Software-Schutzstrategie für elektrische Kompressoren, die in Elektrofahrzeugen eingesetzt werden
Die Schutzstrategien elektrischer Kompressoren werden auf der Grundlage der häufigsten Fehlerarten elektrischer Kompressoren vorgestellt. Der Zweck aller Schutzstrategien besteht darin, den Kompressor durch Reduzierung der Betriebsleistung oder rechtzeitiges Abschalten bei abnormalem Betrieb des Kompressors zu schützen und ihn vor größeren Schäden zu schützen. Zu den Schutzstrategien elektrischer Kompressoren gehören hauptsächlich LIN/CAN-Kommunikationsschutz, Temperaturschutz, Überstromschutz, Überspannungsschutz und Niedertemperaturvorwärmung.
1. LIN/CAN-Kommunikationsschutz
LIN/CAN-Kommunikationsschutz bedeutet, dass bei einem Bitfehler, einem PID-Fehler, einem Fehler ohne Antwort, einem Rahmenfehler, einem physischen Busfehler usw. in der Kommunikation zwischen dem Kompressor und dem Fahrzeug die Kompressor-ECU einen Fehler länger als erkennt Nach einer bestimmten Zeit hört der Kompressor sofort auf zu arbeiten. Wenn die Kommunikation wieder normal ist, nimmt der Kompressor den Normalbetrieb wieder auf.
2. Übertemperaturschutz
Übertemperaturschutz bedeutet, dass, wenn die Kompressorsteuerung erkennt, dass der IGBT-Temperaturwert zu hoch oder zu niedrig ist (den eingestellten Temperaturwert überschreitet), die Steuerung umgehend einen IGBT-Temperaturfehler meldet und der Kompressor als Reaktion darauf abschaltet. Wenn die Temperatur unter die eingestellte Temperatur sinkt und die Abschaltzeit länger als die eingestellte Zeit ist, reagiert der Kompressor wieder auf die Fahrzeuganforderung. Der Zweck dieses Schutzes besteht darin, Schäden am IGBT zu vermeiden, die durch den Betrieb außerhalb seines Temperaturbereichs verursacht werden. Um zu vermeiden, dass der Temperatursensor die IGBT-Temperatur nicht erkennt, werden im Allgemeinen zwei Temperatursensoren gleichzeitig im Controller platziert. Das Steuergerät verwendet den gemessenen höheren Temperatursensorwert als Beurteilungstemperatur. Gleichzeitig werden die Temperaturwerte der beiden Temperatursensoren in Echtzeit verglichen. Wenn die Absolutwertdifferenz zwischen beiden die eingestellte Temperatur überschreitet, meldet der Kompressor einen Temperatursensor-Rationalitätsfehler.
3. Überstromschutz
Der Zweck des Überstromschutzes besteht darin, zu verhindern, dass die internen elektrischen Komponenten des Kompressors durch Überstrom beschädigt werden. Der Überstromschutz umfasst den Busstrom- und Phasenstromschutz. Unter Busstromschutz versteht man die Begrenzung des Eingangsstroms auf einen bestimmten Wert. Wenn der eingestellte Wert überschritten wird, stoppt der Kompressor. Der Phasenstromschutz soll verhindern, dass der IGBT beschädigt wird. Bei Elektrokompressoren steht der Phasenstrom in direktem Zusammenhang mit der Kompressorlast. Je größer die Last, desto größer der Phasenstrom, sodass der Phasenstrom auch als Parameter für den Überlastschutz verwendet werden kann. Um den IGBT besser zu schützen und zu verhindern, dass er über einen längeren Zeitraum unter hohem Strom und hoher Temperatur arbeitet, wird gleichzeitig der Phasenstromschutz mit dem Temperaturschutz verknüpft. Wenn die IGBT-Temperatur niedrig ist, ändert sich die Temperaturgrenze des Phasenstroms nicht. Wenn die IGBT-Temperatur bei höheren Werten liegt, nimmt die Phasenstrombegrenzung linear mit der IGBT-Temperatur ab, bis der IGBT-Übertemperaturschutz erreicht ist.
4. Überspannungsschutz
Überspannungsschutz bezieht sich auf den Schutz, bei dem die Spannung den Arbeitsbereich überschreitet und die Kompressorgeschwindigkeit begrenzt oder abschaltet. Der Überspannungsschutz wird in Hochspannungsschutz und Niederspannungsschutz unterteilt. Der Niederspannungsschutz ist in 12-V-Spannungsschutz und 15-V-Fahrspannungsschutz unterteilt. Der Hochspannungsschutz soll verhindern, dass die internen Komponenten des Controllers aufgrund einer zu hohen Eingangsspannung ausfallen. Gleichzeitig kann bei zu niedriger Eingangsspannung der Leistungsbedarf des Kompressors nicht gedeckt werden und der Kompressor arbeitet mit begrenzter Leistung. Die Ladespannung der derzeit auf dem Markt befindlichen Ladesäulen ist nicht stabil und es treten kurzfristig hohe Spannungen auf. Daher umfasst der Überspannungsschutz des Kompressors im Allgemeinen Softwareschutz und Hardwareschutz. Der Softwareschutz schützt momentane Hochspannungen auf MS-Ebene, während der Hardwareschutz momentane Hochspannungen auf US-Ebene erkennen kann. Die Kombination aus Software- und Hardwareschutz kann den Kompressor effektiv vor einem durch Hochspannung verursachten IGBT-Ausfall schützen. Um den Ausfall des Hochdrucksensors zu verhindern, sind im Regelfall zwei Hochdrucksensoren im Steuergerät angeordnet. Die Kompressorsteuerung vergleicht regelmäßig die Differenz zwischen den beiden Hochdrucksensoren. Wenn die Differenz den eingestellten Wert überschreitet, stoppt der Kompressor. Wenn die Steuerung feststellt, dass die Spannung des Hochspannungsbusses stark schwankt, beispielsweise wenn die Differenz zwischen zwei Spannungswerten innerhalb einer Abtastperiode den eingestellten Wert überschreitet, läuft der Kompressor mit reduzierter Leistung. Wenn die Spannungsschwankung wieder innerhalb des Grenzwerts liegt, nimmt der Kompressor den Betrieb mit der Zieldrehzahl wieder auf.
