一種電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)健康度監(jiān)測(cè)診斷方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)健康度監(jiān)測(cè)診斷方法，包括反饋轉(zhuǎn)矩監(jiān)測(cè)、轉(zhuǎn)子位置角度監(jiān)測(cè)，以及三相開路監(jiān)測(cè)，其特征在于：依次有以下步驟：1)電機(jī)控制單元MCU監(jiān)測(cè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)反饋轉(zhuǎn)矩，檢測(cè)整車控制單元VCU發(fā)送至MCU的請(qǐng)求轉(zhuǎn)矩指令的轉(zhuǎn)矩?cái)?shù)值，且與驅(qū)動(dòng)電機(jī)反饋轉(zhuǎn)矩?cái)?shù)值進(jìn)行比較；2)MCU監(jiān)測(cè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子位置角度，或者監(jiān)測(cè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)三相開路；3)MCU關(guān)閉驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，保護(hù)整車安全。本發(fā)明的監(jiān)測(cè)診斷方法可以更好地執(zhí)行ISO 26262《道路車輛功能安全》標(biāo)準(zhǔn)，有效提高驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的安全等級(jí)，防止因驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作異常導(dǎo)致電動(dòng)汽車動(dòng)力性丟失等問題，可靠保證電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的安全性。
【專利說(shuō)明】一種電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)健康度監(jiān)測(cè)診斷方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電機(jī)診斷，具體涉及一種電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)故障診斷方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 在電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的健康狀態(tài)尤為重要。驅(qū)動(dòng)電機(jī)的健康狀 態(tài)直接關(guān)聯(lián)電動(dòng)汽車動(dòng)力穩(wěn)定性，可能導(dǎo)致電動(dòng)汽車轉(zhuǎn)矩異常、動(dòng)力不足甚至動(dòng)力丟 失。因此，有必要對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的健康度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以進(jìn)一步地運(yùn)用《汽車安全完整性等級(jí)》 (Automotive Safety Integrity Level，縮略詞為ASIL)相關(guān)條例，提高安全要求。驅(qū)動(dòng)電 機(jī)的健康度主要包括轉(zhuǎn)矩是否正常、轉(zhuǎn)子位置角度是否正常，以及三相是否開路?，F(xiàn)有的電 動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)健康度監(jiān)測(cè)診斷方法存在的缺陷主要是難以有效提高驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的安全等 級(jí)，進(jìn)一步防止因驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作異常導(dǎo)致電動(dòng)汽車動(dòng)力性丟失等問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是彌補(bǔ)上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng) 電機(jī)健康度監(jiān)測(cè)診斷方法。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)問題通過以下技術(shù)方案予以解決。
[0005] 這種電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)健康度監(jiān)測(cè)診斷方法，包括反饋轉(zhuǎn)矩監(jiān)測(cè)、轉(zhuǎn)子位置角度 監(jiān)測(cè)，以及三相開路監(jiān)測(cè)。
[0006] 這種電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)健康度監(jiān)測(cè)診斷方法的特點(diǎn)是：
[0007] 依次有以下步驟：
[0008] 1)電機(jī)控制單元（Motor Control Unit，縮略詞為MCU)監(jiān)測(cè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)反饋轉(zhuǎn)矩， 檢測(cè)整車控制單元（Vehicle Control Unit，縮略詞為V⑶）發(fā)送至MCU的請(qǐng)求轉(zhuǎn)矩指令的 轉(zhuǎn)矩?cái)?shù)值，且與驅(qū)動(dòng)電機(jī)反饋轉(zhuǎn)矩?cái)?shù)值進(jìn)行比較；
[0009] 2)MCU監(jiān)測(cè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子位置角度，或者監(jiān)測(cè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)三相開路；
[0010] 3)MCU關(guān)閉驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，保護(hù)整車安全。
[0011] 本發(fā)明的技術(shù)問題通過以下進(jìn)一步的技術(shù)方案予以解決。
[0012] 所述步驟1)監(jiān)測(cè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)反饋轉(zhuǎn)矩，依次有以下分步驟：
[0013] 1 · I) V⑶發(fā)送請(qǐng)求轉(zhuǎn)矩指令至MCU ;
[0014] 優(yōu)選的是，所述分步驟1 · I)V⑶發(fā)送請(qǐng)求轉(zhuǎn)矩指令，是通過控制器局域網(wǎng)絡(luò) (Controller Area Network，縮略詞為CAN)通訊總線發(fā)送至MCU ;
[0015] 1 ·2)ΜΟΙ根據(jù)V⑶發(fā)送的請(qǐng)求轉(zhuǎn)矩的指令，進(jìn)行最大轉(zhuǎn)矩電流比（Maximum Torque Per Ampere，縮略詞為MTPA)查表，獲得d軸電流id. ref的參考值和q軸電流iq. ref的參 考值；
[0016] 1 · 3) MCU根據(jù)d軸電流id. ref的參考值和q軸電流iq. ref的參考值計(jì)算出V⑶ 發(fā)送的請(qǐng)求轉(zhuǎn)矩對(duì)應(yīng)的PWM占空比，對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行電流閉環(huán)控制，施加相應(yīng)的請(qǐng)求轉(zhuǎn)矩 下的電壓到驅(qū)動(dòng)電機(jī)繞組端，驅(qū)動(dòng)整車運(yùn)行；
[0017] I · 4)將MCU給定驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)矩命令數(shù)值，與驅(qū)動(dòng)電機(jī)反饋轉(zhuǎn)矩差值進(jìn)行比較：
[0018] 如果請(qǐng)求轉(zhuǎn)矩?cái)?shù)值與反饋轉(zhuǎn)矩?cái)?shù)值之差的絕對(duì)值在設(shè)定轉(zhuǎn)矩差閾值范圍內(nèi)，則 MCU監(jiān)測(cè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子位置角度，執(zhí)行步驟2 · 2)中的子步驟2 · 2 · 1);
[0019] 如果請(qǐng)求轉(zhuǎn)矩?cái)?shù)值與反饋轉(zhuǎn)矩?cái)?shù)值之差的絕對(duì)值大于設(shè)定轉(zhuǎn)矩差閾值范圍上限， 則MCU監(jiān)測(cè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)三相開路，執(zhí)行步驟2 · 2)中的子步驟2 · 2 · 2)。
[0020] 優(yōu)選的是，所述分步驟1 ·4)的設(shè)定轉(zhuǎn)矩差閾值范圍，是大于10牛頓米（Nm)且小 于 20Nm ;
[0021] 優(yōu)選的是，所述分步驟1 · 4)的設(shè)定轉(zhuǎn)矩差閾值范圍上限是20Nm ;
[0022] 所述步驟2)的監(jiān)測(cè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子位置角度，是在認(rèn)定驅(qū)動(dòng)電機(jī)A相電流過零點(diǎn)時(shí) 驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子當(dāng)前位置角度值與電機(jī)轉(zhuǎn)子位置角度初始值相同的條件下，通過監(jiān)測(cè)到驅(qū)動(dòng) 電機(jī)A相電流過零點(diǎn)時(shí)讀取驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子當(dāng)前位置角度，用于監(jiān)測(cè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)位置傳感器是 否正常運(yùn)行，校驗(yàn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置角度；
[0023] 所述步驟2)的監(jiān)測(cè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)三相開路，是通過檢測(cè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)三相電流平衡判斷 驅(qū)動(dòng)電機(jī)是否缺相，用于監(jiān)測(cè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁鋼是否退磁，引起電機(jī)轉(zhuǎn)矩發(fā)生變化。
[0024] 所述步驟2)有以下分步驟：
[0025] 2 · 1)MCU采集驅(qū)動(dòng)電機(jī)的A相電流Ia和B相電流Ib，以及通過電流閉環(huán)控制驅(qū) 動(dòng)電機(jī)的d軸反饋電流id. fb和q軸反饋電流iq. fb，進(jìn)行MTPA查表，獲得對(duì)應(yīng)的d軸電感 Ld和q軸電感Lq ;
[0026] 2 · 2)根據(jù)電磁轉(zhuǎn)矩方程

【權(quán)利要求】
1. 一種電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)健康度監(jiān)測(cè)診斷方法，包括反饋轉(zhuǎn)矩監(jiān)測(cè)、轉(zhuǎn)子位置角度監(jiān) 測(cè)，以及三相開路監(jiān)測(cè)，其特征在于： 依次有以下步驟： 1) 電機(jī)控制單元MCU監(jiān)測(cè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)反饋轉(zhuǎn)矩，檢測(cè)整車控制單元V⑶發(fā)送至MCU的請(qǐng) 求轉(zhuǎn)矩指令的轉(zhuǎn)矩?cái)?shù)值，且與驅(qū)動(dòng)電機(jī)反饋轉(zhuǎn)矩?cái)?shù)值進(jìn)行比較； 2)MCU監(jiān)測(cè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子位置角度，或者監(jiān)測(cè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)三相開路； 3)MCU關(guān)閉驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，保護(hù)整車安全。
2. 如權(quán)利要求1所述的電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)健康度監(jiān)測(cè)診斷方法，其特征在于： 所述步驟1)監(jiān)測(cè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)反饋轉(zhuǎn)矩，依次有以下分步驟： 1 ·I)V⑶發(fā)送請(qǐng)求轉(zhuǎn)矩指令至MCU; 1 · 2)MCU根據(jù)V⑶發(fā)送的請(qǐng)求轉(zhuǎn)矩的指令，進(jìn)行最大轉(zhuǎn)矩電流比MTPA查表，獲得d軸 電流id.ref的參考值和q軸電流iq.ref的參考值； 1 ·3)MCU根據(jù)d軸電流id.ref的參考值和q軸電流iq.ref的參考值計(jì)算出V⑶發(fā)送 的請(qǐng)求轉(zhuǎn)矩對(duì)應(yīng)的PWM占空比，對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行電流閉環(huán)控制，施加相應(yīng)的請(qǐng)求轉(zhuǎn)矩下的 電壓到驅(qū)動(dòng)電機(jī)繞組端，驅(qū)動(dòng)整車運(yùn)行； 1 · 4)將MCU給定驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)矩命令數(shù)值，與驅(qū)動(dòng)電機(jī)反饋轉(zhuǎn)矩差值進(jìn)行比較： 如果請(qǐng)求轉(zhuǎn)矩?cái)?shù)值與反饋轉(zhuǎn)矩?cái)?shù)值之差的絕對(duì)值在設(shè)定轉(zhuǎn)矩差閾值范圍內(nèi)，則MCU監(jiān) 測(cè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子位置角度，執(zhí)行步驟2 · 2)中的子步驟2 · 2 · 1); 如果請(qǐng)求轉(zhuǎn)矩?cái)?shù)值與反饋轉(zhuǎn)矩?cái)?shù)值之差的絕對(duì)值大于設(shè)定轉(zhuǎn)矩差閾值范圍上限，則MCU監(jiān)測(cè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)三相開路，執(zhí)行步驟2 · 2)中的子步驟2 · 2 · 2)。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)健康度監(jiān)測(cè)診斷方法，其特征在于： 所述分步驟1 ·I)VCU發(fā)送請(qǐng)求轉(zhuǎn)矩指令，是通過控制器局域網(wǎng)絡(luò)CAN通訊總線發(fā)送至 MCU0
4. 如權(quán)利要求3所述的電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)健康度監(jiān)測(cè)診斷方法，其特征在于： 所述分步驟1 · 4)的設(shè)定轉(zhuǎn)矩差閾值范圍，是大于IONm且小于20Nm。
5. 如權(quán)利要求3所述的電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)健康度監(jiān)測(cè)診斷方法，其特征在于： 所述分步驟1 · 4)的設(shè)定轉(zhuǎn)矩差閾值范圍上限是20Nm。
6. 如權(quán)利要求5所述的電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)健康度監(jiān)測(cè)診斷方法，其特征在于： 所述步驟2)的監(jiān)測(cè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子位置角度，是在認(rèn)定驅(qū)動(dòng)電機(jī)A相電流過零點(diǎn)時(shí)驅(qū)動(dòng) 電機(jī)轉(zhuǎn)子當(dāng)前位置角度值與電機(jī)轉(zhuǎn)子位置角度初始值相同的條件下，通過監(jiān)測(cè)到驅(qū)動(dòng)電機(jī) A相電流過零點(diǎn)時(shí)讀取驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子當(dāng)前位置角度，用于監(jiān)測(cè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)位置傳感器是否正 常運(yùn)行，校驗(yàn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置角度。
7. 如權(quán)利要求5所述的電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)健康度監(jiān)測(cè)診斷方法，其特征在于： 所述步驟2)的監(jiān)測(cè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)三相開路，是通過檢測(cè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)三相電流平衡判斷驅(qū)動(dòng) 電機(jī)是否缺相，用于監(jiān)測(cè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁鋼是否退磁，引起電機(jī)轉(zhuǎn)矩發(fā)生變化。
8. 如權(quán)利要求7所述的電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)健康度監(jiān)測(cè)診斷方法，其特征在于： 所述步驟2)有以下分步驟： 2 · 1)MCU采集驅(qū)動(dòng)電機(jī)的A相電流Ia和B相電流Ib，以及通過電流閉環(huán)控制驅(qū)動(dòng)電 機(jī)的d軸反饋電流id.fb和q軸反饋電流iq.fb，進(jìn)行MTPA查表，獲得對(duì)應(yīng)的d軸電感Ld 和q軸電感Lq; 2 ·2)根據(jù)電磁轉(zhuǎn)矩方程7； +(A 計(jì)算出驅(qū)動(dòng)電機(jī)當(dāng)前反饋轉(zhuǎn)矩Tfdb，且 與VCU發(fā)送的請(qǐng)求轉(zhuǎn)矩T。進(jìn)行比較，有以下子步驟： 2 · 2 · 1)如果請(qǐng)求轉(zhuǎn)矩?cái)?shù)值與反饋轉(zhuǎn)矩?cái)?shù)值之差的絕對(duì)值在設(shè)定轉(zhuǎn)矩差閾值范圍內(nèi)， 則MCU監(jiān)測(cè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子位置角度，檢測(cè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的A相電流Ia過零點(diǎn)，當(dāng)過零點(diǎn)發(fā)生時(shí)， 讀取驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子當(dāng)前位置角度θπ，經(jīng)過低通濾波處理后與驅(qū)動(dòng)電機(jī)初始位置角度0int 進(jìn)行比較，用于校驗(yàn)電機(jī)位置傳感器是否在電機(jī)運(yùn)行中發(fā)生了位置偏移，導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn) 子初始位置角度發(fā)生偏差： 如果讀取的驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子當(dāng)前位置角度與驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置角度之差的絕對(duì)值 大于設(shè)定角度差閾值，則執(zhí)行步驟3)關(guān)閉驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)； 如果讀取的驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子當(dāng)前位置角度與驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置角度之差的絕對(duì)值 小于或等于設(shè)定角度差閾值，則執(zhí)行步驟3)關(guān)閉驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，且將驅(qū)動(dòng)電機(jī)返廠重新標(biāo)定驅(qū) 動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子位置初始角度； 2 ·2 ·2)如果請(qǐng)求轉(zhuǎn)矩?cái)?shù)值與反饋轉(zhuǎn)矩?cái)?shù)值之差的絕對(duì)值大于設(shè)定轉(zhuǎn)矩差閾值范圍上 限，驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)矩發(fā)生變化，則MCU監(jiān)測(cè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)三相開路，檢測(cè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)三相平衡電流： 如果驅(qū)動(dòng)電機(jī)的A相電流Ia、B相電流Ib和C相電流Ic之和不等于零，即三相電流不 平衡，則判定電機(jī)缺相，引起驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)矩發(fā)生變化，執(zhí)行步驟3)關(guān)閉驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)； 如果驅(qū)動(dòng)電機(jī)的A相電流Ia、B相電流Ib和C相電流Ic之和等于零，即三相電流平 衡，三相正常，則判定驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁鋼退磁，引起電機(jī)轉(zhuǎn)矩發(fā)生變化，執(zhí)行步驟3)關(guān)閉驅(qū) 動(dòng)系統(tǒng)。
9.如權(quán)利要求8所述的電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)健康度監(jiān)測(cè)診斷方法，其特征在于： 所述子步驟2 · 2 · 1)的設(shè)定角度差閾值是10個(gè)電角度。
【文檔編號(hào)】G01R31/34GK104459537SQ201410635335
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年11月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月11日
【發(fā)明者】陳立沖, 羅曉, 蔡交明, 王瑛, 王金磊 申請(qǐng)人:奇瑞汽車股份有限公司