CN101850723B - 一种电动汽车电机控制单元电流传感器故障检测及处理方法 - Google Patents
一种电动汽车电机控制单元电流传感器故障检测及处理方法 Download PDFInfo
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Abstract
一种电动汽车电机控制单元电流传感器故障检测及处理方法，其步骤如下：故障检测及分类；故障处理，无故障信息时，电机控制单元按照空间矢量控制策略使动力总成系统完好运行；有故障时，电机控制单元判断电流传感器是过流、短路或断路故障并给出警告信息，当是短路或断路故障时，电机控制单元给出警告信息并进入VVVF控制模式，使车速最高速度限制在设定值以下，整车进入跛行回家模式；当是过流故障时，电机控制单元将进入降功率模式，降低动力总成系统输出扭距，动力总成系统以部分负荷状态继续运行；本发明基于安全第一的原则采用两种控制策略，避免了车辆行驶过程中会导致车辆突然停下带来的巨大安全隐患，最大限度保护乘员和汽车的安全。
Description
技术领域
本发明涉及一种纯电动汽车电机控制单元电流传感器故障检测及处理方法。
背景技术
当今在全球范围内，汽车领域面临着节约能源、降低碳排放、安全等几大考验，因此新能源车，尤其纯电动汽车汽车技术发展迅猛。纯电动汽车的电控单元主要由线缆、充电器、电池管理系统、电机控制单元及电机、DC/DC变换器、整车仪表、诊断接口、故障诊断仪、电动空调逆变器、电动助力逆变器组成(见图1)，其中电机、电机控制单元与速度位置传感器、电机温度传感器构成电动汽车动力总成单元，电机控制单元是由接口电路、电压传感器、电流传感器、电机控制单元温度传感器、检测电路、控制电路、驱动电路、IGBT逆变桥、电源电路和直流母线电容组成(见图2)；IGBT逆变桥与电机相连，速度位置传感器、电机温度传感器与接口电路相连，所述的电流传感器是用来监测电机三相电流，速度传感器用来提供电机的速度和电机转子位置信息。电机控制单元通常采用空间矢量运算控制策略，该控制策略需要获得电流信息和速度信息，才能实现控制策略。一旦电流传感器出现故障，电机控制单元将无法控制电机运行，带来安全隐患，引发严重的交通事故。因此，因此如何对监测故障、建设故障处理机制、读出故障信息，对于电动汽车尤为关键。
发明内容
本发明要解决的技术问题是出于对电动汽车的可靠性和安全性的考虑，提供一种电动汽车电机控制单元电流传感器故障检测及处理方法，以便出现故障时提醒驾驶人员，并对系统进行有效控制，确保行车安全。
本发明涉及的一种电动汽车电机控制单元电流传感器故障检测及处理方法，其步骤如下：
1、故障检测及分类
电机控制单元利用自身的检测电路采集电流传感器输出电压幅值，检测电流传感器的电气故障；电机控制单元对故障类型进行分类，分别为：无故障信息；有故障信息；
2、故障处理
无故障信息时，电机控制单元按照空间矢量控制策略使动力总成系统完好运行，为正常工作模式；有故障时，电机控制单元判断电流传感器是过流故障还是短路故障或是断路故障并给出警告信息，当电流传感器是短路或断路故障时，电机控制单元给出警告信息并进入VVVF控制模式，通过改变加在电机上的电压、频率的大小，实现电机的粗略的速度控制和扭矩控制，使车速最高速度限制在设定值以下，整车进入跛行回家模式；当电流传感器是过流故障时，电机控制单元将进入降功率模式，降低动力总成系统输出扭距，动力总成系统以部分负荷状态继续运行。
上述的电动汽车电机控制单元电流传感器故障检测及处理方法，所述的有故障信息指电流传感器线路断路、电机传感器线路短路、电机直流过流和电机过流。
上述的电动汽车电机控制单元电流传感器故障检测及处理方法，出现故障时维修人员或者驾驶人员用手持故障诊断仪与电机控制单元通过CAN2.0协议连接，可以读出故障信息，检测出电机控制单元故障发生部位及类型，对失效电流传感器进行更换以及相应电路排除故障；维修完毕后，用手持故障诊断仪发送相应的清码命令进行操作，以将电机控制单元内部储存故障信息的区域地址进行擦除。以便于汽车出现故障时候，提醒驾驶人员，并利于车辆维修人员判断故障所在，有效防止故障造成的损失进一步扩大，确保行车安全。
上述的电动汽车电机控制单元电流传感器故障检测及处理方法，发生故障时，电机控制单元根据电流传感器的信号电压幅值大小，判断电压是否高于设定的上限电压，如果高于该上限电压，控制单元认为传感器线路开路，相应故障为断路故障；如果低于设定的下限电压，电机控制单元认为传感器信号线对地短路，相应故障为短路故障；如果电流传感器的信号电压幅值在设定的过流电压和上限电压之间，相应故障为过流故障。
上述的电动汽车电机控制单元电流传感器故障检测及处理方法，发生断路故障或短路故障时给出警告信息是指通过电机控制单元发送报警信息至整车仪表，使整车仪表的故障指示灯点亮，同时故障信息被电机控制单元记录。
上述的电动汽车电机控制单元电流传感器故障检测及处理方法，跛行回家模式时车速最高速度的设定值是50KM/小时。
上述的电动汽车电机控制单元电流传感器故障检测及处理方法，当电流传感器出现过流故障时，通过电机控制单元降低动力总成系统输出扭矩至电机最大输出扭矩不高于额定扭矩的80％。
本发明的有益效果是：基于安全第一的原则采用两种控制策略，分别为空间矢量控制策略和VVVF电机控制策略。空间矢量控制策略通过采集电流、速度信息，可以精确控制电机控制单元扭矩及速度输出大小，该模式是电机控制单元正常工作模式；VVVF电机控制策略通过改变加在电机上的电压、频率的大小，实现电机的粗略的速度控制和扭矩控制。针对电动汽车对行驶安全高要求，对于电动汽车的动力总成系统(含电机和电机控制单元)一旦出现电流传感器故障，采用合理的处理机制，避免了车辆行驶过程中会导致车辆突然停下带来的巨大安全隐患，从而最大限度保护乘员和汽车的安全。
附图说明
图1是现有电动汽车电控单元结构示意图；
图2是现有电动汽车动力总成单元结构示意图；
图3是本发明的控制流程图。
具体实施方式
如图所示，该电动汽车电机控制单元电流传感器故障检测及处理方法如下：
1、故障检测及分类
电机控制单元利用自身的检测电路采集电流传感器输出电压幅值，检测电流传感器的电气故障；电机控制单元对故障类型进行分类，分别为：无故障信息；有故障信息，指电流传感器线路断路、电机传感器线路短路、电机直流过流和电机过流。
2、故障处理
无故障信息时，电机控制单元按照空间矢量控制策略使动力总成系统完好运行，为正常工作模式；
电流传感器发生故障时，电机控制单元利用自身的检测电路采集电流传感器输出电压i，电流传感器将电路的电流信号转化为模拟电压信号，正常情况下电压输出值在一定范围之内，该范围可以进行设定。通过判断电流传感器的信号电压、幅值大小，判断电压是否高于设定的上限电压iop(即正常范围的最大值，比如4.5V)，如果高于该上限电压，控制单元认为电流传感器线路开路，相应故障为断路故障；如果低于设定的下限电压is(即正常范围的最小值，比如0.5V)，电机控制单元认为电流传感器信号线对地短路，相应故障为短路故障；如果电流传感器的信号电压幅值在设定的过流电压和上限电压之间，相应故障为过流故障。
当电流传感器出现短路或断路故障被检测后，电机控制单元发送报警信息至整车仪表，使整车仪表相应的故障指示灯点亮，同时故障信息被电机控制单元记录，电机控制单元将进入VVVF控制模式，通过改变加在电机上的电压、频率的大小，实现电机的粗略的速度控制和扭矩控制，使车速最高速度限制在设定值以内，本实施例指50KM/小时以下(包括50KM/小时)，整车(电机控制单元和电机)进入跛行回家模式；
当电流传感器出现过流故障，电机控制单元将降低动力总成系统扭矩输出，使电机最大输出扭矩不高于额定扭矩的80％，动力总成系统以部分负荷状态继续运行(整个动力总成系统仅能工作在部分负荷状态)，保证车辆可以继续行驶。
3、需要进行维护维修时，维修人员或者驾驶人员通过基于CAN总线协议的CAN2.0协议的手持故障诊断仪，根据整车仪表的故障显示可以读出故障信息，检测出电机控制单元故障发生部位及类型，对失效传感器或者执行器进行更换以及相应电路排除故障；
维修完毕后，用手持故障诊断仪发送相应的清码命令进行操作，以将电机控制单元内部储存故障信息的区域地址进行擦除。
Claims (7)
1.一种电动汽车电机控制单元电流传感器故障检测及处理方法，其特征是：
1.1故障检测及分类
电机控制单元利用自身的检测电路采集电流传感器输出电压幅值，检测电流传感器的电气故障；电机控制单元对故障类型进行分类，分别为：无故障信息；有故障信息；
1.2、故障处理
无故障信息时，电机控制单元按照空间矢量控制策略使动力总成系统完好运行，为正常工作模式；有故障时，电机控制单元判断电流传感器是过流故障还是短路故障或是断路故障并给出警告信息，当电流传感器是短路或断路故障时，电机控制单元给出警告信息并进入VVVF控制模式，通过改变加在电机上的电压、频率的大小，实现电机的粗略的速度控制和扭矩控制，使车速最高速度限制在设定值以下，整车进入跛行回家模式；当电流传感器是过流故障时，电机控制单元将进入降功率模式，降低动力总成系统输出扭矩，动力总成系统以部分负荷状态继续运行。
2.根据权利要求1所述的电动汽车电机控制单元电流传感器故障检测及处理方法，其特征是：有故障信息指电流传感器线路断路、电机传感器线路短路、电机直流过流和电机过流。
3.根据权利要求1所述的电动汽车电机控制单元电流传感器故障检测及处理方法，其特征是：出现故障时维修人员或者驾驶人员用手持故障诊断仪与电机控制单元通过CAN2.0协议连接，可以读出故障信息，检测出电机控制单元故障发生部位及类型，对失效电流 传感器进行更换以及相应电路排除故障；维修完毕后，用手持故障诊断仪发送相应的清码命令进行操作，以将电机控制单元内部储存故障信息的区域地址进行擦除。
4.根据权利要求1所述的电动汽车电机控制单元电流传感器故障检测及处理方法，其特征是：发生故障时，电机控制单元根据电流传感器的信号电压幅值大小，判断电压是否高于设定的上限电压，如果高于该上限电压，控制单元认为传感器线路开路，相应故障为断路故障；如果低于设定的下限电压，电机控制单元认为传感器信号线对地短路，相应故障为短路故障；如果电流传感器的信号电压幅值在设定的过流电压和上限电压之间，相应故障为过流故障。
5.根据权利要求1所述的电动汽车电机控制单元电流传感器故障检测及处理方法，其特征是：发生断路故障或短路故障时给出警告信息是指通过电机控制单元发送报警信息至整车仪表，使整车仪表的故障指示灯点亮，同时故障信息被电机控制单元记录。
6.根据权利要求1所述的电动汽车电机控制单元电流传感器故障检测及处理方法，其特征是：跛行回家模式时车速最高速度的设定值是50KM/小时。
7.根据权利要求1所述的电动汽车电机控制单元电流传感器故障检测及处理方法，其特征是：当电流传感器出现过流故障时，通过电机控制单元降低动力总成系统输出扭矩，使电机最大输出扭矩不高于额定扭矩的80％。
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