CN101934743A - 一种纯电动车扭矩安全在线监控方法 - Google Patents

一种纯电动车扭矩安全在线监控方法 Download PDF

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Abstract

本发明为一种纯电动汽车扭矩安全在线监控的方法。所述方法是通过电机控制器对驱动电机执行扭矩过程中相关参数的实时检测，估算出驱动电机实际输出扭矩值，同时电机控制器对所得估算扭矩进行对比监控，并将对比结果及时反馈给整车控制器，由整车控制器采取相应的保护措施，以保证电动汽车安全、可靠的运行。

Description

一种纯电动车扭矩安全在线监控方法
技术领域
本发明属于电动车的扭矩安全技术领域。
背景技术
随着全球对节能和环保意识的增强，纯电动汽车逐渐成为新能源汽车领域的最终发展方向。驱动电机及电机控制器作为纯电动汽车中的关键部件，是整车唯一的动力来源，其输出的真实扭矩准确与否和整车行驶安全紧密相关。因此在目前纯电动车尚未安装具有可行性且高精度的扭矩传感器之前，准确地获取驱动电机实际输出扭矩，并对扭矩进行实时在线监控和保护便成为纯电动汽车安全控制中必不可少的环节。
发明内容
本发明的目的在于提供一种纯电动车扭矩安全在线监控方法，通过电机控制器实时检测驱动电机运行中的参数，从而估算出驱动电机实际输出扭矩值，同时电机控制器对扭矩值进行对比监控，并将结果及时反馈给整车控制器，以便整车控制器采取相应保护措施，防止因动力输出错误而影响整车行驶的安全性和可靠性。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种纯电动车扭矩安全在线监控方法，其包括以下步骤：
1、整车控制器根据电机控制器上报给它的驱动电机最大可用扭矩值，再结合当前状态下踏板深度信号、高压动力电池允许的充放电功率，得到驱动电机需执行的需求扭矩值，电机系统根据整车控制器所给定的需求扭矩值进行扭矩控制，并通过驱动电机输出扭矩；
2、电机控制器实时监控电机运行中的参数，并分别根据IGBT（绝缘栅双极晶体管）模块交流侧相关参数估算出驱动电机实际输出扭矩值                                               ，根据IGBT模块直流侧相关参数估算出驱动电机实际输出扭矩值
Figure 732900DEST_PATH_IMAGE002
；
3、电机控制器把根据交流侧估算出的电机实际输出扭矩值
Figure 939891DEST_PATH_IMAGE001
，或把根据直流侧估算出的电机实际输出扭矩值
Figure 991023DEST_PATH_IMAGE002
，与整车控制器给出的驱动电机最大允许执行扭矩值、驱动电机最小允许执行扭矩值进行对比作差，若差值在允许的限定范围内，则认为驱动电机扭矩执行正常；若差值超过了允许的限定范围且持续了一段时间，则认为驱动电机扭矩执行异常；
电机控制器把根据交流侧估算出的电机实际输出扭矩值
Figure 853937DEST_PATH_IMAGE001
，与根据直流侧估算出的电机实际输出扭矩值进行对比作差，若差值在允许的限定范围内，则认为驱动电机扭矩执行正常；若差值超过了允许的限定范围且持续了一段时间，则认为驱动电机扭矩执行异常；
4、驱动电机扭矩执行异常时，电机控制器需通过CAN通讯将故障等级、扭矩错误标志位信号上报给整车控制器，同时还需根据电机当前所处状态，将驱动电机最大可用扭矩值进行限制后发给整车控制器，由整车控制器及时采取相应的保护措施。
本发明通过对电机系统运行过程中参数的实时检测、驱动电机执行后实际输出扭矩的实时估算、以及对扭矩值进行相互的比较并采取相应保护措施，可以实现对纯电动车驱动电机扭矩的在线监控功能，保证整车行驶过程中的安全性和可靠性。
附图说明
图1 本发明的扭矩在线监控流程图。
具体实施方式
    结合图1对本发明的驱动电机扭矩安全在线监控方法作进一步说明。
1、纯电动车中整车控制器根据电机控制器上报给它的驱动电机最大可用扭矩值，再结合当前状态下踏板深度信号、高压动力电池允许的充放电功率，得到驱动电机需执行的需求扭矩值，电机系统根据整车控制器所给定的需求扭矩值进行扭矩控制，并通过驱动电机输出扭矩；
2、电机控制器实时监控电机运行中的参数，并分别根据模块交流侧相关参数估算出驱动电机实际输出扭矩值
Figure 343004DEST_PATH_IMAGE001
，根据IGBT（绝缘栅双极晶体管）模块直流侧相关参数估算出驱动电机实际输出扭矩值
Figure 361776DEST_PATH_IMAGE002
；
3、电机控制器把根据交流侧估算出的电机实际输出扭矩值，或把根据直流侧估算出的电机实际输出扭矩值，与整车控制器给出的驱动电机最大允许执行扭矩值、驱动电机最小允许执行扭矩值进行对比作差；
4、电机控制器把根据交流侧估算出的电机实际输出扭矩值
Figure 859250DEST_PATH_IMAGE001
，与根据直流侧估算出的电机实际输出扭矩值
Figure 314503DEST_PATH_IMAGE002
进行对比作差；
5、电机控制器在对上述扭矩值进行对比作差后，若差值在允许的限定范围内，则认为驱动电机扭矩执行正常；若差值超过了允许的限定范围且持续了一段时间，则认为驱动电机扭矩执行异常，此时电机控制器需通过CAN通讯将扭矩错误的故障等级信号、扭矩错误标志位信号上报给整车控制器，同时将驱动电机最大可用扭矩值进行限制后发给整车控制器，由整车控制器及时采取相应的保护措施。
在所述步骤1中驱动电机最大可用扭矩值，是指驱动电机在当前所处的转速、温度、故障状态条件下所能输出的峰值扭矩值；整车控制器在计算需驱动电机去执行的需求扭矩值时会考虑该值对计算的限制。
在所述步骤2中根据IGBT模块交流侧相关参数估算出驱动电机实际输出扭矩值
Figure 886429DEST_PATH_IMAGE001
的计算过程为：电机控制器通过安装在驱动电机三相线上的电流传感器实时检测电机三相交流电流值
Figure 452540DEST_PATH_IMAGE003
、
Figure 694821DEST_PATH_IMAGE004
和；然后电机控制器通过坐标变换将三相交流电流转换成d轴和q轴上的扭矩控制电流
Figure 380197DEST_PATH_IMAGE006
和
Figure 749999DEST_PATH_IMAGE007
；最后电机控制器再根据驱动电机本身的电感和
Figure 640911DEST_PATH_IMAGE009
、磁通链
Figure 187430DEST_PATH_IMAGE010
、极对数
Figure 95344DEST_PATH_IMAGE011
，结合
Figure 43708DEST_PATH_IMAGE006
和
Figure 11664DEST_PATH_IMAGE007
，按照对应的扭矩方程式
Figure 45479DEST_PATH_IMAGE012
；计算出驱动电机实际输出的扭矩值
Figure 757083DEST_PATH_IMAGE001
。
在所述步骤2中根据IGBT模块直流侧相关参数估算出驱动电机实际输出扭矩值
Figure 559954DEST_PATH_IMAGE002
的计算过程为：电机控制器通过安装在IGBT直流侧的电流和电压传感器，实时检测从高压动力电池包进入电机控制器的输入电压值
Figure 698811DEST_PATH_IMAGE013
和电流值
Figure 282239DEST_PATH_IMAGE014
；电机控制器通过安装在驱动电机上的位置传感器实时检测电机实际运行转速
Figure 735218DEST_PATH_IMAGE015
；电机控制器通过查表得到该电机系统在台架试验中标定所得的系统效率值
Figure 454912DEST_PATH_IMAGE016
；最后结合以上所述
Figure 699424DEST_PATH_IMAGE013
、
Figure 770148DEST_PATH_IMAGE014
、
Figure 761238DEST_PATH_IMAGE015
和
Figure 601018DEST_PATH_IMAGE017
，按照对应的扭矩方程式
Figure 19361DEST_PATH_IMAGE018
；计算出驱动电机当前的实际输出的扭矩值
Figure 577381DEST_PATH_IMAGE002
。
在所述步骤3中驱动电机最大允许执行扭矩值，是指在纯电动车中整车控制器所给定的，且驱动电机在执行过程中最大也不能超过的扭矩限制值，如果驱动电机实际执行的输出扭矩超过了这个最大允许执行扭矩值，将会给整车行驶的安全性和可靠性带来很大的影响。
在所述步骤3中驱动电机最小允许执行扭矩值，是指在纯电动车中整车控制器所给定的，且驱动电机在执行过程中最小不能低于的扭矩限制值，如果驱动电机实际执行的输出扭矩低于了这个最小允许执行扭矩值，也将会给整车行驶的安全性和可靠性带来很大的影响。
在所述步骤5中，电机控制器需要对所得到的扭矩值进行对比作差，并根据对比结果及时向整车控制器上报相应信息：
第一种是将
Figure 106583DEST_PATH_IMAGE001
或
Figure 800869DEST_PATH_IMAGE002
与整车控制器给出的驱动电机最大、最小允许执行扭矩值进行比较，若差值在允许的限定范围内，则认为驱动电机扭矩执行正常，且后续电机仍按整车控制器的需求值执行扭矩；若差值超过允许的限定范围且持续了一段时间，则认为驱动电机扭矩执行时出现了异常，此时电机控制器需通过CAN通讯及时将扭矩错误的故障等级、扭矩错误标志位信号上报给整车控制器，同时将驱动电机最大可用扭矩值进行限制后发给整车控制器，由整车控制器及时采取相应的保护措施。
第二种是将
Figure 655693DEST_PATH_IMAGE001
和直接进行比较，若差值在允许的限定范围内，则认为驱动电机扭矩执行正常，且后续电机仍按整车控制器的需求值执行扭矩；若差值超过允许的限定范围且持续了一段时间，则认为驱动电机扭矩执行时出现了异常，此时电机控制器也需通过CAN通讯及时将扭矩错误的故障等级、扭矩错误标志位信号上报给整车控制器，同时将驱动电机最大可用扭矩值进行限制后发给整车控制器，由整车控制器及时采取相应的保护措施。

Claims (5)

1.一种纯电动汽车扭矩安全在线监控的方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：
（1）整车控制器根据电机控制器上报给它的驱动电机最大可用扭矩值，再结合当前状态下踏板深度信号、高压动力电池允许的充放电功率，得到驱动电机需执行的需求扭矩值，电机系统根据整车控制器所给定的需求扭矩值进行扭矩控制，并通过驱动电机输出扭矩；
（2）电机控制器实时监控电机运行中的参数，并分别根据IGBT模块交流侧相关参数估算出驱动电机实际输出扭矩值
Figure 99303DEST_PATH_IMAGE001
，根据IGBT模块直流侧相关参数估算出驱动电机实际输出扭矩值
Figure 278611DEST_PATH_IMAGE002
；
（3）电机控制器把根据交流侧估算出的电机实际输出扭矩值
Figure 553735DEST_PATH_IMAGE001
，或把根据直流侧估算出的电机实际输出扭矩值
Figure 134889DEST_PATH_IMAGE002
，与整车控制器给出的驱动电机最大允许执行扭矩值、驱动电机最小允许执行扭矩值进行对比作差，若差值在允许的限定范围内，则认为驱动电机扭矩执行正常，且后续电机仍按整车控制器的需求值执行扭矩；若差值超过了允许的限定范围且持续了一段时间，则认为驱动电机扭矩执行异常；
进一步，电机控制器把根据交流侧估算出的电机实际输出扭矩值
Figure 407738DEST_PATH_IMAGE001
，与根据直流侧估算出的电机实际输出扭矩值
Figure 136660DEST_PATH_IMAGE002
进行对比作差，若差值在允许的限定范围内，则认为驱动电机扭矩执行正常，且后续电机仍按整车控制器的需求值执行扭矩；若差值超过了允许的限定范围且持续了一段时间，则认为驱动电机扭矩执行异常；
（4）当判定驱动电机扭矩执行异常时，电机控制器通过CAN通讯将故障等级、扭矩错误标志位信号上报给整车控制器，同时还根据电机当前所处状态，将驱动电机最大可用扭矩值进行限制后发给整车控制器，由整车控制器及时采取相应的保护措施。
2.根据权利要求1所述的纯电动汽车扭矩安全在线监控的方法，其特征在于：在所述步骤（1）中驱动电机最大可用扭矩值，是指驱动电机在当前所处的转速、温度、故障状态条件下所能输出的峰值扭矩值。
3.根据权利要求1或2所述的纯电动汽车扭矩安全在线监控的方法，其特征在于：在所述步骤（2）中根据IGBT模块交流侧相关参数估算出驱动电机实际输出扭矩值
Figure 651693DEST_PATH_IMAGE001
的计算过程为：电机控制器通过安装在驱动电机三相线上的电流传感器实时检测电机三相交流电流值
Figure 87353DEST_PATH_IMAGE003
、
Figure 796683DEST_PATH_IMAGE004
和；然后电机控制器通过坐标变换将三相交流电流转换成d轴和q轴上的扭矩控制电流
Figure 567510DEST_PATH_IMAGE006
和；最后电机控制器再根据驱动电机本身的电感
Figure 301690DEST_PATH_IMAGE008
和
Figure 677308DEST_PATH_IMAGE009
、磁通链
Figure 97925DEST_PATH_IMAGE010
、极对数
Figure 508178DEST_PATH_IMAGE011
，结合
Figure 621627DEST_PATH_IMAGE006
和
Figure 484541DEST_PATH_IMAGE007
，按照对应的扭矩方程式
Figure 708849DEST_PATH_IMAGE012
；计算出驱动电机实际输出的扭矩值
Figure 206564DEST_PATH_IMAGE001
。
4.根据权利要求1或2所述的纯电动汽车扭矩安全在线监控的方法，其特征在于：在所述步骤（2）中根据IGBT模块直流侧相关参数估算出驱动电机实际输出扭矩值
Figure 490915DEST_PATH_IMAGE002
的计算过程为：电机控制器通过安装在IGBT模块直流侧的电流和电压传感器，实时检测从高压动力电池包进入电机控制器的输入电压值
Figure 903442DEST_PATH_IMAGE013
和电流值
Figure 869124DEST_PATH_IMAGE014
；电机控制器通过安装在驱动电机上的位置传感器实时检测电机实际运行转速；电机控制器通过查表得到该电机系统在台架试验中标定所得的系统效率值
Figure 178062DEST_PATH_IMAGE016
；最后结合以上所述
Figure 77885DEST_PATH_IMAGE013
、
Figure 581679DEST_PATH_IMAGE014
、
Figure 883347DEST_PATH_IMAGE015
和
Figure 683069DEST_PATH_IMAGE017
，按照对应的扭矩方程式
Figure 70188DEST_PATH_IMAGE018
；计算出驱动电机当前的实际输出的扭矩值
Figure 377673DEST_PATH_IMAGE002
。
5.根据权利要求1或2所述的纯电动汽车扭矩安全在线监控的方法，其特征在于：在所述步骤（3）中驱动电机最大允许执行扭矩值，是指在纯电动车中整车控制器所给定的，且驱动电机在执行过程中最大也不能超过的扭矩限制值；驱动电机最小允许执行扭矩值，是指在纯电动车中整车控制器所给定的，且驱动电机在执行过程中最小不能低于的扭矩限制值。
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