CN102053208A - 用于检测混合动力车的分解器的短路和断路的电路和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于检测混合动力车辆(HEV)的分解器的短路和断路的电路和方法，其可以精确地分析和检测分解器的故障编码，该分解器检测HEV车辆的驱动电机的速度和HEV车辆的转子的角度。为此目的，设置本发明的电路使得用于检测短路/断路的电阻连接在分解器的输出信号终端之间，所述分解器的输出信号终端连接到与CPU连接的RDC的输入终端上，并且CPU测量特定电压，该特定电压根据由检测短路/断路的电阻和连接在电源与输出信号终端之间的上拉电阻而获得的分压，参照通过输出信号终端提供给RDC的输出信号的差动信号而获得。

Description

用于检测混合动力车的分解器的短路和断路的电路和方法
技术领域
本发明总体上涉及一种用于检测混合动力车(HEV)的分解器的短路和断路的电路和方法，其可以精确地分析和检测分解器的故障码，其中所述分解器检测HEV的驱动电机的速度和HEV的转子的角度。
背景技术
利用发动机和电动机的混合动力车(HEV)是一种未来派的车辆，其被构造成在初始起动时利用驱动电机开始行驶，并且当车辆达到预定速度时，其通过启动发动机并且同时利用发动机的动力和驱动电机的动力行驶，因此实现了减少废气和提高燃料经济的目的。在HEV中，用于驱动驱动电机的高压电池通过逆变器(inverter)可充电地或不可充电地连接到驱动电机上。
特别地，用于检测驱动电机的速度和转子的角度的分解器适用于HEV中。由分解器进行的感应和故障检测是电机控制中的一个非常重要的因素。
目前，用于确定出现在分解器中的故障的方法以如下方式进行。即，如图4所示，当分解器的输入信号(激励信号EXT+和EXT-)或输出信号(速度感应的基础信号S1-S3和S2-S4)出现故障时，由分解器-数字转换器(RDC)产生故障信号FAULT。随后，作为故障信号，数字信号被输入到中央处理单元(CPU)中，其可以确定该分解器出现故障。
但是，这种方法无法仅利用由RDC产生的故障信号在每个故障编码基础上精确确定分解器中出现的断路/短路或者分解器自身的故障，并由此使用户(维修人员)能够意识到只是出现在分解器中故障。
因此，当来自分解器的故障信号通过RDC输入到CPU中时，无法得知与导致所述故障相对应的故障编码，并且由此在分析分解器的故障时存在值得注意的问题。
也就是说，当分解器出现故障时，测量设备(例如示波器)被连接到逆变器或HEV的驱动电机，并被构造为检测分解器中的故障起因以检测故障的精确原因。因此，这样会产生一个问题，即需要很长的时间来检测故障的起因。
日本专利申请公开号No.2004-147463公开了一种电机驱动设备。该电机驱动设备包括用于检测电机转旋位置的旋转位置传感器(rotaryposition sensor)以及故障检测装置，该故障检测装置用于检测各个电机的转速N1和N2，并比较N1和N2，从而当转速N1和N2相差一个预定值或更多时确定至少一个旋转位置传感器出现故障。
此外，日本专利申请公开号No.11-337373公开了一种诊断方案。在该诊断方案中，设置有VR分解器、R/D转换器(RDC)、以及旋转运动传感器，两对或更多对的激励线圈和检测线圈被安装在分解器的一个定子上，并安装有用于分别转换从各对检测线圈输出的检测信号的R/D转换器，因此通过检查R/D转换器的输出信号的合理性来诊断旋转运动传感器的故障。但是，同样，这种方案的缺点在于不能精确地确定分解器中的故障的起因，关于故障的原因是否是断路或短路。
背景技术部分中公开的上述信息仅仅是用于加强对本发明背景的理解，并且因此其可能包括不构成本国本领域技术人员已知的现有技术。
发明内容
一方面，本发明提供了用于检测混合动力车(HEV)的分解器的短路和断路的电路。所述电路包括分解器、分解器-数字转换器(RDC)、中央处理单元(CPU)、电阻(Ro)和上拉电阻(Rp)。
分解器包括输出信号终端。通过输出信号终端输出差动信号(S1-S3和S2-S4)。RDC接收来自分解器的差动信号，并且其被构造为基于接收到的差动信号发出故障信号。CPU与RDC相互连接以从RDC上接收故障信号。Ro用于检测短路和断路，并且其被安装在输出信号终端之间。Rp连接在电源与输出信号终端之间。CPU被构造为测量每个差动信号的电压，并且基于测量的电压确定分解器的短路和断路，每个差动信号的电压经受Ro和Rp之间的分压。
另一方面，本发明提供了检测混合动力车(HEV)的分解器的短路和断路的方法。所述方法包括：提供用于检测分解器输出信号终端之间短路和断路的电阻(Ro)；提供连接到电源和输出信号终端之间的上拉电阻(Rp)；测量每个差速信号的电压(S1-S3和S2-S4)，所述电压在电阻(Ro)和上拉电阻(Rp)的之间被分压；和基于被测电压确定分解器的短路或断路。
在优选实施方案中，作为由分解器的输出信号(S1-S3和S2-S4)产生的特定电压的测量结果，当对应于[Ro/(Ro+Rp)*功率]的值保持预定的时间段，则分解器被确定为断路。
在另一个优选实施方案中，作为由分解器的输出信号(S1-S3和S2-S4)产生的特定电压的测量结果，当对应于0V的值保持预定的时间段，则分解器被确定为短路。
根据本发明，用于检测短路/断路的电阻被增加到检测HEV的驱动电机的速度和转子的角度的分解器的故障逻辑(fault logic)中，从而本发明可以精确地分析并且确定分解器中的故障是否是断路或短路，并且可以向用户输送有关故障诊断的精确的细节。因此，本发明的优点在于，其可以在检测电路的开发阶段有效地用于调试，并且，如果即使在电路制作之后需要售后/服务(A/S)，分解器中的故障情况可以精确确定，因此能够迅速和精确地处理故障。
附图说明
现在将参照附图所示的示例性实施方式详细说明本发明的上述及其它特征，实施方式仅为示例性，并非对本发明的限制，且其中：
附图1为示出根据本发明的实施方式的用于执行检测HEV的分解器短路或断路的方法的电路的电路示意图；
附图2为示出根据本发明实施方式的检测HEV分解器短路或断路的方法的流程图；
附图3为示出用于接收来自HEV的分解器的输出信号的RDC芯片的结构的示意图；以及
附图4为示出用于检测电机速度和转子角度的分解器的信号输送方案的构造的示意图。
应当理解，附图并不是按比例绘制的，它只是简化的示出了能够描述本发明的基本原理的各种优选特征。说明书中公开的本发明的特定的设计特征，包括例如特定的尺寸、取向、位置和形状，可部分地根据其特定的预期应用和使用环境来确定。
在附图中，相同的参考标记指的是贯穿一系列附图的本发明相同或等同的部分。
发明内容
下文中将对本发明的各实施方式作详细的参考，其中本发明的实施例以附图的方式被示出并将在下文中进行描述。尽管本发明将结合示例性实施方式进行描述，但应当理解，当前的描述并非意在将本发明限制于那些示例性实施方式中。相反，本发明意在不仅覆盖示例性实施方式，同时还覆盖包括在由所附权利要求所定义的本发明的精神和范围内的各种替换、改进、等同技术方案和其他实施方式。
下面将结合附图对本发明的实施方式进行详细的描述。
图1为示出根据本发明的用于检测混合动力车(HEV)的分解器短路和断路的电路的电路示意图，而图2为示出根据本发明的用于检测HEV的分解器短路和断路的方法的流程图。
为了便于理解本发明，下面将对分解器的构造和功能进行简单的描述。
为了进行用于混合动力车(HEV)或纯电动车(EV)中的同步电机或异步电机的矢量控制，必须与电机的通量位置同步地设置坐标系。为了实现这个操作，需要读取电机的转子的绝对位置。因此，分解器被用于检测转子的绝对位置(旋转角度)。
以这种方式，转子的独立相位(individual phases)由分解器精确地感应，并且从分解器-数字转换器(RDC)(参见附图3)传送至中央处理单元(CPU)，其中所述RDC包括用于校正感应数值的同步校正单元，用于利用同步校正电压等输出所需振动频率的电压控制振荡器(VCO)。因此，附图1的电路可以精确地执行HEV车辆和EV车辆所需的电机的速度控制和转矩控制。
差动信号S1-S3和S2-S4是执行上述功能的分解器的输出信号，其频率为10kHz，并且其在正常条件下具有1V至4V的交流(AC)电压。但是，当差动信号脱离这个范围时，也就是说，当分解器的输入信号(激励信号EXT+和EXT-)或输出信号(用于速度感应的基础信号，S1-S3和S2-S4)出现故障时，由RDC产生故障信号FAULT。当故障信号输入到CPU时，CPU确定分解器出现故障。
本发明的主要目的为通过精确确定分解器中的故障是否为短路或断路以迅速并精确地处理研发和生产阶段(development and productionstages)出现的故障。
对于这个主要目的，如图1的电路示意图所示，分解器10的各输出信号终端16连接到RDC12的输入终端上，RDC12的输出终端连接到CPU14上。用于检测短路/断路的电阻Ro连接在输出信号终端16之间。
作为参考，未描述的附图标记Rin1和Rin2表示用于增益控制的电阻。
因此，通过输出信号终端16提供给RDC12的输出信号，即差动信号S1-S3和S2-S4由CPU监控，使得根据通过用于检测短路/断路的电阻Ro和连接在电源和输出信号终端16之间的上拉电阻Rp进行分压得到的电压而获得的特定电压可以通过CPU14测量。
也就是说，CPU14测量特定电压，所述特定电压根据通过用于检测短路/断路的电阻Ro和连接到电源的上拉电阻Rp进行分压而获得的电压，参考通过输出信号终端16提供的输出信号即差动信号S1-S3和S2-S4而获得，并因此精确地确定分解器10的断路或短路。
确定分解器10断路或短路的方法可以以如下方式实施，即作为由分解器的输出信号S1-S3和S2-S4产生的特定电压的测量结果，当与[Ro/(Ro+Rp)*功率]对应的值保持预定的时间段或更长(10ms或更长)时，分解器被确定为断路，并且，当与0V对应的值保持预定的时间段或更长(10ms或更长)时，确定分解器为短路。
如前所述，根据本发明，用于检测短路/断路的电阻器被加入检测驱动电机的速度和转子的角度的分解器的故障逻辑中，从而本发明可以精确地确定分解器中的故障是否为断路或短路，并且可以将与故障诊断相关的精确细节输送给用户。因此，本发明提供了这样一种优点，即其可以有效地被用于检测电路的开发阶段的调试，并且因此，即使在电路生产后需要售后/服务(A/S)，也可以精确确定分解器中的故障情况，从而因此能够迅速和精确地解决故障。
本发明结合所附优选实施例进行了详细的描述。但是，本领域技术人员应当理解，可以在不背离本发明的原则和精神的情况下对这些实施例进行修改，本发明的范围由所附权利要求和它们的等同技术方案定义。

Claims (4)

1.一种用于检测混合动力车(HEV)的分解器的短路和断路的电路，包括：
分解器，其具有输出信号终端，通过该输出信号终端输出差动信号(S1-S3和S2-S4)；
分解器-数字转换器(RDC)，其接收来自所述分解器的所述差动信号，所述RDC被设置为根据所接收的差动信号发出故障信号；
中央处理单元(CPU)，该CPU与所述RDC互相连接以接收来自所述RDC的所述故障信号；
电阻(Ro)，用于检测短路和断路，所述电阻被安装在所述输出信号终端之间；以及
上拉电阻(Rp)，其被连接在电源与所述输出信号终端之间，
其中，所述CPU被设置为测量在所述电阻(Ro)和所述上拉电阻(Rp)之间被分压的每个差动信号的电压，并且基于测得的电压确定所述分解器的短路和断路。
2.一种用于检测混合动力车(HEV)的分解器的短路和断路的方法，包括以下步骤：
提供用于检测分解器的输出信号终端之间的短路和断路的电阻(Ro)；
提供连接在电源与所述输出信号终端之间的上拉电阻(Rp)；
测量每个差动信号(S1-S3和S2-S4)的电压，所述电压在所述电阻器(Ro)和所述上拉电阻器(Rp)的之间被分压；
基于所测得的电压确定所述分解器的短路或断路。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，作为由所述分解器的输出信号(S1-S3和S2-S4)产生的特定电压的测量结果，当与[Ro/(Ro+Rp)*功率]对应的值保持预定的时间段时，分解器被确定为断路。
4.根据权利要求2所述的方法，其中，作为由所述分解器的输出信号(S1-S3和S2-S4)产生的特定电压的测量结果，当对应于0V的值保持预定的时间段时，分解器被确定为短路。
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