CN102540074A - 电机驱动回路脉冲电压诊断方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种电机驱动回路脉冲电压诊断方法，包括以下步骤：a.建立一电机电气模型，该电机电气模型表示电机正常运转时各个电气参数之间的关系；b.实时采样电机两端的反电动势电压及当前电源电压；c.在电机两端施加测试电压，采集并记录流经电机的真实电流值；d.根据电机两端的反电动势电压、电源电压以及该电机电气模型计算流经电机的理论电流值；e.比较该真实电流值与理论电流值，并根据比较结果诊断电机驱动回路是否存在故障。本发明的诊断方法将电机反电动势电压以及电源电压波动的问题考虑在内，可以使诊断结果更准确。

Description

电机驱动回路脉冲电压诊断方法

技术领域

本发明涉及一种电路故障的诊断方法，特别设计一种电动助力转向系统中电机驱动回路的故障诊断方法。

背景技术

电动助力转向系统相比于传统的液压助力转向系统有结构简单，助力性能好，节省能源等诸多优点。电动助力转向系统的核心部件之一就是电机驱动回路，该部件的正常工作与否与转向系统的安全性能息息相关。所以，电动助力转向系统开发的重点以及难点之一就是电机驱动回路的诊断方法。

传统的电动助力转向系统用电机驱动回路脉冲电压诊断方法，是通过在电机两端施加持续一定时间的脉冲驱动电压，通过采集电机的电流与预先设定的电流阀值进行比较从而得出电机驱动回路是否正常工作的结论。

但是，该方法存在条件限制，第一，在电机两端施加持续一定时间的脉冲驱动电压时，电机不可以有转动，即，要求电机的反电动势电压必须为零。这点在电动助力转向系统中很难实现，因为，驾驶者在转动方向盘时电机会转动，电机只要转动就会存在反电动势电压。第二，电源电压必须维持在所预想的电压数值附近，而这点在车辆复杂的电气环境中也很难实现，随着车载空调，车载大灯等的开启关闭，电源电压波动范围较大。

因此，传统的电机驱动回路脉冲电压诊断方法没有将电机反电动势电压问题以及电源电压波动问题考虑在内，会造成诊断不精确或不准确的后果。

发明内容

本发明的目的是提供一种电机驱动回路脉冲电压诊断方法，以解决传统的电机驱动回路脉冲电压诊断方法没有将电机反电动势电压以及电源电压波动考虑在内，会造成诊断不精确或不准确的问题。

本发明提出一种电机驱动回路脉冲电压诊断方法，包括以下步骤：

a.建立一电机电气模型，该电机电气模型表示电机正常运转时各个电气参数之间的关系；

b.实时采样电机两端的反电动势电压及当前电源电压；

c.在电机两端施加测试电压，采集并记录流经电机的真实电流值；

d.根据电机两端的反电动势电压、电源电压以及该电机电气模型计算流经电机的理论电流值；

e.比较该真实电流值与理论电流值，并根据比较结果诊断电机驱动回路是否存在故障。

进一步的，所述电机电气模型依据的公式为：

$I\left(s\right)=\frac{1}{\mathrm{LS}+R}*U\left(s\right),$

U＝Ubat*duty-Uab，

其中，I是理论电流值，U是电机两端的理论电压值，L是电机电感，R是电机电阻，S是拉普拉斯变换，Ubat是电源电压，duty是测试电压的PWM占空比，Uab是电机两端的反电动势电压。

进一步的，步骤e中诊断电机驱动回路是否存在故障包括以下步骤：

e1.记录一个时间段内真实电流值的最大值；

e2.计算相应的这个时间段内理论电流值的最大值；

e3.比较真实电流值的最大值与理论电流值的最大值，若两者差值大于一阀值，则诊断为存在故障。

相对于现有技术，本发明的有益效果是：本发明将流经电机的真实电流值与通过电机电气模型计算获得的理论电流值进行比对，实现对电机驱动回路的故障诊断，由于电机电气模型反映了电机正常运转状态下各个电气参数之间的关系，因而本发明的诊断方法将电机反电动势电压以及电源电压波动的问题考虑在内，使诊断结果更准确。

附图说明

图1为本发明电机驱动回路脉冲电压诊断方法的一种实施例流程图。

具体实施方式

本发明的主要思想是借助于一个电机电气模型来对电动助力转向系统用电机驱动回路进行故障诊断，由于该模型考虑了传统方法所未曾考虑的电机反电动势电压问题以及电源电压波动问题，因而很好地解决了传统方法所存在的限制，使诊断结果更准确。

以下结合附图具体说明本发明。请参见图1，其为本发明电机驱动回路脉冲电压诊断方法的一种实施例流程图，其包括以下步骤：

S1，建立一电机电气模型。该电机电气模型表示电机正常运转时各个电气参数之间的关系。本发明优选的电机电气模型依据的公式为：

$I\left(s\right)=\frac{1}{\mathrm{LS}+R}*U\left(s\right),$

U＝Ubat*duty-Uab，

其中，I是理论电流值，U是电机两端的理论电压值，L是电机电感，R是电机电阻，S是拉普拉斯变换，Ubat是电源电压，duty是测试电压的PWM占空比，Uab是电机两端的反电动势电压。

S2，实时采样电机两端的反电动势电压及当前电源电压。实际应用中，可以利用单片机来实现电源电压的实时采集工作。

S3，在电机两端施加测试电压。

开启电机驱动回路后，利用脉宽调制方式(PWM)给电机两端施加持续时间为Tc的固定脉冲驱动电压。测试电压的大小是根据采集到的电源电压来设定的，即测试电压与电源电压相对应，因而其可以反映出电源电压的波动情况，本发明优选测试电压等于理论电压值U，即

测试电压＝电源电压Ubat*测试电压的PWM占空比duty-电机两端的反电动势电压Uab。

S4，采集并记录流经电机的真实电流值。真实电流值是测试电压加载在电机两端后实际形成的电流值。

S5，利用电机电气模型计算流经电机的理论电流值。

将在加载测试电压的时间Tc内，采集到的电机两端的反电动势电压、电源电压导入电机电气模型中，并获得流经电机的理论电流值，由于电机电气模型表示电机正常运转时各个电气参数之间的关系，因而此理论电流值表示的是正常工作状态下电机上应当有的电流值。

S6，比较真实电流值与理论电流值，并根据比较结果诊断电机驱动回路是否存在故障。

比对的过程可以通过单片机实现，为便于比对计算，真实电流值通常取加载测试电压的过程中，流经电机上的电流最大值；理论电流值通常取加载测试电压的时间Tc中，通过电机电气模型计算出的电流最大值。

若真实电流值与理论电流值相同，或误差小于一个阀值(阀值可以根据实际情况来设定)，说明电机处于正常运转的状态。反之，若真实电流值与理论电流值不同，且两者差值大于该阀值，说明电机处于非正常的运转状态，需要进行故障处理。

本发明将流经电机的真实电流值与通过电机电气模型计算获得的理论电流值进行比对，实现对电机驱动回路的故障诊断，由于电机电气模型反映了电机正常运转状态下各个电气参数之间的关系，因而本发明的诊断方法将电机反电动势电压以及电源电压波动的问题考虑在内，使诊断结果更准确。

以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化，只要不超出所附权利要求书所述范围，都应落在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种电机驱动回路脉冲电压诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：

a.建立一电机电气模型，该电机电气模型表示电机正常运转时各个电气参数之间的关系；

b.实时采样电机两端的反电动势电压及当前电源电压；

c.在电机两端施加测试电压，采集并记录流经电机的真实电流值；

d.根据电机两端的反电动势电压、电源电压以及该电机电气模型计算流经电机的理论电流值；

e.比较该真实电流值与理论电流值，并根据比较结果诊断电机驱动回路是否存在故障。

2.如权利要求1所述的电机驱动回路脉冲电压诊断方法，其特征在于，所述电机电气模型依据的公式为：

$I\left(s\right)=\frac{1}{\mathrm{LS}+R}*U\left(s\right),$

U＝Ubat*duty-Uab，

其中，I是理论电流值，U是电机两端的理论电压值，L是电机电感，R是电机电阻，S是拉普拉斯变换，Ubat是电源电压，duty是测试电压的PWM占空比，Uab是电机两端的反电动势电压。

3.如权利要求1所述的电机驱动回路脉冲电压诊断方法，其特征在于，步骤e中诊断电机驱动回路是否存在故障包括以下步骤：

e1.记录一个时间段内真实电流值的最大值；

e2.计算相应的这个时间段内理论电流值的最大值；

e3.比较真实电流值的最大值与理论电流值的最大值，若两者差值大于一阀值，则诊断为存在故障。

Images