CN102700416B - 一种纯电动车电机驱动系统安全监控方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种全面的纯电动车电机驱动系统安全监控方法，包括对电机驱动系统的工作模式、扭矩、电流、功率进行监控，提高了整车的安全性和可靠性。

Description

一种纯电动车电机驱动系统安全监控方法
技术领域
本发明涉及电动车动力系统技术领域，具体涉及一种纯电动车电机驱动系统安全监控方法。
背景技术
目前，电动驱动系统在轿车中应用，受到安装空间的限制，对电机驱动系统的体积尺寸要求苛刻，因此在纯电动汽车驱动系统中一般采用正弦波永磁同步电机。这种电机在纯电动车上应用，主要采用扭矩控制，而正弦波永磁同步电机的实际输出扭矩目前无法通过车载传感器实际测到，只能通过对电机三相电流及位置等参数处理后估算出来，这样就存在较大的扭矩失控风险，电机驱动系统作为纯电动轿车主要动力系统，对安全性和可靠性有很高的要求，对电机驱动系统进行安全监控成为纯电动车安全控制中重要的一环。
发明内容
本发明的目的是提出一种全面的纯电动车电机驱动系统安全监控方法，有效提高纯电动车电机驱动系统的安全性和可靠性。
根据本发明提出的纯电动车电机驱动系统安全监控方法，关键在于包括以下步骤：
A、整车控制器根据驾驶员需求对电机驱动系统模式控制，若电机驱动发生模式故障，则电机驱动系统将故障信息反馈给整车控制器；
B、电机驱动系统根据当前转速、电机温度、电机控制器温度及电机外特性曲线计算出当前驱动电机最大可输出扭矩                                                ，整车控制器根据当前电子油门信号、高压动力电池最大允许放电功率、电机驱动系统最大可输出扭矩解析出整车控制器请求扭矩并发送给电机驱动系统，若大于，则电机驱动系统将故障信息反馈给整车控制器，否则电机驱动系统进行正常扭矩控制；
C、电机驱动系统根据实时采集到的电机三相交流侧电流和电机位置信号计算出驱动电机输出的电磁扭矩，若|-|大于安全值并且持续时间大于限值，则将故障信息反馈给整车控制器，否则电机驱动系统进行正常扭矩控制；
D、当电机驱动系统处于无扭矩输出的系统模式时，电机驱动控制系统对采集到的高压直流侧电流进行监控，当高压直流侧电流超过自定义的限值范围并且持续预设时间，则将故障信息反馈给整车控制器，否则电机驱动系统进行正常扭矩控制；
E、电机驱动系统根据实时采集到的高压直流侧电压、电流以及查表得到的当前电驱动系统效率，计算出电机驱动系统实际输出功率，根据整车控制器的请求扭矩值和电机当前转速计算整车控制器请求输出功率，若|-|大于安全值并且持续时间大于限值，则将故障信息反馈给整车控制器，否则电机驱动系统进行正常扭矩控制；
F、整车控制器根据接收到的A到E步骤的故障信息，采取相应的保护措施。
本发明的纯电动车电机驱动系统安全监控方法，从纯电动车的驱动控制特点出发，对电机驱动系统的工作模式、扭矩、电流、功率实施有效的安全监控，提高了整车的安全性和可靠性。
所述C步骤的驱动电机输出的电磁扭矩，根据安装在电机三相侧的电流传感器实时测量电机三相交流电流值、和，然后电机控制系统结合检测到的电机转子位置信号通过坐标变换将三相交流电流和转换成d轴和q轴上的、，最后电机控制系统通过查表得出驱动电机本体的电感、，永磁磁链、电机极对数P，按照电磁扭矩方程计算得到。正弦波永磁同步电机的电磁扭矩计算需要的瞬态三相交流电流值通过安装在电机三相侧的电流传感器实时测量得到，驱动电机本体的电感、，永磁磁链、电机极对数P通过查表得到。
所述A步骤的电机驱动系统模式包括禁止模式、零扭矩模式、扭矩模式和故障模式，若电机驱动系统处于禁止模式并且整车控制器请求扭矩模式、电机驱动系统处于扭矩模式并且整车控制器请求禁止模式、电机驱动系统处于故障模式并且整车控制器请求禁止模式、零扭矩模式、扭矩模式中任一模式，则电机驱动系统向整车控制器反馈模式故障。通过增加电机驱动系统模式转换的安全规则，防止出现意外情况。
本发明的纯电动车电机驱动系统安全监控方法还包括电机驱动控制系统对电机加速度进行监控的步骤，当电机加速度超过设定限值时，则将故障信息反馈给整车控制器，否则电机驱动系统进行正常扭矩控制。从而对整个电机驱动运行状态进行监控，保证整车安全性。
所述故障信息通过CAN总线反馈给整车控制器。
附图说明
    图1为本发明的监控原理概图。
    图2为本发明的电机驱动系统模式转换安全规则图。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施实例的描述，对本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理等作进一步的详细说明。
本发明的纯电动车电机驱动系统安全监控方法，包括以下步骤：
A、整车控制器根据驾驶员需求对电机驱动系统模式控制，若电机驱动发生模式故障，则将电机驱动系统故障信息反馈给整车控制器；
B、电机驱动系统根据当前转速、电机温度、电机控制器温度及电机外特性曲线计算出当前驱动电机最大可输出扭矩，整车控制器根据当前电子油门信号、高压动力电池最大允许放电功率、电机驱动系统最大可输出扭矩解析出整车控制器请求扭矩并发送给电机驱动系统，若大于，则电机驱动系统将故障信息反馈给整车控制器，否则电机驱动系统进行正常扭矩控制；
C、电机驱动系统根据实时采集到的电机三相交流侧电流和电机位置信号计算出驱动电机输出的电磁扭矩，若|-|大于安全值并且持续时间大于限值，则将故障信息反馈给整车控制器，否则电机驱动系统进行正常扭矩控制；
D、当电机驱动系统处于无扭矩输出的系统模式时，电机驱动控制系统对采集到的高压直流侧电流进行监控，当高压直流侧电流超过自定义的限值范围并且持续预设时间，则将故障信息反馈给整车控制器，否则电机驱动系统进行正常扭矩控制；其中，所述的自定义的限值范围以及预设时间均是系统开发人员预设的安全值。
E、电机驱动系统根据实时采集到的高压直流侧电压、电流以及查表得到的当前电驱动系统效率，计算出电机驱动系统实际输出功率，根据整车控制器的请求扭矩值和电机当前转速计算整车控制器请求输出功率，若|-|大于安全值并且持续时间大于限值，则将故障信息反馈给整车控制器，否则电机驱动系统进行正常扭矩控制；其中所述的安全值及限值均为系统开发人员预设的安全值。
F、整车控制器根据接收到的A到E步骤的故障信息，采取相应的保护措施。
   其中， 所有得故障信息均通过CAN总线反馈给整车控制器。
从概括上描述，A步骤为模式监控，B、C步骤为扭矩监控，D步骤为电流监控，E步骤为功率监控。作为进一步的实施方式，本发明还包括电机驱动控制系统对电机加速度进行监控，也就是电机驱动系统的运行状态监控。本发明的监控原理概图如图1所示。
本发明的电机驱动系统模式包括禁止模式、零扭矩模式、扭矩模式和故障模式，若电机驱动系统处于禁止模式并且整车控制器请求扭矩模式、电机驱动系统处于扭矩模式并且整车控制器请求禁止模式、电机驱动系统处于故障模式并且整车控制器请求禁止模式、零扭矩模式、扭矩模式中任一模式，则电机驱动系统向整车控制器反馈模式故障。通过增加电机驱动系统模式转换的安全规则，防止出现意外情况，其转换安全规则如图2所示。

Claims (5)

1.一种纯电动车电机驱动系统安全监控方法，其特征在于包括以下步骤：
A、整车控制器根据驾驶员需求对电机驱动系统模式控制，若电机驱动发生模式故障，则电机驱动系统将故障信息反馈给整车控制器；
B、电机驱动系统根据当前转速、电机温度、电机控制器温度及电机外特性曲线计算出当前驱动电机最大可输出扭矩                                                ，整车控制器根据当前电子油门信号、高压动力电池最大允许放电功率、电机驱动系统最大可输出扭矩解析出整车控制器请求扭矩并发送给电机驱动系统，若大于，则电机驱动系统将故障信息反馈给整车控制器，否则电机驱动系统进行正常扭矩控制；
C、电机驱动系统根据实时采集到的电机三相交流侧电流和电机位置信号计算出驱动电机输出的电磁扭矩，若|-|大于安全值并且持续时间大于限值，则将故障信息反馈给整车控制器，否则电机驱动系统进行正常扭矩控制；
D、当电机驱动系统处于无扭矩输出的系统模式时，电机驱动控制系统对采集到的高压直流侧电流进行监控，当高压直流侧电流超过自定义的限值范围并且持续预设时间，则将故障信息反馈给整车控制器，否则电机驱动系统进行正常扭矩控制；
E、电机驱动系统根据实时采集到的高压直流侧电压、电流以及查表得到的当前电驱动系统效率，计算出电机驱动系统实际输出功率，根据整车控制器的请求扭矩值和电机当前转速计算整车控制器请求输出功率，若|-|大于安全值并且持续时间大于限值，则将故障信息反馈给整车控制器，否则电机驱动系统进行正常扭矩控制；
F、整车控制器根据接收到的A到E步骤的故障信息，采取相应的保护措施。
2.根据权利要求1所述的纯电动车电机驱动系统安全监控方法，其特征在于所述C步骤的驱动电机输出的电磁扭矩，根据安装在电机三相侧的电流传感器实时测量电机三相交流电流值、和，然后电机控制系统结合检测到的电机转子位置信号通过坐标变换将三相交流电流和转换成d轴和q轴上的、，最后电机控制系统通过查表得出驱动电机本体的电感、，永磁磁链、电机极对数P，按照电磁扭矩方程计算得到。
3.根据权利要求1所述的纯电动车电机驱动系统安全监控方法，其特征在于所述A步骤的电机驱动系统模式包括禁止模式、零扭矩模式、扭矩模式和故障模式，若电机驱动系统处于禁止模式并且整车控制器请求扭矩模式、电机驱动系统处于扭矩模式并且整车控制器请求禁止模式、电机驱动系统处于故障模式并且整车控制器请求禁止模式、零扭矩模式、扭矩模式中任一模式，则电机驱动系统向整车控制器反馈模式故障。
4.根据权利要求1所述的纯电动车电机驱动系统安全监控方法，其特征在于还包括电机驱动控制系统对电机加速度进行监控的步骤，当电机加速度超过设定限值时，则将故障信息反馈给整车控制器，否则电机驱动系统进行正常扭矩控制。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的纯电动车电机驱动系统安全监控方法，其特征在于所述故障信息通过CAN总线反馈给整车控制器。
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