CN104678298A - 电动转向装置的电动机故障检测方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动转向装置的电动机故障检测方法及其装置。根据本发明的电动转向装置的电动机故障检测方法，该实施步骤包括：控制部通过Q轴指令电流计算部，计算根据请求扭矩的电动机Q轴指令电流；根据所述计算的电动机Q轴指令电流算出电动机的各相指令电流；根据所述电动机的Q轴指令电流控制电动机，通过电流传感器感应所述电动机的各相实测电流；通过所述电动机的各相指令电流判断所述电动机的各相是否断线；将所述判断结果输出到输出部。

Description

电动转向装置的电动机故障检测方法及其装置

技术领域

本发明涉及电动转向装置的电动机故障检测方法及其装置。具体是，与电动转向装置的电动机各相连接的线路断线时，对此迅速实施检测和处理，以维护驾驶者安全的电动转向装置的电动机故障检测方法及其装置。

背景技术

电动转向装置（Motor Driven Power Steering, 以下简称MDPS）利用电动机生成助推力，在各高端逻辑算出适当的指令值，使转向扭矩发生。

就是说，如图1所示，MDPS运行逻辑是，通过驾驶者感应到方向盘的动向之后，通过转向性能逻辑计算的指令通过扭矩限制逻辑限制扭矩过大，转向扭矩是通过电动机控制逻辑算出的指令发生。

此时，在电动机控制逻辑上发生电动机相断线，则该相没有电流，无法正常驱动MDPS，而是驱动失效-安全（fail-safe）逻辑。

传统的电动机各相线路断线的检测方法是，使用电动机的D轴和Q轴电流错误，或者反映方向盘旋转速度和电流变化率，或检查各相电流的感应值来检测断线的问题。 

但该方法是通过电动机的Q轴指令电流检测断线，车辆高速行驶时无法检测，而是根据方向盘旋转速度和电流变化离来检测断线，因此，低速行驶、停车等较慢地操纵方向盘时检测不出断线而在检测断线的问题上存在局限性。

电动机各相电流是在特定的电动机位置上具有OA值，仅凭电动机的Q轴指令电流和电动机相实测电流，无法区别正常情况和断线情况。

本发明的背景技术已在韩国公开专利公报第10-2012-0033171号（2012、04、06公开，发明名称：电动式动力转向的电动机短路的驱动控制方法）中得以公开。

发明内容

技术课题

为改进所述问题，本发明提供一种与电动转向装置的电动机各相连接的线路断线时，对此迅速地实施检测和处理，以维护驾驶者安全的电动机转向装置的电动机故障检测方法及其装置。

技术方案

根据本发明的电动转向装置的电动机故障检测方法，该实施步骤包括：控制部通过Q轴指令电流计算部，计算根据请求扭矩的电动机Q轴指令电流；根据所述计算的电动机Q轴指令电流算出电动机的各相指令电流；根据所述电动机的Q轴指令电流控制电动机，通过电流传感器感应所述电动机的各相实测电流；通过所述电动机的各相指令电流判断所述电动机的各相是否断线；将所述判断结果输出到输出部。

根据所述电动机的Q轴指令电流计算电动机各相指令电流的步骤是，通过与所述电动机Q轴的旋转坐标转换，计算所述电动机的各相指令电流。

通过所述电动机的各相指令电流和实测电流判断所述电动机的各相断线与否的步骤还包括：所述实测电流小于设定实测电流，指令电流大于设定指令电流时增加错误计数的步骤；以及所述增加的错误计数大于设定计数时判断为断线的步骤。

根据本发明的电动转向装置的电动机故障检测装置，包括：Q轴指令电流计算部，计算根据请求扭矩的电动机Q轴指令电流；电动机驱动部，根据所述计算的电动机Q轴指令电流计算电动机的各相指令电流，根据所述的电动机Q轴指令电流控制电动机；电流传感器，感应所述的电动机各相实测电流；控制部，通过所述电动机的各相指令电流和实测电流，判断所述电动机的各相断线与否；输出部，输出根据所述控制部的判断结果。

所述电动机驱动部是通过与所述电动机Q轴的旋转坐标转换，计算所述各电动机的各相指令电流。

所述电流传感器是控制所述电动机时感应所述电动机的各相实测电流。

所述控制部是，所述实测电流小于设定实测电流，指令电流大于设定指令电流时，使错误计数增加，所述错误计数大于设定计数时判断为断线。

所述控制部是，所述实测电流在所述设定实测电流以上，或者所述指令电流在所述设定指令电流以下时，使所述错误计数减少。

有益效果

根据本发明的电动转向装置的电动机故障检测方法，其有益效果在于，与电动转向装置的电动机各相连接的线路被断线时，对此迅速地实施检测和处理而维护驾驶者的安全。

本发明是通过电动机各相的实测电流和指令电流检测电动机的各相是否断线，不需要车速和方向盘旋转速度等驾驶状况条件的组合而其故障检测速度快，不管驾驶状况如何均能检测电动机相是否断线，从而提升故障检测能力。

附图说明

图1是简单显示电动转向装置的运行逻辑的示意图；

图2是本发明一个实施例的电动转向装置的电动机故障检测装置的框图；

图3是图示本发明一个实施例的电动转向装置的电动机故障检测装置的电动机相断线检测过程的曲线图；

图4是图示本发明一个实施例的电动转向装置的电动机故障检测方法的运行流程的顺序图；

图5是图示本发明一个实施例的电动转向装置的电动机故障检测方法中电动机A相断线检测方法的动作流程的顺序图。

附图标记说明

10 : Q轴指令电流计算部；              20 : 比例积分控制部；

30 : 电动机驱动部；                    40 : 电动机；

51 : A相电流传感器；                       52 : B相电流传感器；

53 : C相电流传感器；                        60 : 控制部；

70 : 输出部；                             80 : 坐标转换部。

具体实施方式

下面结合附图对本发明一个实施例的电动转向装置的电动机故障检测方法及其装置进行描述。在此过程中，附图中图示的线厚或构件的大小等是为了说明上更加明确和便利会有所夸张，且下述用语是根据本发明中的功能进行定义，与使用者、运用者的意图或使用惯例有些差异，因此须以本说明书的整体内容为基础对这些用语进行定义。

图2是本发明一个实施例的电动转向装置电动机故障检测装置的框图。

如图2所示，本发明一个实施例的电动转向装置的电动机故障检测装置包括：Q轴指令电流计算部10、比例积分控制部20、电动机驱动部30、电动机40、A相电流传感器51、B相电流传感器52、C相电流传感器53、控制部60、输出部70和坐标转换部80。

Q轴指令电流计算部10根据请求扭矩，计算电动机40的Q轴指令电流。

比例积分控制部20对由Q轴指令电流计算部10计算的电动机40的Q轴指令电流实施比例控制，积分误差信号，输出电动机控制信号。

电动机驱动部30计算由比例积分控制部20输出的电动机控制信号的PWM Duty，算出电动机40的各相指令电流。

电动机40根据Q轴指令电流驱动。

此时，电动机40的各相上具备电流中心51、52、53。

本发明的电动机40是适用三相电动机40，电动机40驱动时，通过A相电流传感器51、B相电流传感器52和C相电流传感器53，分别感应A相实测电流、B相实测电流和C相实测电流。

控制部60对由电动机驱动部30算出的电动机40的各相指令电流和各相实测电流实施比较，判断电动机40的各相是否断线。

以电动机40的A相为例，判断电动机40A相的实测电流是否在设定实测电流以上，如果电动机40A相的实测电流小于设定实测电流，则判断电动机40A相的指令电流值是否大于设定指令电流，判断结果大于则增加错误计数。

此时，两种条件都要得到满足才能增加错误计数，只要其中有一个得不到满足则减少错误计数。

如此增加的错误计数比设定计数大，才能输出为电动机40的A相断线。

其余的电动机40的B相和C相也用同一个方法判断是否断线。

就是说，电动机40的相断线时，该相没有电流流过，而该相的实测电流会在0附近，，因此判断实测电流是否小于设定实测电流。

之所以把设定实测电流选择为0附近的值，是因为该值不可能准确地达到0，因此将设定测定电流选择为0附近的值，只要不超出设定实测电流范围则判断为断线。

电动机40上的指令电流计算是，一般为了控制电动机40，计算电动机40的D轴和Q轴的指令电流，而该值是通过D-Q旋转坐标转换计算电动机40各相（A相、B相、C相）的指令电流。

此时，电动机40旋转时各相的实测电流画正弦波，相实测电流则始终通过0附近区域，故实测电流在0附近时不能绝对地判断为断线，因此本发明是，电动机40相的指令电流值大于设定指令电流，实测电流在0附近时才判断为断线。

输出部70对由控制部60判断为断线的电动机40的相实施输出。

坐标转换部80通过A相实测电流、B相实测电流和C相实测电流计算A相实测电流、B相实测电流和C相实测电流，通过电动机40的D轴和Q轴的旋转坐标转换，计算电动机40的Q轴实测电流，使计算的电动机40的Q轴实测电流反映于Q轴指令电流计算部10对电动机40的Q轴指令电流的计算。

图3是图示本发明一个实施例的电动转向装置的电动机故障检测装置中电动机相断线检测过程的曲线图。

（a）曲线图显示的是请求扭矩，通过Q轴指令电流计算部10，根据请求扭矩，用电动机40的Q电流乘以常数计算，使电动机40的  Q轴指令电流像（B）曲线图一样地显示，通过电动机驱动部30算出三相指令电流，使电动机40像（C）曲线图一样驱动。（C）曲线图中的A、B、C曲线图显示A、B、C的指令电流。

（D）曲线图显示被A相电流传感器51、B相电流传感器52和C相电流传感器53感应的A相实测电流、B相实测电流和C相实测电流，因（D）曲线图中只检测到B和C曲线图而得知电动机40的A相线路发生断线。

如上所述，本发明一个实施例的电动转向装置的电动机故障检测装置是与电动机转向装置的电动机各相连接的线路发生断线时，对此可以迅速实施检测和处理而维护驾驶者的安全。

而且，通过电动机各相的实测电流和指令电流，检测出电动机相是否断线，不需要车速和方向盘旋转速度等驾驶状况条件的组合而故障检测速度快，不管驾驶状况如何，均能检测出电动机的相是否断线，从而提升故障检测力。

图4是图示本发明一个实施例的电动转向装置的电动机故障检测方法的动作流程的顺序图，下面参照附图说明本发明的具体动作。

首先，控制部60计算根据请求扭矩的电动机40Q轴指令电流（步骤S100）。

具体是，Q轴指令电流计算部10根据请求扭矩，计算电动机40的Q轴指令电流。

根据在S100步骤计算的电动机40的Q轴指令电流计算电动机40的各相指令电流（步骤S200）。

通过电动机40的Q轴和D轴之间的旋转坐标转换，计算电动机40的各相指令电流。

具体是，通过比例积分控制部20对由Q轴指令电流计算部10计算的电动机40的Q轴指令电流实施比例控制，积分误差信号，输出电动机40控制信号，通过电动机驱动部30计算由比例积分控制部20输出的电动机40控制信号的PWM Duty，算出电动机40的各相指令电流。

在S200步骤根据电动机40的Q轴指令电流控制电动机40（步骤S300）。

此时，通过电动机（40）的各相电流传感器（51，52，53）感应电动机（40）的各相实测电流（S400）。

本发明的电动机40适用三相电动机40，电动机40驱动时，A相实测电流、B相实测电流和C相实测电流分别被A相电流传感器51、B相电流传感器52和C相电流传感器53感应。

控制部60对由电动机驱动部30算出的电动机40的各相指令电流和各相实测电流实施比较，判断电动机40各相断线与否后向输出部70输出判断结果（步骤S500）。

图5是图示本发明一个实施例的电动转向装置的电动机故障检测方法中电动机A相断线检测方法的动作流程的顺序图。

下面根据图5，以电动机40的A相为例进行说明，首先感应电动机40的A相的实测电流（步骤S10）。

对于在S10步骤感应的电动机40的A相的实测电流和设定实测电流实施比较（步骤S20）。

在S20步骤比较结果，如果电动机40的A相的实测电流小于设定实测电流，则对电动机40的A相的指令电流和设定指令电流实施比较（步骤S30）。

S30步骤的比较结果，电动机40的A相的指令电流大于设定指令电流则增加错误计数（步骤S40）。

就是说，只有S20和S30步骤全部得到满足的情况下才增加错误计数，只要其中一个不能得到满足，则减少错误计数（步骤S41）。

判断增加的错误计数的值是否大于设定计数（步骤S50）。

S50步骤的判断结果，错误计数大于设定计数，则通过输出部70输出电动机40的A相断线（步骤S60）。

其余电动机40的B相和C相也是用同一种方法判断是否断线。

就是说，电动机40的相断线，则该相没有电流通过，实测电流会在0附近，因此判断实测电流是否小于设定实测电流。

对于设定实测电流，之所以选择为0附近的值，是因为该值并不一准确地达到0，因此将设定实测电流选择为0附近值，并且不超出设定实测电流范围时判断为断线。

电动机40相的指令电流计算是，一般为控制电动机40，计算电动机40的D轴和Q轴的指令电流，对于该值，可以通过D-Q旋转坐标转换，计算电动机的各相（A相、B相、C相）指令电流。

此时，电动机40旋转时各相的实测电流画正弦波（sin），相实测电流则始终通过0附近区域，因此不能实测电流在0附近而绝对地判断为断线，因此本发明是电动机40相的指令电流大于设定指令电流，但实测电流在0附近时才判断为断线。

如上所述，本发明一个实施例的电动转向装置电动机故障检测装置的电动机故障检测方法是，与电动机转向装置的电动机各相连接的线路发生断线时，对此可以迅速实施检测和处理而维护驾驶者的安全。

而且，通过电动机各相的实测电流和指令电流，检测出电动机相是否断线，不需要车速和方向盘旋转速度等驾驶状况条件的组合而故障检测速度快，不管驾驶状况如何，均能检测出电动机的相是否断线，从而提升故障检测力。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所述的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例所述技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种电动转向装置的电动机故障检测方法，其特征在于，该实施步骤包括：

控制部通过Q轴指令电流计算部，计算根据请求扭矩的电动机Q轴指令电流；

根据所述计算的电动机Q轴指令电流算出电动机的各相指令电流；

根据所述电动机的Q轴指令电流控制电动机，通过电流传感器感应所述电动机的各相实测电流；

通过所述电动机的各相指令电流判断所述电动机的各相是否断线；以及

将所述判断结果输出到输出部。

2.根据权利要求1所述的电动转向装置的电动机故障检测方法，其特征在于，

根据所述电动机的Q轴指令电流计算电动机各相指令电流的步骤是，通过与所述电动机Q轴的旋转坐标转换，计算所述电动机的各相指令电流。

3.根据权利要求1所述的电动转向装置的电动机故障检测方法，其特征在于，

通过所述电动机的各相指令电流和实测电流判断所述电动机的各相断线与否的步骤还包括：

所述实测电流小于设定实测电流，指令电流大于设定指令电流时增加错误计数的步骤；以及

所述增加的错误计数大于设定计数时判断为断线的步骤。

4.根据权利要求3所述的电动转向装置的电动机故障检测方法，其特征在于，

所述实测电流在所述设定实测电流以上，或者所述指令电流在所述设定指令电流以下时，使所述错误计数减少。

5.一种电动转向装置的电动机故障检测装置，其特征在于，包括：

Q轴指令电流计算部，计算根据请求扭矩的电动机Q轴指令电流；

电动机驱动部，根据所述计算的电动机Q轴指令电流计算电动机的各相指令电流，根据所述的电动机Q轴指令电流控制电动机；

电流传感器，感应所述的电动机各相实测电流；

控制部，通过所述电动机的各相指令电流和实测电流，判断所述电动机的各相断线与否；以及

输出部，输出根据所述控制部的判断结果。

6.根据权利要求5所述的电动转向装置的电动机故障检测装置，其特征在于，

所述电动机驱动部是通过与所述电动机Q轴的旋转坐标转换，计算所述各电动机的各相指令电流。

7.根据权利要求5所述的电动转向装置的电动机故障检测装置，其特征在于，

所述电流传感器是控制所述电动机时感应所述电动机的各相实测电流。

8.根据权利要求5所述的电动转向装置的电动机故障检测装置，其特征在于，

所述控制部是，所述实测电流小于设定实测电流，指令电流大于设定指令电流时，使错误计数增加，所述错误计数大于设定计数时判断为断线。

9.根据权利要求8所述的电动转向装置的电动机故障检测装置，其特征在于，

所述控制部是，所述实测电流在所述设定实测电流以上，或者所述指令电流在所述设定指令电流以下时，使所述错误计数减少。