CN104682815A - 电动机-逆变器驱动系统及其运用方法 - Google Patents

电动机-逆变器驱动系统及其运用方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及电动机-逆变器驱动系统及其运用方法，所述电动机-逆变器驱动系统包括：利用三相电流值，对连接电动机和逆变器的三相电缆断线故障实施检测的故障检测功能处理部件；利用用于驱动电动机的电流控制器和PWM模块的运行状态以及电流传感器的故障状态信息，判断由所述故障检测功能处理部件实施的对所述三相电缆断线故障的检测功能是否被激活的逆变器运行状态判断部件；以及利用相电流的指令信息和电动机的速度信息，判断通过所述逆变器运行状态判断部件被激活的对所述三相电缆断线故障的检测功能是否保持运行的例外条件判断部件。本发明可以准确诊断当前系统状态而确保满足汽车功能安全性标准ISO26262的功能安全性。

Description

电动机-逆变器驱动系统及其运用方法
技术领域
本发明涉及电动机-逆变器驱动系统及其运用方法。具体是，用于检测电动机和逆变器之间连接的三相电力电缆是否发生故障的EV/HEV(Elec tric/Hyb
rid Electric Vehicle; 电动汽车和混合动力汽车)用电动机-逆变器驱动系统及其运用方法。
背景技术
混合动力汽车和电动车用电动机-逆变器驱动系统在检测电动机和逆变器之间连接的三相电缆是否发生故障时进行如下运行，电动机-逆变器驱动系统在电动机相电流即指令电流的矢量大小大于特定值以上时断线故障检测功能运行，否则对断线故障检测功能实施初始化。
如图1所示，断线故障检测是指令电流的矢量大小达到特定值以上，相电流的大小在故障检测确定时间之内没有超出故障检测电流范围时确认电缆发生断线故障。
但，所述传统的电动机-逆变器驱动系统的断线故障检测功能是在低速状态下不易检测出断线故障，而且在轮毂(in-wheel)电机上适用时，如果电动机速度突然发生变化，则容易发生检测错误而识别为断线故障。 
以上内容参考现有专利文献：KR 10-2010-0127592 A。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电动机-逆变器驱动系统及其运用方法，能够更加准确、可靠地检测出电动机-逆变器之间三相电缆断线故障的软件方案，准确地诊断当前系统状态而确保功能上的安全性以满足ISO26262(汽车功能安全性标准)。
本发明提供一种电动机-逆变器驱动系统，利用三相电流值对连接电动机和逆变器的三相电缆断线故障实施检测的故障检测功能处理部件；利用用于驱动电动机的电流控制器和PWM（Pulse Width Modulation; 脉冲宽度调制）模块的运行状态以及电流传感器的故障状态信息，判断由所述故障检测功能处理部件实施的对所述三相电缆断故障的检测功能是否被激活的逆变器运行状态判断部件；以及利用相电流的指令信息和电动机的速度信息，判断通过所述逆变器运行状态判断部件被激活的对所述三相电缆断线故障的检测功能是否保持运行的例外条件判断部件。
所述逆变器运行状态判断部件，根据所述电流控制器和PWM模块的运行状态判断所述电流控制器和PWM模块正常运行，并根据所述电流传感器的故障状态信息判断所述电流传感器正常时，激活由所述故障检测功能处理部件实施的对所述三相电缆断线故障检测功能。
所述例外条件判断部件在判断所述相电流的指令信息绝对值大于既定的有效电流指令水平，且根据所述电动机的速度信息计算的电动机加速度绝对值小于既定的有效加速度水平时，保持所述被激活的对所述三相电缆断线故障检测功能的运行。
由所述故障检测功能处理部件实施的，对所述三相电缆断线故障检测功能以及由所述例外条件判断部件实施的对所述三相电缆断线故障检测功能是否保持运行的判断是各相分别实施的。
所述电动机-逆变器驱动系统还包括：将所述电流控制器和PWM模块的运行状态提供给所述逆变器运行状态判断部件，将所述相电流指令信息提供给所述例外条件判断部件，且实施逆变器电流控制功能的电流控制部件。
所述电动机-逆变器驱动系统还包括：将所述电动机的速度信息提供给所述例外条件判断部件，将所述三相电流值提供给所述故障检测功能处理的感应部件。
所述电动机-逆变器驱动系统还包括：根据由所述故障检测功能处理部件检测的三相电缆断线故障检测结果，实施既定的运行，将所述电流传感器的故障状态信息提供给所述逆变器运行状态判断部件的故障处理部件。
本发明另一方面还提供一种电动机逆变器驱动系统的运用方法，该运用方法的实施步骤包括：驱动电动机的电流控制器和PWM模块的运行状态以及电流传感器的故障状态信息被输入时，利用其输入的信息掌握逆变器的运行状态，根据其掌握结果，判断是否激活利用三相电流值的对三相电缆断线故障检测功能的步骤；
根据所述输入的电流控制器和PWM模块的运行状态，可掌握所述电流控制器和PWM模块运行正常，根据所述电流传感器的故障状态信息可掌握电流传感器正常时，激活所述对三相电缆断线故障检测功能的步骤；以及
利用相电流的指令信息和电动机的速度信息判断所述被激活的对三相电缆断线故障检测功能是否保持运行的步骤。
该电动机-逆变器驱动系统的运用方法还包括：判断所述相电流的指令信息绝对值大于既定的有效电流指令水平，且根据所述电动机的速度信息计算的电动机加速度绝对值小于既定的有效加速度水平时，判断所述三相电流值的绝对值是否小于既定的断线故障检测水平的步骤；以及判断所述三相电流值的绝对值小于所述断线故障检测水平时增加故障检测计数器，其增加的故障检测计数器大于既定的确定故障计数器设定值时，确定检测所述三相电缆故障的步骤。
激活对所述三相电缆断线故障检测功能的步骤和判断所述激活的三相电缆断线故障检测功能是否保持运行的步骤是各相分别实施的。
本发明具有的优点在于：
本发明可以更加可靠地检测出电动机-逆变器之间三相电力电缆的断线故障，为扩大可以诊断功能的速度范围而应用于逆变器运行状态判断部件和例外条件判断部件等软件方案，对当前系统状态准确地实施诊断而确保满足ISO26262(汽车功能安全性标准)的功能安全性。
附图说明
图1是说明断线故障检测的图表；
图2是本发明一个实施例的电动机-逆变器驱动系统的框图；
图3是说明本发明一个实施例的电动机-逆变器驱动系统的控制程序图。
图中：
110:逆变器运行状态判断部件；
130:故障检测功能处理部件；
150:例外条件判断部件；
210:电流控制部件；
230:感应部件；
250:故障处理部件。
具体实施方式
下面结合附图详述本发明。说明本发明时，反复的说明以及对有关的公知功能或者结构的具体说明使本发明宗旨变得模糊则省略该说明。以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，旨在为本领域的普通技术人员更加完整地进行说明。附图中各要素的形状和大小等为增加明确性会有所夸张地显示。
图2是本发明一个实施例的电动机-逆变器驱动系统。根据图2，本实施例的电动机-逆变器驱动系统包括故障检测功能处理部件130、逆变器运行状态判断部件110、例外条件判断部件150、电流控制部件210、感应部件230和故障处理部件250。
故障检测功能处理部件130是利用三相电流值对连接电动机和逆变器之间三相电缆断线故障实施检测的功能块。
逆变器运行状态判断部件110掌握用于驱动电动机的电流控制器和PWM模块的运行状态以及检测相电流的电流传感器运行是否正常，判断检测由故障检测功能处理部件130实施的功能即检测三相电缆发生断线故障的功能是否被激活。
具体是，逆变器运行状态判断部件110根据电流控制器和PWM模块的运行状态，判断电流控制器和PWM模块运行正常，根据所述电流传感器的故障状态信息判断所述电流传感器正常时激活检测三相电缆断线故障的功能。
例外条件判断部件150利用相电流的指令信息和电动机的速度信息，对由逆变器运行状态判断部件110激活的三相电缆断线故障实施检测的功能运行和暂停与否实施控制。
电流控制部件210是实施驱动电动机的逆变器电流控制功能的功能块，为检测电缆断线，将电流控制器和PWM模块的运行状态提供给逆变器运行状态判断部件110，将相电流指令信息提供给例外条件判断部件150。
感应部件230是对用于逆变器运行的各种信息实施检测的功能块，将电动机的速度信息提供给例外条件判断部件150，将三相电流值提供给故障检测功能处理部件130。
故障处理部件250是处理逆变器各种故障信息的功能块，将电流传感器的故障状态信息提供给逆变器运行状态判断部件110，根据由故障检测功能处理部件130检测的三相电缆断线故障检测结果，相应地实施既定的动作。
下面根据图3，对本发明一个实施例的电动机-逆变器驱动系统的运用方法进行说明。
检测电缆断线的基本原理是电缆达到电流流动条件时没有电流流动则判断为断线。
首先，电动机-逆变器驱动系统被输入用于电动机驱动的电流控制器和PWM模块的运行状态以及电流传感器的故障状态信息时，利用其输入的信息掌握逆变器的运行状态，根据其掌握的结果，判断对三相电缆断线故障的检测功能激活与否（步骤S210）。
也就是说，判断逆变器的当前运行状况能否给电动机供应电流，由此决定三相电缆断线检测功能运行与否。
根据S210步骤，电动机-逆变器驱动系统根据电流控制器和PWM模块的运行状态，掌握电流控制器和PWM模块中的至少一个没有正常运行，或者根据电流传感器的故障状态信息，掌握电流传感器发生故障时，判断成利用三相电流值的对三相电缆断线故障检测功能未被激活。
如上所述，判断对三相电缆断线故障检测功能未被激活时，电动机-逆变器驱动系统对故障检测计数器实施初始化（步骤S215）后退出本控制程序。
根据S210步骤，电动机-逆变器驱动系统根据输入的电流控制器和PWM模块的运行状态，掌握电流控制器和PWM模块正常运行，根据电流传感器的故障状态信息，掌握电流传感器正常时，激活对三相电缆断线故障检测功能。
如上所述，如上所述，判断出检测三相电缆断线故障功能未被激活时，电动机-逆变器驱动系统会重启故障检测系统并终止本控制程序。
判断出逆变器运行状态为正常时，三相电缆断线故障检测功能运行。对三相电缆断线故障的检测功能可以在各相分别独立实施。
电动机-逆变器驱动系统利用相电流的指令信息和电动机的速度信息，根据S210步骤的判断结果激活的三相电缆断线故障的检测功能是否保持运行（步骤S220）。
针对三相电缆断线故障的检测功能在各相分别实施，判断对三相电缆断线故障检测功能是否保持运行的判断也可以在各相分别实施。
在S220步骤，电动机-逆变器驱动系统是根据输入的相电流指令信息的绝对值大于既定的有效电流指令水平，且根据输入的电动机速度信息判断计算的电动机加速度的绝对值是否小于既定的有效加速度水平的判断，判断被激活的对三相电缆断线故障检测功能是否保持运行。
根据S220步骤，根据判断输入的相电流指令信息的绝对值低于既定的有效电流指令水平，或者输入的电动机速度信息计算的电动机加速度绝对值大于既定的有效加速度水平时，电动机-逆变器的驱动系统会终止本实施例的控制程序，暂时停止被激活的三相电缆断线故障检测功能。。
根据S220步骤，输入的相电流的指令信息绝对值大于既定的有效电流指令水平，且根据输入的电动机速度信息计算的电动机的加速度绝对值小于既定的有效加速度水平时，电动机-逆变器驱动系统判断三相电流值的绝对值是否小于既定的断线故障检测水平（步骤S230）。
根据S230步骤的判断结果，三相电流值的绝对值大于既定的断线故障检测水平时，通过S215步骤将故障检测计数器初始化以后退出本控制程序。
根据S230的判断结果，三相电流值的绝对值小于既定的断线故障检测水平时，增加故障检测计数器（步骤S240），增加的故障检测计数器大于既定的确定故障计数器设定值时（步骤S250）时确定检测三相电缆的故障（步骤S260）后终止本控制程序。
如上所述，本实施例的电动机-逆变器驱动系统及其运用方法可以更加可靠地检测出电动机-逆变器之间的三相电缆断线故障，为扩大故障诊断的速度范围而引用逆变器运行状态判断部件和例外条件判断部等软件方案，对当前系统状态准确实施诊断而确保满足ISO26262(汽车功能安全性标准)的功能安全性。
本发明一个实施例的电动机逆变器驱动系统及其运用方法不限于上述实施例的组成和方法，可以根据用户的需求，将实施例的全部或一部分选择性组合。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；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 (10)

1.一种电动机-逆变器驱动系统，其特征在于，包括：
利用三相电流值对连接电动机和逆变器的三相电缆断线故障实施检测的故障检测功能处理部件；
利用用于驱动电动机的电流控制器和PWM模块的运行状态以及电流传感器的故障状态信息，判断由所述故障检测功能处理部实施的对所述三相电缆断线故障的检测功能是否被激活的逆变器运行状态判断部件；以及
利用相电流的指令信息和电动机的速度信息，判断通过所述逆变器运行状态判断部件被激活的对所述三相电缆断线故障的检测功能是否保持运行的例外条件判断部。
2.根据权利要求1所述的电动机-逆变器驱动系统，其特征在于，
所述逆变器运行状态判断部件根据所述电流控制器和PWM模块的运行状态判断所述电流控制器和PWM模块正常运行，并根据所述电流传感器的故障状态信息判断所述电流传感器正常时，激活由所述故障检测功能处理部件实施的对所述三相电缆断线故障检测功能。
3.根据权利要求1所述的电动机-逆变器驱动系统，其特征在于，
所述的例外条件判断部件在判断所述相电流的指令信息绝对值大于既定的有效电流指令水平，且根据所述电动机的速度信息计算的电动机加速度绝对值小于既定的有效加速度水平时，保持检测上述被激活的对所述三相电缆断线故障功能的运行。
4.根据权利要求1所述的电动机-逆变器驱动系统，其特征在于，
由所述故障检测功能处理部件实施的对所述三相电缆断线故障检测功能，以及由所述例外条件判断部件实施的对所述三相电缆断线故障检测功能是否能保持运行的判断是各相分别实施的。
5.根据权利要求1所述的电动机-逆变器驱动系统，其特征在于，
还包括：将所述电流控制器和PWM模块的运行状态提供给所述逆变器运行状态判断部件，将所述相电流指令信息提供给所述例外条件判断部件，且实施逆变器电流控制功能的电流控制部件。
6.根据权利要求5所述的电动机-逆变器驱动系统，其特征在于，
还包括：将所述电动机的速度信息提供给所述例外条件判断部件，将所述三相电流值提供给所述故障检测功能处理的感应部件。
7.根据权利要求6所述的电动机-逆变器驱动系统，其特征在于，
还包括：根据由所述故障检测功能处理部件检测的三相电缆断线故障的检测结果，实施之前设定的运行，将所述电流传感器的故障状态信息提供给所述逆变器运行状态判断部的故障处理部件。
8. 一种电动机-逆变器驱动系统的运用方法，其特征在于，该运用方法的实施步骤包括：
驱动电动机的电流控制器、PWM模块的运行状态以及电流传感器的故障状态信息被输入时，利用其输入的信息掌握逆变器的运行状态，根据其掌握结果，判断是否激活利用三相电流值的检测对三相电缆断线故障的功能的步骤；
根据所述输入的电流控制器和PWM模块的运行状态，判断所述电流控制器和PWM模块运行是否正常，根据所述电流传感器的故障状态信息掌握电流传感器正常时，激活所述对三相电缆断线故障检测功能的步骤；以及
利用相电流的指令信息和电动机的速度信息判断所述被激活的对三相电缆断线故障检测功能是否保持运行的步骤。
9.根据权利要求8所述的电动机-逆变器驱动系统的运用方法，其特征在于，还包括：
随着所述相电流的指令信息绝对值大于既定的有效电流指令水平，得出根据所述电动机的速度信息计算的电动机加速度绝对值小于既定的有效加速度水平的判断时，判断所述三相电流值的绝对值是否小于既定的断线故障检测水平的步骤；以及
判断所述三相电流值的绝对值小于所述断线故障检测水平时增加故障检测计数器，其增加的故障检测计数器大于既定的确定故障计数器设定值时，确定检测所述三相电缆故障的步骤。
10.根据权利要求8所述的电动机-逆变器驱动系统的运用方法，其特征在于，
激活对所述三相电缆断线故障检测功能的步骤和判断所述激活的三相电缆断线故障检测功能是否保持运行的步骤是各相分别实施的。
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