CN104734590A - 一种电动车用永磁同步电机位置反馈故障的处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电动车用永磁同步电机位置反馈故障的处理方法，包括永磁同步电机位置反馈故障处理系统和处理方法，所述的处理系统包括电动车电机、位置传感器、驱动器、反电势检测单元、驱动电缆、位置传感器信号故障点和反馈线缆，位置传感器安装在电动车电机中心处，本发明设计合理，将电机转速控制在系统设置的应急车速以内，并向整车控制器报相应故障代码，一方面保证电动车车速处于有效控制之中，另一方面告知整车控制器及驾驶人员车辆状态，以便进行合理处置，提高了车辆在极端状态下的安全性和可用性。

Description

一种电动车用永磁同步电机位置反馈故障的处理方法

技术领域

本发明具体涉及一种电动车用永磁同步电机位置反馈故障的处理方法。

背景技术

随着电动汽车对于整车能效及续航里程要求逐步提高，驱动部分效率的改善首当其冲，永磁同步电机因其全转速范围内的高效率、大启动转矩、高过载率、高功率密度等优点，中小功率电动车电机越来越多采用永磁同步电机。

永磁同步电机做闭环矢量控制时，由于电机自身特性，电机轴端必须安装位置传感器（如旋转变压器、差分编码器等），给电机驱动器提供控制必须的转速信号和转子位置信号，传感器与驱动器之间通过信号线连接。

目前在售的纯电动汽车，一旦位置传感器信号产生故障（如传感器本体损坏或信号线断线），经驱动器判断为位置传感器故障后，驱动器停止输出，电机转为自由停机或急停，如正在高速行驶当中，重则可能造成交通事故，轻则需要专业的救援，严重影响整车系统的安全性和可用性。

发明内容

本发明的目的是为解决上述不足，提供一种电动车用永磁同步电机位置反馈故障的处理方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种电动车用永磁同步电机位置反馈故障的处理方法，包括永磁同步电机位置反馈故障处理系统和处理方法，所述的位置反馈故障处理系统包括电动车电机、位置传感器、驱动器、反电势检测单元、驱动电缆、位置传感器信号故障点和反馈线缆，位置传感器安装在电动车电机中心处，驱动器通过驱动电缆连接电动车电机，反电势检测单元安装在驱动器内部，位置传感器通过反馈线缆连接驱动器，位置传感器信号故障点位于反馈线缆上或位置传感器内部，所述的处理方法为永磁同步电机旋转时，会产生幅值和频率与转速相关、相位与转向和磁极位置相关的反电势，电动车电机驱动器检测到位置反馈信号故障时，通过驱动器内置的反电动势检测单元，通过以下公式求解磁极位置角θ：

将三相反电势转换到αβ坐标下：                                                

                                     

求U_α和U_β的反正切，得到转子位置角：

                                     

对转子位置角求微分得到转速：

                           

计算出电机当前转速、转向、转子位置角，将电机转速控制在系统设置的应急车速以内，并向整车控制器报相应故障代码，从而使得电动机切换到无传感器运行模式。

本发明还有这样一些技术特征：

    其步骤为：

    第一步：判断旋变反馈信号是否正常，如在一段时间内维持异常状态（如信号丢失或磁极位置异常），则判断为位置反馈信号故障；

    第二步：位置反馈信号故障后，将错误类型上报整车控制器，以便显示给驾驶人员；

    第三步：通过驱动器的反电动势检测单元，检测UV、VW、WU三相反电势信号，解析出电机转速、转向、转子位置信号；

    第四步：根据检测到的电机转速、转向、转子位置信息，无传感器控制开始运行，电流矢量幅值与故障前维持一致，矢量角度根据转子位置决定，从而保证从闭环控制到无传感器控制的平滑切换；

第五步：无传感器运行状态下，按照设定的减速时间，将车速逐渐限制在应急车速以内，以保证安全性。

反电势检测单元内设有反电动势检测电路。

本发明具有如下有益的效果：

本发明设计合理，将电机转速控制在系统设置的应急车速以内，并向整车控制器报相应故障代码，一方面保证电动车车速处于有效控制之中，另一方面告知整车控制器及驾驶人员车辆状态，以便进行合理处置，提高了车辆在极端状态下的安全性和可用性。

附图说明

图1为本发明的处理方法结构连接图；

图2为本发明的线反电势与磁极位置角关系曲线图；

图3为本发明的反电动势检测电路图；

图4为本发明的位置反馈信号故障处理流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明：

    如图1所示，一种电动车用永磁同步电机位置反馈故障的处理方法，包括永磁同步电机位置反馈故障处理系统和处理方法，所述的位置反馈故障结构包括电动车电机1、位置传感器2、驱动器3、反电势检测单元4、驱动电缆5、位置传感器信号故障点6和反馈线缆7，位置传感器2安装在电动车电机1中心处，驱动器3通过驱动电缆5连接电动车电机1，反电势检测单元4安装在驱动器3内部，位置传感器2通过反馈线缆7连接驱动器3，位置传感器信号故障点6位于反馈线缆7上或位置传感器内部，所述的处理方法为永磁同步电机旋转时，会产生幅值和频率与转速相关、相位与转向和磁极位置相关的反电势，电动车电机驱动器检测到位置反馈信号故障时，通过驱动器内置的反电动势检测单元，通过以下公式求解磁极位置角θ：

将三相反电势转换到αβ坐标下：

                                     

求U_α和U_β的反正切，得到转子位置角：

                                     

对转子位置角求微分得到转速：

                                     

计算出电机当前转速、转向、转子位置角，将电机转速控制在系统设置的应急车速以内，并向整车控制器报相应故障代码，从而使得电动机切换到无传感器运行模式，反电势检测单元内设有反电动势检测电路。。

永磁同步电机旋转时，会产生幅值和频率与转速相关、相位与转向和磁极位置相关的反电势，驱动器通过反电势检测单元，得到UV、VW、WU三相反电势信号，计算反电势的频率、相位数据，可以预先获得电机的转速、转向、磁极位置角等无传感器矢量控制所需的信息，从而保证无冲击的切换到无传感器运行模式。

处理方法主要用于电动车用永磁同步电机控制场合，位置反馈采用旋转变压器、差分编码器等。

该处理方法如下动作：

（1）     在发现位置反馈信号故障后，并非直接自由停车或紧急制动；

（2）     通过反电势检测单元，检测电机的转速、转向、磁极位置信号；

（3）  平滑切换到无传感器控制模式；

以采用旋转变压器反馈的永磁同步电机为例，旋变故障的处理流程如下：

 第一步：判断旋变反馈信号是否正常，如在一段时间内维持异常状态（如信号丢失或磁极位置异常），则判断为位置反馈信号故障。

 第二步：位置反馈信号故障后，将错误类型上报整车控制器，以便显示给驾驶人员。

 第三步：通过驱动器的反电动势检测单元，检测UV、VW、WU三相反电势信号，解析出电机转速、转向、转子位置信号。

 第四步：根据检测到的电机转速、转向、转子位置信息，无传感器控制开始运行，电流矢量幅值与故障前维持一致，矢量角度根据转子位置决定，从而保证从闭环控制到无传感器控制的平滑切换。

第五步：无传感器运行状态下，按照设定的减速时间，将车速逐渐限制在应急车速以内，以保证安全性。

Claims (3)

1.一种电动车用永磁同步电机位置反馈故障的处理方法，包括永磁同步电机位置反馈故障处理系统和处理方法，其特征在于：所述的位置反馈故障处理系统包括电动车电机、位置传感器、驱动器、反电势检测单元、驱动电缆、位置传感器信号故障点和反馈线缆，位置传感器安装在电动车电机中心处，驱动器通过驱动电缆连接电动车电机，反电势检测单元安装在驱动器内部，位置传感器通过反馈线缆连接驱动器，位置传感器信号故障点位于反馈线缆上或位置传感器内部，所述的处理方法为永磁同步电机旋转时，会产生幅值和频率与转速相关、相位与转向和磁极位置相关的反电势，电动车电机驱动器检测到位置反馈信号故障时，通过驱动器内置的反电动势检测单元，通过以下公式求解磁极位置角θ：

将三相反电势转换到αβ坐标下：                                                

                                                 

求U_α和U_β的反正切，得到转子位置角：

                                    

对转子位置角求微分得到转速：

                                       

计算出电机当前转速、转向、转子位置角，将电机转速控制在系统设置的应急车速以内，并向整车控制器报相应故障代码，从而使得电动机切换到无传感器运行模式。

2.如权利要求1所述的一种电动车用永磁同步电机位置反馈故障的处理方法，其特征在于：其步骤为：

   第一步：判断旋变反馈信号是否正常，如在一段时间内维持异常状态（如信号丢失或磁极位置异常），则判断为位置反馈信号故障；

   第二步：位置反馈信号故障后，将错误类型上报整车控制器，以便显示给驾驶人员；

   第三步：通过驱动器的反电动势检测单元，检测UV、VW、WU三相反电势信号，解析出电机转速、转向、转子位置信号；

   第四步：根据检测到的电机转速、转向、转子位置信息，无传感器控制开始运行，电流矢量幅值与故障前维持一致，矢量角度根据转子位置决定，从而保证从闭环控制到无传感器控制的平滑切换；

   第五步：无传感器运行状态下，按照设定的减速时间，将车速逐渐限制在应急车速以内，以保证安全性。

3.如权利要求1所述的一种电动车用永磁同步电机位置反馈故障的处理方法，其特征在于：所述的反电势检测单元内设有反电动势检测电路。