CN104793139A - 一种电机故障诊断及处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电机故障诊断及处理方法，包括：在电机上电启动时，采集电机的启动参数；判断启动参数未在预设的启动阈值范围内，上报启动参数为第一故障参数，并停止启动电机；若判断获知启动参数在预设的阈值范围内，则启动车辆行驶，并采集车辆行驶过程中电机的工作参数；判断电机的工作参数是否在预设的工作阈值范围内，若在，则车辆行驶，若不在，则上报工作参数为第二故障参数；判断第二故障参数的上报次数是否不低于预设次数，若是，则车辆停止行驶，若否，则恢复电机的第二故障参数直至第二故障参数处于所述预设的工作阈值范围内。本发明解决了现有技术中因无法及时获得电机的工作状态而造成电机使用时存在很大的安全隐患问题。

Description

一种电机故障诊断及处理方法

技术领域

本发明涉及一种电机故障及处理技术，尤其涉及一种电动汽车的电机故障诊断及处理方法。

背景技术

电动汽车以其低能耗、零污染等优点被广泛地关注，而电机作为电动汽车提供动力的关键零部件，对电动汽车的正常运行起着十分重要的作用，因此，一个有效的电机故障诊断系统是保证电机安全、可靠工作的关键。

目前，电机的故障诊断是通过某个测量装置对电机进行检测，获得交流电机的某一参数，通过分析检测到的参数判断出电机的故障并进行相应的处理，但是目前的故障检测往往是在电机已经出现故障或者电机定期检测时才进行检测，这样使用者无法实时获得电机的工作状态，使用过程中往往存在很大的安全隐患，同时，现有的故障诊断方法虽然对电机运行故障提出了诊断方法，但是诊断的不全面。

发明内容

本发明提供一种电机故障诊断及处理方法，实现了实时在线的对电机进行监测并根据监测数据对电机进行故障诊断，同时对诊断出的故障进行自恢复处理，解决了现有技术中因无法及时获得电机的工作状态而造成电机使用时存在很大的安全隐患问题。

本发明提供一种电机故障诊断及处理方法，所述方法包括：

在电机上电启动时，采集电机的启动参数；

判断获知所述启动参数未在预设的启动阈值范围内，则上报所述启动参数为第一故障参数，根据所述第一故障参数停止启动所述电机；

若判断获知所述启动参数在所述预设的阈值范围内，则启动车辆行驶，并采集车辆行驶过程中所述电机的工作参数；

判断所述电机的工作参数是否在预设的工作阈值范围内，若在，则车辆正常行驶，若不在，则上报所述工作参数为第二故障参数；

判断所述第二故障参数的上报次数是否不低于预设次数时，若是，则车辆停止行驶，若否，则恢复所述电机的第二故障参数直至所述第二故障参数处于所述预设的工作阈值范围内。

本发明的实施方案中，所述若判断获知所述启动参数在所述预设的阈值范围内，则启动车辆行驶，包括：

1)判断获知所述启动参数在预设的启动阈值范围内，则再次采集电机的启动参数；

2)判断再次采集到的所述启动参数是否在预设的启动阈值范围内，若是，则重复执行步骤1)，直至采集次数达到所述电机的自检阈值时，则启动车辆行驶；若否，则执行步骤3)；

3)上报再次采集到的所述启动参数为所述第一故障参数，根据所述第一故障参数停止启动所述电机。

本发明的实施方案中，根据所述第一故障参数停止启动所述电机，包括：

计算所述第一故障参数与所述预设的启动阈值范围的最小偏差值；

若所述最小偏差大于预设偏差值时，则停止启动所述电机；若所述最小偏差值小于等于所述预设偏差值时，则启动车辆行驶。

本发明的实施方案中，所述电机的启动参数包括：

AD校准电压、直流母线电压、直流母线电流、B相电流、C相电流、电机控制器温度、电机温度、旋变位置；

所述电机的工作参数包括：AD校准电压、直流母线电压、直流母线电流、B相电流、C相电流、电机控制器温度、电机温度、旋变位置。

本发明的实施方案中，所述判断所述第二故障参数的上报次数低于预设次数时，则恢复所述电机的第二故障参数直至所述第二故障参数处于所述预设的工作阈值范围内，包括：

根据所述第二故障参数获得所述电机的故障状态，所述电机的故障状态包括故障发生状态、开波等待状态、斜坡恢复状态；

若所述电机的故障状态为故障发生状态，则将所述电机的故障发生状态恢复为所述开波状态；

若所述电机的故障状态为开波等待状态，将所述电机的开波等待状态恢复为所述斜坡恢复状态；

若所述电机的故障状态为斜坡恢复状态，将所述电机的斜坡恢复状态恢复为正常状态。

本发明的实施方案中，所述若所述电机的故障状态为故障发生状态，则将所述电机的故障发生状态恢复为所述开波等待状态，包括：

若UDC未欠压且未过压，则清除所述电机在故障发生状态时的变量，延迟100ms后将脉冲宽度调制开波，使所述电机的故障状态恢复为所述开波等待状态。

本发明的实施方案中，所述若所述电机的故障状态为开波等待状态，将所述电机的开波等待状态恢复为所述斜坡恢复状态，包括：

对所述电机给定电流值置零，并延迟等待100m；

若在所述延迟等待100m内未有故障再次发生时，则将所述电机的开波等待状态置为所述斜坡恢复状态。

本发明的实施方案中，所述若所述电机的故障状态为斜坡恢复状态，将所述电机的斜坡恢复状态恢复为正常状态，包括：

设置恢复步长，按照设定的斜率更新给定的电流值；

当更新后的所述给定的电流值与设定的目标值的差值小于预设的差值时，将所述电机设置为正常状态。

本发明实施例提供的电机故障诊断及处理方法，通过在电机上电启动时，获得电机的启动参数，然后判断获知所述启动参数未在预设的启动阈值范围内，则上报所述启动参数为第一故障参数，根据所述第一故障参数停止启动所述电机；若判断获知所述启动参数在所述预设的阈值范围内，则启动车辆行驶，并采集车辆行驶过程中所述电机的工作参数；接着判断采集到的所述电机的工作参数是否在预设的工作阈值范围内，若在，则车辆正常行驶，若不在，则上报所述工作参数为第二故障参数；同时判断所述第二故障参数的上报次数是否不低于预设次数时，若是，则车辆停止行驶，若否，则恢复所述电机的第二故障参数直至所述第二故障参数处于所述预设的工作阈值范围内，因此，本发明提供的电机故障诊断及处理方法，不仅在电机启动时进行电机故障自诊断，而且在车辆行驶过程中对电机监测并进行故障诊断及自恢复处理，极大地提高了电机使用过程中的安全性，解决了现有技术中因无法及时获得电机的工作状态而造成电机使用时存在很大的安全隐患问题，提高了电机电驱系统的鲁棒性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明电机故障诊断及处理方法实施例一的流程示意图；

图2为本发明电机故障诊断及处理方法实施例二的流程示意图；

图3为本发明电机故障诊断及处理方法实施例三的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明电机故障诊断及处理方法的流程示意图，如图1所示，本实施例的方法包括：

步骤101、在电机上电启动时，采集电机的启动参数。

本实施例中，在电机上电启动时，采集电机的启动参数，具体是通过在电机上设置传感器，通过传感器将电机的启动参数获得，其中获得的电机启动参数为模拟信号，通过AD转换启动参数转化为数字信号传递给控制系统，由控制系统根据获得的采样数据对电机是否故障进行诊断，需要说明的是，本实施例中，电机的相关参数在采集过程中是在线实时获得的，本实施例中，电机的启动参数包括：模数转换(AD)校准电压、直流母线电压、直流母线电流、B相电流、C相电流、电机控制器温度、电机温度、旋变位置，即本实施例中，通过利用电机的AD校准电压、直流母线电压、直流母线电流、B相电流、C相电流、电机控制器温度、电机温度、旋变位置这些参数来判断电机是否正常。

步骤102、判断所述启动参数是否在预设的启动阈值范围内，若在，则执行步骤103，若不在，执行步骤104。

本实施例中，当通过采样获得电机的启动参数后，对获得的启动参数进行判断，若获得的启动参数在预设的启动阈值范围内，即电机的启动参数是正常的，电机可以启动，车辆能够开始行驶，若获得的启动参数不在预设的启动阈值范围内，即启动参数偏离了预设的启动阈值范围，即电机的启动参数可能出现波动，电机可能处于故障状态，则此时控制系统停止继续启动电机，即车辆不能进行行驶。

步骤103、则启动车辆行驶，并采集车辆行驶过程中所述电机的工作参数，并执行步骤105。

本实施例中，当电机在启动过程中自检出电机的各个启动参数是正常时，电机继续启动，车辆行驶，在车辆行驶过程中，传感器继续向控制系统传输电机的工作参数，即实时采集电机行驶过程的工作参数，需要说明的是，本实施例中，电机的启动参数和电机的工作参数是相同的参数，即电机的工作参数包括：AD校准电压、直流母线电压、直流母线电流、B相电流、C相电流、电机控制器温度、电机温度和旋变位置，本实施例中，只是由于电机在启动时的参数和行驶时的参数有不同的数值要求，因此，本实施例中只是用于区分电机启动和行驶两种状态而已。

步骤104、则上报所述启动参数为第一故障参数，根据所述第一故障参数停止启动所述电机。

本实施例中，由于电机的启动参数未在预设的启动阈值范围内，所以上报未在预设的启动阈值范围内的启动参数为第一故障参数，控制系统根据第一故障参数停止继续启动电机，即车辆停止行驶。需要说明的是，本实施例中，只要检测到启动参数中一个启动参数未在预设的启动阈值范围内，则都会上报并停止车辆行驶。

步骤105、判断所述电机的工作参数是否在预设的工作阈值范围内，若在，执行步骤106，若不在，执行步骤107。

本实施例中，在车辆行驶时，若电机的工作参数在预设的工作阈值范围内，则车辆继续行驶，若电机的工作参数不在预设的工作阈值范围内，则上报不在预设的工作阈值范围内的工作参数为第二故障参数。

步骤106、则车辆正常行驶。

步骤107、则上报所述工作参数为第二故障参数，并执行步骤108。

步骤108、判断所述第二故障参数的上报次数是否不低于预设次数，若是，执行步骤109，若不是，执行步骤1010。

本实施例中，第二故障参数上报的次数高于和等于预设次数时，则认为电机的故障较严重，因此，停止电机继续工作，让车辆停止继续行驶，但是当第二故障参数上报的次数小于预设次数时，则控制系统进行将对应的故障参数进行处理，具体可以是恢复故障。本实施例中，预设次数可以为3次，即工作参数中有三个工作参数未在预设的工作阈值范围内，则电机的故障较严重，需要停止运行电机。

步骤109、电机停止运行，车辆停止行驶。

步骤1010、则恢复所述电机的第二故障参数直至所述第二故障参数处于所述预设的工作阈值范围内。

本实施例中，由于电机的第二故障参数值低于预设次数，因此，对故障参数进行恢复，直至故障参数处于预设的工作阈值范围内，电机处于正常状态，车辆可以继续行驶。

本实施例提供的电机故障诊断及处理方法，通过在电机上电启动时，获得电机的启动参数，然后判断获知所述启动参数未在预设的启动阈值范围内，则上报所述启动参数为第一故障参数，根据所述第一故障参数停止启动所述电机；若判断获知所述启动参数在所述预设的阈值范围内，则启动车辆行驶，并采集车辆行驶过程中所述电机的工作参数；接着判断采集到的所述电机的工作参数是否在预设的工作阈值范围内，若在，则车辆正常行驶，若不在，则上报所述工作参数为第二故障参数；同时判断所述第二故障参数的上报次数是否不低于预设次数时，若是，则车辆停止行驶，若否，则恢复所述电机的第二故障参数直至所述第二故障参数处于所述预设的工作阈值范围内，因此，本发明提供的电机故障诊断及处理方法，不仅在电机启动时进行电机故障自诊断，而且在车辆行驶过程中对电机监测并进行故障诊断及自恢复处理，极大地提高了电机使用过程中的安全性，解决了现有技术中因无法及时获得电机的工作状态而造成电机使用时存在很大的安全隐患问题，提高了电机电驱系统的鲁棒性。

图2为本发明电机故障诊断及处理方法实施例二的流程示意图，在上述实施例的基础上，本实施例中，为了保证电机的安全性，在电机上电启动时，对电机的启动参数进行多次判断，即当第一采集到的启动参数满足要求时，则对第二次采集的启动参数进行判断，若判断得知第二次启动参数仍然满足要求则对第三次采集的启动参数继续判断，依次循环进行直到采集次数达到电机的自检阈值时则停止采集启动参数，具体如图2所示，从上述步骤102开始还包括如下步骤：

步骤102、判断所述启动参数是否在预设的启动阈值范围内，若在，则执行步骤1021，若不在，执行步骤104。

本实施例中，步骤104具体可以参见上述实施例中记载的内容，本实施例中不再叙述。

步骤1021、再次采集电机的启动参数；

本实施例中，当判断出第一次采集到的启动参数在预设的启动阈值范围内，为了安全起见，再次采集电机的启动参数，即对电机的启动参数进行第二次、第三次或第四次的判断。

步骤1022、判断再次采集到的启动参数是否在预设的启动阈值范围内，若在，则执行步骤1024，若不在，执行步骤1023。

本实施例中，对再次采集的启动参数进行判断，判断方法具体可以参见步骤102，需要说明的是，电机的启动参数包括：AD校准电压、直流母线电压、直流母线电流、B相电流、C相电流、电机控制器温度、电机温度和旋变位置，在判断时，只要模数转换AD校准电压、直流母线电压、直流母线电流、B相电流、C相电流、电机控制器温度、电机温度和旋变位置中的一个未在预设的启动阈值范围内，则上报对应的启动参数为第一故障参数，同时，只有模数转换AD校准电压、直流母线电压、直流母线电流、B相电流、C相电流、电机控制器温度、电机温度和旋变位置都在预设的启动阈值范围内时，才可以判断电机启动无故障，才可以启动电机。

步骤1023、上报再次采集到的启动参数为所述第一故障参数，根据所述第一故障参数停止启动所述电机。

本实施例中，若再次采集到的电机的启动参数未在预设的启动阈值范围内，则将再次采集到的启动参数作为第一故障参数进行上报，本实施例中，第一故障参数为电机启动时对应的启动参数未在预设的启动阈值范围内的参数，因此，本实施例中，当每次采集到的电机的启动参数未在预设的启动阈值范围内时，将该些启动参数作为第一故障参数进行上报，控制系统根据每次上报的第一故障参数停止启动电机，即电机不能进行行驶。

步骤1024、判断采集次数是否达到电机的自检阈值，若是，则执行步骤103，若否，执行步骤1021。

本实施例中，电机的自检阈值可以设定为10次，即对电机的启动参数检测10次，若在10次检测中，电机的启动参数都在预设的启动阈值范围内，则执行步骤103。

步骤103、则启动车辆行驶，并采集车辆行驶过程中所述电机的工作参数。

本实施例中，步骤103具体可以参见上述实施例中步骤103记载的内容，本实施例中不加于赘述。

本实施例中，通过对电机的启动参数进行多次检测，更好地确保了电机的安全性。

在上述实施例的基础上，本实施例中，由于在上报第一故障参数时，可能会存在误报现象，为了避免控制系统根据误报的第一故障参数停止启动电机，本实施例中，在上述步骤104或步骤1023中，当上报启动参数为第一故障参数时，控制系统接收到第一故障参数时，首先计算所述第一故障参数与所述预设的启动阈值范围的最小偏差值，若所述最小偏差大于预设偏差值时，则停止启动所述电机；若所述最小偏差值小于等于所述预设偏差值时，则启动车辆行驶。举例来说，若预设的启动阈值范围为1.5v-2.5v，第一故障参数为3v，预设偏差值为0.3v，则第一故障参数与预设的启动阈值范围的偏差值为0.5v和1.5v，选取最小偏差值为0.5v，即最小偏差值大于预设偏差值，此时可以判断为故障较为严重，则停止启动所述电机，车辆不能进行行驶。

图3为本发明电机故障诊断及处理方法实施例三的流程示意图。在上述实施例的基础上，本实施例中，如图3所示，所述方法还包括如下步骤：

步骤108、判断所述第二故障参数的上报次数是否不低于预设次数，若是，执行步骤109，若否，执行步骤10101。

本实施例中，电机的工作参数包括：AD校准电压、直流母线电压、直流母线电流、B相电流、C相电流、电机控制器温度、电机温度和旋变位置，当检测到AD校准电压、直流母线电压、直流母线电流、B相电流、C相电流、电机控制器温度、电机温度和旋变位置中的一个未在预设的工作阈值范围内时，则将对应的未满足要求的工作参数作为第二故障参数上报，本实施例中，上报次数举例来说，当AD校准电压、直流母线电压、直流母线电流、B相电流、C相电流、电机控制器温度、电机温度和旋变位置中若有B相电流和电机控制器温度未在预设的工作阈值范围内，则将B相电流和电机控制器温度作为第二故障参数上报，则上报次数即为2次，本实施例中，预设次数可以为3次，即若上报次数等于和大于3次时，则将电机停止运行，车辆停止行驶，若上报次数小于3次，则对未满足要求的工作参数进行恢复处理。

步骤109、电机停止运行，车辆停止行驶。

步骤10101、根据所述第二故障参数获得所述电机的故障状态，电机的故障状态包括故障发生状态、开波等待状态、斜坡恢复状态。

本实施例中，根据第二故障参数判断电机的故障状态是否为故障发生状态，若不是，则判断故障状态是否为开波等待状态，若否，判断故障状态是否为斜坡恢复状态，若否，则需将电机停止运行，车辆停止行驶。

步骤10102、若电机的故障状态为故障发生状态，执行步骤10105。

步骤10103、若电机的故障状态为开波等待状态，执行步骤10106。

步骤10104、若电机的故障状态为斜坡恢复状态，执行步骤10107。

步骤10105、判断UDC是否欠压且过压，若是，则，执行步骤109，若否，执行步骤10108。

步骤10106、对所述电机给定电流值置零，并延迟等待100m，若在所述延迟等待100m内未有故障再次发生时，则将所述电机的开波等待状态置为所述斜坡恢复状态，并执行步骤10107。本实施例中，当电机的开波等待状态恢复为斜坡恢复状态时，则根据步骤10107将斜坡恢复状态恢复为电机的正常状态，此时，车辆可以继续行驶。

步骤10107、设置恢复步长，按照设定的斜率更新给定的电流值，且当更新后的所述给定的电流值与所述设定的目标值的差值小于预设的差值时，将电机故障状态设置为正常状态，执行步骤106。

本实施例中，当将电机的故障状态恢复为正常状态后，即表明电机的故障已处理，电机处于安全的状态。

步骤10108、清除所述电机在故障发生状态时的变量，延迟100ms后将脉冲宽度调制(PWM)开波，使所述电机的故障状态恢复为所述开波等待状态，并执行步骤10106。

本实施例中，当电机的故障状态恢复为开波等待状态后，需要继续将开波等待状态恢复为斜坡恢复状态，因此，继续执行步骤10106。

本实施例中，通过在车辆行驶过程中对电机实时监测并进行故障诊断及自恢复处理，极大地提高了电机使用过程中的安全性，解决了现有技术中因无法及时获得电机的工作状态而造成电机使用时存在很大的安全隐患问题，提高了电机电驱系统的鲁棒性。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部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技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种电机故障诊断及处理方法，其特征在于，所述方法包括：

在电机上电启动时，采集电机的启动参数；

判断获知所述启动参数未在预设的启动阈值范围内，则上报所述启动参数为第一故障参数，根据所述第一故障参数停止启动所述电机；

若判断获知所述启动参数在所述预设的阈值范围内，则启动车辆行驶，并采集车辆行驶过程中所述电机的工作参数；

判断所述电机的工作参数是否在预设的工作阈值范围内，若在，则车辆正常行驶，若不在，则上报所述工作参数为第二故障参数；

判断所述第二故障参数的上报次数是否不低于预设次数，若是，则车辆停止行驶，若否，则恢复所述电机的第二故障参数直至所述第二故障参数处于所述预设的工作阈值范围内。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述若判断获知所述启动参数在所述预设的阈值范围内，则启动车辆行驶，包括：

1)判断获知所述启动参数在预设的启动阈值范围内，则再次采集电机的启动参数；

2)判断再次采集到的所述启动参数是否在预设的启动阈值范围内，若是，则重复执行步骤1)，直至采集次数达到所述电机的自检阈值时，则启动车辆行驶；若否，则执行步骤3)；

3)上报再次采集到的所述启动参数为所述第一故障参数，根据所述第一故障参数停止启动所述电机。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，根据所述第一故障参数停止启动所述电机，包括：

计算所述第一故障参数与所述预设的启动阈值范围的最小偏差值；

若所述最小偏差大于预设偏差值时，则停止启动所述电机；若所述最小偏差值小于等于所述预设偏差值时，则启动车辆行驶。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电机的启动参数包括：

模数转换AD校准电压、直流母线电压、直流母线电流、B相电流、C相电流、电机控制器温度、电机温度和旋变位置；

所述电机的工作参数包括：AD校准电压、直流母线电压、直流母线电流、B相电流、C相电流、电机控制器温度、电机温度和旋变位置。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述判断所述第二故障参数的上报次数低于预设次数时，则恢复所述电机的第二故障参数直至所述第二故障参数处于所述预设的工作阈值范围内，包括：

根据所述第二故障参数获得所述电机的故障状态，所述电机的故障状态包括故障发生状态、开波等待状态和斜坡恢复状态；

若所述电机的故障状态为故障发生状态，则将所述电机的故障发生状态恢复为所述开波状态；

若所述电机的故障状态为开波等待状态，将所述电机的开波等待状态恢复为所述斜坡恢复状态；

若所述电机的故障状态为斜坡恢复状态，将所述电机的斜坡恢复状态恢复为正常状态。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述若所述电机的故障状态为故障发生状态，则将所述电机的故障发生状态恢复为所述开波等待状态，包括：

若母线电压UDC未欠压且未过压，则清除所述电机在故障发生状态时的变量，延迟100ms后将脉冲宽度调制PWM开波，使所述电机的故障状态恢复为所述开波等待状态。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述若所述电机的故障状态为开波等待状态，将所述电机的开波等待状态恢复为所述斜坡恢复状态，包括：

对所述电机给定电流值置零，并延迟等待100m；

若在所述延迟等待100m内未有故障再次发生时，则将所述电机的开波等待状态置为所述斜坡恢复状态。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述若所述电机的故障状态为斜坡恢复状态，将所述电机的斜坡恢复状态恢复为正常状态，包括：

设置恢复步长，按照设定的斜率更新给定的电流值；

当更新后的所述给定的电流值与设定的目标值的差值小于预设的差值时，将所述电机设置为正常状态。