CN106932208B - 电动汽车驱动系统的输出扭矩监测方法、装置及电动汽车 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电动汽车驱动系统的输出扭矩监测方法、装置及电动汽车。该方法包括：获取电机控制器输出的命令扭矩以及电机的第一实际输出扭矩；根据命令扭矩以及电机的当前转速，获取电机的第二实际输出扭矩；根据第一实际输出扭矩和第二实际输出扭矩，分别对命令扭矩进行扭矩校验，确定扭矩校验结果是否满足预设预警条件；在扭矩校验结果满足预设预警条件时，生成用于提示用户车辆存在故障风险的报警信息。本发明通过将电机的第一实际输出扭矩和第二实际输出扭矩，分别对电机控制器输出的命令扭矩进行扭矩校验，及时发现驱动系统扭矩的非预期输出，以便使电机控制器的故障诊断机制及时对电机输出扭矩校验故障进行处理，以避免安全事故发生。
Description
技术领域
本发明涉及电动汽车技术领域，特别是涉及一种电动汽车驱动系统的输出扭矩监测方法、装置及电动汽车。
背景技术
面对日趋严峻的能源与环境问题，节能与新能源汽车正成为当前研究的热点。作为节能与新能源汽车的一种，纯电动汽车在行驶过程中具有无尾气排放、能量效率高、噪声低、可回收利用能量等多项优点，因此大力发展纯电动汽车对能源安全、环境保护具有重大意义。
纯电动汽车通过电机驱动车轮实现车辆行驶，电机驱动及控制作为纯电动汽车的核心功能对整车性能影响重大。随着永磁材料、电力电子技术、控制理论、电机制造以及信号处理硬件的发展，永磁同步电机(PMSM，Permanent Magnet Synchronous Motor)得到了普遍应用，永磁同步电机由于具有高效率、高输出转矩、高功率密度以及良好的动态性能等优点，目前成为纯电动汽车驱动系统的主流。安全、可靠是纯电动汽车正常运行的基本要求，对于车辆中的驱动系统(包括电机与电机控制器)，其功能正确、有效、安全的实现是保证车辆安全工作的前提。
对于纯电动汽车，驱动系统扭矩的正确输出是行车安全最基本的前提。相对于传统燃油车而言，目前纯电动汽车驱动系统涉及到众多的高压、低压零部件，有更大的潜在失效风险，在这些失效风险中，以驱动电机扭矩的非预期输出最为严重，驱动系统扭矩的非预期输出，会导致人身及车辆安全的事故发生。如何在任何时刻及状态下防止驱动系统扭矩的非预期输出，以避免造成关乎人身及车辆安全的事故发生，成为亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电动汽车驱动系统的输出扭矩监测方法、装置及电动汽车，从而可以解决现有电动汽车驱动系统扭矩的非预期输出导致的人身及车辆安全的事故发生的问题。
为了实现上述目的，本发明实施例提供一种电动汽车驱动系统的输出扭矩监测方法，包括：
获取电机控制器输出的命令扭矩以及电机的第一实际输出扭矩；
根据所述命令扭矩以及电机的当前转速，获取所述电机的第二实际输出扭矩；
根据所述第一实际输出扭矩和所述第二实际输出扭矩，分别对所述命令扭矩进行扭矩校验，确定扭矩校验结果是否满足预设预警条件；
在所述扭矩校验结果满足预设预警条件时，生成用于提示用户车辆存在故障风险的报警信息。
其中，所述获取电机控制器输出的命令扭矩的步骤，包括：
根据获取到的驾驶员行为及车辆状态，获取电机控制器输出的命令扭矩。
其中，根据获取到的驾驶员行为及车辆状态，获取电机控制器输出的命令扭矩的步骤，包括：
获取电动汽车的加速踏板开度信息和电机转速信息；
根据所述加速踏板开度信息和所述电机转速信息，查询预先记录的驾驶员需求扭矩表，得到驾驶员需求扭矩；
根据所述电动汽车当前的故障状态和/或电池状态，对所述驾驶员需求扭矩进行限制处理，得到电机控制器输出的命令扭矩。
其中，所述获取电机的第一实际输出扭矩的步骤，包括：
根据所述电机反馈的三相电流，获取所述电机的第一实际输出扭矩。
其中，根据所述命令扭矩以及电机的当前转速，获取所述电机的第二实际输出扭矩的步骤，包括：
获取所述电机控制器当前的直流母线电压值VDC0、直流母线电流值IDC0及电机冷却系统当前的消耗功率值PCOOL0；
根据所述命令扭矩TC以及电机的当前转速ω0，获取驱动系统当前的效率参数值η0；
将所述直流母线电压值VDC0、所述直流母线电流值IDC0、所述消耗功率值PCOOL0、所述当前转速ω0及所述效率参数值η0代入
得到所述电机的第二实际输出扭矩TS；
其中，VDC表示直流母线电压，IDC表示直流母线电流，PCOOL表示电机冷却系统的消耗功率，ω表示电机转速，η表示驱动系统效率参数。
其中，所述根据所述命令扭矩TC以及电机的当前转速ω0，获取驱动系统当前的效率参数值η0的步骤，包括：
获取所述电机控制器输出的命令扭矩TC、电机转速ω以及对应的驱动系统效率参数η的试验样本数据；
根据所述试验样本数据，获取所述命令扭矩TC、所述电机转速ω及所述驱动系统效率参数η的映射关系表；
根据所述命令扭矩TC以及电机的当前转速ω0，查询所述映射关系表，得到驱动系统当前的效率参数值η0。
其中，根据所述第一实际输出扭矩，对所述命令扭矩进行扭矩校验，确定扭矩校验结果是否满足预设预警条件的步骤，包括：
将所述第一实际输出扭矩TM与所述命令扭矩TC进行差值计算，得到第一输出扭矩偏差ΔT1；
判断所述第一输出扭矩偏差ΔT1是否大于第一预设阈值K1，得到第一校验结果；
在所述第一校验结果为所述第一输出扭矩偏差ΔT1大于所述第一预设阈值K1时，确定所述第一校验结果满足第一预设预警条件。
其中，根据所述第二实际输出扭矩，对所述命令扭矩进行扭矩校验，确定扭矩校验结果是否满足预设预警条件的步骤，包括：
将所述第二实际输出扭矩TS与所述命令扭矩TC进行差值计算，得到第二输出扭矩偏差ΔT2；
判断所述第二输出扭矩偏差ΔT2是否大于第二预设阈值K2，得到第二校验结果；
在所述第二校验结果为所述第二输出扭矩偏差ΔT2大于所述第二预设阈值K2时，确定所述第二校验结果满足第二预设预警条件。
本发明实施例还提供一种电动汽车驱动系统的输出扭矩监测装置，包括：
第一获取模块，用于获取电机控制器输出的命令扭矩以及电机的第一实际输出扭矩；
第二获取模块，用于根据所述命令扭矩以及电机的当前转速，获取所述电机的第二实际输出扭矩；
扭矩校验处理模块，用于根据所述第一实际输出扭矩和所述第二实际输出扭矩，分别对所述命令扭矩进行扭矩校验，确定扭矩校验结果是否满足预设预警条件；
报警信息生成模块，用于在所述扭矩校验结果满足预设预警条件时，生成用于提示用户车辆存在故障风险的报警信息。
其中，所述第一获取模块包括：
第一获取子模块，用于根据获取到的驾驶员行为及车辆状态，获取电机控制器输出的命令扭矩。
其中，所述第一获取子模块包括：
第一获取单元，用于获取电动汽车的加速踏板开度信息和电机转速信息；
需求扭矩获取单元，用于根据所述加速踏板开度信息和所述电机转速信息，查询预先记录的驾驶员需求扭矩表，得到驾驶员需求扭矩；
命令扭矩获取单元，用于根据所述电动汽车当前的故障状态和/或电池状态，对所述驾驶员需求扭矩进行限制处理，得到电机控制器输出的命令扭矩。
其中，所述第一获取模块包括：
第二获取子模块，用于根据所述电机反馈的三相电流，获取所述电机的第一实际输出扭矩。
其中，所述第二获取模块包括：
第三获取子模块，用于获取所述电机控制器当前的直流母线电压值VDC0、直流母线电流值IDC0及电机冷却系统当前的消耗功率值PCOOL0；
第四获取子模块，用于根据所述命令扭矩TC以及电机的当前转速ω0，获取驱动系统当前的效率参数值η0；
运算处理子模块，用于将所述直流母线电压值VDC0、所述直流母线电流值IDC0、所述消耗功率值PCOOL0、所述当前转速ω0及所述效率参数值η0代入
得到所述电机的第二实际输出扭矩TS；
其中，VDC表示直流母线电压，IDC表示直流母线电流，PCOOL表示电机冷却系统的消耗功率，ω表示电机转速，η表示驱动系统效率参数。
其中，所述第四获取子模块包括：
第二获取单元，用于获取所述电机控制器输出的命令扭矩TC、电机转速ω以及对应的驱动系统效率参数η的试验样本数据；
映射关系获取单元，用于根据所述试验样本数据，获取所述命令扭矩TC、所述电机转速ω及所述驱动系统效率参数η的映射关系表；
第三获取单元，用于根据所述命令扭矩TC以及电机的当前转速ω0，查询所述映射关系表，得到驱动系统当前的效率参数值η0。
其中，所述扭矩校验处理模块包括：
第一计算子模块，用于将所述第一实际输出扭矩TM与所述命令扭矩TC进行差值计算，得到第一输出扭矩偏差ΔT1；
第一判断子模块，用于判断所述第一输出扭矩偏差ΔT1是否大于第一预设阈值K1，得到第一校验结果；
第一确定子模块，用于在所述第一校验结果为所述第一输出扭矩偏差ΔT1大于所述第一预设阈值K1时，确定所述第一校验结果满足第一预设预警条件。
其中，所述扭矩校验处理模块包括：
第二计算子模块，用于将所述第二实际输出扭矩TS与所述命令扭矩TC进行差值计算，得到第二输出扭矩偏差ΔT2；
第二判断子模块，用于判断所述第二输出扭矩偏差ΔT2是否大于第二预设阈值K2，得到第二校验结果；
第二确定子模块，用于在所述第二校验结果为所述第二输出扭矩偏差ΔT2大于所述第二预设阈值K2时，确定所述第二校验结果满足第二预设预警条件。
本发明实施例还提供一种电动汽车，包括如上述所述的电动汽车驱动系统的输出扭矩监测装置。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
本发明实施例的上述方案中，通过将电机的第一实际输出扭矩和第二实际输出扭矩，分别对电机控制器输出的命令扭矩进行扭矩校验，并在得到的扭矩校验结果满足预警条件时，及时提醒用户车辆存在故障风险。这样，有利于及时发现驱动系统扭矩的非预期输出，以便使电机控制器的故障诊断机制及时对电机输出扭矩校验故障进行处理，以避免造成关乎人身及车辆安全的事故发生。
附图说明
图1为本发明一实施例的电动汽车驱动系统的输出扭矩监测方法的流程图；
图2为电动汽车的控制系统构架框图；
图3为图1中步骤101的具体流程图；
图4为电机控制器扭矩估算构架框图；
图5为本发明实施例式一中直轴电感的获取过程示意图；
图6为本发明实施例式一中交轴电感的获取过程示意图；
图7为本发明实施例式一中电机磁链的获取过程示意图；
图8为图1中步骤102的具体流程图；
图9为本发明实施例第二实际输出扭矩计算公式中驱动系统效率参数的获取过程示意图；
图10为图8中步骤1022的具体流程图；
图11为图1中步骤103的具体流程图；
图12为本发明另一实施例的电动汽车驱动系统的输出扭矩监测装置的基本组成结构示意图；
图13为本发明另一实施例的电动汽车驱动系统的输出扭矩监测装置的基本具体结构示意图；
图14为本发明实施例的电机控制器系统构架框图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
如图1所示，为本发明实施例的电动汽车驱动系统的输出扭矩监测方法的流程图。下面就该图具体说明该方法的实施过程。
首先，需要说明的是，本发明实施例提供的电动汽车驱动系统的输出扭矩监测方法适用于具有如图2所示的控制系统构架的纯电动汽车。
这里，根据如图2所示的控制系统构架，纯电动汽车由整车控制器(VCU，VehicleControl Unit)、电池管理系统(BMS，Battery Management System)与电机控制器(MCU，Moter Control Unit)共同完成对纯电动汽车的控制，并相互反馈各自的系统状态。
例如，在行车模式下，整车控制器根据电池管理系统反馈的动力电池状态控制车辆仪表、附件系统、车身控制模块等系统的正常工作以及整车的上下电；而电机控制器则接收并解析加速踏板、制动踏板、档位、冷却系统的信息，计算得到驾驶员的需求扭矩命令，进而控制电机工作。
又如，充电模式下，整车控制器通过与电池管理系统的信息交互实现车辆的充电功能。
这里，图2中，ICM表示车辆仪表、DC/DC表示电源转换器、AUX表示车辆附件系统、BCM表示车身控制模块、APS表示加速踏板模块、BPS表示制动踏板模块、GP表示档位模块、COOL表示电机冷却系统，以上这些(图2虚线内部分)与VCU、BMS与MCU共同实现纯电动汽车的各项功能。
步骤101，获取电机控制器输出的命令扭矩以及电机的第一实际输出扭矩。
需说明的是，电动汽车最终响应电机控制器输出的命令扭矩。
这里，电机的第一实际输出扭矩是通过永磁同步电机扭矩公式得到的估算值。
步骤102，根据所述命令扭矩以及电机的当前转速，获取所述电机的第二实际输出扭矩。
这里，电机的第二实际输出扭矩是通过预设扭矩估算算法得到的估算值。
步骤103，根据所述第一实际输出扭矩和所述第二实际输出扭矩，分别对所述命令扭矩进行扭矩校验，确定扭矩校验结果是否满足预设预警条件。
这里，扭矩校验的目的是得到两实际输出扭矩与命令扭矩之间各自的偏差扭矩，，为电机控制器相应的扭矩校验故障判断与处理提供有效依据。也就是说，扭矩校验结果即为偏差扭矩。在此基础上与不同的预警阈值进行判断，确定扭矩校验结果是否满足预设预警条件。
步骤104，在所述扭矩校验结果满足预设预警条件时，生成用于提示用户车辆存在故障风险的报警信息。
这里，当生成报警信息提示给用户时，表明电动汽车及时发现了驱动系统扭矩的非预期输出。这样，便于使电机控制器的故障诊断机制及时对电机输出扭矩校验故障进行处理。
这里，具体的，报警信息可通过仪表文字提示方式来提醒驾驶员。当然，不仅限于上述仪表文字提示方式，还可以通过语音提示等其他不影响驾驶员的驾驶感受的方式来提醒驾驶员。
本发明实施例提供的电动汽车驱动系统的输出扭矩监测方法，通过将电机的第一实际输出扭矩和第二实际输出扭矩，分别对电机控制器输出的命令扭矩进行扭矩校验，并在得到的扭矩校验结果满足预警条件时，及时提醒用户车辆存在故障风险。这样，有利于及时发现驱动系统扭矩的非预期输出，以便使电机控制器的故障诊断机制及时对电机输出扭矩校验故障进行处理，以避免造成关乎人身及车辆安全的事故发生。
这里，具体的，如图3所示，步骤101中获取电机控制器输出的命令扭矩的步骤可具体包括：
步骤1011，根据获取到的驾驶员行为及车辆状态，获取电机控制器输出的命令扭矩。
这里，具体的步骤为：获取电动汽车的加速踏板开度信息和电机转速信息；根据所述加速踏板开度信息和所述电机转速信息，查询预先记录的驾驶员需求扭矩表，得到驾驶员需求扭矩；根据所述电动汽车当前的故障状态和/或电池状态，对所述驾驶员需求扭矩进行限制处理，得到电机控制器输出的命令扭矩。
这里，加速踏板开度信息包括：加速踏板开度以及加速踏板开度变化率；电机转速信息可直接反映车辆的车速信息。
需说明的是，驾驶员需求扭矩表为前期通过实车标定得到的。
这里，对驾驶员需求扭矩的限制处理包括：扭矩限制处理和平滑处理。需要说明的是，电机控制器输出的命令扭矩不能仅考虑驾驶员需求扭矩，还要结合电动汽车当前的自身状态(如故障状态以及电池状态)综合考虑，这样能够提高整车的安全性。
具体的，如图3所示，步骤101中获取电机的第一实际输出扭矩的步骤可具体包括：
步骤1012，根据所述电机反馈的三相电流，获取所述电机的第一实际输出扭矩。
需要说明的是，电机控制器采集电机工作过程中反馈的状态信息(如电压、电流等)。
具体的，车辆运行过程中，电机控制器对电机反馈的三相电流iA、iB、iC进行采集，并利用三相电流进行扭矩估算并实现功能安全策略。
如图4所示，电机控制器采集到三相电流iA、iB、iC后，经过Clark变换得到iα与iβ，再经过Park变换得到旋转坐标系下的直轴电流id与交轴电流iq；在此基础上根据扭矩公式(如式一所示)计算得到电机的第一实际输出扭矩TM。
式一：
其中，np表示极对数，Ld与Lq分别表示直轴电感、交轴电感，ψf表示电机磁链。这里，np表示电机的极对数，为已知量。
这里，Clark变换是将基于3轴2维的定子定值坐标系的各物理量变换到2轴的定子静止坐标系中。
Park变换是将Clark变换中已获得的基于αβ的2轴正交坐标系的定子电流矢量变换至随转子磁通同步旋转的2轴系统中。
需要说明的是，Ld与Lq可通过预先记录的id、iq与Ld、Lq的对应关系得到；ψf可通过预先记录的电机转速ω与ψf之间的对应关系得到。
需要说明的是，第一实际输出扭矩TM的精度对后续功能安全策略的实现有很大影响。若精度不能够满足要求则会导致功能安全策略失效。对于永磁同步电机，正常工作过程中Ld、Lq与的id、iq呈强耦合关系，尤其是在磁路饱和时；由于Ld与Lq在电机正常工作区间内变化较大，因此不能够在式一中将其按照定值处理，若按照定值进行计算将会严重影响估算扭矩TM的准确性。
所以，针对该问题，前期可通过台架试验分别获得id、iq与Ld、Lq的对应关系，并将该对应关系存储在表格中，实际扭矩估算过程中利用得到的id、iq实时查询到Ld、Lq，如图5及图6所示，之后再根据理论公式(式一)计算扭矩。
同样，电机永磁体的磁链ψf在工作区间也会发生变化，也不能够在式一中将其按照定值处理，尤其是在深度弱磁控制中。所以，针对该问题，前期可通过台架试验得到电机转速ω与电机磁链ψf的对应关系，将其存储成表格中，实际扭矩估算过程中通过电机当前转速直接查询得到磁链值，如图7所示，之后再根据理论公式(式一)计算扭矩。
这样，可获得高精度的估算扭矩值，保证后续功能安全策略的实现。
这里提到的功能安全依赖于系统或设备对输入的正确操作，它是全部安全的一部分。当每一个特定的安全功能获得实现，并且每一个安全功能必需的性能等级被满足时，功能安全的目标就达到了。对于纯电动汽车，当安全系统满足以下条件时就认为是功能安全的，即当任一随机故障、系统故障或失效都不会导致安全系统的故障，以及由此引起的人员伤害或死亡、车辆损坏、环境的破坏等，即控制系统的安全功能无论在正常情况或者有故障存在的情况下都应该保证正确实施。
具体的，如图8所示，本发明实施例中步骤102还可具体包括：
步骤1021，获取所述电机控制器当前的直流母线电压值VDC0、直流母线电流值IDC0及电机冷却系统当前的消耗功率值PCOOL0。
步骤1022，根据所述命令扭矩TC以及电机的当前转速ω0，获取驱动系统当前的效率参数值η0。
这里，VDC、IDC与ω信息均能够实时获得，为后续的估算方法(即步骤1023中的公式)的使用奠定了基础；考虑到由VDC·IDC得到的是电机控制器所消耗的总功率，包括电机冷却系统消耗功率、电机输出消耗功率以及合理消耗功率三部分；其中，电机冷却系统消耗功率PCOOL一般较小，可根据冷却系统的开启状况按照定值计算；而驱动系统效率参数η则与电机当前工作效率、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor,绝缘栅双极晶体管)开关损耗等相关，该值伴随着电机工作状态的变化而发生改变，故获取驱动系统效率参数η是利用后续步骤1023中的公式进行电机输出扭矩(第二实际输出扭矩)估算的关键。
这里，驱动系统效率参数η与电机转速ω和命令扭矩TC关系密切，针对上述问题，本发明前期可通过台架试验分别获得电机转速、命令扭矩与驱动系统效率参数η的映射关系，将其存储在表格中，在实际应用过程中，通过查表方式直接得到驱动系统效率参数η，如图9所示，之后根据后续步骤1023中的公式得到第二实际输出扭矩TS。
这里，具体的，如图10所示，本步骤1022还可具体包括：
步骤10221，获取所述电机控制器输出的命令扭矩TC、电机转速ω以及对应的驱动系统效率参数η的试验样本数据；
这里，试验样本数据可通过台架试验得到。
步骤10222，根据所述试验样本数据，获取所述命令扭矩TC、所述电机转速ω及所述驱动系统效率参数η的映射关系表；
步骤10223，根据所述命令扭矩TC以及电机的当前转速ω0，查询所述映射关系表，得到驱动系统当前的效率参数值η0。
步骤1023，将所述直流母线电压值VDC0、所述直流母线电流值IDC0、所述消耗功率值PCOOL0、所述当前转速ω0及所述效率参数值η0代入
得到所述电机的第二实际输出扭矩TS；
其中，VDC表示直流母线电压，IDC表示直流母线电流，PCOOL表示电机冷却系统的消耗功率，ω表示电机转速，η表示驱动系统效率参数。
具体的，如图11所示，本发明实施例中步骤103中根据所述第一实际输出扭矩，对所述命令扭矩进行扭矩校验，确定扭矩校验结果是否满足预设预警条件的步骤可具体包括：
步骤1031，将所述第一实际输出扭矩TM与所述命令扭矩TC进行差值计算，得到第一输出扭矩偏差ΔT1；
这里，具体的，ΔT1＝|TM-TC|。也就是说ΔT1的取值为正数。
步骤1032，判断所述第一输出扭矩偏差ΔT1是否大于第一预设阈值K1，得到第一校验结果；
步骤1033，在所述第一校验结果为所述第一输出扭矩偏差ΔT1大于所述第一预设阈值K1时，确定所述第一校验结果满足第一预设预警条件。
这里，若第一校验结果为所述第一输出扭矩偏差ΔT1小于所述第一预设阈值K1时，确定所述第一校验结果不满足第一预设预警条件。
本发明实施例中步骤103中根据所述第二实际输出扭矩，对所述命令扭矩进行扭矩校验，确定扭矩校验结果是否满足预设预警条件的步骤可具体包括：
步骤1034，将所述第二实际输出扭矩TS与所述命令扭矩TC进行差值计算，得到第二输出扭矩偏差ΔT2；
这里，具体的，ΔT2＝|TS-TC|。也就是说ΔT2的取值为正数。
步骤1035，判断所述第二输出扭矩偏差ΔT2是否大于第二预设阈值K2，得到第二校验结果；
步骤1036，在所述第二校验结果为所述第二输出扭矩偏差ΔT2大于所述第二预设阈值K2时，确定所述第二校验结果满足第二预设预警条件。
这里，若第二校验结果为所述第二输出扭矩偏差ΔT2小于所述第二预设阈值K2时，确定所述第二校验结果不满足第二预设预警条件。
这里，第二预设阈值K2与第一预设阈值K1为不同值。
需要说明的是，步骤1031～步骤1033与步骤1034～步骤1036分别并行执行。
这里，第一校验结果和第二校验结果中有任何一个校验结果满足预设预警条件时，都生成用于提示用户车辆存在故障风险的报警信息。
需要说明的是，本发明实施例提供的电动汽车驱动系统的输出扭矩监测方法，采用两种不同算法得到电机的实际输出扭矩(第一实际输出扭矩和第二实际输出扭矩)，相比单一算法，增加了冗余算法，这样的双重保障提高了控制系统的可靠性，避免驱动系统扭矩的非预期输出。
如图12所示，本发明另一实施例还提供一种电动汽车驱动系统的输出扭矩监测装置，包括：
第一获取模块201，用于获取电机控制器输出的命令扭矩以及电机的第一实际输出扭矩；
第二获取模块202，用于根据所述命令扭矩以及电机的当前转速，获取所述电机的第二实际输出扭矩；
扭矩校验处理模块203，用于根据所述第一实际输出扭矩和所述第二实际输出扭矩，分别对所述命令扭矩进行扭矩校验，确定扭矩校验结果是否满足预设预警条件；
报警信息生成模块204，用于在所述扭矩校验结果满足预设预警条件时，生成用于提示用户车辆存在故障风险的报警信息。
具体的，如图13所示，本实施例中的第一获取模块201可包括：
第一获取子模块2011，用于根据获取到的驾驶员行为及车辆状态，获取电机控制器输出的命令扭矩。
更具体的，所述第一获取子模块2011还可包括：
第一获取单元20111，用于获取电动汽车的加速踏板开度信息和电机转速信息；
需求扭矩获取单元20112，用于根据所述加速踏板开度信息和所述电机转速信息，查询预先记录的驾驶员需求扭矩表，得到驾驶员需求扭矩；
命令扭矩获取单元20113，用于根据所述电动汽车当前的故障状态和/或电池状态，对所述驾驶员需求扭矩进行限制处理，得到电机控制器输出的命令扭矩。
具体的，本实施例中的第一获取模块201还可包括：
第二获取子模块2012，用于根据所述电机反馈的三相电流，获取所述电机的第一实际输出扭矩。
具体的，本实施例中的第二获取模块202可包括：
第三获取子模块2021，用于获取所述电机控制器当前的直流母线电压值VDC0、直流母线电流值IDC0及电机冷却系统当前的消耗功率值PCOOL0；
第四获取子模块2022，用于根据所述命令扭矩TC以及电机的当前转速ω0，获取驱动系统当前的效率参数值η0；
运算处理子模块2023，用于将所述直流母线电压值VDC0、所述直流母线电流值IDC0、所述消耗功率值PCOOL0、所述当前转速ω0及所述效率参数值η0代入
得到所述电机的第二实际输出扭矩TS；
其中，VDC表示直流母线电压，IDC表示直流母线电流，PCOOL表示电机冷却系统的消耗功率，ω表示电机转速，η表示驱动系统效率参数。
更具体的，所述第四获取子模块2022还可包括：
第二获取单元20221，用于获取所述电机控制器输出的命令扭矩TC、电机转速ω以及对应的驱动系统效率参数η的试验样本数据；
映射关系获取单元20222，用于根据所述试验样本数据，获取所述命令扭矩TC、所述电机转速ω及所述驱动系统效率参数η的映射关系表；
第三获取单元20223，用于根据所述命令扭矩TC以及电机的当前转速ω0，查询所述映射关系表，得到驱动系统当前的效率参数值η0。
具体的，本实施例中的扭矩校验处理模块203可包括：
第一计算子模块2031，用于将所述第一实际输出扭矩TM与所述命令扭矩TC进行差值计算，得到第一输出扭矩偏差ΔT1；
第一判断子模块2032，用于判断所述第一输出扭矩偏差ΔT1是否大于第一预设阈值K1，得到第一校验结果；
第一确定子模块2033，用于在所述第一校验结果为所述第一输出扭矩偏差ΔT1大于所述第一预设阈值K1时，确定所述第一校验结果满足第一预设预警条件。
具体的，本实施例中的扭矩校验处理模块203还可包括：
第二计算子模块2034，用于将所述第二实际输出扭矩TS与所述命令扭矩TC进行差值计算，得到第二输出扭矩偏差ΔT2；
第二判断子模块2035，用于判断所述第二输出扭矩偏差ΔT2是否大于第二预设阈值K2，得到第二校验结果；
第二确定子模块2036，用于在所述第二校验结果为所述第二输出扭矩偏差ΔT2大于所述第二预设阈值K2时，确定所述第二校验结果满足第二预设预警条件。
本发明实施例提供的电动汽车驱动系统的输出扭矩监测装置，扭矩校验处理模块通过将第一获取模块获取的电机的第一实际输出扭矩和第二获取模块获取的第二实际输出扭矩，分别对电机控制器输出的命令扭矩进行扭矩校验，并在得到的扭矩校验结果满足预警条件时，通过报警信息生成模块及时提醒用户车辆存在故障风险。这样，有利于及时发现驱动系统扭矩的非预期输出，以便使电机控制器的故障诊断机制及时对电机输出扭矩校验故障进行处理，以避免造成关乎人身及车辆安全的事故发生。
这里，需说明的是，本发明可提供如图14所示的电机控制器系统构架。如图14所示，电机控制器分为低压控制与高压驱动两部分。其中，低压控制部分负责处理电机控制器低压外围电路的信号采集解析(如温度、电压、电流等传感器、旋变等信号采集及解析)，计算驾驶员需求扭矩，控制算法实现(如最大转矩电流比控制、弱磁控制、最大转矩电压比控制等)，故障诊断及处理等；而高压驱动部分，主要功能为接收低压控制信号(PWM信号)，控制IGBT导通，最终实现驱动电机响应扭矩命令。
进一步的，在功能上，本发明中的低压控制部分由主控制模块与从控制模块组成，其中主控制模块负责电机控制器所有控制策略的实现，即功能实现(包括控制功能、故障检测及处理等)；而从控制模块负责电机控制系统功能安全的实现。
也就是说，主控制模块具备估算电机的第一实际输出扭矩的能力；从控制模块具有估算电机的第二实际输出扭矩的能力。也就是，主控制模块通过永磁同步电机扭矩公式(公式一)实现了对电机的第一实际输出扭矩的估算，从控制模块则通过另外一种方法对电机的第二实际输出扭矩进行估算。这里，从控制模块能够获得电机控制器直流母线电压与直流母线电流的信息，通过驱动系统输入总功率来对电机输出扭矩进行估算。这样，在硬件层面上做到了主控制模块故障状态下的扭矩功能安全实现，提高驱动系统的安全性。
综上，本发明从软件层面和硬件层面上保证了驱动系统的安全性，能够及时发现驱动系统扭矩的非预期输出，以便使电机控制器的故障诊断机制及时对电机输出扭矩校验故障进行处理，以避免造成关乎人身及车辆安全的事故发生。
本发明实施例还提供一种电动汽车，包括如上述实施例所述的电动汽车驱动系统的输出扭矩监测装置。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种电动汽车驱动系统的输出扭矩监测方法，其特征在于，包括：
获取电机控制器输出的命令扭矩以及电机的第一实际输出扭矩；
根据所述命令扭矩以及电机的当前转速，获取所述电机的第二实际输出扭矩；
根据所述第一实际输出扭矩和所述第二实际输出扭矩，分别对所述命令扭矩进行扭矩校验，确定扭矩校验结果是否满足预设预警条件；
在所述扭矩校验结果满足预设预警条件时，生成用于提示用户车辆存在故障风险的报警信息；
根据所述命令扭矩以及电机的当前转速，获取所述电机的第二实际输出扭矩的步骤，包括：
获取所述电机控制器当前的直流母线电压值VDC0、直流母线电流值IDC0及电机冷却系统当前的消耗功率值PCOOL0；
根据命令扭矩TC以及电机的当前转速ω0，获取驱动系统当前的效率参数值η0；
将所述直流母线电压值VDC0、所述直流母线电流值IDC0、所述消耗功率值PCOOL0、所述当前转速ω0及所述效率参数值η0代入
得到所述电机的第二实际输出扭矩TS；
其中，VDC表示直流母线电压，IDC表示直流母线电流，PCOOL表示电机冷却系统的消耗功率，ω表示电机转速，η表示驱动系统效率参数，所述驱动系统效率参数与电机当前工作效率、IGBT开关损耗相关；
所述获取电机控制器输出的命令扭矩的步骤，包括：
根据获取到的驾驶员行为及车辆状态，获取电机控制器输出的命令扭矩；
根据获取到的驾驶员行为及车辆状态，获取电机控制器输出的命令扭矩的步骤，包括：
获取电动汽车的加速踏板开度信息和电机转速信息；
根据所述加速踏板开度信息和所述电机转速信息，查询预先记录的驾驶员需求扭矩表，得到驾驶员需求扭矩；
根据所述电动汽车当前的故障状态和电池状态，对所述驾驶员需求扭矩进行限制处理，得到电机控制器输出的命令扭矩；
所述根据命令扭矩TC以及电机的当前转速ω0，获取驱动系统当前的效率参数值η0的步骤，包括：
获取所述电机控制器输出的命令扭矩TC、电机转速ω以及对应的驱动系统效率参数η的试验样本数据；
根据所述试验样本数据，获取所述命令扭矩TC、所述电机转速ω及所述驱动系统效率参数η的映射关系表；
根据所述命令扭矩TC以及电机的当前转速ω0，查询所述映射关系表，得到驱动系统当前的效率参数值η0。
2.根据权利要求1所述的电动汽车驱动系统的输出扭矩监测方法，其特征在于，所述获取电机的第一实际输出扭矩的步骤，包括：
根据所述电机反馈的三相电流，获取所述电机的第一实际输出扭矩。
3.根据权利要求1所述的电动汽车驱动系统的输出扭矩监测方法，其特征在于，根据所述第一实际输出扭矩，对所述命令扭矩进行扭矩校验，确定扭矩校验结果是否满足预设预警条件的步骤，包括：
将第一实际输出扭矩TM与命令扭矩TC进行差值计算，得到第一输出扭矩偏差ΔT1；
判断所述第一输出扭矩偏差ΔT1是否大于第一预设阈值K1，得到第一校验结果；
在所述第一校验结果为所述第一输出扭矩偏差ΔT1大于所述第一预设阈值K1时，确定所述第一校验结果满足第一预设预警条件。
4.根据权利要求1所述的电动汽车驱动系统的输出扭矩监测方法，其特征在于，根据所述第二实际输出扭矩，对所述命令扭矩进行扭矩校验，确定扭矩校验结果是否满足预设预警条件的步骤，包括：
将第二实际输出扭矩TS与命令扭矩TC进行差值计算，得到第二输出扭矩偏差ΔT2；
判断所述第二输出扭矩偏差ΔT2是否大于第二预设阈值K2，得到第二校验结果；
在所述第二校验结果为所述第二输出扭矩偏差ΔT2大于所述第二预设阈值K2时，确定所述第二校验结果满足第二预设预警条件。
5.一种电动汽车驱动系统的输出扭矩监测装置，其特征在于，包括：
第一获取模块，用于获取电机控制器输出的命令扭矩以及电机的第一实际输出扭矩；
第二获取模块，用于根据所述命令扭矩以及电机的当前转速，获取所述电机的第二实际输出扭矩；
扭矩校验处理模块，用于根据所述第一实际输出扭矩和所述第二实际输出扭矩，分别对所述命令扭矩进行扭矩校验，确定扭矩校验结果是否满足预设预警条件；
报警信息生成模块，用于在所述扭矩校验结果满足预设预警条件时，生成用于提示用户车辆存在故障风险的报警信息；
所述第二获取模块包括：
第三获取子模块，用于获取所述电机控制器当前的直流母线电压值VDC0、直流母线电流值IDC0及电机冷却系统当前的消耗功率值PCOOL0；
第四获取子模块，用于根据命令扭矩TC以及电机的当前转速ω0，获取驱动系统当前的效率参数值η0；
运算处理子模块，用于将所述直流母线电压值VDC0、所述直流母线电流值IDC0、所述消耗功率值PCOOL0、所述当前转速ω0及所述效率参数值η0代入
得到所述电机的第二实际输出扭矩TS；
其中，VDC表示直流母线电压，IDC表示直流母线电流，PCOOL表示电机冷却系统的消耗功率，ω表示电机转速，η表示驱动系统效率参数，所述驱动系统效率参数与电机当前工作效率、IGBT开关损耗相关；
所述第一获取模块包括：
第一获取子模块，用于根据获取到的驾驶员行为及车辆状态，获取电机控制器输出的命令扭矩；
所述第一获取子模块包括：
第一获取单元，用于获取电动汽车的加速踏板开度信息和电机转速信息；
需求扭矩获取单元，用于根据所述加速踏板开度信息和所述电机转速信息，查询预先记录的驾驶员需求扭矩表，得到驾驶员需求扭矩；
命令扭矩获取单元，用于根据所述电动汽车当前的故障状态和电池状态，对所述驾驶员需求扭矩进行限制处理，得到电机控制器输出的命令扭矩；
所述第四获取子模块包括：
第二获取单元，用于获取所述电机控制器输出的命令扭矩TC、电机转速ω以及对应的驱动系统效率参数η的试验样本数据；
映射关系获取单元，用于根据所述试验样本数据，获取所述命令扭矩TC、所述电机转速ω及所述驱动系统效率参数η的映射关系表；
第三获取单元，用于根据所述命令扭矩TC以及电机的当前转速ω0，查询所述映射关系表，得到驱动系统当前的效率参数值η0。
6.根据权利要求5所述的电动汽车驱动系统的输出扭矩监测装置，其特征在于，所述第一获取模块包括：
第二获取子模块，用于根据所述电机反馈的三相电流，获取所述电机的第一实际输出扭矩。
7.根据权利要求5所述的电动汽车驱动系统的输出扭矩监测装置，其特征在于，所述扭矩校验处理模块包括：
第一计算子模块，用于将第一实际输出扭矩TM与命令扭矩TC进行差值计算，得到第一输出扭矩偏差ΔT1；
第一判断子模块，用于判断所述第一输出扭矩偏差ΔT1是否大于第一预设阈值K1，得到第一校验结果；
第一确定子模块，用于在所述第一校验结果为所述第一输出扭矩偏差ΔT1大于所述第一预设阈值K1时，确定所述第一校验结果满足第一预设预警条件。
8.根据权利要求5所述的电动汽车驱动系统的输出扭矩监测装置，其特征在于，所述扭矩校验处理模块包括：
第二计算子模块，用于将第二实际输出扭矩TS与命令扭矩TC进行差值计算，得到第二输出扭矩偏差ΔT2；
第二判断子模块，用于判断所述第二输出扭矩偏差ΔT2是否大于第二预设阈值K2，得到第二校验结果；
第二确定子模块，用于在所述第二校验结果为所述第二输出扭矩偏差ΔT2大于所述第二预设阈值K2时，确定所述第二校验结果满足第二预设预警条件。
9.一种电动汽车，其特征在于，包括：如权利要求5～8任一项所述的电动汽车驱动系统的输出扭矩监测装置。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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