CN107132414B - 一种电机位置传感器松动的检测方法、电机控制器及汽车 - Google Patents

一种电机位置传感器松动的检测方法、电机控制器及汽车 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种电机位置传感器松动的检测方法、电机控制器及汽车，属于汽车的电机控制技术领域，所述检测方法包括如下步骤：计算汽车上电机在当前输入转矩和当前转速下的当前电压相位角；根据所述当前电压相位角，判断电机位置传感器是否松动。本发明的方案，在汽车运行过程中，根据所述当前电压相位角，在线识别电机位置传感器是否松动，实现了提前预知故障，并进一步采取应对措施，当所述电机位置传感器松动时，则控制电机停止运行，从而避免由于所述电机位置传感器松动造成车祸。

Description

一种电机位置传感器松动的检测方法、电机控制器及汽车
技术领域
本发明属于汽车的电机控制技术领域，尤其是涉及一种电机位置传感器松动的检测方法、电机控制器及汽车。
背景技术
位置传感器是电动汽车电机的关键零部件，电动汽车电机控制器响应油门踏板信号，将加速踏板信号换算成电流值，其中将加速踏板信号换算成电流值需要用到精确的电机角度值，如果所述位置传感器松动，则会导致位置传感器返回的角度与电机的实际位置不吻合，造成电机不能正常控制，从而造成严重的后果，因此，如何对所述位置传感器进行实时监测，避免电机不能正常控制而造成严重后果成为目前需要解决的技术问题。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种电机位置传感器松动的检测方法、电机控制器及汽车，从而解决由于电机位置传感器松动导致电机不能正常控制而造成严重后果的问题。
为了实现上述目的，本发明实施例提供了一种电机位置传感器松动的检测方法，所述检测方法包括：
计算汽车上电机在当前输入转矩和当前转速下的当前电压相位角；
根据所述当前电压相位角，判断电机位置传感器是否松动。
其中，所述根据所述当前电压相位角，判断电机位置传感器是否松动的步骤包括：
将所述当前电压相位角与预设电压相位角进行比较；
根据比较结果，判断所述电机位置传感器是否松动；其中，所述预设电压相位角为当前输入转矩和当前转速下的标准电压相位角。
其中，所述计算汽车上电机在当前输入转矩和当前转速下的当前电压相位角的步骤包括：
获取所述汽车上电机的三相电流值和电机转子的当前角度；
根据所述三相电流值和所述当前角度，计算dq坐标轴下的第一坐标电流值id和第二坐标电流值iq；
获取所述汽车上电机的当前输入转矩和当前转速；
根据所述当前输入转矩和当前转速以及dq坐标轴下的第一坐标电流值id和第二坐标电流值iq，计算dq坐标轴下的第一坐标电压值Ud和第二坐标电压值Uq；
根据dq坐标轴下的第一坐标电压值Ud和第二坐标电压值Uq，计算所述电机的当前电压相位角。
其中，所述获取所述汽车的当前输入转矩和当前转速的步骤包括：
获取油门控制器根据接收的油门踏板信号转换的电压信号；
根据预存的油门踏板电压信号与转矩值的对应关系表，获取与所述当前电压信号对应的所述当前输入转矩；
获取所述汽车上电机的当前的第一角度和间隔预设时长的第二角度；
根据所述第一角度、第二角度和预设时长，计算所述电机的当前转速。
其中，所述根据所述当前输入转矩和当前转速以及dq坐标轴下的第一坐标电流值id和第二坐标电流值iq，计算dq坐标轴下的第一坐标电压值Ud和第二坐标电压值Uq的步骤包括：
根据预存的转矩和转速与电流电压的关系表，确定与所述当前输入转矩和当前转速所对应的第一坐标电流预设值id*和第二坐标电流预设值iq*；
通过对第一坐标电流预设值id*与第一坐标电流值id的差值的比例积分调节，计算dq坐标轴下的第一坐标电压值Ud；
通过对第二坐标电流预设值iq*与第二坐标电流值iq的差值的比例积分调节，计算dq坐标轴下的第二坐标电压值Uq。
其中，所述根据比较结果，判断所述电机位置传感器是否松动的步骤包括：
将所述当前电压相位角与预设电压相位角之间的差值与预设相位角差值进行比较；
当所述差值大于所述预设相位角差值时，确定所述电机位置传感器松动。
其中，所述根据比较结果，判断所述电机位置传感器是否松动的步骤之后，所述方法还包括：
当确定所述位置传感器松动时，控制所述电机停止工作。
本发明实施例还提供一种电机控制器，所述电机控制器包括：
计算模块，用于计算汽车上电机在当前输入转矩和当前转速下的当前电压相位角；
判断模块，用于根据所述当前电压相位角，判断电机位置传感器是否松动。
其中，所述判断模块包括：
比较子模块，用于将所述当前电压相位角与预设电压相位角进行比较；
判断子模块，用于根据比较结果，判断所述电机位置传感器是否松动；其中，所述预设电压相位角为当前输入转矩和当前转速下的标准电压相位角。
其中，所述计算模块包括：
第一获取子模块，用于获取所述汽车上电机的三相电流值和电机转子的当前角度；
第一计算子模块，用于根据所述三相电流值和所述当前角度，计算dq坐标轴下的第一坐标电流值id和第二坐标电流值iq；
第二获取子模块，用于获取所述汽车上电机的当前输入转矩和当前转速；
第二计算子模块，用于根据所述当前输入转矩和当前转速以及dq坐标轴下的第一坐标电流值id和第二坐标电流值iq，计算dq坐标轴下的第一坐标电压值Ud和第二坐标电压值Uq；
第三计算子模块，用于根据dq坐标轴下的第一坐标电压值Ud和第二坐标电压值Uq，计算所述电机的当前电压相位角。
其中，所述第二获取子模块包括：
第一获取子单元，用于获取油门控制器根据接收的油门踏板信号转换的电压信号；
第二获取子单元，用于根据预存的油门踏板电压信号与转矩值的对应关系表，获取与所述当前电压信号对应的所述当前输入转矩；
第三获取子单元，用于获取所述汽车上电机的当前的第一角度和间隔预设时长的第二角度；
第一计算子单元，用于根据所述第一角度、第二角度和预设时长，计算所述电机的当前转速。
其中，所述第二计算子模块包括：
第一确定子单元，用于根据预存的转矩与电流电压的关系表，确定与所述当前输入转矩所对应的第一坐标电流预设值id*和第二坐标电流预设值iq*；
第二计算子单元，用于通过对第一坐标电流预设值id*与第一坐标电流值id的差值的比例积分调节，计算dq坐标轴下的第一坐标电压值Ud；
第三计算子单元，用于通过对第二坐标电流预设值iq*与第二坐标电流值iq的差值的比例积分调节，计算dq坐标轴下的第二坐标电压值Uq。
其中，所述判断子模块包括：
比较子单元，用于将所述当前电压相位角与预设电压相位角之间的差值与预设相位角差值进行比较；
第二确定子单元，用于当所述差值大于所述预设相位角差值时，确定所述电机位置传感器松动。
其中，所述电机控制器还包括一控制模块，所述控制模块用于当确定所述位置传感器松动时，控制所述电机停止工作。
本发明实施例还提供一种汽车，所述汽车包括如上所述的电机控制器。
本发明实施例还提供一种汽车，所述汽车包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其中，所述处理器读取所述存储器中的程序，执行如上所述方法中的步骤。
本发明的上述技术方案至少具有如下有益效果：
本发明实施例在汽车运行过程中，通过根据汽车上电机的输入转矩和转速计算当前的电压相位角，将汽车上电机的当前电压相位角与预设相位角进行比较，判断所述电机位置传感器是否松动，从而提前预知故障，避免了由于所述位置传感器松动导致控制所述电机的电压电流不准确，使所述电机不能被正常控制，从而产生严重后果。
附图说明
图1是本发明实施例的电机位置传感器松动的检测方法的基本步骤示意图；
图2是本发明实施例的电机控制器的基本组成结构示意图；
图3是本发明实施例的电机控制器的结构示意图。
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。
本发明实施例针对现有技术中，在汽车行驶过程中，由于电机位置传感器松动导致采集的电机转子的角度不准确，造成电机控制器无法正常控制所述电机的问题，提供了一种电机位置传感器松动的检测方法，在所述电机控制器根据所述电机转子的角度控制所述电机运行之前，对所述电机位置传感器是否松动进行识别，从而能够提前预知故障，避免无法正常控制所述电机而导致事故发生。
如图1所示，本发明的一实施例提供了一种电机位置传感器松动的检测方法，所述检测方法包括：
步骤11，计算汽车上电机在当前输入转矩和当前转速下的当前电压相位角；
步骤12，根据所述当前电压相位角，判断电机位置传感器是否松动。
具体的，所述当前输入转矩为所述汽车当前状态下，与所述油门踏板信号相对应的所述电机的输入转矩；
进一步的，由所述油门踏板信号获取所述输入转矩的过程为：油门踏板上的信号采集器采集所述油门踏板的移动距离，并将所述移动距离作为油门踏板信号输出至油门踏板控制器；油门踏板控制器将接收到的所述油门踏板信号转换为电压信号；所述电机控制器将接收到的所述电压信号，根据预先存储在所述电机控制器中的油门踏板电压信号与转矩值的对应关系表，获取与所述当前电压信号对应的所述当前输入转矩。
进一步的，所述当前转速为：电机控制器根据获取的所述电机位置传感器检测的所述电机的当前的第一角度和间隔预设时长的第二角度，计算的所述电机的当前转速。
进一步的，所述计算汽车上电机在当前输入转矩和当前转速下的当前电压相位角的步骤还包括：
获取所述汽车上电机的三相电流值和电机转子的当前角度；其中，电机的三相电流值为电机的三相定子绕组，通入三相交流电后产生的旋转磁场切割转子绕组，从而在转子绕组中产生的感应电流；所述电机转子的当前角度为所述电机位置传感器采集的所述电机转子当前所处的位置相对于其初始位置的角度。
根据所述三相电流值和所述当前角度，计算dq坐标轴下的第一坐标电流值id和第二坐标电流值iq；具体的，将所述三相电流值根据所述当前角度进行派克变换(PARK变换)，使所述三相电流值变换为dq坐标轴下的第一坐标电流值id和第二坐标电流值iq，其中，同步电机中转子磁极的中心线的延伸方向为所述d坐标轴的方向，两相邻磁极之间的垂直平分线的延伸方向为所述q轴的延伸方向；因此，所述第一坐标电流值id和所述第二坐标电流值iq是与所述转子的当前角度相关的两个电流值。
获取所述汽车上电机的当前输入转矩和当前转速，并根据预存的转矩和转速与电流电压的关系表，确定与所述当前输入转矩所对应的第一坐标电流预设值id*和第二坐标电流预设值iq*；其中，电机和电机控制器在上车前会进行台架标定，从而对所述电机的电流进行路径规划；在台架标定过程中会对不同输入转矩和不同转速下电机的电流和电压进行测试，并将测试数据保存在所述电机控制器的芯片中，所述第一坐标电流预设值id*和第二坐标电流预设值iq*为对所述电机和电机控制器进行台架标定时，当前输入转矩和当前转速下的标准电流值。
对所述第一坐标电流预设值id*和第一坐标电流值id进行作差处理，并将处理结果输入到带解耦的比例积分控制器，对所述处理结果进行比例积分调节，从而计算出dq坐标轴下的第一坐标电压值Ud。
对所述第二坐标电流预设值iq*和第二坐标电流值iq进行作差处理，并将处理结果输入到带解耦的比例积分控制器，对所述处理结果进行比例积分调节，从而计算出dq坐标轴下的第一坐标电压值Uq。
将所述第一坐标电压值Ud和所述第二坐标电压值Uq作为一个直角三角形的两个直角边，根据三角函数关系tanθ＝Uq/Ud，计算所述电机的所述当前电压相位角，其中，θ为所述当前电压相位角。
进一步的，所述步骤12，根据所述当前电压相位角，判断电机位置传感器是否松动的步骤具体包括：
将所述当前电压相位角与预设电压相位角之间的差值与预设相位角差值进行比较；具体的，在汽车运行过程中，通过电流电压相位软件检测算法对所述电机的电压相位角进行实时监测，并将实时监测的结果与台架测试时的电压矢量相位角进行对比。
如果所述当前电压相位角与所述预设电压相位角之间的差值大于预设相位角差值时，则认为根据所述电机位置传感器采集的所述电机的转子的角度计算的所述第一坐标电流值id与所述第二坐标电流值iq，分别与所述第一坐标电流预设值id*和所述第二坐标电流预设值iq*的差值较大，因而，判定所述电机位置传感器采集的所述电机的转子的角度与预设的角度不同，认为所述电机位置传感器已经发生松动。其中，所述预设电压相位角为根据预存的转矩和转速与电流电压的关系表确定的与所述当前转矩和转速相对应的标准电压相位角。
当确认所述电机位置传感器已经发生松动时，则所述电机控制器控制所述电机停止运行。
本发明的上述实施例，通过在电机控制器对电流进行控制过程中，增加对电压相位角的检测，通过将当前的电压相位角与一预设电压相位角进行比较，当两者的差值在误差范围内，则所述电机位置传感器没有松动，所述电机控制器控制电机继续运行；当两者的差值超出误差范围，则所述电机位置传感器已松动，所述电机位置传感器检测的所述电机的转子的位置与所述电机的转子的实际位置不吻合，所述电机控制器不能正常控制电机，因而造成严重的后果。
在车辆运行过程中实时对所述电机位置传感器是否松动进行识别，就能提前预知故障并进一步采取应对措施，避免严重后果的发生。
如图2所示，本发明实施例还提供一种电机控制器，所述电机控制器包括：
计算模块21，用于计算汽车上电机在当前输入转矩和当前转速下的当前电压相位角；
判断模块22，用于根据所述当前电压相位角，判断电机位置传感器是否松动。
进一步的，如图3所示，所述电机控制器还包括一控制模块23，所述控制模块23用于当确定所述位置传感器松动时，控制所述电机停止工作。
进一步的，如图3所示，所述计算模块21包括：
第一获取子模块211，用于获取所述汽车上电机的三相电流值和电机转子的当前角度；
第一计算子模块212，用于根据所述三相电流值和所述当前角度，计算dq坐标轴下的第一坐标电流值id和第二坐标电流值iq；
第二获取子模块213，用于获取所述汽车上电机的当前输入转矩和当前转速；
第二计算子模块214，用于根据所述当前输入转矩和当前转速以及dq坐标轴下的第一坐标电流值id和第二坐标电流值iq，计算dq坐标轴下的第一坐标电压值Ud和第二坐标电压值Uq；
第三计算子模块215，用于根据dq坐标轴下的第一坐标电压值Ud和第二坐标电压值Uq，计算所述电机的当前电压相位角。
具体的，所述第一计算子模块212对所述第一获取子模块211获取的三相电流值和所述电机转子的当前角度，进行PARK变换，将所述三相电流值变换为所述电机的dq坐标轴下的第一坐标电流值id和第二坐标电流值iq。
具体的，所述第二获取子模块213包括：
第一获取子单元，用于获取油门控制器根据接收的油门踏板信号转换的电压信号；
第二获取子单元，用于根据预存的油门踏板电压信号与转矩值的对应关系表，获取所述当前电压信号对应的所述当前输入转矩。其中，所述油门踏板电压信号与转矩值的对应关系表为汽车组装前经过试验确定的对应关系；
第三获取子单元，用于获取所述汽车上电机转子的当前的第一角度和间隔预设时长的第二角度；
第一计算子单元，用于根据所述第一角度、第二角度和预设时长，计算所述电机的当前转速。
具体的，所述第二计算子模块214包括：
第一确定子单元，用于根据预存的转矩和转速与电流电压的关系表，确定与所述当前输入转矩和当前转速所对应的第一坐标电流预设值id*和第二坐标电流预设值iq*；
第二计算子单元，用于通过对第一坐标电流预设值id*与第一坐标电流值id的差值的比例积分调节，计算dq坐标轴下的第一坐标电压值Ud；
第三计算子单元，用于通过对第二坐标电流预设值iq*与第二坐标电流值iq的差值的比例积分调节，计算dq坐标轴下的第二坐标电压值Uq。
进一步的，所述第三计算子模块根据三角函数关系，所述第一坐标电压值Ud和所述第二坐标电压值Uq，计算所述当前电压相位角。
进一步的，如图3所示，所述判断模块22包括：
比较子模块221，用于将所述当前电压相位角与预设电压相位角进行比较；
判断子模块222，用于根据比较结果，判断所述电机位置传感器是否松动；其中，所述预设电压相位角为当前输入转矩和当前转速下的标准电压相位角。
进一步的，所述判断子模块222包括：
比较子单元，用于将所述比较子模块比较的所述当前电压相位角与预设电压相位角之间的差值与预设相位角差值进行比较；
第二确定子单元，用于当所述比较子单元比较的结果为所述差值大于所述预设相位角差值时，确定所述电机位置传感器松动。
本发明实施例还提供一种汽车，所述汽车包括如上所述的电机控制器。
相应的由于本发明实施例的电机控制器，应用于汽车上，因此，本发明的实施例还提供了一种汽车，其中，上述电机控制器的所述实现实施例均适用于该汽车的实施例中，也能达到相同的技术效果。
本发明实施例还提供一种汽车，所述汽车包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器读取所述存储器中的程序，执行如上所述方法中的步骤。
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，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (16)

1.一种电机位置传感器松动的检测方法，其特征在于，所述方法包括：
计算汽车上电机在当前输入转矩和当前转速下的当前电压相位角；
根据所述当前电压相位角，判断电机位置传感器是否松动。
2.根据权利要求1所述的电机位置传感器松动的检测方法，其特征在于，所述根据所述当前电压相位角，判断电机位置传感器是否松动的步骤包括：
将所述当前电压相位角与预设电压相位角进行比较；
根据比较结果，判断所述电机位置传感器是否松动；其中，所述预设电压相位角为当前输入转矩和当前转速下的标准电压相位角。
3.根据权利要求1所述的电机位置传感器松动的检测方法，其特征在于，所述计算汽车上电机在当前输入转矩和当前转速下的当前电压相位角的步骤包括：
获取所述汽车上电机的三相电流值和电机转子的当前角度；
根据所述三相电流值和所述当前角度，计算dq坐标轴下的第一坐标电流值id和第二坐标电流值iq；
获取所述汽车上电机的当前输入转矩和当前转速；
根据所述当前输入转矩和当前转速以及dq坐标轴下的第一坐标电流值id和第二坐标电流值iq，计算dq坐标轴下的第一坐标电压值Ud和第二坐标电压值Uq；
根据dq坐标轴下的第一坐标电压值Ud和第二坐标电压值Uq，计算所述电机的当前电压相位角。
4.根据权利要求3所述的电机位置传感器松动的检测方法，其特征在于，所述获取所述汽车的当前输入转矩和当前转速的步骤包括：
获取油门控制器根据接收的油门踏板信号转换的电压信号；
根据预存的油门踏板电压信号与转矩值的对应关系表，获取与所述当前电压信号对应的所述当前输入转矩；
获取所述汽车上电机转子的当前的第一角度和间隔预设时长的第二角度；
根据所述第一角度、第二角度和预设时长，计算所述电机的当前转速。
5.根据权利要求3所述的电机位置传感器松动的检测方法，其特征在于，所述根据所述当前输入转矩和当前转速以及dq坐标轴下的第一坐标电流值id和第二坐标电流值iq，计算dq坐标轴下的第一坐标电压值Ud和第二坐标电压值Uq的步骤包括：
根据预存的转矩和转速与电流电压的关系表，确定与所述当前输入转矩和当前转速所对应的第一坐标电流预设值id*和第二坐标电流预设值iq*；
通过对第一坐标电流预设值id*与第一坐标电流值id的差值的比例积分调节，计算dq坐标轴下的第一坐标电压值Ud；
通过对第二坐标电流预设值iq*与第二坐标电流值iq的差值的比例积分调节，计算dq坐标轴下的第二坐标电压值Uq。
6.根据权利要求2所述的电机位置传感器松动的检测方法，其特征在于，所述根据比较结果，判断所述电机位置传感器是否松动的步骤包括：
将所述当前电压相位角与预设电压相位角之间的差值与预设相位角差值进行比较；
当所述差值大于所述预设相位角差值时，确定所述电机位置传感器松动。
7.根据权利要求2所述的电机位置传感器松动的检测方法，其特征在于，所述根据比较结果，判断所述电机位置传感器是否松动的步骤之后，所述方法还包括：
当确定所述位置传感器松动时，控制所述电机停止工作。
8.一种电机控制器，其特征在于，所述电机控制器包括：
计算模块，用于计算汽车上电机在当前输入转矩和当前转速下的当前电压相位角；
判断模块，用于根据所述当前电压相位角，判断电机位置传感器是否松动。
9.根据权利要求8所述的电机控制器，其特征在于，所述判断模块包括：
比较子模块，用于将所述当前电压相位角与预设电压相位角进行比较；
判断子模块，用于根据比较结果，判断所述电机位置传感器是否松动；其中，所述预设电压相位角为当前输入转矩和当前转速下的标准电压相位角。
10.根据权利要求8所述的电机控制器，其特征在于，所述计算模块包括：
第一获取子模块，用于获取所述汽车上电机的三相电流值和电机转子的当前角度；
第一计算子模块，用于根据所述三相电流值和所述当前角度，计算dq坐标轴下的第一坐标电流值id和第二坐标电流值iq；
第二获取子模块，用于获取所述汽车上电机的当前输入转矩和当前转速；
第二计算子模块，用于根据所述当前输入转矩和当前转速以及dq坐标轴下的第一坐标电流值id和第二坐标电流值iq，计算dq坐标轴下的第一坐标电压值Ud和第二坐标电压值Uq；
第三计算子模块，用于根据dq坐标轴下的第一坐标电压值Ud和第二坐标电压值Uq，计算所述电机的当前电压相位角。
11.根据权利要求10所述的电机控制器，其特征在于，所述第二获取子模块包括：
第一获取子单元，用于获取油门控制器根据接收的油门踏板信号转换的电压信号；
第二获取子单元，用于根据预存的油门踏板电压信号与转矩值的对应关系表，获取所述当前电压信号对应的所述当前输入转矩；
第三获取子单元，用于获取所述汽车上电机的当前的第一角度和间隔预设时长的第二角度；
第一计算子单元，用于根据所述第一角度、第二角度和预设时长，计算所述电机的当前转速。
12.根据权利要求10所述的电机控制器，其特征在于，所述第二计算子模块包括：
第一确定子单元，用于根据预存的转矩和转速与电流电压的关系表，确定与所述当前输入转矩和当前转速所对应的第一坐标电流预设值id*和第二坐标电流预设值iq*；
第二计算子单元，用于通过对第一坐标电流预设值id*与第一坐标电流值id的差值的比例积分调节，计算dq坐标轴下的第一坐标电压值Ud；
第三计算子单元，用于通过对第二坐标电流预设值iq*与第二坐标电流值iq的差值的比例积分调节，计算dq坐标轴下的第二坐标电压值Uq。
13.根据权利要求9所述的电机控制器，其特征在于，所述判断子模块包括：
比较子单元，用于将所述当前电压相位角与预设电压相位角之间的差值与预设相位角差值进行比较；
第二确定子单元，用于当所述差值大于所述预设相位角差值时，确定所述电机位置传感器松动。
14.根据权利要求8所述的电机控制器，其特征在于，所述电机控制器还包括一控制模块，所述控制模块用于当确定所述位置传感器松动时，控制所述电机停止工作。
15.一种汽车，其特征在于，包括如权利要求8-14任一项所述的电机控制器。
16.一种汽车，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器读取所述存储器中的程序，执行如权利要求1至7任一项所述方法中的步骤。
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