CN109031017A - 应用于无刷电机的电路故障状态检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种应用于无刷电机的电路故障状态检测方法，其中该方法通过在电路运行状态时以及电路停机状态时分别检测MOSFET驱动管的漏源电压，以对此时的电路故障进行检测。采用了该发明中的应用于无刷电机的电路故障状态检测方法，MCU通过控制PWM信号输出特定控制信号，硬件模块采集MOSFET电流，并通过硬件电压比较器与设置门限电压值(VDS)比较快速诊断短路、开路异常，在无刷电机驱动上应用。
Description
技术领域
本发明涉及电机技术领域，尤其涉及故障检测技术领域，具体是指一种应用于无刷电机的电路故障状态检测方法。
背景技术
目前市场上直流电机应用广泛，电机驱动器存在老化、接线错误、焊接、长时间震动等原因造成功率器件短路、开路或电机线圈短路、开路造成控制器、电源或整个系统严重损坏。
发明内容
本发明的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种能快速诊断电路状态的应用于无刷电机的电路故障状态检测方法。
为了实现上述目的，本发明的应用于无刷电机的电路故障状态检测方法如下：
该应用于无刷电机的电路故障状态检测方法，其主要特点是，所述的方法为在电路运行状态时检测高边MOSFET驱动管的漏源电压V1、低边MOSFET驱动管的漏源电压V2；以及在电路停机状态时检测低边MOSFET驱动管的漏源电压V3，同时当检测到与所述高边MOSFET驱动管的输入端以及所述低边MOSFET驱动管的输入端均相连接的一逻辑电路的输出端输出高电平时，若所述逻辑电路的高电平输出状态无法被复位为低电平，则判断此时的电路状态为开路状态；
其中，若所述的V1、V2均大于电路预设的漏源电压最高门限值，则判断此时的电路状态为电路短路运行状态；若所述的V3小于电路预设的漏源电压最低门限值，则判断此时的电路状态为电路停机时的低边MOSFET驱动管短路状态；
该应用于无刷电机的电路故障状态检测方法中，当在电路停机状态下检测低边MOSFET驱动管的漏源电压V3时，与所述低边MOSFET驱动管的漏极和所述高边MOSFET驱动管的漏极相连接的电源电压值设置接近为0。
该应用于无刷电机的电路故障状态检测方法中，所述的高边MOSFET驱动管通过一检测信号检测电路内部的电流源。
该应用于无刷电机的电路故障状态检测方法中，所述的高边MOSFET驱动管的使能端输入PWM控制单元输出的使能信号。
该应用于无刷电机的电路故障状态检测方法中，若所述的V1、V2均大于电路预设的漏源电压最高门限值，则通过所述逻辑电路的短路标志位，判断此时的电路状态为电路短路运行状态。
该应用于无刷电机的电路故障状态检测方法中，在检测与所述高边MOSFET驱动管的输入端以及与所述低边MOSFET驱动管的输入端均相连接的一逻辑电路的输出端的输出电平之前，需启动与所述低边MOSFET驱动管的漏极和所述高边MOSFET驱动管的漏极相连接的电源电压。
该应用于无刷电机的电路故障状态检测方法中，所述低边MOSFET驱动管的使能端，以及所述高边MOSFET驱动管的使能端均与的一PWM信号控制模块的输出端相连接。
该应用于无刷电机的电路故障状态检测方法中，在检测与所述高边MOSFET驱动管的输入端以及与所述低边MOSFET驱动管的输入端均相连接的一逻辑电路的输出端的输出电平之前，需关闭所述PWM信号控制模块的输出。
该应用于无刷电机的电路故障状态检测方法中，所述的PWM信号控制模块的输入端与一MCU主控模块的输出端相连接，所述的MCU主控模块控制所述的PWM信号控制模块输出使能信号。
采用了该发明中的应用于无刷电机的电路故障状态检测方法，MCU通过控制PWM信号输出特定控制信号，硬件模块采集MOSFET电流，并通过硬件电压比较器与设置门限电压值(VDS)比较快速诊断短路、开路异常，在无刷电机驱动上应用。
附图说明
图1为本发明的无刷电机的驱动示意图。
图2为基于两相无刷电机实现本发明的电路故障状态检测方法的应用示意图。
图3为基于三相无刷电机实现本发明的电路故障状态检测方法的应用示意图。
图4为本发明的应用于无刷电机的电路故障状态检测方法的原理图。
具体实施方式
为了能够更清楚地描述本发明的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。
该应用于无刷电机的电路故障状态检测方法为在电路运行状态时检测高边MOSFET驱动管的漏源电压V1、低边MOSFET驱动管的漏源电压V2；以及在电路停机状态时检测低边MOSFET驱动管的漏源电压V3，同时当检测到与所述高边MOSFET驱动管的输入端以及所述低边MOSFET驱动管的输入端均相连接的一逻辑电路的输出端输出高电平时，若所述逻辑电路的高电平输出状态无法被复位为低电平，则判断此时的电路状态为开路状态。
其中，若所述的V1、V2均大于电路预设的漏源电压最高门限值，则判断此时的电路状态为电路短路运行状态；若所述的V3小于电路预设的漏源电压最低门限值，则判断此时的电路状态为电路停机时的低边MOSFET驱动管短路状态；
该应用于无刷电机的电路故障状态检测方法中，当在电路停机状态下检测低边MOSFET驱动管的漏源电压V3时，与所述低边MOSFET驱动管的漏极和所述高边MOSFET驱动管的漏极相连接的电源电压值设置接近为0。
该应用于无刷电机的电路故障状态检测方法中，所述的高边MOSFET驱动管通过一检测信号检测电路内部的电流源。
该应用于无刷电机的电路故障状态检测方法中，所述的高边MOSFET驱动管的使能端输入PWM控制单元输出的使能信号。
该应用于无刷电机的电路故障状态检测方法中，若所述的V1、V2均大于电路预设的漏源电压最高门限值，则通过所述逻辑电路的短路标志位，判断此时的电路状态为电路短路运行状态。
该应用于无刷电机的电路故障状态检测方法中，在检测与所述高边MOSFET驱动管的输入端以及与所述低边MOSFET驱动管的输入端均相连接的一逻辑电路的输出端的输出电平之前，需启动与所述低边MOSFET驱动管的漏极和所述高边MOSFET驱动管的漏极相连接的电源电压。
该应用于无刷电机的电路故障状态检测方法中，所述低边MOSFET驱动管的使能端，以及所述高边MOSFET驱动管的使能端均与的一PWM信号控制模块的输出端相连接。
该应用于无刷电机的电路故障状态检测方法中，在检测与所述高边MOSFET驱动管的输入端以及与所述低边MOSFET驱动管的输入端均相连接的一逻辑电路的输出端的输出电平之前，需关闭所述PWM信号控制模块的输出。
该应用于无刷电机的电路故障状态检测方法中，所述的PWM信号控制模块的输入端与一MCU主控模块的输出端相连接，所述的MCU主控模块控制所述的PWM信号控制模块输出使能信号。
以下将根据图1至图4示例性地说明本发明的运行短路检测、停机短路检测、线圈开路检测、三相电机线圈开路检测以及两相电机线圈开路检测过程：
(1)运行短路检测：
(i)预驱输出控制，MOSFET的漏源电压进行比较。测量漏源电压VDS电压压降大于设置门限值，逻辑电路短路标志位置起，则判断发生短路；
(ii)漏源电压VDS的测量过滤时间可以通过T1调节；
(iii)漏源电压VDS的测量时间可以调整T。
(2)停机短路检测：
(i)MOSFET预驱处于关闭状态；
(ii)检测低边MOSFET短路，使能高边MOSFET内部测试电流源，通过SH检测信号；
(iii)等待测试电流稳定后，通过VDS判断MOSFET状态，如果VDS测量值小于VDS设置门限值则低边MOSFET短路。
(3)线圈开路检测原理：
(i)停机状态下启动预驱，关闭PWM输出；
(ii)设置VDS门限值，通过内部提供很小电流驱动，检测对应控制单元状态；
(iii)若检测逻辑电路状态被置位，可以被清除则连接正常、不能被清除则开路。
(4)三相电机线圈开路检测：
(i)使能预驱PWM，关闭PWM输出信号；
(ii)检测负载是否开路，设置VDS门限值为最大，设置预驱PWM输出电流为最小；
(iii)使能高边电流输出PWM-H1、PWM-L1、PWM-L2、PWM-L3，通过SH2、SH3检测信号，等待很短时间稳定信号，清除检测状态标志；
(iV)再次检测状态标志，若状态标志可以被清除则此相连接正常，若清除后又被置位则此相开路；
(V)重复以上操作可以检测其他两相开路检测。
(5)两相电机线圈开路检测：
(i)使能预驱PWM，关闭PWM输出信号；
(ii)检测负载是否开路，设置VDS门限值为最大，设置预驱PWM输出电流为最小；
(iii)使能高边电流输出PWM-H1、PWM-L1、PWM-L2，通过SH2检测信号，等待很短时间稳定信号，清除检测状态标志；
(iV)再次检测状态标志，若状态标志可以被清除则此相连接正常，若清除后又被置位则此相开路。
在一具体实施方式中，本发明的所采用的无刷电机为英飞凌epower平台单片机。
优选地，本发明所采用的两相电机可以为英飞凌ePower TLE986X系列芯片，例如采用英飞凌ePower TLE9861单片机。
优选地，本发明所采用的三相电机可以为英飞凌ePower TLE987X系列芯片，例如采用英飞凌ePowerTLE9879单片机。
其中，图4中：
1、VDH为母线电源
2、VCP为预驱供电电源
3、VDS漏源电压
4、VREF内部参考电压
5、GHx对应相高边驱动引脚
6、GLx对应相低边驱动引脚
7、SHx对应相高边源极输入引脚
8、SL低边源极输入引脚
采用了该发明中的应用于无刷电机的电路故障状态检测方法，MCU通过控制PWM信号输出特定控制信号，硬件模块采集MOSFET电流，并通过硬件电压比较器与设置门限电压值(VDS)比较快速诊断短路、开路异常，在无刷电机驱动上应用。
在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。
Claims (9)
1.一种应用于无刷电机的电路故障状态检测方法，其特征在于，所述的方法为在电路运行状态时检测高边MOSFET驱动管的漏源电压V1、低边MOSFET驱动管的漏源电压V2；以及在电路停机状态时检测低边MOSFET驱动管的漏源电压V3，同时当检测到与所述高边MOSFET驱动管的输入端以及所述低边MOSFET驱动管的输入端均相连接的一逻辑电路的输出端输出高电平时，若所述逻辑电路的高电平输出状态无法被复位为低电平，则判断此时的电路状态为开路状态；
其中，若所述的V1、V2均大于电路预设的漏源电压最高门限值，则判断此时的电路状态为电路短路运行状态；若所述的V3小于电路预设的漏源电压最低门限值，则判断此时的电路状态为电路停机时的低边MOSFET驱动管短路状态。
2.根据权利要求1所述的应用于无刷电机的电路故障状态检测方法，其特征在于，当在电路停机状态下检测低边MOSFET驱动管的漏源电压V3时，与所述低边MOSFET驱动管的漏极和所述高边MOSFET驱动管的漏极相连接的电源电压值设置接近为0。
3.根据权利要求2所述的应用于无刷电机的电路故障状态检测方法，其特征在于，所述的高边MOSFET驱动管通过一检测信号检测电路内部的电流源。
4.根据权利要求3所述的应用于无刷电机的电路故障状态检测方法，其特征在于，所述的高边MOSFET驱动管的使能端输入PWM控制单元输出的使能信号。
5.根据权利要求1所述的应用于无刷电机的电路故障状态检测方法，其特征在于，若所述的V1、V2均大于电路预设的漏源电压最高门限值，则通过所述逻辑电路的短路标志位，判断此时的电路状态为电路短路运行状态。
6.根据权利要求1所述的应用于无刷电机的电路故障状态检测方法，其特征在于，在检测与所述高边MOSFET驱动管的输入端以及与所述低边MOSFET驱动管的输入端均相连接的一逻辑电路的输出端的输出电平之前，需启动与所述低边MOSFET驱动管的漏极和所述高边MOSFET驱动管的漏极相连接的电源电压。
7.根据权利要求1所述的应用于无刷电机的电路故障状态检测方法，其特征在于，所述低边MOSFET驱动管的使能端，以及所述高边MOSFET驱动管的使能端均与的一PWM信号控制模块的输出端相连接。
8.根据权利要求7所述的应用于无刷电机的电路故障状态检测方法，其特征在于，在检测与所述高边MOSFET驱动管的输入端以及与所述低边MOSFET驱动管的输入端均相连接的一逻辑电路的输出端的输出电平之前，需关闭所述PWM信号控制模块的输出。
9.根据权利要求8所述的应用于无刷电机的电路故障状态检测方法，其特征在于，所述的PWM信号控制模块的输入端与一MCU主控模块的输出端相连接，所述的MCU主控模块控制所述的PWM信号控制模块输出使能信号。
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