CN110988441B - 直流母线电压监控系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种直流母线电压监控系统及方法，所述直流母线电压监控方法包括：基于第一路径和第二路径分别采样获得第一直流母线电压和第二直流母线电压；对所述第一直流母线电压和所述第二直流母线电压进行范围校验和相互比较校验。基于本发明的直流母线电压监控方法可以通过两条路径获得直流母线电压，以实现对直流母线电压采样的冗余设计，提高了直流母线电压采样的诊断覆盖率；此外，对两条路径获得的直流母线电压进行范围校验和相互比较校验，可以满足ISO26262标准对采样高诊断覆盖率的要求(即可诊断出ISO26262标准要求的四种失效)。

Description

直流母线电压监控系统及方法

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，特别涉及一种直流母线电压监控系统及方法。

背景技术

随着新能源汽车的高速发展，核心技术“三电”(即电池、电控、电机)越来越受到汽车行业的重视。其中，电控为电机控制器的简称，主要功能是将电池的高压直流电逆变成驱动电机的交流电，是整个电驱动系统的核心部件。

随着整车中不断引入大量电气电子元器件，在带来控制便利性和多样性的同时，也因为无法避免的系统性失效和随机硬件失效，给整车安全带来了一定风险。ISO26262标准正是因应这一风险而诞生的，ISO26262标准在分析整车在各工况下的风险和危害的基础上，评定针对不同安全目标的安全等级，并给出一套切实可行的功能安全开发流程和针对不同失效模式的安全措施，因此受到各整车厂的重视。

电机控制器对整车而言，首要的安全目标是扭矩安全，即避免非期望扭矩。直流母线电容器(DC Link)的电压是扭矩监控的重要输入，因此需要按照较高的诊断覆盖率设计安全机制。

目前，现有直流母线电压监控方法普遍存在的主要问题是：1)信号来源只有一路；2)只能做范围校验，监控不充分。按照ISO26262标准对传感器信号监控的要求，对高诊断覆盖率，需要能够诊断出Out of range(超出范围)、Offset(偏移量)、Stuck in range(停于范围内)及Oscillations(振荡)这四种失效。而该方案只能覆盖前两种失效，因此，现有的直流母线电压监控方法不能完全满足ISO26262标准对传感器信号监控的要求。

针对现有技术中直流母线电压监控方法存在的问题，本领域技术人员一直在寻找解决的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种直流母线电压监控系统及方法，以解决使用现有技术中直流母线电压监控方法存在的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种直流母线电压监控系统，所述直流母线电压监控系统包括：

第一直流母线电压获取模块，用于基于第一路径获得第一直流母线电压；

第二直流母线电压获取模块，用于基于第二路径获得第一直流母线电压；

校验模块，与所述第一直流母线电压获取模块和所述第二直流母线电压获取模块连接，用于对所述第一直流母线电压和所述第二直流母线电压进行范围校验和相互比较校验。

可选的，在所述的直流母线电压监控系统中，所述第一路径为基于微控制器通过高低压隔离电路进行采样的方式，所述第二路径为基于通信总线获得由外部控制器反馈的方式。

可选的，在所述的直流母线电压监控系统中，还包括监控模块，用于监控第一路径和第二路径用到的微控制器资源。

本发明还提供一种直流母线电压监控方法，所述直流母线电压监控方法包括：

基于第一路径和第二路径分别采样获得第一直流母线电压和第二直流母线电压；

对所述第一直流母线电压和所述第二直流母线电压进行范围校验和相互比较校验。

可选的，在所述的直流母线电压监控方法中，所述基于第一路径和第二路径分别采样获得第一直流母线电压和第二直流母线电压包括：先基于第一路径采样获得第一直流母线电压，再基于第二路径采样获得第二直流母线电压；或者，先基于第二路径采样获得第二直流母线电压，再基于第一路径采样获得第一直流母线电压。

可选的，在所述的直流母线电压监控方法中，在基于第一路径和第二路径分别采样获得第一直流母线电压和第二直流母线电压时，还包括：

分别给所述第一路径和所述第二路径分配增益和截距。

可选的，在所述的直流母线电压监控方法中，分配给所述第一路径的增益和截距区别于分配给所述第二路径的增益和截距。

可选的，在所述的直流母线电压监控方法中，在基于第一路径和第二路径分别采样获得第一直流母线电压和第二直流母线电压的同时，还包括：

额外加入另一外部控制器反馈的高压信号。

可选的，在所述的直流母线电压监控方法中，还包括：监控第一路径和第二路径用到的微控制器资源。

可选的，在所述的直流母线电压监控方法中，对所述第一直流母线电压和所述第二直流母线电压进行相互比较校验的过程如下：

计算所述第一直流母线电压与所述第二直流母线电压的差值的绝对值；

将所述差值的绝对值与预定阈值进行比较，当所述差值的绝对值大于预定阈值时，表示存在异常工况。

在本发明所提供的直流母线电压监控系统及方法中，所述直流母线电压监控方法包括：基于第一路径和第二路径分别采样获得第一直流母线电压和第二直流母线电压；对所述第一直流母线电压和所述第二直流母线电压进行范围校验和相互比较校验。基于本发明的直流母线电压监控方法可以通过两条路径获得直流母线电压，以实现对直流母线电压采样的冗余设计，提高了直流母线电压采样的诊断覆盖率；此外，对两条路径获得的直流母线电压进行范围校验和相互比较校验，可以满足ISO26262标准对采样高诊断覆盖率的要求(即可诊断出ISO26262标准要求的四种失效)。

另一方面，对两条采样路径采用不同的增益和截距，以消除部分共因失效，还对两条路径用到的微控制器资源做监控，以避免微控制器层面的共因失效。

另一方面，通过额外加入另一外部控制器反馈的高压信号，在不明显增加硬件成本的基础上适当的“过设计”，即三路高压信号来源，从而进一步提高诊断覆盖率。

附图说明

图1是本发明一实施例中直流母线电压监控系统的示意图；

图2是本发明一实施例的直流母线电压监控方法的流程图。

图1中：

第一直流母线电压获取模块11；第二直流母线电压获取模块12；校验模块3；监控模块5。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的直流母线电压监控系统及方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

请参考图1，其为本发明的直流母线电压监控系统的示意图，如图1所示，所述直流母线电压监控系统包括：第一直流母线电压获取模块11、第二直流母线电压获取模块12及校验模块3；所述第一直流母线电压获取模块11用于基于第一路径获得第一直流母线电压；所述第二直流母线电压获取模块12用于基于第二路径获得第二直流母线电压；所述校验模块3与所述第一直流母线电压获取模块11和所述第二直流母线电压获取模块12连接，用于对所述第一直流母线电压和所述第二直流母线电压进行范围校验和相互比较校验。所述相互比较校验指第一直流母线电压与第二直流母线电压之间作差，差值的绝对值<阈值。用公式表示为：|U1-U2|<Threshold，如果其中有一路失效的话，会出现|U1-U2|>Threshold的情况，从而发现该异常工况。

本实施例中，所述第一路径为基于微控制器通过高低压隔离电路进行采样的方式，所述第二路径为基于通信总线获得由外部控制器反馈的方式。可以理解的，随着技术发展，第一路径和第二路径包括但不局限于上述方式，具体方案还可以进行替换变更，只要可以获得直流母线电压即可。

进一步地，所述的直流母线电压监控系统还包括监控模块5，用于监控第一路径和第二路径用到的微控制器资源，以避免微控制器层面的共因失效。

相应的，本实施例还提供了一种直流母线电压监控方法。下面结合图1及图2详细说明本实施例所述直流母线电压监控方法。

首先，执行步骤S1，基于第一路径和第二路径分别采样获得第一直流母线电压和第二直流母线电压。

较佳的，所述基于第一路径和第二路径分别采样获得第一直流母线电压和第二直流母线电压包括：先基于第一路径采样获得第一直流母线电压，再基于第二路径采样获得第二直流母线电压；或者，先基于第二路径采样获得第二直流母线电压，再基于第一路径采样获得第一直流母线电压。

接着，执行步骤S2，对所述第一直流母线电压和所述第二直流母线电压进行范围校验和相互比较校验。

具体的，对所述第一直流母线电压和所述第二直流母线电压进行相互比较校验的过程如下：计算所述第一直流母线电压与所述第二直流母线电压的差值的绝对值；将所述差值的绝对值与预定阈值进行比较，当所述差值的绝对值大于预定阈值时，表示存在异常工况。

通过对两条路径相互比较校验，可以充分覆盖Stuck in range和Oscillations等失效，满足ISO26262标准对传感器采样高诊断覆盖率的要求，避免出现现有直流母线电压监控方法存在的无法完全满足ISO26262标准对传感器采样高诊断覆盖率的要求的问题。

第一路径是一路硬件采样，第二路径是通信总线反馈的方案，不需要给第二路径分配增益和截距。

第一路径和第二路径都为硬件采样的方案，硬件电路本身会存在增益和截距，因此在第一路径和第二路径两路采样时，要设置不同的增益和截距。具体的，在基于第一路径和第二路径分别采样获得第一直流母线电压和第二直流母线电压时，还包括：分别给所述第一路径和所述第二路径分配增益和截距；优选的，分别给所述第一路径的增益和截距区别于分配给所述第二路径的增益和截距，从而消除部分共因失效。共因失效是冗余系统失效的主要根源，所谓共因失效指在一个系统中由于某种共同原因而引起两个或两个以上单元的同时失效的现象。

较佳的，所述直流母线电压监控方法还包括：监控第一路径和第二路径用到的微控制器资源，以避免微控制器层面的共因失效。

此外，在基于第一路径和第二路径分别采样获得第一直流母线电压和第二直流母线电压的同时，还可以包括步骤：额外加入另一外部控制器反馈的高压信号。在不明显增加硬件成本的基础上适当的“过设计”，即三路高压信号来源，从而进一步提高诊断覆盖率。

对于实施例公开的方法而言，由于与实施例公开的结构相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见结构部分说明即可。

综上，在本发明所提供的直流母线电压监控系统及方法中，所述直流母线电压监控方法包括：基于第一路径和第二路径分别采样获得第一直流母线电压和第二直流母线电压；对所述第一直流母线电压和所述第二直流母线电压进行范围校验和相互比较校验。基于本发明的直流母线电压监控方法可以通过两条路径获得直流母线电压，以实现对直流母线电压的冗余设计，提高了直流母线电压采样的诊断覆盖率；此外，对两条路径获得的直流母线电压进行范围校验和相互比较校验，可以满足ISO26262标准对采样高诊断覆盖率的要求(即可诊断出ISO26262标准要求的四种失效)。

另一方面，对两条采样路径采用不同的增益和截距，以消除部分共因失效，还对两条路径用到的微控制器资源做监控，以避免微处理器层面的共因失效。

另一方面，通过额外加入另一外部控制器反馈的高压信号，在不明显增加硬件成本的基础上适当的“过设计”，即三路高压信号来源，从而进一步提高诊断覆盖率。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (9)

1.一种直流母线电压监控系统，适用于电机控制器，其特征在于，包括：

第一直流母线电压获取模块，用于基于第一路径获得第一直流母线电压；

第二直流母线电压获取模块，用于基于第二路径获得第二直流母线电压；校验模块，与所述第一直流母线电压获取模块和所述第二直流母线电压获取模块连接，用于对所述第一直流母线电压和所述第二直流母线电压进行范围校验和相互比较校验；

所述第一路径为基于微控制器通过高低压隔离电路进行采样的方式，所述第二路径为基于通信总线获得由外部控制器反馈的方式，以至少覆盖Stuck in range和Oscillations失效。

2.如权利要求1所述的直流母线电压监控系统，其特征在于，还包括监控模块，用于监控第一路径和第二路径用到的微控制器资源。

3.一种直流母线电压监控方法，适用于电机控制器，其特征在于，包括：

基于第一路径和第二路径分别采样获得第一直流母线电压和第二直流母线电压；

对所述第一直流母线电压和所述第二直流母线电压进行范围校验和相互比较校验；

所述第一路径为基于微控制器通过高低压隔离电路进行采样的方式，所述第二路径为基于通信总线获得由外部控制器反馈的方式，以至少覆盖Stuck in range和Oscillations失效。

4.一种直流母线电压监控方法，适用于电机控制器，其特征在于，包括：

基于第一路径和第二路径分别采样获得第一直流母线电压和第二直流母线电压；

对所述第一直流母线电压和所述第二直流母线电压进行范围校验和相互比较校验；

所述第一路径和所述第二路径均为硬件采样的方案；

额外加入另一外部控制器反馈的高压信号参与范围校验和相互比较校验，以至少覆盖Stuck in range和Oscillations失效。

5.如权利要求4所述的直流母线电压监控方法，其特征在于，所述基于第一路径和第二路径分别采样获得第一直流母线电压和第二直流母线电压包括：先基于第一路径采样获得第一直流母线电压，再基于第二路径采样获得第二直流母线电压；或者，先基于第二路径采样获得第二直流母线电压，再基于第一路径采样获得第一直流母线电压。

6.如权利要求4所述的直流母线电压监控方法，其特征在于，在基于第一路径和第二路径分别采样获得第一直流母线电压和第二直流母线电压时，还包括：

分别给所述第一路径和所述第二路径分配增益和截距。

7.如权利要求6所述的直流母线电压监控方法，其特征在于，分配给所述第一路径的增益和截距区别于分配给所述第二路径的增益和截距。

8.如权利要求4所述的直流母线电压监控方法，其特征在于，还包括：

监控第一路径和第二路径用到的微控制器资源。

9.如权利要求4所述的直流母线电压监控方法，其特征在于，对所述第一直流母线电压和所述第二直流母线电压进行相互比较校验的过程如下：

计算所述第一直流母线电压与所述第二直流母线电压的差值的绝对值；

将所述差值的绝对值与预定阈值进行比较，当所述差值的绝对值大于预定阈值时，表示存在异常工况。