CN111002832B - 基于计算机软件实现电动汽车中电机控制器故障诊断系统可配置化处理的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于计算机软件实现电动汽车中电机控制器故障诊断系统可配置化处理的方法，包括以下步骤：明确电机控制器故障诊断系统的输入变量和输出变量；根据输出变量与输入变量编写故障功能函数。采用了本发明的基于计算机软件实现电动汽车中电机控制器故障诊断系统可配置化处理的方法，对所有故障进行时间周期的分类，将不需要实时监测的故障放到不同定时器中执行，将实时性高的故障、对电机算法中起决定因素的参数放在与算法相同周期的中断中进行监测。其次对单一故障条目的保护机制流程，输入条件等设计了一个固定的判断流程，确保后期可实现软件配置化。该方法在软件可读性方面有显著提高并且也放开了单片机一部分资源，使得软件更安全稳定的运行。

Description

基于计算机软件实现电动汽车中电机控制器故障诊断系统可 配置化处理的方法
技术领域
本发明涉及电动汽车领域，尤其涉及电动汽车故障诊断领域，具体是指一种基于计算机软件实现电动汽车中电机控制器故障诊断系统可配置化处理的方法。
背景技术
随着电动汽车行业的发展，舒适性与安全性的需求被逐渐提高；电机控制器作为电动汽车的动力控制系统，功能安全显得尤为重要，而故障诊断系统作为功能安全中最为基础的一个模块，其重要性也尤为突出。为了使电动汽车驱动电机更加平稳可靠的运行，在设计过程中往往会添加数十个，甚至数百个故障条目来约束电机控制器，而故障条目数量增加就意味着程序也要相应的增加，传统故障诊断软件编写方法是直接根据输入来限定阈值，修改阈值参数需要找到对应的处理函数，在函数中进行修改。不同故障检查不区分执行顺序，放在同一时间中断轮询，容易占用更多单片机资源。
发明内容
本发明的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种满足操作简便、占用空间小、适用范围较为广泛的基于计算机软件实现电动汽车中电机控制器故障诊断系统可配置化处理的方法。
为了实现上述目的，本发明的基于计算机软件实现电动汽车中电机控制器故障诊断系统可配置化处理的方法如下：
该基于计算机软件实现电动汽车中电机控制器故障诊断系统可配置化处理的方法，其主要特点是，所述的方法包括以下步骤：
(1)明确电机控制器故障诊断系统的输入变量和输出变量；
(2)根据输出变量与输入变量编写故障功能函数。
较佳地，所述的步骤(2)具体包括以下步骤：
(2.1)判断当前故障是否使用，如果是，则继续步骤(2.2)；否则，直接输出变量，退出步骤；
(2.2)判断故障信号是否超出故障信号设定阈值，如果是，则故障有效次数增加，继续步骤(2.3)；否则，故障有效次数减少，输出扭矩极限、故障等级和故障标志位；
(2.3)判断故障有效次数是否大于预设阈值，如果是，则通过故障处理函数对故障进行处理，输出处理完的扭矩值；否则，输出变量的扭矩最大命令值即为系统默认的最大扭矩限制。
较佳地，所述的步骤(2.3)具体包括以下步骤：
(2.3.1)判断是否关管，如果是，则扭矩直接赋零；否则，按斜率降功率；
(2.3.2)输出处理完的扭矩值。
较佳地，所述的输入变量和输出变量均被置于一个结构体中。
较佳地，所述的结构体对应于不同的故障诊断系统时间周期。
较佳地，所述的步骤(1)的输入变量包括故障的使用情况、恢复情况、直接关管情况、滤波次数和故障输入的具体数字量。
较佳地，所述的步骤(1)的输出变量包括故障状态、故障等级和扭矩最大命令值。
较佳地，所述的结构体为数组。
采用了本发明的基于计算机软件实现电动汽车中电机控制器故障诊断系统可配置化处理的方法，对所有故障进行时间周期的分类，将不需要实时监测的故障放到不同定时器中执行，将实时性高的故障、对电机算法中起决定因素的参数放在与算法相同周期的中断中进行监测。其次对单一故障条目的保护机制流程，输入条件等设计了一个固定的判断流程，确保后期可实现软件配置化。该方法在软件可读性方面有显著提高并且也放开了单片机一部分资源，使得软件更安全稳定的运行。
附图说明
图1为本发明的基于计算机软件实现电动汽车中电机控制器故障诊断系统可配置化处理的方法的时间周期可配置化模式示意图。
图2为本发明的基于计算机软件实现电动汽车中电机控制器故障诊断系统可配置化处理的方法的具体故障条目的功能函数流程图。
图3为本发明的基于计算机软件实现电动汽车中电机控制器故障诊断系统可配置化处理的方法的故障处理函数进行函数处理的流程图。
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。
本发明的该基于计算机软件实现电动汽车中电机控制器故障诊断系统可配置化处理的方法，其中包括以下步骤：
(1)明确电机控制器故障诊断系统的输入变量和输出变量；
(2)根据输出变量与输入变量编写故障功能函数；
(2.1)判断当前故障是否使用，如果是，则继续步骤(2.2)；否则，直接输出变量，退出步骤；
(2.2)判断故障信号是否超出故障信号设定阈值，如果是，则故障有效次数增加，继续步骤(2.3)；否则，故障有效次数减少，输出扭矩极限、故障等级和故障标志位；
(2.3)判断故障有效次数是否大于预设阈值，如果是，则通过故障处理函数对故障进行处理，输出处理完的扭矩值；否则，输出变量的扭矩最大命令值即为系统默认的最大扭矩限制；
(2.3.1)判断是否关管，如果是，则扭矩直接赋零；否则，按斜率降功率；
(2.3.2)输出处理完的扭矩值。
作为本发明的优选实施方式，所述的输入变量和输出变量均被置于一个结构体中。
作为本发明的优选实施方式，所述的结构体对应于不同的故障诊断系统时间周期。
作为本发明的优选实施方式，所述的步骤(1)的输入变量包括故障的使用情况、恢复情况、直接关管情况、滤波次数和故障输入的具体数字量。
作为本发明的优选实施方式，所述的步骤(1)的输出变量包括故障状态、故障等级和扭矩最大命令值。
作为本发明的优选实施方式，所述的结构体为数组。
本发明的具体实施方式中，为了实现故障诊断软件代码的可配置化设计，首先是要明确电机控制器故障诊断系统的输入与输出，
输入包括该故障是否使用、是否可恢复、是否直接关管、滤波次数、以及故障输入的具体数字量；输出包括故障状态，故障等级，扭矩最大命令值。其次需要根据输出变量与输入变量来编写故障功能函数。
其中，如果故障信号未超出设定阈值，则最终输出扭矩的返回值就是系统默认的最大扭矩限制，如果故障信号超出设定阈值，则经过处理函数，输出扭矩为处理过后的限制扭矩。
该方法将所有的输入与输出放在一个结构体中，通过将该结构体定义成一个数组的形式来实现故障条目的可配置化，当设计人员需要新增没有的故障时，在数组最后加上相同格式的数组变量，同时增加数组个数即可完成故障条目的增加。结构体中的变量可以由设计人员按照故障设计时所定义好的变量或指针函数组成，比如故障是否将来启用，是否可以恢复，故障对应的故障等级，滤波次数等。
一个完整的故障诊断系统里面，会有许多不同的故障来确保电机控制器安全稳定持久的运行。不同故障由于保护的目标不同，可以通过故障等级来把他们区分开，还有的故障因为需要实时监控的时效性，需要在程序中与算法函数放在同样的时间段里循环检查；同时也是为了减轻单片机的运行负荷，一些实时性不太高的故障需要放在别的定时器中循环检查，因此，该方法对故障诊断周期也进行了可配置化。
如图1所示，将故障诊断系统时间周期分为：100微秒、1毫秒、10毫秒、100毫秒。将每个时间周期分别对应成一个数组，将该数组中每个值命名成事先定义好的结构体，该结构体中包括变量：是否使用状态、是否关管、滤波次数、故障等级、功能函数、扭矩处理函数。
如图2所示，编写具体的故障功能函数，电流保护的实时性在整个电机控制器故障保护系统中是最高的，因此放在主中断100微秒周期中执行。图2中判断故障有效次数是否超出故障信号设定阈值，如果是，则故障有效次数++；否则，故障有效次数――。其中，故障有效次数代表一种变量，故障有效次数++表示故障有效次数加1，故障有效次数――表示故障有效次数减1。
本发明以U相相电流过流为具体实施例，U相相电流过流包含输入条件为：U相实时采样的电流值、当前为使用状态、故障保护为直接关管故障，故障保护次数为5次、故障等级3级为直接关管故障、电流保护值阈值700A。
当电流值没有连续采到5次高于阈值700A时，故障等级赋值零输出、故障状态赋值零输出，扭矩为默认扭矩输出。
当电流值连续采到5次高于阈值700A时，处理机制则根据附图3判断是否为直接关管，输入是直接关管故障，则扭矩输出值为零、故障等级赋值输入进来的值3，故障关管状态赋值1输出。
本发明以控制器温度保护故障为另一实施例，控制器温度保护故障因为实时性不高，因此选择将该故障判断放在100毫秒周期内。
控制器温度过温故障包含输入条件：温度采样值、当前为使用状态、故障保护为非直接关管故障，故障保护次数为5次，故障等级为2级降功率故障，温度保护值阈值85℃。
当控制器温度值没有连续采到5次高于阈值85℃时，故障等级赋值零输出、故障状态赋值零输出，扭矩为默认扭矩输出。
当控制器温度值连续采到5次高于阈值85℃时，处理机制则根据附图3判断是否为直接关管，输入是非直接关管故障，则最终扭矩输出值为按斜率降功率的值，故障等级赋值输入进来的值2，故障将功率状态赋值1输出。
采用了本发明的基于计算机软件实现电动汽车中电机控制器故障诊断系统可配置化处理的方法，对所有故障进行时间周期的分类，将不需要实时监测的故障放到不同定时器中执行，将实时性高的故障、对电机算法中起决定因素的参数放在与算法相同周期的中断中进行监测。其次对单一故障条目的保护机制流程，输入条件等设计了一个固定的判断流程，确保后期可实现软件配置化。该方法在软件可读性方面有显著提高并且也放开了单片机一部分资源，使得软件更安全稳定的运行。
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 (7)

1.一种基于计算机软件实现电动汽车中电机控制器故障诊断系统可配置化处理的方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：
(1)明确电机控制器故障诊断系统的输入变量和输出变量；
(2)根据输出变量与输入变量编写故障功能函数；
所述的步骤(2)具体包括以下步骤：
(2.1)判断当前故障是否使用，如果是，则继续步骤(2.2)；否则，直接输出变量，退出步骤；
(2.2)判断故障信号是否超出故障信号设定阈值，如果是，则故障有效次数增加，继续步骤(2.3)；否则，故障有效次数减少，输出扭矩极限、故障等级和故障标志位；
(2.3)判断故障有效次数是否大于预设阈值，如果是，则通过故障处理函数对故障进行处理，输出处理完的扭矩值；否则，输出变量的扭矩最大命令值即为系统默认的最大扭矩限制。
2.根据权利要求1所述的基于计算机软件实现电动汽车中电机控制器故障诊断系统可配置化处理的方法，其特征在于，所述的步骤(2.3)具体包括以下步骤：
(2.3.1)判断是否关管，如果是，则扭矩直接赋零；否则，按斜率降功率；
(2.3.2)输出处理完的扭矩值。
3.根据权利要求1所述的基于计算机软件实现电动汽车中电机控制器故障诊断系统可配置化处理的方法，其特征在于，所述的输入变量和输出变量均被置于一个结构体中。
4.根据权利要求3所述的基于计算机软件实现电动汽车中电机控制器故障诊断系统可配置化处理的方法，其特征在于，所述的结构体对应于不同的故障诊断系统时间周期。
5.根据权利要求1所述的基于计算机软件实现电动汽车中电机控制器故障诊断系统可配置化处理的方法，其特征在于，所述的步骤(1)的输入变量包括故障的使用情况、恢复情况、直接关管情况、滤波次数和故障输入的具体数字量。
6.根据权利要求1所述的基于计算机软件实现电动汽车中电机控制器故障诊断系统可配置化处理的方法，其特征在于，所述的步骤(1)的输出变量包括故障状态、故障等级和扭矩最大命令值。
7.根据权利要求3所述的基于计算机软件实现电动汽车中电机控制器故障诊断系统可配置化处理的方法，其特征在于，所述的结构体为数组。
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