CN111092588A

CN111092588A - 一种电机数据流的控制系统

Info

Publication number: CN111092588A
Application number: CN201911378223.0A
Authority: CN
Inventors: 施其彪; 国敬; 佟雪丽; 范涛; 温旭辉
Original assignee: Institute of Electrical Engineering of CAS
Current assignee: Institute of Electrical Engineering of CAS
Priority date: 2019-12-27
Filing date: 2019-12-27
Publication date: 2020-05-01

Abstract

本发明提供了一种电机数据流的控制系统，包括：电机控制模块、数据流管理模块及存储模块，其中，电机控制模块，用于实现对电机的运行控制；数据流管理模块，用于根据采集电机控制过程中产生的状态变量，进行电机故障预测与健康管理；存储模块，用于存储所述状态变量。本发明提供的一种电机数据流的控制系统，通过标准化电机控制架构并设置数据流管理器，将故障预测与健康管理数据流与控制数据流独立存储，电机故障预测与健康管理系统可以实时扩展和裁剪从电机控制中采集的状态变量，使电机故障预测与健康管理系统应用变得更加高效。

Description

一种电机数据流的控制系统

技术领域

本发明涉及车辆诊断技术领域，具体涉及一种电机数据流的控制系统。

背景技术

新能源汽车产业蓬勃发展，电驱动系统作为新能源汽车的核心零部件，其安全性、可靠性、维修保障性受到越来越多的重视。近几年来，故障预测与健康管理技术发展越来越快，是未来提升电驱动系统安全性、可靠性、维修保障性的重要技术途径。随着故障预测与健康管理技术在电驱动系统中的应用，故障预测与健康管理系统与电机控制系统之间的协调与配合显得越来越重要，直接影响到整个电驱动系统的开发效率和系统性能。

目前，电机故障预测与健康管理系统与电机控制系统通常融合在一起，或者电机故障预测与健康管理系统包含在电机控制系统内，这种方式使故障预测与健康管理系统容易获取电机控制系统的所有状态变量，但是由于两套系统相互交叉，不可避免地会相互影响，当需要扩展或裁剪某一个系统功能时，容易引起另一个系统异常。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的故障预测与健康管理系统与电机控制系统之间相互交叉、相互影响的缺陷，从而提供一种电机数据流的控制系统。

为此，本发明实施例提供了如下技术方案：

本发明实施例提供了一种电机数据流的控制系统，包括：电机控制模块、数据流管理模块及存储模块，其中，电机控制模块，用于实现对电机的运行控制；数据流管理模块，用于根据采集电机控制过程中产生的状态变量，进行电机故障预测与健康管理；存储模块，用于存储所述状态变量。

在一实施例中，所述电机控制模块包括：指令获取模块、信号反馈模块、矢量控制模块、脉宽调制模块及通讯模块，其中，指令获取模块，用于通过通讯模块从外部控制平台获取控制指令；信号反馈模块，用于获取电机运行状态的反馈信号；矢量控制模块，用于根据所述控制指令和所述反馈信号生成控制变量，并发送至脉宽调制模块；脉宽调制模块，用于根据接收的控制变量进行脉宽调制，输出调制变量，控制电机运转。

在一实施例中，所述控制指令包括电机转矩指令及转速指令。

在一实施例中，所述反馈信号包括电压、电流、角度及转速信号。

在一实施例中，所述数据流管理模块包括：指令获取数据流管理器、信号反馈数据流管理器、矢量控制数据流管理器及脉宽调制数据流管理器，其中，所述指令获取数据流管理器连接于指令获取模块后端，用于采集所述指令获取模块的控制指令，并生成指令时间戳；所述信号反馈数据流管理器连接于信号反馈模块后端，用于采集所述信号反馈模块的反馈信号，并生成反馈信号时间戳；所述矢量控制数据流管理器连接于矢量控制模块后端，用于采集所述矢量控制模块的控制变量，并生成矢量控制时间戳；所述脉宽调制数据流管理器连接于脉宽调制模块后端，用于采集所述脉宽调制模块的调制变量，并生成脉宽调制时间戳。

在一实施例中，所述指令时间戳、反馈信号时间戳、矢量控制时间戳及脉宽调制时间戳采用统一的初始值和时间步进值。

在一实施例中，所述存储模块包括第一存储模块及第二存储模块，其中，第一存储模块，用于存储电机控制模块本身产生的状态变量；第二存储模块，用于存储数据流管理模块采集到的状态变量。

本发明技术方案，具有如下优点：

本发明实施例提供了一种电机数据流的控制系统，以数据为核心，基于数据流的思想将电机控制过程模块化，模块化后的电机控制过程适应电机故障预测与健康管理对系统状态变量的需求。通过在模块后设置数据流管理器，将故障预测与健康管理数据流与控制数据流独立存储，使用时间戳统一状态变量管理，使故障预测与健康管理系统与电机控制系统相互独立运行互不影响，且在数据流管理器的统一管理下系统扩展和裁剪能力得到提高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中电机数据流的控制系统的一个具体示例的结构框图；

图2为本发明实施例中电机控制模块的一个具体示例的结构框图；

图3为本发明实施例中数据流管理模块的一个具体示例的结构框图；

图4为本发明实施例中电机数据流流向的一个具体示例的流程图；

图5为本发明实施例中指令获取数据流管理器的一个具体示例的结构框图；

图6为本发明实施例中信号反馈数据流管理器的一个具体示例的结构框图；

图7为本发明实施例中矢量控制数据流管理器的一个具体示例的结构框图；

图8为本发明实施例中脉宽调制数据流管理器的一个具体示例的结构框图；

图9为本发明实施例中存储模块的一个具体示例的结构框图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

本发明实施例提供了一种电机数据流的控制系统，可用于电机故障预测与健康管理系统。本发明实施例具体以车用电机数据流的控制系统为例进行说明，如图1所示，包括：电机控制模块1、数据流管理模块2及存储模块3，其中，电机控制模块1，用于实现对电机的运行控制；数据流管理模块2，用于根据采集电机控制过程中产生的状态变量，进行电机故障预测与健康管理；存储模块3，用于存储状态变量。

本发明实施例中，电机故障预测与健康管理系统对电机进行健康状态的监测、诊断和预测，并基于电机健康状态的估计提供电机维修保养行为的决策和实施。

本发明提供的一种电机数据流的控制系统，通过标准化电机控制架构并设置数据流管理器，将故障预测与健康管理数据流与控制数据流独立存储，电机故障预测与健康管理系统可以实时扩展和裁剪从电机控制中采集的状态变量，使电机故障预测与健康管理系统应用变得更加高效。

在一实施例中，如图2所示，电机控制模块1包括：指令获取模块11、信号反馈模块12、矢量控制模块13、脉宽调制模块14及通讯模块15，其中，指令获取模块11，用于通过通讯模块15从外部控制平台获取控制指令；信号反馈模块12，用于获取电机运行状态的反馈信号；矢量控制模块13，用于根据控制指令和反馈信号生成控制变量，并发送至脉宽调制模块14；脉宽调制模块14，用于根据接收的控制变量进行脉宽调制，输出调制变量，控制电机运转。

本发明实施例中，矢量控制模块13根据控制指令和反馈信号对电机进行闭环调节控制，输出α轴电压矢量、β轴电压矢量等控制变量，发送至脉宽调制模块14；脉宽调制模块14根据矢量控制模块13输出的控制变量进行脉宽调制，输出开关频率、开关角、死区时间等调制变量给功率驱动，进而驱动电机运转，其中的脉宽调制可以为空间矢量脉宽调制。

在一实施例中，控制指令包括电机转矩指令及转速指令。本发明实施例中，指令获取模块11通过外部通讯总线从外部控制平台获取电机转矩/转速指令。

在一实施例中，反馈信号包括电压、电流、角度及转速信号。本发明实施例中，信号反馈模块12从设置在电机设备上的各个传感器获取电压、电流、角度、转速等信号。

在一实施例中，如图3所示，数据流管理模块2包括：指令获取数据流管理器21、信号反馈数据流管理器22、矢量控制数据流管理器23及脉宽调制数据流管理器24，其中，指令获取数据流管理器21连接于指令获取模块11后端，用于采集指令获取模块11的控制指令，并生成指令时间戳；信号反馈数据流管理器22连接于信号反馈模块12后端，用于采集信号反馈模块12的反馈信号，并生成反馈信号时间戳；矢量控制数据流管理器23连接于矢量控制模块13后端，用于采集矢量控制模块13的控制变量，并生成矢量控制时间戳；脉宽调制数据流管理器24连接于脉宽调制模块14后端，用于采集脉宽调制模块14的调制变量，并生成脉宽调制时间戳。

本发明实施例中，车用电机数据流流向如图4所示，数据流流经指令获取模块11、指令获取数据流管理器21、信号反馈模块12、信号反馈数据流管理器22、矢量控制模块13、矢量控制数据流管理器23、脉宽调制模块14及脉宽调制数据流管理器24。指令获取数据流管理器21采集的控制指令，如图5所示，可以包括采集指令1、指令2及指令3，并生成指令时间戳。信号反馈数据流管理器22采集的反馈信号，如图6所示，可以包括反馈信号1、反馈信号2及反馈信号3，并生成反馈信号时间戳。矢量控制数据流管理器23采集的控制变量，如图7所示，可以包括控制变量1、控制变量2及控制变量3，并生成矢量控制时间戳。脉宽调制数据流管理器24采集的调制变量，如图8所示，可以包括调制变量1、调制变量2及调制变量3，并生成脉宽调制时间戳。

在一实施例中，指令时间戳、反馈信号时间戳、矢量控制时间戳及脉宽调制时间戳采用统一的初始值和时间步进值。本发明实施例中，以上四种时间戳采用统一的初始值和时间步进值，可以使故障预测与健康管理系统可以根据各时间戳完成各类数据的同步。

在一实施例中，如图9所示，存储模块3包括第一存储模块31及第二存储模块32，其中，第一存储模块31，用于存储电机控制模块1本身产生的状态变量；第二存储模块32，用于存储数据流管理模块2采集到的状态变量。本发明实施例中，各类数据管理器中的各类数据与电机控制系统本身的状态变量位于不同的存储空间，因此数据管理器中的数据完全独立于电机控制系统，可以弹性地扩展和裁剪。

本发明实施例提供了一种电机数据流的控制系统，通过在模块后设置数据流管理器，将故障预测与健康管理数据流与控制数据流独立存储，使用时间戳统一状态变量管理，使故障预测与健康管理系统与电机控制系统相互独立运行互不影响，且在数据流管理器的统一管理下系统扩展和裁剪能力得到提高，使电机故障预测与健康管理系统和应用变得更加高效。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims

1.一种电机数据流的控制系统，其特征在于，包括：电机控制模块、数据流管理模块及存储模块，其中，

电机控制模块，用于实现对电机的运行控制；

数据流管理模块，用于根据采集电机控制过程中产生的状态变量，进行电机故障预测与健康管理；

存储模块，用于存储所述状态变量。

2.根据权利要求1所述的电机数据流的控制系统，其特征在于，所述电机控制模块包括：指令获取模块、信号反馈模块、矢量控制模块、脉宽调制模块及通讯模块，其中，

指令获取模块，用于通过通讯模块从外部控制平台获取控制指令；

信号反馈模块，用于获取电机运行状态的反馈信号；

矢量控制模块，用于根据所述控制指令和所述反馈信号生成控制变量，并发送至脉宽调制模块；

脉宽调制模块，用于根据接收的控制变量进行脉宽调制，输出调制变量，控制电机运转。

3.根据权利要求2所述的电机数据流的控制系统，其特征在于，所述控制指令包括电机转矩指令及转速指令。

4.根据权利要求2所述的电机数据流的控制系统，其特征在于，所述反馈信号包括电压、电流、角度及转速信号。

5.根据权利要求2所述的电机数据流的控制系统，其特征在于，所述数据流管理模块包括：指令获取数据流管理器、信号反馈数据流管理器、矢量控制数据流管理器及脉宽调制数据流管理器，其中，

所述指令获取数据流管理器连接于指令获取模块后端，用于采集所述指令获取模块的控制指令，并生成指令时间戳；

所述信号反馈数据流管理器连接于信号反馈模块后端，用于采集所述信号反馈模块的反馈信号，并生成反馈信号时间戳；

所述矢量控制数据流管理器连接于矢量控制模块后端，用于采集所述矢量控制模块的控制变量，并生成矢量控制时间戳；

所述脉宽调制数据流管理器连接于脉宽调制模块后端，用于采集所述脉宽调制模块的调制变量，并生成脉宽调制时间戳。

6.根据权利要求5所述的电机数据流的控制系统，其特征在于，所述指令时间戳、反馈信号时间戳、矢量控制时间戳及脉宽调制时间戳采用统一的初始值和时间步进值。

7.根据权利要求1所述的电机数据流的控制系统，其特征在于，所述存储模块包括第一存储模块及第二存储模块，其中，

第一存储模块，用于存储电机控制模块本身产生的状态变量；

第二存储模块，用于存储数据流管理模块采集到的状态变量。