CN111717031B - 一种纯电动车扭矩功能安全监控方法、系统及车辆 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种一种纯电动车扭矩功能安全监控方法，以扭矩故障诊断为基础，通过对造成电机扭矩安全不同等级的故障采用不同应对措施，达到整车驾驶安全以及避免不必要的动力中断。还公开一种纯电动车扭矩功能安全监控系统及车辆。通过该方法及系统，提高了自动驾驶(L3级及以上)纯电动车辆的行驶安全。
Description
技术领域
本发明涉及电动车的扭矩安全技术领域，尤其涉及一种纯电动车扭矩功能安全监控方法、系统及车辆。
背景技术
近年来随着整车智能化需求程度不断提高，针对L3级及以上带有自动驾驶功能的车辆，防止动力系统非预期加/减速对整车驾驶安全性至关重要。驱动电机及电机控制器作为纯电动汽车关键零部件是整车唯一的动力来源，其输出的真实扭矩准确与否直接影响整车行驶安全。专门针对道路功能安全的ISO26262国际标准已于2011年11月正式颁布实施，对汽车电子电气功能的安全生命周期进行了规范。目前，国内主流电机控制器产品功能安全开发处于起步到产业化的过渡阶段，因此通过驱动电机扭矩功能安全产业化的突破来减少车辆非预期加/减速带来的交通安全隐患，成为政府、整车以及零部件企业亟待解决的问题。
目前国内整车与零部件企业在做电机扭矩功能安全时，通过分层式架构实现相关输入信号冗余、扭矩控制、扭矩监控、内外部芯片监控、硬件监控、故障处理以及电路复位，从而满足电机扭矩功能安全的实现。现有电机扭矩安全控制策略中，通过对扭矩控制与扭矩监控计算分别获得的扭矩数值进行比较，在差值处于预设安全阈值内，判断电机扭矩控制处于安全状态；反之，扭矩控制状态为不安全时，扭矩监控模块输出信号紧急关断IGBT功率模块电路，使电机控制器进入安全状态模式，但这种直接切断动力的方式在电机系统扭矩故障不严重时，会带来车辆不必要的动力中断。
发明内容
本发明的目的是提供一种纯电动车扭矩功能安全监控方法、系统及车辆，能提高自动驾驶(L3级及以上)纯电动车辆的行驶安全。
为实现上述目的，本发明提供了一种纯电动车扭矩功能安全监控方法，包括以下步骤：
(S1)获取整车需求扭矩、电机直流侧参数和电机交流侧参数；建立交流侧转矩估算模型并根据交流侧转矩估算模型获得交流侧电机估算转矩，建立直流侧转矩估算模型并根据直流侧转矩估算模型获得直流侧电机估算转矩，建立电压转矩估算模型并根据电压转矩估算模型获得电机估算转矩；将交流侧电机估算转矩、直流侧电机估算转矩和电机估算转矩经过各自扭矩通道滤波后，然后将三个通过通信保护机制处理后的整车需求扭矩分别减去通过滤波后的交流侧电机估算转矩、直流侧电机估算转矩和电机估算转矩，得到交流侧扭矩偏差、直流侧扭矩偏差和电机扭矩偏差；
(S2)设定电机扭矩的故障时间阀值、故障等级及与故障等级对应的故障阀值，具体为：故障等级分为一级故障、二级故障和三级故障，与故障等级对应的故障阀值分为一级故障阀值、二级故障阀值和三级故障阀值，三级故障阀值大于二级故障阀值，二级故障阀值大于一级故障阀值；
(S3)将交流侧扭矩偏差或直流侧扭矩偏差或电机扭矩偏差与故障阀值、以及电机故障时间与故障时间阀值进行对比并判定出电机扭矩的故障等级及相应标志；具体为：
(S31)判定交流侧扭矩偏差或直流侧扭矩偏差或电机扭矩偏差是否大于三级故障阀值；若是，则进入步骤(S34)；否则，则进入步骤(S32)；
(S32)判定交流侧扭矩偏差或直流侧扭矩偏差或电机扭矩偏差是否大于二级故障阀值；若是，则进入步骤(S34)；否则，则进入步骤(S33)；
(S33)判定交流侧扭矩偏差或直流侧扭矩偏差或电机扭矩偏差是否大于一级故障阀值；若是，则进入步骤(S34)；否则，则进入步骤(S35)；
(S34)故障时间是否超过设定的故障时间阀值；若是，则电机扭矩处于故障状态并输出对应故障等级及相应故障标志，进入步骤(S4)；否则，则进入步骤(S35)；
(S35)电机扭矩处于安全状态；
(S4)电机扭矩故障处理机制分为第一级处理机制和第二级处理机制，第一级处理机制用于将电机实际输出扭矩降低到扭矩限制值；第二级处理机制用于直接控制独立紧急关断电路以确保电机三相全桥电路进入安全模式；当检测到故障为一级故障、二级故障、传感器信号置信度低故障、传感器信号置信度中故障和关断路径故障限制电机扭矩输出中任一种故障时，则运行第一级处理机制；当检测到故障为三级故障、传感器信号置信度高故障、严重硬件故障、驱动电源故障、MCU芯片运行故障和第一级处理机制无响应且扭矩仍然非预期偏离指令扭矩中任一种故障时，则运行第二级处理机制；若未检测到故障，则驱动电机正常运行。
进一步，所述第一级处理机制包括第一子处理机制和第二子处理机制，扭矩限制值包括第一扭矩限制值和小于第一扭矩限制值的第二扭矩限制值，第一子处理机制用于将电机实际输出扭矩降低到第一扭矩限制值，第二子处理机制用于将电机实际输出扭矩降低到第二扭矩限制值且向整车发出报警标志使整车限速；当检测到故障为一级故障、传感器信号置信度低故障和关断路径故障限制电机扭矩输出中任一种故障时，则运行第一子处理机制；当检测到故障为二级故障、传感器信号置信度中故障和关断路径故障进一步限制电机扭矩输出中任一种故障时，则运行第二子处理机制。
进一步，在步骤(S1)中，电机交流侧参数包括三相电流，将三相电流进行坐标变换获得d、q轴上的扭矩控制电流，通过交流侧转矩估算模型计算出交流侧电机估算转矩TM-AC，交流侧转矩估算模型为：
式中：pn为电机极对数，ψm为电机磁通链；Ld、Lq分别为d、q轴电感；id、iq分别为坐标变换后d、q轴上的扭矩控制电流。
进一步，在步骤(S1)中，电机直流侧参数包括电机母线电压UM-DC、电机工作电流IM-DC以及电机转速nM；将电机直流侧参数通过直流侧转矩估算模型计算出直流侧电机估算转矩TM-DC，直流侧转矩估算模型为：
式中：UM-DC为电机母线电压；IM-DC为电机工作电流；nM为电机转速；ηt为系统效率。
进一步，在步骤(S1)中，电机交流侧参数包括三相电流，将三相电流进行坐标变换获得d、q轴上的电压分量，通过电压扭矩估算模型计算电机扭矩TM-U，电压扭矩估算模型为
式中：ψs为定子磁链；is为定子电流；Rs为定子电阻；id、iq分别为坐标变换后d、q轴上的扭矩控制电流；pn为电机极对数；us为合成电压；ud、uq分别为坐标变换后d、q轴上的电压分量。
本发明还提供了一种纯电动车扭矩功能安全监控系统，利用所述纯电动车扭矩功能安全监控方法，包括电机故障检测模块和电机故障处理模块；
所述电机故障检测模块包括：
电机控制单元，用于控制电机正常运行；
扭矩估算监控单元，用于获取电机直流侧参数和电机交流侧参数；
数据保护单元，用于获取整车需求转矩并对整车需求转矩进行通信保护机制处理；
扭矩比较单元，所述扭矩估算监控单元和数据保护单元连接；
软硬件监控单元，用于检测电机故障检测模块中软硬件电路故障；
运行监控单元，用于检测电机故障检测模块运行故障；
所述电机故障处理模块包括：
可编程逻辑器，所述电机控制单元、扭矩比较单元、硬件监控电路和MCU芯片监控均与可编程逻辑器连接；
驱动单元，所述驱动单元还与可编程逻辑器连接；
独立紧急关断电路，与驱动单元和可编程逻辑器连接；
扭矩估算监控单元从电机控制单元获取电机直流侧参数和三相电流并发送给扭矩比较单元，数据保护单元从整车控制器获取整车需求扭矩并发送给扭矩比较单元，通过在扭矩比较单元进行处理和分析得出电机扭矩的故障等级并传输给可编程逻辑器，软硬件监控单元和运行监控单元也将故障信号发送给可编程逻辑器，同时电机控制单元将电机正常工作运行的控制信号发送给可编程逻辑器，通过可编程逻辑器分析，若是检测到故障信号，则降低电机扭矩到限制值或独立关断三相全桥电路以确保三相全桥电路的安全；若未检测到故障，则驱动电机正常运行。
进一步，电机控制单元包括信号采样处理组件、模式管理组件、电机控制组件和用于输出电机正常运行驱动信号的PWM控制单元；所述信号采样处理组件和模式管理组件输出端均与电机控制组件的输入端连接，电机控制组件的输出端与PWM控制单元的输入端连接，所述扭矩估算监控单元与信号采样处理组件连接。
进一步，电机故障检测模块为MCU芯片。
本发明还提供了一种车辆，包括所述的纯电动车扭矩功能安全监控系统。
本发明与现有技术相比较具有以下优点：
本发明提供的纯电动车扭矩功能安全监控方法采用扭矩估算与比较、硬件电路故障监测、MCU芯片运行故障进行实时监测，并通过对相关软硬件故障细分及处理来实现电机扭矩的合理管控，通过对造成电机扭矩安全不同等级的故障采用不同应对措施，达到整车驾驶安全以及避免不必要的动力中断，从而满足纯电动自动驾驶车辆在复杂使用环境下的安全行驶要求，并能够提高自动驾驶(L3级及以上)纯电动车辆的行驶安全。
附图说明
图1为本发明纯电动车扭矩功能安全监控方法的流程图；
图2为纯电动车扭矩功能安全监控系统的结构示意图。
图中：
1-电机故障检测模块，2-电机故障处理模块,3-电机控制单元，4-整车控制器，5-CAN接口，6-模式管理组件，7-信号采样处理组件，8-电机控制组件，9-PWM控制单元，10-扭矩估算监控单元，11-扭矩比较单元，12-数据保护单元，13-软硬件监控单元13，14-运行监控单元，15-可编程逻辑器，16-驱动单元，17-三相全桥电路，18-独立紧急关断电路。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。
参见图1所示，本实施例公开了一种纯电动车扭矩功能安全监控方法，包括以下步骤：
(S1)获取整车需求扭矩、电机直流侧参数和电机交流侧参数；建立交流侧转矩估算模型并根据交流侧转矩估算模型获得交流侧电机估算转矩，建立直流侧转矩估算模型并根据直流侧转矩估算模型获得直流侧电机估算转矩，建立电压转矩估算模型并根据电压转矩估算模型获得电机估算转矩；将交流侧电机估算转矩、直流侧电机估算转矩和电机估算转矩经过各自扭矩通道滤波后，然后将三个通过通信保护机制处理后的整车需求扭矩分别减去通过滤波后的交流侧电机估算转矩、直流侧电机估算转矩和电机估算转矩，得到交流侧扭矩偏差、直流侧扭矩偏差和电机扭矩偏差；采用交/直流侧转矩估算模型以及电压转矩估算模型对电机实时转矩进行多通道计算，以增强电机系统扭矩监测的可靠性。
(S2)设定电机扭矩的故障时间阀值、故障等级及与故障等级对应的故障阀值，具体为：故障等级分为一级故障、二级故障和三级故障，与故障等级对应的故障阀值分为一级故障阀值、二级故障阀值和三级故障阀值，三级故障阀值大于二级故障阀值，二级故障阀值大于一级故障阀值；
(S3)将交流侧扭矩偏差或直流侧扭矩偏差或电机扭矩偏差与故障阀值、以及电机故障时间与故障时间阀值进行对比并判定出电机扭矩的故障等级及相应标志；具体为：
(S31)判定交流侧扭矩偏差或直流侧扭矩偏差或电机扭矩偏差是否大于三级故障阀值；若是，则进入步骤(S34)；否则，则进入步骤(S32)；
(S32)判定交流侧扭矩偏差或直流侧扭矩偏差或电机扭矩偏差是否大于二级故障阀值；若是，则进入步骤(S34)；否则，则进入步骤(S33)；
(S33)判定交流侧扭矩偏差或直流侧扭矩偏差或电机扭矩偏差是否大于一级故障阀值；若是，则进入步骤(S34)；否则，则进入步骤(S35)；
(S34)故障时间是否超过设定的故障时间阀值；若是，则电机扭矩处于故障状态并输出对应故障等级及相应故障标志，进入步骤(S4)；否则，则进入步骤(S35)；
(S35)电机扭矩处于安全状态；
(S4)电机扭矩故障处理机制分为第一级处理机制和第二级处理机制，第一级处理机制用于将电机实际输出扭矩降低到扭矩限制值；第二级处理机制用于直接控制独立紧急关断电路以确保电机三相全桥电路17进入安全模式；当检测到故障为一级故障、二级故障、传感器信号置信度低故障、传感器信号置信度中故障和关断路径故障限制电机扭矩输出中任一种故障时，则运行第一级处理机制；当检测到故障为三级故障、传感器信号置信度高故障、严重硬件故障、驱动电源故障、MCU芯片运行故障和第一级处理机制无响应且扭矩仍然非预期偏离指令扭矩中任一种故障时，则运行第二级处理机制；若未检测到故障，则驱动电机正常运行。第一级处理机制通过降低电机实际输出扭矩来确保系统安全，并不需要启动独立紧急关断电路18来使电机三相全桥电路17进入安全模式，以避免整车不必要的动力中断；第二级处理机制为电机系统严重故障，必须控制独立紧急关断电路18来实现三相全桥电路17进入安全模式，从而保证电机三相全桥电路17进入安全模式来实现停止电机扭矩输出，同时驱动单元16将安全模式信号反馈给独立紧急关断电路18进行显示。
交流侧扭矩偏差的公式为：ΔTM-AC＝Treq-E2E-TM-AC，式中：ΔTM-AC为交流侧扭矩偏差；Treq-E2E为整车需求扭矩；TM-AC为交流侧电机估算转矩。
直流侧扭矩偏差的公式为：ΔTM-DC＝Treq-E2E-TM-DC；式中：ΔTM-DC为直流侧扭矩偏差；Treq-E2E为整车需求扭矩；TM-DC为直流侧电机估算转矩。
电机扭矩偏差的公式为：ΔTM-U＝Treq-E2E-TM-U；式中：ΔTM-U为电机扭矩偏差；Treq-E2E为整车需求扭矩；TM-U为电机估算扭矩。
在本实施例中，三级故障阀值、二级故障阀值和一级故障阀值和故障时间阀值均为标定值。
在本实施例中，所述第一级处理机制包括第一子处理机制和第二子处理机制，扭矩限制值包括第一扭矩限制值和小于第一扭矩限制值的第二扭矩限制值，第一子处理机制用于将电机实际输出扭矩降低到第一扭矩限制值，第二子处理机制用于将电机实际输出扭矩降低到第二扭矩限制值且向整车发出报警标志使整车限速；当检测到故障为一级故障、传感器信号置信度低故障和关断路径故障限制电机扭矩输出中任一种故障时，则运行第一子处理机制；当检测到故障为二级故障、传感器信号置信度中故障和关断路径故障进一步限制电机扭矩输出中任一种故障时，则运行第二子处理机制。第一扭矩限制值和第二扭矩限制值为标定值。第一子处理机制和第二子处理机制均可以替代硬件电路直接关断，避免动力丢失。
在本实施例中，在步骤(S1)中，电机交流侧参数包括三相电流，将三相电流进行坐标变换获得d、q轴上的扭矩控制电流，通过交流侧转矩估算模型计算出交流侧电机估算转矩TM-AC，交流侧转矩估算模型为：
式中：pn为电机极对数，ψm为电机磁通链；Ld、Lq分别为d、q轴电感；id、iq分别为坐标变换后d、q轴上的扭矩控制电流。
在本实施例中，在步骤(S1)中，电机直流侧参数包括电机母线电压UM-DC、电机工作电流IM-DC以及电机转速nM；将电机直流侧参数通过直流侧转矩估算模型计算出直流侧电机估算转矩TM-DC，直流侧转矩估算模型为：
式中：UM-DC为电机母线电压；IM-DC为电机工作电流；nM为电机转速；ηt为系统效率。
在本实施例中，在步骤(S1)中，电机交流侧参数包括三相电流，将三相电流进行坐标变换获得d、q轴上的电压分量，通过电压扭矩估算模型计算电机扭矩TM-U，电压扭矩估算模型为
式中：ψs为定子磁链；is为定子电流；Rs为定子电阻；id、iq分别为坐标变换后d、q轴上的扭矩控制电流；pn为电机极对数；us为合成电压；ud、uq分别为坐标变换后d、q轴上的电压分量。
在永磁同步电机百控制中,为了能够得到类似直流电机的控制特性,在电机转子上建立了一个坐标系,此坐标系与转子同步转动,取转子磁场方向为d轴,垂直内于转子磁场方向为q轴,将电机的数学模型容转换到此坐标系下,可实现d轴和q轴的解耦,从而得到良好控制特性。其中，交轴也叫q轴,直轴也叫d轴。
参见图2所示，本实施例还公开了一种纯电动车扭矩功能安全监控系统，利用上述的纯电动车扭矩功能安全监控方法，包括电机故障检测模块1和电机故障处理模块2；
所述电机故障检测模块1包括：
电机控制单元3，用于控制电机正常运行；
扭矩估算监控单元10，用于获取电机直流侧参数和电机交流侧参数；
数据保护单元12，用于获取整车需求转矩并对整车需求转矩进行通信保护机制处理；
扭矩比较单元11，所述扭矩估算监控单元10和数据保护单元12连接；
软硬件监控单元13，用于检测电机故障检测模块1中软硬件电路故障；
运行监控单元14，用于检测电机故障检测模块1运行故障；
所述电机故障处理模块2包括：
可编程逻辑器15，所述电机控制单元3、扭矩比较单元11、硬件监控电路13和运行监控单元14均与可编程逻辑器15连接；
驱动单元16，所述驱动单元16还与可编程逻辑器15连接；
独立紧急关断电路18，与驱动单元16和可编程逻辑器15连接；
扭矩估算监控单元10从电机控制单元3获取电机直流侧参数和三相电流并发送给扭矩比较单元11，数据保护单元12从整车控制器获取整车需求扭矩并发送给扭矩比较单元11，通过在扭矩比较单元11进行处理和分析得出电机扭矩的故障等级并传输给可编程逻辑器15，软硬件监控单元13和运行监控单元14也将故障信号发送给可编程逻辑器15，同时电机控制单元3将电机正常工作运行的控制信号发送给可编程逻辑器15，通过可编程逻辑器15分析，若是检测到故障信号，则降低电机扭矩到限制值或独立关断三相全桥电路17以确保三相全桥电路17的安全；若未检测到故障，则驱动电机正常运行。
整车控制器4将车辆扭矩需求、电机扭矩限制需求、电机工作模式需求以及防扭振使能需求等信号经CAN总线发送给电机故障检测模块1作为电机工作模式与扭矩控制的依据。
在本实施例中，可编程逻辑器15为CPLD可编程逻辑器，在其他实施例中，也可以为其他类型的可编程逻辑器。
在本实施例中，驱动单元为IGBT驱动单元，在其他实施例中，驱动单元也可以为其他类型的驱动单元。
在本实施例中，数据保护单元12为E2E校验模块，在其他实施例中，数据保护单元12也可以为其他类型的扭矩估算监控单元。
在本实施例中，电机控制单元3包括信号采样处理组件7、模式管理组件6、电机控制组件8和用于输出电机正常运行驱动信号的PWM控制单元9；所述信号采样处理组件7和模式管理组件6输出端均与电机控制组件8的输入端连接，电机控制组件8的输出端与PWM控制单元9的输入端连接，所述扭矩估算监控单元10与信号采样处理组件7连接。模式管理组件6用于通过CAN接口5从整车控制器4获取相关整车需求，至少包括整车需求扭矩和电机工作模式需求；信号采样处理组件7进行相关信号的采样处理，至少包括电机交流侧参数、电机直流侧参数和电机转速；将所需信号通过电机控制组件8内部的闭环扭矩矢量控制算法通过PWM控制单元9输出驱动电机的驱动信号以控制电机正常运行。同时，扭矩估算监控单元10从信号采样处理组件7获取电机交流侧以及直流侧的相关参数并进行电机扭矩预估。
在本实施例中，电机故障检测模块1为MCU芯片。
在本实施例中，运行监控单元14为用于实时检测电机故障检测模块的看门狗，当出现异常情况时采用第二级处理机制。
本发明实施例还公开了一种车辆，包括上述的纯电动车扭矩功能安全监控系统。
为有效监控电机控制器硬件与软件运行过程产生的故障，通过增加软硬件监控单元13对关键电源进行有效监控，包括MCU芯片电源、ADC采样参考电源、关键传感器电源(如三相电流传感器、旋变位置传感器、电机温度传感器等)；通过采用冗余取电方案避免非预期的12V电源丢失而导致非预期停止扭矩输出；通过对CAN总线信号、传感器信号等进行合理冗余与采用抗干扰措施，并根据不同程度的传感器置信度故障触发对应的各级故障处理机制。
本发明提供的纯电动车扭矩功能安全监控方法采用扭矩估算与比较、硬件电路故障监测、MCU芯片运行故障进行实时监测，并通过对相关软硬件故障细分及处理来实现电机扭矩的合理管控，通过对造成电机扭矩安全不同等级的故障采用不同应对措施，达到整车驾驶安全以及避免不必要的动力中断，从而满足纯电动自动驾驶车辆在复杂使用环境下的安全行驶要求，并能够提高自动驾驶(L3级及以上)纯电动车辆的行驶安全。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (8)
1.一种纯电动车扭矩功能安全监控方法，其特征在于，包括以下步骤：
(S1)获取整车需求扭矩、电机直流侧参数和电机交流侧参数；建立交流侧转矩估算模型并根据交流侧转矩估算模型获得交流侧电机估算转矩，建立直流侧转矩估算模型并根据直流侧转矩估算模型获得直流侧电机估算转矩，建立电压转矩估算模型并根据电压转矩估算模型获得电机估算转矩；将交流侧电机估算转矩、直流侧电机估算转矩和电机估算转矩经过各自扭矩通道滤波后，然后将三个通过通信保护机制处理后的整车需求扭矩分别减去通过滤波后的交流侧电机估算转矩、直流侧电机估算转矩和电机估算转矩，得到交流侧扭矩偏差、直流侧扭矩偏差和电机扭矩偏差；
(S2)设定电机扭矩的故障时间阀值、故障等级及与故障等级对应的故障阀值，具体为：故障等级分为一级故障、二级故障和三级故障，与故障等级对应的故障阀值分为一级故障阀值、二级故障阀值和三级故障阀值，三级故障阀值大于二级故障阀值，二级故障阀值大于一级故障阀值；
(S3)将交流侧扭矩偏差或直流侧扭矩偏差或电机扭矩偏差与故障阀值、以及电机故障时间与故障时间阀值进行对比并判定出电机扭矩的故障等级及相应标志；具体为：
(S31)判定交流侧扭矩偏差或直流侧扭矩偏差或电机扭矩偏差是否大于三级故障阀值；若是，则进入步骤(S34)；否则，则进入步骤(S32)；
(S32)判定交流侧扭矩偏差或直流侧扭矩偏差或电机扭矩偏差是否大于二级故障阀值；若是，则进入步骤(S34)；否则，则进入步骤(S33)；
(S33)判定交流侧扭矩偏差或直流侧扭矩偏差或电机扭矩偏差是否大于一级故障阀值；若是，则进入步骤(S34)；否则，则进入步骤(S35)；
(S34)故障时间是否超过设定的故障时间阀值；若是，则电机扭矩处于故障状态并输出对应故障等级及相应故障标志，进入步骤(S4)；否则，则进入步骤(S35)；
(S35)电机扭矩处于安全状态；
(S4)电机扭矩故障处理机制分为第一级处理机制和第二级处理机制，第一级处理机制用于将电机实际输出扭矩降低到扭矩限制值；第二级处理机制用于直接控制独立紧急关断电路以确保电机三相全桥电路进入安全模式；当检测到故障为一级故障、二级故障、传感器信号置信度低故障、传感器信号置信度中故障和关断路径故障限制电机扭矩输出中任一种故障时，则运行第一级处理机制；当检测到故障为三级故障、传感器信号置信度高故障、严重硬件故障、驱动电源故障、MCU芯片运行故障和第一级处理机制无响应且扭矩仍然非预期偏离指令扭矩中任一种故障时，则运行第二级处理机制；若未检测到故障，则驱动电机正常运行；
所述第一级处理机制包括第一子处理机制和第二子处理机制，扭矩限制值包括第一扭矩限制值和小于第一扭矩限制值的第二扭矩限制值，第一子处理机制用于将电机实际输出扭矩降低到第一扭矩限制值，第二子处理机制用于将电机实际输出扭矩降低到第二扭矩限制值且向整车发出报警标志使整车限速；当检测到故障为一级故障、传感器信号置信度低故障和关断路径故障限制电机扭矩输出中任一种故障时，则运行第一子处理机制；当检测到故障为二级故障、传感器信号置信度中故障和关断路径故障进一步限制电机扭矩输出中任一种故障时，则运行第二子处理机制。
2.根据权利要求1所述的纯电动车扭矩功能安全监控方法，其特征在于，在步骤(S1)中，电机交流侧参数包括三相电流，将三相电流进行坐标变换获得d、q轴上的扭矩控制电流，通过交流侧转矩估算模型计算出交流侧电机估算转矩TM-AC，交流侧转矩估算模型为：
式中：pn为电机极对数，ψm为电机磁通链；Ld、Lq分别为d、q轴电感；id、iq分别为坐标变换后d、q轴上的扭矩控制电流。
3.根据权利要求1或2所述的纯电动车扭矩功能安全监控方法，其特征在于，在步骤(S1)中，电机直流侧参数包括电机母线电压UM-DC、电机工作电流IM-DC以及电机转速nM；将电机直流侧参数通过直流侧转矩估算模型计算出直流侧电机估算转矩TM-DC，直流侧转矩估算模型为：
式中：UM-DC为电机母线电压；IM-DC为电机工作电流；nM为电机转速；ηt为系统效率。
4.根据权利要求3所述的纯电动车扭矩功能安全监控方法，其特征在于，在步骤(S1)中，电机交流侧参数包括三相电流，将三相电流进行坐标变换获得d、q轴上的电压分量，通过电压扭矩估算模型计算电机扭矩TM-U，电压扭矩估算模型为
式中：ψs为定子磁链；is为定子电流；Rs为定子电阻；id、iq分别为坐标变换后d、q轴上的扭矩控制电流；pn为电机极对数；us为合成电压；ud、uq分别为坐标变换后d、q轴上的电压分量。
5.一种纯电动车扭矩功能安全监控系统，利用权利要求1至4任一项所述的纯电动车扭矩功能安全监控方法，其特征在于，包括电机故障检测模块(1)和电机故障处理模块(2)；
所述电机故障检测模块(1)包括：
电机控制单元(3)，用于控制电机正常运行；
扭矩估算监控单元(10)，用于获取电机直流侧参数和电机交流侧参数；
数据保护单元(12)，用于获取整车需求转矩并对整车需求转矩进行通信保护机制处理；
扭矩比较单元(11)，所述扭矩估算监控单元(10)和数据保护单元(12)连接；
软硬件监控单元(13)，用于检测电机故障检测模块(1)中软硬件电路故障；
运行监控单元(14)，用于检测电机故障检测模块(1)运行故障；
所述电机故障处理模块(2)包括：
可编程逻辑器(15)，所述电机控制单元(3)、扭矩比较单元(11)、硬件监控电路(13)和运行监控单元(14)均与可编程逻辑器(15)连接；
驱动单元(16)，所述驱动单元(16)还与可编程逻辑器(15)连接；
独立紧急关断电路(18)，与驱动单元(16)和可编程逻辑器(15)连接；
扭矩估算监控单元(10)从电机控制单元(3)获取电机直流侧参数和三相电流并发送给扭矩比较单元(11)，数据保护单元(12)从整车控制器获取整车需求扭矩并发送给扭矩比较单元(11)，通过在扭矩比较单元(11)进行处理和分析得出电机扭矩的故障等级并传输给可编程逻辑器(15)，软硬件监控单元(13)和运行监控单元(14)也将故障信号发送给可编程逻辑器(15)，同时电机控制单元(3)将电机正常工作运行的控制信号发送给可编程逻辑器(15)，通过可编程逻辑器(15)分析，若是检测到故障信号，则降低电机扭矩到限制值或独立关断三相全桥电路(17)以确保三相全桥电路(17)的安全；若未检测到故障，则驱动电机正常运行。
6.根据权利要求5所述的纯电动车扭矩功能安全监控系统，其特征在于，电机控制单元(3)包括信号采样处理组件(7)、模式管理组件(6)、电机控制组件(8)和用于输出电机正常运行驱动信号的PWM控制单元(9)；所述信号采样处理组件(7)和模式管理组件(6)输出端均与电机控制组件(8)的输入端连接，电机控制组件(8)的输出端与PWM控制单元(9)的输入端连接，所述扭矩估算监控单元(10)与信号采样处理组件(7)连接。
7.根据权利要求5或6所述的纯电动车扭矩功能安全监控系统，其特征在于，电机故障检测模块(1)为MCU芯片。
8.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求5至7任一所述的纯电动车扭矩功能安全监控系统。
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