CN112297877A - 车辆驱动系统输出扭矩监控系统、方法及车辆 - Google Patents

车辆驱动系统输出扭矩监控系统、方法及车辆 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种车辆驱动系统输出扭矩监控系统、方法及车辆，系统包括：采样模块，用于获取驱动电机的电压参数及电流参数；主控芯片的扭矩控制模块用于根据整车扭矩请求值输出扭矩控制信号；主控芯片的扭矩监测模块用于根据电压参数及电流参数计算转速估算值及扭矩估算值，在整车扭矩请求值与扭矩估算值的差值超过预设阈值范围时，发送扭矩故障信号；关断控制模块，用于根据扭矩故障信号及转速估算值输出关断控制信号；三相全桥驱动电路，用于根据扭矩控制信号控制电机输出扭矩，或根据关断控制信号选择关断路径，控制电机安全停机。本发明实施例以整车扭矩请求值为基准进行输出扭矩监控，并通过多条关断路径实现安全停机，提高运行安全性。

Description

车辆驱动系统输出扭矩监控系统、方法及车辆
技术领域
本发明涉及车辆驱动控制技术领域，尤其涉及一种车辆驱动系统输出扭矩监控系统、方法及车辆。
背景技术
车辆驱动系统是车辆的核心系统，为车辆提供动力源，车辆驱动系统主要包括驱动电机及电机控制器，通过设置输出扭矩控制策略控制车辆驱动系统提供精准的输出扭矩，对于确保车辆的安全运行至关重要。
传统的输出扭矩控制策略在于，基于能量守恒的方法计算驱动系统的输入功率与驱动系统的消耗功率之间的差值，并将上述差值作为驱动电机的实际输出扭矩，并根据实际输出扭矩与目标扭矩的差值对驱动电机的输出扭矩进行补偿，其存在的问题在于，驱动系统的消耗功率需要考虑用电负载的影响，导致计算算法复杂，此外，现有控制策略中的目标扭矩通常通过设置为驱动电机的额定扭矩，在车辆实际运行过程中，车况路况的变化会导致整车需求扭矩的变化，根据驱动电机的额定扭矩进行扭矩控制，容易造成实际输出扭矩与整车需求扭矩的差值偏大的问题，影响车辆运行安全性，驾驶体验较差。
发明内容
本发明提供一种车辆驱动系统输出扭矩监控系统，能够快速、有效地获取驱动系统的实际输出扭矩及整车需求扭矩，解决了车辆驱动系统的输出扭矩控制策略算法复杂、准确性差的问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种车辆驱动系统输出扭矩监控系统，所述驱动系统包括驱动电机，所述监控系统包括：采样模块、主控芯片、关断控制模块及三相全桥驱动电路，所述主控芯片包括扭矩控制模块及扭矩监测模块；所述采样模块用于获取驱动电机的运行参数，所述运行参数包括电压参数及电流参数；所述扭矩控制模块用于获取整车扭矩请求值，并根据所述整车扭矩请求值输出扭矩控制信号；所述扭矩监测模块用于接收所述整车扭矩请求值、所述电压参数及所述电流参数，并根据所述电压参数及所述电流参数计算转速估算值及扭矩估算值，以及在所述整车扭矩请求值与所述扭矩估算值之间的差值超过预设阈值范围时，对所述关断控制模块发送扭矩故障信号；所述关断控制模块用于根据所述扭矩故障信号及所述转速估算值输出关断控制信号；所述三相全桥驱动电路用于根据所述扭矩控制信号控制所述驱动电机输出扭矩，或者，根据所述关断控制信号选择关断路径，控制所述驱动电机安全停机。
可选地，所述车辆驱动系统输出扭矩监控系统还包括：主控芯片监测模块，所述主控芯片监测模块分别与所述主控芯片及所述关断控制模块电连接，所述主控芯片监测模块用于对所述主控芯片进行故障检测，并将主控芯片故障信号发送至所述关断控制模块；所述关断控制模块还用于根据所述主控芯片故障信号及所述扭矩故障信号输出关断控制信号。
可选地，所述关断控制模块包括故障分级单元及关断路径选择单元，所述关断路径选择单元与所述三相全桥驱动电路的控制端电连接；所述故障分级单元用于根据接收到的故障信号确定故障等级，并将所述故障等级发送至所述关断路径选择单元；所述关断路径选择单元用于在判断所述故障等级为第一故障等级时，输出第一关断控制信号，控制所述三相全桥驱动电路的下桥臂导通；并在判断所述故障等级为第二故障等级，且所述转速估算值小于预设转速阈值时，输出第二关断控制信号，控制所述三相全桥驱动电路的上桥臂及下桥臂关断。
可选地，所述关断控制模块还包括桥臂故障诊断单元，所述桥臂故障诊断单元用于对所述下桥臂进行故障检测，并将桥臂故障信号发送至所述关断路径选择单元；所述关断路径选择单元还用于在判断所述故障等级为第一故障等级，且接收到桥臂故障信号时，输出第三关断控制信号，控制所述三相全桥驱动电路的上桥臂导通。
可选地，所述三相全桥驱动电路包括IGBT驱动芯片、供电模块及IGBT模块，所述IGBT模块包括三相上桥臂IGBT电路和三相下桥臂IGBT电路，所述上桥臂IGBT电路与所述下桥臂IGBT电路一一对应电连接；所述IGBT驱动芯片包括三相上桥臂驱动电路及三相下桥臂驱动电路，所述上桥臂驱动电路与所述上桥臂IGBT电路一一对应电连接，所述下桥臂驱动电路与所述下桥臂IGBT电路一一对应电连接，所述上桥臂驱动电路用于驱动上桥臂IGBT导通或者关断，所述下桥臂驱动电路用于驱动下桥臂IGBT导通或者关断；所述供电模块包括供电电路及备用供电电路，所述供电电路用于对所述三相上桥臂驱动电路及所述三相下桥臂驱动电路供电，所述备用供电电路用于对所述三相下桥臂驱动电路供电。
可选地，所述采样模块包括电压采样电路、电流采样电路及转速传感器，所述电压采样电路用于采集所述驱动电机的三相电压信号作为电压参数，所述电流采样电路用于采集所述驱动电机的三相电流信号作为电流参数，所述转速传感器用于采集所述驱动电机的转速作为转速估算值。
可选地，所述扭矩监测模块包括坐标变换单元及计算单元，所述坐标变换单元用于对所述电压参数进行坐标变换，得到两相静止坐标系下的电压分量；所述计算单元用于根据所述两相静止坐标系下的电压分量计算转速估算值，并根据所述电压参数、所述电流参数及所述转速估算值计算所述扭矩估算值。
可选地，所述计算单元根据如下公式计算扭矩估算值：
Figure BDA0002762970410000041
其中，Te表示扭矩估算值，η表示驱动系统的驱动效率，n表示电机的转速估算值，U表示驱动电机的相电压，I表示驱动电机的相电流。
第二方面，本发明实施例还提供了一种车辆驱动系统输出扭矩监控方法，所述驱动系统包括驱动电机，包括以下步骤：
获取所述驱动电机的运行参数，所述运行参数包括电压参数及电流参数；
获取整车扭矩请求值，并根据所述整车扭矩请求值输出扭矩控制信号；
根据所述电压参数及所述电流参数计算转速估算值及扭矩估算值，并判断所述整车扭矩请求值与所述扭矩估算值之间的差值是否超过预设阈值范围；
若所述整车扭矩请求值与所述扭矩估算值之间的差值超过预设阈值范围，则发出扭矩故障信号；
根据所述扭矩故障信号及所述转速估算值输出关断控制信号；
根据所述扭矩控制信号控制所述驱动电机输出扭矩，或者，根据所述关断控制信号选择关断路径，控制所述驱动电机安全停机。
第三方面，本发明实施例还提供了一种车辆，包括上述车辆驱动系统输出扭矩监控系统。
本发明实施例提供的车辆驱动系统输出扭矩监控方法及车辆，设置车辆驱动系统输出扭矩监控系统，该系统设置采样模块、扭矩控制模块、扭矩监测模块、关断控制模块及三相全桥驱动电路，通过采样模块采集驱动电机的电压参数及电流参数，通过扭矩控制模块获取整车扭矩请求值，并根据整车扭矩请求值输出扭矩控制信号，通过扭矩监测模块计算转速估算值及扭矩估算值，并根据整车扭矩请求值与扭矩估算值之间的差值，判断扭矩控制信号对应的输出扭矩是否安全，若整车扭矩请求值与扭矩估算值之间的差值大于预设阈值范围，则通过关断控制模块选择关断路径，控制驱动电机安全停机，能够快速、有效地获取驱动系统的实际输出扭矩及整车需求扭矩，并通过互为冗余的多条关断路径，控制驱动电机安全运行或停机，解决了车辆驱动系统的输出扭矩控制策略算法复杂、准确性差的问题，有利于提高驱动系统的输出扭矩安全性，提高系统可靠性。
附图说明
图1是本发明实施例一提供的一种车辆驱动系统输出扭矩监控系统的结构示意图；
图2是本发明实施例一提供的另一种车辆驱动系统输出扭矩监控系统的结构示意图；
图3是本发明实施例二提供的一种车辆驱动系统输出扭矩监控方法的流程图；
图4是本发明实施例三提供的一种车辆的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
实施例一
图1是本发明实施例一提供的一种车辆驱动系统输出扭矩监控系统的结构示意图，本实施例可适用于通过多条互为冗余关断路径实现驱动电机安全停机的应用场景。本实施例中，驱动系统包括驱动电机，该驱动电机可为三相交流电机。
结合参考图1所示，该车辆驱动系统输出扭矩监控系统100包括：采样模块10、主控芯片20、关断控制模块30及三相全桥驱动电路40，主控芯片20包括扭矩控制模块210及扭矩监测模块220；采样模块10用于获取驱动电机的运行参数，运行参数包括电压参数及电流参数；扭矩控制模块210用于获取整车扭矩请求值，并根据整车扭矩请求值输出扭矩控制信号；扭矩监测模块220用于接收整车扭矩请求值、电压参数及电流参数，并根据电压参数及电流参数计算驱动电机的转速估算值及扭矩估算值，以及在整车扭矩请求值与扭矩估算值之间的差值超过预设阈值范围时，对关断控制模块30发送扭矩故障信号；关断控制模块30用于根据扭矩故障信号及转速估算值输出关断控制信号；三相全桥驱动电路40用于根据扭矩控制信号控制驱动电机输出扭矩，或者，根据关断控制信号选择关断路径，控制驱动电机安全停机。
其中，电压参数可为驱动电机交流侧的相电压，电流参数可为驱动电机交流侧的相电流，三相全桥驱动电路40包括三相上桥臂和三相下桥臂，三相桥臂与驱动电机的三相绕组一一对应电连接，通过控制三相桥臂中上桥臂及对应的下桥臂的导通或者关断，控制驱动电机运行或者停机。
在本实施例中，扭矩控制模块210可与整车控制器连接，整车控制器用于实时采集整车各模块的扭矩请求值，并将各模块的扭矩请求值中的最大值作为整车扭矩请求值，生成扭矩请求指令，扭矩控制模块210根据扭矩请求指令输出第一PWM控制信号，第一PWM控制信号用于控制三相全桥驱动电路40中对应的桥臂导通，对驱动电机供电，使得驱动电机的输出扭矩达到整车扭矩请求值。
在本实施例中，多条互为冗余关断路径包括三相桥臂主动短路路径及三相桥臂主动断路关断路径。若控制三相全桥驱动电路40进入三相桥臂主动短路模式，则三相全桥驱动电路40的三相桥臂均不导通，驱动电机的直流侧与交流侧不再形成回路，驱动电机产生反相制动转矩，实现驱动电机安全停机。
具体地，扭矩监测模块220接收整车控制器发送的整车扭矩请求值，并接收采用模块10发送的电压参数及电流参数，通过预设扭矩计算公式计算扭矩估算值，并计算整车扭矩请求值与扭矩估算值之间的差值，若该差值未超过预设阈值范围，则关断控制模块30不工作，三相全桥驱动电路40接收扭矩控制模块210输出的控制信号，控制驱动电机输出大小等于整车扭矩请求值的扭矩；若该差值未超过预设阈值范围，则扭矩监测模块220对关断控制模块30发送扭矩故障信号，同时获取当前的转速估算值，判断当前电机是否处于低速运行状态，若当前电机处于低速运行状态，则关断控制模块30控制三相全桥驱动电路40的三相桥臂主动断路，控制驱动电机安全停机；若当前电机未处于低速运行状态，则关断控制模块30控制三相全桥驱动电路40的三相桥臂主动短路，控制驱动电机安全停机。
由此，本发明实施例提供的车辆驱动系统输出扭矩监控系统，设置采样模块、扭矩控制模块、扭矩监测模块、关断控制模块及三相全桥驱动电路，通过采样模块采集驱动电机的电压参数及电流参数，通过扭矩控制模块获取整车扭矩请求值，并根据整车扭矩请求值输出扭矩控制信号，通过扭矩监测模块计算驱动电机的转速估算值及扭矩估算值，并根据整车扭矩请求值与扭矩估算值之间的差值，判断扭矩控制信号对应的输出扭矩是否安全，若整车扭矩请求值与扭矩估算值之间的差值大于预设阈值范围，则通过关断控制模块选择关断路径，控制驱动电机安全停机，能够快速、有效地获取驱动系统的实际输出扭矩及整车需求扭矩，并通过互为冗余的多条关断路径，控制驱动电机安全运行或停机，解决了车辆驱动系统的输出扭矩控制策略算法复杂、准确性差的问题，有利于提高驱动系统的输出扭矩安全性，提高系统可靠性。
可选地，继续参考图1所示，车辆驱动系统输出扭矩监控系统100还包括：主控芯片监测模块50，主控芯片监测模块50分别与主控芯片20及关断控制模块30电连接，主控芯片监测模块50用于对主控芯片20进行故障检测，并将主控芯片故障信号发送至关断控制模块30；关断控制模块30还用于根据主控芯片故障信号及扭矩故障信号输出关断控制信号。
在本实施例中，主控芯片监测模块50可集成设置于主控芯片20或者独立设置，对此不作限制。
示例性地，主控芯片监测模块50可用于实时监测主控芯片20的电压、电流及温度等芯片运行参数，并判断芯片运行参数是否超过正常范围，若芯片运行参数超过正常范围，则主控芯片监测模块50判断主控芯片20发生故障，并将主控芯片故障信号发送至关断控制模块30，若关断控制模块30接收到主控芯片故障信号及扭矩故障信号中的任意一个，则根据故障等级输出关断控制信号，控制三相全桥驱动电路40根据选定的关断路径进行动作，控制驱动电机安全停机。
可选地，关断控制模块30包括故障分级单元及关断路径选择单元，关断路径选择单元与三相全桥驱动电路40的控制端电连接；故障分级单元用于根据接收到的故障信号确定故障等级，并将故障等级发送至关断路径选择单元；关断路径选择单元用于在判断故障等级为第一故障等级时，输出第一关断控制信号，控制三相全桥驱动电路40的下桥臂导通；并在判断故障等级为第二故障等级，且转速估算值小于预设转速阈值时，输出第二关断控制信号，控制三相全桥驱动电路40的上桥臂及下桥臂关断。
可选地，关断控制模块30还包括桥臂故障诊断单元，桥臂故障诊断单元用于对下桥臂进行故障检测，并将桥臂故障信号发送至关断路径选择单元；关断路径选择单元还用于在判断故障等级为第一故障等级，且接收到桥臂故障信号时，输出第三关断控制信号，控制三相全桥驱动电路40的上桥臂导通。
在本实施例中，关断控制模块30可根据故障信号及转速估算值选择三条关断路径中的任意一条，其一，关断控制模块30可控制三相全桥驱动电路40的三相上桥臂全部关断、三相下桥臂全部导通，控制三相全桥驱动电路40进入三相桥臂主动短路模式；其二，关断控制模块30可控制三相全桥驱动电路40的三相上桥臂全部导通、三相下桥臂全部关断，控制三相全桥驱动电路40进入三相桥臂主动短路模式；其三，关断控制模块30可控制三相全桥驱动电路40的三相上桥臂及下桥臂全部关断，控制三相全桥驱动电路40进入三相桥臂主动断路模式。
在本实施例中，根据故障信号的故障等级进行关断路径选择，典型地，故障等级包括优先级高的第一故障等级及优先级较低的第二故障等级，例如，第一故障等级可为整车扭矩请求值与扭矩估算值之间的差值大于等于5N.m，或者主控芯片发生故障；第二故障等级可为整车扭矩请求值与扭矩估算值之间的差值小于5N.m。
具体地，若故障等级为第一故障等级，则关断控制模块30进一步检测下桥臂是否存在故障，若下桥臂不存在故障，则生成第一关断控制信号，优先控制上桥臂全部关断、三相下桥臂全部导通，使得三相全桥驱动电路40进入三相桥臂主动短路模式，有利于切断电机绕组与供电端的连接；若下桥臂存在故障，则生成第三关断控制信号，控制上桥臂全部导通、三相下桥臂全部关断，使得三相全桥驱动电路40进入三相桥臂主动短路模式，有利于利用反相制动转矩，驱动电机安全停机。
若故障等级为第二故障等级，则关断控制模块30进一步判断转速估算值对应的转速值是否小于预设转速阈值，若转速估算值对应的转速值小于预设转速阈值，则控制上桥臂及三相下桥臂全部关断，使得三相全桥驱动电路40进入三相桥臂主动断路模式，有利于避免三相主动短路引起的相电流过大损毁元器件，同时避免反相制动扭矩导致的制动扭矩过大产生顿挫感，有利于提升驾驶体验；若转速估算值对应的转速值大于等于预设转速阈值，则根据上述方法选择三相桥臂主动短路模式，实现驱动电机安全停机。
图2是本发明实施例一提供的另一种车辆驱动系统输出扭矩监控系统的结构示意图。
可选地，参考图2所示，三相全桥驱动电路40包括IGBT驱动芯片410、供电模块420及IGBT模块430，IGBT模块430包括三相上桥臂IGBT电路431和三相下桥臂IGBT电路432，上桥臂IGBT电路431与下桥臂IGBT电路432一一对应电连接；供电模块420包括供电电路421及备用供电电路422，IGBT驱动芯片410包括三相上桥臂驱动电路411及三相下桥臂驱动电路412，上桥臂驱动电路411与上桥臂IGBT电路431一一对应电连接，下桥臂驱动电路412与下桥臂IGBT电路432一一对应电连接，上桥臂驱动电路411用于驱动上桥臂IGBT导通或者关断，下桥臂驱动电路412用于驱动下桥臂IGBT导通或者关断，供电电路421用于对三相上桥臂驱动电路411及三相下桥臂驱动电路412供电，备用供电电路422用于对三相下桥臂驱动电路412供电。
在本实施例中，采用供电电路421同时对三相上桥臂驱动电路411及三相下桥臂驱动电路412供电，可通过主控芯片监测模块50实时检测三相全桥驱动电路40的供电电压，判断供电模块是否发生故障，若供电模块发生故障，则主控芯片监测模块50输出投切信号，控制备用供电电路422对三相下桥臂驱动电路412供电，确保在发生故障时，优先通过下三桥臂短路实现驱动电机安全停机，有利于提高系统可靠性。
可选地，采样模块10包括电压采样电路及电流采样电路，电压采样电路用于采集驱动电机的三相电压信号作为电压参数，电流采样电路用于采集驱动电机的三相电流信号作为电流参数。
在本实施例中，可设置三相电压互感器采集驱动电机的三相电压信号，设置三相电流互感器采集驱动电机的三相电流信号，并将采样值发送至主控芯片20。
可选地，扭矩监测模块220包括坐标变换单元及计算单元，坐标变换单元用于对电压参数进行坐标变换，得到两相静止坐标系下的电压分量；计算单元用于根据两相静止坐标系下的电压分量计算转速估算值，并根据电压参数、电流参数及转速估算值计算扭矩估算值。
具体地，坐标变换单元获取驱动电机的相电压Uu、Uv及Uw，通过三相-两相坐标变换，将相电压变换到两相静止αβ坐标系下，具体公式如下：
Figure BDA0002762970410000121
其中，Uα、Uβ表示相电压的α轴、β轴电压分量。
通过公式一，可得到两相静止αβ坐标系下的相电压的α轴、β轴电压分量Uα、Uβ，计算单元获取电压分量Uα、Uβ，将其代入下式，计算驱动电机的转速估算值：
Figure BDA0002762970410000122
其中，n表示驱动电机的转速估算值，ω表示电机的电角速度，p表示驱动电机的极对数。
进一步地，计算单元根据如下公式三计算扭矩估算值：
Figure BDA0002762970410000123
其中，Te表示扭矩估算值，η表示驱动系统的驱动效率，n表示电机的转速估算值，U表示驱动电机的相电压，I表示驱动电机的相电流。
在本实施例中，通过交流侧扭矩估算模型进行扭矩估算，有利于提高扭矩计算精度，提高扭矩监测控制的效率，提升驾驶体验。
实施例二
本发明实施例还提供了一种车辆驱动系统输出扭矩监控方法。图3是本发明实施例二提供的一种车辆驱动系统输出扭矩监控方法的流程图，本实施例中，驱动系统包括驱动电机，本实施例中扭矩监控方法采用上述实施例中的硬件结构实现，具有与上述实施例相同的技术效果。
参考图3所示，该车辆驱动系统输出扭矩监控方法包括以下步骤：
步骤S1：获取驱动电机的运行参数，运行参数包括电压参数及电流参数。
步骤S2：获取整车扭矩请求值，并根据整车扭矩请求值输出扭矩控制信号。
步骤S3：根据电压参数及电流参数计算驱动电机的转速估算值及扭矩估算值。
步骤S4：判断整车扭矩请求值与扭矩估算值之间的差值是否超过预设阈值范围。
若整车扭矩请求值与扭矩估算值之间的差值超过预设阈值范围，则执行步骤S5；否则，执行步骤S8。
步骤S5：发出扭矩故障信号。
步骤S6：根据扭矩故障信号及转速估算值输出关断控制信号。
步骤S7：根据关断控制信号选择关断路径，控制驱动电机安全停机。
步骤S8：根据扭矩控制信号控制驱动电机输出扭矩。
在本实施例中，可通过控制三相全桥驱动电路的桥臂导通或者关断，控制驱动电机运行或者安全停机。
在本实施例中，可采用主控芯片计算扭矩估算值。
可选地，该车辆驱动系统输出扭矩监控方法包括以下步骤：对主控芯片进行故障检测，获取主控芯片故障信号；根据主控芯片故障信号及扭矩故障信号输出关断控制信号。
可选地，该车辆驱动系统输出扭矩监控方法包括以下步骤：根据接收到的故障信号确定故障等级；若判断故障等级为第一故障等级，则输出第一关断控制信号，控制三相全桥驱动电路的下桥臂全部导通；若判断故障等级为第二故障等级，且转速估算值小于预设转速阈值时，输出第二关断控制信号，控制三相全桥驱动电路的上桥臂及下桥臂关断。
可选地，该车辆驱动系统输出扭矩监控方法包括以下步骤：对下桥臂进行故障检测，获取桥臂故障信号；若判断故障等级为第一故障等级，接收到桥臂故障信号时，输出第三关断控制信号，控制三相全桥驱动电路的上桥臂全部导通。
可选地，可通过电压采样电路采集驱动电机的三相电压信号作为电压参数，通过电流采样电路用于采集驱动电机的三相电流信号作为电流参数，通过转速传感器用于采集驱动电机的转速作为转速估算值。
可选地，该车辆驱动系统输出扭矩监控方法包括以下步骤：对电压参数进行坐标变换，得到两相静止坐标系下的电压分量；根据两相静止坐标系下的电压分量计算驱动电机的转速估算值，并根据电压参数、电流参数及转速估算值计算扭矩估算值。
具体地，获取驱动电机的相电压Uu、Uv及Uw，通过三相-两相坐标变换，将相电压变换到两相静止αβ坐标系下，具体公式如下：
Figure BDA0002762970410000151
其中，Uα、Uβ表示相电压的α轴、β轴电压分量。
通过公式一，可得到两相静止αβ坐标系下的相电压的α轴、β轴电压分量Uα、Uβ，将其代入下式，计算驱动电机的转速估算值：
Figure BDA0002762970410000152
其中，n表示驱动电机的转速估算值，ω表示电机的电角速度，p表示驱动电机的极对数。
进一步地，根据如下公式三计算扭矩估算值：
Figure BDA0002762970410000153
其中，Te表示扭矩估算值，η表示驱动系统的驱动效率，n表示电机的转速估算值，U表示驱动电机的相电压，I表示驱动电机的相电流。
本发明实施例，通过交流侧扭矩估算模型进行扭矩估算，有利于提高扭矩计算精度，提高扭矩监测控制的效率，提升驾驶体验。
由此，本发明实施例提供的车辆驱动系统输出扭矩监控方法，通过采集驱动电机的电压参数及电流参数，通过扭矩控制模块获取整车扭矩请求值，并根据整车扭矩请求值输出扭矩控制信号，通过扭矩监测模块计算驱动电机的转速估算值及扭矩估算值，并根据整车扭矩请求值与扭矩估算值之间的差值，判断扭矩控制信号对应的输出扭矩是否安全，若整车扭矩请求值与扭矩估算值之间的差值大于预设阈值范围，则通过关断控制模块选择关断路径，控制驱动电机安全停机，能够快速、有效地获取驱动系统的实际输出扭矩及整车需求扭矩，并通过互为冗余的多条关断路径，控制驱动电机安全运行或停机，解决了车辆驱动系统的输出扭矩控制策略算法复杂、准确性差的问题，有利于提高驱动系统的输出扭矩安全性，提高系统可靠性。
实施例三
本发明实施例三提供了一种车辆。图4是本发明实施例三提供的一种车辆的结构示意图。本发明实施例适用于通过多条关断路径实现驱动电机安全停机的应用场景。
如图4所示，该车辆200包括上述车辆驱动系统输出扭矩监控系统100。
在本实施例中，该车辆200可为纯电动汽车。
综上，本发明实施例提供的车辆，设置车辆驱动系统输出扭矩监控系统，该系统设置采样模块、扭矩控制模块、扭矩监测模块、关断控制模块及三相全桥驱动电路，通过采样模块采集驱动电机的电压参数及电流参数，通过扭矩控制模块获取整车扭矩请求值，并根据整车扭矩请求值输出扭矩控制信号，通过扭矩监测模块计算驱动电机的转速估算值及扭矩估算值，并根据整车扭矩请求值与扭矩估算值之间的差值，判断扭矩控制信号对应的输出扭矩是否安全，若整车扭矩请求值与扭矩估算值之间的差值大于预设阈值范围，则通过关断控制模块选择关断路径，控制驱动电机安全停机，能够快速、有效地获取驱动系统的实际输出扭矩及整车需求扭矩，并通过互为冗余的多条关断路径，控制驱动电机安全运行或停机，解决了车辆驱动系统的输出扭矩控制策略算法复杂、准确性差的问题，有利于提高驱动系统的输出扭矩安全性，提高系统可靠性。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种车辆驱动系统输出扭矩监控系统，所述驱动系统包括驱动电机，其特征在于，所述监控系统包括：采样模块、主控芯片、关断控制模块及三相全桥驱动电路，所述主控芯片包括扭矩控制模块及扭矩监测模块；
所述采样模块用于获取驱动电机的运行参数，所述运行参数包括电压参数及电流参数；
所述扭矩控制模块用于获取整车扭矩请求值，并根据所述整车扭矩请求值输出扭矩控制信号；
所述扭矩监测模块用于接收所述整车扭矩请求值、所述电压参数及所述电流参数，并根据所述电压参数及所述电流参数计算转速估算值及扭矩估算值，以及在所述整车扭矩请求值与所述扭矩估算值之间的差值超过预设阈值范围时，对所述关断控制模块发送扭矩故障信号；
所述关断控制模块用于根据所述扭矩故障信号及所述转速估算值输出关断控制信号；
所述三相全桥驱动电路用于根据所述扭矩控制信号控制所述驱动电机输出扭矩，或者，根据所述关断控制信号选择关断路径，控制所述驱动电机安全停机。
2.根据权利要求1所述的车辆驱动系统输出扭矩监控系统，其特征在于，还包括：主控芯片监测模块，所述主控芯片监测模块分别与所述主控芯片及所述关断控制模块电连接，所述主控芯片监测模块用于对所述主控芯片进行故障检测，并将主控芯片故障信号发送至所述关断控制模块；
所述关断控制模块还用于根据所述主控芯片故障信号及所述扭矩故障信号输出关断控制信号。
3.根据权利要求1或2所述的车辆驱动系统输出扭矩监控系统，其特征在于，所述关断控制模块包括故障分级单元及关断路径选择单元，所述关断路径选择单元与所述三相全桥驱动电路的控制端电连接；
所述故障分级单元用于根据接收到的故障信号确定故障等级，并将所述故障等级发送至所述关断路径选择单元；
所述关断路径选择单元用于在判断所述故障等级为第一故障等级时，输出第一关断控制信号，控制所述三相全桥驱动电路的下桥臂全部导通；并在判断所述故障等级为第二故障等级，且所述转速估算值小于预设转速阈值时，输出第二关断控制信号，控制所述三相全桥驱动电路的上桥臂及下桥臂关断。
4.根据权利要求3所述的车辆驱动系统输出扭矩监控系统，其特征在于，所述关断控制模块还包括桥臂故障诊断单元，所述桥臂故障诊断单元用于对所述下桥臂进行故障检测，并将桥臂故障信号发送至所述关断路径选择单元；
所述关断路径选择单元还用于在判断所述故障等级为第一故障等级，且接收到桥臂故障信号时，输出第三关断控制信号，控制所述三相全桥驱动电路的上桥臂全部导通。
5.根据权利要求1或2所述的车辆驱动系统输出扭矩监控系统，其特征在于，所述三相全桥驱动电路包括IGBT驱动芯片、供电模块及IGBT模块，所述IGBT模块包括三相上桥臂IGBT电路和三相下桥臂IGBT电路，所述上桥臂IGBT电路与所述下桥臂IGBT电路一一对应电连接；
所述IGBT驱动芯片包括三相上桥臂驱动电路及三相下桥臂驱动电路，所述上桥臂驱动电路与所述上桥臂IGBT电路一一对应电连接，所述下桥臂驱动电路与所述下桥臂IGBT电路一一对应电连接，所述上桥臂驱动电路用于驱动上桥臂IGBT导通或者关断，所述下桥臂驱动电路用于驱动下桥臂IGBT导通或者关断；
所述供电模块包括供电电路及备用供电电路，所述供电电路用于对所述三相上桥臂驱动电路及所述三相下桥臂驱动电路供电，所述备用供电电路用于对所述三相下桥臂驱动电路供电。
6.根据权利要求1-5任一项所述的车辆驱动系统输出扭矩监控系统，其特征在于，所述采样模块包括电压采样电路及电流采样电路，所述电压采样电路用于采集所述驱动电机的三相电压信号作为电压参数，所述电流采样电路用于采集所述驱动电机的三相电流信号作为电流参数。
7.根据权利要求6所述的车辆驱动系统输出扭矩监控系统，其特征在于，所述扭矩监测模块包括坐标变换单元及计算单元，所述坐标变换单元用于对所述电压参数进行坐标变换，得到两相静止坐标系下的电压分量；所述计算单元用于根据所述两相静止坐标系下的电压分量计算转速估算值，并根据所述电压参数、所述电流参数及所述转速估算值计算所述扭矩估算值。
8.根据权利要求7所述的车辆驱动系统输出扭矩监控系统，其特征在于，所述计算单元根据如下公式计算扭矩估算值：
Figure FDA0002762970400000031
其中，Te表示扭矩估算值，η表示驱动系统的驱动效率，n表示电机的转速估算值，U表示驱动电机的相电压，I表示驱动电机的相电流。
9.一种车辆驱动系统输出扭矩监控方法，所述驱动系统包括驱动电机，其特征在于，包括以下步骤：
获取所述驱动电机的运行参数，所述运行参数包括电压参数及电流参数；
获取整车扭矩请求值，并根据所述整车扭矩请求值输出扭矩控制信号；
根据所述电压参数及所述电流参数计算转速估算值及扭矩估算值，并判断所述整车扭矩请求值与所述扭矩估算值之间的差值是否超过预设阈值范围；
若所述整车扭矩请求值与所述扭矩估算值之间的差值超过预设阈值范围，则发出扭矩故障信号；
根据所述扭矩故障信号及所述转速估算值输出关断控制信号；
根据所述扭矩控制信号控制所述驱动电机输出扭矩，或者，根据所述关断控制信号选择关断路径，控制所述驱动电机安全停机。
10.一种车辆，其特征在于，包括：权利要求1-8任一项所述的车辆驱动系统输出扭矩监控系统。
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