CN112436770A - 一种汽车电机速度传感器故障监测方法、电子设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种汽车电机速度传感器故障监测方法、电子设备及存储介质,方法包括:从监测电机电流的电流传感器中获取电流传感器信息,基于所述电流传感器信息估算得到估算电机转速;从监测电机转速的速度传感器中获取电机转速作为传感器计算转速;将所述传感器计算转速与所述估算电机转速进行比较,根据比较结果,确定所述速度传感器为故障或正常。本发明不需要添加额外的传感器,仅利用车辆现有电流传感器,不会造成成本上升。同时,通过速度传感器加转速估算的多级判断,增加转速结果可信度。最后,通过增加转速主动监控,缩短判断时间。
Description
技术领域
本发明涉及汽车相关技术领域,特别是一种汽车电机速度传感器故障监测方法、电子设备及存储介质。
背景技术
在新能源汽车驱动系统中,实现永磁同步电机的高性能控制,一般通过在电机转子轴上安装旋转变压器作为速度传感器,以测量永磁同步电机的转速。通过解算电机角度、转速信息,实现对电机的闭环矢量控制。
然而,现有技术仅通过速度传感器测量电机角度和转速,在旋转变压器或者旋变电路信号异常时,无法准确获得电机的转速信号,从而导致电机失控,同时控制器也不能及时判断具体错误原因,降低了故障的解析效率。
发明内容
基于此,有必要针对现有技术在速度传感器出现故障时无法准确判断的技术问题,提供一种汽车电机速度传感器故障监测方法、电子设备及存储介质。
本发明提供一种汽车电机速度传感器故障监测方法,包括:
从监测电机电流的电流传感器中获取电流传感器信息,基于所述电流传感器信息估算得到估算电机转速;
从监测电机转速的速度传感器中获取电机转速作为传感器计算转速;
将所述传感器计算转速与所述估算电机转速进行比较,根据比较结果,确定所述速度传感器为故障或正常。
进一步地,所述基于所述电流传感器信息估算得到估算电机转速,具体包括:
将所述电流传感器信息输入滑膜观测器模型,根据从滑膜观测器模型中获取的信息估算得到估算电机转速。
更进一步地,根据从滑膜观测器模型中获取的信息估算得到估算电机转速,具体包括:
从滑膜观测器模型中获取反电动势信息;
从得到的反电动势信息中提取转速信息作为估算电机转速。
再进一步地,所述从得到的反电动势信息中提取转速信息作为估算电机转速,具体包括:
从得到的反电动势信息中,通过位置解耦得到转速信息作为估算电机转速。
再进一步地,所述从得到的反电动势信息中,通过位置解耦得到转速信息作为估算电机转速,具体包括:
从得到的反电动势信息中,通过锁相环进行位置解耦得到转速信息作为估算电机转速。
进一步地,所述将所述传感器计算转速与所述估算电机转速进行比较,根据比较结果,确定所述速度传感器为故障或正常,具体包括:
检测所述传感器计算转速与所述估算电机转速的偏差,如果所述偏差超过预设阈值,则判断所述速度传感器为故障,否则判断所述速度传感器为正常。
再进一步地,还包括:
如果判断所述速度传感器为正常,则基于所述传感器计算转速生成电机控制目标值,并发送至所述电机。
再进一步地,还包括:
如果判断所述速度传感器为故障,则基于所述估算电机转速生成电机控制目标值,并发送至所述电机。
本发明提供一种汽车电机速度传感器故障监测电子设备,包括:
至少一个处理器;以及,
与至少一个所述处理器通信连接的存储器;其中,
所述存储器存储有可被至少一个所述处理器执行的指令,所述指令被至少一个所述处理器执行,以使至少一个所述处理器能够执行如前所述的汽车电机速度传感器故障监测方法。
本发明提供一种存储介质,所述存储介质存储计算机指令,当计算机执行所述计算机指令时,用于执行如前所述的汽车电机速度传感器故障监测方法的所有步骤。
本发明不需要添加额外的传感器,仅利用车辆现有电流传感器,不会造成成本上升。同时,通过速度传感器加转速估算的多级判断,增加转速结果可信度。最后,通过增加转速主动监控,缩短判断时间。
附图说明
图1为本发明一实施例一种汽车电机速度传感器故障监测方法的工作流程图;
图2为本发明最佳实施例的系统原理图;
图3为本发明一实施例一种汽车电机速度传感器故障监测方法的工作流程图;
图4为本发明最佳实施例一种汽车电机速度传感器故障监测方法的工作流程图;
图5为本发明一实施例一种汽车电机速度传感器故障监测电子设备的硬件结构示意图。
标记说明
1-电机;2-速度传感器;3-电流传感器;4-控制器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细的说明。
实施例一
如图1所示为本发明一实施例一种汽车电机速度传感器故障监测方法的工作流程图,包括:
步骤S101,从监测电机电流的电流传感器中获取电流传感器信息,基于所述电流传感器信息估算得到估算电机转速;
步骤S102,从监测电机转速的速度传感器中获取电机转速作为传感器计算转速;
步骤S103,将所述传感器计算转速与所述估算电机转速进行比较,根据比较结果,确定所述速度传感器为故障或正常。
具体来说,本发明应用于汽车电子控制单元(Electronic Control Unit,ECU)。
如图2所示为本发明最佳实施例的系统原理图,执行步骤S101时,电流传感器3从电机1中获取信息,并对该信息进行估算得到估算电机转速。同时,步骤S102从监测电机1转速的速度传感器2中获取速度传感器2检测得到的电机转速作为传感器计算转速。其中步骤S101和步骤S102为同步执行。然后执行步骤S103,将估算电机转速和传感器计算转速进行比较,确定速度传感器是否有故障。
现有技术的电机在接收到错误的转速信号时会导致故障,而本发明主动对速度传感器进行监测,从而对速度传感器的故障能够及早发现,避免故障。另外,由于能够准确地确定速度传感器是否故障,因此也能够准确判断故障成因,对故障能够有更为准确的判断。
本发明不需要添加额外的传感器,仅利用车辆现有电流传感器,不会造成成本上升。同时,通过速度传感器加转速估算的多级判断,增加转速结果可信度。最后,通过增加转速主动监控,缩短判断时间。
实施例二
如图3所示为本发明一实施例一种汽车电机速度传感器故障监测方法的工作流程图,包括:
步骤S301,从监测电机电流的电流传感器中获取电流传感器信息,将所述电流传感器信息输入滑膜观测器模型,根据从滑膜观测器模型中获取的信息估算得到估算电机转速。
在其中一个实施例中,根据从滑膜观测器模型中获取的信息估算得到估算电机转速,具体包括:
从滑膜观测器模型中获取反电动势信息;
从得到的反电动势信息中提取转速信息作为估算电机转速。
在其中一个实施例中,所述从得到的反电动势信息中提取转速信息作为估算电机转速,具体包括:
从得到的反电动势信息中,通过位置解耦得到转速信息作为估算电机转速。
在其中一个实施例中,所述从得到的反电动势信息中,通过位置解耦得到转速信息作为估算电机转速,具体包括:
从得到的反电动势信息中,通过锁相环进行位置解耦得到转速信息作为估算电机转速。
步骤S302,从监测电机转速的速度传感器中获取电机转速作为传感器计算转速。
步骤S303,检测所述传感器计算转速与所述估算电机转速的偏差,如果所述偏差超过预设阈值,则判断所述速度传感器为故障,否则判断所述速度传感器为正常。
具体来说,步骤S301通过滑膜观测器模型估算电机转速。滑膜观测器模型为一种算法模型,具体可以在例如汽车电子控制单元的控制器中实现。如图2所示,将电流传感器3的Uα/Uβ/Iα/Iβ输入滑膜观测器模型得到反电动势信息。其中,Uα为静止坐标系下的分解到α轴上的电压,Uβ为静止坐标系下的分解到β轴上的电压值,iα为静止坐标系下的分解到α轴上的电流值,iβ为静止坐标系下的分解到β轴上的电流值,其中电机的静止坐标系包括α轴和β轴,α轴指向定子的A相,β轴与α轴垂直。
其中用滑模观测器(Sliding Mode Observer,SMO)来观测扩展反电动势的电流状态方程如下:
Ld为定子d轴电感;
Lq为定子q轴电感;
R为定子电阻;
ωe为电角速度;
iα为定子α轴电流;
iβ为定子β轴电流;
电机的旋转坐标系包括d轴和q轴,其中,d轴指向转子磁场N极方向,q轴垂直转子磁场方向。
在反电动势中包含转子位置信号,通过位置解耦可得到角度信号和转速信号。通过锁相环(Phase Locked Loop,PLL)进行位置解耦可得到角度信号和转速信号,从反电动势中解耦得到的转速信号作为估算电机转速。
基于估算的反电动势与角度的对应关系,采用PLL提取电机转子位置和转速信息,具体如下:
θe为实际电机转子位置角度;
ωe为实际电机转子电角速度;
ψf为永磁体磁链;
然后步骤S303,对比估算电机转速与速度传感器计算反馈的传感器计算转速进行比较,检测该估算电机转速与传感器计算转速的偏差大小。若偏差超过阀值,判断当前速度传感器计算反馈的传感器计算转速异常。
本实施例具体通过滑膜观测器模型来估算电机转速。引入转速估算机制,可对传感器反馈的信号进行监控,提高转速结果可信度。同时,避免单纯通过电机失控后触发报警,提高传感器信号错误的反应速度。
在其中一个实施例中,还包括:
如果判断所述速度传感器为正常,则基于所述传感器计算转速生成电机控制目标值,并发送至所述电机。
本实施例在速度传感器正常时,通过传感器计算转速控制电机。如图2所示,控制器4根据驾驶员的踏板信息确定电机扭矩,在判断速度传感器为正常时,通过速度传感器计算所得的电机目标转速和需求扭矩进行查表,输出电机控制需求目标电流值以控制电机调整电机输出动力。控制器4可以为矢量控制微处理器(Micro Controller Unit,MCU)。矢量控制MCU输出的目标值为电机控制器中用于根据实际速度和需求扭矩进行查表,得到的目标电流值。
在其中一个实施例中,还包括:
如果判断所述速度传感器为故障,则基于所述估算电机转速生成电机控制目标值,并发送至所述电机。
具体来说,如果判断传感器故障,会反馈故障信息提醒驾驶员,并可参考估算电机转速进行矢量控制。
本实施例在速度传感器故障时,采用估算电机转速来生成电机控制目标值。从而保证在速度传感器故障时,仍然能够控制电机,避免失效。
如图4所示为本发明最佳实施例一种汽车电机速度传感器故障监测方法的工作流程图,包括:
步骤S401,根据系统的输入信号Ua/Uβ/Ia/Iβ通过滑膜观测器得到反电动势信息;
步骤S402,根据得到的反电动势,基于PLL取得电机角度和转速信息;
步骤S403,根据得到的估算转速,与速度传感器反馈的转速进行做差运算,获取转速差值;
步骤S404,根据转速差值以及给定的阈值,监控当前速度传感器反馈的转速是否异常。
本实施例在目前已有速度传感器的基础上,通过无速度传感器转速估算方案,与速度传感器的计算结果进行对比,监控电机转速是否异常,提高故障解析效率,也更加符合功能安全设计的要求。
实施例三
如图5所示为本发明一种汽车电机速度传感器故障监测电子设备的硬件结构示意图,包括:
至少一个处理器501;以及,
与至少一个所述处理器501通信连接的存储器502;其中,
所述存储器502存储有可被至少一个所述处理器501执行的指令,所述指令被至少一个所述处理器501执行,以使至少一个所述处理器501能够执行如前所述的汽车电机速度传感器故障监测方法。
电子设备优选为汽车电子控制单元(Electronic Control Unit,ECU),例如图2中的控制器4。图5中以一个处理器501为例。
电子设备还可以包括:输入装置503和显示装置504。
处理器501、存储器502、输入装置503及显示装置504可以通过总线或者其他方式连接,图中以通过总线连接为例。
存储器502作为一种非易失性计算机可读存储介质,可用于存储非易失性软件程序、非易失性计算机可执行程序以及模块,如本申请实施例中的汽车电机速度传感器故障监测方法对应的程序指令/模块,例如,图1所示的方法流程。处理器501通过运行存储在存储器502中的非易失性软件程序、指令以及模块,从而执行各种功能应用以及数据处理,即实现上述实施例中的汽车电机速度传感器故障监测方法。
存储器502可以包括存储程序区和存储数据区,其中,存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序;存储数据区可存储根据汽车电机速度传感器故障监测方法的使用所创建的数据等。此外,存储器502可以包括高速随机存取存储器,还可以包括非易失性存储器,例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实施例中,存储器502可选包括相对于处理器501远程设置的存储器,这些远程存储器可以通过网络连接至执行汽车电机速度传感器故障监测方法的装置。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
输入装置503可接收输入的用户点击,以及产生与汽车电机速度传感器故障监测方法的用户设置以及功能控制有关的信号输入。显示装置504可包括显示屏等显示设备。
在所述一个或者多个模块存储在所述存储器502中,当被所述一个或者多个处理器501运行时,执行上述任意方法实施例中的汽车电机速度传感器故障监测方法。
本发明不需要添加额外的传感器,仅利用车辆现有电流传感器,不会造成成本上升。同时,通过速度传感器加转速估算的多级判断,增加转速结果可信度。最后,通过增加转速主动监控,缩短判断时间。
本发明一实施例提供一种存储介质,所述存储介质存储计算机指令,当计算机执行所述计算机指令时,用于执行如前所述的汽车电机速度传感器故障监测方法的所有步骤。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种汽车电机速度传感器故障监测方法,其特征在于,包括:
从监测电机电流的电流传感器中获取电流传感器信息,基于所述电流传感器信息估算得到估算电机转速;
从监测电机转速的速度传感器中获取电机转速作为传感器计算转速;
将所述传感器计算转速与所述估算电机转速进行比较,根据比较结果,确定所述速度传感器为故障或正常。
2.根据权利要求1所述的汽车电机速度传感器故障监测方法,其特征在于,所述基于所述电流传感器信息估算得到估算电机转速,具体包括:
将所述电流传感器信息输入滑膜观测器模型,根据从滑膜观测器模型中获取的信息估算得到估算电机转速。
3.根据权利要求2所述的汽车电机速度传感器故障监测方法,其特征在于,根据从滑膜观测器模型中获取的信息估算得到估算电机转速,具体包括:
从滑膜观测器模型中获取反电动势信息;
从得到的反电动势信息中提取转速信息作为估算电机转速。
4.根据权利要求3所述的汽车电机速度传感器故障监测方法,其特征在于,所述从得到的反电动势信息中提取转速信息作为估算电机转速,具体包括:
从得到的反电动势信息中,通过位置解耦得到转速信息作为估算电机转速。
5.根据权利要求4所述的汽车电机速度传感器故障监测方法,其特征在于,所述从得到的反电动势信息中,通过位置解耦得到转速信息作为估算电机转速,具体包括:
从得到的反电动势信息中,通过锁相环进行位置解耦得到转速信息作为估算电机转速。
6.根据权利要求1所述的汽车电机速度传感器故障监测方法,其特征在于,所述将所述传感器计算转速与所述估算电机转速进行比较,根据比较结果,确定所述速度传感器为故障或正常,具体包括:
检测所述传感器计算转速与所述估算电机转速的偏差,如果所述偏差超过预设阈值,则判断所述速度传感器为故障,否则判断所述速度传感器为正常。
7.根据权利要求1至6任一项所述的汽车电机速度传感器故障监测方法,其特征在于,还包括:
如果判断所述速度传感器为正常,则基于所述传感器计算转速生成电机控制目标值,并发送至所述电机。
8.根据权利要求1至6任一项所述的汽车电机速度传感器故障监测方法,其特征在于,还包括:
如果判断所述速度传感器为故障,则基于所述估算电机转速生成电机控制目标值,并发送至所述电机。
9.一种汽车电机速度传感器故障监测电子设备,其特征在于,包括:
至少一个处理器;以及,
与至少一个所述处理器通信连接的存储器;其中,
所述存储器存储有可被至少一个所述处理器执行的指令,所述指令被至少一个所述处理器执行,以使至少一个所述处理器能够执行如权利要求1-8任一项所述的汽车电机速度传感器故障监测方法。
10.一种存储介质,其特征在于,所述存储介质存储计算机指令,当计算机执行所述计算机指令时,用于执行如权利要求1-8任一项所述的汽车电机速度传感器故障监测方法的所有步骤。
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