CN115201675A - 一种新能源汽车电机部件智能检测设备 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种新能源汽车电机部件智能检测设备，包括：数据获取模块，用于通过所述速度传感器采集所述永磁同步电机的当前参数；故障检测模块，用于根据当前参数和理论值实现对所述速度传感器的故障检测。本发明提供的新能源汽车电机部件的故障检测设备，可及时检测出速度传感器故障，有效地避免了因速度传感器故障导致的严重后果，例如由于速度传感器失效，将使得整个系统输出信号无法采集与反馈，从而导致整个驱动系统性能指标恶化、汽车系统失控等。

Description

一种新能源汽车电机部件智能检测设备

技术领域

本发明涉及新能源汽车技术领域，具体涉及一种新能源汽车电机部件智能检测设备。

背景技术

目前，在全球面临着能源匮乏等问题的背景下，新能源汽车在全球范围内得到了迅速的发展。

新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源(或使用常规的车用燃料、采用新型车载动力装置)，综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。太阳能发电是利用电池组件将太阳能直接转变为电能的装置。新能源汽车采用的主要是非燃油动力装置，不需要燃烧汽油、柴油等，而是采用清洁能源，比如：电力、太阳能、氢气等。这样，就减少了二氧化碳等气体的排放，从而达到保护环境的目的。

近年来，新能源汽车的市场保有量在不断飙升，与此同时，其系统的安全性、可靠性就显得尤为重要重要。目前，常见的新能源汽车故障主要包括电池故障、变速箱故障、空调故障以及驱动电机部件故障等等。

电池故障主要包括元器件本身故障及人为故障两种。元器件本身故障包括单体电池故障、电池管理系统故障和线路连接件故障等电池故障。人为故障指的是人为因素造成的故障，例如长时间过充、在恶劣环境下使用以及长时间使用等等。

驱动电机部件故障主要包括电机故障和机械故障。驱动电机的稳定运行是保障新能源汽车安全稳定行驶的前提。因此，对驱动电机部件的故障检测显得至关重要。

发明内容

针对上述技术缺陷，本发明实施例的目的在于提供一种新能源汽车电机部件智能检测设备。

为实现上述目的，本发明实施例提供了一种新能源汽车电机部件智能检测设备。所述新能源汽车电机部件包括永磁同步电机、观测器以及速度传感器，所述智能检测设备包括：

数据获取模块，用于通过所述速度传感器采集所述永磁同步电机的当前参数；

故障检测模块，用于根据所述当前参数和理论值实现对所述速度传感器的故障检测；其中，所述理论值由所述观测器计算所得。

在本申请的某些具体实施方式中，所述当前参数包括所述永磁同步电机的当前转速，所述理论值为所述观测器计算的转速估计值，所述故障检测模块具体用于：

计算所述当前转速和转速估计值的差值；

设定转速阈值；所述转速阈值根据所述新能源汽车驱动系统基本参数设定为最小转速误差；

若所述差值的绝对值大于所述转速阈值，则判断所述速度传感器发生故障；

若所述差值的绝对值小于等于所述转速阈值，则判断所述速度传感器正常工作。

作为本申请的一种优选实施方式，所述新能源汽车电机部件还包括电机控制器，与所述永磁同步电机连接；

所述智能检测设备还包括温度传感器，用于实时监测所述永磁同步电机的温度变化情况，并将所述温度变化情况反馈至所述故障检测模块；

所述故障检测模块用于根据所述温度变化情况判断所述永磁同步电机和所述电机控制器是否有发生故障的风险。

进一步地，在本申请的某些优选实施方式中，所述智能检测设备还包括声音获取模块，用于获取所述新能源汽车电机部件运行时的声音数据，并将所述声音数据反馈至所述故障检测模块；

所述故障检测模块用于根据所述声音数据判断所述新能源汽车电机部件是否有发生故障的风险。

进一步地，在本申请的某些优选实施方式中，所述智能检测设备还包括声音处理模块，用于对所述声音数据进行处理以滤除环境噪声，主要包括：

第一单元，用于对所述声音数据进行放大以及降噪处理；

第二单元，用于对放大、降噪处理后的所述声音数据进行滤波处理，滤除其中的环境噪声，得到处理结果，并将所述处理结果发送至所述故障检测模块。

进一步地，所述新能源汽车电机部件还包括电池模块，用于对所述永磁同步电机以及速度传感器供电；所述故障检测模块还用于检测所述电池模块的剩余电量，并根据所述剩余电量启动所述新能源汽车电机部件的备用电池进行供电；所述备用电池为太阳能电池板。

优选地，所述智能检测设备还包括人机交互模块，用于：

获取用户发送的行程数据；所述行程数据从车载导航软件中提取；

获取所述电池模块的剩余电量；

判断所述剩余电量是否满足所述行程数据需求；

若不满足，则在所述剩余电量低于预设阈值时，启动备用电池工作。

进一步地，所述智能检测设备还包括报警模块，用于接收所述故障检测模块发送的检测结果进行报警。

实施本发明实施例，数据获取模块通过速度传感器采集永磁同步电机的当前参数，故障检测模块根据该当前参数和理论值实现对速度传感器的故障检测；即，本申请提供了一种新能源汽车电机部件的故障检测方法，可及时检测出速度传感器故障，有效地避免了因速度传感器故障导致的严重后果，例如由于速度传感器失效，将使得整个系统输出信号无法采集与反馈，从而导致整个驱动系统性能指标恶化、汽车系统失控等。

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。

图1是新能源汽车电机部件的结构图；

图2是本发明第一实施例提供的新能源汽车电机部件智能检测设备的结构图；

图3是本发明第二实施例提供的新能源汽车电机部件智能检测设备的结构图；

图4是本发明第三实施例提供的新能源汽车电机部件智能检测设备的结构图；

图5是本发明第四实施例提供的新能源汽车电机部件智能检测设备的结构图；

图6是本发明第五实施例提供的新能源汽车电机部件智能检测设备的结构图；

图7是本发明实施例提供的新能源汽车电机部件智能检测设备对应的方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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。

请参考图1，新能源汽车电机部件主要包括永磁同步电机、电机控制器、速度传感器、观测器、电池模块以及备用电池等。其中，电池模块用于对整个电机部件进行供电，备用电池在本实施例中选用太阳能电池板，其主要是在电池模块电量不足时开启工作，以保证整个电机部件的正常供电需求。

电机控制器、速度传感器及观测器均与永磁同步电机连接，电机控制器用于对永磁同步电机进行控制，速度传感器用于采集永磁电机的转速。

实施例1：

再请参考图2，本发明第一实施例提供的新能源汽车电机部件智能检测设备主要包括数据获取模块及故障检测模块。

数据获取模块主要用于通过速度传感器采集永磁同步电机的当前参数，例如当前转速等。

故障检测模块主要用于根据该当前参数和理论值实现对速度传感器的故障检测；该理论值由观测器计算所得，在本实施例中，理论值指的是观测器计算的转速估计值。

具体地，故障检测模块具体用于：

计算所述当前转速和转速估计值的差值；

设定转速阈值；所述转速阈值根据所述新能源汽车驱动系统基本参数设定为最小转速误差；

若所述差值的绝对值大于所述转速阈值，则判断所述速度传感器发生故障；

若所述差值的绝对值小于等于所述转速阈值，则判断所述速度传感器正常工作。

需要说明的是，理想条件下，当速度传感器正常工作时，由速度传感器获取的电机实际转速应与观测器计算得到的转速估计值实时相等；一旦速度传感器发生故障，电机实际转速无法被反馈至系统输入端，有故障的速度传感器输出的信号迅速发生变化，电机实际转速和转速估计值必然不相等。因此，选取电机实际转速和转速估计值的差值作为速度传感器失效检测的故障特征量。

但是，由于受到外界影响，速度传感器正常工作时，所得到的电机实际转速和速度估计值仍然会存在一定误差。其中，产生误差主要有两种情况：(1) 受外部噪声等干扰或者参数不确定的影响；(2)外部干扰使得在采样过程中产生误差从而影响转速估计值的精度。即，上述两种情况均可能导致错误检测信号产生。

为了避免产生错误检测信号，在本实施例中引入转速阈值。由于转速阈值的选取既会对检测结果的准确性产生影响，也会对检测时间产生一定影响。因此，在本实施例中，根据驱动系统基本参数，将速度阈值设定为最小转速误差。

进一步地，设定速度传感器的检测判断标准为：

若差值的绝对值大于转速阈值，则判断速度传感器发生故障；

若差值的绝对值小于等于转速阈值，则判断速度传感器正常工作。

从以上描述可知，上述实施例中，数据获取模块通过速度传感器采集永磁同步电机的当前参数，故障检测模块根据该当前参数和理论值实现对速度传感器的故障检测；即，本申请提供了一种新能源汽车电机部件的故障检测方法，可及时检测出速度传感器故障，有效地避免了因速度传感器故障导致的严重后果，例如由于速度传感器失效，将使得整个系统输出信号无法采集与反馈，从而导致整个驱动系统性能指标恶化、汽车系统失控等。

实施例2：

新能源汽车的电机，因机械卡死或外部阻力太大将会导致电机发生堵转，若在该工况司机依然持续深踩油门，电机将会在堵转或极低转速下输出大扭矩而导致电机控制器的IGBT驱动模块和电机温升过快，最终将导致损坏或造成其烧毁。

基于该技术问题的存在，如图3所示的本申请的第二实施例，在第一实施例的基础上，新增温度传感器，用于实时监测永磁同步电机的温度变化情况，并将其反馈至故障检测模块。

故障检测模块根据温度变化情况判断永磁同步电机和电机控制器是否有发生故障的风险。例如，温度传感器监测到永磁同步电机的温度在短时间内急剧升高，则认为永磁同步电机和电机控制器发生故障的风险较大。

即，该实施例2是采用温度传感器进行永磁同步电机的温度变化情况，来实现新能源汽车电机部件的故障检测。

实施例3：

上述电机部件在运行时，都会发出一定的声音。当上述电机部件发生故障时，其发出的声音频率也会有所变化。

基于该技术背景，如图4所示的本申请的第三实施例，在第二实施例的基础上，新增声音获取模块，用于获取所述新能源汽车电机部件运行时的声音数据，并将所述声音数据反馈至所述故障检测模块；

所述故障检测模块用于根据所述声音数据判断所述新能源汽车电机部件是否有发生故障的风险。例如，当声音数据超过电机部件运行时的正常分贝范围时，或者声音数据的在某个时间点突然升高时，则认为电机部件发生故障的风险较大。

即，该实施例3是根据电机部件运行时的声音数据，来实现新能源汽车电机部件的故障检测。

实施例4：

在采集声音数据的过程中，容易受到环境噪声的影响，从而导致所采集的声音数据并非干净的设备运行声音，从而会导致故障误判率的提升。

基于该技术问题的存在，如图5所示的本申请的第四实施例，在第三实施例的基础上，新增声音处理模块，用于对声音数据进行处理以滤除环境噪声。

其中，该声音处理模块包括：

第一单元，用于对所述声音数据进行放大以及降噪处理；

第二单元，用于对放大、降噪处理后的所述声音数据进行滤波处理，滤除其中的环境噪声，得到处理结果，并将所述处理结果发送至所述故障检测模块。

具体地，在本实施例中，采用如下所述的滤波算法对声音数据进行滤波：

(1)构建目标函数

其中，w为均衡器的权向量，u 为均衡器的输入向量，E为期望，d为期望响应；

(2)构造均衡器的权向量系数的递推公式：

w(i)＝w(i-1)+ηΦ(i)[d(i)-Φ(i)^Tw(i-1)]

其中，w(i)为权向量系数，η为步长，

为均衡器输入向量u映射到高维特征空间的向量；

(3)根据RKHS理论，在权向量张成的空间做投影，权向量在特征空间展开可得：

其中，a_j(i)为所述投影的系数；

(4)根据Mercer核定义进行向量点积，得到均衡器的输出公式：

y(i；k)为滤波器的输出值；

(5)对均衡器进行初始化，按照步骤(2)-(4)不断进行迭代和更新，直至处理完毕。

即，该实施例4对所采集的声音数据进行处理，以滤除其中的环境噪声，得到了干净的声音数据，基于该干净的声音数据进行故障检测，可以有效地较低误判率。

需要说明的是，实施例1-4所述的故障检测模块，除了可实现上述功能外，还具备如下功能：

检测所述电池模块的剩余电量，并根据所述剩余电量启动所述新能源汽车电机部件的备用电池进行供电。

实施例5：

如图6所示的第五实施例，在实施例四的基础上，新增人机交互模块和报警模块。

其中，报警模块主要用于接收故障检测模块所得到的检测结果，根据该检测结果进行报警，以及根据故障类型通知不同的维修人员。例如，对于速度传感器故障，通知维修人员A，对于电池故障，通知维修人员B。。。。。。

进一步地，人机交互模块，用于：

获取用户发送的行程数据；所述行程数据从车载导航软件中提取；

获取所述电池模块的剩余电量；

判断所述剩余电量是否满足所述行程数据需求；

若不满足，则在所述剩余电量低于预设阈值时，启动备用电池工作。

举例来说，用户在行驶过程中，使用专业导航进行导航，人机交互模块可获取到行程数据为300公里，从故障检测模块处获取到电池模块剩余电量为50％，从速度传感器处获取到最近行驶的100公里范围内的平均速度为V，根据剩余电量和平均速度计算出可行驶距离为150公里。那么，在接下来的行驶过程中，人机交互模块持续、实时获取剩余电量，若发现剩余电量低于预设阈值，则及时启动备用电池。

此外，若在一开始(即刚获取剩余电量和行程数据时)便发现剩余电量无法支持用户行程，则会根据行程数据搜索充电站，并根据剩余电量情况等及时推送充电站给用户选择，从而有效地缓解新能源汽车在高速行驶过程中的里程焦虑。

需要说明的是，实施例2-5均是在实施例1的基础上新增的其他模块，其具有实施例1所具备的所有功能特征以及有益效果。

实施例6：

基于相同的发明构思，本发明实施例还提供了一种新能源汽车电机部件智能检测方法，如图7所示，该检测方法包括如下步骤：

S101，设定转速阈值。

具体地，根据新能源汽车驱动系统基本参数进行转速阈值设定。

S102，通过速度传感器获取永磁同步电机的当前转速。

S103，计算当前转速和转速估计值的差值。

其中，该转速估计值由观测器计算所得。

S104，若差值的绝对值大于转速阈值，则判定速度传感器发生故障，反之，则判定速度传感器正常工作。

需要说明的是，步骤S101-S104仅描述了一种电机部件的故障检测，即速度传感器的故障检测。除此之外，本实施例的检测方法还可进行另外电机部件的故障检测，具体如下：

一、永磁同步电机和电机控制器的故障检测：采用温度传感器实时检测两者的温度变化情况，并根据该温度变化情况判断两者是否有发生故障的风险。

二、整个电机部件的故障检测：采用声音获取模块获取新能源汽车电机部件运行时的声音数据，并根据该声音数据判断电机部件是否有发生故障的风险。

需要说明的是，本实施例中所描述的多种故障检测更为具体的流程描述，请参考前述设备实施例部分，在此不再赘述。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种新能源汽车电机部件智能检测设备，其特征在于，所述新能源汽车电机部件包括永磁同步电机、观测器以及速度传感器，所述智能检测设备包括：

数据获取模块，用于通过所述速度传感器采集所述永磁同步电机的当前参数；

故障检测模块，用于根据所述当前参数和理论值实现对所述速度传感器的故障检测；其中，所述理论值由所述观测器计算所得。

2.如权利要求1所述的新能源汽车电机部件智能检测设备，其特征在于，所述当前参数包括所述永磁同步电机的当前转速，所述理论值为所述观测器计算的转速估计值，所述故障检测模块具体用于：

计算所述当前转速和转速估计值的差值；

设定转速阈值；所述转速阈值根据所述新能源汽车驱动系统基本参数设定为最小转速误差；

若所述差值的绝对值大于所述转速阈值，则判断所述速度传感器发生故障；

若所述差值的绝对值小于等于所述转速阈值，则判断所述速度传感器正常工作。

3.如权利要求2所述的新能源汽车电机部件智能检测设备，其特征在于，所述新能源汽车电机部件还包括电机控制器，与所述永磁同步电机连接；

所述智能检测设备还包括温度传感器，用于实时监测所述永磁同步电机的温度变化情况，并将所述温度变化情况反馈至所述故障检测模块；

所述故障检测模块用于根据所述温度变化情况判断所述永磁同步电机和所述电机控制器是否有发生故障的风险。

4.如权利要求1-3任一项所述的新能源汽车电机部件智能检测设备，其特征在于，所述智能检测设备还包括声音获取模块，用于获取所述新能源汽车电机部件运行时的声音数据，并将所述声音数据反馈至所述故障检测模块；

所述故障检测模块用于根据所述声音数据判断所述新能源汽车电机部件是否有发生故障的风险。

5.如权利要求4所述的新能源汽车电机部件智能检测设备，其特征在于，所述智能检测设备还包括声音处理模块，用于对所述声音数据进行处理以滤除环境噪声。

6.如权利要求5所述的新能源汽车电机部件智能检测设备，其特征在于，所述声音处理模块包括：

第一单元，用于对所述声音数据进行放大以及降噪处理；

第二单元，用于对放大、降噪处理后的所述声音数据进行滤波处理，滤除其中的环境噪声，得到处理结果，并将所述处理结果发送至所述故障检测模块。

7.如权利要求5所述的新能源汽车电机部件智能检测设备，其特征在于，所述新能源汽车电机部件还包括电池模块，用于对所述永磁同步电机以及速度传感器供电；所述故障检测模块还用于检测所述电池模块的剩余电量，并根据所述剩余电量启动所述新能源汽车电机部件的备用电池进行供电；所述备用电池为太阳能电池板。

8.如权利要求7所述的新能源汽车电机部件智能检测设备，其特征在于，所述智能检测设备还包括人机交互模块，用于：

获取用户发送的行程数据；所述行程数据从车载导航软件中提取；

获取所述电池模块的剩余电量；

判断所述剩余电量是否满足所述行程数据需求；

若不满足，则在所述剩余电量低于预设阈值时，启动备用电池工作。

9.如权利要求7所述的新能源汽车电机部件智能检测设备，其特征在于，所述智能检测设备还包括报警模块，用于接收所述故障检测模块发送的检测结果进行报警。

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