一種電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)故障診斷集中控制器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)故障診斷集中控制器，包括(1)左前/右前/左后/右后輪驅(qū)動(dòng)控制器，內(nèi)嵌主控模塊、信號(hào)采集校正模塊、霍爾信號(hào)解算模塊、功率驅(qū)動(dòng)模塊、輪速估算模塊、功率逆變開(kāi)關(guān)擊穿故障診斷模塊、主輔霍爾信號(hào)冗余校驗(yàn)?zāi)K和主輔霍爾信號(hào)規(guī)則序列校驗(yàn)?zāi)K；(2)整車輪速對(duì)比模塊；本發(fā)明基于信號(hào)特性分析原理，針對(duì)功率逆變開(kāi)關(guān)擊穿故障，提出比較導(dǎo)通相電流和入地電流的在板診斷方法；針對(duì)輪轂電機(jī)霍爾傳感器失效故障，提出了主輔霍爾信號(hào)冗余校驗(yàn)、主輔霍爾信號(hào)規(guī)則序列校驗(yàn)和整車輪速對(duì)比的在板診斷和整車診斷相結(jié)合的診斷方法；采用以上方法可極大提高電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的可靠性。
【專利說(shuō)明】一種電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)故障診斷集中控制器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電動(dòng)汽車診斷控制領(lǐng)域，特別涉及一種電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)故障診斷集中控制器。

【背景技術(shù)】
[0002]被稱為綠色環(huán)保汽車的電動(dòng)汽車，因其具有零排放污染和節(jié)約石油資源等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)受到了廣泛的重視。電動(dòng)汽車有四個(gè)關(guān)鍵性技術(shù):電池技術(shù)、驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)、整車技術(shù)和能源管理技術(shù)。而驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)作為其核心部分，其性能的優(yōu)異程度直接影響到電動(dòng)汽車行駛的安全性能。眾所周知，由于其在應(yīng)用中受到頻繁加載和工作環(huán)境惡劣等因素的影響，電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障是不可避免的。
[0003]目前，電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)故障診斷的方法可以分為兩種:在板診斷(On-boardDiagnostic)和整車診斷(Vehicle Diagnostic)。在板診斷的原理是:電動(dòng)汽車正常運(yùn)行時(shí)，其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的輸入、輸出信號(hào)的電壓值都有一定的變化范圍，當(dāng)某一信號(hào)的電壓值超出了這一范圍，并且這一現(xiàn)象在一段時(shí)間內(nèi)不消失，可判斷驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障，并把這一故障以代碼的形式存入內(nèi)部隨機(jī)存儲(chǔ)器，同時(shí)點(diǎn)亮儀表板上的故障指示燈提醒駕駛員。整車診斷的原理是:驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)通過(guò)車載總線將其運(yùn)行信息發(fā)送到整車控制器，再判斷運(yùn)行信息的運(yùn)行參數(shù)值是否均在對(duì)應(yīng)的參數(shù)值范圍內(nèi)，若是，表明運(yùn)行信息正常；否則，表明包含有不在對(duì)應(yīng)的參數(shù)值范圍內(nèi)的異常運(yùn)行信息，根據(jù)異常運(yùn)行信息查詢本地的故障診斷數(shù)據(jù)庫(kù)，從故障診斷數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取對(duì)應(yīng)于異常運(yùn)行信息的故障信息。
[0004]上述故障診斷方法存在以下幾方面問(wèn)題:
[0005]1、在板診斷雖然可以快速準(zhǔn)確的診斷電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)故障，但是無(wú)法診斷諸如功率驅(qū)動(dòng)模塊中的逆變電路等硬件電路的元件擊穿故障。
[0006]2、整車診斷針對(duì)多個(gè)電子控制系統(tǒng)進(jìn)行故障診斷，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)只是其中之一，其運(yùn)行信息通過(guò)車載總線傳輸，必然占用大量的總線時(shí)間，間接延長(zhǎng)了故障診斷的時(shí)間，反而增加了發(fā)生危險(xiǎn)的概率。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，提供一種電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)故障診斷集中控制器，采用基于信號(hào)特性分析的故障診斷方法，將在板診斷技術(shù)和整車診斷技術(shù)相結(jié)合，以保證良好的加載特性和制動(dòng)特性為前提，旨在提高了電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可靠性。
[0008]本發(fā)明提供一種電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)故障診斷集中控制器，包括:主控模塊5、信號(hào)采集校正模塊6、霍爾信號(hào)解算模塊7、功率驅(qū)動(dòng)模塊8、輪速估算模塊9、功率逆變開(kāi)關(guān)擊穿故障診斷模塊10、主輔霍爾信號(hào)冗余校驗(yàn)?zāi)K11、主輔霍爾信號(hào)規(guī)則序列校驗(yàn)?zāi)K12和整車輪速對(duì)比模塊13。
[0009]其中，主控模塊5、信號(hào)采集校正模塊6、霍爾信號(hào)解算模塊7、功率驅(qū)動(dòng)模塊8、輪速估算模塊9、功率逆變開(kāi)關(guān)擊穿故障診斷模塊10、主輔霍爾信號(hào)冗余校驗(yàn)?zāi)K11和主輔霍爾信號(hào)規(guī)則序列校驗(yàn)?zāi)K12內(nèi)嵌在左前/右前/左后/右后輪驅(qū)動(dòng)控制器中；整車輪速對(duì)比模塊通過(guò)車載總線接收左前/右前/左后/右后輪輪速，并在整車控制器內(nèi)進(jìn)行輪速對(duì)比。
[0010]主控模塊5，內(nèi)嵌主控芯片及其最小電路，主控芯片采用美國(guó)德州儀器公司的數(shù)字信號(hào)處理器DSP TMS320F2812。
[0011]信號(hào)采集校正模塊6，內(nèi)嵌母線電壓采集端口、電流采集端口、校正電壓采集端口，并通過(guò)校正處理來(lái)修正由主控芯片零點(diǎn)漂移引起的AD轉(zhuǎn)換誤差。
[0012]霍爾信號(hào)解算模塊7，將霍爾信號(hào)解算成主控芯片比較方式控制寄存器值，參照輪轂電機(jī)換向相序使之輸出相應(yīng)的PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)，并將采集的主輔霍爾信號(hào)發(fā)送到主輔霍爾信號(hào)冗余校驗(yàn)?zāi)K和主輔霍爾信號(hào)規(guī)則序列校驗(yàn)?zāi)K。
[0013]功率驅(qū)動(dòng)模塊8，內(nèi)嵌驅(qū)動(dòng)電路和功率逆變電路，在功率逆變電路的入地端和輪轂電機(jī)相端加入電流傳感器，并將采集的入地電流信號(hào)和相電流信號(hào)發(fā)送到功率逆變開(kāi)關(guān)擊穿故障診斷模塊。
[0014]輪速估算模塊9，主控模塊5通過(guò)輪轂電機(jī)霍爾信號(hào)的高低電平變化來(lái)觸發(fā)主控芯片的捕獲中斷，通過(guò)記錄相鄰兩次中斷的間隔時(shí)間來(lái)估算輪轂電機(jī)的輪速，并將輪速值發(fā)送到整車輪速對(duì)比模塊。
[0015]功率逆變開(kāi)關(guān)擊穿故障診斷模塊10，主控模塊5通過(guò)比較入地電流和輪轂電機(jī)導(dǎo)通相電流是否相等來(lái)診斷左前/右前/左后/右后輪驅(qū)動(dòng)控制器的功率逆變電路的功率逆變開(kāi)關(guān)擊穿故障。由于電機(jī)導(dǎo)通相和地構(gòu)成同一回路，故導(dǎo)通相電流和入地電路必然相等；反之，如果功率逆變電路的某個(gè)功率開(kāi)關(guān)被擊穿，必然導(dǎo)致輪轂電機(jī)相應(yīng)的相出現(xiàn)短路，短路相電流為零，顯然入地電流不為零。
[0016]主輔霍爾信號(hào)冗余校驗(yàn)?zāi)K11，主控模塊5通過(guò)輪轂電機(jī)自帶的兩組霍爾傳感器進(jìn)行信號(hào)冗余校驗(yàn)來(lái)診斷左前/右前/左后/右后輪轂電機(jī)霍爾傳感器是否失效。
[0017]主輔霍爾信號(hào)規(guī)則序列校驗(yàn)?zāi)K12，輪轂電機(jī)的霍爾信號(hào)在相鄰換向周期內(nèi)的變化規(guī)律是固定的，主控模塊5利用這種固定規(guī)律即可診斷左前/右前/左后/右后輪轂電機(jī)的霍爾傳感器是否失效。
[0018]整車輪速對(duì)比模塊13，通過(guò)車載總線接收輪速估算模塊對(duì)左前/右前/左后/右后輪轂電機(jī)的輪速估算值，如果某個(gè)輪轂電機(jī)的估算輪速值的相對(duì)誤差超過(guò)閾值，說(shuō)明相應(yīng)的輪轂電機(jī)霍爾傳感器失效。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明的有益效果是:
[0020]1、采用AD校正的方法解決由主控芯片零點(diǎn)漂移引起AD轉(zhuǎn)換精度降低的問(wèn)題，使得電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可靠性更高、適用性強(qiáng)更強(qiáng)。
[0021]2、采用比較導(dǎo)通相電流和入地電流的方法來(lái)診斷和定位功率逆變電路的功率逆變開(kāi)關(guān)擊穿故障，其診斷方法原理簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)。
[0022]3、采用在板診斷和整車診斷相結(jié)合的輪轂電機(jī)霍爾傳感器失效故障診斷模式，使得其故障診斷的準(zhǔn)確率大大提聞。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
:
[0023]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖。
[0024]圖2是本發(fā)明的校正處理方法框圖。
[0025]圖3是本發(fā)明的霍爾信號(hào)示意圖。
[0026]圖4是本發(fā)明的功率逆變電路結(jié)構(gòu)框圖。
[0027]圖5是本發(fā)明的霍爾信號(hào)解算程序流程圖。
[0028]圖6是本發(fā)明的功率逆變開(kāi)關(guān)擊穿故障診斷程序流程圖。
[0029]圖7是本發(fā)明的主輔霍爾信號(hào)規(guī)則序列校驗(yàn)程序流程圖。
[0030]圖8是本發(fā)明的輪速估算程序流程圖。

【具體實(shí)施方式】
:
[0031]下面結(jié)合【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】。
[0032]圖1表示本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖，包括:主控模塊5、信號(hào)采集校正模塊6、霍爾信號(hào)解算模塊7、功率驅(qū)動(dòng)模塊8、輪速估算模塊9、功率逆變開(kāi)關(guān)擊穿故障診斷模塊10、主輔霍爾信號(hào)冗余校驗(yàn)?zāi)K11、主輔霍爾信號(hào)規(guī)則序列校驗(yàn)?zāi)K12、整車輪速對(duì)比模塊13。
[0033]其中，主控模塊5、信號(hào)采集校正模塊6、霍爾信號(hào)解算模塊7、功率驅(qū)動(dòng)模塊8、輪速估算模塊9、功率逆變開(kāi)關(guān)擊穿故障診斷模塊10、主輔霍爾信號(hào)冗余校驗(yàn)?zāi)K11和主輔霍爾信號(hào)規(guī)則序列校驗(yàn)?zāi)K12內(nèi)嵌在左前/右前/左后/右后輪驅(qū)動(dòng)控制器中；整車輪速對(duì)比模塊通過(guò)車載總線接收左前/右前/左后/右后輪輪速，并在整車控制器內(nèi)進(jìn)行輪速對(duì)比。
[0034]主控模塊5采用德州儀器公司生產(chǎn)的數(shù)字信號(hào)處理器TMS320F2812為主控芯片，該處理器具有單周期32 X 32位的乘法累加功能，能夠完成64位的數(shù)據(jù)處理，可方便地實(shí)現(xiàn)軟件升級(jí)。此外，還包括豐富的外設(shè)單元:12位高精度AD轉(zhuǎn)換器、面向電機(jī)控制的事件管理器、增強(qiáng)型總線控制器等功能模塊，由于控制靈活且抗干擾能力強(qiáng)，非常適合于輪轂電機(jī)控制系統(tǒng)。
[0035]信號(hào)采集校正模塊6，內(nèi)嵌了母線電壓采集端口、電流采集端口、參考電壓采集端口，其中母線電壓信號(hào)經(jīng)外部電阻輸入到隔離放大器ACPL-782T后轉(zhuǎn)換為正比于母線電壓的單端信號(hào)；電流傳感器選用ACS755LCB-050 ;所有外部采集信號(hào)經(jīng)以上接口集中輸入，接入主控芯片的ADINAl?ADINA7引腳，然后通過(guò)參考電壓(1.8V和2.5V)的模擬量及其數(shù)字量來(lái)校正AD轉(zhuǎn)換過(guò)程中由主控芯片的零點(diǎn)漂移引起的偏移誤差和增益誤差。
[0036]霍爾信號(hào)解算模塊7，內(nèi)嵌主輔霍爾信號(hào)采集端口，主輔霍爾信號(hào)經(jīng)RC濾波和兩次反向處理后，接入主控芯片的CAPl?CAP6引腳。主控芯片將主輔霍爾信號(hào)解算成主控芯片比較方式控制寄存器值，參照輪轂電機(jī)換向相序，輸出與霍爾信號(hào)對(duì)應(yīng)的PWM信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)功率驅(qū)動(dòng)模塊。
[0037]功率驅(qū)動(dòng)模塊8，內(nèi)嵌驅(qū)動(dòng)電路和功率逆變電路，主控芯片輸出的PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)首先經(jīng)過(guò)總線收發(fā)器74HC245，起到將驅(qū)動(dòng)信號(hào)電平轉(zhuǎn)換、提高驅(qū)動(dòng)信號(hào)負(fù)載能力以及隔離驅(qū)動(dòng)模塊與主控模塊的作用。然后，三路高側(cè)開(kāi)關(guān)信號(hào)PWM1、PWM3、PWM5分別接入驅(qū)動(dòng)芯片IR2130的HIN1、HIN2、HIN3引腳，三路低側(cè)開(kāi)關(guān)信號(hào)PWM2、PWM4、PWM6分別接入驅(qū)動(dòng)芯片IR2130的HIN4、HIN5、HIN6引腳。PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)芯片后，其高側(cè)開(kāi)關(guān)信號(hào)需要經(jīng)過(guò)自舉電路進(jìn)行升壓，以達(dá)到功率逆變模塊的功率開(kāi)關(guān)的驅(qū)動(dòng)電壓。PWM調(diào)制方式采用上管調(diào)制下管常閉的單極性調(diào)制，這種方式具有調(diào)制電流脈動(dòng)小的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)RC濾波電路可避免電壓和電流浪涌，抑制干擾。
[0038]輪速估算模塊9，主控模塊5通過(guò)輪轂電機(jī)霍爾信號(hào)的高低電平變化來(lái)觸發(fā)主控芯片的捕獲中斷，記錄相鄰兩次中斷的間隔時(shí)間即轉(zhuǎn)子經(jīng)過(guò)1/120圈(極對(duì)數(shù)為20)的時(shí)間，通過(guò)上述方法來(lái)估算輪轂電機(jī)的輪速，并將估算的輪速發(fā)送到整車輪速對(duì)比模塊。
[0039]功率逆變開(kāi)關(guān)擊穿故障診斷模塊10，主控模塊5通過(guò)比較入地電流和輪轂電機(jī)導(dǎo)通相電流是否相等來(lái)診斷左前/右前/左后/右后輪驅(qū)動(dòng)控制器的功率逆變電路的功率逆變開(kāi)關(guān)擊穿故障。由于電機(jī)導(dǎo)通相和地構(gòu)成同一回路，故導(dǎo)通相電流和入地電路必然相等；反之，如果功率逆變電路的某個(gè)功率開(kāi)關(guān)被擊穿，必然導(dǎo)致輪轂電機(jī)相應(yīng)的相出現(xiàn)短路，短路相電流為零，顯然入地電流不為零。
[0040]主輔霍爾信號(hào)冗余校驗(yàn)?zāi)K11，主控模塊5通過(guò)輪轂電機(jī)自帶的兩組霍爾傳感器進(jìn)行信號(hào)冗余校驗(yàn)來(lái)診斷左前/右前/左后/右后輪轂電機(jī)霍爾傳感器是否失效。
[0041]主輔霍爾信號(hào)規(guī)則序列校驗(yàn)?zāi)K12，輪轂電機(jī)的霍爾信號(hào)在相鄰換向周期內(nèi)的變化規(guī)律是固定的，主控模塊5利用這種固定規(guī)律即可診斷左前/右前/左后/右后輪轂電機(jī)的霍爾傳感器是否失效。
[0042]整車輪速對(duì)比模塊13，通過(guò)車載總線接收輪速估算模塊對(duì)左前/右前/左后/右后輪轂電機(jī)的輪速估算值，如果某個(gè)輪轂電機(jī)的估算輪速值的相對(duì)誤差超過(guò)閾值，說(shuō)明相應(yīng)的輪轂電機(jī)霍爾傳感器失效。
[0043]圖2表示本發(fā)明的校正處理程序流程圖。下面結(jié)合校正方法來(lái)說(shuō)明校正處理程序流程圖，AD轉(zhuǎn)換的輸入模擬電壓和轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量的關(guān)系為:
[0044]V = (DX 3)/4095 (I)
[0045]上式中，V為輸入的模擬電壓，D為轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量。
[0046]經(jīng)式(I)換算后的模擬電壓與實(shí)際電壓理論上應(yīng)該大小相等。但是如果主控芯片出現(xiàn)零點(diǎn)漂移，經(jīng)式(I)換算后的模擬電壓則與實(shí)際電壓值存在一定的誤差，即AD轉(zhuǎn)換誤差，經(jīng)式⑴換算后的模擬電壓⑴與實(shí)際電壓⑴的對(duì)應(yīng)關(guān)系(即校正方程)表示為:
[0047]Y = KX+B (2)
[0048]式中，K為增益誤差系數(shù)，B為偏移誤差系數(shù)。
[0049]取兩路校正電壓(1.8V和2.5V)經(jīng)過(guò)AD轉(zhuǎn)換后再通過(guò)(I)式換算成VjP V2，最后把(V1L 8)和(V22.5)代入⑵式，求得增益誤差系數(shù)⑷和偏移誤差系數(shù)⑶。
[0050]K = (2.5-1.8)/(V2-V1) (3)
[0051 ] B= (2.5 X V「l.8 X V2) / (V2-V1) (4)
[0052]再將增益誤差系數(shù)和偏移誤差系數(shù)代入(2)式，這樣，把信號(hào)采集模塊采集的母線電壓信號(hào)、相電流和入地電流信號(hào)經(jīng)AD轉(zhuǎn)換后換算的模擬電壓反代入式(2)，經(jīng)過(guò)校正處理即可得到上述信號(hào)準(zhǔn)確的實(shí)際電壓。
[0053]步驟S201輸入兩路校正電壓、母線電壓信號(hào)、相電流和入地電流信號(hào)。
[0054]步驟S202計(jì)算增益誤差系數(shù)，計(jì)算公式見(jiàn)式(3)。
[0055]步驟S203計(jì)算偏移誤差系數(shù)，計(jì)算公式見(jiàn)式(4)。
[0056]步驟S204代入增益誤差系數(shù)和偏移誤差系數(shù)得出校正方程，計(jì)算公式見(jiàn)式(2)。
[0057]步驟S205把母線電壓信號(hào)、相電流和入地電流信號(hào)代入校正方程，得出校正處理后的準(zhǔn)確的實(shí)際電壓。
[0058]圖3表示本發(fā)明的霍爾信號(hào)示意圖。該輪轂電機(jī)帶有三個(gè)安裝方式為60°的霍爾傳感器，霍爾信號(hào)為脈沖寬度為180°電角度、依次滯后60°、占空比為50%的PWM波形，轉(zhuǎn)子每隔60°電角度進(jìn)行I次換向，6次換向?yàn)橐粋€(gè)換向周期。輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)模式時(shí)一個(gè)換向周期內(nèi)三路霍爾信號(hào)為001、000、100、110、111、011，對(duì)應(yīng)的輪轂電機(jī)導(dǎo)通相為UW、UV、W、WU、VU、VW。輪轂電機(jī)制動(dòng)模式時(shí)一個(gè)換向周期內(nèi)三路霍爾信號(hào)為011、111、110、100、
000、001，對(duì)應(yīng)的輪轂電機(jī)導(dǎo)通相為WU、VU、VW、UW、UV、W。
[0059]圖4是本發(fā)明的功率逆變電路結(jié)構(gòu)框圖。功率逆變電路由六個(gè)功率逆變開(kāi)關(guān)組成，上橋臂由功率逆變開(kāi)關(guān)1、功率逆變開(kāi)關(guān)3和功率逆變開(kāi)關(guān)5組成，下橋臂由功率逆變開(kāi)關(guān)2、功率逆變開(kāi)關(guān)4和功率逆變開(kāi)關(guān)6組成。
[0060]圖5是本發(fā)明的霍爾信號(hào)解算程序流程圖。主控芯片的比較方式控制寄存器的低12位數(shù)據(jù)代表輸出PWMl?PWM6的輸出方式，二進(jìn)制數(shù)10代表高有效(調(diào)制上橋臂功率逆變開(kāi)關(guān)1/3/5)、11代表強(qiáng)制高(常開(kāi)下橋臂功率逆變開(kāi)關(guān)2/4/6)，即上管調(diào)制下管常閉的PWM調(diào)制方式，首先根據(jù)模式標(biāo)志位判斷控制器的工作模式。
[0061]如果模式標(biāo)志位為1，則進(jìn)入步驟S501驅(qū)動(dòng)模式，執(zhí)行驅(qū)動(dòng)相序解算:
[0062]霍爾信號(hào)為001時(shí)進(jìn)入步驟S503，比較方式控制寄存器值為0C02 (0000110000000010)，輸出控制信號(hào)PWM1/PWM6驅(qū)動(dòng)功率逆變開(kāi)關(guān)I/功率逆變開(kāi)關(guān)6。
[0063]霍爾信號(hào)為000時(shí)進(jìn)入步驟S504，比較方式控制寄存器值為00C2 (0000000011000010)，輸出控制信號(hào)PWM1/PWM4驅(qū)動(dòng)功率逆變開(kāi)關(guān)I/功率逆變開(kāi)關(guān)4。
[0064]霍爾信號(hào)為100時(shí)進(jìn)入步驟S505，比較方式控制寄存器值為02C0 (0000001011000000)，輸出控制信號(hào)PWM5/PWM4驅(qū)動(dòng)功率逆變開(kāi)關(guān)5/功率逆變開(kāi)關(guān)4。
[0065]霍爾信號(hào)為110時(shí)進(jìn)入步驟S506，比較方式控制寄存器值為020C(0000001000001100)，輸出控制信號(hào)PWM5/PWM2驅(qū)動(dòng)功率逆變開(kāi)關(guān)5/功率逆變開(kāi)關(guān)2。
[0066]霍爾信號(hào)為111時(shí)進(jìn)入步驟S507，比較方式控制寄存器值為002C(0000000000101100)，輸出控制信號(hào)PWM3/PWM2驅(qū)動(dòng)功率逆變開(kāi)關(guān)3/功率逆變開(kāi)關(guān)2。
[0067]霍爾信號(hào)為011時(shí)進(jìn)入步驟S508，比較方式控制寄存器值為0C20 (0000110000100000)，輸出控制信號(hào)PWM3/PWM6驅(qū)動(dòng)功率逆變開(kāi)關(guān)3/功率逆變開(kāi)關(guān)6。
[0068]如果模式標(biāo)志位為0，則進(jìn)入步驟S502制動(dòng)模式，執(zhí)行制動(dòng)相序解算:
[0069]霍爾信號(hào)為001時(shí)進(jìn)入步驟S509，比較方式控制寄存器值為020C(0000001000001100)，輸出控制信號(hào)PWM5/PWM2驅(qū)動(dòng)功率逆變開(kāi)關(guān)5/功率逆變開(kāi)關(guān)2。
[0070]霍爾信號(hào)為000時(shí)進(jìn)入步驟S510，比較方式控制寄存器值為002C(0000000000101100)，輸出控制信號(hào)PWM3/PWM2驅(qū)動(dòng)功率逆變開(kāi)關(guān)3/功率逆變開(kāi)關(guān)2。
[0071]霍爾信號(hào)為100時(shí)進(jìn)入步驟S511，比較方式控制寄存器值為0C20 (0000110000100000)，輸出控制信號(hào)PWM3/PWM6驅(qū)動(dòng)功率逆變開(kāi)關(guān)3/功率逆變開(kāi)關(guān)6。
[0072]霍爾信號(hào)為110時(shí)進(jìn)入步驟S512，比較方式控制寄存器值為0C02 (0000110000000010)，輸出控制信號(hào)PWM1/PWM6驅(qū)動(dòng)功率逆變開(kāi)關(guān)I/功率逆變開(kāi)關(guān)6。
[0073]霍爾信號(hào)為111時(shí)進(jìn)入步驟S513，比較方式控制寄存器值為00C2 (0000000011000010)，輸出控制信號(hào)PWM1/PWM4驅(qū)動(dòng)功率逆變開(kāi)關(guān)I/功率逆變開(kāi)關(guān)4。
[0074]霍爾信號(hào)為011時(shí)進(jìn)入步驟S514，比較方式控制寄存器值為02C0 (0000001011000000)，輸出控制信號(hào)PWM3/PWM6驅(qū)動(dòng)功率逆變開(kāi)關(guān)3/功率逆變開(kāi)關(guān)6。
[0075]圖6是本發(fā)明的功率逆變開(kāi)關(guān)擊穿故障診斷程序流程圖。
[0076]霍爾信號(hào)為001時(shí)進(jìn)入步驟S601，輪轂電機(jī)導(dǎo)通相為UW，正常情況下U相電流=W相電流=入地電流；如果U相電流古入地電流，說(shuō)明功率逆變開(kāi)關(guān)I擊穿導(dǎo)致U相電流=O ;如果W相電流古入地電流，說(shuō)明功率逆變開(kāi)關(guān)6擊穿導(dǎo)致W相電流=O。
[0077]霍爾信號(hào)為000時(shí)進(jìn)入步驟S602，輪轂電機(jī)導(dǎo)通相為UV，正常情況下U相電流=V相電流=入地電流；如果U相電流古入地電流，說(shuō)明功率逆變開(kāi)關(guān)I擊穿導(dǎo)致U相電流=O ;如果V相電流古入地電流，說(shuō)明功率逆變開(kāi)關(guān)4擊穿導(dǎo)致V相電流=O。
[0078]霍爾信號(hào)為100時(shí)進(jìn)入步驟S603，輪轂電機(jī)導(dǎo)通相為WV，正常情況下W相電流=V相電流=入地電流；如果W相電流古入地電流，說(shuō)明功率逆變開(kāi)關(guān)5擊穿導(dǎo)致W相電流=O ;如果V相電流古入地電流，說(shuō)明功率逆變開(kāi)關(guān)4擊穿導(dǎo)致V相電流=O。
[0079]霍爾信號(hào)為110時(shí)進(jìn)入步驟S604，輪轂電機(jī)導(dǎo)通相為WU，正常情況下W相電流=U相電流=入地電流；如果W相電流古入地電流，說(shuō)明功率逆變開(kāi)關(guān)5擊穿導(dǎo)致W相電流=O ;如果U相電流古入地電流，說(shuō)明功率逆變開(kāi)關(guān)2擊穿導(dǎo)致U相電流=O。
[0080]霍爾信號(hào)為111時(shí)進(jìn)入步驟S605，輪轂電機(jī)導(dǎo)通相為VW，正常情況下V相電流=W相電流=入地電流；如果V相電流古入地電流，說(shuō)明功率逆變開(kāi)關(guān)3擊穿導(dǎo)致V相電流=O ;如果W相電流古入地電流，說(shuō)明功率逆變開(kāi)關(guān)2擊穿導(dǎo)致W相電流=O。
[0081]霍爾信號(hào)為011時(shí)進(jìn)入步驟S606，輪轂電機(jī)導(dǎo)通相為VU，正常情況下V相電流=U相電流=入地電流；如果V相電流古入地電流，說(shuō)明功率逆變開(kāi)關(guān)3擊穿導(dǎo)致V相電流=
O;如果U相電流古入地電流，說(shuō)明功率逆變開(kāi)關(guān)6擊穿導(dǎo)致U相電流=O。
[0082]通過(guò)以上方法，可以準(zhǔn)確地診斷出功率逆變電路中哪個(gè)功率逆變開(kāi)關(guān)被擊穿。
[0083]圖7是本發(fā)明的主輔霍爾信號(hào)規(guī)則序列校驗(yàn)程序流程圖。輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)的一個(gè)換向周期內(nèi)三路霍爾信號(hào)為001、000、100、110、111、011，此為霍爾信號(hào)規(guī)則序列。
[0084]步驟S701讀取上一時(shí)刻霍爾信號(hào)。
[0085]步驟S702判斷步驟S701讀取的霍爾信號(hào)是否符合霍爾信號(hào)規(guī)則序列，如果不符合或者超出霍爾信號(hào)規(guī)則序列，說(shuō)明三路霍爾信號(hào)中至少有一路出現(xiàn)故障，據(jù)此判定輪轂電機(jī)霍爾傳感器失效。
[0086]步驟S703?S708為設(shè)定霍爾信號(hào)規(guī)則序列。
[0087]步驟S703為設(shè)定霍爾信號(hào)001上一時(shí)刻的霍爾信號(hào)為011。
[0088]步驟S704為設(shè)定霍爾信號(hào)000上一時(shí)刻的霍爾信號(hào)為001。
[0089]步驟S705為設(shè)定霍爾信號(hào)100上一時(shí)刻的霍爾信號(hào)為000。
[0090]步驟S706為設(shè)定霍爾信號(hào)110上一時(shí)刻的霍爾信號(hào)為100。
[0091]步驟S707為設(shè)定霍爾信號(hào)111上一時(shí)刻的霍爾信號(hào)為110。
[0092]步驟S708為設(shè)定霍爾信號(hào)011上一時(shí)刻的霍爾信號(hào)為111。
[0093]圖8是本發(fā)明的輪速估算程序流程圖。輪轂電機(jī)的極對(duì)數(shù)為20，故轉(zhuǎn)子每經(jīng)過(guò)I轉(zhuǎn)觸發(fā)120次中斷(即每次中斷轉(zhuǎn)子經(jīng)過(guò)1/120轉(zhuǎn))，通過(guò)計(jì)算相鄰兩次中斷發(fā)生的間隔時(shí)間來(lái)估算電機(jī)轉(zhuǎn)速。
[0094]步驟S801讀取上次捕獲中斷發(fā)生時(shí)刻計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值。
[0095]步驟S802記錄當(dāng)前捕獲中斷發(fā)生時(shí)刻計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值。
[0096]接下來(lái)判斷當(dāng)前捕獲中斷發(fā)生時(shí)計(jì)數(shù)器是否發(fā)生溢出，即定時(shí)器計(jì)數(shù)值超過(guò)65535，可通過(guò)查詢定時(shí)器周期中斷標(biāo)志位來(lái)判斷是否發(fā)生溢出。
[0097]如果發(fā)生溢出則進(jìn)入步驟S803，記錄發(fā)生溢出的次數(shù)。
[0098]步驟S804計(jì)算發(fā)生溢出情況下相鄰兩次中斷的間隔時(shí)間，計(jì)算公式為:相鄰兩次中斷的計(jì)數(shù)差=當(dāng)前時(shí)刻發(fā)生捕獲中斷時(shí)的計(jì)數(shù)值-上次捕獲中斷發(fā)生時(shí)刻計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值+溢出次數(shù)X65535，再乘以計(jì)數(shù)周期即可得到相鄰兩次中斷的間隔時(shí)間。
[0099]如果沒(méi)有發(fā)生溢出則進(jìn)入步驟S805步驟，計(jì)算沒(méi)有發(fā)生溢出情況下相鄰兩次中斷的間隔時(shí)間，計(jì)算公式為:相鄰兩次中斷的計(jì)數(shù)差=當(dāng)前時(shí)刻發(fā)生捕獲中斷時(shí)的計(jì)數(shù)值-上次捕獲中斷發(fā)生時(shí)刻計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值，再乘以計(jì)數(shù)周期即可得到相鄰兩次中斷的間隔時(shí)間。
[0100]步驟S806更新捕獲中斷計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值。
[0101]步驟S807計(jì)算輪速，計(jì)算公式為:輪速=60.0/(1.7X10_6X120X相鄰兩次中斷的間隔時(shí)間)，其中1.7X 1-6為計(jì)數(shù)周期，常數(shù)120為轉(zhuǎn)子每經(jīng)過(guò)一轉(zhuǎn)發(fā)生120次中斷，再乘以常數(shù)60將單位轉(zhuǎn)/秒轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)/分。
【權(quán)利要求】
1.一種電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)故障診斷集中控制器，具備: 主控模塊，內(nèi)嵌主控芯片及其最小電路； 信號(hào)采集校正模塊，內(nèi)嵌母線電壓采集端口、電流采集端口、校正電壓采集端口，同時(shí)通過(guò)校正處理來(lái)修正由主控芯片零點(diǎn)漂移引起的AD轉(zhuǎn)換誤差； 霍爾信號(hào)解算模塊，采集主輔霍爾信號(hào)并將其解算成主控芯片比較方式控制寄存器值，參照輪轂電機(jī)換向相序使之輸出相應(yīng)的PWM信號(hào)； 功率驅(qū)動(dòng)模塊，內(nèi)嵌驅(qū)動(dòng)電路和功率逆變電路，在入地端和輪轂電機(jī)相端加入電流傳感器采集入地電流和相電流； 輪速估算模塊，通過(guò)輪轂電機(jī)霍爾信號(hào)估算輪轂電機(jī)的輪速； 針對(duì)功率逆變電路的功率開(kāi)關(guān)擊穿故障，設(shè)計(jì)了功率逆變開(kāi)關(guān)擊穿故障診斷模塊；針對(duì)輪轂電機(jī)霍爾傳感器失效故障，設(shè)計(jì)了主輔霍爾信號(hào)冗余校驗(yàn)?zāi)K、主輔霍爾信號(hào)規(guī)則序列校驗(yàn)?zāi)K和整車輪速對(duì)比模塊； 其中，主控模塊、信號(hào)采集校正模塊、霍爾信號(hào)解算模塊、功率驅(qū)動(dòng)模塊、輪速估算模塊、功率逆變開(kāi)關(guān)擊穿故障診斷模塊、主輔霍爾信號(hào)冗余校驗(yàn)?zāi)K和主輔霍爾信號(hào)規(guī)則序列校驗(yàn)?zāi)K內(nèi)嵌在左前/右前/左后/右后輪驅(qū)動(dòng)控制器中；整車輪速對(duì)比模塊通過(guò)車載總線接收左前/右前/左后/右后輪輪速，并在整車控制器內(nèi)進(jìn)行輪速對(duì)比。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)故障診斷集中控制器，其特征在于，所述的信號(hào)校正處理:通過(guò)參考電壓的模擬量及其數(shù)字量求解AD轉(zhuǎn)換過(guò)程中存在的增益誤差系數(shù)和偏移誤差系數(shù)，并用其來(lái)校正由主控芯片零點(diǎn)飄移引起的AD轉(zhuǎn)換誤差。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)故障診斷集中控制器，其特征在于，所述的功率逆變開(kāi)關(guān)擊穿故障診斷模塊:由于電機(jī)導(dǎo)通相和地構(gòu)成同一回路，故導(dǎo)通相電流和入地電路必然相等；反之，如果功率逆變電路的某個(gè)功率開(kāi)關(guān)被擊穿，必然導(dǎo)致輪轂電機(jī)相應(yīng)的相出現(xiàn)短路，短路相電流為零，顯然入地電流不為零；通過(guò)比較入地電流和輪轂電機(jī)導(dǎo)通相電流是否相等來(lái)診斷左前/右前/左后/右后輪驅(qū)動(dòng)控制器的功率逆變開(kāi)關(guān)擊穿故障。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)故障診斷集中控制器，其特征在于，所述的主輔霍爾信號(hào)冗余校驗(yàn)?zāi)K:通過(guò)輪轂電機(jī)自帶的兩組霍爾傳感器進(jìn)行冗余診斷來(lái)判斷左前/右前/左后/右后輪轂電機(jī)的霍爾傳感器是否失效。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)故障診斷集中控制器，其特征在于，所述的主輔霍爾信號(hào)規(guī)則序列校驗(yàn)?zāi)K:輪轂電機(jī)霍爾信號(hào)在相鄰的換向周期內(nèi)變化規(guī)律是固定的，利用這種固定規(guī)律即可診斷左前/右前/左后/右后輪轂電機(jī)的霍爾傳感器是否失效。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)故障診斷集中控制器，其特征在于，所述的整車輪速對(duì)比模塊:通過(guò)車載總線接收輪速估算模塊對(duì)左前/右前/左后/右后輪轂電機(jī)的輪速估算值，如果某個(gè)輪轂電機(jī)的估算輪速值的相對(duì)誤差超過(guò)閾值，說(shuō)明相應(yīng)的輪轂電機(jī)霍爾傳感器失效。
【文檔編號(hào)】B60L3/00GK104149628SQ201410449465
【公開(kāi)日】2014年11月19日 申請(qǐng)日期:2014年9月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月4日
【發(fā)明者】李春善, 宗長(zhǎng)富, 陳國(guó)迎, 李靜, 鄭宏宇, 張東 申請(qǐng)人:吉林大學(xué)