本發(fā)明屬于混合動(dòng)力技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種混合動(dòng)力電機(jī)速度合理性的校驗(yàn)方法及其功能開(kāi)發(fā)方法。

背景技術(shù)：

混合動(dòng)力電機(jī)為了滿(mǎn)足功能安全的需求，需要對(duì)電機(jī)的速度進(jìn)行冗余測(cè)量，保證檢測(cè)到的速度的準(zhǔn)確性與合理性。同時(shí)，對(duì)電機(jī)速度的校驗(yàn)涉及到安全問(wèn)題。當(dāng)前對(duì)于新能源汽車(chē)上電機(jī)的速度檢測(cè)基本上都是采用旋轉(zhuǎn)變壓器的方案，一般無(wú)冗余的檢測(cè)速度的方案。

現(xiàn)有的基于旋轉(zhuǎn)變壓器測(cè)量速度的方案需要軟硬件的支持，成本高，不適合在混合動(dòng)力電機(jī)上采用兩套旋轉(zhuǎn)變壓器來(lái)滿(mǎn)足功能安全對(duì)速度冗余的要求。混合動(dòng)力電機(jī)一般工作于高壓大功率工況，傳統(tǒng)的測(cè)量與校驗(yàn)的方法會(huì)一定程度的危及人身安全，這給項(xiàng)目開(kāi)發(fā)帶來(lái)了一定的難度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的是：提供一種混合動(dòng)力電機(jī)速度合理性的校驗(yàn)方法及其功能開(kāi)發(fā)方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種基于hil的混合動(dòng)力電機(jī)速度合理性校驗(yàn)功能的方法，所述校驗(yàn)方法包括：

s1、在混合動(dòng)力電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，通過(guò)旋轉(zhuǎn)變壓器采集并計(jì)算電機(jī)的轉(zhuǎn)速；

s2、通過(guò)電流頻率法計(jì)算電機(jī)的轉(zhuǎn)速；

s3、比較步驟s1和s2計(jì)算得到的兩個(gè)轉(zhuǎn)速，當(dāng)兩個(gè)轉(zhuǎn)速偏差大于設(shè)定的閾值時(shí)，說(shuō)明電機(jī)工作于異常狀態(tài)，有電機(jī)或旋轉(zhuǎn)變壓器故障，并將故障上報(bào)。

優(yōu)選的，步驟s2所述通過(guò)電流頻率法計(jì)算電機(jī)的轉(zhuǎn)速的方法為：

s2-1、通過(guò)電流傳感器實(shí)時(shí)采集電機(jī)的三相電流并傳送到處理器；

s2-2、處理器通過(guò)電流的符號(hào)判斷其是否過(guò)零點(diǎn)，當(dāng)電流過(guò)零點(diǎn)時(shí)，計(jì)算當(dāng)前過(guò)零點(diǎn)與上次過(guò)零點(diǎn)的時(shí)間間隔，從而得到相電流的頻率，進(jìn)而得到電機(jī)的轉(zhuǎn)速；

s2-3、在一個(gè)電周期內(nèi)通過(guò)三相電流分別計(jì)算轉(zhuǎn)速；

s2-4、對(duì)計(jì)算的轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)進(jìn)行滑動(dòng)平均濾波處理，得到平均轉(zhuǎn)速，作為步驟s2得到的轉(zhuǎn)速。

優(yōu)選的，所述電流傳感器采集的三相電流傳送到處理器前，先對(duì)電流信號(hào)進(jìn)行濾波處理。

優(yōu)選的，當(dāng)混合動(dòng)力電機(jī)運(yùn)行在輸出功率較小的工況下時(shí)，步驟s2所述計(jì)算電機(jī)的轉(zhuǎn)速的方法，采用計(jì)算電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)頻率的方法來(lái)減小轉(zhuǎn)速計(jì)算誤差。

基于hil的混合動(dòng)力電機(jī)速度合理性校驗(yàn)功能的開(kāi)發(fā)方法，所述開(kāi)發(fā)方法使用hil硬件在環(huán)測(cè)試臺(tái)架通過(guò)算法模擬電機(jī)與控制器，并通過(guò)硬件在環(huán)測(cè)試臺(tái)架的故障注入功能，全方位的測(cè)量速度合理性校驗(yàn)功能。

基于hil的混合動(dòng)力電機(jī)速度合理性校驗(yàn)功能的開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，包括：

信號(hào)采集模塊，包括旋轉(zhuǎn)變壓器和電流傳感器，分別采集混合動(dòng)力電機(jī)的旋轉(zhuǎn)感應(yīng)電壓和三相電流信號(hào)；

速度計(jì)算模塊，通過(guò)旋轉(zhuǎn)感應(yīng)電壓和三相電流信號(hào)分別計(jì)算兩個(gè)電機(jī)轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)；

合理性校驗(yàn)?zāi)K，對(duì)速度計(jì)算模塊計(jì)算的兩個(gè)轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比校驗(yàn)；

故障判定與處理模塊，根據(jù)校驗(yàn)結(jié)果判斷電機(jī)工作狀態(tài)，并將故障上報(bào)hil臺(tái)架測(cè)試模塊；

hil臺(tái)架測(cè)試模塊，通過(guò)hil臺(tái)架的故障注入功能，全方位的測(cè)量速度合理性校驗(yàn)功能。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：

1、本發(fā)明提出采用電流的頻率檢測(cè)速度，算法簡(jiǎn)單，易于在通用處理器上實(shí)現(xiàn)；

2、本發(fā)明的電流頻率法由軟件實(shí)現(xiàn)，無(wú)體積與重量，成本低、可靠性好；

3、本發(fā)明通過(guò)旋轉(zhuǎn)變壓器與電流頻率法對(duì)速度進(jìn)行冗余測(cè)量，兩種方法完全獨(dú)立，可滿(mǎn)足功能安全的需求；

4、本發(fā)明通過(guò)速度合理性校驗(yàn)，可以檢測(cè)出硬件故障；

5、本發(fā)明在hil臺(tái)架上對(duì)方案進(jìn)行開(kāi)發(fā)、測(cè)試與驗(yàn)證，效率高，無(wú)安全風(fēng)險(xiǎn)。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述：

圖1為實(shí)施例中根據(jù)電流頻率檢測(cè)速度的流程圖；

圖2為實(shí)施例中速度合理性校驗(yàn)的流程圖；

圖3為實(shí)施例中開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

混合動(dòng)力上的永磁同步電機(jī)需要三相對(duì)稱(chēng)電流進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，三相電流的頻率決定的電機(jī)的轉(zhuǎn)速。本發(fā)明基于這一原理，通過(guò)實(shí)時(shí)檢測(cè)永磁同步電機(jī)三相定子電流的頻率來(lái)計(jì)算電機(jī)的轉(zhuǎn)速。

根據(jù)電流頻率檢測(cè)速度的流程如圖1所示。電機(jī)的三相電流通過(guò)電流傳感器實(shí)時(shí)采集并傳送到處理器，由于采集到的電流信號(hào)含有噪聲，對(duì)檢測(cè)的精度有影響，因此需要對(duì)電流信號(hào)進(jìn)行濾波處理。處理器通過(guò)電流的符號(hào)判斷其是否過(guò)零點(diǎn)，當(dāng)電流過(guò)零點(diǎn)時(shí)，計(jì)算當(dāng)前過(guò)零點(diǎn)與上次過(guò)零點(diǎn)的時(shí)間間隔，從而得到相電流的頻率。由于永磁同步電機(jī)采用三相電流供電，在一個(gè)電周期內(nèi)可以對(duì)u、v、w三相電流分別計(jì)算速度，為了減小一些噪聲對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響，需要對(duì)計(jì)算的數(shù)據(jù)進(jìn)行滑動(dòng)平均濾波處理，得到平均速度。

本發(fā)明的最終目的是進(jìn)行速度合理性校驗(yàn)，其流程如圖2所示。在電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，旋轉(zhuǎn)變壓器工作，從旋轉(zhuǎn)變壓器計(jì)算電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度w1。另外，再通過(guò)本發(fā)明提出的電流頻率法計(jì)算電機(jī)的轉(zhuǎn)速w2。這樣就可以通過(guò)兩個(gè)獨(dú)立的方法得到電機(jī)的轉(zhuǎn)速。當(dāng)這兩種方法得到的速度偏差d大于設(shè)定的閾值時(shí)，說(shuō)明電機(jī)工作于異常狀態(tài)，有硬件如電機(jī)或旋轉(zhuǎn)變壓器故障，處理器將上報(bào)故障。該速度冗余方案可以滿(mǎn)足功能安全對(duì)速度合理性校驗(yàn)的要求。

混合動(dòng)力電機(jī)的工作電壓高、電流大，在開(kāi)發(fā)速度合理性校驗(yàn)算法時(shí)，在電機(jī)上進(jìn)行開(kāi)發(fā)與測(cè)試的成本高、安全性差。hil硬件在環(huán)測(cè)試臺(tái)架通過(guò)算法模擬電機(jī)與控制器，涉及到高壓大電流的逆變器與電機(jī)完全由軟件實(shí)現(xiàn)，基本上不存在安全風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)可以最大程度的模型實(shí)際混合動(dòng)力電機(jī)與控制器。本方案的算法設(shè)計(jì)與驗(yàn)證都在hil臺(tái)架上完成，并通過(guò)hil臺(tái)架的故障注入功能，全方位的測(cè)量速度合理性校驗(yàn)功能，以保證本方案的安全性與可靠性。

總體而言，本方案主要由如圖3所示的五個(gè)模塊組成：信號(hào)采集模塊、速度計(jì)算模塊、合理性校驗(yàn)?zāi)K、故障判定與處理模塊和hil臺(tái)架測(cè)試模塊，其中：

信號(hào)采集模塊，包括旋轉(zhuǎn)變壓器和電流傳感器，分別采集混合動(dòng)力電機(jī)的旋轉(zhuǎn)感應(yīng)電壓和三相電流信號(hào)；

速度計(jì)算模塊，通過(guò)旋轉(zhuǎn)感應(yīng)電壓和三相電流信號(hào)分別計(jì)算兩個(gè)電機(jī)轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)；

合理性校驗(yàn)?zāi)K，對(duì)速度計(jì)算模塊計(jì)算的兩個(gè)轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比校驗(yàn)；

故障判定與處理模塊，根據(jù)校驗(yàn)結(jié)果判斷電機(jī)工作狀態(tài)，并將故障上報(bào)hil臺(tái)架測(cè)試模塊；

hil臺(tái)架測(cè)試模塊，通過(guò)hil臺(tái)架的故障注入功能，全方位的測(cè)量速度合理性校驗(yàn)功能。

本發(fā)明具體實(shí)施時(shí)，當(dāng)混合動(dòng)力電機(jī)運(yùn)行在輸出功率較小的工況下時(shí)，定子上的電流較小，采用電流頻率法進(jìn)行轉(zhuǎn)速計(jì)算時(shí)有一定的誤差。為了提高小功率時(shí)的轉(zhuǎn)速計(jì)算精度，可以采用計(jì)算電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)頻率的方案來(lái)減小轉(zhuǎn)速計(jì)算誤差。

上述實(shí)施例只為說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本發(fā)明主要技術(shù)方案的精神實(shí)質(zhì)所做的修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種混合動(dòng)力電機(jī)速度合理性的校驗(yàn)方法及其功能開(kāi)發(fā)方法，混合動(dòng)力電機(jī)速度合理性的校驗(yàn)方法，在混合動(dòng)力電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，通過(guò)旋轉(zhuǎn)變壓器采集并計(jì)算電機(jī)的轉(zhuǎn)速；通過(guò)電流頻率法計(jì)算電機(jī)的轉(zhuǎn)速；比較上述得到的兩個(gè)轉(zhuǎn)速，當(dāng)兩個(gè)轉(zhuǎn)速偏差大于設(shè)定的閾值時(shí)，說(shuō)明電機(jī)工作于異常狀態(tài)，有電機(jī)或旋轉(zhuǎn)變壓器故障，并將故障上報(bào)。本發(fā)明一方面提出一種新的算法來(lái)檢測(cè)電機(jī)的速度，該算法檢測(cè)出的速度與旋轉(zhuǎn)變壓器測(cè)量的速度進(jìn)行校驗(yàn)，可以保證速度的準(zhǔn)確性，同時(shí)可以檢測(cè)出硬件是否有異常。另一方面，本發(fā)明的開(kāi)發(fā)與測(cè)試階段主要在HIL臺(tái)架上進(jìn)行，HIL臺(tái)架可以通過(guò)算法模擬電機(jī)控制，該虛擬的電機(jī)控制平臺(tái)可以避免發(fā)生人身安全相關(guān)的事故。

技術(shù)研發(fā)人員：班建安;張茨;王強(qiáng)龍;姜瑩
受保護(hù)的技術(shù)使用者：合肥巨一動(dòng)力系統(tǒng)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：2017.06.29
技術(shù)公布日：2017.09.08