CN108872854A - 一种新能源汽车驱动电机三相线缆的故障诊断方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新能源汽车驱动电机三相线缆的故障诊断方法，以新能源汽车电机控制结构为基础，包括以下步骤：在车辆上电自检过程中，获取电机三相线电流及控制器给出的电机三相电压，计算每相电阻Ra、Rb、Rc；温度传感器给出当前温度；控制器事先存储标定的不同温度下的各相电阻值，查表找出所述当前温度对应的相电阻R；计算每相电阻的误差度δ₁、δ₂、δ₃；与标定的误差度故障阈值θ比较，任意一相电阻误差度δ₁、δ₂、δ₃超过故障阈值θ时，报告故障。该方法在不改变现有电机控制器结构的基础上，排除可能存在的如电机绕组短路、断路或接线端子松动等故障。

Description

一种新能源汽车驱动电机三相线缆的故障诊断方法

技术领域

本发明涉及新能源汽车的故障诊断方法领域，具体涉及一种新能源汽车驱动电机三相线缆的故障诊断方法。

背景技术

新能源车已成为汽车界的新宠，紧随而来的是车辆的安全问题，作为大三电之一的电机，安全可靠运行至关重要，目前电机技术已发展的较为成熟，然而国内在新能源车电驱***中针对于接线柱螺栓松动或电机绕组匝间短路、支路断路等故障判断还没有有效的策略和处理方法，本设计针对这些故障提出了一种在车辆上电自检过程中，进行此类故障检测的方法，在车辆行驶前检查出故障，防范未然。

发明内容

本发明目的是：提供一种新能源汽车驱动电机三相线缆的故障诊断方法。旨在不改变现有电机控制器结构的基础上，针对接线柱螺栓松动或电机绕组匝间短路、支路断路等故障，提出一种在新能源车辆刚上电自检过程中就能进行故障排查的方法，避免行车中发生威胁人身安全的事件发生。

本发明的技术方案是：一种新能源汽车驱动电机三相线缆的故障诊断方法，以新能源汽车电机控制结构为基础，包括以下步骤：

(1)在车辆上电自检过程中，获取电机三相线电流及控制***给出的电机三相电压，计算每相电阻Ra、Rb、Rc；

(2)温度传感器给出当前温度；

(3)控制器事先存储标定的不同温度下的各相电阻值，查表找出所述当前温度对应的相电阻R；

(4)计算每相电阻的误差度δ1、δ2、δ3；

(5)与标定的误差度故障阈值θ比较，任意一相电阻误差度δ1、δ2、δ3超过故障阈值θ时，报告故障，误差度不超过故障阈值θ时，不报故障；

本方案的优点是基于现有电机控制结构即可在汽车上电自检过程中发现故障，并报告，排除可能存在的如电机绕组短路、断路或接线端子松动等故障，无需增添额外的硬件。

进一步的，所述新能源汽车电机控制结构为将三相线反馈的电流经过clark变换和park变换解耦成i_d和i_q来单独控制磁场和转矩，反馈的d、q轴电流与需求电流经过PI调节变为参考电压U_dref、U_qref，最后将d，q轴参考电压经park反变换后送给SVPWM算法控制部分，控制6个IGBT开与关，向电机输出所需的电流，并再次通过电流传感器采集输出的电流信号，从而形成闭环控制，park变换和park反变换所需转子位置信号由积分模块提供。

进一步的，获取电机三相线电流及控制***给出的电机三相电压的方法包括：

通过电机控制器发出d轴弱磁电流i_d*的需求，同时，q轴转矩电流i_q*＝0；

通过电流传感器获取电机三相线反馈电流i_a、i_b、i_c；

电机控制器读取PI调节器输出的d、q轴参考电压U_dref，U_qref，经过clark与park反变换，换算到三相回路上，得到电机三相电压u_a、u_b、u_c；

给定第二次d轴弱磁电流，记录数据i_a′、i_b′、i_c′、u_a′、u_b′、u_c′。

采用上述进一步的优化方案的有益效果是弱磁电流id*较小，不会使永磁体发生不可逆退磁，同时i_q*需求为零，避免未踩油门状态下产生驱动转矩,由于此时只给定了弱磁电流，没有转速和驱动转矩，三相回路中的电流可以看作是直流量，便于简化计算。

进一步的，计算每相电阻Ra、Rb、Rc的计算方法为：

式中电压、电流值为两次给定所述d轴弱磁电流后得到的电压、电流数据。

进一步的，计算每相电阻的误差度δ₁、δ₂、δ₃的计算方法为：

式中Ra、Rb、Rc为计算所得所述每相电阻，R为查表所得所述当前温度对应的相电阻R。

进一步的，所述计算所得误差度超过标定的故障阈值θ并报告故障时，报出具体哪一相故障，并停车检查。

本发明的优点是：防范于未然，在不改变现有电机控制器结构的基础上，新能源车上电便自检，排除可能存在的如电机绕组短路、断路或接线端子松动等故障，有效预防行车过程中接线端子烧蚀，电机绕组烧毁等威胁人身安全的事件发生。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明实施例的三相回路故障检测涉及的电机控制原理图；

图2为本发明实施例的故障诊断方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1所示的控制原理图，在整车上电，上高压后，通过电机控制器发出一个d轴弱磁电流i_d，当反馈回相应的d轴电流时，读取电流调节器给出的参考电压，经过clark与park反变换，换算到三相回路上；给定两次d轴电流，记录两次数据。得到相应的三相回路的电阻。

如图2所示故障诊断流程图，控制器中事先存储标定的不同温度下的各相电阻值，查表找出当前温度传感器给出温度对应的相电阻，并与计算出的三相电阻值算出每相电阻的误差度，与标定的误差度值比较，误差度超过故障阈值，则上报故障停车检查，若误差度在合理范围内则不报故障。

电机控制是将三相线反馈的电流经过clark变换和park变换解耦成i_d和i_q来单独控制磁场和转矩，反馈的d、q轴电流与需求电流经过PI调节变为参考电压U_dref，U_qref。最后将d，q轴参考电压经park反变换后送给SVPWM算法控制部分，控制6个IGBT开与关，向电机输出所需的电流，并再次通过电流传感器采集输出的电流信号，从而形成闭环控制，park变换和park反变换所需转子位置信号由积分模块提供。控制过程用到的电压方程如下：

式中：u_d、u_q为d、q轴电压，i_d、i_q为d、q轴电流，R为定子电阻，L_d、L_q为d、q轴电感，ω为机械角速度，ψ_f为转子磁链，ρ为微分算子,P为转子极对数。

在车辆上电自检过程中，电机控制器发出一个弱磁电流i_d1(I_d值不宜太大，以免使永磁体发生不可逆退磁)的需求，同时i_q需求为零，避免未踩油门状态下产生驱动转矩,待反馈电流稳定后记录此时通过PI调节出的d、q轴参考电压u_dref1、u_qref1，再次发出d轴电流i_d2需求，同时i_q＝0，记录反馈电流达到需求电流要求时的参考电压u_dref2、u_qref2。

由于此时只给定了弱磁电流，没有转速和驱动转矩，三相回路中的电流可以看作是直流量，所以上式(1)可以简化为式(2)：

由式(2)得：此时i_d与u_d是斜率为R的线性关系，得到电阻R为：

当存在故障如接线柱螺栓松动或绕组短路、断路时，三相回路中电阻会发生改变，当电流调节器使输出的d、q轴电流满足需求电流时，对应的d、q轴参考电压会因为电阻的改变而相应的变化。

将式(2)中的d、q轴电压、电流在经过park、clark反变换后分解到三相线上，恰好等式左右可将park、clark变换公式约掉得：

给定两次d轴电流，由此得到各相电阻：

最后根据温度传感器得到的当前温度查表找到标定好的不同温度下的相电阻，并计算各项电阻与标定的相应温度下的电阻R的误差度：

标定误差度的故障阈值θ，某一相电阻误差度δ1、δ2、δ3超过故障阈值时，报出故障，并停车检查。

本发明防范于未然，在不改变现有电机控制器结构的基础上，新能源车上电便自检，排除可能存在的如电机绕组短路、断路或接线端子松动等故障，有效预防行车过程中接线端子烧蚀，电机绕组烧毁等威胁人身安全的事件发生。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种新能源汽车驱动电机三相线缆的故障诊断方法，其特征在于，以新能源汽车电机控制结构为基础，包括以下步骤：

(1)在车辆上电自检过程中，获取电机三相线电流及控制器给出的电机三相电压，计算每相电阻Ra、Rb、Rc；

(2)温度传感器给出当前温度；

(3)控制器事先存储标定的不同温度下的各相电阻值，查表找出所述当前温度对应的相电阻R；

(4)计算每相电阻的误差度δ1、δ2、δ3；

(5)与标定的误差度故障阈值θ比较，任意一相电阻误差度δ1、δ2、δ3超过故障阈值θ时，报告故障，误差度不超过故障阈值θ时，不报故障。

2.如权利要求1所述的新能源汽车驱动电机三相线缆的故障诊断方法，其特征在于，所述新能源汽车电机控制结构为三相线反馈的电流经过clark变换和park变换解耦成i_d和i_q来单独控制磁场和转矩，反馈的d、q轴电流与需求电流经过PI调节变为参考电压U_dref、U_qref，最后将d，q轴参考电压经park反变换后送给SVPWM算法控制部分，控制6个IGBT开与关，向电机输出所需的电流，并再次通过电流传感器采集输出的电流信号，从而形成闭环控制，park变换和park反变换所需转子位置信号由积分模块提供。

3.如权利要求1所述的新能源汽车驱动电机三相线缆的故障诊断方法，其特征在于，获取电机三相线电流及控制***给出的电机三相电压的方法包括：

通过电机控制器发出d轴弱磁电流i_d*的需求，同时，q轴转矩电流i_q*＝0；

通过电流传感器获取电机三相线反馈电流i_a、i_b、i_c；

电机控制器读取PI调节器输出的d、q轴参考电压U_dref，U_qref，经过clark与park反变换，换算到三相回路上，得到电机三相电压u_a、u_b、u_c；

给定第二次d轴弱磁电流，记录数据i_a′、i_b′、i_c′、u_a′、u_b′、u_c′。

4.如权利要求3所述的新能源汽车驱动电机三相线缆的故障诊断方法，其特征在于，计算每相电阻Ra、Rb、Rc的计算公式为：

式中电压、电流值为两次给定所述d轴弱磁电流需求后得到的电压、电流数据。

5.如权利要求1所述的新能源汽车驱动电机三相线缆的故障诊断方法，其特征在于，计算每相电阻的误差度δ1、δ2、δ3的计算公式为：

式中Ra、Rb、Rc为计算所得所述每相电阻，R为查表所得所述当前温度对应的相电阻R。

6.如权利要求1所述的新能源汽车驱动电机三相线缆的故障诊断方法，其特征在于，所述计算所得误差度超过标定的故障阈值θ并报告故障时，报出具体哪一相故障，并停车检查。