CN109546914A - 电动汽车安全控制方法、电动汽车及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供了一种电动汽车安全控制方法、电动汽车及存储介质，所述电动汽车安全控制方法包括：当位置检测装置正常时，使用所述位置检测装置检测获得的电机转子的位置角度和转速对所述电动汽车的电机进行闭环控制；当位置检测装置发生故障时，使用电机模型观测得到的电机转子的估算位置角度和估算转速对所述电动汽车的电机进行闭环控制。本发明实施例通过对电动汽车位置检测装置的冗余控制，解决了发生故障时，整车失去动力问题，实现了风险控制和冗余控制，保证了车辆的正常行驶，留有足够的时间裕量，将整车行驶到安全区域或者4S店进行维修。
Description
技术领域
本发明实施例涉及汽车领域，更具体地说，涉及一种电动汽车安全控制方法、电动汽车及存储介质。
背景技术
随着电动汽车的推广和普及，人们越来越关心电动汽车的可靠性和安全性。电动汽车的电子装置高达数万个，每个装置故障都可能导致车辆无法运行，甚至威胁人的生命。位置检测装置是电机控制器的关键部件，一旦发生故障，整车将失去动力，导致无法运行。
常用的位置检测装置包括ABZ(A相，B相，Z相)编码器和旋转变压器，主要功能是检测当前电机转子的位置和转速，电机转子的位置用于电机矢量控制对电机的励磁电流和力矩电流进行解耦控制。电机转子的转速反馈用于速度环路，根据当前的传动比，可以计算出当前车辆的行驶车速等。由此可见位置检测装置对电动汽车控制的重要性。
目前常用冗余控制着手于硬件上的冗余，或者通过软解码获取转子的位置及其转速。
硬件上的冗余，需要添加硬件***电路和电子器件，增加了硬件的复杂程度和制造成本，缺乏竞争性；软解码依赖于主芯片，需要硬件支持软解码才能采用该方案，在现有的硬件及软件架构下很难实现。这两种方案只能解决由于控制器硬件端原因导致的故障，解决不了电机端因素导致的故障。
发明内容
本发明实施例提供一种电动汽车安全控制方法、电动汽车及存储介质，旨在解决在电动汽车位置检测装置发生故障时，如何获取转子的位置及其转速的问题。
本发明实施例解决上述技术问题的技术方案是，提供一种电动汽车安全控制方法，包括：
当位置检测装置正常时，使用所述位置检测装置检测获得的电机转子的位置角度和转速对所述电动汽车的电机进行闭环控制；
当位置检测装置发生故障时，使用电机模型观测得到的电机转子的估算位置角度和估算转速对所述电动汽车的电机进行闭环控制。
在本发明实施例所述的电动汽车安全控制方法中，所述电机模型通过以下步骤观测得到所述电机转子的估算转速：
采集电机电流，并根据所述电机电流获得估算坐标系δ/γ下的δ轴电流iδ、γ轴电流iγ；
根据电流环输出的电压获得所述估算坐标系δ/γ下的δ轴电压uδ、γ轴电压uγ；
根据所述δ轴电流iδ、γ轴电流iγ、δ轴电压uδ、γ轴电压uγ，获得所述电机转子的估算转速。
在本发明实施例所述的电动汽车安全控制方法中，所述根据所述δ轴电流iδ、γ轴电流iγ、δ轴电压uδ、γ轴电压uγ，获得所述电机转子的估算转速，包括：
将所述δ轴电流iδ、γ轴电流iγ、δ轴电压uδ、γ轴电压uγ代入以下计算式计算获得所述电机转子的估算转速：
其中，Rs为定子电阻，Lδ为δ轴电感、Lγ为γ轴电感、为电机永磁体δ轴磁链，为电机永磁体γ轴磁链，w′为电机转子的估算转速。
在本发明实施例所述的电动汽车安全控制方法中，所述电机转子的估算位置角度通过以下计算式获得：
θ′＝∫w′dt
其中，θ′为所述电机转子的估算位置角度。
在本发明实施例所述的电动汽车安全控制方法中，所述根据所述电机电流获得估算坐标系δ/γ下的δ轴电流iδ、γ轴电流iγ包括：
根据前一周期的采样电流获得当前周期的预估电流；
根据当前周期的采样电流与所述预估电流获得电流偏差；
根据所述电流偏差对所述电机模型进行补偿控制，获得所述估算坐标系δ/γ下的δ轴电流iδ、γ轴电流iγ。
在本发明实施例所述的电动汽车安全控制方法中，所述当前周期的预估电流通过以下计算式计算获得：
其中，T为载波采样周期，k代表采样周期数。
在本发明实施例所述的电动汽车安全控制方法中，所述电机永磁体δ轴磁链和电机永磁体γ轴磁链满足以下表达式：
其中，为电机永磁体在d/q坐标系下的磁链，Δθ为估算转子位置角度与实际转子位置角度的偏差，且在所述估算坐标系δ/γ下收敛稳定后，所述偏差为零。
在本发明实施例所述的电动汽车安全控制方法中，所述方法包括：
实时检测所述检测装置的故障标志位；
在每一检测周期，若所述故障标志位被置位，则将计数值累加一次，若所述故障标志位未被置位，则将所述计数值清零；
在所述计数值达到预设值时，确认所述位置检测装置发生故障。
本发明实施例还提供一种电动汽车，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述的电动汽车安全控制方法的步骤。
本发明实施例还提供一种存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现如上所述的电动汽车安全控制方法的步骤。
本发明实施例的电动汽车安全控制方法、电动汽车及存储介质，通过对电动汽车位置检测装置的冗余控制，解决了发生故障时，整车失去动力问题，实现了风险控制和冗余控制，保证了车辆的正常行驶，留有足够的时间裕量，将整车行驶到安全区域或者4S店进行维修。
附图说明
图1是本发明实施例的电动汽车安全控制方法的流程示意图；
图2是典型的同步电机双闭环控制框图；
图3是本发明实施例的电动汽车安全控制方法中获得电机转子的估算转速的流程示意图；
图4是本发明另一实施例的电动汽车安全控制方法的流程示意图；
图5是本发明实施例的电动汽车安全控制***示意图；
图6是本发明实施例的电动汽车示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明电动汽车安全控制方法可应用于电动汽车，并可在电动汽车位置检测装置发生故障时达到冗余控制的目的。如图1所示，是本发明实施例的电动汽车安全控制方法的流程示意图，该电动汽车安全冗余方法具体包括以下步骤：
步骤S11：当位置检测装置正常时，使用位置检测装置检测获得的电机转子的位置角度和转速对电动汽车的电机如永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor，PMSM)进行闭环控制。
结合图2所示的典型的同步电机双闭环控制框图，常用的位置检测装置3可包括ABZ编码器和旋转变压器。当位置检测装置正常时，使用位置检测装置3检测获得的电机转子的位置角度和转速对电动汽车的电机的速度环1和电流环2进行闭环控制。
步骤S12：当位置检测装置发生故障时，使用电机模型观测得到的电机转子的估算位置角度和估算转速对电动汽车的电机进行闭环控制。
在该步骤中，如图3所示，具体可通过以下步骤观测得到电机转子的估算转速：
步骤S121：采集电机电流，并根据电机电流获得估算坐标系δ/γ下的δ轴电流iδ、γ轴电流iγ。
具体为，根据前一周期(即第k-1个周期)的采样电流i'(k-1)，获得电机当前周期的预估电流i'(k)。具体可通过以下计算式获得电机当前周期的预估电流i'(k)：
其中，T为载波采样周期，k代表采样周期数。
采样电机当前周期(即第k个周期)电流，根据电机当前周期采样电流与预估电流获得电流偏差；根据电流偏差对电机模型进行补偿控制，构成闭环，获得估算坐标系δ/γ下的δ轴电流iδ、γ轴电流iγ。通过此方式，一方面可以加快***的收敛，另一方面可以提高***的抗扰动能力，提高***的鲁棒性。
步骤S122：根据电流环2输出的电压获得估算坐标系δ/γ下的δ轴电压uδ、γ轴电压uγ。
步骤S123：根据δ轴电流iδ、γ轴电流iγ和δ轴电压uδ、γ轴电压uγ，获得电机转子的估算转速。
具体可根据以下计算式获得电机转子的估算转速：
其中，Rs为定子电阻，Lδ为δ轴电感、Lγ为γ轴电感、为电机永磁体δ轴磁链，为电机永磁体γ轴磁链，w′为电机转子的估算转速。
上述电机永磁体δ轴磁链和电机永磁体γ轴磁链满足以下表达式：
其中，为电机永磁体在d/q坐标系下的磁链，Δθ为估算转子位置角度与实际转子位置角度的偏差。
永磁同步电机在d/q轴系下的数学模型：
其中，ud为d轴电压，uq为q轴电压，id为d轴电流，iq为q轴电流，Rs为定子电阻，Ld为d轴电感、Lq为q轴电感、为电机永磁体在d/q坐标系下的磁链，w为电机转子的转速。
可以认为在估算坐标系δ/γ下收敛稳定后，估算的位置角度与实际的位置角度不存在偏差，即偏差为零，Δθ＝0，得：
将(5)代入(2)，得：
通过以上计算式获得电机转子的估算转速w′后，电机转子的估算位置角度θ′可通过以下计算式获得：
θ′＝∫w′dt (7)
本实施例通过对位置检测装置发生故障时采取冗余控制，防止位置检测装置发生故障时，导致的不确定风险(高速炸机、失去动力等)，保证车辆可以安全行驶到维修站或者4S店进行维修。本实施例不需要额外添加硬件电路，可以完全规避控制器位置检测装置硬件端、和电机端原因导致的故障，达到冗余控制的目的。
在上述电动汽车安全控制方法实施例中，当位置检测装置正常时，执行反馈矢量控制(Feedback Vector Control，FVC)计算逻辑，也会执行无感矢量控制(SensorlessVector Control，SVC)计算逻辑即电机模型，但通过电机模型计算出来的转子位置和电机转速不参与到电机控制当中，而是使用位置检测装置检测获得的电机转子的位置角度和转速对电动汽车的电机进行闭环控制。
当位置检测装置发生故障时，使用电机模型观测得到的电机转子的估算位置角度和估算转速对所述电动汽车的电机进行闭环控制。如图4所示，是本发明另一实施例的电动汽车安全控制方法实施例的流程示意图，具体包括以下FVC切换SVC步骤：
步骤S21：实时检测位置检测装置的故障标志位；具体地，默认已开启FVC切SVC功能，也可通过功能码设置开启FVC切SVC功能，则会执行SVC的切换逻辑。
步骤S22：在每一检测周期，若故障标志位被置位，则将计数值累加一次，若故障标志位未被置位，则将计数值清零；
步骤S23：在计数值达到预设值时，确认位置检测装置发生故障，则使用电机模型观测得到的电机转子的估算位置角度和估算转速对电动汽车的电机进行闭环控制。
当位置检测装置发生故障时，此时位置已经不可靠，为避免切换过程中的电流冲击，可以通过发生故障前的角度加上偏差等效得到当前的转子位置和电机转速，保证切换前的舒适性。
本发明实施例还提供一种电动汽车安全控制***，如图5所示，该电动汽车安全控制***4包括位置检测装置41、电机模型单元42以及开关选择单元43，且上述位置检测装置41、电机模型单元42以及开关选择单元43可分别由硬件、软件或硬件和软件的结合实现。
位置检测装置41用于根据位置以及转速检测信号检测获得电机转子的位置角度和转速。
电机模型单元42用于在位置检测装置41发生故障时，使用电机模型单元42根据电压、电流信号观测得到电机转子的估算位置角度和估算转速。
开关选择单元43用于判断上述位置检测装置41是否发生故障，并在位置检测装置41正常时，使用位置检测装置41检测获得的电机转子的位置角度和转速对电动汽车的电机进行闭环控制；在位置检测装置41发生故障时，使用电机模型单元42观测得到的电机转子的估算位置角度和估算转速对电动汽车的电机进行闭环控制。
本发明实施例还提供一种电动汽车6，如图6所示，该电动汽车6包括存储器61和处理器62，所述存储器61中存储有可在所述处理器62上运行的计算机程序，所述处理器62执行所述计算机程序时实现如上所述的电动汽车安全控制方法的步骤。本实施例中的电动汽车与上述图1对应实施例中的电动汽车安全冗余方法属于同一构思，其具体实现过程详细见对应的方法实施例，且方法实施例中的技术特征在本设备实施例中均对应适用，这里不再赘述。
本发明实施例还提供一种存储介质，该存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现如上所述电动汽车安全冗余方法的步骤。本实施例中的计算机可读存储介质与上述图1对应实施例中的永磁同步电机转速跟踪方法属于同一构思，其具体实现过程详细见对应的方法实施例，且方法实施例中的技术特征在本设备实施例中均对应适用，这里不再赘述。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，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，可轻易想到的变化或替换，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该以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种电动汽车安全控制方法，其特征在于，包括：
当位置检测装置正常时，使用所述位置检测装置检测获得的电机转子的位置角度和转速对所述电动汽车的电机进行闭环控制；
当位置检测装置发生故障时，使用电机模型观测得到的电机转子的估算位置角度和估算转速对所述电动汽车的电机进行闭环控制。
2.根据权利要求1所述的电动汽车安全控制方法，其特征在于，所述电机模型通过以下步骤观测得到所述电机转子的估算转速：
采集电机电流，并根据所述电机电流获得估算坐标系δ/γ下的δ轴电流iδ、γ轴电流iγ；
根据电流环输出的电压获得所述估算坐标系δ/γ下的δ轴电压uδ、γ轴电压uγ；
根据所述δ轴电流iδ、γ轴电流iγ、δ轴电压uδ、γ轴电压uγ，获得所述电机转子的估算转速。
3.根据权利要求2所述的电动汽车安全控制方法，其特征在于，所述根据所述δ轴电流iδ、γ轴电流iγ、δ轴电压uδ、γ轴电压uγ，获得所述电机转子的估算转速，包括：
将所述δ轴电流iδ、γ轴电流iγ、δ轴电压uδ、γ轴电压uγ代入以下计算式计算获得所述电机转子的估算转速：
其中，Rs为定子电阻，Lδ为δ轴电感、Lγ为γ轴电感、为电机永磁体δ轴磁链，为电机永磁体γ轴磁链，w′为电机转子的估算转速。
4.根据权利要求3所述的电动汽车安全控制方法，其特征在于，所述电机转子的估算位置角度通过以下计算式获得：
θ′＝∫w′dt
其中，θ′为所述电机转子的估算位置角度。
5.根据权利要求2所述的电动汽车安全控制方法，其特征在于，所述根据所述电机电流获得估算坐标系δ/γ下的δ轴电流iδ、γ轴电流iγ包括：
根据前一周期的采样电流获得当前周期的预估电流；
根据当前周期的采样电流与所述预估电流获得电流偏差；
根据所述电流偏差对所述电机模型进行补偿控制，获得所述估算坐标系δ/γ下的δ轴电流iδ、γ轴电流iγ。
6.根据权利要求5所述的电动汽车安全控制方法，其特征在于，所述当前周期的预估电流通过以下计算式计算获得：
其中，T为载波采样周期，k代表采样周期数。
7.根据权利要求3所述的电动汽车安全控制方法，其特征在于，所述电机永磁体δ轴磁链和电机永磁体γ轴磁链满足以下表达式：
其中，为电机永磁体在d/q坐标系下的磁链，Δθ为估算转子位置角度与实际转子位置角度的偏差，且在所述估算坐标系δ/γ下收敛稳定后，所述偏差为零。
8.根据权利要求1所述的电动汽车安全控制方法，其特征在于，所述方法包括：
实时检测所述检测装置的故障标志位；
在每一检测周期，若所述故障标志位被置位，则将计数值累加一次，若所述故障标志位未被置位，则将所述计数值清零；
在所述计数值达到预设值时，确认所述位置检测装置发生故障。
9.一种电动汽车，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至8中任一项所述的电动汽车安全控制方法的步骤。
10.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1至8中任一项所述的电动汽车安全控制方法的步骤。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 215000 52 tianedang Road, Yuexi, Wuzhong District, Suzhou City, Jiangsu Province Patentee after: Suzhou Huichuan United Power System Co.,Ltd. Address before: 215000 52 tianedang Road, Yuexi Town, Wuzhong District, Suzhou City, Jiangsu Province Patentee before: SUZHOU HUICHUAN UNITED POWER SYSTEM Co.,Ltd. |
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