通过使用电压指令误差对电子驱动系统中的电流传感器故障的检测方法技术方案

检测FOC电机系统中电流传感器误差的系统、装置和方法。监测电压指令以检测ac分量的存在，ac分量的存在可以指示在电流传感器中出现的误差。举例来说，传感器故障检测模块可以配置为确定实际电压指令和理想电压指令之间的偏差以提供复合偏差向量。通过将偏差向量变换为以指令电压的基础频率旋转的参考系，可以滤除正序和负序的dc分量以及确定他们的振幅。误差检测可以基于基波分量的总振幅进行并通过正和负分量振幅确定。本发明专利技术使FOC系统能够以两个而不是三个电流传感器运行，并提供了用于电流传感器的专用误差诊断。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总体上涉及电子驱动系统诊断，并尤其涉及用于磁场定向机器控制的电流传感器的故障检测。
技术介绍
电机可以用来向各种类型的系统提供扭矩，这些系统诸如但不限于用于电气化车辆的电驱动系统，其中机器产生的扭矩用于车辆推进。电驱动系统经常依赖于磁场定向技术来控制机器运行和扭矩输出。磁场定向控制需要反馈电流提供给机器控制器以便可以做出关于是否需要调整扭矩输出的确定以及可以执行的任何所需要的调整。相应地，设置多个电流传感器来检测电流并提供必要的反馈。在典型的布置中，两个电流传感器专门用于扭矩控制，以及第三个电流传感器用于检测非有意的扭矩传递。可以设计诊断算法对所有三个传感器的读数求和并将总和与预设的阈值比较以检测扭矩传递故障。当设计校验和算法来检测导致非有意的扭矩传递的扭矩控制中的误差时，在许多情况下，该校验和算法依赖于作为检测电流传感器故障的手段，因为即便不是全部，大多数磁场定向控制系统缺乏用于电流传感器的专用故障诊断。然而，多个不确定的问题与用于传感器故障检测的校验和方法的使用相互联系。例如，没有确定用于校验和比较的阈值的一致途径。多个因素会影响阈值的确定，包括传感器精确度、信号噪声水平和传感器电流范围，所以阈值可以是特定于传感器和应用的，并且对阈值的确定会需要耗时的校准过程。另外，包含用来使校验和算法可执行的第三传感器增加了系统组件的数量。当车辆驱动系统包括牵引电动机和发电机时，则增加了两个附加的组件，每个附加的组件增加系统成本的同时降低了整个系统的可靠性。
技术实现思路
示例系统可以包括电机(EM)、配置用来与电机进行能量交换的能量转换模块(ECM)、配置为检测ECM和电机之间的相电流的一个或多个传感器、配置为提供电压指令——该电压指令配置为影响EM产生的所需扭矩——的控制器，以及配置为使用所述电压指令检测一个或多个传感器的误差的传感器故障检测模块(SFDM)。在示例实施例中，SFDM可以配置为监测电压指令的ac分量，并将分量的属性与预设的阈值进行比较以检测传感器故障的存在。举例来说，该SFDM可以配置为将电压指令的基波分量的振幅与预设阈值相比较。在示例实施例中，SFDM可以配置为确定控制器提供的电压指令和理想的电压指令之间的偏差，并使用该偏差检测传感器误差的存在。示例的SFDM可以包括配置为监测电压指令信号的一个或多个ac分量的ac分量监测模块(ACMM)，以及配置为基于一个或多个ac分量进行故障确定的误差确定模块(EDM)。在示例实施例中，ACMM可以配置为隔离指令电压的基波分量，并且EDM可以配置为将基波分量的振幅与预设阈值相比较。示例的SFDM可以包括配置为基于指令扭矩提供用于电机的理想的电压指令的电压映射模块(VMM)，以及配置为确定所述理想的电压指令和为电机提供的实际电压指令之间的偏差的偏差确定模块(DDM)。举例来说，基于理想的和实际的电压指令之间的d-轴和q-轴上的偏差可以提供偏差向量。用于检测传感器误差的存在的示例方法可以包括：接收用于电机的电压指令、监测电压指令的ac分量，以及使用ac分量确定是否存在传感器误差。举例来说，监测ac分量可以包含：滤除或隔离ac分量的基波分量，并将基波分量的振幅与预设的阈值相比较以确定是否存在传感器故障。方法可以进一步包括当检测到故障时给故障状态设置故障标记。示例方法可以包含：提供理想的电压指令、接收实际的电压指令、确定理想的和实际的指令之间的偏差，以及使用该偏差检测传感器故障的存在。举例来说，方法可以包括：提供包含理想的和实际的d-轴和q-轴电压指令之间的偏差的偏差向量。可以隔离和滤除偏差向量电压的正序和负序，并且可以确定正分量和负分量的振幅并将他们求和以提供用于基波频率分量的总振幅。可以将总振幅与预设的阈值比较以确定是否存在传感器故障。附图说明图1示出了用于传感器误差检测的示例系统。图2A示出了在正常和故障运行期间的q-轴电压指令。图2B示出了在正常和故障运行期间的d-轴电压指令。图3示出了指令电压的复合频谱。图4A示出了示例传感器故障检测模块。图4B示出了示例传感器故障检测模块。图4C示出了示例传感器故障检测模块。图5示出了用于检测传感器故障的示例方法。图6示出了用于检测传感器故障的示例方法。图7示出了用于检测传感器故障的示例方法。图8示出了示例滞后故障检测响应。具体实施方式在此提出本专利技术的示例实施例；然而，本专利技术可以体现为各种可选择的形式，这对于所属
的技术人员将是显而易见的。为便于本专利技术的理解，以及为权利要求提供依据，在说明书中包括了各种附图。附图并非按照比例绘制并且可以省略相关元件以便强调本专利技术的新颖的特征。提供附图中所描述的结构和功能上的细节用于向所属
的技术人员教导本专利技术的实践的目的而非作为对本专利技术的限制。例如，可以对用于系统的模块和控制器进行不同的布置和/或结合并且在此可以不以示例实施例的图解来描述以便于更好的强调本专利技术的新颖的方面。此外，系统组件可以以所属
已知的方式进行不同的布置。图1示出了电机系统10，举例来说，其可以作为诸如纯电动或混合动力车辆这样的电气化车辆的电驱动系统来实施。该示例系统10包括配置为执行AC到DC、DC到AC以及DC到DC转换的能量转换模块(ECM)12，以及配置用于与ECM 12进行能量交换的电机(EM)14，该电机14可以产生可以用于车辆推进的扭矩。在示例实施例中，该ECM 12可以配置为转换来自诸如电池或电容器组这样的能量存储装置(ESD)(未示出)的DC电压以向EM 14提供三相交流电。可以设置一个或多个传感器16来检测提供给EM 14的一相或多相电流并向配置为控制EM 14运行和扭矩输出的机器控制器18提供反馈。在示例实施例中，系统10可以包括配置为检测提供给EM 14的第一“a相”电流的第一传感器16a，以及配置为检测提供给EM 14的第二“b相”电流的第二传感器16b。该控制器18可以连通性地耦接到传感器故障检测模块(SFDM)20。在示例实施例中，该SFDM 20可以配置为使用由控制器18提供的电压指令信号以检测一个或多个传感器16上的误差。当该系统10作为电气化车辆的电驱动系统来使用时，该ECM 12可以依赖于诸如但不限于300V锂离子电池这样的高压电池作为能量来源。在示例实施例中，该ECM 12可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种系统，其特征在于，包含：电机(EM)；配置为向所述EM提供能量的能量转换模块(ECM)；配置为检测所述ECM和所述EM之间的相电流的传感器；配置为提供电压指令的控制器，其中该电压指令配置为通过所述EM导致所需要的扭矩的产生；以及配置为使用所述电压指令检测在所述传感器上的误差的传感器故障检测模块(SFDM)。

【技术特征摘要】
2013.08.27 US 14/011,7201.一种系统，其特征在于，包含：
电机(EM)；
配置为向所述EM提供能量的能量转换模块(ECM)；
配置为检测所述ECM和所述EM之间的相电流的传感器；
配置为提供电压指令的控制器，其中该电压指令配置为通过所述EM
导致所需要的扭矩的产生；以及
配置为使用所述电压指令检测在所述传感器上的误差的传感器故障
检测模块(SFDM)。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述SFDM配置为监测
所述电压指令的交流(ac)分量。
3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述SFDM配置为监测
所述电压指令ac分量的基波频率分量。
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述SFDM配置为确定
由所述控制器提供的所述电压指令和理想电压指令之间的偏差。
5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述SFDM配置为使用所
述偏差检测所述传感器误差。
6.一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：王长江，迈克尔·德格内尔，瑞马·艾沙耶弗，徐利文，丹尼尔·R·利德基，
申请(专利权)人：福特全球技术公司，
类型：发明
国别省市：美国;US