一種基于云計算的電動汽車永磁同步電機故障診斷系統(tǒng)及其故障診斷方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于云計算的電動汽車永磁同步電機故障診斷系統(tǒng)及其故障診斷方法，系統(tǒng)包括永磁同步電機，與永磁同步電機連接的電機控制器，與電機控制器連接的整車控制器，與整車控制器連接的GPS車載終端，通過無線通訊網(wǎng)絡(luò)與GPS車載終端連接的云計算平臺，該云計算平臺集成有用于故障診斷的診斷模塊和用于存儲診斷數(shù)據(jù)的存儲器。本發(fā)明通過電機控制器、整車控制器、GPS車載終端實時將永磁同步電機的信息發(fā)送至云端，診斷速度快，響應(yīng)也快，并且能對故障信息進行云端存儲，這樣就能實現(xiàn)歷史性信息查詢的目的；云端升級方便，不需要專門的硬件設(shè)備，成本低，并且可以診斷永磁同步電機常見的故障，具有較強的通用性。
【專利說明】
一種基于云計算的電動汽車永磁同步電機故障診斷系統(tǒng)及其故障診斷方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于電機故障診斷領(lǐng)域，具體的說，是涉及一種基于云計算的電動汽車永磁同步電機故障診斷系統(tǒng)及其故障診斷方法。
【背景技術(shù)】
[0002]永磁同步電機具有體積小、功率密度大、轉(zhuǎn)動慣量小、轉(zhuǎn)矩響應(yīng)快、輸出轉(zhuǎn)矩大等優(yōu)點，因而它在電動汽車領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。但是電機的工況惡劣、振動嚴(yán)重、工作環(huán)境溫度高，容易出現(xiàn)匝間短路、轉(zhuǎn)子偏心、永磁體退磁等故障，這嚴(yán)重影響到車輛的安全，需要對電機故障實時進行診斷，并對故障信息進行存儲。
[0003]現(xiàn)有的永磁同步電機故障診斷設(shè)備采用軟硬件捆綁設(shè)計，根據(jù)需求自行定制軟硬件，最大限度發(fā)揮了軟、硬件的功能，但同時也存在成本高、軟硬件升級困難的問題。此外現(xiàn)有的診斷系統(tǒng)設(shè)備診斷功能單一，只能特定某個故障的進行診斷，不具備通用性;而且診斷速度慢，不能對故障信息進行存儲，歷史故障信息無法查詢，給診斷帶來極大不便。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種基于云計算的電動汽車永磁同步電機故障診斷系統(tǒng)及其故障診斷方法，解決了現(xiàn)有的永磁同步電機故障診斷設(shè)備成本高、軟硬件升級困難，且功能單一、通用性不強等問題。本發(fā)明可以實現(xiàn)永磁同步電機常見故障的實時診斷，故障信息云端存儲，軟件升級快捷方便。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0006]—種基于云計算的電動汽車永磁同步電機故障診斷系統(tǒng)，包括永磁同步電機，與永磁同步電機連接的電機控制器，與電機控制器連接的整車控制器，與整車控制器連接的GPS車載終端，通過無線通訊網(wǎng)絡(luò)與GPS車載終端連接的云計算平臺，該云計算平臺集成有用于故障診斷的診斷模塊和用于存儲診斷數(shù)據(jù)的存儲器。
[0007]具體地，所述電機控制器通過CAN網(wǎng)絡(luò)與整車控制器連接。整車控制器通過CAN網(wǎng)絡(luò)與GPS車載終端連接。
[0008]進一步地，所述整車控制器連接有儀表。通過儀表顯示故障狀態(tài)信息，讓駕駛員實時掌握車輛狀態(tài)。
[0009]再進一步地，所述電機控制器連接有傳感器，通過該傳感器采集永磁同步電機的
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[0010]為了實時掌控云計算平臺的診斷情況，所述云計算平臺連接有顯示屏。
[0011 ] —種基于云計算的電動汽車永磁同步電機故障診斷系統(tǒng)的故障診斷方法，包括步驟:
[0012]S1、電機控制器采集永磁同步電機的特征信息，并通過整車控制器傳遞給GPS車載終端，GPS車載終端再通過無線通訊網(wǎng)絡(luò)將特征信息發(fā)送至云計算平臺；
[0013]S2、云計算平臺通過智能診斷，對特征信息進行分析，提取故障特征值，并根據(jù)特征值判斷故障狀態(tài)，并且將故障狀態(tài)存儲至存儲器中；
[0014]S3、云計算平臺將故障狀態(tài)下發(fā)到GPS車載終端，然后發(fā)送至整車控制器；
[0015]S4、整車控制器接收到故障狀態(tài)的信息后，根據(jù)故障處理的控制邏輯，向電機控制器發(fā)出相應(yīng)的指令；
[0016]S5、電機控制器接收到命令后，做出相應(yīng)的響應(yīng)。
[0017]具體地，所述步驟S2的云計算平臺的診斷流程為:
[0018]S21、進行數(shù)據(jù)預(yù)處理；
[0019]S22、計算匝間短路故障特征值、轉(zhuǎn)子偏心故障特征值、永磁體退磁故障特征值、其他故障特征值；
[0020]S23、判斷是否有故障，若是，則跳至S24，若否，則結(jié)束；
[0021]S24、判斷故障等級；
[0022]S25、故障處理、故障狀態(tài)信息存儲。
[0023]進一步地，所述步驟S23判斷是否有故障的原則為:故障特征值超過正常值，則表示有故障;步驟S24故障等級根據(jù)實時的特征值與正常值的差值確定。
[0024]再進一步地，所述步驟S4中，整車控制器接收到故障狀態(tài)的信息后的故障處理流程為:
[0025]S41、整車控制器接收到故障后延時；
[0026]S42、整車控制器判斷是否還接收故障信息，若是，則進行步驟S43，若否，則結(jié)束；
[0027]S43、查看故障等級，并判斷是否是一級故障，若是，則向電機控制器發(fā)出相應(yīng)的停止指令;若否，則進行步驟S44;
[0028]S44、判斷是否是二級故障，若是，則向電機控制器發(fā)送相應(yīng)的第一限功指令，若否，則向電機控制器發(fā)送相應(yīng)的第一限功指令。
[0029]另外，所述整車控制器還將故障信息發(fā)送給儀表進行顯示。
[0030]本發(fā)明的有益效果為:
[0031]本發(fā)明在云計算平臺集成有用于故障診斷的診斷模塊和用于存儲診斷數(shù)據(jù)的存儲器，通過電機控制器、整車控制器、GPS車載終端實時將永磁同步電機的信息發(fā)送至云端，診斷速度快，響應(yīng)也快，并且能對故障信息進行云端存儲，這樣就能實現(xiàn)歷史性信息查詢的目的；云端升級方便，不需要專門的硬件設(shè)備，成本低，并且可以診斷永磁同步電機常見的故障，具有較強的通用性。
【附圖說明】
[0032]圖1為本發(fā)明-實施例的系統(tǒng)框圖。
[0033]圖2為本發(fā)明-實施例的云計算平臺的診斷流程圖。
[0034]圖3為本發(fā)明-實施例的整車控制器的故障處理流程圖。
【具體實施方式】
[0035]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。本發(fā)明的實施方式包括但不限于下列實施例。
[0036]實施例
[0037]如圖1所示，一種基于云計算的電動汽車永磁同步電機故障診斷系統(tǒng)，包括永磁同步電機PMSM、電機控制器、整車控制器、GPS車載終端、云計算平臺，其中永磁同步電機與電機控制器連接，電機控制器通過CAN網(wǎng)絡(luò)與整車控制器連接，整車控制器通過CAN網(wǎng)絡(luò)與GPS車載終端連接，GPS車載終端通過無線通訊網(wǎng)絡(luò)與云計算平臺連接，整車控制器連接有儀表。
[0038]在本實施例中，電機控制器通過傳感器采集永磁同步電機的電流、電壓、轉(zhuǎn)速、位置等信息。
[O O3 9 ] —種基于云計算的電動汽車永磁同步電機故障診斷系統(tǒng)的故障診斷方法，包括步驟:
[0040]S1、電機控制器采集永磁同步電機的電流、電壓、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)子位置等特征信息，并通過整車控制器傳遞給GPS車載終端，GPS車載終端再通過無線通訊網(wǎng)絡(luò)將特征信息發(fā)送至云計算平臺；
[0041]S2、云計算平臺的故障診斷算法通過智能診斷，對特征信息進行分析，提取故障特征值，并根據(jù)特征值判斷故障狀態(tài)，并且將故障狀態(tài)存儲至存儲器中；
[0042]S3、云計算平臺將故障狀態(tài)下發(fā)到GPS車載終端，然后發(fā)送至整車控制器；
[0043]S4、整車控制器接收到故障狀態(tài)的信息后，根據(jù)故障處理的控制邏輯(故障的嚴(yán)重程度和故障類別)，向電機控制器發(fā)出相應(yīng)的指令，同時將故障信息發(fā)送給儀表，讓駕駛員實時掌握車輛狀態(tài)；
[0044]S5、電機控制器接收到命令后，做出限功、停止等相應(yīng)的響應(yīng)，儀表接收到故障狀態(tài)信息后，在儀表上顯示。
[0045]電機控制器通過傳感器采集永磁同步電機的電流、電壓、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)子位置等特征信息，整車控制器通過CAN網(wǎng)絡(luò)發(fā)送特征信息至GPS車載終端。
[0046]如圖2所示，上述步驟S2的云計算平臺的診斷流程為:
[0047]S21、進行數(shù)據(jù)預(yù)處理；
[0048]S22、計算匝間短路故障特征值、轉(zhuǎn)子偏心故障特征值、永磁體退磁故障特征值、其他故障特征值；
[0049]S23、判斷是否有故障，若是，則跳至S24，若否，則結(jié)束；
[0050]S24、判斷故障等級；
[0051 ] S25、故障處理、故障顯示、故障狀態(tài)信息存儲。
[0052]本實施例以永磁體退磁故障為例，智能診斷方法通過對大量的數(shù)據(jù)分析，得出在永磁體在退磁的情況下，q軸電壓Uq與電機轉(zhuǎn)速的比值將會發(fā)生顯著的變化，因此將q軸電壓Uq和電機轉(zhuǎn)速ω作為永磁體退磁故障的特征量。通過數(shù)據(jù)的分析和對比發(fā)現(xiàn)，特征值越小，永磁體退磁越嚴(yán)重。
[0053]判斷是否有故障的原則為:故障特征值超過正常值，則表示有故障;故障等級根據(jù)實時的特征值與正常值的差值確定。
[0054]如圖3所示，上述步驟S4中，整車控制器接收到故障狀態(tài)的信息后的故障處理流程為:
[0055]S41、整車控制器接收到故障，延時20S;
[0056]S42、整車控制器判斷是否還接收故障信息，若是，則進行步驟S43，若否，則結(jié)束；
[0057]S43、查看故障等級，并判斷是否是一級故障，若是，則向電機控制器發(fā)出“停止，坡行路邊”的指令，并發(fā)送儀表顯示;若否，則進行步驟S44;
[0058]S44、判斷是否是二級故障，若是，則向電機控制器發(fā)送“限功50%”的指令，并發(fā)送儀表顯示，若否，則向電機控制器發(fā)送“限功30%”的指令，并發(fā)送儀表顯示。
[0059]通過云計算平臺，可以對歷史的電機特征信息和故障信息進行查詢，故障診斷算法直接在云計算平臺進行升級。
[0060]按照上述實施例，便可很好地實現(xiàn)本發(fā)明。值得說明的是，基于上述設(shè)計原理的前提下，為解決同樣的技術(shù)問題，即使在本發(fā)明所公開的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上做出的一些無實質(zhì)性的改動或潤色，所采用的技術(shù)方案的實質(zhì)仍然與本發(fā)明一樣，故其也應(yīng)當(dāng)在本發(fā)明的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種基于云計算的電動汽車永磁同步電機故障診斷系統(tǒng)，其特征在于，包括永磁同步電機，與永磁同步電機連接的電機控制器，與電機控制器連接的整車控制器，與整車控制器連接的GPS車載終端，通過無線通訊網(wǎng)絡(luò)與GPS車載終端連接的云計算平臺，該云計算平臺集成有用于故障診斷的診斷模塊和用于存儲診斷數(shù)據(jù)的存儲器。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于云計算的電動汽車永磁同步電機故障診斷系統(tǒng)，其特征在于，所述電機控制器通過CAN網(wǎng)絡(luò)與整車控制器連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于云計算的電動汽車永磁同步電機故障診斷系統(tǒng)，其特征在于，所述整車控制器通過CAN網(wǎng)絡(luò)與GPS車載終端連接。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于云計算的電動汽車永磁同步電機故障診斷系統(tǒng)，其特征在于，所述整車控制器連接有儀表。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于云計算的電動汽車永磁同步電機故障診斷系統(tǒng)，其特征在于，所述電機控制器連接有傳感器，通過該傳感器采集永磁同步電機的信息。6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任意一項所述的一種基于云計算的電動汽車永磁同步電機故障診斷系統(tǒng)的故障診斷方法，其特征在于，包括步驟: 51、電機控制器采集永磁同步電機的特征信息，并通過整車控制器傳遞給GPS車載終端，GPS車載終端再通過無線通訊網(wǎng)絡(luò)將特征信息發(fā)送至云計算平臺； 52、云計算平臺通過智能診斷，對特征信息進行分析，提取故障特征值，并根據(jù)特征值判斷故障狀態(tài)，并且將故障狀態(tài)存儲至存儲器中； 53、云計算平臺將故障狀態(tài)下發(fā)到GPS車載終端，然后發(fā)送至整車控制器； 54、整車控制器接收到故障狀態(tài)的信息后，根據(jù)故障處理的控制邏輯，向電機控制器發(fā)出相應(yīng)的指令； 55、電機控制器接收到命令后，做出相應(yīng)的響應(yīng)。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于云計算的電動汽車永磁同步電機故障診斷系統(tǒng)的故障診斷方法，其特征在于，所述步驟S2的云計算平臺的診斷流程為: 521、進行數(shù)據(jù)預(yù)處理； 522、計算匝間短路故障特征值、轉(zhuǎn)子偏心故障特征值、永磁體退磁故障特征值； 523、判斷是否有故障，若是，則跳至S24，若否，則結(jié)束； 524、判斷故障等級； 525、故障處理、故障狀態(tài)信息存儲。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種基于云計算的電動汽車永磁同步電機故障診斷系統(tǒng)的故障診斷方法，其特征在于，所述步驟S23判斷是否有故障的原則為:故障特征值超過正常值，則表示有故障;步驟S24故障等級根據(jù)實時的特征值與正常值的差值確定。9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于云計算的電動汽車永磁同步電機故障診斷系統(tǒng)的故障診斷方法，其特征在于，所述步驟S4中，整車控制器接收到故障狀態(tài)的信息后的故障處理流程為: 541、整車控制器接收到故障后延時； 542、整車控制器判斷是否還接收故障信息，若是，則進行步驟S43，若否，則結(jié)束； 543、查看故障等級，并判斷是否是一級故障，若是，則向電機控制器發(fā)出相應(yīng)的停止指令;若否，則進行步驟S44; S44、判斷是否是二級故障，若是，則向電機控制器發(fā)送相應(yīng)的第一限功指令，若否，則向電機控制器發(fā)送相應(yīng)的第二限功指令。10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于云計算的電動汽車永磁同步電機故障診斷系統(tǒng)的故障診斷方法，其特征在于，所述整車控制器還將故障信息發(fā)送給儀表進行顯示。
【文檔編號】G01R31/34GK106066454SQ201610443650
【公開日】2016年11月2日
【申請日】2016年6月20日 公開號201610443650.2, CN 106066454 A, CN 106066454A, CN 201610443650, CN-A-106066454, CN106066454 A, CN106066454A, CN201610443650, CN201610443650.2
【發(fā)明人】陳俊兵, 李紅朋, 盛旺
【申請人】成都雅駿新能源汽車科技股份有限公司