一種用于電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的故障診斷系統(tǒng)，屬于電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是電動(dòng)汽車的重要組成部分，主要包括電機(jī)、電機(jī)控制器、蓄電池等核心部件以及加速踏板、制動(dòng)踏板和主接觸器等附件。其中電機(jī)控制器根據(jù)加速踏板和制動(dòng)踏板的開度或位置，基于矢量控制算法，產(chǎn)生PWM信號(hào)對(duì)其主回路中的電力電子器件(如IGBT或功率MOSFET)通斷進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)直流和交流電能之間的變換，以此來(lái)控制電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩或運(yùn)行轉(zhuǎn)速；而電機(jī)根據(jù)整車的能量需求，可以工作在電動(dòng)狀態(tài)或發(fā)電狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)電能和機(jī)械能的轉(zhuǎn)換；電機(jī)控制器通過(guò)主接觸器(或開關(guān))與車載電源(如蓄電池)相連接。

電機(jī)控制器容易出現(xiàn)的故障有很多種，常見(jiàn)的有加速踏板和制動(dòng)踏板與電機(jī)控制器控制系統(tǒng)之間連線斷路、主接觸器控制回路斷路或主接觸器觸點(diǎn)不受控、主電路電力電子器件斷路或短路等。這些故障會(huì)嚴(yán)重影響電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，進(jìn)而對(duì)整車安全性產(chǎn)生直接的影響。目前，對(duì)這些故障進(jìn)行診斷的途徑有很多種，對(duì)踏板與電機(jī)控制器直接連線以及主接觸器控制回路斷路的診斷常用的方法是在電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)不正確時(shí)，人為檢查的方法去診斷出發(fā)生故障的原因和類型；而診斷電機(jī)控制器主電路電力電子功率器件的故障則往往通過(guò)加裝傳感器或通過(guò)復(fù)雜的軟件算法來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電力電子器件的斷路或短路狀態(tài)的識(shí)別。這些方法普遍存在著需要人工參與、成本較高或診斷不及時(shí)等不足。作為電氣化、智能化的機(jī)電一體化產(chǎn)品——電動(dòng)汽車對(duì)零部件的故障診斷提出了越來(lái)越高的要求，電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)除在上電自檢過(guò)程中，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行故障檢測(cè)外，還應(yīng)具有在線和實(shí)時(shí)故障診斷的功能。只有這樣，當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，才能快速采取應(yīng)對(duì)措施，對(duì)故障進(jìn)行處理或提醒司乘人員對(duì)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及時(shí)進(jìn)行維護(hù)。

本發(fā)明給出了一種電動(dòng)汽車電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)故障診斷系統(tǒng)，可以對(duì)電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行在線實(shí)時(shí)診斷，并可以通過(guò)DSP把診斷結(jié)果實(shí)時(shí)通過(guò)CAN總線向外傳遞。本發(fā)明對(duì)提高電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)以及整車安全性具有重大的意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種用于電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的故障診斷系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以對(duì)電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)故障進(jìn)行實(shí)時(shí)在線診斷，并將診斷結(jié)果通過(guò)CAN總線向整車其他控制器發(fā)送。該系統(tǒng)提高了電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)以及整車的安全性。

為達(dá)到上述目的，電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的故障診斷系統(tǒng)可以分為四個(gè)部分：踏板診斷模塊、主接觸器診斷模塊、主電路診斷模塊、信息處理模塊。

所述踏板診斷模塊用于加速和制動(dòng)踏板的故障診斷，診斷內(nèi)容為踏板與信息處理模塊之間連線是否正常；

所述主接觸器診斷模塊用于主接觸器故障診斷，診斷內(nèi)容為主接觸控制線圈是否斷路、主接觸器觸點(diǎn)狀態(tài)是否正常；

所述主電路診斷模塊用于主電路電力電子功率器件故障診斷，診斷內(nèi)容為主電路電力電子功率器件是否斷路、主電路電力電子器件是否短路；

所述信息處理模塊由一個(gè)DSP芯片以及使其正常工作外圍電路構(gòu)成。DSP芯片即為電機(jī)控制器執(zhí)行電機(jī)控制算法的核心數(shù)字處理芯片。信息處理模塊通過(guò)CAN總線發(fā)送踏板、主接觸器、主電路故障診斷信息，供整車其他控制器使用。

本發(fā)明可以實(shí)時(shí)在線對(duì)電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)加速踏板和制動(dòng)踏板、主接觸器以及主電路電力電子功率器件進(jìn)行故障診斷，使得當(dāng)這些部件發(fā)生故障時(shí)，能及時(shí)得到處理，從而提高電動(dòng)汽車的行車安全。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施方式或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施方式或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖簡(jiǎn)單說(shuō)明。

圖1電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及其故障診斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

圖2故障診斷系統(tǒng)踏板診斷模塊結(jié)構(gòu)圖

圖3故障診斷系統(tǒng)主接觸器診斷模塊結(jié)構(gòu)圖

圖4故障診斷系統(tǒng)主電路診斷模塊結(jié)構(gòu)以及與主電路連接方式圖

具體實(shí)施方式

參照附圖，下面詳細(xì)敘述本發(fā)明的具體實(shí)施方式。

圖1為本發(fā)明涉及的電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及其故障診斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。由圖中可以看出：電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由電機(jī)9、蓄電池8、電機(jī)控制器10構(gòu)成，電機(jī)控制器10由主電路11、主接觸器7、加速踏板和制動(dòng)踏板16以及故障診斷系統(tǒng)18構(gòu)成，主電路10由電容器19以及電力電子功率器件1、2、3、4、5、6構(gòu)成，本發(fā)明所涉及的故障診斷系統(tǒng)由踏板診斷模塊17、主接觸器診斷模塊13、主電路診斷模塊14、信息處理模塊15構(gòu)成，信息處理模塊15可以向CAN總線20發(fā)送診斷結(jié)果，供整車其他控制器使用。

本發(fā)明所涉及的踏板診斷模塊12結(jié)構(gòu)如圖2所示，主要包含加速踏板診斷單元和制動(dòng)踏板診斷單元，兩個(gè)單元具有相同的電路結(jié)構(gòu)。踏板診斷模塊與加速踏板和制動(dòng)踏板之間的連線為加速踏板信號(hào)輸入線IN2、加速踏板信號(hào)地線G1、制動(dòng)踏板信號(hào)輸入線IN4和制動(dòng)踏板信號(hào)地線G2；踏板診斷模塊與信息處理模塊之間的連線為診斷輸入線IN1、IN3，診斷信息輸出線OUT1和OUT2以及直流電源正極線V1、直流電源地線G3。加速踏板診斷單元中，電阻21一端與晶體管22的集電極連接；電阻21另一端與直流電源正極線V1連接；電阻24一端與晶體管22的基極連接，電阻24另一端與診斷輸入線IN1連接；晶體管22的發(fā)射極與二極管23陽(yáng)極相連接，二極管23陰極與信息輸出線OUT1、電阻25一端相連接；電阻25另一端與加速踏板信號(hào)輸入線IN2連接。制動(dòng)踏板診斷單元中，電阻30一端與晶體管27的集電極連接；電阻30另一端與直流電源正極線V1連接；電阻26一端與晶體管27的基極連接，電阻26另一端與診斷輸入線IN3連接；晶體管27的發(fā)射極與二極管28陽(yáng)極相連接，二極管28陰極與信息輸出線OUT2、電阻29一端相連接；電阻29另一端與制動(dòng)踏板信號(hào)輸入線IN4連接。在所述故障診斷系統(tǒng)中，加速踏板信號(hào)輸入線IN2和加速踏板信號(hào)地線G1之間的電壓大小與加速踏板開度成正比；制動(dòng)踏板信號(hào)輸入線IN4和制動(dòng)踏板信號(hào)地線G2之間的電壓大小與加速踏板開度成正比；直流電源正極線V1、直流電源地線G3之間直流電壓由信息處理模塊15提供，并且電壓值大于IN2與G1之間、IN4與G2之間電壓。

本發(fā)明中所涉及的主接觸器診斷模塊13結(jié)構(gòu)如圖3所示，主接觸器診斷模塊與主接觸器控制線圈由線圈控制正極線V2和線圈控制負(fù)極線C1連接，主接觸器診斷模塊13與信息處理模塊15之間由直流電源正極線V3、直流電源地線G4、診斷輸入線IN5以及診斷信息輸出線OUT3連接，直流電源正極線V3和直流電源地線G4由信息處理模塊15提供直流電壓。線圈控制正極線V2、直流電源正極線V3與二極管32的陰極相連，二極管32陽(yáng)極、電阻34一端、晶體管31集電極以及線圈控制負(fù)極線C1連在一起；電阻34另一端、電阻33一端與診斷信息輸出線OUT3連在一起，電阻33另一端和晶體管31的發(fā)射極、直流電源地線G4連接；診斷輸入線IN5和電阻35一端連接，電阻35的另一端與晶體管31基極連接。

本發(fā)明所涉及的主電路診斷模塊14結(jié)構(gòu)以及與主電路連接方式如圖4所示，主電路診斷模塊14與主電路11之間由連接線C2和C3連接，主電路診斷模塊14與信息處理模塊15之間由直流電源正極線V3、直流電源地線G5以及診斷信息輸出線OUT4連接，直流電源正極線V3、直流電源地線G5之間直流電壓由信息處理模塊15提供。直流電源正極線V3與二極管39陽(yáng)極相連接；二極管39陽(yáng)極和電阻36一端連接；電阻36另一端和電阻37一端以及連接線C2一端連接；連接線C2另一端與電機(jī)控制器主電路中一相橋臂的電力電子功率器件1和4之間的連線相連接；電阻37的另一端與電阻38的一端以及診斷信息輸出線OUT4相連接；電阻38的另一端與直流電源地線G5、以及連接線C3一端連接；連接線C3另一端與主電路直流母線-連接。

本發(fā)明所涉及的信息處理模塊15，由數(shù)字處理芯片DSP與外圍電路構(gòu)成，其可以通過(guò)自身CAN總線接口與整車CAN總線連接，把診斷信息實(shí)時(shí)傳送到CAN總線上。DSP芯片可以對(duì)蓄電池電壓、主電路11的直流母線+和直流母線-之間電壓進(jìn)行采集。

本發(fā)明所涉及的信息處理模塊15與踏板診斷模塊13之間的連線為圖2中的診斷輸入線IN1、IN3，診斷信息輸出線OUT1和OUT2以及直流電源正極線V1、直流電源地線G3。當(dāng)對(duì)加速踏板信號(hào)輸入線IN2的通斷狀態(tài)進(jìn)行診斷時(shí)，需要通過(guò)IN1驅(qū)動(dòng)晶體管22導(dǎo)通，此時(shí)OUT1上的電位應(yīng)明顯高于加速踏板整車正常工作的電位范圍，否則IN2斷路；當(dāng)對(duì)制動(dòng)踏板信號(hào)連接線IN4的通斷狀態(tài)進(jìn)行診斷時(shí)，需要通過(guò)IN3驅(qū)動(dòng)晶體管27導(dǎo)通，此時(shí)OUT2上的電位應(yīng)明顯高于制動(dòng)踏板正常工作的電位范圍，否則IN4斷路。

本發(fā)明所涉及的信息處理模塊15與主接觸器診斷模塊13的連線為圖3中直流電源正極線V3、直流電源地線G4、診斷輸入線IN5以及診斷信息輸出線OUT3。當(dāng)對(duì)主接觸器進(jìn)行故障診斷時(shí)，首先通過(guò)IN5控制晶體管31斷開，當(dāng)主接觸器線圈斷路時(shí)，OUT3電位和G4電位相等，否則主接觸器線圈正常；此時(shí)，如果檢測(cè)到主電路電容19兩端電壓和蓄電池8電壓相等，則主接觸器觸點(diǎn)不斷開，主接觸器觸點(diǎn)故障；通過(guò)IN5驅(qū)動(dòng)晶體管31導(dǎo)通，此時(shí)若主接觸器觸點(diǎn)沒(méi)有導(dǎo)通，則主電路電容19兩端電壓和蓄電池8電壓不相等，此時(shí)主接觸器觸點(diǎn)不閉合，主接觸器觸點(diǎn)故障。

本發(fā)明所涉及的信息處理模塊15與主電路診斷模塊14的連線為圖4中直流電源正極線V3、直流電源地線G5以及診斷信息輸出線OUT4連接。信息處理模塊15通過(guò)V3和G6施加一遠(yuǎn)小于蓄電池8電壓的直流電壓，同時(shí)信息處理模塊15中DSP可以通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路控制電力電子功率器件1、2、3、4、5、6通斷。當(dāng)電力電子功率器件1、2、3、4、5、6全部控制為斷的狀態(tài)時(shí)，若OUT4電位不為零，且為V3通過(guò)電阻36、37在電阻38上的分壓，否則電力電子功率器件出現(xiàn)短路；當(dāng)主電路上橋臂電力電子功率器件1、3、5某一個(gè)導(dǎo)通時(shí)，OUT4電位應(yīng)為蓄電池電壓通過(guò)37在電阻38上的分壓，否則該電力電子功率器件斷路；當(dāng)主電路下橋臂電力電子功率器件4、6、2某一個(gè)導(dǎo)通時(shí)，OUT4電位應(yīng)為零，否則該電力電子功率器件斷路。