電動(dòng)車輛電機(jī)轉(zhuǎn)矩安全監(jiān)控器的制造方法
【專利說明】
【背景技術(shù)】
[0001]電動(dòng)混合動(dòng)力車輛的電機(jī)控制是復(fù)雜系統(tǒng)。任何足夠復(fù)雜的系統(tǒng)都能夠因?yàn)楦鞣N因素經(jīng)歷故障。很多現(xiàn)代車輛具有黑匣子記錄儀，其在車輛運(yùn)行期間記錄數(shù)據(jù)。發(fā)生情況以后，這些黑匣子能夠用于診斷故障。很多現(xiàn)代車輛具有車載診斷儀，其能夠在車輛運(yùn)行過程中診斷部件或系統(tǒng)的故障。然而，由于電動(dòng)混合動(dòng)力車輛系統(tǒng)仍相對(duì)較新，本領(lǐng)域需要一種改進(jìn)先前可用的監(jiān)控和診斷系統(tǒng)的解決方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0002]在一些實(shí)施例中，提供一種用于電動(dòng)機(jī)控制器的安全系統(tǒng)。該安全系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)矩安全監(jiān)控器，其具有不同于主電機(jī)控制器的第二處理器的第一處理器。第一處理器被配置為，響應(yīng)于電動(dòng)機(jī)的估計(jì)轉(zhuǎn)矩和與主電機(jī)控制器相關(guān)的命令轉(zhuǎn)矩相差超過設(shè)定量，減小或切斷從DC/AC(直流到交流)逆變器傳送到電動(dòng)機(jī)的AC(交流電)電力。
[0003]在一些實(shí)施例中，提供一種用于車輛的安全系統(tǒng)。該安全系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)矩安全監(jiān)控器，其不同于車輛的主電機(jī)控制器。轉(zhuǎn)矩安全監(jiān)控器包括轉(zhuǎn)矩估計(jì)器，其根據(jù)輸入產(chǎn)生估計(jì)轉(zhuǎn)矩，所述輸入包括電機(jī)的定子電流和電機(jī)的轉(zhuǎn)速的測(cè)量值，電機(jī)由主電機(jī)控制器經(jīng)由轉(zhuǎn)矩安全監(jiān)控器控制。轉(zhuǎn)矩安全監(jiān)控器包括轉(zhuǎn)矩監(jiān)控器，其執(zhí)行估計(jì)轉(zhuǎn)矩和命令轉(zhuǎn)矩的比較，其中命令轉(zhuǎn)矩是主電機(jī)控制器的輸入。轉(zhuǎn)矩安全監(jiān)控器包括狀態(tài)和故障處理器，其可操作以基于估計(jì)轉(zhuǎn)矩和命令轉(zhuǎn)矩的比較而輸出保護(hù)指示。保護(hù)指示修改來自主電機(jī)控制器的開關(guān)信號(hào)以減小傳送到電機(jī)的AC(交流電)電力。
[0004]在一些實(shí)施例中，提供一種監(jiān)控電動(dòng)機(jī)的方法。該方法包括比較電動(dòng)機(jī)的估計(jì)轉(zhuǎn)矩與命令轉(zhuǎn)矩。該方法包括，響應(yīng)于電動(dòng)機(jī)的估計(jì)轉(zhuǎn)矩與命令轉(zhuǎn)矩相差預(yù)設(shè)量，根據(jù)從主電機(jī)控制器接收的開關(guān)信號(hào)，生成用于DC/AC(直流到交流)逆變器的電力水平降低的開關(guān)信號(hào)。
[0005]根據(jù)下列【具體實(shí)施方式】結(jié)合附圖，實(shí)施例的其他方面和優(yōu)點(diǎn)將變得明顯，其中附圖通過示例方式示出所描述的實(shí)施例的原理。
【附圖說明】
[0006]通過參考下列描述并結(jié)合附圖可以最好地理解所描述的實(shí)施例及其優(yōu)點(diǎn)。這些圖形在形式和細(xì)節(jié)上絕不限制任何改變，在不脫離所描述實(shí)施例的精神和范圍的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)所描述的實(shí)施例進(jìn)行改變。
[0007]圖1是根據(jù)本發(fā)明的一種電動(dòng)車輛電機(jī)控制系統(tǒng)的原理圖，該系統(tǒng)具有轉(zhuǎn)矩安全監(jiān)控器和硬件保護(hù)單元。
[0008]圖2是圖1的轉(zhuǎn)矩安全監(jiān)控器的原理圖。
[0009]圖3是圖1的硬件保護(hù)單元的原理圖。
[0010]圖4是一種監(jiān)控電動(dòng)機(jī)的方法的流程圖，該方法能夠使用圖1的電動(dòng)車輛電機(jī)控制系統(tǒng)、轉(zhuǎn)矩安全監(jiān)控器和硬件保護(hù)單元實(shí)現(xiàn)。
【具體實(shí)施方式】
[0011 ] 一般地，在用于電動(dòng)混合動(dòng)力車輛的電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)中，主電機(jī)控制器發(fā)送脈寬調(diào)制(PffM)控制信號(hào)到DC(直流)到AC(交流)逆變器。DC/AC逆變器隨后發(fā)送三相AC到AC電動(dòng)機(jī)。AC電動(dòng)機(jī)能夠是永磁體AC電機(jī)、異步電機(jī)或者其他類型的AC電機(jī)中的一種。沒有限制且出于說明目的，在整個(gè)電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的下列說明中，給出異步電機(jī)作為一種實(shí)例負(fù)載。在目前的電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)中，主電機(jī)控制器發(fā)送PWM控制信號(hào)到安全監(jiān)控器。在一些實(shí)施例中，安全監(jiān)控器使用與主控制器不同的控制和測(cè)量傳感器并在單獨(dú)的微控制器上運(yùn)行代碼。除了來自主電機(jī)控制器的HVM控制信號(hào)之外，安全監(jiān)控器具有來自轉(zhuǎn)矩命令生成器和DC/AC逆變器的輸入。安全監(jiān)控器利用車輛控制信息(包括加速器、制動(dòng)和車輛速度以及電機(jī)信息(包括轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度以及定子電流)。根據(jù)所有這些，安全監(jiān)控器導(dǎo)出PWM控制信號(hào)以發(fā)送到DC/AC逆變器。正如先前的電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，DC/AC逆變器發(fā)送三相AC到異步電機(jī)。耦合到異步電機(jī)的速度傳感器發(fā)送電機(jī)轉(zhuǎn)速信息到主電機(jī)控制器。因此，安全監(jiān)控器使得免受主控制器未檢測(cè)到的故障的損害，并且直接進(jìn)行控制逆變器。這類故障包括意外車輛加速、逆變器失靈、電機(jī)失靈和速度傳感器失靈。由于主命令(以PWM控制信號(hào)的形式)經(jīng)過安全監(jiān)控器，所以安全監(jiān)控器能夠糾正系統(tǒng)其它部分中的故障并發(fā)布糾正后的PWM控制信號(hào)。
[0012]本文公開詳細(xì)的說明實(shí)施例。然而，本文公開的具體功能細(xì)節(jié)僅代表描述實(shí)施例的目的。但是，實(shí)施例可以以許多替換形式體現(xiàn)，不應(yīng)該構(gòu)建為僅限于在此闡述的實(shí)施例。
[0013]應(yīng)該理解，盡管本文使用術(shù)語第一、第二等描述各種步驟或計(jì)算，這些步驟或計(jì)算不應(yīng)被這些術(shù)語限制。這些術(shù)語僅用來將其中一個(gè)步驟或計(jì)算與另一個(gè)步驟或計(jì)算區(qū)分開。例如，在不脫離本公開的范圍的情況下，第一計(jì)算可以被稱為第二計(jì)算，并且類似地，第二步驟可以被稱為第一步驟。如本文使用的，術(shù)語“和/或”和符號(hào)包括相關(guān)列舉條目中的一個(gè)或更多個(gè)的任意和全部結(jié)合。
[0014]如本文所用的，單數(shù)形式“一個(gè)(a和an)和“該(the)”旨在也包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文另外清楚指出。將進(jìn)一步理解，術(shù)語“包括”，和/或“包含”，當(dāng)在本文中使用時(shí)，說明所述特征、整數(shù)、步驟、操作、元素和/或部件存在，但不排除一個(gè)或更多其他特征、整數(shù)、步驟、操作、元素、部件和/或組群的存在和添加。因此，本文使用的術(shù)語僅用來描述具體實(shí)施例的目的且并不旨在限制。
[0015]還應(yīng)該注意，在一些替代實(shí)施方式中，示出的功能/動(dòng)作可以不按照?qǐng)D中示出的順序發(fā)生。例如，連續(xù)示出的兩個(gè)附圖可以基本同時(shí)執(zhí)行或有時(shí)可以以相反順序執(zhí)行，這取決于涉及的功能/動(dòng)作。
[0016]如圖1所示，在一個(gè)電動(dòng)車輛電機(jī)控制系統(tǒng)中，安全監(jiān)控器102置于主電機(jī)控制器108和DC/AC逆變器122之間。安全監(jiān)控器102包括執(zhí)行監(jiān)控和指示功能的轉(zhuǎn)矩安全監(jiān)控器104和硬件保護(hù)單元106，硬件保護(hù)單元106修改從主電機(jī)控制器108發(fā)送到目的地DC/AC逆變器122的開關(guān)信號(hào)。轉(zhuǎn)矩安全監(jiān)控器104和硬件保護(hù)單元106彼此耦合并合作以監(jiān)控各種傳感器值、狀況和電機(jī)與車輛的其他參數(shù)，并在發(fā)生特定問題時(shí)減少或切斷發(fā)送到電動(dòng)機(jī)124的AC電力。轉(zhuǎn)矩安全監(jiān)控器104接收各種狀態(tài)參數(shù)并基于狀態(tài)參數(shù)輸出系統(tǒng)狀態(tài)信息和保護(hù)指示。
[0017]硬件保護(hù)單元106電氣地置于主電機(jī)控制器108和DC/AC逆變器122之間。硬件保護(hù)單元106被配置為將來自主電機(jī)控制器108的開關(guān)信號(hào)“switchingO”修改為目的地為DC/AC逆變器122的“switching”信號(hào)。硬件保護(hù)單元106如此做以響應(yīng)于轉(zhuǎn)矩安全監(jiān)控器104指出減小或切斷從DC/AC逆變器發(fā)送到電動(dòng)機(jī)124的AC電力。在下面提供電動(dòng)車輛電機(jī)控制系統(tǒng)的概述，之后是安全監(jiān)控器102的描述。
[0018]加速器踏板組件110和制動(dòng)踏板組件112將控制輸入Acce11、Brake I提供給車輛控制單元116。車輛控制單元116生成初始命令轉(zhuǎn)矩TcO，其被發(fā)送到轉(zhuǎn)矩命令生成器118。根據(jù)初始命令轉(zhuǎn)矩TcO和被認(rèn)為是轉(zhuǎn)矩上限的最大命令轉(zhuǎn)矩Tcmax，轉(zhuǎn)矩命令生成器118生成命令轉(zhuǎn)矩Tc，其被輸入到主電機(jī)控制器108。根據(jù)命令轉(zhuǎn)矩Tc、測(cè)量的電動(dòng)機(jī)124(異步電機(jī))的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度Wr和第一測(cè)量的電動(dòng)機(jī)124的至少兩相的定子電流Iabsl，主電機(jī)控制器生成開關(guān)信號(hào)SwitchingO。如果沒有安全監(jiān)控器102，開關(guān)信號(hào)SwitchingO直接到達(dá)DC/AC逆變器122，該DC/AC逆變器122將應(yīng)用這些信號(hào)從DC總線120生成用于電動(dòng)機(jī)124的AC電力。
[0019]然而，安全監(jiān)控器102攔截開關(guān)信號(hào)SwitchingO。具體地，硬件保護(hù)單元106從主電機(jī)控制器108接收開關(guān)信號(hào)SwitchingO，根據(jù)來自轉(zhuǎn)矩安全監(jiān)控器104的保護(hù)指示Protect 1n修改開關(guān)信號(hào)SwitchingO，并將修改后的開關(guān)信號(hào)Switching輸出到DC/AC逆變器122。附加地，硬件保護(hù)單元106接收來自DC/AC逆變器122的一個(gè)或更多故障參數(shù)Faults，并將故障狀態(tài)FaultsO輸出到主電機(jī)控制器108和轉(zhuǎn)矩安全監(jiān)控器104兩者。
[0020]作為電動(dòng)機(jī)控制器或車輛的安全系統(tǒng)的部分，安全監(jiān)控器102能夠以各種方式實(shí)施。在一個(gè)實(shí)施例中，轉(zhuǎn)矩安全監(jiān)控器具有處理器。主電機(jī)控制器也具有處理器。轉(zhuǎn)矩安全監(jiān)控器104的處理器與主電機(jī)控制器的處理器不同。在另一個(gè)實(shí)施例中，