电动车辆电机转矩安全监控器的制造方法
【专利说明】
【背景技术】
[0001]电动混合动力车辆的电机控制是复杂系统。任何足够复杂的系统都能够因为各种因素经历故障。很多现代车辆具有黑匣子记录仪，其在车辆运行期间记录数据。发生情况以后，这些黑匣子能够用于诊断故障。很多现代车辆具有车载诊断仪，其能够在车辆运行过程中诊断部件或系统的故障。然而，由于电动混合动力车辆系统仍相对较新，本领域需要一种改进先前可用的监控和诊断系统的解决方案。
【发明内容】
[0002]在一些实施例中，提供一种用于电动机控制器的安全系统。该安全系统包括转矩安全监控器，其具有不同于主电机控制器的第二处理器的第一处理器。第一处理器被配置为，响应于电动机的估计转矩和与主电机控制器相关的命令转矩相差超过设定量，减小或切断从DC/AC(直流到交流)逆变器传送到电动机的AC(交流电)电力。
[0003]在一些实施例中，提供一种用于车辆的安全系统。该安全系统包括转矩安全监控器，其不同于车辆的主电机控制器。转矩安全监控器包括转矩估计器，其根据输入产生估计转矩，所述输入包括电机的定子电流和电机的转速的测量值，电机由主电机控制器经由转矩安全监控器控制。转矩安全监控器包括转矩监控器，其执行估计转矩和命令转矩的比较，其中命令转矩是主电机控制器的输入。转矩安全监控器包括状态和故障处理器，其可操作以基于估计转矩和命令转矩的比较而输出保护指示。保护指示修改来自主电机控制器的开关信号以减小传送到电机的AC(交流电)电力。
[0004]在一些实施例中，提供一种监控电动机的方法。该方法包括比较电动机的估计转矩与命令转矩。该方法包括，响应于电动机的估计转矩与命令转矩相差预设量，根据从主电机控制器接收的开关信号，生成用于DC/AC(直流到交流)逆变器的电力水平降低的开关信号。
[0005]根据下列【具体实施方式】结合附图，实施例的其他方面和优点将变得明显，其中附图通过示例方式示出所描述的实施例的原理。
【附图说明】
[0006]通过参考下列描述并结合附图可以最好地理解所描述的实施例及其优点。这些图形在形式和细节上绝不限制任何改变，在不脱离所描述实施例的精神和范围的情况下，本领域的技术人员可以对所描述的实施例进行改变。
[0007]图1是根据本发明的一种电动车辆电机控制系统的原理图，该系统具有转矩安全监控器和硬件保护单元。
[0008]图2是图1的转矩安全监控器的原理图。
[0009]图3是图1的硬件保护单元的原理图。
[0010]图4是一种监控电动机的方法的流程图，该方法能够使用图1的电动车辆电机控制系统、转矩安全监控器和硬件保护单元实现。
【具体实施方式】
[0011 ] 一般地，在用于电动混合动力车辆的电动机控制系统中，主电机控制器发送脉宽调制(PffM)控制信号到DC(直流)到AC(交流)逆变器。DC/AC逆变器随后发送三相AC到AC电动机。AC电动机能够是永磁体AC电机、异步电机或者其他类型的AC电机中的一种。没有限制且出于说明目的，在整个电动机控制系统的下列说明中，给出异步电机作为一种实例负载。在目前的电动机控制系统中，主电机控制器发送PWM控制信号到安全监控器。在一些实施例中，安全监控器使用与主控制器不同的控制和测量传感器并在单独的微控制器上运行代码。除了来自主电机控制器的HVM控制信号之外，安全监控器具有来自转矩命令生成器和DC/AC逆变器的输入。安全监控器利用车辆控制信息(包括加速器、制动和车辆速度以及电机信息(包括转子的旋转速度以及定子电流)。根据所有这些，安全监控器导出PWM控制信号以发送到DC/AC逆变器。正如先前的电动机控制系统，DC/AC逆变器发送三相AC到异步电机。耦合到异步电机的速度传感器发送电机转速信息到主电机控制器。因此，安全监控器使得免受主控制器未检测到的故障的损害，并且直接进行控制逆变器。这类故障包括意外车辆加速、逆变器失灵、电机失灵和速度传感器失灵。由于主命令(以PWM控制信号的形式)经过安全监控器，所以安全监控器能够纠正系统其它部分中的故障并发布纠正后的PWM控制信号。
[0012]本文公开详细的说明实施例。然而，本文公开的具体功能细节仅代表描述实施例的目的。但是，实施例可以以许多替换形式体现，不应该构建为仅限于在此阐述的实施例。
[0013]应该理解，尽管本文使用术语第一、第二等描述各种步骤或计算，这些步骤或计算不应被这些术语限制。这些术语仅用来将其中一个步骤或计算与另一个步骤或计算区分开。例如，在不脱离本公开的范围的情况下，第一计算可以被称为第二计算，并且类似地，第二步骤可以被称为第一步骤。如本文使用的，术语“和/或”和符号包括相关列举条目中的一个或更多个的任意和全部结合。
[0014]如本文所用的，单数形式“一个(a和an)和“该(the)”旨在也包括复数形式，除非上下文另外清楚指出。将进一步理解，术语“包括”，和/或“包含”，当在本文中使用时，说明所述特征、整数、步骤、操作、元素和/或部件存在，但不排除一个或更多其他特征、整数、步骤、操作、元素、部件和/或组群的存在和添加。因此，本文使用的术语仅用来描述具体实施例的目的且并不旨在限制。
[0015]还应该注意，在一些替代实施方式中，示出的功能/动作可以不按照图中示出的顺序发生。例如，连续示出的两个附图可以基本同时执行或有时可以以相反顺序执行，这取决于涉及的功能/动作。
[0016]如图1所示，在一个电动车辆电机控制系统中，安全监控器102置于主电机控制器108和DC/AC逆变器122之间。安全监控器102包括执行监控和指示功能的转矩安全监控器104和硬件保护单元106，硬件保护单元106修改从主电机控制器108发送到目的地DC/AC逆变器122的开关信号。转矩安全监控器104和硬件保护单元106彼此耦合并合作以监控各种传感器值、状况和电机与车辆的其他参数，并在发生特定问题时减少或切断发送到电动机124的AC电力。转矩安全监控器104接收各种状态参数并基于状态参数输出系统状态信息和保护指示。
[0017]硬件保护单元106电气地置于主电机控制器108和DC/AC逆变器122之间。硬件保护单元106被配置为将来自主电机控制器108的开关信号“switchingO”修改为目的地为DC/AC逆变器122的“switching”信号。硬件保护单元106如此做以响应于转矩安全监控器104指出减小或切断从DC/AC逆变器发送到电动机124的AC电力。在下面提供电动车辆电机控制系统的概述，之后是安全监控器102的描述。
[0018]加速器踏板组件110和制动踏板组件112将控制输入Acce11、Brake I提供给车辆控制单元116。车辆控制单元116生成初始命令转矩TcO，其被发送到转矩命令生成器118。根据初始命令转矩TcO和被认为是转矩上限的最大命令转矩Tcmax，转矩命令生成器118生成命令转矩Tc，其被输入到主电机控制器108。根据命令转矩Tc、测量的电动机124(异步电机)的转子的旋转速度Wr和第一测量的电动机124的至少两相的定子电流Iabsl，主电机控制器生成开关信号SwitchingO。如果没有安全监控器102，开关信号SwitchingO直接到达DC/AC逆变器122，该DC/AC逆变器122将应用这些信号从DC总线120生成用于电动机124的AC电力。
[0019]然而，安全监控器102拦截开关信号SwitchingO。具体地，硬件保护单元106从主电机控制器108接收开关信号SwitchingO，根据来自转矩安全监控器104的保护指示Protect 1n修改开关信号SwitchingO，并将修改后的开关信号Switching输出到DC/AC逆变器122。附加地，硬件保护单元106接收来自DC/AC逆变器122的一个或更多故障参数Faults，并将故障状态FaultsO输出到主电机控制器108和转矩安全监控器104两者。
[0020]作为电动机控制器或车辆的安全系统的部分，安全监控器102能够以各种方式实施。在一个实施例中，转矩安全监控器具有处理器。主电机控制器也具有处理器。转矩安全监控器104的处理器与主电机控制器的处理器不同。在另一个实施例中，