应用于车用电机中的转矩安全监视控制方法与流程

本发明涉及技术车用电机领域，尤其涉及车用电机的安全监视技术领域，具体是指一种应用于车用电机中的转矩安全监视控制方法。

背景技术：

随着新能源汽车的快速大量普及。随之而来的安全问题也越来越突出，在汽车控制中，转矩输出异常可能导致车辆非预期加速，或非预期紧急刹车，从而有可能导致车祸的发生，存在很大的安全隐患。对于纯电动汽车而言，电机是唯一的转矩输出装置，电机控制器是电机运行的灵魂，因此电机控制器的正常工作也关乎转矩是否能够正常输出。

目前电机控制器的方案主要是由控制器和驱动器组成，其中控制器通过接收整车控制器的转矩指令，以此作为依据，按照指令对驱动器进行控制，然后驱动器将信号进行放大，并输出到电机以驱动电机运行，实现电机控制。

目前的电机控制器大部分都不具有监视实际输出转矩的功能，但是随着功能安全标准的推行，行业内有一小部分公司开始对电机控制器的转矩输出进行监视，监视的方法是将电机的输出转矩与整车控制器请求转矩进行对比，在一定范围内认为输出正常，否则进行关断。但是这种方法容易导致车辆非预期的关断，比如说电机控制器在降功率运行的时候，电机轴上的转矩会比整车控制器的请求转矩小很多，超出保护的范围，从而非预期的关断，非预期关断以后，车辆要重启才能运行，用户体验很不好，如图1所示，其为现有技术中应用于车用电机中的转矩安全监视方案的监视区域示意图。

技术实现要素：

本发明的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种能够实现监视实际转矩的应用于车用电机中的转矩安全监视控制方法。

为了实现上述目的，本发明的应用于车用电机中的转矩安全监视控制方法具有如下构成：

该应用于车用电机中的转矩安全监视控制方法，其主要特点是，所述的转矩安全监视控制方法包括并行处理的转矩方向安全监视控制处理操作和转矩时间安全监视控制处理操作，所述的转矩方向安全监视控制处理操作包括以下步骤：

(11)所述的车用电机发出转矩请求指令；

(12)确定所述的转矩请求指令的方向并判断该转矩请求指令的方向是否发生变化；

(13)若所述的转矩请求指令的方向未发生变化，则进一步判断系统预设的监视条件是否成立，若该监视条件成立，则输出所述的转矩请求指令违规的判断结果，并结束；否则输出所述的转矩请求指令合法的判断结果，并继续后续步骤(16)；

(14)若所述的转矩请求指令的方向发生变化，则判断该时刻是否处于所述的车用电机的宽限期，若处于所述的宽限期内，则输出所述的转矩请求指令合法的判断结果，并继续后续步骤(16)；若已超过所述的宽限期，则继续判断所述的监视条件是否成立；

(5)若所述的监视条件成立，则输出所述的转矩请求指令违规的判断结果，并结束；否则输出所述的转矩请求指令合法，并继续后续步骤(16)；

(16)执行所述的请求转矩指令；

所述的转矩时间安全监视控制处理过程包括以下步骤：

(21)所述的车用电机发出转矩请求指令；

(22)判断系统预设的安全状态条件是否成立；

(23)若所述的安全状态条件成立，则输出所述的转矩请求指令合法的判断结果，并继续后续步骤(24)；否则输出所述的转矩请求指令违规的判断结果，并结束；

(24)执行所述的转矩请求指令。

该应用于车用电机中的转矩安全监视控制方法的监视条件为：

c1＝(|w_mech|≥omega_direct_level)and

(|trq_meas|≥trq_dir_dect)and

(sign(vcu_t_req)！＝sign(trq_meas))

其中，c1为逻辑值，其逻辑运算结果为true或false，当c1的逻辑运算结果为true时，该监视条件成立，当c1的逻辑运算结果为false时，该监视条件不成立，w_mech为车用电机的实际转速值，omega_direct_level为转矩方向监视的最低转速限制值，trq_meas为车用电机的实际转矩值，trq_dir_dect为转矩方向监视的最低转矩限制值，vcu_t_req为所述的转矩请求指令值，sign()为符号函数。

该应用于车用电机中的转矩安全监视控制方法的安全状态条件为：

其中，trq_meas为车用电机的实际转矩值，vcu_t_req为所述的转矩请求指令值，trq_t_integral_limit为转矩超出请求的保护限制值。

采用了该发明中的应用于车用电机中的转矩安全监视控制方法，使系统能够及时探测电机的转矩输出问题，同时不会进入错误的保护状态，在车辆安全运行的前提下，能够提高鲁棒性。

附图说明

图1为现有技术中应用于车用电机中的转矩安全监视方案的监视区域示意图。

图2为本发明的应用于车用电机中的转矩安全监视控制方法的监视区域示意图。

图3为本发明的应用于车用电机中的转矩方向安全监视控制方法的监视区域示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地描述本发明的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。

本发明的应用于车用电机中的转矩时间安全监视控制方法包括转矩方向安全监视控制方法和转矩时间安全监视控制方法两个过程，在进行以上方法时，首先需确定标定参数，包括以下步骤：

1、在很低速的时候，驱动转矩非预期反向减速过程很快结束，因此比较容易控制，在高速的时候，驱动转矩非预期反向，如果转矩值较小，刹车效果不明显，如果转矩值很大，在湿滑路面的时候，类似于急刹车，有可能会导致车轮抱死，从而方向难以控制，因此比较危险。因此只有在一定转速以上，一定转矩以上，才会产生危害。需要通过实验或仿真的方法确定突然出现转矩反向的情况下，会产生危害的转矩方向探测转速值(omega_direct_harm)和转矩方向探测值(trq_direct_harm)，以及会产生危害的时间ftti；

2、依据会产生危害的转矩值和转速值，根据整车保护策略确定进行保护的转矩方向探测转速值(omega_direct_level)以及转矩方向探测值(trq_dir_dect_level)，并确定宽限时间(at_sensec_ms)，上述三个标量需满足以下条件：

omega_direct_level≤omega_direct_harm(式1)

trq_dir_dect_level≤trq_direct_harm(式2)

at_sensec_ms＜(ftti—执行安全关闭的时间)(式3)

3、在实际转矩值大于转矩方向探测值时，需要测试在不同的转矩不同的转速下，非预期转矩输出过大时会产生危害的限度trq_delta_limit。

4、根据积分长度(t_integral_len)对允许转矩偏差进行积分计算，从而得到允许限制范围(trq_t_integral_limit)。

请参阅图2和图3所示，其分别为本发明的应用于车用电机中的转矩安全监视控制方法的监视区域示意图和本发明的应用于车用电机中的转矩方向安全监视控制方法的监视区域示意图，本发明的应用于车用电机中的转矩安全监视控制方法包括转矩方向安全监视控制方法和转矩时间安全监视控制方法两个过程，其中，转矩方向安全监视控制方法分为以下两种情况：

(a)当请求转矩(vcu_t_req)方向不变时，实际电机轴转矩(trq_meas)方向需要与请求转矩方向一致，如果检测到监视条件成立，则认为转矩方向违规；

(b)当请求转矩(vcu_t_req)方向变化时，即请求转矩的方向与上一个请求的转矩方向不一致的时候，由于电机控制的原理的原因，可以接受在一个宽限期at_sensec_ms内出现方向不一致的情况出现，因此在该宽限期内，即使监视条件c1为true，则也不认为转矩方向违规，但是在过了宽限期at_sensec_ms之后，如果检测到监视条件c1为true，则认为转矩方向违规。

该监视条件为：

c1＝(|w_mech|≥omega_direct_level)and

(|trq_meas|≥trq_dir_dect)and(式4)

(sign(vcu_t_req)！＝sign(trq_meas))

其中，c1为逻辑值，其逻辑运算结果取值为true或false，当c1的逻辑运算结果为true时，所述的监视条件成立，反之，则不成立，w_mech为车用电机的实际转速值，omega_direct_level为转矩方向监视的最低转速限制值，trq_meas为车用电机的实际转矩值，trq_dir_dect为转矩方向监视的最低转矩限制值，vcu_t_req为转矩请求指令值。

转矩时间安全监视控制方法，即转矩超出请求命令监视，为基于请求转矩(vcu_t_req)，看在一段时间(t_integral)内，电机轴上实际输出转矩(trq_meas)是否一直超出允许限制范围(trq_t_integral_limit)，具体通过以下的转矩差积分公式：

表1

其中，表1为符号因数(sign_factor)在不同情况下值的选择表。

在实际应用中，在对电机转矩进行的时候，需要结合转矩方向安全监视控制方法和转矩时间安全监视控制方法，任意一种监视控制方法发现转矩违规，系统应定义相应的保护措施，保护措施可以是对电机输出进行关断，以保证车辆的行驶安全，也可以关闭出问题的系统，启动备用系统，最终使车辆按照驾驶员的需求进行运行。

采用了该发明中的应用于车用电机中的转矩安全监视控制方法，使系统能够及时探测电机的转矩输出问题，同时不会进入错误的保护状态，在车辆安全运行的前提下，能够提高鲁棒性。

在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。