本发明涉及汽车技术领域，特别涉及一种电机驱动系统的故障诊断方法、系统及车辆。
背景技术：
电动汽车具有节能减排等优点，顾名思义，电动汽车的电机驱动系统是电动汽车的动力传动部件，驱动或牵引电动汽车的行驶，因此，电机驱动系统的安全性和可靠性至关重要，关乎这整车的可靠性和稳定性。
相关技术中，电机驱动系统的故障诊断通常的做法主要通过软件及硬件阀值进行诊断，当达到阀值数值时，上报故障，电机停止运行，这种诊断方式显然不能够满足iso26262asilc安全等级的要求，进而给车辆的可靠性和稳定性带来安全隐患。
技术实现要素：
本发明旨在至少在一定程度上解决上述相关技术中的技术问题之一。
为此，本发明的一个目的在于提出一种电机驱动系统的故障诊断方法。该方法能够及时的诊断出电机驱动系统的过压及扭矩失效故障，进而保证车辆可靠且稳定地运行。
本发明的另一个目的在于提供一种电机驱动系统的故障诊断系统。
本发明的再一个目的在于提供一种车辆。
为了实现上述目的，本发明的第一方面的实施例公开了一种电机驱动系统的故障诊断方法，包括以下步骤：对电机驱动系统的软件和/或硬件进行监测，以判断所述电机驱动系统是否存在过压故障；比较实际扭矩与需求扭矩，以根据所述实际扭矩与需求扭矩之间的扭矩差值判断所述电机驱动系统是否存在扭矩失效故障；当判断所述电机驱动系统存在过压故障和/或所述电机驱动系统存在扭矩失效故障时，控制所述电机驱动系统进入安全模式。
根据本发明实施例的电机驱动系统的故障诊断方法能够及时的诊断出电机驱动系统的过压及扭矩失效故障，进而保证车辆可靠且稳定地运行。
另外，根据本发明上述实施例的电机驱动系统的故障诊断方法还可以具有如下附加的技术特征：
在一些示例中，安全模式包括空闲模式和主动短路模式，其中，当所述电机驱动系统存在过压故障时，控制所述电机驱动系统进入所述主动短路模式；当所述电机驱动系统存在扭矩失效故障时，控制所述电机驱动系统进入所述空闲模式；当所述电机驱动系统存在过压故障和扭矩失效故障时，控制所述电机驱动系统进入所述主动短路模式，并在预定时间后转入所述空闲模式。
在一些示例中，当所述电机驱动系统进入所述主动短路模式之后，还包括：根据故障类型确定故障级别，其中，所述故障级别包括主芯片级故障、校验级故障和驱动级故障。
在一些示例中，所述电机驱动系统的过压故障包括由高压动力电池等外部电源产生的过压故障和由电机驱动系统的工作状态产生的过压故障，其中，当所述过压故障为由高压动力电池等外部电源产生的过压故障时，执行第一过压诊断策略，当所述过压故障为由电机驱动系统的工作状态产生的过压故障时，执行第二过压诊断策略，其中，所述第一过压诊断策略为控制所述电机驱动系统限功率运行，并开启过压保护电路，所述第二过压诊断策略为所述电机驱动系统工作在发电模式时，控制所述电机驱动系统限功率运行，并开启过压保护电路。
在一些示例中，当所述电机驱动系统进入空闲模式时，执行第三过压诊断策略，其中，所述第三过压诊断策略包括：当软件正常且当电机转速超过预定阀值时，切换至所述主动短路模式；当软件异常则切换至所述主动短路模式。
本发明第二方面的实施例公开了一种电机驱动系统的故障诊断系统，包括：监测模块，用于对电机驱动系统的软件和/或硬件进行监测，以判断所述电机驱动系统是否存在过压故障；比较模块，用于比较实际扭矩与需求扭矩，以根据所述实际扭矩与需求扭矩之间的扭矩差值判断所述电机驱动系统是否存在扭矩失效故障；控制模块，用于当判断所述电机驱动系统存在过压故障和/或所述电机驱动系统存在扭矩失效故障时，控制所述电机驱动系统进入安全模式。
另外，根据本发明上述实施例的电机驱动系统的故障诊断系统还可以具有如下附加的技术特征：
在一些示例中，所述安全模式包括空闲模式和主动短路模式，其中，当所述电机驱动系统存在过压故障时，所述控制模块控制所述电机驱动系统进入所述主动短路模式，当所述电机驱动系统存在扭矩失效故障时，所述控制模块控制所述电机驱动系统进入所述空闲模式，当所述电机驱动系统存在过压故障和扭矩失效故障时，所述控制模块控制所述电机驱动系统进入所述主动短路模式，并在预定时间后转入所述空闲模式。
在一些示例中，当所述电机驱动系统进入所述主动短路模式之后，所述控制模块还用于根据故障类型确定故障级别，其中，所述故障级别包括主芯片级故障、校验级故障和驱动级故障。
在一些示例中，所述电机驱动系统的过压故障包括由高压动力电池等外部电源产生的过压故障和由电机驱动系统的工作状态产生的过压故障，其中，当所述过压故障为由高压动力电池等外部电源产生的过压故障时，所述控制模块用于执行第一过压诊断策略，当所述过压故障为由电机驱动系统的工作状态产生的过压故障时，所述控制模块用于执行第二过压诊断策略，当所述电机驱动系统进入空闲模式时，所述控制模块执行第三过压诊断策略，其中，所述第一过压诊断策略为控制所述电机驱动系统限功率运行，并开启过压保护电路，所述第二过压诊断策略为所述电机驱动系统工作在发电模式时，控制所述电机驱动系统限功率运行，并开启过压保护电路，所述第三过压诊断策略包括当软件正常且当电机转速超过预定阀值时，切换至所述主动短路模式以及当软件异常则切换至所述主动短路模式。
本发明的第三方面的实施例公开了一种车辆，包括：根据上述任意一个实施例所述的电机驱动系统的故障诊断系统。该车辆能够及时的诊断出电机驱动系统的过压及扭矩失效故障，进而保证车辆可靠且稳定地运行。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述的和/或附加的方面和优点结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明一个实施例的电机驱动系统的故障诊断方法的流程图；
图2是根据本发明一个实施例的电机驱动系统的示意图；以及
图3是根据本发明一个实施例的电机驱动系统的故障诊断系统的结构框图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
以下结合附图描述根据本发明实施例的电机驱动系统的故障诊断方法、系统及车辆。其中，电机驱动系统简称为电机系统。
图1是根据本发明一个实施例的电机驱动系统的故障诊断方法的流程图。如图1所示，根据本发明一个实施例的电机驱动系统的故障诊断方法，包括如下步骤：
s101：对电机驱动系统的软件和/或硬件进行监测，以判断电机驱动系统是否存在过压故障。
s102：比较实际扭矩与需求扭矩，以根据实际扭矩与需求扭矩之间的扭矩差值判断电机驱动系统是否存在扭矩失效故障。
s103：当判断电机驱动系统存在过压故障和/或电机驱动系统存在扭矩失效故障时，控制电机驱动系统进入安全模式。
其中，对电机驱动系统的软件功能、硬件功能以及扭矩的诊断为三层诊断方式，第一层可理解为对电机驱动系统的软件功能的诊断，第二层可理解为对电机驱动系统的扭矩的诊断，第三层可理解为对电机驱动系统的硬件功能的诊断。具体而言：
第一层：诊断所有与扭矩安全相关的输入和功能，如果达到预定的阈值，说明与扭矩安全相关的输入和功能存在异常，此时，将电机驱动系统切换到安全模式。
第二层：对比当前实际扭矩与需求扭矩，如果两者差值超过了一个限值(即：超过了安全范围)，说明扭矩出现了异常，此时，将电机驱动系统切换到安全模式。
第三层：实时监控控制器的硬件功能，并在硬件功能出现异常时说明电机驱动系统的硬件出现了异常，此时，可以由驱动电路及时切换到安全模式。
根据本发明实施例的电机驱动系统的故障诊断方法能够及时的诊断出电机驱动系统的过压及扭矩失效故障，进而保证车辆可靠且稳定地运行。
在本发明的一个实施例中，安全模式包括空闲模式和主动短路模式，其中，当电机驱动系统存在过压故障时，控制电机驱动系统进入主动短路模式；当电机驱动系统存在扭矩失效故障时，控制电机驱动系统进入所述空闲模式；当电机驱动系统存在过压故障和扭矩失效故障时，控制电机驱动系统进入主动短路模式，并在预定时间后转入空闲模式即：如果同时发生了过压故障和扭矩失效故障，则首先控制电机驱动系统进入主动短路模式，以将电机u，v，w三相切换到功率模块t-端，或者将电机u，v，w三相切换到功率模块t+端，然后控制电机进入空闲模式，其中，将电机u，v，w三相切换到功率模块t-端或者将电机u，v，w三相切换到功率模块t+端通常需要一个特定的时间，因此，可以通过试验的方式或者根据经验确定一个时间(即：预设时间)，然后当达到该时间后，转入空闲模式。
如图2所示，空闲模式(即：idle模式)，电机控制器中功率模块的igbt全部处于打开状态，这样在直流端电压高于电机感应电压时，三相系统的二极管中就不会有电流通过，因此电机就不会产生转矩。
再次结合图2，主动短路模式，当发生硬件故障或监控错误等时会被激活，主动短路模式分为主动下短路和主动上短路，主动下短路，电机u，v，w三相被切换到功率模块t-端；主动上短路，电机u，v，w三相被切换到功率模块t+端。
主动短路模式分为3级保护，一级为mcu主芯片级，二级为cpld处理电路校验级，三级为电机控制器drive级，具体地，当电机驱动系统进入主动短路模式之后，还包括：根据故障类型确定故障级别，其中，故障级别包括主芯片级故障(即：mcu主芯片级故障)、校验级故障(即：cpld处理电路校验级故障)和驱动级故障(即：drive级故障)。
其中，主芯片级故障产生的条件为：standby、internalerror等故障。
校验级故障产生的条件为：overvoltage、overcurrent、disable、crash等故障。
驱动级故障产生的条件为：dfwerror30vswith等故障。
在以上描述中，standby、internalerror、overvoltage、overcurrent、disable、crash、dfwerror30vswith等为故障类型，每个故障类型相应地对应一个故障码。
在本发明的一个实施例中，电机驱动系统的过压故障包括由高压动力电池等外部电源产生的过压故障和由电机驱动系统的工作状态产生的过压故障，其中，当过压故障为由高压动力电池等外部电源产生的过压故障时，执行第一过压诊断策略，当过压故障为由电机驱动系统的工作状态产生的过压故障时，执行第二过压诊断策略。
进一步地，当电机驱动系统进入空闲模式时，执行第三过压诊断策略，其中，第三过压诊断策略包括：当软件正常且当电机转速超过预定阀值时，切换至主动短路模式；当软件异常则切换至主动短路模式。
具体地说，目前电机系统过压主要由两方面构成：
1、电机系统过压是由高压动力电池等外部电源产生，电机控制器的过压诊断策略为：
1)降额运行，电机控制器can反馈过压降额状态。
2)电机控制器硬件过压时关断电路；电机控制器的状态为主动短路模式，通过故障诊断反馈失效状态，失效模式状态的退出需重新下电。
2、电机系统过压是由工作状态产生，电机系统工作状态为发电模式，电机控制器的过压诊断策略为：
1)降额运行，电机控制器can反馈过压降额状态。
2)电机控制器硬件过压时关断电路；电机控制器状态为主动短路状态，通过故障诊断码反馈失效模式状态，失效模式状态的退出需重新下电。
电机系统工作状态为空闲模式，电机控制器的过压诊断策略为：软件正常时，当转速超过阀值时，电机控制器会切到主动短路状态，不会导致母线电压上升；软件跑飞时，硬件逻辑触发，电机控制器默认的状态是主动短路安全模式，不会导致母线电压上升。
根据本发明实施例的电机驱动系统的故障诊断方法，能够及时的诊断出电机驱动系统的过压及扭矩失效故障，此外，针对电机控制器的过压故障执行三相主动短路保护策略，逐级诊断，从而保证车辆可靠且稳定地运行。
进一步地，本发明的实施例公开了一种电机驱动系统的故障诊断系统。如图3所示，根据本发明的实施例公开了一种电机驱动系统的故障诊断系统300，包括：监测模块310、比较模块320和控制模块330。
其中，监测模块310用于对电机驱动系统的软件和/或硬件进行监测，以判断所述电机驱动系统是否存在过压故障。比较模块320用于比较实际扭矩与需求扭矩，以根据所述实际扭矩与需求扭矩之间的扭矩差值判断所述电机驱动系统是否存在扭矩失效故障。控制模块330用于当判断所述电机驱动系统存在过压故障和/或所述电机驱动系统存在扭矩失效故障时，控制所述电机驱动系统进入安全模式。
根据本发明实施例的电机驱动系统的故障诊断系统能够及时的诊断出电机驱动系统的过压及扭矩失效故障，进而保证车辆可靠且稳定地运行。
在本发明的一个实施例中，所述安全模式包括空闲模式和主动短路模式，其中，当所述电机驱动系统存在过压故障时，所述控制模块330控制所述电机驱动系统进入所述主动短路模式，当所述电机驱动系统存在扭矩失效故障时，所述控制模块330控制所述电机驱动系统进入所述空闲模式，当所述电机驱动系统存在过压故障和扭矩失效故障时，所述控制模块330控制所述电机驱动系统进入所述主动短路模式，并在预定时间后转入所述空闲模式。
在本发明的一个实施例中，当所述电机驱动系统进入所述主动短路模式之后，所述控制模块330还用于根据故障类型确定故障级别，其中，所述故障级别包括主芯片级故障、校验级故障和驱动级故障。
在本发明的一个实施例中，所述电机驱动系统的过压故障包括由高压动力电池等外部电源产生的过压故障和由电机驱动系统的工作状态产生的过压故障，其中，当所述过压故障为由高压动力电池等外部电源产生的过压故障时，所述控制模块330用于执行第一过压诊断策略，当所述过压故障为由电机驱动系统的工作状态产生的过压故障时，所述控制模块330用于执行第二过压诊断策略，当所述电机驱动系统进入空闲模式时，所述控制模块330执行第三过压诊断策略，其中，所述第三过压诊断策略包括当软件正常且当电机转速超过预定阀值时，切换至所述主动短路模式以及当软件异常则切换至所述主动短路模式。
根据本发明实施例的电机驱动系统的故障诊断系统，能够及时的诊断出电机驱动系统的过压及扭矩失效故障，此外，针对电机控制器的过压故障执行三相主动短路保护策略，逐级诊断，从而保证车辆可靠且稳定地运行。
需要说明的是，本发明实施例的电机驱动系统的故障诊断系统的具体实现方式与本发明实施例的电机驱动系统的故障诊断方法的具体实现方式类似，具体请参见方法部分的描述，为了减少冗余，不做赘述。
进一步地，本发明的实施例公开了一种车辆，包括：根据上述任意一个实施例所述的电机驱动系统的故障诊断系统。其中，该车辆为电动汽车或者混合动力汽车。该车辆能够及时的诊断出电机驱动系统的过压及扭矩失效故障，进而保证车辆可靠且稳定地运行。
另外，根据本发明上述实施例的车辆的其它构成以及作用对于本领域的普通技术人员而言都是已知的，为了减少冗余，此处不做赘述。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不是必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。