專利名稱：監(jiān)測汽車電氣系統(tǒng)中功率電子器件控制器的方法和系統(tǒng)的制作方法
監(jiān)測汽車電氣系統(tǒng)中功率電子器件控制器的方法和系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明總體上涉及一種汽車電氣系統(tǒng)，更具體地，涉及監(jiān)測汽車電氣系統(tǒng)中功率 電子器件控制系統(tǒng)的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
近年來，技術(shù)進步以及對款式不斷變化的品味已在汽車設(shè)計中引起了實質(zhì)性的變 化。其中一個變化涉及汽車內(nèi)電氣和驅(qū)動系統(tǒng)的復(fù)雜性，所述汽車特別是代用燃料車輛，例 如混合動力車輛、蓄電池電動車輛、以及燃料電池車輛。這些代用燃料車輛通常使用一個或 多個電動機，其可與其它致動器相結(jié)合以驅(qū)動車輪。
這些車輛通常使用兩個分離的電壓源，例如蓄電池和燃料電池，以對驅(qū)動車輪的 電動機供電。功率電子器件，例如直流-直流(DC/DC)轉(zhuǎn)換器，通常用于管理和傳輸來自其 中一個電壓源的DC電力，并將其轉(zhuǎn)換成更高或更低的電壓。此外，由于替代性推進的汽車 通常包括直流(DC)電源，因此也提供直流-交流(DC/AC)變換器(或稱功率變換器)以將 DC電力變換成交流(AC)電力，這通常是電機所要求的。
功率電子器件單元通常至少部分地使用一個或多個功率開關(guān)或晶體管來執(zhí)行它 們各自的功能，所述功率開關(guān)或晶體管由汽車控制系統(tǒng)控制。為確保電子驅(qū)動系統(tǒng)的操作 完整性，多層監(jiān)測系統(tǒng)可被使用，以確保電子驅(qū)動裝置的輸出(扭矩、速度等)是如所要求 的那樣，或可能在故障情況下如所傳送的那樣。
通常使用的第一層監(jiān)測系統(tǒng)對所有傳感器輸入執(zhí)行診斷。這些低級別的診斷可包 括檢查傳感器是否能夠通訊或檢查傳感器讀數(shù)是否在預(yù)期或可允許的操作范圍內(nèi)。這樣的 傳感器(例如，物理的替代物或虛擬的軟件替代物)可包括電流傳感器、電壓傳感器、位置 傳感器、溫度傳感器等。
通常，第二層對控制系統(tǒng)進行監(jiān)測以確保其產(chǎn)生所期望的輸出，例如由脈寬調(diào)制 (PWM)系統(tǒng)生成的功率開關(guān)的占空比。檢查占空比的傳統(tǒng)方法是主要執(zhí)行整個冗余計算。 但是，這種計算需要可觀的處理能力和存儲器。
因此，期望提供一種用于對占空比進行第二層監(jiān)測的方法和系統(tǒng)，所述占空比用 于控制汽車電氣系統(tǒng)中的功率電子器件。而且，本發(fā)明的其它期望特征和特點，結(jié)合附圖
、 前述技術(shù)領(lǐng)域和背景技術(shù)在以下描述中將更加明顯。發(fā)明內(nèi)容
提供了一種用于監(jiān)測汽車電氣系統(tǒng)的方法，所述汽車電氣系統(tǒng)包括具有至少一個 開關(guān)的變換器。第一和第二電壓指令被接收，所述第一和第二電壓指令對應(yīng)于參考坐標(biāo)系 的同步幀上指令的當(dāng)前向量的相應(yīng)的第一和第二分量。根據(jù)第一和第二電壓指令，對用于 操作所述至少一個開關(guān)的多個占空比進行計算。根據(jù)所述多個占空比，對第一和第二實際 電壓進行計算。第一和第二實際電壓對應(yīng)于參考坐標(biāo)系的同步幀上的實際電壓向量的相應(yīng) 的第一和第二分量。根據(jù)指令電壓向量的第一分量與實際電壓向量的第一分量之間的差值以及指令電壓向量的第二分量與實際電壓向量的第二分量之間的差值來產(chǎn)生故障指示。
提供了一種用于監(jiān)測汽車電氣驅(qū)動系統(tǒng)的方法，所述汽車電氣驅(qū)動系統(tǒng)包括具有 至少一個開關(guān)的變換器。第一和第二電壓指令被接收。第一和第二電壓指令對應(yīng)于d_q坐 標(biāo)系上指令的當(dāng)前向量的相應(yīng)的d-分量和q_分量。根據(jù)第一和第二電壓指令，對用于操 作所述至少一個開關(guān)的多個占空比進行計算。根據(jù)所述多個占空比，對第一和第二實際電 壓進行計算。第一和第二實際電壓對應(yīng)于d_q坐標(biāo)系上的實際電壓向量的相應(yīng)的d-分量 和q_分量。根據(jù)指令電壓向量的d-分量與實際電壓向量的d-分量之間的差值以及指令 電壓向量的q_分量與實際電壓向量的q_分量之間的差值來產(chǎn)生故障指示。
提供了一種汽車電氣系統(tǒng)。該汽車電氣系統(tǒng)包括電動機、與電動機聯(lián)接的包括至 少一個開關(guān)的變換器、與變換器聯(lián)接的脈寬調(diào)制(PWM)調(diào)制器、以及處理系統(tǒng)，所述處理系 統(tǒng)與電動機、變換器和PWM調(diào)制器可操作地通訊。處理系統(tǒng)被配置成接收第一和第二電 壓指令，所述第一和第二電壓指令對應(yīng)于參考坐標(biāo)系的同步幀上的指令電壓向量的相應(yīng)的 第一和第二分量；根據(jù)第一和第二電壓指令來計算用于操作所述至少一個開關(guān)的多個占空 比；根據(jù)所述多個占空比來計算第一和第二實際電壓，第一和第二實際電壓對應(yīng)于參考坐 標(biāo)系的同步幀上的實際電壓向量的相應(yīng)的第一和第二分量；以及根據(jù)指令電壓向量的第一 分量與實際電壓向量的第一分量之間的差值以及指令電壓向量的第二分量與實際電壓向 量的第二分量之間的差值來產(chǎn)生故障指示。
本發(fā)明還提供了以下技術(shù)方案
方案1. 一種用于監(jiān)測汽車電氣系統(tǒng)的方法，所述汽車電氣系統(tǒng)包括具有至少一 個開關(guān)的變換器，所述方法包括
接收第一和第二電壓指令，所述第一和第二電壓指令對應(yīng)于參考坐標(biāo)系的同步幀 上的指令電壓向量的相應(yīng)的第一和第二分量；
根據(jù)所述第一和第二電壓指令，對用于操作所述至少一個開關(guān)的多個占空比進行 計算；
根據(jù)所述多個占空比來計算第一和第二實際電壓，所述第一和第二實際電壓對應(yīng) 于參考坐標(biāo)系的同步幀上的實際電壓向量的相應(yīng)的第一和第二分量；以及
根據(jù)所述指令電壓向量的所述第一分量與所述實際電壓向量的所述第一分量之 間的差值以及所述指令電壓向量的所述第二分量與所述實際電壓向量的所述第二分量之 間的差值來產(chǎn)生故障指示。
方案2.根據(jù)方案1所述的方法，其中，所述故障指示的產(chǎn)生還基于所述第一分量 的差值的平方和所述第二分量的差值的平方。
方案3.根據(jù)方案2所述的方法，其中，所述故障指示的產(chǎn)生還基于所述第一分量 的差值的平方與所述第二分量的差值的平方之和。
方案4.根據(jù)方案3所述的方法，其中，所述故障指示的產(chǎn)生還基于所述第一分量 的差值的平方與所述第二分量的差值的平方之和的平方根。
方案5.根據(jù)方案4所述的方法，其中，所述故障指示的產(chǎn)生還包括計算所述指令 電壓向量的調(diào)制指數(shù)和所述實際電壓向量的調(diào)制指數(shù)。
方案6.根據(jù)方案5所述的方法，其中，所述故障指示的產(chǎn)生還基于所述指令電壓 向量的調(diào)制指數(shù)與所述實際電壓向量的調(diào)制指數(shù)之間的差值的絕對值。5
方案7.根據(jù)方案1所述的方法，其中，所述參考坐標(biāo)系的同步幀為d_q坐標(biāo)系，所 述指令電壓向量和所述實際電壓向量的第一分量為d-分量，并且所述指令電壓向量和所 述實際電壓向量的第二分量為q_分量。
方案8.根據(jù)方案7所述的方法，其中，所述故障指示的產(chǎn)生還基于性能指數(shù)，所述性能指數(shù)等于-dd)2 +(dq* - dq)2，式中，d；為所述指令電壓向量的d-分量，d；為所述指令電壓向量的q_分量，dd為所述實際電壓向量的d-分量，d,為所述實際電壓向 量的q_分量。
方案9.根據(jù)方案8所述的方法，其中，所述故障指示的產(chǎn)生還基于等于 ^jdd*2 +d:2的指令調(diào)制指數(shù)、等于2 + dq2的實際調(diào)制指數(shù)、以及所述指令調(diào)制指 數(shù)與所述實際調(diào)制指數(shù)之間差值的絕對值。
方案10.根據(jù)方案9所述的方法，其中，還包括確定所述指令調(diào)制指數(shù)和所述實 際調(diào)制指數(shù)中的至少一個是否在調(diào)制指數(shù)閾值以上。
方案11. 一種用于監(jiān)測汽車電氣驅(qū)動系統(tǒng)的方法，所述汽車電氣驅(qū)動系統(tǒng)包括具 有至少一個開關(guān)的變換器，所述方法包括
接收第一和第二電壓指令，所述第一和第二電壓指令對應(yīng)于d_q坐標(biāo)系上的指令 電壓向量的相應(yīng)的d-分量和q_分量；
根據(jù)所述第一和第二電壓指令，對用于操作所述至少一個開關(guān)的多個占空比進行 計算；
根據(jù)所述多個占空比來計算第一和第二實際電壓，所述第一和第二實際電壓對應(yīng) 于所述d_q坐標(biāo)系上的實際電壓向量的相應(yīng)的d-分量和q_分量；以及
根據(jù)所述指令電壓向量的所述d-分量與所述實際電壓向量的所述d-分量之間的 差值以及所述指令電壓向量的所述q_分量與所述實際電壓向量的所述q_分量之間的差值 來產(chǎn)生故障指示。
方案12.根據(jù)方案11所述的方法，其中，所述故障指示的產(chǎn)生還基于性能指數(shù)，所述性能指數(shù)等于-dd)2 +(dq* - dq)2,式中，d/為所述指令電壓向量的d-分量，d；為所述指令電壓向量的q_分量，dd為所述實際電壓向量的d-分量，以及d,為所述實際 電壓向量的q_分量。
方案13.根據(jù)方案12所述的方法，其中，所述故障指示的產(chǎn)生還基于等于 λ/d/2 + dq"2的指令調(diào)制指數(shù)、等于2 + dq2的實際調(diào)制指數(shù)、以及所述指令調(diào)制指 數(shù)與所述實際調(diào)制指數(shù)之間差值的絕對值。
方案14.根據(jù)方案9所述的方法，其中，所述故障指示的產(chǎn)生還包括確定所述指 令調(diào)制指數(shù)和所述實際調(diào)制指數(shù)中的至少一個是否在調(diào)制指數(shù)閾值以上。
方案15.根據(jù)如上所述的方法，其中，所述故障指示的產(chǎn)生還包括
如果所述指令調(diào)制指數(shù)和所述實際調(diào)制指數(shù)中的至少一個在調(diào)制指數(shù)閾值以上， 則將所述性能指數(shù)與第一閾值比較；以及
如果所述指令調(diào)制指數(shù)和所述實際調(diào)制指數(shù)在調(diào)制指數(shù)閾值以下，則將所述性能指數(shù)與第二閾值比較。
方案16. —種汽車電氣系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括
電動機；
與所述電動機聯(lián)接的變換器，所述變換器包括至少一個開關(guān)；
與所述變換器聯(lián)接的脈寬調(diào)制PWM調(diào)制器；以及
處理系統(tǒng)，所述處理系統(tǒng)與所述電動機、所述變換器和所述PWM調(diào)制器可操作地 通訊，所述處理系統(tǒng)被配置成
接收第一和第二電壓指令，所述第一和第二電壓指令對應(yīng)于
參考坐標(biāo)系的同步幀上的指令電壓向量的相應(yīng)的第一和第二分量；
根據(jù)所述第一和第二電壓指令，對用于操作所述至少一個開關(guān)的多個占空比進行 計算；
根據(jù)所述多個占空比來計算第一和第二實際電壓，所述第一和第二實際電壓對應(yīng) 于參考坐標(biāo)系的同步幀上的實際電壓向量的相應(yīng)的第一和第二分量；以及
根據(jù)所述指令電壓向量的所述第一分量與所述實際電壓向量的所述第一分量之 間的差值以及所述指令電壓向量的所述第二分量與所述實際電壓向量的所述第二分量之 間的差值來產(chǎn)生故障指示。
方案17.根據(jù)方案16所述的系統(tǒng)，其中，所述參考坐標(biāo)系的同步幀為d-q坐標(biāo)系， 所述指令電壓向量和所述實際電壓向量的第一分量為d-分量，以及所述指令電壓向量和 所述實際電壓向量的第二分量為q_分量。
方案18.根據(jù)方案17所述的系統(tǒng)，其中，所述故障指示的產(chǎn)生還基于性能指數(shù)，所述性能指數(shù)等于
權(quán)利要求
1.用于監(jiān)測汽車電氣系統(tǒng)的方法，所述汽車電氣系統(tǒng)包括具有至少一個開關(guān)的變 換器，所述方法包括接收第一和第二電壓指令，所述第一和第二電壓指令對應(yīng)于參考坐標(biāo)系的同步幀上的 指令電壓向量的相應(yīng)的第一和第二分量；根據(jù)所述第一和第二電壓指令，對用于操作所述至少一個開關(guān)的多個占空比進行計算；根據(jù)所述多個占空比來計算第一和第二實際電壓，所述第一和第二實際電壓對應(yīng)于參 考坐標(biāo)系的同步幀上的實際電壓向量的相應(yīng)的第一和第二分量；以及根據(jù)所述指令電壓向量的所述第一分量與所述實際電壓向量的所述第一分量之間的 差值以及所述指令電壓向量的所述第二分量與所述實際電壓向量的所述第二分量之間的 差值來產(chǎn)生故障指示。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述故障指示的產(chǎn)生還基于所述第一分量的差 值的平方和所述第二分量的差值的平方。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述參考坐標(biāo)系的同步幀為d_q坐標(biāo)系，所述指 令電壓向量和所述實際電壓向量的第一分量為d-分量，并且所述指令電壓向量和所述實 際電壓向量的第二分量為q_分量。
4.一種用于監(jiān)測汽車電氣驅(qū)動系統(tǒng)的方法，所述汽車電氣驅(qū)動系統(tǒng)包括具有至少一個 開關(guān)的變換器，所述方法包括接收第一和第二電壓指令，所述第一和第二電壓指令對應(yīng)于d_q坐標(biāo)系上的指令電壓 向量的相應(yīng)的d-分量和q_分量；根據(jù)所述第一和第二電壓指令，對用于操作所述至少一個開關(guān)的多個占空比進行計算；根據(jù)所述多個占空比來計算第一和第二實際電壓，所述第一和第二實際電壓對應(yīng)于所 述d_q坐標(biāo)系上的實際電壓向量的相應(yīng)的d-分量和q_分量；以及根據(jù)所述指令電壓向量的所述d-分量與所述實際電壓向量的所述d-分量之間的差值 以及所述指令電壓向量的所述q_分量與所述實際電壓向量的所述q_分量之間的差值來產(chǎn) 生故障指示。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的方法，其中，所述故障指示的產(chǎn)生還基于性能指數(shù)，所述性能指數(shù)等于- dd)2 +(dq* -dq)2，式中，d；為所述指令電壓向量的d-分量，d；為所述指令電壓向量的q_分量，dd為所述實際電壓向量的d-分量，d,為所述實際電壓向 量的q_分量。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的方法，其中，所述故障指示的產(chǎn)生還基于等于 ^jdd*2 + dq*2的指令調(diào)制指數(shù)、等于2 + dq2的實際調(diào)制指數(shù)、以及所述指令調(diào)制指數(shù)與所述實際調(diào)制指數(shù)之間差值的絕對值。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的方法，其中，還包括確定所述指令調(diào)制指數(shù)和所述實際 調(diào)制指數(shù)中的至少一個是否在調(diào)制指數(shù)閾值以上。
8.一種汽車電氣系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括電動機；與所述電動機聯(lián)接的變換器，所述變換器包括至少一個開關(guān)； 與所述變換器聯(lián)接的脈寬調(diào)制PWM調(diào)制器；以及處理系統(tǒng)，所述處理系統(tǒng)與所述電動機、所述變換器和所述PWM調(diào)制器可操作地通訊， 所述處理系統(tǒng)被配置成接收第一和第二電壓指令，所述第一和第二電壓指令對應(yīng)于參考坐標(biāo)系的同步幀上的 指令電壓向量的相應(yīng)的第一和第二分量；根據(jù)所述第一和第二電壓指令，對用于操作所述至少一個開關(guān)的多個占空比進行計算；根據(jù)所述多個占空比來計算第一和第二實際電壓，所述第一和第二實際電壓對應(yīng)于參 考坐標(biāo)系的同步幀上的實際電壓向量的相應(yīng)的第一和第二分量；以及根據(jù)所述指令電壓向量的所述第一分量與所述實際電壓向量的所述第一分量之間的 差值以及所述指令電壓向量的所述第二分量與所述實際電壓向量的所述第二分量之間的 差值來產(chǎn)生故障指示。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中，所述參考坐標(biāo)系的同步幀為d-q坐標(biāo)系，所述指 令電壓向量和所述實際電壓向量的第一分量為d-分量，以及所述指令電壓向量和所述實 際電壓向量的第二分量為q_分量。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中，所述故障指示的產(chǎn)生還基于性能指數(shù)，所述性能指數(shù)等于
全文摘要
本發(fā)明涉及監(jiān)測汽車電氣系統(tǒng)中功率電子器件控制器的方法和系統(tǒng)。具體地，提供了一種監(jiān)測汽車電氣系統(tǒng)的方法和系統(tǒng)，該汽車電氣系統(tǒng)包括具有至少一個開關(guān)的變換器。第一和第二電壓指令被接收，該第一和第二電壓指令對應(yīng)于參考坐標(biāo)系的同步幀上的指令電壓向量的相應(yīng)的第一和第二分量。根據(jù)第一和第二電壓指令，對用于操作該至少一個開關(guān)的多個占空比進行計算。根據(jù)所述多個占空比，對第一和第二實際電壓進行計算。第一和第二實際電壓對應(yīng)于參考坐標(biāo)系的同步幀上的實際電壓向量的相應(yīng)的第一和第二分量。根據(jù)指令電壓向量的第一分量與實際電壓向量的第一分量之間的差值以及指令電壓向量的第二分量與實際電壓向量的第二分量之間的差值來產(chǎn)生故障指示。
文檔編號G05B23/02GK102033542SQ20101029329
公開日2011年4月27日 申請日期2010年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月24日
發(fā)明者A·拉夫塔里, B·A·韋爾奇科, H·布爾, J·J·樸, S·希蒂 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作公司