用于解析器的故障診斷方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總體涉及用于解析器/分解器(resolver)的故障診斷方法。更具體地，本發(fā)明涉及能夠精確診斷用于檢測電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的絕對(duì)角位置的解析器的故障的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，由于高油價(jià)、二氧化碳排放法規(guī)等，已經(jīng)積極研究了能夠替代現(xiàn)有內(nèi)燃機(jī)車輛的環(huán)保型車輛，例如，純電動(dòng)車輛(EV)、混合動(dòng)力電動(dòng)車輛(HEV)和燃料電池電動(dòng)車輛(FCEV)。在這些環(huán)保型車輛中，電動(dòng)機(jī)(S卩，牽引電動(dòng)機(jī))被用作牽引源。電動(dòng)機(jī)通常是永磁同步電動(dòng)機(jī)，尤其是內(nèi)部永磁同步電動(dòng)機(jī)，其具有高功率和高效率的特性。
[0003]另外，在車輛中安裝有用于驅(qū)動(dòng)和控制電動(dòng)機(jī)的逆變器系統(tǒng)，并且使用解析器作為用于檢測電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的絕對(duì)角位置(Θ )的位置傳感器，該絕對(duì)角位置(Θ )被用來控制電動(dòng)機(jī)。通常，解析器包括定子、轉(zhuǎn)子和旋轉(zhuǎn)變壓器。定子和轉(zhuǎn)子的線圈被纏繞為使得它們的磁通量分布相對(duì)于角度變?yōu)檎也ā?br>[0004]如果將第一輸入信號(hào)和第二輸入信號(hào)(作為勵(lì)磁信號(hào)的Rez+和Rez-)施加到初級(jí)側(cè)線圈(即，輸入級(jí))，并且使旋轉(zhuǎn)軸(轉(zhuǎn)子)旋轉(zhuǎn)，則線圈的磁耦合系數(shù)被改變，使得在次級(jí)側(cè)線圈(即，輸出級(jí))中分別生成載波的振幅變化的信號(hào)。在此情況下，線圈被纏繞為使得根據(jù)旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)角，信號(hào)具有正弦(sin)和余弦(cos)形式。因此，如上所述在次級(jí)側(cè)線圈中生成的信號(hào)是通過解析器的輸出級(jí)輸出的輸出信號(hào)(即，電壓信號(hào))SI至S4，并且輸出信號(hào)具有正弦(sin)信號(hào)或余弦(cos)信號(hào)的形式。
[0005]另一方面，為了執(zhí)行環(huán)保型車輛中使用的電動(dòng)機(jī)的向量控制，坐標(biāo)系應(yīng)當(dāng)與電動(dòng)機(jī)的磁通量位置同步設(shè)定。為此，需要讀取電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的絕對(duì)角位置。因此，使用解析器來檢測絕對(duì)角位置。
[0006]使用解析器精確感測轉(zhuǎn)子的每個(gè)相位，使得可以執(zhí)行在EV、HEV和FCEV中所需的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制和扭矩控制。因此，解析器的角色在控制電動(dòng)機(jī)方面進(jìn)一步增加。然而，如果由于解析器的接線失配而導(dǎo)致無法測量電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的精確位置，則不可能執(zhí)行校正電動(dòng)機(jī)偏移(offset)的功能等。因此，車輛的行駛環(huán)境惡化。特別地，如果由于解析器短路而導(dǎo)致在解析器中發(fā)生故障，則不可能檢測電動(dòng)機(jī)故障。另外，甚至可能發(fā)生對(duì)車輛進(jìn)行驅(qū)動(dòng)變?yōu)椴豢赡艿那樾?。因此，開發(fā)能夠精確診斷在解析器中發(fā)生的故障(例如，短路)的技術(shù)是重要的。
[0007]如圖1所不，解析器10包括輸入級(jí)101，第一輸入信號(hào)(正勵(lì)磁信號(hào)Rez+)和第二輸入信號(hào)(負(fù)勵(lì)磁信號(hào)Rez-)作為勵(lì)磁信號(hào)201被輸入到輸入級(jí)；第一輸出級(jí)102，其被配置為輸出第一輸出信號(hào)SI和第三輸出信號(hào)S3，它們構(gòu)成從勵(lì)磁信號(hào)201生成的正弦信號(hào)；以及第二輸出級(jí)103，其被配置為輸出第二輸出信號(hào)S2和第四輸出信號(hào)S4，它們構(gòu)成從勵(lì)磁信號(hào)201生成的余弦信號(hào)。第一輸出信號(hào)SI是從第一輸出級(jí)102的(+)端子輸出的信號(hào)，第三輸出信號(hào)S3是從第一輸出級(jí)102的(-)端子輸出的信號(hào)。第二輸出信號(hào)S2是從第二輸出級(jí)103的(+)端子輸出的信號(hào)，第四輸出信號(hào)S4是從第二輸出級(jí)103的(-)端子輸出的信號(hào)。
[0008]被配置為執(zhí)行解析器100故障診斷和電動(dòng)機(jī)控制的通用控制器200包括中央處理單元(CPU)和連接至CPU的解析器-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(RDC)。在控制器200中，通過RDC生成故障信號(hào)，并且當(dāng)在RDC中生成的故障信號(hào)被輸入到CPU時(shí)，可以確定解析器100的故障。
[0009]在下文中，針對(duì)在環(huán)保型車輛中用作電動(dòng)機(jī)位置傳感器的解析器的常規(guī)故障診斷方法描述如下。首先，使用從解析器輸出的電壓信號(hào)(即，輸出信號(hào)S1、S2、S3和S4)來診斷解析器的故障。如果在電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)中，輸出信號(hào)S1、S2、S3和S4中的任何一個(gè)與勵(lì)磁信號(hào)短路，如圖2所示，則短路的輸出信號(hào)具有恒定電壓值，并且其他信號(hào)以它們的極性相對(duì)于短路的輸出信號(hào)的極性被顛倒的狀態(tài)擺動(dòng)(swing)。
[0010]在該狀態(tài)中，通過比較輸出信號(hào)的電壓值與設(shè)置為(+)和(_)診斷電平的設(shè)定電壓來確定解析器的故障。這里，(+)和(_)設(shè)定電壓被確定為在正常狀態(tài)中的輸出信號(hào)和在短路狀態(tài)中的輸出信號(hào)之間的值。
[0011]如果輸出信號(hào)的電壓值在診斷電平之外，即如果輸出信號(hào)的電壓值超出(+)和(-)設(shè)定電壓之間的范圍，則確定出在勵(lì)磁信號(hào)和輸出信號(hào)之間發(fā)生了短路。然而，在上述常規(guī)診斷方法中，在正常狀態(tài)中的輸出信號(hào)和在短路狀態(tài)中的輸出信號(hào)之間的裕度(margin)是小的，并且輸出信號(hào)對(duì)解析器部件容差和溫度引起的勵(lì)磁信號(hào)的變化敏感。因此很可能做出錯(cuò)誤診斷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明提供用于解析器的故障診斷方法，以檢測在解析器的勵(lì)磁信號(hào)和輸出信號(hào)之間的短路，該方法能夠防止由于對(duì)勵(lì)磁信號(hào)變化的敏感性而導(dǎo)致的錯(cuò)誤診斷，并且提高診斷的準(zhǔn)確性，因?yàn)樵谡顟B(tài)中的電壓和短路狀態(tài)中的電壓之間存在較大的裕度。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，一種用于解析器的故障診斷方法包括以下步驟:在將勵(lì)磁信號(hào)施加到解析器的狀態(tài)下，接收電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)從解析器輸入的、用于檢測電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的絕對(duì)角位置的輸出信號(hào)；從接收到的作為電壓信號(hào)從解析器輸入的輸出信號(hào)中，周期性采樣并讀取用于故障診斷的電壓值；計(jì)算接收到的輸出信號(hào)中的、生成用于檢測轉(zhuǎn)子的絕對(duì)角位置的角度檢測信號(hào)的兩個(gè)輸出信號(hào)的電壓值之間的差；以及通過將所述電壓值之間的差與預(yù)設(shè)的設(shè)定電壓進(jìn)行比較，確定解析器的勵(lì)磁信號(hào)和輸出信號(hào)之間的短路。
[0014]生成角度檢測信號(hào)的兩個(gè)輸出信號(hào)可以是以正弦信號(hào)的形式生成角度檢測信號(hào)的一對(duì)輸出信號(hào)。
[0015]生成角度檢測信號(hào)的兩個(gè)輸出信號(hào)可以是以余弦信號(hào)的形式生成角度檢測信號(hào)的一對(duì)輸出信號(hào)。
[0016]生成角度檢測信號(hào)的兩個(gè)輸出信號(hào)可以是以正弦信號(hào)的形式生成角度檢測信號(hào)的一對(duì)輸出信號(hào)和以余弦信號(hào)的形式生成角度檢測信號(hào)的另一對(duì)輸出信號(hào)。將一對(duì)輸出信號(hào)的電壓值之間的差與設(shè)定電壓進(jìn)行比較，并且將另一對(duì)輸出信號(hào)的電壓值之間的差與設(shè)定電壓進(jìn)行比較。
[0017]設(shè)定值被配置有被設(shè)定為正值的正(+)設(shè)定值和被設(shè)定為負(fù)值的負(fù)(_)設(shè)定值。
[0018]該方法還可以包括以下步驟:當(dāng)兩個(gè)輸出信號(hào)的電壓值之間的差大于正(+)設(shè)定值或小于負(fù)(_)設(shè)定值時(shí)，確定出在勵(lì)磁信號(hào)和輸出信號(hào)之間發(fā)生了短路。
[0019]該方法還可以包括以下步驟:當(dāng)兩個(gè)輸出信號(hào)的電壓值之間的差是正值并且大于正(+)設(shè)定值時(shí)，確定出在解析器的正勵(lì)磁信號(hào)和輸出信號(hào)之間發(fā)生了短路。
[0020]該方法還可以包括以下步驟:當(dāng)兩個(gè)輸出信號(hào)的電壓值之間的差是負(fù)值并且小于負(fù)(_)設(shè)定值時(shí)，確定出在解析器的負(fù)勵(lì)磁信號(hào)和輸出信號(hào)之間發(fā)生了短路。
[0021]周期性采樣和讀取用于故障診斷的電壓值的步驟包括:以與生成角度檢測信號(hào)的兩個(gè)輸出信號(hào)之間的180度相位差對(duì)應(yīng)的時(shí)間差為間隔，采樣用于故障診斷的電壓值。
[0022]該方法還可以包括以下步驟:使用與180度相位差對(duì)應(yīng)的時(shí)間差作為脈沖寬度，生成脈沖信號(hào)。在每個(gè)脈沖周期中，可以在與脈沖信號(hào)的上升沿對(duì)應(yīng)的時(shí)間處讀取兩個(gè)輸出信號(hào)中的一個(gè)的電壓值，作為用于故障診斷的電壓值，并且在每個(gè)脈沖周期中，可以在與脈沖信號(hào)的下降沿對(duì)應(yīng)的時(shí)間處讀取兩個(gè)輸出信號(hào)中的另一個(gè)的電壓值，作為用于故障診斷的電壓值。
[0023]該方法還可以包括以下步驟:讀取每個(gè)采樣周期中的輸出信號(hào)的最大值，作為用于故障診斷的電壓值。
[0024]此外，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供一種包含用于執(zhí)行解析器故障診斷方法的程序指令的非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，該計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)包括:在將勵(lì)磁信號(hào)施加到解析器的狀態(tài)下，接收電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)從解析器輸入的、用于檢測電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的絕對(duì)角位置的輸出信號(hào)的程序指令；從接收到的作為電壓信號(hào)從解析器輸入的輸出信號(hào)中，周期性采樣并讀取用于故障診斷的電壓值的程序指令；計(jì)算接收到的輸出信號(hào)中的、生成用于檢測轉(zhuǎn)子的絕對(duì)角位置的角度檢測信號(hào)的兩個(gè)輸出信號(hào)的電壓值之間的差的程序指令；以及通過將所述電壓值之間的差與預(yù)設(shè)的設(shè)定電壓進(jìn)行比較，確定解析器的勵(lì)磁信號(hào)和輸出信號(hào)之間的短路的程序指令。
[0025]根據(jù)上述用于解析器的故障診斷方法，使用從解析器輸出的成對(duì)信號(hào)之間的差執(zhí)行故障診斷，使得在正常狀態(tài)中的電壓和故障(即，短路)狀態(tài)中的電壓之間產(chǎn)生較大裕度。因此，能夠防止由于勵(lì)磁信號(hào)的波動(dòng)等而導(dǎo)致的錯(cuò)誤診斷，并且清楚地區(qū)分正常狀態(tài)和故障狀態(tài)，由此提尚診斷準(zhǔn)確性。
[0026]以下討論本發(fā)明的上述特征和其他特征。
【附圖說明】
[0027]現(xiàn)在將參考附圖中所示的本發(fā)明的某些實(shí)施例詳細(xì)描述本發(fā)明的上述特征和其他特征，這些實(shí)施例在下文中僅作為說明給出，并且因此不限制本發(fā)明，并且其中:
[0028]圖1是說明用于檢測電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子位置的解析器和用于執(zhí)行故障診斷的控制器的框圖；
[0029]圖2是說明用于解析器的常規(guī)故障診斷方法的圖示；
[0030]圖3是說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于解析器