10)周期變化，如果信號不滿足 上述變化規律，就可以斷定增量信號A、B出現故障；
[0069] 參閱圖4,電機控制單元上電后，啟動初始化程序進行自檢，如果檢測到運行指令， 電機控制單元就執行定時中斷任務：位置傳感器增量信號A、B失效的故障監測及容錯控制 程序及空間矢量計算都在該定時中斷任務中完成。
[0070] 本發明所述的用于永磁同步電機驅動系統位置傳感器增量信號A、B失效的故障 監測及容錯控制方法的步驟如下：
[0071] 1.電機控制單元判斷永磁同步電機轉子初始位置
[0072] 電機控制單元根據絕對位置信號HA、HB、HC的信號電平高低關系，判斷轉子位 置處于圖 2 中顯示的（0° ~60° ) (60。~120。）（120° ~180。）（180° ~240。） (240°~300° )(300°~360° )六個扇區中的粗略初始位置；
[0073] 2.電機控制單元根據轉子粗略初始位置，采用六脈波控制模式控制電機啟動；
[0074] 電機控制單元根據轉子初始位置所在扇區，利用直流無刷電機的六脈波控制模式 控制電機啟動，該控制模式僅在啟動時的一個扇區內有效；
[0075] 3.電機控制單元判斷絕對位置信號HA、HB、HC電平任意一路電平高低是否發生變 化，如發生變化，進入步驟4,反之，返回步驟2。
[0076] 4.根據位置傳感器絕對信號電平變化沿，得到準確的轉子絕對位置信息。
[0077] 電機控制單元捕獲到三路絕對信號中的某一信號電平的高低轉換的變化沿，并根 據其他兩個信號的電平高低狀態，就能根據圖2中三路信號的唯一的匹配關系得到轉子絕 對位置，即 0°、60°、120°、180°、240°、300°、360° 中某一具體位置。
[0078] 5.電機控制單元采集磁電混合式編碼器增量信號當前狀態Q(n);
[0079] 6.電機控制單元診斷程序將磁電混合式編碼器增量信號當前狀態Q(n)和上一定 時中斷任務中狀態Q(n-l)相加并進行狀態判斷；
[0080] 參閱圖3,當前時刻增量信號A、B信號Q(n)和上一定時中斷任務中Q(n-l)狀態 只會發生一個信號的狀態裝換，或者保留原狀態不變。因此，當Q(n)+Q(n-1) =11，則增量 信號A、B處于不正常狀態，進入步驟8。當增量信號A、B正常，則進入步驟7 ;
[0081] 7.根據增量信號A、B計數，準確計算轉子位置信息；
[0082] 根據步驟4得到的轉子絕對位置，加上當前得到的增量信號計算的角度，就能得 到轉子準確位置，進入步驟9 ;
[0083] 8.根據轉子位置絕對信息，估算轉子位置；
[0084] 依據磁電混合式編碼器絕對位置信號HA、HB、HC信號高低電平變化，引用本發明 中的公式12 (公式12推導過程見下），計算出轉子粗略位置信息，并向汽車儀表輸出故障信 息，提醒駕乘人員，車輛進入故障模式。
[0085] 9.電機控制單元利用步驟7或者8計算的轉子位置信息，進行空間矢量運算，完成 一次定時中斷任務。
[0086] 公式12的推導過程如下：
[0087] 本發明中用到的公式12,是在磁電混合式編碼器增量信號失效后，根據磁電混合 式編碼器絕對位置信號變化，采用泰勒級數對轉子位置展開估算得到的轉子任一時刻位置 信息。
[0088] 永磁同步電機轉子位置Θ表達式做泰勒展開，滿足如下關系式：
[0090] 其中9,為絕對位置信號跳變時刻對應轉子絕對位置〇°、60°、120°、180°、 240°、300°、360°中某一具體位置，tk為轉子位置為Θ ,時的當前時刻。
[0091] 轉子角速度表達式如下：
[0093] 其中ω為轉子角速度，單位為rad/s。
[0094] 轉子角加速度表達式如下：
其中 A為加速度，單位為rad/s2。
[0096] 由于永磁同步電機速度在任意時刻不會發生劇烈變化，且采樣時間短，因此泰勒 展開中只取得一階多項式和二階多項式就能滿足估算要求，從而粗略得到轉子位置估算方 程。轉子位置的一階多項式滿足：
[0097] Θ (t) = θ ,+ ω (t-tk) (4)
[0098] 轉子位置的二階多項式滿足：
[0100] 電機控制單元屬于數字系統，因此需要把上述公式（4)和（5)進行離散化，以便于 數字計算方法的實施，從而得到轉子的一階表達式：
[0102] 其中6^為上一時刻轉子角速度，單位為rad/s。
[0103] 二階表達式：
[0105] 根據上述推導，本發明提出轉子位置的一階表達式，該表達式滿足：
[0107] 二階表達式如下：
[0109] 轉速計算環節采用一階表達式而轉子位置輸出采用二階表達式，BP :
[0111] 當電機處于啟動或加減負載狀態時，由于q軸電流的變化直接導致電機轉矩的變 化，從而影響轉子加速度。為使得轉子估算轉速與位置能更好的適應電機動態調速引入轉 子加速度校正函數f(iq)。
[0112] f(iq) (11)
[0113] 其中Ki、K2為校正調試參數。
[0114] 本發明中轉子位置估算方法如下：
【主權項】
1. 一種電動汽車驅動系統故障監測及容錯控制方法，其特征在于，所述的電動汽車驅 動系統故障監測及容錯控制方法包括如下步驟： 1) 電機控制單元判斷永磁同步電機轉子初始位置； 2) 電機控制單元根據轉子初始位置，采用六脈波控制模式控制電機啟動； 3) 電機控制單元判斷磁電混合式編碼器的絕對信號HA、皿、HC電平任意一路電平高低 是否發生變化，如發生變化，進入步驟4)，反之，返回步驟2); 4) 根據磁電混合式編碼器絕對信號電平變化沿，得到準確的轉子絕對位置信息； 5) 電機控制單元采集磁電混合式編碼器增量信號當前狀態Q(n); 6) 電機控制單元診斷程序將磁電混合式編碼器增量信號當前狀態Q(n)和上一定時中 斷任務中狀態Q(n-l)相加并進行狀態判斷； 7) 根據增量信號A、B計數，準確計算轉子位置信息； 根據步驟4)得到的轉子絕對位置，加上當前得到的增量信號計算的角度，就能得到轉 子準確位置，進入步驟9); 8) 根據轉子位置絕對信息，估算轉子位置； 依據磁電混合式編碼器絕對位置信號HA、皿、HC信號高低電平變化，引用公式（12)計 算出轉子位置信息，并向汽車儀表輸出故障信息，提醒駕乘人員，車輛進入故障模式； 9) 電機控制單元利用步驟7)或者8)計算的轉子位置信息，進行空間矢量運算，完成一 次定時中斷任務。2. 按照權利要求1所述的電動汽車驅動系統故障監測及容錯控制方法，其特征在于， 所述的電機控制單元判斷永磁同步電機轉子初始位置是指： 電機控制單元根據絕對位置信號HA、皿、HC的信號電平高低關系，判斷轉子位置處于 (0。~60。）巧0。~120。）（120。~180。）（180。~240。）（240。~300。）（300。~ 360° )六個扇區中的初始位置。3. 按照權利要求1所述的電動汽車驅動系統故障監測及容錯控制方法，其特征在于， 所述的根據位置傳感器絕對信號電平變化沿，得到準確的轉子絕對位置信息是指： 電機控制單元捕獲到磁電混合式編碼器的S路絕對信號HA、皿、HC中的某一信號電 平的高低轉換的變化沿，并根據磁電混合式編碼器的兩路增量信號A、B的電平高低狀態， 就能根據S路絕對信號的唯一的匹配關系得到轉子絕對位置，即0°、60°、120°、180°、 240°、300°、360°中某一具體位置。4. 按照權利要求1所述的電動汽車驅動系統故障監測及容錯控制方法，其特征在于， 所述的電機控制單元診斷程序將磁電混合式編碼器增量信號當前狀態Q(n)和上一定時中 斷任務中狀態Q(n-l)相加并進行狀態判斷是指： 當前時刻增量信號A、B信號Q(n)和上一定時中斷任務中Q(n-l)狀態只會發生一個信 號的狀態裝換，或者保留原狀態不變，因此，Q(n)+Q(n-1) = 11，則增量信號A、B處于不正常 狀態，進入步驟8);當增量信號A、B正常，則進入步驟7)。5. 按照權利要求1所述的電動汽車驅動系統故障監測及容錯控制方法，其特征在于， 所述的公式（12)是在磁電混合式編碼器增量信號失效后，根據磁電混合式編碼器絕對位 置信號變化，采用泰勒級數對轉子位置展開估算得到的轉子任一時刻位置信息； 永磁同步電機轉子位置0表達式做泰勒展開，滿足如下關系式：CD 其中0k為絕對位置信號跳變時刻對應轉子絕對位置0°、6〇°、120°、180°、240°、 300°、360°中某一具體位置，tk為轉子位置為0k時的當前時刻； 轉子角速度表達式如下：掛 其中O為轉子角速度，單位為rad/s; 轉子角加速度表達式如下：巧 其中A為加速度，單位為rad/s2; 由于永磁同步電機速度在任意時刻不會發生劇烈變化，且采樣時間短，因此泰勒展開 中只取得一階多項式和二階多項式就能滿足估算要求，從而得到轉子位置估算方程。轉子 位置的一階多項式滿足： 白（t) = 0 k+? (t-tk) (4) 轉子位置的二階多項式滿足：(5) 電機控制單元屬于數字系統，因此需要把上述公式（4)和（5)進行離散化，W便于數字 計算方法的實施，從而得到轉子的一階表達式： ()(J、二 〇1、十歷i、H- 11、) 臺 / 其中為上一時刻轉子角速度，單位為rad/s; 二階表達式：、7) 根據上述推導，本發明提出轉子位置的一階表達式，該表達式滿足：巧） 二階表達式如下：m 轉速計算環節采用一階表達式而轉子位置輸出采用二階表達式，即： (10) 當電機處于啟動或加減負載狀態時，由于q軸電流的變化直接導致電機轉矩的變化， 從而影響轉子加速度，為使得轉子估算轉速與位置能更好的適應電機動態調速引入轉子加 速度校正函數f(iq): f(iq) =Kiiq+K2 (11) 其中Ki、K2為校正調試參數； 本發明中轉子位置估算方法如下：(12)。
【專利摘要】本發明公開了電動汽車驅動系統故障監測及容錯控制方法，克服磁電混合式編碼器增量信號A、B失效導致驅動系統失去準確位置信息的問題。步驟：1.電機控制單元判斷永磁同步電機轉子初始位置；2.電機控制單元根據轉子初始位置,采用六脈波控制模式控制電機啟動；3.電機控制單元判斷磁電混合式編碼器絕對信號HA、HB、HC電平任意一路電平高低是否發生變化，發生變化進入步驟4，否，回步驟2；4.根據磁電混合式編碼器絕對信號電平變化沿，得準確的轉子絕對位置信息；5.電機控制單元采集磁電混合式編碼器增量信號當前狀態Q(n)；……；9.電機控制單元利用步驟7或8計算的轉子位置信息，進行空間矢量運算，完成一次定時中斷任務。
【IPC分類】H02P6/16
【公開號】CN105375833
【申請號】CN201510812175
【發明人】宗長富, 劉杰, 張澤星, 王慧彬, 劉超
【申請人】吉林大學
【公開日】2016年3月2日
【申請日】2015年11月20日