[發(fā)明專利]BLDC位置傳感器的故障診斷方法、容錯控制方法及其系統(tǒng)

無效

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• 申請日: 2013-08-23
• 公開（公告）號: CN103438920A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發(fā)明（設計）人: 周蘇;王明強;賈雯杰;鐘繼隆;章桐;吳全;王東君
• 申請（專利權）人: 同濟大學;廣東廣順新能源動力科技有限公司
• 主分類號: G01D18/00
• 分類號: G01D18/00;G01B7/00;H02P6/08
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 吳林松

技術領域

本發(fā)明屬于車用無刷直流電動機（BLDC）技術領域，涉及一種車用無刷直流電機的控制方法和控制系統(tǒng)。

背景技術

相比有刷直流電機系統(tǒng)，無刷直流電機系統(tǒng)在效率、耐久性、安全性等方面具有很大優(yōu)勢。它們結構上的不同之處在于，無刷直流電機需要安裝獲取轉子位置的位置傳感器，一般是霍爾傳感器。然而霍爾器件在濕熱等惡劣條件下容易失效，不能正確地給出轉子位置信號，從而使無刷直流電機不能正常運行。為了增強系統(tǒng)的可靠性，需要對電機系統(tǒng)實施一定的控制方案，使得電機在霍爾元件失效的情況下也能正常運行，這就涉及到容錯控制策略。

現(xiàn)有技術中提出過雙?？刂品椒?，即當霍爾傳感器發(fā)生故障的時候自動切換電源，以對抗霍爾傳感器的失效。但是，這種方法使正在運行的電機停止運轉，電機電流急速下降，造成巨大的轉矩脈動。因此，能夠綜合有位置傳感器控制方案啟動控制的高效性及無位置傳感器控制方案在位置傳感器發(fā)生故障時仍能維持電機正常運轉的容錯控制技術具有極大的研究價值。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種能夠有效解決無刷直流電機由于霍爾傳感器故障不能正常運轉的狀況，以保證系統(tǒng)安全性和可靠性的車用無刷直流電機位置傳感器的故障診斷方法，基于故障診斷的容錯控制方法及其控制系統(tǒng)。

為了達到上述目的，本發(fā)明的解決方案是：

一種車用無刷直流電機的位置傳感器的故障診斷方法，包括以下步驟：

（1）檢測電機轉速，并與轉速閾值進行比較；其中，所述轉速閾值為設定值，為起步階段電機轉速的上限值；

（2）若所述電機轉速小于所述轉速閾值，則電機處于起步階段，采用起步階段故障診斷方法對位置傳感器的故障狀態(tài)進行診斷；否則，電機處于正常調(diào)速階段，采用正常調(diào)速階段故障診斷方法對位置傳感器的故障狀態(tài)進行診斷。

所述步驟（2）中起步階段故障診斷方法包括以下步驟：

（211）檢測位置傳感器信號跳變及位置傳感器信號跳變所報告的轉子位置θ_L，并在位置傳感器信號跳變時開始計時t；

（212）等待位置傳感器信號再次跳變，并檢測此時位置傳感器信號跳變所報告的轉子位置θ_N；

（213）若位置傳感器信號未發(fā)生跳變且所述時間ｔ大于或者等于時間閾值Ｔ時，則位置傳感器全部故障；其中，所述時間閾值Ｔ為設定值，為位置傳感器跳變間隔時間的上限值；

若位置傳感器信號發(fā)生跳變且所述時間t小于所述時間閾值T，則計算（θ_L-θ_N）的值，并根據(jù)計算結果判斷位置傳感器的故障狀態(tài)；

優(yōu)選的，所述步驟（213）中根據(jù)計算結果判斷位置傳感器的故障狀態(tài)包括：

（a）若計算結果為π/3或者-5π/3，則三相位置傳感器均正常；

（b）若計算結果為2π/3或者-4π/3，則一個位置傳感器發(fā)生故障，另外兩個位置傳感器正常；

（c）若計算結果為π或者-π，則兩個位置傳感器發(fā)生故障，另外一個位置傳感器正?；蛘咭粋€位置傳感器發(fā)生故障，另外兩個位置傳感器正常。

優(yōu)選的，所述步驟（b）中，當電機為正轉時，包括以下情況：

若θ_N等于π/2或者3π/2，則A相位置傳感器出現(xiàn)故障，B、C相位置傳感器正常；

若θ_N等于π/6或者7π/6，則B相位置傳感器出現(xiàn)故障，A、B相位置傳感器正常；

若θ_N等于5π/6或者11π/6，則C相位置傳感器出現(xiàn)故障，A、C相位置傳感器正常。

所述步驟（b）中，當電機為反轉時，包括以下情況：

若θ_N等于11π/6或者5π/6，則A相位置傳感器出現(xiàn)故障，B、C相位置傳感器正常；

若θ_N等于3π/2或者π/2，則B相位置傳感器出現(xiàn)故障，A、C相位置傳感器正常；

若θ_N等于7π/6或者π/6，則C相位置傳感器出現(xiàn)故障，A、B相位置傳感器正常。

優(yōu)選的，所述步驟（c）還包括：繼續(xù)等待位置傳感器信號發(fā)生跳變，并檢測此時位置傳感器所報告的轉子位置θ_F；計算（θ_F-θ_N）的值，并根據(jù)計算結果確定具體的位置傳感器故障狀態(tài)，包括：