[發明專利]一種基于EPS的電機驅動橋控制及診斷保護方法

在審

• 申請號: 201710947559.9
• 申請日: 2017-10-12
• 公開（公告）號: CN107707159A
• 公開（公告）日: 2018-02-16
• 發明（設計）人: 丁偉娜;聶李
• 申請（專利權）人: 株洲易力達機電有限公司
• 主分類號: H02P6/08
• 分類號: H02P6/08;G01R31/34;B62D5/04
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司44102
• 代理人: 任重,馮振寧

技術領域

本發明涉及汽車轉向助力技術領域，更具體地，涉及一種基于EPS的電機驅動橋控制及診斷保護方法。

背景技術

EPS系統中電動機及其控制單元，作為人車交互界面的執行單元，對其的保護和防患設計尤為重要。目前國內外市場上的電機及其控制單元融入了對電機的過流、H橋短路、H橋開路等故障機制。

但目前的電流檢測方式為電機相電流檢測、母線低端電流檢測和母線高端電流檢測等單一方式，不能及時發現H橋MOSFET的開路、短路、過流。

發明內容

本發明為克服上述現有技術所述的至少一種缺陷，提供一種在電壓低時能驅動EPS，并且能對EPS的電機進行相開路、短路、過流故障診斷的基于EPS的電機驅動橋控制及診斷保護系統。

為解決上述技術問題，本發明的技術方案如下：

提供一種基于EPS的電機驅動及診斷保護方法，包括以下步驟：

S1.發送經過放大后的邏輯控制信號控制驅動橋，并通過電荷泵自舉電路對驅動橋輸入電壓進行升壓；

S2.采集EPS電機各相電流、電機相位、電機電壓，將每相的電流信號轉換成放大的電壓信號，結合控制邏輯進行電機相開路、短路、過流故障診斷；

通過驅動橋各場效應管門極驅動關斷檢測，以及驅動橋各場效應管D極和S極間電壓的監控，診斷驅動橋是否對電源短路；

S3.根據反饋的故障診斷信號，實時調整輸出的邏輯控制信號。

在所述步驟S1之前，預先構建基于EPS的電機驅動橋控制及診斷保護系統；所述系統包括依次連接的邏輯控制單元、驅動橋管理單元、驅動橋以及用于采集驅動橋中電流的電流采集單元，所述驅動橋連接EPS電機；所述邏輯控制單元包括邏輯控制模塊、通訊模塊一以及AD采樣模塊；所述驅動管理單元包括邏輯信號接收模塊、邏輯信號放大模塊、電荷泵自舉電路、通訊模塊二、電機相位采集處理模塊、電壓采集處理模塊、電流采集處理模塊以及故障診斷模塊；所述邏輯信號接收模塊接收邏輯控制模塊的控制信號并通過邏輯信號放大模塊進行信號放大后接入驅動橋的輸入端；所述電荷泵自舉電路的輸入端與邏輯信號接收模塊連接，其輸出端與驅動橋連接；所述驅動橋包括三對場效應管，分別驅動電機的三相；每個場效應管的G極通過TVS管與自身的S極連接，TVS管并聯有電阻；每個場效應管的D極和S極之間設有阻容吸收電路；每對場效應管中，均包括高邊場效應管和低邊場效應管，高邊場效應管的D極與電源正極連接，低邊場效應管的S極與電源負極連接；高邊場效應管S極與低邊場效應管的D極連接；

所述步驟S2中，通過所述電壓采集處理模塊采集驅動橋的電壓信號，所述電機相位采集處理模塊采集電機相位信號，所述電壓信號、電機相位信號以及邏輯信號接收模塊的邏輯控制信號均傳送至故障診斷模塊進行故障診斷，所述故障診斷模塊將診斷結果通過通訊模塊一和通訊模塊二反饋至邏輯控制單元；所述電流采樣單元采集驅動橋中的電機電流，并通過電流采集處理模塊進行處理后傳送給故障診斷模塊進行故障診斷，同時通過AD采樣模塊傳送至邏輯控制單元。

所述電壓采集處理模塊包括運算器和比較器；所述運算器的正極與驅動橋的場效應管的D極連接，所述運算器的負極與同一場效應管的S極連接；所述運算器的輸出端連接比較器的負極，所述比較器的正極輸入端連接設定閾值VDS；所述比較器的輸出端作為電壓采集處理模塊的輸出端；所述電壓采集處理模塊包括三組運算器和比較器，每組包括兩個運算器和兩個比較器，三組運算器和比較器分別連接三對場效應管；同組的運算器包括第一運算器和第二運算器，同組的比較器包括第一比較器和第二比較器；第一運算器的正極與高邊場效應管的D極連接，第一運算器的負極與同一高邊場效應管的S極連接，第一運算器的輸出端連接第一比較器的負極；第二運算器的正極與低邊場效應管的D極連接，第二運算器的負極與同一低邊場效應管的S極連接，第二運算器的輸出端連接第二比較器的負極。

所述步驟S2中，所述故障診斷模塊通過比較邏輯信號接收模塊的邏輯信號判斷電機的實際工作狀態是否按邏輯控制計劃執行；通過比較邏輯信號接收模塊的邏輯信號、電流采集處理模塊的電流信號，判斷電機是否開路。

在邏輯信號全部關斷的情況下，通過對比三相電機信號和電流信號，判斷驅動橋各場效應管的門極是否關斷或邏輯信號放大模塊是否仍有邏輯信號輸出。

所述步驟S2中，在驅動橋開啟的情況下，若檢測到相應相電流過低，則判斷電機開路或線圈故障；如果檢測到電流過高，則判斷為過流。