电动车编码器掉线检测系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种电动车编码器掉线检测系统及方法，所述系统包括编码器及电机，所述编码器与所述电机同步转动，所述系统还包括：连接到所述电机的电机控制器和分别与所述电机控制器及所述电机连接的信号采集单元，且所述电机控制器包括相位计算单元及停机控制单元；其中，所述信号采集单元，用于获取所述电机的实际转速；所述相位计算单元，用于提供设定的目标转速并根据所述目标转速及所述实际转速获得定向相位及观测相位；所述停机控制单元，用于通过将所述定向相位与所述观测相位之间的差值与预设差值进行比较判断所述编码器是否掉线，并在所述编码器掉线时控制所述电机停止运转。本发明专利技术能及时发现编码器掉线故障，避免出现电机抱死的现象。

【技术实现步骤摘要】
电动车编码器掉线检测系统及方法
本专利技术涉及编码器检测领域，更具体地说，涉及一种编码器掉线检测系统及方法。
技术介绍
编码器是一种将旋转位移转换成一串数字脉冲信号的旋转式传感器，尤其在微型车及低速车等低压电动车上被广泛应用。传统的光电编码器码盘的材料为玻璃、金属、塑料，玻璃码盘是在玻璃上沉积很薄的刻线，其热稳定性及精度可以达到普通标准的一般要求，但容易碎。金属码盘则直接以通和不通刻线，虽然不易碎但由于金属有一定的厚度，精度就有限制，其热稳定性较玻璃码盘差一个数量级。塑料码盘则较经济，成本低，但精度及耐高温性能却达不到要求。因此现有的编码器大多采用磁电式设计，通过磁感应器件、利用磁场的变化来产生和提供转子的位置信息。由于是采用磁器件代替传统的码盘，因而弥补了光电编码器的一些缺陷，具有抗震、耐腐蚀、耐污染、可靠性较高、结构简单等优点。如图1所示，磁感应式编码器包含两路脉冲信号，A相信号与B相信号，信号输出均为方波，两相之间一般正交90°。电机的实时转速计算一般通过计算某一时间内的编码器的脉冲数得到。在实际使用过程中，不可避免会有遇到编码器掉线的情况。一旦编码器掉线，反馈速度异常，导致电机失控，车辆进入紧急制动。此情况若在车辆高速运行的过程中发生则很可能引发事故，直接威胁驾驶员的生命安全。为此，编码器掉线保护是很有必要的。现有的保护思想以掉线瞬间速度出现突变为依据，当前一拍和后一拍的速度偏差过大，且偏差维持一段时间就报出掉线故障，启动保护停机动作。已有技术方案根据前后多拍速度偏差过大为依据进行掉线判断，判断时间、过程较长，最终确实可以报出掉线故障，但不能避免车辆出现编码器掉线瞬间的紧急制动。因此需要寻求实时性较高的掉线保护方案，在掉线瞬间出现紧急制动前启动保护。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有编码器掉线检测方法判断时间长且不能避免车辆出现编码器掉线瞬间的紧急制动的缺陷，提供一种能准确检测磁感应式编码器掉线的编码器检测系统及方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种电动车编码器掉线检测系统，包括编码器及电机，所述编码器与所述电机同步转动，所述系统还包括：连接到所述电机的电机控制器和分别与所述电机控制器及所述电机连接的信号采集单元，且所述电机控制器包括相位计算单元及停机控制单元；其中，所述信号采集单元，用于获取所述电机的实际转速；所述相位计算单元，用于提供设定的目标转速；根据所述目标转速及所述实际转速获得定向相位及观测相位；所述停机控制单元，用于通过将所述定向相位与所述观测相位之间的差值与预设差值进行比较判断所述编码器是否掉线；在所述编码器掉线时控制所述电机停止运转；所述系统包括连接在所述电机控制器与所述电机之间的三相逆变器，所述停机控制单元包括输出电压控制信号至所述三相逆变器的反馈输出单元，所述三相逆变器根据所述电压控制信号生成电流控制信号至所述电机；所述反馈输出单元用于根据所述实际转速及设定的目标转速分别获得励磁电流给定值及力矩电流给定值；根据所述电机的输入端的所述电流控制信号获得的励磁电流反馈值及力矩电流反馈值与所述励磁电流给定值及所述力矩电流给定值对电机进行反馈调节：根据所述励磁电流给定值结合实际励磁电流的反馈值进行闭环调节后,生成励磁电压信号；根据所述力矩电流的给定值与实际力矩电流的反馈值进行闭环调节,生成力矩电压信号；将所述力矩电压信号及所述励磁电压信号进行坐标变换后生成电压控制信号输出给三相逆变器以控制所述电机运转。本专利技术所述的电动车编码器掉线检测系统中，所述相位计算单元包括定向相位获取单元，用于通过转差计算获得所述电机的定向相位：根据所述励磁电流给定值以及所述力矩电流给定值生成滑差，对所述滑差与所述实际转速的和进行积分以获得所述定向相位。本专利技术所述的电动车编码器掉线检测系统中，所述相位计算单元包括观测相位获取单元，用于根据所述电压控制信号及所述电流控制信号生成观测相位。本专利技术所述的电动车编码器掉线检测系统中，所述停机控制单元还包括相位比较单元，所述相位比较单元内设置预设偏差相位，在所述观测相位与所述定向相位之间的差值大于所述预设偏差相位时，判断所述编码器掉线。进一步地，本专利技术还提供了一种上述的电动车编码器掉线检测系统的检测方法，所述方法包括以下步骤：采集步骤：检测所述编码器的实际转速；相位计算步骤：提供设定的目标转速，并根据所述目标转速及所述实际转速分别获得定向相位及观测相位；停机控制步骤：通过将所述定向相位与所述观测相位之间的差值与预设差值进行比较判断所述编码器是否掉线；在所述编码器掉线时控制所述电机停止运转；所述停机控制步骤包括反馈输出子步骤：根据所述实际转速及设定的目标转速分别获得励磁电流给定值及力矩电流给定值；根据所述电机的输入端的电流控制信号获得的励磁电流反馈值及力矩电流反馈值与所述励磁电流给定值及所述力矩电流给定值对电机进行反馈调节：根据所述励磁电流给定值结合实际励磁电流的反馈值进行闭环调节后,生成励磁电压信号；根据所述力矩电流的给定值与实际力矩电流的反馈值进行闭环调节,生成力矩电压信号；将所述力矩电压信号及所述励磁电压信号进行坐标变换后生成电压控制信号输出给三相逆变器以控制所述电机运转。本专利技术所述的电动车编码器掉线检测系统的检测方法中，所述相位计算步骤还包括定向相位获取子步骤：通过转差计算获得所述电机的定向相位：根据所述励磁电流给定值以及所述力矩电流给定值生成滑差，对所述滑差与所述实际转速的和进行积分以获得所述定向相位。本专利技术所述的电动车编码器掉线检测系统的检测方法中，所述相位计算步骤还包括观测相位获取子步骤：根据所述电压控制信号及所述电流控制信号生成观测相位。本专利技术所述的电动车编码器掉线检测系统的检测方法中，所述停机控制步骤还包括相位比较子步骤：设置预设偏差相位，在所述观测相位与所述定向相位之间的差值大于所述预设偏差相位时，判断所述编码器掉线。实施本专利技术的电动车编码器掉线检测系统的检测方法，具有以下有益效果：本专利技术通过在电机控制器中将观测到的相位与给定的定向相位进行相位比较，一旦编码器出现掉线故障，观测相位与定向相位之间的偏差会迅速增大，因此通过将相位偏差与预设的偏差相比较，一旦超出预设偏差值，则上报编码器掉线故障，电机停止，避免出现电机抱死的现象。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：图1是现有的电动车磁感应式编码器的原理图；图2为根据本专利技术的电动车编码器掉线检测系统的第一实施例的模块框图；图3为根据本专利技术的电动车编码器掉线检测系统的电机控制器的示意图；图4为根据本专利技术的电动车编码器掉线检测系统的部分控制原理图；图5是根据本专利技术的电动车编码器掉线检测系统的观测相位运算原理图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。请参阅图2，为根据本专利技术的电动车编码器掉线检测系统的第一实施例的模块框图。本专利技术的电动车编码器掉线检测系统，包括同步转动的编码器20及电机40，还包括连接到所述电机40的电机控制器10和分别与所述电机控制器10及所述电机40连接的信号采集单元30。信号采集单元30，用于获取电机40的实际转速ωre并将所获取的实际转速ωre传递至电机控制器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电动车编码器掉线检测系统，包括编码器(20)及电机(40)，所述编码器(20)与所述电机(40)同步转动，其特征在于，所述系统还包括：连接到所述电机(40)的电机控制器(10)和分别与所述电机控制器(10)及所述电机(40)连接的信号采集单元(30)，且所述电机控制器(10)包括相位计算单元(10b)及停机控制单元(10a)；其中，所述信号采集单元(30)，用于获取所述电机(40)的实际转速；所述相位计算单元(10b)，用于提供设定的目标转速并根据所述目标转速及所述实际转速获得定向相位及观测相位；所述停机控制单元(10a)，用于通过将所述定向相位与所述观测相位之间的差值与预设差值进行比较判断所述编码器(20)是否掉线，并在所述编码器(20)掉线时控制所述电机(40)停止运转。

【技术特征摘要】
1.一种电动车编码器掉线检测系统，包括编码器(20)及电机(40)，所述编码器(20)与所述电机(40)同步转动，其特征在于，所述系统还包括：连接到所述电机(40)的电机控制器(10)和分别与所述电机控制器(10)及所述电机(40)连接的信号采集单元(30)，且所述电机控制器(10)包括相位计算单元(10b)及停机控制单元(10a)；其中，所述信号采集单元(30)，用于获取所述电机(40)的实际转速；所述相位计算单元(10b)，用于提供设定的目标转速并根据所述目标转速及所述实际转速获得定向相位及观测相位；所述停机控制单元(10a)，用于通过将所述定向相位与所述观测相位之间的差值与预设差值进行比较判断所述编码器(20)是否掉线，并在所述编码器(20)掉线时控制所述电机(40)停止运转；所述系统包括连接在所述电机控制器(10)与所述电机(40)之间的三相逆变器(50)，所述停机控制单元(10a)包括输出电压控制信号至所述三相逆变器的反馈输出单元(11)，所述三相逆变器(50)根据所述电压控制信号生成电流控制信号至所述电机(40)；所述反馈输出单元(11)用于根据所述实际转速及设定的目标转速分别获得励磁电流给定值及力矩电流给定值；根据所述电机(40)的输入端的所述电流控制信号获得的励磁电流反馈值及力矩电流反馈值与所述励磁电流给定值及所述力矩电流给定值对电机(40)进行反馈调节：根据所述励磁电流给定值结合实际励磁电流的反馈值进行闭环调节后,生成励磁电压信号；根据所述力矩电流的给定值与实际力矩电流的反馈值进行闭环调节,生成力矩电压信号；将所述力矩电压信号及所述励磁电压信号进行坐标变换后生成电压控制信号输出给三相逆变器(50)以控制所述电机(40)运转。2.根据权利要求1所述的电动车编码器掉线检测系统，其特征在于，所述相位计算单元(10b)包括定向相位获取单元(12)，用于通过转差计算获得所述电机的定向相位：根据所述励磁电流给定值以及所述力矩电流给定值生成滑差，对所述滑差与所述实际转速的和进行积分以获得所述定向相位θ。3.根据权利要求2所述的电动车编码器掉线检测系统，其特征在于，所述相位计算单元(10b)包括观测相位获取单元(13)，用于根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄华波，
申请(专利权)人：苏州汇川技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32