BLDC电机故障诊断系统技术方案

本发明专利技术公开了一种BLDC电机故障诊断系统，包括：MCU和故障诊断保护模块；MCU能利用中断响应和周期任务结合故障诊断保护模块发出的BLDC电机故障标志位状态诊断BLDC电机故障类型，能接收BLDC电机三相短路状态，能通过BLDC电机故障修复标志位以及开关BLDC电机驱动实现对BLDC电机故障修复；故障诊断保护模块对BLDC电机进行电流采样，能根据BLDC电机电流采样和BLDC电机三相短路状态触发故障标志位；其中，故障诊断保护模块设置的BLDC电机电流限制值大于对地短路保护阈值。本发明专利技术能避免BLDC电机故障漏报并能实现当次驾驶循环BLDC电机故障修复。

BLDC motor fault diagnosis system

The invention discloses a BLDC motor fault diagnosis system, including: MCU and fault diagnosis and protection module; MCU can use BLDC motor fault interrupt response and periodic tasks with fault diagnosis and protection module a flag type BLDC motor fault diagnosis, can receive BLDC motor three-phase short-circuit state, through the BLDC motor fault repair marks a switch and BLDC motor repair of BLDC motor fault of BLDC motor drive; sampling of current fault diagnosis and protection module, can trigger fault flag according to BLDC motor current sampling and BLDC motor three-phase short-circuit state; the fault diagnosis of BLDC motor current protection module set limit value is greater than the threshold for short-circuit protection. The invention can prevent the BLDC motor from missing the fault and can realize the repair of the BLDC motor fault when the secondary driving cycle is adopted.

【技术实现步骤摘要】
BLDC电机故障诊断系统
本专利技术涉及汽车领域，特别是涉及一种BLDC电机(无刷直流电机)故障诊断系统。
技术介绍
当代BLDC电机控制系统主要由BLDC电机、BLDC电机驱动芯片和控制器组成，各部件的状况直接影响BLDC电机控制的效果和工作性能，为了提高BLDC电机控制的安全性，对BLDC电机控制系统各部件状态进行及时检测和故障诊断具有极其重要的意义。现有的BLDC电机控制系统的故障诊断技术中存在以下几个问题：1)软件诊断策略不够完善，存在漏报风险；2)当次驾驶循环无法修复，影响BLDC电机控制功能；3)电流限流值和短路限制值设置不合理。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种能避免故障漏报并能实现当次驾驶循环故障修复的BLDC电机故障诊断系统。为解决上述技术问题本专利技术提供的BLDC电机故障诊断系统，包括：MCU和故障诊断保护模块；MCU能利用中断响应和周期任务结合故障诊断保护模块发出的BLDC电机故障标志位状态诊断BLDC电机故障类型，能接收BLDC电机三相短路状态，能通过BLDC电机故障修复标志位以及开关BLDC电机驱动实现对BLDC电机故障修复；故障诊断保护模块对BLDC电机进行电流采样，能根据BLDC电机电流采样和BLDC电机三相短路状态触发故障标志位；其中，故障诊断保护模块设置的BLDC电机电流限制值大于对地短路保护阈值。其中，故障诊断保护模块包括，控制芯片、第一～第六场效应管Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、低边采样电阻RSENSE、第一、第二电容C1、C2电流限制端口的第一、第二分压电阻R1、R2以及对地短路电流设置端口的第三、第四分压电阻R3、R4；第一～第六场效应管Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6的第一端分别连接控制芯片功能引脚，第一～第三场效应管Q1、Q2、Q3的第二端连接蓄电池正电源VBAT，第一～第三场效应管Q1、Q2、Q3的第三端分别与第四～第六场效应管Q4、Q5、Q6的第二端一一对应相连并分别连接控制芯片功能引脚，第四～第六场效应管Q4、Q5、Q6的第三端通过低边采样电阻RSENSE接地，采样电阻RSENSE两端分别连接控制芯片功能引脚；第一、第二分压电阻R1、R2串联，第一分压电阻R1一端连工作电压VCC另一端连接控制芯片功能引脚并通过第二分压电阻R2接地，第一电容C1并联第二分压电阻R2两端；第三、第四分压电阻R3、R4串联，第三分压电阻R3一端连工作电压VCC另一端连接控制芯片功能引脚并通过第四分压电阻R4接地，第二电容C2并联第四分压电阻R4两端。其中，故障诊断保护模块能输出故障标志位1和故障标志位2，利用故障标志位1和故障标志位2的组合将BLDC电机的故障划分为：正常状态、低负载状态、短路状态和逻辑过温欠压状态。其中，MUC通过故障诊断保护模块的故障标志位1和故障标志位2采用以下组合识别故障：故障标志位1为0，故障标志位2为0，标志为欠压故障；故障标志位1为0，故障标志位2为0，标志为过温故障；故障标志位1为0，故障标志位2为0，标志为逻辑故障；故障标志位1为1，故障标志位2为0，标志为对地短路故障；故障标志位1为1，故障标志位2为0，标志为对电源短路故障；故障标志位1为0，故障标志位2为1，标志为低负载故障；故障标志位1为1，故障标志位2为1，标志为无故障。其中，正常状态、短路状态、低负载状态和逻辑过温欠压状态之间的切换采用以下方式：上电或初始化后，处于正常状态，当故障标志位2产生下降沿且BLDC电机三相AD值全为蓄电池电压或对地电压，状态切换到短路状态；在短路状态下，每隔第一预设时长驱动电机转动第二预设时长，在预设时长内故障标志位2没有出现下降沿且三相电压未发生对地短路，状态切换到正常状态；在正常状态下若故障标志位1、故障标志位2同时出现下降沿则切换到逻辑过温欠压状态；在逻辑过温欠压状态中，故障标志位1、故障标志位2任意一个出现上升沿，则换到正常状态；在正常状态下，故障标志位1出现下降沿则切换为低负载状态，故障诊断保护模块对该状态不进行处理和切换。其中，MCU通过周期任务执行以下BLDC电机故障修复流程；诊断BLDC电机当前是否有故障，若无故障，打开BLDC电机驱动级，将BLDC电机故障未修复标志位置1，否则每隔第一预设时长检测BLDC电机是否发生故障；诊断BLDC电机故障未修复标志位是否被置1即电机驱动第二预设时长是否完成，若完成将该标志位清零，BLDC电机故障未修复标志位被置1，关闭BLDC电机驱动级，计数器清零；上述诊断BLDC电机故障未修复标志位是否被置1的步骤每循环一次，计数器加1，通过计数器判断是否累加到第一预设时长的时间，若达到第一预设时长打开BLDC电机驱动级，获取电机当前的位置或转向，确定修复时电机的转向；若当前位置与正转止点夹角小于等于102°，驱动电机反方向转动，否则驱动电机正方向转动；若此时累加的时间不等于第一预设时长，直接判断当前累加时间是否等于第三预设时长，当前累加时间等于第三预设时长则将故障未修复标志位置1，否则结束否则结束该次BLDC电机故障修复循环；第三预设时长＝第一预设时长+第二预设时长。其中，第一预设时长为2秒～300秒，第二预设时长为10毫秒～40毫秒。优选，第一预设时长为2秒，第二预设时长为30毫秒。本专利技术对BLDC电机控制的安全性能做了双重设计保护：1、当发生了过流或短路时，首先是硬件电路会启动保护功能，触发并设置故障信号标志位，由硬件关闭驱动级，保护整个控制系统；2、其次，软件再进行故障诊断，并且再次由软件关闭驱动级，利用中断响应获取有故障产生的信息；在周期任务中分析故障类型并报出，两方面进行BLDC故障处理，降低漏报和误报概率，以定位到故障的具体原因并保存数据，为后续开发积累数据，为售后维护提供便利；3、发生故障后，当次驾驶循环中每隔预设时长检测一次故障是否有修复，若已修复，整个控制系统恢复正常控制，不会因产生一次故障而放弃当次驾驶循环的控制，以提高整个控制器的优越性和经济性。附图说明下面结合附图与具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明：图1是本专利技术BLDC电机故障诊断系统示意图一。图2是本专利技术BLDC电机故障诊断系统示意图二。图3是本专利技术BLDC电机故障诊断系统示意图三。图4是本专利技术BLDC电机故障诊断系统示意图四。图5是本专利技术BLDC电机故障诊断系统示意图五。图6是本专利技术BLDC电机故障诊断系统示意图六。图7是本专利技术BLDC电机故障诊断系统示意图七。图8是本专利技术BLDC电机故障诊断系统示意图八。具体实施方式如图1结合图2所示，本专利技术提供一种BLDC电机故障诊断系统，包括：MCU和故障诊断保护模块；MCU能利用中断响应和周期任务结合故障诊断保护模块发出的BLDC电机故障标志位状态诊断BLDC电机故障类型，能接收BLDC电机三相短路状态，能通过BLDC电机故障修复标志位以及开关BLDC电机驱动实现对BLDC电机故障修复；故障诊断保护模块对BLDC电机进行电流采样，能根据BLDC电机电流采样和BLDC电机三相短路状态触发故障标志位；故障诊断保护模块设置的BLDC电机电流限制值大于对地短路保护阈值。故障诊断保护模块包括，控制芯片(本实施例采用AllegroA3930K)、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种BLDC电机故障诊断系统，其特征在于，包括：MCU和故障诊断保护模块；MCU能利用中断响应和周期任务结合故障诊断保护模块发出的BLDC电机故障标志位状态诊断BLDC电机故障类型，能接收BLDC电机三相短路状态，能通过BLDC电机故障修复标志位以及开关BLDC电机驱动实现对BLDC电机故障修复；故障诊断保护模块对BLDC电机进行电流采样，能根据BLDC电机电流采样和BLDC电机三相短路状态触发故障标志位；其中，故障诊断保护模块设置的BLDC电机电流限制值大于对地短路保护阈值。

【技术特征摘要】
1.一种BLDC电机故障诊断系统，其特征在于，包括：MCU和故障诊断保护模块；MCU能利用中断响应和周期任务结合故障诊断保护模块发出的BLDC电机故障标志位状态诊断BLDC电机故障类型，能接收BLDC电机三相短路状态，能通过BLDC电机故障修复标志位以及开关BLDC电机驱动实现对BLDC电机故障修复；故障诊断保护模块对BLDC电机进行电流采样，能根据BLDC电机电流采样和BLDC电机三相短路状态触发故障标志位；其中，故障诊断保护模块设置的BLDC电机电流限制值大于对地短路保护阈值。2.权利要求1所述的BLDC电机故障诊断系统，其特征在于：故障诊断保护模块包括，控制芯片、第一～第六场效应管(Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6)、低边采样电阻(RSENSE)、第一、第二电容(C1、C2)电流限制端口的第一、第二分压电阻(R1、R2)以及对地短路电流设置端口的第三、第四分压电阻(R3、R4)；第一～第六场效应管(Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6)的第一端分别连接控制芯片功能引脚，第一～第三场效应管(Q1、Q2、Q3)的第二端连接蓄电池正电源(VBAT)，第一～第三场效应管(Q1、Q2、Q3)的第三端分别与第四～第六场效应管(Q4、Q5、Q6)的第二端一一对应相连并分别连接控制芯片功能引脚，第四～第六场效应管(Q4、Q5、Q6)的第三端通过低边采样电阻(RSENSE)接地，采样电阻(RSENSE)两端分别连接控制芯片功能引脚；第一、第二分压电阻(R1、R2)串联，第一分压电阻(R1)一端连工作电压(VCC)另一端连接控制芯片功能引脚并通过第二分压电阻(R2)接地，第一电容(C1)并联第二分压电阻(R2)两端；第三、第四分压电阻(R3、R4)串联，第三分压电阻(R3)一端连工作电压(VCC)另一端连接控制芯片功能引脚并通过第四分压电阻(R4)接地，第二电容(C2)并联第四分压电阻(R4)两端。3.权利要求1所述的BLDC电机故障诊断系统，其特征在于：故障诊断保护模块能输出故障标志位1和故障标志位2，利用故障标志位1和故障标志位2的组合将BLDC电机的故障划分为：正常状态、低负载状态、短路状态和逻辑过温欠压状态。4.权利要求3所述的BLDC电机故障诊断系统，其特征在于：MUC通过故障诊断保护模块的故障标志位1和故障标志位2采用以下组合识别故障：故障标志位1为0，故障标志位2为0，标志为欠压故障；故障标志位1为0，故障标志位2为0，标志为过温...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙利干，张一龙，盛旭威，
申请(专利权)人：联创汽车电子有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31