一种用于EPS的电机转子角度信号故障检测的方法技术

本发明专利技术公开了一种用于EPS的电机转子角度信号故障检测的方法，具体涉及电机检测技术领域，包括以下步骤：电机转速计算：通过转子角度变化计算电机理想状态下转速。队列数据采集：每间隔300us采集当前的电机转速和实时角度。数据分组控制：将采集的数据进行分组操作。数据分析和故障处理：每次判定使用四组数据N，并利用组n和组n

【技术实现步骤摘要】
一种用于EPS的电机转子角度信号故障检测的方法


[0001]本专利技术涉及电机检测
，更具体地说，本专利技术涉及一种用于EPS的电机转子角度信号故障检测的方法。

技术介绍

[0002]永磁同步电机需要用到角度传感器来实现控制，而将PMSM作为助力输出的EPS其转子角度传感器在条件恶劣汽车环境中是非常容易受到干扰的。如果出现干扰后该如何判定，传统的解决方案有：1、依靠机械安装和屏蔽线缆进行被动防御，这样的效果是非常有限的，如果遭遇到强磁、高压环境并无法保证采集数据是正确的数值。2、利用角度自身的校验位来识别干扰，这些校验位通常是布尔型的。如果出现磁场干扰，并不能完全识别干扰信号。3、使用双路转子角度传感器实现冗余采集，如果一路发生干扰，可以用另外一路进行判定。这种方案是可靠的，但是带来成本高、硬件复杂，对结构设计提出更高的要求。因此基于上述问题提出利用电机转速趋势来去判断转子角度信号是否发生了干扰的方法。

技术实现思路

[0003]为了克服现有技术的上述缺陷，本专利技术提供了一种用于EPS的电机转子角度信号故障检测的方法，本专利技术所要解决的技术问题是：解决了PMSM作为助力输出的EPS其转子角度传感器在恶劣环境中受到影响，导致难以安全、可靠、且稳定的进行判断转子角度信号干扰的问题。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种用于EPS的电机转子角度信号故障检测的方法，包括以下步骤：步骤一、电机转速计算：通过转子角度变化计算电机理想状态下转速。
[0005]步骤二、队列数据采集：每间隔300us采集当前的电机转速和实时角度。
[0006]步骤三、数据分组控制：将采集的数据进行分组操作。
[0007]步骤四、数据分析和故障处理：每次判定使用四组数据N，并利用组n和组n
‑
1进行判定，并计算预测和实际角度变化比率β的值，若β
平均
在70%~130%范围内判定为合格，否则为受干扰信号。
[0008]作为本专利技术的进一步方案：在EPS中的永磁同步电机转速最高为4000rpm，通过换算1ms转动的最大角度为24度，则电机理想状态下转速：Mspeed=(θ/360*1000*60)rpm。
[0009]其中：θ为电机转子1ms转动的角度。
[0010]作为本专利技术的进一步方案：所述步骤二中单个控制周期300us进行一次数据采集，采用队列数组，且每采集一次，队列指针加1的形式进行记录。
[0011]作为本专利技术的进一步方案：所述步骤三中组和组之间的数据间隔为2000us,每组包含的队列个数最小为6,最大为7，且每次判定使用4组数据。
[0012]作为本专利技术的进一步方案：所述电机理想状态下转速Mspeed计算中实际电机转速
计算带入加权平均滤波。
[0013]作为本专利技术的进一步方案：所述步骤四中组n和组n
‑
1的实时角度求差为Δ1，组n和组n
‑
1的电机转速平均后换算为2000us运转角度R1，在电机转速使用加权平均算法，在考虑其具备迟滞效应下，计算出预测和实际角度变化比率：β=Δ1/R1*100%。
[0014]本专利技术的有益效果在于：本专利技术通过利用转速惯性的思想，去判断转子变换的趋势，来决定转子角度的采集是否受到了干扰，相比于传统的双冗余方案，他的成本更低，结构更简单，且在能干扰信号完全识别的状态下，实现了强磁、高压环境下采集数据的稳定性和可靠性，针对于判断转子角度信号干扰有着极大的安全保障。
附图说明
[0015]图1为本专利技术故障检测整体原理框图；图2为本专利技术转速计算流程框图；图3为本专利技术队列采集流程框图；图4为本专利技术数据分组控制流程框图；图5为本专利技术数据分析与故障处理流程框图。
具体实施方式
[0016]下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0017]实施例1：步骤一、电机转速计算：转子角度随着电机转动而发生改变，利用转子角度变化推算出电机转速的变化，在EPS中的永磁同步电机转速最高为4000rpm，通过换算1ms转动的最大角度为24度，设1ms转动的角度为θ，则电机理想状态下转速：Mspeed=(θ/360*1000*60)rpm；其中：θ为1ms转动的角度，360为电机转一圈为360度，1000为1秒有1000毫秒，60为1分钟有60秒，rpm为表述电机转速的单位,意思为：转/分。
[0018]步骤二、队列数据采集：单个控制周期进行一次数据采集，本方案助力控制周期为300us，每间隔300us采集当前的电机转速和实时角度，采用了队列数组，每采集一次，队列指针加1。
[0019]步骤三、数据分组控制：要将采集的数据进行分组，为了进行组与组的比较和分析，本方案每次判定使用了4组数据，组和组之间的数据间隔为2000us,每组包含的队列个数为6~7个。
[0020]步骤四、数据分析和故障处理：每次判定使用四组数据N，利用组n和组n
‑
1进行判定，组n和组n
‑
1的角度元素求差Δ1，组n和组n
‑
1的电机转速平均后换算为2000us运转角度R1，由于在电机理想状态下转速使用了加权平均算发，具有迟滞效应，因此计算出预测和实
际角度变化比率β=Δ1/R1*100%，本方案设定β
平均
在70%~130%范围内判定为合格，否则为受干扰信号。
[0021]实施例2：步骤一、电机转速计算：1ms周期计算一次电机转速，角度差为Δθ=θ
now
‑
θ
last 。实时转速为MSpeed
now
=Δθ*16.66，实际转速MSpeed
real
=MSpeed
now
*τ1+MSpeed
last
*τ2，（τ1、τ2为加权系数）其中：Δθ为角度差，θ
now
为当前记录的角度，θ
last
为上个周期记录的角度。
[0022]步骤二、队列数据采集：300us将数据记录到队列数组之中Queue_Array[L]，队列数组包含4个元素：Queue_Array[i].Angle为实时角度。
[0023]Queue_Array[i].MotorSpeed为当前转速。
[0024]Queue_Array[i].Group为所属组类。
[0025]Queue_Array[i].Rate为预测和实际角度变化的比率，前三个元素在该环节采集，最后一个元素在数据分析阶段算出。
[0026]步骤三、数据分组控制：每间隔2000us进行队列分组控制，一个分析周期分析N组队列数据：Group0、Group1、Gr本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于EPS的电机转子角度信号故障检测的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、电机转速计算：通过转子角度变化计算电机理想状态下转速；步骤二、队列数据采集：每间隔300us采集当前的电机转速和实时角度；步骤三、数据分组控制：将采集的数据进行分组操作；步骤四、数据分析和故障处理：每次判定使用四组数据N，并利用组n和组n
‑
1进行判定，并计算预测和实际角度变化比率β的值，若β
平均
在70%~130%范围内判定为合格，否则为受干扰信号。2.根据权利要求1所述的一种用于EPS的电机转子角度信号故障检测的方法，其特征在于：在EPS中的永磁同步电机转速最高为4000rpm，通过换算1ms转动的最大角度为24度，则电机理想状态下转速：Mspeed=(θ/360*1000*60)rpm；其中：θ为电机转子1ms转动的角度。3.根据权利要求1所述的一种用于EPS的电机转子角度信号故障检测的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晋凯，王豪，李志杰，
申请(专利权)人：天津德科智控股份有限公司，
类型：发明
国别省市：