专利名称：电动助力转向系统相线故障诊断方法
技术领域：
本发明涉及汽车电子领域中的电动助力转向系统，特别是涉及一种电动助力转向系统助力电机相线故障诊断方法。
背景技术：
EPS(电动助力)转向系统属于汽车安全相关部件，对安全性能的要求极高。结合图1所示，助力电机Dl采用永磁同步电机，由三相逆变全桥进行驱动。当助力电机Dl发生相间短路或相线开路的故障时，可能导致转向系统锁死、助力混乱等对乘员安全产生高风险的事件。一般来说，一些电机驱动芯片都提供了电机相线短路诊断功能，但是电机驱动芯片所提供的短路故障诊断功能往往时间延迟比较大，当故障发生后不能及时快速的判断出故障，电机驱动芯片并不能提供电机相线开路诊断的功能；而且即使电机驱动芯片能够判断出故障，当发生电机相线之间短路时，即使将电机驱动电路关闭，由于电机反电势的存在，能够在电机相线通路间形成电流，仍然会导致转向系统锁死。因此，需要一种能够快速检测电机相线短路或开路的方法，同时有一个机构能够保证在电机相线故障发生的时候切断电机相线通路之间的电流，对电动助力转向系统的安
全性而言显得非常重要。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种电动助力转向系统相线故障诊断方法，能够快速检测到电动助力系统相线故障，并能防止出现转向系统锁死，助力混乱的情况。为解决上述技术问题，本发明的电动助力转向系统相线故障诊断方法是采用如下技术方案实现的，在助力电机的两条相线中分别串联一个相线继电器的常开触点；—、上电初始化阶段助力电机相线故障判断方法包括如下步骤A、闭合串联在助力电机两条相线中串联的相线继电器的常开触点，给定助力电机高频电压信号；B、采集并计算得到助力电机U，V，W三相电流的最大值Iumax，Ivmax, Iwmax和最小值 Iumin, Ivmin, Iwmin ；C、根据得到的电流值，如果存在下列情况之一时，则认为可能存在电机相线短路故障，并使短路故障计数器自动加1 =Iumax-Iumin >短路故障诊断阀值，Ivmax-Ivmin >短路故障诊断阀值，Iwmax-Iwmin >短路故障诊断阀值；根据得到的电流值，如果存在下列情况之一时，则认为可能存在电机相线开路故障，并使开路故障计数器自加1 =Iumax-Iumin <开路故障诊断阀值，Ivmax-Ivmin <开路故障诊断阀值，Iwmax-Iwmin <开路故障诊断阀值；D、按照设定的次数重复上述步骤，如果短路计数器的值大于设定值，则确认发生电机相线短路故障；如果开路计数器的值大于设定阈值，则确认发生电机相线开路故障；如果上述两种情况均不存在，认为电机相线无故障；E、确认发生电机相线短路或开路故障以后，切断串联在相应相线中的相线继电器的常开触点，电动助力转向系统切换为机械转向系统；二、正常助力阶段的故障判断方法包括如下步骤a、根据电机转子位置传感器采集的信号，计算得到助力电机Dl的转子位置及转子转速；根据采集到的电机U、w相电流和电机转子位置，对电机电流进行坐标变换；对d轴电流进行高通滤波；对q轴电流进行低通滤波；b、如果助力电机d轴电流高通滤波的结果大于等于d轴疑似故障诊断阀值曲线模块输出结果，则d轴疑似故障标志位置1，否则清0 ；如果助力电机d轴电流高通滤波的结果小于等于d轴疑似正常诊断阀值曲线模块输出结果，则d轴疑似正常标志位置1，否则清0 ；如果助力电机q轴电流低通滤波的结果大于等于q轴疑似故障诊断阀值曲线模块输出结果，则q轴疑似故障标志位置1，否则清0 ；如果q轴电流低通滤波的结果小于等于q轴疑似正常诊断阀值曲线模块输出结果，则q轴疑似正常标志位置1，否则清0 ；C、故障确认；定义一个计数器，计数器的初值为0，计数器根据d轴疑似故障标志、 d轴疑似正常标志、q轴疑似故障标志、q轴疑似正常标志的不同情况作加计数或减计数，当计数器的值超过某阀值时，则确认助力电机发生了相线短路或开路的故障；e、确认发生电机相线短路或开路故障以后，切断串联在相应相线中的相线继电器的常开触点，电动助力转向系统切换为机械转向系统。本发明在电动助力转向系统的助力电机的两条相线上分别串联一个相线继电器的常开触点，通过电机相线故障在线自诊断，能快速的检测出电动助力转向系统相线是否发生短路或开路的故障，当检测到故障发生后，通过切断相线继电器的常开触点，可切断电机相线通路间的电流，阻止电机回路产生电流，从而不会发生转向系统锁死、助力混乱、自转向故障模式，保证乘员的安全，降低EPS转向系统风险。本发明在不增加硬件成本的基础上，通过软件诊断策略实现故障诊断，能大大提升电动助力转向系统的性价比。
下面结合附图与具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明图1是永磁同步电机助力式电动助力转向系统电机驱动电路图；图2是高频电压设定下的U相电流波形图3是高频电压设定下的V相电流波形；图4是高频电压设定下的W相电流波形；图5是上电初始阶段助力电机相线故障诊断流程图；图6是轮询电机故障诊断算法框图；图7是故障判断算法框图；图8是故障确认流程图。
具体实施例方式结合图1所示，设置两个相线继电器，在电动助力转向系统的助力电机Dl的两条相线上分别串联一个相线继电器的常开触点，如在U相线上串联U相继电器常开触点M1， 在W相线上串联W相继电器常开触点WKl。所述电动助力转向系统相线故障诊断方法包括上电初始化阶段助力电机相线故障判断策略和正常助力阶段的故障判断策略。1、上电初始化阶段助力电机相线故障判断策略在上电初始化阶段，通过在助力电机Dl三相驱动电路的任意两相之间注入一个高频电压信号进而产生高频电流，通过检查该高频电流的变化范围来判断电机相线是否发生故障。诊断策略流程如图5所述，具体包括如下步骤1.1给定高频电压在上电初始化阶段，首先闭合U相继电器的常开触点UKl和W相继电器的常开触点WK1，按照下表给定助力电机Dl高频电压信号(下表给出的顺序仅是一个具体实施例，将下表给出的顺序进行调整也能达到诊断的效果)
权利要求
1.一种电动助力转向系统相线故障诊断方法，其特征在于在助力电机的两条相线中分别串联一个相线继电器的常开触点；一、上电初始化阶段助力电机相线故障判断方法包括如下步骤A、闭合串联在助力电机两条相线中串联的相线继电器的常开触点，给定助力电机高频电压信号；B、采集并计算得到助力电机U，V，W三相电流的最大值Iumax，Ivmax,Iwmax，和最小值 Iumin, Ivmin, Iwmin ；C、根据得到的电流值，如果存在下列情况之一时，则认为可能存在电机相线短路故障， 并使短路故障计数器自动加1 =Iumax-Iumin >短路故障诊断阀值，Ivmax-Ivmin >短路故障诊断阀值，Iwmax-Iwmin >短路故障诊断阀值；根据得到的电流值，如果存在下列情况之一时，则认为可能存在电机相线开路故障，并使开路故障计数器自加1 =Iumax-Iumin <开路故障诊断阀值，Ivmax-Ivmin <开路故障诊断阀值，Iwmax-Iwmin <开路故障诊断阀值；D、按照设定的次数重复上述步骤，如果短路计数器的值大于设定值，则确认发生电机相线短路故障；如果开路计数器的值大于设定阈值，则确认发生电机相线开路故障；如果上述两种情况均不存在，认为电机相线无故障；E、确认发生电机相线短路或开路故障以后，切断串联在相应相线中的相线继电器的常开触点，电动助力转向系统切换为机械转向系统；二、正常助力阶段的故障判断方法包括如下步骤a、根据电机转子位置传感器采集的信号，计算得到助力电机的转子位置及转子转速； 根据采集到的电机U、W相电流和电机转子位置，对电机电流进行坐标变换；对d轴电流进行高通滤波；对q轴电流进行低通滤波；b、如果助力电机d轴电流高通滤波的结果大于等于d轴疑似故障诊断阀值曲线模块输出结果，则d轴疑似故障标志位置1，否则清0 ；如果助力电机d轴电流高通滤波的结果小于等于d轴疑似正常诊断阀值曲线模块输出结果，则d轴疑似正常标志位置1，否则清0 ；如果助力电机q轴电流低通滤波的结果大于等于q轴疑似故障诊断阀值曲线模块输出结果，则q轴疑似故障标志位置1，否则清0 ；如果q轴电流低通滤波的结果小于等于q轴疑似正常诊断阀值曲线模块输出结果，则 q轴疑似正常标志位置1，否则清0 ；C、故障确认；定义一个计数器，计数器的初值为0，计数器根据d轴疑似故障标志、d轴疑似正常标志、q轴疑似故障标志、q轴疑似正常标志的不同情况作加计数或减计数，当计数器的值超过某阀值时，则确认助力电机发生了相线短路或开路的故障；e、确认发生电机相线短路或开路故障以后，切断串联在相应相线中的相线继电器的常开触点，电动助力转向系统切换为机械转向系统。
2.如权利要求1所述的相线故障诊断方法，其特征在于步骤b中，在所有速度点下，d轴疑似正常诊断阀值曲线中所有点的取值均小于d轴疑似故障诊断阀值曲线中所有对应点的取值，在逻辑上保证d轴疑似故障标志位为1时，d轴疑似正常标志位一定为0 ；d轴疑似故障标志位为0时，d轴疑似正常标志位可能为1，可能为0 ；在所有速度点下，q轴疑似正常诊断阀值曲线中所有点的取值均小于q轴疑似故障诊断阀值曲线中所有对应点的取值，在逻辑上保证q轴疑似故障标志位为1时，q轴疑似正常标志位一定为0 ；q轴疑似故障标志位为0时，q轴疑似正常标志位可能为1，可能为0。
3.如权利要求1或2所述的相线故障诊断方法，其特征在于步骤D中所述设定的次数为5次，短路计数器的设定值为3，开路计数器的设定阈值为3。
4.一种电动助力转向系统相线故障诊断方法，其特征在于在助力电机的两条相线中分别串联一个相线继电器的常开触点；在上电初始阶段按如下方法判断助力电机相线故障A、闭合串联在助力电机两条相线中串联的相线继电器的常开触点，给定助力电机高频电压信号；B、采集并计算得到助力电机U，V，W三相电流的最大值Iumax，Ivmax,Iwmax和最小值 Iumin, Ivmin, Iwmin ；C、根据得到的电流值，如果存在下列情况之一时，则认为可能存在电机相线短路故障， 并使短路故障计数器自动加1 =Iumax-Iumin >短路故障诊断阀值，Ivmax-Ivmin >短路故障诊断阀值，Iwmax-Iwmin >短路故障诊断阀值；根据得到的电流值，如果存在下列情况之一时，则认为可能存在电机相线开路故障，并使开路故障计数器自加1 =Iumax-Iumin <开路故障诊断阀值，Ivmax-Ivmin <开路故障诊断阀值，Iwmax-Iwmin <开路故障诊断阀值；D、按照设定的次数重复上述步骤，如果短路计数器的值大于设定值，则确认发生电机相线短路故障；如果开路计数器的值大于设定阈值，则确认发生电机相线开路故障；如果上述两种情况均不存在，认为电动助力转向系统中电机相线无故障；E、确认电动助力转向系统发生电机相线短路或开路故障以后，切断串联在相应相线中的相线继电器的常开触点，电动助力转向系统切换为机械转向系统。
5.如权利要求4所述的相线故障诊断方法，其特征在于步骤D中所述设定的次数为5 次，短路计数器的设定值为3，开路计数器的设定阈值为3。
6.一种电动助力转向系统相线故障诊断方法，其特征在于在助力电机的两条相线中分别串联一个相线继电器的常开触点；在正常助力阶段按照如下方法判断助力电机相线故障a、根据电机转子位置传感器采集的信号，计算得到助力电机的转子位置及转子转速； 根据采集到的电机U、W相电流和电机转子位置，对电机电流进行坐标变换；对d轴电流进行高通滤波；对q轴电流进行低通滤波；b、如果助力电机d轴电流高通滤波的结果大于等于d轴疑似故障诊断阀值曲线模块输出结果，则d轴疑似故障标志位置1，否则清0 ；如果助力电机d轴电流高通滤波的结果小于等于d轴疑似正常诊断阀值曲线模块输出结果，则d轴疑似正常标志位置1，否则清0 ；如果助力电机q轴电流低通滤波的结果大于等于q轴疑似故障诊断阀值曲线模块输出结果，则q轴疑似故障标志位置1，否则清0 ；如果q轴电流低通滤波的结果小于等于q轴疑似正常诊断阀值曲线模块输出结果，则 q轴疑似正常标志位置1，否则清0 ；C、故障确认；定义一个计数器，计数器的初值为0，计数器根据d轴疑似故障标志、d轴疑似正常标志、q轴疑似故障标志、q轴疑似正常标志的不同情况作加计数或减计数，当计数器的值超过某阀值时，则确认助力电机发生了相线短路或开路的故障；e、确认电动助力转向系统发生电机相线短路或开路故障以后，切断串联在相应相线中的相线继电器的常开触点，电动助力转向系统切换为机械转向系统。
7.如权利要求6所述的相线故障诊断方法，其特征在于步骤b中， 在所有速度点下，d轴疑似正常诊断阀值曲线中所有点的取值均小于d轴疑似故障诊断阀值曲线中所有对应点的取值，在逻辑上保证d轴疑似故障标志位为1时，d轴疑似正常标志位一定为0 ；d轴疑似故障标志位为0时，d轴疑似正常标志位可能为1，可能为0 ；在所有速度点下，q轴疑似正常诊断阀值曲线中所有点的取值均小于q轴疑似故障诊断阀值曲线中所有对应点的取值，在逻辑上保证q轴疑似故障标志位为1时，q轴疑似正常标志位一定为0 ；q轴疑似故障标志位为0时，q轴疑似正常标志位可能为1，可能为0。
全文摘要
本发明公开了一种电动助力转向系统相线故障诊断方法，上电初始化阶段助力电机相线故障判断方法包括如下步骤给定高频电压，电流采集，故障判断，故障确认，故障处理；正常助力阶段的故障判断方法包括如下步骤采集助力电机的电流信号和速度信号，故障判断，故障确认，故障处理。本发明能够快速检测到电动助力系统相线故障，并能防止出现转向系统锁死，助力混乱的情况。
文档编号G01R31/34GK102539988SQ20101060212
公开日2012年7月4日 申请日期2010年12月23日 优先权日2010年12月23日
发明者唐文, 金灿龙 申请人:上海联盛汽车电子有限公司