[发明专利]一种车用永磁电机位置传感器失效控制方法

说明书

本发明涉及一种车用永磁电机位置传感器失效控制方法，解决现有技术中电机转子位置信息抖动大的问题。控制方法包括以根据旋变和解码芯片失效模式下位置和速度信息判断电机运行状态；在电机运行失效状况下，电机切换到无感模式下运行，并根据电机转子磁链信号计算电机转子位置信号；根据计算的电机转子位置信号恢复电机正常工作。本发明的优点是从电机转子的磁链信号中提取电机位置信号，相比传统反电动势法等，解决了提取位置信号抖动太大，无法作为闭环控制反馈信号的问题。避免了高频信号的引入以及周期性转矩脉冲的产生。电机在切换到无感模式后，能对电机速度和扭矩进行一定限制，保证了驾驶人的安全。

技术领域

本发明涉及一种电机控制技术领域，尤其是涉及一种车用永磁电机位置传感器失效控制方法。

背景技术

随着经济和科技的快速发展，我国的人均汽车保有量逐年上升，电动汽车用永磁同步电机在工业生产中占据着越来越重要的位置。对于永磁同步电机来说，矢量控制是一种常见的控制策略，矢量控制需要知道电机转子的速度和位置。传统的方法是使用机械传感器来检测电机的转子速度和位置，但是这种方法不仅造价昂贵而且不可靠。无传感器控制方法有许多优点，例如成本低，硬件结构简单，以及更高的可靠性等等。无传感器控制的关键是状态观测器的使用,如果能够合理的选取控制参数，那么无传感器控制方法就可以在线提供准确的速度和位置变量。

到目前为止，已经有很多方法被用来估计永磁同步电机的转子的位置和速度，例如反电动势法，模型参考自适应法，滑模观测器方法等等。在以上提到的方法中，滑模观测器法是一种最常见的基于状态观测器的方法，虽然这种方法设计过程非常简单，但是它会引起严重的抖振问题。尤其是对于车用永磁同步电机来说,非线性因素多,且电机参数在长期的运行之后易发生变化,这样位置观测精度会随时间而逐渐下降。

车用内埋式永磁同步电机控制系统长时间处于动态调节过程中，频繁的在加速、减速、制动、巡航等工况间切换，因此对系统性能要求较高。不仅如此，车用内埋式永磁同步电机控制系统对可靠性和安全性的要求极高，毕竟这直接关系着乘客的生命安全。因此必须充分的考虑控制系统中可能出现的故障及其处理方法。

传统上，FOC控制使用的角度信号纯粹依赖位置传感器反馈途径，包括安装在电机中的RDC IC和旋转变压器。这是一个关键途径。在这个反馈途径中，任何组件故障都会造成严重安全问题，比如输出不必要的转矩。这会导致电动汽车的不可控，进而危及相关人员的生命安全。为了加强系统的可靠性，我们需要设计一个冗余路径。无传感器方案使用相电流和相电压作为输入，至少涵盖两个LEM电流传感器、一个作为滤波器的运放IC和一些无源组件。在微控制器中，模拟电流信号被馈入与RDC IC接口不同的ADC模块。总之，无传感器方案依赖独立于旋转变压器的反馈路径。因此，无传感器方案是理想的安全冗余方案，同时能保持差异化。

根据系统对安全稳定性的要求，电机无感算法控制需要作出相应的调整或者对于电机的速度和扭矩作出一定限制来保证驾驶人的安全。但是传统的无感算法一般仅仅一味追求位置观测精度，忽略了安全功能的开发，导致了这些算法很难在电动汽车上得到应用。

因此，我们迫切需要设计一种方法，既能稳定的估计电机转子的位置信号，也可以随着电机参数的改变实时的调整算法，对偏移量进行补偿，确保长时间运行下，观测精度不会发生降低。同时考虑汽车行驶的安全性能要求，在电机旋变发生故障时，能够以一种尽可能可靠的方式切换到无感控制，实现汽车蠕行至安全区域，并进行相应的修理。。

发明内容

本发明主要是解决现有技术中电机转子位置信息抖动大，不适合用作闭环控制反馈信号的问题，提供了一种车用永磁电机位置传感器失效控制方法。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种车用永磁电机位置传感器失效控制方法，包括以下步骤：

S1.根据旋变和解码芯片失效模式下位置和速度信息判断电机运行状态；