[发明专利]一种电驱动系统输出扭矩安全监控系统及方法

说明书

本发明适用于电动汽车电驱动系统安全技术领域，提供了一种电驱动系统输出扭矩安全监控系统及方法，包括信号采集、信号校验、旋变解码模块、扭矩估算、扭矩监控与反馈、安全状态控制及故障上报、CAN报文校验及E2E处理及CAN通讯接收与发送模块。根据计算的电机实际输出扭矩和来自CAN总线的扭矩请求指令的比较，当实际输出扭矩与扭矩请求指令的偏差超过非预期扭矩阈值时，控制电驱动系统进入主动短路或关闭状态。避免由于电机实际输出扭矩比扭矩请求指令不一致，而导致车辆出现非预期加减速、非预期行驶或非预期反向行驶等危害事件，实现ASIL C等级及更高等级的安全目标开发，工程应用价值较好。

技术领域

本发明属于电动汽车电驱动系统安全技术领域，特别涉及一种电驱动系统输出扭矩安全监控系统及方法。

背景技术

电动汽车使用电池中存储的电能作为唯一的能源供给，具有高效、节能、低噪音及零排放等特点，在节能和环保方面有着不可比拟的优势，因此逐渐成为汽车行业的重要发展趋势之一。电驱动系统作为电动汽车的重要组成部分，包含电机控制器、电机和减速器，是实现电能与机械能相互转化的关键，其工作的可靠性和安全性显得尤为重要。随着功能安全国际标准ISO26262和国家标准GB/T 34590的发布实施，防止由于电驱动系统输出非预期扭矩而导致车辆非预期加减速、非预期行驶或非预期反向行驶等危害是电驱动系统至关重要的安全目标。功能安全标准中将ASIL等级(Automotive Safety Integration Level，汽车安全完整性等级)划分为四个等级，分别为ASILA、ASILB、ASIL C、ASIL D，其中ASILA是最低等级，ASILD是最高等级。ASIL等级决定了整个系统安全性的要求，ASIL等级越高，开发流程越严格，相应的开发成本增加、开发周期延长。

目前，电驱动行业通常从整车层面以动力系统为基础做HARA(Hazard analysisand risk assessment危害分析和风险评估)分析，根据现有电动汽车控制策略得出电机控制器的扭矩安全目标为ASIL C等级或ASIL D等级。那么，电驱动厂商如何在控制开发成本的前提下设计一种电驱动系统输出扭矩安全监控系统及方法，并按照监控系统去开发符合功能安全要求的产品将会是提升企业核心竞争力的关键。

在现有中国专利申请(公开号：CN109130885A)中公开了一种降低电动汽车电机控制器ASIL等级的系统与方法，该专利可在保证整车层面满足相同ASIL等级扭矩功能安全的前提下，降低电机控制器的ASIL等级，使得电机控制器的复杂度和技术难点得到降低、整车成本和项目风险得到有效降低。但是需增加一组电流传感器和旋转变压器及在VCU中增加相应的软硬件设计，在成本要求极为苛刻的行业现状下实现难度非常大。在中国专利申请(授权公告号：CN104590243B)中公开了整车功能安全监控系统，该专利提出一种具有扭矩监控和加速度监控的集中式整车功能安全监控系统，电机控制器作为终端动力源控制器，其ASIL等级得到降解，从而降低了监控系统复杂度和成本。但是该现有技术未对电机控制器ASIL等级降解后如何进行监控系统的设计进行描述。

发明内容

针对上述问题，一方面，本发明公开了一种电驱动系统输出扭矩安全监控系统，所述系统包括：

信号采集模块，用于采集电驱动系统的运行参数；

扭矩估算模块，用于根据信号采集模块采集的电驱动系统运行参数，得到电机实际输出扭矩；

扭矩监控与反馈模块，用于比较扭矩请求指令和电机实际输出扭矩，判断电驱动系统是否输出非预期扭矩，若产生非预期扭矩，向安全状态控制及故障上报模块发送非预期扭矩故障；

安全状态控制及故障上报模块，用于根据扭矩监控与反馈模块输出的非预期扭矩故障控制电驱动系统进入安全状态。

进一步地，所述运行参数包括旋转变压器Sin/Cos信号、三相电流信号、母线电压信号、三相PWM波反馈信号、旋转变压器零位角及电机参数；