一种基于功能安全的电机控制位置检测算法改进

DOI：10.19466/ki.1674-1986.2019.03.004

一种基于功能安全的电机控制位置检测算法改进

王瑛，强巨光

(奇瑞新能源汽车技术有限公司，安徽芜湖241002)

摘要：传统的电动汽车行驶过程中，只依靠位置传感器获得电机的转速、角度等信息。若在行驶途中传感器发生故障，会导致车辆失去动力，进而引起车辆失控，存在极大的安全隐患，不满足国家对车辆功能安全的要求。针对此问题，在传统的基于位置传感器和转子信息检测的基础上又引入了滑模观测器估算电机转子的角度，当电机位置传感器发生故障时，将滑模观测器估算的角度值作为控制变量参与电机控制，改进后的算法在位置传感器故障时能正常工作，及时提供准确的转子信息，避免汽车突然失去动力而造成安全隐患，极大地提高了汽车的安全性能，符合国家对汽车功能安全的需求。

关键词：永磁同步电动机；电动汽车；滑模观测器；功能安全

中图分类号：TM3文献标志码：A文章编号：1674-1986(2019)03-018-05

An Improved Algorithm for Motor Control Position Detection Based on Functional Safety

WANG Ying,QIANG Juguang

(Chery New Energy Automotive Technology Co.,Ltd.,Wuhu Anhui241002,China) Abstract:In the driving process of a conventional electric vehicle,only the position sensor is used to obtain information,such as the rotational speed and angle of the motor,[f the sensor fails during driving,it will cause the vehicle to lose power,which will cause the vehicle to lose control.There is a great potential safety hazard and it does not meet the national requirements for vehicle safety.In view of this problem, based on the traditional position sensor detection and detection of rotor information,a sliding observer was introduced to estimate the angle of the motor rotor.When the motor position sensor fails,the angle value estimated by the sliding observer was used as the control variable to participate in the motor control.The improved algorithm can work normally when the position sensor fails,to provide accurate rotor information in time,and avoid the security risks caused by the sudden loss of power of the vehicle,which greatly improves the safety perfonnance of the car,and meets the country's demand for automotive functional safety.

Keywords:Permanent-magnet synchronous motor；Electric vehicle；Sliding observer；Functional safety

0引言

永磁同步电机（Permanent-Magnet Synchronous Motor,PMSM）因具有效率高、损耗小、结构简单、运行可靠等优点，在新能源汽车行业取得了广泛的应用⑴。现如今新能源汽车电驱动系统常用的控制算法为FOC矢量控制算法，该算法依赖转子的速度、位置信号等参数参与控制计算。因此需要在转子侧安装位置传感器用以检测电机转子的转速、位置角等信息。

常见的位置传感器有旋转变压器、正交编码器等。其中正交编码器是一种通过光电转换将转子的位移转换成脉冲或者数字量的传感器，可以高精度地检测被测物体的转角等信息

因其具有精度高、体积小、性价比高等优点成为目前应用最多的传感器之一。

根据光电编码器产生的脉冲方式不同，可将其分为增量式、绝对式以及复合式三大类。其中增量式编码器通过输出A、B两相互差90。的脉冲信号（即两组正交输出信号），从而可判断旋转方向。而参考零位的Z相脉冲则在码盘每旋转一周发出一个脉冲信号用来对积累量清零⑷。

增量式编码器常见的测速方法有M法、T法和M/T法3种炉切。其中M/T法是同时对光电编码器输出的脉冲个数

和M2进行计数，则电机每分钟的转速为

15M血

式中：N为编码器的线数；为时钟频率。文中所采用的编码器线数为2500线。

正交编码器提供了电机控制过程中重要的角度信息，但其 复杂的机械结构导致其在实际的应用中经常出现故障，尤其是在高速行驶过程中，若正交编码器输出不准确或因故障导致传感器不能工作，会直接导致电流、扭矩等出现问题。此时车辆无法正常工作，只能停机下电，存在极大的安全隐患。针对这一工况，本文作者提出了一种新的提高电动汽车驾驶安全系数

收稿日期：2018-10-21

基金项目：芜湖市科技重大专项（2017zd01）

作者简介：王瑛（1985—），女，学士，工程师，研究方向为新能源汽车电驱动控制策略、电驱动系统的功能安全开发。E-mail：wangying 12311@。

通信作者：强巨光，E-mail：john3977@。