阅读说明：本技术 监测用于电动机控制的脉宽调制占空比的计算执行的系统 (The system that monitoring is executed for the calculating of the pulse width modulation duty of Motor Control ) 是由 柳昌锡 康敏绣 金成道 李东勋 于 2018-10-10 设计创作，主要内容包括：一种监测用于电动机控制的脉宽调制占空比的计算执行的系统,其可以检测是否在中断执行时间内正常进行用于电动机扭矩和速度控制的PWM占空比计算执行,并且根据检测结果来进行故障诊断,从而增强电动机控制的稳定性。该系统包括：电动机控制单元,用于计算电动机控制的PWM占空比,并且将用于确定是否正常更新PWM占空比的PWM占空比计算执行的确认信号输出到检测和故障诊断电路；和检测和故障诊断电路,用于基于PWM占空比计算执行的确认信号,输出用于确定在PWM占空比更新参考时间内是否正常进行PWM占空比的计算执行和更新的故障确定信号。(A kind of system that the calculating for the pulse width modulation duty that monitoring is used for Motor Control executes, whether it can detecte to execute to be normally carried out to calculate for the PWM duty cycle of motor torque and speed control in the time in interruption and execute, and fault diagnosis is carried out according to testing result, to enhance the stability of Motor Control.The system includes: motor control unit, for calculating the PWM duty cycle of Motor Control, and will be used to determine whether that the PWM duty cycle for normally updating PWM duty cycle calculates the confirmation signal executed and is output to detection and fault diagnosis circuit；It is exported for calculating the confirmation signal executed based on PWM duty cycle for determining that updating the failure for whether being normally carried out the calculating execution of PWM duty cycle in the reference time and updating in PWM duty cycle determines signal with detection and fault diagnosis circuit.)

监测用于电动机控制的脉宽调制占空比的计算执行的系统

技术领域

本发明涉及一种监测用于电动机控制的脉宽调制(PWM)占空比计算执行(dutyoperation execution)的系统，更具体地，涉及可以检测是否正常进行电动机控制的PWM占空比计算执行并根据检测结果进行故障诊断，从而提高电动机控制的稳定性的监测用于电动机控制的PWM占空比计算执行的系统。

背景技术

通常，三相逆变器的脉宽调制(PWM)控制方法用于进行电动机的扭矩或速度控制。

也就是说，可以通过在电动机控制单元(逆变器)中计算PWM占空比并根据计算出的占空比控制施加到电动机的电流来控制电动机的扭矩或速度。

特别地，电动机控制单元必须确定每个PWM控制周期的占空比，并且基于电动机控制单元(MCU)中包括的电流控制器的输出电流值、相电流感测值等来计算此时的占空比。

对于每个PWM控制周期，必须再次计算PWM占空比，并且此时，当由于计算误差而不能针对每个周期准确地计算PWM占空比时，导致电动机的电流控制的不稳定。反过来，这导致进行电动机的扭矩或速度控制的不稳定，从而导致电动机控制质量降低以及电动机故障。

因此，重要的是确认是否针对每个PWM周期计算PWM占空比并且是否正常更新PWM占空比以便维持电动机控制的稳定性。

如上所述，更新PWM占空比包括将基于电流控制器的输出电流值、相电流感测值等计算的PWM占空比传送到电动机控制单元中包括的PWM生成模块，并且基于所接收的占空比在PWM生成模块中生成物理PWM信号。

PWM生成模块需要时间来根据所接收的占空比生成PWM信号，从而设定必须在PMW周期结束时间之前更新新占空比的最小参考时间，这被称为PWM更新时间。

然而，在中断功能中执行在电动机控制单元中计算PWM占空比，当用于计算PWM占空比的中断功能终止并且计算PWM占空比的时间超过PWM更新时间时，通常不能正常更新PWM占空比，导致电动机控制的稳定性降低。

因此，在相关技术中，为了监测在中断功能中是否正常进行在电动机控制单元中计算PWM占空比，通常使用将看门狗芯片单独安装在电动机控制单元中的方法，但是缺点在于，可以在看门狗芯片中尽可能快地进行监测的周期通常只有几十毫秒，使得监测几十微秒(其为一般PWM周期)的中断执行时间太慢，并且不适合中断执行监测使用。

背景技术部分中公开的以上信息仅用于增强对本发明的背景的理解，并且因此其可能包含不构成本领域普通技术人员在本国内已知的现有技术的信息。

发明内容

本公开提供一种监测用于电动机控制的PWM占空比计算执行的系统，其可以检测是否在参考中断执行时间内正常进行用于电动机扭矩和速度控制的PWM占空比计算执行，并且根据检测结果来进行故障诊断，从而增强电动机控制的稳定性。

用于实现该目的的本公开提供一种监测用于电动机控制的PWM占空比计算执行的系统，包括：电动机控制单元，用于计算电动机控制的PWM占空比，并且将用于确定是否正常更新PWM占空比的PWM占空比计算执行的确认信号输出到检测和故障诊断电路；以及该检测和故障诊断电路，用于基于PWM占空比计算执行的确认信号，输出用于确定在PWM占空比更新参考时间内是否正常进行PWM占空比的计算执行和更新的故障确定信号。

在优选实施例中，电动机控制单元配置为包括：PWM占空比控制部，用于计算电动机的每个PWM控制周期的占空比；PWM生成模块，用于接收在PWM占空比控制部中计算的占空比，以生成PWM信号；PWM占空比计算中断控制器，用于从PWM生成模块接收PWM占空比计算触发信号，然后针对PWM占空比控制部生成中断信号，该中断信号输出PWM占空比计算执行的确认信号，并且将该中断信号传送到PWM占空比控制部；故障信息确定部，用于接收检测和故障诊断电路中的故障确定信号，并且仅提取故障信息以将其存储在存储器中。

在优选实施例中，检测和故障诊断电路配置为包括：时钟PLL电路，用于从外部振荡器接收时钟信号以生成计数器发生器所需的时钟信号；该计数器发生器，用于接收从电动机控制单元的数字输出部输出的PWM占空比计算执行信号和从时钟PLL电路输出的时钟信号，以生成并输出PWM占空比计算和更新的故障确定所需的第一计数器信号(确认PWM占空比计算执行时间的计数器信号)和第二计数器信号(确认PWM占空比计算执行周期的计数器信号)；以及故障确定电路，用于输出第一故障确定信号(PWM占空比计算执行时间的故障确定信号)和第二故障确定信号(PWM占空比计算执行周期的故障确定信号)，作为用于基于从计数器发生器输出的第一计数器信号(确认PWM占空比计算执行时间的计数器信号)和第二计数器信号(确认PWM占空比计算执行周期的计数器信号)来确定PWM占空比计算执行和更新是否失败的信号。

通过上述配置，本公开提供以下效果。

首先，能够检测电动机控制的PWM占空比计算执行的确认信号(PWM占空比计算执行的时间和周期)，并且基于所检测的信号来进行电动机控制单元的故障诊断，从而增强电动机控制的稳定性。

其次，电动机控制单元能够确定是否正常更新针对每个PWM控制周期计算的PWM占空比，从而准确地确定电动机控制单元是否发生故障。

第三，能够确定PWM占空比没有正常更新的故障，然后通过警告来促使维护电动机控制单元。

以下讨论本公开的其他方面和优选实施例。

附图说明

现在将参考本发明的某些示例性实施例来详细描述本发明的上述和其他特征，下文中仅以说明的方式给出示出的附图，并且因此不限制本发明，其中：

图1是示出电动机控制的PWM占空比的更新时间的曲线图。

图2是示出在电动机控制的PWM占空比的计算执行和更新中出现的故障情况的曲线图。

图3是根据本公开的监测用于电动机控制的PWM占空比计算执行的系统的配置图。

图4是示出根据本公开的监测用于电动机控制的PWM占空比计算执行的系统的配置中的计数器发生器的操作的示图。

图5是示出根据本公开的监测用于电动机控制的PWM占空比计算执行的系统的配置中的故障确定电路的操作的示图。

图6是示出根据本公开的取决于监测用于电动机控制的PWM占空比计算执行的系统的操作的故障确定逻辑的曲线图。

应当理解，附图不一定按比例绘制，而是呈现说明本公开的基本原理的优选特征的稍微简化的表示。将通过特殊预期应用和使用环境部分确定本文所公开的本公开的具体设计特征，包括例如具体尺寸、定向、位置和形状。

在附图中，参考标号指代附图的若干图中的本公开的相同或等同部分。

具体实施方式

应当理解，本文使用的术语“车辆”或“车辆的”或其他类似术语通常包括机动车辆，例如包括运动型多用途车辆(SUV)的客车、公共汽车、卡车、各种商用车辆，包括各种小船和轮船的船舶，飞机等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、插电式混合电动车辆、氢动力车辆和其他替代燃料车辆(例如，源自除石油以外的资源的燃料)。如本文所提到的，混合动力车辆是具有两种或更多种动力源的车辆，例如，汽油动力和电动力车辆。

这里所使用的术语是仅用于描述特定实施例的目的，而不是为了限制本公开。如在本文中所使用的，除非上下文中清楚地指出，否则单数形式“一个”、“一种”和“所述”旨在同样包括复数形式。将进一步理解，当在本说明书中使用时，词语“包括”和/或“包含”指定所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但是不排除存在或添加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。如本文所使用的，词语“和/或”包括一个或多个相关所列项目的任何和所有组合。贯穿说明书，除非明确相反地描述，否则词语“包括”和例如“包含”或“具有”的变体将理解为暗示包括所述元件，但不排除任何其他元件。另外，在说明书中描述的术语“单元”、“-器”、“-部”和“模块”是指用于处理至少一个功能和操作的单元，并且可以由硬件组件或软件组件及其组合来实施。

此外，本公开的控制逻辑可以体现为包含由处理器、控制器等执行的可执行程序指令的计算机可读介质上的非暂时性计算机可读介质。计算机可读介质的示例包括但不限于ROM、RAM、光盘(CD)-ROM、磁带、软盘、闪存驱动器、智能卡和光数据存储装置。计算机可读介质还可以分布在网络耦合的计算机系统中，使得计算机可读介质例如通过远程信息处理服务器或控制器区域网络(CAN)以分布式方式存储和执行。

在下文中，将参考附图描述本公开的示例性实施例，使得本领域技术人员可以容易地实践本公开。然而，本公开不限于那些示例性实施例，并且可以以其他形式体现。

下文中，将参考附图详细描述本公开的优选实施例。

如上所述，电动机控制单元必须确定每个PWM控制周期的占空比，并且基于电流控制器的输出电流值以及从逆变器输出到电动机的相电流感测值等，通过电动机控制单元(MCU)中包括的PWM占空比控制部来计算此时的占空比。

对于电动机的扭矩或速度控制，针对每个PWM控制周期确认是否正常计算并更新PWM占空比是维持电动机控制的稳定性的重要因素之一。

更新PWM占空比包括将基于如上所述的电流控制器的输出电流值、相电流感测值等计算的PWM占空比传送到电动机控制单元中包括的PWM生成模块，并且基于从PWM占空比控制部接收的占空比在PWM生成模块中生成物理PWM信号。

参考图1，PWM占空比控制部基于相电流感测值操作(计算)PWM占空比，使得PWM占空比控制部开始计算PWM占空比的时间可以被视为检测输出到逆变器的相电流的逆变器输出相电流感测时间。

另外，从逆变器输出相电流感测时间到更新PWM占空比的PWM占空比更新时间的时间(由图1中的指示)变为PWM占空比控制部中的PWM占空比计算执行时间。

另外，从逆变器输出相电流感测时间到PWM占空比更新参考时间的时间(由图1中的指示)变为PWM占空比更新允许时间。

参考图2的左侧部分，当PWM占空比计算执行时间没有超过PWM占空比更新参考时间时，即当PWM占空比计算执行时间没有超过PWM占空比更新允许时间时，PWM生成模块正常进行PWM占空比更新。

另一方面，如图2的右侧部分所示，当作为故障情况的示例时，PWM占空比计算执行时间超过PWM占空比更新参考时间，或者作为故障情况的另一示例，省略PWM占空比计算执行本身，不正常更新PWM占空比，导致电动机控制的稳定性降低。

因此，本公开致力于通过检测PWM占空比计算执行的确认信号(PWM占空比计算执行时间和周期)并基于所检测的信号进行故障诊断来增强电动机控制的稳定性。

图3是示出根据本公开的用于监测PWM占空比计算执行的系统的硬件配置示图；附图标记100表示电动机控制单元，并且附图标记200表示检测和故障诊断电路。

电动机控制单元100计算电动机控制的PWM占空比，并且将用于确定是否正常更新PWM占空比的PWM占空比计算执行的确认信号输出到检测和故障诊断电路200，并且该检测和故障诊断电路200基于从电动机控制单元100接收的PWM占空比计算执行的确认信号，输出确定在PWM占空比更新参考时间内是否正常进行PWM占空比的计算执行和更新的故障确定信号。

电动机控制单元100包括：PWM占空比控制部110，用于计算每个PWM控制周期的占空比；以及PWM生成模块120，用于接收由PWM占空比控制部110计算的占空比以生成PWM信号。

PWM占空比控制部110基于电动机控制单元中包括的电流控制器(未示出)的输出电流值和从逆变器(未示出)输出到电动机的相电流感测值来计算PWM占空比，并且PWM生成模块120接收由PWM占空比控制部110计算的占空比，并生成电动机控制所需的PWM信号，以将其输出到逆变器。

PWM占空比计算中断控制器130连接在PWM生成模块120和PWM占空比控制部110之间，以便传送信号。

PWM占空比计算中断控制器130从PWM生成模块120接收PWM占空比计算触发信号(例如，在与PWM信号的中心时间匹配的PWM占空比计算执行起始点处输出的触发信号)，然后针对PWM占空比控制部110生成输出PWM占空比计算执行的确认信号(PWM占空比计算执行时间和PWM占空比计算执行周期)的中断信号并将该中断信号传送到PWM占空比控制部。

因此，PWM占空比控制部110根据中断信号，通过数字输出部140将PWM占空比计算执行的确认信号(PWM占空比计算执行时间和PWM占空比计算执行周期)输出到检测和故障诊断电路200的计数器发生器220。

同时，电动机控制单元100还包括故障信息确定部150，用于接收由检测和故障诊断电路200确定的故障确定信号，并且仅提取故障信息并将其存储在存储器160中。

如本文所述，故障信息确定部150接收在检测和故障诊断电路200中确定的故障确定信号(例如，确定PWM占空比计算执行时间是否超过PWM占空比更新参考时间的信号，以及确定是否进行PWM占空比计算执行的信号)，并且仅提取故障信息并将其存储在存储器160中，以便用于警告。

检测和故障诊断电路200基于从PWM占空比控制部110传送的PWM占空比操作执行的确认信号(PWM占空比计算执行时间和PWM占空比计算执行周期)来检测是否正常更新电动机控制的PWM信号生成，并且根据检测结果确定故障诊断。

也就是说，检测和故障诊断电路200接收从电动机控制单元100的数字输出部140输出的PWM占空比计算执行的确认信号(PWM占空比计算执行时间和PWM占空比计算执行周期)以检测PWM占空比计算执行时间是否超过PWM占空比更新参考时间，是否进行PWM占空比计算执行等，并且根据检测结果来确定PWM占空比计算和更新等是否失败。

为此，检测和故障诊断电路200配置为包括时钟锁相环(PLL)电路210、计数器发生器220、故障确定电路230、数字输出部240，其用于将从故障确定电路230输出的故障信号输出到电动机控制单元等。

时钟PLL电路210从外部振荡器212接收时钟信号，以生成计数器发生器220所需的时钟信号。

计数器发生器220接收从电动机控制单元100的数字输出部140输出的PWM占空比计算执行信号和从时钟PPL电路210输出的时钟信号，以生成并输出第一计数器信号(确认PWM占空比计算执行时间的计数器信号)和第二计数器信号(确认PWM占空比计算执行周期的计数器信号)作为PWM占空比计算和更新等的故障确定所需的两种计数器信号。

故障确定电路230从计数器发生器220接收第一计数器信号(确认PWM占空比计算执行时间的计数器信号)和第二计数器信号(确认PWM占空比计算执行周期的计数器信号)，然后比较第一计数器信号(确认PWM占空比计算执行时间的计数器信号)与第一故障参考记录(reference register)(确认PWM占空比计算执行时间的计数器信号的故障参考记录)，同时比较第二计数器信号(确认PWM占空比计算执行周期的计数器信号)与第二故障参考记录(确认PWM占空比计算执行周期的计数器信号的故障参考记录)，然后输出第一故障确定信号(PWM占空比计算执行时间的故障确定信号)和第二故障判定信号(PWM占空比计算执行周期的故障确定信号)作为确定是否发生故障的信号。

这里，将如下描述根据具有上述配置的本公开的用于监测PWM占空比计算执行的系统的操作流程。

首先，PWM占空比控制部110计算每个PWM控制周期的PWM占空比，然后将计算的PWM占空比传送到PWM生成模块120。

然后，PWM生成模块120接收在PWM占空比控制部110中计算的PWM占空比，并且生成电动机控制所需的PWM信号以将其输出到逆变器。

PWM生成模块120将PWM占空比计算触发信号(例如，在与PWM信号的中心时间匹配的PWM占空比计算执行的起始点处输出的触发信号)传送到PWM占空比计算中断控制器130。

随后，PWM占空比计算中断控制器130基于PWM占空比控制部110的触发信号生成中断信号，该中断信号输出PWM占空比计算执行的确认信号(PWM占空比计算执行时间和PWM占空比计算执行周期)，并且将该中断信号传送到PWM占空比控制部。

因此，PWM占空比控制部110根据中断信号，通过数字输出部140将PWM占空比计算执行的确认信号(包括PWM占空比计算执行时间和PWM占空比计算执行周期的信号)输出到检测和故障诊断电路200的计数器发生器220。

另外，外部振荡器212将生成计数器信号所需的时钟信号输入到计数器发生器220。

然后，基于从数字输出部140输入的PWM占空比计算执行的确认信号(包括PWM占空比计算执行时间和PWM占空比计算执行周期的信号)和从时钟PPL电路210输入的时钟信号，计数器发生器220生成并输出第一计数器信号(确认PWM占空比计算执行时间的计数器信号)和第二计数器信号(确认PWM占空比计算执行周期的计数器信号)作为PWM占空比操作和更新等的故障确定所需的两种计数器信号。

图4示出计数器发生器的配置和操作。

如图4所示，计数器发生器220接收PWM占空比计算执行的确认信号(包括PWM占空比计算执行时间和PWM占空比计算执行周期的信号)和时钟信号，然后针对时钟信号的每个上升沿触发(时钟从低上升到高的时间)进行对PWM占空比计算执行的确认信号进行确认的操作。

因此，计数器发生器220将每个时钟周期的PWM占空比计算执行时间的确认计数器增加1，并且当PWM占空比计算执行的确认信号为0时，进行AND操作以重置PWM占空比计算执行时间的确认计数器。

另外，当PWM占空比计算执行时间的确认计数器为1时，意味着PWM占空比计算执行的确认信号的上升沿时间，使得此时开关被设定为0以重置PWM占空比计算执行周期的确认计数器；并且在其他条件下，PWM占空比计算执行周期的确认计数器针对每个时钟周期增加1。

在如上所述通过计数器发生器220的操作生成第一计数器信号(确认PWM占空比计算执行时间的计数器信号)和第二计数器信号(确认PWM占空比计算执行周期的计数器信号)之后，它们被输出到故障确定电路230。

然后，故障确定电路230基于第一计数器信号(确认PWM占空比计算执行时间的计数器信号)和第二计数器信号(确认PWM占空比计算执行周期的计数器信号)来进行故障确定操作，然后输出第一故障确定信号(PWM占空比计算执行时间的故障确定信号)和第二故障确定信号(PWM占空比计算执行周期的故障确定信号)。

为此，首先，故障确定电路230接收第一计数器信号(A：确认PWM占空比计算执行时间的计数器信号)和第二计数器信号(A'：确认PWM占空比计算执行周期的计数器信号)，然后将第一计数器信号(A：确认PWM占空比计算执行时间的计数器信号)与第一故障参考记录(B：确认PWM占空比计算执行时间的计数器信号的故障参考记录)进行比较，并且同时，将第二计数器信号(A'：确认PWM占空比计算执行周期的计数器信号)与第二故障参考记录(B'：确认PWM占空比计算执行周期的计数器信号的故障参考记录)进行比较。

作为比较结果，如图5所示，当第一计数器信号(A：确认PWM占空比计算执行时间的计数器信号)超过第一故障参考记录(B：确认PWM占空比计算执行时间的计数器信号的故障参考记录)时，PWM占空比计算执行时间的故障确定信号被设定为1，而当第一计数器信号(A：确认PWM占空比计算执行时间的计数器信号)小于第一故障参考记录(B：确认PWM占空比计算执行时间的计数器信号的故障参考记录)时，PWM占空比计算执行时间的故障确定信号被设定为0。

因此，故障确定电路230将第一故障确定信号(PWM占空比计算执行时间的故障确定信号)输出到电动机控制单元100中包括的故障信息确定部150，第一故障确定信号包括被设定为1的PWM占空比计算执行时间的故障确定信号以及被设定为0的PWM占空比计算执行时间的故障确定信号。

另外，当第二计数器信号(A'：确认PWM占空比计算执行周期的计数器信号)超过第二故障参考记录(B'：确认PWM占空比计算执行周期的计数器信号的故障参考记录)时，PWM占空比计算执行周期的故障确定信号被设定为1，而当第二计数器信号(A'：确认PWM占空比计算执行周期的计数器信号)小于第二故障参考记录(B'：确认PWM占空比计算执行周期的计数器信号的故障参考记录)时，PWM占空比计算执行周期的故障确定信号被设定为0。

因此，故障确定电路230将第二故障确定信号(PWM占空比计算执行周期的故障确定信号)输出到电动机控制单元100中包括的故障信息确定部150，第二故障确定信号包括被设定为1的PWM占空比计算执行周期的故障确定信号以及被设定为0的PWM占空比计算执行周期的故障确定信号。

然后，故障信息确定部150分析第一故障确定信号和第二故障确定信号，仅将被确定为故障的故障信息存储在存储器160中，并且作为后续措施，电动机控制单元100进行警告用户(例如，安装有电动机的环保型车辆的驾驶员)存储在存储器160中的故障信息的控制。

故障信息确定部150分析第一故障确定信号和第二故障确定信号，并且如图6的左侧部分所示，当PWM占空比计算执行时间不超过PWM占空比更新参考时间时，即当第一计数器信号(确认PWM占空比计算执行时间的计数器信号)小于第一故障参考记录(确认PWM占空比计算执行时间的计数器信号的故障参考记录)时，确定正常进行PWM占空比更新，并且不进行将故障信息存储在存储器160中。

另一方面，如图6的中间部分所示，作为故障情况的示例，当PWM占空比计算执行时间超过PWM占空比更新参考时间时，即，当第一计数器信号(确认PWM占空比计算执行时间的计数器信号)超过第一故障参考记录(确认PWM占空比计算执行时间的计数器信号的故障参考记录)时，故障信息确定部150确定没有正常更新PWM占空比的故障，并且将此时的故障信息存储在存储器160中。

另外，如图6的右侧部分所示，作为故障情况的另一示例，当省略PWM占空比计算执行本身时，即，当第二计数器信号(确认PWM占空比计算执行周期的计数器信号)超过第二故障参考记录(确认PWM占空比计算执行周期的计数器信号的故障参考记录)时，故障信息确定部150确定没有正常更新PWM占空比的故障，并且将此时的故障信息存储在存储器160中。

同时，电动机控制单元100能够通过一般警告装置(显示器等)用存储在存储器160中的故障信息警告用户(例如，安装有电动机的环保型车辆的驾驶员)，从而促使维护电动机控制单元。

已经参考附图详细描述了本公开的实施例，本公开不限于上述实施例，并且在不脱离本公开的技术范围的情况下可以进行各种修改。