[发明专利]具有故障诊断功能的无刷直流电子水泵控制器及诊断方法

说明书

本发明提供一种无刷直流电子水泵的故障诊断系统，包括观测器和故障分析模块，观测器输入电机角速度和控制电压，得到负载转矩的观测值；所述的电机角速度通过传感器实际测得，所述的控制电压通过原有的无刷直流电子水泵控制系统得到；故障分析模块包括水泵运行故障分析模块；水泵运行故障分析模块用于将观测器获得的负载矩阵的观测值与设定的负载转矩范围相比较，当所得的负载矩阵的观测值不在负载转矩范围内，则判断水泵运行出了故障，所述的负载转矩范围通过在水泵正常运行时采集若干个负载转矩的观测值并计算其算术平均值和标准差，选取适当倍数，从而得到。本发明仅用传感器检测输出作为数据标定，建立观测器模型，对水泵进行故障诊断。

技术领域

本发明属于汽车发动机冷却系统技术领域，具体涉及一种具有故障诊断功能的无刷直流电子水泵控制器及诊断方法。

背景技术

无刷直流电机水泵使用永磁无刷直流电机的原理，在其转子上加上叶轮，在外壳结构上设计成使液体作离心运动的腔体构成，因没有碳刷摩擦，所以不会产生火花。具有效率高、低功耗、比有刷电机寿命长、噪音低等特点。所以无刷直流电机水泵在汽车行业中被广泛运用。

目前，汽车的冷却系统中多采用传统的机械水泵，然而随着新能源汽车的发展和国家对新能源汽车的扶持力度加大，越来越多的纯电动汽车投入市场，然而传统的机械水泵并不方便用于纯电动汽车中，所以无刷直流电子水泵得到了广泛的应用具有非常好的市场前景。

然而由于各种原因会造成水泵在运行时处于空转或堵转状态，这不仅会对水泵本身造成损伤，更严重的话汽车中发热部件因冷却系统中冷却液不足而过热产生更大损害，有生命财产安全隐患，然而现有的无刷直流电子水泵并未对水泵可能出现的故障进行有效的诊断，尤其是有可能导致冷却系统出现致命后果的堵转和干转等故障。在汽车运行环境中，电磁干扰特别严重，如果使用传感器来检测水泵输出进行故障诊断当传感器出现故障时很容易发生误断或者失效，同时在非精确测量要求下可以替代流量、扬程传感器硬件实体。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种具有故障诊断功能的无刷直流电子水泵控制器及诊断方法。

本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种无刷直流电子水泵的故障诊断系统，其特征在于：它包括观测器和故障分析模块，其中，

所述的观测器是利用对无刷直流电机建立空间状态方程、并根据空间状态方程而建立的，输入电机机械角速度和控制电压，得到负载转矩的观测值；所述的电机机械角速度通过传感器实际测得，所述的控制电压通过原有的无刷直流电子水泵控制系统得到；

故障分析模块包括水泵运行故障分析模块；水泵运行故障分析模块用于将观测器获得的负载矩阵的观测值与设定的负载转矩范围相比较，当所得的负载矩阵的观测值不在负载转矩范围内，则判断水泵运行出了故障，所述的负载转矩范围通过在水泵正常运行时采集若干个负载转矩的观测值并计算其算术平均值和标准差，选取适当倍数，从而得到。

按上述系统，所述的水泵运行故障分析模块分析当所得的负载矩阵的观测值不在负载转矩范围内时，当负载矩阵的观测值为0时，判定为水泵发生空转故障；当负载矩阵的观测值小于负载转矩范围，判定为水循环管道堵死；当负载矩阵的观测值大于负载转矩范围，判定为叶轮卡死。

按上述系统，所述的故障分析模块还包括传感器故障分析模块；传感器故障分析模块用于将传感器采集到的流量和扬程与流量理论值和扬程理论值比较，当差值超过设定的阈值时，则判断该传感器故障，所述的流量理论值和扬程理论值通过在无刷直流电子水泵的叶轮恒定的情况下，对叶轮实物的实验操作和检测，得到以电机机械角速度与转矩做为自变量，流量与扬程为因变量的图，进而当诊断水泵为正常运行时，则进一步对传感器进行诊断，得到电机机械角速度与转矩的观测值后，在图中读出相应的流量、扬程的值，作为流量理论值和扬程理论值。

一种利用上述无刷直流电子水泵的故障诊断系统实现的故障诊断方法，其特征在于：它包括以下步骤：