[发明专利]一种电机驱动系统本体类功能安全测试装置

说明书

本发明提供了一种电机驱动系统本体类功能安全测试方法及装置，包括电机驱动系统、实时仿真平台、故障注入单元、实时数据采集与监控单元；实时仿真平台与故障注入单元连接，电机驱动系统分别与故障注入单元、实时数据采集与监控单元连接；测试装置用于提供电机驱动控制系统的正常运行工况和模拟故障工况。本发明有益效果：一种电机驱动系统本体类功能安全测试方法及装置，提出的测试方法与装置可实现电机驱动控制正常与故障运行状态的模拟。特别是对电机本体类故障进行故障注入、模拟与仿真，对电机驱动产品的开发及功能安全性能提升有益。

技术领域

本发明属于电动机领域，尤其是涉及一种电机驱动系统本体类功能安全测试装置。

背景技术

随着电动汽车的普及与整体水平提升，整车及系统级功能呈现出多样化、智能化趋势。电驱动系统作为电动汽车的核心关键部件，其本体和电力电子系统的集成度不断提升，系统性故障和部件失效的风险不断增加，因而，电机驱动系统的故障安全性受到了广大生产企业、整车企业以及消费者的广泛关注。

为了确保电机驱动系统的功能安全性，广泛使用ISO26262与T/CSAE263-2022两项标准用于测试流程和管理指导标准；同时，大部分主机厂商已全面开展功能安全的流程认证和产品认证工作。电机驱动系统本体类故障大致可以分为电机三相绕组故障、永磁电机转子失效、轴系失效、绝缘及冷却故障等。

在电机驱动系统开发阶段，一般无法直接模拟本体类故障，进而无法直接实现在线功能安全测试。因此，亟需一种基于半实物仿真的本体类功能安全测试平台，对电机控制系统进行模拟本体类故障用例注入，检测分析电机驱动系统在故障模式下的响应结果，并以此评价系统的功能安全性能。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种电机驱动系统本体类功能安全测试装置，进行电机本体类实时故障注入与模拟测试，实现故障模式下响应结果分析。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种电机驱动系统功能安全测试装置，包括电机驱动系统、实时仿真平台、故障注入单元、实时数据采集与监控单元；

实时仿真平台与故障注入单元连接，电机驱动系统分别与故障注入单元、实时数据采集与监控单元连接；

测试装置用于提供电机驱动控制系统的正常运行工况和模拟故障工况。

进一步的，所述电机驱动系统包括驱动电机、电机控制器、高低压线束及配套通讯器件，利用电机模拟器代替驱动电机，用于模拟驱动电机的三相负载，配置电机模拟器的参数使其与实际驱动电机对应参数保持一致；

三相模拟负载相电阻参数和相电感参数可独立可调。

进一步的，实时仿真平台包括上位机硬件与仿真软件，其中上位机硬件用于通讯信号采集和模拟控制系统部件；仿真软件用于电机控制系统中功率电路、电机模型、控制策略、故障模型的仿真模型搭建。

进一步的，所述故障注入单元包括虚拟与实物两个部分，其中虚拟部分为实时仿真平台中的仿真故障模型；实物部分为模拟部分故障类型所需的外加电路，通过外加电路所模拟的电信号实现各部件各类故障的故障注入、信号转换功能。

进一步的，所述实时数据采集与监控单元，包括实时仿真状态监控与测试信号采集，用于完成对整个平台的数据监测、存储控制、历史数据查看。

进一步的，本方案公开了一种电机驱动系统本体类功能安全测试方法，基于一种电机驱动系统功能安全测试装置，包括基于控制器端及故障注入单元的电机本体类故障注入测试方法，通过电机驱动系统功能安全测试装置进行电机本体类故障注入测试，并检查样机状态并记录转矩指令、输出转速、输出转矩、电机温度、三相电流值及报警信息。

进一步的，电机本体类故障注入类型包括本体过温与冷却异常、过电流、三相匝间绕组故障、转子失磁、绝缘异常、电机轴卡滞，具体测试方法包括：