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车用小功率直流无刷电机控制器故障保护措施

王磊 龚元明

王磊, 龚元明. 车用小功率直流无刷电机控制器故障保护措施[J]. 上海工程技术大学学报, 2025, 39(2): 141-147. doi: 10.12299/jsues.23-0244
引用本文: 王磊, 龚元明. 车用小功率直流无刷电机控制器故障保护措施[J]. 上海工程技术大学学报, 2025, 39(2): 141-147. doi: 10.12299/jsues.23-0244
WANG Lei, GONG Yuanming. Fault protection measures for low-power brushless DC motor controllers in vehicles[J]. Journal of Shanghai University of Engineering Science, 2025, 39(2): 141-147. doi: 10.12299/jsues.23-0244
Citation: WANG Lei, GONG Yuanming. Fault protection measures for low-power brushless DC motor controllers in vehicles[J]. Journal of Shanghai University of Engineering Science, 2025, 39(2): 141-147. doi: 10.12299/jsues.23-0244

车用小功率直流无刷电机控制器故障保护措施

doi: 10.12299/jsues.23-0244
详细信息
    作者简介:

    王磊:王 磊(1996 − ),男,硕士生,研究方向为电机控制。E-mail:185377510@qq.com

    通讯作者:

    龚元明(1964 − ),男,教授,博士,研究方向为汽车电子控制、单片机原理与应用。E-mail:gongyuanming@tsinghua.org.cn

  • 中图分类号: TM351

Fault protection measures for low-power brushless DC motor controllers in vehicles

  • 摘要: 车用小功率直流无刷电机在复杂工况和恶劣环境下运行时易出现故障,而传统检测方法采用单一阈值设置,容易引发误报、漏报及过度保护等问题。提出一种车用小功率电机故障保护措施,通过软件层面设置多阈值和敏感值进行监控,同时在硬件层面进行电路图优化设计。监测试验车用电机的关键电压和电流参数,结合实时数据、经验及模型仿真,设定多个阈值及敏感值来判断车用电机的运行状态。根据不同阈值的触发条件采取相应保护措施,并搭建故障保护试验台架,对上位机接收到的信号进行分析。试验结果表明,该方法是可行且正确的。
  • 图  1  电机控制器组成

    Figure  1.  Motor controller composition

    图  2  三相半桥式V相W相电路

    Figure  2.  Three-phase half-bridge V-phase W-phase circuit

    图  3  过欠压故障保护流程图

    Figure  3.  Flow chart of undervoltage and overvoltage fault protection

    图  4  Simulink过欠压模型

    Figure  4.  Simulink undervoltage and overvoltage model

    图  5  模型仿真结果

    Figure  5.  Results of Simulink model

    图  6  试验系统结构图

    Figure  6.  Structure diagram of experimental system

    图  7  电机正常运行示波器波形图

    Figure  7.  Oscilloscope waveform diagram of normal operation of motor

    图  8  电机欠压故障保护示波器波形图

    Figure  8.  Oscilloscope waveform diagram of motor undervoltage fault protection

    图  9  电机欠压重启示波器波形图

    Figure  9.  Oscilloscope waveform diagram of motor under-voltage restart

    图  10  电机过压停机示波器波形图

    Figure  10.  Oscilloscope waveform diagram of motor overvoltage shutdown

    图  11  电机过压重启示波器波形图

    Figure  11.  Oscilloscope waveform diagram of motor overvoltage restart

    表  1  车用直流无刷电机相关参数

    Table  1.   Relevant parameters of vehicle DC brushless motor

    序号 项目 内容
    1 电机类型 BLDC
    2 额定功率 40 W
    4 额定电压 12 V
    5 额定电流 3 A
    6 额定转速 4500 r/min
    7 额定转矩 5 Nm
    8 通信接口 PWM
    9 极对数 2
    10 工作温度 −40~135 ℃
    11 反电动势常数 1.1 V/(krad·s−1)
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    表  2  过压和欠压保护阈值和敏感值

    Table  2.   Overvoltage and undervoltage protection thresholds and sensitive values

    序号 名称 阈值1/V 阈值2/V 敏感值/ms 保护策略
    1 欠压 7.5 8.0 450 停机
    2 欠压 7.9 8.6 280 重启
    3 过压 16.5 17.1 550 停机
    4 过压 15.5 16.0 500 重启
    5 最小报错电压 6.0 7.0 停机
    6 最大报错电压 18.0 19.0 停机
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-12-04
  • 网络出版日期:  2025-09-30
  • 刊出日期:  2025-06-30

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