范文一:电机控制器可靠性测试流程
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审 定 ________________ _____年____月____日
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电机控制器可靠性测试
目录
目录……………………………………………………………………………………………..1 1 简介…………………………………………………………………………………………..2 2 系统组成……………………………………………………………………………………..2
2.1 试验电源……………………………………………………………………………….2
2.2电力测功机系统………………………………………………………………………..2
2.3机械台架系统…………………………………………………………………………..2
2.4电机参数测量采集系统………………………………………………………………..2 3 实验准备……………………………………………………………………………..............2
3.1 仪器准确度…………………………………………………………………………….2
3.2 测量要求……………………………………………………………………………….2
3.3 试验电源……………………………………………………………………………….3
3.4 布线…………………………………………………………………………………….3
3.5 冷却装置……………………………………………………………………………….3 4 试验项目………………………………………………………………………………….….3 5 盐雾试验………………………………………………………………………………….….3
5.1 试验目的……………………………………………………………………………….3
5.2 适用范围……………………………………………………………………………….3
5.3 操作设备…………………………………………………………………………...…..3
5.4 操作程序………………………………………………………………………...……..4
5.4.1准备工作………………………………………………………………………….4
5.4.2操作步骤………………………………………………………………….…...….4
5.4.3注意事项 ……………………………………………………………..………….4
5.5结果记录……………………………………………………………………….....…….4
5.6试验报告……………………………………………………………………….……….5 6 温升试验…………………………………………………………………………….……….5
6.1 试验目的……………………………………………………………………………….5
6.2 适用范围……………………………………………………………………………….5
6.3 试验设备……………………………………………………………………………….5
6.4 操作程序……………………………………………………………………………….5
6.5 注意事项……………………………………………………………………………….6
6.6 试验报告……………………………………………………………………………….6 7 振动试验……………………………………………………………………………….…….6
7.1试验目的…………………………………………………………………….………….6
7.2适用范围…………………………………………………………………….………….6
7.3试验设备…………………………………………………………………….………….6
7.4试验程序………………………………………………………………………….…….6
7.5 试验报告……………………………………………………………………………….6 8 老化试验……………………………………………………………………………….…….7
8.1试验目的…………………………………………………………………….………….7
8.2适用范围…………………………………………………………………….………….7
8.3试验设备…………………………………………………………………….………….7
8.4试验程序…………………………………………………………………….………….7
8.5试验报告…………………………………………………………………….………….7
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电机控制器可靠性测试
1 简介
电动汽车电机及控制器电驱动试验系统适用于电动汽车用电机及控制器的性能研究和考核试验,提供可靠的试验依据。本文主要用于电动汽车用电机及其控制器的性能、可靠性测试。试验系统采用交流/直流电力测功机作为负载设备,具有显著的节能效果,良好的双向加载特性,优越的低速加载能力,高速的转矩响应速度,超强的反拖能力。试验系统基于CAN总线、SPI总线,LabVIEW上位机监测等可以更好的与汽车行业标准兼容。
2 系统组成
2.1试验电源
试验电源可采用电池,也可采用静止直流电源模拟电池对电动汽车电机控制器进行多种功能试验。
2.2电力测功机系统
电力测功机系统用于给被试电机增加负载而设计,主要由电力测功机控制和电力测功电机两部分组成,与直流电源系统构成共直流母线模式。
2.3机械台架系统
机械台架主要用来安装被试电机、负载电机、扭矩传感器等;针对被试电机高速等特点设计采用快速拆卸装置,高速轴承,膜片联轴器,安全可靠,快速灵活。
2.4电机参数测量采集系统
包括电机测试系统的所有参数、采集、计算等。配备高精度,高宽带电压、电流传感器,高性能功率分析仪用于对测功机和被测电机的电参数进行同步采集等,保证数据的精确性。
3 实验准备
3.1 仪器准确度
测量电压、电流有效值可采用磁电式仪表或能读出有效值的其他仪表,包括数字式仪表。试验时,采用的电气测量仪表、仪表准确度不低于0.5级(兆欧表除外),直流分流器准确度不低于0.2级。数字式转速测量仪的准确度应不低于0.1%?1个字;转矩测量仪及测功机的准确度应不低于1%(直测效率时应不低于0.5%);温度计的误差在?1?以内。
选择仪表时,应使测量值位于20%~95%仪表范围内。
3.2 测量要求
a)在电流表量程允许范围内,应尽量不采用分流器。在用分流器测量电流时,测量线的
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电机控制器可靠性测试 电阻应按所用毫伏表选配。
b)试验时,各仪表的读数应同时读取。
3.3 试验电源
所使用的直流电源应符合车辆用电池的电压和电流特性,电源输出阻抗要与规定的电池阻抗尽可能相同
3.4 布线
测试中的布线应与车辆中的布线相近,如果布线不可避免地与车辆中布线不同,应注意电源控制器的外线路阻抗与车辆中布线阻抗尽可能相等。
3.5 冷却装置
电机及其控制器的冷却条件应模拟车辆具体使用条件,电机及其控制器冷却装置的型号应记录于电动汽车电机功率参数测试报告上。
4 试验项目
本试验项目包含盐雾试验,温升试验,振动试验和老化试验四个项目。
5 盐雾试验
盐雾试验应按GB/T 2423.17-1993的规定进行。保证试验箱内电机及其控制器处于正常安装状态。
5.1 试验目的
规范使用盐雾试验箱,以正确检测电机及其控制器的耐腐蚀试验,保证公司产品质量符合客户需求。
5.2 适用范围
适用于公司内部电机及其控制器等所需的盐雾腐蚀试验箱。
5.3操作设备
(1)经过鉴定符合有关标准的盐雾腐蚀试验箱。
(2)可拍照的数码相机。
(3)PH试纸。
(4)带刻度塑料桶。
(5)高精度电子称。
(6)大功率直流电源。
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电机控制器可靠性测试
5.4操作程序
5.4.1准备工作
(1)首先调制氯化钠水溶液,在专用的桶中加入适量纯净水和氯化钠,氯化钠水溶液浓度为(5?1)%。使用的氯化钠,其中碘化钠含量不超过0.1%,杂质含量不超过0.3%。同时用PH试纸测试其PH是否在6.5-7.2之间;若PH值若小于6.5则加入少量的氢氧化钠,PH值若大于7.2则加入少量的盐酸。
(2)在工作室内加入2cm左右高度的水,向空气饱和器内注入蒸馏水至水位标度上限刻度。工作室的封槽注水至槽深的二分之一处。
(3)将5000ml带开关的下口玻璃瓶与盐水水位自动补给器用胶管连接好。
(4)检查喷雾塔各配件连接情况,保证气路畅通,用胶管与排雾孔连接好并导出室外。
(5)将空压机出口管与空气饱和器内进口相连。
5.4.2 操作步骤
(1)接通电源,根据要求设定试验箱试验温度和饱和器温度,设定喷雾时间,开启加热按钮。
(2)接通空压机电源,启动空压机开关,当空压机达到工作压力是喷雾塔开始喷雾。
(3)试验结束后,先关闭空压机开关,在压缩空排尽后再关掉喷雾开关和电源开关。用水清洗试验槽、喷雾塔和放置装置等,排除全部工作室积水。
5.4.3注意事项
)空气饱和器内注入蒸馏水或去离子水,不得注入自来水。以免加热器内部部件产生(1
水垢。
(2)试验完毕后,应将空压机的储气桶下方的泄水阀打开,消除桶内积水。
5.5结果记录
(1)观察试验后电机及控制器表面腐蚀后外观。腐蚀缺陷是否有如点蚀、裂纹、气泡等的分布和数量和状态 。并根据腐蚀缺陷所覆盖的面积据下列公式评定腐蚀等级。
R=3(2-logA)
式中:R——保护等级
A——缺陷总面积百分比
根据上式公式得出R值并修约为最接近的整数,如下表所示。
缺陷面积百分比 A (%) 腐蚀评级 R
无缺陷 10
0, A , 0.1 9
0.1, A , 0.25 8
0.25, A , 0.5 7
0.5, A , 1.0 6
1.0, A , 2.5 5
2.5, A , 5.0 4
5.0, A , 10 3
10, A , 25 2
25, A , 50 1
50, A 0
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电机控制器可靠性测试
备注:
(1) 在某些情况下,可能难以计算出准确的面积,尤其是深度加工的试样,如螺纹、孔等,在这种情况下检查者要尽可能精确的估计此面积; 在计算缺陷面积时涉及到的“总面积”是指试件在箱体内喷雾所能覆盖到的试验面积,其它所不能覆盖的面积不计在内。 (2)在清理电机及其控制器表面后,在正常环境中放置1~2h,检查通电后是否正常工作。
5.6试验报告
将试件的实验结果记录归档保存,可据情况拍照记录图片。
6 温升试验
本试验标准基于GB/T 1029-2005中的第六章和GB/T 13422-2013中的5.1.9的温升试验进行。保证电机控制器处于产品规定的工作制和冷却条件下进行。
6.1 试验目的
本作业指导书描述了电机及其控制器在发热试验中的工作程序,用以确定产品各部件的温升是否符合标准规定的允许值。
6.2 适用范围
适用于本公司符合标准的电机控制器产品。
6.3 试验设备
(1)大型高低温试验箱。
(2)电机温升测试仪。
(3)胶水和催化剂。
(4)交直流电参数测量仪。
(5)大功率直流电源。
6.4 操作程序
准备工作:将电机控制装备按照客户规定正确安装,并尽量按电动汽车走线布线。 根据标准对被测产品的被测位置,用胶水将热电偶牢固的粘接在产品各测试点。电机控制器测试点:(1)直流输入端子。(2)非晶带材。(3)输入电容。(4)控制板DSP芯片。(5)控制板各电源模块部分(若电源部分使用的是由开关电源电路设计,则测试电源变压器,MOS管,输出整流二极管等,具体要求实际规定)。(6)驱动板部分(驱动芯片等)。(7)IGBT部分(接线螺丝处等)(8)输出接线端子。(9)控制器机壳顶面和底面出。 试验中若出现任何异常现象,需立即切断电源,防止发生意外情况。
常温试验:
(1)将电机控制器置于常规工作温度,记录环境温度,按规定要求接直流电源和负载。 (2)给定输入电源和额定负载,按规定工作制运行,检查各部件温度,直至热平衡。温度变化不超过1K/h,即达到热平衡。
(3)热平衡后,根据电机标准调整过载电流间隔时间,测量各部件温度。 (4)记录两次试验结果。
低温试验:
(1)将电机及控制器放入低温箱内,检查闸刀,变压器电源是否插好,关上安全门。
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电机控制器可靠性测试 (2)选择正确参数,按制冷按钮调节试验箱温度降至-40?,将试件放入至少保持30min后,在低温箱内通电运行,检查能否正常工作4h。
(2)记录试验结果。(不需记录控制器各部件温度)
高温试验:
(1)仅将电机控制器放入高温箱内,按制热按钮,调整高温箱温度值50?,空载运行,检查各部件温度,直至热平衡。
(2)记录试验结果,并记录各部件最终平衡温度。
6.5注意事项
(1)运行中请勿打开安全门。
(2)禁止使用可燃易爆设备。
(3)表面高温请勿触碰。
(4)维修检查先切断电源。
6.6试验报告
记录试验结果,并详细记录控制器各部件在不同环境下温度变化情况。找出温度超出标准范围的器件部分。填写反馈记录并上报有关部门给予更改。
7 振动试验
本试验是为了检验电机控制器能否适应其恶劣的振动工作环境。
7.1试验目的
本试验是为了检验电机控制器振动过程,以便更好地检验产品质量。
7.2适用范围
本试验适用于本公司内部符合标准的电机控制器振动试验。
7.3试验设备
(1)电磁式扫频振动试验机。
(2)大功率直流电源。
7.4试验程序
准备工作:电机安装
(1)根据设备要求,将电机控制器固定在振动设备上,固定需牢固可靠。并保证固定面水平。
(2)根据电机控制器的工作环境等级设定其振动频率、振动幅值。
(3)振动30min后,取下控制器。
(4)拆开控制器并检查是否有无掉落、断裂、松动的现象。
(5)若无上述结果,再将电机控制器连接额度电源和负载,检查其是否正常工作。
(6)记录振动试验结果。
7.5 试验报告
跟据试验结果分析控制器是否在安装固定、PCB器件焊接,线束分布和模块分布等方面存在结构设计上的缺陷和不足,填写反馈记录给予研发部门改定。
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电机控制器可靠性测试
8 老化试验
本试验是电机在规定的工作制下,电机控制器可以长时间稳定工作。
8.1试验目的
老化试验是为了检验控制器在规定的工作制和负载下,长时间工作状况。
8.2适用范围
本试验适用于公司内部常规电机控制器产品的老化试验。
8.3试验设备
(1)大型高低温老化箱。
(2)功率分析仪。
(3)大功率直流电源柜。
8.4试验程序
试验准备:尽量根据实际应用情况来安装电机及其控制器,确保直流电源及负载与实际情况相近,保证实验的可靠性。模拟电机运行的不同工作状态。
(1)根据规定安装电机及其控制器,尽量与实际应用状况相近。
(2)将电机控制器放置于老化箱内,调整温度与50?。
(3)连接规定输入电源和额定负载,连续运行6h。
4)并使用功率分析仪实时观察负载状况。 (
(5)记录试验结果。
8.5试验报告
试验中需保证电机状况运行正常,控制器没有异常状况。记录反馈结果,上报有关部门分析。
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范文二:电机控制器可靠性和功能安全关键技术——新能源汽车百家讲坛纪要
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时间:2017/08/26
主讲人:黄洪剑 上海大郡动力控制技术有限公司 副总工程师
主题:电机控制器可靠性和功能安全关键技术
主办方:杭州水云间信息技术有限公司
整理:天风电新杨藻团队
一、电机控制器可靠性概述
1.1 电机控制系统介绍
功能:接收整车控制器的指令,驱动电机输出制定的转矩;
电机控制器的力矩控制原理:
首先,从电机上通过电流传感器取得相电流,只需两项电流就可以;通过位置传感器取得电机转子为止;通过转子位置和两相电流进行坐标变换,得到ID和IQ
然后,通过PI调节器,输出D轴电压和Q轴电压,再通过坐标变换变成Uα和Uβ,通过PMW区域发生脉冲控制信号,驱动电子电子装置,给电机产生差不多正弦的电压。
1.1在整车中的应用
整车寿命:20万公里,一般整车厂给的指标20万公里,有些更长,现在有些要求50万公里;
工作使劲:10-15年,
电机控制器:8000-1万小时
工作环境温度:纯电动车-40℃~80℃;混合动力因为放置在发动机边上,所以上限温度到了105℃。
温度循环次数:主要和IGBT有关的要求,2万次以上
振动次数:如果放在发动机或者变速箱上,回到18-20;一般3-5G;
环境:各种各样的环境都有。
可以看出来,电机控制在整车应用非常复杂,工况本身循环反复波动,工作欢迎和一般的工业应用比起来非常恶劣,主要是温度和振东很厉害,长时间工作温度比较高的环境。因为放在车上,所以装配的体积和重量也有严格的限制。
1.2 电机控制器可靠性概述——可靠性的几重定义
1)在规定条件下、规定时间内,无故障执行规定的功能(自身功能以及不影响系统中其他部件正常工作)
2)在超出规定条件时(一定限度),及时输出故障信号,进入故障保护模式,自身不损坏;
3)自身发生故障时,及时输出故障信号,进入故障保护模式,自身以及外部系统不发生次生硬件损坏;
4)外部相关对象发生故障时,及时输出故障信号、进入故障保护模式,自身以及外部系统不发生次生硬件损坏;
5)发生故障时(内部、外部),对系统影响较小,(功能受限状态→无功能但未造成其他损害→无功能但不影响安全)
6)预见故障的发生,在故障影响较小提前报警。
二、可控性设计与验证
下面讲一些与可靠性有关的技术
2.1 可靠性设计与验证——IGBT寿命
IGBT在控制器里应该是最关键的一个部件,IGBT失效的因素很多,比如机械失效(连接线、焊接层、塑壳段子等)、电器失效(过温、过压、过流等),其他失效。
这种图来源于IGBT厂商的一张图,
2.2 可靠性设计与验证——IGBT寿命计算
IGBT寿命以循环工作次数来衡量的,IGBT寿命δT结——结温变化的次数。评估IGBT寿命计算方法,下图是绝大部分IGBT厂商用的方法:
首先:运行工况输入。对于IGBT厂商来说没有工况输入这个环节,主要是对整车厂来讲,做控制器的时候有一个运行工况的输入。常规有几种循环工况,但不会只用一个,每种工况占有一定的比例。
然后:根据运行工况、整车特性、电机特性等,计算得到对应运行工况控制器的电压、电流运行曲线。
然后:根据控制器损耗模型,确定IGBT损耗曲线;
然后:通过控制器热模型确定IGBT结温曲线,到这一步得到了一个运行工况对应的在整个生命周期中,IGBT的结温变化,这一步已经可以计算IGBT寿命。
然后:通过雨流计数法确定IGBT结温变化值与循环次数的关系。其实就是把不同结温变化时间,折算到一个固定的结温下面,结合厂商提供的寿命曲线,确定IGBT的寿命。
这是整个计算过程。
如果简单用这样一个曲线来看,按照要求的8000-10000小时,按照整车厂工况数据折算下来,可能折算出几十年。从目前计算情况来看大概这样。实际情况,从整车这么多年跑下来经验数据来看,也的确没有因为这样一个寿命造成电机损坏。
2.3 可靠性设计与验证——IGBT寿命评估
前面讲到,根据实际计算情况和实际整车运行情况数据来看,IGBT寿命远远大于实际的要求。但正常情况,所有整车厂有要求,会有耐久试验。控制器也会做这个试验。
1)仿真计算:通过计算得到全生命周期实际工况对应的等价循环工作次数,查寿命曲线是否满足IGBT寿命限制。
2)耐久试验:模拟实际运行工况进行全生命周期耐久试验,实验过程监控是否损坏;
3)加速寿命试验:
方法一:基于耐久试验工作条件,不改变工况循环,提高水冷系统入口温度,从而提高IGBT工作温度,此条件下的工作循环次数等价于数倍的正常耐久试验条件下的工作循环次数,具体倍数需要根据运行条件进行计算,此方法受限于正常耐久试验时水冷系统入口温度要求,可能无法提升或提升有限(提升后可能控制器内部器件温度超标无法正常工作)
方法二:基于耐久试验工作条件,不改变环境温度和水冷系统入口温度,改变工况,提升负载(转速、转矩)变化幅度和次数,平均负载与正常耐久试验工况一致,使同等时间下等价循环工作次数提升。从而在较短时间内达到与正常耐久试验等价的工作循环次数,此方法需要进行仿真计算得到不同工况下等循环次数。
方法一与方法二的结合。
2.3 可靠性设计与验证——IGBT结温估算
IGBT结温估算对于可靠性的意义
1、结温是判定IGBT是否安全工作的重要条件之一,而NTC相应慢,不能正确、及时反映结温波动状况,通过结温估计,得到IGBT实时的接吻状况,可以提前保护,避免IGBT过热导致失效。
2、通过结温估算,得到IGBT的结温循环情况,进而预估IGBT工作寿命。
3、通过IGBT损耗实时计算,联合热模型,可评估散热系统的状态(导热硅脂、水冷系统是否正常)
IGBT结温估算流程:
首先:检测出输出电流直流母线电压;
然后:根据控制状态判断IGBT导通还是二极管导通工作;
如果IGBT导通,可以查拟合曲线导致的Vce电压,还有Eon、Eoff,计算导通损耗和开关损耗,合成总损耗,然后通过MTC的温度估计出结温。这是一个很常规的结温估算方式,但有效性,试验中很难证明其有效性。稳态可以,损态证明不是那么容易。
2.4 可靠性设计与试验——薄膜电容寿命
控制系统另外一个关键部件——薄膜电容。薄膜电容在控制器里,应该说承受温度标准最低的, 影响薄膜电容寿命的主要因素:电压、温度。
1)电压:金属化膜并不是理想均匀的,电压会使金属化膜产生自愈点,从而使电容的容量下降,绝缘老化等;
2)温度:温度应力作用会加速介质老化、加速电参数退化、促进电场强度下降;
薄膜电容寿命也是工作时间衡量的,计算方法和IGBT有点儿像:
从运行工况的输入,来输入控制器的电压电流这些曲线;然后通过仿真可以确定薄膜电容上面的电压、电流曲线,通过薄膜电容内部的ESR可以确定损耗。然后通过寿命曲线计算出电容的寿命。
薄膜电容寿命评估方法
1)仿真计算:通过计算得到全生命周期实际工况对应的等价工作时间,查寿命曲线是否满足薄膜电容寿命限制;
2)耐久试验:模拟实际运行工况进行全生命周期耐久试验,试验过程监控是否损坏。
3)加速寿命试验:
方法一:基于耐久试验工作条件,不改变工况循环,提高水冷系统入口温度,从而提高薄膜电容工作温度,此条件下的工作时间等价于数倍的正常耐久试验条件下的工作时间,具体倍数需要根据运行条件进行计算。此方法受限于正常耐久实验时水冷系统入口温度要求,可能无法提升或提升有限(提升后可能控制器内部器件温度超标无法正常工作)。
方法二:基于耐久试验工作条件,不改变环境温度和水冷系统入口温度,提高直流母线电压,此条件下的工作时间等价于数倍的正常耐久试验条件下的工作时间,具体倍数需要根据运行条件进行计算,此方法受限于正常耐久试验的直流母线电压要求,可能提升有限(最高提升到满功率输出最高工作电压),且会提高控制器的内部温升(IGBT损耗会增加)。
方法一与方法二结合。
2.5 可靠性设计与验证——汽车级器件
汽车级器件涉及到设计、质量、成本和交付方面的要求:
2.6 可靠性设计与验证——控制器整机可靠性验证试验
三、电机控制器的功能安全
3.1 功能安全概述
汽车上的功能安全就是ISO26262,当然不止是说产品符合,更重要的是开发流程遵循26262的规定。像软件很多时候验证手段,都是在开发流程上。
电机控制器的安全目标比较单纯,就是转矩安全。一般设定的电机控制器的安全目标有几个:非预期的增大、非预期的反向、抖动。
安全状态:关管(IGBT OFF)、电机端部短路(ASC)。
这种状态又可能产生大的付转矩。
3.2 功能安全基本架构
功能安全基本架构:输入-执行-输出几块组成。
输入:来自电机信号,三相电流、直流母线电压;有些公司还会把电机温度也加上去
执行:分几层,正常转矩控制单元、转矩监控单元、CPU运行监控层次
输出:输出驱动
3.3 功能安全——安全机制
对应上面基本架构,有相应的安全机制来保证收到的东西是正常的,或者异常能马上发现。
1)对于CAN通讯监控,需要CAN的E2E保护,就是CAN有一个应答机制,必须把收到的命令再反馈给整车,确认理解这个命令是对的。这个讲起来比较简单,但是电机控制器自己做不到这一点,必须有整车系统配合才能达成。另外是电流和电压采样监控,正常来说,电流只要两相就可以控制,为了电流监控会采用三相电流传感器。
2)母线电压监控:相对简单,母线电压采样本身和整车进行比较,就能达成电压监控;
3)位置监控:硬件解码sensorless位置比较,然后软件诊断;
4)PWM和IGBT监控:这一块实践起来有一定难度,如果要完整实现需要付出高成本代价。对PWM路径,CPU出去的时候监控一次信号,后面输出还可以再监控一次。但是到了IGBT输出,如果要监控就会对输出电压采样。对输出电压硬件电压采样,需要成本代价。
5)电源与MCU监控:电源芯片也一样,采用专用的芯片
6)安全关断:所有安全状态都需要关断,需要保证关断本身是安全的。
所有东西加在一起,没有办法完全覆盖所谓的安全。所以,最后有一级,转矩的估算。笼统放在一起,控制和命令是否一致。
3.4 功能安全——相电流采样安全机制
刚刚讲过,两相电流就能实现控制,为什么还要用三相,就是为了冗余采样。原理:只要电机正常没有发生对地短路。三相电流符合位0.所以第三相电流能用来确认电机系统是否有问题。
Iu+Iv+Iw=0
三相电流采样通道,有一个作为冗余校验使用;
A/模块失效(或A/D参考电源失效)可通过与之无关的另外一个A/D模块采样重复校验,也可以使用与之无关的标准电压信号作为A/D模块的采样输入进行比较校验。
三个电流传感器发生同等增益偏差,由电机电压方程进行校验
传感器电源由独立电源监控回路监控
3.5 功能安全——电机转子位置采样安全机制
由MCU另外一个无关的A/D模块对旋变激励信号和反馈信号进行重复校验,保证信号物理特性无问题;
软件上实施电机转子位置估计算法,对旋变解码得到的转子位置进行重复校验。
3.6 功能安全——静止时电机转子位置估计算法
脉冲电压法:利用永磁同步电机的饱和性凸极效应,通过向电机定子绕组中施加不同角度的电压矢量,通过其电流相应来判断永磁同步电机转子位置
脉振高频电压信号注入法:通过在估计旋转坐标系的D轴注入高频正弦电压信号,使用其在q轴产生的高频电流信号进行转子位置估计。
3.7 功能安全——转矩估计算法
功率法:根据三相电流和三相电压计算输入到电机的功率,再查表得知电机损耗,可以得到电机输出功率,根据输出功率和转速即可计算出输出转矩,极低速时不可用。
电压磁链法
在高速区,可以用功率法计算转矩,因为非常直接,算出来的精度至少在实验室和外面实车相比精度也不错。电压磁链法,稍微复杂一点儿,大多用在低速和高速叠加的地方,两种方法相互校验。
四、故障保护和容错运行
4.1 自诊断功能
时机:整车上电初始化完成后
自检项目:
1)电源(高压、低压、各个控制电源)
2)EEPROM数据
3)电流传感器偏置
4)旋转编码器信号断线、短路
5)旋转编码器位置
6)电流传感器增益、IGBT回路
7)电机绕组电阻
8)电机绕组电感、电机退磁
9)输出缺相
4.2 外部相关部件诊断功能
1)电机磁钢局部退磁:反电势谐波估算技术
2)电机转子过热:电机损耗估算技术
3)散热系统异常
4)轴承异常:转速谐波分析技术
5)电机参数异常:在线参数估计技术
现在讲的这些外部专断,和功能安全没有必然联系。甚至,有些地方考虑功能安全的话,这里面有些东西是不能用的。
范文三:可靠性计算
可靠性计算
2008-02-27 23:37:35| 分类: 计算机软考 | 标签: |字号大中小 订阅
1)串联系统
假设一个系统由n 个子系统组成,当所有的子系统都有能正常工作时,系统才能正常工作,这种系统称为串联系统,如
下图
设系统各个子系统的可靠性分别用R1,R2,... ,Rn 表示,则系统的可靠性为:
R=R1×R2×....×Rn
如果系统的各个子系统的是效率分别用r1,r2,.... ,rn 来表示,则系统的是效率为:
r=r1+r2+....+rn
2)并联系统
假如一个系统由n 个子系统组成,只要有一个子系统能够正常工作,系统就能正常工作,如图
设系统各个子系统的可靠性分别用R1,R2,...Rn 表示,则系统的可靠性为:
R=1-(1-R1)×(1-R2)×....×(1-Rn)
假如所有的子系统的是效率均为s ,则系统的是效率为E :
E=1/[1/s×(1+1/2+1/3+..+1/n)]
在并联系统中只有一个子系统是真正需要的,其余n-1个子系统统称为冗余子系统。随着冗余子系统数量的增加,系统
的平均无故障时间也增加了。
3)模冗余系统
m 模冗余系统由m 个(m=2n+1为奇数)相同的子系统和一个表决器组成,经过表决器表决后,m 个子系统中占多数
相同结果的输出,如图所示:
在n 个子系统中,只有m+1个或m+1个以上子系统能正常工作,系统就能正常工作,输出正确结果。假设表决器是完
全可靠的,每个子系统的可靠性为Ro ,则m 模冗余系统的可靠性为:
系统的可靠性R
与失效率的关系为
范文四:可靠性寿命计算
1、半导体产品使用寿命有三个主要阶段:
(1)早期故障率(或婴儿死亡率)– 此阶段的特点是初始故障率较高,后期将迅速降低。 这一阶段故障率通常以“每百万缺陷器件数”(dppm) 衡量。defective parts per million
(2)正常使用: 此阶段的故障率在整个器件使用过程中都保持稳定。 此故障率以“FIT ”为单位,或作为以小时为单位的“平均故障间隔时间”(MTBF)。
36其中,故障率1 Fit, 可解释为一千个产品(10)工作100万(10)小时只有一次故障,即
-910/h
(3)劣化阶段:此阶段表示固有劣化机制开始占主导地位并且故障率开始呈几何级增长的时间点。 产品寿命通常定义为从初始生产一直到出现劣化的时间周期。
2、对于给定样本大小 n ,在t 小时之后将出现 m 个故障
运行时间 – 如果“n ”运行“t ”小时后发现“m ”个故障,则
λavg (平均故障率 )=
m n
t
FIT – 时基故障,即每十亿运行小时出现故障的部件数。 您可以使用 TI 的可靠性估算器获取任何 TI 器件的 FIT 率。
DPPM – 每百万缺陷器件数,也被称为每百万发货量次品数。
MTTF (平均故障时间)- (t1+t2+t3+?.tm)/m
范文五:可靠性计算
可靠性理论发展综述
姓名:李雷
学号:1670249
班级:1608
可靠性理论发展综述
所谓机械可靠性,是指机械产品在规定的使用条件下、规定的时间内完成规定功能的能力。由于工程材料特性的离散性以及测量、加工、制造和安装误差等因素的影响,使机械产品的系统参数具有固有的不确定性,因此考虑这种固有随机性的可靠性设计技术至关重要。据相关统计,产品设计对产品质量的贡献率可达70%~80%,可见设计决定了产品的固有质量特性(如:功能、性能、寿命、安全性和可靠性等) ,赋予了产品“先天优劣”的本质特性。 就机械可靠性内联关系可以看出,机械可靠性主要应该包括首次超限、动态可靠性、渐变可靠性等方面的研究内容,并且已经形成可靠性建模、定性分析、定量分析、试验研究等相关领域,相应地,机械可靠性技术大体上可以分为:可靠性数据采集与统计分析、可靠性设计与分析、制造装配可靠性、使用维护可靠性、可靠性增长、可靠性预计与分配、人因可靠性、可靠性试验和可靠性管理等学科门类;就机械可靠性外联关系可以看出,机械可靠性与可靠性数学、可靠性物理、失效分析、材料强度学、故障诊断、维修保障、质量工程等多个学科领域密切相关、相互渗透、交叉依存。机械可靠性是机械科学的重要组成部分,图1所示为机械可靠性的体系框图。
机械产品大多是众多学科交叉的高新技术的载体,其性能要求日趋向高速化、大功率化、精密化、轻量化、智能化、极端化、高可靠性、宜人化、环境友好等方向发展,机械可靠性均与机械产品性能要求密切相关,这些性能的优劣将决定激烈市场竞争的胜负与社会经济效益的多寡。
国内外许多专家学者在可靠性理论与技术的不同层面上做了大量的研究工作,取得了丰硕的成果。人类从制造最简单的工具开始,就知道工具应该安全耐用、少出毛病,如遇故障,容易修好再用的道理,这就是最初的可靠性概念。但是可靠性发展成为一门科学并应用到工业生产上还是近代的事情,其历史大约可以追溯到70余年前,并且与质量的研究密切关联。结构可靠性定量理论的研究始于美国FREUENTHAL 于1947年在ASCE 期刊上发表的论文中首次提出了应力-强度干涉模型,从此可靠性理论与方法开始引起理论学术界和实际工程界的普遍关注与重视。半个多世纪以来,可靠性理论与方法已经深入到机械产品的全寿命周期(设计、制造、使用) 之中,为数据积累、结构与功能设计、选材与性能分析、零部件筛选、试验与实验、预计与分配和故障与失效评估等提供了科学与技术的基础支撑,这些问题的研究标志着机械可靠性技术已进入了实用阶段。机械可靠性发展历程如图2所示。
自可靠性的科学定义建立以来,在世界范围内,可靠性设计的新理论、新方法与新技术不断涌现,从而大大提高了设计水平与速度,并且广泛地应用于航空、航天、冶金、石油、化工、造船、铁路、医疗、交通运输、食品加工等各个工业部门之中,其发展之迅速、应用之广泛,远非一般应用科学所可以比拟。1981 年,美国的HENLEY 和日本的KUMAMOTO 指出:在过去的10年内,没有其他应用科学像安全、风险和可靠性分析那样得到惊人的发展和推广,可能只有环境科学和计算机技术例外。1984 年,COPPOLA 甚至认为可靠性已经更强烈地反映出历史发展的趋势。就我国科学技术整体水平与世界先进国家的差距来看,现在应该清醒地认识到:可靠性技术必须要渗透到一切产品的设计、制造、安装与使用之中,产品性能与质量的竞争主要体现在可靠性的竞争。
可靠性问题最早是由美国军用航空部门提出的,他们首先认识到不可靠性的代价实在太大。例如,在第二次世界大战期间,美国空军由于飞行故障而损失的飞机达21 000架,比
被击落的多1.5倍。随着现代工业技术的飞速发展,机械产品日趋复杂化、大型化、高参数化,对各种产品的要求越来越高,使产品发生故障的机会增多,其中灾难性的事故亦时有发生。如1985年8月,日航123航班波音747客机坠毁,使 520人丧生;1986年1月,美国“挑战者”号航天飞机,因为火箭助推器内的橡胶密封圈因温度低而失效,结果引起航天飞机爆炸,造成了7名宇航员全部遇难和重大的经济损失。各种故障和失效不仅威胁着航空工业,也给造船、桥梁、交通运输、动力机械、化工机械、工程机械等造成威胁。至于机械中的曲轴、连杆、齿轮、轴承及焊铆接件等的损坏事故就更无法统计了。
我国在20世纪50年代建立了温热带环境暴露试验机构,1972年在此基础上建立了 我国的电子产品可靠性与环境试验研究所。20世纪70年代,由于我国重点工程的需要,以及消费者对提高家用电器等产品质量的强烈需求,对各行各业的可靠性研究工作起到 了巨大的推动作用。从1973年起,原国防科工委和原电子工业部为了解决国家重点工程 元器件的可靠性问题、多次召开有关提高可靠性的工作会议。1978年提出《电子产品可 靠性“七专”质量控制与反馈科学实验》计划,并组织实旌。经过十余年努力,使军用 元器件可靠性提高了两个数量级,保证了运载火箭、通信卫星的连续发射成功和海底通 信电缆的长期正常运行。1978年,国家计划委员会、原电子工业部及广播电视总局陆续 召开了有关提高电视机质量的工作会议,对电视机等产品明确提出了可靠性指标和安全 性要求,组织全国整机及元器件生产厂家开展了大规模的、以可靠性为重点的全面质量 管理。90年代以后我国可靠性技术得到进一步提高,航空、航天、船舶、兵器等均建立 了可靠性研究中心,颁布了大量的可靠性标准,产品的可靠性有了明显提高。 现代生产的经验表明,在设计、制造和使用的三个阶段中,设计决定了产品的可靠 性水平,即产品的固有可靠性,而制造和使用的任务是保证产品可靠性指标的实现。也 就是说,可靠性与其他性能一样,都必须在产品研制设计过程中充分考虑,而由制造和 管理来保证可靠性试验数据是可靠性设计的基础,但是试验不能提高产品的可靠性,只 有设计才能决定产品的固有可靠性,因此,产品可靠性设计的重要性就不言而喻。由于 可靠性技术贯穿于产品的设计、研制、制造、装配、调试、试验、使用、运输、保管、 维修及保养等各个环节,因此应该大力推广建立在概率统计理论基础上的可靠性设计方 法,这样不仅能解决过去用传统设计所不能处理的一些问题,而且能有效地提高产品质 量和降低产品成本,使机械零部件的预测工作性能与实际工作性能更加符合,得到既有 足够的安全可靠性,又有适当经济性的优化产品,从而摆脱了用固定的、静止的观点进行设计的陈旧框框,使设计工作更加深入、精确,更符合实际,更适应于机械结构系统 日益提高的要求。从而有效地增强产品质量、降低产品成本减轻整机质量、提高可靠性 和作业效率。随着工业技术的发展,机械产品性能参数日益提高,结构日趋复杂,使用 场所更加广泛,产品的性能和可靠性问题也就越来越突出,这种向高效率、复杂化和经 济性方向发展的产品又总是对其可靠性提出更高的要求。因此,现代设计方法在机械产 品设计中的广泛应用是有着十分重要的意义。
可靠性技术现在越来越受到各行各业的重视,现在人们都强烈地关心所购买产品的质量和产品的可靠性,企业如果推行了可靠性技术,就可以制造出满足用户要求的产品,而畅销全球,从而获得巨大的经济效益和社会效益。 而只有高可靠性的产品,企业才可以在市场竞争中取胜。1971 年,日本的坪内和夫写到:在美国,可靠性技术涉及范围极广,甚至连基层中小企业的产品也具有高可靠性,所以每个小零件均可以放心使用。可是日本中小企业的水平却很低,所以现在必须彻底解决可靠性设计问题。从那时以后,日本在民用产品上推广和应用可靠性工程技术取得了巨大的成功,日本的机电产品得以畅销全球,主要是因为其质量好、可靠性高。因此诸多专家断言: 今后产品竞争的焦点是可靠性。
众所周知,机械产品的安全可靠是机械设计的主要目的之一,可靠性与其他性能一样,都必须在产品研制设计过程中充分考虑,而由制造和管理来保证。有效地增强产品质量、降低产品成本、减轻整机质量、提高可靠性和作业效率是可靠性设计的主要目标。随着工业技术的发展,机械产品性能参数日益提高,结构日趋复杂,使用场所更加广泛,产品的性能和可靠性问题也就越来越突出,这种向高效率、复杂化和经济性方向发展的产品又总是对其可靠性提出更高的要求。因此,现代设计方法在机械产品设计中的广泛应用是有着十分重要的意义。
近 50 年来,在机械设计领域中,出现了不少现代设计方法及相应的科学研究。现在,计算机辅助设计、优化设计和可靠性设计等在理论上和方法上都达到了一定的水平,并在应用中取得了一定的经济效益。它们的出现,对整个机械设计学科和机械设计实践都产生了十分深刻的影响,使过去许多难以解决的设计问题获得了重大突破。可以说它们正在引起机械设计领域里的一场重大变革,正在受到人们日益广泛的重视。随着世界科学技术的迅速发展,机械可靠性设计工作也出现了崭新的局面,大大提高了设计水平与速度。 特别是对于结构复杂,使用条件要求高的产品,改变了设计难度大而不能设计或设计的质量低、周期长的状况。只有发挥可靠性设计方法的特长,才能提高设计水平,加强产品质量,降低产品成本,缩减设计周期。值得一提的是,美国1969年7月登月成功的APOLLO 飞船,有720万个零(元、器) 件,共有120 所大学、15000个单位的42万人参加研制,这样的零(元、器) 件具有高可靠性(上面标有可靠度为0.999999 999)。有时,一个零件的失效,可导致整个系统的故障,造成灾难性的后果。在登月成功之后,美国国家航空航天局将可靠性工程技术列为三大技术成就之一,并认为可靠性技术是主要的,所以APOLLO 计划被称为可靠性的充分体现。
我国机械可靠性研究活动在机械行业学会和研究院所与高等学校中开展,一些科技研究人员和工程设计人员投入到可靠性工程的研究与实践之中,取得了相应的成果,撰写了相当数量的专著与教材(这里仅列举其中一些书籍) , 还有一些成果散见于部分科技期刊与企业的技术报告。但总的来说,机械产品的可靠性设计水平仍然很低,与国外先进水平相距甚远,同国际机械可靠性先进水平比较,我国机械可靠性技术的研究仍处于初期探索阶段, 可靠性管理体系基本上没有在企业中建立起来,可靠性设计技术基本上没有在设计部门推广使
用。可靠性水平提高速度较慢和可靠性设计能力较低,主要是限于可靠性工程理论的发展与传播和工程设计人员对可靠性设计方法的理解与掌握。 长期以来,由于缺乏系统完整的自主开发能力,形成了我国多数机械产品企业出现可靠性核心技术“空心化”现象,以至成为机械制造大国而非强国,将直接影响到我国经济的迅速发展。
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