具有異常扭矩反轉(zhuǎn)檢測(cè)器的驅(qū)動(dòng)逆變器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于驅(qū)動(dòng)安裝在道路車輛中的電動(dòng)機(jī)的逆變器，所述逆變器包括：至少一個(gè)傳感器，用于測(cè)量逆變器內(nèi)的電壓和電流；存儲(chǔ)模塊，用于記錄在電動(dòng)機(jī)的機(jī)械旋轉(zhuǎn)期間測(cè)量的值；用于在電氣旋轉(zhuǎn)之后計(jì)算瞬時(shí)電功率和基于所記錄的值的平均電功率的模塊；用于計(jì)算基于所述瞬時(shí)電功率和所述平均電功率的差的平均值的模塊；以及用于在所述差的所述值比預(yù)定閾值大的情況下校正扭矩轉(zhuǎn)化的模塊。
【專利說(shuō)明】具有異常扭矩反轉(zhuǎn)檢測(cè)器的驅(qū)動(dòng)逆變器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電動(dòng)機(jī)及其控制。更具體地，本發(fā)明涉及用于驅(qū)動(dòng)此類電動(dòng)機(jī)的逆變器。
[0002]本發(fā)明特別地適用于采用電動(dòng)機(jī)的機(jī)動(dòng)車輛的領(lǐng)域，其中該電動(dòng)機(jī)被特別地用于執(zhí)行牽引功能。本發(fā)明特別地涉及具有機(jī)動(dòng)化車輪的道路車輛或者具有中央電動(dòng)機(jī)的道路車輛。
【背景技術(shù)】
[0003]已知的是，同步電動(dòng)機(jī)(例如用在機(jī)動(dòng)車輛中的同步電動(dòng)機(jī))在定子上包括用于導(dǎo)電并能夠生成定子磁通的磁路和導(dǎo)線繞組，并且在轉(zhuǎn)子上包括永磁體或者電磁體和生成轉(zhuǎn)子磁通的磁路；此類電動(dòng)機(jī)被配備了旋轉(zhuǎn)變壓器，該旋轉(zhuǎn)變壓器給出轉(zhuǎn)子相對(duì)于定子的位置。此類電動(dòng)機(jī)往往與逆變器相關(guān)聯(lián)，以便于確保對(duì)所述電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)知曉，在實(shí)踐中此類電動(dòng)機(jī)是可逆的，換言之，它可以用作交流發(fā)電機(jī)。在下文提及電動(dòng)機(jī)的地方，如此提及是為了便于引用，并且應(yīng)當(dāng)理解，在本發(fā)明的上下文中，不必在作為電動(dòng)機(jī)的操作和作為交流發(fā)電機(jī)的操作之間區(qū)分。
[0004]在非常大量的應(yīng)用中，特別是在機(jī)動(dòng)車輛中，電能源是直流電源，例如電池或燃料電池，通過(guò)DC電力母線來(lái)輸送能量。在這種情況下，用于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的逆變器包括將DC信號(hào)轉(zhuǎn)換為具有適合該電動(dòng)機(jī)的操作設(shè)定點(diǎn)的幅度和頻率的AC信號(hào)。關(guān)聯(lián)于永磁同步電動(dòng)機(jī)的三相逆變器的作用是利用饋送的DC功率來(lái)在電動(dòng)機(jī)的輸出軸處產(chǎn)生期望的機(jī)械扭矩。
[0005]在大多數(shù)的要求大功率的應(yīng)用中，使用三相電機(jī)。操作原理如下:繞組中的電流創(chuàng)建的電動(dòng)機(jī)定子磁場(chǎng)與磁體創(chuàng)建的轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)之間的交互產(chǎn)生機(jī)械扭矩。利用DC供應(yīng)電壓并且借助由功率晶體管構(gòu)成的三個(gè)分支，逆變器產(chǎn)生具有適當(dāng)幅度、適當(dāng)頻率以及相對(duì)于轉(zhuǎn)子場(chǎng)的適當(dāng)相位的三相電流系統(tǒng)，以便饋入給電動(dòng)機(jī)的三相。為了控制電流的幅度，逆變器具有電流傳感器，該電流傳感器使得獲知電動(dòng)機(jī)的各個(gè)相的電流成為可能。為了控制電流的頻率和相位，逆變器接收旋轉(zhuǎn)變壓器的信號(hào)，該旋轉(zhuǎn)變壓器測(cè)量轉(zhuǎn)子相對(duì)于定子的位置。
[0006]基于電動(dòng)機(jī)的扭矩-電流建模，逆變器確定電動(dòng)機(jī)的相電流的設(shè)定點(diǎn)并且借助于它的調(diào)節(jié)器來(lái)實(shí)現(xiàn)這些設(shè)定點(diǎn)。因此，逆變器不控制扭矩而是控制電動(dòng)機(jī)的電流，這可能阻礙對(duì)特定故障的檢測(cè)。例如，在逆變器或電動(dòng)機(jī)中存在故障部件的情況下，因此可能是逆變器認(rèn)為電流被正確地控制，但在電動(dòng)機(jī)軸上沒有產(chǎn)生預(yù)期的扭矩。
[0007]在電動(dòng)機(jī)執(zhí)行牽引功能的情況下，逆變器-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)遵循駕駛員的意圖而無(wú)不受控制的響應(yīng)是很重要的，特別是在有故障的情況下，這可能導(dǎo)致不合時(shí)宜的加速扭矩或制動(dòng)扭矩的生成。在具有機(jī)動(dòng)車輪的機(jī)動(dòng)車輛且該機(jī)動(dòng)車輛包括至少兩個(gè)各配備有電動(dòng)機(jī)的車輪的特定情況下，保證電動(dòng)機(jī)的操作以避免車輪的不當(dāng)行為是特別重要的，該不當(dāng)行為可能會(huì)導(dǎo)致車輪之間的不期望有的扭矩差和駕駛員對(duì)車輛的失控。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提出一種可以檢測(cè)任意電動(dòng)機(jī)故障或逆變器故障的驅(qū)動(dòng)逆變器。本發(fā)明的另一目的是提出一種可以校正這些潛在故障的驅(qū)動(dòng)逆變器。
[0009]一種用于驅(qū)動(dòng)安裝在道路車輛中的電動(dòng)機(jī)的逆變器，所述逆變器包括:
[0010]-至少一個(gè)傳感器，用于測(cè)量逆變器內(nèi)的電壓和電流，
[0011]-存儲(chǔ)模塊，用于記錄在電動(dòng)機(jī)的機(jī)械旋轉(zhuǎn)期間測(cè)量的值，
[0012]-用于在電氣旋轉(zhuǎn)之后計(jì)算瞬時(shí)電功率和基于所記錄的值的平均電功率的模塊，
[0013]-用于基于所述瞬時(shí)電功率和所述平均電功率來(lái)計(jì)算差的平均值的模塊，
[0014]-用于在所述差的值比預(yù)定閾值大的情況下校正扭矩波動(dòng)的模塊。
[0015]本發(fā)明的目標(biāo)是檢測(cè)扭矩波動(dòng)是否異常，換言之，它是否超出了可接受的波動(dòng)閾值。為此，可以使用許多值。例如，可以計(jì)算瞬時(shí)電功率與平均電功率之間的差的平均值的絕對(duì)值，并且可以以百分?jǐn)?shù)的形式表述該絕對(duì)值。也可以將電功率除以電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度，并且可以計(jì)算出因此獲得的扭矩之間的差的平均值的絕對(duì)值。
[0016]在特定實(shí)施例中，該逆變器包括用于計(jì)算波動(dòng)幅度的模塊。在該特定實(shí)施例中，用于校正扭矩波動(dòng)的模塊基于所確定的幅度來(lái)動(dòng)作。
[0017]本發(fā)明的另一方面涉及一種用于驅(qū)動(dòng)安裝在道路車輛中的電動(dòng)機(jī)的逆變器，所述逆變器包括:
[0018]-至少一個(gè)傳感器，用于測(cè)量逆變器內(nèi)的至少一個(gè)電壓和至少一個(gè)電流，
[0019]-存儲(chǔ)模塊，用于記錄在電動(dòng)機(jī)的電氣旋轉(zhuǎn)期間測(cè)量的值，
[0020]-用于在電氣旋轉(zhuǎn)后基于所記錄的值來(lái)計(jì)算平均電功率的模塊，
[0021 ]-用于利用電氣旋轉(zhuǎn)期間的平均電功率和電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度來(lái)計(jì)算在電動(dòng)機(jī)輸出軸處產(chǎn)生的扭矩的模塊，
[0022]-用于確定產(chǎn)生的扭矩與逆變器的設(shè)定點(diǎn)扭矩之間的偏差的模塊，以及
[0023]-用于校正在該偏差比預(yù)定閾值大的情況下的扭矩誤差的模塊。
[0024]有利地使用所確定的偏差的絕對(duì)值以便執(zhí)行與閾值的比較。
[0025]下文詳述的優(yōu)選實(shí)施例適用于上述發(fā)明的一個(gè)或其他方面。
[0026]在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，例如，預(yù)定的閾值大約是5Nm。然而，該值可能根據(jù)車輛而有所不同，并且例如基于在異常情況下每個(gè)車輛的行為是固定的。
[0027]在特定實(shí)施例中，所有的存儲(chǔ)操作和計(jì)算操作不是在電氣旋轉(zhuǎn)期間執(zhí)行的，而是在旋轉(zhuǎn)變壓器的旋轉(zhuǎn)期間執(zhí)行的。為了利用在旋轉(zhuǎn)變壓器的旋轉(zhuǎn)期間執(zhí)行的測(cè)量來(lái)獲得絕對(duì)電位置，旋轉(zhuǎn)變壓器的旋轉(zhuǎn)必須是電氣旋轉(zhuǎn)的整數(shù)倍。在具有三對(duì)極或四對(duì)極的電機(jī)中，因此可使用具有一對(duì)極的旋轉(zhuǎn)變壓器。因此，在旋轉(zhuǎn)變壓器旋轉(zhuǎn)期間對(duì)數(shù)據(jù)的獲取與在三次或分別的四次電氣旋轉(zhuǎn)期間的獲取相對(duì)應(yīng)。這樣的實(shí)施例具有許多優(yōu)點(diǎn)。一方面實(shí)現(xiàn)了更大的實(shí)施便利性另一方面實(shí)現(xiàn)了更高的精確度，這是因?yàn)樗?jì)算的平均值是利用更大量的值由此計(jì)算得到的，這使得提高計(jì)算的精確度成為可能。
[0028]存儲(chǔ)模塊例如包括用于記錄在第一電氣旋轉(zhuǎn)或第一旋轉(zhuǎn)變壓器旋轉(zhuǎn)期間執(zhí)行的測(cè)量的第一存儲(chǔ)器，和用于一旦在第一電氣旋轉(zhuǎn)或第一旋轉(zhuǎn)變壓器旋轉(zhuǎn)之后觸發(fā)平均功率的計(jì)算后，則記錄在第二電氣旋轉(zhuǎn)或第二旋轉(zhuǎn)變壓器旋轉(zhuǎn)期間執(zhí)行的測(cè)量的第二存儲(chǔ)器。[0029]如上所述，根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)逆變器將直流電流轉(zhuǎn)換為三相電流。因此，可以在DC母線處和在三相電流處獲取測(cè)量結(jié)果并估計(jì)扭矩。
[0030]在特定實(shí)施例中，逆變器由此包括至少一個(gè)母線電壓傳感器Ud。和至少一個(gè)母線電流傳感器Id。。因此，這些傳感器提供的測(cè)量結(jié)果的獲取和存儲(chǔ)使得確定直流電流的平均電功率及利用該功率確定的產(chǎn)生的扭矩成為可能。
[0031]在另一特定實(shí)施例中，與前述實(shí)施例不同，逆變器包括使得測(cè)量逆變器輸出端的至少兩個(gè)相電流和DC母線上的電壓成為可能的傳感器。該逆變器的三相輸出端的電功率是利用相電流測(cè)量結(jié)果ia和ic (參見下面進(jìn)一步描述的圖1)、母線電壓(Udc)和脈寬調(diào)制器的相應(yīng)命令(PWM-A、PWM-B、PWM-C)來(lái)計(jì)算的。在該實(shí)施例中，產(chǎn)生的扭矩由此是利用三相電功率來(lái)確定的。
[0032]在特定實(shí)施例中，逆變器還包括用于從平均電功率中減去測(cè)量的損耗的模塊。取決于所使用的電功率，未減去相同的損耗。事實(shí)上，DC功率是在逆變器的輸入端測(cè)量的，并且逆變器損耗、電動(dòng)機(jī)損耗、三相線損耗都必須從所述DC功率中減去。與之相比，三相功率是在逆變器的輸出端測(cè)量的，并且僅電動(dòng)機(jī)損耗和三相線損耗必須從該功率中減去。特別地，這些損耗包括電動(dòng)機(jī)和三相線中的鐵損、變速器損耗和焦耳損耗。
[0033]在另一特定實(shí)施例中，逆變器包括用于基于電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度在記錄測(cè)量的值之前對(duì)所述值進(jìn)行采樣的模塊。事實(shí)上，如下文所介紹的，有益的是，能夠?qū)χ颠M(jìn)行采樣以便限制獲得的值的數(shù)量并且由此限制逆變器存儲(chǔ)模塊的大小是有利的。
[0034]在另一實(shí)施例中，逆變器包括用于利用設(shè)定點(diǎn)電流和電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子溫度來(lái)計(jì)算扭矩設(shè)定點(diǎn)的模塊。
[0035]另外，在實(shí)施例中，逆變器包括用于將產(chǎn)生的扭矩與測(cè)量的扭矩的之間的偏差發(fā)送給安裝在道路車輛中的電子監(jiān)控設(shè)備的模塊。在另一實(shí)施例中，逆變器包括用于發(fā)送檢測(cè)的故障的狀態(tài)的模塊，該檢測(cè)的故障基于這個(gè)偏差來(lái)確定。事實(shí)上，特別地在具有機(jī)動(dòng)化車輪的車輛的情況下，如果電子設(shè)備監(jiān)視車輛的綜合行為，有益的是，其具有關(guān)于所檢測(cè)的故障的信息，特別地是扭矩誤差，以便可能指令在另一個(gè)車輪處的校正動(dòng)作。
[0036]在特定實(shí)施例中，扭矩誤差校正模塊包括用于停止電動(dòng)機(jī)的模塊。事實(shí)上，如果檢測(cè)出扭矩誤差，意味著實(shí)際產(chǎn)生的扭矩與設(shè)定點(diǎn)扭矩不一致。在具有機(jī)動(dòng)化車輪的車輛的情況下，不同電動(dòng)機(jī)的設(shè)定點(diǎn)扭矩是一樣的，或者至少是彼此關(guān)聯(lián)的。如果產(chǎn)生的扭矩之一與設(shè)定點(diǎn)扭矩不一致，則這因此可能會(huì)導(dǎo)致車輛的不穩(wěn)定，具有例如非常不同的扭矩被施加到車輛的兩個(gè)前輪上，這會(huì)導(dǎo)致非常危險(xiǎn)的情形。在這種情況下，相對(duì)安全的后備情形包括完全消除在內(nèi)部已檢測(cè)到故障的電動(dòng)機(jī)上的扭矩，該消除是例如通過(guò)完全停止電動(dòng)機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。例如通過(guò)阻止到功率部件的PWM-A命令、PWM-B命令和PWM-C命令來(lái)命令該停止。此處應(yīng)當(dāng)注意的是，在具有機(jī)動(dòng)化車輪的車輛的情況下，電動(dòng)機(jī)僅對(duì)單個(gè)車輪起作用。
[0037]在另一特定實(shí)施例中，扭矩誤差校正模塊包括用于停止電動(dòng)車輛的模塊。用于停止車輛的模塊例如由車輛的電子監(jiān)控設(shè)備控制，并且驅(qū)動(dòng)逆變器具有用于與該電子監(jiān)控設(shè)備通信的模塊。
[0038]因此，本發(fā)明也涉及一種被設(shè)計(jì)安裝在車輛中的電子監(jiān)控設(shè)備，其至少包括用于驅(qū)動(dòng)車輪的一個(gè)第一子系統(tǒng)和一個(gè)第二子系統(tǒng)，每個(gè)子系統(tǒng)包括至少一個(gè)根據(jù)本發(fā)明所述的逆變器、車輪和安裝在所述車輛上的電動(dòng)機(jī)。[0039]該電子監(jiān)控設(shè)備包括:
[0040]-用于接收由安裝在第一子系統(tǒng)中的傳感器執(zhí)行的測(cè)量結(jié)果的模塊，
[0041]-用于基于接收的測(cè)量結(jié)果來(lái)確定車輛中的異常的模塊，
[0042]-用于基于該異常和預(yù)定策略的集合來(lái)確定待在車輛中實(shí)施的校正行動(dòng)的模塊，以及
[0043]-用于將對(duì)應(yīng)于該校正行動(dòng)的設(shè)定點(diǎn)發(fā)送給安裝在第二子系統(tǒng)中的逆變器的模塊。
[0044]在特定實(shí)施例中，該監(jiān)控設(shè)備還包括用于訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)的模塊，該數(shù)據(jù)庫(kù)包括了所有的預(yù)定策略。
[0045]在特定實(shí)施例中，預(yù)定策略被包括在含有以下策略的組中:用于監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)總線的策略、用于監(jiān)控車輛的牽引的策略、用于監(jiān)控車輛的懸架(suspension)的策略、用于監(jiān)控安裝在車輛中的DC電源的狀態(tài)的策略、用于監(jiān)控電動(dòng)機(jī)和制冷系統(tǒng)中的溫度的策略以及用于監(jiān)控車輛的傳感器的策略。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0046]通過(guò)下文對(duì)由下列附圖示出的優(yōu)選但非限制性的實(shí)施例的描述，本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點(diǎn)將變得清楚，在附圖中:
[0047]圖1示出了在三相電動(dòng)機(jī)上分支的驅(qū)動(dòng)逆變器的框圖，
[0048]圖2以框圖的形式示出了設(shè)定點(diǎn)扭矩的計(jì)算，
[0049]圖3以框圖的形式示出了對(duì)在電動(dòng)機(jī)輸出軸處實(shí)際產(chǎn)生的扭矩的計(jì)算。
【具體實(shí)施方式】
[0050]圖1示出了在三相電動(dòng)機(jī)6上分支的驅(qū)動(dòng)逆變器10。該逆變器10包括下文描述的不同元件。設(shè)定點(diǎn)發(fā)生器I使得基于扭矩Cif*和系統(tǒng)的限制(母線電壓和電流Ud。和Id。、電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度Ω和轉(zhuǎn)子相對(duì)于定子的角位置O)來(lái)確定待實(shí)施的設(shè)定點(diǎn)Id和I,成為可能?；谶@些設(shè)定點(diǎn)、和I,，可以通過(guò)扭矩估計(jì)器4來(lái)確定待產(chǎn)生的扭矩C?？梢曰谠摯a(chǎn)生的扭矩并基于電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度Ω來(lái)計(jì)算待產(chǎn)生的功率。
[0051]另外，逆變器10包括設(shè)備2，該設(shè)備2使得基于由旋轉(zhuǎn)變壓器7提供的要素并基于所施加的處理5來(lái)控制設(shè)定點(diǎn)電流Id和I,成為可能。事實(shí)上，旋轉(zhuǎn)變壓器7將與轉(zhuǎn)子相對(duì)于定子的角位置相對(duì)應(yīng)的角度轉(zhuǎn)換成以兩個(gè)分量(正弦分量和余弦分量)的形式的電氣設(shè)定點(diǎn)，并且處理5使得執(zhí)行逆操作以便獲得電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子角度值和旋轉(zhuǎn)速度成為可能?；谶@些要素，設(shè)備2可以生成三個(gè)信號(hào)PWM-A、PWM-B和PWM-C，這三個(gè)信號(hào)由電源電路3變換成旨在供應(yīng)給電動(dòng)機(jī)6的三相信號(hào)。
[0052]在這類裝置中，有益的是，對(duì)一些執(zhí)行的計(jì)算進(jìn)行保護(hù)以便確保可靠的操作。因此，有益的是，檢測(cè)所產(chǎn)生的 扭矩上的誤差或扭矩上的異常波動(dòng)。
[0053]因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)的構(gòu)造，在電氣旋轉(zhuǎn)期間，觀察到近似百分之幾的輕微的扭矩波動(dòng)是正常的。因?yàn)楣β实钠胶?，由于該扭矩波?dòng)而導(dǎo)致的輸出機(jī)械功率的波動(dòng)也會(huì)轉(zhuǎn)化為在系統(tǒng)輸入端處的電功率波動(dòng)。因此，利用在至少一個(gè)電氣旋轉(zhuǎn)期間的平均機(jī)械功率來(lái)計(jì)算在電動(dòng)機(jī)的輸出軸上產(chǎn)生的扭矩。為此，逆變器包括計(jì)算模塊30 (參見圖3)和測(cè)量母線電壓ud。和母線電流Id。的傳感器，這使得確定輸入電功率成為可能。此處應(yīng)當(dāng)注意的是，對(duì)在直流(換言之，在變換器的輸入)處確定電功率的情況進(jìn)行了詳細(xì)的描述。然而，在三相電流處確定電功率的情況下，可對(duì)類似的模塊進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0054]輸入電功率的這種確定由兩個(gè)步驟來(lái)執(zhí)行。在第一步驟，利用在至少一次電氣旋轉(zhuǎn)期間采樣的母線電壓和母線電流的測(cè)量結(jié)果來(lái)填充第一表格，該第一表格被記錄在逆變器的存儲(chǔ)器中。此處應(yīng)當(dāng)注意的是，在電機(jī)中，機(jī)械旋轉(zhuǎn)不必須與電氣旋轉(zhuǎn)對(duì)應(yīng)，這是因?yàn)殡姎庑D(zhuǎn)依賴于極對(duì)的數(shù)量。在包括兩個(gè)極對(duì)的機(jī)器中，一次機(jī)械旋轉(zhuǎn)由此對(duì)應(yīng)于兩次電氣旋轉(zhuǎn)。在本發(fā)明的實(shí)施例中，在旋轉(zhuǎn)變壓器旋轉(zhuǎn)期間獲取測(cè)量結(jié)果以便獲得足夠完整的、且能夠從其推導(dǎo)出潛在扭矩誤差或潛在波動(dòng)的信息。在電氣旋轉(zhuǎn)期間，逆變器因此以每100微秒進(jìn)行一次測(cè)量的速率在表格中記錄測(cè)量值。
[0055]在以下描述中，將使用術(shù)語(yǔ)“電氣旋轉(zhuǎn)”，然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解此處詳述的例子也適用于使用旋轉(zhuǎn)變壓器旋轉(zhuǎn)的情況。
[0056]然而，在電機(jī)以低速旋轉(zhuǎn)的情況下，每100微秒的采樣可能導(dǎo)致極大的表格。例如，對(duì)于500rpm的速度,這樣的采樣會(huì)導(dǎo)致記錄1200個(gè)值。在優(yōu)選實(shí)施例中，從而采用固定大小(例如200個(gè)值)的表格，并且根據(jù)電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度對(duì)值進(jìn)行子采樣。例如，對(duì)于在500rpm與1500rpm之間的速度，相對(duì)于基本采樣，逆變器僅獲取6個(gè)值中的I個(gè)值，換言之，每600微秒I個(gè)值。對(duì)于在1500rpm與3500rpm之間的速度，逆變器僅獲取3個(gè)值中的I個(gè)值，換言之，每300微秒I個(gè)值。與之相比，對(duì)于大于3500rpm的旋轉(zhuǎn)速度，可以每100微秒來(lái)獲取值。
[0057]當(dāng)電氣旋轉(zhuǎn)已經(jīng)過(guò)去時(shí),開始第二步驟。在該時(shí)刻，開始對(duì)記錄在第一表格中的數(shù)據(jù)的處理。將會(huì)在 以下段落中描述該處理。同時(shí)，在后續(xù)的旋轉(zhuǎn)期間根據(jù)相同的規(guī)則，繼續(xù)對(duì)值進(jìn)行獲取，并且將值記錄在第二表格中。在一實(shí)施例中，只使用了兩個(gè)表格，這意味著將在第三電氣旋轉(zhuǎn)期間獲取的值記錄在第一表格中，同時(shí)替代和代替已經(jīng)同時(shí)處理過(guò)的值。
[0058]基于第一表格中記錄的這一數(shù)據(jù)，可以通過(guò)使用公式“功率=母線電流*母線電壓”并且通過(guò)對(duì)結(jié)果在獲取的時(shí)間段上進(jìn)行積分來(lái)計(jì)算平均功率30。該功率是平均輸入電功率。為了能夠計(jì)算在電動(dòng)機(jī)軸上的輸出端處的機(jī)械扭矩，必須獲得實(shí)際消耗的機(jī)械功率。在一實(shí)施例中，對(duì)應(yīng)于簡(jiǎn)化的方案，基于平均電功率并基于電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度Ω來(lái)計(jì)算機(jī)械扭矩。轉(zhuǎn)而，基于對(duì)由旋轉(zhuǎn)變壓器提供的信號(hào)執(zhí)行測(cè)量和處理來(lái)確定該旋轉(zhuǎn)速度(方框5)。
[0059]在另一實(shí)施例中，逆變器包括用于將任意收獲率(yield)施加給電功率的模塊，以便估計(jì)用于機(jī)械扭矩的計(jì)算的機(jī)械功率。
[0060]在又一實(shí)施例中，逆變器包括用于將電動(dòng)機(jī)損耗之和31從所計(jì)算的平均電功率中減去的模塊。該方案的確需要更多的計(jì)算時(shí)間，但是可以獲得更大的精確度。
[0061]電動(dòng)機(jī)損耗包括:
[0062]-電動(dòng)機(jī)鐵損32。該鐵損一方面取決于電頻率，因此取決于旋轉(zhuǎn)速度Ω，該鐵損另一方面取決于電動(dòng)機(jī)電流。為了簡(jiǎn)化計(jì)算，在本實(shí)施例中，基于對(duì)應(yīng)使鐵損誤差最小化的平均充電電流的電動(dòng)機(jī)鐵損并且基于電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度Ω來(lái)估計(jì)鐵損。
[0063]-變速器損耗和線纜損耗33，其取決于電動(dòng)機(jī)電流Inrot,[0064]-電動(dòng)機(jī)焦耳損耗34，根據(jù)在180°C(其是對(duì)繞組的測(cè)量或估計(jì)的操作溫度T進(jìn)行轉(zhuǎn)換而得到的)下繞組的電動(dòng)機(jī)電流，利用焦耳損耗35來(lái)計(jì)算該電動(dòng)機(jī)焦耳損耗34。
[0065]如果旋轉(zhuǎn)期間的平均機(jī)械功率是已知的，則該功率必須除以(圖3中的方框36)電動(dòng)機(jī)速度以便確定在電動(dòng)機(jī)的輸出軸上實(shí)際產(chǎn)生的扭矩(或測(cè)量的扭矩)。
[0066]另外，如借助圖2所描述的，逆變器包括用于確定待產(chǎn)生的扭矩的模塊。在第一步驟，利用電流設(shè)定點(diǎn)Id和I,來(lái)計(jì)算(方框20)在近似50°C的轉(zhuǎn)子溫度時(shí)的電動(dòng)機(jī)扭矩。如果轉(zhuǎn)子溫度增加，則由于磁體的剩磁電感上的負(fù)溫度系數(shù)，電磁扭矩減少。該現(xiàn)象在具有強(qiáng)溫度系數(shù)的釹鐵硼(NdFeB)型的永磁體的情況中特別顯著。
[0067]為了顧及這個(gè)減少，基于實(shí)際的轉(zhuǎn)子溫度，對(duì)近似為50°C的轉(zhuǎn)子溫度時(shí)的扭矩進(jìn)行補(bǔ)償(方框21)。為此，估計(jì)該轉(zhuǎn)子溫度(方框22)。
[0068]在例子中，將被用于用信號(hào)指示故障的設(shè)定點(diǎn)扭矩是因此計(jì)算的待產(chǎn)生的扭矩。在另一例子中，設(shè)定點(diǎn)扭矩是將如示出的那樣計(jì)算的待產(chǎn)生的扭矩與在當(dāng)前時(shí)刻產(chǎn)生的扭矩之間的平均值減I而得到的值。
[0069]因此，可以計(jì)算設(shè)定點(diǎn)扭矩與實(shí)際產(chǎn)生的扭矩或測(cè)量的扭矩之間的偏差。如果該偏差太大，特別地是該偏差大于預(yù)定值，則這表明在驅(qū)動(dòng)逆變器或電動(dòng)機(jī)中存在故障，并由此表明對(duì)電動(dòng)機(jī)扭矩失去控制。
[0070]不一致的電動(dòng)機(jī)扭矩導(dǎo)致不合時(shí)宜的加速或制動(dòng)，獨(dú)立于司機(jī)的意愿，這在車輛的行為方面會(huì)非常危險(xiǎn)，并由此必須不惜代價(jià)地避免不一致的扭矩。因此，如果逆變器檢測(cè)到指示故障的偏差，則它命令行動(dòng)以對(duì)這個(gè)錯(cuò)誤進(jìn)行校正。該校正行動(dòng)例如是停止電機(jī)的行動(dòng)，由此使被考慮的車輪憑慣性前進(jìn)。
[0071]在特定實(shí)施例中，補(bǔ)充的校正行動(dòng)可以包括發(fā)送給車輛的綜合監(jiān)控元件的故障的信令，該綜合監(jiān)控元件由此可以命令停止車輛的行動(dòng)或者命令在車輛的另一個(gè)車輪上的校正行動(dòng)。
[0072]在剛剛已經(jīng)描述過(guò)的檢測(cè)過(guò)程中，使用了平均值，并且這因此可能會(huì)引起檢測(cè)不到的故障。在另一例子中，根據(jù)本發(fā)明的逆變器由此也被用于檢測(cè)扭矩波動(dòng)。事實(shí)上，可能是的，在電動(dòng)機(jī)的輸出軸上實(shí)際產(chǎn)生的扭矩平均起來(lái)接近于設(shè)定點(diǎn)扭矩，但是該實(shí)際產(chǎn)生的扭矩具有較大或較小的范圍的波動(dòng)。這些波動(dòng)例如可能是電路的元件的故障的標(biāo)志，如果沒有命令校正行動(dòng)，則這可能會(huì)隨著時(shí)間對(duì)系統(tǒng)的功能具有嚴(yán)重的后果。
[0073]扭矩波動(dòng)檢測(cè)與扭矩誤差檢測(cè)使用相同的測(cè)量值。如上所述，由此利用在電氣旋轉(zhuǎn)期間測(cè)量的值來(lái)填充表格，但是對(duì)數(shù)據(jù)執(zhí)行的處理有所不同。事實(shí)上，為了檢測(cè)扭矩波動(dòng)，必須計(jì)算利用母線電壓值和母線電流值所對(duì)應(yīng)的每個(gè)存儲(chǔ)的扭矩計(jì)算的平均電功率與瞬時(shí)電功率之間的差的絕對(duì)值在獲取的時(shí)間段上的平均值。然后，差的絕對(duì)值的這一平均值被表示為絕對(duì)扭矩值，換言之，將每個(gè)功率的差除以旋轉(zhuǎn)速度，或者被表示為平均電功率的百分比。
[0074]如果該平均值作為絕對(duì)值或百分比比預(yù)定值大，則這意味著在系統(tǒng)中已經(jīng)出現(xiàn)了故障，并且然后逆變器命令校正行動(dòng)。這個(gè)校正行動(dòng)例如包括停止電機(jī)，并由此使被考慮的車輪憑慣性前進(jìn)。
[0075]如上所述，通過(guò)將測(cè)量的平均功率除以電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度來(lái)確定產(chǎn)生的扭矩。如果電動(dòng)機(jī)以非常低的速度運(yùn)行，則估計(jì)的扭矩將會(huì)趨向于非常大的值。在這種情況下，測(cè)量中或損耗的估計(jì)中的最輕微的不精確可能導(dǎo)致對(duì)產(chǎn)生的扭矩的誤估計(jì)，并由此導(dǎo)致對(duì)誤差的誤檢。因此，在特定實(shí)施例中，如果旋轉(zhuǎn)速度低于預(yù)定值，則去激活用于校正扭矩誤差的模塊。
[0076]在另一優(yōu)選實(shí)施例中，如果扭矩設(shè)定點(diǎn)的動(dòng)態(tài)變化量變得過(guò)高，則去激活用于校正扭矩誤差的模塊。事實(shí)上，如前所述，在至少一次電氣旋轉(zhuǎn)期間執(zhí)行測(cè)量和計(jì)算，并且由此如果操作點(diǎn)(速度、扭矩)在被考慮的旋轉(zhuǎn)期間保持穩(wěn)定，則這個(gè)測(cè)量和計(jì)算能夠相對(duì)精確。
[0077]本發(fā)明不排除用于檢測(cè)扭矩誤差的模塊和用于檢測(cè)扭矩波動(dòng)的模塊的結(jié)合使用。同樣地，本發(fā)明不排除用于校正這些相同參數(shù)的模塊的結(jié)合使用。另外，在這種結(jié)合使用的情況下，各個(gè)模塊可以是分開的或組合的。
[0078]通常，根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)逆變器可以應(yīng)用在機(jī)動(dòng)車輛的綜合監(jiān)控設(shè)備中，該綜合監(jiān)控設(shè)備實(shí)施用于檢測(cè)或者校正扭矩誤差的策略，或者根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)逆變器可以用于檢測(cè)或校正異常的扭矩波動(dòng)，校正行動(dòng)可以施加在與執(zhí)行了檢測(cè)的車輪不同的車輪上。
【權(quán)利要求】
1.一種安裝在道路車輛中的電動(dòng)機(jī)(6)的驅(qū)動(dòng)逆變器(Ia)，所述逆變器包括: -至少一個(gè)傳感器，其用于測(cè)量所述逆變器內(nèi)的電壓和電流， -存儲(chǔ)模塊，其用于記錄在所述電動(dòng)機(jī)的機(jī)械旋轉(zhuǎn)期間測(cè)量的值， -用于在電氣旋轉(zhuǎn)之后計(jì)算瞬時(shí)電功率和基于所記錄的值的平均電功率的模塊， -用于計(jì)算基于所述瞬時(shí)電功率和所述平均電功率之差的平均值的模塊， -用于在所述差的所述值比預(yù)定閾值大的情況下校正扭矩波動(dòng)的模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)逆變器，包括至少一個(gè)母線電壓傳感器和至少一個(gè)母線電流傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)逆變器，包括至少兩個(gè)相電流傳感器和至少一個(gè)母線電壓傳感器。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的驅(qū)動(dòng)逆變器，包括用于基于所述電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度來(lái)在記錄所測(cè)量的值之前對(duì)所述值進(jìn)行采樣的模塊。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的驅(qū)動(dòng)逆變器，包括用于在第一電氣旋轉(zhuǎn)之后觸發(fā)對(duì)所述平均功率和所述瞬時(shí) 功率的計(jì)算的模塊。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的驅(qū)動(dòng)逆變器，其中，所述存儲(chǔ)模塊包括用于記錄在第一電氣旋轉(zhuǎn)期間執(zhí)行的測(cè)量的第一存儲(chǔ)器、和用于一旦在所述平均功率的計(jì)算被觸發(fā)后，則記錄在第二電氣旋轉(zhuǎn)期間執(zhí)行的測(cè)量的第二存儲(chǔ)器。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的逆變器，還包括用于計(jì)算所述波動(dòng)的幅度的模塊。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的逆變器，其中，用于校正扭矩波動(dòng)的所述模炔基于所確定的幅度來(lái)動(dòng)作。
9.一種電子監(jiān)控設(shè)備，被設(shè)計(jì)成安裝在車輛中，所述車輛至少包括用于驅(qū)動(dòng)車輪的一個(gè)第一子系統(tǒng)和一個(gè)第二子系統(tǒng)，每個(gè)子系統(tǒng)包括至少一個(gè)根據(jù)權(quán)利要求1至8中的任一項(xiàng)所述的逆變器、車輪和安裝在所述車輪上的電動(dòng)機(jī)，所述電子監(jiān)控設(shè)備包括: -用于接收由安裝在所述第一子系統(tǒng)中的傳感器執(zhí)行的測(cè)量結(jié)果的模塊， -用于基于接收的所述測(cè)量結(jié)果來(lái)確定所述車輛中的異常的模塊， -用于基于所述異常并基于預(yù)定策略的集合來(lái)確定要在所述車輛中實(shí)施的校正行動(dòng)的模塊，以及 -用于將對(duì)應(yīng)于所述校正行動(dòng)的設(shè)定點(diǎn)發(fā)送給安裝在所述第二子系統(tǒng)中的所述逆變器的模塊。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電子監(jiān)控設(shè)備，還包括用于訪問(wèn)包括所有預(yù)定策略的數(shù)據(jù)庫(kù)的模塊。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的電子監(jiān)控設(shè)備，其中，所述預(yù)定策略被包括在含有以下策略的組中:用于監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)總線的策略、用于監(jiān)控車輛的牽引的策略、用于監(jiān)控車輛的懸架的策略、用于監(jiān)控在所述車輛中安裝的DC電源的狀態(tài)的策略、用于監(jiān)控電動(dòng)機(jī)和制冷系統(tǒng)內(nèi)的溫度的策略、以及用于監(jiān)控所述車輛的傳感器的策略。
【文檔編號(hào)】H02P29/02GK104024026SQ201280063627
【公開日】2014年9月3日 申請(qǐng)日期:2012年12月19日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月21日
【發(fā)明者】P·A·馬涅, J-L·琳達(dá) 申請(qǐng)人:米其林企業(yè)總公司, 米其林研究和技術(shù)股份公司