用于增加多相馬達(dá)系統(tǒng)中的電流傳感范圍的方法和設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及用于增加多相馬達(dá)系統(tǒng)中的電流傳感范圍的方法和設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002] 在多相電馬達(dá)中，三相或更多相引線以相同頻率和振幅傳送交流電（AC)電壓波 形，但在不同相之間具有時(shí)間偏差或相移。在使用這樣的馬達(dá)的車(chē)輛或其他系統(tǒng)中，AC電 壓波形應(yīng)用于馬達(dá)的各定子繞組感應(yīng)出變化的磁場(chǎng)。該磁場(chǎng)導(dǎo)致發(fā)生轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)而 提供馬達(dá)輸出扭矩。馬達(dá)輸出扭矩可以被按照需要被管理和引導(dǎo)，以執(zhí)行有用的工作，例如 推進(jìn)車(chē)輛。
[0003] 特別地在車(chē)輛變速器中，一個(gè)或多個(gè)電牽引馬達(dá)可獨(dú)立或與內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)合地用 作馬達(dá)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的一部分。共同地，原動(dòng)機(jī)提供輸入扭矩給變速器。為了確保電牽引馬達(dá) (一個(gè)或多個(gè)）的適當(dāng)操作，控制器可進(jìn)行相電流和其他電參數(shù)的周期測(cè)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 在此披露一種車(chē)輛，其具有多相馬達(dá)系統(tǒng)，例如，三相AC電牽引馬達(dá)。伴隨的用于 與這種系統(tǒng)使用的方法也被披露。本方法擴(kuò)展了在具有一個(gè)馬達(dá)或多個(gè)馬達(dá)的多相馬達(dá)系 統(tǒng)內(nèi)的各相電流傳感器的電流傳感范圍。這樣的傳感器測(cè)量流動(dòng)到馬達(dá)繞組中的各相電流 的相應(yīng)幅度。在此意識(shí)到，由于典型地現(xiàn)成相電流傳感器的有限電流傳感范圍，現(xiàn)有馬達(dá)控 制和診斷方法可被限制。由此，一旦給定相電流超過(guò)傳感器測(cè)量容量，控制和健康狀態(tài)馬達(dá) 診斷可不總是適當(dāng)?shù)剡\(yùn)行，或可都不可獲得。這樣的條件在此稱為"傳感器飽和"。因此， "飽和傳感器"是讀取了幅度超過(guò)傳感器的預(yù)定飽和極限（即專用于特定傳感器的校準(zhǔn)極 限）的各相電流的相電流傳感器。
[0005] 在一些情況下，諸如在高溫操作期間，在給定馬達(dá)中的電流可超過(guò)用于測(cè)量傳送 至馬達(dá)繞組的相電流的相電流傳感器的測(cè)量范圍。如本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的，去磁化是一 種過(guò)程，通過(guò)該過(guò)程，磁場(chǎng)通過(guò)熱應(yīng)力隨時(shí)間消失，極端變化磁場(chǎng)等。在這些情況下，健康狀 態(tài)診斷可不檢測(cè)潛在的去磁化事件。本方法因此意圖增加馬達(dá)健康狀態(tài)診斷的操作范圍， 同時(shí)還提供檢查轉(zhuǎn)子去磁化的改善的能力，同時(shí)在正常車(chē)輛操作期間對(duì)控制器使用具有最 小的影響。附加地，在一些情況下，本方法可在牽引馬達(dá)（一個(gè)或多個(gè)）的總體控制中用于 反饋和控制目的。
[0006] 通常，在三相系統(tǒng)中，本方法通過(guò)連續(xù)地評(píng)價(jià)三個(gè)不同相電流傳感器中的哪一個(gè) 當(dāng)前飽和而操作。當(dāng)僅一個(gè)傳感器是飽和的時(shí)，本方法繼續(xù)。在這樣的情況下，控制器使用 其余的、即非飽和相電流傳感器的實(shí)際電流測(cè)量外推（extrapolate) /估計(jì)飽和傳感器的 相電流，并執(zhí)行對(duì)外推的相電流的特定有效性檢查，以確保外推相電流值在合理界限內(nèi)，例 如以在絕緣損失期間避免錯(cuò)誤的故障診斷。在一些操作區(qū)域中，其以下稱為連續(xù)外推區(qū)域， 電流傳感范圍被擴(kuò)展其飽和的極限的15%，以提供用于反饋和控制目的的有用信息。
[0007] 特定地，增加具有多相電馬達(dá)的系統(tǒng)中的電流傳感范圍的方法包括經(jīng)由具有校準(zhǔn) 飽和極限的多個(gè)相電流傳感器測(cè)量被傳送至馬達(dá)的多個(gè)相電流的每一個(gè)。本方法還包括 經(jīng)由控制器計(jì)算每一個(gè)被測(cè)量的相電流的絕對(duì)值，且然后將被計(jì)算的絕對(duì)值與飽和極限比 較，以確定是否僅一個(gè)傳感器是飽和的。附加地，本方法包括使用非飽和傳感器的被測(cè)量的 相電流外推所述一個(gè)飽和傳感器的相電流值。
[0008] 外推相電流值可包括計(jì)算作為非飽和傳感器的相電流函數(shù)的瞬時(shí)相電流值，并確 定被計(jì)算瞬時(shí)相電流的絕對(duì)值是否超過(guò)用于所述一個(gè)飽和傳感器的被測(cè)量的值。外推可還 包括確定被計(jì)算瞬時(shí)相電流的符號(hào)是否與用于所述一個(gè)飽和傳感器的被測(cè)量的值的符號(hào) 匹配，并使用被計(jì)算的瞬時(shí)相電流作為用于飽和傳感器的外推相電流值。本方法可包括，當(dāng) 符號(hào)匹配，且被計(jì)算的瞬時(shí)相電流值超過(guò)用于飽和傳感器的被測(cè)量的值時(shí)，經(jīng)由控制器使 用外推相電流值相對(duì)于馬達(dá)執(zhí)行控制動(dòng)作。
[0009] 在此還披露了一種系統(tǒng)，其包括三相電馬達(dá)、功率逆變器模塊（PM)、相電流傳感 器，和上述控制器。PM提供第一、第二和第三相電流至馬達(dá)的相應(yīng)第一、第二和第三相引 線。傳感器每一個(gè)連接至相應(yīng)相引線，并測(cè)量相應(yīng)一個(gè)相電流。
[0010] 附加地，車(chē)輛包括變速器和多相馬達(dá)系統(tǒng)。變速器包括齒輪組和輸出構(gòu)件。多相 馬達(dá)系統(tǒng)將馬達(dá)扭矩傳送至齒輪組，用于為輸出構(gòu)件提供動(dòng)力，且包括多相電牽引馬達(dá)，所 述馬達(dá)具有定子，定子具有第一、第二和第三相引線。系統(tǒng)還包括PM，其將第一、第二和第 三相電流分別傳送至第一、第二和第三相引線。
[0011] 根據(jù)一【具體實(shí)施方式】，提供一種增加具有多相馬達(dá)的系統(tǒng)中的電流傳感范圍的方 法，該方法包括：
[0012] 經(jīng)由具有校準(zhǔn)飽和極限的多個(gè)相電流傳感器測(cè)量被傳送至多相馬達(dá)的多個(gè)相電 流的每一個(gè)，
[0013] 經(jīng)由控制器計(jì)算每一個(gè)被測(cè)量的相電流的絕對(duì)值；
[0014] 將每一個(gè)被計(jì)算的絕對(duì)值與校準(zhǔn)飽和極限比較，以確定是否僅其中一個(gè)相電流傳 感器是飽和的；
[0015] 使用非飽和傳感器的被測(cè)量的相電流，外推一個(gè)飽和傳感器的相電流值，包括：
[0016] 計(jì)算作為非飽和傳感器的相電流函數(shù)的瞬時(shí)相電流值；
[0017] 確定被計(jì)算的瞬時(shí)相電流的絕對(duì)值是否超過(guò)用于所述一個(gè)飽和傳感器的被測(cè)量 的值；
[0018] 確定被計(jì)算的瞬時(shí)相電流的符號(hào)是否匹配所述一個(gè)飽和傳感器的被測(cè)量值的符 號(hào)；和
[0019] 使用被計(jì)算的瞬時(shí)相電流作為用于飽和傳感器的外推的相電流值；和
[0020] 僅當(dāng)符號(hào)匹配且被計(jì)算的瞬時(shí)相電流值超過(guò)用于飽和傳感器的被測(cè)量的值時(shí)，經(jīng) 由控制器使用外推相電流值執(zhí)行多相馬達(dá)的控制動(dòng)作，所述控制動(dòng)作包括控制多相馬達(dá)功 能和記錄表示多相馬達(dá)健康狀態(tài)的診斷代碼的至少一個(gè)。
[0021] 優(yōu)選地，系統(tǒng)包括功率逆變器模塊（PM)，并且其中，測(cè)量每一個(gè)相電流在PM和 多相馬達(dá)之間發(fā)生。
[0022] 優(yōu)選地，測(cè)量相電流使用霍爾效應(yīng)傳感器實(shí)現(xiàn)。
[0023] 優(yōu)選地，測(cè)量相電流使用分路電阻器實(shí)現(xiàn)。
[0024] 優(yōu)選地，計(jì)算作為非飽和傳感器相電流的函數(shù)的瞬時(shí)相電流值包括在不連續(xù)外推 范圍中計(jì)算瞬時(shí)相電流，其中用于飽和傳感器的電流幅度范圍為飽和傳感器的傳感器測(cè)量 范圍 1. 155 倍（I. 155X)至 2 倍（2X)。
[0025] 優(yōu)選地，計(jì)算作為非飽和相電流的函數(shù)的瞬時(shí)相電流值包括在連續(xù)外推范圍中計(jì) 算瞬時(shí)相電流，其中用于飽和傳感器的電流幅度范圍小于飽和傳感器的傳感器測(cè)量范圍的 L 155 倍。
[0026] 根據(jù)另一【具體實(shí)施方式】，提供一種系統(tǒng)，包括：
[0027] 多相馬達(dá)，具有第一、第二和第三相引線；
[0028] 功率逆變器模塊，其提供第一、第二和第三相電流至相應(yīng)第一、第二和第三相引 線.
[0029] 多個(gè)相電流傳感器，其每一個(gè)連接至第一、第二和第三相引線的相應(yīng)一個(gè)，并可操 作以測(cè)量第一、第二和第三相電流的相應(yīng)一個(gè)；和
[0030] 控制器，與所述多個(gè)相電流傳感器通信，其中，控制器包括處理器和有形非瞬態(tài)存 儲(chǔ)器，其上記錄有用于增加相電流傳感器的電流傳感范圍的指令，其中，指令通過(guò)處理器的 執(zhí)行導(dǎo)致控制器：
[0031] 經(jīng)由相電流傳感器測(cè)量所述多個(gè)相電流的每一個(gè)；
[0032] 計(jì)算每一個(gè)被測(cè)量的相電流的絕對(duì)值；
[0033] 將每一個(gè)被計(jì)算的絕對(duì)值與飽和極限單獨(dú)地比較，以確定是否僅一個(gè)傳感器相對(duì) 于飽和極限是飽和的而其余傳感器是非飽和傳感器；
[0034] 通過(guò)以下，由非飽和傳感器的被測(cè)量的相電流外推用于所述一個(gè)飽和傳感器的相 電流：
[0035] 計(jì)算作為非飽和傳感器的相電流函數(shù)的瞬時(shí)相電流值；
[0036] 確定是否被計(jì)算瞬時(shí)相電流的絕對(duì)值超過(guò)所述飽和傳感器的被測(cè)量的值；
[0037] 確定被計(jì)算瞬時(shí)相電流值的符號(hào)是否匹配所述