專利名稱：用于在多相電機(jī)運(yùn)行期間對其電流傳感器診斷的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于在具有n-1個(gè)電流傳感器的η相多相電機(jī) (Drehfeldmaschine)運(yùn)行期間對其電流傳感器診斷的方法。
背景技術(shù)：
為了調(diào)節(jié)多相電機(jī)以例如在車輛中用作驅(qū)動(dòng)裝置，尤其是需要電流傳感器，以便檢測相電流。在此，對于η相多相電機(jī)需要至少n-1個(gè)電流傳感器，以便檢測所有的相電流。對于通常的三相多相電機(jī)，這例如表示，2個(gè)電流傳感器被設(shè)置用于3相多相電機(jī)的兩相。從n-1個(gè)所測量的相電流中可推斷出第η個(gè)相電流，因?yàn)槎嘞嚯姍C(jī)的相電流在每個(gè)時(shí)刻的和總是得出零值。在此存在的要求是，在連續(xù)運(yùn)行中對電流傳感器進(jìn)行監(jiān)控，所具有的目標(biāo)是，對電流傳感器執(zhí)行可能必要的再校準(zhǔn)或者識別損壞的電流傳感器。如果在電流傳感器中出現(xiàn)故障，例如偏置故障、放大故障、線路中斷或者短路，則可能由此產(chǎn)生多相電機(jī)的錯(cuò)誤轉(zhuǎn)矩的后果。由于傳感器故障造成的錯(cuò)誤轉(zhuǎn)矩的不期望后果在多相電機(jī)被用作車輛中的驅(qū)動(dòng)裝置時(shí)例如可以是擺動(dòng)轉(zhuǎn)矩、發(fā)出噪音和振動(dòng)，也可以是由于不期望或太大的加速度或延遲引起的個(gè)人危險(xiǎn)。一個(gè)根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)公知的用于診斷電流傳感器的方案是，除了至少n-1個(gè)對于調(diào)節(jié)所需的電流傳感器之外還使用一個(gè)另外的電流傳感器，以使得可以監(jiān)控多相電機(jī)的所有相。例如，在3相多相電機(jī)中設(shè)置第三電流傳感器。在此不利地引起成本的增加。因?yàn)樵讦窍喽嘞嚯姍C(jī)中，所有相電流的和必須總是等于零，所以測量所有的電流并且檢驗(yàn)，在所述情形中的η個(gè)電流傳感器信號的和在考慮適當(dāng)預(yù)給定的公差的情況下是否等于零。以此方式可以確定單個(gè)的電流傳感器故障。但是在此不能在每種情形中都指定出電流傳感器中的哪個(gè)是損壞的。對傳感器的再校準(zhǔn)用該方法同樣是不可能的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)在于，說明一種用于在具有n-1個(gè)電流傳感器的η相多相電機(jī)運(yùn)行期間對其電流傳感器診斷的方法，在該方法中避免了所述缺點(diǎn)。該任務(wù)通過根據(jù)權(quán)利要求1的方法解決。本發(fā)明構(gòu)思的擴(kuò)展方案和改進(jìn)方案是從屬權(quán)利要求的主題。該任務(wù)尤其是通過用于對具有n-1個(gè)電流傳感器的η相多相電機(jī)的電流傳感器進(jìn)行診斷的方法來解決，其中在多相電機(jī)的正常運(yùn)行期間該多相電機(jī)的η個(gè)相被短路以短的持續(xù)時(shí)間并且在短路運(yùn)行期間n-1個(gè)短路電流的時(shí)間變化曲線由n-1個(gè)電流傳感器來測量。n-1個(gè)所測量的短路電流的時(shí)間變化曲線的實(shí)際值被與該n-1個(gè)短路電流的相應(yīng)的預(yù)給定的額定值相比較。從該比較中推斷出一個(gè)或多個(gè)電流傳感器的可能的故障狀態(tài)。


本發(fā)明在下面按照在附圖的圖中示出的實(shí)施例來詳細(xì)解釋，其中相同的元素配備有相同的附圖標(biāo)記。圖1在一個(gè)圖表中示出短路的同步電機(jī)的與轉(zhuǎn)速相關(guān)的電流和短路轉(zhuǎn)矩； 圖2在一個(gè)流程圖中示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施形式；
圖3示出用于具有電流傳感器和B6橋接電路的三相電動(dòng)機(jī)M的驅(qū)動(dòng)變流器的示例。
具體實(shí)施例方式圖1在一個(gè)圖表中示出短路的、被實(shí)施為永久激勵(lì)型同步電機(jī)的多相電機(jī)的與轉(zhuǎn)速相關(guān)的電流和短路轉(zhuǎn)矩。如果所激勵(lì)的同步電機(jī)的端子被短路并且該同步電機(jī)被驅(qū)動(dòng) (例如在電動(dòng)機(jī)由于回轉(zhuǎn)質(zhì)量引起隨動(dòng)時(shí))，則與轉(zhuǎn)速相關(guān)的電流由于感應(yīng)電壓而流過這些相。此外，引起在數(shù)值上較小的短路轉(zhuǎn)矩。為此，在圖1中示出示例性的變化曲線。圖1的 X軸以u/min表示轉(zhuǎn)速，y軸以安培表示所測量的相電流的幅度或以Nm表示轉(zhuǎn)矩。所測量的相電流在轉(zhuǎn)速上的變化曲線在圖1的上部曲線中示出，轉(zhuǎn)矩的變化曲線在圖1的下部曲線中示出?？梢钥吹剑?dāng)在測量期間轉(zhuǎn)速在時(shí)間上恒定時(shí)，所測量的相電流在高于約2000 U/min的寬的轉(zhuǎn)速范圍上的大小非常恒定。同樣，所測量的短路轉(zhuǎn)矩在高于約2000U/min的寬的轉(zhuǎn)速范圍上同樣基本上恒定。如果現(xiàn)在在短路運(yùn)行中確定了已知多相電機(jī)的相電流，使得該多相電機(jī)及其正確校準(zhǔn)的電流傳感器無問題地起作用，則所測量的值可被考慮作為用于診斷該多相電機(jī)或另外的同樣的多相電機(jī)的電流傳感器的參考值。此外，在此可以為這些分別確定的值預(yù)給定確定的公差范圍，在該公差范圍中這些值被允許與所述參考值有偏差，而不會由此引出電流傳感器的損壞或不正確的工作方式。所求得的用于同樣制造的多相電機(jī)的值的一定波動(dòng)例如可以由部件公差及制造公差得出。為了在多相電機(jī)的連續(xù)運(yùn)行中執(zhí)行對電流傳感器的檢驗(yàn)，該多相電機(jī)從正常運(yùn)行開始在例如3至6個(gè)固有振動(dòng)周期的(非常)短的持續(xù)時(shí)間內(nèi)被置為短路運(yùn)行并且接著又被置為正常運(yùn)行。在該短路運(yùn)行的短的持續(xù)時(shí)間期間，該多相電機(jī)不能以輸出轉(zhuǎn)矩來運(yùn)行。 在電動(dòng)機(jī)在車輛的混合驅(qū)動(dòng)裝置中示例性運(yùn)行時(shí)，可容易地應(yīng)用該測量方法，因?yàn)樵谠搼?yīng)用情形中驅(qū)動(dòng)裝置不必經(jīng)常提供轉(zhuǎn)矩。在所有這些情形中優(yōu)選規(guī)定，從正常運(yùn)行到短路運(yùn)行的過渡及反向的過渡被實(shí)施為平滑的。這例如可以通過相應(yīng)的控制裝置實(shí)現(xiàn)，該控制裝置可以用硬件或軟件或兩者的混用來實(shí)施。下面描述，η相多相電機(jī)的電流傳感器的哪些故障狀態(tài)可以在此通過測量短路電流和與參考值相比較來確定。1.在確定出一個(gè)或多個(gè)電流傳感器的實(shí)際值與額定值之間的偏置偏差大于預(yù)給定的閾值時(shí)，得出對電流傳感器中的一個(gè)或多個(gè)有必要再校準(zhǔn)的提示。2.在確定出一個(gè)或多個(gè)電流傳感器的實(shí)際值與額定值之間的放大偏差大于預(yù)給定的閾值時(shí)，得出對電流傳感器中的一個(gè)或多個(gè)有必要再校準(zhǔn)的提示。3.在確定出電流傳感器相對于地或相對于供電電壓短路時(shí)，得出電流傳感器有損壞的提示或在電流傳感器與連接在后面的單元之間有損壞連接的提示。4.在確定出所有η-1個(gè)電流傳感器的額定值與實(shí)際值之間的偏差大于預(yù)給定的閾值時(shí)，得出該多相電機(jī)被去磁的提示。
5.在確定出一個(gè)電流傳感器的實(shí)際值為零以及在確定出所有其它的電流傳感器的實(shí)際值相錯(cuò)位(phasenversetzen)確定的值并且在幅度上與額定值偏差大于預(yù)給定的值時(shí)，得出在多相電機(jī)與所屬變流器之間的屬于一個(gè)電流傳感器的連接中斷的提示。圖2在一個(gè)流程圖中示出根據(jù)本發(fā)明的用于在具有至少n-1個(gè)電流傳感器的η相多相電機(jī)運(yùn)行期間對其電流傳感器進(jìn)行診斷的方法的實(shí)施形式。但是對于下面的研究，基于n-1個(gè)電流傳感器。在第一步驟1中，在多相電機(jī)的正常運(yùn)行期間，該多相電機(jī)的η相在該多相電機(jī)的轉(zhuǎn)速恒定時(shí)循環(huán)地在預(yù)給定的時(shí)刻被短路以短的持續(xù)時(shí)間。在步驟2中， 在短路運(yùn)行期間，n-1個(gè)短路電流的時(shí)間變化曲線由n-1個(gè)電流傳感器測量。在步驟3中， n-1個(gè)所測量的短路電流的時(shí)間變化曲線的實(shí)際值被與該n-1個(gè)短路電流的相應(yīng)的預(yù)給定的額定值相比較。在確定出傳感器中的至少一個(gè)的實(shí)際值與額定值之間的偏置偏差大于預(yù)給定的閾值時(shí)，在步驟4中識別為有必要對電流傳感器中的一個(gè)或多個(gè)再校準(zhǔn)。在步驟5中，在確定出電流傳感器中的至少一個(gè)的實(shí)際值與額定值之間的放大偏差大于預(yù)給定的閾值時(shí)，判斷有必要對該至少一個(gè)電流傳感器進(jìn)行再校準(zhǔn)。在步驟6中，在確定出電流傳感器相對于地或相對于供電電壓短路時(shí)，判斷電流傳感器有損壞或在電流傳感器與連接在后面的單元之間的連接有損壞。在步驟7中，在確定出所有n-1個(gè)電流傳感器的幅度的額定值與實(shí)際值之間的偏差大于預(yù)給定的閾值時(shí)，識別為該多相電機(jī)被去磁。在步驟8中，在確定出電流傳感器的實(shí)際值為零并且在確定出所有其它的電流傳感器的實(shí)際值與額定值相錯(cuò)位確定的值并且在幅度上偏差大于預(yù)給定的值時(shí)，判斷在多相電機(jī)與所屬變流器之間的屬于一個(gè)電流計(jì)的連接中斷。當(dāng)多相電機(jī)的轉(zhuǎn)速在短路運(yùn)行期間的波動(dòng)大于預(yù)給定的閾值時(shí)，不采用所測量的實(shí)際值并且在短路運(yùn)行的下一時(shí)刻重新進(jìn)行測量和分析。方法步驟4至8的順序在此并不強(qiáng)制地是示出在圖2中的順序。通常，方法步驟4至8可以以任意的順序來實(shí)施。在該方法的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施形式中，對于在額定值與實(shí)際值之間的偏差的確定以偏差出現(xiàn)的統(tǒng)計(jì)概率減小的順序來進(jìn)行。在統(tǒng)計(jì)方面最可能出現(xiàn)的故障首先通過這種方式被檢驗(yàn)，以便在時(shí)間上盡可能有效率地實(shí)現(xiàn)該方法。為了短路可以使用通常反正存在的驅(qū)動(dòng)變流器(尤其是其電開關(guān))或電動(dòng)機(jī)的饋電電路中的其它的尤其是電子開關(guān)。圖3為此示出一個(gè)簡化的示例，其中示出用于三相電動(dòng)機(jī)M的驅(qū)動(dòng)變流器，該電動(dòng)機(jī)因此具有三個(gè)饋電線U、V、W，其中兩個(gè)饋電線U、W配備有電流傳感器Sl和S2。該驅(qū)動(dòng)變流器尤其是包括所謂的B6橋接電路，該B6橋接電路具有6個(gè) (晶體管形式的)電子開關(guān)Tl至T6、例如IGBT、M0SFET等。在此從電動(dòng)機(jī)M的相應(yīng)端子，三個(gè)開關(guān)T4、T5、T6被引導(dǎo)到地G并且三個(gè)開關(guān)T1、T2、T3被引導(dǎo)到供電電位B。為了短路， 開關(guān)Τ4、Τ5、Τ6被接通并且開關(guān)Tl、Τ2、Τ3被斷開(或相反)。
權(quán)利要求
1.一種用于診斷η相多相電機(jī)的饋電電路中的n-1個(gè)電流傳感器的方法，其中在該多相電機(jī)運(yùn)行期間該多相電機(jī)的η相在用于短路運(yùn)行的預(yù)給定的時(shí)刻被短路以短的持續(xù)時(shí)間，在短路運(yùn)行期間n-1個(gè)短路電流的時(shí)間變化曲線由n-1個(gè)電流傳感器測量，并且n-1個(gè)所測量的短路電流的時(shí)間變化曲線的實(shí)際值被與該n-1個(gè)短路電流的相應(yīng)的預(yù)給定的額定值相比較。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中在確定出一個(gè)或多個(gè)電流傳感器的實(shí)際值與額定值之間的偏置偏差大于預(yù)給定的閾值時(shí)，判斷該一個(gè)或多個(gè)電流傳感器有必要再校準(zhǔn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中在確定出一個(gè)或多個(gè)電流傳感器的實(shí)際值與額定值之間的放大偏差大于預(yù)給定的閾值時(shí)，判斷該一個(gè)或多個(gè)電流傳感器有必要再校準(zhǔn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中在確定出電流傳感器相對于地或者相對于供電電壓短路時(shí)，判斷該電流傳感器有損壞或者在該電流傳感器與連接在后面的單元之間的連接有損壞。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中在確定出所有n-1個(gè)電流傳感器的幅度的額定值與實(shí)際值之間的偏差大于預(yù)給定的閾值時(shí)，判斷多相電機(jī)被去磁。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中在確定出一個(gè)電流傳感器的實(shí)際值為零以及在確定出所有其它電流傳感器的實(shí)際值與額定值相錯(cuò)位確定的第一閾值并且在幅度上偏差大于預(yù)給定的第二閾值時(shí)，判斷在多相電機(jī)與所屬變流器之間的屬于一個(gè)電流傳感器的連接中斷。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6之一的方法，其中通過用于所述多相電機(jī)的控制裝置平滑地實(shí)施從正常運(yùn)行到短路運(yùn)行的過渡以及反向的過渡。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中當(dāng)多相電機(jī)的轉(zhuǎn)速在短路運(yùn)行期間的波動(dòng)大于預(yù)給定的閾值時(shí)，所測量的實(shí)際值不被采用并且不被考慮用于與相應(yīng)的額定值相比較。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8之一的方法，其中所述多相電機(jī)是用于車輛的混合驅(qū)動(dòng)裝置的部分。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9之一的方法，其中確定額定值與實(shí)際值之間的偏差以偏差出現(xiàn)的統(tǒng)計(jì)概率減小的順序來進(jìn)行。
全文摘要
一種用于對具有n-1個(gè)電流傳感器的n相多相電機(jī)(M)的電流傳感器(S1，S2)進(jìn)行診斷的方法，其中在該多相電機(jī)正常運(yùn)行期間該多相電機(jī)的n相(U，V，W)被短路以短的持續(xù)時(shí)間并且在短路運(yùn)行期間n-1個(gè)短路電流的時(shí)間變化曲線由n-1個(gè)電流傳感器測量。n-1個(gè)所測量的短路電流的時(shí)間變化曲線的實(shí)際值被與該n-1個(gè)短路電流的相應(yīng)的預(yù)給定的額定值相比較。從該比較中推斷出一個(gè)或多個(gè)電流傳感器的可能的故障狀態(tài)。
文檔編號H02P29/02GK102341263SQ201080010588
公開日2012年2月1日 申請日期2010年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月24日
發(fā)明者格賴夫 A., 瓦格納 B. 申請人:大陸泰密克微電子有限責(zé)任公司