具有扭矩誤差檢測(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)量在所述逆變器內(nèi)的至少一個(gè)電壓和至少一個(gè)電流；存儲(chǔ)模塊，用于記錄在所述電動(dòng)機(jī)的電氣旋轉(zhuǎn)期間測(cè)量的值；用于在所述電氣旋轉(zhuǎn)后基于記錄的所述值來計(jì)算平均電功率的模塊；用于利用在所述電氣旋轉(zhuǎn)期間的所述平均電功率和所述電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度，來計(jì)算在所述電動(dòng)機(jī)的輸出軸上產(chǎn)生的扭矩的模塊；用于確定在所產(chǎn)生的扭矩與所述逆變器的參考扭矩之間的差的模塊；以及用于在所確定的差大于預(yù)定閾值的情況下校正扭矩誤差的模塊。
【專利說明】具有扭矩誤差檢測(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。本發(fā)明更具體地涉及用于驅(qū)動(dòng)這種電動(dòng)機(jī)的逆變器。
[0002]本發(fā)明特別適合于采用電動(dòng)機(jī)的機(jī)動(dòng)車輛的領(lǐng)域，該電動(dòng)機(jī)被特別用于執(zhí)行牽引功能。本發(fā)明特別涉及具有機(jī)動(dòng)化車輪的道路車輛或具有中央電動(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)(例如機(jī)動(dòng)車輛中使用的同步驟電動(dòng)機(jī))在定子上包括磁路和用于導(dǎo)電并且能夠生成定子磁通的電線繞組，并且在轉(zhuǎn)子上包括永磁體或電磁體和生成轉(zhuǎn)子磁通的磁路；這種電動(dòng)機(jī)裝備有給出轉(zhuǎn)子相對(duì)于定子的位置的旋轉(zhuǎn)變壓器。這種電動(dòng)機(jī)總是與逆變器相關(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，實(shí)際上這種電動(dòng)機(jī)是可逆的，換言之，它也可以用作交流發(fā)電機(jī)。在下文中引用了電動(dòng)機(jī)的時(shí)候，這是為了容易引用的目的而這么做，并且應(yīng)當(dāng)理解的是，在本發(fā)明的上下文中并不需要在作為電動(dòng)機(jī)的操作和作為交流發(fā)電機(jī)的操作之間進(jìn)行區(qū)分。
[0004]在非常大量的應(yīng)用中，特別是在機(jī)動(dòng)車輛中，電能源是直流源，例如電池或者燃料電池，該能量由DC電力母線輸送。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)換為具有適合于電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行設(shè)定點(diǎn)(setpoint)的幅值和頻率的AC信號(hào)的逆變器。與永磁同步電動(dòng)機(jī)相關(guān)聯(lián)的三相逆變器的任務(wù)是利用DC電力饋入在電動(dòng)機(jī)輸出軸處生成期望的機(jī)械扭矩。
[0005]在大多數(shù)需要大功率的應(yīng)用中，使用三相機(jī)器。運(yùn)行原理如下:由繞組中的電流建立的電動(dòng)機(jī)定子磁場(chǎng)與由磁體建立的轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)之間的交互產(chǎn)生機(jī)械扭矩。利用DC供電電壓并借助于功率晶體管的三個(gè)分支，逆變器產(chǎn)生三相電流的系統(tǒng)，所述三相電流具有適當(dāng)?shù)姆怠⑦m當(dāng)?shù)念l率和相對(duì)于轉(zhuǎn)子場(chǎng)的適當(dāng)?shù)南辔?，以便于?duì)電動(dòng)機(jī)的三相進(jìn)行饋電。為了控制電流的幅值，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)的每相的電流成為可能。為了控制電流的頻率和相位，逆變器接收測(cè)量轉(zhuǎn)子相對(duì)于定子的位置的旋轉(zhuǎn)變壓器的信號(hào)。
[0006]基于對(duì)電動(dòng)機(jī)的扭矩-電流的建模，逆變器確定電動(dòng)機(jī)的相電流的設(shè)定點(diǎn)，并且借助于逆變器的調(diào)節(jié)器來實(shí)施這些設(shè)定點(diǎn)。因此，逆變器不是控制扭矩，而是控制電動(dòng)機(jī)的電流，而這可能阻礙對(duì)特定故障的檢測(cè)。例如在逆變器中或電動(dòng)機(jī)中的部件故障的情況下，因此可能有如下情況:電流在逆變器看來是被正確地控制，但在電動(dòng)機(jī)軸上卻沒有產(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，重要的是，逆變器-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)在不具有不可控的響應(yīng)的情況下遵循操作者的意圖，特別是在故障的情況下，該故障例如可能導(dǎo)致生成不合時(shí)宜的加速或制動(dòng)扭矩。在機(jī)動(dòng)車輛具有機(jī)動(dòng)化車輪，且包括至少兩個(gè)各自裝備有電動(dòng)機(jī)的車輪的具體情況下，保證電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特別重要，以便于避免車輪的惡劣行為，該車輪的惡劣行為可能導(dǎo)致車輪之間的非期望的差動(dòng)扭矩，并導(dǎo)致司機(jī)失去對(duì)車輛的控制。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提出一種驅(qū)動(dòng)逆變器，所述驅(qū)動(dòng)逆變器使得能夠檢測(cè)任何電動(dòng)機(jī)或逆變器的故障。本發(fā)明的進(jìn)一步的目的是提出一種驅(qū)動(dòng)逆變器，所述逆變器使得能夠校正這些潛在的故障。
[0009]因此，本發(fā)明涉及一種逆變器，所述逆變器用于驅(qū)動(dòng)安裝在道路車輛中的電動(dòng)機(jī)，所述逆變器包括:
[0010]-至少一個(gè)傳感器，用于測(cè)量在所述逆變器內(nèi)的至少一個(gè)電壓和至少一個(gè)電流，
[0011]-存儲(chǔ)模塊，用于記錄在所述電動(dòng)機(jī)的電氣旋轉(zhuǎn)期間測(cè)量的值，
[0012]-用于在所述電氣旋轉(zhuǎn)之后基于記錄的所述值來計(jì)算平均電功率的模塊，
[0013]-用于利用在所述電氣旋轉(zhuǎn)期間的所述平均電功率和所述電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度，來計(jì)算在所述電動(dòng)機(jī)的輸出軸上產(chǎn)生的扭矩的模塊，
[0014]-用于確定在所產(chǎn)生的扭矩與所述逆變器的設(shè)定點(diǎn)扭矩之間的偏差的模塊，以及
[0015]-用于在所述偏差大于預(yù)定閾值的情況下校正扭矩誤差的模塊。
[0016]有利地使用所確定的偏差的絕對(duì)值以便執(zhí)行與所述閾值的比較。
[0017]在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，所述預(yù)定閾值例如是大約5Nm。然而，該值在不同的車輛之間可能有所不同，并且例如基于每個(gè)車輛在異常情況下的行為來確定該值。
[0018]在特別實(shí)施例中，所有存儲(chǔ)和計(jì)算操作不是在電氣旋轉(zhuǎn)期間進(jìn)行的，而是在旋轉(zhuǎn)變壓器旋轉(zhuǎn)期間進(jìn)行的。為了從旋轉(zhuǎn)變壓器的旋轉(zhuǎn)期間進(jìn)行的測(cè)量中獲得絕對(duì)電氣位置，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)或四對(duì)極的電機(jī)中，因此可以使用具有一對(duì)極的旋轉(zhuǎn)變壓器。在旋轉(zhuǎn)變壓器的旋轉(zhuǎn)期間的數(shù)據(jù)獲取因此對(duì)應(yīng)于三個(gè)或相應(yīng)的四個(gè)電氣旋轉(zhuǎn)期間的獲取。這樣的實(shí)施例具有許多優(yōu)點(diǎn)。一方面實(shí)現(xiàn)更方便的實(shí)施方式，另一方面，由于計(jì)算出的平均值因此是從更大數(shù)量的值中計(jì)算出來的，而這可以提高計(jì)算的準(zhǔn)確度，所以實(shí)現(xiàn)更高的精確度。
[0019]例如所述存儲(chǔ)模塊包括用于記錄在第一電氣旋轉(zhuǎn)期間或在第一旋轉(zhuǎn)變壓器旋轉(zhuǎn)期間進(jìn)行的測(cè)量的第一存儲(chǔ)器，以及用于一旦在所述第一電氣旋轉(zhuǎn)或第一旋轉(zhuǎn)變壓器旋轉(zhuǎn)之后已經(jīng)觸發(fā)所述平均功率的計(jì)算則記錄在第二電氣旋轉(zhuǎn)期間或在第二旋轉(zhuǎn)變壓器旋轉(zhuǎn)期間進(jìn)行的測(cè)量的第二存儲(chǔ)器。
[0020]如上所述，根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)逆變器將直流轉(zhuǎn)換為三相電流。因此在DC母線處和三相電流處都可以獲取測(cè)量結(jié)果并且估計(jì)所述扭矩。
[0021]在特別實(shí)施例中，逆變器因此包括至少一個(gè)母線電壓傳感器Ud。和至少一個(gè)母線電流傳感器Id。。由這些傳感器提供的測(cè)量結(jié)果的獲取與存儲(chǔ)因此使得確定直流上的平均功率成為可能，利用該功率來確定產(chǎn)生的扭矩。
[0022]在與以上實(shí)施例不同的另外的特別實(shí)施例中，逆變器包括使得能夠測(cè)量在逆變器的輸出處的至少兩相電流以及DC母線上的電壓的傳感器。利用相電流測(cè)量結(jié)果込和I。(見下面所述圖1)、利用母線電壓(Ud。)并且利用脈寬調(diào)制器的相應(yīng)指令(PWM-A、PWM-B、PWM-C)來計(jì)算在逆變器的三相輸出處的電功率。在該實(shí)施例中，因此利用三相電功率來確定產(chǎn)生的扭矩。
[0023]在特別實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)逆變器還包括用于從所述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，不減去相同的損耗。實(shí)際上，DC功率是在逆變器的輸入處測(cè)量的，并且必須從所述DC功率中減去逆變器損耗、電動(dòng)機(jī)損耗和三相線路中的損耗中的全部。相比之下，三相功率是在逆變器的輸出處測(cè)量的，并且因此僅需要從該功率中減去電動(dòng)機(jī)損耗和在三相線路中的損耗。具體而言，這些損耗包括在電動(dòng)機(jī)中和在三相線路中的鐵耗、變速器損耗和焦耳損耗。
[0024]在另一個(gè)特別實(shí)施例中，逆變器包括用于在測(cè)量的值被記錄之前，基于所述電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速來對(duì)所述值進(jìn)行采樣的模塊。實(shí)際上，如下面所述，能夠?qū)λ鲋颠M(jìn)行采樣是有用的，便于限制獲取的值的數(shù)量，并且因此限制逆變器的存儲(chǔ)模塊的大小。
[0025]在另外的實(shí)施例中，逆變器包括用于利用設(shè)定點(diǎn)電流并利用電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子溫度來計(jì)算設(shè)定點(diǎn)扭矩的模塊。
[0026]此外，在實(shí)施例中，逆變器包括用于將所產(chǎn)生的扭矩與測(cè)量的扭矩之間的偏差傳送到安裝在道路車輛中的電子監(jiān)控設(shè)備的模塊。在另外的實(shí)施例中，逆變器包括用于傳輸檢測(cè)到的故障的狀態(tài)的模塊，所述狀態(tài)基于該偏差來確定。實(shí)際上，特別在車輛具有機(jī)動(dòng)化車輪的情況下，如果電子設(shè)備監(jiān)視車輛的一般行為，那么如果該設(shè)備具有涉及檢測(cè)到的故障的信息，特別是涉及扭矩誤差的信息，將是有用的，以便于可以命令在另一車輪上的校正行動(dòng)。
[0027]在特別的實(shí)施例中，所述扭矩誤差校正模塊包括用于停止所述電動(dòng)機(jī)的模塊。實(shí)際上，如果檢測(cè)到扭矩誤差，這就意味著實(shí)際產(chǎn)生的扭矩與設(shè)定點(diǎn)扭矩不同。在車輛具有機(jī)動(dòng)化車輪的情況下，不同電動(dòng)機(jī)的設(shè)定點(diǎn)扭矩相等或至少相互關(guān)聯(lián)。如果產(chǎn)生的多個(gè)扭矩中的一個(gè)扭矩與設(shè)定點(diǎn)扭矩不對(duì)應(yīng)，那么這因此可以導(dǎo)致車輛不穩(wěn)定，例如車輛具有施加在車輛的兩個(gè)前輪上的差別很大的扭矩，這可導(dǎo)致非常危險(xiǎn)的狀況。在這種情況下，較可靠的應(yīng)變情況在于完全撤銷在其中檢測(cè)到故障的電動(dòng)機(jī)上的扭矩，例如通過完全停止電動(dòng)機(jī)來實(shí)施該撤銷。例如通過阻止對(duì)電力部件實(shí)施PWM-A、PWM-B、PWM-C指令來命令該停止。在此應(yīng)當(dāng)注意的是，在車輛具有機(jī)動(dòng)化車輪的情況下，電動(dòng)機(jī)僅在單個(gè)車輪上起作用。
[0028]在另外的特別實(shí)施例中，所述扭矩誤差校正模塊包括用于停止電動(dòng)車輛的模塊。例如通過車輛的電子監(jiān)控設(shè)備來控制用于停止車輛的模塊，并且驅(qū)動(dòng)逆變器具有用于與該電子監(jiān)控設(shè)備進(jìn)行通信的模塊。
[0029]因此，本發(fā)明還涉及一種被設(shè)計(jì)為安裝在車輛中的電子監(jiān)控設(shè)備，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)本發(fā)明所述的逆變器、車輪和安裝在所述車輪上的電動(dòng)機(jī)。
[0030]這種電子監(jiān)控設(shè)備包括:
[0031]-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，
[0032]-用于基于接收到的所述測(cè)量結(jié)果來確定所述車輛中的異常的模塊，
[0033]-用于基于所述異常并且基于預(yù)定策略的集合來確定將在所述車輛中實(shí)施的校正行動(dòng)的模塊，以及
[0034]-用于向安裝在所述第二子系統(tǒng)中的所述逆變器傳輸對(duì)應(yīng)于所述校正行動(dòng)的設(shè)定點(diǎn)的模塊。
[0035]在特別的實(shí)施例中，所述監(jiān)控設(shè)備還包括用于訪問包括所有預(yù)定策略的數(shù)據(jù)庫的模塊。[0036]在特別的實(shí)施例中，所述預(yù)定策略被包括在由下列構(gòu)成的組中: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)控安裝在所述車輛中的DC電源的狀態(tài)的策略、用于監(jiān)控在電動(dòng)機(jī)和冷卻系統(tǒng)中的溫度的策略以及用于監(jiān)控所述車輛的傳感器的策略。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0037]通過對(duì)由以下【專利附圖】

【附圖說明】的、優(yōu)選而非限定性的實(shí)施例的以下說明，本發(fā)明的另外的目的和優(yōu)點(diǎn)將變得清晰，在附圖中:
[0038]圖1示出了在三相電動(dòng)機(jī)上分支的驅(qū)動(dòng)逆變器的方框圖，
[0039]圖2以方框圖的形式示出了設(shè)定點(diǎn)扭矩的計(jì)算，
[0040]圖3以方框圖的形式示出了在電動(dòng)機(jī)輸出軸上實(shí)際產(chǎn)生的扭矩的計(jì)算。
【具體實(shí)施方式】
[0041]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包括下面描述的不同元件。設(shè)定點(diǎn)生成器I使得基于扭矩Ciwi和系統(tǒng)的限制(母線電壓和電勢(shì)差Ud。和Id。，電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)速度Ω和轉(zhuǎn)子相對(duì)于定子的角位置O)來確定待實(shí)施的設(shè)定點(diǎn)Id和I,成為可能?；谶@些設(shè)定點(diǎn)、和I,，可以通過扭矩估計(jì)器4來確定待產(chǎn)生的扭矩C?？梢曰谠摯a(chǎn)生的扭矩并基于電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)速度Ω，來計(jì)算待產(chǎn)生的功率。
[0042]此外，逆變器10包括設(shè)備2，所述設(shè)備2使得能夠基于由旋轉(zhuǎn)變壓器7提供的要素并基于施加的處理5來控制設(shè)定點(diǎn)電流Id和I,。實(shí)際上，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)換為以兩分量(正弦分量和余弦分量)的形式的電設(shè)定點(diǎn)，并且處理5使得執(zhí)行逆操作以便于得到轉(zhuǎn)子角度值和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速成為可能。基于這些要素，設(shè)備12可以生成三個(gè)信號(hào)PWM-A、PWM-B和PWM-C，所述信號(hào)將被功率電路3轉(zhuǎn)換為旨在供應(yīng)給電動(dòng)機(jī)6的三相信號(hào)。
[0043]在這種設(shè)備中，有用的是，保護(hù)所執(zhí)行的計(jì)算中的一些計(jì)算，以便于保證可靠運(yùn)行。因此，檢測(cè)產(chǎn)生的扭矩上的誤差或扭矩上的異常波動(dòng)是有用的。
[0044]由于電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造，在電氣旋轉(zhuǎn)期間觀察到大約幾個(gè)百分點(diǎn)的輕微的扭矩波動(dòng)是正常的。由于功率的平衡，因扭矩波動(dòng)而引起的輸出機(jī)械功率的波動(dòng)也被轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)輸入處的電功率的波動(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 (見圖3)和測(cè)量母線電SUd。和母線電流Id。的傳感器，以使得確定輸入電功率成為可能。在此應(yīng)當(dāng)注意的是，在位于直流處，換言之，位于變換器的輸入處確定電功率的情況下，實(shí)施該具體說明。然而，當(dāng)在位于三相電流處確定電功率的情況下，類似模塊可能是詳盡的。
[0045]對(duì)輸入電功率的該確定分兩個(gè)步驟執(zhí)行。在第一步驟中，將在至少一個(gè)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)果填充到記錄在逆變器的存儲(chǔ)器中的第一表格。在此應(yīng)當(dāng)注意的是，在電機(jī)中，由于電氣旋轉(zhuǎn)取決于極對(duì)的數(shù)量，所以機(jī)械旋轉(zhuǎn)并不一定與電氣旋轉(zhuǎn)相對(duì)應(yīng)。在包括兩個(gè)極對(duì)的機(jī)器中，因此一個(gè)機(jī)械旋轉(zhuǎn)對(duì)應(yīng)于兩個(gè)電氣旋轉(zhuǎn)。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，在旋轉(zhuǎn)變壓器旋轉(zhuǎn)期間獲取測(cè)量結(jié)果，以便于獲得足夠完整的、并且可以從中推斷出潛在扭矩誤差或潛在波動(dòng)的信息。因此，在電氣旋轉(zhuǎn)期間，逆變器以每100毫秒一個(gè)測(cè)量結(jié)果的速率在表格中記錄測(cè)量的值。
[0046]在以下說明中，將使用術(shù)語“電氣旋轉(zhuǎn)”，然而本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在此詳述的示例也適用于使用旋轉(zhuǎn)變壓器旋轉(zhuǎn)的情況。
[0047]然而在電機(jī)低速旋轉(zhuǎn)的情況下，每100毫秒的采樣會(huì)導(dǎo)致極大的表格。例如，對(duì)于500rpm的速度，如此采樣可以導(dǎo)致1200個(gè)值的記錄。因此在優(yōu)選的實(shí)施例中，因此使用例如200個(gè)值的固定大小的表格，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到1500rpm之間的速度，逆變器相對(duì)于基礎(chǔ)采樣僅在六個(gè)值中獲取一個(gè)值，換言之，每600毫秒一個(gè)值。對(duì)于在1500rpm到3500rpm之間的速度，逆變器僅在三個(gè)值中獲取一個(gè)值，換言之，每300毫秒一個(gè)值。相比之下，對(duì)于大于3500rpm的旋轉(zhuǎn)速度，可以每100毫秒獲取一個(gè)值。
[0048]當(dāng)電氣旋轉(zhuǎn)過去時(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。將在下面的段落中描述該處理。同時(shí)，根據(jù)相同的規(guī)則，在之后的旋轉(zhuǎn)期間繼續(xù)值的獲取，并且將值記錄在第二表格中。在實(shí)施例中，只使用兩個(gè)表格，這意味著在第三電氣旋轉(zhuǎn)期間獲取的值將被記錄在第一表格中，代替并取代已經(jīng)同時(shí)被處理的值。
[0049]基于記錄在第一表格中的該數(shù)據(jù)，可以通過使用公式“功率=母線電流*母線電壓”，并且通過將結(jié)果在采樣時(shí)間上進(jìn)行積分來計(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)軸上的輸出處的機(jī)械扭矩，必須得實(shí)際消耗的機(jī)械功率。在實(shí)施例中，對(duì)應(yīng)于簡(jiǎn)化方案，基于平均電功率并且基于電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)速度來計(jì)算機(jī)械扭矩。轉(zhuǎn)而基于對(duì)旋轉(zhuǎn)變壓器提供的信號(hào)執(zhí)行的測(cè)量和處理來確定該旋轉(zhuǎn)速度(方框5)。
[0050]在進(jìn)一步的實(shí)施例中，逆變器包括用于向電功率施加任意得率(yield)以便于評(píng)估機(jī)械功率的模塊，所述機(jī)械功率將用于機(jī)械扭矩的計(jì)算。
[0051]在又一個(gè)進(jìn)一步的實(shí)施例中，逆變器包括用于從計(jì)算的平均電功率中減去電動(dòng)機(jī)損耗的和31的模塊。該方法必定需要更多的計(jì)算時(shí)間，但是卻使得獲得更高的精確度成為可能。
[0052]電動(dòng)機(jī)損耗包括:
[0053]-電動(dòng)機(jī)鐵耗32。鐵耗一方面取決于電頻率,因此取決于旋轉(zhuǎn)速度,另一方面取決于電動(dòng)機(jī)電流。為了簡(jiǎn)化計(jì)算，基于與使鐵耗誤差最小的平均充電電流相對(duì)應(yīng)的電動(dòng)機(jī)鐵耗，并且基于電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)速度Ω，來評(píng)估本實(shí)施例中的鐵耗，
[0054]-取決于電動(dòng)機(jī)電流Inrot的變速器損耗和線纜損耗33，
[0055]-電動(dòng)機(jī)的焦耳損耗34，該焦耳損耗是利用焦耳損耗35，根據(jù)180°C(其被轉(zhuǎn)置用于測(cè)量的或評(píng)估的繞組T的工作溫度)下的繞組的電動(dòng)機(jī)電流來計(jì)算的。
[0056]如果在旋轉(zhuǎn)期間的平均機(jī)械功率是已知的，那么必須將該功率除以(圖3中的方框36)電動(dòng)機(jī)速度，以便于確定在電動(dòng)機(jī)的輸出軸上的實(shí)際產(chǎn)生的扭矩(或測(cè)量的扭矩)。
[0057]此外，逆變器包括用于確定將要產(chǎn)生的扭矩的模塊，如借助于圖2所述那樣。在第一步驟中，利用設(shè)定點(diǎn)電流、和I,來計(jì)算(方框20)在大約50°C的轉(zhuǎn)子溫度下的發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩。如果轉(zhuǎn)子溫度增高，則由于磁體剩磁電感的負(fù)溫度系數(shù)，電磁扭矩降低。在具有強(qiáng)溫度系數(shù)的釹鐵硼(NdFeB)型永磁體的情況下，這種現(xiàn)象特別顯著。
[0058]為了考慮這種降低，基于實(shí)際轉(zhuǎn)子溫度來補(bǔ)償(方框21)在大約50°C的轉(zhuǎn)子溫度下的扭矩。為此，對(duì)該轉(zhuǎn)子溫度進(jìn)行估計(jì)(方框22)。[0059]在示例中，將要被用于用信號(hào)表示故障的設(shè)定點(diǎn)扭矩就是因此計(jì)算的待產(chǎn)生的扭矩。在進(jìn)一步的示例中，設(shè)定點(diǎn)扭矩是如所指示那樣計(jì)算的將要產(chǎn)生的扭矩與在當(dāng)前時(shí)刻待產(chǎn)生的扭矩之間的平均值減去I得到的值。
[0060]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，特別是大于預(yù)定值，那么這就表示在驅(qū)動(dòng)逆變器中或在電動(dòng)機(jī)中存在故障，并且因此表示對(duì)電動(dòng)機(jī)扭矩的控制缺失。
[0061]不一致的電動(dòng)機(jī)扭矩導(dǎo)致與司機(jī)意愿相獨(dú)立的不合時(shí)宜的加速或制動(dòng)，在車輛的行為方面這是非常危險(xiǎn)的，并且因此必須不惜一切代價(jià)來避免。因此，如果逆變器檢測(cè)到指示故障的偏差，那么逆變器命令用于校正誤差的行動(dòng)。例如該校正行動(dòng)是停止電機(jī)的行動(dòng)，因此引起談及的車輪靠慣性轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0062]在具體實(shí)施例中，補(bǔ)充校正行動(dòng)可以由以下行動(dòng)組成:向車輛的組合監(jiān)控元件傳輸故障信令，所述監(jiān)控元件因此可以命令用于停車的行動(dòng)或?qū)囕v的另一車輪的校正行動(dòng)。
[0063]在剛剛描述的檢測(cè)過程中使用平均值，而因此這可能導(dǎo)致故障未被檢測(cè)到。在另一個(gè)實(shí)例中，根據(jù)本發(fā)明所述的逆變器因此也用于檢測(cè)扭矩波動(dòng)。實(shí)際上，可能的是，在電動(dòng)機(jī)的輸出軸上實(shí)際產(chǎn)生的扭矩平均起來接近設(shè)定點(diǎn)扭矩，但是該實(shí)際產(chǎn)生的扭矩具有到更高或更低范圍的波動(dòng)。這些波動(dòng)例如可以是電路元件故障的征兆，如果不命令采取校正行動(dòng)，該故障會(huì)隨著時(shí)間在系統(tǒng)功能上引起嚴(yán)重后果。
[0064]扭矩波動(dòng)的檢測(cè)使用與扭矩誤差的檢測(cè)相同的測(cè)量值。如上所述，因此利用電氣旋轉(zhuǎn)期間測(cè)量的值填充表格，但是對(duì)數(shù)據(jù)執(zhí)行的處理不同。實(shí)際上，為了檢測(cè)扭矩波動(dòng)，必須計(jì)算利用母線電壓值與母線電流值所對(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)電功率之差的絕對(duì)值在獲取時(shí)間段上的平均值。接著將該差的絕對(duì)值的平均值表示為絕對(duì)扭矩值，即將每個(gè)功率的差都除以旋轉(zhuǎn)速度，或者將該差的絕對(duì)值的平均值表示為平均電功率的百分比。
[0065]如果該平均值作為絕對(duì)值或百分比大于預(yù)定值，那么這意味著系統(tǒng)中出現(xiàn)故障，并且接著由逆變器命令采取校正行動(dòng)。例如該校正行動(dòng)包括停止電機(jī)并且因此使談及的車輪靠慣性轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0066]如上所述，通過將測(cè)量的平均功率除以電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度來確定產(chǎn)生的扭矩。如果電動(dòng)機(jī)以非常低的速度運(yùn)行，估計(jì)的扭矩將會(huì)趨向非常大的值。在這種情況下，測(cè)量中或者損耗估計(jì)中最輕微的不精確都可以導(dǎo)致對(duì)產(chǎn)生的扭矩的錯(cuò)誤估計(jì)，并且因此導(dǎo)致誤差的誤檢測(cè)。因此，在具體實(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。
[0067]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。
[0068]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。[0069]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(10)，所述逆變器包括: -至少一個(gè)傳感器，其用于測(cè)量在所述逆變器內(nèi)的至少一個(gè)電壓和至少一個(gè)電流， -存儲(chǔ)模塊，用于記錄在所述電動(dòng)機(jī)的電氣旋轉(zhuǎn)期間測(cè)量的值， -用于在所述電氣旋轉(zhuǎn)后基于所記錄的值來計(jì)算平均電功率的模塊， -用于利用在所述電氣旋轉(zhuǎn)期間的所述平均電功率和所述電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度，來計(jì)算在所述電動(dòng)機(jī)的輸出軸處所產(chǎn)生的扭矩的模塊， -用于確定在所產(chǎn)生的扭矩與所述逆變器的設(shè)定點(diǎn)扭矩之間的偏差的模塊，以及 -用于在所述偏差大于預(yù)定閾值的情況下校正扭矩誤差的模塊。 有利地使用所確定的偏差的絕對(duì)值以便于執(zhí)行與所述閾值的比較。
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)之前權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的驅(qū)動(dòng)逆變器，包括用于從所述平均電功率中減去在所述電動(dòng)機(jī)中所測(cè)量的損耗的模塊。
5.根據(jù)之前權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的驅(qū)動(dòng)逆變器，包括在所測(cè)量的值被記錄之前，基于所述電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速來對(duì)所述值進(jìn)行采樣的模塊。
6.根據(jù)之前權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的驅(qū)動(dòng)逆變器，其中，所述扭矩誤差校正模塊包括用于停止所述電動(dòng)機(jī)的模塊。
7.根據(jù)權(quán)利要求6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)期間或在第一旋轉(zhuǎn)變壓器旋轉(zhuǎn)期間執(zhí)行的測(cè)量的第一存儲(chǔ)器，以及用于一旦所述平均功率的計(jì)算已經(jīng)被觸發(fā)則記錄在第二電氣旋轉(zhuǎn)期間或在第二旋轉(zhuǎn)變壓器旋轉(zhuǎn)期間執(zhí)行的測(cè)量的第二存儲(chǔ)器。
8.根據(jù)之前權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的驅(qū)動(dòng)逆變器，其中，所述扭矩誤差校正模塊包括用于停止電動(dòng)車輛的模塊。
9.根據(jù)之前權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的驅(qū)動(dòng)逆變器，包括用于將所產(chǎn)生的扭矩與所測(cè)量的扭矩之間的偏差傳送到安裝在所述道路車輛中的電子監(jiān)控設(shè)備的模塊。
10.一種被設(shè)計(jì)為安裝在車輛中的電子監(jiān)控設(shè)備，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到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， -用于基于接收到的測(cè)量結(jié)果來確定所述車輛中的異常的模塊， -用于基于所述異常并且基于預(yù)定策略的集合來確定在所述車輛中待實(shí)施的校正行動(dòng)的模塊，以及 -用于向安裝在所述第二子系統(tǒng)中的所述逆變器傳輸對(duì)應(yīng)于所述校正行動(dòng)的設(shè)定點(diǎn)的模塊。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電子監(jiān)控設(shè)備，還包括用于訪問包括全部預(yù)定策略的數(shù)據(jù)庫的模塊。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的電子監(jiān)控設(shè)備，其中，所述預(yù)定策略被包括由以下策略組成的組中: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)控安裝在所述車輛中的DC電源的狀態(tài)的策略、用于監(jiān)控在電動(dòng)機(jī)和冷卻系統(tǒng)中的 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)】H02P21/14GK104010868SQ201280063720
【公開日】2014年8月27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