專利名稱：用于電動馬達(dá)轉(zhuǎn)矩監(jiān)測的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明 一 般地涉及電動馬達(dá)，且更特定地涉及用于監(jiān)測電動馬達(dá)轉(zhuǎn) 矩的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
電動馬達(dá)(例如永磁同步馬達(dá))使用在多種應(yīng)用中，包括車輛應(yīng)用。 在混合動力車輛開發(fā)中，電動馬達(dá)是混合動力動力總成系統(tǒng)的基本部 件。除多種功能外，電動馬達(dá)是轉(zhuǎn)矩源。例如，馬達(dá)可以運(yùn)行以產(chǎn)生正 轉(zhuǎn)矩來以馬達(dá)才莫式驅(qū)動車輛。馬達(dá)也可以運(yùn)行以產(chǎn)生負(fù)轉(zhuǎn)矩而用于以發(fā) 電模式生成能量。
電動馬達(dá)的實(shí)際轉(zhuǎn)矩輸出不必需對應(yīng)于希望的或命令的轉(zhuǎn)矩，且因 此影響了轉(zhuǎn)矩完整性。例如，電動馬達(dá)可以產(chǎn)生具有命令的轉(zhuǎn)矩相反的 極性的轉(zhuǎn)矩輸出。命令的轉(zhuǎn)矩值可以與電動馬達(dá)的實(shí)際轉(zhuǎn)矩輸出比較， 以確定是否超過用于控制的閾值。然而，多個變量(例如，測量的馬達(dá) 轉(zhuǎn)速、對于損失有貢獻(xiàn)的狀況，感測到的轉(zhuǎn)子位置等)可能影響對實(shí)際 轉(zhuǎn)矩輸出的確定。
因此，希望的是提供用于監(jiān)測電動馬達(dá)轉(zhuǎn)矩的方法和系統(tǒng)。另外， 希望的是提供用于檢測混合動力車輛的馬達(dá)轉(zhuǎn)矩完整性的方法和系統(tǒng)。 此外，本發(fā)明的其他合適的特點(diǎn)和特征將,人隨后的詳細(xì)描述和附帶的權(quán) 利要求中結(jié)合附圖和前述的技術(shù)領(lǐng)域和背景技術(shù)變得顯見。

發(fā)明內(nèi)容
提供了用于監(jiān)測由電動馬達(dá)產(chǎn)生的馬達(dá)轉(zhuǎn)矩的方法和設(shè)備。在 一 個 實(shí)施例中，提供了用于監(jiān)測由電動馬達(dá)響應(yīng)于轉(zhuǎn)矩命令而產(chǎn)生的實(shí)現(xiàn)了
的馬達(dá)轉(zhuǎn)矩的方法。電動馬達(dá)在馬達(dá)速度下可運(yùn)行。方法包括當(dāng)馬達(dá) 速度不高于第一預(yù)先確定的闊值時基于電動馬達(dá)的轉(zhuǎn)子位置和電動馬 達(dá)的相電流確定實(shí)現(xiàn)了的馬達(dá)轉(zhuǎn)矩，當(dāng)馬達(dá)速度高于第 一預(yù)先確定的閾 值時基于供給到電動馬達(dá)的損失補(bǔ)償功率確定實(shí)現(xiàn)了的馬達(dá)轉(zhuǎn)矩，將實(shí) 現(xiàn)了的馬達(dá)轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)矩命令對比，和當(dāng)實(shí)現(xiàn)了的馬達(dá)轉(zhuǎn)矩不在轉(zhuǎn)矩命令
的預(yù)先確定的裕量內(nèi)則指示故障。
在另 一個實(shí)施例中，提供了用于監(jiān)測由電動馬達(dá)響應(yīng)于轉(zhuǎn)矩命令而 產(chǎn)生的實(shí)現(xiàn)了的馬達(dá)轉(zhuǎn)矩的控制器?？刂破靼ㄝ斎?、輸出和聯(lián)接到輸 入和輸出的處理器。輸入可運(yùn)行以接收電動馬達(dá)的馬達(dá)速度、轉(zhuǎn)矩命令、 電動馬達(dá)的轉(zhuǎn)子位置和電動馬達(dá)的相電流。輸出構(gòu)造為提供指示了故障 的信號。處理器構(gòu)造為當(dāng)馬達(dá)速度不高于第 一預(yù)先確定的閾值時基于電 動馬達(dá)的轉(zhuǎn)子位置和電動馬達(dá)的相電流來確定實(shí)現(xiàn)了的馬達(dá)轉(zhuǎn)矩，當(dāng)馬 達(dá)速度高于第 一預(yù)先確定的閾值時基于提供到電動馬達(dá)的補(bǔ)償?shù)膿p失 確定實(shí)現(xiàn)了的馬達(dá)轉(zhuǎn)矩，且當(dāng)實(shí)現(xiàn)了的馬達(dá)轉(zhuǎn)矩不在轉(zhuǎn)矩命令的預(yù)先確 定的裕量內(nèi)時產(chǎn)生信號。
在另一個實(shí)施例中，提供了軟件程序，該軟件程序包括設(shè)計(jì)為在處 理器上運(yùn)行的軟件指令以監(jiān)測由電動馬達(dá)產(chǎn)生的實(shí)現(xiàn)了的馬達(dá)轉(zhuǎn)矩。軟
件程序當(dāng)安裝在處理器上且在其上運(yùn)行時導(dǎo)致當(dāng)馬達(dá)速度不高于第一
預(yù)先確定的閾值時處理器基于電動馬達(dá)的轉(zhuǎn)子位置和電動馬達(dá)的相電 流確定實(shí)現(xiàn)了的馬達(dá)轉(zhuǎn)矩，當(dāng)馬達(dá)速度高于第 一預(yù)先確定的閾值時基于
馬達(dá)轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)矩命令比較，和指示故障是實(shí)現(xiàn)了的馬達(dá)轉(zhuǎn)矩不在轉(zhuǎn)矩命 令的預(yù)先確定的凈谷量內(nèi)。


本發(fā)明將在下文中結(jié)合如下的附圖描述，其中類似的數(shù)字指示了類
似的元件，且各圖為
圖1是根據(jù)典型的實(shí)施例的混合動力車輛控制系統(tǒng)的方框圖2是根據(jù)典型的實(shí)施例的馬達(dá)轉(zhuǎn)矩監(jiān)測器的方框圖3是圖示了根據(jù)典型的實(shí)施例的馬達(dá)動力測試的方框圖4是圖示了根據(jù)典型的實(shí)施例的馬達(dá)轉(zhuǎn)矩確定的方框圖；和
圖5是根據(jù)典型實(shí)施例的監(jiān)測由電動馬達(dá)產(chǎn)生的實(shí)現(xiàn)了的馬達(dá)轉(zhuǎn)矩
的方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
如下的詳細(xì)描述在本質(zhì)上僅是示例性的且不意圖于限制本發(fā)明或 其應(yīng)用和使用。此外，不意圖于由前述技術(shù)領(lǐng)域、背景技術(shù)
發(fā)明內(nèi)容
或如下的具體實(shí)施方式
中明確地或隱含地提出的任何理論限定本發(fā)明。
提供了用于監(jiān)測電動馬達(dá)(例如永磁(PM)電機(jī))的轉(zhuǎn)矩輸出的 方法、控制器和軟件程序。 一般地，由電動馬達(dá)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩被監(jiān)測，以 確定馬達(dá)轉(zhuǎn)矩完整性，確認(rèn)從電動馬達(dá)的轉(zhuǎn)矩輸送，且如果馬達(dá)轉(zhuǎn)矩完 整性不在希望的運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)則提供警告或傳輸故障信息。術(shù)語"確認(rèn)" 在此用于 一般地指用于確定馬達(dá)轉(zhuǎn)矩的變量和馬達(dá)轉(zhuǎn)矩自身的可靠性 的指示?？梢皂憫?yīng)于警告或在接收到故障信息時采取合適的應(yīng)對行為。
在一個實(shí)施例中，提供了馬達(dá)轉(zhuǎn)矩監(jiān)測器(MTM)以監(jiān)測由電動馬 達(dá)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩(例如作為總體混合動力車輛轉(zhuǎn)矩安全性的部分)。MTM 可以整合到用于車輛系統(tǒng)的多層或多級控制結(jié)構(gòu)中。例如，MTM可以 整合有層一診斷(例如，基本診斷層)且具有層一診斷的功能性包括但 不限制于用于車輛系統(tǒng)的分解器、電流傳感器、電壓測量、溫度測量等 的電診斷和性能診斷。另外，MTM可以具有與控制結(jié)構(gòu)相關(guān)的正向通 路轉(zhuǎn)矩控制功能的功能性，控制結(jié)構(gòu)包括但不必需地限制于電流反饋控 制、脈寬調(diào)制(PWM)、溫度補(bǔ)償、轉(zhuǎn)矩限制、轉(zhuǎn)矩保護(hù)等。
參考圖1，圖中示出了根據(jù)典型實(shí)施例的車輛控制系統(tǒng)100。系統(tǒng) 100包括電動馬達(dá)102、 l關(guān)4妻到電動馬達(dá)102的混合動力動力總成控制 系統(tǒng)104和與混合動力動力總成控制系統(tǒng)104 (例如通過串行外圍接口 (SPI))通信的車輛控制器122。車輛控制器122與一個或多個控制系 統(tǒng)形成接口，例如防抱死制動系統(tǒng)(ABS)電子控制單元(ECU) 108、 動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)110等，且可以與中央網(wǎng)關(guān)112形成接口 ，其提供了與其 他車輛控制系統(tǒng)的通信。 一個或多個另外的電動馬達(dá)可以聯(lián)接到混合動 力動力總成控制系統(tǒng)104且由它來控制。雖然系統(tǒng)IOO在混合動力車輛 動力總成的上下文中描述(例如，氣體-電混合動力車輛動力總成)，但 系統(tǒng)100可以實(shí)施為用于其他合并了一個或多個電動馬達(dá)的系統(tǒng)。
在此實(shí)施例中，混合動力控制系統(tǒng)104包括發(fā)動機(jī)控制模塊(ECM ) 114、變速器控制模塊116、電池管理模塊118、馬達(dá)控制處理器(MCP) 120和混合動力控制處理器(HCP) 106，但混合動力動力總成控制系統(tǒng) 104可以包括另外的ECU、處理器、模塊等。例如，在一個先進(jìn)的混合 動力車輛實(shí)施中，兩個電動馬達(dá)典型地與內(nèi)燃機(jī)或與燃料電池一起使 用，且電動馬達(dá)的每個以分開的MCP控制。另外，混合動力動力總成 控制系統(tǒng)104可以分為多個其他的構(gòu)造。
除其他功能以外，混合動力動力總成控制系統(tǒng)104通過MCP 120 控制了電動馬達(dá)102的運(yùn)行。例如，MCP 120執(zhí)行了正向通路轉(zhuǎn)矩控制 功能，包括但不必需地限制于電流反饋控制、脈寬調(diào)制(PWM)、溫度 補(bǔ)償、轉(zhuǎn)矩限制、轉(zhuǎn)矩保護(hù)等。HCP 106建立了預(yù)先確定的混合動力運(yùn) 行策略且協(xié)調(diào)了混合動力車輛在其前進(jìn)中的多個運(yùn)行。例如，HCP 106 對于給定的駕駛員命令且對于特定的車輛狀況基于預(yù)先確定的混合動 力運(yùn)行策略而確定了優(yōu)選的馬達(dá)轉(zhuǎn)矩。
圖2是根據(jù)典型的實(shí)施例的馬達(dá)轉(zhuǎn)矩監(jiān)測器(MTM )200的方框圖。 參考圖1和圖2,在一個實(shí)施例中MTM 200合并到MCP 120中?？蓤?zhí) 行的指令設(shè)定在MTM 200內(nèi)，例如存4渚在MTM 200的存儲器202內(nèi)， 這些指令包括用于監(jiān)測電動馬達(dá)102的運(yùn)行的軟件代碼。MTM200的部 件的一個或多個可以實(shí)施在軟件或固件、硬件中，例如特定用途集成電 路(ASIC),電子電路，執(zhí)行了一個或多個軟件或固件程序的處理器(共 享處理器、專用處理器或處理器組)和存儲器，組合的邏輯電路，和/ 或其他合適的部件或部件的組合。
MTM200的主要功能是監(jiān)測由電動馬達(dá)102產(chǎn)生的實(shí)現(xiàn)了的轉(zhuǎn)矩， 匯報診斷結(jié)果和如果檢測到故障則觸發(fā)應(yīng)對行為。術(shù)語"實(shí)現(xiàn)了的轉(zhuǎn)矩" 在此指至少部分地基于電動馬達(dá)102的確i人的轉(zhuǎn)子位置和確認(rèn)的相電流 信號或部分地基于估計(jì)的馬達(dá)轉(zhuǎn)矩(例如基于考慮到一些或全部損失時 的理想的功率)而計(jì)算的電動馬達(dá)102的轉(zhuǎn)矩輸出。在確認(rèn)電動馬達(dá)102 的實(shí)現(xiàn)了的轉(zhuǎn)矩的過程中，MTM 200獲得了 一個或多個感測到的電流信 號，分解器信號，Vd。信號，轉(zhuǎn)矩命令(例如轉(zhuǎn)矩設(shè)定點(diǎn)信號或要求的 轉(zhuǎn)矩)，馬達(dá)速度信號和來自一個或多個標(biāo)定查詢表(LUT)的信息(例 如，來自在混合動力動力總成控制系統(tǒng)104中由MCP 120或通過HCP 106可訪問的或在MTM200的存^諸器202內(nèi)的其他數(shù)據(jù)存儲i殳備)。通 過確認(rèn)實(shí)現(xiàn)了的轉(zhuǎn)矩和電動馬達(dá)102的轉(zhuǎn)矩容量，MTM 200作為高級控 制來運(yùn)行(例如，多層或多極控制結(jié)構(gòu)的層二控制)，以捕獲或指示可 能未被低級(例如，層一診斷)捕獲的故障。在特定的信號被MTM200 確定為未確i人的情況中可以釆取應(yīng)對^亍為。例如，HCP106可以初始化 任何個數(shù)的不同的程序，可執(zhí)行的指令組等。
在一個實(shí)施例中，多層控制結(jié)構(gòu)的層一診斷在由MTM 20(U妾收前 應(yīng)用于這些信號的至少一些。 一般地，包含在這些信號內(nèi)的信息傳遞到
MTM200的存儲器202,且包含在這些信號的每個內(nèi)的信息直接或間接 地通過MTM 200在確定電動馬達(dá)102的實(shí)現(xiàn)了的轉(zhuǎn)矩且確認(rèn)了此實(shí)現(xiàn) 了的轉(zhuǎn)矩前一皮確i人。最大循環(huán)時間(例如，大約10 ms)可以一皮選才奪以 保證通過MTM 200接收多個信號，且可以確認(rèn)實(shí)現(xiàn)了的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)矩容量。
層一診斷應(yīng)用于 一 個或多個感測到的電流信號，該電流信號代表了 供給到電動馬達(dá)102的電流。例如，電壓源逆變器(未示出)可以用于 將電流供給到電動馬達(dá)102。對于三相電動馬達(dá)，電壓源逆變器對于三 相電動馬達(dá)的每相供給了電流(例如第 一相電流(ia)、第二相電流(lb )、 第三相電流(lc)),且三個感測到的電流信號/人對應(yīng)于三相電動馬達(dá) 的每相的三個電流導(dǎo)出。例如，電壓源逆變器/人供應(yīng)電勢(例如電池或 DC總線電壓(2Vdc))產(chǎn)生了三相電壓(例如Va、 Vb、 Vc)且以三相 電壓來驅(qū)動電動馬達(dá)102。電壓源逆變器將供給電壓(2Vdc)轉(zhuǎn)換為AC 電壓，該AC電壓用于驅(qū)動電動馬達(dá)102且AC電壓基于三相電流(例 如，ia、 ib和ie)。將層一診斷應(yīng)用于電流傳感器信號可以確定電流傳感 器導(dǎo)線是否故障，電流感測電路是否具有到電源(例如電池)的短路等。
在三相感測到的電流信號的層一i貪斷后，MTM 200確i人了感測到的 電流信號。例如，MTM 200將與感測到的電流信號的每個相關(guān)的相電流 (例如ia 、 ib和ic)的加和與電流閾值進(jìn)4亍比較。電流閾值可以標(biāo)定以 判斷相電流(la、 lb和lc)的平^f質(zhì)量。如果此加和超過了電流閾值，則 MTM200發(fā)出指示了故障警示的信號。如果此加和在電流閾值內(nèi)，則感 測到的電流信號 一皮確認(rèn)。
除感測到的電流信號外，層一診斷可以應(yīng)用于分解器信號，該信號 指示了電動馬達(dá)102的轉(zhuǎn)子位置(e)。應(yīng)用于分解器信號的層一診斷 可以確定電動馬達(dá)102到地或到電源(例如電池)的短3各， -驗(yàn)證分解器 偏置等。在MCP 120內(nèi)的分解器解碼芯片(未示出)也可以提供徹底診 斷，以保證由分解器產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子角度的正確性?；谵D(zhuǎn)子位置(e), 轉(zhuǎn)子位置(e)的正弦和余弦值可以通過MCP 120或其他處理器計(jì)算， 或從標(biāo)定LUT(例如，作為層一診斷的部分)獲取。在馬達(dá)具有速度時， 如果轉(zhuǎn)子角度的誤差超過了預(yù)先確定的最大誤差，則由MTM 200進(jìn)行
的馬達(dá)轉(zhuǎn)矩完整性測試指示了故障，且這間接地確認(rèn)了轉(zhuǎn)子位置信號。 在分解器信號的層一診斷后，MTM200確認(rèn)了分解器信號。例如，
分解器信號可以通過如下的關(guān)系確認(rèn)
sm2 ( e ) + cos2 (e) =1 (式1 )
如果在等式1中示出的關(guān)系為"偽"(例如，指示了不正確的轉(zhuǎn)子 位置(e),對應(yīng)于轉(zhuǎn)子位置(e)的正弦或余弦值的不正確的查表值等)，
則MTM 200發(fā)出指示了故障警示的信號。如果在等式l中示出的關(guān)系
為"真"，則分解器信號被確認(rèn)。
雖然層一診斷可以應(yīng)用于指示了電動馬達(dá)102的角速度的馬達(dá)速度 信號，但馬達(dá)速度信號間接地通過MTM200確認(rèn)。MTM200可以在運(yùn) 行的正常過程期間執(zhí)行馬達(dá)速度相關(guān)性測試。馬達(dá)速度相關(guān)性測試除其 他分析功能外包括將發(fā)動才幾速度與 一個或多個電動馬達(dá)速度進(jìn)行對比。 例如，在混合動力車輛實(shí)施例中，發(fā)動機(jī)速度和電動馬達(dá)速度(例如， 典型地雙電動馬達(dá))應(yīng)遵乂人預(yù)先確定的關(guān)系(例如，基于混合動力運(yùn)4亍 策略)。如果馬達(dá)速度不在預(yù)先確定的運(yùn)行范圍內(nèi)，則馬達(dá)速度相關(guān)性 測試指示了故障，且因此在此容量內(nèi)運(yùn)行而作為用于間接地確認(rèn)馬達(dá)速 度信號的合理性測試。
除馬達(dá)速度信號外，Vd。信號間接地通過MTM 200確認(rèn)。V&信號 表示了提供到電動馬達(dá)102的高壓直流電(DC)總線電壓。層一診斷可 以應(yīng)用于Vde信號以確定Vde值是否超過了預(yù)先確定的電壓范圍(例如， 超出范圍(OOR)高，或OOR低)，用于測量DC總線電壓的傳感器 是否正常運(yùn)行等。另外，層一診斷可以通過將來自向電動馬達(dá)102供電 的電池組的不同位置的Vde測量值相關(guān)而進(jìn)行合理性測試。如果由Vdc 信號表示的DC總線電壓不在預(yù)先確定的范圍內(nèi)，則通過MTM 200進(jìn) 行的馬達(dá)轉(zhuǎn)矩完整性測試指示了故障，且因此間接地確認(rèn)了 Vd。信號。
MTM 200從HCP 106獲得了轉(zhuǎn)矩設(shè)定點(diǎn)信號(例如，通過混合動 力運(yùn)行策略建立)。例如，MTM200從SPI寄存器讀取了轉(zhuǎn)矩設(shè)定點(diǎn)且 讀取了與轉(zhuǎn)矩設(shè)定點(diǎn)相關(guān)的消息滾動計(jì)數(shù)器。轉(zhuǎn)矩設(shè)定點(diǎn)可以基于轉(zhuǎn)矩 命令建立(例如響應(yīng)于駕馬史員輸入和根據(jù)混合動力運(yùn)^亍策略產(chǎn)生)，以 平衡系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩(例如用于車輛推進(jìn))。MTM 200通過在HCP 106和MCP 120之間的測試SPI通信而確認(rèn)了轉(zhuǎn)矩設(shè)定點(diǎn)且因此確認(rèn)了轉(zhuǎn)矩命令。 例如，MTM200進(jìn)行了滾動計(jì)數(shù);險測，以測試轉(zhuǎn)矩設(shè)定點(diǎn)是否對應(yīng)于更
新的消息。如果消息滾動計(jì)數(shù)器未合適地更新，則MTM 200發(fā)出指示 了故障警示的信號。也可以進(jìn)行才企查加和確定，以確認(rèn)消息傳遞，且如 果MCP 120不及時地-接收新的SPI消息，則將宣布暫停故障。
圖3是圖示了馬達(dá)功率測試300的方框圖。參考圖1至圖3，馬達(dá) 功率測試300確認(rèn)了與電動馬達(dá)102的特定的運(yùn)行模式(例如，馬達(dá)模 式或發(fā)電模式)相關(guān)的馬達(dá)功率。轉(zhuǎn)矩命令被確認(rèn)(例如，通過以MTM 200確認(rèn)轉(zhuǎn)矩設(shè)定點(diǎn))，如在305處指示，且馬達(dá)速.度一史確認(rèn)(例如， 間接地通過馬達(dá)轉(zhuǎn)矩完整性測試)，如在310處指示。馬達(dá)功率基于確 認(rèn)的轉(zhuǎn)矩命令和確認(rèn)的馬達(dá)速度來確定(例如，通MTM 200),如在 315處指示。馬達(dá)功率的極性且因此電動馬達(dá)102的運(yùn)行模式被確認(rèn)， 如在320處指示。例如，將馬達(dá)功率與零比較。如果馬達(dá)功率不大于零 (例如，電動馬達(dá)在發(fā)電模式中運(yùn)行)，則將供給到電動馬達(dá)102的供 給電流(例如，DC電流(I—dc))與正標(biāo)定閾值((+ ) cal_threshold) 進(jìn)行比較，如在325處指示。如果DC電流(I—dc)大于正標(biāo)定閾值， 則MTM 200記錄了功率檢查故障，且也可以發(fā)出指示了故障警示的信 號，如在330處指示。如果DC電流(I—dc)不大于正標(biāo)定閾值，則馬 達(dá)功率一皮確i人，如在335處指示。
如果馬達(dá)功率大于零(例如，電動馬達(dá)在馬達(dá)模式中運(yùn)行)，則將 DC電流(I—dc)與負(fù)標(biāo)定閾值((-)cal—threshold )進(jìn)行比較，如在 340處指示。如果DC電流(I—dc)小于負(fù)標(biāo)定閾值，則MTM200記錄 了功率檢查故障，且也可以發(fā)出指示了故障警示的信號，如在345處指 示。如果DC電流(I—dc)不小于負(fù)標(biāo)定閾值，則馬達(dá)功率^皮確認(rèn)，如 在335處指示。在一個實(shí)施例中，標(biāo)定閾值補(bǔ)償了在高馬達(dá)速度下的場 弱化效果。
圖4是圖示了根據(jù)典型的實(shí)施例的馬達(dá)轉(zhuǎn)矩確定400的方框圖。參 考圖2和圖4,在此實(shí)施例中，電動馬達(dá)102的計(jì)算的馬達(dá)轉(zhuǎn)矩基于電 磁原理。例如，MTM 200基于確認(rèn)的轉(zhuǎn)子位置(例如由sm ( e )和cos (e)所表示)和確認(rèn)的電流傳感器信號計(jì)算了馬達(dá)轉(zhuǎn)矩。相電流(例 如，與纟皮供給到三相電動馬達(dá)的確認(rèn)的電流信號相關(guān)的ia、 lb和i。)402 和確認(rèn)的轉(zhuǎn)子位置(例如，sin(e)和cos(e) ) 404通過MTM200獲 得。相電流和確認(rèn)的轉(zhuǎn)子位置可以存儲在存儲器202內(nèi)，或存儲在其他 的存儲器位置內(nèi)。MTM 200基于確認(rèn)的轉(zhuǎn)子位置(sin ( 6 )和cos ( e ))
將這些相電 流(ia、 ib 和ic)轉(zhuǎn)換為雙電流表示(例如，d軸電 流(id ) 和q軸電流(iq) ) 。 MTM 200基于此雙電流表示(id和iq)確定了磁 鏈(例如，d軸石茲鏈(屮d)和q軸石茲《連(cj)q))。在一個實(shí)施例中， MTM 200從一個和多個標(biāo)定的LUT (例如，在存儲器202內(nèi))406獲得 了磁鏈(4d和cl)q)。馬達(dá)轉(zhuǎn)矩(TJ可以然后從如下關(guān)系確定。
<formula>formula see original document page 13</formula>其中p是電動馬達(dá)的極對數(shù)。
轉(zhuǎn)矩的方法500的流程圖。將電動馬達(dá)的馬達(dá)速度與預(yù)先確定的閾值對 比，如在步驟505處指示。取決于馬達(dá)速度，實(shí)現(xiàn)了的馬達(dá)轉(zhuǎn)矩可以從 電磁轉(zhuǎn)矩關(guān)系確定(例如在圖4中圖示的馬達(dá)轉(zhuǎn)矩確定)，或從基于供 給到電動馬達(dá)的動力平衡(包括對于一個或多個動力損失的補(bǔ)償)而估 計(jì)的轉(zhuǎn)矩確定。參考圖1、圖2和圖5, MTM 200例如確定了電動馬達(dá) 102 的馬達(dá)速度是否低于標(biāo)定的低馬達(dá)速度閾值 (Cal—LowMotorSpeedBreakPomt)。此闊值可以基于MTM 200或MCP 120的處理器容差(例如，基于除以低速度值)選擇。
如杲馬達(dá)速度低于此閾值，則實(shí)現(xiàn)了的馬達(dá)轉(zhuǎn)矩(Tachl)從電磁轉(zhuǎn) 矩關(guān)系確定，如在步驟510處指出。例如，如果電動馬達(dá)102的馬達(dá)速 度低于標(biāo)定的低馬達(dá)速度閾值，則實(shí)現(xiàn)了的馬達(dá)轉(zhuǎn)矩(Tachl)基于確認(rèn) 的轉(zhuǎn)子位置(sm (e)和cos (e))和確i^的電流傳感器信號而確定為 馬達(dá)轉(zhuǎn)矩(TJ,所述的確認(rèn)的電流傳感器信號提供了三相電流(ia、 ib 和ic),例如在一個典型的實(shí)施例中在前文中所論述(例如，在圖4中 示出的馬達(dá)轉(zhuǎn)矩確定)。
如果馬達(dá)速度不低于此閾值，則實(shí)現(xiàn)了的馬達(dá)轉(zhuǎn)矩(Taehl)從估計(jì) 的轉(zhuǎn)矩確定(例如，基于動力平衡和包括損失補(bǔ)償)。在一個實(shí)施例中， 馬達(dá)電功率(Pelee)從DC總線電壓(Vdc)和DC電流(Ide)的乘積確 定，如在步驟515處指示。在馬達(dá)電功率(Pclec)內(nèi)補(bǔ)償一個或多個功 率損失(例如，馬達(dá)損失，逆變器損失等)，如在步驟520處指示。例 如，與一個或多個源相關(guān)的預(yù)先確定的或估計(jì)的動力損失加到馬達(dá)電功 率(Pelec),以產(chǎn)生補(bǔ)償?shù)鸟R達(dá)電功率。馬達(dá)轉(zhuǎn)矩(T2)從補(bǔ)償?shù)鸟R達(dá)
電功率和馬達(dá)速度的比確定，如在步驟525處指出。
將馬達(dá)速度與另一個閾值比較，如在步驟530處指示。例如，MTM 200確定了電動馬達(dá)102的馬達(dá)速度是否大于標(biāo)定的高馬達(dá)速度閾值 (Cal—HighMotorSpeedBreakPoint)。如果馬達(dá)速度高于此閾值，則實(shí)現(xiàn) 了的馬達(dá)轉(zhuǎn)矩被確定為馬達(dá)轉(zhuǎn)矩(T2),如在步驟535處指示。如果馬 達(dá)速度不高于此閾值，則實(shí)現(xiàn)了的馬達(dá)轉(zhuǎn)矩基于馬達(dá)轉(zhuǎn)矩(T1 )(例如， 基于確認(rèn)的轉(zhuǎn)子位置(sm(e)和cos (e))和確認(rèn)的電流傳感器信號) 和馬達(dá)轉(zhuǎn)矩(T2)的插值(例如，基于補(bǔ)償?shù)鸟R達(dá)電功率)和馬達(dá)速度 確定，如在步驟540處指示。
在確定了實(shí)現(xiàn)了馬達(dá)轉(zhuǎn)矩后，將實(shí)現(xiàn)了的馬達(dá)轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)矩命令或要 求的轉(zhuǎn)矩比較，如在步驟545處指示。例如，MTM200確定了實(shí)現(xiàn)了的 馬達(dá)轉(zhuǎn)矩(Ta。hl )是否在預(yù)先確定的要求轉(zhuǎn)矩的裕量(例如， Cal—Threshold* )范圍內(nèi)。如果實(shí)現(xiàn)了的轉(zhuǎn)矩(Tachl)不在預(yù)先確定的淨(jìng)谷 量內(nèi)，則發(fā)出信號(例如通過MTM 200發(fā)出)從而指示了故障警示， 如在步驟550處指示。如果實(shí)現(xiàn)了的轉(zhuǎn)矩(Tachl)在要求的轉(zhuǎn)矩的預(yù)先 確定的^谷量內(nèi)，則實(shí)現(xiàn)了的馬達(dá)轉(zhuǎn)矩一皮確:〖人(例如，Test Pass),如在 步驟555處指示。預(yù)先確定的凈谷量(Cal—Threshold* )也可以選l奪為與 馬達(dá)速度相關(guān)。
方法500的一個或多個部分可以在軟件程序內(nèi)實(shí)施，該軟件程序包 括軟件指令，指令組，可執(zhí)行模塊等，且布置為在處理器(例如，MCP 120等)上運(yùn)行，以監(jiān)測由電動馬達(dá)響應(yīng)于轉(zhuǎn)矩命令產(chǎn)生的馬達(dá)轉(zhuǎn)矩。 軟件程序當(dāng)安裝在處理器上且在其上運(yùn)行時使得處理器進(jìn)行或執(zhí)行軟 件程序的一個或多個部分。
雖然已在前述詳細(xì)描述中提出了至少一個典型的實(shí)施例，但應(yīng)認(rèn)識 到的是存在多個變化。也應(yīng)認(rèn)識到的是典型的實(shí)施例或多個典型的實(shí)施 例僅是例子，且不意圖于以任何方式限制本發(fā)明的范圍、可應(yīng)用性或構(gòu) 造。而是，前述詳細(xì)描述將為本領(lǐng)域一般技術(shù)人員提供方便的路線圖以 用于實(shí)施典型的實(shí)施例或多個典型的實(shí)施例。應(yīng)理解的是可進(jìn)行功能和 元件布置上的多種改變而不偏離在附帶的權(quán)利要求及其法律等價物內(nèi) 闡明的本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1. 一種用于監(jiān)測由電動馬達(dá)響應(yīng)于轉(zhuǎn)矩命令產(chǎn)生的實(shí)現(xiàn)了的馬達(dá)轉(zhuǎn)矩的方法，電動馬達(dá)在馬達(dá)速度下可運(yùn)行，方法包括如下步驟:當(dāng)馬達(dá)速度不高于第一預(yù)先確定的閾值時，基于電動馬達(dá)的轉(zhuǎn)子位置和電動馬達(dá)的相電流確定實(shí)現(xiàn)了的馬達(dá)轉(zhuǎn)矩；當(dāng)馬達(dá)速度高于第一預(yù)先確定的閾值時，基于供給到電動馬達(dá)的損失補(bǔ)償功率確定實(shí)現(xiàn)了的馬達(dá)轉(zhuǎn)矩；將實(shí)現(xiàn)了的馬達(dá)轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)矩命令對比；和當(dāng)實(shí)現(xiàn)了的馬達(dá)轉(zhuǎn)矩不在轉(zhuǎn)矩命令的預(yù)先確定的裕量內(nèi)時，指示故障。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中電動馬達(dá)可運(yùn)行以接收第一、 第二和第三相電流；且其中當(dāng)馬達(dá)速度不高于第 一預(yù)先確定的閾值時確 定實(shí)現(xiàn)了的馬達(dá)轉(zhuǎn)矩的步驟包括基于轉(zhuǎn)子位置將第一、第二和第三相電流轉(zhuǎn)換為d軸電流和q軸電流;基于d軸電流和q軸電流確定d軸》茲《連和q軸》茲4連；和基于d軸磁鏈、q軸磁鏈、d軸電流和q軸電流確定實(shí)現(xiàn)了的馬達(dá)轉(zhuǎn)矩。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中基于d軸磁鏈(屮d) 、 q軸磁鏈(屮q) 、 d軸電流(ld)和q軸電流(lq)確定實(shí)現(xiàn)了的馬達(dá)轉(zhuǎn)矩(TacW)的步驟包括從Ta。h產(chǎn)(3/2) p ( 4diq-4)qid)中確定實(shí)現(xiàn)了的馬達(dá)轉(zhuǎn)矩 (Tachl)，其中p是電動馬達(dá)的磁極對數(shù)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，進(jìn)一步包括在轉(zhuǎn)換步驟前確認(rèn)第 一、第二和第三相電流。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中當(dāng)馬達(dá)速度高于第一預(yù)先確定基于電動馬達(dá)的馬達(dá)功率確定第一馬達(dá)轉(zhuǎn)矩；和基于第 一馬達(dá)轉(zhuǎn)矩和馬達(dá)速度與與第二預(yù)先確定的閾值的比較估計(jì)實(shí)現(xiàn)了的馬達(dá)轉(zhuǎn)矩。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中估計(jì)步驟包括基于電動馬達(dá)的轉(zhuǎn)子位置和電動馬達(dá)的相電流確定第二馬達(dá)轉(zhuǎn)矩；和 當(dāng)馬達(dá)速度不高于第二預(yù)先確定的闊值時，將第二馬達(dá)轉(zhuǎn)矩和第一 馬達(dá)轉(zhuǎn)矩插值，以確定實(shí)現(xiàn)了的馬達(dá)轉(zhuǎn)矩，其中當(dāng)馬達(dá)速度大于第二預(yù) 先確定的閾值時實(shí)現(xiàn)了的馬達(dá)轉(zhuǎn)矩是第 一 馬達(dá)轉(zhuǎn)矩。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中電動馬達(dá)聯(lián)接到高壓(HV) 直流電流(DC)總線電壓，且構(gòu)造為基于HVDC總線電壓接收DC供 電電流；且其中基于馬達(dá)功率確定第 一馬達(dá)轉(zhuǎn)矩的步驟包括從H V D C總線電壓和D C供電電流的乘積確定電功率； 對于馬達(dá)損失和逆變器損失的至少一個補(bǔ)償電功率，以產(chǎn)生損失補(bǔ) 償功率；和將損失補(bǔ)償功率除以馬達(dá)速度以產(chǎn)生第 一 馬達(dá)轉(zhuǎn)矩。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，進(jìn)一步包括在補(bǔ)償步驟前確認(rèn)電功率。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括在當(dāng)馬達(dá)速度不高于第馬達(dá)轉(zhuǎn)矩的步驟前確認(rèn)電動馬達(dá)的轉(zhuǎn)子位置。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括在比較步驟前確認(rèn)轉(zhuǎn) 矩命令。
11.達(dá)轉(zhuǎn)矩的控制器，電動馬達(dá)在馬達(dá)速度下可運(yùn)行，控制器包括可運(yùn)行以接收馬達(dá)速度、轉(zhuǎn)矩命令、電動馬達(dá)的轉(zhuǎn)子位置和電動馬達(dá)的相電流的豐lr入；可運(yùn)行以提供指示了故障的信號的輸出；和聯(lián)接到輸入和輸出的處理器，處理器構(gòu)造為當(dāng)馬達(dá)速度不高于第 一 預(yù)先確定的閾值時基于電動馬達(dá)的轉(zhuǎn)子位 置和電動馬達(dá)的相電流來確定實(shí)現(xiàn)了的馬達(dá)轉(zhuǎn)矩；當(dāng)馬達(dá)速度高于第 一預(yù)先確定的閾值時基于提供到電動馬達(dá)的損 失補(bǔ)償功率確定實(shí)現(xiàn)了的馬達(dá)轉(zhuǎn)矩；和當(dāng)實(shí)現(xiàn)了的馬達(dá)轉(zhuǎn)矩不在轉(zhuǎn)矩命令的預(yù)先確定的裕量內(nèi)時產(chǎn)生信
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的控制器，其中電動馬達(dá)可運(yùn)行以接收第 一、第二和第三相電流；其中處理器進(jìn)一步構(gòu)造為基于轉(zhuǎn)子位置將第一、第二和第三相電流轉(zhuǎn)換為d軸電流和q軸電 流;基于d軸電流和q軸電流確定d軸磁鏈和q軸磁鏈；和 基于d軸磁鏈、q軸磁鏈、d軸電流和q軸電流確定實(shí)現(xiàn)了的馬達(dá) 轉(zhuǎn)矩。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的控制器，進(jìn)一步包括聯(lián)接到處理器的存 儲器，存儲器構(gòu)造為存儲至少一個查詢表；且其中處理器進(jìn)一步構(gòu)造為 從至少一個查詢表確定d軸磁鏈和q軸磁鏈。
14. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的控制器，其中處理器進(jìn)一步構(gòu)造為當(dāng)馬 達(dá)速度不高于第一預(yù)先確定的闊值時基于d軸磁鏈(cJJd)、q軸磁鏈(4> q) 、 d軸電流(id)和q軸電流(iq)確定實(shí)現(xiàn)了的馬達(dá)轉(zhuǎn)矩(Tachl), 所述的確定步驟包括,ATachl= (3/2) p (小diq-4;qid)中確定實(shí)現(xiàn)了的 馬達(dá)轉(zhuǎn)矩(Tachl),其中p是電動馬達(dá)的磁極對數(shù)。
15. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的控制器，其中處理器進(jìn)一步構(gòu)造為當(dāng)馬達(dá)速度高于第 一預(yù)先確定的閾值時基于電動馬達(dá)的馬達(dá)功率確定第一馬達(dá)轉(zhuǎn)矩；和基于第 一 馬達(dá)轉(zhuǎn)矩和馬達(dá)速度與與第二預(yù)先確定的閾值的比較估計(jì)實(shí)現(xiàn)了的馬達(dá)轉(zhuǎn)矩。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的控制器，其中處理器進(jìn)一步構(gòu)造為 基于電動馬達(dá)的轉(zhuǎn)子位置和電動馬達(dá)的相電流確定第二馬達(dá)轉(zhuǎn)矩；和當(dāng)馬達(dá)速度不高于第二預(yù)先確定的閾值時，將第二馬達(dá)轉(zhuǎn)矩和第一 馬達(dá)轉(zhuǎn)矩插值，以確定實(shí)現(xiàn)了的馬達(dá)轉(zhuǎn)矩，其中當(dāng)馬達(dá)速度大于第二預(yù) 先確定的閾值時實(shí)現(xiàn)了的馬達(dá)轉(zhuǎn)矩是第 一馬達(dá)轉(zhuǎn)矩。
17. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的控制器，其中電動馬達(dá)聯(lián)接到高壓 (HV)直流(DC)總線電壓且構(gòu)造為基于HVDC總線電壓接收DC供電電流；且其中處理器進(jìn)一步構(gòu)造為從HV DC總線電壓和DC供電電流的乘積確定電功率；對于馬達(dá)損失和逆變器損失的至少一個補(bǔ)償電功率，以產(chǎn)生損失補(bǔ)償功率；和將損失補(bǔ)償功率除以馬達(dá)速度以產(chǎn)生第 一馬達(dá)轉(zhuǎn)矩。
18. —種測試電動馬達(dá)的功率的方法，包括如下步驟 確認(rèn)用于電動馬達(dá)的轉(zhuǎn)矩命令； 通過確認(rèn)轉(zhuǎn)矩命令確認(rèn)電動馬達(dá)的馬達(dá)逸度； 至少部分地基于轉(zhuǎn)矩命令和馬達(dá)速度確定電動馬達(dá)的功率； 至少部分地基于功率確定電動馬達(dá)是否在發(fā)電模式和馬達(dá)模式的 一個中運(yùn)行；如果電動馬達(dá)在發(fā)電才莫式中運(yùn)行且電動馬達(dá)的DC電流超過了正標(biāo) 定閾值，則識別了功率檢查故障；如果電動馬達(dá)在馬達(dá)模式中運(yùn)行且電動馬達(dá)的DC電流低于負(fù)標(biāo)定 閾值，則識別了功率檢查故障；和如果DC電流高于負(fù)標(biāo)定閾值且在馬達(dá)才莫式中運(yùn)行，和低于正標(biāo)定 閾值且在發(fā)電模式中運(yùn)行，則識別了成功的電動馬達(dá)功率測試。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的測試功率的方法，進(jìn)一步包括如下步 驟如果電動馬達(dá)在馬達(dá)沖莫式中運(yùn)行且電動馬達(dá)的DC電流低于負(fù)標(biāo)定 闊值，則發(fā)出指示了故障警示的信號。
20. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的測試功率的方法，進(jìn)一步包括如下步 驟如果電動馬達(dá)在馬達(dá)才莫式中運(yùn)行且電動馬達(dá)的DC電流低于負(fù)標(biāo)定 閾值，則發(fā)出指示了故障警示的信號。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于電動馬達(dá)轉(zhuǎn)矩監(jiān)測的方法和設(shè)備。提供了用于監(jiān)測由電動馬達(dá)產(chǎn)生的實(shí)現(xiàn)了的馬達(dá)轉(zhuǎn)矩的方法和設(shè)備。方法包括當(dāng)馬達(dá)速度不高于第一預(yù)先確定的閾值時，基于電動馬達(dá)的轉(zhuǎn)子位置和電動馬達(dá)的相電流確定實(shí)現(xiàn)了的馬達(dá)轉(zhuǎn)矩；當(dāng)馬達(dá)速度高于第一預(yù)先確定的閾值時，基于供給到電動馬達(dá)的損失補(bǔ)償功率確定實(shí)現(xiàn)了的馬達(dá)轉(zhuǎn)矩；將實(shí)現(xiàn)了的馬達(dá)轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)矩命令對比；和當(dāng)實(shí)現(xiàn)了的馬達(dá)轉(zhuǎn)矩不在轉(zhuǎn)矩命令的預(yù)先確定的裕量內(nèi)則指示故障。
文檔編號G01R31/34GK101387688SQ20081021383
公開日2009年3月18日 申請日期2008年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月11日
發(fā)明者S·E·格利森, S·T·韋斯特, W·D·王 申請人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作公司