具有扭矩誤差檢測器的驅(qū)動逆變器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于驅(qū)動安裝在道路車輛中的電動機(jī)的逆變器。所述逆變器包括:至少一個傳感器,用于測量在所述逆變器內(nèi)的至少一個電壓和至少一個電流;存儲模塊,用于記錄在所述電動機(jī)的電氣旋轉(zhuǎn)期間測量的值;用于在所述電氣旋轉(zhuǎn)后基于記錄的所述值來計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機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度,來計算在所述電動機(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】具有扭矩誤差檢測器的驅(qū)動逆變器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電動機(jī)及其控制。本發(fā)明更具體地涉及用于驅(qū)動這種電動機(jī)的逆變器。
[0002]本發(fā)明特別適合于采用電動機(jī)的機(jī)動車輛的領(lǐng)域,該電動機(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)動化車輪的道路車輛或具有中央電動機(jī)的道路車輛。
【背景技術(shù)】
[0003]已知的是,同步電動機(jī)(例如機(jī)動車輛中使用的同步驟電動機(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;這種電動機(jī)裝備有給出轉(zhuǎn)子相對于定子的位置的旋轉(zhuǎn)變壓器。這種電動機(jī)總是與逆變器相關(guān)聯(lián),以便于確保對所述電動機(jī)的驅(qū)動。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)知曉,實(shí)際上這種電動機(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機(jī)的時候,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)動電動機(jī)的逆變器包括將DC信號轉(zhuǎn)換為具有適合于電動機(jī)的運(yùn)行設(shè)定點(diǎn)(setpoint)的幅值和頻率的AC信號的逆變器。與永磁同步電動機(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機(jī)定子磁場與由磁體建立的轉(zhuǎn)子磁場之間的交互產(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率和相對于轉(zhuǎn)子場的適當(dāng)?shù)南辔?,以便于對電動機(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,逆變器接收測量轉(zhuǎn)子相對于定子的位置的旋轉(zhuǎn)變壓器的信號。
[0006]基于對電動機(jī)的扭矩-電流的建模,逆變器確定電動機(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,而是控制電動機(jī)的電流,而這可能阻礙對特定故障的檢測。例如在逆變器中或電動機(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,但在電動機(jī)軸上卻沒有產(chǎn)生預(yù)期的扭矩。
[0007]在電動機(jī)執(zhí)行牽引功能的情況下,重要的是,逆變器-電動機(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)致生成不合時宜的加速或制動扭矩。在機(jī)動車輛具有機(jī)動化車輪,且包括至少兩個各自裝備有電動機(jī)的車輪的具體情況下,保證電動機(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扭矩,并導(dǎo)致司機(jī)失去對車輛的控制。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0008]因此,本發(fā)明的一個目的是提出一種驅(qū)動逆變器,所述驅(qū)動逆變器使得能夠檢測任何電動機(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)動安裝在道路車輛中的電動機(jī),所述逆變器包括:
[0010]-至少一個傳感器,用于測量在所述逆變器內(nèi)的至少一個電壓和至少一個電流,
[0011]-存儲模塊,用于記錄在所述電動機(jī)的電氣旋轉(zhuǎn)期間測量的值,
[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機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度,來計算在所述電動機(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,所有存儲和計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)行的測量中獲得絕對電氣位置,旋轉(zhuǎn)變壓器的旋轉(zhuǎn)必須是電氣旋轉(zhuǎn)的整數(shù)倍。在具有三對或四對極的電機(jī)中,因此可以使用具有一對極的旋轉(zhuǎn)變壓器。在旋轉(zhuǎn)變壓器的旋轉(zhuǎn)期間的數(shù)據(jù)獲取因此對應(yīng)于三個或相應(yīng)的四個電氣旋轉(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,由于計算出的平均值因此是從更大數(shù)量的值中計算出來的,而這可以提高計算的準(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)行的測量的第一存儲器,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)行的測量的第二存儲器。
[0020]如上所述,根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動逆變器將直流轉(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量結(jié)果并且估計所述扭矩。
[0021]在特別實(shí)施例中,逆變器因此包括至少一個母線電壓傳感器Ud。和至少一個母線電流傳感器Id。。由這些傳感器提供的測量結(jié)果的獲取與存儲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)動逆變器還包括用于從所述平均電功率中減去測量的損耗的模塊。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量的,并且必須從所述DC功率中減去逆變器損耗、電動機(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量的,并且因此僅需要從該功率中減去電動機(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]在另一個特別實(shí)施例中,逆變器包括用于在測量的值被記錄之前,基于所述電動機(jī)的轉(zhuǎn)速來對所述值進(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)電流并利用電動機(jī)的轉(zhuǎn)子溫度來計算設(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。
[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機(jī)的模塊。實(shí)際上,如果檢測到扭矩誤差,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)動化車輪的情況下,不同電動機(jī)的設(shè)定點(diǎn)扭矩相等或至少相互關(guān)聯(lián)。如果產(chǎn)生的多個扭矩中的一個扭矩與設(shè)定點(diǎn)扭矩不對應(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前輪上的差別很大的扭矩,這可導(dǎo)致非常危險的狀況。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到故障的電動機(jī)上的扭矩,例如通過完全停止電動機(jī)來實(shí)施該撤銷。例如通過阻止對電力部件實(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)動化車輪的情況下,電動機(jī)僅在單個車輪上起作用。
[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)動車輪的一個第一子系統(tǒng)和一個第二子系統(tǒng),每個子系統(tǒng)包括至少一個根據(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)行的測量結(jié)果的模塊,
[0032]-用于基于接收到的所述測量結(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應(yīng)于所述校正行動的設(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)控數(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示出了在三相電動機(jī)上分支的驅(qū)動逆變器的方框圖,
[0039]圖2以方框圖的形式示出了設(shè)定點(diǎn)扭矩的計算,
[0040]圖3以方框圖的形式示出了在電動機(jī)輸出軸上實(shí)際產(chǎn)生的扭矩的計算。
【具體實(shí)施方式】
[0041]圖1示出了在三相電動機(jī)6上分支的驅(qū)動逆變器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(母線電壓和電勢差Ud。和Id。,電動機(jī)旋轉(zhuǎn)速度Ω和轉(zhuǎn)子相對于定子的角位置O)來確定待實(shí)施的設(shè)定點(diǎn)Id和I,成為可能。基于這些設(shè)定點(diǎn)、和I,,可以通過扭矩估計器4來確定待產(chǎn)生的扭矩C。可以基于該待產(chǎn)生的扭矩并基于電動機(jī)旋轉(zhuǎn)速度Ω,來計算待產(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)子相對于定子的角位置相對應(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)子角度值和電動機(jī)轉(zhuǎn)速成為可能?;谶@些要素,設(shè)備12可以生成三個信號PWM-A、PWM-B和PWM-C,所述信號將被功率電路3轉(zhuǎn)換為旨在供應(yīng)給電動機(jī)6的三相信號。
[0043]在這種設(shè)備中,有用的是,保護(hù)所執(zhí)行的計算中的一些計算,以便于保證可靠運(yùn)行。因此,檢測產(chǎn)生的扭矩上的誤差或扭矩上的異常波動是有用的。
[0044]由于電動機(jī)的構(gòu)造,在電氣旋轉(zhuǎn)期間觀察到大約幾個百分點(diǎn)的輕微的扭矩波動是正常的。由于功率的平衡,因扭矩波動而引起的輸出機(jī)械功率的波動也被轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)輸入處的電功率的波動。因此利用在至少一個電氣旋轉(zhuǎn)期間的平均機(jī)械功率來計算在電動機(jī)的輸出軸上產(chǎn)生的扭矩。為此,逆變器包括計算模塊30 (見圖3)和測量母線電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]對輸入電功率的該確定分兩個步驟執(zhí)行。在第一步驟中,將在至少一個電氣旋轉(zhuǎn)期間采樣的母線電壓和母線電流的測量結(jié)果填充到記錄在逆變器的存儲器中的第一表格。在此應(yīng)當(dāng)注意的是,在電機(jī)中,由于電氣旋轉(zhuǎn)取決于極對的數(shù)量,所以機(jī)械旋轉(zhuǎn)并不一定與電氣旋轉(zhuǎn)相對應(yīng)。在包括兩個極對的機(jī)器中,因此一個機(jī)械旋轉(zhuǎn)對應(yīng)于兩個電氣旋轉(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的信息。因此,在電氣旋轉(zhuǎn)期間,逆變器以每100毫秒一個測量結(jié)果的速率在表格中記錄測量的值。
[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毫秒的采樣會導(dǎo)致極大的表格。例如,對于500rpm的速度,如此采樣可以導(dǎo)致1200個值的記錄。因此在優(yōu)選的實(shí)施例中,因此使用例如200個值的固定大小的表格,并且根據(jù)電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度對值進(jìn)行子采樣。例如,對于在500rpm到1500rpm之間的速度,逆變器相對于基礎(chǔ)采樣僅在六個值中獲取一個值,換言之,每600毫秒一個值。對于在1500rpm到3500rpm之間的速度,逆變器僅在三個值中獲取一個值,換言之,每300毫秒一個值。相比之下,對于大于3500rpm的旋轉(zhuǎn)速度,可以每100毫秒獲取一個值。
[0048]當(dāng)電氣旋轉(zhuǎn)過去時,開始第二步驟。在該時刻,開始對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,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)果在采樣時間上進(jìn)行積分來計算平均功率30。該功率是平均輸入電功率。為了能夠計算在電動機(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,對應(yīng)于簡化方案,基于平均電功率并且基于電動機(jī)旋轉(zhuǎn)速度來計算機(jī)械扭矩。轉(zhuǎn)而基于對旋轉(zhuǎn)變壓器提供的信號執(zhí)行的測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)械扭矩的計算。
[0051]在又一個進(jìn)一步的實(shí)施例中,逆變器包括用于從計算的平均電功率中減去電動機(jī)損耗的和31的模塊。該方法必定需要更多的計算時間,但是卻使得獲得更高的精確度成為可能。
[0052]電動機(jī)損耗包括:
[0053]-電動機(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機(jī)電流。為了簡化計算,基于與使鐵耗誤差最小的平均充電電流相對應(yīng)的電動機(jī)鐵耗,并且基于電動機(jī)旋轉(zhuǎn)速度Ω,來評估本實(shí)施例中的鐵耗,
[0054]-取決于電動機(jī)電流Inrot的變速器損耗和線纜損耗33,
[0055]-電動機(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)置用于測量的或評估的繞組T的工作溫度)下的繞組的電動機(jī)電流來計算的。
[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)電動機(jī)速度,以便于確定在電動機(jī)的輸出軸上的實(shí)際產(chǎn)生的扭矩(或測量的扭矩)。
[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,來計算(方框20)在大約50°C的轉(zhuǎn)子溫度下的發(fā)動機(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,對該轉(zhuǎn)子溫度進(jìn)行估計(方框22)。[0059]在示例中,將要被用于用信號表示故障的設(shè)定點(diǎn)扭矩就是因此計算的待產(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算的將要產(chǎn)生的扭矩與在當(dāng)前時刻待產(chǎn)生的扭矩之間的平均值減去I得到的值。
[0060]因此可以計算設(shè)定點(diǎn)扭矩與實(shí)際產(chǎn)生的扭矩或測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)動逆變器中或在電動機(jī)中存在故障,并且因此表示對電動機(jī)扭矩的控制缺失。
[0061]不一致的電動機(jī)扭矩導(dǎo)致與司機(jī)意愿相獨(dú)立的不合時宜的加速或制動,在車輛的行為方面這是非常危險的,并且因此必須不惜一切代價來避免。因此,如果逆變器檢測到指示故障的偏差,那么逆變器命令用于校正誤差的行動。例如該校正行動是停止電機(jī)的行動,因此引起談及的車輪靠慣性轉(zhuǎn)動。
[0062]在具體實(shí)施例中,補(bǔ)充校正行動可以由以下行動組成: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或?qū)囕v的另一車輪的校正行動。
[0063]在剛剛描述的檢測過程中使用平均值,而因此這可能導(dǎo)致故障未被檢測到。在另一個實(shí)例中,根據(jù)本發(fā)明所述的逆變器因此也用于檢測扭矩波動。實(shí)際上,可能的是,在電動機(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。這些波動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,該故障會隨著時間在系統(tǒng)功能上引起嚴(yán)重后果。
[0064]扭矩波動的檢測使用與扭矩誤差的檢測相同的測量值。如上所述,因此利用電氣旋轉(zhuǎn)期間測量的值填充表格,但是對數(shù)據(jù)執(zhí)行的處理不同。實(shí)際上,為了檢測扭矩波動,必須計算利用母線電壓值與母線電流值所對應(yīng)的每個存儲的扭矩計算的平均電功率與瞬時電功率之差的絕對值在獲取時間段上的平均值。接著將該差的絕對值的平均值表示為絕對扭矩值,即將每個功率的差都除以旋轉(zhuǎn)速度,或者將該差的絕對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。例如該校正行動包括停止電機(jī)并且因此使談及的車輪靠慣性轉(zhuǎn)動。
[0066]如上所述,通過將測量的平均功率除以電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度來確定產(chǎn)生的扭矩。如果電動機(jī)以非常低的速度運(yùn)行,估計的扭矩將會趨向非常大的值。在這種情況下,測量中或者損耗估計中最輕微的不精確都可以導(dǎo)致對產(chǎn)生的扭矩的錯誤估計,并且因此導(dǎo)致誤差的誤檢測。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)行測量和計算,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,則這個測量和計算能夠相對精確。
[0068]本發(fā)明不排除用于檢測扭矩誤差的模塊和用于檢測扭矩波動的模塊的結(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)動逆變器可以應(yīng)用在機(jī)動車輛的綜合監(jiān)控設(shè)備中,該綜合監(jiān)控設(shè)備實(shí)施用于檢測或者校正扭矩誤差的策略,或者根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動逆變器可以用于檢測或校正異常的扭矩波動,校正行動可以施加在與執(zhí)行了檢測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機(jī)(6)的驅(qū)動逆變器(10),所述逆變器包括: -至少一個傳感器,其用于測量在所述逆變器內(nèi)的至少一個電壓和至少一個電流, -存儲模塊,用于記錄在所述電動機(jī)的電氣旋轉(zhuǎn)期間測量的值, -用于在所述電氣旋轉(zhuǎn)后基于所記錄的值來計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機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度,來計算在所述電動機(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)動逆變器,包括至少一個母線電壓傳感器和至少一個母線電流傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動逆變器,包括至少兩個相電流傳感器和至少一個母線電壓傳感器。
4.根據(jù)之前權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的驅(qū)動逆變器,包括用于從所述平均電功率中減去在所述電動機(jī)中所測量的損耗的模塊。
5.根據(jù)之前權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的驅(qū)動逆變器,包括在所測量的值被記錄之前,基于所述電動機(jī)的轉(zhuǎn)速來對所述值進(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機(jī)的模塊。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的驅(qū)動逆變器,其中,所述存儲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)行的測量的第一存儲器,以及用于一旦所述平均功率的計算已經(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)行的測量的第二存儲器。
8.根據(jù)之前權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的驅(qū)動逆變器,其中,所述扭矩誤差校正模塊包括用于停止電動車輛的模塊。
9.根據(jù)之前權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的驅(qū)動逆變器,包括用于將所產(chǎn)生的扭矩與所測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)動車輪的一個第一子系統(tǒng)和一個第二子系統(tǒng),每個子系統(tǒng)包括至少一個根據(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)行的測量結(jié)果的模塊, -用于基于接收到的測量結(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應(yīng)于所述校正行動的設(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)控數(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】H02P21/14GK104010868SQ201280063720
【公開日】2014年8月27日 申請日期: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) 申請人:米其林企業(yè)總公司, 米其林研究和技術(shù)股份公司