测定多个导体中的电流的方法技术

技术编号:2631813 阅读:145 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
一种测定多个(n个)导体中的电流的方法。根据本发明专利技术,所述方法包括以下步骤:将电流换能器布置为与每个导体(I,I=1,…,n)基本相对;构造去相关矩阵([G]),其为换能器相对于所述导体的位置的函数;利用电流换能器测定每个导体(i)中的电流(I↓[mesi]),并利用所述去相关矩阵([G])和所测定的电流(I↓[mesi])推导出真实的电流(I↓[reali])。该方法应用在汽车工业中的可逆电机中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及、以及用于实现这样的方法的装置。在用于汽车工业的旋转电机的领域中,本专利技术尤其得到有利的应用。
技术介绍
具有热机(thermal engine)的机动车可被配备有可逆电机(reversibleelectrical machine),可逆电机也被称为交流发电机/起动机(alternator/starter),其在交流发电机模式、以及起动时的马达模式下均工作,或者起到辅助加速(例如,对于热机来说,从500转/分起)的作用。可逆电机还包括功率单元和控制单元,所述功率单元在起动机模式中用作电流逆变器,而在交流发电模式中用作整流器,并被控制单元控制。在此类机器中,有必要能够在任何时刻控制由交流发电机/起动机提供或消耗的扭矩。然而,此扭矩直接取决于该机器的定子的电流,并且更精确地,在定子以多相电流(例如,三相)方式工作时,取决于定子的各相上的电流。因此,为了监视并随后调节各个定子电流,存在通常为数值型的整流单元。在该机器中,这些电流通过位于定子和整流器或功率单元上的逆变器之间的、通常具有高截面的导体。例如,这些导体是被称为汇流条(bus-bar)的平行直线导体。因此,将理解对于最适用于车辆发动机的工作的交流发电机/起动机的控制来说的优点,即,精确地获知在n个汇流条(在三相机器中,n等于3)上通过的电流。为了确定定子电流,已经求助于各种已知类型的装置。图1为已知装置的侧视图,该装置使用由围绕每个导体CO、并在霍尔效应传感器CA上闭合的铁氧体制成的磁路CM,其中,霍尔效应传感器CA测定由通过导体CO的电流I使用的磁场,该传感器与该磁路相对。将这样的装置固定到交流发电机/起动机功率单元的耗散器。然而,这些装置是昂贵、庞大且使用复杂的,这是由于,它们首先需要该传感器和通常被称为控制卡的控制单元之间的连接链路,并且其次需要经由铁氧体磁路而通过汇流条的每个导体。基于电子分流器(shunt)的装置也是已知的,然而,如果希望在由于焦耳效应的极少损耗的情况下测定非常强的电流(例如,800A),则该装置不十分适用。另外,存在与导体连接的问题。最后,在低分流值(shunt value)的情况下,存在有关低电流的测定的显著的不精确。
技术实现思路
由此,要通过本专利技术的此目的解决的技术问题在于,提出一种,其将不会昂贵、无损且易于使用,同时确保所探寻的电流的精确确定。根据本专利技术,所提出的技术问题的解决方案包括所述方法,其包括以下步骤-将电流换能器(electric current transducer)布置为与每个导体基本相对,其中一个导体为刚性的,-构造去相关矩阵,其为换能器相对于所述导体的位置的函数,-利用电流换能器测定在每个导体中的电流,并利用所述去相关矩阵和所述测定的电流,从中推导出真实的电流。由此,根据本专利技术的方法需要仅使用简单的磁场换能器,而不需要磁路,所述换能器为磁场传感器,优选地,例如紧凑的霍尔效应传感器。不会出现由于焦耳效应而造成的能量的耗散,并且,每个导体中的电流的测定是精确且可再现的,去相关矩阵仅涉及通过针对于关联的电导体的换能器的相应配置而限定性确定的固定参数。根据本专利技术,去相关矩阵包括通过以下步骤而确定的元素在每个导体中依次地施加校准电流,在其它导体中施加的电流为零,并且,利用所述换能器,测定与每个导体相关联的电流信号。随后,通过应用作为去相关矩阵的逆的矩阵,从测定的电流中推导出真实的电流。在特别是由于传感器以及测定所述电流的电路的不精确而造成的电流的偏移的情况下,如果根据本专利技术的方法还包括以下步骤,则可进一步增加测定的精度,所述步骤即确定偏移矩阵,其元素等于在导体中不施加电流的情况下在每个所述导体中测定的电流,利用去相关矩阵以及所述偏移矩阵,从测定的电流中推导出真实的电流。随后,通过从测定的电流矩阵中减去偏移矩阵、并向所得到的结果应用作为去相关矩阵的逆的矩阵,而得到真实的电流矩阵。最后,在作为本专利技术的目的的本方法的一种应用(即,将该方法应用于旋转电机的定子的极的输入/输出导体中的电流的测定)中,本专利技术规定了用来与作为去相关矩阵的逆的矩阵相乘的逆投影矩阵,以便产生应用于测定的定子的输出电流的单个矩阵,从而影响所述旋转电机的电流的数值调节。这个最后的规定具有这样的优点,即,数值调节处理器包括利用单个矩阵的电流的测定(作为去相关矩阵的逆的矩阵)、以及使得有可能从n相参考系(reference frame)改变为两相参考系的变换(逆投影矩阵)两者。附图说明下面通过非限制性例子而给出的有关附图的描述将提供对本专利技术的组成、以及如何实现本专利技术的清楚的理解。图1为根据现有技术的电流测定装置的图,图2为实现根据本专利技术的方法的电流测定装置的图,图3为图2中的装置的部分侧视图,图4为将根据本专利技术的方法应用于旋转电机的定子的极的输入/输出导体中的电流的测定的图,以及图5绘出了根据图4的方法的一个实施例的三相电流在两相电流系统中的投影(projection)。具体实施例方式图2绘出了用来测定各自用字母i标注的n个导体中的电流的装置。此装置包括-传感器Ci,用来测定与n个导体中的每个相对应的磁场,-电路MES,用于测定与通过导体i的每个电流相对应的电压,此电路用来将在传感器Ci的端上测定的电压从第一参考值(例如,-10V、+10V)变换为第二参考值(例如,0V-5V),以及-测定管理微控制器MC,其用来特别是控制定子电流,所述微控制器包括模数转换器CAN,其用来将从测定电路MES发出的变换后的测定(0V-5V之间)转换为数字单位(优选为对应于256、512或1024点的8、10或12位的方式)。在图2中绘出的情况下,导体在数目上为3(n=3)。例如,当将所绘出的装置及其实现的方法应用于与三相可逆电机(其也被称为交流发电机/起动机)的定子的极连接的导体中的电流的测定时,出现此情形。例如,导体i例如是定子的汇流条,其在英文中被称为“bus-bar”。它们还可为线缆或棒(rod)、或任意其它类型的电流导体,优选为刚性的。具体地,刚性特性使得特别有可能彻底地得到稳定且固定的去相关矩阵,即,将在下面详细地查看的矩阵。与图2中的装置相关联的测定方法包括以下步骤。在第一步骤中,如图3所示,与每个导体i(i=1、2、3)基本相对地布置电流换能器Ci。优选地,该换能器Ci为磁场测定传感器,如霍尔效应传感器。霍尔效应传感器的优点在于,使得有可能在具有较大精度的情况下测定较宽范围的磁场值。另外,其使得有可能根据测定的电流而提供与所述真实的测定的电流成比例、并因此代表所述真实的测定的电流的量,也就是说,例如电压、频率或电流。优选地,将每个导体i或汇流条置于功率卡PCB_P上。有利地,将每个换能器或传感器Ci置于基本上与控制卡PCB_C上的每个导体i相对。自然地,将传感器Ci布置为使得它们在测定范围上不饱和。由此,传感器不再位于功率卡的耗散器上、而是被直接布置在控制卡上,不再存在对于用来将它们从耗散器连接到控制卡的连接的任何需要。这具有这样的优点消除了可靠性的问题以及由于庞大和昂贵的连接而造成的机械应力的问题,例如,所述机械应力经常取决于源自车辆的震动。同样,换能器Ci不再如同图1的现有技术中那样被置于铁氧体磁路中,在每个导体i中计算的磁场不本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种测定多个(n个)导体中的电流的方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:-将电流换能器(C↓[i])布置为与每个导体(i,i=1,…,n)基本相对,其中一个导体为刚性的,-构造去相关矩阵([G]),其为换能器(C↓[i])相对于所述导体的位置的函数,-利用电流换能器(C↓[i])测定在每个导体(i)中的电流(I↓[meas]),并利用所述去相关矩阵([G])和所述测定的电流(I↓[measi]),从中推导出真实的电流(I↓[reali])。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员:迈克尔切米恩弗雷德里克勒鲁弗朗索瓦泽维尔伯纳德
申请(专利权)人:瓦里奥电动马达设备公司
类型:发明
国别省市:FR[法国]

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