具有异常扭矩反转检测器的驱动逆变器制造技术

本发明专利技术涉及一种用于驱动安装在道路车辆中的电动机的逆变器，所述逆变器包括：至少一个传感器，用于测量逆变器内的电压和电流；存储模块，用于记录在电动机的机械旋转期间测量的值；用于在电气旋转之后计算瞬时电功率和基于所记录的值的平均电功率的模块；用于计算基于所述瞬时电功率和所述平均电功率的差的平均值的模块；以及用于在所述差的所述值比预定阈值大的情况下校正扭矩转化的模块。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有异常扭矩反转检测器的驱动逆变器
本专利技术涉及电动机及其控制。更具体地，本专利技术涉及用于驱动此类电动机的逆变器。本专利技术特别地适用于采用电动机的机动车辆的领域，其中该电动机被特别地用于执行牵引功能。本专利技术特别地涉及具有机动化车轮的道路车辆或者具有中央电动机的道路车辆。
技术介绍
已知的是，同步电动机(例如用在机动车辆中的同步电动机)在定子上包括用于导电并能够生成定子磁通的磁路和导线绕组，并且在转子上包括永磁体或者电磁体和生成转子磁通的磁路；此类电动机被配备了旋转变压器，该旋转变压器给出转子相对于定子的位置。此类电动机往往与逆变器相关联，以便于确保对所述电动机的驱动。本领域技术人员应当知晓，在实践中此类电动机是可逆的，换言之，它可以用作交流发电机。在下文提及电动机的地方，如此提及是为了便于引用，并且应当理解，在本专利技术的上下文中，不必在作为电动机的操作和作为交流发电机的操作之间区分。在非常大量的应用中，特别是在机动车辆中，电能源是直流电源，例如电池或燃料电池，通过DC电力母线来输送能量。在这种情况下，用于驱动电动机的逆变器包括将DC信号转换为具有适合该电动机的操作设定点的幅度和频率的AC信号。关联于永磁同步电动机的三相逆变器的作用是利用馈送的DC功率来在电动机的输出轴处产生期望的机械扭矩。在大多数的要求大功率的应用中，使用三相电机。操作原理如下:绕组中的电流创建的电动机定子磁场与磁体创建的转子磁场之间的交互产生机械扭矩。利用DC供应电压并且借助由功率晶体管构成的三个分支，逆变器产生具有适当幅度、适当频率以及相对于转子场的适当相位的三相电流系统，以便馈入给电动机的三相。为了控制电流的幅度，逆变器具有电流传感器，该电流传感器使得获知电动机的各个相的电流成为可能。为了控制电流的频率和相位，逆变器接收旋转变压器的信号，该旋转变压器测量转子相对于定子的位置。基于电动机的扭矩-电流建模，逆变器确定电动机的相电流的设定点并且借助于它的调节器来实现这些设定点。因此，逆变器不控制扭矩而是控制电动机的电流，这可能阻碍对特定故障的检测。例如，在逆变器或电动机中存在故障部件的情况下，因此可能是逆变器认为电流被正确地控制，但在电动机轴上没有产生预期的扭矩。在电动机执行牵引功能的情况下，逆变器-电动机系统遵循驾驶员的意图而无不受控制的响应是很重要的，特别是在有故障的情况下，这可能导致不合时宜的加速扭矩或制动扭矩的生成。在具有机动车轮的机动车辆且该机动车辆包括至少两个各配备有电动机的车轮的特定情况下，保证电动机的操作以避免车轮的不当行为是特别重要的，该不当行为可能会导致车轮之间的不期望有的扭矩差和驾驶员对车辆的失控。
技术实现思路
因此，本专利技术的一个目的是提出一种可以检测任意电动机故障或逆变器故障的驱动逆变器。本专利技术的另一目的是提出一种可以校正这些潜在故障的驱动逆变器。一种用于驱动安装在道路车辆中的电动机的逆变器，所述逆变器包括:-至少一个传感器，用于测量逆变器内的电压和电流，-存储模块，用于记录在电动机的机械旋转期间测量的值，-用于在电气旋转之后计算瞬时电功率和基于所记录的值的平均电功率的模块，-用于基于所述瞬时电功率和所述平均电功率来计算差的平均值的模块，-用于在所述差的值比预定阈值大的情况下校正扭矩波动的模块。本专利技术的目标是检测扭矩波动是否异常，换言之，它是否超出了可接受的波动阈值。为此，可以使用许多值。例如，可以计算瞬时电功率与平均电功率之间的差的平均值的绝对值，并且可以以百分数的形式表述该绝对值。也可以将电功率除以电动机的旋转速度，并且可以计算出因此获得的扭矩之间的差的平均值的绝对值。在特定实施例中，该逆变器包括用于计算波动幅度的模块。在该特定实施例中，用于校正扭矩波动的模块基于所确定的幅度来动作。本专利技术的另一方面涉及一种用于驱动安装在道路车辆中的电动机的逆变器，所述逆变器包括:-至少一个传感器，用于测量逆变器内的至少一个电压和至少一个电流，-存储模块，用于记录在电动机的电气旋转期间测量的值，-用于在电气旋转后基于所记录的值来计算平均电功率的模块，[0021 ]-用于利用电气旋转期间的平均电功率和电动机的旋转速度来计算在电动机输出轴处产生的扭矩的模块，-用于确定产生的扭矩与逆变器的设定点扭矩之间的偏差的模块，以及-用于校正在该偏差比预定阈值大的情况下的扭矩误差的模块。有利地使用所确定的偏差的绝对值以便执行与阈值的比较。下文详述的优选实施例适用于上述专利技术的一个或其他方面。在本专利技术的优选实施例中，例如，预定的阈值大约是5Nm。然而，该值可能根据车辆而有所不同，并且例如基于在异常情况下每个车辆的行为是固定的。在特定实施例中，所有的存储操作和计算操作不是在电气旋转期间执行的，而是在旋转变压器的旋转期间执行的。为了利用在旋转变压器的旋转期间执行的测量来获得绝对电位置，旋转变压器的旋转必须是电气旋转的整数倍。在具有三对极或四对极的电机中，因此可使用具有一对极的旋转变压器。因此，在旋转变压器旋转期间对数据的获取与在三次或分别的四次电气旋转期间的获取相对应。这样的实施例具有许多优点。一方面实现了更大的实施便利性另一方面实现了更高的精确度，这是因为所计算的平均值是利用更大量的值由此计算得到的，这使得提高计算的精确度成为可能。存储模块例如包括用于记录在第一电气旋转或第一旋转变压器旋转期间执行的测量的第一存储器，和用于一旦在第一电气旋转或第一旋转变压器旋转之后触发平均功率的计算后，则记录在第二电气旋转或第二旋转变压器旋转期间执行的测量的第二存储器。如上所述，根据本专利技术的驱动逆变器将直流电流转换为三相电流。因此，可以在DC母线处和在三相电流处获取测量结果并估计扭矩。在特定实施例中，逆变器由此包括至少一个母线电压传感器Ud。和至少一个母线电流传感器Id。。因此，这些传感器提供的测量结果的获取和存储使得确定直流电流的平均电功率及利用该功率确定的产生的扭矩成为可能。在另一特定实施例中，与前述实施例不同，逆变器包括使得测量逆变器输出端的至少两个相电流和DC母线上的电压成为可能的传感器。该逆变器的三相输出端的电功率是利用相电流测量结果ia和ic (参见下面进一步描述的图1)、母线电压(Udc)和脉宽调制器的相应命令(PWM-A、PWM-B、PWM-C)来计算的。在该实施例中，产生的扭矩由此是利用三相电功率来确定的。在特定实施例中，逆变器还包括用于从平均电功率中减去测量的损耗的模块。取决于所使用的电功率，未减去相同的损耗。事实上，DC功率是在逆变器的输入端测量的，并且逆变器损耗、电动机损耗、三相线损耗都必须从所述DC功率中减去。与之相比，三相功率是在逆变器的输出端测量的，并且仅电动机损耗和三相线损耗必须从该功率中减去。特别地，这些损耗包括电动机和三相线中的铁损、变速器损耗和焦耳损耗。在另一特定实施例中，逆变器包括用于基于电动机的旋转速度在记录测量的值之前对所述值进行采样的模块。事实上，如下文所介绍的，有益的是，能够对值进行采样以便限制获得的值的数量并且由此限制逆变器存储模块的大小是有利的。在另一实施例中，逆变器包括用于利用设定点电流和电动机的转子温度来计算扭矩设定点的模块。另外，在实施例中，逆变器包括用于将产生的扭矩与测量的扭矩的之间的偏差发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种安装在道路车辆中的电动机(6)的驱动逆变器(1a)，所述逆变器包括：‑至少一个传感器，其用于测量所述逆变器内的电压和电流，‑存储模块，其用于记录在所述电动机的机械旋转期间测量的值，‑用于在电气旋转之后计算瞬时电功率和基于所记录的值的平均电功率的模块，‑用于计算基于所述瞬时电功率和所述平均电功率之差的平均值的模块，‑用于在所述差的所述值比预定阈值大的情况下校正扭矩波动的模块。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.12.21 FR 11621631.一种安装在道路车辆中的电动机(6)的驱动逆变器(Ia)，所述逆变器包括: -至少一个传感器，其用于测量所述逆变器内的电压和电流， -存储模块，其用于记录在所述电动机的机械旋转期间测量的值， -用于在电气旋转之后计算瞬时电功率和基于所记录的值的平均电功率的模块， -用于计算基于所述瞬时电功率和所述平均电功率之差的平均值的模块， -用于在所述差的所述值比预定阈值大的情况下校正扭矩波动的模块。2.根据权利要求1所述的驱动逆变器，包括至少一个母线电压传感器和至少一个母线电流传感器。3.根据权利要求1所述的驱动逆变器，包括至少两个相电流传感器和至少一个母线电压传感器。4.根据上述权利要求之一所述的驱动逆变器，包括用于基于所述电动机的旋转速度来在记录所测量的值之前对所述值进行采样的模块。5.根据上述权利要求之一所述的驱动逆变器，包括用于在第一电气旋转之后触发对所述平均功率和所述瞬时 功率的计算的模块。6.根据权利要求5所述的驱动逆变器，其中，所述存储模块包括用于记录在第一电气旋转期间执行的测量的第一存储器、和用于一旦在所述平均功率的计算被触发后，则记录在第二电气旋转期间执行的测量...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·A·马涅，JL·琳达，
申请(专利权)人：米其林企业总公司，米其林研究和技术股份公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR