用于限制电动机电刷磨损的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于限制电动车辆或混合动力车辆的电动机的电刷磨损的方法，该方法包括：估计所述电刷磨损(w)的步骤(100)；以及基于所述电刷的磨损阈值(ws)根据所述估计的所述电刷磨损(w)来限制授权用于所述电机的最大机械功率的步骤(200)，其特征在于，所述磨损阈值(ws)取决于所述电刷的合计使用时间，超过所述磨损阈值时所述机械功率限制生效。

A method for limiting the wear of electric brushes

The present invention relates to a method of abrasion of electric brushes for electric motor or hybrid electric motor, the method includes: the step of estimating the brush wear (W) (100); and the maximum machine authorized for the motor based on the estimated brush wear (W) based on the estimated wear threshold (WS). The step (200) of the mechanical power is that the wear threshold (WS) is determined by the combined use time of the brush, and the mechanical power limit is effective when the wear threshold is exceeded.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于限制电动机电刷磨损的方法
本专利技术涉及具有电刷的电动机领域和机动车辆行业。
技术介绍
电动动力传动系包括链接至功率电子系统的至少一个电动机，允许电机被供有来自所谓牵引电池的蓄电池的交流电流，由专用计算机执行总体驱动。电动机由移动转子和固定定子构成。在具有电刷的电动机器(例如，绕线转子电动机器)的情况下，电刷能够在牵引模式下为转子的绕组供电、并在充电模式下传输由转子的所述绕组产生的电力。这种类型的电动机的最关键元件是电刷，但是所述电刷的过量磨损(与电刷的使用相关联的电刷劣化体现为电刷上的材料损耗，该磨损以距离单位来表示)会引起故障(体现为所述电机的停止)，并且需要对电刷进行替换。专利US5177419针对电动升降车辆提出了策略：如果电刷磨损变得过大则禁止某些升降方向。现在，在电动车辆的牵引电动机的情况下，这种策略将在于禁止可能会使所述电动车辆无法移动的牵引。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是通过提供一种用于限制电动车辆或混合动力车辆的牵引或推进电动机的电刷磨损的方法来弥补现有技术的至少一部分缺点，该方法防止在车辆配备有的所述电动机的计划寿命期间过量磨损所述电刷。为此，本专利技术依赖于所述电刷的磨损速度与电机速度和转矩的绝对值成正比的知识。由此得出，当机械功率(该机械功率为转矩与电机速度的乘积)越高时，绕线转子电动机的电刷磨损得越快。本专利技术因此通过控制所述电机的最大机械功率来限制所述电刷的磨损。为此，本专利技术提出了一种用于限制电动车辆或混合动力车辆的电动机的电刷磨损的方法，该方法包括：-估计所述电刷磨损的步骤，-基于所述电刷的磨损阈值根据所述估计的所述电刷磨损来限制授权用于所述电机的最大机械功率的步骤，其特征在于，所述磨损阈值是所述电刷的合计使用时间的函数，超过所述磨损阈值时所述机械功率限制生效。借助于本专利技术，所述电刷的受控磨损限制了所述电动机故障的风险。本专利技术适用于具有电刷的电动机，无论该电动机是用于牵引电动车辆或混合动力车辆、抑或是作为变体来用于车辆的空调系统的电动压缩机。在用于电动车辆的牵引电动机的情况下，这防止了在所述车辆的计划寿命期间与超过所述电刷的最大磨损阈值相关联的无法移动故障。此外，本专利技术能够在延长车辆的所述计划寿命的情况下不改变所述电机的所述电刷的实际尺寸，因为所述方法只需要更新车辆的计算机。根据本专利技术的方法的有利特征，所述电刷的所述合计使用时间取值为等于由具有所述电刷的所述车辆行进的总距离。因此描述的方法是适用于电动车辆或混合动力车辆的所述牵引电动机的优选实施例。根据另一个有利特征，所述估计所述电刷磨损的步骤至少包括：-接收转矩请求、电机速度的测量值、以及在所述电动机的端子处的电源电压的步骤，-根据所述转矩请求、所述电机速度的测量值、以及所述电压来估计所述电机的励磁电流的步骤，-根据所述估计的励磁电流和所述电机速度来估计电刷磨损速度的步骤，-通过对所述电刷磨损速度进行时间积分来计算该电刷磨损(w)的步骤。这种用于估计所述电刷磨损的方法使用的是在车辆计算机中已知和可获得的条目数据，并且因此不需要增加新的物理传感器。根据另一个有利特征，限制机械功率的步骤至少包括：-计算所述电刷的所述磨损阈值的步骤，-比较所述估计的电刷磨损与所述电刷的所述磨损阈值的步骤，-当所述电刷磨损大于所述电刷的所述磨损阈值时限制所述电机的所述机械功率的步骤。这种模块化方法可以以分布式方式托管于不同的计算机。根据另一个有利特征，在使用时间-所述电刷磨损的平面中形成功率限制区域的下限的、所述电刷的所述磨损阈值是关于所述电刷的理论磨损直线来限定的，其中x轴是所述电刷的所述使用时间，其中y轴在原点处是零磨损，并且其中对应于所述电刷的预定使用时间的y轴是所述电刷的引起所述电机的无法移动故障的最大磨损。对功率限制区域的这种限定是适配于每个所述电机的。根据另一个有利特征，所述电刷的所述磨损阈值是由三条直线段构成的曲线，其中：-第一条直线段具有零斜率并且其y轴值是低磨损值，低于该低磨损值不需要进行功率限制，并且此线段在其与所述电刷的所述理论磨损直线的交点处终止，-第二条直线段具有的斜率小于或等于所述电刷的所述理论磨损直线的斜率、并且在其与第三条直线段的交点处终止，-该第三条直线段具有零斜率并且其y轴值是所述电刷的最大磨损阈值减去评估裕量。对磨损阈值曲线的这种限定可以是适配于各种电刷类型的。根据另一个有利特征，在该功率限制区域的位于所述电刷的所述理论磨损直线下方和所述电刷的该最大磨损阈值减去所述评估裕量下方的子部分中，只有当从该车辆被重新启动起已经超过了预定次数的预定机械功率阈值时才应用功率限制。这种策略适配于每个驾驶员的驾驶，并且能够只有当需要时才限制授权用于所述驾驶员的所述最大机械功率。根据另一个有利特征，在所述功率限制区域中所述电机的所述机械功率限制的值可以根据在给定使用时间处的所述磨损的位置而变化。对于所述电刷的磨损曲线的这种依赖性允许在所述电刷劣化的情况下逐渐限制授权所述驾驶员的最大机械功率。本专利技术还涉及一种用于限制车辆的电动机的电刷磨损的设备，该设备包括：-用于估计所述电刷磨损的装置，-用于基于所述电刷的磨损阈值根据所述估计的所述电刷磨损来限制授权用于所述电机的最大机械功率的装置，其特征在于，所述磨损阈值是所述电刷的合计使用时间的函数，超过所述磨损阈值时所述机械功率限制生效。此设备提供与该方法类似优点的优点。本专利技术还涉及一种包括多条指令的计算机程序，这些指令用于当在计算机上运行所述程序时实施根据本专利技术的所述用于限制车辆的电动机的电刷磨损的方法的步骤。这种程序被安装在所述车辆计算机中，并且因此所提供的方法应用廉价。附图说明基于阅读参照附图所描述的优选实施例，其他特征和优点将变得清楚，在附图中：-图1呈现了根据本专利技术的实施例的用于限制电动机的电刷磨损的方法的流程图；-图2呈现了根据本专利技术的设备的实例，-图3是在磨损和由车辆行进的距离的坐标轴中对机械功率限制区域的表示，并且-图4呈现了限制区域中不同机械功率限制策略的分布。具体实施方式根据图1的流程图中呈现的本专利技术的第一实施例，本方法包括两个步骤，第一步骤100在于实时估计电刷磨损w，然后第二步骤200(使用前一步骤的结果)为限制授权用于所述电机的最大机械功率。其步骤的每一个步骤被划分为多个子步骤，因此第一步骤100开始于子步骤110：接收转矩请求T(以N.m为单位)、电机速度N的测量值(以rpm为单位)、以及在所述电动机的端子处的电源电压V(以V为单位)。这些特性量通常用于管理电动车辆或混合动力车辆的电能、并且因此构成不需要添加新的传感器就可获得的输入。此子步骤之后是第二子步骤120：根据所述转矩请求T、所述电机速度N的测量值、以及所述电压V来估计所述电机的励磁电流If。此估计是例如通过使用励磁电流If(以A为单位)与之前提及的参数之间的映射来完成的。下一子步骤130在于根据所述估计的励磁电流If和所述电机速度N来估计电刷磨损速度v。所述子步骤130依赖于以下事实：电刷磨损速度v(以mm/s为单位)是通过已知的、可复制的和可测量的方式根据励磁电流If和电机速度N而变化的。此子步骤130的示例性实施例使用所述速度与所述励磁电流If和所述电机速度N之间的映射。实时计算所述电刷本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于限制电动车辆或混合动力车辆的电动机的电刷磨损的方法，该方法包括：‑估计所述电刷磨损(w)的步骤(100)，‑根据所述估计的所述电刷磨损(w)距所述电刷的磨损阈值(ws)来限制授权用于所述电机的最大机械功率的步骤(200)，其特征在于，所述磨损阈值(ws)是所述电刷的合计使用时间的函数，超过所述磨损阈值时所述机械功率限制生效。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.16 FR 15586721.一种用于限制电动车辆或混合动力车辆的电动机的电刷磨损的方法，该方法包括：-估计所述电刷磨损(w)的步骤(100)，-根据所述估计的所述电刷磨损(w)距所述电刷的磨损阈值(ws)来限制授权用于所述电机的最大机械功率的步骤(200)，其特征在于，所述磨损阈值(ws)是所述电刷的合计使用时间的函数，超过所述磨损阈值时所述机械功率限制生效。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电刷的所述合计使用时间取值为等于由具有所述电刷的所述车辆行进的总距离。3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，估计所述电刷磨损(w)的所述步骤(100)至少包括：-接收转矩请求(T)、电机速度(N)的测量值、以及在所述电动机的端子处的电源电压(V)的步骤(110)，-根据所述转矩请求(T)、所述电机速度(N)的测量值、以及所述电压(V)来估计所述电机的励磁电流(If)的步骤(120)，-根据所述估计的励磁电流(If)和所述电机速度(N)来估计电刷磨损速度(v)的步骤(130)，-通过对所述电刷磨损速度(v)进行时间积分来计算该电刷磨损(w)的步骤。4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，限制机械功率的步骤(200)至少包括：-计算所述电刷的所述磨损阈值(ws)的步骤(210)，-比较所述估计的电刷磨损(w)与所述电刷的所述磨损阈值(ws)的步骤(220)，-当所述电刷磨损(w)大于所述电刷的所述磨损阈值(ws)时限制所述电机的所述机械功率的步骤(240)。5.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在使用时间-所述电刷磨损的平面中形成功率限制区域(z)的下限的、所述电刷的所述磨损阈值(ws)是关于所述电刷的理论磨损直线(d)来限定的，其中x轴是...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·源，C·戈特罗，M·马尔西利娅，
申请(专利权)人：雷诺股份公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR