根据本发明专利技术，电动机借助于电路电气换向，其中相电流在每个马达相的特定时间点经历过零点。由于感性负载部分，相电流的所述过零的时间点与在纯欧姆负载情况下产生的过零时间点在时间上错开。在没有有故障的负载状况的情况下，所述过零的时间点处于可以由电路、环境条件和通过不同的电动机参数确定的预期值范围(例如，预期时间窗口)内。在该方法中，在电路中可预先给定的高侧和/或低侧相位连接的出现期间，探测通过被接通的高侧开关或低侧开关的电流(尤其在过零点附近)是否以及何时变得大于或小于可预先给定的阈值，其中，(如果需要的话)所述时间测量可以在PWM控制的情况下在一个或多个PWM周期上延伸。
A method for obtaining a hint of the possible faulty load condition of the motor
【技术实现步骤摘要】
用于获得对电动机的可能有故障的负载状况的提示的方法本专利申请是基于2015年06月30日提交的国际申请号为PCT/EP2015/064786的申请于2016年12月29日进入中华人民共和国国家知识产权局国家阶段而申请号为201580035641.3、专利技术名称为“用于获得对多相电动机的可能的有故障的负载状况的提示、尤其是开始提示的方法”的中国专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术涉及用于获得对多相电动机的可能的有故障的负载状况的提示、尤其是开始提示的方法。
技术介绍
在电动机中有故障的负载状况在短路发生时尤为关键。这样的短路通常是借助控制单元的内部或外部的驱动器晶体管的漏极-源极路径上的电压降被识别，通过该控制单元来控制电动机或其他负载。这些电压降通常是单独评估的，即在马达的每相上评估。当计量学上检测的电流大于最大允许的运行电流时，这意味着至马达连接线路中的至少一个的外部短路。在探测短路时的一个缺点是，特别是“软”的短接至地不一定能被识别到。另一个问题是，在较高欧姆的短路情况下或者在具有短路电流的电感性系数的短路情况下的过电流部分地并不位于马达运行中的最大允许电流之外。此外，在电感性系数的情况下和PWM驱动负载(例如，电动机)的情况下，可能的是，在短路情况下的电流增大是如此之慢(“软”短路)，使得一个PWM周期在达到过电流关断阈值之前结束。但功率晶体管可在这种情况下仍然加热到这样的程度，使得导致损坏，其发生得如此之快，甚至过热识别装置由于其时间延迟而不能提供足够的保护。从DE-A-102011004911，DE-B-102004009046，DE-A-10236377和US-A-5266891已知一种用于识别多相切换电动机时有故障的负载状况的方法，其中分别对相电流的时间曲线进行评价。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种短路识别，其能够可靠地发现短路，从而保护晶体管免受损害，这可以阻止电子设备的起火。为实现该目的，本专利技术提出根据权利要求1所述的一种方法。本专利技术的各个扩展方案是权利要求2至13的主题本专利技术的方法用于获得对带有用控制单元进行电子换向的多相切换电感性负载的可能的有故障负载状况的提示、尤其是开始提示，尤其用于获得带有借助控制单元电气换向的三相电动机(例如BLDC马达,EC马达,SR马达,步进马达)的提示、尤其是开始提示，其中该控制单元包括用于每个马达相的高侧开关和低侧开关，马达相的高侧和低侧开关被按照切换方案循环地切换，所述切换方案相比于在纯欧姆性负载情况下会出现的过零时间点而在时间上错开地产生马达相中的电流经历由于电感性负载份额引起的过零的那些时间点，其中在没有有故障的负载状况的情况下过零的时间点在预期值范围(例如，预期时间窗)中出现，该预期值范围是由切换方案、环境条件(如，例如电源电压和温度)和由不同的马达参数(可以包括马达不对称性)确定的，其中，在存在有故障的负载状况的情况下，该过零的时间点在预期值范围外部，其中，借助与预期值范围的偏差可以得出有故障的负载状况的类型，其中，在该方法中在切换方案中预先给定的出现的切换到高侧和/或低侧相位期间探测：流过接通的高侧开关或低侧开关的电流是否以及何时大于或小于可预先给定的阈值，在特定情况下在过零点附近，其中，从切换方案的可预先给定的时间点起对其中流过两个马达相之一的接通的高侧或低侧开关的电流超过或低于可预先给定的阈值的时间跨度进行测量，其中，该时间测量在PWM控制的情况下必要时可在一个或多个PWM周期(高侧以及低侧开关的变换性切换的周期)上延伸，其中，将各个马达相的所测时间跨度相互比较，和/或将每个单个马达相的时间上相继测量的时间跨度相互比较和/或与预期值范围相比较，和其中，各马达相的所测时间跨度的大小之间的偏差和/或一个马达相的所测时间跨度按顺序与可预先给定的预期值范围的偏差被评价为对有故障的负载状况的提示、尤其开始提示。根据本专利技术，电动机的电气换向是借助其中每马达相在特定时间点相电流经历过零的切换方案实现的。该相电流过零的时间点相比于在纯欧姆性负载会出现的时间点在时间上错开。在无有故障的负载状况情况下，过零的时间点处于预期值范围(例如，预期时间窗)内，该预期值范围可以由切换方案、环境条件和不同的马达参数确定。如果过零位于预期值范围之外，则这可以被认为是有故障的负载状况的标志。通过观察是否，并且如果是，在多大程度上预期过零时间点与预期值范围偏差或位于其中，然后可以得到马达的可能故障源的结论。在每种情况下，各马达相的所测时间跨度的大小之间的偏差和/或每个单个马达相的所测时间跨度按顺序与可预先给定的预期值范围的偏差是对有故障的负载状况的提示、尤其开始提示。下面如何处理这种开始提示不再是本专利技术的主题。这种开始提示的处理可以取决于应用地以不同方式进行。例如，可以首先观察开始提示，以便在一定的时间滞后之后才反应。该反应也可以是与应用相关地大不相同。例如，断开马达或者为不受损害而切换到另一运行模式。为了分类所涉及的参数与相应的预期值或预期范围的偏差，可以将方法用于统计学模式识别，可以用以分类电动(步进)马达的运行状态，以便可以采取所定义的措施来最小化功能故障的影响和用于预测功能故障对马达未来的影响。预测可以以未来可能运行状态的形式进行，这些运行状态被对应于概率和/或评估值(如影响评估)。这里，可进行一个或多个下面列出的处理步骤：a)从同时和/或顺序确定的偏差的多个值中建立特征矢量，其中特征矢量可以包括这些值的一阶和更高阶导数和/或一次和更高次积分和/或其他从这些值导出的参量以及从别的传感器系统的来的别的参量。b)将特征矢量与线性判别分析(LDA)矩阵相乘以得到修改的特征矢量，用于提高选择性。c)将修改的特征矢量与原型矢量、即尤其存储在原型数据库中的运行状态原型相比较，其中，对于每个被评价的原型矢量而言，比较的结果是修改的特征矢量与相应的原型矢量之间的二进制和/或数字和/或模拟的距离值。d)基于距离值选择所述数据库的至少一个运行状态原型，其中，特别是具有最短距离值和/或具有影响最严重的运行状态和/或具有最严重影响评价的运行状态原型被选择。e)输出至少所选择的运行状态原型。f)必要时输出相对于所选的运行状态原型而言与特征矢量对应的至少一个距离值和/或从中导出的值。g)必要时输出其它所选的运行状态原型和所属的距离值和/或从中导出的值，以输出假设列表，其典型地还包括所选运行状态原型和其距离值。h)必要时确定运行状态原型的概率链和预测至少一个下面预测的运行状态或预测的运行状态序列。ⅰ)必要时在所选择的运行状态和/或所确定的假设列表和/或预测的运行状态或该预测运行状态序列的基础上引入措施。替代统计模式识别的本身已知的基本方法，可以将神经网络和/或Petri网和/或模糊逻辑和/或维特比算法用于处理所涉及的参数与该对应的预期值或预期范围的偏差。预期值或预期值范围可以合乎目的地凭经验确定。在此可能的是：在具有无故障负载状态的一个或多个被预熟化处理(vorgealterten)的参考系统上学习了对于在其中应还未识别到有故障负载状况的最大允许偏差的预期值，即确定典型值以及带有可选的附加允许容差地将其在控制单元中存储为最大允许预期值范围，和/或，在每个在生产后具有无故障负载本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于获得对借助控制单元进行电气换向的多相电动机的可能的有故障负载状况的提示、尤其初始提示的方法，该控制单元对于每个马达相具有高侧开关和低侧开关，其中，循环地切换马达相的高侧开关和低侧开关，并且是根据对于每个马达相具有至少一个周期复现的等效时间点的切换方案进行所述切换，其中各个马达相之间的这些等效时间点具有相等的时间相位偏移，并且其中在这些时间点上在所涉及的马达相中电流的大小相应地与在其它马达相中在属于所述其它马达相的等效时间点上的电流的大小成基本相同的比例，其中在该方法中：对于至少两个马达相，在切换方案的循环复现的等效时间点上，确定代表在所涉及的马达相中的电流的大小的测量值，并且循环重复执行该过程，将所确定的马达相测量值至少成对互相比较，其中，对测量值的每次比较进行检查，看比较结果是否处于对于待比较的马达相而言适用于无故障负载状况的预期空间内，以及其中将比较结果与所属的预期空间或者与所属的预期空间的偏差包括在考虑可预先给定的允许容差的条件下评价为对有故障负载状况的提示，其中同类型的顺序出现的偏差的重复率能够给出关于故障位置的论断，和/或如果需要的话，也顺序地执行至少一个单个马达相在等效时间点上的电流值的分析，并且将所述至少一个单个马达相在等效时间点上的电流值的比较结果与预期空间或者与预期空间的偏差包括在考虑可预先给定的允许容差的条件下评价为对有故障负载状况的提示，其中同类型的顺序出现的偏差的重复率可以给出关于故障位置的论断，其特征在于，至少两个马达相的高侧开关对应于用于监视高侧开关的漏极‑源极压降的高侧监视单元，和/或，至少两个马达相的低侧开关对应于用于监视低侧开关的漏极‑源极压降的低侧监视单元，使用每个监视单元用于确定测量值，所述测量值代表马达相中的电流的大小，每个监视单元具有比较器和数模转换器，用于为比较器给出参考值作为用于探测高侧开关和/或低侧开关中的过电流的压降阈值，并且调制该参考值，以便借助比较器的分析确定代表当前电流大小的测量值，其中在确定测量值期间出现的比较器响应并不直接被评价为过电流，而是在该情况下结束对测量值的确定以及接下来将模数转换器的参考切换到实际的过电流值上，以及随后执行实际的评价：即是否出现了过电流情况。...
【技术特征摘要】
2014.06.30 DE 102014212572.3;2014.06.30 DE 10201421.一种用于获得对借助控制单元进行电气换向的多相电动机的可能的有故障负载状况的提示、尤其初始提示的方法，该控制单元对于每个马达相具有高侧开关和低侧开关，其中，循环地切换马达相的高侧开关和低侧开关，并且是根据对于每个马达相具有至少一个周期复现的等效时间点的切换方案进行所述切换，其中各个马达相之间的这些等效时间点具有相等的时间相位偏移，并且其中在这些时间点上在所涉及的马达相中电流的大小相应地与在其它马达相中在属于所述其它马达相的等效时间点上的电流的大小成基本相同的比例，其中在该方法中：对于至少两个马达相，在切换方案的循环复现的等效时间点上，确定代表在所涉及的马达相中的电流的大小的测量值，并且循环重复执行该过程，将所确定的马达相测量值至少成对互相比较，其中，对测量值的每次比较进行检查，看比较结果是否处于对于待比较的马达相而言适用于无故障负载状况的预期空间内，以及其中将比较结果与所属的预期空间或者与所属的预期空间的偏差包括在考虑可预先给定的允许容差的条件下评价为对有故障负载状况的提示，其中同类型的顺序出现的偏差的重复率能够给出关于故障位置的论断，和/或如果需要的话，也顺序地执行至少一个单个马达相在等效时间点上的电流值的分析，并且将所述至少一个单个马达相在等效时间点上的电流值的比较结果与预期空间或者与预期空间的偏差包括在考虑可预先给定的允许容差的条件下评价为对有故障负载状况的提示，其中同类型的顺序出现的偏差的重复率可以给出关于故障位置的论断，其特征在于，至少两个马达相的高侧开关对应于用于监视高侧开关的漏极-源极压降的高侧监视单元，和/或，至少两个马达相的低侧开关对应于用于监视低侧开关的漏极-源极压降的低侧监视单元，使用每个监视单元用于确定测量值，所述测量值代表马达相中的电流的大小，每个监视单元具有比较器和数模转换器，用于为比较器给出参考值作为用于探测高侧开关和/或低侧开关中的过电流的压降阈值，并且调制该参考值，以便借助比较器的分析确定代表当前电流大小的测量值，其中在确定测量值期间出现的比较器响应并不直接被评价为过电流，而是在该情况下结束对测量值的确定以及接下来将模数转换器的参考切换到实际的过电流值上，以及随后执行实际的评价：即是否出现了过电流情况。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，参考值的修改在用于探测过电流的参考值处开始，并且发展为...
【专利技术属性】
技术研发人员：约尔格·哈茨池，
申请(专利权)人：艾尔默斯半导体股份公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE
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