用于确定降级模式下三相电动马达的估计电流的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于确定流经马达（M）的绕组的估计电流（Iestx、Iesty）的方法，该马达于是在两个活动相上受到控制。所述方法涉及：在绕组的输入端处测量两个活动相中的每一相的测量电压（Ux、Uy），校正两个测量电压（Ux、Uy）以产生相应的校正电压（Umesx、Umesy），确定根据温度进行补偿的马达电阻（Rmot），并且基于根据温度进行补偿的马达电阻（Rmot）和两个活动相的测量电压（Umesx、Umesy）确定分别流经绕组的两个活动相中的每一相的至少一个估计电流（Iestx、Iesty）。Iesty）。Iesty）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于确定降级模式下三相电动马达的估计电流的方法


[0001]本专利技术涉及一种用于确定流经永磁同步三相电动马达的绕组的估计电流的方法，该永磁同步三相电动马达是包括至少一个可由开关装置控制的绕组的类型，于是该马达在降级模式下在两个活动相上受到控制。降级模式意味着马达在两相上受到控制，第三相被认为是有故障的，并被置于断开状态。
[0002]然后，电流确定方法可以用于诊断流经同步三相电动马达的绕组的相应相的测量电流的测量值的有效性的方法，特别是为了检测电流传感器中的故障。
[0003]本专利技术优选地但是非限制性地应用于汽车领域，特别是用于机动车辆的助力转向马达。

技术介绍

[0004]根据现有技术，已知一种用于估计流经电动马达绕组的估计电流的方法，该电动马达是包括至少一个可由开关装置控制的绕组的类型。开关装置连接到绕组的输入端，在其输入端接收控制电压形式的控制，并将其变换成施加到绕组输入端的电压。
[0005]控制电压通常是交流电压。一个单元将控制电压转换成脉宽调制电压，其占空比等于控制电压的值。
[0006]该脉宽调制电压用于切换连接在绕组和基本恒定电势之间的第一开关，而调制电压的相反电压用于切换连接在绕组和地之间的第二开关。这样，两个控制基本上是反相的，并且两个开关的断开状态使得两个开关中最多一个在给定时刻被开关/接通，另一个在同一时刻未被开关/关闭。
[0007]变压模块能够接收控制电压，并且能够基于控制电压分别控制两个开关的断开。
[0008]在该现有技术中描述的估计方法包括测量绕组输入端的测量电压的步骤、校正测量电压以产生校正电压的步骤、确定开关装置的电阻的步骤以及通过将用于控制开关装置的控制电压和校正电压之间的差除以电阻来确定流经绕组的至少一个估计电流的步骤。
[0009]尽管通过这种解决方案可以获得流经每个绕组的电流的单独估计，并且通过使用施加到马达的控制和该控制的测量值之间的差来估计电流，从而检测电流测量阶段中的故障，但是它的缺点是不能在马达的高速下使用。此外，最重要的是，就降级模式下的故障检测而言，该解决方案并不牢靠。
[0010]另一种现有技术，具体由文献FR-A-3 039 283描述，涉及一种方法，该方法能够检测马达相的电流测量阶段中的故障，或者由逆变器控制的永磁三相同步马达或逆变器本身中的故障。
[0011]检测到的故障类型是一个或多个马达相的短路或电流测量值的损失，由于例如马达相的电流测量值的偏移和/或增益误差、对地或相之间的短路或一个或多个相的损失、不可信的受控马达的参数（这表示马达阻抗严重不平衡）而变得不可信的一个或多个相的测量电流，逆变器因电源开关电阻过大而不平衡。
[0012]该文献提出的解决方案的缺点是，当系统处于降级模式时，不能进行电流测量值
的诊断。
[0013]另一种现有技术提出了第三种解决方案，以允许检测电流测量阶段中的故障。已经建议对马达的每一相使用一个电流传感器，并通过节点规则检查这些电流传感器之间的一致性，节点规则规定三相的三个电流之和必须为零。
[0014]该第三解决方案的缺点是其成本及其在电路板上的物理实现，因为提出了增加电流传感器及其相关元件，并且还通过微控制器处的新模拟输入来连接所述电流传感器，并且因为为了容纳这些新部件所以电路板表面积增加。
[0015]本专利技术所基于的问题是，对于由开关装置控制的同步三相电动马达，在马达以降级模式运行、电动马达的一个电源相处于断开状态时，确定流经电动马达绕组的估计电流。

技术实现思路

[0016]为此，本专利技术涉及一种用于确定流经永磁同步三相电动马达的绕组的估计电流的方法，该永磁同步三相电动马达是包括至少一个可由开关装置控制的绕组的类型，其特征在于，该方法包括以下步骤，于是马达在两个活动相上受到控制，第三相处于断开状态：
· 在绕组的输入端测量两个活动相中每一个的测量电压，
· 校正两个测量电压以产生相应的校正电压，
· 确定马达的温度补偿电阻，
· 基于马达的温度补偿电阻Rmot和两个活动相的测量电压Umesx、Umesy，通过求解以下方程来确定分别流经绕组的两个活动相之一的至少一个估计电流，x是两个活动相中的第一活动相，y是两个活动相中的第二活动相：其中，方程Lmot是马达在20℃和0安培时的电感，Φ是马达在20℃和0安培时的通量，ω
mot
是马达的转速，θ
mot
是马达转子的角位置，k是常数，对于1相等于0，对于2相等于1，对于3相等于2。
[0017]本专利技术使得克服上述两种现有技术的所有缺点成为可能。除了很少的软件设计成本之外，无需添加任何新部件或增加任何成本就可以实现这一点。此外，最重要的是，本专利技术使得当马达在降级模式下运行、三相中的一相断开时，可以确定估计电流。
[0018]用于检测可能是上述故障的故障的方法在于识别基于永磁同步马达的电模型估计的电流相对于马达相的测量电流的动态行为中的误差。
[0019]有利地，通过使用用于微分方程近似的数值分析方法来确定估计电流。
[0020]有利地，用于微分方程近似的所选数值分析方法是二阶龙格库塔法，其具有用于计算x相的估计电流Iestx的以下方程，x相是两个活动相之一：
其中Δt是计算的采样时间，n是迭代次数，计算y相（两个活动相中的另一个）的估计电流的方程是相似的，在上述方程中，将x替换为y，反之亦然。
[0021]有利地，对两个测量电压进行校正以产生相应的校正电压，首先通过低通滤波器对因此呈锯齿形的测量电压进行滤波以产生相应的正弦电压，然后通过能够补偿低通滤波器的衰减效应的补偿器对相应的正弦电压进行补偿以产生相应的校正电压。
[0022]有利地，低通滤波器是二阶或更高阶的低通滤波器。
[0023]有利地，补偿使用基于马达转速的插值表。
[0024]有利地，通过取设置在温度传感器附近的开关装置的电子元件的平均温度Tmos来对马达电阻的确定进行温度补偿，电阻Rmot根据以下方程进行补偿：Rmot = Rmot20*(1+0.004 * (Tmos
ꢀ–ꢀ
20
°
C))0.004是铜的温度系数，Rmot20对应于马达在20℃时的一相电阻。
[0025]本专利技术还涉及一种用于诊断流经永磁同步三相电动马达的绕组的相应相的测量电流的测量值的有效性的方法，该永磁同步三相电动马达是包括至少一个可由开关装置控制的绕组的类型，于是该马达在两个活动相上受到控制，第三相处于断开状态，其特征在于实施：
· 测量流经两个活动相中至少一相的测量电流，
· 通过这种估计方法来确定流经绕组的两个活动相中的至少一相的估计电流，
· 对于两个活动相中的至少一相，分别根据以下公式之一来计算在多个样本的滑动范围上，两个活动相中的所述至少一相的测量电流和估计电流之间的差的相应滑动标准偏差：或者NbEchantillon是样本数，<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于确定流经永磁同步三相电动马达（M）的绕组的估计电流（Iestx、Iesty）的方法，该永磁同步三相电动马达（M）是包括至少一个可由开关装置（11）控制的绕组的类型，其特征在于，该方法包括以下步骤，于是所述马达（M）在两个活动相上受到控制，第三相处于断开状态：
· 在所述绕组的输入端处测量对于所述两个活动相中的每一相的测量电压（Ux、Uy），
· 校正两个测量电压（Ux、Uy）以产生相应的校正电压（Umesx、Umesy），
· 确定所述马达的温度补偿电阻（Rmot），
· 根据所述马达的温度补偿电阻（Rmot）和所述两个活动相的测量电压（Umesx、Umesy），通过求解以下方程来确定分别流经所述绕组的两个活动相中的每一相的至少一个估计电流（Iestx、Iesty），x是所述两个活动相的第一活动相，y是所述两个活动相的第二活动相：其中，方程Lmot是所述马达（M）在20℃和0安培时的电感，φ是所述马达（M）在20℃和0安培时的通量，ω
mot
是所述马达（M）的转速，θ
mot
是所述马达（M）转子的角位置，k是常数，对于1相等于0，对于2相等于1，对于3相等于2。2.根据前一项权利要求所述的方法，其特征在于，通过使用用于微分方程近似的数值分析方法来确定所述估计电流（Iestx、Iesty）。3.根据前一项权利要求所述的方法，其特征在于，所选的用于微分方程近似的数值分析方法是二阶龙格-库塔法，具有用于计算x相的估计电流（Iestx）的以下方程，x相是所述两个活动相之一：
其中Δt是所述计算的采样时间，且n是迭代次数，用于计算所述y相的估计电流（Iesty）的方程是相似的，在上述方程中，x被交换为y，反之亦然，y相是所述两个活动相中的另一相。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，校正两个测量电压（Ux、Uy）以产生相应的校正电压（Umesx、Umesy），这个校正的实现首先是通过用低通滤波器对因此呈锯齿形的测量电压（Ux、Uy）进行滤波（1），以便产生相应的正弦电压，然后通过用能够补偿所述低通滤波器的衰减效应的补偿器来补偿（2）相应的正弦电压以产生相应的校正电压（Umesx、Umesy）。5.根据前一项权利要求所述的方法，其特征在于，所述低通滤波器是二阶或高阶低通滤波器。6.根据前两项权利要求中任一项所述的估计方法，其特征在于，所述补偿（2）使用基于所述马达（M）的转速（ω
mot
）的插值表。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：大陆汽车有限公司，
类型：发明
国别省市：