用于识别电动机转子中的故障的方法及控制器技术

本发明专利技术涉及一种用于运行具有转子(16)和定子(14)的他励电动机(10)的方法，包括以下步骤：a)确定转子(16)的电特征参数(L

【技术实现步骤摘要】
用于识别电动机转子中的故障的方法及控制器


[0001]本专利技术涉及一种用于识别电动机转子中的故障的方法以及一种用于电动机的控制器。

技术介绍

[0002]电动机例如在车辆中用于驱动，以便将电能转化为推进力。为此，在电动机的定子上产生旋转磁场，使得电动机的磁转子在定子的磁场中旋转。由电动机提供的扭矩和马达的功率在此取决于转子的转速并且因此取决于施加在定子上的磁场。
[0003]从现有技术中已知用于控制电动机的磁场定向控制。
[0004]在他励电动机中，即在具有电磁体、如载流线圈作为转子的电动机中，转子上可出现电气故障、如线圈短路。这些电气故障会影响由电动机产生的扭矩。
[0005]此外，在用永久磁铁激励的电动机中永久磁铁的磁化会随着时间的推移而降低。
[0006]此类故障目前无法识别或只能以很高的花费来识别。

技术实现思路

[0007]因此，本专利技术的任务是提供一种方法和一种控制器，其以简单方式识别这种故障的发生。
[0008]所述任务通过一种用于识别具有定子的电动机的转子中的故障的方法，所述方法包括以下步骤：
[0009]a)确定转子的特征参数和定子的电特征参数，
[0010]b)测量电动机的电流值，
[0011]c)基于转子和定子的目标电流值、所测得的电流值和所确定的特征参数计算定子的初始目标电压值，
[0012]d)基于所计算的初始目标电压值检查在转子上是否存在故障、尤其是线圈短路，以及
[0013]e)如果在步骤d)中没有识别到故障，则通过控制器基于目标电压值运行电动机；或者
[0014]f)如果在步骤d)中识别到故障，则由控制器提供故障消息和/或由控制器关断电动机。
[0015]本专利技术的基本思想是：通过评估定子的电压值可基于转子和定子之间的电磁耦合识别转子上的故障。为此，控制器计算定子上的初始目标电压值并通过定子上相应的电流控制来设定该目标电压值。如果控制器必须非常强烈地重新调整目标电压值，即超过阈值，则控制器识别到在转子上存在故障并提供相应的故障消息和/或关断电动机。以此方式提供了一种简单的可能性来识别转子上的故障。
[0016]在此，控制器尤其是识别他励电动机中的电气故障、如同步电机转子中的线圈短路或异步电机鼠笼转子的杆断裂。
[0017]作为替代方案，控制器可识别用永久磁铁激励的电动机中的磁故障、如转子磁体的磁化降低。
[0018]根据本专利技术，“确定特征参数”理解为从存储器中读出、计算或测量特征参数并供控制器使用。
[0019]转子的特征参数可以是电特征参数或磁特征参数。控制器可根据数学模型确定初始目标电压值。这使得能够精确确定目标电压值。
[0020]本专利技术的一个方面规定，所述控制器基于与电动机的无故障运行相比增大的电压控制值来识别故障。这使得能够可靠地确定电气故障。
[0021]控制器可通过改变初始目标电压值来验证或证伪(falsifizieren)故障的存在。以此方式避免控制器关断电动机和/或提供故障消息，即使转子上没有故障。
[0022]在此，如果控制器证伪电气故障，则改变初始目标电压值会导致一个修改的目标电压值，根据该修改的目标电压值来控制电动机。
[0023]例如控制器增大或减小初始目标电压值并由此获得修改的目标电压值。
[0024]在本专利技术的一种实施方式中，控制器在转子固定的坐标系中确定用于定子的两个目标电压值并且根据用于这两个目标电压值之一的增大的电压控制值来验证故障。因此，不需要额外的传感器系统或诊断来检查故障的存在。
[0025]可以想到，如果通过改变目标电压值始终两个电压控制值之一具有增大的值，则控制器验证转子故障的存在。
[0026]此外，如果通过改变目标电压值两个电压控制值均具有增大的值，则可证伪故障的存在。以此方式，控制器可区分坐标系的错误(转子的错误位置)和转子上的实际电气故障。
[0027]本专利技术的另一方面规定，控制器仅在验证故障的情况下提供故障消息和/或关断电动机。因此，可防止控制器产生关于电气故障存在的错误。
[0028]替代地或附加地可规定，如果所识别的故障被控制器证伪，则控制器以所计算的目标电压值运行电动机。这防止不必要地关断电动机。
[0029]控制器可确定至少一个电感和/或电阻作为转子和定子的电特征参数。以此方式，控制器可根据数学模型来确定目标电压值。
[0030]一般来说，也可想到，控制器确定转子的磁能密度。
[0031]在本专利技术的一种实施方案中，电动机是由控制器控制的他励三相电机、尤其是他励三相同步电机。在此，控制器尤其是测量至少四个电流值，即定子线圈的三个电流值和转子线圈的一个电流值。
[0032]作为替代方案，电动机也可以是用永久磁铁励磁激励的三相同步电机或三相异步电机。
[0033]为了在电动机上提供特定扭矩，控制器还可附加地根据扭矩要求和/或测量的转子角速度来确定目标电压值。
[0034]此外，本专利技术的任务通过一种用于电动机的控制器来解决，所述控制器构造用于实施上述方法。关于该控制器的特点和优点参见上述关于方法的说明。
[0035]可想到，控制器和电动机是车辆的一部分。
[0036]例如车辆是电动车辆，从而由控制器控制的电动机是车辆唯一的驱动马达。
[0037]作为替代方案，车辆也可以是混合动力电动车辆，据此车辆的推进力由电动机和附加的内燃机产生。
附图说明
[0038]本专利技术的其它特征和优点由下述说明和所参考的附图给出。在附图中：
[0039]图1示出电动机和根据本专利技术的控制器的示意性侧视图；并且
[0040]图2示出根据本专利技术的方法的示意性框图。
具体实施方式
[0041]图1示出电动机10和与电动机10电连接的控制器12。
[0042]例如电动机10和控制器12设置在车辆中、尤其是机动车中。
[0043]电动机10在此构造为他励同步三相电机，电动机10具有定子14和转子16。
[0044]定子14包围转子16并且在图1的实施方式中具有三个电磁体20、如三个线圈。当然也可想到不同数量的电磁体20。
[0045]三个电磁体20以120
°
的角度彼此偏移，也就是说彼此具有相同的角距离，并且如果在相应电磁体20上施加具有相应电压值U
S
的电压，则电磁体分别产生一个磁场20。在此情况下，具有电流值I
S
的电流流过电磁体20。
[0046]转子16可围绕旋转轴线22旋转地设置。转子16可具有一个与定子14的电磁体20相互作用的电磁体24、如载流线圈。在图1中，电磁体24由线圈绕组表示。
[0047]控制器12与定子14和转子16的电磁体20、24电连接并且构造用于将相应的电压值U
S
、U
R
施加到电磁体20、24上并且由电磁本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.用于识别具有定子(14)的电动机(10)的转子(16)中的故障的方法，所述方法包括以下步骤：a)确定转子(16)的特征参数(L
R
、R
R
)和定子(14)的电特征参数(L
S
、R
S
)，b)测量电动机(10)的电流值(I
S
、I
R
)，c)基于转子(16)和定子(14)的目标电流值所测得的电流值(I
S
、I
R
)和所确定的特征参数(L
R
、R
R
、L
S
、R
S
)来计算用于定子(14)的初始目标电压值(U
S
)，d)基于所计算的初始目标电压值(U
S
)来检查在转子(16)上是否存在故障(F)、尤其是线圈短路，以及e)如果在步骤d)中没有识别到故障(KF)，则通过控制器(12)基于目标电压值(U
S
)运行电动机(10)；或者f)如果在步骤d)中识别到故障(F)，则由控制器(12)提供故障消息(M)和/或由控制器(12)关断电动机(10)。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制器(12)基于与电动机(10)的无故障运行相比增大的电压控制值(U
q,R
)来识别所述故障(F)。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述控制器(12)通过改变初始目标电压值(U
S
)来验证或证伪所述故障(F)的存在。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述控制器(12)在转子固定的坐标系中确定用于定子(14)的两个目标电压值(U
d
、U
q

【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：宝马股份公司，
类型：发明
国别省市：