CN101379690A - 用于确定电机转矩的方法和装置 - Google Patents

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CN101379690A CNA2007800048494A CN200780004849A CN101379690A CN 101379690 A CN101379690 A CN 101379690A CN A2007800048494 A CNA2007800048494 A CN A2007800048494A CN 200780004849 A CN200780004849 A CN 200780004849A CN 101379690 A CN101379690 A CN 101379690A
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S·布林德
G·戈廷
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Abstract

本发明涉及一种用于确定电机(1)(尤其是永久激励电机)转矩(M)的方法。通过测量电机(1)的相电压(Uind)和转数(n或ω)且由此计算转矩(M)，能够特别简单和精确地确定转矩(M)。

Description

用于确定电机转矩的方法和装置
本发明涉及一种根据专利权利要求1前序部分所述的用于确定电机(elektrischen Maschine)转矩，尤其是永久激励电机转矩的方法，以及根据专利权利要求5前序部分的相应装置。
在现代混合车辆中通常将永久激励同步电机用作电力驱动。永久激励同步电机包括其中设置了产生磁流的磁体的转子，以及具有定子绕组的定子。电机产生尤其是取决于机器中相电流和磁流的转矩。产生的转矩确定车辆的加速性能和行驶性能并由此描述了正需要确定的重要参数。
在传统车辆中，电机转矩通常借助数学模型来计算。在没有磁阻矩出现的前提条件下，对转矩M适用:
M＝K＊Iq＊ψ，
其中:
K:机器参数(Maschinenkonstante)
lq:机器的贯穿电流(场定向调节(feldorientierte Regelung))
ψ:机器的磁流
计算转矩M却比较不精确，因为磁流ψ不是常数且尤其随着温度变化。由此多次得出比较大的错误。
因此，本发明任务在于，实现用于确定电机转矩的方法以及相应的装置，借助该方法和装置能够在很大程度更精确地确定转矩。
根据本发明通过在专利权利要求1以及专利权利要求5中说明的特征解决该任务。本发明其他实施例是附属权利要求的内容。
本发明重要方面在于，测量电机的相电压和转数并由此计算转矩。标记“转数”也应该被理解为比例值，如圆周频率。这有重要的优点，即能够更精确地计算电机转矩M，且尤其是能够考虑到温度影响。
优选地，转矩根据数学模型:
M＝K·Iq＊ψ
计算，其中磁流ψ却由电机的测量的相电压Uind和转数或圆周频率计算。对于磁流ψ适用:
ψ＝Uind/ωi
其中:
Uind:感应电压
ω:圆周频率
优选地，相电压Uind在电机1空转时测量。在这种状态中打开与电机连接的脉冲反用换流器(Pulswechselrichter)的全部开关且相电压显示基本上是正弦形状过程。因此，相电压能够精确测量。优选地，为了计算矩M，获得相电压Uind的峰值。
根据本发明用于确定电机(尤其是永久激励电机)转矩的装置包括有用于确定转矩M的算法的控制器件，其中相电压信号Ud和转数信号提供给控制器件，且该算法基于这些参数计算转矩M。
优选地，控制器件产生用于控制脉冲反用换流器(PWR)的输出信号，使用脉冲反用换流器(PWR)尤其能够改变电机功率。
本发明下面结合附图进一步举例说明。
图1显示了示意图三相电机1，带有在其上连接的脉冲反用换流器2。脉冲反用换流器(PWR)2包括功率开关6a-6f，功率开关6a-6f与电机1的单相位U、V、W连接，并且相位U、V、W相对于高供电电势(中间电路电压Uz)或低参考电势(接地)开关。与高供电电势Uz连接的开关6a-6c还被称为“高端开关”而与接地连接的开关6d-6f还被称为“低端开关”。脉冲反用换流器2还包括多个分别设置为与开关6a-6f并联的自振荡二极管7a-7f。
PWR2确定了电机1的功率和运行方式，且由控制器件12相应地控制。由此，电机1能够可选地在电动机工作或发电机工作中运行。
此外，脉冲反用换流器2包括主要用于稳定电池电压的所谓中间电路电容器8。有电池9的车辆板用电源并联于中间电路电容器8。
电机1在此是三相地实施且包括具有三个线圈3a-3c的定子和有多个永久磁体11的转子。线圈3a-3c的欧姆电阻通过元件10a-10c表示。
电机1产生转矩M，转矩M尤其取决于相电流Iu、Iv、Iw和贯穿电流lq(场定向调节)，还取决于电机1中占支配地位的磁流ψ。实际电机转矩M借助储存在控制器件12的数学模型计算。该模型和算法结合以下关系式计算转矩M:
M＝K＊Iq＊ψ
在此，磁流ψ通过感应定律确定，其中
Uind＝ω＊ψ或ψ＝Uind/ω
其中:
Uind:机器空转时的感应电压
ω:电圆周频率
电机1的圆周频率ω在此借助转数传感器5测量。定子绕组3a-3c中感应电压Uind通过电压源4a-4c表示并能够借助简单的电压传感器测量。例如，作为感应电压Uind可以是这些相位中的两个之间电压，比如U和V，或相位U、V、W中的一个与参考电势之间电压能够被测量。电压Uind在电机1空转时是正弦形式的，且因此优选地在该状态测量。(空转时脉冲反用换流器2的所有六个功率开关6a-6f打开。)
电机转数1在测量时应该足够大，另一方面也不允许超过最大转数，自最大转数开始自振荡二极管7a-7f作为整流电桥起作用。相电压U、V、W否则会失真而不再是正弦形式。
电压信号和转数信号Uind、n在控制器件12输入处向控制器件12提供。从电压信号中计算出峰值。该峰值相应于上面提到的感应电压Uind。在控制器件12中储存的算法处理这些值并由此确定实际电机1的转矩M1。
用于计算转矩M的数学模型能够可分析地或比如也作为特性曲线族储存在控制器件12中。能够用这种方法特别精确且简单地确定转矩M。

Claims (6)

1.一种用于确定电机(1)的转矩(M)，尤其是永久激励电机(1)的转矩(M)的方法，
其特征在于，
测量所述电机(1)的相电压(Uind)和转数(n，ω)，并由此计算所述转矩(M）。
2.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于，
所述相电压(Uind)在所述电机(1)空转时被测量。
3.根据权利要求1或2所述的方法，
其特征在于，
确定所述相电压(Uind)的峰值。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，
其特征在于，
所述转矩(M)根据函数
M＝f(K，Iq，Ulnd，ω或n)
来计算。
5.一种用于确定电机(1)的转矩(M），尤其是永久激励电机(1)的转矩(M)的装置，其特征在于，具有用于确定所述转矩(M)的算法的控制器件(12)，所述控制器件(12)通过提供到所述控制器件(12)的相电压信号(Uind)和转数信号(n，ω)来确定所述电机(1)的转矩(M)。
6.根据权利要求5所述的装置，
其特征在于，
所述控制器件(12)产生用于控制脉冲反用换流器(2)的输出信号(A)。
7.根据权利要求5或6所述的装置，
其特征在于，
所述算法根据函数
M＝f(K，Iq，Ulnd，ω)
来计算转矩(M)。
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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