CN102341263A - 用于在多相电机运行期间对其电流传感器诊断的方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于对具有n-1个电流传感器的n相多相电机（M）的电流传感器（S1，S2）进行诊断的方法，其中在该多相电机正常运行期间该多相电机的n相（U，V，W）被短路以短的持续时间并且在短路运行期间n-1个短路电流的时间变化曲线由n-1个电流传感器测量。n-1个所测量的短路电流的时间变化曲线的实际值被与该n-1个短路电流的相应的预给定的额定值相比较。从该比较中推断出一个或多个电流传感器的可能的故障状态。

Description

用于在多相电机运行期间对其电流传感器诊断的方法
技术领域
本发明涉及一种用于在具有n-1个电流传感器的n相多相电机（Drehfeldmaschine）运行期间对其电流传感器诊断的方法。
背景技术
为了调节多相电机以例如在车辆中用作驱动装置，尤其是需要电流传感器，以便检测相电流。在此，对于n相多相电机需要至少n-1个电流传感器，以便检测所有的相电流。对于通常的三相多相电机，这例如表示，2个电流传感器被设置用于3相多相电机的两相。从n-1个所测量的相电流中可推断出第n个相电流，因为多相电机的相电流在每个时刻的和总是得出零值。在此存在的要求是，在连续运行中对电流传感器进行监控，所具有的目标是，对电流传感器执行可能必要的再校准或者识别损坏的电流传感器。
如果在电流传感器中出现故障，例如偏置故障、放大故障、线路中断或者短路，则可能由此产生多相电机的错误转矩的后果。由于传感器故障造成的错误转矩的不期望后果在多相电机被用作车辆中的驱动装置时例如可以是摆动转矩、发出噪音和振动，也可以是由于不期望或太大的加速度或延迟引起的个人危险。
一个根据现有技术公知的用于诊断电流传感器的方案是，除了至少n-1个对于调节所需的电流传感器之外还使用一个另外的电流传感器，以使得可以监控多相电机的所有相。例如，在3相多相电机中设置第三电流传感器。
在此不利地引起成本的增加。因为在n相多相电机中，所有相电流的和必须总是等于零，所以测量所有的电流并且检验，在所述情形中的n个电流传感器信号的和在考虑适当预给定的公差的情况下是否等于零。以此方式可以确定单个的电流传感器故障。但是在此不能在每种情形中都指定出电流传感器中的哪个是损坏的。对传感器的再校准用该方法同样是不可能的。
发明内容
本发明的任务在于，说明一种用于在具有n-1个电流传感器的n相多相电机运行期间对其电流传感器诊断的方法，在该方法中避免了所述缺点。
该任务通过根据权利要求1的方法解决。本发明构思的扩展方案和改进方案是从属权利要求的主题。
该任务尤其是通过用于对具有n-1个电流传感器的n相多相电机的电流传感器进行诊断的方法来解决，其中在多相电机的正常运行期间该多相电机的n个相被短路以短的持续时间并且在短路运行期间n-1个短路电流的时间变化曲线由n-1个电流传感器来测量。n-1个所测量的短路电流的时间变化曲线的实际值被与该n-1个短路电流的相应的预给定的额定值相比较。从该比较中推断出一个或多个电流传感器的可能的故障状态。
附图说明
本发明在下面按照在附图的图中示出的实施例来详细解释，其中相同的元素配备有相同的附图标记。
图1 在一个图表中示出短路的同步电机的与转速相关的电流和短路转矩；
图2 在一个流程图中示出根据本发明的实施形式；
图3示出用于具有电流传感器和B6桥接电路的三相电动机M的驱动变流器的示例。
具体实施方式
图1在一个图表中示出短路的、被实施为永久激励型同步电机的多相电机的与转速相关的电流和短路转矩。如果所激励的同步电机的端子被短路并且该同步电机被驱动（例如在电动机由于回转质量引起随动时），则与转速相关的电流由于感应电压而流过这些相。此外，引起在数值上较小的短路转矩。为此，在图1中示出示例性的变化曲线。图1的x轴以U/min表示转速，y轴以安培表示所测量的相电流的幅度或以Nm表示转矩。
所测量的相电流在转速上的变化曲线在图1的上部曲线中示出，转矩的变化曲线在图1的下部曲线中示出。可以看到，当在测量期间转速在时间上恒定时，所测量的相电流在高于约2000 U/min的宽的转速范围上的大小非常恒定。同样，所测量的短路转矩在高于约2000U/min的宽的转速范围上同样基本上恒定。
如果现在在短路运行中确定了已知多相电机的相电流，使得该多相电机及其正确校准的电流传感器无问题地起作用，则所测量的值可被考虑作为用于诊断该多相电机或另外的同样的多相电机的电流传感器的参考值。此外，在此可以为这些分别确定的值预给定确定的公差范围，在该公差范围中这些值被允许与所述参考值有偏差，而不会由此引出电流传感器的损坏或不正确的工作方式。所求得的用于同样制造的多相电机的值的一定波动例如可以由部件公差及制造公差得出。
为了在多相电机的连续运行中执行对电流传感器的检验，该多相电机从正常运行开始在例如3至6个固有振动周期的（非常）短的持续时间内被置为短路运行并且接着又被置为正常运行。在该短路运行的短的持续时间期间，该多相电机不能以输出转矩来运行。在电动机在车辆的混合驱动装置中示例性运行时，可容易地应用该测量方法，因为在该应用情形中驱动装置不必经常提供转矩。在所有这些情形中优选规定，从正常运行到短路运行的过渡及反向的过渡被实施为平滑的。这例如可以通过相应的控制装置实现，该控制装置可以用硬件或软件或两者的混用来实施。
下面描述，n相多相电机的电流传感器的哪些故障状态可以在此通过测量短路电流和与参考值相比较来确定。
1. 在确定出一个或多个电流传感器的实际值与额定值之间的偏置偏差大于预给定的阈值时，得出对电流传感器中的一个或多个有必要再校准的提示。
2. 在确定出一个或多个电流传感器的实际值与额定值之间的放大偏差大于预给定的阈值时，得出对电流传感器中的一个或多个有必要再校准的提示。
3. 在确定出电流传感器相对于地或相对于供电电压短路时，得出电流传感器有损坏的提示或在电流传感器与连接在后面的单元之间有损坏连接的提示。
4. 在确定出所有n-1个电流传感器的额定值与实际值之间的偏差大于预给定的阈值时，得出该多相电机被去磁的提示。
5. 在确定出一个电流传感器的实际值为零以及在确定出所有其它的电流传感器的实际值相错位（phasenversetzen）确定的值并且在幅度上与额定值偏差大于预给定的值时，得出在多相电机与所属变流器之间的属于一个电流传感器的连接中断的提示。
图2在一个流程图中示出根据本发明的用于在具有至少n-1个电流传感器的n相多相电机运行期间对其电流传感器进行诊断的方法的实施形式。但是对于下面的研究，基于n-1个电流传感器。在第一步骤1中，在多相电机的正常运行期间，该多相电机的n相在该多相电机的转速恒定时循环地在预给定的时刻被短路以短的持续时间。在步骤2中，在短路运行期间，n-1个短路电流的时间变化曲线由n-1个电流传感器测量。在步骤3中，n-1个所测量的短路电流的时间变化曲线的实际值被与该n-1个短路电流的相应的预给定的额定值相比较。
在确定出传感器中的至少一个的实际值与额定值之间的偏置偏差大于预给定的阈值时，在步骤4中识别为有必要对电流传感器中的一个或多个再校准。在步骤5中，在确定出电流传感器中的至少一个的实际值与额定值之间的放大偏差大于预给定的阈值时，判断有必要对该至少一个电流传感器进行再校准。在步骤6中，在确定出电流传感器相对于地或相对于供电电压短路时，判断电流传感器有损坏或在电流传感器与连接在后面的单元之间的连接有损坏。
在步骤7中，在确定出所有n-1个电流传感器的幅度的额定值与实际值之间的偏差大于预给定的阈值时，识别为该多相电机被去磁。在步骤8中，在确定出电流传感器的实际值为零并且在确定出所有其它的电流传感器的实际值与额定值相错位确定的值并且在幅度上偏差大于预给定的值时，判断在多相电机与所属变流器之间的属于一个电流计的连接中断。
当多相电机的转速在短路运行期间的波动大于预给定的阈值时，不采用所测量的实际值并且在短路运行的下一时刻重新进行测量和分析。方法步骤4至8的顺序在此并不强制地是示出在图2中的顺序。通常，方法步骤4至8可以以任意的顺序来实施。在该方法的一个优选实施形式中，对于在额定值与实际值之间的偏差的确定以偏差出现的统计概率减小的顺序来进行。在统计方面最可能出现的故障首先通过这种方式被检验，以便在时间上尽可能有效率地实现该方法。
为了短路可以使用通常反正存在的驱动变流器（尤其是其电开关）或电动机的馈电电路中的其它的尤其是电子开关。图3为此示出一个简化的示例，其中示出用于三相电动机M的驱动变流器，该电动机因此具有三个馈电线U、V、W，其中两个馈电线U、W配备有电流传感器S1和S2。该驱动变流器尤其是包括所谓的B6桥接电路，该B6桥接电路具有6个（晶体管形式的）电子开关T1至T6、例如IGBT、MOSFET等。在此从电动机M的相应端子，三个开关T4、T5、T6被引导到地G并且三个开关T1、T2、T3被引导到供电电位B。为了短路，开关T4、T5、T6被接通并且开关T1、T2、T3被断开（或相反）。

Claims (10)

1.一种用于诊断n相多相电机的馈电电路中的n-1个电流传感器的方法，其中在该多相电机运行期间该多相电机的n相在用于短路运行的预给定的时刻被短路以短的持续时间，
在短路运行期间n-1个短路电流的时间变化曲线由n-1个电流传感器测量，并且
n-1个所测量的短路电流的时间变化曲线的实际值被与该n-1个短路电流的相应的预给定的额定值相比较。
2.根据权利要求1的方法，其中在确定出一个或多个电流传感器的实际值与额定值之间的偏置偏差大于预给定的阈值时，判断该一个或多个电流传感器有必要再校准。
3.根据权利要求1的方法，其中在确定出一个或多个电流传感器的实际值与额定值之间的放大偏差大于预给定的阈值时，判断该一个或多个电流传感器有必要再校准。
4.根据权利要求1的方法，其中在确定出电流传感器相对于地或者相对于供电电压短路时，判断该电流传感器有损坏或者在该电流传感器与连接在后面的单元之间的连接有损坏。
5.根据权利要求1的方法，其中在确定出所有n-1个电流传感器的幅度的额定值与实际值之间的偏差大于预给定的阈值时，判断多相电机被去磁。
6.根据权利要求1的方法，其中在确定出一个电流传感器的实际值为零以及在确定出所有其它电流传感器的实际值与额定值相错位确定的第一阈值并且在幅度上偏差大于预给定的第二阈值时，判断在多相电机与所属变流器之间的属于一个电流传感器的连接中断。
7.根据权利要求1至6之一的方法，其中通过用于所述多相电机的控制装置平滑地实施从正常运行到短路运行的过渡以及反向的过渡。
8.根据权利要求1的方法，其中当多相电机的转速在短路运行期间的波动大于预给定的阈值时，所测量的实际值不被采用并且不被考虑用于与相应的额定值相比较。
9.根据权利要求1至8之一的方法，其中所述多相电机是用于车辆的混合驱动装置的部分。
10.根据权利要求1至9之一的方法，其中确定额定值与实际值之间的偏差以偏差出现的统计概率减小的顺序来进行。
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