CN107709935B - 用于为同步电机鉴定故障的控制线路和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于为同步电机鉴定故障的一种控制线路和一种方法。所述控制线路（10；110；210）设有：转子位置角度间隔‑获取机构（12；112；212），所述转子位置角度间隔‑获取机构构造用于：获取至少一个由所述同步电机的转子所经过的转子位置角度间隔；诊断信号‑获取机构（14；114；214），所述诊断信号‑获取机构构造用于：获取表明故障的诊断信号的至少一个诊断信号值；比较机构（16；116；216），所述比较机构构造用于获取：是否存在所述至少一个所获取的诊断信号值或者由所述至少一个诊断信号值推导出来的诊断信号值超过预先确定的诊断阈值（56）的情况；以及鉴定机构（18；118；218），所述鉴定机构构造用于：根据所述至少一个所经过的转子位置角度间隔并且根据所述诊断信号值或者所推导出来的诊断信号值超过所述预先确定的诊断阈值（56）的情况来鉴定通过所述诊断信号来表明的故障。

Description

用于为同步电机鉴定故障的控制线路和方法

技术领域

本发明涉及用于为同步电机、尤其是永久励磁激励的同步电机或者电激励的同步电机鉴定故障的一种控制线路和一种方法。

背景技术

为了对像比如用在混合动力车或者电动车中的永久励磁激励的同步电机以及电激励的同步电机进行调节，需要知道转子位置角度。这个转子位置角度简称为转子角度并且经常得到数学符号

。为了获取所述转子位置角度，知道了不同的传感器种类、比如数字的角度传感器、分解器或者基于涡流作用的传感器。

为了对这样的传感器的功能进行监控，通常要产生诊断信号，其中超过预先确定的诊断阈值的情况表明故障的出现。在此可能在所述诊断信号中出现短时间的异常数值，也就是实际上无关紧要的峰值。为了避免对于故障的错误的鉴定，依照传统在时间上、也就是基于时间对于诊断信号进行去抖动（entprellen）。在进行基于时间的去抖动中，鉴定出故障、也就是作为实际上的故障来识别，如果所述诊断信号在没有中断的情况下处于诊断阈值之上。诊断信号也被称为诊断比较信号。

在EP 1004474 B1中说明了用于将输入信号与电子闪光信号传感器中的不同的电压阈值进行比较的一种方法和一种线路装置，其中对输出信号实施时间上的去抖动。

发明内容

本发明公开了一种控制线路和一种方法。

相应地，一种用于为同步电机鉴定故障的控制线路设有：转子位置角度间隔-获取机构，所述转子位置角度间隔-获取机构构造用于：获取至少一个由所述同步电机的转子所经过的转子位置角度间隔；诊断信号-获取机构，所述诊断信号-获取机构构造用于：获取表明故障的诊断信号的至少一个诊断信号值；比较机构，所述比较机构构造用于获取：是否存在所述至少一个所获取的诊断信号值或者由所述至少一个诊断信号值推导出来的诊断信号值超过预先确定的诊断阈值的情况；以及鉴定机构，所述鉴定机构构造用于：根据所述至少一个所经过的转子位置角度间隔并且根据所述诊断信号值或者所推导出来的诊断信号值超过所述预先确定的诊断阈值的情况来鉴定通过所述诊断信号来表明的故障。

“数值超过阈值”尤其应该是指，所述数值大于与所述阈值相关联的阈值。但是，“超过阈值”也能够是指：所述数值小于所述阈值，根据所述阈值是被定义为上阈值还是被定义为下阈值。

“对于故障进行鉴定或者去抖动”尤其应该是指对于所述故障的确认的评估，也就是将通过诊断信号所表明的故障验证为在实际上出现的故障。

此外，本发明提供一种用于为同步电机鉴定故障的方法，该方法具有以下步骤：获取至少一个由所述同步电机的转子所经过的转子位置角度间隔；在所述转子横穿转子位置角度间隔期间获取表明故障的诊断信号的至少一个诊断信号值；获取：是否存在所述至少一个所获取的诊断信号值或者由所述至少一个诊断信号值推导出来的诊断信号值超过预先确定的诊断阈值的情况；并且根据所述至少一个所经过的转子位置角度间隔并且根据所述诊断信号值或者所推导出来的诊断信号值超过所述预先确定的诊断阈值的情况来鉴定通过所述诊断信号来表明的故障。

最后，本发明也提供一种具有按本发明的控制线路的同步电机。

发明优点

本发明所基于的认识在于，一些在同步电机中出现的故障仅仅在电驱动装置或者转子的特定的位置上出现并且以不同的方式方法在诊断信号中表现出来。尤其也存在转子的下述转子位置，对于所述转子位置来说特定的故障根本没有在所述诊断信号中表现出来。相反，每电周期只能仅仅获取一次特定的诊断信号。在这种情况下，基于时间的去抖动无效，因为所述诊断信号一次单个地超过所述诊断阈值的情况就可能导致对于故障的鉴定，而独立于所应用的去抖动持续时间。

本发明所基于的构思现在在于：对这种认识加以考虑并且在诊断信号超过诊断阈值的情况的基础上，在所经过的转子角度的基础上设置去抖动、也就是对于故障的鉴定。

有利的实施方式和改进方案由优选实施例以及由说明书参照附图得出。

按照一种有利的改进方案，所述诊断信号-获取机构构造用于：在所述转子经过所述至少一个转子位置角度间隔期间连续地获取所述诊断信号值，其中所述控制线路具有积分机构，该积分机构构造用于：只要所述连续地获取的诊断信号值超过所述预先确定的诊断阈值，就用常数作为被积函数来计算关于在所述至少一个转子位置角度间隔之内的所经过的转子位置角度的积分，并且其中所述鉴定机构构造用于：如果所述积分超过预先确定的数值，就鉴定出所述故障。所述常数比如能够是一。

按照另一种有利的改进方案，所述积分机构被配置用于：一旦所述诊断信号值不再超过所述预先确定的诊断阈值，就将所述积分设置到零。作为替代方案，所述积分机构被配置用于：一旦所述诊断信号值在预先确定的转子位置角度差的范围内已经没有超过所述预先确定的诊断阈值，就将所述积分设置到零。由此也设置了用于所述信号的去抖动，用于将所述积分设置到零。

按照另一种有利的改进方案，所述诊断信号-获取机构构造用于：为每个所经过的转子位置角度间隔获取所述诊断信号的至少一个诊断信号值，其中所经过的转子位置角度间隔一样大，其中所述控制线路具有计算机构，该计算机构构造用于：在为所述相应的所经过的转子位置角度间隔所获取的至少一个诊断信号值的基础上产生所推导出来的、用于相应的转子位置角度间隔的诊断信号值，其中所述鉴定机构构造用于：如果所推导出来的诊断信号值对于预先确定的数目的连续的转子位置角度间隔来说超过所述预先确定的诊断阈值，就鉴定出所述故障。

按照所述按本发明的方法的一种有利的改进方案，在所述转子经过所述至少一个转子位置角度间隔期间连续地获取所述诊断信号值，其中只要所述连续地获取的诊断信号值超过所述预先确定的诊断阈值，就用一作为被积函数来计算关于在所述至少一个转子位置角度间隔之内的所经过的转子位置角度的积分，并且如果所述积分超过预先确定的数值，就鉴定出所述故障。

按照另一种有利的改进方案，一旦所述诊断信号值不再超过所述预先确定的诊断阈值，就将所述积分设置到零。作为替代方案，一旦所述诊断信号值在预先确定的转子位置角度间隔的范围内已经没有超过所述预先确定的诊断阈值，就将所述积分设置到零。

按照另一种有利的改进方案，为每个所经过的转子位置角度间隔获取所述诊断信号的至少一个诊断信号值，其中所经过的转子位置角度间隔一样大，其中在为所述相应的所经过的转子位置角度间隔所获取的至少一个诊断信号值的基础上产生所推导出来的、用于相应的转子位置角度间隔的诊断信号值，并且如果所推导出来的诊断信号值对于预先确定的数目的连续的转子位置角度间隔来说超过所述预先确定的诊断阈值，就鉴定出所述故障。

附图说明

下面借助于在附图的示意图中所示出的实施例来对本发明进行详细解释。附图中：

图1示出了按照本发明的一种实施方式的控制线路10的示意性的方框图，所述控制线路用于为同步电机鉴定故障；

图2示出了按照本发明的另一种实施方式的控制线路110的示意性的方框图，所述控制线路用于为同步电机鉴定故障；

图3示出了仍然按照本发明的另一种实施方式的控制线路210的示意性的方框图，所述控制线路用于为同步电机鉴定故障；

图4示出了用于对按照本发明的另一种实施方式的方法进行解释的示意性的流程图，所述方法用于为同步电机鉴定故障；

图5示出了用于对仍然按照本发明的另一种实施方式的方法进行解释的示意性的流程图，所述方法用于为同步电机鉴定故障；并且

图6示出了用于对按照本发明的另一种实施方式的方法进行解释的示意性的流程图，所述方法用于为同步电机鉴定故障。

在所有附图中，相同的或者功能相同的元件和装置——只要未作其它说明——就设有相同的附图标记。方法步骤的编号用于清楚起见并且——只要未作其它说明——尤其不应该暗示特定的时间顺序。尤其也能够同时实施多个方法步骤。

具体实施方式

图1示出了按照本发明的一种实施方式的控制线路10的示意性的方框图，所述控制线路用于为同步电机鉴定故障。

所述控制线路10包括转子角度间隔-获取机构12，该转子角度间隔-获取机构构造用于：获取至少一个由所述同步电机的转子所经过的转子角度间隔。所述转子角度间隔-获取机构能够建立在数字的角度传感器、分解器或者基于涡流作用的传感器的基础上。能够相应地获取当前的转子位置角度，其中通过两个所获取的转子位置角度之间的差来获取所经过的转子位置角度间隔。

此外，所述控制线路10包括诊断信号-获取机构14，该诊断信号-获取机构构造用于：获取表明故障的诊断信号的至少一个诊断信号值。所述故障比如能够是具有不可信的振幅比的分解器信号。

此外，所述控制线路10包括比较机构16，该比较机构构造用于获取：是否存在所述至少一个所获取的诊断信号值或者由所述至少一个诊断信号值推导出来的诊断信号值超过预先确定的诊断阈值的情况。所推导出来的诊断信号值比如能够是多个在一个转子位置间隔之内所获取的诊断信号值的平均值或者中值。所述预先确定的诊断阈值能够被保存在所述控制线路10的比较机构16或者额外的存储机构中。

此外，所述控制线路10包括鉴定机构18，该鉴定机构构造用于：根据所述至少一个所经过的转子角度间隔并且根据所述诊断信号值或者所推导出来的诊断信号值超过所述预先确定的诊断阈值的情况来鉴定通过所述诊断信号来表明的故障。

图2示出了按照本发明的另一种实施方式的控制线路110的示意性的方框图，所述控制线路用于为同步电机鉴定故障。

所述控制线路110是所述控制线路10的一种变型方案并且与所述控制线路的区别尤其在于所述控制线路110的转子位置角度间隔-获取机构112的配置、在于所述控制线路110的诊断信号-获取机构114的配置、在于所述控制线路110的比较机构116的配置、在于所述控制线路110的鉴定机构118的配置并且在于所述控制线路110的积分机构120。

所述转子位置角度间隔-获取机构112构造用于：获取至少一个由所述同步电机的转子所经过的转子位置角度间隔并且将建立在所获取的所经过的转子位置角度间隔的基础上的转子位置信号53传输给所述控制线路110的积分机构120。为此，比如能够向所述转子位置角度间隔-获取机构112输送分解器的输出信号50，所述输出信号表明所述转子的当前的转子位置角度。

所述诊断信号-获取机构114构造用于：在所述转子经过所述至少一个转子角度间隔期间连续地获取所述诊断信号52的诊断信号值。“连续地获取”也能够是用对于所述诊断信号-获取机构114来说最大可能的获取频率来准连续地、离散地获取诊断信号值。对于所述诊断信号52的诊断信号值的获取基于所述诊断信号-获取机构114的一个或者多个输入信号51。所述一个或者多个输入信号51能够由所述同步电机的传感器来接收。

所述比较机构116构造用于连续地或者准连续地获取：是否存在所述诊断信号52的至少一个所获取的诊断信号值或者由所述至少一个诊断信号值所推导出来的诊断信号值超过预先确定的诊断阈值56的情况。

所述控制线路110的积分机构120构造用于：只要按照所述比较机构116所述连续地获取的诊断信号值超过所述预先确定的诊断阈值56，就用常数、尤其是一作为被积函数来计算关于在所述至少一个转子角度间隔之内的所经过的转子角度的积分。所计算的积分通过所述控制线路110以积分信号54来传输给所述控制线路110的鉴定机构118。在计算所述积分时，所经过的转子角度作为积分变量起作用。

作为被积函数来使用的常数也能够从常数的预先确定的集合中根据所述诊断信号值或者所推导出来的诊断信号值在与所述预先确定的诊断阈值的比较中来调整。如果所述诊断信号值或者所推导出来的诊断信号值大于或者等于所述诊断阈值，就比如能够将具有第一符号、比如正符号的第一常数用作被积函数。如果所述诊断信号值或者所推导出来的诊断信号值小于所述诊断阈值，就能够将具有与所述第一符号不同的符号、比如负符号的第二常数用作被积函数。所述第一和第二常数能够具有相同的绝对值或者彼此不同。由此，只要所述诊断信号没有表明故障，就能够自动地减小所述积分的数值。

所述控制线路110的鉴定机构118构造用于：如果按照所述积分信号54所计算的积分超过预先确定的数值57，就鉴定出故障。这个预先确定的数值也能够称为去抖动阈值。此外，所述鉴定机构118构造用于：如果所计算的积分超过所述预先确定的数值57，就输出故障信号55。所述故障信号55比如能够为了进行处理而被传输给控制机构、为了进行显示而被传输给显示机构或者为了进行输出而被传输给扬声器。所述预先确定的数值57能够被保存在所述控制线路110的鉴定机构或者额外的存储机构中。

所述积分机构120能够被配置用于：一旦所述诊断信号52的诊断信号值不再超过所述预先确定的诊断阈值，就将有待计算的积分设置到零。

作为替代方案，所述积分机构120能够被配置用于：一旦所述诊断信号52的诊断信号值在预先确定的转子角度差的范围内并且/或者在预先确定的持续时间的范围内已经没有超过所述预先确定的诊断阈值，就将有待计算的积分设置到零。能够按所述同步电机的有待确定的故障来不同地确定所述预先确定的转子角度差。所述预先确定的转子角度差能够被保存在所述控制线路110的积分机构120或者额外的存储机构中。

图3示出了仍然按照本发明的另一种实施方式的控制线路210的示意性的方框图，所述控制线路用于为同步电机鉴定故障。

所述控制线路210是所述控制线路110的一种变型方案并且与所述控制线路的区别尤其在于所述控制线路210的转子位置角度间隔-获取机构212的配置、在于所述控制线路210的诊断信号-获取机构214的配置、在于所述控制线路210的比较机构216的配置、在于所述控制线路210的鉴定机构218的配置并且在于所述控制线路210的计算机构222及计数机构220。

所述诊断信号-获取机构214构造用于：为每个所经过的转子位置角度间隔获取所述诊断信号52的至少一个诊断信号值、尤其是预先确定的数目的诊断信号值，其中所经过的转子位置角度间隔优选一样大。这比如能够通过以下方式来实现：使下述获取频率与所述转子的已知的或者所估计的旋转速度相匹配，所述诊断信号-获取机构214以所述获取频率来获取所述诊断信号52的诊断信号值。作为替代方案或者补充方案，通过所述转子位置角度间隔-获取机构212能够将信息信号58传输给所述诊断信号-获取机构214，在所述信息信号的基础上所述诊断信号-获取机构214获取所述诊断信号52的至少一个诊断信号值、尤其是所述预先确定的数目的诊断信号值。

所述一样大的转子位置角度间隔能够按有待鉴定的故障来确定并且能够从对应于三百六十度的转子位置角度间隔的电周期的一小部分直至所述同步电机的电周期的多个整数倍或者多个分数倍中来选择。尤其如此选择所述一样大的转子位置角度间隔，使得相应的故障——如果其在实际上出现——能够每转子位置角度间隔刚好测量一次或者至少测量一次。

所述控制线路210具有计算机构222，该计算机构构造用于：在所述诊断信号52的、为相应的所经过的转子位置角度间隔所获取的至少一个诊断信号值的基础上刚好产生一个所推导出来的、用于所述相应的转子位置角度间隔的诊断信号值。所推导出来的诊断信号值能够等于所获取的诊断信号值，尤其如果在一个具体的转子位置角度间隔中仅仅获取一个单个的诊断信号值。

所述计算机构222能够构造用于：如果在一个具体的转子位置角度间隔之内获取多个诊断信号值，就将所获取的诊断信号值的平均值或者中值确定为所推导出来的诊断信号值。将所推导出来的诊断信号值通过所述计算机构222以所推导出来的诊断信号59来传送给所述控制线路210的比较机构216。

所述控制线路210具有计数机构220，该计数机构构造用于计数：所推导出来的诊断信号59的所推导出来的诊断信号值连续（in Folge）多经常超过所述预先确定的诊断阈值56。连续地超过预先确定的诊断阈值56的所推导出来的诊断信号值的数目通过所述计数机构220以计数信号60来传输给所述控制线路210的鉴定机构218。

所述鉴定机构218构造用于：如果所推导出来的诊断信号值对于预先确定的数目61的连续的转子位置角度间隔来说超过预先确定的诊断阈值56，就鉴定出故障。换句话说，如果所推导出来的诊断信号59的所推导出来的诊断信号值以预先确定的数目61连续地超过所述预先确定的诊断阈值56，那么所述鉴定机构218就输出故障信号55。所述预先确定的数目61能够被保存在所述控制线路210的鉴定机构218或者额外的存储机构中。

图4示出了用于对按照本发明的另一种实施方式的方法进行解释的示意性的流程图，所述方法用于为同步电机鉴定故障。

按照图4的方法适合于与按本发明的控制线路10、110、210一起使用，并且能够有利地按照所有参照所述按本发明的控制线路所描述的变型方案和改进方案进行调整。

在步骤S01中，比如借助于所述控制线路10、110、210的转子位置角度间隔-获取机构12、112、212来获取至少一个由所述同步电机的转子所经过的转子位置角度间隔。

在步骤S02中，在所述转子横穿所述转子位置角度间隔期间，比如借助于所述控制线路10、110、210的诊断信号-获取机构14、114、214来获取表明故障的诊断信号52的至少一个诊断信号值。

在步骤S03中获取：是否存在所述至少一个所获取的诊断信号值或者由所述至少一个诊断信号值所推导出来的诊断信号值超过预先确定的诊断阈值56的情况。

在步骤S04中，根据所述至少一个所经过的转子位置角度间隔并且根据所述诊断信号值或者所推导出来的诊断信号值超过所述预先确定的诊断阈值的情况来鉴定通过所述诊断信号来表明的故障。

图5示出了用于对仍然按照本发明的另一种实施方式的方法进行解释的示意性的流程图，所述方法用于为同步电机鉴定故障。

按照图5的方法是按照图4的方法的一种变型方案并且适合与按本发明的控制线路110一起使用，并且能够有利地按照所有参照所述按本发明的控制线路110所描述的变型方案和改进方案来调整。

对于按照图5的方法来说，在步骤S12中在所述转子经过所述至少一个转子位置角度间隔期间连续地或者准连续地获取所述诊断信号值。在步骤S15中，只要所述连续地获取的诊断信号值超过所述预先确定的诊断阈值56，就用一作为被积函数来计算关于在所述至少一个转子位置角度间隔之内的所经过的转子位置角度的积分。在步骤S14中鉴定出故障，如果所述积分超过预先确定的数值57。能够按照参照所述控制线路110所描述的替代方案将所述积分设置到零。

图6示出了用于对按照本发明的另一种实施方式的方法进行解释的示意性的流程图，所述方法用于为同步电机鉴定故障。

按照图6的方法是按照图4的方法的一种变型方案并且适合与按本发明的控制线路210一起使用，并且能够有利地按照所有参照所述按本发明的控制线路210所描述的变型方案和改进方案来调整。

在步骤S22中，为每个所经过的转子位置角度间隔获取所述诊断信号52的至少一个诊断信号值，其中所经过的转子位置角度间隔一样大。在步骤S25中，在为相应的所经过的转子位置角度间隔所获取的至少一个诊断信号值的基础上产生所推导出来的、用于相应的转子位置角度间隔的诊断信号值。在步骤S23中，将每个所推导出来的诊断信号值与预先确定的诊断阈值56进行比较。在步骤S24中，如果所推导出来的诊断信号值对于预先确定的数目61的连续的转子位置角度间隔来说超过所述预先确定的诊断阈值56，就鉴定出故障。

尽管前面借助于优选的实施例对本发明进行了描述，但是本发明不局限于此，而是能够以多种多样的方式方法来更改。尤其本发明能够以各式各样的方式来改动或者更改，而不偏离本发明的核心。

比如能够附加于所述按本发明的去抖动在所经过的转子位置角度间隔的基础上进行基于时间的去抖动，也就是说，在通过所述控制线路输出故障信号之前必须基于时间地再一次鉴定所述故障。

Claims (6)

1.用于为同步电机鉴定故障的控制线路（110），所述控制线路具有：

转子位置角度间隔-获取机构（112），所述转子位置角度间隔-获取机构构造用于：获取至少一个由所述同步电机的转子所经过的转子位置角度间隔；

诊断信号-获取机构（114），所述诊断信号-获取机构构造用于：获取表明故障的诊断信号的至少一个诊断信号值；

比较机构（116），所述比较机构构造用于获取：是否存在所述至少一个所获取的诊断信号值或者由所述至少一个诊断信号值推导出来的诊断信号值超过预先确定的诊断阈值（56）的情况；以及

鉴定机构（118），所述鉴定机构构造用于：根据至少一个所经过的转子位置角度间隔并且根据所述诊断信号值或者所推导出来的诊断信号值超过所述预先确定的诊断阈值（56）的情况来鉴定通过所述诊断信号来表明的故障，

其中所述诊断信号-获取机构（114）构造用于：在所述转子经过所述至少一个转子位置角度间隔期间连续地获取所述诊断信号值；

其中所述控制线路（110）具有积分机构（120），所述积分机构构造用于：只要所述连续地获取的诊断信号值超过所述预先确定的诊断阈值（56），就用一作为被积函数来计算关于在所述至少一个转子位置角度间隔之内的所经过的转子位置角度的积分；并且

其中所述鉴定机构（118）构造用于：如果所述积分超过预先确定的数值（57），就鉴定出所述故障。

2.按权利要求1所述的控制线路（110），

其中所述积分机构（120）被配置用于：一旦所述诊断信号值不再超过所述预先确定的诊断阈值（56），就将所述积分设置到零。

3.按权利要求1所述的控制线路（110），

其中所述积分机构（120）被配置用于：一旦所述诊断信号值在预先确定的转子位置角度差的范围内已经没有超过所述预先确定的诊断阈值（56），就将所述积分设置到零。

4.用于为同步电机鉴定故障的方法，所述方法具有以下步骤：

获取（S01）至少一个由所述同步电机的转子所经过的转子位置角度间隔；

在所述转子横穿所述转子位置角度间隔期间获取（S02）表明故障的诊断信号的至少一个诊断信号值；

获取（S03）：是否存在所述至少一个所获取的诊断信号值或者由所述至少一个诊断信号值所推导出来的诊断信号值超过预先确定的诊断阈值（56）的情况；

并且

根据所述至少一个所经过的转子位置角度间隔并且根据所述诊断信号值或者所推导出来的诊断信号值超过所述预先确定的诊断阈值（56）的情况来鉴定（S04）通过所述诊断信号来表明的故障，

其中在所述转子经过所述至少一个转子位置角度间隔期间连续地获取所述诊断信号值；

其中只要所述连续地获取的诊断信号值超过所述预先确定的诊断阈值（56），就用一作为被积函数来计算关于在所述至少一个转子位置角度间隔之内的所经过的转子位置角度的积分；并且

其中如果所述积分超过预先确定的数值（57），就鉴定出所述故障。

5.按权利要求4所述的方法，

其中一旦所述诊断信号值不再超过所述预先确定的诊断阈值（56），就将所述积分设置到零。

6.按权利要求4所述的方法，

其中一旦所述诊断信号值在预先确定的转子位置角度差的范围内已经没有超过所述预先确定的诊断阈值（56），就将所述积分设置到零。

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