CN109314458A - 用于诊断机动车辆的电动马达的电流模式控制的方法 - Google Patents

用于诊断机动车辆的电动马达的电流模式控制的方法 Download PDF

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Abstract

本发明的主题是一种用于诊断由控制信号以电流模式控制的三相电动马达的控制故障的方法。该方法允许基于对于马达的每个相所补偿的时间偏差、马达的三个相的共同的预先确定的测量误差以及在给定时刻在三对晶体管的晶体管中流动的电流的幅值，计算（E5）在所述给定时刻在三个控制信号的每一个中存在的实际死区时间，使得当所计算的差的绝对值大于预先确定的检测阈值时，检测（E10）到马达的控制故障。

Description

用于诊断机动车辆的电动马达的电流模式控制的方法
技术领域
本发明涉及汽车领域，并且更特别地涉及用于诊断机动车辆电动马达的电流模式控制的方法。本发明尤其应用于三相电动马达的电流模式控制。
背景技术
在具有三相电动马达的机动车中，马达的控制是以已知的方式通过使用由控制装置提供的三个交流电流模式控制信号所实施的。
在图1所示的现有解决方案中，该装置1A包括微控制器10、放大器20和功率级，该功率级呈逆变器30形式，该逆变器30允许生成用于控制马达2的这三个电流模式控制信号U、V、W。
更确切地，微控制器10首先生成低幅值的经脉冲宽度调制（英文的“Pulse-WidthModulation”或PWM）的六个交流主信号（马达2的每个相两个交流主信号），所述幅值对应于微控制器10的供电信号的幅值，例如约5V。这些信号分别呈现高态（或有源状态）和低态（或无源状态）的交替。
然后，这些信号由放大器20放大，以便达到例如约20V的幅值（例如，当车辆电池的电压B约为10V时），然后传输至逆变器30，该逆变器30在输出处传送马达2的这三个电流模式控制信号U、V、W，它们也呈现如同高态和低态的交替。然后，以两两一组的方式，通过在三个控制信号U、V、W中的两个之间分别存在的相位差，以已知的方式控制马达2的每个相。
为此，逆变器30包括三对MOSFET类型的晶体管，每对MOSFET晶体管分别生成马达2的三个电流模式控制信号U、V、W中的一个。在每对晶体管中，晶体管中的一个（高阶）连接至车辆电池B的正端子，而另一个（低阶）晶体管连接至地线M。一对中的两个晶体管分别接收经放大的主信号，这两个经放大的主信号是对中心的（即脉冲的中心重合）但是呈倒置的。实际上，这些放大主信号的脉冲不是方形的，而是具有上升斜率和下降斜率。
为了避免同一对中的两个晶体管同时使电流通过（这会使电池电压连接至地线（短路）并且可能损坏控制装置1A甚至马达2），微控制器10观测在旨在用于给定晶体管对的高阶的主信号的脉冲与旨在用于所述对的低阶的主信号的相关联的脉冲之间的死区时间。实际上，如图2给定的示例中所示，两个高阶信号SEH1和低阶信号SEB1保持对中心的，但是两个主信号中的一个（在该示例中的高阶信号SEH1）的宽度减小，以便避免两个信号SEH1和SEB1同时处于有源状态。
图3至图6示出了控制装置1A的信号示例（示出了PWM信号周期）。更确切地，图3示出了由微控制器10生成的用于晶体管对中的高阶晶体管的高阶信号SEH1，图4示出了所述高阶晶体管的输出信号SEH2，图5示出了由微控制器10生成的用于所述晶体管对中的低阶晶体管的低阶信号SEB1，且图6示出了所述低阶晶体管的输出信号SEB2。因此在图3和图5上观察到，微控制器10观测到在低阶信号SEB1的有源状态的结束t1与高阶信号SEH1的有源状态的开始t2之间的死区时间MotPwmDiffTheo。在图4上观察到，开始运行的延迟d1对于高阶晶体管是必须的，随后是上升时间d2，以便使晶体管的输出信号SEH2达到有源状态，然后，晶体管的开始停止的延迟d3是必须的，随后是输出信号SEH2的下降时间d4直到晶体管的无源状态。类似地，在图6上观察到，开始停止的延迟d5对于低阶晶体管是必须的，随后是下降时间d6，以便使晶体管的输出信号SEB2达到无源状态，然后，晶体管的开始运行的延迟d7是必须的，随后是输出信号SEB2的上升时间d8直到晶体管的有源状态。
由微控制器10观测到的在旨在用于晶体管对的两个主信号之间的死区时间MotPwmDiffTheo（在下文称为插入死区时间）被限制为500ns，以便不降低马达2的性能。实际上，死区时间MotPwmDiffTheo的持续时间的增加导致马达2的控制信号U、V、W的高态SEH1的宽度的减小，且因此马达2的电流模式控制较不有效，特别是在超过500ns的死区时间的情况下。
为了诊断马达2的有故障的控制，已知测量控制信号中存在的实际死区时间。在第一现有解决方案中，测量由微控制器10生成的六个主信号SEH1、SEB1。然而，这种解决方案仅允许诊断关于由微控制器10所插入的死区时间的故障，即微控制器10本身的故障。然而，发现由微控制器10插入在主信号SEH1、SEB1中的死区时间的持续时间可以由放大器20或逆变器30修改。实际上，在车辆的使用期间，会产生逆变器30的晶体管的变热，并且改变逆变器30的输出处的控制信号U、V、W的死区时间的持续时间，这会损坏马达2的电流模式控制。此外，在第二现有解决方案中，装置1A包括测量模块40，该测量模块40确定控制信号U、V、W的上升时刻并将它们与由微控制器10生成的主信号SEH1、SEB1的上升时刻进行比较。然而，这种解决方案不允许检测微控制器10的故障。另外，用于进行这种计算的潜伏时间仅允许获得微秒量级的精确度（是死区时间的最大持续时间（500 ns）的两倍），因为死区时间受晶体管中流动的电流、由测量模块40感生的测量误差、由电子滤波器引入的延迟以及主信号SEH1、SEB1和控制信号U、V、W的上升时间和下降时间的影响，这使得该方法是不准确，或甚至是随机的，并且因此具有较多缺点。
发明内容
本发明的目的是通过提出一种简单、可靠且高效的解决方案来至少部分地解决这些缺点，该解决方案用于测量在电动马达的控制信号中的插入死区时间。
为此，本发明首先涉及一种用于诊断三相电动马达的控制故障的方法，由控制信号对所述马达的每个相进行电流模式控制，所述控制信号是经脉冲宽度调制的并且在包括连接至车辆电池的“高阶”晶体管和连接至地线的“低阶”晶体管的组件的中点处、基于由所述高阶晶体管所接收的高阶信号和由所述低阶晶体管所接收的低阶信号生成，所述高阶信号和所述低阶信号是脉冲宽度调制信号、相对于彼此是倒置的，并且其中高阶信号的每个高态与低阶信号的低态是对中心的，所述方法包括以下步骤
· 对于用于控制马达的相的每个控制信号，
- 生成高阶信号和低态信号，高态信号的高态的开始相对于低态信号的相对应低态的开始在时间上偏移了称为“插入死区时间”的持续时间，
- 基于生成的高阶信号和低态信号，生成控制信号，
- 控制信号的测量和格式化，
- 计算在加上了插入死区时间的值的、所生成的高阶信号的高态持续时间与经格式化的控制信号的持续时间之间的差，所述差随时间以正弦的方式变化，
- 补偿所计算的差，使其随时间在零值附近振荡，
· 基于对于马达的每个相所补偿的时间偏差、马达的三个相的共同的预先确定的测量误差以及在给定时刻在三对晶体管的晶体管中流动的电流的幅值，计算在所述给定时刻在三个控制信号的每一个中存在的实际死区时间，
· 计算在所计算的死区时间和插入死区时间之间的差，
· 当所计算的差的绝对值大于预先确定的检测阈值时，检测到马达的控制故障。
根据本发明的方法允许实时计算实际死区时间，以便考虑到晶体管和滤波器对插入死区时间的负面影响。基于测量的且经格式化的控制信号来精细地计算实际死区时间。因此，该方法允许精确地（以250ns的量级）测量在控制信号中存在的实际死区时间，以便有效地检测所述控制信号的故障。
根据本发明的一方面，该方法包括确定马达的三个相的共同的测量误差的确定步骤，通过将对于马达的每个相在高阶晶体管和低阶晶体管中零电流流动时所计算的时间偏差取平均值来实施该确定。
有利地，在给定时刻在经格式化的三个控制信号的每一个中的实际死区时间的计算包括：
· 计算表示死区时间随电流的变化的直线的斜率，
· 计算在以预先确定的测量误差进行修正的插入死区时间的值与基于所计算的斜率值、在给定电流幅值下的死区时间的值之间的差。
进一步有利地，根据以下等式，计算表示死区时间随电流的变化的直线的斜率：
其中，MotPwmDiffTheo是插入死区时间，MotPwmDiffInit1al是马达的三个相的共同的测量误差，MotPwmDiffLinInit是对应于电流阈值IphAmpLinThr的死区时间的值，从该电流阈值IphAmpLinThr起，死区时间随电流以线性方式变化，并且IphAmpMax是最大电流幅值。
优选地，根据以下等式，计算在以预先确定的测量误差的一半进行进行修正的插入死区时间的值与在给定的电流幅值下的死区时间的值之间的差：
其中，ampl(i)是给定的电流(I)的幅值。
进一步优选地，根据以下等式来实施实际死区时间的计算：
其中，X=
。
理论直线的使用允许改善死区时间的计算，使得它的计算可以具有大约250ns或更小的精确度。
本发明还涉及一种用于诊断三相电动马达的控制故障的装置，由控制信号对所述马达的每个相进行电流模式控制，所述控制信号是经脉冲宽度调制的并且在包括连接至车辆电池的“高阶”晶体管和连接至地线的“低阶”晶体管的组件的中点处、基于由所述高阶晶体管所接收的高阶信号和由所述低阶晶体管所接收的低阶信号生成，所述高阶信号和所述低阶信号是脉冲宽度调制信号、相对于彼此是倒置的，并且其中高阶信号的每个高态与低阶信号的低态是对中心的，所述装置包括：
· 微控制器，该微控制器配置用于，对于用于控制马达的相的每个控制信号，生成高阶信号和低态信号，高态信号的高态的开始相对于低态信号的相对应低态的开始在时间上偏移了称为“插入死区时间”的持续时间，
· 放大器，该放大器配置用于放大所述高阶信号和所述低阶信号，
· 逆变器，该逆变器配置用于，对于马达的每个相，基于经放大的高阶和低态信号对来生成控制信号，
· 测量模块，该测量模块配置用于测量和格式化所生成的控制信号，
微控制器进一步配置用于：
· 对于用于控制马达的相的每个控制信号，计算在加上了插入死区时间的值的、所生成的高阶信号的高态持续时间与经格式化的控制信号的持续时间之间的差，所述差随时间以正弦的方式变化，
· 对于用于控制马达的相的每个控制信号，补偿所计算的差，使其随时间在零值附近振荡，
· 基于对于马达的每个相所补偿的时间偏差、马达的三个相的共同的预先确定的测量误差以及在给定时刻在三对晶体管的晶体管中流动的电流的幅值，计算在所述给定时刻在三个控制信号的每一个中存在的实际死区时间，
· 计算在所计算的死区时间和插入死区时间之间的差，
· 当所计算的差的绝对值大于预先确定的检测阈值时，检测到马达的控制故障。
根据本发明的特征，该装置配置用于确定马达的三个相的共同的测量误差，通过将对于马达的每个相在高阶晶体管和低阶晶体管中零电流流动时所计算的时间偏差取平均值来实施该确定。
根据本发明的另一特征，该装置配置用于计算表示死区时间随电流的变化的直线的斜率，并且配置用于计算在以预先确定的测量误差进行修正的插入死区时间的值与基于所计算的斜率值、在给定电流幅值下的死区时间的值之间的差，以便计算在给定时刻在经格式化的三个控制信号的每一个中的实际死区时间。
优选地，根据以下等式计算表示死区时间随电流的变化的直线的斜率：
其中，MotPwmDiffTheo是插入死区时间，MotPwmDiffInitial是马达的三个相的共同的测量误差，MotPwmDiffLinInit是对应于电流阈值IphAmpLinThr的死区时间的值，从该电流阈值IphAmpLinThr起，死区时间随电流以线性方式变化，并且IphAmpMax是最大电流幅值。
进一步优选地，根据以下等式计算在以预先确定的测量误差（MotPwmDiffInitial）的一半进行修正的插入死区时间的值（MotPwmDiffTheo）与在给定的电流幅值I下的死区时间（TM（I））的值之间的差（MotPwmDiffIphCorr）：
。
有利地，根据以下等式来实施所观测到的死区时间（MotPwmDiffCalc）的确定：
其中，X=
。
本发明还涉及包括如上所述的装置的机动车辆。
附图说明
本发明的其它特征和优点将在以下参考附图进行的描述时显现出来，该附图以非限制性示例的方式给出，并且在附图中，类似的物体被给予相同的附图标记。
- 图1示意性地示出了现有技术的用于控制和诊断电动马达的电流模式控制信号的装置。
- 图2是由微控制器生成的初始的高阶信号和低阶信号的示例。
- 图3是由微控制器生成的初始的高阶信号的示例。
- 图4是已经接收到图3的信号的高阶晶体管的输出信号的示例。
- 图5是由微控制器生成的初始的低阶信号的示例。
- 图6是已经接收到图5的信号的低阶晶体管的输出信号的示例。
- 图7是由测量模块所格式化的控制信号的示例。
- 图8示意性地示出了根据本发明的用于控制和诊断电动马达的电流模式控制的信号的装置。
- 图9示意性地示出了对于马达的三个相的在预期持续时间和初始信号的高态持续时间之间的差的时间变化。
- 图10示意性地示出了图9中的差，该差已经被集中成在零附近变化。
- 图11示意性地示出了实际死区时间随电流的变化。
- 图12示出了根据本发明的方法的实施例。
具体实施方式
根据本发明的装置旨在安装在具有电动马达的机动车辆中，以便于所述马达的电流模式控制并且诊断所述电动马达的控制故障。
参考图8，电动马达2是具有三个相U、V、W的马达或三相马达，但不言而喻，本发明可以应用于机动车辆的任何电动马达。
马达2的每个相U、V、W分别由控制装置1B所生成的控制信号U、V、W以电流模式进行控制。
为此目的，控制装置1B包括微控制器100、放大器200和功率级，该功率级呈逆变器300的形式。
微控制器100配置用于生成三对脉冲宽度调制（英文的“Pulse-WidthModulation”或PWM）电压信号，称为初始信号，并且为了清楚起见在图3和图5中仅示出了其中单对初始信号。这三对的高阶信号是相同但彼此异相的，它们的低阶信号也是如此，以便允许控制三相电动马达2。更确切地，电动马达2由在三个电流模式控制信号U、V、W之间的相位差所控制，该电流模式控制信号U、V、W是由逆变器300基于三对初始信号SEH1、SEB1所生成的。
每对初始信号包括高阶信号SEH1（图3）和低阶信号SEB1（图5），两者均是经脉冲宽度调制的、相对于彼此是倒置的，并且其中，高阶信号SEH1的每个高态与低阶信号SEB1的低态是对中心的。如在图3和图5上所示，高态信号SEH1的高态的开始t2相对于低态信号SEB1的相对应低态的开始t1在时间上偏移了一持续时间MotPwmDiffTheo，该持续时间MotPwmDiffTheo称为“插入死区时间”。
然而，微控制器100的能力仅允许生成低幅值的信号（微控制器100基于大约5V的供电信号运行），有必要在将这些初始信号提供给逆变器300以生成马达2的控制信号U、V、W之前放大这些初始信号。
放大器200的作用是放大由微控制器100生成的这三对初始信号SEH1、SEB1，使得在将它们提供给逆变器300之前它们的幅值足以控制马达2。
逆变器300配置用于基于由放大器200提供的经放大的三对初始信号SEH1、SEB1生成马达2的三个控制信号U、V、W。为此目的，如图8所示，逆变器300包括三对晶体管，在三对晶体管中的每一对的中点处生成电流模式控制信号U、V、W。
每个控制信号U、V、W是经脉冲宽度调制的并且在包括连接至车辆电池B的称作“高阶”的晶体管和连接地线M的称作“低阶”的晶体管的组件的中点处生成，这是基于由高阶晶体管所接收的经放大的高阶信号SEH1和由低阶晶体管所接收的经放大的低阶信号SEB1。
在控制信号中存在的实际死区时间与由微控制器100所插入的死区时间是不同的，因为控制装置1B的电子部件（特别是逆变器300的电子部件）使其实际持续时间改变，例如当逆变器300的晶体管变热时。
图3至图6示出了控制装置的信号示例（示出了PWM信号周期）。更确切地，图3示出了由微控制器100生成的用于晶体管对中的高阶晶体管的高阶信号SEH1，图4示出了所述高阶晶体管的输出信号SEH2，图5示出了由微控制器100生成的用于所述晶体管对中的低阶晶体管的低阶信号SEB1，且图6示出了所述低阶晶体管的输出信号SEB2。因此，在图3和图5上观察到，微控制器100观察到在低阶信号SEB1的有源状态的结束t1与高阶信号SEH1的有源状态的开始t2之间的死区时间MotPwmDiffTheo。在图4上观察到，开始运行的延迟d1对于高阶晶体管是必须的，随后是上升时间d2以便使晶体管的输出信号SEH2达到有源状态，然后晶体管的开始停止的延迟d3是必须的，随后是输出信号SEH2的下降时间d4，直到晶体管的无源状态。类似地，在图6上观察到，开始停止的延迟d5对于低阶晶体管是必须的，随后是下降时间d6以便使晶体管的输出信号SEB2达到无源状态，然后，晶体管的开始运行的延迟d7是必须的，随后是输出信号SEB2的上升时间d8，直到晶体管的有源状态。参考图7，加上了插入死区时间（理论的）的持续时间的高阶信号SEH1的高态持续时间被记为MotPwmExpected并且称为预期持续时间。
测量模块400配置用于测量由逆变器300生成的控制信号U、V、W，将它们格式化（本身已知）为微控制器100可以读取和分析的信号MotPwmFbkU，MotPwmFbkV，MotPwmFbkW，并且在反馈循环中将它们提供给微控制器100。应注意的是，控制信号U、V、W和经格式化的控制信号MotPwmFbkU，MotPwmFbkV，MotPwmFbkW在死区时间和时间偏差（由附近的测量模块400的滤波器感生所致的略微延迟）方面具有几乎相同的特征。
图7示出了与图3至图6的信号相关联的经格式化的控制信号。该信号的高态持续时间MotPwmFbk被定义为在信号值穿过最大阈值Smax的第一时刻与信号值穿过最小阈值Smin的第二时刻之间。
对于马达2的相的每个经格式化的控制信号MotPwmFbkU，MotPwmFbkV，MotPwmFbkW，微控制器100配置用于计算在预期持续时间MotPwmExpected与经格式化的控制信号MotPwmFbkU，MotPwmFbkV，MotPwmFbkW的高态持续时间MotPwmFbk之间的差MotPwmDiffU，MotPwmDiffV，MotPwmDiffW，该差MotPwmDiffU，MotPwmDiffV，MotPwmDiffW随时间以正弦的方式变化。
如图9所示，这些差MotPwmDiffU，MotPwmDiffV，MotPwmDiffW在非零的中心值附近随时间振荡，该非零的中心值对应于测量误差，尤其由于逆变器300的晶体管的变热所引起的测量误差。
然后，对于马达2的相的每个经格式化的控制信号MotPwmFbkU，MotPwmFbkV，MotPwmFbkW，微控制器100配置用于补偿所计算的差MotPwmDiffU，MotPwmDiffV，MotPwmDiffW，使得其随时间t在零值附近振荡。微控制器100通过使表示存在于马达2的控制信号中的实际死区时间随时间变化的信号居中在零附近来修正该漂移，如图10所示。
微控制器100随后配置用于计算在给定时刻在经格式化的三个控制信号MotPwmFbkU，MotPwmFbkV，MotPwmFbkW的每一个中存在的实际死区时间MotPwmDiffCalc，这是基于：
· 对于马达2的每个相U、V、W所补偿的时间偏差MotPwmDiffCorrU，MotPwmDiffCorrV，MotPwmDiffCorrW，
· 马达2的三个相U、V、W共同的预先确定的测量误差，以及
· 在所述给定时刻，在三对晶体管的晶体管中流动的电流I的幅值。
测量误差是马达2的三个相的共同误差。通过将对于马达2的每个相在高阶晶体管和低阶晶体管中零电流流动时所计算的时间偏差取平均值，由微控制器100确定该测量误差。
微控制器100计算实际死区时间是通过考虑到假设可达到的最大死区时间等于由微控制器100理论上插入死区时间减去在零电流情况下三个控制信号的共同的测量误差的一半。
当在逆变器300的晶体管中流动的电流幅值大于由微控制器100确定的最小电流阈值时，可以计算实际死区时间。实际上，在这种情况下，可以基于所测量的电流幅值、最大电流幅值和死区时间随电流变化的斜率来计算死区时间的修正值。
为了确定在给定时刻在经格式化的三个控制信号MotPwmFbkU，MotPwmFbkV，MotPwmFbkW的每一个中的实际死区时间MotPwmDiffCalc，微控制器100配置用于计算表示死区时间TM随电流I的变化的直线的斜率A。
为此，参考图11，微控制器100配置用于根据以下等式计算表示死区时间TM随电流I的变化的直线的斜率A：
。
MotPwmDiffLinInit是对应于电流阈值IphAmpLinThr的死区时间的值，从该电流阈值IphAmpLinThr起，死区时间TM随电流以线性的方式变化，并且IphAmpMax是最大电流幅值。
微控制器100配置用于根据以下等式计算在以预先确定的测量误差MotPwmDiffInitial的一半进行修正的插入死区时间MotPwmDiffTheo的值与在给定的电流幅值I下的死区时间TM（I）的值之间的差MotPwmDiffIphCorr：
。
微控制器100配置用于根据以下等式确定所观测的死区时间MotPwmDiffCalc：
其中X=
。
然后，微控制器100配置用于计算在经修正的插入死区时间MotPwmDiffTheo的值与经计算的实际死区时间的值MotPwmDiffCalc之间的绝对差D，其中该插入死区时间MotPwmDiffTheo的值由预先确定的测量误差所修正，该实际死区时间的值MotPwmDiffCalc是基于所计算的斜率值A在给定电流I的幅值下所计算的。
最后，微控制器100配置用于当所计算的差D的绝对值大于预先确定的检测阈值SD时，检测到马达2的控制故障。
现在将参考图8至图12描述本发明。
首先，在步骤E1中，微控制器100生成用于与三个相中的一个相关联的逆变器300的每对晶体管的初始高阶信号SEH1和初始低态信号SEB1。
在步骤E2中，放大器200将所生成的用于马达2的每个相的初始高阶信号SEH1和初始低态信号SEB1放大，并且将其传输至逆变器300。
在步骤E3中，对于每对晶体管，逆变器300基于所接收到的经放大的初始高阶信号SEH1和经放大的初始低态信号SEB1生成控制信号U、V、W。
然后，在步骤E4中，测量模块400测量由逆变器300生成的用于控制马达2的电流模式控制信号U、V、W，并将它们格式化为经格式化的控制信号MotPwmFbkU，MotPwmFbkV，MotPwmFbkW。
然后，在步骤E5中，对于马达2的每个相，微控制器100计算在预期持续时间MotPwmExpected与经格式化的控制信号MotPwmFbkU，MotPwmFbkV，MotPwmFbkW的持续时间MotPwmFbk之间的差MotPwmDiffU，MotPwmDiffV，MotPwmDiffW。
然后，在步骤E6中，对于马达2的每个相，微控制器100补偿所计算的差MotPwmDiffU，MotPwmDiffV，MotPwmDiffW，使得其如上所述地随时间t在零值附近振荡。
在步骤E7中，微控制器100确定马达2的三个相的共同的测量误差MotPwmDiffInitial，这是通过将对于马达2的每个相在高阶晶体管和低阶晶体管中零电流流动时所计算的时间偏差取平均值。应该注意的是，该步骤E7可以在步骤E1至E6中的一个之前的任何时刻实施。
在步骤E8中，基于对于马达2的每个相所补偿的时间偏差MotPwmDiffCorrU，MotPwmDiffCorrV，MotPwmDiffCorrW、马达2的三个相的共同的预先确定的测量误差MotPwmDiffInitial以及在给定时刻在三对晶体管的晶体管中流动的电流I的幅值，微控制器100确定在所述给定时刻存在于三个控制信号的每一个中的实际死区时间MotPwmDiffCalc。
在给定时刻，在三个控制信号MotPwmFbkU，MotPwmFbkV，MotPwmFbkW的每一个中的所观测到的死区时间的确定要求计算表示死区时间随电流的变化的直线的斜率A。
根据以下等式计算表示死区时间随电流的变化的直线的斜率A：
。
其中，MotPwmDiffLinInit是对应于电流阈值IphAmpLinThr的死区时间的值，从该电流阈值IphAmpLinThr起，死区时间TM随电流以线性的方式变化，并且IphAmpMax是最大电流幅值。
微控制器100根据以下等式确定所观测到的死区时间MotPwmDiffCalc：
，
其中，X=
。
并且，MotPwmDiffIphCorr对应于在以预先确定的测量误差MotPwmDiffInitial的一半进行修正的插入死区时间MotPwmDiffTheo的值与在给定电流I的幅值下的死区时间TM（I）的值之间的差，该差是根据以下等式计算的：
。
在步骤E9中，微控制器100计算在经确定的死区时间MotPwmDiffCalc与插入死区时间MotPwmDiffTheo之间的绝对差D，其中插入死区时间的值MotPwmDiffTheo是微控制器100已知的，因为该插入死区时间由该微控制器本身所插入。
因此，在步骤E10中，当所计算的差D的绝对值大于预先确定的检测阈值SD时，微控制器100检测到马达2的控制故障。
根据本发明的方法有利地允许以可靠的方式并且以约250ns的高精确度诊断电动马达的电流模式控制故障，这使得故障检测是高效的。
另外明确指出，本发明不限于上述示例，并且存在本领域技术人员可设想的许多变型。

Claims (10)

1.一种用于诊断三相电动马达（2）的控制故障的方法，由控制信号（U，V，W）对所述马达（2）的每个相进行电流模式控制，所述控制信号（U，V，W）是经脉冲宽度调制的并且在包括连接至车辆电池的“高阶”晶体管和连接至地线的“低阶”晶体管的组件的中点处、基于由所述高阶晶体管所接收的高阶信号（SEH1）和由所述低阶晶体管所接收的低阶信号（SEB1）生成，所述高阶信号（SEH1）和所述低阶信号（SEB1）是脉冲宽度调制信号、相对于彼此是倒置的，并且其中高阶信号（SEH1）的每个高态与低阶信号（SEB1）的低态是对中心的，所述方法包括以下步骤：
· 对于用于控制马达（2）的相的每个控制信号（U，V，W），
- 生成（E1）高阶信号（SEH1）和低态信号（SEB1），高态信号的高态的开始（t2）相对于低态信号的相对应低态的开始（t2）在时间上偏移了称为“插入死区时间”（MotPwmDiffTheo）的持续时间，
- 基于生成的高阶信号（SEH1）和低态信号（SEB1），生成（E3）控制信号（U，V，W），
控制信号的测量和格式化（E4），
- 计算（E5）在加上了插入死区时间（MotPwmDiffTheo）的值的、所生成的高阶信号的高态持续时间（MotPwmExpected）与经格式化的控制信号（MotPwmFbkU，MotPwmFbkV，MotPwmFbkW）的持续时间（MotPwmFbk）之间的差（MotPwmDiffU，MotPwmDiffV，MotPwmDiffW），所述差（MotPwmDiffU，MotPwmDiffV，MotPwmDiffW）随时间（t）以正弦的方式变化，
- 补偿（E6）所计算的差（MotPwmDiffU，MotPwmDiffV，MotPwmDiffW），使其随时间（t）在零值附近振荡，
· 基于对于马达（2）的每个相所补偿的时间偏差（MotPwmDiffCorrU，MotPwmDiffCorrV，MotPwmDiffCorrW）、马达（2）的三个相的共同的预先确定的测量误差（MotPwmDiffInitial）以及在给定时刻在三对晶体管的晶体管中流动的电流（I）的幅值，计算（E8）在所述给定时刻在三个控制信号的每一个中存在的实际死区时间（MotPwmDiffCalc），
· 计算（E9）在所计算的死区时间（MotPwmDiffCalc）和插入死区时间（MotPwmDiffTheo）之间的差（D），
· 当所计算的差（D）的绝对值大于预先确定的检测阈值（SD）时，检测（E10）到马达（2）的控制故障。
2.根据权利要求1所述的方法，包括用于确定马达（2）的三个相的共同的测量误差（MotPwmDiffInitial）的步骤（E7），该确定是通过将对于马达（2）的每个相在高阶晶体管和低阶晶体管中零电流流动时所计算的时间偏差取平均值所实施的。
3.根据权利要求1和2中的一项所述的方法，其中，在给定时刻在经格式化的三个控制信号（MotPwmFbkU，MotPwmFbkV，MotPwmFbkW）的每一个中的实际死区时间的计算包括：
· 计算表示死区时间（TM）随电流（I）的变化的直线的斜率（A），
· 计算在以预先确定的测量误差（MotPwmDiffInitial）进行修正的插入死区时间（MotPwmDiffTheo）的值与基于所计算的斜率（A）的值、在给定电流（I）幅值下的死区时间的值之间的差。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，根据以下等式计算表示死区时间随电流的变化的直线的斜率（A）：
其中，MotPwmDiffLinInit是对应于电流阈值IphAmpLinThr的死区时间的值，从所述电流阈值IphAmpLinThr起，死区时间随电流以线性方式变化，并且IphAmpMax是最大电流幅值。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，根据以下等式计算在以预先确定的测量误差（MotPwmDiffInitial）的一半进行修正的插入死区时间（MotPwmDiffTheo）的值与在给定电流（I）幅值下的死区时间（TM（I））的值之间的差（MotPwmDiffIphCorr）：
。
6.根据权利要求4所述的方法，其中，根据以下等式来实施实际死区时间（MotPwmDiffCalc）的计算：
其中，X=
。
7.一种用于诊断三相电动马达（2）的控制故障的方法，由控制信号（U，V，W）对所述马达（2）的每个相进行电流模式控制，所述控制信号（U，V，W）是经脉冲宽度调制的并且在包括连接至车辆电池的“高阶”晶体管和连接至地线的“低阶”晶体管的组件的中点处、基于由所述高阶晶体管所接收的高阶信号（SEH1）和由所述低阶晶体管所接收的低阶信号（SEB1）生成，所述高阶信号（SEH1）和所述低阶信号（SEB1）是脉冲宽度调制信号、相对于彼此是倒置的，并且其中所述高阶信号（SEH1）的每个高态与所述低阶信号（SEB1）的低态是对中心的，所述装置（1）包括：
· 微控制器（100），所述微控制器（100）配置用于，对于用于控制马达（2）的相的每个控制信号（U，V，W），生成高阶信号（SEH1）和低态信号（SEB1），高态信号的高态的开始（t2）相对于低态信号（SEB1）的相对应低态的开始（t2）在时间上偏移了称为“插入死区时间”（MotPwmDiffTheo）的持续时间，
· 放大器（200），所述放大器（200）配置用于放大所述高阶信号（SEH1）和所述低阶信号（SEB1），
· 逆变器（300），所述逆变器（300）配置用于，对于马达（2）的每个相，基于一对经放大的所述高阶信号（SEH1）和所述低阶信号（SEB1）来生成控制信号（U，V，W），
· 测量模块（400），所述测量模块（400）配置用于测量和格式化所生成的控制信号（U，V，W），
所述微控制器（100）进一步配置用于：
· 对于用于控制马达（2）的相的每个控制信号（U，V，W），计算在加上了插入死区时间（MotPwmDiffTheo）的值的、所生成的高阶信号（SEH1）的高态持续时间与经格式化的控制信号（MotPwmFbkU，MotPwmFbkV，MotPwmFbkW）的持续时间（MotPwmFbk）之间的差（MotPwmDiffU，MotPwmDiffV，MotPwmDiffW），所述差（MotPwmDiffU，MotPwmDiffV，MotPwmDiffW）随时间（t）以正弦的方式变化，
· 对于用于控制马达（2）的相的每个控制信号（U，V，W），补偿所计算的差（MotPwmDiffU，MotPwmDiffV，MotPwmDiffW），使其随时间（t）在零值附近振荡，
· 基于对于马达（2）的每个相所补偿的时间偏差（MotPwmDiffCorrU，MotPwmDiffCorrV，MotPwmDiffCorrW）、马达（2）的三个相的共同的预先确定的测量误差（MotPwmDiffInitial）以及在给定时刻在三对晶体管的晶体管中流动的电流（I）的幅值，计算在所述给定时刻在三个控制信号的每一个中存在的实际死区时间（MotPwmDiffCalc），
· 计算在所计算的死区时间（MotPwmDiffCalc）与插入死区时间（MotPwmDiffTheo）之间的差（D），
· 当所计算的所述差（D）的绝对值大于预先确定的检测阈值（SD）时，检测到马达（2）的控制故障。
8.根据权利要求7所述的装置（1），其配置用于确定马达（2）的三个相的共同的测量误差（MotPwmDiffInitial），该确定是通过将对于马达（2）的每个相在高阶晶体管和低阶晶体管中零电流流动时所计算的时间偏差取平均值所实施的。
9.根据权利要求7和8中的一项所述的装置（1），其配置用于计算表示死区时间随电流（I）的变化的直线的斜率（A），并且用于计算在以预先确定的测量误差（MotPwmDiffInitial）进行修正的插入死区时间（MotPwmDiffTheo）的值与基于所计算的斜率（A）的值、在给定电流（I）幅值下的死区时间的值之间的差，以便计算在给定时刻在经格式化的三个控制信号（MotPwmFbkU，MotPwmFbkV，MotPwmFbkW）的每一个中的实际死区时间（MotPwmDiffCalc）。
10.根据权利要求9所述的装置（1），其中，根据以下等式计算表示死区时间随电流（I）的变化的直线的斜率（A）：
其中，MotPwmDiffLinInit是对应于电流阈值IphAmpLinThr的死区时间的值，从该电流阈值IphAmpLinThr起，死区时间随电流以线性方式变化，并且IphAmpMax是最大电流幅值，根据以下等式计算在以预先确定的测量误差（MotPwmDiffInitial）的一半进行修正的插入死区时间（MotPwmDiffTheo）的值与在给定电流（I）幅值下的死区时间（TM(I)）的值之间的差（MotPwmDiffIphCorr）：
并且，所观测的死区时间（MotPwmDiffCalc）的确定是根据以下等式实施的：
其中，X=
。
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