CN111381162A

CN111381162A - 确定电动马达的中断的马达相

Info

Publication number: CN111381162A
Application number: CN201911369642.8A
Authority: CN
Inventors: D.邓茨; H.弗凯尔
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2018-12-27
Filing date: 2019-12-26
Publication date: 2020-07-07
Also published as: US11121652B2; DE102019200609A1; US20200212828A1

Abstract

公开了一种用于通过控制器确定电动马达的中断的马达相的方法，电动马达带有至少三个绕组，其中，通过至少一个测量单元在电动马达的外导体上确定在绕组中感应出的电压，其中，测量单元通过至少一个电阻与电动马达的至少一个外导体连接，将电动马达的外导体的感应电压相互比较，并且在感应电压有偏差或者在感应电压的频率有偏差时，记录了中断的马达相。还公开了一种控制器、一种计算机程序以及一种能机读的存储介质。

Description

确定电动马达的中断的马达相

技术领域

本发明涉及一种用于确定电动马达的中断的马达相的方法、一种控制器、一种计算机程序以及一种能机读的存储介质，电动马达带有至少三个绕组。

背景技术

在车辆中通常使用内燃机作为驱动马达。内燃机可以例如设计成汽油马达或柴油马达。在内燃机运行中通过燃料的燃烧产生了热能，热能通过冷却回路被从马达组排出。冷却回路引导通过冷却体或散热器，冷却体或散热器主动地通过至少一个通风器冷却。在其它车辆中，例如电动车辆和混动车辆中，也使用通风器例如用于冷却电池和功率电子器件。

这种通风器例如由电动马达驱动，该电动马达设计成三相的。电动马达的其中一个相可能由于故障情况而中断或者与电动马达操控装置脱开。然而相的中断可能引起在电动马达的其余的相中或绕组中的不必要的大的相电流。

发明内容

本发明的任务可以在于，建议用于避免电动马达中过大的相电流的一种方法和一种控制器。

该任务借助独立权利要求的相应的主题解决。本发明的有利的设计方案是各从属权利要求的主题。

按照本发明的一个方面，提供了一种用于确定电动马达的中断的马达相的方法。所述方法尤其可以由控制器或在控制器的辅助下执行。电动马达具有至少三个绕组，所述绕组可以设计成电动马达的相。

每个相优选与半桥连接。外导体可以定义为是在电动马达和末级之间的连接。马达可以借助星形电路或三角形电路运行。

在一个步骤中，在电动马达的外导体上通过至少一个测量单元确定在绕组中感应出的电压。至少一个测量单元通过至少一个电阻与电动马达的至少一个外导体连接。测量单元例如可以测量在相中感应出的电压并且将它们相互比较。多个测量单元可以备选或额外地设置用于确定感应电压。

电动马达的外导体的感应电压紧接着被相互比较。在感应电压有偏差或感应电压的频率有偏差时记录中断的马达相。

按照本发明的另一个方面，提供了一种控制器，其中，该控制器设置用于实施按本发明的方法的所有的步骤。

此外，按照本发明的一个方面，还提供了一种计算机程序，该计算机程序包括指令，所述指令在通过计算机或控制器实施该计算机程序时促使计算机或控制器实施按本发明的方法。

按照本发明的另一个方面，提供了一种能机读的存储介质，在该存储介质上存储着按本发明的计算机程序。

当至少一个马达相没有与功率末级连接或受到干扰时，可能存在中断的马达相。这可以例如是电缆断裂、钎焊部位或接触部位受损、在绕组中的短路等。

在此可以在没有额外的传感器的情况下监控感应电压。已经与电动马达连接的外导体可以使用在电动马达操控装置中用于测量感应电压。当相应的相或外导体暂时是无电流的或没有电压加载时，就优选可以测量在相应的相或外导体中的电压。由此可以与电动马达的运行并行地监控在电动马达的绕组中的感应电压的频率和/或大小。因此可以避免在电动马达运行期间的不必要的大的相电流。

当无法在外导体中测量到感应电压时，就可以例如探测到中断的相。此外，可以基于分离的相来测量所产生的感应的电压脉冲提高的或与参考有偏差的频率。感应的电压脉冲的频率在电动马达的中断的相中可能例如相比参考频率加倍。

感应电压优选可以设计成反电动势或所谓的back electro-motive force（BEMF）的形式。

电动马达可以例如是多相电动马达，电动马达能在三角形电路中运行。相应的外导体或相可以通过电阻与马达操控装置的比较器（Komparator）连接。外导体在此优选与电动马达触头连接以为电动马达供应电能。因此可以通过电阻电路在所述例如三个马达触头上产生或测量比较器的比较信号。

所使用的比较器可以例如将两个相的运行电压彼此相加并且与加倍的第三相相比较。在两个信号交叉时，可以通过比较器完成触发或输出。因此已经存在的到电动马达的相上的连接结构可以额外用于监控。在此，优选可以将没有为相馈电的时间段用于测量感应电压。

所述方法和所述控制器可以例如使用在所有三相的系统中，例如电动马达或发电机和/或在所谓的B6拓扑中。

按照一种实施方式，在中断的马达相被确定的情况下，电动马达至少暂时被禁用或用减小的电流运行。通过确定中断的相可以采取措施来防止受损。这可以例如通过感应电压的测量与电动马达操控的耦联来实现。由此尤其可以实现用于电动马达的自我保护，所述自我保护避免了过热或过载。在此规定了对用于运行电动马达的现有部件的最小的改变需求，因为不需要额外的部件。

按照另一实施方式，控制器设计成至少一个BEMF比较器或者设计成带有至少一个BEMF比较器的电动马达操控装置。以BEMF比较器的信号的形式测量感应电压。将外导体的所确定的信号相互比较。由此可以将所述方法直接集成在电动马达操控装置中或者在电动马达操控装置中实现，而不需要额外的传感装置或电子的连接结构。所述至少一个BEMF比较器可以优选通过至少一个电阻与电动马达的相或外导体连接，以便执行电压测量。

BEMF比较器优选可以设计成dBEMF（数字反电动势）比较器。在三相电动马达中，因此设有三个比较器，它们分别设置用于测量感应电压和例如确定过零。

按照另一实施方式，当在至少一个外导体上，感应电压的频率相对参考频率至少加倍时，确定了中断的马达相。在所使用的比较器中，参考频率可以由相应的相的运行频率的平均数形成。在取消一相时，由比较器测量的频率失真，因而在相应的相中感应电压的所测量的频率和参考频率之间产生了偏差。

按照另一实施方式，当在至少一个外导体上，感应电压的频率与参考频率有偏差时，确定了中断的马达相。由此可以将所确定的不一致性已经用于确认故障情况并且例如输出警示或信号，以便检查电动马达的功能性。

按照另一实施例，当在至少一个外导体上无法测量到感应电压时，确定了中断的马达相。若在至少一个相上没有测量到信号或感应电压，可以探测到相的明确的中断。

在电动马达常规运行时，所有的相或所有的相的感应电压基本上是相同的并且具有相同的频率。

按照另一实施例，电动马达设计成马达冷却装置的电动马达。由此可以通过控制器或电动马达操控装置就按规定的功能性而言监控马达冷却装置的驱动马达。为此不需要其它的部件。优选可以为此对电动马达操控装置重新编程和/或轻微调整电动马达操控装置。

按照另一实施例，控制器设计成电动马达操控装置的测量单元或者比较器。因此已经建立起的在电动马达的相和相应的比较器之间的电连接可以用于监控电动马达。

按照另一实施例，控制器设计成比较器或脉宽调制器的测量单元。控制器备选可以设计成电动马达的速度控制装置。脉宽调制器尤其可以单独设计或者集成在电动马达操控装置中。

附图说明

下文中借助强烈简化的示意图详细阐释本发明的优选的实施例。附图中：

图1是按照一种实施方式的带有电动马达和所连接的控制器的装置的示意性电路图；

图2是伴随在测量窗口内比较器的所识别到的边沿变化（Flankenwechsel）的示意性图表；

图3是伴随在故障情况D1下在测量窗口内比较器的所识别到的边沿变化的示意性图表；

图4是伴随在备选的故障情况D1下在测量窗口内比较器的所识别到的边沿变化的示意性图表；并且

图5是伴随在故障情况D2下在测量窗口内比较器的所识别到的边沿变化的示意性图表。

具体实施方式

在图1中示出了按照一实施方式的带有电动马达2和所连接的控制器4的装置1的示意性电路图。

该电路图尤其用于阐明一种用于通过控制器4确定带有三个绕组6的电动马达2的中断的马达相U、V、W的方法。

示出了电动马达2的等效电路图。每个绕组6在此可以描述为是由电阻8和感应线圈10构成的组合。在绕组6中的相应的电压源12（BEMF）为完整起见同样以正弦曲线的形式示出。

外导体U、V、W或马达相没有被功率开关在控制器4中画出。控制器4至少设计成是一次性的，该控制器将相应的外导体U、V、W通过连接点SH1、SH2、SH3与比较器14电连接。为简单起见还示出了控制器4。测量在外导体U、V、W上的感应电压并且将其相互比较。在所示的比较器14中尤其将外导体V和W的感应电压彼此相加并且与外导体U的两倍的感应电压相比较。电压的相加或加倍通过所使用的一致设计的电阻R完成。

控制器4具有三个比较器14，相应的相U、V、W在比较器上以交替的顺序相互比较。尤其可以执行下列比较：

U+V 伴随2*W

V+W 伴随2*U

U+W 伴随2*V

在此，尤其可以测量在外导体U、V、W中感应出的电压并且将其相互比较。电阻R用于测量感应电压。

在与感应电压有偏差时或者与感应电压的频率有偏差时，确定了中断的马达相U、V、W。

D1和D2示例性地示出了马达相U、V、W的可能的中断。

控制器4例如可以设计成微型控制器，该微型控制器具有能机读的存储介质16并且是可编程的。

图2示出了在电动马达2常规运行时在测量窗口内比较器14的所识别到的边沿变化的示意性图表。所有的比较器14具有所确定的感应电压的几乎一致的值和特别是相同的频率。

为了测量转速，在各100 ms的时间窗口（Zeitschein）内对脉冲计数四次。四个在图2至5中示出的阶梯分别是多次接连排列的转速测量的示例性的摘录（Auszug）。转速测量在此因此由四个示例性的阶梯构成，所述阶梯通过控制器4或比较器14确定。

为了确保电动马达2的功能性，相应的确定的电压U、V、W的脉冲在阶梯内必须彼此匹配。在图2中是这样的情况，因而电动马达2无故障地工作。

图3和4示出了在故障情况D1时确定转速的脉冲变化曲线。在此，可能在故障情况D1时出现两个不同的场景。

在第一个场景中，在电动马达2起动时在分离的相V的情况下，可以取消电压或所测量的脉冲，因为基于中断没有感应出电压。紧接着感应出了相V的加倍的电压。这在图3中阐明。

在由图4所示的第二个场景中，在马达相W中在整个测量时间间隔内没有确定电压或没有在相W中感应出电压。

图5示出了伴随在故障情况D2下在测量窗口内比较器的所识别到的边沿变化的示意性图表。在故障情况D2中，马达相V完全与相应的绕组6脱开。在此，产生了与图3类似的测量结果，在该测量结果中，先是无法确定电压并且紧接着确定了由比较器14测量的带有加倍的频率的脉冲。

为了识别中断的马达相，优选需要带有电阻布线的三个比较器14，如示例性地在图1至4中针对一个相所示那样。当在三个所测量的相之间的脉冲或阶梯彼此有偏差时，可以识别到中断。

Claims

1.用于通过控制器（4）确定电动马达（2）的中断的马达相的方法，所述电动马达带有至少三个绕组（6），其中，

- 通过至少一个测量单元（14）在所述电动马达（2）的外导体（U、V、W）上确定在所述绕组（6）中感应出的电压，其中，所述测量单元（14）通过至少一个电阻（R）与所述电动马达（2）的至少一个外导体（U、V、W）连接，

- 将所述电动马达（2）的外导体（U、V、W）的感应电压相互比较，并且

- 在所述感应电压有偏差或者在所述感应电压的频率有偏差时，记录了中断的马达相。

2.按照权利要求1所述的方法，其中，所述电动马达（2）在确定了中断的马达相（U、V、W）时至少暂时被禁用或以减小的电流运行。

3.按照权利要求1或2所述的方法，其中，所述控制器（4）设计成至少一个BEMF比较器（14）或者设计成带有至少一个BEMF比较器（14）的电动马达操控装置，其中，以所述BEMF比较器（14）的信号的形式测量感应电压并且将所述外导体（U、V、W）的所确定的信号相互比较。

4.按照权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，当在至少一个外导体（U、V、W）上，所述感应电压的频率相比参考频率至少加倍时，确定了中断的马达相（U、V、W）。

5.按照权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，当在至少一个外导体（U、V、W）上所述感应电压的频率与参考频率有偏差时，确定了中断的马达相（U、V、W）。

6.按照权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，当在至少一个外导体（U、V、W）上无法测量感应电压时，确定了中断的马达相（U、V、W）。

7.按照权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，所述电动马达（2）设计成马达冷却装置的电动马达（2）。

8.控制器（4），其中，所述控制器（4）设置用于实施按照前述权利要求中任一项所述的方法。

9.按照权利要求8所述的控制器，其中，所述控制器（4）设计成比较器（14）或设计成电动马达操控装置的测量单元。

10.按照权利要求8或9所述的控制器，其中，所述控制器（4）设计成比较器（14）或者设计成脉宽调制器的测量单元。

11.计算机程序，包括指令，所述指令在通过计算机或控制器（2）实施该计算机程序时促使计算机或控制器实施按照权利要求1至9中任一项所述的方法（1）。

12.能机读的存储介质（16），按照权利要求11所述的计算机程序存储在该能机读的存储介质上。