CN117940303A - 用于运行电驱动系统的方法、计算机程序产品、数据载体和电驱动系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于运行电驱动系统(1)的方法，该电驱动系统具有功率电子器件(2)、尤其电气的变流器，并且具有能通过所述功率电子器件(2)来操控的电机(3)，其中，驱动系统(1)能够至少在工作模式中和空载运转模式中作为运行模式运行，其中，功率电子器件(2)具有用于操控电机(3)的至少三个电相位，其中，对相位之一的电流的至少一个电流值进行监测，其中，将电流值与预先给定的阈值进行比较，并且其中，如果电流值超过阈值，则激活主动的短路作为功率电子器件(2)的安全运行状态。设置了，在空载运转模式的存在性方面对电驱动系统(1)的运行模式进行监测，并且如果识别到存在空载运转模式，则将预先给定的阈值降低到空载运转阈值。

Description

用于运行电驱动系统的方法、计算机程序产品、数据载体和电 驱动系统
技术领域
本发明涉及一种用于运行电驱动系统的方法，该电驱动系统具有功率电子器件、尤其电气的变流器(Stromrichter)，并且具有能通过功率电子器件来操控的电机，其中，驱动系统能够至少在工作模式中和空载运转模式中作为运行模式运行，其中，功率电子器件具有用于操控电机的至少三个电相位，其中，对相位之一的电流的至少一个电流值进行监测，其中，将电流值与预先给定的阈值进行比较，并且其中，如果电流值超过阈值，则激活主动的短路作为功率电子器件的安全运行状态。
此外，本发明涉及一种计算机程序产品，当在计算机装置上实施计算机程序产品时，该计算机程序产品执行上述方法。此外，本发明涉及一种具有这类计算机程序产品的数据载体以及一种具有计算机装置的电驱动系统，该计算机装置专门设定用于实施计算机程序或上面所提到的方法。
背景技术
开头所提及的类型的方法由现有技术已知。通常，为了对电驱动系统的故障、尤其功率电子器件内的电短路进行检测，而使用用于监测相电流的装置。在超过针对电流的固定地预先给定的阈值时激活安全状态，尤其以便阻止对电驱动系统的另外的组件的损害。
发明内容
具有权利要求1的特征的按照本发明的方法的突出之处在于，在空载运转模式的存在性方面对电驱动系统的运行模式进行监测，并且如果识别到存在空载运转模式，则将预先给定的阈值降低到空载运转阈值。通过在空载运转模式的存在性方面监测运行模式并且将阈值降低到空载运转阈值，实现了一种用于几乎无延迟地识别出电驱动系统的故障的有利的可行方案。因为根据所识别到的运行模式来确定对应的比较值、即阈值或空载运转阈值，所以因此在所有运行模式中确保了及时的识别。故障尤其是变流器的半桥内的电短路。“空载运转模式”当前理解为电驱动系统切换成无电流、即尤其电机并不进行任何机械工作。如果电驱动系统使用在机动车辆中，则对此例如能够理解为所谓的“滑行”，其中电机处在无电流的空载运转中。对应地，“工作模式”尤其能够理解为其中进行工作的电机的发电机运行或马达运行。空载运转阈值在其高度方面尤其如此确定，使得该空载运转阈值高于检测电流值的传感器信号的噪声或干扰，从而可靠地避免了对安全运行状态的错误触发，但是同时非常低于所述阈值。空载运转阈值例如处在几安培的范围中、尤其40A，并且所述阈值处在几千安培的范围中、尤其2000A。
按照本发明的一种优选的改进方案设置了，在识别到存在空载运转模式之后，以预先给定的时间上的进入延迟来执行降低到空载运转阈值。通过进入延迟有利地保证了，只有当可靠地识别到和/或设定了空载运转模式时，才进行降低到空载运转阈值。优选进入延迟如此大，使得在所述降低的时间点电流低于空载运转阈值。特别地，进入延迟的持续时间选择得如此长，使得可能还施加的电流得以消退、即电驱动系统实际上是无电流的。因为空载运转阈值作为基本的比较值在所施加的电流消退之前是过低的，所以于是尤其避免了对主动的短路的错误触发，这有利地提高了对该方法的调节或者执行的稳定性。
特别优选设置了，连续地执行对运行模式和/或关于设定运行模式的请求的监测，并且如果识别到存在或请求设定不同于空载运转模式的其他运行模式，则将空载运转阈值提高到预先给定的阈值。通过连续的监测和提高到预先给定的阈值而得到的优点是，仅在存在空载运转模式时才考虑或者设定空载运转阈值，从而可靠地避免了由于过低的值而对主动的短路的错误触发。
按照本发明的一种优选的改进方案设置了，在识别到关于设定其他运行模式的请求之后，在提高到预先给定的阈值后，以预先给定的时间上的退出延迟来执行设定其他运行模式。通过退出延迟有利地保证了，只有当执行提高到阈值时，才设定不同于空载运转模式的其他运行模式。于是主动地延迟对其他运行模式的设定。因为空载运转阈值作为用于现在重新上升的电流的基本的比较值是过低的，所以于是尤其如已经前面描述的那样避免了对主动的短路的错误触发。替代地，至少针对退出延迟的持续时间中断对电流值的监测或者临时地中断该方法。特别地，其他运行模式是工作模式。
具有权利要求5的特征的用于在计算机装置上实施的按照本发明的计算机程序产品的突出之处在于，该计算机程序产品在符合规定的使用时实施按照本发明的方法。由此得到已经所提及的优点。
具有权利要求6的特征的按照本发明的数据载体的突出之处在于存储在其上的按照本发明的计算机程序产品。
具有权利要求7的特征的电驱动系统具有功率电子器件、尤其电气的变流器，并且具有能通过功率电子器件来操控的电机，其中，驱动系统能够至少在工作模式中和空载运转模式中作为运行模式运行，并且其中，功率电子器件具有用于操控电机的至少三个电相位。电驱动系统的突出之处在于下述计算机装置，该计算机装置专门设定用于执行按照本发明的方法或者实施按照本发明的计算机程序产品。由此也得到上面已经提及的优点。特别地，电驱动系统布置在机动车辆中。优选计算机装置于是为布置在机动车辆中的控制器。
特别优选设置了一种比较器电路，该比较器电路构造用于，对电流值进行监测并且将其与预先给定的阈值进行比较。通过设置比较器电路而得到的优点是，部分地在硬件执行该有利的方法并且降低了计算机装置的计算耗费。于是计算机装置尤其只需根据由比较器电路所提供的输出信号来决定是否必须激活主动的短路并且对应地操控功率电子器件。进一步优选也通过专门为此构造的硬件来执行对短路的激活，从而有利地使计算机装置进一步减荷。
附图说明
另外的优选的特征和特征组合由前面的描述并且由权利要求书得到。在下文中根据附图来更详细地阐释本发明。为此示出了：
图1示出了电驱动系统的强烈简化的示意图，
图2示出了用于运行电驱动系统的有利的方法，
图3示出了在故障的情况下电驱动系统中的电流的时间走势的图表，并且
图4A至图4C示出了在执行该有利的方法时电流以及状态参量的时间走势的另外的图表。
具体实施方式
图1示出了尤其用于未被示出的机动车辆的电驱动系统1的强烈简化的示意图。电驱动系统1具有功率电子器件2。功率电子器件2当前作为电气的变流器构造用于操控电机3。
为此，功率电子器件2具有用于操控电机3的至少3个电相位，如通过功率电子器件2与电机3之间的三个连接线所示出的那样。
驱动系统1能够至少在工作模式中和空载运转模式中作为运行模式运行。
尤其构造为机动车辆的控制器的计算机装置4与功率电子器件2和/或电机3在通信技术方面连接，如通过对应的双箭头所表明的那样。特别地，计算机装置4构造用于，例如借助于合适的、同样未被示出的传感装置来确定功率电子器件2的运行状态并且监测驱动系统1的运行模式。
在下文中参考图2描述了一种用于运行电驱动系统1的有利的方法。为此，图2根据流程图示出了该方法。特别地，通过该方法确保了不依赖于运行模式而可靠且快速地识别出电驱动系统1中的故障。
一旦计算机装置4供给有电流，就在步骤S1中例如自动地开始该方法。优选计算机装置4而后自动地实施该方法的所有在下文中描述的步骤。替代地，在硬件、例如比较器电路中实现步骤中的至少一些步骤，以便在计算技术上使计算机装置4减荷。
在步骤S2中调用针对电机3的相位之一的电流的电流值的预先存储的阈值。
在步骤S3中监测电驱动系统1的运行模式。如果现在识别到存在不同于空载运转模式的其他模式作为运行模式，则以步骤S5继续进行该方法。
如果然而识别到空载运转模式作为运行模式，则在步骤S4中将步骤S2中所调用的阈值降低到同样预先给定的或预先存储的空载运转阈值。空载运转阈值于是低于、优选非常低于阈值。如还参考图4所阐释的那样，优选以预先给定的时间上的进入延迟来实现降低到空载运转阈值。
在步骤S5中而后对电机3的相位之一的电流的至少一个电流值进行监测。优选针对三个相位中的每个相位检测电流值。
在步骤S6中而后将至少一个电流值根据来自步骤S3的结果与分别有效的比较值、即阈值或空载运转阈值进行比较。如果现在识别到电流值小于比较值，则以步骤S8继续进行该方法。
如果然而识别到电流值大于比较值，则在步骤S7中激活主动的短路作为功率电子器件2的安全运行状态。
在步骤S8中结束该方法的第一次遍历。然而优选连续地执行对运行模式的监测，从而该方法现在又跳回到步骤S3中并且重新进行遍历。特别地，在预先给定的次数的遍历之后结束该方法，否则只有当计算机装置4不再供给有电流时，替代地才结束该方法。
优选在步骤S3中也监测是否存在关于设定运行模式的请求。特别地，在识别到关于设定其他运行模式的请求之后，而后在步骤S4中提高到预先给定的阈值后，也以预先给定的时间上的退出延迟执行对其他运行模式的设定，如同样还参考图4所阐释的那样。
图3关于时间t示出了在故障的情况下电驱动系统1中的电流I的走势的图表。为电流I的电流值预先给定阈值ID。为了识别出电驱动系统1中的故障，如前面描述的那样，首先将电流值与阈值ID进行比较。
电驱动系统1当前在整个时间走势中如通过箭头所表明的那样处在空载运转模式SF中作为运行模式，在该运行模式中该电驱动系统切换成无电流。直至时间点t0，电流I的电流值实际上为零或至少近似零。在时间点t0在电驱动系统1中出现故障、尤其短路，该故障导致了电流值上升。
基于阈值ID的高度而在时间点t2识别到故障，在该时间点处电流值超过阈值ID。直至时间点t2流动有显著的电荷Q、即时间点t0与t2之间的电流积分。类似地，这也适用于极限负荷积分的值(所谓的I2t值)、即在电流的平方下方的面积，这通常被考虑作为针对电构件元件的负荷能力的标准。
然而，如果目前在执行按照本发明的方法的框架中代替阈值ID确定非常低的空载运转阈值IF，则在时间点t1就已经识别到故障，在该时间点电流值超过空载运转阈值IF。
于是流动有显著更低的电荷Q、即时间点t0与t1之间的电流积分(类似地，极限负荷积分也具有明显更低的值)，从而相比之下有利地明显降低了对电驱动系统1或与该电驱动系统联接的组件的持久损害的危险。
图4A至图4C示出了在执行该有利的方法时电流以及状态参量的时间走势的另外的图表。
于是在图4A中示出了用于操控电机3的电相位之一的电流IP的电流值的示例性的走势。
在图4B中示出了驱动系统1的运行模式(状态)的状态图，该运行模式在时间走势中从工作模式SD转换到空载运转模式SF中并且又转换返回到工作模式SD中。
最后，在图4C中示出了用于电流的预先给定的比较值IM的走势，该比较值在时间走势中从阈值ID转换到空载运转阈值IF中并且又转换返回到阈值ID中。
在下文中应该描述在执行该有利的方法时这种转换的时间走势及其彼此间的时间依赖性。为此，在时间点tI首先从工作模式SD转换到空载运转模式SF中。在执行该方法时在对运行模式进行监测中优选无延迟地识别出这一点。
直至时间点tII，电流于是降低到零或几乎零。这种降低以延迟Δt'、即时间点tI与tII之间的时间差值进行。因此完成了到空载运转模式SF中的转换。
在时间点tII之后的时间点tIII，于是将预先给定的比较值IM从阈值ID降低到空载运转阈值IF。对应地，以进入延迟Δt”、即时间点tI与tIII之间的时间差值来实现这一点，于是有利地保证了，只有当电流值充分降低时，才确定适配的比较值IM，并且可靠地避免了对安全运行状态的错误触发。
如果目前在时间点tIII之后的时间走势中识别到关于设定成或返回到驱动模式SD的请求，则首先在所述识别之后的时间点tIV又将阈值ID确定为比较值IM。
在时间点tIV之后的时间点tV，于是也设定驱动模式SD。对应地，以退出延迟Δt”'、即时间点tIV与tV之间的时间差值来实现这一点。同时电流I的电流值而后也重新上升。于是有利地保证了，在电流值重新上升之前确定适配的比较值IM，并且可靠地避免了对安全运行状态的错误触发。

Claims (8)

1.用于运行电驱动系统(1)的方法，该电驱动系统具有功率电子器件(2)、尤其电气的变流器，并且具有能通过所述功率电子器件(2)来操控的电机(3)，
-其中，所述驱动系统(1)能够至少在工作模式(SD)中和空载运转模式(SF)中作为运行模式运行，
-其中，所述功率电子器件(2)具有用于操控所述电机(3)的至少三个电相位，
-其中，对所述相位之一的电流的至少一个电流值进行监测，
-其中，将所述电流值与预先给定的阈值(ID)进行比较，并且
-其中，如果所述电流值超过所述阈值(ID)，则激活主动的短路作为所述功率电子器件(2)的安全运行状态，
其特征在于，
-在所述空载运转模式(SF)的存在性方面对所述电驱动系统(1)的运行模式进行监测，并且
-如果识别到存在所述空载运转模式(SF)，则将所述预先给定的阈值(ID)降低到空载运转阈值(IF)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在识别到存在所述空载运转模式(SF)之后，以预先给定的时间上的进入延迟(Δt”)执行所述降低到空载运转阈值(IF)。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，连续地执行对所述运行模式和/或关于设定所述运行模式的请求的监测，并且如果识别到存在或请求设定不同于所述空载运转模式(SF)的其他运行模式，则将所述空载运转阈值(IF)提高到所述预先给定的阈值(ID)。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在识别到关于设定所述其他运行模式的请求之后，在提高到所述预先给定的阈值(ID)后，以预先给定的时间上的退出延迟(Δt”')执行对其他运行模式的设定。
5.用于在计算机装置(4)上实施的计算机程序产品，其特征在于，所述计算机程序产品在符合规定的使用时实施根据前述权利要求中任一项所述的方法。
6.数据载体，其具有根据权利要求5所述的计算机程序产品。
7.电驱动系统(1)，其具有功率电子器件(2)、尤其电气的变流器，并且具有能通过所述功率电子器件(2)来操控的电机(3)，其中，所述驱动系统(1)能够至少在工作模式(SD)中和空载运转模式(SF)中作为运行模式运行，并且其中，所述功率电子器件(2)具有用于操控所述电机(3)的至少三个电相位，其特征在于计算机装置(4)，该计算机装置专门设定用于实施根据权利要求5所述的计算机程序产品。
8.根据权利要求7所述的电驱动系统，其特征在于比较器电路，该比较器电路构造用于，对电流值进行监测并且将其与所述预先给定的阈值(ID)和/或所述空载运转阈值(IF)进行比较。
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