DE102011003745A1 - Systeme und Verfahren zum Überwachen des Stromes in einem elektrischen Motor - Google Patents

Systeme und Verfahren zum Überwachen des Stromes in einem elektrischen Motor Download PDF

Info

Publication number
DE102011003745A1
DE102011003745A1 DE102011003745A DE102011003745A DE102011003745A1 DE 102011003745 A1 DE102011003745 A1 DE 102011003745A1 DE 102011003745 A DE102011003745 A DE 102011003745A DE 102011003745 A DE102011003745 A DE 102011003745A DE 102011003745 A1 DE102011003745 A1 DE 102011003745A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
current
phase
electric motor
measured
current sensor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102011003745A
Other languages
English (en)
Inventor
Brian A. Welchko
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GM Global Technology Operations LLC
Original Assignee
GM Global Technology Operations LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by GM Global Technology Operations LLC filed Critical GM Global Technology Operations LLC
Publication of DE102011003745A1 publication Critical patent/DE102011003745A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/02—Providing protection against overload without automatic interruption of supply
    • H02P29/024—Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load
    • H02P29/0241—Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load the fault being an overvoltage
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/5387—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
    • H02M7/53871—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration with automatic control of output voltage or current
    • H02M7/53873—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration with automatic control of output voltage or current with digital control

Abstract

Es werden Systeme und Verfahren für das Überwachen von Strom in einem elektrischen Motor geliefert. Ein elektrisches System weist auf: eine Gleichstrom-(DC-)Schnittstelle, einen elektrischen Motor und ein Wechselrichtermodul zwischen der DC-Schnittstelle und dem elektrischen Motor. Ein erster Stromsensor ist so konfiguriert, um einen DC-Strom zu messen, welcher zwischen der DC-Schnittstelle und dem Wechselrichtermodul fließt. Ein zweiter Stromsensor ist so konfiguriert, um einen ersten Phasenstrom zu messen, welcher durch die erste Phase des elektrischen Stromes fließt. Ein Steuermodul ist an die Stromsensoren gekoppelt, und das Steuermodul ist konfiguriert, um einen erwarteten Wert für den ersten Phasenstrom zu bestimmen, basierend wenigstens zu einem Teil auf dem DC-Strom, welcher durch den ersten Stromsensor gemessen wird, und abhelfende Maßnahme zu ergreifen, basierend auf einer Differenz zwischen dem erwarteten Wert und dem gemessenen ersten Phasenstrom.

Description

  • Technischer Bereich
  • Ausführungsformen des hier beschriebenen Gegenstandes beziehen sich im Allgemeinen auf elektrische Motorantriebssysteme, und spezieller ausgedrückt beziehen sich Ausführungsformen des Gegenstandes auf Verfahren und Systeme zum Überwachen des Stromes in elektrischen Motoren.
  • Hintergrund
  • In Fahrzeugen, welche elektrische Traktionsmotoren benutzen, werden Wechselstrom-(AC-)Motorantriebe benutzt, um ein angefordertes Drehmoment an die Motorwelle zu liefern. In der Praxis bezieht sich der Betrag des Drehmoments, welches durch einen elektrischen Motor erzeugt wird, direkt (obwohl nicht perfekt proportional) auf den Strombetrag, welcher an den Motor geliefert wird. Deshalb kann durch Regulieren und präzises Steuern des Stromes zu dem elektrischen Motor der Betrag des Drehmomentes, welches durch den elektrischen Motor erzeugt wird, genau gesteuert und überwacht werden.
  • In vielen Systemen wird der eingegebene Motorstrom nicht direkt gesteuert. Beispielsweise werden viele elektrische Motoren betrieben, indem die Pulsbreitenmodulations-(PWM-)Technik in Kombination mit einem Wechselrichter (oder einer anderen Leistungslieferung im Schaltmodus) betrieben wird, um die Spannung über die Motorwicklungen hinweg zu steuern, welche umgekehrt Strom in dem Motor erzeugt. In Antwort auf ein angefordertes Drehmoment (oder ein befohlenes Drehmoment) bestimmen die meisten Systeme entsprechend dem Stand der Technik einen gewünschten Motoreingangsstrom, um den angeforderten Betrag an Drehmoment herzustellen, und nutzen ein geschlossenes Regelkreissteuersystem, um den Strom durch die Motorwicklungen zu steuern und dadurch den Betrag des Drehmoments, welches durch den Motor erzeugt wird, zu regeln. Stromsensoren werden benutzt, um den Motorstrom zu messen, welcher dann mit dem gewünschten Motoreingangsstrom verglichen wird. Die PWM-Befehle für den Wechselrichter werden eingestellt, um die Spannung über die Motorwicklungen hinweg zu erhöhen und/oder zu vermin dern, so dass der gemessene Motorstrom den gewünschten Motoreingangsstrom zieht.
  • Wenn ein Stromsensor nicht genau den Motorstrom misst, ist die Fähigkeit dieser Regelkreissteuersysteme, um das Motordrehmoment zu steuern, beeinträchtigt. Beispielsweise kann ohne die genaue Motorstrominformation das Steuersystem den Motor dazu veranlassen, ein urausreichendes Drehmoment, ein überhöhtes Drehmoment oder sich ändernde oder oszillierende Beträge des Drehmoments herzustellen. Entsprechend ist es wünschenswert, die Stromsensoren zu überwachen und einen Schutz in dem Fall zu liefern, in dem ein Stromsensor nicht genau den Motorstrom misst, um einen zuverlässigen Betrieb des elektrischen Motors sicherzustellen.
  • Kurze Zusammenfassung
  • Entsprechend einer Ausführungsform wird ein elektrisches System für den Gebrauch in einem Fahrzeug geliefert. Das elektrische System weist auf: eine Gleichstrom-(DC-)Schnittstelle, einen elektrischen Motor, welcher eine Vielzahl von Phasen besitzt, und ein Wechselrichtermodul, welches zwischen der DC-Schnittstelle und dem elektrischen Motor gekoppelt ist. Das Wechselrichtermodul weist eine Vielzahl von Phasenadern auf, wobei jede Phasenader einer jeweiligen Phase des elektrischen Motors entspricht. Ein zweiter Stromsensor ist konfiguriert, um einen DC-Strom zu messen, welcher zwischen der DC-Schnittstelle und dem Wechselrichtermodul fließt. Ein zweiter Stromsensor ist zwischen einer ersten Phasenader des Wechselrichtermoduls und einer ersten Phase des elektrischen Motors angeordnet. Der zweite Stromsensor ist konfiguriert, um einen ersten Phasenstrom zu messen, welcher durch die erste Phase des elektrischen Motors fließt. Ein Steuermodul ist an den ersten Stromsensor und den zweiten Stromsensor gekoppelt. Das Steuermodul ist so konfiguriert, um einen erwarteten Wert des ersten Phasenstroms zu bestimmen, basierend, wenigstens zum Teil, auf dem DC-Strom, welcher durch den ersten Stromsensor gemessen wird, und um eine abhelfende Maßnahme zu ergreifen, wenn ein Unterschied zwischen dem erwarteten Wert für den ersten Phasenstrom und dem gemessenen ersten Phasenstrom größer als ein Schwellwert ist.
  • Entsprechend einer anderen Ausführungsform wird ein Verfahren geliefert, um ein elektrisches System zu betreiben, wobei ein Wechselrichter beinhaltet ist, welcher zwischen einer Gleichstrom-(DC-)Schnittstelle und einem elektrischen Motor gekoppelt ist. Das Verfahren weist auf: das Messen des DC-Stromes, welcher zwischen der DC-Schnittstelle und dem Wechselrichter fließt, das Messen eines ersten Phasenstromes, welcher zwischen dem Wechselrichter und einer ersten Phase des elektrischen Motors fließt, das Bestimmen eines erwarteten ersten Phasenstromes, basierend auf dem gemessenen DC-Strom, und das Ergreifen einer abhelfenden Maßnahme, wenn ein Unterschied zwischen dem ersten gemessenen Phasenstrom und dem erwarteten ersten Phasenstrom größer als ein Schwellwert ist.
  • In einer anderen Ausführungsform wird ein elektrisches System bereitgestellt. Das elektrische System weist auf: eine Gleichstrom-(DC-)Schnittstelle, einen elektrischen Motor, welcher eine Vielzahl von Phasen besitzt, und ein Wechselrichtermodul, welches zwischen der DC-Schnittstelle und dem elektrischen Motor gekoppelt ist. Das Wechselrichtermodul weist eine Vielzahl von Phasenadern auf, wobei jede Phasenader einer Phase des elektrischen Motors entspricht. Ein erster Stromsensor ist zwischen der DC-Schnittstelle und dem Wechselrichtermodul angeordnet. Der erste Stromsensor ist so konfiguriert, um einen DC-Strom zu messen, welcher zwischen der DC-Schnittstelle zu dem Wechselrichtermodul fließt. Ein zweiter Stromsensor ist zwischen einer ersten Phasenader des Wechselrichtermoduls und einer ersten Phase des elektrischen Motors angeordnet. Der zweite Stromsensor ist so konfiguriert, um einen ersten Phasenstrom zu messen, welcher durch die erste Phase des elektrischen Motors fließt. Ein dritter Stromsensor ist zwischen einer zweiten Phasenader des Wechselrichtermoduls und einer zweiten Phase des elektrischen Motors angeordnet. Der dritte Stromsensor ist konfiguriert, um einen zweiten Phasenstrom zu messen, welcher durch die zweite Phase des elektrischen Motors fließt.
  • Diese Zusammenfassung wird geliefert, um eine Auswahl von Konzepten in einer vereinfachten Form einzuführen, welche nachfolgend in der detaillierten Beschreibung weiter beschrieben werden. Diese Zusammenfassung soll weder Kernmerkmale oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstandes identifizieren, noch ist damit beabsichtigt, dass sie als eine Hinzufügung für das Bestimmen des Umfangs des beanspruchten Gegenstandes benutzt wird.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Ein vollständigeres Verstehen des Gegenstandes kann mit Bezug auf die detaillierte Beschreibung und die Ansprüche abgeleitet werden, wenn diese in Verbindung mit den folgenden Figuren betrachtet werden, wobei sich gleiche Referenzzahlen auf ähnliche Elemente durch die Figuren hinweg beziehen.
  • 1 ist eine schematische Ansicht eines elektrischen Systems, welches für den Gebrauch in einem Fahrzeug entsprechend einer Ausführungsform geeignet ist;
  • 2 ist ein Blockschaltbild eines Steuermoduls, welcher für den Gebrauch in dem elektrischen System der 1 entsprechend einer Ausführungsform geeignet ist;
  • 3 ist ein Ablaufdiagramm eines Steuerprozesses, welcher für den Gebrauch mit dem elektrischen System der 1 entsprechend einer Ausführungsform geeignet ist;
  • 4 ist eine Tabelle, welche die Beziehung zwischen dem DC-Strom, welcher zu einem Wechselrichtermodul fließt, und dem Motorphasenstrom darstellt, basierend auf einem Spannungsvektor, welcher an dem Wechselrichtermodul für einen elektrischen Dreiphasenmotor angelegt wird, welcher für den Gebrauch mit dem Steuerprozess der 3 entsprechend einer Ausführungsform geeignet ist;
  • 5 ist ein Ablaufdiagramm für einen Überwachungsprozess, welcher für den Gebrauch mit dem Steuerprozess der 3 entsprechend einer Ausführungsform geeignet ist;
  • 6 ist eine schematische Ansicht eines elektrischen Systems, welches für das Implementieren des Steuerprozesses der 3 entsprechend einer anderen Ausführungsform geeignet ist; und
  • 7 ist eine schematische Ansicht eines elektrischen Systems, welches für das Implementieren des Steuerprozesses der 3 entsprechend noch einer anderen Ausführungsform geeignet ist.
  • Detaillierte Beschreibung
  • Die folgende Beschreibung ist in ihrer Art nur erläuternd, und es ist nicht beabsichtigt, die Ausführungsformen des Gegenstandes oder die Anwendung und das Gebrauchen derartiger Ausführungsformen zu begrenzen. Wie es hier benutzt wird, bedeutet das Wort ”beispielhaft” ”als ein Beispiel, ein Umstand oder eine Erläuterung dienend”. Jegliche Implementierung, welche hier als beispielhaft beschrieben ist, ist nicht notwendigerweise als bevorzugt oder vorteilhaft gegenüber anderen Implementierungen angelegt. Außerdem besteht keine Absicht, an irgendwelche ausgedrückte oder beinhaltete Theorie gebunden zu sein, welche in dem vorausgegangenen technischen Bereich, Hintergrund, der kurzen Zusammenfassung oder der folgenden detaillierten Beschreibung gegeben wird.
  • Die folgende Beschreibung bezieht sich auf Elemente oder Knoten oder Merkmale, welche miteinander ”verbunden” oder ”gekoppelt” sind. Wie es hier benutzt wird, es sei denn, es wird ausdrücklich in anderer Weise festgestellt, bedeutet ”verbunden”, dass ein Element/Knoten/Merkmal direkt mit einem anderen Element/Knoten/Merkmal verbunden ist (oder direkt mit ihm kommuniziert), und dies nicht notwendigerweise auf mechanische Weise. In ähnlicher Weise, es sei denn, es wird ausdrücklich in anderer Weise festgestellt, bedeutet ”gekoppelt”, dass ein Element/Knoten/Merkmal direkt oder indirekt mit einem anderen Element/Knoten/Merkmal verbunden ist (oder direkt oder indirekt mit ihm kommuniziert, und dies nicht notwendigerweise auf mechanische Weise. Demnach, obwohl die Figuren eine beispielhafte Anordnung von Bauelementen darstellen kann, können zusätzliche dazwischen liegende Bauteile, Anordnungen, Merkmale oder Komponenten in einer Ausführungsform des dargestellten Gegenstandes vorhanden sein. Zusätzlich kann auch eine bestimmte Terminologie der folgenden Beschreibung nur zum Zwecke der Referenz benutzt werden, und es wird damit nicht beabsichtigt, dass dies eingrenzend ist. Die Terme ”erster”, ”zweiter” und andere derartigen numerischen Terme beziehen sich auf Strukturen und beinhalten keine Folge oder Reihenfolge, es sei denn, dies wird klar durch den Kontext angezeigt.
  • Wie es hier benutzt wird, bedeutet ein ”Knoten” einen internen oder externen Referenzpunkt, einen Verbindungspunkt, eine Verbindung, eine Signalleitung, ein leitendes Element oder Ähnliches, bei welchem ein gegebenes Signal, ein logischer Pegel, eine Spannung, ein Datenmuster, Strom oder eine Menge vorhanden ist. Außerdem können zwei oder mehr Knoten durch ein physikalisches Element realisiert sein (und zwei oder mehr Signale können gemultiplext, moduliert oder in einer anderen Weise unterschieden sein, obwohl sie an einem gemeinsamen Knoten empfangen oder ausgegeben werden).
  • Technologien und Konzepte, welche hier diskutiert werden, beziehen sich im Allgemeinen auf Systeme und/oder Verfahren, um Stromsensoren zu überwachen, welche benutzt werden, um einen Wechselrichter und/oder einen elektrischen Motor in einem elektrischen System in einem Fahrzeug zu steuern. Wie es hier im größeren Detail nachfolgend beschrieben wird, wird ein Stromsensor benutzt, um einen Gleichstrom-(DC-)Strom zu messen, welcher zu/von dem Wechselrichter fließt, und die gemessenen Werte, welche durch den Stromsensor erhalten werden, werden benutzt, um erwartete Werte für die Phasenströme des elektrischen Motors zu bestimmen, welche dann mit den gemessenen Werten für die Phasenströme verglichen werden, welche durch die Phasenstromsensoren erhalten werden. Diesbezüglich zeigt ein Unterschied zwischen dem erwarteten Wert und dem gemessenen Wert, welcher größer als ein Schwellwert ist, einen Fehlerzustand innerhalb des elektrischen Systems an. Diesbezüglich kann ein Fehlerzustand ein Stromsensor sein, welcher nicht genau den Strom misst, oder ein Ausfall- bzw. Defektzustand. In Antwort auf das Identifizieren eines Fehlerzustands (z. B. wenn der Unterschied zwischen dem erwarteten Wert und dem gemessenen Wert größer als der Schwellwert ist), wird eine abhelfende Maßnahme ergriffen, um einen sicheren und zuverlässigen Betrieb des elektrischen Motors sicherzustellen. Zusätzlich kann ein Null-Vektor-Strom basierend auf dem (den) gemessenen Wert(en) des DC-Stromes bestimmt und analysiert werden, um das Vorhandensein eines Ausfallzustands zu bestimmen oder in anderer Weise zu identifizieren.
  • 1 stellt eine beispielhafte Ausführungsform eines elektrischen Systems 100 dar, welches zum Gebrauch in einem Fahrzeug geeignet ist, wie z. B. einem elektrischen und/oder Hybridfahrzeug. Das elektrische System 100 beinhaltet ohne Eingrenzung eine DC-Schnittstelle 102, ein Leistungswechselrichtermodul 104, einen elektrischen Motor 106, ein Steuermodul 108 und eine Vielzahl von Stromsensoren 110, 112, 114. Die DC-Schnittstelle 102 stellt im Allgemeinen die physikalische Schnittstelle (z. B. Anschlüsse, Anschlussglieder und Ähnliches) dar, um das elektrische System 100 an eine DC-Energiequelle 116 zu koppeln. In einer beispielhaften Ausführungsform betreibt das Steuermodul 108 das Wechselrichtermodul 104 basierend, wenigstens zum Teil, auf den gemessenen Werten für die Phasenströme des elektrischen Motors 100, welche durch die Stromsensoren 112, 114 erhalten werden, um eine gewünschten Leistungsfluss zwischen der DC-Energiequelle 116 und dem elektrischen Motor 106 zu erreichen, wie dies nachfolgend im größeren Detail beschrieben wird.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform liegt ein erster Stromsensor 110 zwischen der DC-Schnittstelle 102 und dem Wechselrichtermodul 104 oder ist in einer anderen Weise zwischen diesen angeordnet und ist so konfiguriert, um Strom (iDC), welcher von/zu dem Wechselrichtermodul 104 fließt, zu messen. Der zweite Stromsensor 112 liegt zwischen dem Wechselrichtermodul 104 und dem elektrischen Motor 106 oder ist in anderer Weise zwischen diesen angeordnet und ist so konfiguriert, um einen Phasenstrom für eine erste Phase des elektrischen Motors 106 zu messen, und der dritte Stromsensor 114 liegt zwischen dem Wechselrichtermodul 104 und dem elektrischen Motor 106 oder ist in anderer Weise zwischen diesen angeordnet und so konfiguriert, um einen Phasenstrom für eine zweite Phase des elektrischen Stroms zu messen. Entsprechend, der Bequemlichkeit wegen, kann der erste Stromsensor 110 hier als der DC-Stromsensor bezeichnet werden, und der zweite und der dritte Stromsensor 112, 114 können hier als die Phasenstromsensoren bezeichnet werden.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform ist das Steuermodul 108 an die Stromsensoren 110, 112, 114 gekoppelt, und das Steuermodul 108 ist so konfiguriert, um die gemessenen Stromwerte zu überwachen und sie zu validieren oder in anderer Weise zu verifizieren, welche durch die Stromsensoren 110, 112, 114 als ausreichend genau erhalten werden, um dadurch sicherzustellen, dass die Stromsensoren 110, 112, 114 in geeigneter Weise funktionieren (z. B. innerhalb einer vorher festgelegten Toleranz). Wie nachfolgend im größeren Detail beschrieben wird, verifiziert das Steuermodul 108 die Genauigkeit der gemessenen Stromwerte basierend auf der Beziehung zwischen den Phasenströmen, welche durch die Phasenstromsensoren 112, 114 gemessen werden, und dem DC-Strom, welcher durch den DC-Stromsensor 110 gemessen wird.
  • Das Fahrzeug 120 wird vorzugsweise als ein Automobil realisiert, wie z. B. eine Limousine, ein Wagen, ein Lastwagen oder ein Fahrzeug für sportliche Verwendung (SUV), und kann einen Zweiradantrieb (2WD) (d. h. Hinterradantrieb oder Vorderradantrieb), einen Vierradantrieb (4WD) oder einen Allradantrieb (AWD) besitzen. Das Fahrzeuge 120 kann auch einen von oder eine Kombination von einer Anzahl von unterschiedlichen Arten von Maschinen eingebaut haben, wie z. B. eine Benzin- oder Dieselkraftstoff-Verbrennungsmaschine, eine ”Flex Fuel Vehicle”- bzw. Fahrzeug mit flexiblem Brennstoff”-(FFV-)Maschine (d. h. wobei eine Mischung von Benzin und Alkohol benutzt wird), eine mit einem Gasbestandteil (z. B. Wasserstoff und natürliches Gas) betriebene Maschine, eine Verbrennungs-/Elektromotor-Hybridmaschine, zusätzlich zu dem elektrischen Motor 106.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform ist die DC-Energiequelle 116 (oder alternativ die Energiequelle oder ESS) in der Lage, einen Gleichstrom iDC) an das elektrische System 100 zu liefern und/oder von diesem zu empfangen, bei einem speziellen DC-Spannungspegel (VDC). Abhängig von der Ausführungsform kann die Energiequelle 116 als eine Batterie, eine Brennstoffzelle (oder ein Brennstoffzellenstapel), ein Ultrakondensator, ein Ausgang eines gesteuerten Generators oder eine andere geeignete Spannungsquelle sein. Die Batterie kann irgendeine Art von Batterie sein, welche für den Gebrauch in einer gewünschten Anwendung geeignet ist, wie z. B. eine Bleibatterie, eine Lithium-Ionen-Batterie, eine Nickel-Metall-Batterie, ein wiederaufladbares Hochspannungsbatteriepaket oder ein anderes geeignetes Energiespeicherelement sein. In einer beispielhaften Ausführungsform besitzt die DC-Energiequelle 116 einen nominellen DC-Spannungsbereich von ungefähr 200 bis ungefähr 500 Volt DC. Wie gezeigt wird, kann das elektrische System 100 einen Kondensator 118 (alternativ als ein DC-Anschlusskondensator oder Bulk-Kondensator bezeichnet) sein, welcher zwischen der DC-Schnittstelle 102 und dem Wechselrichtermodul 104 gekoppelt ist und welcher elektrisch parallel zu der DC-Energiequelle 116 konfiguriert ist, um die Spannungswelligkeit an der DC-Schnittstelle 102 und/oder der DC-Energiequelle 116 zu reduzieren, wie dies in der Fachwelt gewürdigt werden wird.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform wird der elektrische Motor 106 als ein Multiphasen-Wechselstrom-(AC-)Motor realisiert und beinhaltet einen Satz von Wicklungen (oder Spulen), wobei jede Wicklung einer Phase des Motors 106 entspricht. In der dargestellten Ausführungsform der 1 wird der Motor 106 als ein Dreiphasen-AC-Motor realisiert, welcher einen Dreiphasensatz von Wicklungen besitzt, welche eine erste (z. B. Phase-A-)Wicklung 122, eine zweite (z. B. Phase-B-)Wicklung 124 und eine dritte (z. B. Phase-C-)Wicklung 126 beinhaltet. Es sollte davon ausgegangen werden, dass die Bezeichnung der Phasen A, B und C zur Erleichterung der Beschreibung dient und nicht beabsichtigt ist, den Gegenstand in irgendeiner Weise einzugrenzen. In einer beispielhaften Ausführungsform sind die Wicklungen 122, 124, 126 in einer Y-Verbindung konfiguriert, wobei ein Ende jeder Wicklung mit den Enden der anderen Wicklungen an einem gemeinsamen Knoten verbunden ist. Beispielsweise, wie in 1 gezeigt wird, sind die Wicklungen 122, 124, 126 miteinander verbunden und/oder enden an einem gemeinsamen Knoten 128. Der Motor 106 kann ein Induktionsmotor, ein Permanentmagnetmotor oder von einer Art sein, welche für die gewünschte Anwendung geeignet ist. Obwohl nicht dargestellt, kann der Motor 106 auch ein Getriebe, welches darin integriert ist, besitzen, so dass der Motor 106 und das Getriebe mit wenigstens einem der Räder des Fahrzeugs 120 über eine oder mehrere Antriebswellen gekoppelt ist. Zusätzlich kann der Motor 106 eine Statoranordnung (welche die Spulen beinhaltet), eine Rotoranordnung (welche einen ferromagnetischen Kern beinhaltet) und eine kühlende Flüssigkeit (d. h. ein Kühlmittel) beinhalten, wie dies von einem Fachmann gewürdigt werden wird. Es sollte davon ausgegangen werden, dass, obwohl das elektrische System 100 hier im Kontext als ein Dreiphasenmotor beschrieben ist, der hier beschriebene Gegenstand nicht auf Dreiphasenmotore beschränkt sein soll.
  • In der dargestellten Ausführungsform beinhaltet das Leistungs-Wechselrichtermodul 104 sechs Schaltelemente 150, 152, 154, 160, 162, 164 (z. B. Halbleitereinrichtungen, wie z. B. Transistoren und/oder Schalter) mit antiparallelen Dioden (d. h. Dioden, welche antiparallel zu jedem Schalter sind). Diesbezüglich ist jeder Schalter und jede Diode elektrisch parallel mit umgekehrter oder inverser Polarität konfiguriert. Die antiparallele Konfiguration gestattet das bidirektionale Stromfließen, wobei es die in eine Richtung gehende Spannung blockiert, wie dies in der Fachwelt gewürdigt werden wird. In dieser Konfiguration ist die Richtung des Stromes durch die Schalter entgegengesetzt zu der Richtung des zulässigen Stromes durch die jeweiligen Dioden. Die antiparallelen Dioden sind über jeden Schalter verbunden, um einen Pfad für den Strom an die DC-Energiequelle 116 zu liefern, um die DC-Energiequelle 116 zu laden, wenn der jeweilige Schalter aus ist. Vorzugsweise werden die Schalter realisiert, indem bipolare isolierte Gate-Transistoren (IGBTs) benutzt werden, jedoch können in alternativen Ausführungsformen die Schalter als Feldeffekttransistoren (z. B. ein MOSFET) oder eine andere Schalteinrichtung realisiert sein, wie sie in der Fachwelt bekannt ist.
  • Wie gezeigt wird, sind die Schalter in dem Wechselrichtermodul 104 in Dreiphasenadern (oder -paaren) 130, 132, 134 angeordnet, wobei jede Phasenader 130, 132, 134 an ein jeweiliges Ende der Wicklungen 122, 124, 126 gekoppelt ist. Diesbezüglich ist ein Knoten 136 zwischen die Schalter 150, 160 der Phasenader 130 an die Phase-A-Wicklung 122 gekoppelt, ein Knoten 138 zwischen die Schalter 152, 162 der Phasenader 132 an die Phase-B-Wicklung 124 gekoppelt und ein Knoten 140 zwischen die Schalter 154, 164 der Phasenader 132 an die Phase-C-Wicklung 126 gekoppelt. Demnach kann die Phasenader 130 als eine Phase-A-Ader, die Phasenader 132 als die Phase-B-Ader und die Phasenader 134 als die Phase-C-Ader bezeichnet werden. Die Phasenstromsensoren 112, 114 sind jeweils zwischen einer Phasenader 130, 132 des Wechselrichtermoduls 104 und dessen entsprechender Wicklung 122, 124 so angeordnet, dass jeder Phasenstromsensor 112, 114 Werte für einen Phasenstrom misst, erfasst oder in anderer Weise erhält, welcher von/zu dem Wechselrichtermodul 104 zu/von dem elektrischen Motor 106 fließt.
  • Beispielsweise ist, wie gezeigt, der erste Phasenstrom 112 zwischen dem Knoten 136 der Phasenader 130 und der Wicklung 122 angeordnet oder liegt in anderer Weise dazwischen und misst den Phase-A-Motorstrom (iA), und der zweite Phasenstromsensor 114 ist zwischen dem Knoten 138 der Phasenader 132 und der Wicklung 124 angeordnet oder liegt in einer anderen Art dazwischen und misst den Phase-B-Motorstrom (iB). Es sollte beachtet werden, dass, obwohl 1 die Phasen-Stromsensoren zum Zwecke der Erklärung zeigt, dass sie die Phase-A- und -B-Motorströme messen, in alternativen Ausführungsformen die Phasenstromsensoren 112, 114 so angeordnet sein können, dass die Phase-A- und -C-Motorströme oder die Phase-B- und -C-Motorströme messen.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform ist der DC-Stromsensor 110 zwischen einem Knoten 142 der DC-Schnittstelle 102 (z. B. dem Knoten, welcher konfiguriert ist, dass er an einen positiven Anschluss der DC-Energiequelle 116 zu koppeln ist) und den Phasenadern 130, 132, 134 des Wechselrichtermoduls 104 am Knoten 144 so gekoppelt ist, dass der DC-Stromsensor 110 den (die) Wert(e) des DC-Stroms (iDC) misst, erfasst oder in anderer Weise erhält, welcher von der DC-Energiequelle 116 an die Wicklungen 122, 124, 126 des elektrischen Motors 106 über die Phasenadern 130, 132, 134 des Wechselrichtermoduls 104 fließt. Wie im größeren Detail nachfolgend beschrieben wird, erhält in einer beispielhaften Ausführungsform das Steuermodul 108 die gemessenen Werte des DC-Stromes von dem DC-Stromsensor 110 in asynchroner Weise während eines Schaltintervalls (oder eines PWM-Zyklus), so dass jeder Spannungsvektor, welcher implementiert und/oder durch das Wechselrichtermodul 104 während des Schaltintervalls angewendet wird, einen entsprechend gemessenen Wert des DC-Stromes besitzt, welcher erhalten wird, während der jeweiligen Spannungsvektor an dem elektrischen Motor 106 angelegt wurde.
  • Das Steuermodul 108 repräsentiert im Allgemeinen die Hardware, die Firmware und/oder die Software, welche gestaltet ist, um die Schalter 150, 152, 154, 160, 162, 164 des Wechselrichtermoduls 104 zu betreiben und/oder zu modulieren, um einen gewünschten Leistungsfluss zwischen der DC-Energiequelle 116 und dem elektrischen Motor 106 zu erreichen. In einer beispielhaften Ausführungsform ist das Steuermodul 108 in betrieblicher Kommunikation und/oder elektrisch an das Wechselrichtermodul 104 und die Stromsensoren 110, 112, 114 gekoppelt. Das Steuermodul 108 reagiert auf Befehle, welche von dem Fahrer des Fahrzeugs 120 (z. B. über ein Beschleunigungspedal) empfangen werden, und liefert einen Befehl an das Wechselrichtermodul 104, um das Ausgangssignal der Wechselrichterphasenadern 130, 132, 134 zu steuern. In einer beispielhaften Ausführungsform ist das Steuermodul 108 so konfiguriert, um das Wechselrichtermodul 104 zu modulieren und zu steuern, wobei eine Hochfrequenz-Pulsbreitenmodulation (PWM) genutzt wird, wie nachfolgend beschrieben wird. Das Steuermodul 108 liefert PWM-Befehlssignale, um die Schalter 150, 152, 154, 160, 162, 164 der Wechselrichter-Phasenadern 130, 132, 134 zu betreiben (z. B. zu öffnen und/oder zu schließen), um zu veranlassen, dass die Ausgangsspannungen über die Wicklungen 122, 124, 126 innerhalb des Motors 106 angelegt werden, was umgekehrt Strom (Ströme) durch die Wicklungen 122, 124, 126 des Motors 106 erzeugt, um den Motor 106 mit dem befohlenen Drehmoment zu betreiben. In einer beispielhaften Ausführungsform implementiert das Steuermodul 108 Regelkreis-Strom-basierte (oder Strom-geregelte) Steuerung des Motors 106, wobei die PWM-Signale bestimmt oder in anderer Weise eingestellt werden, basierend auf Unterschieden zwischen den Motorphasenströmen, welche durch die Phasenstromsensoren 112, 114 und die gewünschten (oder befohlenen) Motorphasenströme gemessen wurden.
  • Abhängig von der Ausführungsform kann das Steuermodul 108 mit einem Prozessor für allgemeine Zwecke, einem Mikroprozessor, einem Mikrosteuerglied, einem inhaltsadressierbaren Speicher, einem Digitalsignalprozessor, einer anwendungsspezifischen, integrierten Schaltung, einem feldprogrammierbaren Gate-Feld, einer geeigneten programmierbaren logischen Einrichtung, diskreter Gate- oder Transistorlogik, diskreten Hardware-Komponenten oder irgendeiner Kombination davon implementiert oder realisiert werden, welche gestaltet ist, die hier beschriebenen Funktionen zu unterstützen und/oder durchzuführen. Obwohl nicht dargestellt, kann das Steuermodul 108 Strom- und/oder Spannungsbefehle für die Phasen des Motors 106 erzeugen, in Antwort auf das Empfangen eines Drehmomentbefehls von einer elektronischen Steuereinheit (ECU), einem Systemsteuerglied oder einem anderen Steuermodul innerhalb des Fahrzeugs 120. Außerdem kann bei einigen Ausführungsformen das Steuermodul 108 integral mit einer ECU oder einem anderen Fahrzeugsteuermodul sein.
  • Wie in größerem Detail nachfolgend beschrieben wird, überwacht in einer beispielhaften Ausführungsform das Steuermodul 108 die gemessenen Werte, welche durch die Stromsensoren 110, 112, 114 erhalten werden, um sicherzustellen, dass die Stromsensoren 110, 112, 114 in richtiger Weise funktionieren, basierend auf der Beziehung zwischen den Phasenströmen, welche durch die Phasenstromsensoren 112, 114 gemessen werden, und dem DC-Strom, welcher durch den DC-Stromsensor 110 gemessen wird. Diesbezüglich bestimmt in einer beispielhaften Ausführungsform das Steuermodul 108 die erwarteten Motorphasenströme, basierend auf dem gemessenen DC-Strom (iDC) und dem Zustand der Wechselrichter-Phasenadern 130, 132, 134 zu der Zeit, da der gemessene DC-Strom (iDC) erhalten wurde. Wenn der Unterschied zwischen einem erwarteten Motorphasenstrom und einem gemessenen Motorphasenstrom einen Schwellwert (z. B. eine vorher festgelegte Toleranz) übersteigt, bestimmt das Steuermodul 108, dass ein Fehlerzustand innerhalb des elektrischen Systems 100 existiert, und initiiert eine abhelfende Maßnahme, wie dies in größerem Detail nachfolgend beschrieben wird.
  • Es sollte davon ausgegangen werden, dass 1 eine vereinfachte Darstellung eines elektrischen Systems 100 zum Zwecke der Erklärung ist, und es ist nicht beabsichtigt, den Umfang oder die Anwendbarkeit des Gegenstandes, welcher hier beschrieben wird, in irgendeiner Weise einzugrenzen. Demnach, obwohl 1 direkte, elektrische Verbindungen zwischen Schaltungsbauelementen und/oder Anschlüssen darstellt, können bei alternativen Ausführungsformen dazwischen liegende Schaltelemente und/oder Bauteile angewendet werden, wobei diese in einer substanziell ähnlichen Weise funktionieren.
  • 2 stellt eine beispielhafte Ausführungsform eines Steuermoduls 200 dar, welches für den Gebrauch als Steuermodul 108 in dem elektrischen System 100 der 1 geeignet ist. Das Steuermodul 200 beinhaltet, ohne Eingrenzung: einen Decodierblock 202, einen Stromberechnungsblock 204 und einen Stromverifizierblock 206. Für jeden PWM-Zyklus (oder jedes Schaltintervall) bestimmt der Decodierblock 202 einen decodierten Wert (oder sekundären Wert) für die Phasenströme des elektrischen Motors 106 und einen Null-Vektor-Strom. Wie im größeren Detail nachfolgend beschrieben wird, entspricht ein decodierter Wert oder sekundärer Wert (für einen speziellen Strom) einem Wert für diesen speziellen Strom, welcher basierend auf einem gemessenen Wert des DC-Stroms berechnet ist. Diesbezüglich bestimmt der Decodierblock 202 einen erwarteten Wert des Phase-A-Motorstromes (i ^A), einen erwarteten Wert für den Phase-B-Motorstrom (i ^B), , einen erwarteten Wert für den Phase-C-Motorstrom (i ^C) und einen gemessenen Wert für den Null-Vektor-Motorstrom (i ^Z) basierend auf dem Zustand (den Zuständen) der Wechselrichter-Phasenadern 130, 132, 134 während des Schaltintervalls, wenn der (die) gemessene(n) Wert(e) für den DC-Strom (iDC) erhalten wird bzw. werden. Der Stromberechnungsblock 204 berechnet einen gemessenen Wert für einen dritten Motorphasenstrom, wobei die gemessenen Werte für die anderen zwei Motorphasenströme basierend auf dem Kirchhoffschen Stromgesetz benutzt werden. Diesbezüglich summieren sich die Motorphasenströme für einen Y-angeschlossenen elektrischen Motor zu null (z. B. iA + iB + iC = 0). Demnach berechnet in der dargestellten Ausführungsform der Stromberechnungsblock 204 einen gemessenen Phase-C-Motorstrom (iC) basierend auf den gemessenen Werte für die Phasen A und B (z. B. iC = –iA –iB).
  • Wie im größeren Detail nachfolgend beschrieben wird, vergleicht der Stromverifizierblock 206 die gemessenen Motorphasenströme von dem Stromberechnungsblock 204 mit den erwarteten Motor-Phasenstromwerten von dem Decodierblock 202, um zu verifizieren, dass die Differenz zwischen den gemessenen Motorphasenströmen und den erwarteten Motorphasenströmen geringer als ein Schwellwert ist. Zusätzlich bestimmt der Stromverifizierblock 206, ob der Null-Vektor-Strom einen Schwellwert übersteigt, welcher indikativ für einen Ausfallzustand ist, welcher nicht auf andere Weise detektierbar sein könnte, wobei die gemessenen Phasenströme benutzt werden, welche von den Phasenstromsensoren 112, 114 erhalten werden.
  • Mit Bezug nun auf 3 kann in einer beispielhaften Ausführungsform ein elektrisches System so konfiguriert sein, um einen Steuerprozess 300 und zusätzliche Aufgaben, Funktionen und Operationen durchzuführen, wie nachfolgend beschrieben werden wird. Die verschiedenen Aufgaben können durch Software, Hardware, Firmware oder irgendeine Kombination davon durchgeführt werden. Für erläuternde Zwecke kann sich die folgende Beschreibung auf Bauelemente, welche oben in Verbindung mit 1 und 2 erwähnt werden, beziehen. In der Praxis können die Aufgaben, Funktionen und Prozesse durch verschiedene Bauelemente des beschriebenen Systems durchgeführt werden, wie beispielsweise dem Wechselrichtermodul 104, den Stromsensoren 110, 112, 114, dem Steuermodul 108, 200, dem Decodierblock 202, dem Strombefehlsblock 204 und/oder dem Stromverifizierblock 206. Es sollte gewürdigt werden, dass irgendeine Anzahl von zusätzlichen oder alternativen Aufgaben beinhaltet sein kann und dass diese in einer umfangreicheren Prozedur oder Prozess eingearbeitet sein können, welcher zusätzliche Funktionalität besitzt, die hier nicht im Detail beschrieben wird.
  • Mit Bezug auf 3 und mit weiterem Bezug auf 1 und 2 kann ein Steuerprozess 300 durchgeführt werden, um einen Regelkreisstrom-gesteuerten Betrieb eines elektrischen Motors durchzuführen, wobei ein Wechselrichtermodul benutzt wird, während auch verifiziert wird, dass die Stromsensoren, welche für die Regelkreis-Stromsteuerung benutzt werden, den Strom genau messen und/oder einen Schutz vor einem Ausfallzustand liefern, welcher innerhalb des elektrischen Systems vorhanden ist. Der Steuerprozess 300 wird initialisiert oder beginnt durch das Bestimmen der PWM-Befehlssignale für das Wechselrichtermodul für einen PWM-Zyklus (oder ein Schaltintervall) und das Betreiben des Wechselrichtermoduls entsprechend den PWM-Befehlssignalen während des PWM-Zyklus (Aufgaben 302, 304). Beispielsweise kann das Steuermodul 308 einen Drehmomentbefehl (z. B. von einem ECU, einem Systemsteuerglied oder einem anderen Steuermodul innerhalb des Fahrzeugs 120) erhalten und die Strombefehle für den elektrischen Motor 106 basierend auf dem Drehmomentbefehl bestimmen. Basierend auf einer Differenz zwischen den Strombefehlen und den von den Phasenstromsensoren 112, 114 gemessenen Motorphasenströmen erzeugt das Steuermodul 108 PWM-Befehlssignale für die Phasenadern 130, 132, 134 des Wechselrichters 104, um den befohlenen Strom herzustellen und damit das befohlene Drehmoment in dem elektrischen Motor 106. In einer beispielhaften Ausführungsform bestimmt das Steuermodul 108 die Spannungsbefehle, um den befohlenen Strom herzustellen, und bestimmt die PWM-Befehlssignale für die Phasenadern 130, 132, 134 des Wechselrichters 104, basierend auf den Spannungsbefehlen. Das Steuermodul 108 moduliert (z. B. öffnet und/oder schließt) die Schalter der Phasenadern 130, 132, 134 während des PWM-Zyklus, basierend auf den PWM-Befehlssignalen, welche in einem oder mehreren Spannungsvektoren resultieren, welche durch das Wechselrichtermodul 104 an dem elektrischen Motor 106 während des PWM-Zyklus angelegt werden, so dass die effektiven AC-Spannungen über die entsprechenden Phasen der Wicklungen 122, 124, 126 hinweg im Wesentlichen gleich (innerhalb praktischer und/oder realistischer Betriebstoleranzen) zu den Spannungsbefehlen sind, wie dies in der Fachwelt gewürdigt werden wird.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform fährt der Steuerprozess 300 mit dem Erhalten der gemessenen Werte für den DC-Strom, welcher durch das Wechselrichtermodul fließt, und den Motorphasenströmen während des PWM-Zyklus (Aufgaben 306, 308) fort. In einer beispielhaften Ausführungsform erhält das Steuermodul 308 einen gemessenen Wert für den DC-Strom (im) von dem DC-Stromsensor 110 jedesmal, wenn ein unterschiedlicher Spannungsvektor an dem elektrischen Motor 106 angelegt wird. Diesbezüglich kann das Steuermodul 108 asynchron einen gemessenen Wert des DC-Stromes (iDC) von dem DC-Stromsensor 110 ablesen (oder abtasten), jedesmal, wenn das Steuermodul 108 das Wechselrichtermodul 104 betreibt, um den Spannungsvektor zu verändern, welcher an dem elektrischen Motor 106 angelegt ist. Mit anderen Worten, das Steuermodul 108 erhält einen gemessenen Wert des DC-Stromes (iDC) von dem DC-Stromsensor 110, jedesmal, wenn der Zustand eines oder mehrerer Schalter der Phasenadern 130, 132, 134 während des PWM-Zyklus verändert wird. Beispielsweise kann in einem PWM-Zyklus das Wechselrichtermodul 104 zwei aktive Vektoren (oder Nicht-Null-Vektoren) und einen Null-Vektor implementieren und/oder anwenden, was zu drei gemessenen Werten des DC-Stromes während des PWM-Zyklus führt. Bei einer beispielhaften Ausführungsform speichert das Steuermodul 108 die gemessenen Werte des DC-Stromes (iDC) für den PWM-Zyklus und hält eine Zuordnung zwischen jedem gemessenen Wert des DC-Stromes (iDC) und dem Zustand der Schalter der Phasenadern 130, 132, 134 zu der Zeit aufrecht, wenn der DC-Stromsensor 110 ausgelesen und/oder abgetastet wurde, um die jeweils gemessenen Werte zu erhalten (z. B. den Spannungsvektor zu der Zeit, bei welcher der jeweilige gemessene Wert erhalten wurde).
  • In einer beispielhaften Ausführungsform erhält das Steuermodul 108 die gemessenen Werte für die Motorphasenströme von den Phasenstromsensoren 112, 114 bei einer speziellen Zeit während des PWM-Zyklus. In einer beispielhaften Ausführungsform werden die gemessenen Werte der Motorphasenströme gleichzeitig erhalten und/oder gemessen zu einem Zeitpunkt des PWM-Zyklus, bei welchem dies zu einem Durchschnittsstrom des PWM-Zyklus führt, um eine höhere Qualität der Stromsteuerung zu erleichtern. Beispielsweise kann in der Praxis das Steuermodul 108 simultan und/oder gleichzeitig die Phasenstromsensoren 112, 114 zu Beginn des PWM-Zyklus lesen (oder abtasten). In alternativen Ausführungsformen kann das Steuermodul 108 die gemessenen Werte für die Motorphasenströme von den Phasenstromsensoren 112, 114 in der Mitte des PWM-Zyklus, am Ende des PWM-Zyklus, zu irgendeinem anderen Zeitpunkt während des PWM-Zyklus oder zu unterschiedlichen Zeiten (d. h. nicht simultan) während des PWM-Zyklus erhalten. In anderen Ausführungsformen kann das Steuermodul 108 die gemessenen Werte für die Motorphasenströme durch Lesen (oder Abtasten) der Phasenstromsensoren 112, 114 zur gleichen Zeit wie (oder synchron zum Lesen) das Lesen (oder Abtasten) des DC-Stromsensors 110 erhalten.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform fährt der Steuerprozess 300 mit dem Bestimmen der decodierten Stromwerte fort, basierend auf den gemessenen Werten für den DC-Strom während des PWM-Zyklus (Aufgabe 310). Diesbezüglich bestimmt das Steuermodul 108, 300 und/oder der Decodierblock 202 die erwarteten Werte für die Motorphasenströme durch Abbilden jedes gemessenen Wertes des DC-Stromes (iDC) in einen speziellen Motorphasenstrom, basierend auf dem Zustand der Schalter der Phasenadern 130, 132, 134 zur Zeit, zu der der DC-Stromsensor 110 gelesen und/oder abgetastet wurde, um den jeweiligen gemessenen Wert zu erhalten. Zusätzlich bestimmt in einer beispielhaften Ausführungsform das Steuermodul 108, 200 und/oder der Decodierblock 202 einen Null-Vektor-Strom, basierend auf dem gemessenen Wert des DC-Stromes (iDC), welcher erhalten wird, wenn ein Null-Spannungs-Vektor angelegt und/oder durch das Steuermodul 108, 200 in einer ähnlichen Weise implementiert wurde.
  • 4 zeigt eine Tabelle 400, welche die Beziehung zwischen dem DC-Strom, welcher zu dem Wechselrichtermodul 104 fließt und dem resultierenden Motorphasenstrom darstellt, basierend auf dem Spannungsvektor, welcher durch das Wechselrichtermodul 104 implementiert wurde. Ein Wert von '0' in einem Spannungsvektor zeigt an, dass der untere Schalter der Phasenader, welcher dem jeweiligen Digit entspricht, geschlossen ist und der obere Schalter der Phasenader, welcher dem jeweiligen Digit entspricht, geöffnet ist, während ein Wert von '1' in einem Spannungsvektor anzeigt, dass der untere Schalter der Phasenader, welcher zu dem jeweiligen Digit entspricht, geöffnet ist, und der obere Schalter der Phasenader, welcher dem jeweiligen Digit entspricht, geschlossen ist. Beispielsweise entspricht der Spannungsvektor V0 den Schaltern 160, 162 und 164, welche geschlossen werden, und den Schaltern 150, 152 und 154, welche geöffnet werden, der Spannungsvektor V1 entspricht den Schaltern 150, 162 und 164, welche geschlossen werden, und den Schaltern 160, 152 und 154, welche geöffnet werden, der Spannungsvektor V2 entspricht den Schaltern 150, 152 und 164, welche geschlossen werden, und den Schaltern 160, 162 und 154, welche geöffnet werden, und so weiter.
  • Wie in 4 gezeigt wird, ist der DC-Strom (iDC) theoretisch gleich dem Phase-A-Motorstrom (iA), wenn der Spannungsvektor, welcher durch das Wechselrichtermodul 104 angelegt und/oder implementiert wurde, entspricht dem Spannungsvektor V1, der Phase-B-Motorstrom (iB), wenn der Spannungsvektor dem Spannungsvektor V3 entspricht, und der Phase C-Motorstrom (iC), wenn der Spannungsvektor dem Spannungsvektor V5 entspricht. Umgekehrt ist der Negativanteil des DC-Stromes (iDC) theoretisch gleich dem Phase-A-Motorstrom (iA), wenn der Spannungsvektor, welcher durch das Wechselrichtermodul 104 angelegt und/oder implementiert wurde, dem Spannungsvektor V4 entspricht, dem Phase-B-Motorstrom (iB), wenn der Spannungsvektor dem Spannungsvektor V6 entspricht, und dem Phase-C-Motorstrom (iC), wenn der Spannungsvektor dem Spannungsvektor V2 entspricht. Diesbezüglich entspricht bzw. entsprechen jeglicher) gemessene(n) Wert(e) des DC-Stromes, welche(r) erhalten wird bzw. werden, wenn entweder der Spannungsvektor V1 oder der Spannungsvektor V4 angelegt wurde, dem Phase-A-Motorstrom, jegliche(r) gemessene(n) Wert(e) des DC-Stroms, welche(r) erhalten wird bzw. werden, wenn entweder der Spannungsvektor V3 oder der Spannungsvektor V6 angelegt wurde, entspricht dem Phase-B-Motorstrom, und jegliche(r) gemessene(n) Wert(e) des DC-Stromes, welche(r) erhalten wird bzw. werden, wenn entweder der Spannungsvektor V2 oder der Spannungsvektor V5 angelegt wurde, entspricht dem Phase-C-Motorstrom. Wie gezeigt wird, wenn der Spannungsvektor, welcher durch das Wechselrichtermodul 104 angelegt und/oder implementiert wurde, einem Null-Spannungs-Vektor (z. B. V0 oder V7) entspricht, entspricht der DC-Strom (iDC) dem Null-Vektor-Strom (iZ).
  • Wieder mit Bezug auf 3 und fortfahrend mit Bezug auf die 1–2 und 4 bestimmt in einer beispielhaften Ausführungsform das Steuermodul 108, 200 und/oder der Decodierblock 202 die decodierten Stromwerte (z. B. erwartete Werte für die Motorphasenströme oder Null-Vektor-Stromwerte) durch Benutzen der Tabelle 400, um jeden gemessenen Wert des DC-Stromes (iDC) in einen speziellen Motorphasenstrom oder den Null-Vektor-Strom abzubilden, basierend auf dem Zustand der Schalter der Phasenadern 130, 132, 134 zu der Zeit, da die jeweiligen gemessenen Werte erhalten wurden. Beispielsweise kann das Steuermodul 108, 200 und/oder der Decodierblock 202 einen erwarteten Wert für den Phase-A-Motorstrom (i ^A) als einen gemessenen Wert des DC-Stromes (iDC) bestimmen, welcher erhalten wird, wenn der Spannungsvektor V1 angelegt wurde, oder wenn der Negativwert eines gemessenen Wertes des DC-Stromes (iDC), welcher erhalten wurde, wenn der Spannungsvektor V4 angelegt wurde. Ein erwarteter Wert für den Phase-B-Motorstrom (i ^B) kann als ein gemessener Wert des DC-Stromes (iDC) bestimmt werden, welcher erhalten wird, wenn der Spannungswert V3 angelegt wurde, oder wenn der negative Wert eines gemessenen Wertes des DC-Stromes (iDC) erhalten wurde, wenn der Spannungsvektor V6 angelegt wurde. Ein erwarteter Wert für den Phase-C-Motorstrom (i ^C) kann als ein gemessener Wert des DC-Stromes bestimmt werden, welcher erhalten wird, wenn der Spannungsvektor V5 angelegt wurde, oder wenn der negative Wert eines gemessenen DC-Stromes, welcher erhalten wurde, wenn der Spannungsvektor V2 angelegt wurde. Der Wert für den Null-Vektor-Motorstrom (iZ) kann als ein gemessener Wert des DC-Stromes bestimmt werden, welcher erhalten wird, wenn entweder der Spannungsvektor V0 oder der Spannungsvektor V7 angelegt wurde.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform, wenn mehrere als ein gemessener Wert des DC-Stromes einem speziellen Motorphasenstrom entsprechen, können die gemessenen Werte, welche dem gleichen Motorphasenstrom entsprechen, gemittelt werden, um den erwarteten Wert für diesen Motorphasenstrom zu bestimmen. Beispielweise kann das Steuermodul 108, 200 und/oder der Decodierblock 202 den erwarteten Wert des Phase-A-Motorstromes (i ^A) für einen PWM-Zyklus durch Mitteln irgendwelcher gemessenen Werte des DC-Stromes bestimmen, welche erhalten werden, wenn der Spannungsvektor V1 während des PWM-Zyklus angelegt wurde, und die negativen Werte irgendwelcher gemessenen Werte des DC-Stromes, welche erhalten werden, wenn der Spannungsvektor V4 während des PWM-Zyklus angelegt wurde. Wie im größeren Detail nachfolgend entsprechend einer oder mehrerer Ausführungsformen beschrieben wird, wenn das Steuermodul 108, 200 und/oder der Decodierblock 202 nicht in der Lage ist, die decodierten Werte für einen speziellen Strom zu bestimmen (z. B. einen erwarteten Wert für einen Motorphasenstrom oder Null-Vektor-Strom) nach einem vorher festgelegten Betrag an Zeit, dann kann das Steuermodul 108, 200 modifizierte PWM-Befehlssignale für einen aufkommenden PWM-Zyklus erzeugen, welche das Steuermodul 108, 200 und/oder den Decodierblock 202 in die Lage versetzen, einen decodierten Wert für den jeweiligen Strom zu bestimmen.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform fährt der Steuerprozess 300 durch das Validieren oder in anderer Weise Verifizieren der gemessenen Werte fort, welche für die Motorphasenströme, basierend auf den erwarteten Werten für die Motorphasenströme, erhalten werden (Aufgabe 312). Diesbezüglich vergleicht der Steuerprozess 300 den erwarteten Wert für jeden Motorphasenstrom mit dem gemessenen Wert für den jeweiligen Motorphasenstrom, um zu bestimmen oder in anderer Weise zu detektieren, wenn eine Differenz zwischen dem gemessenen Wert und dem erwarteten Wert für die jeweilige Phase des Motors einen Schwellwert übersteigt. In einer beispielhaften Ausführungsform, führt das Steuermodul 108, 200 und/oder der Stromverifizierblock 206 einen Überwachungsprozess 500 aus, wie dies in größerem Detail nachfolgend im Kontext mit der 5 beschrieben wird.
  • Wenn ein gemessener Wert für einen speziellen Phasenstrom nicht innerhalb des Schwellwerts seines erwarteten Wertes ist, bestimmt der Steuerprozess 300, dass ein Fehlerzustand in dem elektrischen System vorhanden ist, und fährt fort, indem eine abhelfende Maßnahme und/oder andere Maßnahmen ergriffen werden, um einen sicheren und effektiven Betrieb des elektrischen Motors sicherzustellen (Aufgabe 316). Beispielsweise kann entsprechend einer Ausführungsform das Steuermodul 108 den stromgesteuerten Betrieb des elektrischen Motors außer Kraft setzen und geeignete PWM-Befehlssignale liefern, um den elektrischen Motor 106 sicher zu einem Stopp bzw. Anhalten zu bringen. In anderen Ausführungsformen kann das Steuermodul 108 die Spannung und/oder den Strom steuern, welcher an den elektrischen Motor 106 geliefert wird, in einer Weise, welche das durch den elektrischen Motor 106 erzeugte Drehmoment veranlasst, den Drehmomentbefehl annähernd ohne den Verlass auf die Stromsensoren 112, 114 zu ziehen. In einigen Ausführungsformen kann das Steuermodul 108 die Spannung und/oder den Strom begrenzen, welcher zu dem elektrischen Motor 106 geliefert wird. Zusätzlich kann das Steuermodul 108 so konfiguriert sein, um zusätzliche abhelfende Messungen durchzuführen, wie z. B. das Liefern einer Ankündigung eines Stromsensorfehlers an eine ECU oder ein anders überwachendes Steuersystem oder an ein Bauteil des elektrischen Systems 100, welches eine hörbare und/oder visuelle Warnung auslöst, welche in dem Fahrzeug 120 zu erzeugen ist (z. B. das Einschalten des Motorüberprüfungslichts). Es sollte gewürdigt werden, dass jegliche Anzahl von abhelfenden Maßnahmen und verschiedenen Kombinationen davon in jeglicher praktischen Ausführungsform genutzt werden können.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform, wenn Differenzen zwischen den gemessenen Werten und den erwarteten Werten für die Phasenströme des Motors insgesamt kleiner als ein Schwellwert sind, fährt der Steuerprozess 300 mit dem Verifizieren des Null-Vektor-Stromes fort, um zu bestimmen oder in anderer Weise zu detektieren, wenn der Null-Vektor-Strom den Schwellwert übersteigt (Aufgabe 314). Bei Nichtvorhandensein eines Ausfallzustands ist der Null-Vektor-Strom (iZ) im Wesentlichen gleich null, und damit ist der erwartete Wert des Null-Vektor-Stroms gleich null (z. B. (i ^Z = 0). Diesbezüglich führt das Steuermodul 108, 200 und/oder der Stromverifizierblock 206 einen Überwachungsprozess 500 durch, wie dies in größerem Detail nachfolgend im Kontext mit 5 beschrieben wird, um einen Ausfallzustand zu detektieren oder in anderer Weise zu identifizieren, wenn der gemessene Wert für den Null-Vektor-Strom größer als der Schwellwert ist. In Antwort auf das Detektieren eines Ausfallzustands ergreift der Steuerprozess 300 eine oder mehrere abhelfende Maßnahmen in einer ähnlichen Weise, wie oben beschrieben. Der Regelkreis, welcher durch die Aufgaben 302, 304, 306, 308, 310, 312 und 314 definiert ist, darf sich, wie gewünscht, über den Betrieb eines elektrischen Systems hinweg wiederholen, solange die Differenzen zwischen den gemessenen Werten und den erwarteten Werten für die Motor-Phasenströme geringer sind als ein Schwellwert und der Null-Vektor-Strom kleiner als ein Schwellwert ist.
  • Mit Bezug nun auf 5 kann in einer beispielhaften Ausführungsform ein elektrisches System so konfiguriert sein, dass es einen Überwachungsprozess 500 und zusätzliche Aufgaben, Funktionen und Betriebsabläufe durchführt, welche nachfolgend beschrieben werden. Die verschiedenen Aufgaben können durch Software, Hardware, Firmware oder irgendeine Kombination davon durchgeführt werden. Für erläuternde Zwecke kann sich die folgende Beschreibung auf Elemente beziehen, welche oben in Verbindung mit 1 und 3 erwähnt wurden. In der Praxis können Aufgaben, Funktionen und Betriebsabläufe durch verschiedene Elemente des beschriebenen Systems ausgeführt werden, z. B. das Wechselrichtermodul 104, die Stromsensoren 110, 112, 114 und/oder das Steuermodul 108, 200. Es sollte gewürdigt werden, dass jegliche Anzahl von zusätzlichen oder alternativen Aufgaben beinhaltet sein können und in einer umfangreicheren Prozedur oder einem Prozess eingebunden sein können, welcher eine zusätzliche Funktionalität besitzt, welche hier nicht im Detail beschrieben ist.
  • Mit Bezug auf 5 und mit fortgesetztem Bezug auf 1–3 wird in einer beispielhaften Ausführungsform der Überwachungsprozess 500 durchgeführt, um einen Fehlerzustand zu detektieren oder in anderer Weise zu identifizieren (z. B. einen Ausfallzustand oder einen Fehler in einer der Stromsensoren), wenn eine Differenz zwischen einem gemessenen Wert und einem erwarteten Wert für den speziellen Strom den Schwellwert übersteigt. Der Schwellwert wird so gewählt, dass eine Differenz zwischen einem gemessenen Wert und einem erwarteten Wert anzeigt, dass die Stromsensoren innerhalb einer gewünschten Toleranz zueinander funktionieren. Beispielweise, entsprechend einer Ausführungsform, ist der Schwellwert gleich ungefähr fünf Prozent des erwarteten Spitzenwertes für einen Motorphasenstrom während des Betriebes des elektrischen Systems. In einer beispielhaften Ausführungsform wird der Überwachungsprozess 500 für jeden gemessenen Stromwert (z. B. iA, iB, iC, iZ) durchgeführt. Diesbezüglich kann der Überwachungsprozess 500 die Genauigkeit jedes Stromsensors 112, 114 validieren oder in anderer Weise verifizieren, wenn die Differenz zwischen einem gemessenen Wert und einem erwarteten Wert für den Phasenstrom für den jeweiligen Stromsensor 112, 114 geringer als der Schwellwert ist.
  • Der Überwachungsprozess 500 beginnt durch Bestimmen, ob ein decodierter Wert (oder sekundärer Wert) für den speziellen Stromwert vorhanden ist (z. B. ein Motor-Phasenstrom oder Null-Vektor-Strom), welcher verifiziert wird (Aufgabe 502). Wie oben beschrieben, entspricht ein decodierter Wert (oder sekundärer Wert) für einen speziellen Strom einem Wert für diesen speziellen Strom, welcher basierend auf einem gemessenen Wert für den DC-Strom bestimmt ist (z. B. Aufgabe 308). Diesbezüglich bestimmt das Steuermodul 108, 200 und/oder der Strom-Verifizierblock 206, ob ein Wert, welcher dem jeweiligen Strom entspricht, basierend auf den gemessenen Wert für den DC-Strom bestimmt wurde (z. B. durch den Decodierblock 202) während des PWM-Zyklus. In Antwort auf das Bestimmen, dass ein decodierter Wert für einen speziellen Strom existiert, stellt der Überwachungsprozess 500 ein Zählglied zurück, welches dem speziellen Strom entspricht (Aufgabe 510).
  • In Antwort auf das Bestimmen, dass ein decodierter Wert für einen speziellen Strom nicht existiert, inkrementiert der Überwachungsprozess 500 das Zählglied entsprechend dem jeweiligen Strom und bestimmt, ob der Wert des Zählgliedes eine vorher festgelegte Grenze überschreitet (Aufgaben 504, 506). Wenn der Wert des Zählgliedes die vorher festgelegte Grenze übersteigt, fährt der Überwachungsprozess 500 mit der Erzeugung modifizierter PWM-Befehlssignale für die Phasenadern des Wechselrichtermoduls für einen darauf folgenden PWM-Zyklus fort, welcher sicherstellt, dass ein decodierter Wert den speziellen Strom während des darauf folgenden PWM-Zyklus erhalten wird (Aufgabe 508). Diesbezüglich wird die vorher festgelegte Grenze so gewählt, dass ein decodierter Wert für jeden speziellen Strom innerhalb eines vorher festgelegten Betrages an Zeit so erhalten wird, dass die gemessenen Werte für jeden speziellen Strom bei einer minimalen Frequenz verifiziert werden können. In einer beispielhaften Ausführungsform wird die vorher festgelegte Grenze so gewählt, dass jeder Strom wenigstens alle 10 ms verifiziert werden kann. Die modifizierten PWM-Befehlssignale werden so gewählt, dass sie zu einem oder zu mehreren gemessenen Werten für den DC-Strom führen, entsprechend zu dem jeweiligen Strom, während ein Drehmoment von null (z. B. ein effektiver Null-Vektor an dem elektrischen Motor 106 angelegt wird) während des nachfolgenden PWM-Zyklus erzeugt wird.
  • Beispielsweise bestimmt das Steuermodul 108, 200 und/oder der Stromverifizierblock 206 für den Phase-A-Motorstrom, ob ein erwarteter Wert für den Phase-A-Motorstrom (i ^A) für den PWM-Zyklus existiert (Aufgabe 502). Wenn ein erwarteter Wert für den Phase-A-Motorstrom (i ^A) nicht existiert, inkrementiert das Steuermodul 108, 200 ein Zählglied, bis das Zählglied die vorher festgelegte Grenze übersteigt (Aufgaben 504, 506). Wenn das Zählglied die vorher festgelegte Grenze übersteigt, erzeugt das Steuermodul 108, 200 PWM-Befehlssignale für das Wechselrichtermodul 104, welche zu einem effektiven Null-Vektor resultieren, welcher an den elektrischen Motor 106 durch Anlegen des Spannungsvektors V1 für eine erste Dauer während des nachfolgenden PWM-Zyklus angelegt wird, und durch Anlegen des Spannungsvektors V4 für eine gleiche Dauer während des nachfolgenden PWM-Zyklus. Als Ergebnis kann das Steuermodul 108, 200 wenigstens einen gemessenen Wert des DC-Stromes erhalten, welcher dem Phase-A-Motorstrom entspricht, während ein Netto-Drehmoment von null während des darauf folgenden PWM-Zyklus hergestellt wird.
  • In Antwort auf das Bestimmen, dass ein decodierter Wert für einen speziellen Strom vorhanden ist, fährt der Überwachungsprozess 500 durch Vergleichen des erwarteten Wertes für diesen speziellen Strom mit dem gemessenen Wert für den speziellen Strom und dem Bestimmen fort, ob die Differenz zwischen dem gemessenen Wert und dem erwarteten Wert größer als oder gleich einem Schwellwert ist (Aufgabe 512). Wie oben beschrieben, wird der Schwellwert so gewählt, dass eine Differenz zwischen dem gemessenen Wert und dem erwarteten Wert, welcher den Schwellwert übersteigt, indikativ für einen Stromsensorfehler oder einen Ausfallzustand in dem elektrischen System 100 ist. Wenn die Differenz zwischen dem gemessenen Wert und dem erwarteten Wert kleiner als der Schwellwert ist, wird der gemessene Wert für den speziellen Strom verifiziert oder in anderer Weise validiert und der Überwachungsprozess 500 steigt aus. In Antwort auf das Bestimmen, dass die Differenz zwischen dem gemessenen Wert und dem decodierten Wert die Schwelle übersteigt, fährt der Überwachungsprozess 500 mit dem Ergreifen einer abhelfenden Maßnahme fort (Aufgabe 514). Diesbezüglich initiiert das Steuermodul 108, 200 eine oder mehrere abhelfende Maßnahmen, wie oben beschrieben (z. B. Aufgabe 316).
  • Beispielsweise bestimmt für den Phase-A-Motorstrom das Steuermodul 108, 200 und/oder der Stromverifizierblock 206, ob die Differenz zwischen dem erwarteten Wert für den Phase-A-Motorstrom (i ^A) und der gemessene Wert für den Phase-A-Motorstrom (iA) den Schwellwert übersteigt (Aufgabe 512). Wenn die Differenz zwischen dem erwarteten Wert für den Phase-A-Motorstrom (i ^A) und der gemessene Wert für den Phase-A-Motorstrom (iA) kleiner als der Schwellwert ist, wird der gemessene Wert für den Phase-A-Motorstrom (iA) verifiziert und damit der Betrieb des Stromsensors 112, entsprechend der Phase A des Motors 106 auch verifiziert oder in anderer Weise validiert wird. Der Überwachungsprozess 500 kann dann für jede der verbleibenden Ströme, z. B. den Phase-B-Motorstrom, den Phase-C-Motorstrom und den Null-Vektor-Strom wiederholt werden.
  • Ein Vorteil der Systeme und Verfahren, welche oben beschrieben sind, besteht darin, dass Zweiphasenstromsensoren benutzt werden, um eine strombasierte Steuerung des elektrischen Motors zu liefern, während ein DC-Stromsensor benutzt wird, um die Genauigkeit der Zweiphasenstromsensoren zu verifizieren und/oder zu validieren und andere Ausfallzustände in dem elektrischen System zu detektieren. Als ein Ergebnis kann ein unbeabsichtigtes Motordrehmoment verhindert werden oder in anderer Weise verhältnismäßig schnell detektiert werden (z. B. innerhalb eines PWM-Zyklus oder innerhalb einer vorher festgelegten Zeitgrenze). Zusätzlich kann ein fehlerhafter Phasenstromsensor identifiziert werden. Beispielsweise, wenn die Differenz zwischen den gemessenen Werten und den erwarteten Werten größer als der Schwellwert für den Phase-A-Strom, jedoch kleiner als der Schwellwert für den Phase-B-Strom und dem Null-Vektor-Strom ist, kann bestimmt werden, dass der Phase-A-Stromsensor (z. B. Sensor 112) nicht in richtiger Weise funktioniert.
  • 6 stellt eine andere Ausführungsform eines elektrischen Systems 600 dar, welches für das Implementieren des Steuerprozesses 300 geeignet ist. Das elektrische System 600 beinhaltet einen dritten Phasenstromsensor 602, welcher zwischen den Knoten 140 der Phasenader 134 und der Wicklung 126 liegt oder in anderer Weise angeordnet ist. Diesbezüglich misst der dritte Phasenstromsensor 602 den Phase-C-Motorstrom (iC). Das Steuermodul 604 der 6 ist so konfiguriert, um den gemessenen Wert für den Phase-C-Motorstrom (iC) von dem Phasenstromsensor 602 zu erhalten, und damit muss das Steuermodul 604 nicht einen Stromberechnungsblock 204, wie oben beschrieben, beinhalten.
  • Da nur zwei Phasenstromsensoren für das strombasierte Steuern des elektrischen Motors 106 notwendig sind, fügt die Ausführungsform der 6 eine Redundanz für das elektrische System 100 für den Fall zu, dass ein Fehler in einem der Phasenstromsensoren 112, 114, 602 auftritt. In Antwort auf das Detektieren eines Fehlerzustands kann das Steuermodul 604 den fehlerhaften Stromsensor identifizieren und das Steuerschema modifizieren, um nur den verifizierten (oder die validierten) Stromsensoren zu benutzen. Beispielsweise wenn die Differenz zwischen dem erwarteten Wert für den Phase-A-Motorstrom (i ^A) und der gemessene Wert für den Phase-A-Motorstrom (iA) größer als der Schwellwert ist, kann das Steuermodul 604 bestimmen, dass die von dem Stromsensor 112 erhaltenen Werte, welche der Phase A des Motors 106 entsprechen, nicht gültig sind (z. B. ein Fehlerzustand in dem Stromsensor 112 vorhanden ist), und als eine abhelfende Maßnahme kann das Steuermodul 604 das Steuerschema modifizieren, welches benutzt wird, um den Motor 106 zu steuern, um nur die von den Stromsensoren 114 und 602 gemessenen Ströme zu benutzen, um die PWM-Befehlssignale für das Wechselrichtermodul 104 zu bestimmen (z. B. Aufgabe 302).
  • Zusätzlich gestattet die Ausführungsform der 6, dass das Steuermodul 604 bestimmt oder in anderer Weise identifiziert, wenn der DC-Stromsensor 110 nicht länger den Strom genau misst. Wie oben beschrieben, ist die Summe der gemessenen Phasenströme für den Motor hauptsächlich gleich null. Diesbezüglich, wenn die Differenz zwischen den gemessenen Werten und den erwarteten Werten größer als der Schwellwert für jeden der Phasenströme und den Null-Vektor-Strom ist, jedoch die Summe der gemessenen Phasenströme für den Motor, welche von den Stromsensoren 112, 114, 602 erhalten wird, geringer als der Schwellwert ist, kann das Steuermodul 604 identifizieren oder in anderer Weise bestimmen, dass der DC-Stromsensor 110 die Quelle des Fehlerzustands ist und nicht länger in richtiger Weise funktioniert. In dieser Situation kann das Steuermodul 604 eine abhelfende Maßnahme, indem eine Anzeige des DC-Stromsensor-110-Fehlers erzeugt wird, ergreifen aber den normalen stromgesteuerten Betrieb des elektrischen Motors 106 aufrechterhalten, und indem die Summe der gemessenen Phasenströme für den Motor benutzt werden, welche von den Stromsensoren 112, 114, 602 erhalten werden, um einen Ausfallzustand in einer herkömmlichen Weise zu detektieren oder zu identifizieren.
  • 7 stellt eine andere Ausführungsform eines elektrischen Systems 700 dar, welches für das Implementieren des Steuerprozesses 300 geeignet ist. In der dargestellten Ausführungsform wird der Verbindungsmechanismus 702 (z. B. ein Draht, Kabel oder Ähnliches), welcher die elektrische Verbindung zwischen dem Knoten 142 der DC-Schnittstelle 102 und dem Knoten 144 des Wechselrichtermoduls 104 liefert, durch den DC-Stromsensor 110 geführt und dann herumgewickelt und durch den DC-Stromsensor 110 in der gleichen Richtung ein zweites Mal geführt, so dass der Strom zwischen dem Knoten 142 und dem Knoten 144 (iPOS) hindurchfließt und durch den DC-Stromsensor ein zweites Mal gemessen und/oder erfasst wird. Der Verbindungsmechanismus 708, welcher die elektrische Verbindung zwischen dem Knoten 704, der DC-Schnittstelle 102 und dem Knoten 706 des Wechselrichtermoduls 104 liefert, wird durch den DC-Stromsensor 110 geführt, so dass der DC-Stromsensor 110 auch den Strom zwischen dem Knoten 706 und dem Knoten 704 (iNEG) misst. Daher ist, aufgrund der Konfiguration, welche in 7 gezeigt wird, der gemessene Wert des DC-Stroms vom Knoten 142 der DC-Schnittstelle 102 zu dem Wechselrichtermodul 104 gleich dem zweifachen Strom zwischen dem Knoten 142 und dem Knoten 144 minus dem Strom zwischen dem Knoten 706 und dem Knoten 704 (z. B. iDC = 2iPOS – iNEG). Bei Nichtvorhandensein eines Ausfallzustands sind der Strom zwischen dem Knoten 142 und dem Knoten 144 (iPOS) und der Strom zwischen dem Knoten 706 und dem Knoten 704 (iNEG) gleich und löschen sich aus, so dass der gemessene Wert des DC-Stromes, welcher von dem DC-Stromsensor 110 erhalten wird, im Wesentlichen gleich zu dem Strom zwischen dem Knoten 142 und dem Knoten 144 ist, wie oben beschrieben (z. B. = iPOS). Ein Vorteil der Ausführungsform von 7 besteht darin, dass das elektrische System 700 in der Lage ist, Isolationsfehlerzustände (oder Fehlerzustände vom Isolationstyp) zu detektieren, welche basierend auf dem Strom zwischen dem Knoten 706 und dem Knoten 704 (iNEG) (oder einer Differenz zwischen dem Strom zwischen Knoten 706 und Knoten 704 und dem Strom zwischen Knoten 142 und Knoten 144) detektierbar sind, welche auf andere Weise nicht detektierbar sind, basierend auf dem Messen nur eines DC-Stromes zwischen der DC-Schnittstelle 102 und dem Wechselrichtermodul 104 (z. B. nur des Stromes zwischen dem Knoten 142 und dem Knoten 144 (iPOS)).
  • Der Kürze wegen können hier herkömmliche Techniken, welche sich auf elektrische Energie und/oder Leistungswandlung, Leistungswandler, Pulsbreitenmodulation, Stromerfassen und/oder Abtasten signalisieren und andere funktionelle Gesichtspunkte der Systeme (und die individuellen Betriebsbauteile der Systeme) beziehen, hier nicht im Detail beschrieben werden. Außerdem sollen die Verbindungsleitungen, welche in den beschriebenen Figuren gezeigt werden, welche hier enthalten sind, beispielhafte funktionelle Beziehungen und/oder physikalische Kopplungen zwischen den verschiedenen Elementen repräsentieren. Es sollte beachtet werden, dass viele alternative oder zusätzliche funktionelle Beziehungen oder physikalische Verbindungen in einer Ausführungsform des Gegenstandes vorhanden sein können.
  • Techniken und Technologien können hier in Termen der funktionellen und/oder logischen Blockkomponenten und mit Bezug auf symbolische Wiedergaben von Betriebsabläufen bzw. Vorgängen, Bearbeitungsaufgaben und Funktionen, welche von verschiedenen Berechnungsbauteilen oder Einrichtungen durchgeführt werden können, beschrieben sein. Es sollte gewürdigt werden, dass verschiedene Blockbauteile, welche in den Figuren gezeigt werden, durch irgendeine Anzahl von Hardware, Software und/oder Firmware-Bauteilen konfiguriert sein können, um die spezifizierten Funktionen durchzuführen. Beispielsweise kann eine Ausführungsform eines Systems oder ein Bauteil verschiedene integrierte Schaltungskomponenten anwenden, z. B. Speicherelemente, Digitalsignal-Verarbeitungselemente, logische Elemente, Look-up- bzw. Verweistabellen oder Ähnliches, welche eine Vielzahl von Funktionen unter der Steuerung eines oder mehrerer Mikroprozessoren oder anderer Steuereinrichtungen ausführen können.
  • Während wenigstens eine beispielhafte Ausführungsform in der vorausgegangenen detaillierten Beschreibung präsentiert wurde, sollte gewürdigt werden, dass eine große Anzahl von Variationen existiert. Es sollte auch gewürdigt werden, dass die beispielhafte Ausführungsform oder Ausführungsformen, welche hier beschrieben sind, nicht den Umfang, die Anwendbarkeit oder die Konfiguration des beanspruchten Gegenstands in irgendeiner Weise eingrenzen soll bzw. sollen. Vielmehr wird die vorausgegangene detaillierte Beschreibung den Fachleuten eine bequeme Anleitung geben, um die beschriebene Ausführungsform oder Ausführungsformen zu implementieren. Es sollte davon ausgegangen werden, dass verschiedene Veränderungen in der Funktion und der Anordnung der Elemente durchgeführt werden können, ohne vom Umfang, welcher in den Ansprüchen definiert ist, abzuweichen, wobei dieser bekannte Äquivalente und vorhersehbare Äquivalente zur Zeit des Niederschreibens dieser Patentanmeldung beinhaltet.

Claims (30)

  1. Elektrisches System für den Gebrauch in einem Fahrzeug, welches aufweist: eine Gleichstrom-(DC-)Schnittstelle; einen elektrischen Motor, welcher eine Vielzahl von Phasen besitzt; ein Wechselrichtermodul, welches zwischen der DC-Schnittstelle und dem elektrischen Motor gekoppelt ist, wobei das Wechselrichtermodul eine Vielzahl von Phasenadern aufweist, wobei jede Phasenader einer jeweiligen Phase des elektrischen Motors entspricht; einen ersten Stromsensor, welcher so konfiguriert ist, um einen DC-Strom zu messen, welcher zwischen der DC-Schnittstelle und dem Wechselrichtermodul fließt; einen zweiten Stromsensor, welcher zwischen einer ersten Phasenader des Wechselrichtermoduls und einer ersten Phase des elektrischen Motors eingefügt ist, wobei der zweite Stromsensor so konfiguriert ist, um einen ersten Phasenstrom zu messen, welcher durch die erste Phase des elektrischen Motors fließt; und ein Steuermodul, welches an den ersten Stromsensor und den zweiten Stromsensor gekoppelt ist, wobei das Steuermodul so konfiguriert ist, um: einen erwarteten Wert für den ersten Phasenstrom zu bestimmen, basierend wenigstens zum Teil auf dem DC-Strom, welcher durch den ersten Stromsensor gemessen wird; und eine abhelfende Maßnahme zu ergreifen, wenn eine Differenz zwischen dem erwarteten Wert für den ersten Phasenstrom und dem gemessenen ersten Phasenstrom größer als ein Schwellwert ist.
  2. Elektrisches System nach Ausführungsform 1, wobei das Steuermodul an das Wechselrichtermodul gekoppelt ist, wobei das Steuermodul so konfiguriert ist, um: Befehlssignale zu erzeugen, um die Vielzahl der Phasenadern des Wechselrichtermoduls für ein Schaltintervall zu betreiben; und den erwarteten Wert für den ersten Phasenstrom zu bestimmen, basierend auf dem DC-Strom, welcher durch den ersten Stromsensor während des Schaltintervalls gemessen wird, und auf den Befehlssignalen für das Schaltintervall.
  3. Elektrisches System nach Ausführungsform 2, wobei das Steuermodul die Befehlssignale in einer Weise erzeugt, welche durch eine Differenz zwischen dem gemessenen ersten Phasenstrom und einem Strombefehl für die erste Phase des elektrischen Motors beeinflusst ist.
  4. Elektrisches System nach Ausführungsform 2, welches ferner einen dritten Stromsensor aufweist, welcher zwischen einer zweiten Phasenader des Wechselrichtermoduls und einer zweiten Phase des elektrischen Motors eingefügt ist, wobei der dritte Stromsensor so konfiguriert ist, um einen zweiten Phasenstrom zu messen, welcher durch die zweite Phase des elektrischen Motors fließt.
  5. Elektrisches System nach Ausführungsform 4, wobei das Steuermodul an den dritten Stromsensor gekoppelt ist und so konfiguriert ist, um: einen erwarteten Wert für den zweiten Phasenstrom zu bestimmen, basierend wenigstens zum Teil auf dem DC-Strom, welcher durch den dritten Stromsensor gemessen wird; und eine abhelfende Maßnahme zu ergreifen, wenn eine Differenz zwischen dem erwarteten Wert für den zweiten Phasenstrom und dem gemessenen zweiten Phasenstrom größer als der Schwellwert ist.
  6. Elektrisches System nach Ausführungsform 5, wobei das Steuermodul so konfiguriert ist, um: Befehlssignale zu erzeugen, um die Vielzahl der Phasenadern des Wechselrichtermoduls für das Schalten des Intervalls zu betreiben, basierend wenigstens zum Teil auf dem gemessenen ersten Phasenstrom und dem gemessenen zweiten Phasenstrom; und den erwarteten Wert für den zweiten Phasenstrom zu bestimmen, basierend auf dem DC-Strom, welcher durch den ersten Stromsensor während des Schaltintervalls und die Befehlssignale für das Schaltintervall gemessen wird.
  7. Elektrisches System nach Ausführungsform 4, welches ferner einen vierten Stromsensor aufweist, welcher zwischen einer dritten Phasenader des Wechselrichtermoduls und einer dritten Phase des elektrischen Motors eingefügt ist, wobei der vierte Stromsensor so konfiguriert ist, um einen dritten Phasenstrom zu messen, welcher durch die dritte Phase des elektrischen Motors fließt.
  8. Elektrisches System nach Ausführungsform 7, wobei das Steuermodul an den vierten Stromsensor gekoppelt ist, wobei in Antwort auf das Bestimmen der Differenz zwischen dem erwarteten Wert für den ersten Phasenstrom und dem gemessenen ersten Phasenstrom größer ist als der Schwellwert, das Steuermodul so konfiguriert ist, um eine abhelfende Maßnahme durch Erzeugen von Befehlssignalen zu ergreifen, um die Vielzahl der Phasenadern des Wechselrichtermoduls für das Schaltintervall zu betreiben, basierend auf dem gemessenen zweiten Phasenstrom und dem gemessenen dritten Phasenstrom.
  9. Elektrisches System nach Ausführungsform 1, wobei das Steuermodul so konfiguriert ist, um: einen Null-Vektor-Strom zu bestimmen, basierend wenigstens zum Teil auf dem DC-Strom, welcher durch den ersten Stromsensor gemessen wird; und eine abhelfende Maßnahme zu ergreifen, wenn der Null-Vektor-Strom größer als der Schwellwert ist.
  10. Elektrisches System nach Ausführungsform 9, welches ferner aufweist: einen ersten Verbindungsmechanismus, welcher zwischen einem ersten Knoten der DC-Schnittstelle und einem ersten Knoten des Wechselrichtermoduls gekoppelt ist; und einen zweiten Verbindungsmechanismus, welcher zwischen einem zweiten Knoten der DC-Schnittstelle und einem zweiten Knoten des Wechselrichtermoduls gekoppelt ist, wobei der erste Verbindungsmechanismus durch den ersten Stromsensor zweimal geführt ist, und der zweite Verbindungsmechanismus durch den ersten Stromsensor einmal geführt ist, wobei der Strom durch den ersten Verbindungsmechanismus und der Strom durch den zweiten Verbindungsmechanismus in entgegengesetzten Richtungen fließt.
  11. Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Systems, welches einen Wechselrichter beinhaltet, welcher zwischen einer Gleichstrom-(DC-)Schnittstelle und einem elektrischen Motor gekoppelt ist, wobei das Verfahren aufweist: Messen des DC-Stromes, welcher zwischen der DG-Schnittstelle und dem Wechselrichter fließt; Messen eines ersten Phasenstromes, welcher zwischen dem Wechselrichter und einer ersten Phase des elektrischen Motors fließt; Bestimmen eines erwarteten ersten Phasenstromes, basierend auf dem DC-Strom; und Ergreifen einer abhelfenden Maßnahme, wenn eine Differenz zwischen dem gemessenen ersten Phasenstrom und dem erwarteten ersten Phasenstrom größer als ein Schwellwert ist.
  12. Verfahren nach Ausführungsform 11, wobei der gemessene DC-Strom erhalten wird, wenn ein Spannungsvektor, welcher der ersten Phase des elektrischen Stromes entspricht, an dem elektrischen Strom durch den Wechselrichter angelegt ist, wobei das Bestimmen des erwarteten ersten Phasenstroms das Abbilden des gemessenen DC-Stroms auf die erste Phase des elektrischen Motors aufweist, basierend auf dem Spannungsvektor.
  13. Verfahren nach Ausführungsform 11, welches ferner aufweist: Messen eines zweiten Phasenstromes, welcher zwischen dem Wechselrichter und einer zweiten Phase des elektrischen Motors fließt; und Erzeugen von Befehlssignalen für den Wechselrichter, basierend wenigstens zum Teil auf dem gemessenen ersten Phasenstrom und dem gemessenen zweiten Phasenstrom, wobei die Befehlssignale so konfiguriert sind, um ein befohlenes Drehmoment in dem elektrischen Motor zu erzeugen.
  14. Verfahren nach Ausführungsform 13, welches ferner das Messen eines dritten Phasenstromes aufweist, welcher zwischen dem Wechselrichter und einer dritten Phase des elektrischen Motors fließt, wobei das Ergreifen einer abhelfenden Maßnahme das Erzeugen der Befehlssignale für den Wechselrichter aufweist, basierend auf dem gemessenen zweiten Phasenstrom und dem gemessenen dritten Phasenstrom.
  15. Verfahren nach Ausführungsform 13, wobei das Bestimmen des erwarteten ersten Phasenstroms das Bestimmen des erwarteten ersten Phasenstroms aufweist, basierend auf dem gemessenen DC-Strom und den Befehlssignalen für den Wechselrichter.
  16. Verfahren nach Ausführungsform 11, welches ferner aufweist: Bestimmen eines Null-Vektor-Stromes, basierend auf dem gemessenen DC-Strom; und Ergreifen einer abhelfenden Maßnahme, wenn der Null-Vektor-Strom größer als ein zweiter Schwellwert ist.
  17. Elektrisches System, welches aufweist: eine Gleichstrom-(DC-)Schnittstelle; einen elektrischen Motor, welcher eine Vielzahl von Phasen besitzt; ein Wechselrichtermodul, welches zwischen der DC-Schnittstelle und dem elektrischen Motor gekoppelt ist, wobei das Wechselrichtermodul eine Vielzahl von Phasenadern aufweist, wobei jede Phasenader einer Phase des elektrischen Motors entspricht; einen ersten Stromsensor, welcher zwischen der DC-Schnittstelle und dem Wechselrichtermodul eingefügt ist, wobei der erste Stromsensor so konfiguriert ist, um einen DC-Strom zu messen, welcher zwischen der DC-Schnittstelle zu dem Wechselrichtermodul fließt; einen zweiten Stromsensor, welcher zwischen einer ersten Phasenader des Wechselrichtermoduls und einer ersten Phase des elektrischen Motors eingefügt ist, wobei der zweite Stromsensor so konfiguriert ist, um einen ersten Phasenstrom zu messen, welcher durch die erste Phase des elektrischen Motors fließt; und einen dritten Stromsensor, welcher zwischen einer zweiten Phasenader des Wechselrichtermoduls und einer zweiten Phase des elektrischen Motors eingefügt ist, wobei der dritte Stromsensor so konfiguriert ist, um einen zweiten Phasenstrom zu messen, welcher durch die zweite Phase des elektrischen Motors fließt.
  18. Elektrisches System nach Ausführungsform 17, welches ferner ein Steuermodul aufweist, welches an den ersten Stromsensor und den zweiten Stromsensor gekoppelt ist, wobei das Steuermodul so konfiguriert ist, um: einen erwarteten ersten Phasenstrom zu bestimmen, basierend wenigstens zum Teil auf dem DC-Strom, welcher durch den ersten Stromsensor gemessen wird; und eine abhelfende Maßnahme zu ergreifen, wenn eine Differenz zwischen einem von dem zweiten Stromsensor gemessenen ersten Phasenstrom und dem erwarteten ersten Phasenstrom größer als ein Schwellwert ist.
  19. Elektrisches System nach Ausführungsform 18, wobei das Steuermodul an das Wechselrichtermodul gekoppelt ist, wobei das Steuermodul so konfiguriert ist, um: Befehlssignale zu erzeugen, um die Vielzahl der Phasenadern des Wechselrichtermoduls für ein Schaltintervall zu betreiben, basierend auf dem ersten Phasenstrom und dem zweiten Phasenstrom; und den erwarteten ersten Phasenstrom zu bestimmen, basierend auf dem DC-Strom, welcher durch den ersten Stromsensor während des Schaltintervalls und den Befehlssignalen für das Schaltintervall gemessen wird.
  20. Elektrisches System nach Ausführungsform 19, wobei die Befehlssignale für das Schaltintervall, welche zu einem oder zu mehreren Spannungsvektoren führen, durch das Wechselrichtermodul während des Schaltintervalls implementiert werden, wobei ein erster Spannungsvektor des einen oder mehrerer Spannungsvektoren der ersten Phase des elektrischen Motors entspricht; und das Steuermodul so konfiguriert ist, um den erwarteten ersten Phasenstrom durch Abbilden des DC-Stromes, welcher durch den ersten Stromsensor gemessen wird, während der erste Spannungsvektor angelegt war, auf die erste Phase zu bestimmen.
  21. Elektrisches System für den Gebrauch in einem Fahrzeug, welches aufweist: eine Gleichstrom-(DC-)Schnittstelle; einen elektrischen Motor, welcher eine Vielzahl von Phasen besitzt; ein Wechselrichtermodul, welches zwischen der DC-Schnittstelle und dem elektrischen Motor gekoppelt ist, wobei das Wechselrichtermodul eine Vielzahl von Phasenadern aufweist, wobei jede Phasenader einer jeweiligen Phase des elektrischen Motors entspricht; einen ersten Stromsensor, welcher so konfiguriert ist, um einen DC-Strom zu messen, welcher zwischen der DC-Schnittstelle und dem Wechselrichtermodul fließt; einen zweiten Stromsensor, welcher zwischen einer ersten Phasenader des Wechselrichtermoduls und einer ersten Phase des elektrischen Motors eingefügt ist, wobei der zweite Stromsensor so konfiguriert ist, um einen ersten Phasenstrom zu messen, welcher durch die erste Phase des elektrischen Motors fließt; und ein Steuermodul, welches an den ersten Stromsensor und den zweiten Stromsensor gekoppelt ist, wobei das Steuermodul so konfiguriert ist, um: einen erwarteten Wert für den ersten Phasenstrom zu bestimmen, basierend wenigstens zum Teil auf dem DC-Strom, welcher durch den ersten Stromsensor gemessen wird; und eine abhelfende Maßnahme zu ergreifen, wenn eine Differenz zwischen dem erwarteten Wert für den ersten Phasenstrom und dem gemessenen ersten Phasenstrom größer als ein Schwellwert ist.
  22. Elektrisches System nach Anspruch 1, wobei das Steuermodul an das Wechselrichtermodul gekoppelt ist, wobei das Steuermodul so konfiguriert ist, um: Befehlssignale zu erzeugen, um die Vielzahl der Phasenadern des Wechselrichtermoduls für ein Schaltintervall zu betreiben; und den erwarteten Wert für den ersten Phasenstrom zu bestimmen, basierend auf dem DC-Strom, welcher durch den ersten Stromsensor während des Schaltintervalls gemessen wird, und auf den Befehlssignalen für das Schaltintervall.
  23. Elektrisches System nach einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei das Steuermodul die Befehlssignale in einer Weise erzeugt, welche durch eine Differenz zwischen dem gemessenen ersten Phasenstrom und einem Strombefehl für die erste Phase des elektrischen Motors beeinflusst ist.
  24. Elektrisches System nach einem der vorausgehenden Ansprüche, welches ferner einen dritten Stromsensor aufweist, welcher zwischen einer zweiten Phasenader des Wechselrichtermoduls und einer zweiten Phase des elektrischen Motors eingefügt ist, wobei der dritte Stromsensor so konfiguriert ist, um einen zweiten Phasenstrom zu messen, welcher durch die zweite Phase des elektrischen Motors fließt.
  25. Elektrisches System nach Anspruch 4, wobei das Steuermodul an den dritten Stromsensor gekoppelt ist und so konfiguriert ist, um: einen erwarteten Wert für den zweiten Phasenstrom zu bestimmen, basierend wenigstens zum Teil auf dem DC-Strom, welcher durch den dritten Stromsensor gemessen wird; und eine abhelfende Maßnahme zu ergreifen, wenn eine Differenz zwischen dem erwarteten Wert für den zweiten Phasenstrom und dem gemessenen zweiten Phasenstrom größer als der Schwellwert ist.
  26. Elektrisches System nach einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei das Steuermodul so konfiguriert ist, um: einen Null-Vektor-Strom zu bestimmen, basierend wenigstens zum Teil auf dem DC-Strom, welcher durch den ersten Stromsensor gemessen wird; und eine abhelfende Maßnahme zu ergreifen, wenn der Null-Vektor-Strom größer als der Schwellwert ist.
  27. Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Systems, welches einen Wechselrichter beinhaltet, welcher zwischen einer Gleichstrom-(DC-)Schnittstelle und einem elektrischen Motor gekoppelt ist, wobei das Verfahren aufweist: Messen des DC-Stromes, welcher zwischen der DC-Schnittstelle und dem Wechselrichter fließt; Messen eines ersten Phasenstromes, welcher zwischen dem Wechselrichter und einer ersten Phase des elektrischen Motors fließt; Bestimmen eines erwarteten ersten Phasenstromes, basierend auf dem DC-Strom; und Ergreifen einer abhelfenden Maßnahme, wenn eine Differenz zwischen dem gemessenen ersten Phasenstrom und dem erwarteten ersten Phasenstrom größer als ein Schwellwert ist.
  28. Verfahren nach Anspruch 7, wobei der gemessene DC-Strom erhalten wird, wenn ein Spannungsvektor, welcher der ersten Phase des elektrischen Stromes entspricht, an dem elektrischen Strom durch den Wechselrichter angelegt ist, wobei das Bestimmen des erwarteten ersten Phasenstroms das Abbilden des gemessenen DC-Stroms auf die erste Phase des elektrischen Motors aufweist, basierend auf dem Spannungsvektor.
  29. Elektrisches System, welches aufweist: eine Gleichstrom-(DC-)Schnittstelle; einen elektrischen Motor, welcher eine Vielzahl von Phasen besitzt; ein Wechselrichtermodul, welches zwischen der DC-Schnittstelle und dem elektrischen Motor gekoppelt ist, wobei das Wechselrichtermodul eine Vielzahl von Phasenadern aufweist, wobei jede Phasenader einer Phase des elektrischen Motors entspricht; einen ersten Stromsensor, welcher zwischen der DC-Schnittstelle und dem Wechselrichtermodul eingefügt ist, wobei der erste Stromsensor so konfiguriert ist, um einen DC-Strom zu messen, welcher zwischen der DC-Schnittstelle zu dem Wechselrichtermodul fließt; einen zweiten Stromsensor, welcher zwischen einer ersten Phasenader des Wechselrichtermoduls und einer ersten Phase des elektrischen Motors eingefügt ist, wobei der zweite Stromsensor so konfiguriert ist, um einen ersten Phasenstrom zu messen, welcher durch die erste Phase des elektrischen Motors fließt; und einen dritten Stromsensor, welcher zwischen einer zweiten Phasenader des Wechselrichtermoduls und einer zweiten Phase des elektrischen Motors eingefügt ist, wobei der dritte Stromsensor so konfiguriert ist, um einen zweiten Phasenstrom zu messen, welcher durch die zweite Phase des elektrischen Motors fließt.
  30. Elektrisches System nach Anspruch 9, welches ferner ein Steuermodul aufweist, welches an den ersten Stromsensor und den zweiten Stromsensor gekoppelt ist, wobei das Steuermodul so konfiguriert ist, um: einen erwarteten ersten Phasenstrom zu bestimmen, basierend wenigstens zum Teil auf dem DC-Strom, welcher durch den ersten Stromsensor gemessen wird; und eine abhelfende Maßnahme zu ergreifen, wenn eine Differenz zwischen einem von dem zweiten Stromsensor gemessenen ersten Phasenstrom und dem erwarteten ersten Phasenstrom größer als ein Schwellwert ist.
DE102011003745A 2010-03-12 2011-02-08 Systeme und Verfahren zum Überwachen des Stromes in einem elektrischen Motor Withdrawn DE102011003745A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/723,136 US8339084B2 (en) 2010-03-12 2010-03-12 Systems and methods for monitoring current in an electric motor
US12/723,136 2010-03-12

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102011003745A1 true DE102011003745A1 (de) 2012-02-02

Family

ID=44559328

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102011003745A Withdrawn DE102011003745A1 (de) 2010-03-12 2011-02-08 Systeme und Verfahren zum Überwachen des Stromes in einem elektrischen Motor

Country Status (3)

Country Link
US (1) US8339084B2 (de)
CN (1) CN102195560B (de)
DE (1) DE102011003745A1 (de)

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5206757B2 (ja) * 2010-10-07 2013-06-12 株式会社デンソー 電子装置
DE102012203335A1 (de) * 2012-03-02 2013-09-05 Robert Bosch Gmbh Feststellbremse in einem Fahrzeug
DE102012210011A1 (de) 2012-06-14 2013-12-19 Robert Bosch Gmbh Stromerfassungseinrichtung für Phasenströme eines Wechselrichters und Verfahren zum Erfassen der Phasenströme eines Wechselrichters
KR101393574B1 (ko) * 2012-12-14 2014-05-30 현대자동차 주식회사 모터의 전력 케이블의 단선 검출 방법 및 모터 제어 방법
WO2015068300A1 (ja) * 2013-11-11 2015-05-14 三菱電機株式会社 電力変換装置
CN107155394B (zh) * 2014-10-08 2019-06-11 三菱电机株式会社 功率转换装置及其控制方法、电动助力转向控制装置
CN104467606A (zh) * 2014-12-12 2015-03-25 广西科技大学 用于汽车的异步电机电动控制器
CN104467608A (zh) * 2014-12-12 2015-03-25 广西科技大学 异步电机电动汽车控制系统
CN104539216A (zh) * 2014-12-12 2015-04-22 广西科技大学 异步电机电动汽车控制装置
US10749455B2 (en) * 2015-01-27 2020-08-18 Stmicroelectronics S.R.L. Method for current control and corresponding system and apparatus
US10131341B2 (en) * 2015-06-16 2018-11-20 Mississippi State University Bandwidth-based methodology for controlling and optimally designing a hybrid power system
DE102015116212A1 (de) 2015-09-25 2017-03-30 Robert Bosch Automotive Steering Gmbh Verfahren zum betrieb einer permanenterregten synchronmaschine,insbesondere eines servomotors in einem lenksystem
WO2017152040A1 (en) * 2016-03-03 2017-09-08 Eaton Corporation Electrical motor coil short detection and protection
JP6704293B2 (ja) * 2016-05-17 2020-06-03 日立オートモティブシステムズ株式会社 インバータ制御装置および電力変換装置
US10928814B2 (en) 2017-02-24 2021-02-23 General Electric Technology Gmbh Autonomous procedure for monitoring and diagnostics of machine based on electrical signature analysis
US20190252970A1 (en) * 2017-03-09 2019-08-15 Mitsubishi Electric Corporation Power conversion apparatus and logic circuit
DK3396802T3 (da) * 2017-04-26 2022-03-14 Abb Spa Fremgangsmåde til identificering af en fejlhændelse i en sektor af et strømfordelingsnet
US10403116B2 (en) 2017-06-20 2019-09-03 General Electric Company Electrical signature analysis of electrical rotating machines
CN110785920B (zh) * 2017-07-04 2021-06-18 三菱电机株式会社 逆变器装置及电动助力转向装置
JP7056416B2 (ja) * 2018-07-03 2022-04-19 Tdk株式会社 異常検出装置および電力変換装置
CN111277176B (zh) * 2020-02-20 2022-07-29 西北工业大学 基于双电流传感器的双电机群协同控制系统及控制方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4422567B2 (ja) * 2004-06-30 2010-02-24 株式会社日立製作所 モータ駆動装置，電動アクチュエータおよび電動パワーステアリング装置
US7193383B2 (en) * 2005-07-06 2007-03-20 Honeywell International, Inc. Enhanced floating reference frame controller for sensorless control of synchronous machines
JP4847060B2 (ja) * 2005-07-15 2011-12-28 日立オートモティブシステムズ株式会社 交流モータ駆動装置及びその制御方法
WO2007139169A1 (ja) * 2006-06-01 2007-12-06 Takeuchi Mfg. Co., Ltd. 作業用車両
JP4746667B2 (ja) * 2008-11-26 2011-08-10 本田技研工業株式会社 電動機の相電流推定装置および電動機の磁極位置推定装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN102195560B (zh) 2013-12-25
CN102195560A (zh) 2011-09-21
US20110221369A1 (en) 2011-09-15
US8339084B2 (en) 2012-12-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102011003745A1 (de) Systeme und Verfahren zum Überwachen des Stromes in einem elektrischen Motor
DE102010030210B4 (de) Verfahren und Vorrichtungen zur Diagnose von Statorwicklungen in einem elektrischen Motor
DE102012202864A1 (de) Systeme und Verfahren zum Überwachen von Strom in einem Elektromotor
DE102010042330B4 (de) Verfahren und Systeme zum Durchführen von Fehlerdiagnosen für Rotoren von Elektromotoren
DE102010030487B4 (de) Verfahren für das Detektieren eines anormalen Betriebs eines Wandler-Untermoduls
DE102010032208B4 (de) Verfahren zum Testen elektrischer Kraftfahrzeugantriebssysteme
DE102010027966A1 (de) Verfahren und Systeme zum Diagnostizieren von Statorwicklungen in einem Elektromotor
DE102013227175A1 (de) Statorwicklung-Diagnosesysteme und -verfahren
DE102010032500B4 (de) Verfahren und System zum Testen von Elektromotoren
DE102017111844A1 (de) Strombasierte Sechs-Stufen-Steuerung
DE102011080324A1 (de) Verfahren und Systeme für das Diagnostizieren von Fehlern für Rotore von elektrischen Motoren
DE102011081173A1 (de) Betriebszustandsschaltung für Wechselrichter und Verfahren zum Einstellen von Betriebszuständen eines Wechselrichters
DE112006002422T5 (de) Mehrfachumrichtersystem mit einem einzigen Controller und zugehöriges Betriebsverfahren
DE102010017810A1 (de) Leistungswandler für drehende elektrische Maschinen
DE102013200637A1 (de) Verfahren zur Erkennung eines elektrischen Fehlers in einer Generatoranordnung und Mittel zu dessen Implementierung
DE112018003754T5 (de) Invertersteuerungsvorrichtung
DE102016103881A1 (de) Zuverlässige Strommessung für Wechselrichtergesteuerte Elektromaschine
DE102010061933A1 (de) Verfahren zum Nachweis eines Kabelbruchs eines Motors
DE102010028104A1 (de) Drehmomenterzeugung in einem Elektromotor in Antwort auf einen Stromsensorfehler
DE112016006447T5 (de) Energie-Umwandlungseinrichtung
DE102011076503A1 (de) Fahrzeug-Elektriksystem und Verfahren zur Steuerung eines Wechselrichters während Motorverzögerung
DE102020106701A1 (de) SYSTEM UND VERFAHREN ZUM VERMEIDEN EINES EINSCHALTSTROMSTOßES IN EINEM FAHRZEUGMIKRONETZ
DE102019111658A1 (de) Rekonfigurierbare wicklungsverbindung für eine fünfphasige elektrische maschine mit dauermagnet
DE3690376C2 (de)
DE102007062712A1 (de) Verfahren zur Bestimmung der Temperatur eines Rotors einer Synchronmaschine

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R409 Internal rectification of the legal status completed
R082 Change of representative

Representative=s name: PAE REINHARD, SKUHRA, WEISE & PARTNER GBR, 80801 M

Representative=s name: PAE REINHARD, SKUHRA, WEISE & PARTNER GBR, DE

R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee