DE102012202864A1

DE102012202864A1 - Systeme und Verfahren zum Überwachen von Strom in einem Elektromotor

Info

Publication number: DE102012202864A1
Application number: DE102012202864A
Authority: DE
Inventors: Brian A. Welchko; Silva Hiti; Ronald W. Young; David Tang; Gregory S. Smith
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2011-03-16
Filing date: 2012-02-24
Publication date: 2012-09-27
Also published as: US20120235622A1; US8558496B2; CN102684540B; CN102684540A

Abstract

Systeme und Verfahren werden bereitgestellt zum Überwachen von Strom in einem Elektromotor. Ein elektrisches System weist eine (DC)-Schnittstelle, einen Elektromotor, ein Wechselrichtermodul, welches zwischen die DC-Schnittstelle und den Elektromotor gekoppelt ist, einen ersten Stromsensor zwischen einem ersten Phasenzweig des Wechselrichtermoduls und eine erste Phase des Elektromotors, zum Messen eines ersten Stroms, welcher durch die erste Phase des Elektromotors fließt, einen zweiten Stromsensor zwischen dem ersten Phasenzweig und der DC-Schnittstelle, um einen zweiten Strom zu messen, welcher durch den ersten Phasenzweig fließt, und ein Steuermodul, welches mit dem ersten Stromsensor und dem zweiten Stromsensor gekoppelt ist, auf. Das Steuermodul ist dazu ausgebildet, abhelfende Maßnahmen einzuleiten, basierend auf zumindest teilweise der Differenz zwischen dem ersten gemessenen von dem ersten Stromsensor gemessenen ersten Strom und dem zweiten von dem zweiten Stromsensor gemessenen Strom einzuleiten.

Description

Technisches Gebiet
Ausführungsformen des hierin beschriebenen Gegenstandes beziehen sich im Allgemeinen auf elektrische Motorantriebssysteme und im Speziellen beziehen sich Ausführungsformen des hierin beschriebenen Gegenstandes auf Verfahren und Systeme zum Überwachen von Strom in Elektromotoren.
Hintergrund
In Fahrzeugen, welche elektrische Traktionsmotoren nutzen, werden Wechselstrom(AC)-Motorantriebe genutzt, um der Antriebswelle ein angefordertes Drehmoment bereitzustellen. In der Praxis ist die von einem Elektromotor produzierte Menge an Drehmoment direkt verknüpft mit der Menge an Strom, welche dem Motor bereitgestellt wird (auch wenn nicht perfekt proportional). Daher kann durch das Regeln und präzise Steuern des Stroms an dem Elektromotor die Menge an Drehmoment, welche von dem Elektromotor erzeugt wird, akkurat gesteuert und überwacht werden.
In vielen Systemen wird der Motoreingangsstrom nicht direkt gesteuert. Zum Beispiel werden viele Elektromotoren unter Verwendung von Pulsweitenmodulations-(PWM)Techniken in Kombination mit einem Wechselrichter (oder einem anderen Schaltnetzteil) betrieben, um die Spannung über den Motorwicklungen zu steuern, was wiederum einen Strom in dem Motor hervorruft. Als Antwort auf ein angefragtes Drehmoment (oder ein vorgegebenes Drehmoment) bestimmen die meisten aus dem Stand der Technik bekannten Systeme einen gewünschten Motoreingangsstrom zum Hervorrufen der angefragten Menge von Drehmoment und Verwenden ein Steuersystem mit einem geschlossenen Regelkreis, um den Strom durch die Motorwicklungen zu steuern und dadurch die Menge an von dem Motor erzeugten Drehmoment zu steuern. Stromsensoren werden verwendet, um den Motorstrom zu messen, welcher dann mit dem gewünschten Motoreingangsstrom verglichen wird. Die PWM-Kommandos für den Wechselrichter werden angepasst, um die Spannung über die Motorwicklungen zu erhöhen und/oder zu senken, so dass der gemessene Motorstrom dem gewünschten Motoreingangsstrom folgt.
Wenn ein Stromsensor den Motorstrom nicht genau misst, wird die Fähigkeit dieser Steuersysteme mit geschlossenem Regelkreis, das Motordrehmoment zu steuern, beeinträchtigt. Zum Beispiel kann das Steuersystem ohne eine genaue Motorstrominformation den Motor veranlassen, zu wenig Drehmoment, zu viel Drehmoment oder eine variierende oder oszillierende Menge von Drehmoment zu erzeugen. Dementsprechend ist es wünschenswert, die Stromsensoren zu überwachen und für den Fall, dass ein Stromsensor den Motorstrom nicht genau misst, einen Schutz bereitzustellen, um einen zuverlässigen Betrieb des Elektromotors sicherzustellen.
Kurze Zusammenfassung
In Übereinstimmung mit einer Ausführungsform wird ein elektrisches System zur Verwendung in einem Fahrzeug bereitgestellt. Das elektrische System weist eine Gleichstrom(DC)-Schnittstelle, einen Elektromotor, welcher eine Vielzahl von Phasen hat, ein Wechselrichtermodul, welches zwischen die Gleichstromschnittstelle und den Elektromotor gekoppelt ist, einen ersten Stromsensor zwischen einem ersten Phasenzweig des Wechselrichtermoduls und einer ersten Phase des Elektromotors, um einen ersten Strom zu messen, welcher durch die erste Phase des Elektromotors fließt, einen zweiten Stromsensor zwischen dem ersten Phasenzweig und der Gleichstromschnittstelle, um einen zweiten Strom zu messen, welcher durch den ersten Phasenzweig fließt, und ein Steuermodul, welches mit dem ersten Stromsensor und dem zweiten Stromsensor gekoppelt ist, auf. Das Steuermodul ist dazu ausgebildet, abhelfende Maßnahmen basierend, zumindest teilweise, auf der Differenz zwischen dem ersten Strom, welcher von dem ersten Stromsensor gemessen wird, und dem zweiten Strom, welcher von dem zweiten Stromsensor gemessen wird, einzuleiten.
In Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform wird ein Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Systems bereitgestellt, welches einen Wechselrichter aufweist, welcher mit einem Elektromotor gekoppelt ist. Das Verfahren weist das Erhalten eines ersten Phasenstroms, welcher durch eine erste Phase des Elektromotors fließt, das Messen eines ersten Stroms unter Verwendung eines ersten Stromsensors, welcher durch einen ersten Phasenzweig des Wechselrichters fließt, wobei der erste Phasenzweig mit der ersten Phase des Elektromotors gekoppelt ist, und das Bestimmen eines erwarteten Werts für den ersten Strom auf. Wenn der erwartete Wert dem ersten Phasenstrom entspricht, fährt das Verfahren mit dem Einleiten von abhelfenden Maßnahmen fort, basierend auf der Differenz zwischen dem ersten Phasenstrom und dem gemessenen ersten Strom.
In noch einer weiteren Ausführungsform wird ein elektrisches System bereitgestellt. Das elektrische System weist einen Elektromotor auf, welcher eine Vielzahl von Phasen hat, ein Wechselrichtermodul, welches mit dem Elektromotor gekoppelt ist, wobei das Invertermodul eine Vielzahl von Phasenanzweigen aufweist, wobei jeder Phasenzweig einer Phase des Elektromotors entspricht, einen ersten Stromsensor, welcher dazu ausgebildet ist, einen ersten Strom, welcher durch den ersten Phasenzweig der Vielzahl von Phasenanzweigen des Wechselrichtermoduls fließt, zu messen, wobei der erste Phasenzweig mit einer ersten Phase des Elektromotors gekoppelt ist, und ein Steuermodul, welches mit dem ersten Stromsensor und dem Wechselrichtermodul gekoppelt ist, auf. Das Steuermodul ist dazu ausgebildet, den ersten Phasenstrom, welcher durch die erste Phase des Elektromotors fließt, zu erfassen und abhelfende Maßnahmen einzuleiten, wenn eine Differenz zwischen dem ersten Strom und dem ersten Phasenstrom kennzeichnend für eine Fehlerbedingung ist.
Diese Zusammenfassung wird bereitgestellt, um eine Auswahl von Konzepten in einer vereinfachten Form einzuführen, welche im Folgenden in der detaillierten Beschreibung weiter beschrieben werden. Diese Zusammenfassung ist nicht dazu gedacht, Schlüsselmerkmale oder essentielle Merkmale des beanspruchten Gegenstandes zu identifizieren, und ist nicht dazu gedacht als eine Hilfe im Bestimmen des Geltungsbereichs des beänspruchten Gegenstandes verwendet zu werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ein umfassenderes Verständnis des Gegenstandes kann abgeleitet werden, durch das Bezugnehmen auf die detaillierte Beschreibung und die Ansprüche, wenn diese in Verbindung mit den folgenden Figuren betrachtet werden, wobei gleiche Referenznummern sich auf gleiche Elemente in den Figuren beziehen.
1 ist eine schematische Ansicht eines elektrischen Systems, welches zur Verwendung in einem Fahrzeug in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform geeignet ist;
2 ist ein Flussdiagramm eines Steuerprozesses, welcher zur Verwendung mit dem elektrischen System aus 1 in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform geeignet ist; und
3 ist ein Flussdiagramm eines Validierungsprozesses, welcher zur Verwendung mit dem Steuerprozess aus 2 in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform geeignet ist.
Detaillierte Beschreibung
Die folgende detaillierte Beschreibung ist lediglich illustrierender Natur und ist nicht dazu gedacht, die Ausführungsformen des Gegenstandes oder die Anwendung und Verwendungen solcher Ausführungsformen zu beschränken. So wie hierin verwendet, bedeutet das Wort „beispielhaft” „dient als Beispiel, Instanz oder Illustration”. Jede hierin als beispielhaft beschriebene Implementierung ist nicht notwendigerweise als bevorzugt oder vorteilhaft gegenüber anderen Implementierungen auszulegen. Ferner besteht keine Absicht an irgendeine ausgedrückte oder implizierte Theorie, welche in dem vorangegangenen technischen Gebiet, dem Hintergrund, der kurzen Zusammenfassung oder der folgenden detaillierten Beschreibung präsentiert wird, gebunden zu sein.
Ausführungsformen des hierin beschriebenen Gegenstandes beziehen sich im Allgemeinen auf Systeme und/oder Verfahren zum Überwachen von Stromsensoren, welche verwendet werden, um einen Wechselrichter und/oder einen Elektromotor in einem elektrischen System in einem Fahrzeug zu steuern. Wie im Folgenden im größeren Detail beschrieben, werden Stromsensoren verwendet, um einen Strom zu messen, welcher durch Teile der Phasenanzweige des Wechselrichters fließt, und die gemessenen Werte, welche von den Phasenzweigstromsensoren erhalten wurden, werden verwendet, um die gemessenen Werte für die Phasenströme des Elektromotors, welche von den Phasenstromsensoren erhalten wurden, zu validieren. In diesem Zusammenhang zeigt, wenn erwartet wird, dass ein gemessener Phasenzweigstrom und ein gemessener Motorphasenstrom gleich sind (oder einander gleichen), eine Differenz zwischen dem gemessenen Phasenzweigstrom und dem gemessenen Motorstrom, welche größer als ein Schwellwert ist, eine Fehlerbedingung innerhalb des elektrischen Systems an. Zum Beispiel kann eine Fehlerbedingung ein Stromsensor sein, welcher einen Strom oder eine Fehlerbedingung nicht exakt misst. Als Reaktion auf das Identifizieren einer Fehlerbedingung werden eine oder mehrere abhelfende Maßnahmen ergriffen, um den sicheren und zuverlässigen Betrieb des Elektromotors sicherzustellen. Zusätzlich kann, wenn erwartet wird, dass der gemessene Phasenzweigstrom gleich Null ist, die Größe des gemessenen Phasenzweigstroms analysiert werden, um das Vorhandensein einer Fehlerbedingung zu identifizieren.
1 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform eines elektrischen Systems 100, welches für die Verwendung in einem Fahrzeug 160, sowie zum Beispiel einen elektrischen und/oder Hybridfahrzeug, geeignet ist. Das elektrische System 100 weist, ohne Einschränkung, eine Gleichstrom(DC)-Schnittstelle 102, ein Leistungswechselrichtermodul 104, einen Elektromotor 106, ein Steuermodul 108, ein Paar von Stromsensoren 110, 112, welche dazu ausgebildet sind, Strom durch die entsprechenden Phasen des Elektromotors 106 zu messen, und eine Vielzahl von Stromsensoren 114, 116, 118, welche dazu ausgebildet sind, Strom durch die entsprechenden Phasenanzweige des Leistungswechselrichtermoduls 104 zu messen, auf, wie im Folgenden im größeren Detail beschrieben wird. Es sollte verstanden werden, dass 1 eine vereinfachte Darstellung eines elektrischen Systems 100 zum Zweck der Erklärung ist und nicht dazu gedacht ist, dem Geltungsbereich oder die Anwendbarkeit des Gegenstandes, welcher hierin beschrieben wird, in irgendeiner Weise zu begrenzen: Daher können, auch wenn 1 direkte elektrische Verbindungen zwischen den Schaltungselementen und/oder Anschlüssen zeigt, alternative Ausführungsformen dazwischenliegende Schaltungselemente und/oder Komponenten aufweisen, während sie in einer im Wesentlichen gleichen Art und Weise funktionieren.
Die DC-Schnittstelle 102 repräsentiert im Allgemeinen die physikalische Schnittstelle (zum Beispiel Anschlüsse, Verbinder und dergleichen) zum Koppeln des elektrischen Systems 100 an eine DC-Energiequelle 120. In einer beispielhaften Ausführungsform betreibt das Steuermodul 108 das Wechselrichtermodul 104 basierend zumindest teilweise auf den gemessenen Werten für die Phasenströme des Elektromotors 106, welche von den Motorphasenstromsensoren 110, 112 erhalten wurden, um einen gewünschten Leistungsfluss zwischen der DC-Energiequelle 120 und dem Elektromotor 106 zu erreichen, wie im Folgenden im größeren Detail beschrieben wird.
In einer beispielhaften Ausführungsform ist die DC-Energiequelle 120 (oder alternativ Energiespeicherquelle oder ESS) dazu in der Lage, einen Gleichstrom an das elektrische System 100 bei einem bestimmten DC-Spannungsniveau zu liefern und/oder von diesem zu empfangen. Abhängig von der Ausführungsform kann die Energiequelle 120 als Batterie, als Brennstoffzelle (oder als Brennstoffzellestapel), als Ultrakondensator, als gesteuerter Generatorausgang oder als eine andere geeignete Spannungsquelle ausgebildet sein. Die Batterie kann jede Art von Batterie sein, welche für die Verwendung in der gewünschten Applikation geeignet ist, sowie zum Beispiel eine Blei-Säure-Batterie, eine Lithium-Ionen-Batterie, eine Nickel-Metall-Batterie, ein wiederaufladbares Hochspannungsbatteriepaket oder irgendein anderes geeignetes Energiespeicherelement. In einer beispielhaften Ausführungsform hat die DC-Energiequelle 120 einen nominellen DC-Spannungsbereich von ca. 200 bis ca. 500 Volt DC. Wie gezeigt kann das elektrische System 100 einen Kondensator 158 (alternativ auch als DC-Verbindungskondensator oder Bulkkondensator bezeichnet) aufweisen, welcher zwischen Knoten 154 und einen anderen Knoten 156 der DC-Schnittstelle 102 und des Wechselrichtermoduls 104 gekoppelt und welcher elektrisch parallel zu der DC-Energiequelle 120 angeordnet ist, um die Spannungswelligkeit an der DC-Schnittstelle 102 und/oder der DC-Energiequelle 120 zu reduzieren, wie aus dem Stand der Technik bekannt ist.
Das Fahrzeug 160 ist bevorzugter Weise als ein Automobil ausgeführt, sowie zum Beispiel eine Limousine, ein Kombi, ein Truck, ein Sport Utility Fahrzeug (SUV) und kann ein zweiradgetrieben (2WD) (das heißt hinterradangetrieben oder vorderradangetrieben), vierradangetrieben (4WD) oder allradangetrieben (AWD)) sein. Das Fahrzeug 160 kann zusätzlich zu dem Elektromotor 106 auch eine beliebige Art von oder eine Kombination von einer Vielzahl von unterschiedlichen Motoren aufweisen, sowie zum Beispiel ein Benzin- oder Diesel-betriebener Verbrennungsmotor, ein Flex Benzin-Fahrzeugmotor (FFV) (das heißt verwendet eine Mixtur aus Benzin und Alkohol), ein mit Gas-Gemisch betriebener Motor (zum Beispiel Wasserstoff und Erdgas), ein Verbrennungs-/Elektromotor-Hybridmotor.
In einer beispielhaften Ausführungsform ist ein erster Motorphasenstromsensor 110 zwischen das Invertermodul 104 und den Elektromotor 106 zwischengeschaltet oder anderweitig dazwischen angeordnet und dazu ausgebildet, einen Phasenstrom für eine erste Phase des Elektromotors 106 (zum Beispiel Phase A) zu messen und ein zweiter Motorphasenstromsensor 112 ist zwischen das Wechselrichtermodul 104 und den Elektromotor 106 zwischengeschaltet oder anderweitig dazwischen angeordnet und dazu ausgebildet, einen Phasenstrom für eine zweite Phase des Elektromotors 106 (zum Beispiel Phase B) zu messen. In einer beispielhaften Ausführungsform ist jeder der Phasenstromsensoren 110, 112 als Hall-Effekt-Stromsensor ausgebildet, welcher ausgebildet ist, den entsprechenden Phasenstrom innerhalb von mindestens ca. 2% bis ca. 5% des gesamten Strommessbereichs für den Stromsensor zu messen.
In einer beispielhaften Ausführungsform ist der Elektromotor 106 als Mehrphasenwechselstrom(AC)-Motor ausgebildet und weist einen Satz von Windungen (oder Spulen) auf, wobei jede Windung einer Phase des Motors 106 entspricht. In der dargestellten Ausführungsform der 1 ist der Motor 106 als Dreiphasen-AC-Motor ausgeführt, welcher einen Dreiphasensatz von Wicklungen, einschließlich einer ersten (zum Beispiel Phase A) Windung 122, einer zweiten (zum Beispiel Phase B) Windung 124 und einer dritten (zum Beispiel Phase C) Windung 126, hat. In diesem Zusammenhang ist der Phasenstromsensor 110 dazu ausgebildet, den Strom zu messen, welcher durch die erste Wicklung 122 (zum Beispiel den Phasenmotorstrom der Phase A) fließt, und Phasenstromsensor 112 ist dazu ausgebildet, den Strom zu messen, welcher durch die zweite Wicklung 124 (zum Beispiel der Motorstrom der Phase B) fließt. Es sollte verstanden werden, dass die Bezeichnung der Phasen A, B und C zur Vereinfachung der Beschreibung dient und nicht dazu gedacht ist, den Gegenstand in irgendeiner Weise zu beschränken.
In einer beispielhaften Ausführungsform sind die Wicklungen 122, 124, 126 in einer Sternschaltung angeordnet, wobei ein Ende jeder Wicklung mit den Enden der anderen Wicklungen an einen gemeinsamen Knoten gekoppelt ist. Zum Beispiel, wie in 1 gezeigt, sind die Wicklungen 122, 124, 126 in einem gemeinsamen Knoten 128 verbunden und/oder abgeschlossen. Der Motor 106 kann ein Induktionsmotor, ein Permanentmagnetmotor oder jede andere Art, welche für die gewünschte Anmeldung geeignet ist, sein. Auch wenn nicht dargestellt, kann der Motor 106 auch ein in diesem angeordnetes Getriebe aufweisen, so dass der Motor 106 und das Getriebe mechanisch zumindest mit einem der Räder des Fahrzeugs 160 durch eine oder mehrere Antriebswellen gekoppelt sind. Zusätzlich kann der Motor 106 eine Statoranordnung (einschließlich der Spulen), eine Rotoranordnung (einschließlich eines ferromagnetischen Kerns) und eine Kühlflüssigkeit (zum Beispiel ein Kühlmittel) aufweisen, so wie einem Fachmann bekannt sein wird. Es sollte verstanden werden, dass auch wenn das elektrische System 100 hierin im Zusammenhang mit einem Dreiphasenmotor beschrieben ist, der Gegenstand, welcher hierin beschrieben wird, nicht als auf Dreiphasenmotoren beschränkt gedacht ist.
In der dargestellten Ausführungsform weist das Leistungswechselrichtermodul 104 sechs Schaltelemente 130, 134, 138, 132, 136, 140 (zum Beispiel Halbleitervorrichtungen, wie zum Beispiel Transistoren und/oder Schalter) mit antiparallelen Dioden (das heißt Dioden, welche antiparallel zu jedem Schalter sind) auf. In diesem Zusammenhang sind alle Schalter und Dioden jeweils elektrisch parallel mit umgekehrter oder inverser Polarität angeordnet. Die antiparallele Konfiguration erlaubt einen bidirektionalen Stromfluss, während Spannung undirektional blockiert wird, wie in dem Stand der Technik bekannt. In dieser Anordnung ist die Richtung des Stroms durch die Schalter entgegengesetzt der Richtung des erlaubten Stroms durch die entsprechenden Dioden. Die antiparallelen Dioden werden über jeden Schalter angeschlossen, um einen Pfad für den Strom zu der DC-Energiequelle 120 zum Laden der DC-Energiequelle 120 bereitzustellen, wenn der entsprechende Schalter aus ist. Bevorzugter Weise werden die Schalter unter Verwendung von Bipolartransistoren mit isolierter Gateelektrode (IGBTs) ausgeführt; in alternativen Ausführungsformen können die Schalter jedoch, als Feldeffekttransistoren (zum Beispiel ein MOSFET) oder andere Schaltelemente, welche aus dem Stand der Technik bekannt sind, realisiert werden.
Wie gezeigt sind die Schalter in dem Wechselrichtermodul 104 in drei Phasenzweigen (oder Paaren) 142, 144, 146 angeordnet, wobei jeder Phasenzweig 142, 144, 146 mit einem entsprechenden Ende der Wicklungen 122, 124, 126 gekoppelt ist. In diesem Zusammenhang ist ein Knoten 148 zwischen den Schaltern 130, 132 des ersten Phasenzweigs 142 mit der Phase A-Wicklung 122 gekoppelt und ein Knoten 150 zwischen den Schaltern 134, 136 des zweiten Phasenzweigs 144 ist mit der Phase B-Wicklung 124 gekoppelt und ein Knoten 152 zwischen den Schaltern 138, 140 des dritten Phasenzweigs 146 ist mit der Phase C-Wicklung 126 gekoppelt. Dementsprechend kann der Phasenzweig 142 als Phase A-Zweig, Phasenzweig 144 als Phase B-Zweig und Phasenzweig 146 als Phase C-Zweig bezeichnet werden.
Wie oben dargestellt sind die Phasenstromsensoren 110, 112 jeweils zwischen einem Phasenzweig 142, 144 des Wechselrichtermoduls 104 und dessen entsprechender Wicklung 122, 124 angeordnet, so dass jeder Phasenstromsensor 110, 112 Werte für einen Phasenstrom, welcher von dem Invertermodul 104 zu dem Elektromotor 106 oder von dem Elektromotor 106 zu dem Invertermodul 104 fließt, misst, sensiert oder anderweitig Werte dafür erfasst. Zum Beispiel ist, wie gezeigt, der erste Phasenstromsensor 110 zwischen Knoten 148 des Phasenzweigs 142 und Wicklung 122 angeordnet oder anderweitig dazwischengeschaltet und misst den Motorstrom (I_A) der Phase A und der zweite Phasenstromsensor 112 ist zwischen Konten 150 des Phasenzweigs 144 und Wicklung 124 angeordnet oder anderweitig dazwischen geschaltet und misst den Motorstrom (I_B) der Phase B. Es sollte beachtet werden, dass auch wenn 1 die Phasenstromsensoren 110, 112 als zum Messen der Motorströme der Phasen A und B zum Zweck der Erklärung anzeigt, die Phasenstromsensoren 110, 112 in alternativen Ausführungsformen angeordnet sein können, um die Motorströme der Phasen A und C oder Phasen B und C zu messe.
In 1 dargestellt, ist ein erster Phasenzweigstromsensor 114 zwischen Knoten 148 des Phasenzweigs 142 der Phase A des Wechselrichtermoduls 104 und einem Knoten 154 der DC-Schnittstelle 102 zwischengeschaltet oder anderweitig dazwischen angeordnet und dazu ausgebildet, den Strom zu messen, welcher zwischen Phasenzweig 142 der Phase A von Knoten 148 zu Knoten 154 durch den Schalter 132 fließt. In diesem Zusammenhang sollte, wenn der Schalter 132 geschlossen ist oder anderweitig angeschaltet ist und Motorstrom der Phase A durch die Wicklung 124 der Phase A in einer negativen Richtung (in der Richtung entgegengesetzt zu Pfeil 170) von Knoten 128 zu Knoten 148 fließt, der Phasenzweigstrom, welcher von dem Phasenstromsensor 114 gemessen wird, im Wesentlichen gleich dem Motorstrom der Phase A, welcher durch den Phasenstromsensor 110 der Phase A gemessen wird, sein, wie im Folgenden detaillierter beschrieben wird. Alternativ sollte, wenn der Schalter 132 geöffnet ist oder der Motorstrom der Phase A durch die Wicklung 124 der Phase A in einer positiven Richtung (angezeigt durch Pfeil 170) von Knoten 148 zu Knoten 128 fließt, der Phasenzweigstrom, welcher von dem Phasenzweigstromsensor 114 gemessen wird, im Wesentlichen gleich Null sein, während der Strom von Knoten 154 zu Knoten 148 durch die antiparallel zu Schalter 132 angeordnete Diode fließt.
In einer beispielhaften Ausführungsform ist der Stromsensor 114 als Pilotstromsensor, welcher mit dem Schalter 132 integriert ist, ausgebildet. Zum Beispiel kann der Schalter 132 als Transistor realisiert sein, welcher auf einem Halbleitersubstrat oder Kern gebildet ist, wobei der Stromsensor 114 in das gleiche Halbleitersubstrat oder Kern integriert ist und den Strom, welcher durch den Schalter 132 fließt, sensiert oder anderweitig misst, um ein elektrisches Signal zu erzeugen, welches kennzeichnend für oder beeinflusst von der Größenordnung des Stroms, welcher durch den Schalter 132 fließt, ist. In einer beispielhaften Ausführungsform misst der Phasenzweigstromsensor 114 den Strom, welcher durch den Schalter 132 fließt, innerhalb von ungefähr 10% von dessen vollem Strommessbereich. Auf ähnliche Weise sind in einer beispielhaften Ausführungsform die anderen Phasenzweigstromsensoren 116, 118 auch als Pilotstromsensoren, welche mit dem entsprechenden Schalter 136, 140 von deren entsprechenden Phasenzweigen 144, 146 integriert sind, ausgebildet. In diesem Zusammenhang ist der zweite Phasenstromsensor 116 zwischen Knoten 150 des Zweigs 144 der Phase B und Knoten 154 der DC-Schnittstelle 102 zwischengeschaltet oder anderweitig angeordnet und dazu ausgebildet, den Strom, welcher zwischen dem Zweig 144 der Phase B von dem Knoten 150 zu Knoten 154 durch den Schalter 136 fließt, und der dritte Phasenzweigstromsensor 118 ist zwischen Knoten 152 des Phasenzweigs 146 der Phase C und Knoten 154 der DC-Schnittstelle 102 zwischengeschaltet oder anderweitig angeordnet und dazu ausgebildet, den Strom, welcher in dem Zweig 146 der Phase C von Knoten 152 zu Knoten 154 durch Schalter 140 fließt, zu messen.
Das Steuermodul 108 repräsentiert im Allgemeinen die Hardware, Firmware und/oder Software, welche dazu ausgebildet ist, die Schalter 130, 134, 138, 132, 136, 140 des Wechselrichtermoduls 104 zu betreiben und/oder zu modulieren, um einen gewünschten Leistungsfluss zwischen der DC-Energiequelle 120 und dem Elektromotor 106 zu erreichen. In einer beispielhaften Ausführungsform ist das Steuermodul 108 in betrieblicher Kommunikation und/oder elektrisch mit dem Invertermodul 104 und den Stromsensoren 110, 112 gekoppelt. Das Steuermodul 108 reagiert auf Befehle, welche von dem Fahrer des Fahrzeugs 160 (zum Beispiel über ein Gaspedal) empfangen werden, und stellt dem Wechselrichtermodul 104 einen Befehl bereit, um den Ausgang der in Wechselrichterphasenzweige 142, 144, 146 zu steuern. In einer beispielhaften Ausführungsform ist das Steuermodul 108 dazu ausgebildet, das Wechselrichtermodul 104 unter Verwendung von hochfrequenter Pulsweitenmodulation (PWM) zu modulieren und zu steuern, wie im Folgenden beschrieben wird. Das Steuermodul 108 stellt PWM-Befehlssignale bereit, um die Schalter 130, 134, 138, 132, 136, 140 der Wechselrichterphasenzweige 142, 144, 146 zu betreiben (zum Beispiel Öffnen und/oder Schließen), um zu bewirken, dass Ausgangsspannungen über den Wicklungen 122, 124, 126 in dem Motor 106 angewendet werden, was im Gegenzug einen Strom oder Ströme durch die Wicklungen 122, 124, 126 des Motors 106 erzeugt, um den Motor 106 mit dem vorgegebenen Drehmoment zu betreiben. In einer beispielhaften Ausführungsform implementiert das Steuermodul 108 eine strombasierte Steuerung des Motors 106 mit einer geschlossenen Regelschleife (oder Stromregulierte), wobei die PWM-Signale basierend auf Differenzen zwischen den Motorphasenströmen, welche von den Phasenstromsensoren 110, 112 erfasst werden, und gewünschten (oder vorgegebenen Motorphasenströmen) bestimmt oder anderweitig angepasst werden.
Abhängig von der Ausführungsform kann das Steuermodul 108 als Allzweckprozessor, ein Mikroprozessor, ein Mikrocontroller, ein Assoziativspeicher, ein digitaler Signalprozessor, ein anwendungsspezifischer integrierter Schaltkreis, ein feldprogrammierbares Gatterarray (FPGA), jede geeignete programmierbare Logikeinrichtung, diskrete Gatter oder Transistorlogik, diskrete Hardwarekomponenten oder jede Kombination davon ausgebildet sein, welche dazu ausgebildet ist, die hierin beschriebenen Funktionen zu unterstützen und/oder auszuführen. Auch wenn dies nicht dargestellt ist, kann das Steuermodul 108 Strom und/oder Spannungskommandos für die Phasen des Motors 106 als Antowrt auf das Empfangen einer Drehmomentvorgabe von einer elektronischen Steuereinheit (ECU), einem Systemcontroller, oder einem anderen Steuermodul innerhalb des Fahrzeugs 160, erzeugen. Ferner kann in einigen Ausführungsformen das Steuermodul 108 integraler Bestandteil einer ECU oder eines anderen Fahrzeugsteuermoduls sein.
Wie im Folgenden im größeren Detail beschrieben, ist das Steuermodul 108 in einer beispielhaften Ausführungsform mit den Wechselrichterphasenzweigenstromsensoren 114, 116, 118 gekoppelt und validiert, verifiziert oder überwacht anderweitig, basierend auf dem Verhältnis zwischen den Motorphasenströmen, welche von den Phasenstromsensoren 110, 112 gemessen werden, und den Phasenzweigströmen, welche von den Phasenzweigstromsensoren 114, 116, 118 gemessen werden, die gemessenen Werte, welche von den Stromsensoren 110, 112 erhalten werden, um sicherzustellen, dass die Stromsensoren 110, 112 richtig funktionieren. In diesem Zusammenhang bestimmt, wie im Folgenden im größeren Detail beschrieben, das Steuermodul 108 erwartete Werte für die Phasenzweigströme basierend auf dem Zustand der Wechselrichterphasenzweige 142, 144, 146 zu dem Zeitpunkt, zu dem die gemessenen Phasenzweigströme erhalten werden. Wenn das Steuermodul 108 basierend auf dem Zustand des entsprechenden Schalters 132, 136, 140 des entsprechenden Phasenzweigs 142, 144, 146 und basierend auf der Richtung dessen entsprechenden Motorphasenstroms feststellt, dass ein entsprechender Phasenzweigstrom gleich dessen entsprechendem Motorphasenstrom sein soll, vergleicht das Steuermodul 108 den gemessenen Motorphasenstrom und dessen entsprechenden gemessenen Phasenzweigstrom, um sicherzustellen, dass diese im Wesentlichen gleich sind. Wenn eine Differenz zwischen dem gemessenen Motorphasenstrom und dem gemessenen Phasenzweigstrom einen ersten Schwellwert übersteigt (zum Beispiel eine vordefinierte Toleranz), bestimmt das Steuermodul 108, dass eine Fehlerbedingung in dem elektrischen System 100 existiert und leitet eine abhelfende Maßnahme ein, wie im Folgenden detaillierter beschrieben wird. Alternativ, wenn das Steuermodul 108 basierend auf dem Zustand des entsprechenden Schalters 132, 136, 140 und der Richtung dessen entsprechenden Motorphasenstroms bestimmt, dass ein entsprechender Phasenzweigstrom gleich Null sein sollte, analysiert das Steuermodul 108 die Größenordnung des gemessenen Phasenzweigstroms und bestimmt, dass eine Fehlerbedingung in dem elektrischen System 100 existiert und leitet eine abhelfende Maßnahme ein, wenn die Größenordnung des gemessenen Phasenzweigstroms einen zweiten Schwellwert übersteigt, wie im Folgenden im größeren Detail beschrieben wird. In Übereinstimmung mit einer oder mehreren Ausführungsformen sind der erste Schwellwert und der zweite Schwellwert gleich.
Es sollte verstanden werden, dass, auch wenn der Gegenstand hierin im Zusammenhang mit Phasenzweigstromsensoren 114, 116, 118, welche dazu ausgebildet sind, die Phasenzweigströme durch Schalter 132, 136, 140 zu messen, beschrieben wird, in der Praxis das elektrische System 100 zusätzlich zu oder anstelle von Phasenzweigstromsensoren 114, 116, 118 modifiziert werden kann, um Phasenzweigstromsensoren aufzuweisen, um die Phasenzweigströme, welche zwischen Knoten 148, 150, 152 der Wechselrichterphasenzweige 142, 144, 146 und einem Knoten 156 der DC-Schnittstelle 102 fließen, zu messen. Zum Beispiel können, auch wenn dies nicht in 1 gezeigt ist, in einigen Ausführungsformen Pilotstromsensoren in die Schalter 130, 134, 138 integriert sein. In diesem Zusammenhang ist ein erster Phasenzweigstromsensor dazu ausgebildet, den Strom zu messen, welcher in Phasenzweig 142 der Phase A von Knoten 156 zu Knoten 148 durch den Schalter 130 fließt, wobei, wenn der Schalter 130 geschlossen ist oder anderweitig eingeschaltet ist und der Phasenstrom der Phase A durch die Phasenwicklung 124 der Phase in einer positiven Richtung (durch Pfeil 170 angezeigt) fließt, der gemessene Phasenzweigstrom im Wesentlichen gleich dem Motorstrom der Phase A, welche durch den Stromsensor 110 der Phase A gemessen wird, sein sollte. Alternativ, wenn der Schalter 130 geöffnet ist oder der Phasenmotorstrom der Phase A durch die Phasenwicklung 124 der Phase A in eine negative Richtung (entgegengesetzt zu der durch Pfeil 170 angezeigten Richtung) fließt, sollte der gemessene Phasenzweigstrom im Wesentlichen gleich Null sein. Entsprechend sollte verstanden werden, dass der hierin beschriebene Gegenstand nicht dazu gedacht ist, auf irgendeine bestimmte Anzahl oder Konfigurationen von Phasenzweigstromsensoren beschränkt zu sein.
Nun bezugnehmend auf 2 kann in einer beispielhaften Ausführungsform ein elektrisches System dazu ausgebildet sein, den Steuerprozess 200 und zusätzliche Aufgaben, Funktionen und Operationen, welche unten beschrieben werden, auszuführen. Die Vielzahl von Aufgaben können durch Software, Hardware, Firmware oder eine beliebige Kombination davon durchgeführt werden. Zu darstellenden Zwecken kann sich die folgende Beschreibung auf Elemente beziehen, welche oben in Verbindung mit 1 genannt wurden. In der Praxis können die Aufgaben, Funktionen und Operationen von unterschiedlichen Elementen des beschriebenen Systems, wie zum Beispiel dem Wechselrichtermodul 104, den Stromsensoren 110, 112, 114, 116, 118 und/oder dem Steuermodul 108 durchgeführt werden. Es sollte verstanden werden, dass eine bliebige Anzahl von zusätzlichen oder alternativen Aufgaben vorhanden sein können und eine umfassendere Prozedur oder einen umfassenderen Prozess eingebettet sein können, welcher zusätzliche Funktionalitäten aufweist, welche hierin nicht im Detail beschrieben sind.
Bezugnehmend auf 2 und mit fortgeführtem Bezug auf 1 kann der Steuerprozess 200 ausgeführt werden, um einen mit einer geschlossenen Regelschleife durchgeführten Stromgesteuerten Betrieb eines Elektromotors, unter Verwendung eines Wechselrichtermoduls, durchzuführen, während auch die Stromsensoren, welche für die Stromregelung mit geschlossener Regelschleife den Strom genau messen, verifiziert werden und/oder ein Schutz vor einer Fehlerbedingung, welche in dem elektrischen System existieren kann, bereitgestellt wird. Der Steuerprozess 200 initialisiert oder beginnt mit dem Bestimmen von PWM-Vorgabesignalen für das Wechselrichtermodul für einen PWM-Zyklus (oder Schaltintervall) und dem Betreiben des Wechselrichtermoduls in Übereinstimmung mit den PWM-Vorgabesignalen während dem PWM-Zyklus (Aufgaben 202, 204). Zum Beispiel kann das Steuermodul 108 einen Drehmomentbefehl (zum Beispiel von einer ECU, einer Systemsteuerung oder einem anderen Steuermodul in dem Fahrzeug 160) erhalten und Stromvorgaben für den Elektromotor 106 basierend auf dem Drehmomentbefehl bestimmen. Basierend auf einer Differenz zwischen den Stromvorgaben und gemessenen Motorphasenströmen, welche von den Motorphasenstromsensoren 110, 112 erhalten werden, erzeugt das Steuermodul 108 PWM-Vorgabesignale für die Phasenzweige 142, 144, 146 des Wechselrichtermoduls 104, um den Befehlsstrom und damit das vorgegebene Drehmoment in dem Elektromotor 106 zu erzeugen. In einer beispielhaften Ausführungsform bestimmt das Steuermodul 108 Spannungsvorgaben zum Herstellen des vorgegebenen Stroms und bestimmt PWM-Befehlssignale für die Phasenzweige 142, 144, 146 des Wechselrichtermoduls 104 basierend auf den Spannungsvorgaben. Das Steuermodul 108 moduliert (zum Beispiel öffnet und/oder schließt) die Schalter der Phasenzweige 142, 144, 146 während dem PWM-Zyklus basierend auf den PWM-Befehlssignalen, was darin resultiert, dass ein oder mehrere Spannungsvektoren durch das Wechselrichtermodul 104 während einem PWM-Zyklus an den Elektromotor 106 angewendet werden, so dass die effektive AC-Spannung über den entsprechenden Phasen der Wicklungen 122, 124, 126 ungefähr gleich den Spannungsvorgaben sind (innerhalb praktischer und/oder realistischer Operationstoleranzen), wie im Stand der Technik bekannt.
In einer beispielhaften Ausführungsform fährt der Steuerprozess 200 mit dem Erhalten der gemessenen Werte der Motorphasenströme während dem PWM-Zyklus (Aufgabe 206) fort. In einer beispielhaften Ausführungsform erhält das Steuermodul 108 gemessene Werte für die Motorphasenströme von den Phasenstromsensoren 110, 112 zu einer bestimmten Zeit während dem PWM-Zyklus. Zum Beispiel können die gemessenen Werte der Motorphasenströme gleichzeitig zu einem Zeitpunkt des PWM-Zyklus erhalten und/oder gemessen werden, was den durchschnittlichen Strom des PWM-Zyklusses ergeben würde, um eine Stromsteuerung mit höherer Qualität bereitzustellen. Zum Beispiel kann in der Praxis das Steuermodul 108 die Phasenstromsensoren 110, 112 gleichzeitig und/oder parallel zu Beginn eines PWM-Zyklusses lesen (oder samplen). In alternativen Ausführungsformen kann das Steuermodul 108 gemessene Werte für die Motorphasenströme von den Phasenstromsensoren 110, 112 in der Mitte eines PWM-Zyklusses, am Ende des PWM-Zyklusses oder an einem anderen Punkt des PWM-Zyklusses oder zu unterschiedlichen Zeiten (das heißt nicht gleichzeitig) während dem PWM-Zyklus erhalten. In anderen Ausführungsformen kann das Steuermodul 108 gemessene Werte für die Motorphasenströme durch Lesen (oder Samplen) der Phasenstromsensoren 110, 112 zur gleichen Zeit (oder synchron mit) des Lesens (oder Samplen) der Phasenzweigstromsensoren 114, 116, 118 jedes Mal, wenn ein unterschiedlicher Spannungsvektor an dem Motor 106 angelegt wird (jedes Mal wenn einer oder mehrere der Schalter 130, 132, 134, 136, 138, 140 den Zustand ändern), erhalten, wie im Folgenden detaillierter beschrieben. In einer beispielhaften Ausführungsform berechnet das Steuermodul 108 einen gemessenen Wert für einen Motorphasenstrom durch die Phasenwicklungen 126 der Phase C unter Verwendung der gemessenen Werte für die anderen zwei Motorphasenströme, welche von den Phasenstromsensoren 110, 112 erhalten wurden, basierend auf Kirchhoffs Stromgesetz. In diesem Zusammenhang addieren sich, für einen in Sternschaltungen angeordneten Elektromotor, die Motorphasenströme zu Null (zum Beispiel I_A + I_B + I_C = 0), wobei das Steuermodul 108 einen gemessenen Phasenmotorstrom (I_C) der Phase C basierend auf den gemessenen Werten für die Motorströme der Phasen A und Phasen B von den Phasenstromsensoren 110, 112 berechnet (zum Beispiel I_C = –I_A – I_B).
In einer beispielhaften Ausführungsform fährt der Steuerprozess 200 mit dem Erhalten von gemessenen Werten der Phasenzweigströme während dem PWM-Zyklus (Aufgabe 208) fort. In einer beispielhaften Ausführungsform erhält das Steuermodul 108 einen gemessenen Wert für die Phasenzweigströme von den Phasenzweigstromsensoren 114, 116, 118 jedes Mal, wenn ein unterschiedlicher Spannungsvektor an dem Elektromotor 106 angelegt wird. In diesem Zusammenhang kann das Steuermodul 108 einen gemessenen Wert für die Phasenzweigströme von den Phasenzweigstromsensoren 114, 116, 118 jedes Mal lesen (oder samplen), wenn das Steuermodul 108 das Wechselrichtermodul 104 betreibt, um den Spannungsvektor, welcher an dem Elektromotor 106 angelegt wird, zu verändern. In anderen Worten erhält das Steuermodul 108 einen gemessenen Wert der Phasenzweigströme von den Phasenzweigstromsensoren 114, 116, 118 jedes Mal, wenn der Zustand eines oder mehrerer Schalter der Phasenzweige 142, 144, 146 sich während einem PWM-Zyklus verändert. Zum Beispiel kann in einem PWM-Zyklus das Wechselrichtermodul 104 zwei aktive Vektoren (oder nicht Null-Vektoren) und einen Null-Vektor implementieren und/oder anwenden, was in drei gemessenen Werten für die Phasenzweigströme resultiert, welche während diesem PWM-Zyklus erhalten werden. In einer beispielhaften Ausführungsform speichert das Steuermodul 108 die gemessenen Werte der Phasenzweigströme für den PWM-Zyklus und unterhält eine Verknüpfung zwischen jedem gemessenen Wert der Phasenzweigströme und dem Zustand der Schalter der Phasenzweige 142, 144, 146, zu jenem Zeitpunkt, zu welchem die Phasenstromsensoren 114, 116, 118 gelesen und/oder gesamplet wurden, um die entsprechenden gemessenen Werte (zum Beispiel den Spannungsvektor zu der Zeit, zu welcher der entsprechende gemessene Wert erhalten wurde) zu erhalten. In Übereinstimmung mit einer oder mehrerer Ausführungsformen, kann das Steuermodul 108, wenn mehrere gemessene Werte für Phasenzweigströme während dem PWM-Intervall erhalten werden, die gemessenen Werte mitteln, welche gleich sein sollten, wie im Folgenden im größeren Detail beschrieben wird.
In einer beispielhaften Ausführungsform fährt der Steuerprozess 200 mit dem Bestimmen der erwarteten Werte für die gemessenen Phasenzweigströme, basierend auf den gemessenen Motorphasenströmen und den PWM-Vorgabensignalen während dem PWM-Zyklus, fort (Aufgabe 210). In diesem Zusammenhang bestimmt das Steuermodul 108 die erwarteten Werte für die Phasenzweigströme basierend auf den Spannungsvektoren, welche zu derjenigen Zeit angewendet wurden, zu welcher die Phasenzweigstromsensoren 114, 116, 118 gelesen und/oder gesamplet wurden (zum Beispiel den Zustand der Schalter 132, 136, 140) und der Richtung der Motorphasenströme während dem PWM-Zyklus. Zum Beispiel bestimmt das Steuermodul 108, wenn während einem PWM-Intervall ein gemessener Wert für den Phasenstrom der Phase A positiv ist (zum Beispiel in der Richtung, welche durch Pfeil 170 angezeigt wird), einen erwarteten Wert von Null für jeden gemessenen Phasenzweigstrom der Phase A, welcher während dem PWM-Intervall erhalten wurde. Wenn der gemessene Wert für den Phasenstrom der Phase A negativ ist (zum Beispiel entgegen der Richtung des Pfeils 170) bestimmt das Steuermodul 108, dass der erwartete Phasenzweigstromwert der Phase A gleich dem Phasenmotorstrom der Phase A ist oder diesem anderweitig entspricht (das heißt der Strom durch die Phase A-Windungen 122), für jeden gemessenen Wert für den Phasenzweigstrom der Phase A, welcher von dem Phasenzweigstromsensoren 114 der Phase A erhalten wird, wenn der Schalter 132 geschlossen ist und bestimmt anderweitig, dass ein erwarteter Wert von Null für jeden gemessen Wert des Phasenzweigstroms der Phase A von dem Phasenzweigstromsensor 114 erhalten wird, wenn Schalter 132 geöffnet ist. In Übereinstimmung mit einer oder mehreren Ausführungsformen kann das Steuermodul 108 den gemessenen Phasenzweigstromwert der Phase A, welche während dem PWM-Intervall erhalten wurden, und welche gleich Null sein sollten, mitteln, um einen einzigen Wert für den gemessenen Phasenzweigstrom der Phase A zu erhalten, welcher gleich Null sein sollte, und separat die gemessenen Phasenzweigstromwerte der Phase A, welche während dem PWM-Intervall erhalten wurden, welche gleich den Phasenmotorströmen der Phase A sein sollten, mitteln, um einen einzelnen Wert für den gemessenen Phasenzweigstrom der Phase A zu erhalten, welcher gleich dem Motorstrom der Phase A sein sollte.
Auf eine ähnliche Art und Weise bestimmt das Steuermodul 108 einen erwarteten Wert für jeden Phasenzweigstromwert der Phase B, welcher von dem Phasenzweigstromsensor 116 der Phase B erhalten wird, wenn der gemessene Phasenmotorstrom der Phase B, welcher von dem Phasenstromsensor 112 der Phase B während dem PWM-Zyklus erhalten wird, positiv ist (das heißt in die durch Pfeil 180 angezeigte Richtung) oder wenn der Schalter 136 geöffnet wird, wenn der gemessene Phasenstromwert der Phase B erhalten wurde. Das Steuermodul 108 bestimmt einen erwarteten Wert, welcher dem Phasenmotorstrom der Phase B für jeden Phasenzweigstromwert der Phase B entspricht, welcher von dem Phasenzweigstromsensor 116 erhalten wurde, wenn der Schalter 136 geschlossen ist und der gemessene Phasenmotorstrom der Phase B negativ ist (das heißt in der Richtung entgegengesetzt dem Pfeil 180). Auf ähnliche Art bestimmt das Steuermodul 108 einen erwarteten Wert für jeden Phasenzweigstromwert der Phase C, welcher von dem Phasenzweigstromsensor 118 der Phase C erhalten wird, wenn der gemessene Phasenmotorstrom der Phase C, welcher basierend auf den gemessenen Phasenströmen, welche von den Motorphasenstromsensoren 110, 112 erhalten wurden, positiv ist oder wenn der Schalter 140 geöffnet ist, wenn der gemessene Phasenstromwert der Phase C erhalten wurde. Das Steuermodul 108 bestimmt einen erwarteten Wert, welcher dem Phasenmotorstrom der Phase C für jeden Phasenzweigstromwert der Phase C entspricht, welcher von dem Phasenzweigstromsensor 118 der Phase C erhalten wurde, wenn der Schalter 140 geschlossen ist und der berechnete gemessene Phasenmotorstrom der Phase C negativ ist.
In einer beispielhaften Ausführungsform fährt der Steuerprozess 200 damit fort, den gemessenen Wert oder die gemessenen Werte, welche für die Motorphasenströme und die Phasenzweigströme basierend auf den erwarteten Werten für die Phasenzweigströme erhalten wurden, zu validieren oder anderweitig zu verifizieren (Aufgabe 212). In einer beispielhaften Ausführungsform führt das Steuermodul 108 für jeden gemessenen Phasenzweigstrom einen Validierungsprozess 300, wie später in größerem Detail beschrieben im Zusammenhang mit 3, durch. Nachdem die Werte/der Wert, welche für die Motorphasenströme und die Phasenzweigströme erhalten wurden, validiert wurden, kann die Schleife, welche durch die Aufgaben 202, 204, 206, 208, 210 und 212 definiert wird, so oft wiederholt werden, wie dies während dem Betrieb des elektrischen Systems gewünscht ist, um die Motorphasenströme und die Phasenzweigströme während aufeinanderfolgenden PWM-Zyklen zu validieren und die korrekte Funktionalität der Stromsensoren 110, 112, 114, 116, 118 sicherzustellen. Wie im Folgenden in größerem Detail beschrieben, gelingt es dem Steuermodul 108 nicht, wenn ein gemessener Phasenzweigstrom von seinem erwarteten Wert um mehr als einen Schwellwert abweicht, welcher auf eine Fehlerbedingung hinweist, diesen gemessenen Phasenzweigstrom zu validieren oder zu verifizieren und das Steuermodul 108 initiiert eine oder mehrere abhelfende Maßnahmen und/oder andere Maßnahmen, um den sicheren und effektiven Betrieb des Elektromotors 106 sicherzustellen, wie im Folgenden in größerem Detail beschrieben.
Wie im Folgenden in größerem Detail beschrieben, vergleicht das Steuermodul 108 in einer beispielhaften Ausführungsform, wenn erwartet wird, dass ein entsprechender Phasenzweigstrom gleich zu dem korrespondierenden Motorphasenstrom ist, den gemessenen Phasenzweigstrom mit dessen korrespondierenden gemessenen Motorphasenstrom, um festzustellen oder anderweitig zu detektieren, wenn eine Differenz zwischen dem gemessenen Phasenzweigstrom und dem gemessenen Motorphasenstrom einen Schwellwert, welcher auf eine Fehlerbedingung hinweist, übersteigt. Zum Beispiel vergleicht das Steuermodul 108, wenn erwartet wird, dass der gemessene Phasenzweigstrom der Phase A gleich dem Phasenmotorstrom der Phase A ist, das Steuermodul 108 den gemessenen Wert/die gemessenen Werte für den Strom durch den Phase A-Zweig 142, welcher von dem Phasenzweigstromsensor der Phase A 114 erhalten wird, mit dem gemessenen Phasenmotorstrom der Phase A, welcher von dem Phasenstromsensor 110 der Phase A erhalten wurde, und bestimmt, ob eine Differenz zwischen dem gemessenen Phasenzweigstrom der Phase A und dem gemessenen Phasenmotorstrom der Phase A den Schwellwert übersteigt. In einer ähnlichen Art und Weise, wenn erwartet wird, dass der Phasenzweigstrom der Phase B gleich dem Phasenmotorstrom der Phase B ist, bestimmt das Steuermodul 108, ob eine Differenz zwischen dem gemessenen Phasenzweigstromwert/werten der Phase B, welche von dem Phasenzweigstromsensor 116 der Phase B erhalten wurden, und dem gemessenen Phasenmotorstromwert der Phase B, welcher von dem Phasenstromsensor 112 der Phase B erhalten wurde, den Schwellwert übersteigt. Auf ähnlicher Art und Weise, wenn erwartete wird, dass der gemessene Phasenzweigstrom der Phase C gleich dem Phasenmotorstrom der Phase C ist, bestimmt das Steuermodul 108, ob eine Differenz zwischen dem gemessenen Phasenzweigstromwert/werten der Phase C, welche von dem Phasenzweigstromsensor 118 der Phase C erhalten wurden, und dem gemessenen Phasenmotorstrom der Phase C, welcher basierend auf den gemessenen Motorphasenströmen berechnet wurde, den ersten Schwellwert übersteigt. Als Antwort auf das Bestimmen einer Differenz zwischen einem gemessenen Phasenzweigstrom und dessen entsprechend gemessenen Motorphasenstrom, welche den Schwellwert überschreitet, wenn erwartet wird, dass der gemessene Phasenzweigstrom gleich dem Motorphasenstrom ist, initiiert das Steuermodul 108 eine oder mehrere abhelfende Maßnahmen, wie im Folgenden in größerem Detail beschrieben.
Wenn erwartet wird, dass ein entsprechender Phasenzweigstrom gleich Null ist, bestimmt das Steuermodul 108, ob die Größenordnung des gemessenen Phasenzweigstroms einen zweiten Schwellwert übersteigt, welcher eine Fehlerbedingung anzeigt. Zum Beispiel, wenn erwartet wird, dass der gemessene Phasenzweigstrom der Phase A gleich Null ist, bestimmt das Steuermodul 108, ob der gemessene Wert/die gemessenen Werte für den Strom durch den Phasenzweig 142 der Phase A einen zweiten Schwellwert übersteigen. In ähnlicher Weise wie oben dargestellt initiiert das Steuermodul 108, als Antwort auf das Feststellen, dass eine Größenordnung eines gemessenen Phasenzweigstroms den zweiten Schwellwert übersteigt, wenn erwartet wird, dass der gemessene Phasenzweigstrom gleich Null ist, eine oder mehrere abhelfende Maßnahmen und/oder andere Maßnahmen, um den sicheren und effizienten Betrieb des Elektromotors 106 sicherzustellen.
Nun bezugnehmend auf 3 kann in einer beispielhaften Ausführungsform ein elektrisches System dazu ausgebildet sein, einen Validierungsprozess 300 und zusätzliche Aufgaben, Funktionen und Operationen, welche im Folgenden beschrieben sind, auszuführen. Die unterschiedlichen Aufgaben können durch Software, Hardware, Firmware oder jede Kombination davon durchgeführt werden. Zum Zweck der Darstellung kann die folgende Beschreibung sich auf Elemente beziehen, welche oben in Verbindung mit 1 genannt wurden. In der Praxis können die Aufgaben, Funktionen und Operationen von unterschiedlichen Elementen des beschriebenen Systems durchgeführt werden, wie zum Beispiel dem Wechselrichtermodul 104, den Stromsensoren 110, 112, 114, 116, 118 und/oder dem Steuermodul 108. Es sollte verstanden werden, dass jede Anzahl von zusätzlichen oder alternativen Aufgaben eingeschlossen werden kann und in ein umfassenderes Verfahren und einen umfassenderen Prozess eingeschlossen werden kann, welcher eine zusätzliche hierin nicht im Detail beschriebene Funktionalität aufweist.
Bezugnehmend auf 3 und mit fortgesetzter Bezugnahme auf 1 wird der Validierungsprozess 300 in einer beispielhaften Ausführungsform für jeden gemessenen Phasenzweigstromwert durchgeführt, um eine Fehlerbedingung (zum Beispiel eine Fehlerbedingung oder einen Fehler in einem der Stromsensoren) zu erkennen oder anderweitig zu identifizieren, wenn eine Differenz zwischen einem gemessenen Wert und einem erwarteten Wert für den entsprechenden Phasenzweigstrom einen Schwellwert übersteigt. In diesem Zusammenhang wird der Schwellwert derart gewählt, dass eine Differenz zwischen dem gemessenen Wert und dem erwarteten Wert, die einen Schwellwert übersteigt, kennzeichnend für eine Fehlerbedingung in dem elektrischen System 100 (zum Beispiel einen Stromsensorfehler oder eine Fehlerbedingung in dem elektrischen System 100) ist, während eine Differenz zwischen einem gemessenen Wert und einem erwarteten Wert für den Phasenzweigstrom, welche kleiner als der Schwellwert ist, anzeigt, dass die Phasenzweigstromsensoren 114, 116, 118 korrekt funktionieren und/oder innerhalb einer gewünschten Toleranz gegenüber den Motorphasenstromsensoren 110, 112 liegen. Zum Beispiel ist in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Schwellwert ca. 20% des erwarteten Maximalwerts für die Motorphasenströme während dem Betrieb des elektrischen Systems 100. In diesem Zusammenhang validiert oder verifiziert der Validierungsprozess 300 die Genauigkeit eines gemessenen Phasenzweigstroms von einem Phasenzweigstromsensor 114, 116, 118, wenn die Differenz zwischen dem gemessenen Wert und dem erwarteten Wert für den Phasenzweigstrom geringer ist als der Schwellwert.
Der Validierungsprozess 300 beginnt mit dem Feststellen, ob ein Wert ungleich Null für den entsprechenden gemessenen Phasenzweigstrom, welcher validiert wird, erwartet wird (Aufgabe 302). In diesem Zusammenhang, wie oben beschrieben, bestimmt das Steuermodul 108, dass erwartet wird, dass ein entsprechender gemessener Phasenzweigstrom, welcher von einem entsprechenden Phasenzweigstromsensor 114, 116, 118 erhalten wird, gleich Null sein soll, wenn dessen verknüpfter Schalter 132, 136, 140 geöffnet (oder abgeschaltet) ist oder dessen entsprechender Motorphasenstrom in der positiven Richtung (zum Beispiel durch einen entsprechenden Phasenzweig 142, 144, 146 von Knoten 154 zu Knoten 128 fließend) ist. Alternativ bestimmt das Steuermodul 108, dass erwartet wird, dass ein entsprechender gemessener Phasenzweigstrom, welcher von dem entsprechenden Phasenzweigstromsensor 114, 116, 118 erhalten wird, gleich dessen entsprechendem gemessenen Motorphasenstrom sein soll, wenn dessen verknüpfter Schalter 132, 136, 140 geschlossen (oder angeschaltet) ist oder dessen entsprechender Motorphasenstrom in der negativen Richtung (zum Beispiel durch einen entsprechenden Phasenzweig 142, 144, 146, von Knoten 128 zu Knoten 154 fließend) ist.
In Antwort auf das Bestimmen, dass der entsprechende gemessene Phasenzweigstromwert, welcher validiert wird, nicht gleich Null sein soll, fährt der Validierungsprozess 300 mit dem Vergleichen des entsprechenden gemessenen Phasenzweigstromwertes mit dessen entsprechendem gemessenen Motorphasenstrom und dem Bestimmen, ob die Differenz zwischen dem gemessenen Phasenzweigstrom und dem gemessenen Motorphasenstrom einen ersten Schwellwert, welcher kennzeichnend für eine Fehlerbedingung ist, übersteigt (Aufgabe 304) fort. In Antwort auf das Bestimmen, dass die Differenz zwischen dem gemessenen Phasenzweigstromwert und dessen entsprechendem Motorphasenstromwert kleiner als der erste Schwellwert ist, werden der gemessene Phasenzweigstrom und der gemessene Motorphasenstromwert verifiziert oder anderweitig validiert und der Validierungsprozess 300 endet oder wiederholt sich für einen anderen gemessenen Phasenzweigstromwert.
Als Antwort auf das Bestimmen, dass die Differenz zwischen einem gemessenen Phasenzweigstrom und dessen entsprechendem gemessenen Motorphasenstrom einen ersten Schwellwert übersteigt, identifiziert der Validierungsprozess 300 eine Fehlerbedingung und initiiert abhelfende Maßnahmen (Aufgabe 306). Zum Beispiel kann das Steuermodul 108 in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform den stromgesteuerten Betrieb des Elektromotors abschalten und geeignete PWM-Befehlssignale bereitstellen, um den Elektromotor 106 sicher zu einem Halt zu bringen. In anderen Ausführungsformen kann das Steuermodul 108 die Spannung und/oder den Strom, welcher dem Elektromotor 106 bereitgestellt wird, in einer Art steuern, welche dazu führt, dass das Drehmoment, welches von dem Elektromotor 106 erzeugt wird, die Drehmomentvorgabe ungefähr befolgt, ohne sich auf die Stromsensoren 110, 112 zu verlassen. In einigen Ausführungsformen kann das Steuermodul 108 die Spannung und/oder den Strom, welcher dem Elektromotor 106 bereitgestellt wird, begrenzen. Zusätzlich kann das Steuermodul 108 dazu ausgebildet sein, zusätzliche abhelfende Maßnahmen zu ergreifen, so wie zum Beispiel das Bereitstellen einer Benachrichtigung über einen Stromsensorfehler an eine ECU oder andere überwachende Steuersysteme oder Komponenten des elektrischen Systems 100, was bewirkt, dass eine hörbare und/oder sichtbare Warnung in dem Fahrzeug 160 erzeugt wird (zum Beispiel Einschalten eines „Motor überprüfen” Lichts). Es sollte verstanden werden, dass eine beliebige Anzahl von abhelfenden Maßnahmen und eine Vielzahl von Kombinationen davon in einem bestimmten Ausführungsbeispiel benutzt werden können.
Es sollte verstanden werden, dass das Steuermodul 108 in einigen Ausführungsformen dazu ausgebildet sein kann, zu warten, um sicherzustellen, dass die Fehlerbedingung für zumindest eine vorgegebene Menge von Zeit weiter besteht oder anderweitig eine vorgegebene Anzahl von Malen detektiert wurde, bevor abhelfende Maßnahmen eingeleitet werden. Zum Beispiel kann das Steuermodul 108, als Antwort auf initiale Identifizieren der Fehlerbedingung, wenn ein entsprechender gemessener Phasenzweigstromwert validiert wird, das Steuermodul 108 eine Stoppuhr starten oder einen anderen geeigneten Mechanismus zum Zeitmessen und danach lediglich als Antwort darauf, dass identifiziert wird, dass eine Fehlerbedingung für diese entsprechende Phase des Motors 106 für eine größere Menge von Zeit besteht, als einem vorgegebenen Schwellwert von Menge an Zeit, welcher durch den Zeitzählmechanismus festgelegt ist, zusätzlichen abhelfenden Maßnahmen initiieren (zum Beispiel Stoppen des Motors 106, Begrenzen der Spannung und/oder des Stroms an den Motor 106 und/oder Bereitstellen einer Benachrichtigung an höhergelegene Systeme). Zum Beispiel kann das Steuermodul 108 in einigen Ausführungsformen, als Antwort auf das Identifizieren einer initialen Fehlerbedingung, wenn ein gemessener Phasenzweigstromwert für eine entsprechende Phase des Motors 106 validiert wird, für eine vorgegebene Menge von Zeit (zum Beispiel 200 Millisekunden) warten und dann zusätzliche abhelfende Maßnahmen als Antwort auf das Identifizieren des Vorhandenseins der Fehlerbedingung beim Ausführen des Validierungsprozesses 300, beim Validieren eines folgenden gemessenen Phasenzweigstromwerts für diese entsprechende Phase des Motors 106, welche nach der vorgegebenen Menge von Zeit erhalten wurde, zu intiieren. In anderen Ausführungsformen kann das Steuermodul 108, als Antwort auf das initiale Identifizieren der Fehlerbedingung, wenn ein entsprechender gemessener Phasenzweigstromwert validiert wird, einen Zähler starten und nur dann eine zusätzliche abhelfende Maßnahme/zusätzliche abhelfende Maßnahmen initiieren, wenn eine vorgegebene Anzahl von Fehlerbedingungen identifiziert werden. In diesem Zusammenhang kann das Steuermodul 108, für einen entsprechenden gemessenen Phasenzweigstrom, die Gelegenheit haben, den Validierungsprozess 300 an einer Vielzahl von gemessenen Werten für diesen entsprechenden gemessenen Phasenzweigstrom innerhalb einer bestimmten Menge von Zeit durchzuführen. Zum Beispiel kann das Steuermodul 108, innerhalb einer Periode von 200 Millisekunden, den Validierungsprozess 300 auf den gemessenen Phasenzweigstrom 30 der Phase A mehrere Male durchführen, wobei das Steuermodul 108 abhelfende Maßnahme lediglich dann einleiten kann, wenn eine Fehlerbedingung mehr als einen vorgegebenen Schwellwert von Malen innerhalb des 200 Millisekunden-Intervalls (zum Beispiel mehr als zehn Mal) oder mehr als 50% der Zeit während dem 200 Millisekunden-Intervall identifiziert wurde (zum Beispiel wenn das Steuermodul 108 den Validierungsprozess 300 dreißig Mal auf den gemessenen Phasenzweigstrom der Phase A über ein 200 Millisekunden-Intervall durchführt, führt das Steuermodul 108 abhelfende Maßnahmen ein, nachdem eine Fehlerbedingung zumindest fünfzehn Mal innerhalb des 200 Millisekunden-Intervalls festgestellt wurde).
Weiterhin bezugnehmend auf 3 bestimmt der Validierungsprozess 300 als Antwort auf das Feststellen, dass der entsprechende gemessene Phasenzweigstromwert, welcher validiert wird, gleich Null sein soll, ob die Größenordnung des gemessenen Phasenzweigstroms den zweiten Schwellwert, welcher kennzeichnend für eine Fehlerbedingung ist, übersteigt (Aufgabe 308). Als Antwort auf das Bestimmen, dass die Größenordnung des gemessenen Phasenzweigstroms geringer ist als der zweite Schwellwert, wird der gemessene Phasenzweigstrom verifiziert oder anderweitig validiert und der Validierungsprozess 300 wird beendet oder wird für einen anderen gemessenen Phasenzweigstromwert wiederholt. Als Antwort auf das Feststellen, dass die Größenordnung des gemessenen Phasenzweigstromwertes den zweiten Schwellwert übersteigt, wenn der gemessene Phasenzweigstromwert gleich Null sein sollte, identifiziert der Validierungsprozess 300 eine Fehlerbedingung und initiiert eine abhelfende Maßnahme (Aufgabe 306), wie oben beschrieben. Wie oben beschrieben, kann das Steuermodul 108 in Übereinstimmung mit einer oder mehreren Ausführungsformen als Antwort auf das initiale Identifizieren der Fehlerbedingung, wenn ein gemessener Phasenzweigstromwert gleich Null sein soll, eine Stoppuhr, einen Zähler oder einen anderen geeigneten Zeitzählmechanismus starten und danach zusätzliche abhelfende Maßnahmen nur in Antwort auf das Identifizieren, dass eine Fehlerbedingung für die entsprechende Phase des Motors 106 für eine Menge an Zeit weiter besteht, welche größer ist als ein vorgegebener Schwellwert an Zeit, welcher von dem Zeitmessmechanismus festgelegt wird oder dass die Fehlerbedingung eine vorgegebene Anzahl an Malen innerhalb der vorgegebenen Schwellwertmenge an Zeit auftritt, einleiten (zum Beispiel das Stoppen des Motors 106, Begrenzen der Spannung und/oder des Stroms an den Motor 106 und/oder Bereitstellen einer Benachrichtigung an ein höher gelegenes System).
In einer beispielhaften Ausführungsform wird der Validierungsprozess 300 für jeden gemessenen Phasenzweigstromwert, welcher während einem gegebenen PWM-Intervall erfasst wird, durchgeführt, um einen fehlerfreien Betrieb des elektrischen Systems 100 sicherzustellen und um sicherzustellen, dass die Stromsensoren 110, 112, 114, 116, 118 korrekt funktionieren. Z. B. bezugnehmend auf 3 mit Bezug auf 1 bestimmt das Steuermodul 108 für einen gemessenen Phasenzweigstromwert der Phase A, welcher von dem Phasenzweigstromsensor 114 der Phase A erhalten wurde, ob der erwartete Wert für den Phasenzweigstromsensor der Phase A gleich Null ist (Aufgabe 302). In diesem Zusammenhang bestimmt das Steuermodul 108, wenn der gemessene Phasenzweigstromwert der Phase A erhalten wurde, während der Schalter 132 geschlossen war und der gemessene Phasenstrom der Phase A, welcher von dem Phasenstromsensor 110 der Phase A erhalten wurde, negativ ist, dass der erwartete Wert für den gemessenen Phasenzweigstromwert der Phase A gleich dem Phasenmotorstrom der Phase A ist oder diesem anderweitig entspricht, und vergleicht als Antwort darauf den gemessenen Phasenzweigstromwert der Phase A, welcher von dem Phasenzweigstromsensor 114 der Phase A erhalten wurde, mit dem gemessenen Phasenstromwert der Phase A, welcher von dem Phasenstromsensor 110 der Phase A erhalten wurde (Aufgabe 304). Wenn die Differenz zwischen dem gemessenen Phasenzweigstromwert der Phase A, welcher von dem Phasenzweigstromsensor 114 der Phase A erhalten wurde, und dem gemessenen Phasenstromwert der Phase A, welcher von dem Phasenstromsensor 110 der Phase A erhalten wurde, geringer ist, als der Schwellwert, validiert das Steuermodul 108, dass die Phasenstromsensoren 110, 114 der Phase A korrekt funktionieren und dass die gemessenen Stromwerte von den Phasenstromsensoren 110, 114 der Phase A ausreichend genau sind, oder validiert dies anderweitig. Wenn jedoch die Differenz zwischen dem gemessenen Phasenzweigstromwert der Phase A, welcher von dem Phasenzweigstromsensor 114 der Phase A erhalten wurde, und dem gemessenen Phasenstromwert der Phase A, welcher von dem Phasenstromsensor 110 der Phase A erhalten wurde, den Schwellwert übersteigt, identifiziert das Steuermodul 108 eine Fehlerbedingung und initiiert eine oder mehrere abhelfende Maßnahmen (Aufgabe 306), wie oben beschrieben. Umgekehrt bestimmt das Steuermodul 108, wenn der gemessene Phasenzweigstromwert der Phase A erhalten wurde, während der Schalter 132 geöffnet wurde, oder der gemessene Phasenstrom der Phase A, welcher von dem Phasenzweigstromsensor 110 der Phase A erhalten wurde, positiv war, dass der erwartete Wert für den gemessenen Phasenzweigstromwert der Phase A gleich Null ist (Aufgabe 302) und vergleicht in Antwort darauf die Größenordnung des gemessenen Phasenzweigstromwertes der Phase A, welcher von dem Phasenzweigstromsensor 114 der Phase A erhalten wurde, mit dem zweiten Schwellwert (Aufgabe 308). Wenn die Größenordnung des gemessenen Phasenzweigstromwertes der Phase A, welche von dem Phasenzweigstromsensor 114 der Phase A erhalten wurde, geringer ist als der zweite Schwellwert, validiert das Steuermodul 108, dass der Phasenzweigstromsensor 114 der Phase A korrekt funktioniert, oder stellt dies anderweitig fest. Wenn jedoch die Größenordnung des gemessenen Phasenzweigstromwertes der Phase A, welche von dem Phasenzweigstromsensor 114 der Phase A erhalten wird, den zweiten Schwellwert übersteigt, identifiziert das Steuermodul 108 eine Fehlerbedingung und initiiert eine oder mehrere abhelfende Maßnahmen (Aufgabe 306). Das Steuermodul 108 kann den Validierungsprozess 300 für die gemessenen Phasenzweigstromwerte der Phase B und gemessenen Phasenzweigstromwerte der Phase C dann wiederholen, welche von den verbleibenden Phasenzweigstromsensoren 116, 118 während dem PWM-Intervall erhalten werden.
Ein Vorteil des Systems und/oder Verfahrens, welches oben beschrieben wird, ist, dass nur zwei relativ hochgenaue Motorphasenstromsensoren verwendet werden, um eine strombasierte Steuerung des Elektromotors bereitzustellen, während Phasenzweigstromsensoren verwendet werden, um die Genauigkeit der zwei Phasenstromsensoren zu verifizieren und/oder zu validieren und andere Fehlerbedingungen in dem elektrischen System zu erkennen. Als Ergebnis kann ein ungewolltes Motordrehmoment verhindert werden oder anderweitig ausreichend schnell erkannt werden (zum Beispiel innerhalb eines PWM-Zyklus oder innerhalb eines vorgegebenen Zeitrahmens). zusätzlich können die fehlerhaften Phasenstromsensoren identifiziert werden. zum Beispiel kann, wenn die Differenz zwischen den gemessenen Werten und erwarteten Werten für den Strom größer als der Schwellwert der Phase A ist, aber geringer ist als der Schwellwert für den Strom der Phase B und den Strom der Phase C, festgestellt werden, dass der Phasenstromsensor der Phase A (zum Beispiel Stromsensor 110) nicht korrekt funktioniert.
Der Kürze willen werden konventionelle Techniken, welche sich auf elektrische Energie und/oder Leistungswandlung, Leistungswechselrichter, Pulsweitenmodulation, Strommessung und/oder Abtastung, Signalisierung und andere funktionale Aspekte des Systems (und die individuellen Betriebskomponenten des Systems) hierin nicht im Detail beschrieben. Ferner sind die verbindenden Linien, welche in den vielfältigen hierin enthaltenen Figuren dargestellt sind, dazu gedacht, beispielhafte funktionale Beziehungen und/oder physikalische Kopplungen zwischen den verschiedenen Elementen darzustellen. Es sollte verstanden werden, dass viele alternative oder zusätzliche funktionale Beziehungen oder physikalische Verbindungen in einer Ausführungsform des Gegenstandes vorhanden sein können.
Die vorangehende Beschreibung bezieht sich auf Elemente oder Knoten oder Merkmale, welche miteinander „verbunden” oder „gekoppelt” sind. So wie hierin verwendet, solange nicht ausdrücklich anders angegeben, bedeutet „verbunden”, dass ein Element/Knoten/Merkmal direkt mit einem anderen Element/Knoten/Merkmal verbunden ist (oder direkt mit diesem kommuniziert), und nicht notwendigerweise mechanisch. Ähnlich bedeutet, solange nicht anders ausdrücklich angegeben, „gekoppelt”, dass ein Element/Knoten/Merkmal direkt oder indirekt mit einem anderen Element/Knoten/Merkmal verbunden ist (oder direkt oder indirekt mit diesem kommuniziert), und nicht notwendigerweise mechanisch. Daher können, auch wenn die Figuren eine beispielhafte Anordnung von Elementen zeigen, zusätzliche oder dazwischen liegende Elemente, Vorrichtungen, Merkmale oder Komponenten in einer Ausführungsform des dargestellten Gegenstandes vorhanden sein. Zusätzlich kann eine bestimmte Terminologie hierin lediglich zu Zwecken der Bezugnahme verwendet werden und ist daher nicht als limitierend gedacht. Die Begriffe „erstes”, „zweites” und andere solche numerische Begriffe, welche sich auf Strukturen beziehen, implizieren keine Sequenz oder Reihenfolge, solange dies im Kontext nicht ausdrücklich angegeben ist.
So wie hierin verwendet bedeutet „Knoten” jeder interne oder externe Referenzpunkt, Verbindungspunkt, Kreuzung, Signallinie, leitendes Element oder dergleichen, an welchem ein gegebenes Signal, logischer Pegel, Spannung, Datenmuster, Strom oder Menge präsent ist. Ferner können ein oder mehrere Knoten durch ein physikalisches Element realisiert werden (und zwei oder mehr Signale können gemultiplext, moduliert oder anderweitig unterschieden werden, auch wenn diese an einem gemeinsamen Knoten empfangen oder ausgegeben werden).
Techniken und Technologie können hierin in Begriffen von funktionalen und/oder logischen Blockkomponenten beschrieben werden und mit Bezug auf symbolische Darstellungen von Operationen, Verarbeitungsaufgaben und Funktionen, welche durch eine Vielzahl von Computerkomponenten oder Vorrichtungen ausgeführt werden können. Es sollte verstanden werden, dass die Vielzahl von Blockkomponenten, welche in den Figuren gezeigt werden, durch eine beliebige Anzahl von Hardware-, Software- und/oder Firmware-Komponenten, welche dazu ausgebildet sind, die dargestellten Funktionen auszuführen, realisiert werden können. Zum Beispiel kann eine Ausführungsform eines Systems oder einer Komponente eine Vielzahl integrierter Schaltungskomponenten, zum Beispiel Speicherelemente, digitale Signalprozessorelemente, logische Elemente, Lookup-Tabellen oder dergleichen aufweisen, welche eine Vielzahl von Funktionen unter der Steuerung eines oder mehrerer Mikroprozessor oder anderer Steuervorrichtungen ausführen können.
Während zumindest eine beispielhafte Ausführungsform in der vorangegangenen detaillierten Beschreibung gezeigt wurde, sollte verstanden werden, dass eine Vielzahl von Variationen existiert. Es sollte auch verstanden werden, dass die beispielhafte Ausführungsform oder Ausführungsformen, welche hierin beschrieben sind, nicht dazu gedacht sind, den Geltungsbereich, die Anwendbarkeit oder die Konfiguration des beanspruchten Gegenstandes in irgendeiner Weise zu beschränken. Vielmehr wird die vorangehende detaillierte Beschreibung einem Fachmann eine geeignete Anleitung zum Implementieren der beschriebenen Ausführungsform oder Ausführungsformen geben. Es sollte verstanden werden, dass eine Vielzahl von Änderungen an der Funktion und der Anordnung der Elemente durchgeführt werden kann, ohne von dem Geltungsbereich, wie er durch die Ansprüche definiert ist, was auch bekannte Äquivalente und absehbare Äquivalente zum Zeitpunkt der Einreichung dieser Anmeldung einschließt, definiert ist, abzuweichen.
Weitere Ausfürungsformen

1. Elektrisches System zur Verwendung in einem Fahrzeug, aufweisend: eine Gleichstrom(DC)-Schnittstelle); einen Elektromotor, welcher eine Vielzahl von Phasen aufweist; ein Wechselrichtermodul, welches zwischen die DC-Schnittstelle und den Elektromotor gekoppelt ist, wobei das Wechselrichtermodul eine Vielzahl von Phasenzweigen aufweist, wobei jeder Phasenzweig einer entsprechenden Phase des Elektromotors entspricht; einen ersten Stromsensor zwischen einem ersten Phasenzweig der Vielzahl von Phasenzweigen des Wechselrichtermoduls und einer ersten Phase des Elektromotors, um einen ersten Strom zu messen, welcher durch die erste Phase des Elektromotors fließt; einen zweiten Stromsensor zwischen dem ersten Phasenzweig und der DC-Schnittstelle, um einen zweiten Strom, welche durch den ersten Phasenzweig fließt, zu messen; und ein Steuermodul, welches mit dem ersten Stromsensor und dem zweiten Stromsensor gekoppelt ist, wobei das Steuermodul dazu ausgebildet ist, abhelfende Maßnahmen basierend zumindest teilweise auf einer Differenz zwischen dem durch den ersten Stromsensor gemessenen Strom und dem zweiten durch den zweiten Stromsensor gemessenen Strom einzuleiten.
2. Elektrisches System nach Ausführungsform 1, wobei das Steuermodul dazu ausgebildet ist: Bestimmen, wann der zweite Strom gleich dem ersten Strom sein soll; und Einleiten abhelfender Maßnahmen basierend auf der Differenz zwischen dem von dem ersten Stromsensor gemessenen ersten Strom und dem zweiten von dem zweiten Stromsensor gemessenen Strom lediglich dann, wenn der zweite Strom gleich dem ersten Strom sein soll.
3. Elektrisches System nach Ausführungsform 2, wobei das Steuermodul mit dem Wechselrichtermodul gekoppelt ist, wobei das Steuermodul dazu ausgebildet ist: Erzeugen eines Vorgabesignals, um die Vielzahl von Phasenzweigen des Wechselrichtermoduls für ein Schaltintervall zu betreiben; Bestimmen, basierend auf dem Vorgabesignal, ob der zweite Strom gleich Null sein soll oder ob der zweite Strom gleich dem ersten Strom sein soll, basierend auf dem Vorgabesignal; und Einleiten abhelfender Maßnahmen basierend auf der Differenz zwischen dem ersten von dem ersten Stromsensor gemessenen Strom und dem zweiten von dem zweiten Stromsensor gemessenen Strom, wenn der zweite Strom gleich dem ersten Strom sein soll; und Initiieren abhelfender Maßnahmen wenn eine Größenordnung des zweiten Stroms größer als ein zweiter Schwellwert ist, wenn der zweite Strom gleich Null sein soll.
4. Elektrisches System nach Ausführungsform 3, wobei das Steuermodul das Vorgabesignal in einer Art erzeugt, welche von einer zweiten Differenz zwischen dem ersten von dem ersten Stromsensor gemessenen Strom und der Stromvorgabe für die erste Phase des Elektromotors beeinflusst wird.
5. Elektrisches System nach Ausführungsform 1, ferner aufweisend: einen dritten Stromsensor zwischen einem zweiten Phasenzweig der Vielzahl von Phasenzweigen des Wechselrichtermoduls und einer zweiten Phase des Elektromotors, um einen dritten Strom zu messen, welcher durch die zweite Phase des Elektromotors fliest; und einen vierten Stromsensor zwischen dem zweiten Phasenzweig und der DC-Schnittstelle, um einen vierten Strom, welcher durch den zweiten Phasenzweig fließt, zu messen, wobei: das Steuermodul mit dem dritten und dem vierten Stromsensor gekoppelt ist, wobei das Steuermodul dazu ausgebildet ist, abhelfende Maßnahmen basierend auf einer Differenz zwischen dem dritten von dem dritten Stromsensor gemessenen Strom und dem vierten von, dem vierten Stromsensor gemessenen Strom einzuleiten, wenn der vierte Strom gleich dem dritten Strom sein soll.
6. Elektrisches System nach Ausführungsform 1, wobei: der erste Phasenzweig ein erstes Schaltelement auf Halbleiterbasis aufweist, wobei der zweite Strom durch das erste Schaltelement fließt; und der zweite Stromsensor in dem Halbleitersubstrat integriert ist und dazu ausgebildet ist, den zweiten Strom zu messen.
7. Elektrisches System nach Ausführungsform 6, wobei der erste Stromsensor ein Hall-Effekt-Stromsensor ist.
8. Elektrisches System nach Ausführungsform 5, ferner aufweisend einen fünften Stromsensor zwischen einem dritten Phasenzweig der Vielzahl von Phasenzweigen des Wechselrichtermoduls und der DC-Schnittstelle, um einen fünften Strom, welcher durch den vierten Phasenzweig fließt, zu messen, wobei der dritte Phasenzweig einer dritten Phase des Elektromotors entspricht, wobei das Steuermodul mit dem fünften Stromsensor gekoppelt ist und dazu ausgebildet ist: einen sechsten Strom zu berechnen, welcher durch die dritte Phase des Elektromotors fließt, basierend auf dem ersten von dem ersten Stromsensor gemessenen Strom, und dem dritten von dem dritten Stromsensor gemessenen Strom; und abhelfende Maßnahmen basierend auf einer Differenz zwischen dem fünften von dem fünften Stromsensor gemessenen Strom du dem sechsten Strom einzuleiten, wenn der fünfte Strom gleich dem sechsten Strom, welcher durch die dritte Phase des Elektromotors fließt, sein soll.
9. Elektrisches System nach Ausführungsform 1, wobei das Steuermodul dazu ausgebildet ist, abhelfende Maßnahmen basierend auf einer Größenordnung des zweiten Stroms einzuleiten, wenn der zweite Strom gleich Null sein soll.
10. Elektrisches System nach Ausführungsform 1, wobei das Steuermodul abhelfende Maßnahmen einleitet, wenn die Differenz zwischen dem ersten Strom, welcher von dem ersten Stromsensor gemessen wird, und dem zweiten von dem zweiten Stromsensor gemessenen Strom für eine Länge an Zeit, welche größer ist als ein vorgegebener Schwellwert an Zeit, besteht.
11. Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Systems, welches einen Wechselrichter aufweist, welcher mit einem Elektromotor gekoppelt ist, das Verfahren aufweisend: Erhalten eines ersten Phasenstroms, welcher durch eine erste Phase des Elektromotors fließt; Messen eines ersten Stroms, welcher durch einen ersten Phasenzweig des Wechselrichters fließt, unter Verwendung eines ersten Stromsensors, wobei der Phasenzweig mit der ersten Phase des Elektromotors gekoppelt ist; Bestimmen eines erwarteten Wertes für den ersten Strom; und Wenn der erwartete Wert mit dem ersten Phasenstrom korrespondiert, Initiieren von abhelfenden Maßnahmen basierend auf einer Differenz zwischen dem ersten Phasenstrom und dem gemessenen ersten Strom.
12. Verfahren nach Ausführungsform 11, ferner aufweisend das Initiieren von abhelfenden Maßnahmen basierend auf einer Größenordnung des gemessenen ersten Stroms, wenn der gemessene erste Strom gleich Null sein soll.
13. Das Verfahren nach Ausführungsform 11, wobei das Erhalten des ersten Phasenstroms das Messen des ersten Phasenstroms, welcher durch die erste Phase des Elektromotors fließt, unter Verwendung eines zweiten Stromsensors, aufweist.
14. Verfahren nach Ausführungsform 11, wobei das Erhalten des ersten Phasenstroms aufweist: Messen eines zweiten Phasenstroms, welcher durch eine zweite Phase des Elektromotors fließt, unter Verwendung eines zweiten Stromsensors; Messen eines dritten Phasenstroms, welcher durch eine dritte Phase des Elektromotors fließt, unter Verwendung eines dritten Stromsensors; und Berechnen des ersten Phasenstroms basierend auf dem gemessenen zweiten Phasenstrom und dem gemessenen dritten Phasenstrom.
15. Verfahren nach Ausführungsform 14, ferner aufweisend: Messen eines zweiten Stroms, welcher durch einen zweiten Phasenzweig des Wechselrichters fließt, unter Verwendung eines vierten Stromsensors, wobei der zweite Phasenzweig mit der zweiten Phase des Elektromotors gekoppelt ist; Bestimmen eines zweiten erwarteten Wertes für den zweiten Strom; und Initiieren abhelfender Maßnahmen basierend auf einer Differenz zwischen dem gemessenen zweiten Phasenstrom und dem gemessenen zweiten Strom, wenn der zweite erwartete Wert gleich dem zweiten Phasenstrom sein soll.
16. Verfahren nach Ausführungsform 15, ferner aufweisend: Messen eines dritten Stroms, welcher durch den dritten Phasenzweig des Wechselrichters fließt, unter Verwendung eines fünften Stromsensors, wobei der dritte Phasenzweig mit der dritten Phase des Elektromotors gekoppelt ist; Bestimmen eines dritten erwarteten Wertes für den dritten Strom; und Initiieren abhelfender Maßnahmen basierend auf der Differenz zwischen dem dritten gemessenen Phasenstrom und dem gemessenen dritten, wenn der dritte erwartete Wert dem dritten Phasenstrom entspricht.
17. Verfahren nach Ausführungsform 11, wobei das Bestimmen des erwarteten Wertes das Bestimmen des erwarteten Wertes für den ersten Strom basierend auf einem Spannungsvektor, welcher an dem Elektromotor von dem Wechselrichter während einem Schaltintervall angelegt wird, aufweist, wobei der erste Strom während dem Schaltintervall gemessen wird.
18. Verfahren nach Ausführungsform 11, ferner aufweisend: Erhalten eines zweiten Phasenstroms, welcher durch eine zweite Phase des Elektromotors fließt; Messen eines zweiten Stroms, welcher durch einen zweiten Phasenzweig des. Wechselrichters fließt, unter Verwendung eines zweiten Stromsensors, wobei der zweite Phasenzweig mit der zweiten Phase des Elektromotors gekoppelt ist; Bestimmen eines zweiten erwarteten Wertes für den zweiten Strom; und Initiieren abhelfender Maßnahmen basierend auf einer Differenz zwischen dem gemessenen zweiten Phasenstrom und dem gemessenen zweiten Strom, wenn der zweite erwartete Wert dem zweiten Phasenstrom entspricht.
19. Elektrisches System aufweisend: einen Elektromotor, welcher eine erste Phase aufweist; ein Wechselrichtermodul, welches mit dem Elektromotor gekoppelt ist, wobei das Wechselrichtermodul einen ersten Phasenzweig aufweist; einen ersten Stromsensor, welcher dazu ausgebildet ist, einen ersten Strom, welcher durch den ersten Phasenzweig des Wechselrichtermoduls fließt, zu messen, wobei der erste Phasenzweig mit der ersten Phase des Elektromotors gekoppelt ist; und ein Steuermodul, welches mit dem ersten Stromsensor und dem Wechselrichtermodul gekoppelt ist, wobei das Steuermodul dazu ausgebildet ist: einen Phasenstrom, welcher durch die erste Phase des Elektromotors fließt, zu erhalten; und abhelfende Maßnahmen einzuleiten, wenn eine Differenz zwischen dem ersten Strom und dem ersten Phasenstrom eine Fehlerbedingung anzeigt.
20. Elektrisches System nach Ausführungsform 19, ferner aufweisend: einen zweiten Stromsensor zwischen dem Wechselrichtermodul und der ersten Phase des Elektromotors, um den ersten Phasenstrom, welcher durch die erste Phase des Elektromotors fließt, zu messen; einen dritten Stromsensor zwischen dem Wechselrichtermodul und einer zweiten Phase des Elektromotors, um einen zweiten Phasenstrom, welcher durch die zweite Phase des Elektromotors fließt, zu messen; einen vierten Stromsensor, welcher dazu ausgebildet ist, einen zweiten Strom, welcher durch einen zweiten Phasenzweig des Wechselrichtermoduls fließt, zu erfassen, wobei der zweite Phasenzweig mit der zweiten Phase des Elektromotors gekoppelt ist; und einen fünften Stromsensor, welcher dazu ausgebildet ist, einen dritten Strom, welcher durch einen dritten Phasenzweig des Wechselrichtermoduls fließt, zu erfassen, wobei der dritte Phasenzweig mit einer dritten Phase des Elektromotors gekoppelt ist, wobei: das Steuermodul mit dem zweiten Stromsensor, dem dritten Stromsensor, dem vierten Stromsensor und dem fünften Stromsensor gekoppelt ist; und das Steuermodul dazu ausgebildet ist: den ersten Phasenstrom von dem zweiten Stromsensor zu erhalten; abhelfende Maßnahmen einzuleiten, wenn eine Differenz zwischen dem zweiten Strom und dem zweiten Phasenstrom auf die Fehlerbedingung hinweist; Berechnen eines dritten Phasenstroms basierend auf dem ersten Phasenstrom und dem zweiten Phasenstrom; und Initiieren abhelfender Maßnahmen wenn eine Differenz zwischen dem dritten Strom und dem dritten Phasenstrom auf eine Fehlerbedingung hinweist.

Claims

Elektrisches System zur Verwendung in einem Fahrzeug aufweisend: eine Gleichstrom (DC)-Schnittstelle; einen Elektromotor, welcher eine Vielzahl von Phasen aufweist; ein Wechselrichtermodul, welches zwischen die DC-Schnittstelle und dem Elektromotor gekoppelt ist, wobei das Invertermodul eine Vielzahl von Phasenzweigen aufweist, wobei jeder Phasenzweig einer entsprechenden Phase des Elektromotors entspricht; einen ersten Stromsensor zwischen einem ersten Phasenzweig der Vielzahl von Phasenzweigen des Wechselrichtermoduls und einer ersten Phase des Elektromotors, um einen ersten Strom, welcher durch die erste Phase des Elektromotors fließt, zu messen; einen zweiten Stromsensor zwischen dem ersten Phasenzweig und der DC-Schnittstelle, um einen zweiten Strom, welcher durch den ersten Phasenzweig fließt, zu messen; und ein Steuermodul, welches mit dem ersten Stromsensor und dem zweiten Stromsensor gekoppelt ist, wobei das Steuermodul dazu ausgebildet ist, abhelfende Maßnahmen basierend auf zumindest einer Differenz zwischen dem ersten durch den ersten Stromsensor gemessenen Strom und dem zweiten durch den zweiten Stromsensor gemessenen Strom einzuleiten.
Elektrisches System nach Anspruch 1, wobei das Steuermodul dazu ausgebildet ist: Bestimmen, wenn der zweite Strom gleich dem ersten Strom sein soll; und eine abhelfende Maßnahme basierend auf der Differenz zwischen dem ersten durch den ersten Stromsensor gemessenen und dem zweiten durch den zweiten Stromsensor gemessenen Strom lediglich dann einzuleiten, wenn der zweite Strom gleich dem ersten Strom sein soll.
Elektrisches System entsprechend einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Steuermodul mit dem Wechselrichtermodul gekoppelt ist, wobei das Steuermodul dazu ausgebildet ist: Vorgabesignale zu erzeugen, um die Vielzahl von Phasenzweigen des Wechselrichtermoduls für ein Schaltintervall zu betreiben; Bestimmen, basierend auf den Vorgabesignalen, ob der zweite Strom gleich Null sein soll oder ob der zweite Strom gleich dem ersten Strom sein soll, basierend auf den Vorgabesignalen; und Einleiten der abhelfenden Maßnahme basierend auf der Differenz zwischen dem ersten von dem ersten Stromsensor gemessenen Strom und dem zweiten von dem zweiten Stromsensor gemessenen Strom, wenn der zweite Strom gleich dem ersten Strom sein soll; und Einleiten abhelfender Maßnahmen, wenn eine Größenordnung des zweiten Stroms größer als ein zweiter Schwellwert ist, wenn der zweite Strom gleich Null sein soll.
Elektrisches System nach Anspruch 3, wobei das Steuermodul die Vorgabesignale in einer Art und Weise erzeugt, welche durch eine zweite Differenz zwischen dem ersten von dem ersten Stromsensor gemessenen Strom und einem Strombefehl für die erste Phase des Elektromotors beeinflusst wird.
Elektrisches System nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Steuermodul dazu ausgebildet ist, basierend auf einer Größenordnung des zweiten Stroms, die abhelfende Maßnahme einzuleiten, wenn der zweite Strom gleich Null sein soll.
Elektrisches System nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Steuermodul abhelfende Maßnahmen einleitet, wenn die Differenz zwischen dem ersten durch den ersten Stromsensor gemessenen Strom und dem zweiten durch den zweiten Stromsensor gemessenen Strom für eine größere Menge an Zeit als einen vorgegebenen Zeitschwellwert vorliegt.
Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Systems, aufweisend einen Wechselrichter, welcher mit einem Elektromotor gekoppelt ist, insbesondere einem elektrischen System entsprechend einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Verfahren aufweist: Erhalten eines ersten Phasenstroms, welcher durch eine erste Phase des Elektromotors fließt; Messen eines ersten Stroms, welcher durch einen ersten Phasenzweig des Wechselrichters fließt, unter Verwendung eines ersten Stromsensors, wobei der erste Phasenzweig mit der ersten Phase des Elektromotors gekoppelt ist; Bestimmen eines erwarteten Wertes für den ersten Strom; und wenn der erwartete Wert dem ersten Phasenstrom entspricht, Einleiten der abhelfenden Maßnahme basierend auf einer Differenz zwischen dem ersten Phasenstrom und dem gemessenen ersten Strom.
Verfahren nach Anspruch 11, ferner aufweisend das Initiieren der abhelfenden Maßnahme basierend auf einer Größenordnung des gemessenen ersten Stroms, wenn der erwartete Wert Null ist.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Erhalten des ersten Phasenstroms das Messen des ersten Phasenstroms, welcher durch die erste Phase des Elektromotors fließt, unter Verwendung eines zweiten Stromsensors, aufweist.
Elektrisches System aufweisend: einen Elektromotor, welcher eine erste Phase aufweist; ein Wechselrichtermodul, welches mit dem Elektromotor gekoppelt ist, wobei das Wechselrichtermodul einen ersten Phasenzweig aufweist; einen ersten Stromsensor, welcher dazu ausgebildet ist, einen ersten Strom zu messen, welcher durch den ersten Phasenzweig des Wechselrichtermoduls fließt, wobei der erste Phasenzweig mit der ersten Phase des Elektromotors gekoppelt ist; und ein Steuermodul, welches mit dem ersten Stromsensor und dem Wechselrichtermodul gekoppelt ist, wobei das Steuermodul dazu ausgebildet ist: einen ersten Phasenstrom, welcher durch die erste Phase des Elektromotors fließt, zu erhalten; und die abhelfende Maßnahme einzuleiten, wenn eine Differenz zwischen dem ersten Strom und dem ersten Phasenstrom auf eine Fehlerbedingung hinweist.