DE19926089A1 - Vorrichtung zur Erfassung eines Wicklungskurzschlusses in elektrischen Motoren - Google Patents

Abstract

Zur Erfassung eines Wicklungskurzschlusses in einem elektrischen Motor, wie beispielsweise in einem geschalteten Reluktanzmotor, umfaßt eine Vorrichtung eine erste, zweite und dritte Phasenspule. Durch jede der Phasenspulen fließt ein Strom, der mittels eines entsprechenden Stromsensors erfaßt wurde, derart, daß sich der Bereich des Stroms von Null bis zu einem Bezugsstromwert innerhalb einer Einstellzeitdauer erstreckt. Wird der mittels des Stromsensors erfaßte Stromwert gleich dem Bezugsstromwert während einer Zeitdauer, die kürzer als die Bezugseinstellzeitdauer ist und dauert diese entsprechende Bedingung während einer weiteren Bezugszeitdauer an, dann wird dies als das Auftreten eines Kurzschlusses in der dem betreffenden Stromsensor zugeordneten Phasenspule angesehen, und die Vorrichtung beendet den Betrieb des Motors.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung eines Kurzschlusses in einer Wicklung eines Elektromotors wie eines geschalteten Reluktanzmotors.

Die Druckschrift JP 10-42586 offenbart eine Ansteuerungsschaltung für einen bürstenlosen Motor. Nach der Erfassung eines kontinuierlichen Überstroms durch eine Wicklung (Spule) während einer vorbestimmten Zeitdauer wird bei dieser Ansteuerungsschaltung das Andauern eines derartigen Überstroms als eine abnormale Bedingung angesehen, die ein Stillsetzen des Motors durch die Ansteuerungsschaltung bewirkt. Beim Auftreten eines Kurzschlusses in einer Wicklung, bei welchem ein Überstrom in der Wicklung in gleicher Weise wie vorstehend beschrieben auftritt, wird der Motor abgeschaltet.

Die vorstehend beschriebene Vorgehensweise kann jedoch bei keinem anderen Typ eines Elektromotors mit Ausnahme des geschalteten Reluktanzmotors angewendet werden. Der geschaltete Reluktanzmotor umfaßt im einzelnen einen Rotorwinkelpositions- Erfassungssensor, eine Vielzahl von in einem Ständer angeordneten Phasenwicklungen, eine Vielzahl von Stromsensoren zur Erfassung der Stromwerte der jeweiligen Phasenwicklungen und eine Erregungssteuerungseinrichtung. In der Erregungssteuerungseinrichtung werden auf der Basis der Soll- Drehzahl und des Drehmoments des Motors ein Erregungsanfangswinkel (Drehwinkel), ein Erregungsbeendigungswinkel (Drehwinkel) und ein Bezugsstromwert für jede Phasenwicklung berechnet. Erreicht jede mittels des entsprechenden Rotorwinkelpositions-Erfassungssensors erfaßte Rotorwinkelposition den Erregungseinschaltwinkel (bzw. den Erregungsausschaltwinkel) der betreffenden Phasenspule, dann beginnt die Erregung (bzw. die Abschaltung der Erregung) der Phasenspule, und zwischen dem Erregungszeitpunkt und dem Aberregungszeitpunkt erfolgt ein kontinuierlicher Vergleich zwischen dem erfaßten Strom durch den Stromsensor und dem Bezugsstromwert zur Bildung einer Stromzuführungssteuerung, wobei in dem Kalle, das ersterer kleiner als letzterer ist oder nicht die Erregung unverändert bleibt oder abgeschaltet wird.

Bei der Erregungssteuerung des vorstehend angegebenen geschalteten Reluktanzmotors wird der in einer Phasenwicklung fließende Strom an den Bezugsstromwert angepaßt, so daß auch beim Auftreten eines Kurzschlusses in einer der Phasenwicklungen der sich daraus ergebene, durch die entsprechende Phasenwicklung fließende Überstrom an den Bezugsstromwert angepaßt wird und somit nicht erfaßt werden kann. Dies bedeutet, daß das bekannte Steuerungskonzept der vorstehend angegebenen Druckschrift nicht bei einem geschalteten Reluktanzmotor und dergleichen angewendet werden kann.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Erregungssteuerungseinrichtung der eingangs genannten Art derart auszugestalten, daß ein Kurzschluß in einer Phasenwicklung auch bei einem elektrischen Motor wie einem geschaltetem Reluktanzmotor sicher erfaßt werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Mitteln gelöst.

Gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt die Vorrichtung zur Erfassung eines Wicklungskurzschlusses in einem elektrischen Motor:
einen Rotorwinkelpositions-Erfassungssensor zur Erfassung einer Winkelposition eines Rotors,
eine Vielzahl von in einem Stator angeordneten Phasenwicklungen,
eine Vielzahl von Stromsensoren zur Erfassung der Stromwerte in den jeweiligen Phasenwicklungen,
eine Erregungssteuerungseinrichtung zur Berechnung eines Erregungsanfangsdrehwinkels des Rotors, eines Erregungsbeendigungsdrehwinkels des Rotors und eines Bezugsstromwerts für jede der Phasenwicklungen auf der Basis der Soll-Drehzahl und des Drehmoments des Motors, wobei
die Erregungssteuerungseinrichtung eine Erregung jeder der Phasenwicklungen beginnt, wenn die mittels des entsprechenden Rotorwinkelpositions-Erfassungssensors erfaßte Winkelposition des Rotors mit dem Erregungsanfangsdrehwinkel übereinstimmt,
die Erregungsteuerungseinrichtung die Erregung jeder der Phasenwicklungen beendet, wenn die mittels des entsprechenden Rotorwinkelpositions-Erfassungssensors erfaßte Winkelposition des Rotors mit dem Erregungsbeendigungsdrehwinkel übereinstimmt, und wobei
die Erregungssteuerungseinrichtung einen Vergleich durchführt zwischen dem von jedem der Stromsensoren erfaßten Stromwert und dem Bezugsstromwert während einer Zeitdauer zwischen dem Beginn und der Beendigung der Erregung jeder Phasenwicklung zum jeweiligen Fortsetzen oder Unterbrechen der Erregung der Phasenwicklung, falls der erfaßte Stromwert kleiner oder nicht kleiner als der Bezugsstromwert ist,
eine Einstellzeitmesseinrichtung zur Messung der Einstellzeitdauer während einer Zeit von einem Zeitpunkt, zu dem der erfaßte Stromwert gleich Null ist bis zu einem weiteren Zeitpunkt, bei dem der erfaßte Stromwert den Bezugsstromwert erreicht,
eine Berechnungseinrichtung zur Berechnung einer Bezugseinstellzeitdauer, und
eine Entscheidungseinrichtung zur Entscheidung, ob ein Wicklungskurzschluß in einer der Phasenspulen aufgetreten ist auf der Basis eines Vergleichs zwischen der mittels der Einstellzeitdauermesseinrichtung gemessenen Einstellzeitdauer und der Bezugseinstellzeitdauer.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung angegeben. Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der Vorrichtung in Form einer Erregungssteuerungseinrichtung zur Ansteuerung eines Dreiphasen-Reluktanzmotors,

Fig. 2 ein Blockschaltbild eines Erregungsteils für eine erste Phasenwicklung,

Fig. 3 Signalzeitverläufe zur Veranschaulichung eines Verhältnisses zwischen einem in jeder Phasenwicklung fließenden Strom und der Zeit,

Fig. 4 ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung der Erfassung eines Kurzschlusses in jeder Phasenwicklung, und

Fig. 5 eine schematische Teildarstellung eines dreiphasigen geschalteten Reluktanzmotors.

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild einer Erregungssteuerungseinrichtung CON zur Verwendung bei einem dreiphasigen geschalteten Reluktanzmotor SRL, welches ein typischer Elektromotor zur Verwendung in einem mittels Elektromotoren angetriebenen Fahrzeug ist. Die Erregungssteuerungsvorrichtung GON umfaßt einen ersten Phasenerregungsteil CON1, eine zweiten Phasenerregungsteil CON2 und einen dritten Phasenerregungsteil CON3. Die drei Phasenerregungsteile CON1, CON2, CON3 weisen im wesentlichen den gleichen Aufbau und die gleichen Funktionen auf.

Fig. 2 zeigt im einzelnen den Aufbau des ersten Phasenerregungsteil CON1 in Form einer Schaltungsanordnung, wobei der erste Phasenerregungsteil CON1 als hauptsächliche Teile einem Rotorwinkelpositions-Erfassungssensor RAS, einen Festspeicher ROM, einen Mikroprozessor CPU, eine Stromverlaufserzeugungsschaltung IPGC, eine Vergleichsschaltung ICMP, eine Ausgangsentscheidungsschaltung ANDC und einen einzelnen Phasenwicklungstreiber DR1 umfaßt. Hierbei werden der Rotorwinkelpositions-Erfassungssensor RAS, der Festwertspeicher ROM und der Mikroprozessor CPU gemeinsam von allen drei Phasenerregungsteilen CON1, CON2 und CON3 verwendet.

Der Rotorwinkelpositions-Erfassungssensor RAS wird verwendet zur Erfassung einer Drehwinkelposition eines (nicht gezeigten) Rotors (Läufer) und wandelt eine Winkelposition in ein digitales Signal S1 um und sendet das sich ergebende Signal S1 zu dem Mikroprozessor CPU, und ein Adressdekoder ASD wird ein- und ausgeschaltet, wenn das von der Ausgangsentscheidungsschaltung ANDC aus gegebene binäre Signal jeweils auf einem hohen oder niedrigen Pegel ist.

Der Festspeicher ROM speichert eine Vielzahl von Sätzen von Erregungsanfangsdrehwinkeln und Erregungsbeendigungsdrehwinkeln und eine Vielzahl von Sätzen von Stromsignalverläufen zur Angabe eines Bezugsstromwerts, der der ersten Phasenspule CL1 bei einer spezifischen Rotordrehwinkelposition zugeführt wird entsprechend unterschiedlichen Sätzen von Motordrehzahlen und Motordrehmoment.

Der Mikroprozessor CPU entsprechend einer Reaktion auf die Änderung von Bedingungen eines (nicht gezeigten) Hauptschalters von der geöffneten Bedingung zur ausgeschalteten Bedingung, die ein geschlossener Zustand ist, oder zur eingeschalteten Bedingung während das Fahrzeug läuft, führt einen Rücksetzimpuls S2 einer Erregungs/Entregungserfassungsschaltung EDDC der Stromverlaufserzeugungsschaltung TPGC zu. Ferner überprüft der Mikroprozessor CPU, ob eine abnormale Bedingung auftritt oder nicht und führt erhaltene Signale oder ein binäres Signal S3 der Erregungs/Entregungserfassungsschaltung EDDG zu. Wird eine abnormale Bedingung ermittelt oder nicht, dann nimmt das binäre Signal S3 jeweils den hohen oder den niedrigen Pegel an. Dabei ist zu beachten, daß ein weiteres oder gleichartiges binäres Singal S3 in jedem der zweiten und dritten Phasenerregungsteile CON2 und CON3 verwendet wird.

Wird keine abnormale Bedingung ermittelt, dann berechnet der Mikroprozessor CPU ein Soll-Drehmoment und eine Soll- Drehzahl des geschalteten Reluktanzmotors SRM auf der Basis eines Satzes von Signalen S0 eines Schalthebels, eines Bremsschalters, eines Beschleunigungsschalters, eines Drosselwinkelsensors (die alle nicht gezeigt sind) und des Signals S1 des Rotorwinkelpositions-Erfassungssensors RAS.

Aus dem Festspeicher ROM werden sodann ein Satz von Erregungsanfangsdrehwinkelpositionen und Erregungsbeendigungsdrehwinkelpositionen und ein Stromzeitverlauf ausgelesen, die einem Satz von Werten des resultierenden Soll-Drehmoments und der Drehzahl des geschalteten Reluktanzmotors SRM entsprechen.

Einer der ausgelesenen Erregungsanfangsdrehwinkelpositionen und der Erregungsbeendigungsdrehwinkelpositionen wird auf der Basis einer arithmetischen Differenz zwischen beiden und einer Drehrichtung des Rotors als eine aktuelle Anfangsdrehwinkelposition des Rotors betrachtet und folglich wird der jeweils andere als eine tatsächliche Erregungsbeedigungsdrehwinkelposition angesehen. Die tatsächliche Erregungsanfangsdrehwinkelposition und die tatsächliche Erregungsbeendigungsdrehwinkelposition werden als digitale Signale S4 und S5 jeweils der Erregungs/Entregungserfassungsschaltung EDDC der Stromverlaufserzeugungsschaltung IPGC zugeführt. Der ausgelesene Stromzeitverlauf wird als digitales Signal S6 einem Speicher RAM in der Stromverlaufserzeugungsschaltung IPGC zugeführt.

Ferner erzeugt der Mikroprozessor CPU zwei Sätze von Erregungsanfangsdrehwinkelpositionen, Erregungsbeendigungsdrehwinkelpositionen und Stromzeitverläufen jeweils für die zweite Phasenwicklung CL2 und die dritte Phasenwicklung CL3 in der Weise, daß jeweils eine erste Phasenverschiebung der zweiten Phasenwicklung CL2 und eine zweite Phasenverschiebung der dritten Phasenwicklung CL3, eine Erregungsanfangsdrehwinkelposition, eine Erregungsbeendigungsdrehwinkelposition und ein Stromzeitverlauf gebildet werden. Die erste Phasenverschiebung und die zweite Phasenverschiebung sind von der Anzahl der Pole des Stators (Ständer) des geschalteten Reluktanzmotors SRM abhängig.

Die Speicherung des digitalen Signals S6 zur Angabe eines Bezugsstromwerts entsprechend der Drehwinkelposition des Rotors (Rotorwinkelposition) in dem Speicher RAM wird in der Weise bewirkt, daß im Speicher RAM ein Bereich vorbereitet wird, dessen Adresse entsprechend eingestellt oder bezogen ist auf die Rotorwinkelposition, und das digitale Signal S6 wird vom Mikroprozessor CPU zur Speicherung zugeführt. Die Rotorwinkelposition wird in dem Adressdekoder ASD der Stromverlaufserzeugungsschaltung IPGC gespeichert, die als digitales Signal S1 vom Rotorwinkelpositions-Erfassungssensor RAS zugeführt wird. Eine derartige Rotorwinkelposition wird in einen numerischen Ausdruck umgewandelt, der eine Adresse im Speicher RAM ausdrückt. Ändert sich die mittels des Rotorwinkelpositions-Erfassungssensors erfaßte Rotorwinkelposition, dann liest die Stromverlaufserzeugungsschaltung IPGC entsprechend der resultierenden Rotorwinkelposition einen Bezugsstromwert aus dem Speicher RAM. Der resultierende Bezugsstromwert wird sodann mittels eines Digital/Analogwandlers D/A in einen Analogwert umgewandelt und wird von einem Puffer BUF als analoges Signal S7 der Vergleichsschaltung ICMP zugeführt.

Die Erregungs/Entregungserfassungsschaltung EDDC der Stromverlaufserzeugungsschaltung IPCC erzeugt ein binäres Signal S8 zur Angabe, ob die erste Phasenwicklung CL1 erregt oder nicht erregt ist auf der Basis des Signals S1 des Rotorwinkelpositions-Erfassungssensors RAS und der vom Mikroprozessor CPU abgegebenen Singale S2 bis S5. Das resultierende binäre Signal S8 wird sodann sowohl zur Ausgangsentscheidungsschaltung ANDC als auch zu einem Bipolartransistor IGBTL in dem ersten Phasenwicklungstreiber DR1 übertragen. Ein hoher Pegel und ein niedriger Pegel des binären Signals S8 zeigen jeweils den erregten (leitenden) und nicht erregten (nichtleitenden) Zustand der ersten Phasenspule CL1 an.

Die Erregungs/Entregungserfassungsschaltung EDDC der Stromverlaufserzeugungsschaltung TPGG führt das binäre Signal S8 zu einem niedrigen Pegel in Abhängigkeit von dem Rücksitzimpulssignal S2 oder wenn sich das binäre Signal S3 auf seinen niedrigen Pegel befindet. Liegt ein hoher Pegel des binären Signals S3 vor, dann wird das binäre Signal S8 vom niedrigen zum hohen Pegel geschaltet, falls die durch das Signal S1 angegebene Rotorwinkelposition gleich der Rotorwinkelposition für einen Erregungsbeginn gemäß der Angabe durch das Signal S4 wird, während in dem Fall, daß die durch das Signal S1 angezeigte Rotorwinkelposition die Rotorwinkelposition für eine Erregungsbeendigung gemäß der Anzeige durch das Signal S4 annimmt, das binäre Signal S8 vom hohen zum niedrigen Pegel umgeschaltet wird.

Der erste Phasenwicklungstreiber DR1 umfaßt eine Reihenschaltung eines Transistors IGBTU und einer Diode D1, die zwischen einem positiven Anschluß (+) und einem negativen Anschluß (-) einer Leistungsquelle angeordnet sind. Eine weitere Reihenschaltung des Transistors IBGTL und einer Diode D2 ist zwischen dem positiven Anschluß (+) und dem negativen Anschluß (-) der Leistungsquelle angeordnet. Ein Anschluß der ersten Phasenwicklung CL1 ist sowohl mit dem Transistor IGBTL als auch mit der Diode D2 verbunden. Der andere Anschluß der ersten Phasenwicklung CL1 ist mit einem Ende eines Stromsensors IS verbunden, dessen anderes Ende sowohl mit dem Transistor IGBTU als auch mit der Diode D1 verbunden ist. Der Stromsensor IS erfaßt den durch die erste Phasenwicklung CL1 fließenden Strom und gibt ein analoges Signal S9 an die Vergleichsschaltung ICMP ab.

Die Vergleichsschaltung ICMP führt einen Vergleich durch zwischen dem analogen Signal S7 zur Angabe des Bezugsstromwerts, der durch die erste Phasenwicklung CL1 fließen soll und dem analogen Signal S9 zur Angabe des Stroms, der tatsächlich durch die erste Phasenwicklung CL1 fließt, und gibt ein binäres Signal S10 an die Ausgangsentscheidungsschaltung ANDC ab zur Bestimmung, ob der tatsächlich durch die erste Phasenwicklung CL1 fließende Strom größer ist als der Bezugsstromwert oder nicht. Ist der tatsächlich durch die erste Phasenwicklung CL1 fließende Strom größer, dann wird ein binäres Signal S10 auf den niedrigen Pegel gesetzt. Andernfalls wird das binäre Signal S10 auf den hohen Pegel gesetzt.

Die Ausgangsentscheidungsschaltung ANDC unfaßt ein AND- Gatter zur Verarbeitung der beiden zugeführten binären Signale S8 und S10, und gibt ein binäres Signal S11 an den Transistor IGBTU des erste Phasenwicklungstreibers DR1 ab.

Der Transistor IGBTU des ersten Phasenwicklungstreibers DR1 wird jeweils ein- und ausgeschaltet, wenn das von der Ausgangsentscheidungschaltung ANDC aus gegebene binäre Signal S11 jeweils auf einem hohen oder niedrigen Pegel ist. In gleicher Weise wird der Transistor EGBTL ein- und ausgeschaltet, wenn das binäre Signal jeweils ein- und ausgeschaltet wird. Befindet sich das binäre Signal auf einem niedrigen Pegel, dann sind beide Transistoren IGBTU und IGBTL ausgeschaltet, so daß durch die erste Phasenwicklung CL1 kein Strom fließt. Entsprechend einem hohen Pegel des binären Signals 8 zur Angebe einer Erregung und dem hohen Pegel des binären Signals S10 zur Angabe, daß der tatsächlich durch die erste Phasenwicklung CL1 fließende Strom kleiner als der Bezugsstromwert ist, nimmt das binäre Signal S11 einen niedrigen Pegel an zum Bewirken eines gleichzeitigen Einschaltens der jeweiligen Transistoren IGBTU und IGBTL, wobei ein Strom von der Leistungsquelle durch die erste Phasenwicklung CL1 fließt. Auch wenn sich das binäre Signal S8 auf einem hohen Pegel befindet nimmt das binäre Signal S11 den niedrigen Pegel an, wenn sich das binäre Signal S10 auf einem niedrigen Pegel befindet zur Anzeige, daß der tatsächlich durch die erste Phasenwicklung CL1 fließende Strom kleiner als der Bezugsstromwert ist, wobei das binär Signal S11 einen niedrigen Pegel annimmt. Dies führt zu einem Ausschalten des Transistors ICBTU, während der Transistor IGBTL weiterhin eingeschaltet ist, so daß kein Strom durch die erste Phasenwicklung CL1 fließt. Bei einem hohen Pegel des binären Signals S8, mittels dessen der Transistor IGBTL eingeschaltet wird, wird das Ein- und Ausschalten des Transistors IGBTU wiederholt in Abhängigkeit von einer Pegeländerung des binären Signals S10 durchgeführt, wodurch eine Steuerung bewirkt wird, die den durch die erste Phasenwicklung CL1 fließenden Strom dem Bezugsstromwert annähert.

Die von der Erregungs/Entregungserfassungsschaltung EDDC und der Vergleichsschaltung ICMP jeweils ausgegebenen binären Signale S8 und S10 werden ebenfalls dem Mikroprozessor CPU zugeführt. Dabei werden in gleicher Weise zwei Signale im zweiten Phasenerregungsteil CON2, die jeweils den binären Signalen S8 und S10 entsprechen, dem Mikroprozessor CPU zugeführt. Es werden ferner zwei Signale in dem dritten Phasenerregungsteil CON3, die den binären Signalen S8 und S10 entsprechen jeweils dem Mikroprozessor CPU zugeführt.

Der Mikroprozessor CPU überprüft die binären Signals S8 und S10 des erste Phasenerregungsteils CON1, die gleichartigen binären Signale des zweiten Phasenerregungsteils CON2 und die binären Signale des dritten Phasenerregungsteils CON3 zur Erfassung, ob in einer der ersten Phasenwicklung CL1, der zweiten Phasenwicklung CL2 oder der dritten Phasenwicklung CL3 ein Kurzschluß aufgetreten ist oder nicht. Wird ermittelt, daß in einer der Phasenwicklungen CL1, CL2 oder CL3 ein Kurzschlußzustand aufgetreten ist, dann ändert der Mikroprozessor CPU das binäre Signal S3 vom hohen auf den niedrigen Pegel und leitet damit die Beendigung der Erregung der ersten Phasenwicklung CL1, der zweiten Phasenwicklung CL2 und der dritten Phasenwicklung CL3 ein.

Gemäß den in Fig. 3 dargestellten Einzelheiten wird eine Zeitdauer zwischen dem Beginn einer Erregung der ersten Phasenwicklung CL1 nach Änderung des binären Signals S8 vom niedrigen zum hohen Pegel und einem Zeitpunkt, wenn das binäre Signal S10 vom hohen zum niedrigen Pegel umgeschaltet wird, oder eine Stromeinstellzeit die als erforderliche Zeitdauer definiert wird zum Erreichen des Bezugsstroms Ir von Null an bezüglich des mittels des Stromsensors IS erfaßten Stroms, wird zu Zeiten Tn und Ts, die kürzer sind als Tn, wenn jeweils ein Kurzschluß in der ersten Phasenwicklung CL1 auftritt oder nicht. Die Einstellzeiten Tn und Ts verändern sich proportional mit dem Referenzstromwert Tr. Dies trifft ebenfalls für die zweite Phasenwicklung CL2 und die dritte Phasenwicklung CL3 zu. Ein entsprechender Ablauf zur Erfassung eines Kurzschlusses in einer Phasenwicklung unter Verwendung der Eigenschaft, daß ein Kurzschluß in einer Phasenwicklung die Einstellzeit für die Erregung der Phasenwicklung ändert, ist in Form eines Ablaufdiagramms in Fig. 4 gezeigt, wobei dieses Ablaufdiagramm mittels des Mikroprozessors CPU verarbeitet wird. In Schritt ST1 von Fig. 4 wird eine Bezugseinstellzeit Tr berechnet. Die Bezugseinstellzeit Tr ist ein Produkt aus dem Bezugsstrom Ir und einem Koeffizienten von beispielsweise 0.1 und wird kürzer als die Einstellzeit Tn, jedoch länger als die Einstellzeit Ts eingestellt. Im nachfolgenden Schritt ST2 wird eine Einstellzeit Tx1 zum Erregen der ersten Phasenwicklung CL1, eine Einstellzeit Tx2 zur Erregung der zweiten Phasenwicklung CL2 und eine Einstellzeit Tx3 zur Erregung der dritten Phasenwicklung CL3 berechnet. Im nachfolgenden Schritt ST3 wird eine Überprüfung durchgeführt, ob jede der Einstellzeiten Tx1, Tx2 und Tx3 größer als die Bezugseinstellzeit Tr ist oder nicht. Ist zumindest eine der Einstellzeiten Tx1, Tx2 oder Tx3 kleiner als die Bezugseinstellzeit Tr, dann wird Schritt ST4 durchgeführt zum Hochzählen eines Abnormalitätsentscheidungszeitgebers. Danach wird Schritt ST5 durchgeführt zur Überprüfung, ob die gezählte Zeit Tsx des Abnormalitätsentscheidungszeitgebers länger als ein Bezugswert Tsxr ist. Ist das Ergebnis negativ, dann kehrt der Steuerungsablauf zu Schritt ST1 zurück. Ist das Ergebnis hingegen positiv, dann wird bei dem Steuerungsablauf vor einer Rückkehr zu Schritt 1 in Schritt 6 eine Abnormalitätsmarke gesetzt (EIN-Zustand).

Sind im Ergebnis die Einstellzeiten Tx1, Tx2 und Tx3 nicht kleiner als die Bezugseinstellzeit Tr, dann wird Schritt STD durchgeführt zum Löschen des Abnormalitätsentscheidungszeitgebers. Somit wird Schritt ST8 durchgeführt zum Hochzählen eines Normalentscheidungszeitgebers. Danach erfolgt die Verarbeitung von Schritt ST9 zur Überprüfung, ob die gezählte Zeit Tnx des Normalentscheidungszeitgebers länger als der Bezugswert Tnxr ist. Ist das Ergebnis negativ, dann kehrt der Steuerungsablauf zu Schritt ST1 zurück. Ist das Ergebnis positiv, dann kehrt der Steuerungsablauf zu Schritt ST1 zurück, nachdem in Schritt ST10 die Marke zurückgesetzt (AUS-Zustand) wurde.

Die vorstehend beschriebene Vorrichtung zur Erfassung eines Wicklungskurzschlusses in elektrischen Motoren kann auch bei anderen elektrischen Motoren als den geschalteten Reluktanzmotoren angewendet werden. Dabei sind im Rahmen der Beschreibung in Verbindung mit den Patentansprüchen weitere Abwandlungen möglich.

Zur Erfassung eines Wicklungskurzschlusses in einem elektrischen Motor wie beispielsweise einem geschalteten Reluktanzmotor umfaßt somit die Vorrichtung eine erste, zweite und dritte Phasenspule. Durch jede der Phasenspulen fließt ein Strom, der mittels eines entsprechenden Stromsensors erfaßt wurde, derart, daß sich der Bereich des Stroms von Null bis zu einem Bezugsstromwert innerhalb einer Einstellzeitdauer erstreckt. Wird der mittels des Stromsensors erfaßte Stromwert gleich dem Bezugsstromwert während einer Zeitdauer, die kürzer als die Bezugseinstellzeitdauer ist und dauert diese entsprechende Bedingung während einer weiteren Bezugszeitdauer an, dann wird dies als das Auftreten eines Kurzschlusses in der dem betreffenden Stromsensor zugeordneten Phasenspule angesehen und die Vorrichtung beendet den Betrieb des Motors.

Claims (3)

1. Vorrichtung zur Erfassung eines Wicklungskurzschlusses in einem elektrischen Motor, mit
einem Rotorwinkelpositions-Erfassungssensor (RAS) zur Erfassung einer Winkelposition eines Rotors,
einer Vielzahl von in einem Stator angeordneten Phasenwicklungen (CL1, CL2, CL3),
einer Vielzahl von Stromsensoren (IS) zur Erfassung der Stromwerte in den jeweiligen Phasenwicklungen (CL1, CL2, CL3),
einer Erregungssteuerungseinrichtung (CPU, IPGC) zur Berechnung eines Erregungsanfangsdrehwinkels des Rotors, eines Erregungsbeendigungsdrehwinkels des Rotors und eines Bezugsstromwerts für jede der Phasenwicklungen (CL1, CL2, CL3) auf der Basis der Soll-Drehzahl und des Drehmoments des Motors, wobei
die Erregungssteuerungseinrichtung (CPU, IPGC) eine Erregung jeder der Phasenwicklungen (CL1, CL2, CL3) beginnt, wenn die mittels des entsprechenden Rotorwinkelpositions- Erfassungssensors (RAS) erfaßte Winkelposition des Rotors mit dem Erregungsanfangsdrehwinkel übereinstimmt,
die Erregungsteuerungseinrichtung (CPU, IPGC) die Erregung jeder der Phasenwicklungen (CL1, CL2, CL3) beendet, wenn die mittels des entsprechenden Rotorwinkelpositions- Erfassungssensors (RAS) erfaßte Winkelposition des Rotors mit dem Erregungsbeendigungsdrehwinkel übereinstimmt, und wobei
die Erregungssteuerungseinrichtung (CPU, IPGC) einen Vergleich durchführt zwischen dem von jedem der Stromsensoren (IS) erfaßten Stromwert und dem Bezugsstromwert während einer Zeitdauer zwischen dem Beginn und der Beendigung der Erregung jeder Phasenwicklung (CL1, CL2, CL3) zum jeweiligen Fortsetzen oder Unterbrechen der Erregung der Phasenwicklung (CL1, CL2, CL3), falls der erfaßte Stromwert kleiner oder nicht kleiner als der Bezugsstromwert ist,
und mit
einer Einstellzeitmesseinrichtung zur Messung der Einstellzeitdauer während einer Zeit von einem Zeitpunkt, zu dem der erfaßte Stromwert gleich Null ist bis zu einem weiteren Zeitpunkt, bei dem der erfaßte Stromwert den Bezugsstromwert erreicht,
einer Berechnungseinrichtung zur Berechnung einer Bezugseinstellzeitdauer, und
einer Entscheidungseinrichtung (ANDC) zur Entscheidung, ob ein Wicklungskurzschluß in einer der Phasenwicklungen (CL1, CL2, CL3) aufgetreten ist auf der Basis eines Vergleichs zwischen der mittels der Einstellzeitdauermesseinrichtung gemessenen Einstellzeitdauer und der Bezugseinstellzeitdauer.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der elektrische Motor ein geschalteter Reluktanzmotor ist.

3. Elektrischer Motor, insbesondere ein geschalteter Reluktanzmotor, des Typs, bei welchen ein mittels eines Stromsensors erfaßter Strom durch jede einer Vielzahl von Phasenspulen fließt, ferner mit
einer Vorrichtung zur Bestimmung einer Bezugseinstellzeitdauer, während der der Strom von Null auf einen eingestellten Strombetrag ansteigt, zur Bestimmung, ob der Betrag des erfaßten Stroms den eingestellten Strombetrag vor Ablauf der Bezugseinstellzeitdauer erreicht oder nicht, zum Entscheiden, ob das frühere Erreichen des eingestellten Stromwerts durch den erfaßten Strom kontinuierlich andauert, und zum Stillsetzen des elektrischen Motors, falls das Andauern einen vorbestimmten Wert übersteigt.