[发明专利]电动设备及用以测量该设备的电动势的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种包括交流电动马达和控制逆变器的电动设备，以及用以测量该设备的电动势的相应方法，并适用于交流电动马达领域。

本发明特别适用于电动机动车尤其是牵引逆变器以及它们相应的电动马达领域，或者更适用于空调压缩机逆变器以及它们相应的电动马达领域。

然而，尽管特别为这样的应用而准备，该设备以及相应的方法也可以使用在其它领域，例如，助力转向或风机电动马达。

背景技术

通常地，电动车辆被配备以高压电池传递直流电到逆变器，其将该直流电转换为交流电用以驱动电动马达，后者驱动该车辆的移动。

为了控制马达尤其控制逆变器的开关，必须要知道马达的角位置以在正确的时刻驱动马达的每一相位来获得最优的驱动扭矩。

这通常通过位置传感器来实现，例如霍耳效应编码器/传感器，位于电动马达的旋转轴，正如在例如文献US6307336中描述的。

然而，看来这些位置探测器在系统中是薄弱点且如果传感器故障会引起车辆停止。此外，这些传感器价格昂贵。

在文献EP1564882中，辅助绕组被提议来直接测量马达每一相的电动势。

然而，这个解决方案给电动马达带来复杂的改变。

此外，至于位置传感器，例如，不知道测量信号的缺失是源于辅助配置的故障还是源于马达自身。

文献US7489097描述了一种包括交流马达和用以直接测量该马达各相的电动势的控制逆变器的电动系统。为此，逆变器必须以一个特殊的方式控制马达，从而使得被测量EMF的相在测量期间不被驱动。

碰巧各相的梯形控制使得具有两个驱动的相和一个未驱动的相成为可能。在此情况下，在测量EMF且探测其零交点的足够长的期间内，电流是零。

然而，此方式不适于例如正弦马达控制。

发明内容

本发明的目标是提供了一种使直接获得马达各相的电动势且无需任何位置传感器成为可能的设备和方法。

为此，本发明的主题是一种包括交流电动马达和用以控制该马达各相的控制逆变器的电动设备，其特征在于该马达包括，在至少一相的至少一个绕组上，用以测量相对于预定电势的电压的点，该测量点选择使得其分割绕组成为第一和第二部分，从而在两个部分中感应的电动势彼此相关地相移，以及用以测量该测量点和该预定电势之间电压的部件。

通过直接在各相的绕组级别(level)上选择测量点，使得其分割绕组成为第一和第二部分，从而在两部分中感应的电动势彼此相关地相移，马达控制的形状变得无关紧要。

根据一个方面，用以测量该测量点和该预定电势之间电压的部件配置使得当逆变器已经转换关注的相为续流模式时测量该电压。

根据另一个方面，马达的绕组是具有中点的绕组，且该测量点是绕组的中点。

此外，对绕组两部分中的每一感应电动势可以规定实质上等幅。

然后，逆变器可以被设定为同时转换所有的相成为续流模式，以允许马达每一相的电压的同时测量。

根据一个方面，该逆变器是标准三相逆变器。

根据一个发展，该逆变器是H型三相桥式逆变器。

该交流电动马达是，例如，多相电动马达，其机械步进与机械角度的一部分相应。

该交流电动马达可以是交流三相电动马达。

该设备可以包括马达控制单元，其连接到所述测量部件且被设定为用以通过每一相的测量结果推断马达每一相的电动势，并且根据测量的电动势来控制该逆变器。

该控制单元是，例如，被设定为通过每一相的电动势的零交点来推断马达的角位置。

本发明的另一主题目标在于一种用于测量电动设备的电动势的方法，该电动设备包括交流电动马达和用以控制该马达的各相的控制逆变器，其特征在于

-在至少一相的绕组的测量点和预定电势之间的电压被测量，该测量点选择使得其分割绕组成为第一和第二部分，从而在两部分中感应的电动势彼此相关地相移。

根据一个方面，当逆变器已经将关注的相转换为续流模式时，在至少一相的绕组的测量点和预定电势之间的电压被测量。

根据另一个方面，该马达的绕组是具有中点的绕组，且该测量点是绕组的中点。

可能，例如，对绕组两部分中的每一感应电动势规定实质上等幅。

可能同时转换所有的相，例如通过脉宽调制，成为续流模式，以允许马达的每一相电压的同时测量。

该逆变器是，例如，标准三相逆变器或H型三相桥式逆变器。