[发明专利]具有扭矩误差检测器的驱动逆变器

说明书

技术领域

本发明涉及电动机及其控制。本发明更具体地涉及用于驱动这种电动机的逆变器。

本发明特别适合于采用电动机的机动车辆的领域，该电动机被特别用于执行牵引功能。本发明特别涉及具有机动化车轮的道路车辆或具有中央电动机的道路车辆。

背景技术

已知的是，同步电动机(例如机动车辆中使用的同步骤电动机)在定子上包括磁路和用于导电并且能够生成定子磁通的电线绕组，并且在转子上包括永磁体或电磁体和生成转子磁通的磁路；这种电动机装备有给出转子相对于定子的位置的旋转变压器。这种电动机总是与逆变器相关联，以便于确保对所述电动机的驱动。本领域技术人员应当知晓，实际上这种电动机是可逆的，换言之，它也可以用作交流发电机。在下文中引用了电动机的时候，这是为了容易引用的目的而这么做，并且应当理解的是，在本发明的上下文中并不需要在作为电动机的操作和作为交流发电机的操作之间进行区分。

在非常大量的应用中，特别是在机动车辆中，电能源是直流源，例如电池或者燃料电池，该能量由DC电力母线输送。在这种情况下，用于驱动电动机的逆变器包括将DC信号转换为具有适合于电动机的运行设定点(setpoint)的幅值和频率的AC信号的逆变器。与永磁同步电动机相关联的三相逆变器的任务是利用DC电力馈入在电动机输出轴处生成期望的机械扭矩。

在大多数需要大功率的应用中，使用三相机器。运行原理如下：由绕组中的电流建立的电动机定子磁场与由磁体建立的转子磁场之间的交互产生机械扭矩。利用DC供电电压并借助于功率晶体管的三个分支，逆变器产生三相电流的系统，所述三相电流具有适当的幅值、适当的频率和相对于转子场的适当的相位，以便于对电动机的三相进行馈电。为了控制电流的幅值，逆变器具有电流传感器，该电流传感器使得获知电动机的每相的电流成为可能。为了控制电流的频率和相位，逆变器接收测量转子相对于定子的位置的旋转变压器的信号。

基于对电动机的扭矩-电流的建模，逆变器确定电动机的相电流的设定点，并且借助于逆变器的调节器来实施这些设定点。因此，逆变器不是控制扭矩，而是控制电动机的电流，而这可能阻碍对特定故障的检测。例如在逆变器中或电动机中的部件故障的情况下，因此可能有如下情况：电流在逆变器看来是被正确地控制，但在电动机轴上却没有产生预期的扭矩。

在电动机执行牵引功能的情况下，重要的是，逆变器-电动机系统在不具有不可控的响应的情况下遵循操作者的意图，特别是在故障的情况下，该故障例如可能导致生成不合时宜的加速或制动扭矩。在机动车辆具有机动化车轮，且包括至少两个各自装备有电动机的车轮的具体情况下，保证电动机的运行特别重要，以便于避免车轮的恶劣行为，该车轮的恶劣行为可能导致车轮之间的非期望的差动扭矩，并导致司机失去对车辆的控制。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提出一种驱动逆变器，所述驱动逆变器使得能够检测任何电动机或逆变器的故障。本发明的进一步的目的是提出一种驱动逆变器，所述逆变器使得能够校正这些潜在的故障。

因此，本发明涉及一种逆变器，所述逆变器用于驱动安装在道路车辆中的电动机，所述逆变器包括：

-至少一个传感器，用于测量在所述逆变器内的至少一个电压和至少一个电流，

-存储模块，用于记录在所述电动机的电气旋转期间测量的值，

-用于在所述电气旋转之后基于记录的所述值来计算平均电功率的模块，

-用于利用在所述电气旋转期间的所述平均电功率和所述电动机的旋转速度，来计算在所述电动机的输出轴上产生的扭矩的模块，

-用于确定在所产生的扭矩与所述逆变器的设定点扭矩之间的偏差的模块，以及

-用于在所述偏差大于预定阈值的情况下校正扭矩误差的模块。

有利地使用所确定的偏差的绝对值以便执行与所述阈值的比较。

在本发明的优选实施例中，所述预定阈值例如是大约5Nm。然而，该值在不同的车辆之间可能有所不同，并且例如基于每个车辆在异常情况下的行为来确定该值。