用于增加多相馬達系統中的電流傳感范圍的方法和設備的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及用于增加多相馬達系統中的電流傳感范圍的方法和設備。
【背景技術】
[0002] 在多相電馬達中，三相或更多相引線以相同頻率和振幅傳送交流電（AC)電壓波 形，但在不同相之間具有時間偏差或相移。在使用這樣的馬達的車輛或其他系統中，AC電 壓波形應用于馬達的各定子繞組感應出變化的磁場。該磁場導致發生轉子的旋轉，其轉而 提供馬達輸出扭矩。馬達輸出扭矩可以被按照需要被管理和引導，以執行有用的工作，例如 推進車輛。
[0003] 特別地在車輛變速器中，一個或多個電牽引馬達可獨立或與內燃發動機結合地用 作馬達驅動系統的一部分。共同地，原動機提供輸入扭矩給變速器。為了確保電牽引馬達 (一個或多個）的適當操作，控制器可進行相電流和其他電參數的周期測量。
【發明內容】
[0004] 在此披露一種車輛，其具有多相馬達系統，例如，三相AC電牽引馬達。伴隨的用于 與這種系統使用的方法也被披露。本方法擴展了在具有一個馬達或多個馬達的多相馬達系 統內的各相電流傳感器的電流傳感范圍。這樣的傳感器測量流動到馬達繞組中的各相電流 的相應幅度。在此意識到，由于典型地現成相電流傳感器的有限電流傳感范圍，現有馬達控 制和診斷方法可被限制。由此，一旦給定相電流超過傳感器測量容量，控制和健康狀態馬達 診斷可不總是適當地運行，或可都不可獲得。這樣的條件在此稱為"傳感器飽和"。因此， "飽和傳感器"是讀取了幅度超過傳感器的預定飽和極限（即專用于特定傳感器的校準極 限）的各相電流的相電流傳感器。
[0005] 在一些情況下，諸如在高溫操作期間，在給定馬達中的電流可超過用于測量傳送 至馬達繞組的相電流的相電流傳感器的測量范圍。如本領域技術人員已知的，去磁化是一 種過程，通過該過程，磁場通過熱應力隨時間消失，極端變化磁場等。在這些情況下，健康狀 態診斷可不檢測潛在的去磁化事件。本方法因此意圖增加馬達健康狀態診斷的操作范圍， 同時還提供檢查轉子去磁化的改善的能力，同時在正常車輛操作期間對控制器使用具有最 小的影響。附加地，在一些情況下，本方法可在牽引馬達（一個或多個）的總體控制中用于 反饋和控制目的。
[0006] 通常，在三相系統中，本方法通過連續地評價三個不同相電流傳感器中的哪一個 當前飽和而操作。當僅一個傳感器是飽和的時，本方法繼續。在這樣的情況下，控制器使用 其余的、即非飽和相電流傳感器的實際電流測量外推（extrapolate) /估計飽和傳感器的 相電流，并執行對外推的相電流的特定有效性檢查，以確保外推相電流值在合理界限內，例 如以在絕緣損失期間避免錯誤的故障診斷。在一些操作區域中，其以下稱為連續外推區域， 電流傳感范圍被擴展其飽和的極限的15%，以提供用于反饋和控制目的的有用信息。
[0007] 特定地，增加具有多相電馬達的系統中的電流傳感范圍的方法包括經由具有校準 飽和極限的多個相電流傳感器測量被傳送至馬達的多個相電流的每一個。本方法還包括 經由控制器計算每一個被測量的相電流的絕對值，且然后將被計算的絕對值與飽和極限比 較，以確定是否僅一個傳感器是飽和的。附加地，本方法包括使用非飽和傳感器的被測量的 相電流外推所述一個飽和傳感器的相電流值。
[0008] 外推相電流值可包括計算作為非飽和傳感器的相電流函數的瞬時相電流值，并確 定被計算瞬時相電流的絕對值是否超過用于所述一個飽和傳感器的被測量的值。外推可還 包括確定被計算瞬時相電流的符號是否與用于所述一個飽和傳感器的被測量的值的符號 匹配，并使用被計算的瞬時相電流作為用于飽和傳感器的外推相電流值。本方法可包括，當 符號匹配，且被計算的瞬時相電流值超過用于飽和傳感器的被測量的值時，經由控制器使 用外推相電流值相對于馬達執行控制動作。
[0009] 在此還披露了一種系統，其包括三相電馬達、功率逆變器模塊（PM)、相電流傳感 器，和上述控制器。PM提供第一、第二和第三相電流至馬達的相應第一、第二和第三相引 線。傳感器每一個連接至相應相引線，并測量相應一個相電流。
[0010] 附加地，車輛包括變速器和多相馬達系統。變速器包括齒輪組和輸出構件。多相 馬達系統將馬達扭矩傳送至齒輪組，用于為輸出構件提供動力，且包括多相電牽引馬達，所 述馬達具有定子，定子具有第一、第二和第三相引線。系統還包括PM，其將第一、第二和第 三相電流分別傳送至第一、第二和第三相引線。
[0011] 根據一【具體實施方式】，提供一種增加具有多相馬達的系統中的電流傳感范圍的方 法，該方法包括：
[0012] 經由具有校準飽和極限的多個相電流傳感器測量被傳送至多相馬達的多個相電 流的每一個，
[0013] 經由控制器計算每一個被測量的相電流的絕對值；
[0014] 將每一個被計算的絕對值與校準飽和極限比較，以確定是否僅其中一個相電流傳 感器是飽和的；
[0015] 使用非飽和傳感器的被測量的相電流，外推一個飽和傳感器的相電流值，包括：
[0016] 計算作為非飽和傳感器的相電流函數的瞬時相電流值；
[0017] 確定被計算的瞬時相電流的絕對值是否超過用于所述一個飽和傳感器的被測量 的值；
[0018] 確定被計算的瞬時相電流的符號是否匹配所述一個飽和傳感器的被測量值的符 號；和
[0019] 使用被計算的瞬時相電流作為用于飽和傳感器的外推的相電流值；和
[0020] 僅當符號匹配且被計算的瞬時相電流值超過用于飽和傳感器的被測量的值時，經 由控制器使用外推相電流值執行多相馬達的控制動作，所述控制動作包括控制多相馬達功 能和記錄表示多相馬達健康狀態的診斷代碼的至少一個。
[0021] 優選地，系統包括功率逆變器模塊（PM)，并且其中，測量每一個相電流在PM和 多相馬達之間發生。
[0022] 優選地，測量相電流使用霍爾效應傳感器實現。
[0023] 優選地，測量相電流使用分路電阻器實現。
[0024] 優選地，計算作為非飽和傳感器相電流的函數的瞬時相電流值包括在不連續外推 范圍中計算瞬時相電流，其中用于飽和傳感器的電流幅度范圍為飽和傳感器的傳感器測量 范圍 1. 155 倍（I. 155X)至 2 倍（2X)。
[0025] 優選地，計算作為非飽和相電流的函數的瞬時相電流值包括在連續外推范圍中計 算瞬時相電流，其中用于飽和傳感器的電流幅度范圍小于飽和傳感器的傳感器測量范圍的 L 155 倍。
[0026] 根據另一【具體實施方式】，提供一種系統，包括：
[0027] 多相馬達，具有第一、第二和第三相引線；
[0028] 功率逆變器模塊，其提供第一、第二和第三相電流至相應第一、第二和第三相引 線.
[0029] 多個相電流傳感器，其每一個連接至第一、第二和第三相引線的相應一個，并可操 作以測量第一、第二和第三相電流的相應一個；和
[0030] 控制器，與所述多個相電流傳感器通信，其中，控制器包括處理器和有形非瞬態存 儲器，其上記錄有用于增加相電流傳感器的電流傳感范圍的指令，其中，指令通過處理器的 執行導致控制器：
[0031] 經由相電流傳感器測量所述多個相電流的每一個；
[0032] 計算每一個被測量的相電流的絕對值；
[0033] 將每一個被計算的絕對值與飽和極限單獨地比較，以確定是否僅一個傳感器相對 于飽和極限是飽和的而其余傳感器是非飽和傳感器；
[0034] 通過以下，由非飽和傳感器的被測量的相電流外推用于所述一個飽和傳感器的相 電流：
[0035] 計算作為非飽和傳感器的相電流函數的瞬時相電流值；
[0036] 確定是否被計算瞬時相電流的絕對值超過所述飽和傳感器的被測量的值；
[0037] 確定被計算瞬時相電流值的符號是否匹配所述