專利名稱：用于執(zhí)行電機(jī)轉(zhuǎn)子的故障診斷的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及電機(jī)領(lǐng)域，更具體地涉及用于執(zhí)行電機(jī)轉(zhuǎn)子的故障診斷的方法 和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
電動(dòng)馬達(dá)(或電機(jī))在多種領(lǐng)域具有越來(lái)越多的應(yīng)用，這些領(lǐng)域包括汽車工業(yè)，這 是因?yàn)槔缙囼?qū)動(dòng)系統(tǒng)的電動(dòng)化。電動(dòng)和/或混合動(dòng)力車輛使用電機(jī)作為汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 的主要或輔助扭矩源。人們期望這些電機(jī)在極端工作條件下以高可靠性長(zhǎng)時(shí)間地工作。然 而，經(jīng)歷一段時(shí)間之后，施加到電機(jī)上的工作應(yīng)力會(huì)使電機(jī)的一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)子的狀況劣化。因此，例如在汽車領(lǐng)域，期望提供一種用于執(zhí)行電機(jī)轉(zhuǎn)子的故障診斷的改進(jìn)的方 法，例如這種方法可以提供改進(jìn)的結(jié)果，并且可需要較少的傳感器和/或其他裝置，并且/ 或者可更容易并且/或者更節(jié)省成本地實(shí)施。還期望提供一種用于例如在汽車領(lǐng)域執(zhí)行電 機(jī)轉(zhuǎn)子的故障診斷的改進(jìn)的系統(tǒng)，例如這種系統(tǒng)可以提供改進(jìn)的結(jié)果，并且可需要較少的 傳感器和/或其他裝置，并且/或者可更容易并且/或者更節(jié)省成本地實(shí)施。此外，通過(guò)下 面的詳細(xì)描述和所附權(quán)利要求，并結(jié)合附圖和前述技術(shù)領(lǐng)域和背景技術(shù)，本發(fā)明的其他有 利特征和特點(diǎn)將變得清楚。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例實(shí)施方式，提供一種用于電機(jī)轉(zhuǎn)子的故障診斷的方法，該 電機(jī)還具有定子。該方法包括如下步驟通過(guò)處理器產(chǎn)生用于定子的測(cè)量電機(jī)電流，通過(guò)處 理器確定轉(zhuǎn)子的解算器角度，通過(guò)處理器確定轉(zhuǎn)子的磁通量角度，通過(guò)處理器并使用解算 器角度和磁通量角度計(jì)算轉(zhuǎn)換角度，通過(guò)處理器并使用轉(zhuǎn)換角度執(zhí)行電機(jī)電流的轉(zhuǎn)換，以 及通過(guò)處理器并基于所述轉(zhuǎn)換識(shí)別故障狀況。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)示例實(shí)施方式，提供一種用于電機(jī)轉(zhuǎn)子的故障診斷的方法， 該電機(jī)還具有定子。該方法包括如下步驟通過(guò)處理器產(chǎn)生用于定子的測(cè)量電機(jī)電流，通過(guò) 處理器確定轉(zhuǎn)子的解算器角度，通過(guò)處理器確定轉(zhuǎn)子的磁通量角度，通過(guò)處理器并使用解 算器角度、磁通量角度或者兩者計(jì)算第一轉(zhuǎn)換角度，通過(guò)處理器從磁通量角度減去解算器 角度從而產(chǎn)生滑移角度，通過(guò)處理器并使用滑移角度和磁通量角度計(jì)算第二轉(zhuǎn)換角度，通 過(guò)處理器并使用第一轉(zhuǎn)換角度執(zhí)行電機(jī)電流的第一轉(zhuǎn)換從而產(chǎn)生第一故障分量，通過(guò)處理 器并使用第二轉(zhuǎn)換角度執(zhí)行電機(jī)電流的第二轉(zhuǎn)換從而產(chǎn)生第二故障分量，通過(guò)處理器并使 用第一故障分量和第二故障分量計(jì)算故障指數(shù)，以及通過(guò)處理器并使用所述故障指數(shù)識(shí)別 故障狀況。根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)示例實(shí)施方式，提供一種用于車輛的電動(dòng)系統(tǒng)。該電動(dòng)系統(tǒng) 包括電機(jī)、能量源、逆變器模塊、電流傳感器和控制模塊。電機(jī)具有轉(zhuǎn)子和定子。逆變器模 塊聯(lián)接在能量源和定子之間，并且構(gòu)造成提供從能量源至電機(jī)的定子的命令電壓。電流傳 感器聯(lián)接在逆變器模塊和定子之間，并且構(gòu)造成測(cè)量通過(guò)定子的電流，從而產(chǎn)生測(cè)量電流?？刂颇K聯(lián)接到逆變器模塊和多個(gè)電流傳感器，并且構(gòu)造成產(chǎn)生用于定子的測(cè)量電流，確 定轉(zhuǎn)子的解算器角度，確定轉(zhuǎn)子的磁通量角度，使用解算器角度、磁通量角度或者兩者計(jì)算 第一轉(zhuǎn)換角度，從磁通量角度減去解算器角度從而產(chǎn)生滑移角度，使用滑移角度和磁通量 角度計(jì)算第二轉(zhuǎn)換角度，使用第一轉(zhuǎn)換角度執(zhí)行電機(jī)電流的第一轉(zhuǎn)換從而產(chǎn)生第一故障分 量，使用第二轉(zhuǎn)換角度執(zhí)行電機(jī)電流的第二轉(zhuǎn)換從而產(chǎn)生第二故障分量，使用第一故障分 量和第二故障分量計(jì)算故障指數(shù)，以及使用所述故障指數(shù)識(shí)別故障狀況。方案1、一種用于電機(jī)轉(zhuǎn)子的故障診斷的方法，所述電機(jī)還具有定子，所述方法包 括如下步驟通過(guò)處理器產(chǎn)生定子的測(cè)量電機(jī)電流；通過(guò)處理器確定轉(zhuǎn)子的解算器角度；通過(guò)處理器確定轉(zhuǎn)子的磁通量角度；通過(guò)處理器并使用所述解算器角度和所述磁通量角度計(jì)算轉(zhuǎn)換角度；通過(guò)處理器并使用所述轉(zhuǎn)換角度執(zhí)行所述電機(jī)電流的轉(zhuǎn)換；以及通過(guò)處理器并基于所述轉(zhuǎn)換識(shí)別故障狀況。方案2、如方案1所述的方法，其中通過(guò)處理器產(chǎn)生定子的電機(jī)電流的步驟包括如 下步驟通過(guò)傳感器測(cè)量從傳感器獲取的僅一個(gè)相電流的測(cè)量電流。方案3、如方案1所述的方法，還包括如下步驟通過(guò)處理器從所述磁通量角度中減去所述解算器角度，由此計(jì)算出滑移角度；其中計(jì)算轉(zhuǎn)換角度的步驟包括通過(guò)處理器并使用所述滑移角度和所述磁通量角 度來(lái)計(jì)算轉(zhuǎn)換角度的步驟。方案4、如方案1所述的方法，還包括如下步驟通過(guò)處理器進(jìn)行所述磁通量角度的轉(zhuǎn)換，由此產(chǎn)生轉(zhuǎn)換的磁通量角度；其中計(jì)算轉(zhuǎn)換角度的步驟包括通過(guò)處理器并使用所述滑移角度和所述轉(zhuǎn)換的磁 通量角度計(jì)算轉(zhuǎn)換角度的步驟。方案5、如方案1所述的方法，還包括如下步驟通過(guò)處理器并使用所述解算器角度、所述磁通量角度或兩者來(lái)確定第二轉(zhuǎn)換角 度；以及通過(guò)處理器并使用所述第二轉(zhuǎn)換角度進(jìn)行所述電機(jī)電流的第二轉(zhuǎn)換；其中識(shí)別故障狀況的步驟包括基于所述轉(zhuǎn)換和所述第二轉(zhuǎn)換識(shí)別故障狀況的步馬聚ο方案6、如方案5所述的方法，還包括如下步驟通過(guò)處理器確定等于所述磁通量角度的轉(zhuǎn)換角度；通過(guò)處理器從所述磁通量角度中減去所述解算器角度，由此計(jì)算出滑移角度；以 及通過(guò)處理器并使用所述滑移角度和所述磁通量角度計(jì)算第二轉(zhuǎn)換角度。方案7、如方案5所述的方法，還包括如下步驟通過(guò)處理器對(duì)所述磁通量角度和所述解算器角度求和，由此計(jì)算出組合角度；通過(guò)處理器從所述磁通量角度中減去所述解算器角度，由此計(jì)算出差值角度；
通過(guò)處理器并使用所述組合角度計(jì)算轉(zhuǎn)換角度；以及通過(guò)處理器并使用所述差值角度計(jì)算第二轉(zhuǎn)換角度。方案8、如方案6所述的方法，其中進(jìn)行轉(zhuǎn)換的步驟包括通過(guò)處理器并使用同步參考幀進(jìn)行轉(zhuǎn)換的步驟；以及進(jìn)行第二轉(zhuǎn)換的步驟包括通過(guò)處理器并使用故障參考幀進(jìn)行第二轉(zhuǎn)換的步驟。方案9、如方案7所述的方法，其中進(jìn)行轉(zhuǎn)換的步驟包括通過(guò)處理器并使用故障參考幀進(jìn)行轉(zhuǎn)換的步驟；以及進(jìn)行第二轉(zhuǎn)換的步驟包括通過(guò)處理器并使用故障參考幀進(jìn)行第二轉(zhuǎn)換的步驟。方案10、如方案5所述的方法，還包括如下步驟通過(guò)處理器并使用所述第一轉(zhuǎn)換計(jì)算第一故障分量；以及通過(guò)處理器并使用所述第二轉(zhuǎn)換計(jì)算第二故障分量；其中識(shí)別故障狀況的步驟包括通過(guò)處理器并使用所述第一故障分量和所述第二 故障分量識(shí)別故障狀況的步驟。方案11、如方案10所述的方法，還包括如下步驟通過(guò)處理器并使用所述第一故障分量和所述第二故障分量計(jì)算故障指數(shù)；其中識(shí)別故障狀況的步驟包括通過(guò)處理器并基于所述故障指數(shù)識(shí)別故障狀況的步驟。方案12、如方案11所述的方法，還包括如下步驟通過(guò)處理器并基于所述故障指數(shù)估計(jì)故障狀況的嚴(yán)重性。方案13、如方案12所述的方法，還包括如下步驟通過(guò)處理器并基于所述故障指數(shù)實(shí)施一個(gè)或多個(gè)補(bǔ)救措施。方案14、一種用于電機(jī)轉(zhuǎn)子的故障診斷的方法，該電機(jī)還具有定子，該方法包括如 下步驟通過(guò)處理器產(chǎn)生定子的測(cè)量電機(jī)電流；通過(guò)處理器確定轉(zhuǎn)子的解算器角度；通過(guò)處理器確定轉(zhuǎn)子的磁通量角度；通過(guò)處理器并使用所述解算器角度、所述磁通量角度或者兩者計(jì)算第一轉(zhuǎn)換角 度；通過(guò)處理器從所述磁通量角度減去所述解算器角度從而產(chǎn)生滑移角度；通過(guò)處理器并使用所述滑移角度和所述磁通量角度計(jì)算第二轉(zhuǎn)換角度；通過(guò)處理器并使用所述第一轉(zhuǎn)換角度執(zhí)行電機(jī)電流的第一轉(zhuǎn)換，從而產(chǎn)生第一故 障分量；通過(guò)處理器并使用所述第二轉(zhuǎn)換角度執(zhí)行電機(jī)電流的第二轉(zhuǎn)換，從而產(chǎn)生第二故 障分量；通過(guò)處理器并使用所述第一故障分量和所述第二故障分量計(jì)算故障指數(shù)；以及通過(guò)處理器并使用所述故障指數(shù)識(shí)別故障狀況。方案15、如方案14所述的方法，其中通過(guò)處理器產(chǎn)生定子的電機(jī)電流的步驟包括 如下步驟通過(guò)傳感器測(cè)量從傳感器獲取的僅一個(gè)相電流的測(cè)量電流。
方案16、如方案14所述的方法，其中通過(guò)處理器進(jìn)行第一轉(zhuǎn)換的步驟包括通過(guò)處理器并使用同步參考幀進(jìn)行第一轉(zhuǎn) 換的步驟；以及通過(guò)處理器進(jìn)行第二轉(zhuǎn)換的步驟包括通過(guò)處理器并使用故障參考幀進(jìn)行第二轉(zhuǎn) 換的步驟。方案17、如方案14所述的方法，其中通過(guò)處理器進(jìn)行第一轉(zhuǎn)換的步驟包括通過(guò)處理器并使用故障參考幀進(jìn)行第一轉(zhuǎn) 換的步驟；以及通過(guò)處理器進(jìn)行第二轉(zhuǎn)換的步驟包括通過(guò)處理器并使用故障參考幀進(jìn)行第二轉(zhuǎn) 換的步驟。方案18、一種用于車輛的電動(dòng)系統(tǒng)，所述電動(dòng)系統(tǒng)包括具有轉(zhuǎn)子和定子的電機(jī)；能量源；聯(lián)接在所述能量源和所述定子之間的逆變器模塊，所述逆變器模塊構(gòu)造成提供從 所述能量源至所述電機(jī)的定子的命令電壓；聯(lián)接在所述逆變器模塊和所述定子之間的電流傳感器，所述電流傳感器構(gòu)造成測(cè) 量通過(guò)所述定子的電流，從而產(chǎn)生測(cè)量電流；以及聯(lián)接到所述逆變器模塊和多個(gè)電流傳感器的控制模塊，所述控制模塊構(gòu)造成產(chǎn)生所述定子的測(cè)量電流；確定所述轉(zhuǎn)子的解算器角度；確定所述轉(zhuǎn)子的磁通量角度；使用所述解算器角度、所述磁通量角度或者兩者計(jì)算第一轉(zhuǎn)換角度；從所述磁通量角度減去所述解算器角度從而產(chǎn)生滑移角度；使用所述滑移角度和所述磁通量角度計(jì)算第二轉(zhuǎn)換角度；使用所述第一轉(zhuǎn)換角度執(zhí)行所述電機(jī)電流的第一轉(zhuǎn)換，從而產(chǎn)生第一故障分量；使用所述第二轉(zhuǎn)換角度執(zhí)行所述電機(jī)電流的第二轉(zhuǎn)換，從而產(chǎn)生第二故障分量；使用所述第一故障分量和所述第二故障分量計(jì)算故障指數(shù)；以及使用所述故障指數(shù)識(shí)別故障狀況。方案19、如方案18所述的電動(dòng)系統(tǒng)，其中所述控制模塊進(jìn)一步構(gòu)造成通過(guò)從傳感器獲取的僅一個(gè)相電流產(chǎn)生測(cè)量電流。方案20、如方案18所述的電動(dòng)系統(tǒng)，其中所述控制模塊進(jìn)一步構(gòu)造成基于所述故障指數(shù)估計(jì)所述故障狀況的嚴(yán)重性。


下面將結(jié)合附圖描述本發(fā)明，附圖中類似的附圖標(biāo)記指代類似的元件，并且其 中圖1是根據(jù)一個(gè)示例實(shí)施方式的適于在車輛中使用的電動(dòng)系統(tǒng)的框圖；圖2是根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的適于與圖1的電動(dòng)系統(tǒng)一起使用的示例轉(zhuǎn)子診斷過(guò)程 的流程圖3是根據(jù)一個(gè)示例實(shí)施方式的設(shè)計(jì)成用于診斷斷裂轉(zhuǎn)子條并且還可與圖2的電 動(dòng)系統(tǒng)一起使用的圖2的轉(zhuǎn)子診斷過(guò)程的一個(gè)變型的流程圖；圖4是根據(jù)一個(gè)示例實(shí)施方式的設(shè)計(jì)成用于診斷轉(zhuǎn)子偏心故障并且還可與圖2的 電動(dòng)系統(tǒng)一起使用的圖2的轉(zhuǎn)子診斷過(guò)程的另一個(gè)變型的流程圖。
具體實(shí)施例方式下面的詳細(xì)描述本質(zhì)上僅是示例性的，而不是用來(lái)限制本發(fā)明或者本發(fā)明的應(yīng)用 或用途。此外，也沒(méi)有任何意圖將本發(fā)明限制于前面的背景技術(shù)或下面的詳細(xì)描述中給出 的任何理論。圖1示出了適于在車輛中使用的電動(dòng)系統(tǒng)100的一個(gè)示例實(shí)施方式。電動(dòng)系統(tǒng) 100包括但不限于能量源102、逆變器模塊104、電機(jī)106、解算器系統(tǒng)108、控制模塊110和 多個(gè)電流傳感器112。在示例實(shí)施方式中，控制模塊110產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于將通過(guò)逆變器模塊104 從能量源102施加到電機(jī)106的定子的電壓的電機(jī)電流。在此方面，逆變器模塊104和控 制模塊110以配合方式構(gòu)造成使用脈沖寬度調(diào)制(PWM)技術(shù)來(lái)調(diào)制逆變器模塊104的相腳 (phase leg)并且向電機(jī)106施加或者以其他方式提供命令電壓。應(yīng)當(dāng)理解，圖1是電動(dòng)系 統(tǒng)100的簡(jiǎn)化圖，其目的是用于解釋而不是用于以任何方式限制這里描述的主題的范圍或 者應(yīng)用。在此方面，盡管圖1示出控制模塊110和逆變器模塊104是彼此區(qū)別并且分開(kāi)的 元件，但實(shí)際上，控制模塊110可與逆變器模塊104制成一個(gè)整體(或者結(jié)合在其中)。在一個(gè)示例實(shí)施方式中，逆變器模塊104聯(lián)接在能量源102和電機(jī)106之間。在 一個(gè)示例實(shí)施方式中，電流傳感器112聯(lián)接在逆變器模塊104和電機(jī)106之間，并且構(gòu)造成 測(cè)量從逆變器模塊104流經(jīng)電機(jī)106的定子的電流，如下面更詳細(xì)所述的?？刂颇K110 聯(lián)接到電流傳感器112并且從電流傳感器112獲得通過(guò)電機(jī)106的定子的測(cè)量電流。解算 器系統(tǒng)108聯(lián)接在電機(jī)106和控制模塊110之間，并且解算器系統(tǒng)108合適地構(gòu)造成用于 測(cè)量、感測(cè)或者以其他方式獲取電機(jī)106的轉(zhuǎn)子的位置。如下面更詳細(xì)所述的，在一個(gè)示例 實(shí)施方式中，控制模塊110構(gòu)造成通過(guò)控制從能量源102提供至電機(jī)106的電壓來(lái)將通過(guò) 定子的電流調(diào)節(jié)到一個(gè)命令值。在一個(gè)示例實(shí)施方式中，控制模塊110構(gòu)造成基于下面更 詳細(xì)描述的轉(zhuǎn)子故障診斷方法來(lái)識(shí)別電機(jī)106的轉(zhuǎn)子中的故障狀況。在一個(gè)示例實(shí)施方式中，車輛體現(xiàn)為汽車。在可選實(shí)施方式中，車輛可以是多種不 同類型的汽車中的任一種，例如轎車、貨車、卡車或者運(yùn)動(dòng)型多功能汽車(SUV)，并且可以是 兩輪驅(qū)動(dòng)OWD)(即后輪驅(qū)動(dòng)或者前輪驅(qū)動(dòng))、四輪驅(qū)動(dòng)(4WD)或者全輪驅(qū)動(dòng)(AWD)。車輛 還可以結(jié)合多種不同類型發(fā)動(dòng)機(jī)中的任一種或者其組合，例如汽油機(jī)或者柴油機(jī)、“柔性燃 料車輛”(FFV)發(fā)動(dòng)機(jī)(即，使用汽油和乙醇的混合物)、氣體混合物(例如氫氣和天然氣) 燃料發(fā)動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)/電機(jī)混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)以及電動(dòng)機(jī)。在可選實(shí)施方式中，車輛可以是插 電式混合動(dòng)力車輛、純電動(dòng)車輛、燃料電池車輛(FCV)或者其他合適的可選燃料車輛。在一個(gè)示例實(shí)施方式中，能量源102 (或動(dòng)力源)能夠向逆變器模塊104提供直流 (DC)電壓用于操作電機(jī)106。根據(jù)該實(shí)施方式，能量源102可以用電池、燃料電池、可充電 高壓電池組、超級(jí)電容器或者本領(lǐng)域已知的其他合適能量源來(lái)實(shí)現(xiàn)。在一個(gè)示例實(shí)施方式中，電機(jī)106是感應(yīng)電機(jī)。然而，在多種實(shí)施方式中，電機(jī)106 可以是多種不同類型的電機(jī)中的一種。這里描述的主題不應(yīng)當(dāng)解釋為限制于使用任何特定類型的電機(jī)。例如，在某些其他實(shí)施方式中，電機(jī)106可以實(shí)現(xiàn)為內(nèi)部永磁(IPM)電機(jī)、同 步磁阻電機(jī)或者本領(lǐng)域已知的其他任何合適的電機(jī)。在此方面，電機(jī)106可以實(shí)現(xiàn)為隱極 電機(jī)(例如感應(yīng)電機(jī)、永久表面安裝電機(jī))，這種電機(jī)具有不依賴于轉(zhuǎn)子位置的空間阻抗， 或者可以實(shí)現(xiàn)為凸極電機(jī)(例如同步磁阻電機(jī)、內(nèi)部永磁電機(jī))，這種電機(jī)具有依賴于轉(zhuǎn)子 相對(duì)于定子的位置的空間阻抗，這在本領(lǐng)域?qū)⒑苋菀桌斫?，或者可以使用其他可能的不?類型的電機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。在一個(gè)示例實(shí)施方式中，電機(jī)106是具有轉(zhuǎn)子和定子繞組(或線圈)的三相交流 (AC)電機(jī)。在一個(gè)示例實(shí)施方式中，對(duì)于三相電機(jī)，定子設(shè)置在三組繞組內(nèi)，其中每組繞組 對(duì)應(yīng)于電機(jī)106的一個(gè)相。在此方面，每個(gè)電流傳感器112與電機(jī)106的特定相關(guān)聯(lián)并且 以傳統(tǒng)方式獲取電機(jī)106的各相的電流。應(yīng)當(dāng)理解，盡管該主題可在此結(jié)合三相電機(jī)描述， 但是該主題不限于三相電機(jī)，并且可以適用于具有任何相數(shù)的電機(jī)或者具有任何數(shù)量的電 流傳感器的電動(dòng)系統(tǒng)。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，僅需要一個(gè)這種電流傳感器112。這相對(duì)于通常依賴于三 個(gè)電流傳感器進(jìn)行測(cè)量的本行業(yè)中的其他設(shè)計(jì)提供了重要優(yōu)點(diǎn)。因此，在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方 式中，任何一個(gè)電流傳感器的故障將在本行業(yè)中的這種現(xiàn)有設(shè)計(jì)中產(chǎn)生故障，但是不會(huì)在 這里公開(kāi)的實(shí)施方式中產(chǎn)生故障，因?yàn)檫@里公開(kāi)的實(shí)施方式利用來(lái)自其他正常傳感器的電流。在一個(gè)示例實(shí)施方式中，逆變器模塊104包括功率逆變器，該功率逆變器構(gòu)造成 將來(lái)自能量源102的DC電力轉(zhuǎn)換成AC電力，用于以傳統(tǒng)方式驅(qū)動(dòng)電機(jī)106，這在本領(lǐng)域?qū)?容易理解。在此方面，逆變器模塊104包括對(duì)應(yīng)于電機(jī)106的一相或多相的一個(gè)或多個(gè)相 腳，其中相腳的切換以特定的切換頻率被調(diào)制(打開(kāi)或關(guān)閉)以產(chǎn)生通過(guò)電機(jī)106的定子 的AC電壓，該AC電壓又在定子內(nèi)產(chǎn)生扭矩生成電流并且操作電機(jī)106，這在本領(lǐng)域?qū)⑷菀?理解。在一個(gè)示例實(shí)施方式中，解算器系統(tǒng)108包括聯(lián)接到電機(jī)106的解算器，并且解算 器的輸出端聯(lián)接到解算器至數(shù)字轉(zhuǎn)換器。解算器(或類似的感測(cè)設(shè)備)感測(cè)電機(jī)106的轉(zhuǎn) 子的位置(Θ》。解算器至數(shù)字轉(zhuǎn)換器將來(lái)自解算器的信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)(例如，數(shù)字轉(zhuǎn) 子位置信號(hào))，該數(shù)字信號(hào)被提供給控制模塊110?？刂颇K110總體上代表如下硬件該硬件合適地構(gòu)造成通過(guò)控制和/或操作逆 變器模塊104以將來(lái)自能量源102的命令電壓提供給電機(jī)106來(lái)實(shí)施電機(jī)106的場(chǎng)定向控 制或者電流調(diào)節(jié)控制。在此方面，命令電壓是電流調(diào)節(jié)電壓，即配置成將電機(jī)106的定子內(nèi) 的電流調(diào)節(jié)到特定值的電壓，這將在下面進(jìn)行更詳細(xì)地描述。根據(jù)該實(shí)施方式，控制模塊 110可利用設(shè)計(jì)成用來(lái)執(zhí)行這里描述的功能的通用處理器、內(nèi)容可訪問(wèn)存儲(chǔ)器、數(shù)字信號(hào)處 理器、專用集成電路、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列、任何合適的可編程邏輯設(shè)備、離散門或者晶體管 邏輯電路、離散硬件部件或者它們的任意組合來(lái)實(shí)現(xiàn)。在此方面，控制模塊110可實(shí)現(xiàn)為 微處理器、控制器、微控制器、狀態(tài)機(jī)或類似裝置?？刂颇K110還可實(shí)施為計(jì)算設(shè)備的組 合，例如數(shù)字信號(hào)處理器和微處理器、多個(gè)微處理器、一個(gè)或多個(gè)微處理器與數(shù)字信號(hào)處理 器芯或任何其他這種構(gòu)造的組合。實(shí)踐中，控制模塊110包括處理邏輯，該處理邏輯可配置 為執(zhí)行與電動(dòng)系統(tǒng)100的操作相關(guān)聯(lián)的功能、技術(shù)和處理任務(wù)，這在下面將更詳細(xì)地描述。 此外，結(jié)合這里公開(kāi)的實(shí)施方式描述的方法或算法的步驟可直接在硬件、固件、由控制模塊110執(zhí)行的軟件模塊或它們的任何實(shí)用組合中實(shí)施。在一個(gè)示例實(shí)施方式中，控制模塊110在d_q同步參考幀中實(shí)施，即參考幀的d_q 軸與電機(jī)106的轉(zhuǎn)子的參考特征(例如轉(zhuǎn)子位置、轉(zhuǎn)子磁通量角度)一致地轉(zhuǎn)動(dòng)，從而轉(zhuǎn)子 特征的轉(zhuǎn)動(dòng)(或角位移)產(chǎn)生d_q軸的對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)(或角位移)。在一個(gè)示例實(shí)施方式中，控 制模塊110在逆時(shí)針同步參考幀中實(shí)施，從而轉(zhuǎn)子特征的轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生d_q軸的對(duì)應(yīng)的逆時(shí)針 轉(zhuǎn)動(dòng)。如圖1示出的實(shí)施方式所示，在感應(yīng)電機(jī)的情況下，同步參考幀優(yōu)選地相對(duì)于轉(zhuǎn)子磁 通量角度(9J確定。在一個(gè)示例實(shí)施方式中，控制模塊110包括速度調(diào)節(jié)裝置114、磁通量調(diào)節(jié)裝置 116、電流調(diào)節(jié)裝置118、第一轉(zhuǎn)換塊120、第二轉(zhuǎn)換塊122、速度計(jì)算裝置124、磁通量估計(jì)裝 置1 和轉(zhuǎn)子診斷塊128?？刂颇K110的元件合適地構(gòu)造成產(chǎn)生電流調(diào)節(jié)控制環(huán)(或可 選地，場(chǎng)定向控制環(huán)或電流控制反饋環(huán))，這在下面將更詳細(xì)地描述。在一個(gè)示例實(shí)施方式 中，轉(zhuǎn)子診斷塊1 構(gòu)造成識(shí)別或檢測(cè)電機(jī)106的轉(zhuǎn)子內(nèi)的故障狀況的存在(例如斷裂轉(zhuǎn) 子故障或轉(zhuǎn)子偏心故障)，這在下面將更詳細(xì)地描述。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，轉(zhuǎn)子診斷塊 128包括控制模塊129，控制模塊1 具有處理器130，處理器130執(zhí)行計(jì)算、判斷或轉(zhuǎn)子診 斷塊128的其他功能、步驟和過(guò)程。在示例實(shí)施方式中，第一累加接頭113的輸出端聯(lián)接到速度調(diào)節(jié)裝置114的輸入 端，而速度調(diào)節(jié)裝置的輸出端聯(lián)接到第二累加接頭115。第三累加接頭117的輸出端聯(lián)接到 磁通量調(diào)節(jié)裝置116的輸入端，而磁通量調(diào)節(jié)裝置116的輸出端聯(lián)接到第四累加接頭119。 第二累加接頭115的輸出端和第四累加接頭119的輸出端均聯(lián)接到電流調(diào)節(jié)裝置118的輸 入端。電流調(diào)節(jié)裝置118的輸出端聯(lián)接到第一轉(zhuǎn)換塊120，而第一轉(zhuǎn)換塊120的輸出端聯(lián)接 到逆變器模塊104。第二轉(zhuǎn)換塊122聯(lián)接到電流傳感器112，而第二轉(zhuǎn)換塊122的各輸出端 聯(lián)接到第二累加接頭115和第四累加接頭119，這在下面將更詳細(xì)地描述。在一個(gè)示例實(shí)施 方式中，磁通量估計(jì)裝置1 的輸入端聯(lián)接到第二轉(zhuǎn)換塊122的輸出端和電流調(diào)節(jié)裝置118 的輸出端，這在下面將更詳細(xì)地描述。磁通量估計(jì)裝置126的第一輸出端聯(lián)接到第三累加 接頭117，而磁通量估計(jì)裝置126的第二輸出端聯(lián)接到轉(zhuǎn)換塊120、122和轉(zhuǎn)子診斷塊128。在一個(gè)示例實(shí)施方式中，第一累加接頭113構(gòu)造成接收速度命令(ω/)，該速度命 令表示電機(jī)106的轉(zhuǎn)子的期望速度(或命令速度)。速度命令可通過(guò)車輛中的另一模塊提 供，該模塊例如是電子控制單元(ECU)。速度計(jì)算器IM基于轉(zhuǎn)子位置(θ r)相對(duì)于時(shí)間的 變化計(jì)算或者以其他方式確定觀察的(或測(cè)量的)轉(zhuǎn)子速度(ω》，這在本領(lǐng)域?qū)⑷菀桌?解。第一累加接頭113構(gòu)造成確定命令速度(ω/)和觀察的轉(zhuǎn)子速度(ω》之間的差并且 將該差值提供給速度調(diào)節(jié)裝置114?；诿钏俣?ω/)和轉(zhuǎn)子速度(ω》之間的差，速度 調(diào)節(jié)裝置114確定和/或產(chǎn)生一個(gè)q軸同步幀電流命令(i:)(例如扭矩產(chǎn)生q軸電流命 令)。速度調(diào)節(jié)裝置114可實(shí)現(xiàn)為比例積分(PI)控制器或者其他本領(lǐng)域已知的合適元件。在一個(gè)示例實(shí)施方式中，第三累加接頭117構(gòu)造成接收磁通量命令(λ 1，該磁通 量命令表示電機(jī)106的期望的轉(zhuǎn)子磁通量。該磁通量命令可由車輛中的另一模塊提供，該 模塊例如是電子控制單元(ECU)。磁通量估計(jì)裝置1 基于同步電機(jī)電流(iAl)和同步 電機(jī)電壓(vd% ν；)之間的關(guān)系計(jì)算或者以其他方式估計(jì)轉(zhuǎn)子磁通量(λε)，這在本領(lǐng)域?qū)?容易理解并且在下面將更詳細(xì)地描述。第三累加接頭117構(gòu)造成確定磁通量命令(λ,和 估計(jì)轉(zhuǎn)子磁通量(Xe)之間的差，并且將該差值提供給磁通量調(diào)節(jié)裝置116?；诖磐棵詈凸烙?jì)磁通量之間的差，磁通量調(diào)節(jié)裝置116確定并且/或者產(chǎn)生d軸同步幀電流命令 (土廣)(例如磁通量產(chǎn)生d軸電流命令)。磁通量調(diào)節(jié)裝置116可實(shí)現(xiàn)為比例積分(PI)控 制器或本領(lǐng)域已知的其他合適元件。在一個(gè)示例實(shí)施方式中，磁通量估計(jì)裝置1 還基于同步電機(jī)電流(id% iqe)和同 步電機(jī)電壓(vd% ν；)之間的關(guān)系計(jì)算或者以其他方式估計(jì)電機(jī)106的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子磁通量 角度(Θ》。在圖1示出的實(shí)施方式中，轉(zhuǎn)子磁通量角度(Θ)被用作控制環(huán)的轉(zhuǎn)換角度， 這在本領(lǐng)域?qū)⑷菀桌斫?。在此方面，轉(zhuǎn)換角度表示當(dāng)將同步參考幀中的一個(gè)量轉(zhuǎn)換和/或 轉(zhuǎn)化為靜態(tài)參考幀中的一個(gè)對(duì)應(yīng)量時(shí)使用的角度，反之亦然(例如，“dqo”或“dqO”轉(zhuǎn)換為 “abc”，反之亦然)。在可選實(shí)施方式中，轉(zhuǎn)換角度可包括轉(zhuǎn)子角位置(Θ》或者其他合適的 角位置。磁通量估計(jì)裝置126的輸出端配置為向第一轉(zhuǎn)換塊120、122提供估計(jì)的轉(zhuǎn)子磁通 量角度(θ J。第二轉(zhuǎn)換塊122聯(lián)接到電流傳感器112并且構(gòu)造成基于轉(zhuǎn)換角度(即估計(jì) 的轉(zhuǎn)子磁通量角度(θ 將來(lái)自靜態(tài)參考幀的測(cè)量定子電流(ias，ibs，i。s)轉(zhuǎn)換到同步參考 幀(id% i；)。以類似的方式，第一轉(zhuǎn)換塊120構(gòu)造成基于估計(jì)的轉(zhuǎn)子磁通量角度(θ J將 來(lái)自同步參考幀的命令電壓(或電壓命令)(νΛ ν；*)轉(zhuǎn)換到靜態(tài)參考幀(ν廣vbs*, ν；*), 這將在下面更詳細(xì)地描述。電流調(diào)節(jié)裝置118通過(guò)產(chǎn)生并且/或者提供對(duì)應(yīng)于電機(jī)106的定子的命令電壓的 用于逆變器模塊104的電壓命令來(lái)調(diào)節(jié)通過(guò)定子的電流，使得通過(guò)定子的測(cè)量電流被調(diào)節(jié) 到命令電機(jī)電流(或電流命令)或者以其他方式跟蹤該命令電機(jī)電流。在一個(gè)示例實(shí)施 方式中，電流調(diào)節(jié)裝置118實(shí)現(xiàn)為同步幀電流調(diào)節(jié)裝置，其構(gòu)造為基于命令電流(i/*，i；*) (可選地在這里稱為同步幀電流命令)和測(cè)量電機(jī)電流(id% ij)(可選地在這里稱為同步 幀電機(jī)電流)之間的差產(chǎn)生同步參考幀中的電壓命令(νΓ，Vt^)(可選地在這里稱為同步 幀電壓命令)。在此方面，根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式，第二累加接頭115基于q_軸電流命令 (i；*)和測(cè)量q_軸電機(jī)電流(ij)之間的差確定q_軸電流誤差命令(i/% )，而第四累加 接頭119基于d-軸電流命令(id1和測(cè)量d-軸電機(jī)電流(i/)之間的差確定d-軸電流誤 差命令(i/*—CTr)。電流調(diào)節(jié)裝置118基于同步幀電流誤差命令(ν、 ，ν、 )產(chǎn)生同步幀 電壓命令(ν廣，VtT)，同步幀電流誤差命令(i/*,，iqe*_err)反映了在同步參考幀中表示的 命令電流和測(cè)量電機(jī)電流之間的差。在此方面，電流調(diào)節(jié)裝置118可實(shí)現(xiàn)為比例積分導(dǎo)數(shù) (PID)控制器、滯后電流控制器、復(fù)向量電流調(diào)節(jié)裝置或者本領(lǐng)域已知的其他合適的電流調(diào) 節(jié)元件。應(yīng)當(dāng)指出，電流調(diào)節(jié)裝置118在電機(jī)106中產(chǎn)生了基本平衡且對(duì)稱的電流。如上所述，第一轉(zhuǎn)換塊120將來(lái)自電流調(diào)節(jié)裝置118的輸出端的同步幀電壓命令 (vde%v；*)轉(zhuǎn)換到靜態(tài)參考幀，從而產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于電機(jī)106的定子的各相的命令電壓的三相靜 態(tài)電壓命令(ν廣，Vbs*，V。s*)。在一個(gè)示例實(shí)施方式中，逆變器模塊104構(gòu)造為處理靜態(tài)電壓 命令并且產(chǎn)生PWM命令信號(hào)，用于操作功率逆變器的相腳以便將命令電壓以傳統(tǒng)方式提供 給定子的各相，這在本領(lǐng)域?qū)⑷菀桌斫?。以此方式，同步幀電壓命?OtT)的變化在靜 態(tài)電壓命令中產(chǎn)生相應(yīng)的變化，由此，PWM命令的負(fù)載循環(huán)被用來(lái)調(diào)制逆變器相腳的切換。 以此方式，同步幀電壓命令(ν廣，VtT)可被用來(lái)估計(jì)轉(zhuǎn)子磁通量(λ e)和轉(zhuǎn)換角度(θ e)(例 如，vde* ^ vde, vqe* ^ ，這基于如下假設(shè)逆變器模塊104準(zhǔn)確地復(fù)制定子中的命令電壓 (ν；*, vbs% ν。")，并且代替使用電壓傳感器來(lái)感測(cè)穿過(guò)定子的電壓，或者執(zhí)行其他密集的計(jì) 算任務(wù)以獲得電機(jī)電壓。
現(xiàn)在參考圖2，在一個(gè)示例實(shí)施方式中，電動(dòng)系統(tǒng)可構(gòu)造成執(zhí)行轉(zhuǎn)子診斷過(guò)程200 和如下將描述的額外的任務(wù)、功能、和操作。所述多種任務(wù)可通過(guò)軟件、硬件、固件或它們的 任意組合執(zhí)行。為解釋目的，下面的描述可指代結(jié)合圖1在上面提到的元件。實(shí)際上，所述 任務(wù)、功能和操作可通過(guò)所述系統(tǒng)的不同元件執(zhí)行，例如逆變器模塊104、控制模塊110、電 流調(diào)節(jié)裝置118、磁通量估計(jì)裝置1 和/或轉(zhuǎn)子診斷模塊128。應(yīng)當(dāng)理解，其中可包括任 意數(shù)量的額外或可選任務(wù)，并且任意數(shù)量的額外或可選任務(wù)可結(jié)合到具有這里沒(méi)有詳細(xì)描 述的額外功能的更綜合的過(guò)程或程序中。再參考圖2，并繼續(xù)參考圖1以及圖3和4，在一個(gè)示例實(shí)施方式中，轉(zhuǎn)子診斷過(guò)程 200被執(zhí)行以在受到電流調(diào)節(jié)控制環(huán)的控制的電機(jī)操作過(guò)程中診斷電機(jī)的轉(zhuǎn)子。圖3和4 討論了根據(jù)示例實(shí)施方式的轉(zhuǎn)子診斷過(guò)程200的示例性變型，其具體調(diào)適為分別診斷斷裂 轉(zhuǎn)子條故障(即，圖3和其中示出的第一變型算法300)以及診斷轉(zhuǎn)子偏心故障(即，圖4 和其中示出的第二變型算法400)，這將在下面進(jìn)行更詳細(xì)的描述。如圖2所示，轉(zhuǎn)子診斷過(guò)程200開(kāi)始于產(chǎn)生電機(jī)測(cè)量電流(步驟202)。在一個(gè)優(yōu) 選實(shí)施方式中，測(cè)量電流屬于電機(jī)的定子。并且在優(yōu)選實(shí)施方式中，在步驟202中，電機(jī)測(cè) 量電流還由來(lái)自圖1的電流傳感器112的僅一個(gè)電機(jī)相產(chǎn)生或者獲得。此外，在優(yōu)選實(shí)施 方式中，測(cè)量電流通過(guò)圖1的處理器130并基于來(lái)自圖1的電流傳感器112的僅一個(gè)電機(jī)相產(chǎn)生。此外，獲取解算器角度(θ r)(步驟204)。解算器角度(θ r)表示轉(zhuǎn)子的角度。在 優(yōu)選實(shí)施方式中，解算器角度(θ r)通過(guò)圖1的解算器系統(tǒng)108由圖1的轉(zhuǎn)子診斷塊1 獲 得。在優(yōu)選實(shí)施方式中，解算器角度(Θ》來(lái)自解算器108。并且在優(yōu)選實(shí)施方式中，解算 器角度(Θ》以機(jī)械弧度為單位表示。在圖3的實(shí)施方式中，用于計(jì)算轉(zhuǎn)換角度的解算器 角度(Θ》以電弧度為單位表示。這可以通過(guò)將以機(jī)械弧度為單位的解算器角度(Θ》乘 以電機(jī)的極對(duì)以給出呈電弧度的角度。相反，對(duì)于圖4的特定故障檢測(cè)的實(shí)施方式，用來(lái)計(jì) 算轉(zhuǎn)換角度的解算器角度以機(jī)械弧度為單位進(jìn)行表示。還獲取磁通量角度(θ ε)(步驟206)。磁通量角度(θ e)表示轉(zhuǎn)子的磁通量的角 度。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，磁通量角度(θ e)通過(guò)圖1的磁通量估計(jì)裝置126由圖1的 轉(zhuǎn)子診斷塊1 獲得。然后計(jì)算第一轉(zhuǎn)換角度(步驟208)。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，使用解算器角度 (Θ》、磁通量角度(θ^或兩者計(jì)算第一轉(zhuǎn)換角度。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，第一轉(zhuǎn)換角度 通過(guò)圖1的轉(zhuǎn)子診斷塊1 計(jì)算，優(yōu)選通過(guò)圖1的其處理器1 計(jì)算。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，還計(jì)算第二轉(zhuǎn)換角度(步驟210)。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式 中，使用解算器角度(θ r)(在轉(zhuǎn)換為圖3和4的實(shí)施方式的合適的相應(yīng)單位后，如上所述) 和磁通量角度(θ e)計(jì)算第二轉(zhuǎn)換角度。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，第二轉(zhuǎn)換角度也通過(guò)圖1 的轉(zhuǎn)子診斷塊1 計(jì)算，優(yōu)選通過(guò)圖1的其處理器1 計(jì)算。如上所述，在圖3的實(shí)施方式中，用來(lái)計(jì)算轉(zhuǎn)換角度的解算器角度(Θ》以電弧度 為單位表示。這可以通過(guò)將以機(jī)械弧度為單位的解算器角度(Θ》乘以電機(jī)的極對(duì)而給出 電弧度的角度來(lái)獲得。相反，對(duì)于圖4的特定故障檢測(cè)的實(shí)施方式，用來(lái)計(jì)算轉(zhuǎn)換角度的解 算器角度以機(jī)械弧度為單位表示。隨后使用第一和第二轉(zhuǎn)換角度針對(duì)步驟202的電機(jī)電流執(zhí)行轉(zhuǎn)換(步驟21 。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，針對(duì)來(lái)自圖1的電流傳感器112的僅一相測(cè)量電流(這在上述步驟 202中獲得)執(zhí)行轉(zhuǎn)換。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，通過(guò)圖1的轉(zhuǎn)子診斷塊128、優(yōu)選通過(guò)圖 1的其處理器1 進(jìn)行轉(zhuǎn)換。使用不同的轉(zhuǎn)換計(jì)算多個(gè)故障分量(步驟214)。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，通過(guò)圖 1的轉(zhuǎn)子診斷塊128、優(yōu)選通過(guò)圖1的其處理器1 計(jì)算故障分量。這些故障分量隨后被用來(lái)計(jì)算轉(zhuǎn)子的故障指數(shù)(步驟216)。故障指數(shù)包括一個(gè) 值，該值隨后被用來(lái)與已知的數(shù)表或其他數(shù)值組對(duì)比，以便識(shí)別轉(zhuǎn)子中是否存在任何故障， 該值還可被用來(lái)識(shí)別任何這種故障的具體性質(zhì)和嚴(yán)重性。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，通過(guò)圖 1的轉(zhuǎn)子診斷塊128、優(yōu)選通過(guò)圖1的其處理器1 計(jì)算故障指數(shù)。具體而言，在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，進(jìn)行第一判定以確定轉(zhuǎn)子中是否存在故障 (步驟217)。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，該判定通過(guò)圖1的轉(zhuǎn)子診斷塊128、優(yōu)選通過(guò)圖1的 其處理器1 進(jìn)行，其中使用了步驟216中計(jì)算的故障指數(shù)并且將故障指數(shù)值與對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn) 子中的可能故障的已知的數(shù)表或者其他數(shù)值組對(duì)比，這些數(shù)表或數(shù)值例如基于現(xiàn)有知識(shí)、 公開(kāi)文獻(xiàn)和/或?qū)嶒?yàn)數(shù)據(jù)。在一個(gè)示例實(shí)施方式中，如果轉(zhuǎn)子診斷過(guò)程200在步驟217中判定不存在故障狀 況，則過(guò)程返回步驟202，并且步驟202-217重復(fù)進(jìn)行，直至在步驟217的一個(gè)循環(huán)中判定發(fā) 動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子中存在故障。如果在步驟217的任何循環(huán)中判定轉(zhuǎn)子中存在故障，那么在步驟 218中使用在步驟216中計(jì)算的故障指數(shù)并且比較該故障指數(shù)與對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)子中的可能故障 及其嚴(yán)重性的已知數(shù)表或者其他數(shù)值組來(lái)判定故障的具體性質(zhì)和嚴(yán)重性，上述數(shù)表或數(shù)值 組例如基于現(xiàn)有知識(shí)、公開(kāi)文獻(xiàn)和/或?qū)嶒?yàn)數(shù)據(jù)。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，通過(guò)圖1的轉(zhuǎn)子 診斷塊128、優(yōu)選通過(guò)圖1的其處理器1 做出這些判定。此外在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)補(bǔ)救措施以幫助補(bǔ)救轉(zhuǎn)子的這種故 障(步驟220)。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，補(bǔ)救措施適應(yīng)于在上述步驟218中確定的具體故 障及其嚴(yán)重性。此外在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，通過(guò)圖1的轉(zhuǎn)子診斷塊128、優(yōu)選通過(guò)圖1的 其處理器1 啟動(dòng)上述補(bǔ)救措施。如上所述，圖3和4討論了轉(zhuǎn)子診斷過(guò)程200的示例性變型。具體地說(shuō)，圖3示出 了用于診斷斷裂轉(zhuǎn)子條故障的第一具體調(diào)適的第一變型算法，而圖4示出了用于診斷轉(zhuǎn)子 偏心故障的第二具體調(diào)適的第二變型算法，二者均根據(jù)示例實(shí)施方式給出。下面將先后討 論圖3和圖4。在圖3的實(shí)施方式的第一變型算法300中，第一轉(zhuǎn)換角度(參考圖2的步驟208) 在圖3的步驟301中確定為等于磁通量角度(9e)。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，通過(guò)圖1的轉(zhuǎn) 子診斷塊128、優(yōu)選通過(guò)圖1的其處理器1 做出該確定。此外，在圖3的步驟308和310中以如下方式確定第二轉(zhuǎn)換角度(參考圖2的步驟 210) (1)首先，在步驟308中從磁通量角度(Θ》中減去解算器角度(θ》(其在圖3和4 的不同實(shí)施方式中分別轉(zhuǎn)換為合適的測(cè)量單位，如上所述)以產(chǎn)生滑移角度(9slip)；以及 (2)其次，在步驟310中從磁通量角度(θ e)中減去等于兩倍滑移角度(θ slip)的值以根據(jù) 如下方程確定第二轉(zhuǎn)換角度第二轉(zhuǎn)換角度=(θe)-2( θ slip)在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，通過(guò)圖1的轉(zhuǎn)子診斷塊128、優(yōu)選通過(guò)圖1的其處理器128做出這些計(jì)算。此外，在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，如這里所述，滑移角度包括轉(zhuǎn)子相對(duì)于轉(zhuǎn) 子磁通量的角度。換種說(shuō)法，諧波分量將以等于兩倍的故障或滑移角度的角度-即2( θ slip) 轉(zhuǎn)動(dòng)。在上述步驟202中獲得并且在轉(zhuǎn)換過(guò)程中使用的來(lái)自電流傳感器112的一個(gè)相的 測(cè)量電機(jī)電流的轉(zhuǎn)換(參照步驟21 隨后分別針對(duì)步驟202的測(cè)量電機(jī)電流相對(duì)于第一 和第二轉(zhuǎn)換角度并且根據(jù)圖3的步驟302和312獨(dú)立進(jìn)行。具體地說(shuō)，第一轉(zhuǎn)換在圖3的 步驟302中使用同步參考幀中的磁通量角度(θ e)(即圖3的第一變型算法300的第一轉(zhuǎn) 換角度)并根據(jù)下列方程進(jìn)行ixC0S(- θ )和iXsin(- θ )。此外，第二轉(zhuǎn)換在圖3的步驟 312中使用故障參考幀中的步驟310的第二轉(zhuǎn)換角度并根據(jù)下列方程進(jìn)行iXC0S(- θ )和 ixsin(- θ )。步驟302和312的轉(zhuǎn)換優(yōu)選根據(jù)下列方程進(jìn)行，該方程表示用于診斷轉(zhuǎn)子斷 裂條故障的第一變型算法300的一個(gè)示例實(shí)施方式的故障頻率，這在下面將進(jìn)一步討論fbrokenbar = (1 士 2ks)f\其中斷裂條是估計(jì)數(shù)目的斷裂條，是基礎(chǔ)頻率，s是滑移角度，而k是預(yù)定常數(shù)。 此外，在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，步驟302和312的第一和第二轉(zhuǎn)換分別通過(guò)圖1的轉(zhuǎn)子診斷 塊1 進(jìn)行，優(yōu)選通過(guò)圖1的其處理器1 進(jìn)行。隨后分別根據(jù)圖3的步驟304、306、314和316分別針對(duì)步驟202的電機(jī)電流相對(duì) 于第一和第二轉(zhuǎn)換角度進(jìn)行故障分量計(jì)算(參照步驟214)。具體地說(shuō)，作為步驟302的第 一轉(zhuǎn)換的一部分或跟隨步驟302的第一轉(zhuǎn)換，第一轉(zhuǎn)換結(jié)果在步驟304中通過(guò)一個(gè)低通數(shù) 字濾波器，并且第一故障分量在步驟306中被計(jì)算為相對(duì)于步驟301的第一轉(zhuǎn)換角度和步 驟302的第一轉(zhuǎn)換的第一分量部分的平方和的平方根。此外，作為步驟312的第二轉(zhuǎn)換的 一部分或跟隨步驟312的第二轉(zhuǎn)換，第二轉(zhuǎn)換結(jié)果在步驟314中通過(guò)一個(gè)低通數(shù)字濾波器， 并且第二故障分量在步驟316中被計(jì)算為相對(duì)于步驟310的第二轉(zhuǎn)換角度和步驟312的第 二轉(zhuǎn)換的第二分量部分的平方和的平方根。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，步驟306的第一故障 分量包括同步參考幀中的正序電流值(Ip)，而步驟316的第二故障分量包括故障參考幀中 的低邊帶電流值(I，)。此外在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，通過(guò)圖1的轉(zhuǎn)子診斷塊128、優(yōu)選通 過(guò)圖1的其處理器1 執(zhí)行這些計(jì)算和步驟。不同的故障分量隨后在步驟318中組合在一起以產(chǎn)生步驟320的故障指數(shù)。在示 出的實(shí)施方式中，步驟306和316的故障分量在步驟318中根據(jù)下列方程組合(ILSB/IP) XNb,其中I哪表示低邊帶電流值(lower side-band current value)(即步驟316的第 二故障分量)，Ip表示正序電流值(即步驟316的第一故障分量)，而Nb表示轉(zhuǎn)子的條數(shù)。 該方程可用來(lái)計(jì)算表示在步驟320 (也對(duì)應(yīng)圖2的步驟216)的數(shù)目故障指數(shù)值中的預(yù)期轉(zhuǎn) 子斷裂條數(shù)(優(yōu)選四舍五入為最接近的整數(shù)值)。在優(yōu)選實(shí)施方式中，通過(guò)圖1的轉(zhuǎn)子診斷 塊128、優(yōu)選通過(guò)圖1的其處理器1 來(lái)執(zhí)行步驟318和320的計(jì)算。轉(zhuǎn)子的斷裂條的估計(jì)數(shù)目還用來(lái)在步驟322 (也對(duì)應(yīng)圖2的步驟218)中度量故障 的類型和嚴(yán)重性，并且作為在步驟3 (也對(duì)應(yīng)圖2的步驟220)中實(shí)施補(bǔ)救措施的基礎(chǔ)。在 一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，也通過(guò)圖1的轉(zhuǎn)子診斷塊128、最優(yōu)選通過(guò)圖1的其處理器1 執(zhí)行 或啟動(dòng)這些步驟。在圖4的實(shí)施方式的第二變型算法400中，第一轉(zhuǎn)換角度(參照?qǐng)D2的步驟208)在圖4的步驟402中通過(guò)將磁通量角度(θ e)和解算器角度(θ r)根據(jù)下列公式相加以產(chǎn) 生組合角度而用作第一轉(zhuǎn)換角度來(lái)確定第一轉(zhuǎn)換角度(組合角度)=(Θ6) + (ΘΓ)在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，通過(guò)圖1的轉(zhuǎn)子診斷塊128、優(yōu)選通過(guò)圖1的其處理器 1 做出該計(jì)算。此外，在圖4的步驟410中通過(guò)根據(jù)下列公式從磁通量角度(θ e)中減去解算器 角度(Θ》以產(chǎn)生用作第二轉(zhuǎn)換角度的差值角度來(lái)確定第二轉(zhuǎn)換角度(參照?qǐng)D2的步驟 210)第二轉(zhuǎn)換角度(差值角度)=(Θε)-(ΘΓ)在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，通過(guò)圖1的轉(zhuǎn)子診斷塊128、優(yōu)選通過(guò)圖1的其處理器 1 做出該計(jì)算。電機(jī)電流的轉(zhuǎn)換(參照步驟212)隨后分別針對(duì)步驟202的測(cè)量電機(jī)電流相對(duì)于 第一和第二轉(zhuǎn)換角度并且根據(jù)圖4的步驟404和412獨(dú)立進(jìn)行。具體地說(shuō)，第一轉(zhuǎn)換在 圖4的步驟404中使用故障參考幀中的步驟402的第一轉(zhuǎn)換角度并根據(jù)下列方程進(jìn)行 ixcos(- θ )和ixsin(- θ )。此外，第二轉(zhuǎn)換在圖4的步驟412中使用故障參考幀中的步驟 410的第二轉(zhuǎn)換角度并根據(jù)下列方程進(jìn)行iXC0S(- θ )和ixsin(- θ )。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方 式中，通過(guò)圖1的轉(zhuǎn)子診斷塊128、優(yōu)選通過(guò)圖1的其處理器1 分別進(jìn)行步驟404和412 的第一和第二轉(zhuǎn)換。步驟404和412的轉(zhuǎn)換優(yōu)選根據(jù)下列方程進(jìn)行，該方程表示用于診斷 轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子偏心故障的第二變型算法400的一個(gè)示例實(shí)施方式的故障頻率，這在下面將進(jìn) 一步討論
權(quán)利要求
1.一種用于電機(jī)轉(zhuǎn)子的故障診斷的方法，所述電機(jī)還具有定子，所述方法包括如下步驟通過(guò)處理器產(chǎn)生定子的測(cè)量電機(jī)電流； 通過(guò)處理器確定轉(zhuǎn)子的解算器角度； 通過(guò)處理器確定轉(zhuǎn)子的磁通量角度；通過(guò)處理器并使用所述解算器角度和所述磁通量角度計(jì)算轉(zhuǎn)換角度； 通過(guò)處理器并使用所述轉(zhuǎn)換角度執(zhí)行所述電機(jī)電流的轉(zhuǎn)換；以及 通過(guò)處理器并基于所述轉(zhuǎn)換識(shí)別故障狀況。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中通過(guò)處理器產(chǎn)生定子的電機(jī)電流的步驟包括如下步驟通過(guò)傳感器測(cè)量從傳感器獲取的僅一個(gè)相電流的測(cè)量電流。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括如下步驟通過(guò)處理器從所述磁通量角度中減去所述解算器角度，由此計(jì)算出滑移角度； 其中計(jì)算轉(zhuǎn)換角度的步驟包括通過(guò)處理器并使用所述滑移角度和所述磁通量角度來(lái) 計(jì)算轉(zhuǎn)換角度的步驟。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括如下步驟通過(guò)處理器進(jìn)行所述磁通量角度的轉(zhuǎn)換，由此產(chǎn)生轉(zhuǎn)換的磁通量角度； 其中計(jì)算轉(zhuǎn)換角度的步驟包括通過(guò)處理器并使用所述滑移角度和所述轉(zhuǎn)換的磁通量 角度計(jì)算轉(zhuǎn)換角度的步驟。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括如下步驟通過(guò)處理器并使用所述解算器角度、所述磁通量角度或兩者來(lái)確定第二轉(zhuǎn)換角度；以及通過(guò)處理器并使用所述第二轉(zhuǎn)換角度進(jìn)行所述電機(jī)電流的第二轉(zhuǎn)換；其中識(shí)別故障狀況的步驟包括基于所述轉(zhuǎn)換和所述第二轉(zhuǎn)換識(shí)別故障狀況的步驟。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，還包括如下步驟 通過(guò)處理器確定等于所述磁通量角度的轉(zhuǎn)換角度；通過(guò)處理器從所述磁通量角度中減去所述解算器角度，由此計(jì)算出滑移角度；以及 通過(guò)處理器并使用所述滑移角度和所述磁通量角度計(jì)算第二轉(zhuǎn)換角度。
7.如權(quán)利要求5所述的方法，還包括如下步驟通過(guò)處理器對(duì)所述磁通量角度和所述解算器角度求和，由此計(jì)算出組合角度； 通過(guò)處理器從所述磁通量角度中減去所述解算器角度，由此計(jì)算出差值角度； 通過(guò)處理器并使用所述組合角度計(jì)算轉(zhuǎn)換角度；以及 通過(guò)處理器并使用所述差值角度計(jì)算第二轉(zhuǎn)換角度。
8.如權(quán)利要求6所述的方法，其中進(jìn)行轉(zhuǎn)換的步驟包括通過(guò)處理器并使用同步參考幀進(jìn)行轉(zhuǎn)換的步驟；以及 進(jìn)行第二轉(zhuǎn)換的步驟包括通過(guò)處理器并使用故障參考幀進(jìn)行第二轉(zhuǎn)換的步驟。
9.一種用于電機(jī)轉(zhuǎn)子的故障診斷的方法，該電機(jī)還具有定子，該方法包括如下步驟 通過(guò)處理器產(chǎn)生定子的測(cè)量電機(jī)電流；通過(guò)處理器確定轉(zhuǎn)子的解算器角度；通過(guò)處理器確定轉(zhuǎn)子的磁通量角度；通過(guò)處理器并使用所述解算器角度、所述磁通量角度或者兩者計(jì)算第一轉(zhuǎn)換角度； 通過(guò)處理器從所述磁通量角度減去所述解算器角度從而產(chǎn)生滑移角度； 通過(guò)處理器并使用所述滑移角度和所述磁通量角度計(jì)算第二轉(zhuǎn)換角度； 通過(guò)處理器并使用所述第一轉(zhuǎn)換角度執(zhí)行電機(jī)電流的第一轉(zhuǎn)換，從而產(chǎn)生第一故障分量；通過(guò)處理器并使用所述第二轉(zhuǎn)換角度執(zhí)行電機(jī)電流的第二轉(zhuǎn)換，從而產(chǎn)生第二故障分量；通過(guò)處理器并使用所述第一故障分量和所述第二故障分量計(jì)算故障指數(shù)；以及 通過(guò)處理器并使用所述故障指數(shù)識(shí)別故障狀況。
10. 一種用于車輛的電動(dòng)系統(tǒng)，所述電動(dòng)系統(tǒng)包括 具有轉(zhuǎn)子和定子的電機(jī)； 能量源；聯(lián)接在所述能量源和所述定子之間的逆變器模塊，所述逆變器模塊構(gòu)造成提供從所述 能量源至所述電機(jī)的定子的命令電壓；聯(lián)接在所述逆變器模塊和所述定子之間的電流傳感器，所述電流傳感器構(gòu)造成測(cè)量通 過(guò)所述定子的電流，從而產(chǎn)生測(cè)量電流；以及聯(lián)接到所述逆變器模塊和多個(gè)電流傳感器的控制模塊，所述控制模塊構(gòu)造成 產(chǎn)生所述定子的測(cè)量電流； 確定所述轉(zhuǎn)子的解算器角度； 確定所述轉(zhuǎn)子的磁通量角度；使用所述解算器角度、所述磁通量角度或者兩者計(jì)算第一轉(zhuǎn)換角度；從所述磁通量角度減去所述解算器角度從而產(chǎn)生滑移角度；使用所述滑移角度和所述磁通量角度計(jì)算第二轉(zhuǎn)換角度；使用所述第一轉(zhuǎn)換角度執(zhí)行所述電機(jī)電流的第一轉(zhuǎn)換，從而產(chǎn)生第一故障分量；使用所述第二轉(zhuǎn)換角度執(zhí)行所述電機(jī)電流的第二轉(zhuǎn)換，從而產(chǎn)生第二故障分量；使用所述第一故障分量和所述第二故障分量計(jì)算故障指數(shù)；以及使用所述故障指數(shù)識(shí)別故障狀況。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于執(zhí)行電機(jī)轉(zhuǎn)子的故障診斷的方法和系統(tǒng)，具體提供一種用于電機(jī)轉(zhuǎn)子的故障診斷的方法，該電機(jī)還具有定子，該方法包括如下步驟通過(guò)處理器產(chǎn)生定子的測(cè)量電機(jī)電流，通過(guò)處理器確定轉(zhuǎn)子的解算器角度，通過(guò)處理器確定轉(zhuǎn)子的磁通量角度，通過(guò)處理器并使用解算器角度和磁通量角度計(jì)算轉(zhuǎn)換角度，通過(guò)處理器并使用轉(zhuǎn)換角度執(zhí)行電機(jī)電流的轉(zhuǎn)換，以及通過(guò)處理器并基于所述轉(zhuǎn)換識(shí)別故障狀況。
文檔編號(hào)G01R31/34GK102043127SQ20101051684
公開(kāi)日2011年5月4日 申請(qǐng)日期2010年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月20日
發(fā)明者C-C·葉 申請(qǐng)人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作公司