逆變器系統(tǒng)和檢測逆變器系統(tǒng)的電力電纜的狀態(tài)的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種檢測逆變器系統(tǒng)的電力電纜的狀態(tài)的方法和一種逆變器系統(tǒng)。所述方法包括根據(jù)預(yù)設(shè)周期獲得通過電力電纜供給至電機的相電流的值；產(chǎn)生關(guān)于每個周期所獲得的相電流值的具有一定尺寸的移動窗口，并通過利用包括在所產(chǎn)生的移動窗口中的相電流值來獲得移動窗口運算值；將所獲得的移動窗口運算值與預(yù)設(shè)參考值進行比較；以及根據(jù)比較的結(jié)果來檢測電力電纜是否異常。
【專利說明】逆變器系統(tǒng)和檢測逆變器系統(tǒng)的電力電纜的狀態(tài)的方法
[0001] 相關(guān)申請的交叉引用
[0002] 本申請依據(jù)35U. S. C. 119和35U. S. C. 365要求2013年6月3日提交的第 10-2013-0063615號的韓國專利申請的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容通過引用合并于此。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003] 本公開涉及逆變器，且更特別地，本公開涉及檢測包括在逆變器中的高壓電纜的 斷開的方法。

【背景技術(shù)】
[0004] 在環(huán)保車輛等中使用的作為電機控制器的逆變器系統(tǒng)是將高壓直流電（DC)轉(zhuǎn)換 成交流電（AC)或直流電的電氣/電子子組件（ESA)以及包括在車輛的電動機中的主要部 件。
[0005] 如上所述，環(huán)保車輛使用永磁電動機作為驅(qū)動單元。作為驅(qū)動單元被應(yīng)用于所述 環(huán)保車輛的電機由通過第一高壓電力電纜傳送自逆變器的相電流來驅(qū)動，逆變器根據(jù)控制 器的脈寬調(diào)制（PWM)信號，將直流電轉(zhuǎn)換成三相電壓。
[0006] 另外，逆變器通過主繼電器的斷開和閉合將通過第二高壓電力電纜傳送的直流側(cè) 電壓轉(zhuǎn)換成三相電壓。
[0007] 因此，當(dāng)連接逆變器與電機的第一電力電纜，和連接高壓電池與逆變器的第二電 力電纜中的其中之一脫離時，則電機不會被穩(wěn)定驅(qū)動且高壓/高電流被引入逆變器系統(tǒng) 中，從而造成損壞整個逆變器系統(tǒng)的致命的故障。
[0008] 圖1是用于檢測逆變器系統(tǒng)中電力電纜的脫離的一般裝置的示意圖。
[0009] 參照圖1，所述裝置包括：電力電纜10 ;連接器20 ;以及傳感器30,其形成于電力 電纜10和連接器20之間且傳送與電力電纜10和連接器20之間的脫離相對應(yīng)的信號。 [0010] 傳感器30連接至電力電纜10和連接器20之間的接觸部并根據(jù)電力電纜10是否 連接至連接器20而給控制器傳送數(shù)字信號。
[0011] 也就是，通常，用來檢查電力電纜10是否脫離的傳感器以硬件的方式附加地安裝 在電力電纜10和連接器20中的其中之一上。利用從傳感器輸出的數(shù)字信號來實時檢查電 力電纜10是否脫離。
[0012] 然而，因為用于檢測電力電纜脫離的裝置僅以硬件的方式來檢測電力電纜是否脫 離，所以在價格和空間方面存在限制。
[0013] 另外，由于諸如振動等外部原因，用于檢測電力電纜脫離的裝置可能容易誤操作， 這給駕駛員的安全造成危險。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 實施例提供了一種檢測逆變器系統(tǒng)中的電力電纜的脫離的方法，能夠以軟件的方 式來檢測電力電纜是否脫離，無需額外的硬件。
[0015] 實施例還提供了一種檢測安裝有能夠檢測電力電纜脫離的硬件的系統(tǒng)中的電力 電纜的脫離的方法，從而檢查硬件是否正常運行。
[0016] 其他方案將在以下描述中被部分地闡明，且部分地會從描述中顯而易見，或可以 通過實踐本實施例而被了解。
[0017] 在一個實施例中，一種檢測被包括在逆變器系統(tǒng)中的電力電纜的狀態(tài)的方法包括 根據(jù)預(yù)設(shè)周期獲得通過電力電纜供給至電機的相電流的值；產(chǎn)生關(guān)于每個周期所獲得的相 電流值的具有一定尺寸的移動窗口，并通過利用包括在所產(chǎn)生的移動窗口中的相電流值來 獲得移動窗口運算值；將所獲得的移動窗口運算值與預(yù)設(shè)參考值進行比較；以及根據(jù)比較 的結(jié)果來檢測電力電纜是否異常。
[0018] 所述方法可以進一步包括計算所獲得的相電流值的絕對值，其中，通過利用所計 算出的絕對值可以運算移動窗口運算值。
[0019] 移動窗口運算值可以是以下任何一個數(shù)值：包括在具有特定尺寸的移動窗口中的 絕對值的總和；包括在具有特定尺寸的移動窗口中的絕對值的積分值；包括在具有特定尺 寸的移動窗口中的絕對值的平均值；以及包括在具有特定尺寸的移動窗口中的所述絕對值 的總和，所述絕對值增加了預(yù)設(shè)加權(quán)因子。
[0020] 電力電纜可以是三相電力電纜。在這種情況下，獲得相電流值可以包括關(guān)于三相 分別獲得a相電流值、b相電流值以及c相電流值，而檢測電力電纜是否異?？梢园ǚ謩e 檢測包括在三相電力電纜中的a相電力電纜、b相電力電纜以及c相電力電纜是否異常。
[0021] 檢測電力電纜是否異?？梢园ó?dāng)所獲得的移動窗口運算值是預(yù)設(shè)參考值或大 于預(yù)設(shè)參考值時檢測出電力電纜是正常的，以及當(dāng)所獲得的移動窗口運算值小于預(yù)設(shè)參考 值時檢測出電力電纜是異常的。
[0022] 所述方法可以進一步包括確定逆變器系統(tǒng)的目前狀態(tài)是否滿足預(yù)設(shè)先決條件，其 中，當(dāng)逆變器系統(tǒng)的目前狀態(tài)滿足預(yù)設(shè)先決條件時可以進行電力電纜是否異常的檢測，且 先決條件可以包括以下任何一個條件：相電流的周期是特定值或小于特定值；逆變器根據(jù) 用于進行脈沖寬度調(diào)制（PWM)控制的排擋級來運行；包括扭矩、速度和電流中的至少其中 一個的指令是特定值或大于特定值。
[0023] 所述方法可以進一步包括，當(dāng)獲得移動窗口運算值時，以一定的時間間隔向右移 動移動窗口的位置并獲得移動后的移動窗口的移動窗口運算值。
[0024] 在另一個實施例中，逆變器系統(tǒng)包括逆變器，其將從電池供給的直流（DC)電轉(zhuǎn)換 成交流（AC)電；電力電纜，其連接至逆變器并將AC電供給至電機；以及控制器，其關(guān)于每 個周期供給至電機的AC電來獲得相電流值的絕對值，通過利用在每個特定周期所獲得的 絕對值中的包括在具有一定尺寸的移動窗口中的絕對值來獲得移動窗口運算值，以及通過 利用所獲得的移動窗口運算值來檢測電力電纜的狀態(tài)。
[0025] 移動窗口運算值可以是以下任何一個數(shù)值：包括在具有特定尺寸的移動窗口中的 絕對值的總和；包括在具有特定尺寸的移動窗口中的絕對值的積分值；包括在具有特定尺 寸的移動窗口中的絕對值的平均值；以及包括在具有特定尺寸的移動窗口中的所述絕對值 的總和，所述絕對值增加了預(yù)設(shè)加權(quán)因子。
[0026] 電力電纜可以是三相電力電纜。在這種情況下，相電流值可以包括分別關(guān)于三相 的a相電流值、b相電流值以及c相電流值，而控制器可以分別檢測包括在三相電力電纜中 的a相電力電纜、b相電力電纜以及c相電力電纜是否異常。
[0027] 當(dāng)所獲得的移動窗口運算值是預(yù)設(shè)參考值或大于預(yù)設(shè)參考值時控制器可以檢測 出電力電纜是正常的。當(dāng)所獲得的移動窗口運算值小于預(yù)設(shè)參考值時控制器可以檢測出電 力電纜是異常的。
[0028] 當(dāng)滿足以下任何一個條件時，控制器可以檢測電力電纜是否異常：相電流的周期 是特定值或小于特定值；逆變器根據(jù)用于進行脈沖寬度調(diào)制（PWM)控制的排擋級來運行； 包括扭矩、速度和電流中的至少其中一個的指令是特定值或大于特定值。
[0029] 當(dāng)獲得移動窗口運算值時，控制器可以以一定的時間間隔向右移動移動窗口的位 置并可以獲得移動后的移動窗口的移動窗口運算值。
[0030] 在附圖和以下描述中闡明了一個或多個實施例的細節(jié)。從描述和附圖，以及從權(quán) 利要求書中其他特征將是顯而易見的。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0031] 圖1是用于檢測逆變器系統(tǒng)中電力電纜脫離的一般裝置的示意圖；
[0032] 圖2是根據(jù)實施例的逆變器系統(tǒng)的配置示意圖；
[0033] 圖3是示出了用于檢測電力電纜120與圖2中所示的控制器130的脫離的部件的 示意圖；
[0034] 圖4和圖5是示出了根據(jù)實施例的獲得移動窗口運算值的過程的示意圖；以及
[0035] 圖6和圖7是示出了根據(jù)實施例的檢測逆變器系統(tǒng)中電力電纜的狀態(tài)的方法的操 作的流程圖。

【具體實施方式】
[0036] 以下將描述實施例的原理。因此，盡管在本說明書中沒有清楚地描述或示出，但本 領(lǐng)域任何一個普通技術(shù)人員都可以制造體現(xiàn)實施例的原理且包括在實施例的概念和范圍 內(nèi)的各種裝置。另外，在此描述的所有的條件性的術(shù)語和實施例都是基本地描述以允許清 楚地理解實施例的概念，而不會限制實施例的概念。
[0037] 另外，應(yīng)該理解的是不僅原理、視圖和實施例，而且特定實施例所有詳細的說明都 包括其結(jié)構(gòu)上的和功能上的等同方案。另外，應(yīng)當(dāng)理解等同方案不僅包括目前已知的等同 方案還包括未來可開發(fā)的等同方案，也就是，不考慮其結(jié)構(gòu)的情況下可以包括用于執(zhí)行相 同功能而制造的所有設(shè)備。
[0038] 圖2是根據(jù)實施例的逆變器系統(tǒng)的配置示意圖。
[0039] 參照圖2,逆變器系統(tǒng)包括：逆變器110 ;三相電力電纜120,其將通過逆變器110 輸出的電力供給至電機；以及控制器130,其檢測三相電力電纜120是否脫離并在控制逆變 器110的操作的同時停止逆變器110的操作。
[0040] 逆變器110形成于電動汽車中，然后將由形成于電動汽車中的電池（未顯示）所 產(chǎn)生的直流（DC)電轉(zhuǎn)換成三相交流（AC)電。
[0041] 在這種情況下，電池可以由一組多個單元電池 （unit cell)構(gòu)成。
[0042] 可以由電池管理系統(tǒng)（未顯示）來管理多個單元電池以保持一定電壓。電池可以 在電池管理系統(tǒng)的控制下釋放特定電壓。
[0043] 另外，由電池放電所輸出的電力被轉(zhuǎn)移至形成于逆變器110中的電容器中。
[0044] 在這種情況下，繼電器形成于電池和逆變器110之間且可以通過繼電器的操作來 控制供給至逆變器110的電力。
[0045] 也就是，當(dāng)繼電器執(zhí)行"接通"操作時，將電池的電力供給至逆變器110,而當(dāng)繼電 器執(zhí)行"斷開"操作時，可以切斷供給至逆變器110的電力。
[0046] 逆變器110將從電池供給的DC電力轉(zhuǎn)換成為AC電力并將該AC電力供給至電機。
[0047] 在這種情況下，通過逆變器110所轉(zhuǎn)換的AC電力可以是三相AC電力。
[0048] 逆變器110由電容器和多個絕緣柵雙極晶體管（IGBT)構(gòu)成。IGBT根據(jù)來自控制 器施加的控制信號通過脈沖寬度調(diào)制（PWM)切換來轉(zhuǎn)換從電池供給的電力的相位并將相 位轉(zhuǎn)換后的電力供給至電機。
[0049] 電機可以包括不旋轉(zhuǎn)且固定的定子和旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子。電機接受通過逆變器110供給 的AC電力。
[0050] 例如，電機可以是三相電機。當(dāng)具有可變電壓和頻率的各相AC電力施加給各相定 子的線圈時，轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度可以隨所施加頻率的改變而變化。
[0051] 電機可以是各種各樣的，例如，感應(yīng)電機、無刷DC(BLDC)電機和磁阻電機。
[0052] 另一方面，驅(qū)動排擋（未顯示）可以設(shè)置在電機的一側(cè)上。所述驅(qū)動排擋根據(jù)排 擋比轉(zhuǎn)換電機的旋轉(zhuǎn)能量。從驅(qū)動排擋輸出的旋轉(zhuǎn)能量被傳遞給前輪和/或后輪以允許電 動汽車移動。
[0053] 電力電纜120形成于逆變器110和電機之間。電力電纜120可以是三相電力電纜， 則因此，由a相電纜、b相電纜和c相電纜構(gòu)成。
[0054] 控制器130控制逆變器110的整體操作。
[0055] 例如，控制器130通過利用電流，例如，供給至電機的三相電流，來計算用于驅(qū)動 電機的驅(qū)動值，并根據(jù)所計算出的驅(qū)動值產(chǎn)生用于控制逆變器110的開關(guān)信號，特別地，產(chǎn) 生用于構(gòu)成逆變器110的IGBT的開關(guān)信號。
[0056] 因此，逆變器110根據(jù)經(jīng)由控制器130所產(chǎn)生的開關(guān)信號通過選擇性地執(zhí)行接 通-斷開操作來將從電池供給的DC電力轉(zhuǎn)換成AC電力。
[0057] 另一方面，控制器130通過確定從逆變器110供給至電機的三相電流的狀態(tài)來檢 查連接逆變器110和電機的電力電纜120的狀態(tài)。
[0058] 另外，當(dāng)電力電纜120的狀態(tài)中出現(xiàn)問題時，例如，斷開、脫離等，通過逆變器110 所轉(zhuǎn)換的AC電力不供給至電機，從而在驅(qū)動電動汽車中出現(xiàn)問題。
[0059] 據(jù)此，控制器130檢測電力電纜120是否脫離，并當(dāng)檢測到電力電纜120脫離時， 切斷供給至電機的AC電力。
[0060] 在下文中，將詳細地描述通過控制器130進行對電力電纜120的脫離的檢測操作。 [0061] 圖3是示出了用于檢測電力電纜120與圖2所示的控制器的脫離的部件的示意 圖。
[0062] 參照圖3,控制器130包括相電流獲得單元132、移動窗口運算單元134和電纜狀 態(tài)檢測單元136。
[0063] 相電流獲得單元132獲得從逆變器110供給至電機的相電流。
[0064] 在這種情況下，相電流獲得單元132分別獲得通過電力電纜120的a相電纜供給 至電機的a相電流las、通過電力電纜120的b相電纜供給至電機的b相電流lbs和通過電 力電纜120的c相電纜供給至電機的c相電流Ics。
[0065] 這之后，相電流獲得單元132分別關(guān)于a相電流Ias、b相電流lbs和c相電流Ics 計算絕對值I las |、| lbs |和| Ics |。
[0066] 這之后，相電流獲得單元132分別關(guān)于a相電流las、b相電流lbs和c相電流 Ics計算絕對值| las |、| lbs |和| Ics |并在每一個預(yù)設(shè)特定時間Tsamp傳送絕對值| las |、 Ibs|和|lcs|至移動窗口運算單元134。
[0067] 移動窗口運算單元134關(guān)于通過相電流獲得單元132所傳送的絕對值|las |、 Ibs|和|lcs|來產(chǎn)生具有特定尺寸的移動窗口，并在所產(chǎn)生的移動窗口中獲得移動窗口 運算值 MW I las I、MW I lbs I 和 MW I Ics I。
[0068] 圖4和圖5是示出了根據(jù)實施例的獲得移動窗口運算值的過程的示意圖。
[0069] 參照圖4,水平軸線表示時間軸，而垂直軸線表示在每一個特定時間Tsamp所獲得 的絕對值。圖4示出了關(guān)于任何一個絕對值| las |、| lbs |和| Ics |的特定相位的絕對值。
[0070] 相電流獲得單元132獲得上述絕對值并在每一個特定時間傳送上述絕對值至移 動窗口運算單元134。
[0071] 移動窗口運算單元134關(guān)于所獲得的絕對值利用包括在具有特定尺寸的窗口 w中 的值來獲得移動窗口運算值。
[0072] 在這種情況下，利用以下任何一個等式可以獲得移動窗口運算值。
[0073]

【權(quán)利要求】
1. 一種檢測逆變器系統(tǒng)的電力電纜的狀態(tài)的方法，所述方法包括： 根據(jù)預(yù)設(shè)周期獲得通過所述電力電纜供給至電機的相電流的值； 產(chǎn)生關(guān)于每個周期所獲得的相電流值的具有一定尺寸的移動窗口，并通過利用包括在 產(chǎn)生的所述移動窗口中的所述相電流值來獲得移動窗口運算值； 將獲得的所述移動窗口運算值與預(yù)設(shè)參考值進行比較；以及 根據(jù)所述比較的結(jié)果來檢測所述電力電纜是否異常。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括計算獲得的所述相電流值的絕對值， 其中，通過利用計算出的所述絕對值來運算所述移動窗口運算值。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述移動窗口運算值是以下任何一個數(shù)值： 包括在具有特定尺寸的所述移動窗口中的所述絕對值的總和； 包括在具有特定尺寸的所述移動窗口中的所述絕對值的積分值； 包括在具有特定尺寸的所述移動窗口中的所述絕對值的平均值；以及 包括在具有特定尺寸的所述移動窗口中的所述絕對值的總和，所述絕對值增加了預(yù)設(shè) 加權(quán)因子。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述電力電纜是三相電力電纜， 其中獲得所述相電流值包括關(guān)于三相分別獲得a相電流值、b相電流值以及c相電流 值，以及 其中檢測所述電力電纜是否異常包括分別檢測包括在所述三相電力電纜中的a相電 力電纜、b相電力電纜以及c相電力電纜是否異常。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，檢測所述電力電纜是否異常包括： 當(dāng)獲得的所述移動窗口運算值是所述預(yù)設(shè)參考值或大于所述預(yù)設(shè)參考值時檢測出所 述電力電纜是正常的；以及 當(dāng)獲得的所述移動窗口運算值小于所述預(yù)設(shè)參考值時檢測出所述電力電纜是異常的。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括確定所述逆變器系統(tǒng)的目前狀態(tài)是否滿足 預(yù)設(shè)先決條件， 其中，當(dāng)所述逆變器系統(tǒng)的所述目前狀態(tài)滿足所述預(yù)設(shè)先決條件時進行所述電力電纜 是否異常的檢測，并且 其中所述先決條件包括以下任何一個條件： 所述相電流的周期是特定值或小于特定值； 逆變器根據(jù)用于進行脈沖寬度調(diào)制（PWM)控制的排擋級來運行；以及 包括扭矩、速度和電流中的至少其中一個的指令是特定值或大于特定值。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括，當(dāng)獲得所述移動窗口運算值時，以一定的 時間間隔向右移動所述移動窗口的位置并獲得所述移動后的移動窗口的移動窗口運算值。
8. -種逆變器系統(tǒng)，包括： 逆變器，其將從電池供給的直流（DC)電轉(zhuǎn)換成交流（AC)電； 電力電纜，其連接至所述逆變器并將AC電供給至電機；以及 控制器，其關(guān)于每個周期供給至電機的所述AC電來獲得相電流值的絕對值，通過利 用在每個特定周期獲得的所述絕對值中的包括在具有一定尺寸的移動窗口中的絕對值來 獲得移動窗口運算值，以及通過利用獲得的所述移動窗口運算值來檢測所述電力電纜的狀 態(tài)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的逆變器系統(tǒng)，其中，所述移動窗口運算值是以下任何一個數(shù) 值： 包括在具有特定尺寸的所述移動窗口中的所述絕對值的總和； 包括在具有特定尺寸的所述移動窗口中的所述絕對值的積分值； 包括在具有特定尺寸的所述移動窗口中的所述絕對值的平均值；以及 包括在具有特定尺寸的所述移動窗口中的所述絕對值的總和，所述絕對值增加了預(yù)設(shè) 加權(quán)因子。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的逆變器系統(tǒng)，其中，所述電力電纜是三相電力電纜， 其中所述相電流值包括分別關(guān)于三相的a相電流值、b相電流值以及c相電流值，以及 其中所述控制器分別檢測包括在所述三相電力電纜中的a相電力電纜、b相電力電纜 以及c相電力電纜是否異常。
11. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的逆變器系統(tǒng)，其中，當(dāng)獲得的所述移動窗口運算值是所述預(yù) 設(shè)參考值或大于所述預(yù)設(shè)參考值時所述控制器檢測出所述電力電纜是正常的，以及 其中，當(dāng)獲得的所述移動窗口運算值小于所述預(yù)設(shè)參考值時所述控制器檢測出所述電 力電纜是異常的。
12. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的逆變器系統(tǒng)，其中，當(dāng)滿足以下任何一個條件時，所述控制 器將檢測所述電力電纜是否異常：所述相電流的所述周期是特定值或小于特定值；逆變器 根據(jù)用于進行脈沖寬度調(diào)制（PWM)控制的排擋級來運行；以及包括扭矩、速度和電流中的 至少其中一個的指令是特定值或大于特定值。
13. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的逆變器系統(tǒng)，其中，當(dāng)獲得所述移動窗口運算值時，所述控 制器以一定的時間間隔向右移動所述移動窗口的位置并獲得所述移動后的移動窗口的移 動窗口運算值。
【文檔編號】G01R31/02GK104215869SQ201410190587
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年5月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月3日
【發(fā)明者】崔基英 申請人:Ls產(chǎn)電株式會社