[发明专利]用于识别电机的故障特性的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于识别电机的故障特性的方法，其中影响电机的转矩的第一变量被调制，以及本发明涉及一种用于执行该方法的设备。

背景技术

电机的转矩可以受到多个独立的变量的影响。通常在机动车传动系中不存在用于直接确定电机的力矩输出或者功率输出的适当的测量系统。例如，出于成本原因而省去了对传动轴力矩的测量。电机的不期望的力矩输出或者功率输出因而不能直接被确定。尤其是在电动车辆或者混合动力车辆中，即使在车辆停止时在车辆的电机与主动轮之间也可存在力配合（Kraftschluss）。电机的例如由于数据通信中的故障或者构件故障引起的不期望的力矩输出或者功率输出接着可招致机动车的与驾驶员愿望相矛盾的最高安全临界运动。

在电动车辆或混合动力车辆中，使用高电机功率，在故障情况下因此可形成不期望的高加速或者延迟。这导致不稳定的行驶动力学，其中尤其是在高延迟的情况下极少为驾驶员留有作出对应反应的可能性。如果电机也提供在数值上过小的力矩，则这可招致安全临界的行驶情形。例如，如果为了回收而要接收电机的总制动力矩的一部分，则可出现，该电机但是没有实施（umsetzen）其分摊到的那份制动力矩。

从EP 1387459 A1中公知了一种用于识别传动装置中的故障的方法，其中传动装置具有多相电动机和连接在电动机下游的变流器，其中变流器控制在电动机的各个相上的电压，其中在电动机的这些相中的相电流分别周期性地变化。为了识别电动机的故障，测量电动机的多个相电流。在此，对电机的电压进行正弦调制。

安全原因和监控原因因此要求准确知晓电动机的正确力矩输出或者功率输出并且要求用于在故障情况下快速和极为有效地介入的可能性。

发明内容

在根据权利要求1的特征的用于识别电机的故障特性的方法中，电机的失灵被检测并且电机的与此联系的不期望的力矩输出或者功率输出被阻止。通过调制影响电机的转矩的第二变量，其中影响转矩的这两个变量在其对电机的参数（尤其是转矩、转速、电参数和/或磁参数）的作用方面在无故障运行时被抵消，而在未抵消的情况下推断出故障情况，在使用电变量的情况下可以可靠地作出关于电机的机械转矩的特性的声明。

在此，对影响电机的转矩的变量的调制要被理解为改变、尤其是该变量与测试信号的叠加。这种测试信号在此尤其是可以随着时间的过去并且在其形状（例如矩形、（正弦）振荡、锯齿形、梯形）方面是可改变的。

有利地，影响转矩的第一变量与电机的定子关联，而影响转矩的第二变量与电机的转子关联。由此，用于识别电机的故障特性的两个在物理上不同的变量变化，所述两个在物理上不同的变量影响电动机的机械转矩。只有在电机无故障运行时，这两个在物理上不同的变量的变化才导致在其对电机的参数（尤其是转矩、转速、电参数和/或磁参数）的作用方面的抵消。

在一种扩展方案中，与定子关联的变量是定子电流，而与转子关联的变量是转子磁通。因此，为了检查电机的故障特性，仅影响直接对电机的功能产生影响的物理量。

在一种改进方案中，通过各将测试信号向上调制（aufmodulieren）到相应的变量的基本信号上，对影响电机的转矩的第一和第二变量进行调制。需要各种测试信号，因为定子电流或转子磁通是两个在物理上不同的变量，这两个变量要求在物理上不同的或者被不同缩放的测试信号。测试信号例如是给定子电流向上调制的部分和给形成转子磁通的励磁电流向上调制的部分。

在一种变型方案中，在将测试信号向上调制到基本信号上时，考虑信号限制，其中测试信号被选择为使得在向上调制之后经调制的基本信号不超过该信号限制。因此，保证了在调制之后也存在经调制的基本信号，该经调制的基本信号可以完全被用于检查电机的故障特性，因为基本信号和测试信号一起都不超过该信号限制。经调制的基本信号超过信号限制会带来经调制的基本信号在电子处理时失真，使得测试结果没有说服力。在调制影响电机的转矩的变量时也要注意影响电机的转矩的其他变量的信号限制，以便保证在无故障运行时这两个变量在其对电机的参数的作用方面的抵消。可替换地，允许信号限制，其中影响电机的转矩的两个变量的测试信号彼此协调，使得即使在信号限制活动时也保证了在电机无故障运行时的抵消。

有利地，至少一个测试信号包括振荡。将振荡用作测试信号具有如下优点：这种测试信号良好地与电机的运行方式匹配。优选地，振荡被选择为使得在电机的故障情况下电机的转矩在时间平均上不改变。由此，通过测试信号避免了车辆的附加加速或者延迟，其方式是振荡的频率被选择得足够高，例如具有每秒约5个振荡周期。