[发明专利]定子绕组诊断系统和方法

说明书

技术领域

本文描述的主题内容的实施例总体上涉及车辆电气系统，且更具体地涉及在机动车辆的操作期间用于诊断电动马达的定子绕组中的故障状况的系统和方法。 

背景技术

近年来，技术的进步以及一直在发展的款式品位导致机动车设计的显著变化。电动马达（或电机）正在机动车行业中找到增长数量的应用，这是由于机动车驱动系统的电气化。电动和/或混合动力车辆将电动马达用作机动车驱动系统中的主要或补充扭矩源。这些电动马达预期在极端操作状况下高可靠地运行延长时间段。但是，随着时间的经过，施加到电动马达的操作应力可能使得定子绕组的状况降级。例如，热应力和/或电压应力可能导致绝缘击穿，这继而可能导致定子绕组的单独匝数的局部短路和/或开路。因此，期望检测定子绕组的降级，以有利于维护该马达并且确保在车辆的寿命期间马达的可靠操作。 

为了诊断定子绕组，一些常见的现有技术采用电压注入（或电流注入（injection）），所述电压注入可能潜在地影响马达的操作。替代性技术采用基于傅里叶的分析或其他频域分析，这需要相对较大量的计算资源和响应时间的相应延迟。已经提出了基于神经网络的诊断技术，但是这些技术通常受限于马达的具体类型和/或需要不期望量的时间和/或数据来训练该神经网络（例如，机器学习）。因此，期望提供允许定子绕组中的故障状况被尽可能快地识别而不需要显著地增加计算资源或者潜在地干扰马达的在其它方面正常操作的系统和方法。此外，本发明的其他期望特征和特性从后面的详细说明和所附权利要求书结合附图以及前述技术领域和背景技术将显而易见。 

发明内容

在各个示例性实施例中的一个中，提供一种用于诊断电动马达中的定子绕组的方法。在各个实施例中的一个中，所述方法包括：确定在所述电动马达的电气周期中跨过所述定子绕组的相位的输入能量不平衡程度；以及当所述输入能量不平衡程度大于第一阈值时识别故障状况。 

根据各个示例性实施例中的另一实施例，还提供一种适合用于机动车辆的电气系统。在一个实施例中，该系统包括：具有定子绕组的电动马达，每个定子绕组对应于所述电动马达的相应相位；逆变器模块，所述逆变器模块联接到所述定子绕组以响应于与所述电动马达的相位对应的电压指令将指令电压从能量源提供至所述电动马达的定子绕组；多个电流传感器，所述电流传感器联接在所述逆变器模块和所述定子绕组之间，以获得通过所述定子绕组的测量电流；以及控制模块，所述控制模块联接到所述逆变器模块和所述多个电流传感器。所述控制模块基于所述测量电流与指令电流之间的差来产生与所述指令电压对应的电压指令，基于所述电压指令和测量电流来确定所述电动马达的相位之间的输入能量差，以及基于所述输入能量差来识别所述定子绕组中的故障状况。 

方案1. 一种用于诊断电动马达中的定子绕组的方法，所述方法包括： 

确定在所述电动马达的电气周期中跨过所述定子绕组的相位的输入能量不平衡程度；以及

当所述输入能量不平衡程度大于阈值时识别故障状况。

方案2. 根据方案1所述的方法，还包括：确定在所述电气周期中跨过所述定子绕组的相位的输入能量比，其中，识别故障状况还包括：当所述输入能量比大于第二阈值并且所述输入能量不平衡程度大于所述阈值时，识别相位间短路故障状况。 

方案3. 根据方案1所述的方法，其中，确定所述输入能量不平衡程度还包括：确定在所述电动马达的定子绕组的相应相位对之间的最大输入能量差。 

方案4. 根据方案1所述的方法，其中，确定所述输入能量不平衡程度还包括：确定所述定子绕组的第一相位与所述定子绕组的第二相位之间的输入能量差。 

方案5. 根据方案4所述的方法，还包括：当所述输入能量差大于所述阈值时确定在所述电气周期中所述第一相位相对于所述第二相位的输入能量比，其中，识别故障状况还包括：当所述输入能量比大于第二阈值时识别相位间短路故障状况。 

方案6. 根据方案4所述的方法，还包括：确定所述第一相位的第一相位输入能量相对于所述第二相位的第二相位输入能量的比，其中，识别故障状况还包括： 

当所述输入能量差大于所述阈值并且所述比大于第二阈值时识别相位间短路故障状况；以及

当所述输入能量差大于所述阈值并且所述比小于第二阈值时识别相位内短路故障状况。

方案7. 根据方案1所述的方法，其中，确定所述输入能量不平衡程度还包括： 

确定在所述电气周期中所述定子绕组的第一相位的第一相位输入能量量度；