用于实施补救性电短路的系统和方法技术方案

一种在旋转电机(EM)中实施补救性短路的方法包括检测故障状况；和首先命令功率逆变器(PIM)进入电断开状态。一旦处于断开状态，控制器可确定由旋转EM产生的电流的相位角，并且可控制PIM以向EM应用与产生的电流的确定的相位角异相的电压。在时间周期上使应用的电压信号的幅值从第一电压斜线下降到零；之后PIM可命令将EM的所有电绕组电联接到彼此。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种在旋转电机(EM)中实施补救性短路的方法包括检测故障状况；和首先命令功率逆变器(PIM)进入电断开状态。一旦处于断开状态，控制器可确定由旋转EM产生的电流的相位角，并且可控制PIM以向EM应用与产生的电流的确定的相位角异相的电压。在时间周期上使应用的电压信号的幅值从第一电压斜线下降到零；之后PIM可命令将EM的所有电绕组电联接到彼此。【专利说明】
本专利技术涉及。
技术介绍
内置式永磁(IPM)同步电机通常在混合电动和电池电动车辆中用作电牵引电动机。IPM同步电机通过DC功率电源连同电流控制的电压源逆变器供能，DC电源通常为可再充电电池模块。但是，用于这样的电机转子中的永磁体可能使电动机控制器进行的对经检测的电动机或驱动系统故障的响应变复杂。 例如，在较高电动机速度下，旋转磁体可在电动机定子绕组中产生反电动势(EMF)电压。如果电压逆变器中的转换响应于检测到的故障被临时禁用，则反电动势电压可能使逆变器中的二极管导通，由此允许电流朝向电池模块流回。该电流流动状况通常被称为“不可控发电运行”(UCG)状态。UCG状态特征可包括存在作用在电机上的相对大量的再生制动扭矩，以及回到电池模块的大的电流传导。 为了防止该结果，作为故障状况补救措施，IPM式同步电机的控制器可将多相电机的每一相短路到一个或多个其他相，以使电流可从一相流到另一相，而不是流动回到电池模块。在三相电机中，该补救措施被称为“三相短路”。在较高的电动机速度下，制动扭矩相对低，这对于牵引驱动应用是有利的。在三相短路操作期间，电机阻抗将限制电动机电流。另外，定子电流接近用于大部分电动机速度的电机的特征电流。
技术实现思路
混合动力车辆可包括DC电总线、AC电总线、永磁同步电机(EM)和功率逆变器模块(PM)。EM可包括布置在AC电总线上的多个电相位绕组，并且可操作以从旋转运动产生AC电信号。PM可以以电的方式(electrically)布置在DC电总线和AC电总线之间，并且可在断开状态、可控切换状态和多相短路状态之间转变。 控制器可与PM电通讯，并且配置为:命令PM到断开状态；确定产生的AC电信号的电流的相位角；和命令PIM进入可控切换状态。一旦在可控切换状态，则控制器可控制PIM以向EM应用与产生的电流的经确定的相位角异相的电压，同时使应用的电压的幅值从最大电压斜线下降到零。一旦处于零，控制器可命令PM进入多相短路状态。 PM可包括多个半导体开关，其每一个分别可在电断开状态、电闭合状态之间转变。PIM的断开状态可包括所有半导体开关电断开。PIM的可控开关状态可包括半导体开关可控制以将来自DC电总线的DC电信号转变为AC电信号，并且将AC电信号应用到AC电总线；并且PIM的多相短路状态可包括一半的半导体开关闭合，以使所有的多个电相位绕组电联接在一起。 通常，应用的异相的电压和产生的电流的经确定的相位角之交的相位差可等于-180度加电压提前角。电压提前角可以是EM的旋转速度和/或控制器取样周期的函数。因此，控制器可进一步配置为监测电动机的速度。如果速度值不可容易地获得(例如来自传感器)，则控制器可配置为通过计算产生的AC电信号的电流的经确定的相位角的导数而获得EM的速度。 在一种配置中，控制器可配置为使所应用的电压的幅值在EM的基础周期的2至3倍范围内的时间周期内从最大电压斜线下降到零。 类似地，一种在旋转的多相电机(EM)中实施补救短路的方法，包括检测故障状况；和首先命令功率逆变器模块(PIM)进入电断开状态。一旦处于断开状态，则控制器可确定由旋转EM产生的电流的相位角，并且可控制PM向EM应用与产生的电流的相位角异相的电压。应用的电压信号的幅值可在一时间周期上从第一电压斜线下降到零；之后PM可被命令以将EM的全部电绕组电联接到彼此。 在结合附图时，本专利技术的上述特征和优点以及其他特征和优点将从下面实现本专利技术的最佳模式的详细描述变得显而易见。 【专利附图】【附图说明】 图1是具有多相电机、功率逆变器模块和控制器的示例性车辆的示意图，所述控制器实施本文提出的车上的多相短路状态； 图2是3相电机、功率逆变器模块和电池模块的示意性电路图； 图3是示出实施电机中补救性多相短路的方法的第一配置的示意性流程图； 图4是描绘作为用于多个电动机速度的电动机基本周期的函数的电流过冲的幅值时间曲线； 图5是示出实施电机中补救性多相短路的方法的第二配置的示意性流程图。 【具体实施方式】 参照附图，示例性车辆10示意性地显示在图1中。车辆10包括第一和第二电动机/发电机单元12和14 (每一个在后文中被简单地称为“电动机”或“电机”)。电动机12和14 二者都是牵引电动机形式的多相内置式永磁(IPM)电机。电动机12，14可额定用于约60-180VAC或更大，取决于实施例。电动机12和14通过电动机控制器16控制，电动机控制器16例如为混合动力控制模块或电动机控制模块，其选择地执行体现方法100的编码，方法100的示例显示在图3和5中，并且在下面详细描述。 方法100的执行使控制器16响应于检测到的驱动系统中的电故障、过速故障和/或其他故障选择地将三相短路(three-phase short)应用到车辆10的AC总线18。虽然为了说明的一致性后文描述了三相短路，但是本方法适用于任何多相电机，例如五相电机。存在很多可被在车辆10的驱动系统中检测到的可能类型的故障状况，例如转子位置、电流和/或电压传感器故障，或性能故障，例如过流(overcurrent)或过速,所有这些故障可由控制器16监测。 在图1中所示的非限制性示例中，车辆10还包括内燃发动机20和具有至少一个齿轮组24的变速器22。DC电池模块26或另一个适当的DC电压源，例如燃料电池，被经由DC总线28和牵引功率逆变器模块(TPM) 30电连接到第一和第二电动机12、14。可任选的减振/输入离合器32可被用于，例如在发动机20自动停止事件之后的重新启动期间，选择地将发动机20从动力驱动系断开。 发动机20的输出轴34连接到第一电动机12，以当发动机20运行时，第一电动机12经由发动机扭矩被供能，并且可用于产生电动机扭矩，所述电动机扭矩可转而根据变速器操作模式被用于推进车辆10或将电池模块26再充电。第二电动机14可被用于驱动车辆10或将电池模块26充电，而与发动机20的状态无关。车辆10的其他实施例可被预见为仅具有一个电动机12或14，具有或不具有发动机20，而不偏离预期专利技术范围。但是，为了说明的一致性，后文将仅描述图1的两个电动机的结构。 图1的示例性实施例中所示的行星齿轮组24可包括第一、第二和第三节点36、38和40。如本领域可理解的，这样的节点可根据实施例分别或以其他顺序对应于齿环、太阳齿轮和行星齿轮。旋转离合器42可选择地以一些模式接合，以将第一电动机12连接到第一节点36。第二电动机14可经由相互连接构件44直接地连接到第三节点40，S卩“直接地”意思是没有介于中间的部件被设置在第二电动机14和第三节点40之间。在该特定实施例中，变速器22的输出构件46可将变速器输出扭矩传递到一组驱动轮(未示出)，以推进车辆1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种系统，包括：DC电总线；AC电总线；永磁同步电机(EM)，具有多个布置在AC电总线上的电相位绕组，所述EM操作为从旋转运动产生AC电信号；功率逆变器模块(PIM)，以电的方式布置在DC电总线和AC电总线之间，所述PIM可在断开状态、可控切换状态和多相短路状态之间转变；和控制器，与PIM通讯，控制器配置为：命令PIM进入断开状态；确定产生的AC电信号的电流的相位角；命令PIM进入可控切换状态；控制PIM向EM应用与产生的电流的经确定的相位角异相的电压；令应用的电压的幅值从最大电压斜线下降到零；和命令PIM进入多相短路状态。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：SE舒尔兹，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US