电机组件中特定故障状况的隔离制造技术

提供一种具有电机的电机组件以及一种基于控制器的用于将该电机中特定故障状况隔离的方法。多个电流传感器配置为在电机的各个相中输出相应的测量电流。位置传感器配置为输出电机的转子位置。控制器配置为将各个测量电流分组成两个相应的组合。控制器配置为计算相应的残余因子(R

Isolation of specific fault conditions in motor components

【技术实现步骤摘要】
电机组件中特定故障状况的隔离引言本专利技术总体上涉及电机组件的控制，特别涉及电机组件中特定故障状况的隔离。电机，如内部永磁电机，包括具有多个交替极性的永磁体的转子。转子能够在定子内旋转，定子通常包括多个定子绕组和极性交替的磁极。电机能够用作将电能转换成动能的电动机和/或将动能转换成电能的发电机。电机适用于各种系统，例如汽车、飞机、火车、医疗设备及施工设备。
技术实现思路
本专利技术公开了一种电机组件及一种基于控制器的用于将特定故障状况从所述电机组件中的多个故障状况中隔离的方法。电机组件包括具有转子和定子的电机。多个电流传感器与电机通信并且配置为在电机的各个相中输出相应的测量电流。位置传感器配置为输出电机的转子位置。控制器与电机通信并具有处理器和有形的非暂时性存储器，在该存储器上记录有用于执行该方法的指令。处理器执行这些指令使得控制器将各个测量电流分组成两个相应的组合，使得各个测量电流中的每一个与各个测量电流中的另一个分别成对。控制器配置为部分地基于转子位置和相应的测量电流来计算各个组合的相应残余因子(Ri)。控制器配置为基于相应的残余因子(Ri)计算全局残余因子(G)。响应于全局残余因子(G)和超过相应校准误差阈值的相应残余因子(Ri)中的至少三个，控制器配置为从多个故障状况中识别出特定故障状况。举例来说，电机绕组间绝缘的退化会导致匝到匝绕组和匝间绕组短路。腐蚀或松动的电连接会增加电气线路的内电阻，例如在电流测量装置中，这减小了流过该线路的电流。控制器配置为执行对电机的控制动作，包括记录指示特定故障状况的诊断代码。从多个可能的故障状况中识别特定故障状况包括在以下情况下诊断出电动机故障状况：(1)第一残余因子(R1)、第二残余因子(R2)、第三残余因子(R3)及全局残余因子(G)大于相应的校准误差阈值；以及(2)第一参数(P0)小于预定参数阈值(H0)。当全局残余因子(G)、第一残余因子(R1)及第三残余因子(R3)大于相应的校准误差阈值时，诊断出第一电流传感器故障状况。当全局残余因子(G)、第一残余因子(R1)及第二残余因子(R2)大于相应的校准误差阈值时，诊断出第二电流传感器故障状况。当全局残余因子(G)、第二残余因子(R2)及第三残余因子(R3)大于相应的校准误差阈值时，诊断出第三电流传感器故障状况。当第一残余因子(R1)、第二残余因子(R2)及第三残余因子(R3)大于相应的校准误差阈值，以及第一参数(P0)小于预定参数阈值(H0)时，诊断出旋转变压器偏置故障状况。当第一残余因子(R1)、第二残余因子(R2)、第三残余因子(R3)及第一参数(P0)大于或等于预定参数阈值(H0)时，诊断出旋转变压器非偏置故障状况。计算各个组合的相应残余因子(Ri)可包括部分地基于转子位置和相应的测量电流来计算各个组合的相应估计电压(Vi)，并且通过从所需电压(v*)减去相应的估计电压(Vi)来获得相应的残余因子(Ri)。在其中一个示例中，相应的残余因子包括第一残余因子(R1)、第二残余因子(R2)及第三残余因子(R3)，并且相应的测量电流包括第一测量电流(iA)、第二测量电流(iB)及第三测量电流(iC)(分别测量第一相、第二相和第三相)。全局残留因子(G)可以定义为((R1-R2)2+(R2-R3)2+(R1-R3)2)的平方根。获得第一残余因子(R1)可以包括基于转子位置、第一测量电流(iA)及第二测量电流(iB)获得dq参考帧中的第一估计电流。在dq参考帧中部分地基于第一估计电流获得第一估计电压。计算第一残余因子(R1)为所需电压(v*)与第一估计电压之差的绝对值。获得第二残余因子(R2)可以包括基于转子位置、第二测量电流(iB)及第三测量电流(iC)获得dq参考帧中的第二估计电流。在dq参考帧中部分地基于第二估计电流获得第二估计电压。计算第二残余因子(R2)为所需电压(v*)与第二估计电压之差的绝对值。获得第三残余因子(R3)可以包括基于转子位置、第三测量电流(iC)及第一测量电流(iA)获得dq参考帧中的第三估计电流。在dq参考帧中部分地基于第三估计电流获得第三估计电压。计算第三残余因子(R3)为所需电压(v*)与第三估计电压之差的绝对值。控制器可以配置为基于多个输入因子来获得第一参数(P0)。在其中一个示例中，第一参数(P0)是基于转子位置(θ)的时间变化率(t)、电机中的极对数(ρ)、可操作地连接到电机的变速器的齿轮箱比(η)，以及可操作地连接到电机的至少一个车轮的轮速测量值(ω)。第一参数(P0)可以计算为的绝对值。本专利技术的上述特征和优点及其他特征和优点根据结合附图进行的对于执行本专利技术的最佳方式的详细描述是显而易见的。附图说明图1是一种具有电机和控制器的电机组件的示意性局部剖视图；以及图2是一种可由图1的控制器执行的方法的流程图。该方法用于隔离电机组件中的特定故障状况。具体实施方式参考附图，其中，相同的附图标记表示相同的部件。图1示意性地示出了具有电机12的电机组件10。该组件10可以是设备11的部件。设备11可以是移动平台，例如但不限于客车、运动型多用途车、轻型卡车、重型载重车、全地形车、小型货车、公共汽车、运输车辆、自行车，机器人、农具、运动相关设备、船、飞机，及火车。设备11可以是非移动平台，例如医疗设备或施工设备。设备11可以采用许多不同的形式并包括多个和/或替代的部件和设施。参考图1，电机12包括定子14及转子16。电机12可包括但不限于感应电机、同步电机、永磁电机和条绕电机。在图1所示的例子中，转子16包括围绕转子芯22的外周具有交替极性的第一永磁体18和第二永磁体20。转子16可包括根据每个应用所需的尽可能多的永磁体。为简单起见，显示了两个永磁体。转子16可在定子14内以转子速度旋转。虽然图1所示的实施例示出了三相单极对(即两极)电机，但应理解，可以改变相数或极对的数量。参考图1，定子14包括定子芯24，定子芯24可以是具有中空内部的圆柱形。定子芯24可包括多个向内突出的定子齿26A-F，由间隙或槽28分开。在图1所示的实施例中，定子绕组30能够可操作地连接到定子芯24，例如，围绕定子齿26A-F盘绕。定子14配置为具有在定子绕组30中流动的电流并且该电流在定子14中产生旋转磁场。参考图1，定子绕组30可包括三组绕组；每一组绕组用于三相中的每一相(第一相通过定子绕组30A和30D，第二相通过定子绕组30B和30E，以及第三相通过定子绕组30C和30F)。或者，可以采用滑环或刷子(未示出)。参考图1，其示出了正交(q)磁轴32和直接(d)磁轴34。第一及第二永磁体18、20产生磁场和磁通量。参考图1，当转子角度36为零时，第一及第二永磁体18、20的磁通量线对齐。虽然示出了示例性电机12，但是其并不限于图中所示部件。实际上，可以使用附加或替代部件和/或实施方式。参考图1，组件10包括与电机12通信(例如电子通信)的控制器40。参考图1，控制器40包括至少一个处理器42及至少一个存储器44(或非暂时性有形计算机可读存本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电机组件，包括：/n电机，包括转子和定子；/n多个电流传感器，与所述电机通信并且配置为在所述电机的相应相中输出相应的测量电流；/n位置传感器，配置为输出所述电机的转子位置；/n控制器，与所述电机通信并具有处理器和有形的非暂时性存储器，在所述存储器上记录指令用以执行从多个可能的故障状况中隔离特定故障状况的方法，所述处理器执行所述指令，使得所述控制器：/n将所述相应测量电流分组成两个相应的组合，使得所述相应测量电流中的每一个与所述相应测量电流中的另一个分别成对；/n部分地基于所述转子位置和所述相应的测量电流来计算所述相应组合的相应残余因子(R

【技术特征摘要】
20180612 US 16/0057751.一种电机组件，包括：
电机，包括转子和定子；
多个电流传感器，与所述电机通信并且配置为在所述电机的相应相中输出相应的测量电流；
位置传感器，配置为输出所述电机的转子位置；
控制器，与所述电机通信并具有处理器和有形的非暂时性存储器，在所述存储器上记录指令用以执行从多个可能的故障状况中隔离特定故障状况的方法，所述处理器执行所述指令，使得所述控制器：
将所述相应测量电流分组成两个相应的组合，使得所述相应测量电流中的每一个与所述相应测量电流中的另一个分别成对；
部分地基于所述转子位置和所述相应的测量电流来计算所述相应组合的相应残余因子(Ri)；
基于所述相应的残余因子(Ri)计算全局残余因子(G)；
响应于所述全局残余因子(G)及超过相应校准误差阈值的所述相应残余因子(Ri)中的至少三个，从多个故障状况中识别特定故障状况；以及
执行对所述电机的控制动作，包括记录指示特定故障状况的诊断代码。


2.根据权利要求1所述的组件，其中计算所述相应组合的所述相应残差因子(Ri)包括：
部分地基于所述转子位置和所述相应的测量电流来计算所述相应组合的相应估计电压(Vi)；
通过从所需电压(v*)减去所述相应的估计电压(Vi)得到所述相应的残余因子(Ri)。


3.据权利要求1所述的组件，其中:
所述相应残余因子包括第一残余因子(R1)、第二残余因子(R2)及第三残余因子(R3)；
所述相应测量电流包括第一测量电流(iA)、第二测量电流(iB)及第三测量电流(iC)；
所述控制器配置为基于多个输入因子来计算第一参数(P0)；以及
其中所述全局残余因子(G)定义为((R1–R2)2+(R2–R3)2+(R1–R3)2)的平方根。


4.根据权利要求3所述的组件，其中，从多个可能的故障状况中识别所述特定故障状况包括：
在以下情况下诊断出电动机故障状况：
所述第一残余因子(R1)、所述第二残余因子(R2)、所述第三残余因子(R3)及所述全局残余因子(G)大于所述相应的校准误差阈值；以及
所述第一参数(P0)小于预定参数阈值(H0)。


5.根据权利要求3所述的组件，其中，从多个可能的故障状况中识别所述特定故障状况包括：
当所述全局残余因子(G)、所述第一残余因子(R1)及所述第三残余因子(R3)大于所述相应的校准误差阈值时，诊断出第一电流传感器故障状况；
当所述全局残余因子(G)、所述第一残余因子(R1)及所述第二残余因子(R2)大于所述相应的校准误差阈值时，诊断出第二电流传感器故障状况；以及
当所述全局残余因子(G)、所述第二残余因子(R2)及所述第三残余因子(R3)大于所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·A·萨尔曼，张际宇，
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