专利名称：用于确定高压电缆连接状态的系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及电动驱动系统。特别地，本发明涉及一种具有通过高压接口电缆与远 程永磁同步电机(PMSM)联结的电源转换电路的电动驱动系统。
背景技术：
电动机械，比如电动或混合动力车辆，可以使用电能通过电动驱动系统用于产生 推动力。电动驱动系统包含大量部件，典型地包括至少一种电源电路，比如电力电子转换器 (PEC)，和电动机。在该布置中，电源电路能够可控制地从动力源中将动力转移至电动机，以 驱动载荷。在过去，电源转换电路或PEC被典型地整合至或封装至发动机中。然而，PEC和 电动机的整合伴有一些缺点，包括较高的成本、更有限的供应商选择以及降低的PEC可靠 性。PEC从电动机中的分离允许设计上有更大的灵活性并大大降低了成本。然而，如 果在车辆运行过程或在维护程序过程中，将PEC与远程PMSM连接的高压接口电缆断开，那 么PEC中的高压能量放电是很危险的。另外，电动驱动系统会在暴露的部分继续产生高压 电流，会对可能接触或接近该暴露部分的人造成危险。对解决由断开电缆带来的危险的尝 试包括电缆连接器设计，其降低了电缆断开的可能性。然而，这些设计极其昂贵并且并不是 无故障的。
发明内容
本发明的示例性实施例提供一种用于检测设置为联结永磁同步电机(PMSM)和远 程电动转换电路(比如电力电子转换器(PEC))的接口电缆的连接状态的系统。一种示例 性的系统包括设置为向PMSM提供电流的电源电路，设置为联结所述电源电路和所述PMSM 的接口电缆，设置为检测流经所述接口电缆的电流的电流传感器，与所述电源电路联结并 设置成控制电源电路运行的控制器，和设置为利用来自所述电流传感器的信息来确定所述 接口电缆连接状态的高压联锁策略(HVIS)�？�。一种示例性的方法包括检测预充电接触器(contact)的闭合；作为对检测所述预 充电接触器的闭合的响应，完成预充电模式检测算法；作为对因完成所述预充电模式算法 的结果而确定电缆连接良好的响应，当用于PMSM的指令电流为零时，执行零电流模式检测 算法，或者当用于所述PMSM的指令电流不为零时，执行电流_产生模式检测算法。本发明 的示例方法还可以包括执行故障检测动作，以作为对确定电缆断开的响应。在至少一个实施例中，本发明的方法包括基于检测的反馈电流计算至少一个反 馈系数；使用所述至少一个计算的反馈系数来确定设置成连接永磁同步电机(PMSM)和电 源转换电路的电缆的电缆连接性，其中电源转换电路设置成通过所述电缆向所述PMSM提 供电流；以及完成动作以响应电缆连接性确定。用于检测高压电缆连接性的示例方法包括计算用于永磁电机(PMSM)的指令电 流和用于所述PMSM的反馈电流之间的差值；计算在预定周期内所述指令电流和所述反馈电流之间的所述差值的平方的平均值；利用所述计算的平均值计算差值量值的平方；利用 所述指令电流的平方计算指令电流量值的平方；以及比较所述差值量值的平方和所述指令 电流量值的平方以确定设置成连接所述PMSM和设置成向所述PMSM提供电流的电源电路的 三相电缆的连接状态。在优选的实施例中，该方法在PMSM电流-产生运行模式的闭合回路 调节过程中完成。用于确定高压电缆连接状态的示例方法包括计算表示反馈电流的电流矢量的反 馈电流矢量量值；计算用于永磁同步电机(PMSM)的反电动势；利用所述计算的电动势计算 估算的电流矢量量值；比较所述反馈电流矢量量值和所述估算的电流矢量量值以确定设置 为连接所述PMSM和设置成向所述PMSM提供电流的电源电路的三相电缆的连接状态。
图1表示具有通过接口电缆与远程永磁同步电机(PMSM)联结的电力电子转换器 (PEC)的车辆系统示例。图2描述了能与PEC控制器联结的车辆控制系统的示例。图3表示图1所示系统的PEC示例。图4描述了能与具有HVIS�？榈腜EC控制器联结的系统示例。图5描述一种系统示例，其中PEC控制器包括高压联锁策略(HVIS)�？楹偷缍� 电机控制单元(MGCU)。图6描述确定电缆连接状态的方法示例。图7描述检测电缆连接状态的方法示例。图8描述确定电缆连接状态的方法示例。图9表示电动发电机控制单元的系统示例的方块图。图10描述确定电缆连接状态的方法示例。图11描述确定电缆连接状态的方法示例。图12表示在电缆断开状态下的预充电模式中进行测试的结果。图13表示在电缆连接状态下的预充电模式中进行测试的结果。图14表示在电缆断开状态下的电流产生模式中进行测试的结果。图15表示在电缆连接状态下的零电流模式中进行测试的结果。图16A表示在电缆断开状态下的零电流模式中进行测试的数据。图16B表示在电缆断开状态下的零电流模式中进行测试的数据。图16C表示在电缆连接状态下的零电流模式中进行测试的数据。图16D表示在电缆断开状态下的零电流模式中进行测试的数据。
具体实施例方式在此虽然展示了本发明的作为示例实施例，但是可以采用多种可选形式来实施本 发明，这对于本领域技术人员来说是显而易见的。为了便于理解本发明并为权利要求提供 基�。得魇橹邪烁髦指酵�。附图没有按比例绘制，并且为了突出本发明的新颖性特 征，可能省略了相关的构件。为了教导本领域技术人员实施本发明，在附图中提供了结构和 功能上的细节描述，而该描述不应视为对本发明的限制。例如，各种系统的控制模块能够采用各种布置和/或组合，但并不应视为对此处展示的示例构造的限制。图1表示示例车辆100的示意图。车辆100可以是任意适合的类型，例如电动或 混合动力车辆。在至少一个实施例中，车辆100可以包括第一轮组112，第二轮组114，发动 机116，HEV传动轴118和电动驱动系统120。电动驱动系统120可以设置为向第一和/或 第二轮组112，114提供扭矩。电动驱动系统120可以具有任意适合的构造。例如，电动驱 动系统120可以包括采用电力电子转换器(PEC) 124形式的电源转换电路，电力电子转换器 (PEC) 124与永磁同步电机(PMSM) 134联结。PMSM 134能与动力传输单元140联结，动力传 输单元140又与差速器145联结以控制轮组114。可以预期的是，PMSM 134能够起到电动 机的作用，将电能转化为动能，或者起到发电机的作用，将动能转化为电能。在示例实施例 中，PEC 124能通过第一接口电缆连接至起电动机作用的第一 PMSM，并通过第二接口电缆 连接至其发电机作用的第二 PMSM。此外，在混合动力车辆中，电动驱动系统120可以是本领 域技术人员所知晓的并联式驱动、串联式驱动或分离混合驱动。PEC 124能够与PEC控制器126联结。PEC 124包括设置为向PMSM 134提供电能的 硬件电路。PEC控制器126可以是以微处理器为基础的装置，其设置为控制PEC124的运行， 包括硬件、软件、固件或它们的组合。PEC控制器126能电联结于车辆控制系统(VCS)150， 从其中可以获得来自关于车辆系统运行和控制的其它控制单元的信号。PEC 124可以通过高压三相接口电缆130电连接至PMSM 134，由此PEC124为PMSM 134提供电能。电流传感器132能够检测电缆130内的电流，并提供具有与电缆130内一个 或多个电流有关的信息的电流传感器信号。在示例性实施例中，电缆130是设置为传导三 种不同相位电流的三相电缆。例如，电缆130能包含一组三条电缆，每条设置为运载特定相 位的电流。在至少一个示例实施例中，电流传感器132包含设置为检测第一相位电流的第 一电流传感器，设置为检测第二相位电流的第二电流传感器，以及设置为检测第三相位电 流的第三电流传感器。所述第一、第二和第三电流传感器的中每一个都能为PEC控制器126 提供信号。由电流传感器132检测的相位电流在这里被称为反馈电流或反馈相位电流。PEC控制器126可以包括高压联锁策略(HVIS)�？�128，其设置为利用来自电流 传感器132的信息确定电缆130的连接状态。在至少一个示例实施例中，HVIS�？�128利 用电流传感器信息计算用于确定电缆连接性的反馈系数。电缆130为断开状态的确定表明 电缆130或者与PEC 124断开，或者与PMSM134断开。在示例实施例中，其中电缆130包含 三条单相电缆的电缆组，良好的连接要求三条电缆都是连接的。在优选的实施例中，HVIS模 块128包含能由PEC控制器126执行的软件，因此降低或消除对额外的硬件或设备的需求。PMSM 134可以设置为由一个或多个动力源提供能量以驱动车辆牵引轮。PMSM 134 可以是任意适合的类型，比如电动机、电动发电机或起动发电机(starter-alternator)。此 外，PMSM 134可以与用于回收能量的再生制动系统相连。动力传输单元140可与至少一个PMSM 134选择地联结。动力传输单元140可以 是任意适合的类型，比如本领域技术人员所知晓的多齿轮“步进比”变速器，无级变速器，或 电云力无转换变速器(electronic converterless transmission)。云力力传输单元140可以 适于驱动一个或多个车轮。在图1所示实施例中，动力传输单元140与差速器145通过任 意适合的方式连接，比如通过驱动轴或其它机械装置。差速器145可以通过轴52，比如轮轴 或半轴，与第二轮组14中每一个车轮连接。
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车辆100还可以包括车辆控制系统(VCS)，用于监测和/或控制车辆100的各个方 面。VCS 150可以与PEC控制器126和动力传输单元140及它们的各部件连通，以监测和控 制运行和性能。VCS150可以有任意适合的构造，并可以包括一个或多个控制器或控制模块。 在图2所示的示例性实施例中，VCS 150包括动力传动系统控制模块(PCM)152、传动轴控制 �？�(TCM) 154、车辆稳定性控制�？�(VSCM)156、高压电池控制�？�(HVBCM) 158，和牵引倾 斜控制�？�(TBCM) 160。控制�？�152-160可以设置为如箭头线所指的方式进行相互连通， 然而，可以预期的是控制�？橹浜涂刂颇？橹械牧ǹ梢允歉髦植煌牟贾�。此外，一 个或多个控制模块152-160可以设置为与车辆100的各方面连通和/或控制车辆100的各 方面。例如，TBCM 160可以监测环境属性(例如温度)并控制一个或多个动力源的运行。 传动轴控制�？門CM 154可以与PEC控制器126连通以控制PMSM 134和提供给车辆牵引 轮的扭矩的量。应当注意的是TCM 154可以可选择地嵌入PEC 124或PEC控制器126中。图3表示本发明的系统的电源转换电路的示例。PEC 300是图1的PEC 124的示例 性实施例。PEC 300能包括与接触器320联结的第一动力源310。在各实施例中，例如混合 动力车辆实施例中，可以提供额外的动力系统。例如，可以给第二动力系统提供电动动力源 或非电动动力源，如内燃机。第一动力源310可以是任意适合的类型。例如，第一动力源310 可以是电动动力源，如具有大量的电连接的电池的电池组、电容器或燃料电池。如果使用 电池组，其可以是任意适合的类型，如镍-金属氢化物电池(Ni-MH)、镍-铁电池(Ni-Fe)、 镍-镉电池(Ni-Cd)、铅酸电池、锌溴电池或锂基电池。如果使用电容器，其可以是任意适 合的类型，例如本领域技术人员所知晓的高容量电容器(ultracapacitor)、超级电容器、电 it^%%W^H (electronic double layercapEicitor)。—个或多个接触器320可适于将第一动力源310同其余的电动驱动系统120选择 地连接和断开。接触器320可以是任意适合的类型并且可以设置在任意适合的位置，比如 在包含第一动力源310的外罩的内部或外部。PEC 300包括用于储存电荷的装置，如电容 器342，该装置通过电阻344与逆变器346联结。在示例性实施例中，电容器342是高压电 容器。在另外的示例性实施例中，电容器342可以包含两个平行的电容器。逆变器340可 以电动地联结于至少一个电机，如PMSM 134，并设置为向其提供电力。万一电缆130断开， 应该谨慎地为电容器342放电，以防止伤害操作者或维护人员。放电过程可以通过与PEC 124连接的PMSM进行，或者通过PEC 124中的内部电阻进行。例如，如图3所示，电阻344 可以用于放电过程。在示例性实施例中，逆变器346设置为向在示例性实施例中运行为三 相同步电机的PMSM 134提供三种单独的相位电流。PEC300可以包括额外的电路，其在图3 中未示出。图4描述EDS 400的示例实施例，该EDS 400具有与第一 PMSM 480和第二 PMSM 485联结的PEC 410。PEC 410包含与逆变电路430联结的电源电路420。电源电路420可 以包含与电阻424串联的动力源422。电源电路420还可以包括与动力源422并联的电容 426。电感428可以将电阻424与接触器432、434连接。联接接触器432和434的可以是 第一电容436和第二电容438，其共同形成PEC 410的高压电容。在示例实施例中，PEC 410 中可以包括电阻439，PEC 410与高压电容并联，万一连接PEC 410与PMSM的电缆(比如电 缆470或475)断开时，为高压电容提供一种可能的放电方式。逆变电路430包含用于第一 PMSM 470的第一逆变器部分440和用于第二 PMSM
6475的第二逆变器部分441。逆变电路430可以包含绝缘栅双极型晶体管(IGBT) 442、444、 446、448、450、452、454、456、458、460、462和464。IGBT晶体管结合金属氧化物半导体场效 应晶体管(MOSFETs)的单一的栅极驱动特征和双极型晶体管的高电流和低饱和电压性能。 因此，IGBT逆变器具有低的通态压降和高的阻隔电压性能。IGBT逆变器的快速的转换速度 使其很好的适于电动驱动系统应用，特别是在电动车辆中使用的应用。在示例实施例400 中，第一 PMSM 470作为电动机运行，第二 PMSM 475作为发电机运行。图5描述示例系统500，其具有与高压电缆530连接的PEC 524，该电缆530在PEC 524与PMSM 534之间提供电连接。在优选实施例中，PMSM 534为作为电动机运行的同步交 流三相电机。因此，在示例系统500中，三相电流，lu、lv、Iw由PEC 524通过电缆530提供 给PMSM 534。电缆530为三相电缆，其能够包含三条单相电缆。PEC 524还联结至可以控制PEC 524的运行的PEC控制器526。PEC控制器526 可以包括硬件、软件、固件或它们组合。PEC控制器526可以包括基于微处理器的控制装置 540，用于执行控制功能和处理信息。控制装置540可以设置为既执行软件算法，也存储信 息。PEC控制526可以包括电动机/发电机控制单元(MG⑶)542。在示例实施例中，MG⑶ 542可以是印刷电路板的形式，该印刷电路板具有接收反馈电流、接收或建立参考电流和电 压、调节电流和掌控电压和电流，以及完成与PMSM 534的指令和控制相关联的其它操作所 必需的电路。尽管在图5的方块图中描述为单独的方块，但应当注意的是，PEC控制器526 或其任何部分，都可以整合至或嵌入PEC 524中。例如，MG⑶542可以嵌入PEC 524中，并 与PEC控制器526连通。PEC控制器526可以接收来自检测电缆530中电流的传感器532 的输入。例如，可以在MGCU 542接收由传感器532检测的反馈电流。传感器532可以包含 单独的传感器，以检测一个或多个单独的电流lu、lv和lw。PEC控制器526，例如通过MG⑶ 542，还可以接收来自设置为检测PMSM 534位置的位置传感器520的输入。PEC控制器526包括HVIS�？�544。HVIS�？�544可以与MGCU 542连通，以接收 与PMSM 534有关的电流和电压相关信息，以及其它与PMSM 534的运行相关的信息。HVIS �？�544可以利用来自MG⑶542的信息，以及来自控制装置540的信息，确定电缆530的 连接状态。HVIS 544可以包含软件，并且包括一个或多个算法，以基于由传感器532检测的 反馈相位电流来确定电缆430的连接状态。例如，HVIS 544可以利用传感器输入，基于一 个或多个检测的反馈电流来计算反馈系数。在示例实施例中，HVIS 544包含保存在电脑可 读媒体上的软件，并包含电脑可执行的命令，该命令可以由控制装置540执行。虽然为了图 示的目的，HVIS 544表示为单独的方块，但应当理解的是，在示例性实施例中，HVIS 544包 含软件，其逻辑可以编入控制装置540。此外，除了确定连接状态以外，HVIS 544可以完成 或发起动作以响应连接确定。当电缆连接良好时，HVIS 544可以发送确认连接的确认信号。 当检测到断开时，HVIS 544可以完成故障检测动作，比如通知更高等级的控制单元，为高压 电容放电，或者其它动作。放电过程可以通过电源转换电路中的电阻，或者通过保持连接的 PMSM来进行。参照图4，如果确定电缆470断开，放电过程可以通过PMSM 485来完成。图6表示用于确定接口电缆的连接状态的示例方法600，该接口电缆设置为将 PMSM与电源转换电路连接，比如电缆530，其设置为将PEC 524和PMSM 534连接。在方块 604中，方法600包括利用PMSM反馈电流计算反馈系数。参照图5，传感器532可以检测或 抽样提供给PMSM 534的三种电流lu、lv、Iw中的一种或多种，此处称之为反馈电流。MG⑶542可以接收传感器532输出，并且将反馈电流信息传送至HVIS 544，然后HVIS 544计算 反馈系数值。反馈系数值不必是任意特定反馈电流lu、lv、Iw的量值或测量，但可以是计 算的值，该计算的值是一些部件的函数，这些部件中的至少一个是与反馈电流lu、Iv或Iw 相关的。在示例性实施例中，由模拟-数字(A/D)转换器，例如传感器532上或PEC控制器 526上的A/D转换器，将由传感器532抽样的电流特征转换成数字格式。在方块608，HVIS�？�544利用计算的反馈系数确定设置为连接PEC和PMSM的电 缆的连接状态。例如，抽样的反馈电流可以由电流矢量表示，并且反馈系数可以包含电流矢 量的计算的量值。在示例性的实施例中，可以将计算的反馈系数比作预定的参照或阈值，或 值的预定范围，用来确定连接状态。在方块612，HVIS�？�544可以完成动作以响应电缆连 接性的确定。例如，如果确定电缆要断开，则可以完成故障检测动作。例如，HVIS 544可以 促使信号向高等级控制系统传递，比如VCS150，从而发起动作。例如，HVIS 544可以向PCM 152或VSCM 156发送信号，或促使PEC控制装置540向PCM 152或VSCM156发送信号，以 更新驱动信息显示或打开接触器320。又比如，HVIS 544可以发起PEC 300的高压电容器 342的放电。一旦确认放电过程完成，可以向高等级控制器，比如VCS 150发送确认信号。 如果确定电缆连接状态为良好或已连接，则可以发送信号确认连接。可以预期的是，各种利用反馈系数确定连接状态的方法可以单独或组合地实施， 并且进一步地，可以预期的是，所使用的方法或所利用的算法可以取决于EDS或车辆的当 前运行模式。图7表示可以在实施例中实施的示例方法700的流程图，在该实施例中，本发 明运用在电动车辆中。方法700包括多个检测算法，该方法的选择和执行取决于当前运行 模式。在方块704，当车辆的点火钥匙转向“开动(ON)”位置时，方法700开始。PEC控制器 126可以获得来自更高等级的控制实体(比如VCS 150)的“点火-开动”的信息。参照图 1和图3，PEC控制器126可以接收可以提供给HVIS 128的关于接触器320闭合的信息。当 接触器320闭合时，接触传感器可以提供信号。因此，PEC控制器126可以接收接触器闭合 信号，该信号或来自接触器传感器或来自另外的实体，比如VCS 150。如果接触没有闭合，则 重复方块708。在预充电接触器闭合后，在方块712完成用于预充电模式的检测算法。图8 所示为作为示例的预充电模式算法，下文将对该算法进行说明。在预充电模式算法结束时，基于预充电模式算法的结果，在方块716做出关于电 缆连接性的判断。如果做出的判定是电缆连接性不正常，在方块732会进行故障检测动作。 如之前的讨论，故障检测动作可以包括通知更高等级控制单元，比如PCM 152或VCS150，为 高压电容器342放电，或者执行其它动作。如果做出的判定是电缆连接性良好，那么该方法 继续转到方块720，在其中做出EDS是否处于电流产生模式的判定。该判定能够通过检查指 令电流来做出。在示例实施例中，可以从MG⑶542或者可选择地从PEC控制装置540中获 得关于指令电流的信息。如果指令电流为零，该过程继续转至方块724，在其中完成用于零 电流运行模式的检测算法。图8表示零电流运行模式算法的示例，随后的段落将对其进行 更详细的说明。基于零电流检测算法的结果，在判断方块728做出关于电缆连接性是否符 合要求的判定。如果是，那么通过返回至判断方块720该过程进行重复。如果否，那么在方 块732完成故障检测动作。例如，将故障信息传送至PCM或VCS。还可以执行另外的故障检 测动作。例如，在方块744，可以为高压电容342放电。在放电过程结束时，可以将在判断方 块748确定的信号发送至更高等级控制单元，比如PCM或VCS，如方块752所示。
如果指令电流不等于零，在方块736完成用于电流产生模式的检测算法。图10和 图11 (此处稍后讨论)提供了可以在电流产生模式过程中执行的算法的示例。算法一结束， 在判断方块740就会做出关于电缆连接状态的判定。如果电缆是连接的，那么只要点火装 置位于“开动(ON) ”，该过程就在方块720重复。如果电缆式断开的，那么在方块730完成 如上述示例的故障检测动作。在示例实施例中，当点火装置旋至“停止(OFF)”状态时，方法 700结束。图8表示方法800的流程图，该方法可以在预充电运行模式中完成以确定电缆连 接性。方法800最好在完成PMSM电流和扭矩控制的任何应用代码的执行之前完成。在方 块804中，计算反馈电流量值MAG(Is)，该反馈电流量值表示d-q转子参考面内表示检测到 的反馈电流的矢量的量值。如图5所示，两个或更多反馈电流lu、lv、lw可以由传感器532 抽样，并提供给MGCU542或PEC控制器526。在优选的实施例中，模拟数字转换器在把输入 提供给HVIS 544之前，把模拟信息转换成数字信息，以将反馈电流信息数字化。在PEC控 制器526接收到来自更高等级控制单元的输入，即预充电接触器已经关闭后，最好立即执 行方块804。例如，PEC控制器526可以接收来自VCS 150，例如来自PCM 152、TCM 154或 HVBCM 158的这样的输入。一旦收到能够证明接触器已经闭合的信息，PEC控制装置540便 可以确认与EDS有关联的任何PMSM是不转动的。例如，PEC控制装置540或MG⑶542可 以接收来自关于PMSM 534转动的位置传感器520的输入。对于诸如图4描述的系统，来自 与第一 PMSM 470和第二 PMSM 475相关的位置传感器(图中未示出)的输入，可以用来确 定两者都没有转动。TPEC控制器526还可以确认直流总线电压对于EDS来说是低的，最好 低于30V。在图4描述的示例系统中，直流总线电压是横跨电容器436、438和电阻439的电 压。图9描述示例MG⑶542的方块图。在示例实施例中，可以在翻译器904处接收反 馈电流输入。在示例实施例中，传感器532抽样电流Iu和lv。翻译器904可以设置为在d， q转动参考系(与PMSM 534的转子对齐)中将反馈相位电流Iu和Iv以及可能的话将Iw转 换成反馈电流矢量Is。例如，翻译器904可以设置为完成抽样的反馈电流的帕克和克拉克 变换(Park and Clarktransformations)，以在d_q空间中提供矢量。如本领域所公知的， 帕克和克拉克变换可以利用提供给PMSM 534的三种电流的两种或三种来完成。反馈电流 矢量Is具有通量分量反馈电流Ids (与通量一致)，和扭矩分量反馈电流Iqd(与Id正交)。 MG⑶542还可以包括指令�？�908，其可以提供指令电流Iqaffi和Id·。反馈电流Id和Iq 可以在比较器912处与参考指令电流Iq 和Idaffi比较，以产生输出ek，其表示指令电流和 反馈电流之间的误差或差值。可以将误差ek提供给电流调节器916，其利用误差ek产生电 压Vq和Vd，该电压代表与PMSM 534的转子相关的电压矢量。然后基于u、v、w定子绕组通 过逆向翻译器920将电压Vq和Vd转换回参考系，以提供电压Vu、Vv和Vw。在示例性实施 例中，逆向翻译器920可以设置为完成反帕克和克拉克变换，以提供电压Vu、Vv和Vw。可 以将电压Vu、Vv和Vw提供给脉宽调制器(PWM) 924，以产生驱动电流lu、lv和lw，其在示例 实施例中形成用于逆变器430的IGBT晶体管的栅极驱动电流。可以预期的是，尽管将PWM 924描述为MG⑶542的一部分，但PWM 924可以布置为PEC 524的一部分。还应当理解的 是，帕克和克拉克变换和反帕克和克拉克变换，以及指令和反馈电流之间的对照可以由PEC 控制器540或者可选则的�？橥瓿桑⑶也幌抻谟蒑G⑶542完成。
在示例实施例中，HVIS 544利用当抽样的Iu和Iv通过翻译器904进行帕克和克 拉克变换时得出的1尤和Iqs计算反馈电流矢量量值MAG(Is)。在示例实施例中，MAG(Is) 通过下述方程式计算MAG(Is) = sqrt[ (Ids)2+(Iqs)2] 方程式 1在方块808，利用MAG(Is)的增值确定电缆530的连接状态。在优选的实施例中， 如果MAG(Is)大于20-30mA，则做出电缆530为连接的判定；即其连接状态良好。在优选的 实施例中，将方法800重复三次以确认连接状态的判定。在通过HVIS 544判定电缆530是连接的之后，可以提供信号以开始应用代码的执 行。万一确定电缆530是断开的，则可以完成故障处理动作。图10描述在EDS处于用于产生电动机驱动扭矩(motoring torque)或产生扭矩 (generating torque)的电流-产生模式时，用于检测电缆连接状态的示例方法1000。电 流产生可以是在低速运行过程中的闭合回路电流调节，或者是在高速运行过程中控制的开 环电压(比如六步PWM)。在优选的实施例中，HVIS 544可以完成电流产生模式检测算法的 闭合回路方案，并且还可以完成电流产生模式检测算法的开环方案。图10的方法1000可 以作为电流产生模式检测算法的闭合回路方案来执行。在方块1004，HVIS5444计算在d_q 空间中所表示的指令电流和反馈电流之间的差值。在至少一个实施例中，指令电流Idaffi和反馈电流Ids之间的差值Δ Id通过下述方 程式计算Aid = Idcm-Ids方程式 2相似地，指令电流Iqaffi和反馈电流Iqs之间的差值Δ Iq通过下述方程式计算AIq = Iqctffi-Iqs方程式 3在一个示例实施例中，可以从比较器812获得指令和反馈电流之间的差值。在另 一实施例中，可以将指令和反馈电流的值从MG⑶542提供至HVIS 544，并且HVIS可以完 成必要的计算。例如指令电流值可以由指令�？�808提供，并且反馈电流值可以由翻译器 804提供，或者从传感器532中提供。在方块1008HVIS 544可以计算在预定周期内的指令 和反馈电流之间的差值的平方的平均值。在至少一个示例实施例中，方法1000采用下述方 程式AVG [(AId)2] = { Σ [(ΔΙ )2]η } / N方程式 4
η= 1 AVG [(AIq)2] = { Σ [(ΔΙ )2]η} / N方程式 5
η= 1其中N是计算的差值平万数；AVG[(AId)2]是Idaffi和Ids之间的差值的平方的平均值；以及AVGt(AIq)2]是Iqaffi和Iqs之间的差值的平方的平均值。在优选的实施例中，预定周期是EDS的电动循环。在方块1012中，差值量值MAG(AI)可以利用计算的指令和反馈电流之间的差值 的平方的平均值来计算得出。例如，差值量值的平方[MAG(AI)]2可以利用下述方程式计 算[MAG(AI)]2 = AVG[ ( Δ Id)2]+AVG[ ( Δ Id)2]方程式 6
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在方块1016，例如利用下述方程式，计算指令电流的量值的平方[MAG(Icm)]2 = (Idctffi)2+(Iqcm)2方程式 7在方块1020，[MAG(AI)]2与[MAG(Icm) ]2相比较以确定电缆连接性。在至少一 个实施例中，如果[MAG(AI)]2是[MAG(Iaffi)]2的预定的百分比，或是在[MAG(Iaffi)]2的百 分比的预定范围内，则做出电缆是连接的判定。在优选的实施例中，如果计算[MAG(AI)]2 得出是[MAG(Iaffi)]2的15%，那么认为电缆连接状态是良好的。如果[MAG(AI)]2没有在 [MAG(ICMD)]2的百分比的预定范围中，那么可以做出判定电缆是断开的。作为对断开状态 检测的响应，可以完成故障检测动作。例如，可以为高压电容342发起放电程序。图11描述可以在开环电流-产生模式中完成的示例方法1100的流程图。在方块 1104，计算反馈电流矢量MAG(Is)的量值。在至少一个示例中，MAG(Is)可以通过下述方程 式来计算MAG(Is) = sqrt[ (Ids)2+(Iqs)2]方程式 8如本发明之前所讨论的，Ids和Iqs可以由MG⑶542、PEC控制器540提供，或可以 由HVIS 544利用由传感器532检测出的反馈电流来计算。在方块1108计算PMSM的反电 动势(Epm)。在示例实施例中，利用下述方程式计算Epm:Epm = ω * λ pm方程式 9其中ω是PMSM的转动矢量；以及λ pm是转子永磁体产生的通量。在方块1112，对反馈电流的估算可以利用计算的Epm值来计算。在一个实施例中， 估算的反馈电流ldEST和lqEST是利用下述方程式来计算的I dEST = [RsVd+ ω Lq (Vq-Epm) ] / [ (Rs)2+ ω 2LdLq]IqEST = [-ω LqVd+Rs (Vq-Epm) ]/[ (Rs)2+ ω2LdLq]其中Rs是定子电阻；
Vd是沿d_q参考系d轴的电压；Vq是沿d_q参考系q轴的电压；Ld是沿d-q参考系d轴的定子的自感系数；Lq是沿d-q参考系q轴的定子的自感系数。在方块1116，估算的反馈电流矢量的量值MAG(Isest)可以利用计算的估算IdEST和 IqEST来计算。在一个示例实施例中，MAG(Isest)利用下述方程式来计算MAG(Isest) = sqrt [ (IdEST)2+(IqEST)2]方程式 12在方块1120，可以比较MAG (Is)和MAG(Isest)以确定电缆连接性。在至少一个示 例中，如果MAG(Is)等于或大于MAG (Isest)的预定的百分比或百分比的预定的范围，那么电 缆连接状态视为良好或连接。例如，如果MAG(Is)大于MAG(Isest)的50%，那么可以判定 电缆连接状态为良好。在至少一个实施例中，如果MAG(Is)小于MAG(Isest)的预定的百分 比或百分比的预定的范围，那么电缆连接状态可以判定为断开。在一个示例性实施例中，每 50ms重复该过程。示例方法600、800、1000和1100已经成功地实施以检测电缆连接性。图12表示 来自在预充电运行模式过程中对断开的电缆进行测试的结果。HVIS在80ms后正确地产生 故障信号。图13表示在预充电运行模式中对断开的电缆进行测试的过程中获得的数据。测
方程式10 方程式11
、πτ IM制田计晳的仕晳Tri π试的HVIS没有生成故障信号。图14表示来自在电流-产生模式中对断开的电缆进行测试 的数据和结果。作为对电缆未连接的判定的响应，正确地产生故障信号。图15表示来自在 零电流运行模式中对连接的电缆进行测试的测试数据和结果。最终地，图16A-D表示来自 在零电流运行模式中对断开的电缆进行测试的测试数据和结果。如图16C所示，作为对检 测电缆断开的响应，测试的HVIS产生故障信号。 本发明公开了一种利用基于反馈电流的反馈系数来确定电缆连接性的示例方法。 优选的实施例依靠软件来实施该方法，排除了对额外的或定制的硬件的需求。本发明所包 括的流程图表示可以使用硬件、软件或硬件和软件的组合实施的控制逻辑。该控制逻辑可 以使用任意的许多公知的编程或处理技术或策略来实施，而不限制于列举的次序或顺序。 虽然按照列举的顺序大体上同时完成，或按照不同的顺序完成各种不同的函数，但是都可 以实现本发明的特征和优点。在不脱离本发明的精神和保护范围的情况下，可以对列举的 函数进行修改，或者在某些情况下可以省略。HVIS策略是可变通的并适用于所有HEV平台， 而无需解决封装问题或其涉及到的问题。当为了检测电缆断开的需要而作为基于软件的解 决方案实施时，可以在校准阶段使分VHIS策略最优化。经验证可靠性的、公知的、容易获得 的电流传感器、位置传感器和轴位置解析器的使用，使检测断开的高压电缆得VHIS成为稳 健的解决方案。
1权利要求
一种用于确定高压电缆连接状态的系统，其特征在于，包含永磁同步电机(PMSM)；电源转换电路，其设置为向所述PMSM提供电力；控制器，其与所述电源转换电路联结，并设置为控制所述电源转换电路；电缆，其设置为将所述电源转换电路与所述PMSM电连接；至少一个传感器，其设置为检测流经所述电缆的电流；高压联锁策略(HVIS)�？椋渖柚梦ü运黾觳獾牡缌魑〖扑阒辽僖桓龇蠢∠凳慈范ㄋ龅缋碌牧幼刺�。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述HVIS�？榘砑萌砑柚梦� 通用的计算装置上执行。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电缆包含高压三相电缆。
全文摘要
一种高压联锁策略(HVIS)利用反馈电流来检测设置成连接电源转换电路和远程永磁同步电机(PMSM)的高压电缆的连接状态。以检测的反馈电流为基础计算一个或多个反馈系数。根据PMSM运行的模式，可以实施各种不同的用于计算反馈系数的算法和基于计算的反馈系数确定连接状态的算法。作为对检测到电缆断开的响应，可以执行故障检测动作。HVIS可以由软件执行，使其成为用于电缆连接性检测的安全、经济的解决方案。
文档编号G01R31/02GK101943736SQ20101022374
公开日2011年1月12日 申请日期2010年7月7日 优先权日2009年7月7日
发明者乔·Y·项, 文卡特斯瓦·A·�？ɡ�, 迈克尔·W·德格内尔 申请人:福特全球技术公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
