专利名称：基于测量输出电流和输出电压的转矩观测器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于估算利用变频器(Umrichter)馈电的、用于车辆的三相驱动电动机的转矩的方法，其中，三个相线路从变频器通向驱动电动机。除此之外，本发明还涉及一种相应的用于车辆的驱动装置。
背景技术：
在电牵引驱动中(例如在电动汽车的情况下)，为了确保转向稳定性，应该保证在车轮上将由一个车辆控制装置所规定的额定转矩很大程度上正确地转变为实际转矩。通过额定值和实际值的比较可以推断出驱动装置的没有故障的运行，并因此推断出转向稳定性的保持情况。因此转矩的求取是一个重要的安全性特征。实际转矩因此应该利用与控制器分支独立无关的工作装置来确定(转矩观测器)，在该控制器分支里由调节用电子装置提供额定值。转矩的额定值是已知的(直接由一个行驶控制装置的调节规则可用的)，而实际转矩则仅仅很复杂地才能直接测量到。商业通用的转矩测量轴可能由于空间位置、重量和成本等原因而没有应用在车辆上。因此必须采用一种估算-或者说计算方法来代替转矩的测量，这些方法基于可以按更加简单的途径来测量的参量。对于车辆的电驱动来说通常采用三相电动机或者说交流电动机。这种交流电动机通常由中间电路通过变频器来控制(见图I)。变频器由调节用电子装置或者说调节装置来控制。只要变频器脉动且调节装置工作，那么就可以应用电流实际值和电压额定值来计算转矩。先决条件是电压额定值一定程度上正确地被转变成实际值。由电压和电流可以求出变频器的瞬时功率。利用合适的滤波器可以得到有功部分，它在电动机里大部分(需减去定子和转子的损耗)被转变成机械功率。这种功率P则对
应于转矩M乘以角速度2 π 111^，按照公式
权利要求
1.一种用于估算利用变频器(5)馈电的、用于车辆的三相驱动电动机(I)的转矩(M)的方法，其中，三个相线路(6，7，8)从所述变频器(5)通向所述驱动电动机(1)，其特征在于， -分别测量在所述三个相线路(6，7，8)中的至少第一个和第二个相线路中的电流强度(il， i2, 3), -分别测量在所述三个相线路上的电压(ul，u2，u3), -由所述测量的电流强度或者所述测量的电压求出旋转磁场频率(f)，和 -由所述测量的电流强度、所述测量的电压和所述求出的旋转磁场频率求出所述转矩(M)的估算值(M)q
2.根据权利要求I所述的方法，其中，在所述三个相线路(6，7，8)上的所述电压(ul，u2，u3)利用Σ - Λ-方法进行测量。
3.根据权利要求I或2所述的方法，其中，在所述三个相线路(6，7，8)中的电流(il，i2, i3)利用Σ - Λ-方法进行测量。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，为了求出所述估算值(众)，计算出功率值作为第一个和第二个部分功率值之和，其中，所述第一个部分功率值等于在所述第一个相线路(6)中的电流强度(iI)和在所述三个相线路中的所述第一个相线路和所述第三个相线路(8)之间的第一个相间电压U13)的乘积，并且其中所述第二个部分功率值等于在所述第二个相线路(7)中的电流强度(i2)和在所述第二个相线路和所述第三个相线路之间的第二个相间电压U23)的乘积。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述功率值利用低通滤波器(15)来滤波，以便得到所述变频器(5)的平均有效电功率。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，提供用于在所述驱动电动机(I)中的损耗的损耗功率模型(17)，并且为了求出由其估算出所述转矩(M)的旋转磁场功率，从所述变频器的所述平均有效电功率中减去一个利用所述损耗功率模型得到的损耗功率。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，即使关断所述变频器(5)，也随后估算出所述转矩。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，以一种接通顺序对所述测量的电压(u I，u2，u3 )进行可信度测试，在所述接通顺序中这样来控制所述变频器(5 )，即在所有三个相线路(6，7，8)中施加相同的电压，从而在所述相线路(6，7，8)中所测量的电流强度(il， 2, i3)分别为零。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，以下述方式对所述测量的两个电流强度(il，i2)进行可信度测试，即在所述第三个相线路(8)中测量第三个电流强度(i3)，并且三个电流强度之和为零。
10.一种用于车辆的驱动装置，具有 -变频器(5)， -三相驱动电动机(I )， -三个从所述变频器通向所述驱动电动机的、用于给所述驱动电动机馈电的相线路(6,7,8), 其特征在于，-电流测量装置，用于分别测量在至少两个所述相线路中的电流强度(il，12, 3), -电压测量装置，用于分别测量在所述三个相线路上的电压Ul，u2，u3), -计算装置，用于由所述测量的电流强度或者所述测量的电压求出旋转磁场频率，-估算装置，用于由所述测量的电流强度、所述测量的电压和所述求出的旋转磁场频率求出所述转矩的估算值(#)。
全文摘要
用于车辆的驱动电动机的转矩应该能够被可靠地估算。因此本发明涉及一种用于估算利用变频器(5)馈电的、用于车辆的三相驱动电动机(1)的转矩的方法，其中，三个相线路(6，7，8)从变频器(5)通向驱动电动机(1)。分别测量在至少两个相线路中的电流强度(i1，i2，i3)，和分别测量在三个相线路(6，7，8)上的电压(u1，u2，u3)。由测量的电流强度或者测量的电压求出旋转磁场频率(f)。最后由测量的电流强度、测量的电压和求出的旋转磁场频率估算出转矩。
文档编号H02P21/14GK102868354SQ201210236299
公开日2013年1月9日 申请日期2012年7月6日 优先权日2011年7月8日
发明者恩里科·福奇斯, 托马斯·格策, 斯特芬·黑尔米希, 汉斯-乔治·克普肯, 斯特凡·弗尔克尔 申请人:西门子公司