[發明專利]用于電驅動裝置的遠程轉子參數傳感器

有效

• 申請號: 201310343917.7
• 申請日: 2013-08-08
• 公開（公告）號: CN103580389B
• 公開（公告）日: 2017-03-01
• 發明（設計）人: 菲利普·喬治·布羅克霍夫;馬蒂亞斯·韋爾波納
• 申請（專利權）人: 英飛凌科技股份有限公司
• 主分類號: H02K11/20
• 分類號: H02K11/20;H02K11/21
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司11240
• 代理人: 余剛,吳孟秋

技術領域

本發明涉及用于電動車輛或電動列車的電力驅動裝置、電動引擎或引擎以及車輛驅動裝置的轉子。具體來說，本發明涉及用于電力驅動裝置的遠程轉子參數傳感器。

背景技術

由于車輛在燃料經濟性方面的改進，燃料電池車輛和混合驅動車輛已經引起了廣泛的興趣。混合驅動車輛包括作為其組件的汽油引擎、傳動裝置、反相器、電池組、電動機以及其控制器。這種車輛需要高可靠性、高效、每分鐘轉速可變及控制優良的電動機。

環保要求（如：減少二氧化碳的排放）需要各種驅動車輛改進燃料經濟性并強化電機。電動機械及其作為電動車輛或混合驅動車輛中的動力源或附加動力源的用途已廣為人知。

現有的具有電力驅動裝置的車輛包括具有旋轉轉子的電動引擎（例如：內部永磁同步電動機或具有所述內部永磁同步電動引擎上安裝轉子的旋轉電動引擎）和車輛驅動裝置。典型地，電動引擎的轉子包括含具有圓柱支承結構用于接收磁通量生成及磁通量引導組件的轉子載體。

存在能勝任不同的操作模式電機，一種電機載驅動模式用于生成驅動車輛的轉矩或驅動功率；一種電機在轉換模式將車輛的動能轉換成電能。在驅動模式下，為了使車輛加速或減速，轉子通過與電動引擎的定子的磁相互作用生成驅動力功率或制動轉矩。在轉換模式下，轉子通過機動車的運動旋轉并通過與電動引擎的定子的磁相互作用生成電能以輸送至車輛電力供應裝置。

在兩種操作模式下，轉子產生的或施加于轉子的轉矩須從承載轉子的支承結構和軸承承受，所述支承結構和軸承需要能夠處理機械負載（尤其是在兩種操作模式間轉換而出現負荷變化時）的結構構造。

在汽車領域，電動和混合驅動汽車正在大量發展。通常的方法包括至少一個到四個強有力的功率在幾千瓦至200kW范圍內的電動機以給車輛提供功率。由于這些引擎直接影響車輛的驅動，所以是安全性的關鍵。因此，需要用于電動機的診斷系統。然而，電動引擎或電動機的轉子現不存在任何具體的診斷系統。

電動引擎或電動機的轉子可能遇到各種各樣的錯誤或故障情況，例如：異步感應電動機的斷條或金屬部件的附加功率損耗，這可能導致電動機中的磁通量生成組件和/或磁通量引導組件的磁體去磁。

發明內容

本發明目的在于提供用于在電動或混合驅動車輛的電動引擎或電動機中使用的轉子的診斷系統。該目的可通過本發明所附獨立權利要求的內容來實現。本發明的另外的實施方式分別由從屬權利要求限定。

根據本發明的基本理念，提供的系統用于監測和/或診斷電動引擎或電動機，具體來說，用于監測和/或診斷電動或混合驅動車輛中使用的電動引擎或電動機的轉子，其中，所述轉子由感測一個或多個物理可觀察量或操作參數的至少一個傳感器監測。本發明可應用于包括轉子的任何一種電動引擎或電動機。

本發明一方面存在于這種觀測：通過轉子的溫度升高可發現和檢測電動機的至少一些錯誤或故障情況。根據本發明的實施方式，使用適于感測或測量轉子中的溫度的溫度傳感器可監測轉子的運行狀況。在通過高溫或超過轉子溫度檢測出錯誤或故障的情況下，可將電動機帶入安全操作模式，因此可保護電動機以免完全失效。因此，可避免由電動機故障引起的機動車不安全的情況。此外，通過本發明可避免由檢測出的錯誤或故障情形引起的更嚴重的破壞或電動機徹底崩潰。

根據本發明的另一實施方式，使用適于監測轉子的轉動頻率的加速度傳感器。加速度傳感器被布置為適于感測轉子相對于轉子的中心或旋轉軸在軸向和/或徑向上的加速度或振動。

根據本發明的另一實施方式，使用適于監測轉子位置的轉子位置傳感器。通過轉子位置傳感器，可檢測轉子的徑向位置。在在轉子的某個位置檢測到轉子的加速運動或振動的情況下，可通過轉子位置傳感器確定轉子相應的徑向位置。

加速度傳感器布置在轉子的一個方向，使得其可用于判定轉子位置的徑向角度。上側/下側傳感器的組合允許檢查轉子位置傳感器且避免使用具有360°角分辨率的傳感器的必要性；因此，可使用僅有180°角分辨率的傳感器。

仍根據本發明的另一實施方式，第一傳感器的測量結果用于監測第二傳感器的功能性。因此，一個傳感器的測量結果可用于確定或監測另一傳感器的功能性。

根據本發明的另一實施方式，適于監測在轉子處的磁場和/或磁通磁場的磁場傳感器和/或天線布置在轉子中。例如，可使用該磁場傳感器的測量結果激活傳感器系統，傳感器系統對轉子和/或電動機執行進一步的傳感器測量。