CN101988952A - 用于测试电动汽车驱动系统的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于测试电动汽车驱动系统的方法和系统。具体地，提供了用于测试电动汽车驱动系统的各种方法和系统。这些方法可利用汽车正常工作期间所使用的部件来实施，这些部件例如是逆变器、电动机和电子控制系统。一种这样的方法包括调节被提供到电动机的电流脉冲输入的频率而同时监测绕组电流。另一种方法包括在逆变器内的开关产生直流(DC)脉冲期间以及之后监测电流。还有一种方法包括当向开关提供去激活信号时并且在分别激活所述开关期间监测电流。

Description

用于测试电动汽车驱动系统的方法和系统

技术领域

本发明总体上涉及汽车，更具体地涉及用于测试电动汽车驱动系统中的各种部件的方法和系统。

背景技术

近年来，技术的进步以及不断涌现的风格品位已经对汽车设计造成了本质的变化。其中一个变化涉及汽车尤其是替代燃料车辆(例如混合动力车辆、蓄电池供电车辆和燃料电池车辆)内的电系统和驱动系统的复杂性。这种替代燃料车辆通常使用一个或多个电动机，所述电动机可能与其他致动器组合来驱动车轮。

如果车辆所显现的性能征兆表明驱动部件之一出现问题的话，是难以确切地确定哪个部件不是正常地工作。常规测试方法通常需要至少部分地拆开车辆，而这显著地增加了维护成本。

因此，希望提供一种用于测试电动汽车驱动系统的方法和系统，该方法和系统给系统的各种部件加压以暴露将来可能发生的失效。另外，希望提供这样的系统和方法，其允许在不必去除任何部件的情况下对部件进行测试。此外，从后续结合附图的描述以及前述技术领域和背景技术，本发明的其他期望特征和特性将变得明显。

发明内容

提供了一种用于测试电动机的方法。所述电动机具有第一部件和第二部件，所述第一部件具有多个绕组，所述第二部件可旋转地联接到所述第一部件。向所述多个绕组提供电流脉冲输入，使得所述第二部件不相对于所述第一部件旋转。所述电流脉冲输入具有导致这些绕组振动的频率。调节所述电流脉冲输入的频率。在提供所述电流脉冲输入以及调节所述电流脉冲的频率期间，监测流过所述多个绕组的每一个的电流量。如果流过所述多个绕组的任一个的电流量超过预定量，则产生对所述多个绕组中电短路的指示。

提供了一种用于测试多相电路的方法，所述多相电路包括联接到电动机的逆变器。激活所述逆变器内的第一和第二开关。所述第一和第二开关具有以反平行构造联接到其上的相应的第一和第二二极管。当所述第一和第二开关被激活时，监测流过所述第一和第二开关的电流。去激活所述第一和第二晶体管。在去激活所述第一和第二晶体管之后，监测流过以反平行构造联接到所述多个晶体管中的第三和第四晶体管的相应二极管的电流。

提供了一种用于测试功率逆变器的方法，所述功率逆变器包括多个晶体管。向所述多个晶体管提供去激活信号。监测流过所述多个晶体管的每一个的电流。当向所述多个晶体管提供所述去激活信号时，如果流过所述多个晶体管中任一个的电流高于预定阈值，则产生第一错误信号。向所述多个晶体管的每一个分别提供激活信号。当向所述多个晶体管中的任一个提供激活信号时，如果流过所述多个晶体管中任一个的电流高于所述预定阈值，则产生第二错误信号。

本发明还提出了以下技术方案：

技术方案1：一种用于测试电动机的方法，所述电动机具有第一部件和第二部件，所述第一部件具有多个绕组，所述第二部件可旋转地耦接联接到所述第一部件，所述方法包括：

向所述多个绕组提供电流脉冲输入，使得所述第二部件不相对于所述第一部件不旋转，所述电流脉冲输入具有导致这些绕组振动的频率；

调节所述电流脉冲输入的所述频率；

监测流过所述多个绕组的每一个的电流量；并且

如果流过所述多个绕组的任一个的电流量超过预定量，则产生对所述多个绕组中存在电短路的指示。

技术方案2：如技术方案1所述的方法，其特征在于，所述第一部件是定子，所述第二部件是转子并且包括至少一个磁体。

技术方案3：如技术方案2所述的方法，其特征在于，调节所述电流脉冲输入的所述频率包括将所述该频率从第一频率改变到第二频率。

技术方案4：如技术方案2所述的方法，其特征在于，调节所述电流脉冲输入的所述频率包括：

将所述电流脉冲输入以所述频率和第一预定持续时间提供到所述多个绕组并保持第一预定持续时间，其中，所述频率是第一频率；

将所述电流脉冲输入的所述频率从所述第一频率改变到第二频率；

将所述电流脉冲输入以所述第二频率和第二预定持续时间提供到所述多个绕组并保持第二预定持续时间；并且

将所述电流脉冲输入的所述频率从所述第二频率改变到第三频率。

技术方案5：如技术方案4所述的方法，其特征在于，调节所述电流脉冲输入的所述频率进一步包括：

将所述电流脉冲输入以所述第三频率和第三预定持续时间提供到所述多个绕组并保持第三预定持续时间；并且

将所述电流脉冲输入的所述频率从所述第三频率改变到第四频率。

技术方案6：如技术方案5所述的方法，其特征在于，调节所述电流脉冲输入的所述频率进一步包括：

将所述电流脉冲输入以所述第四频率和第四预定持续时间提供到所述多个绕组并保持第四预定持续时间；并且

将所述电流脉冲输入的所述频率从所述第四频率改变到所述第三频率。

技术方案7：如技术方案6所述的方法，其特征在于，调节所述电流脉冲输入的所述频率进一步包括：

将所述电流脉冲输入的所述频率从所述第四频率改变到所述第三频率之后，将所述电流脉冲输入以所述第三频率和所述第三预定持续时间提供到所述多个绕组并保持所述第三预定持续时间；

将所述电流脉冲输入的所述频率从所述第三频率改变到所述第二频率；

将电流脉冲输入的所述频率从所述第三频率改变到所述第二频率之后，将所述电流脉冲输入以所述第二频率和所述第二预定持续时间提供到所述多个绕组并保持所述第二预定持续时间；并且

将所述电流脉冲输入的所述频率从所述第二频率改变到所述第一频率。

技术方案8：如技术方案7所述的方法，其特征在于，所述第二频率高于所述第一频率，所述第三频率高于所述第二频率，并且所述第四频率高于所述第三频率。

技术方案9：如技术方案2所述的方法，其特征在于，所述电动机是汽车车载的，其中，提供并且调节所述电流脉冲输入是利用所述汽车车载的变换器逆变器和处理系统实施的。

技术方案10：一种用于测试多相电路的方法，所述多相电路包括耦接联接到电动机的变换器逆变器，所述方法包括：

激活所述变换器逆变器内的第一和第二开关，所述第一和第二开关具有以反平行构造耦接联接到其上的各自的第一和第二二极管；

当所述第一和第二开关被激活时，监测流过所述第一和第二开关的电流；

去激活所述第一和第二晶体管；并且

在去激活所述第一和第二晶体管之后，监测流过以反平行构造耦接联接到所述多个晶体管中的第三和第四晶体管的各自相应二极管的电流。

技术方案11：如技术方案10所述的方法，其特征在于，所述第一和第二晶体管以及耦接联接到所述第三和第四晶体管的相应所述各自二极管与所述多个绕组中的第一组相关联。

技术方案12：如技术方案11所述的方法，其特征在于，进一步包括：如果当所述第一和第二晶体管被激活时流过所述第一和第二晶体管的电流高于第一预定阈值并且在去激活所述第一和第二晶体管之后流过耦接联接到所述第三和第四晶体管的相应各自二极管的电流高于第二预定阈值，则产生代表所述第一和第二晶体管、耦接联接到所述第三和第四晶体管的相应所述各自二极管以及所述多个绕组中的所述第一组之中中间不存在开路的信号。

技术方案13：如技术方案11所述的方法，其特征在于，进一步包括：如果当所述第一和第二晶体管被激活时流过所述第一和第二晶体管的电流不高于第一预定阈值并且在去激活所述第一和第二晶体管之后流过耦接联接到所述第三和第四晶体管的相应各自二极管的电流不高于第二预定阈值，则产生代表所述第一和第二晶体管、耦接联接到所述第三和第四晶体管的相应所述各自二极管以及所述多个绕组中的所述第一组中间之中存在开路的信号。

技术方案14：如技术方案11所述的方法，其特征在于，进一步包括：如果当所述第一和第二晶体管被激活时流过所述第一和第二晶体管的电流不高于第一预定阈值并且在去激活所述第一和第二晶体管之后流过耦接联接到所述第三和第四晶体管的相应各自二极管的电流高于第二预定阈值，则产生代表所述第一和第二晶体管中的至少一个中存在开路并且耦接在联接到所述第三和第四晶体管的相应所述各自二极管以及所述多个绕组中的所述第一组之中中间不存在开路的信号。

技术方案15：如技术方案11所述的方法，其特征在于，进一步包括：如果当所述第一和第二晶体管被激活时流过所述第一和第二晶体管的电流高于第一预定阈值并且在去激活所述第一和第二晶体管之后流过耦接联接到所述第三和第四晶体管的相应各自二极管的电流不高于第二预定阈值，则产生代表在所述多个绕组中的所述第一组中不存在开路并且耦接在联接到所述第三和第四晶体管的相应所述各自二极管之中中间存在开路的信号。

技术方案16：如技术方案13所述的方法，其特征在于，所述多相电路是汽车车载的，并且激活和去激活所述第一和第二开关以及监测所述电流是通过所述汽车车载的处理系统实施的。

技术方案17：一种用于测试功率变换器逆变器的方法，所述功率变换器逆变器包括多个晶体管，所述方法包括：

向所述多个晶体管提供去激活信号；

监测流过所述多个晶体管的每一个的电流；

当向所述多个晶体管提供所述去激活信号时，如果流过所述多个晶体管中任一个的电流高于预定阈值，则产生第一错误信号；

向所述多个晶体管的每一个分别提供激活信号；并且

当向所述多个晶体管中的任一个提供激活信号时如果流过所述多个晶体管中任一个的电流高于所述预定阈值，则产生第二错误信号。

技术方案18：如技术方案17所述的方法，其特征在于，所述功率变换器逆变器进一步包括多个二极管，这些二极管中的每一个以反平行构造耦接联接到所述多个晶体管中的相应各自一个。

技术方案19：如技术方案18所述的方法，其特征在于，所述多个晶体管和所述多个二极管耦接联接汽车电动机中的多个绕组。

技术方案20：如技术方案19所述的方法，其特征在于，所述去激活信号和所述激活信号是通过汽车车载的处理系统而提供到所述多个晶体管的。

附图说明

在后文中，将结合下面的附图来描述本发明，在附图中相同的附图标记表示相同的元件，并且：

图1是根据本发明一个实施例的示例性汽车的示意图；

图2是图1的汽车内的电压源逆变器系统的方框图；

图3是图1的汽车内的电压源、逆变器和电动机的示意图；

图4是流程图，示出了根据本发明一个实施例的用于对电动机进行测试的方法；

图5是流程图，示出了根据本发明另一个实施例的用于对多相电路进行测试的方法；以及

图6是流程图，示出了根据本发明进一步实施例的用于对功率逆变器进行测试的方法。

具体实施方式

以下的详细描述本质上仅是示例性的且并不意在限定本发明及其应用和用途。此外，没有意图通过前面的技术领域、背景技术、发明内容或下面的详细描述中出现的任何明示或暗示理论来加以约束。

下面的描述涉及被“连接”或“联接”到一起的元件或特征。如本文所使用的，“连接”指的是一个元件/特征机械地结合到另一个元件/特征(或与另一个元件/特征直接通信)，并且并不一定是直接地结合。同样，“联接”指的是一个元件/特征直接或非直接地结合到另一个元件/特征(或与另一个元件/特征直接或非直接地通信)，并且并不一定是通过机械方式。然而，应当理解的是，虽然在下面的一个实施例中可能将两个元件描述成被“连接”，但在替代性实施例中，可能将类似元件描述成被“联接”，反过来也同样如此。因此，虽然本文所示的示意图示出了元件的示例性布置，但在实际的实施例中可出现另外的中间元件、装置、特征或部件。

此外，可能采用特定的数字描述符(例如第一、第二、第三等等)以及位置和/或角描述符(例如水平的和竖直的)来指代本文所描述的各种部件和特征。不过，这些描述符可出于描述性目的而关于附图被单独使用，并且不应当被看作是限制性的，因为各种部件也可在其他实施例中被重新布置。还应当理解的是，图1-6仅仅是示例性的，而且可能并未按比例绘制。

图1到图6示出了用于测试电动汽车驱动系统的各种方法和系统。这些方法可利用汽车正常工作期间所使用的部件来实施，这些部件例如是逆变器、电动机和电子控制系统。然而，在一些实施例中，可利用诸如串行数据工具的车外(off-board)控制装置来开始这些方法。

在一个实施例中，提供了用于测试电动机的短路(例如，电动机内的绕组之间的短路)的方法。在一个实施例中，将电流脉冲输入施加到绕组(例如，通过在一个周期中将电流切换到正而在下一个周期中将电流切换到负以产生电动机零扭矩输出)，以此方式使得电动机没有被致动(即电动机的转子不相对于电动机的定子旋转)。电流脉冲输入的频率导致绕组振动或运动。对频率进行调节。监视绕组电流的非典型升高，这种非典型升高可能指示例如相间短路。

在另一个实施例中，提供了一种用于测试多相电路的开路的方法，该多相电路包括逆变器和电动机。利用直流(DC)脉冲短暂激活逆变器内的第一对开关，直流脉冲给绕组提供正周期并且然后提供负周期(即零扭矩命令)以防止电动机旋转。在DC脉冲期间监测流过第一对开关的电流，并且在DC脉冲之后监测流过联接到第二对开关的各自二极管的电流。如果被监测的电流低于预定水平，则可指示电路中存在一个或多个开路。

在进一步的实施例中，提供了一种用于测试功率逆变器的方法，该功率逆变器具有多个晶体管。向多个晶体管提供去激活信号，同时监测流过这些晶体管的电流。如果流过晶体管中任一个的电流高于预定阈值，则产生错误信号。然后，向晶体管的每一个分别提供激活信号。如果在提供激活信号时流过晶体管中任一个的电流高于预定阈值，则产生错误信号。

图1示出了根据本发明一个示例性实施例的车辆(或汽车)10。汽车10包括底盘12、车身14、四个车轮16和电子控制系统18。车身14布置在底盘12上并且基本围住汽车10的其他部件。车身14和底盘12可结合地形成车架。车轮16各自在车身14的各自角部附近旋转地联接到底盘12。

汽车10可以是许多不同类型汽车中的任意一种，例如轿车、货车、卡车或运动型多用途车(SUV)，而且也可以是两轮驱动(2WD)(即后轮驱动或前轮驱动)、四轮驱动(4WD)或全轮驱动(AWD)。汽车10还可包含许多不同类型发动机中的任意一种或几种的组合，例如以汽油或柴油为燃料的燃烧发动机、“两用燃料汽车”(FFV)发动机(即，使用汽油和酒精混合物的发动机)、以气体化合物(例如，氢气和/或天然气)为燃料的发动机、燃烧/电动机混合发动机(即，例如混合动力电动车辆(HEV)中的发动机)和电动机。

在图1所示的示例性实施例中，汽车10是HEV，并且进一步包括致动器组件20、蓄电池(或DC电源)22、功率逆变器组件(例如逆变器或逆变器组件)24和散热器26。致动器组件20包括燃烧发动机28和电动机/发电机(或马达)30。

仍旧参见图1，将燃烧发动机28和/或电动机30整合成一体使得它们之一或二者通过一个或多个驱动轴32机械地联接到至少一些车轮16。在一个实施例中，汽车10是“串联式HEV”，其中燃烧发动机28未直接联接到变速器而是联接到发电机(未示出)，发电机用于向电动机30提供电力。在另一个实施例中，汽车10是“并联式HEV”，其中例如通过使电动机30的转子旋转地联接到燃烧发动机28的驱动轴而使燃烧发动机28直接联接到变速器。

散热器26在车架外部连接到车架，尽管未详细示出，但散热器26包括在其内的多个冷却通道，这些冷却通道包含冷却流体(即冷却剂)，例如水和/或乙二醇(即“防冻剂”)，并且散热器26联接到发动机28和逆变器24。

再次参见图1，在所示实施例中，逆变器24接收冷却剂并与电动机30共用冷却剂。然而，其他实施例也可为逆变器24和电动机30使用分开的冷却剂。散热器26可类似地连接到逆变器24和/或电动机30。

电子控制系统18与致动器组件20、高压蓄电池22和逆变器24可操作地通信。尽管未详细示出，但电子控制系统18包括各种传感器和汽车控制模块，或者电子控制单元(ECU)，例如逆变器控制模块、电动机控制器和车辆控制器，以及至少一个处理器和/或存储器，该存储器包括存储在其上(或者另一个计算机可读取介质内)的用于实施下述过程和方法的指令。

参见图2，示出了根据本发明示例性实施例的电压源逆变器系统(或电驱动系统)34。电压源逆变器系统34包括控制器36，控制器36与脉宽调制(PWM)调制器38(或脉宽调制器)和逆变器24(在其输出端处)可操作地通信。PWM调制器38联接到门驱动器39，门驱动器39又具有联接到逆变器24输入端的输入端。逆变器24具有联接到电动机30的第二输出端。控制器36和PWM调制器38可与图1中所示的电子控制系统18集成。

图3示意性地更详细地示出了图1和图2的蓄电池22、逆变器24(或功率转换器)和电动机30。逆变器24包括联接到电动机30的三相电路。更特别地，逆变器24包括开关网络，开关网络具有联接到蓄电池22(即电压源(Vdc))的第一输入端和联接到电动机30的输出端。尽管所示的是单个电压源，但也可使用具有两个串联源的分布式DC链接。

如本领域技术人员将意识到的，在一个实施例中，电动机30包括定子组件40(包括导电线圈或绕组)和转子组件42(包括铁磁芯和/或磁体)，以及变速器和冷却流体(未示出)。定子组件40包括多个(例如，三个)导电线圈或绕组44、46和48，如通常所知道的，每个导电线圈或绕组均与电动机30的三相中的一相关联。如通常所知道的，转子组件42包括多个磁体50并且可旋转地联接到定子组件40。如通常所知道的，这些磁体50可包括多个电磁极(例如十六个极)。应当理解的是，上面给出的描述旨在作为可能使用的一种类型的电动机示例。本领域技术人员将意识到，下面描述的技术也可适用于任意类型的电动机。

开关网络包括三对(a、b和c)串联开关，这些开关具有对应于电动机30每一相的反平行二极管(即，反平行于每个开关)。每对串联开关均包括第一开关或晶体管(即“高”开关)52、54和56和第二开关(即“低”开关)58、60和62，第一开关52、54和56具有联接到电压源22正极的第一接线端，第二开关58、60和62具有联接到电压源22负极的第二接线端以及联接到各自第一开关52、54、和56的第二接线端的第一接线端。

如通常所知道的，开关52-62的每一个可具有独立半导体器件的形式，例如形成在半导体(例如硅)衬底(例如芯片)上的集成电路内的绝缘门双极结晶体管(IGBT)。如图所示，二极管64以反平行构造(即，回扫二极管)连接到开关52-62中的每一个。这样可以理解，开关52-62中的每一个以及各自的二极管64形成了开关-二极管对或开关-二极管组，所示实施例中包括了六对这样的开关-二极管对。

仍然参见图3，逆变器24和/或电动机30包括多个电流传感器66，每个电流传感器均构造成探测流过电动机30的绕组44、46和48的相应一个(和/或流过相应开关52-62或二极管64)的电流。

在正常工作(即，驾驶)期间，参见图1和图2，通过以交替方式和/或同时利用燃烧发动机28和电动机30向车轮16提供动力而使汽车10工作。为了为电动机30提供动力，从蓄电池22(以及，在燃料电池汽车的情况下，从燃料电池)向逆变器24提供DC功率，逆变器24将DC功率转换为AC功率，然后该功率被送至电动机30。如本领域技术人员将意识到的，DC功率到AC功率的转换基本通过以“开关频率”(例如，12千赫兹(kHz))操作(即重复地开关)逆变器24内的各晶体管来实现。通常，控制器36产生脉宽调制(PWM)信号，该信号用于控制逆变器24的开关动作。然后，逆变器24将PWM信号转换为调制的电压波形，该波形用于操作电动机30。

根据本发明的一个方面，提供了一种方法和/或系统，用于确定电动机30内的绕组44、46和48是否包含例如相间短路(即任意相之间的短路)或相内短路(即一个绕组内的短路)。该方法和系统可与诊断故障代码和可驾驶性征兆一同用于确认电动机30(其可位于汽车10的变速器或变速驱动桥内)是否需要被移除以便进一步测试和/或是否需要被更换。

在一个实施例中，DC脉冲输入(或脉冲)给绕组提供正周期然后提供负周期，并且该DC脉冲输入以如下方式被提供到绕组44、46和48：使得电动机30未被致动(即零扭矩命令)。DC脉冲具有频率。该DC脉冲输入的频率导致绕组44、46和48运动或振动。该频率得到调节。流过多个绕组中每一个的电流量被监测。如果响应于对DC脉冲频率的调节而流过多个绕组中任一个的电流量超过了预定量，则产生多个绕组内的存在电短路的指示。

图4示出了根据本发明一个实施例的这种方法(或过程)68。如图所示，在步骤70，如通常所知道的，例如通过与电子控制系统18(图1)可操作地通信的车外串行数据工具(即扫描工具)使该过程开始。

在步骤72，检查一系列初始条件以确定汽车10是否处于适合于经受该过程或测试的状态。可通过串行数据工具和/或电子控制系统18来检查这些初始条件。所需要测试的初始条件的一些例子包括：汽车10被“钥匙打着”(即点火开关处于接通位置)，挡位选择器(未示出)处于“停车”，所有车轮16的车轮速度为零，蓄电池22的充电状态高于预定值，逆变器24和电动机30内的温度(当未示出的温度传感器测量时)低于预定阈值，以及汽车10上的各种安全机构(例如高压互锁)是完好的。在一些实施例中，初始条件也可包括高压系统(即，蓄电池22)的预充电。

如果没有探测初始条件，则方法68前进到步骤74并且停止。尽管未示出，但也可产生合适的指示(例如在串行数据工具上)以警示使用者这样的事实，即汽车10未处于适于执行该测试的状态。

在探测了初始条件之后，在步骤76，电子控制系统18(和/或逆变器控制模块)操作开关52-62使得DC脉冲被产生并提供到绕组44、46和48。所提供的DC脉冲使得给绕组提供正周期然后提供负周期(例如电流倒转方向)。如本领域技术人员将意识到的，开关52-62可在零扭矩命令下工作，使得电动机30内的绕组44、46和48以及转子42之间不产生扭矩，因此，转子42不相对于定子40旋转。在一个实施例中，如通常所知道的，脉冲输入具有起始(或第一)频率，起始频率约为适合于所用特定定子40的最大频率的20％。

所提供的电流输入可最小化测试(例如，将该系统置于产生波形的状态)期间的总线压降或跌落，并且可降低半导体开关周期及所关联的瞬变现象的数量。电动机驱动接通时间允许每个给定定子频率下的高工作电流。尽管在零扭矩命令情况下被提供，但电流的振荡本质导致绕组44、46和48以所提供电流脉冲的相同频率振动或“扭动”(或以其他方式在定子40内运动)。

在步骤78，以交错的方式调节DC脉冲输入的频率而同时监测定子(或绕组)电流(即，可在调节频率之前可以开始监测绕组电流)。在一个实施例中，在以起始频率、预定持续时间(例如0.5秒)提供了电流之后，将频率升高到最大定子频率的约40％(或第二频率)。在第二预定持续时间(其可与第一持续时间相同)之后，将频率升高到最大定子频率的60％(或第三频率)。在第三预定持续时间(例如0.5秒)之后，将频率升高到最大定子频率的80％(或第四频率)并持续第四预定持续时间(例如0.5秒)。

然后，以类似方式对频率进行反向调节。也就是，将频率降回到第三频率并持续第三持续时间，再降低到第二频率并持续第二持续时间，然后进一步降低到第一频率。

如本领域技术人员将意识到的，上述对电流频率的调节改变了定子40内的绕组44、46和48的振动或运动(例如，改变振动的频率)。如果振动导致绕组44、46和48中的任一个与绕组44、46和48中另外任一个接触(即相间短路)或者与其自身接触(即相内短路)，则流过相应绕组44、46和48的电流将显著增加。

例如，如果当开环电压命令产生了初始地形成约50安培(A)的波形时，电流流过绕组44、46和48中的每一个，则由振动造成的相间短路可导致流过短路相的电流增加到约90A。

在步骤80，通过电流传感器66探测绕组电流中任何这样的增加(即，超过预定阈值)并且将其存储在例如电子控制系统18(和/或串行数据工具)中。所存储的信息可包括利用独立的开关52-62或开关对的开关周期索引的流过每个绕组的电流。

如本领域技术人员将意识到的，开关52-62的特定对的周期性DC脉冲切换导致电流流过绕组44、46和48中的特定对。例如，在第一周期中开关52和开关60的激活导致电流流过绕组44和46，而在第二开关周期中开关58和54的激活导致电流流过绕组44和48，不产生电动机旋转(即零扭矩命令)。这样，可确定出导致相间短路的特定绕组44、46和48。尽管所描述的上述实施例使用DC脉冲，但应当理解的是，在其他实施例中也可代之以使用交流(AC)波形，在使用交流波形的情况下，提供锁定机构以防止汽车10的电动机30和/或变速器的致动是有用的。

然后，串行数据工具可向使用者提供关于存在或不存在相间短路信号或指示(例如故障信息)。指示也可提供绕组44、46和48中的哪个可能需要维修或更换。替代性地或另外地，指示可由汽车10的车载(on-board)装置产生，例如仪表板或仪表“组”上的装置。

根据本发明的另一个方面，提供了一种方法和/或系统，用于确定电动机30定子绕组44、46和48内的高压三相电路或功率逆变器24驱动电路中是否存在开路。可在感应式或永磁机器(即马达)上使用下面的测试。当联接有诊断故障代码和可驾驶性征兆时，该测试可确认电动机30(其通常位于变速器或变速驱动桥内)或者逆变器24是否从汽车10中被移除以便进一步测试和/或更换。

在一个实施例中，逆变器中的第一和第二开关被激活。第一和第二开关具有以反平行构造联接到其上的相应的第一和第二二极管。在第一和第二开关被激活时监测流过第一和第二开关的电流。第一和第二晶体管被去激活。在去激活第一和第二晶体管后，监测流过以反平行构造联接到多个晶体管中的第三和第四晶体管的相应的二极管的电流。

图5示出了根据本发明一个实施例的这种方法82。如图所示，在步骤84，例如通过与电子控制系统18(图1)可操作地通信的车外串行数据工具(即扫描工具)使该过程开始。

在步骤86，检查一系列初始条件以确定汽车10是否处于适合于经受该过程的状态。可通过串行数据工具和/或电子控制系统18来检查这些初始条件。所需要测试的初始条件的例子包括：汽车10被“钥匙打着”(即点火开关处于接通位置)，挡位选择器(未示出)处于“停车”，所有车轮的车轮速度为零，蓄电池22的充电状态高于预定值，逆变器24和电动机30内的温度(当由未示出的温度传感器测量时)低于预定阈值，以及汽车10上的各种安全机构(例如高压互锁)是完好的。在一些实施例中，初始条件也可包括高压系统(即，蓄电池22)的预充电。

如果没有探测初始条件，则方法82前进到步骤88并且停止。尽管未示出，但也可产生合适的指示(例如在串行数据工具上)以警示使用者这样的事实，即汽车10未处于适于执行该测试的状态。

在探测了初始条件之后，在串行数据工具和/或电子控制系统18命令电动机控制器开始切换开关52-62(即电动机驱动电路)。

在步骤90(测试的第一部分)，功率逆变器控制器命令开关52-62中的第一对开关(例如开关54和开关58)接通预定的持续时间(例如0.5秒)，因此产生流过相关联绕组(例如绕组44和绕组48)的DC脉冲。电流可被限于对于电动机30而言的安全水平，该安全水平可取决于所用特定电动机的绕组规格。

在步骤92，测量流过适当绕组的绕组电流并通过串行数据工具和/或电子控制系统18与预定值或测试值(例如10A)比较。在一个实施例中，在步骤94，测试的第一部分的结果被传送并存储在存储器中(即串行数据工具和/或电子控制系统中)。

如果上述开关接通时适当绕组的绕组电流高于测试值，则指示了第一对开关中不存在开路。如果绕组电流低于测试值(例如0A)，则指示了存在这种开路。

如本领域技术人员将意识到的，在第一对开关被去激活之后，可以预见，无功电流将继续沿相同方向流过上述适当绕组，由于电动机负载的感应特性，导致相电流继续流动。无功电流也流过第二对开关(例如开关58和开关56)，或者更特别地，流过与这些开关相关联的二极管64。如果与第二对开关相关联的二极管64正常工作(即完好的)，则无功电流将仅以可测量的程度流动。

在步骤96(测试的第二部分)，测量流过上述适当二极管64的无功相绕组电流并且通过串行数据工具和/或电子控制系统18与预定值(例如，0.5A)比较。在一个实施例中，在步骤98，测试的第二部分的结果被传送并存储在存储器中。

如果上述开关断开后上述适当绕组的无功电流高于测试值，则指示了与第一对开关相关联的二极管64中不存在开路。如果该绕组电流低于测试值(例如0A)，则指示了存在这种开路(例如二极管64不是完好的)。

在步骤100，如果不是所有开关(以及二极管)均被测试，则方法82返回到步骤90并且如上所述测试另一对开关。

如果所有开关均已被测试，则方法前进到步骤102，在步骤102，提供对(一项或多项)测试结果的指示并且将其显示给使用者(例如，经由串行数据工具和/或仪表组)。

对于每对开关以及与第二对开关相关联的二极管对，(一项或多项)测试的可能的结果可包括如下：1)测试的两个部分测得的电流均高于各自阈值，这种情况下，可为两个部分产生通过信号(即，开关、二极管或绕组中不存在开路)；2)测试的两个部分测得的电流均低于各自阈值，这种情况下，可为两个部分产生失效信号(这种结果可提示使用者使用欧姆计或断路检查器手动测试电动机中的绕组，以确定电动机和/或逆变器或连接到逆变器的电线中是否存在开路)；3)测试的第一部分测得的电流低于相应的阈值，而第二部分测得的电流高于相应的阈值。在这种情况下，可为测试的第一部分产生失效信号，并且可为测试的第二部分产生通过信号(即绕组和二极管中不存在开路，但开关中存在开路)；或者4)测试的第一部分测得的电流高于相应的阈值，而第二部分测得的电流低于相应的阈值。在这种情况下，可为测试的第一部分产生通过信号，并且可为测试的第二部分产生失效信号(即绕组和开关中不存在开路，但二极管中存在开路)。

用类似于上述的方式，由于开关52-62中的特定开关对的切换导致流过绕组44、46和48中的特定绕组对的电流，所以可容易地确定任何所探测到的开路的位置。

在一个实施例中，串行数据工具和/或电子控制系统18能在指示通过/失效信息时还指示测试期间所捕捉到的最高安培数水平以产生绝对标准从而消除主观错误。与功率逆变器或电机失效相关联的诊断故障代码也可存储在适当控制器中并且由串行数据工具获取来帮助对征兆的分析和诊断。

根据本发明的另一个方面，提供一种方法和/或系统，用于确定任意的开关和/或二极管是否被连续地偏置成接通。该测试与诊断故障代码和可驾驶性征兆相结合将帮助现场技师确认是否从车辆中移除功率逆变器以便进一步测试和/或更换。为了测试的目的，可假设电动机30或逆变器24中不存在开路。

在一个实施例中，向多个晶体管提供去激活信号。监测流过多个晶体管(即多个晶体管中的每一个均与电动机的一相关联)中每一个的电流。当向多个晶体管提供去激活信号时如果流过多个晶体管中任一个的电流高于预定阈值，则产生第一错误信号。向多个晶体管中的每一个分别提供激活信号。当向多个晶体管中的任一个提供激活信号时如果流过多个晶体管中任一个的电流高于该预定阈值，则产生第二错误信号。

图6示出了根据本发明一个实施例的这种方法106。如图所示，在步骤108，例如通过与电子控制系统18(图1)可操作地通信的车外串行数据工具(即扫描工具)使过程开始。

在步骤110，检查一系列初始条件以确定汽车10是否处于适合于经受该过程的状态。可通过串行数据工具和/或电子控制系统18来检查这些初始条件。所需要测试的初始条件的例子包括：汽车10被“钥匙打着”(即点火开关处于接通位置)，挡位选择器(未示出)处于“停车”，所有车轮的车轮速度为零，蓄电池22的充电状态高于预定值，逆变器24和电动机30内的温度(当由未示出的温度传感器测量时)低于预定阈值，以及汽车10上的各种安全机构(例如高压互锁)是完好的。在一些实施例中，初始条件也可包括高压系统(即，蓄电池22)的预充电。

如果没有探测初始条件，则方法106前进到步骤112并且停止。尽管未示出，但也可产生合适的指示(例如在串行数据工具上)以警示使用者这样的事实，即汽车10未处于适于执行该测试的状态。

在探测了初始条件之后，在步骤114，电子控制系统18将开关52-62的输出偏置为零(即，这些开关被命令成断开)。

在步骤116，测量绕组电流并与预定阈值或测试值(例如～0A)比较。如果任意个绕组电流高于预定阈值，则指示了多于一个的故障。也就是，如通常所知道的，为了让显著量的电流流过绕组44、46和48中的任一个，必须将开关52-62中的至少两个或者各自的二极管64偏置为接通。例如，为了让电流流过绕组44和绕组46，必须将开关52和开关60(和/或各自的二极管64)偏置为接通。

如果任意个电流绕组高于该阈值，则在步骤118，方法106前进到步骤120，在步骤120，这些结果被存储在存储器中并且以与上述类似的方式产生对这些结果的指示(例如，经由串行数据工具和/或电子控制系统18)。

如果所有的电流绕组均低于该阈值，则在步骤122，开关52-62的每一个均被独立地切换为接通并且通过开环电压命令被命令到预定电流值(例如10A)。在步骤124，测量绕组电流并与该预定阈值比较。然后，方法106前进到步骤120，并且相继地，前进到步骤126，方法在步骤126结束。

如果在开关52-62的各自工作期间，任一个绕组电流高于该阈值，则指示开关和/或相关联的二极管处于失效状态(即被连续地偏置为接通)。例如，如果开关52的激活导致绕组44中的电流高于该阈值，则可得出开关60或62被连续地偏置为接通，或者开关58处于短路状态。这样，串行数据工具和/或电子控制系统可能够指示使用者哪个特定的开关或二极管已经失效。

在一个实施例中，串行数据工具和/或电子控制系统18能在指示通过/失效信息时还能够指示测试期间所捕捉到的最高安培数水平以产生绝对标准从而消除主观错误。与功率逆变器或电机失效相关联的诊断故障代码也可存储在适当控制器中并且由串行数据工具获取来帮助对征兆的分析和诊断。

上述方法和系统的一个优点在于它们允许利用车载部件来测试汽车的电力系统和/或驱动系统的各个方面，如在一些实施例中，可通过电子控制系统开始这些方法而无需串行数据工具。因此，这些方法可在车辆被售卖之前实施或其被售卖之后在所有人的占有下实施。另一个优点在于这些方法允许将拆开车辆任何部分的需要最小化(如果不是消除的话)的情况下来实施各自的测试。结果，维护成本得到减少。

虽然在前面的详细描述中已经给出了至少一个示例性实施例，但是应当意识到仍然存在数量众多的变化形式。还应当意识到的是，该一个或多个示例性实施例仅仅是示例，而并不旨在以任何方式对本发明的范围、应用领域或构造进行限制。相反，前面的详细描述将向本领域技术人员提供用于实施该一个或多个示例性实施例的方便的路径图。应当理解，在不偏离本发明的范围的情况下，可对元件的功能和结构进行各种改变，本发明的范围由所附权利要求书及其法律等同物阐明。

Claims (10)

1.一种用于测试电动机的方法，所述电动机具有第一部件和第二部件，所述第一部件具有多个绕组，所述第二部件可旋转地联接到所述第一部件，所述方法包括：

向所述多个绕组提供电流脉冲输入，使得所述第二部件不相对于所述第一部件旋转，所述电流脉冲输入具有导致这些绕组振动的频率；

调节所述电流脉冲输入的频率；

监测流过所述多个绕组的每一个的电流量；并且

如果流过所述多个绕组的任一个的电流量超过预定量，则产生对所述多个绕组中存在电短路的指示。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一部件是定子，所述第二部件是转子并且包括至少一个磁体。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，调节所述电流脉冲输入的频率包括将该频率从第一频率改变到第二频率。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，调节所述电流脉冲输入的频率包括：

将所述电流脉冲输入以所述频率提供到所述多个绕组并保持第一预定持续时间，其中，所述频率是第一频率；

将所述电流脉冲输入的频率从所述第一频率改变到第二频率；

将所述电流脉冲输入以所述第二频率提供到所述多个绕组并保持第二预定持续时间；并且

将所述电流脉冲输入的频率从所述第二频率改变到第三频率。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，调节所述电流脉冲输入的频率进一步包括：

将所述电流脉冲输入以所述第三频率提供到所述多个绕组并保持第三预定持续时间；并且

将所述电流脉冲输入的频率从所述第三频率改变到第四频率。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，调节所述电流脉冲输入的频率进一步包括：

将所述电流脉冲输入以所述第四频率提供到所述多个绕组并保持第四预定持续时间；并且

将所述电流脉冲输入的频率从所述第四频率改变到所述第三频率。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，调节所述电流脉冲输入的频率进一步包括：

将所述电流脉冲输入的频率从所述第四频率改变到所述第三频率之后，将所述电流脉冲输入以所述第三频率提供到所述多个绕组并保持所述第三预定持续时间；

将所述电流脉冲输入的频率从所述第三频率改变到所述第二频率；

将电流脉冲输入的频率从所述第三频率改变到所述第二频率之后，将所述电流脉冲输入以所述第二频率提供到所述多个绕组并保持所述第二预定持续时间；并且

将所述电流脉冲输入的频率从所述第二频率改变到所述第一频率。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第二频率高于所述第一频率，所述第三频率高于所述第二频率，并且所述第四频率高于所述第三频率。

9.一种用于测试多相电路的方法，所述多相电路包括联接到电动机的逆变器，所述方法包括：

激活所述逆变器内的第一和第二开关，所述第一和第二开关具有以反平行构造联接到其上的各自的第一和第二二极管；

当所述第一和第二开关被激活时，监测流过所述第一和第二开关的电流；

去激活所述第一和第二晶体管；并且

在去激活所述第一和第二晶体管之后，监测流过以反平行构造联接到所述多个晶体管中的第三和第四晶体管的相应二极管的电流。

10.一种用于测试功率逆变器的方法，所述功率逆变器包括多个晶体管，所述方法包括：

向所述多个晶体管提供去激活信号；

监测流过所述多个晶体管的每一个的电流；

当向所述多个晶体管提供所述去激活信号时，如果流过所述多个晶体管中任一个的电流高于预定阈值，则产生第一错误信号；

向所述多个晶体管的每一个分别提供激活信号；并且

当向所述多个晶体管中的任一个提供激活信号时如果流过所述多个晶体管中任一个的电流高于所述预定阈值，则产生第二错误信号。

Images