用于在永磁励磁电机中控制主动短路的方法和控制器与流程

本涉及一种用于在永磁励磁电机中控制主动短路的方法以及一种控制器，该控制器被设立为执行该方法来控制该主动短路。

背景技术：

1、从现有技术公知用于在永磁励磁电机中投入主动短路的方法。

技术实现思路

1、本发明涉及一种用于在永磁励磁电机中控制主动短路的方法。在这种情况下，该方法可以是计算机实现的方法，该计算机实现的方法可以以指令的形式存储在存储介质上，并且可以由控制器通过执行这些指令来执行。永磁励磁电机可以是发电机或电动机，其中，该电机的转子和定子中的至少一个可以具有永磁体。电机尤其可以是同步电机。在该电机中，控制主动短路可以引起：该电机在故障情况下可以被引导到安全状态。这里，该控制可以包括主动触发主动短路，以及也可以包括在特定时间的主动触发和/或抑制触发主动短路。该主动短路可以在该电机的端子之间经由适合的耗电器(如电阻和/或导体)、替选地或附加地经由逆变器来被执行。

2、该方法具有如下步骤：检查是否要求投入主动短路。对主动短路的投入例如可以由控制器来要求，该控制器执行用于控制该主动短路的方法。替选地或附加地，可以通过另一控制器来要求主动短路的投入，并且可以借助于控制信号将该要求发送给执行该方法的控制器。例如当旨在实现该电机的安全状态时，可以要求投入主动短路。

3、该方法还具有如下步骤：检测该电机的至少一个另外的状态参数。该另外的状态参数可以是该电机的温度、尤其是永磁体的温度和相电流中的至少一个。该检测可以具有传感器检测，其中，例如可以在该电机中安装温度传感器，通过该温度传感器，可以检测温度作为该电机的状态参数。替选地或附加地，该检测可以包括经由数据总线来检测，例如检测外部控制装置的信号，其中，该信号可以包含关于状态参数的信息。在本发明的一个实施方式中，只有在检查步骤中要求投入主动短路，才能够进行检测步骤。替选地或附加地，该检测步骤可以在时间上在该检查步骤之后进行。在另一实施方式中，如果该检测步骤独立于该检查步骤，则该检测步骤可以与该检查步骤同时、在时间上在该检查步骤之前或者在时间上在该检查步骤之后进行。

4、该方法还具有如下步骤：如果在该检查步骤中要求主动短路，则确定该至少一个另外的状态参数是否具有临界值。在这种情况下，该临界值可以是能预先确定的，该临界值尤其可以是与时间相关的。例如，该临界值可以限定电动机的温度边界，其中，该状态参数可以描述电机在某个时间点的温度。替选地或附加地，在第一时间点可以使用第一温度边界值作为临界值，而且在第二时间点可以使用第二温度边界作为临界值。该确定步骤可以在时间上在该检查步骤和该检测步骤之后进行。

5、该方法还具有如下步骤：依赖于该确定，通过将控制信号发送给用于短路的设备来控制主动短路的投入。例如，如果该状态参数具有该临界值，则可以控制该投入。替选地或附加地，在该确定步骤为肯定、即该状态参数具有该临界值的情况下，控制该投入的方式可以不同于在该确定步骤为否定的情况下。这样，比如可以控制：在该确定步骤为肯定的情况下，不投入主动短路，而在该确定步骤为否定的情况下，投入主动短路。在这种情况下，主动短路的投入可以立即、即在尽可能早的时间点进行，要不然可以有时间延迟地进行。在此，该用于短路的设备可以是该电机的一部分，尤其是该电机的另一装置；和/或可以是外部设备，如逆变器。在此，该设备可以被设立为：将该电机的端子短路，以便实现该电机的安全状态。在此，该控制步骤可以在该确定步骤之后进行。

6、因此，有利地示出了一种方法，利用该方法，在永磁励磁电机中要求主动短路时，可以依赖于该电机的另外的状态参数来实现该安全状态。因此，仅要求主动短路并不一定导致立即投入主动短路，而是主动短路的投入也通过该电机的另外的状态参数来被控制。因此，借助于该方法示出了对主动短路的投入的更加差异化的控制。

7、按照另一实施方式，在该检查步骤中，当该电机的反电动势(back-emf)超过阈值电压时，可以要求投入主动短路，其中，如果该反电动势超过该阈值电压，则可以进行该确定步骤。在此，该反电动势可以是在开路电机端子处的感应电压，其中，在端子处的感应电压不被耗电器截取并且可以以这种方式建立。该阈值电压可以描述端电压的可以要求投入主动短路的值。该阈值电压例如可以存储在执行该方法的控制器的存储介质中，并且可以被读取以用于与该反电动势进行比较。替选地或附加地，在硬件侧、例如在被操控以用于投入主动短路的设备中，可以寄存该阈值电压，例如通过适当地确定该设备、诸如逆变器的参数。如果在软件侧在存储介质中预定第一阈值电压，并且在硬件侧预定第二阈值电压，则第一阈值电压可以小于第二阈值电压。在执行该方法的控制器具有故障和/或不再活跃的情况下，这可以引起：即使该反电动势超过第一阈值电压，在该反电动势超过第二阈值电压时也可以投入短路。替选地或附加地，该检查步骤可以具有对在该电机的开路端子处的感应电压的值检测。尤其是，该检查步骤可以仅具有对开路端电压的检测，而并不在该方法步骤中将该开路端电压与阈值电压进行比较。

8、由此，可以有利地在反电动势的故障情况下实现该电机的安全状态，其中，该安全状态的实现依赖于该电机的至少一个另外的状态参数。尤其是，如果在该电机的开路端子处的电压太高、即在反电动势的情况下，这可以是有利的。

9、按照另一实施方式，该方法还可以具有如下步骤：依赖于该感应电压并且依赖于该至少一个另外的状态参数，计算预期的瞬态电流。在这种情况下，可以依赖于该预期的瞬态电流来进行确定该状态参数是否具有临界值的步骤。该计算步骤还可以通过使用查找表来进行，该查找表具有条目，例如关于在端子处的感应电压、该状态参数和从中的预期的瞬态电流的条目。替选地，可以以离散的时间间隔直接根据该感应电压和该另外的状态参数来计算该预期的瞬态电流。在确定该状态参数是否具有临界值的步骤中，比如该预期的瞬态电流超过临界阈值电流时，情况可能如此。在此，阈值电流被定义为如下电流值：自该电流值起在该方法所涉及的设备、如电机或逆变器的至少一个构件处在电流流经时预期发生永久损坏。阈值电流可以是能预先确定的阈值电流，尤其是依赖于该电机、尤其是该电机的组件，并且替选地或附加地依赖于逆变器。替选地或附加地，阈值电流可以依赖于联接到该电机上的设备和/或设备的组件、如逆变器来被预先确定。计算预期的瞬态电流的步骤可以在时间上在该检查和该检测之后进行。此外，只有在感应电压超过阈值电压的情况下，才能够进行该计算步骤。因此，在其它情况下，可以节省有关该计算的资源。替选地，该计算步骤可以与端电压超过阈值电压无关地进行。此外，该计算步骤可以在时间上在该控制步骤之前进行。

10、因此，有利地，在将端子短路时，可以使用在主动短路时要考虑的瞬态电流来控制该短路的投入。这一点可以是有利的，原因在于：该电机的永磁体的可能的退磁与预期的瞬态电流的水平相关，该预期的瞬态电流本身产生反磁场。此外，瞬态电流的水平可能对于联接到该电机上的设备、如逆变器来说有害。例如，如果预期的瞬态电流不会导致永磁体的退磁并且替选地或附加地不会导致在其它设备、如逆变器处的损坏，则该投入可以被控制为使得应该立即投入主动短路。替选地或附加地，可以控制的是：如果预期的瞬态电流会使该电机的永磁体退磁，并且替选地或附加地会预期在其它设备、如逆变器处发生损坏，则不应该立即投入短路，而是应该在时间上推迟该短路。

11、按照另一实施方式，该另外的状态参数可以描述相对于定子的转子位置。在此，该位置例如可以以1度步长来指示并且在该检测步骤中被记录。

12、因此，可以有利地依赖于该转子位置来控制主动短路的投入。例如，与之匹配的临界值可以描述相对于定子的一个或多个临界转子位置，尤其是在该电机的绕组中可以预期高瞬态电流的临界位置。因此，在这种可以预期高瞬态电流的情况下，可以控制主动短路的投入，使得该投入被延迟。相对应地，非临界转子位置、也就是说将出现比较低的瞬态电流的位置，可以被用于投入主动短路。

13、按照另一实施方式，在确定该至少一个另外的状态参数是否具有临界值的步骤中，可以确定投入主动短路的时间点，并且可以在所确定的时间点控制主动短路的投入。尤其是，该时间点可以依赖于该另外的状态参数(诸如相对于定子的转子位置)并且替选地或附加地依赖于对投入主动短路的要求、例如依赖于该电机的反电动势来确定。在一个实施方式中，特别是可以依赖于计算出的并且预期的瞬态电流来确定该时间点。在这种实施方式中，可以在时间上在计算该瞬态电流之后确定该时间点。在一个替选的实施方式中，确定该时间点的步骤可以在时间上在计算瞬态电流的步骤之前、与该步骤同时或者在时间上在该步骤之后进行。在所确定的时间点控制该投入可以意味着：该投入被控制为使得在所确定的时间点发生短路。替选地，可以在所确定的时间点将控制信号发送给用于短路的设备。

14、因此，通过确定投入主动短路的时间点，可以有利地提供关于投入主动短路的规划安全性。通过将包含该时间点的信息信号传送给与该电机连接的其它设备，这些其它设备可以依赖于该时间点来引入反应。例如，与该电机直接电联接的设备可以依赖于该时间点来控制与该电机的电连接。因此，这些设备可以在投入主动短路的时间点或者在其之前不久与该电机电分离，以便避免由于电压过高和/或电流过高所造成的损坏。

15、按照另一实施方式，可以在至少两个不同的时间点检测该至少一个另外的状态参数。换言之，可以在这两个不同的时间点中的每个时间点分别检测状态参数值。替选地或附加地，可以依赖于在至少两个时间点的状态参数值来确定投入主动短路的时间点。还可以在至少两个不同的时间点检查是否要求投入主动短路。可以定期、例如周期性地进行该检测和/或该检查。因此，可以依赖于周期性检测的状态参数和/或投入主动短路的要求来进行该确定。

16、因此，可以有利地依赖于随时间变化的状态参数和/或依赖于随时间变化的投入主动短路的要求来确定投入主动短路的时间点。因此，可以依赖于动态参量、即至少依赖于状态参数值来确定该时间点。因此，可以基于状态参数值的历史来确定用于控制主动短路的投入的时间点。借此，借助于该方法，可以更好地估计：基于该历史，应该在哪个时间点控制主动短路的投入，以便防止由于电压过高或者电流过高所造成的损坏。

17、按照另一实施方式，可以针对至少两个不同的时间点来计算预期的瞬态电流。此外，如果预期的瞬态电流在两个时间点之间的时间段内下降至阈值电流以下，则可以投入主动短路。换言之，可以在第一时间点计算瞬态电流，其中，该瞬态电流在该第一时间点大于阈值电流，并且可以在稍后的第二时间点计算瞬态电流，其中，该瞬态电流小于阈值电流。按照该实施方式，然后，可以控制主动短路的投入，使得在该第二时间点之后投入主动短路。这可以基于：在该第一时间点与第二时间点之间的时间段内，预期的瞬态电流下降至阈值电流以下，并且因此由于永磁体处的电流较低而会预期没有损坏或者损坏较小。

18、因此，该方法可以有利地被用于确定主动短路的控制，使得只有当预期的瞬态电流不超过、尤其是不再超过阈值电流时，才应该投入该短路。因此，可以避免在该短路时会由预期的瞬态电流产生的破坏性磁场。因此，可以避免该电机的永磁体的永久退磁。

19、按照另一实施方式，可以依赖于该阈值电压和该至少一个另外的状态参数来计算预期的瞬态电流的随时间的变化过程。替选地，可以仅依赖于该至少一个另外的状态参数并且替选地或附加地依赖于投入主动短路的要求来计算预期的瞬态电流的随时间的变化过程。可以从短路模型中推导出该随时间的变化过程。该短路模型可以允许：依赖于输入参数(例如阈值电压、一个或多个状态参数或者端电压)来确定输出参量(如电流或磁场)。尤其是，未来时间段的随时间的变化过程可以基于当前数据和历史数据、尤其是关于端电压和关于至少一个状态参数的当前数据和历史数据来被确定或近似。

20、因此，可以有利地依赖于要检测的、要检查的或要确定的值、如反电动势或状态参数的值，在随时间的变化过程方面预先确定在短路时的瞬态电流。然后，可以从随时间的变化过程中推导出：何时可以有利于投入该短路。这一点尤其是当预期的瞬态电流在随时间的变化过程中不是最大的时可以是有利的。

21、按照另一实施方式，可以将随时间的电流变化过程曲线的局部最小点确定为投入主动短路的时间点。随时间的电流变化过程曲线的局部最小点也可能是该曲线的全局最小点。因此，有利地，当预期的瞬态电流最小化，并且随之而来预期反磁场最小化时，可以投入主动短路。因此，可以避免或者至少最小化在永磁体处并且借此在电机处并且替选地或附加地在逆变器处的损坏。

22、按照另一实施方式，该方法还可以具有如下步骤：依赖于该电机的组件或者依赖于电联接到该电机上的设备，预先确定阈值电流。在此，如果预期的瞬态电流低于阈值电流，则可以投入主动短路。例如，逆变器可以被联接到该电机上。依赖于该逆变器，可以预定、尤其是预先确定该阈值电流。例如，对于便宜的逆变器，可以将该阈值电流预定、尤其是预先确定得低，使得在通过该逆变器来投入主动短路时，经过该电机并且借此经过被联接到该电机上、尤其是被联接到该电机的端子上的逆变器的瞬态电流不超过预先确定得低的阈值电流。因此，可以保护该逆变器以防瞬态电流过高。在另一实施方式中，尤其是当所联接的设备、例如逆变器相对昂贵时，可以将该阈值电流预先确定得比较高。这样，该阈值电流可以被设定得高，使得相对高的瞬态电流可以流经该电机并且借此例如可以流经该逆变器。例如，可以通过将组件或设备的信息发送给该电机来设定该阈值电流。例如，可以将设备特征曲线发送给该电机。接着，比如依据所存储的表格，可以基于该特征曲线来得出组件或设备的缺陷的成本。替选地或附加地，可以通过用户输入来预先确定该阈值电流。

23、因此，特别是依赖于经济性，可以有利地强制牺牲该电机的某些设备和/或组件和/或其它设备。例如，可以牺牲更便宜的设备，以便保护昂贵的设备或者更昂贵的电机。

24、按照另一实施方式，电联接的设备可以是接触器，并且可以依赖于该接触器的参数来预先确定该阈值电流。尤其是，该接触器可以安装在逆变器与电机之间，并且在断开状态下保护该逆变器和其它布置在该逆变器后面的设备以防在该电机处的高的端电压。尤其是，在一个实施方式中，该接触器可以是价格便宜的。因此，在这种实施方式中，可以牺牲该接触器，其方式是：预先确定相对低的阈值电流，使得：在更不利的时间点投入主动短路并且借此该电机的永磁体可能会永久性损坏之前，该接触器首先由于瞬态电流而遭受永久性损坏。

25、按照另一实施方式，可以预先确定阈值电流，该阈值电流在可能破坏该电机的组件或者被联接到该电机上的设备的组件的瞬态电流之下。因此，可以引入缓冲，使得即使在超过这里预先确定的阈值电流时，在该电机或者被联接到该电机上的设备处仍没有由于瞬态电流过高而发生永久性损坏。例如以安培为单位来表示的缓冲的相对和/或绝对水平可以依赖于该电机和/或这些设备的参数。

26、按照另一实施方式，该方法还可以具有如下步骤：调节永磁励磁电机的磁体的温度。尤其是，该用于调节这些磁体的温度的步骤可以在时间上在确定该至少一个另外的状态参数是否具有临界值的步骤之后并且在控制主动短路的投入的步骤之前、特别是在实际投入短路之前进行。调节磁体的温度尤其可以包括冷却该磁体。例如可以借助于液体和/或气体来进行该冷却。尤其可以使用相变，以便有效冷却这些磁体。例如，可以将液体涂覆到磁体上，该液体通过相对于该液体来看热的磁体而被加热并且可以从这些磁体吸收热量，使得该液体蒸发并且可以有效吸收这些磁体的热能，也就是说在短时间段内吸收很多热能。尤其是，通过降低这些磁体的温度，可以增加该电机的永磁体的磁化。因此，通过增加永磁体的磁化，可以抵抗在短路时和与之相关的磁场下的预期的瞬态电流，并且因此可以抵抗永久性损坏。调节也可以具有：设定到更高的温度值，尤其是通过加热这些磁体、例如借助于电热丝来加热这些磁体。借此，可以减少磁体的磁化，这降低了感应电压并且因此降低了在该电机处的端电压。借此，可以降低预期的瞬态电流。替选地或附加地，对投入主动短路的控制可以受此影响。

27、按照另一实施方式，该方法还可以具有如下步骤：操控机械制动器。操控机械制动器的步骤可以在时间上在确定该至少一个另外的状态参数是否具有临界值的步骤之后并且在控制主动短路的投入的步骤之前进行。利用该机械制动器，可以降低该电机的转速。借此，可以降低感应电压。因此，也可以有利地在时间上推迟主动短路，尤其是也可以完全避免该主动短路，原因尤其在于：通过降低在该电机处的转速，端电压无法超过阈值电压。至少可以通过降低端电压来降低预期的瞬态电流。

28、另一方面涉及一种控制器，该控制器被设立为执行根据上一方面的实施方式所述的方法来控制主动短路的投入。该控制器例如可以是车辆的控制器，并且可以经由车辆总线被联接到该车辆的其它控制器上。因此，该控制器例如可以经由该车辆总线来检测至少一个状态参数。此外，该控制器可以经由该车辆总线来检测端电压，并且如果感应电压超过阈值电压，则该控制器可以依赖于该端电压和该状态参数来确定该至少一个另外的状态参数是否具有临界值。此外，该控制装置可以被设立为：依赖于该确定来控制主动短路的投入。为此，该控制装置可以被设立为：将控制信号尤其是经由该车辆总线传送给另一控制器以用于短路。该另一控制器可以控制用于将该电机的端子短路的设备。