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1. DE102009005372 - Schätzen der Temperatur von Statorwicklungen eines Elektromotors

Anmerkung: Text basiert auf automatischer optischer Zeichenerkennung (OCR). Verwenden Sie bitte aus rechtlichen Gründen die PDF-Version.

[ DE ]
Patentansprüche
1. Verfahren mm Steuern eines Drehmomentbefehls, um ein Überhitzen einer oder mehrerer von mehreren Phasen eines Permanentmagnetmotors zu verhindern, wobei das Verfahren die Schritte umfasst, dass: ermittelt wird, ob eine detektierte Drehzahl des Permanentmagnetmotors kleiner als eine erste vorbestimmte Drehzahl ist;
eine Statortemperatur jeder der mehreren Phasen in Ansprechen auf erste thermische Impedanzen geschätzt wird, welche für jede der mehreren Phasen mit Bezug auf einen thermischen Neutralpunkt gemessen werden, wenn die detektierte Drehzahl des Permanentmagnetmotors kleiner als die erste vorbestimmte Drehzahl ist; und
der Drehmomentbefehl in Ansprechen auf die Statortemperatur einer oder mehrerer der mehreren Phasen herabgesetzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Schätzens der Statortemperatur jeder der mehreren Phasen den Schritt umfasst, dass die ersten thermischen Impedanzen für jede der mehreren Phasen des Permanentmagnetmotors in Ansprechen auf einen Kupferverlust jeder der mehreren Phasen berechnet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Schritt des Berechnens der ersten thermischen Impedanzen für jede der mehreren Phasen die Schritte umfasst, dass:
ein  quadratischer Mittelwertstrom des Wechselstroms (AC-RMS-Strom) jeder der mehreren Phasen des Permanentmagnetmotors berechnet wird;
der Kupferverlust jeder der mehreren Phasen des Permanentmagnetmotors in Ansprechen auf den gemessenen AC-RMS-Strom derselben berechnet wird; und
die  ersten thermischen Impedanzen in Ansprechen auf den Kupferverlust jeder der mehreren Phasen berechढnet werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Schätzens der Statortemperatur jeder der mehreren Phasen die Schritte umfasst, dass:
eine zweite thermische Impedanz des thermischen Neutralpunkts mit Bezug auf eine Kühlmitteltemperatur berechnet wird; und
die  Statortemperatur jeder der mehreren Phasen des Permanentmagnetmotors in Ansprechen auf die Kühlmitteltemperatur, auf erste Temperaturanstiege aufgrund entsprechender erster thermischen Impedanzen und auf einen zweiten Temperaturanstieg aufgrund der zweiten thermischen Impedanz geschätzt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, das ferner die Schritte umfasst, dass:
ermittelt wird, ob die detektierte Drehzahl des Permanentmagnetmotors größer als eine zweite vorbestimmte Drehzahl ist; und
die  Statortemperatur jeder der mehreren Phasen in Ansprechen auf eine Temperatur geschätzt wird, die von einem temperaturabhängigen Widerstand gemessen wird, der mit einer der mehreren Phasen des Permanentmagnetmotors verbunden ist, wenn die detektierte Drehzahl des Permanentmagnetmotors größer als die zweite vorbestimmte Drehzahl ist.
6. Verfahren nach Anspruch 5, das ferner den Schritt umfasst, dass die Statortemperatur jeder der mehreren Phasen in Ansprechen sowohl auf die ersten thermischen Impedanzen als auch auf die Temperatur, die durch den temperaturabhängigen Widerstand gemessen wird, geschätzt wird, wenn die detektierte Drehzahl des Permanentmagnetmotors größer als die erste vorbestimmte Drehzahl und kleiner als die zweite vorbestimmte Drehzahl ist.
7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Schritt des Schätzens der Statortemperatur jeder der mehreren Phasen, wenn die detektierte Drehzahl des Permanentmagnetmotors größer als die erste vorbestimmte Drehzahl und kleiner als die zweite vorbestimmte Drehzahl ist, die Schritte umfasst, dass:
ein  Skalierungskoeffizient in Ansprechen auf die detektierte Drehzahl berechnet wird; und
die  Statortemperatur jeder der mehreren Phasen in Ansprechen auf die ersten thermischen Impedanzen, die Temperatur, die durch den temperaturabhängigen Widerstand gemessen wird, und den Skalierungskoeffizienten geschätzt wird, wenn die detektierte Drehzahl des Permanentmagnetmotors größer als die erste vorbestimmte Drehzahl und kleiner als die zweite vorbestimmte Drehzahl ist.
8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Schritt des Schätzens der Statortemperatur jeder der mehreren Phasen in Ansprechen auf die ersten thermischen Impedanzen, die Temperatur, die durch den temperaturabhängigen Widerstand gemessen wird, und den Skalierungskoeffizienten den Schritt umfasst, dass die Statortemperatur jeder der mehreren Phasen in Ansprechen auf eine Summe aus einem Produkt der ersten thermischen Impedanzen und des Skalierungskoeffizienten und einem Produkt der Temperatur, die durch den temperaturabhängigen Widerstand gemessen wird, und einer Differenz zwischen Eins und dem Skalierungskoeffizienten geschätzt wird.
9. Temperaturschätzcontroller für einen Permanentmagnetmotor, umfassend:
ein  Temperaturschätzmodul für niedrige Drehzahl, um eine Statortemperatur jeder von mehreren Phasen des Permanentmagnetmotors in Ansprechen auf erste thermische Impedanzen zu schätzen, welche für jede der mehreren Phasen mit Bezug auf einen thermischen Neutralpunkt berechnet werden;
ein Übergangsmodul, das mit dem Temperaturschätzmodul für niedrige Drehzahl gekoppelt ist und die Statortemperaturen jeder der mehreren Phasen des Permanentmagnetmotors so ausgibt, wie sie von dem Temperaturschätzmodul für niedrige Drehzahl ermittelt werden, wenn eine detektierte Drehzahl des Permanentmagnetmotors kleiner als eine erste vorbestimmte Drehzahl ist; und
einen Block zur temperaturabhängigen Herabsetzung des Drehmomentbefehls, der mit dem Übergangsmodul gekoppelt ist und einen Drehmomentbefehl in Ansprechen auf die Statortemperatur einer oder mehrerer der mehreren Phasen herabsetzt.
10. Temperaturschätzcontroller nach Anspruch 9, wobei das Temperaturschätzmodul für niedrige Drehzahl ein Kühlmitteltemperatursignal empfängt und eine zweite thermische Impedanz des thermischen Neutralpunkts mit Bezug auf das Kühlmitteltemperatursignal berechnet, wobei das Temperaturschätzmodul für niedrige Drehzahl die Statortemperatur jeder der mehreren Phasen des Permanentmagnetmotors in Ansprechen auf das Kühlmitteltemperatursignal, auf erste Temperaturanstiege aufgrund der entsprechenden ersten thermischen Impedanzen, und auf einen zweiten Temperaturanstieg aufgrund der zweiten thermischen Impedanz schätzt.
11. Temperaturschätzcontroller nach Anspruch 9, der ferner ein Temperaturschätzmodul für hohe Drehzahl umfasst, um die Statortemperatur jeder der mehreren Phasen des Permanentmagnetmotors in Ansprechen auf einen temperaturabhängigen Widerstand zu schätzen, der mit einer der mehreren Phasen des Permanentmagnetmotors verbunden ist, wobei das Übergangsmodul ferner mit dem Temperaturschätzmodul für hohe Drehzahl gekoppelt ist und die Statortemperaturen jeder der mehreren Phasen des Permanentmagnetmotors so ausgibt, wie sie durch das Temperaturschätzmodul für hohe Drehzahl berechnet werden, wenn die detektierte Drehzahl des Permanentmagnetmotors größer als eine zweite vorbestimmte Drehzahl ist.
12. Temperaturschätzcontroller nach Anspruch 11, wobei das Übergangsmodul die Statortemperatur jeder der mehreren Phasen des Permanentmagnetmotors so ausgibt, wie sie durch ein Kombinieren der Ausgänge des Temperaturschätzmoduls für niedrige Drehzahl und des Temperaturschätzmoduls für hohe Drehzahl ermittelt werden, wenn die detektierte Drehzahl des Permanentmagnetmotors größer als die erste vorbestimmte Drehzahl und kleiner als die zweite vorbestimmte Drehzahl ist.
13. Temperaturschätzcontroller nach Anspruch 12, der ferner einen Skalierungskoeffizientenberechner zum Berechnen eines Skalierungskoeffizienten in Ansprechen auf die detektierte Drehzahl des Permanentmagnetmotors umfasst, wobei das Übergangsmodul mit dem Skalierungskoeffizientenberechner gekoppelt ist, um davon den Skalierungskoeffizienten zu empfangen, und die Statortemperaturen jeder der mehreren Phasen des Permanentmagnetmotors in Ansprechen auf den Skalierungskoeffizienten ausgibt, wenn die detektierte Drehzahl des Permanentmagnetmotors größer als die erste vorbestimmte Drehzahl und kleiner als die zweite vorbestimmte Drehzahl ist.
14. Elektromotorsystem, das umfasst:
einen Permanentmagnet-Elektromotor, der mehrere Phasen umfasst;
einen Wechselrichter, der mit den mehreren Phasen des Permanentmagnet-Elektromotors gekoppelt ist und eine elektrische Steuerung dafür bereitstellt;
ein  Kühlmittel, das mit dem Permanentmagnet-Elektromotor gekoppelt ist, um eine Temperatur desselben im Betrieb zu verringern;
einen Resolver, der mit dem Permanentmagnet-Elektromotor gekoppelt ist, um eine Drehzahl desselben zu detektieren und ein Signal der detektierten Drehzahl in Ansprechen auf die Drehzahl des Permanentmagnet-Elektromotors zu erzeugen;
einen temperaturabhängigen Widerstand, der mit einer der mehreren Phasen gekoppelt ist, um eine Temperatur derselben zu ermitteln und ein Phasentemperatursignal in Ansprechen auf die Temperatur der einen der mehreren Phasen zu erzeugen;
einen Kühlmitteltemperaturdetektor, der mit dem Kühlmittel zur Ermittlung einer Temperatur desselben gekoppelt ist; und
einen Temperaturschätzcontroller, der mit dem Wechselrichter und dem Resolver gekoppelt ist, um eine Statortemperatur jeder der mehreren Phasen des Permanentmagnet-Elektromotors in Ansprechen auf erste thermische Impedanzen zu schätzen, die für jede der mehreren Phasen mit Bezug auf einen thermischen Neutralpunkt gemessen werden, und um einen Drehmomentbefehl herabzusetzen, um einen herabgesetzten Drehmomentbefehl in Ansprechen auf die Statortemperatur einer oder mehrerer der mehreren Phasen zu erzeugen, wenn das Signal der detektierten Drehzahl kleiner als eine erste vorbestimmte Drehzahl ist, wobei der Wechselrichter für eine elektrische Steuerung der mehreren Phasen des Permanentmagnet-Elektromotors in Ansprechen auf den herabgesetzten Drehmomentbefehl sorgt.
15. Elektromotorsystem nach Anspruch 14, wobei der Temperaturschätzcontroller ferner mit dem Kühlmitteltemperaturdetektor gekoppelt ist und eine zweite thermische Impedanz des thermischen Neutralpunkts mit Bezug auf ein Kühlmitteltemperatursignal ermittelt, das von dem Kühlmitteltemperaturdetektor empfangen wird, wobei der Temperaturschätzcontroller die Statortemperatur jeder der mehreren Phasen des Permanentmagnet-Elektromotors in Ansprechen auf das Kühlmitteltemperatursignal, auf erste Temperaturanstiege aufgrund entsprechender erster thermischer Impedanzen und auf einen zweiten Temperaturanstieg aufgrund der zweiten thermischen Impedanz schätzt.
16. Elektromotorsystem nach Anspruch 14, wobei der Temperaturschätzcontroller ferner mit dem temperaturabhängigen Widerstand gekoppelt ist und die Statortemperatur jeder der mehreren Phasen des Permanentmagnet-Elektromotors in Ansprechen auf das Phasentemperatursignal schätzt, wenn das Signal der detektierten Drehzahl größer als eine zweite vorbestimmte Drehzahl ist.
17. Elektromotorsystem nach Anspruch 16, wobei der Temperaturschätzcontroller die Statortemperatur jeder der mehreren Phasen des Permanentmagnet-Elektromotors in Ansprechen auf das Phasentemperatursiढgnal und die ersten thermischen Impedanzen schätzt, wenn das Signal der detektierten Drehzahl größer als die erste vorbestimmte Drehzahl und kleiner als die zweite vorbestimmte Drehzahl ist.
18. Elektromotorsystem nach Anspruch 17, wobei der Temperaturschätzcontroller einen Skalierungskoeffizientenberechner umfasst, der mit dem Resolver gekoppelt ist, um einen Skalierungskoeffizienten in Ansprechen auf das Signal der detektierten Drehzahl zu berechnen, wobei der Temperaturschätzcontroller die Statortemperatur jeder der mehreren Phasen des Permanentmagnet-Elektromotors in Ansprechen auf das Phasentemperatursignal, die ersten thermischen Impedanzen und den Skalierungskoeffizienten schätzt, wenn das Signal der detektierten Drehzahl größer als die erste vorbestimmte Drehzahl und kleiner als die zweite vorbestimmte Drehzahl ist.
19. Elektromotorsystem nach Anspruch 14, wobei der Permanentmagnet-Elektromotor ein synchroner Wechselstrom-Elektromotor (AC-Elektromotor) ist.
20. Elektromotorsystem nach Anspruch 14, wobei der Wechselrichter mehrere Bipolartransistoren mit isolierter Gateelektrode (IGBTs) umfasst, die mit dem Temperaturschätzcontroller gekoppelt sind, wobei die mehreren IGBTs den Betrieb des Permanentmagnet-Elektromotors in Ansprechen auf den herabgesetzten Drehmomentbefehl steuern.