[发明专利]电驱动单元、操作电驱动单元的方法和计算温度的方法

说明书

本发明涉及用于计算电驱动单元(12)处的温度的方法(10)、用于包括具有定子和转子的电动机的车辆的电驱动单元(12)以及用于操作所述类型的电驱动单元(12)的方法。

技术领域

本发明涉及根据权利要求1的前序部分的用于计算温度的方法。本发明还涉及根据权利要求9的前序部分的电驱动单元和根据权利要求10的用于操作电驱动单元的方法。

背景技术

在具有电驱动单元——例如具有电动机作为牵引驱动装置的车辆中，为了确保电动机的最可靠的可能模式，需要了解电动机中存在的温度。通过了解电动机中的确切温度，可以以更有针对性的方式利用电动机的性能极限。如果电驱动单元达到临界温度，则电动机中的永磁体可能会退磁，并且定子中的绝缘材料可能会熔化。

确定实际温度的最可靠的方法是直接测量和监视电驱动单元中感兴趣的感测区域处的温度。然而，直接温度测量并不总能实现。例如，如果用于精确测量温度的温度传感器由于可用空间或由于功能而不能附接至预期的检测区域。

如果所选择的检测区域处的温度不能被直接测量，例如如果仅使用单个温度传感器，则可以使用温度模型来计算和估计其他位置处的温度。已知用于计算电驱动单元中的温度的多种不同方法。

US 2011/0084638 A1描述了一种温度估计模块，该温度估计模块根据定子中的测量的电流和测量的油温来计算电动机中的马达温度。

在JP H 0654572 A中，使用电动机的热模型计算电动机的线圈中的温度。线圈中的温度根据线圈的温度相关的电阻来计算，其中电阻是通过测量电压和电流来确定的。

在WO 2015 101 107 A1中，基于马达温度模型根据对电动机进行控制的电力电子设备中的温度来估计电动机中的温度。

发明内容

本发明的目的是以更精确和可靠的方式计算电驱动单元上的温度。

这些目的中的至少一个目的通过具有权利要求1的特征的用于计算温度的方法来实现。因此，即使温度检测元件中存在故障，也可以计算状态变量，同时考虑了到电驱动单元的大量热输入。在温度检测元件中断期间、例如在温度检测元件出现故障的情况下，温度计算的完全暂停可能不会发生。因此，即使缺少测量变量，在温度检测元件故障期间也可以进行状态变量的温度计算。提高了温度计算的准确性。

状态空间模型可以是输入变量与输出变量之间的线性时不变(LTI)模型。LTI模型可以用以下两个等式来描述。

其中，x是状态变量，u是输入变量，y是输出变量，A是系统矩阵，B是输入矩阵，以及C是输出矩阵。

状态变量优选地是不可测量的值，例如不可接近的位置处的温度和/或热流。

系统观测器可以是龙伯格观测器，并且可以用以下两个等式来描述。

其中，x_m是模型状态变量，u是输入变量，y是与输出变量相对应的测量变量，y_m是模型输出变量，A是系统矩阵，B是输入矩阵，C是输出矩阵，以及L是反馈矩阵。

在本发明的优选实施方式中，当存在与温度检测元件中的故障相对应的检测状态信号时，开启吞吐量模式。

在本发明的具体实施方式中，当存在与温度检测元件的正常模式相对应的检测状态信号时，开启控制模式。

在本发明的另一具体实施方式中，输入变量指示到电驱动单元的热输入。模型状态变量可以是与模型输出变量不同的温度，以及模型输出变量可以是表示测量变量的温度。输入变量可以是电功率、电压和/或热流。