用于确定电机绕组温度的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于确定电机绕组温度的方法以及一种带有控制器的机动车，所 述控制器被构造用于实施所述方法。
【背景技术】
[0002] 电机例如三相交流电机通常具有绕组，绕组在运行中交替地被通电、即被供电，并 由此使转子运动。通电使绕组变热，由此可能会造成电机损坏。
[0003] 为防止电机由于过热而损坏，需要监控相应电机的当前温度、尤其是电机绕组的 温度，并在必要时关闭电机。
[0004] 为检测电机的当前温度，可以使用温度传感器，但温度传感器构成成本要素并具 有测量差异，所以相应的测量一直有误差/不准确性。
[0005] 现有技术描述了用于确定电机温度的方法和设备。
[0006] 欧洲专利文献EP 1 249 060 B1公开了一种用于防止电动机的热负荷过大的方 法，其中使用不同的电动机特征参数例如电流强度、电压和转速来确定为激励电动机所需 的磁通量作为与温度有关的电动机参数。
[0007] 德国公开文献DE 31 11 818 A1公开了一种用于确定电机绕组温度的方法，其中 通过施加在电机上的电压和流向电机的电流计算出代表相应的电机电阻的值，借助该值确 定相应的绕组温度值。
[0008] 德国专利文献DE 37 36 303 C2公开了一种利用在未通电阶段在绕组中感生出的 电磁力来确定无刷直流电机的温度的方法。
[0009] DE 10 2008 001 807 A1公开了一种用于确定混合动力车辆的电动机的转子温度 的方法，其中通过在混合动力车辆运行过程中测量电动机的运行参数来确定转子温度。
[0010] 此外，德国公开文献DE 102 54 295 A1公开了一种用于确定永磁体励磁激励的电 机的转子温度或磁体温度的方法，其中基于当前的空转电压和参考空转电压来计算转子温 度。
【发明内容】
[0011] 在此背景下提出了一种用于确定电机绕组当前温度的方法，在该方法中根据在电 机"空转"状态期间检测到的电压和在电机"主动短路"状态期间检测到的电流强度计算出 定子绕组电阻，并使用当前的定子绕组电阻来计算电机的绕组、即定子绕组的当前温度。
[0012] 实施方案从说明书和所属的权利要求书中得出。
[0013] 所述方法的基础是：利用在相应电机的不同运行状态期间所确定的运行参数来计 算温度。尤其是在所述方法中规定，将相应电机切换到"空转"状态和"主动短路"状态，在 "空转"状态下电机不做功，而在"主动短路"状态下电机的相应连接导线暂时地被桥接、即 相互连接。
[0014] 运行参数在本发明上下文中应被理解为在电机运行中要测量的参量的大小，所述 参量尤其是感生电压以及感生电流强度。
[0015] 在所述方法的实施方案中规定，在"空转"状态期间通过所检测到的电压计算磁通 量，而在"主动短路"状态期间利用在"空转"状态期间计算出的当前磁通量和在"主动短路" 状态期间所检测到的电流强度计算出当前的定子绕组电阻。
[0016] "主动短路"状态和"空转"状态特别有利地适用于计算电机的当前特征、例如温 度，这是因为在"主动短路"状态下，存在于相应电机上的当前电压值为零，而在"空转"状 态下，存在于相应电机上的电流强度值为零。由于在相应的"主动短路"和"空转"状态下 都如上所述地存在电压和电流强度的恒定值，所以可以通过这些值求解用于计算相应电机 特征的方程式。
[0017] 在将电机切换至"空转"状态时，电机的功率电子设备的半导体被阻断，从而不再 有电流流动，而电压相应于由转动的永磁体感生出的电压或相应的磁通量电压还与 永磁体的转速和当前温度有关。相应地，可以通过在"空转"状态期间确定的电压推断 出当前的磁通量，因为磁通量与所存在的电压成比例，如公式（1)所示：
[0018]
[0019] 其中：
[0020] 1^ =空转电压以]，〇^1=2*31*转速[1/8]。
[0021] 在转速已知和通过例如电压测量装置确定了电压的情况下，可以根据公式（2)计 算磁通密度ΨΡΜ:
[0023] 通过将电机切换至"主动短路"状态可以在磁通量已知的情况下利用感生电流强 度推断出当前的绕组电阻，因为绕组电阻随磁通量和感生电流强度而变化，如公式（3)所 示：
[0025] 其中：
[0026] IAKS =短路电流[Α(安培）]
[0027] ΨΡΜ =磁通链，即磁通密度，（效率指标）[Vs (伏特*秒）]
[0028] p =极对数
[0029] η =转速[1/min (1/ 分钟）]
[0030] Ls=串联电感[H(亨利）]
[0031] Rs=串联电阻[Ohm(欧姆）]
[0032] K=电机成三角形接线时，
电机成星形接线时，Delta = 1。优选地， K = Delta〇
[0033] 利用已知的磁体温度可以通过方程式（3)确定定子绕组电阻Rs，利用该定子绕组 电阻结合铜的温度系数a 可以计算出定子的绕组温度T statOT。
[0034] 由于相应绕组的温度并因此相应电机的温度都随当前的绕组电阻和当前的磁通 量而改变，所以通过磁通量和电流强度这些运行参数能够推断出相应绕组或相应电机的温 度。
[0035] 通过一系列的对"空转"和"主动短路"状态下的电压和电流强度的测量，可以例 如利用公式（4)计算出相应的电机的当前温度：
[0037]其中：
[0038] Tstator =定子的绕组温度
[0039] Rs-20 = 20。。时的串联电阻[Ohm]
[0040] a cu =铜的温度系数=3. 9e_3[l/K]
[0041] 可以想到，通过使用电机的每个合适的运行参数或各运行参数的相应组合实施所 述方法，所述运行参数或运行参数组合随温度而变化。
[0042] 为在车辆中实施所述方法，把为通过公式（1)至（4)计算相应的值所需的表格或 值通过例如特征曲线族存储在控制器中，在此，例如第一特征曲线族Ψ ΡΜ是磁体温度和机 器转速（在测试台上）的函数，其中，第一轴是转速轴，第二轴是磁体温度轴、即永磁体温度 轴，而第三轴是磁通链Ψ ΡΜ轴。
[0043] 此外，可以例如在控制器中存储第二特征曲线族IAKS