专利名称：用于电动车辆的转子温度估计的制作方法
技术领域：
技术领域通常涉及用于电动和混合动力电动车辆的驱动系统的系统和方法，并且更特别地，涉及用于估计电动车辆中的电动机的转子温度的系统和方法。
背景技术：
电动和混合动力车辆典型地包括由诸如高压电池组的直流(DC)电源驱动的交流电(AC)电动机。电池组提供直流电至转换器模块，其执行快速的转换功能以将DC电源转换为驱动AC电动机的AC电源。AC电动机典型地包括转子和定子组件。AC电动机的固有的控制取决于许多参数，包括工作期间转子和定子的温度。当AC电动机“起动”时(即，打开，通常被认为是“钥匙点 火”)，通常初始地估计转子温度近似等于定子温度。通常地，该初始的转子温度估计正常工作并且转子温度追踪或估计电路然后可以精确地追踪工作期间转子中温度的变化。然而，在AC电动机关闭(通常被认为是“钥匙熄火”)并且然后迅速地返回打开(通常被认为是“热起动”)的情况下，转子温度可以在定子温度之上80°C。由于典型的转子温度估计电路以缓慢的变化率响应，因此，如果完全的转矩被作用到电动机上，估计约为定子温度之上的转子温度可能导致过热。因此，需要为电动或混合动力电动车辆中“热起动”之后的转子温度估计提供一种简单，可靠并且经济合算的解决办法。此外，结合附图和上述技术领域和背景技术，从随后的详细说明和所附的权利要求中本发明的其它所需的特征和特性将会变得显而易见。
发明内容
根据示例性实施例，提供了一种用于估计电动车辆中的电动机的转子温度的转子温度估计的方法。一种方法包括使用快速模式转子温度估算器估计时间间隔中的用于车辆的电动机的控制器中的转子温度并且然后在时间间隔后停用快速模式转子温度估算器并且起动用于车辆的电动机的控制器中的正常模式转子温度估算器。根据示例性实施例，提供了一种用于估计电动车辆中的电动机的转子温度的转子温度估计的方法。该方法包括经由具有转子温度估算器的车辆控制器控制电动机，该转子温度估算器具有限制用于电动机的转子的温度估计增加的极限值。转子温度估算器的极限值临时地增加以提供快速模式温度估计。然后，转子温度估算器的极限值减少以恢复正常模式温度估计。根据另一示例性实施例，提供了一种用于估计电动车辆中的电动机的转子温度的系统。该系统包括电动机，提供用于电动机的转子的第一温度估计的热模型转子温度估算器，提供用于电动机的转子的第二温度估计的电阻转子温度估算器，该电阻转子温度估算器包括限制用于第二温度估计的温度估计增加的极限值以及使用第一温度估计或第二温度估计用于电动机的控制器。控制器构成为提供快速模式转子温度估计的同时临时地增加转子温度估算器的极限值。
本发明还提供了以下方案
I. ー种方法，包括
在时间间隔中使用快速模式转子温度估算器估计用于车辆电动机的控制器中的转子温度；以及
在时间间隔后停用快速模式转子温度估算器并且起动用于车辆电动机的控制器中的正常模式转子温度估算器。2.如方案I所述的方法，其中估计转子温度还包括在高转矩情况下使用快速模式转子温度估算器估计转子温度。3.如方案2所述的方法，其中在低转矩情况下停用快速模式转子温度估算器还包括起动用于电动机的控制器中的热模型转子温度估算器。
4.如方案I所述的方法，还包括当起动电动机时起动控制器中的快速模式转子温度估算器。5.如方案I所述的方法，其中起动正常模式转子温度估算器还包括将电阻转子温度估算器中的极限值減少至标准值。6.如方案I所述的方法，其中使用快速模式转子温度估算器估计转子温度还包括将电阻转子温度估算器中的极限值増加至在标准值之上増加的值。7.如方案6所述的方法，其中停用快速模式转子温度估算器还包括将电阻转子温度估算器中的极限值減少至标准值。8.如方案I所述的方法，其中时间间隔通过达到最大计数值的计数器来測量。9. 一种方法,包括
经由具有转子温度估算器的车辆控制器控制电动机，该转子温度估算器具有限制用于电动机的转子的温度估计增加的极限值；
临时地增加转子温度估算器的极限值以提供快速模式温度估计；以及 减少转子温度估算器的极限值以恢复正常模式温度估计。10.如方案9所述的方法，其中临时地增加极限值还包括在高转矩情况下临时地增加转子温度估算器的极限值。11.如方案9所述的方法，其中减少极限值还包括在低转矩情况下减少转子温度估算器的极限值并且起动用于电动机的控制器中的热模型转子温度估算器。12.如方案9所述的方法，其中临时地增加极限值还包括在时间间隔中临时地增加转子温度估算器的极限值。13.如方案9所述的方法，其中临时地增加极限值还包括临时地增加转子温度估算器的极限值，直到计数器达到最大计数值为止。14.如方案9所述的方法，其中减小极限值还包括在増加极限值之前恢复极限值。15. —种车辆，包括
电动机；
提供用于电动机的转子的第一温度估计的热模型转子温度估算器；
提供用于电动机的转子的第二温度估计的电阻转子温度估算器，该电阻转子温度估算器包括限制用于第二温度估计的温度估计增加的极限值；以及
使用第一温度估计或第二温度估计的用于电动机的控制器，该控制器构成临时地增加提供快速模式转子温度估计的电阻转子温度估算器的极限值。16.如方案15所述的车辆，控制器还构成为在低转矩情况下使用第一温度估计控制电动机。17.如方案15所述的车辆，控制器还构成为在高转矩情况下使用第二温度估计控制电动机。18.如方案15所述的车辆，控制器还构成为在当起动电动机时临时地增加电阻转子温度估算器的极限值。19.如方案15所述的车辆，控制器还构成为在时间间隔后减少电阻转子温度估算器的极限值。20.如方案15所述的车辆，控制器还构成为临时地增加转子温度估算器的极限 值，直到计数器达到最大计数值为止。
结合以下附图，在下文中将会描述本发明的主题，其中相同的数字表示相同的元件，并且
图I是适于使用本发明的示例性实施例的车辆的图解；
图2是图I的车辆的部件的更细节的图解；
图3是示出了根据示例性实施例用于估计图2的控制器中的转子温度的热模型估算器的工作的方框 图4是示出了根据示例性实施例用于估计图2的控制器中的转子温度的电阻转子温度估算器的工作的方框 图5是示出了热起动期间转子/定子温度变化的图表；
图6是示出了根据示例性实施例的转子温度估计方法的流程图；以及 图7是示出了根据示例性实施例的快速模式转子温度估计的图表。
具体实施例方式以下详细说明实质上仅仅是示例性的并且并不旨在限制公开的主题或其使用。此夕卜，并不旨在通过以上技术领域，背景技术，发明内容或以下具体实施方式
中存在的任何明示或暗示的理论进行限制。以下描述是指元件或特征“连接”或“连结”在一起。如在此使用的，“连接”可以指一个元件/特征直接地连接到(或直接连通到)另一元件/特征上，并且并不是必须机械地。同样地，“连结”可以指一个元件/特征直接或间接地连接到(或直接或间接地连通到)另一元件/特征上，并且并不是必须机械地。然而，应当理解，尽管在一个实施例中两个元件可以如下所述地进行“连接”，但在可替换的实施例中类似的元件可以进行“连结”，并且反之亦然。因此，尽管在此示出的示意图描述了元件的示例性布置，在实际的实施例中可能存在额外的干涉元件，装置，特征，或部件。还应当理解，图1-7仅仅是示例性的并且可以不按比例绘制。图I是根据本发明的车辆100的实施例简图。尽管车辆100被示出为纯电动车辆，但在此描述的技术和概念还可以适用于混合动力电动车辆。车辆100的图解的实施例包括，并不限制为连接到车载发电机104上的车辆控制模块102 ;车载能量存储系统106 ；以及驱动车轮110的电推进系统108。车辆控制模块102可以包括任意类型的处理元件或车辆控制器，并且配备有非易失性存储器，随机存取存储器(RAM)，离散和模拟输入/输出(1/0)，中央处理单元，和/或用于在车辆通信网络中连成网络的通信接ロ。在电动车辆实施例中，车载发电机104可以包括如果需要足够为能量存储系统106充电的小型气体(或其它的液体燃料)发电机。在混合动カ电动车辆实施例中，发电机104可以由用于推进车辆的车辆气体(或其它燃料)发动机或其一部分提供动力。车载能量存储系统106可以实现为具有单个电池模块或任意数目的单独电池模块的可充电电池组。车载能量存储系统106提供电能，该电能启动电推进系统108以为车轮110提供牵引力。尽管图I是以便于描述的非常简单的方式描述了各种电カ的和机械的连接和连结的示意图，但车辆100的实际实施例当然将使用在汽车エ业中非常公知的额外的物理部件以及装置。例如，许多传统的附件将要包含在市场上可买到的车辆中，例如窗户或镜子扫雾器，防抱死制动器系统，牵引或稳定性系统，照明系统，警报系统(例如，喇叭)，转弯指示 器(信号)，空调，加热座椅，视频/音频系统，以及用于使用者装置的电源插座ロ(总起来说，附件)。同样，车辆100可以是许多不同类型的汽车中的任ー种，例如，轿车，货车，卡车，或运动型多用途车辆(SUV)，并且可以是两轮驱动(2WD)(即，后轮驱动或前轮驱动)，四轮驱动(4WD)或全轮驱动(AWD)的。车辆100还可以合并任何一个或组合多种不同类型的发动机，例如汽油或柴油燃料燃烧发动机或“弾性燃料车辆”(FFV)发动机(即，或使用汽油和こ醇的混合物的发动机)或气体化合物(例如氢和/或天然气)燃料发动机。图2是根据示例性实施例的车辆100的选择的部件的更细节的方框图。在ー个示例性实施例中，电推进系统108包括AC感应电动机112，其具有定子116和转子114，转换器组件120，冷却系统140和一个或多个传感器150。控制器102更详细地示出为包括控制模块132，热模型转子温度估算器118和电阻转子温度估算器130。工作期间，控制器102处理扭矩命令并且产生控制转换器组件120以驱动感应电动机112的基准电压。感应电动机112在车辆100的传动轴(未示出)上产生转矩以驱动车轮110 (110)。控制器102部分地基于转子温度估计产生控制转换器组件120的基准电压。在低扭矩情况下(例如，低于5nm)，控制器使用热模型转子温度估算器118用于经由输入119的确定转子温度。在高扭矩情况下(例如，高于5nm)，控制器使用电阻转子温度估算器130用于经由输入131确定转子温度。感应电动机112可以是多相交流电(AC)马达，其通常包括成ー组以对应于操作相位的具有绕组或线圈的转子114和定子116。转换器组件120驱动感应电动机112的工作并且通常包括一个或多个转换器，其每个包括具有反并联的ニ极管的开关。在各种实施例中，开关实施为绝缘栅双极晶体管(IGBT),金属氧化物半导体场效应晶体管(M0SFET)，和/或等等。定子116的绕组在转换器组件120的开关之间电カ地连接以接收电流并且在感应电动机112中产生扭矩。在一个不例性实施例中，基于电源106的输入电压(VDC)和来自控制器102的控制信号134，转换器组件120以变化的速度提供交替的相电流以驱动感应电动机112的三个相位。具有诸如电机用油的冷却剂的冷却系统140在工作期间围绕并且冷却感应电动机112。传感器150可以包括任何适当类型的传感器，其用于收集推进系统108内的信息由控制器102使用。例如，传感器150可以确定或否则导出作为控制器102的输入136的冷却剂温度(!》_ )，转子位置(Θ J、转子转速(ωΓ),以及其它参数。图3是示出了根据示例性实施例使用图2的控制器102的热模型转子温度估算器118的转子温度估算器的工作的方框图。如上所述，热模型转子温度估算器118在具有低转矩值的工作条件下使用，例如，在小于5nm的转矩值时。热模型转子温度估算器118包括接收或导出用于转子温度估计的多个输入值的热模型块302。输入值包括互感系数(1^)304，转子感应系数(L,)306，用于定子电流部件的给定值(i*ds，i*qs) 308，低通滤波器的截止频率(ω。)310，拉普拉斯域算子312，以及冷却剂温度314。热模型是基于如下的公式(I)的关系的
权利要求
1.一种方法，包括 在时间间隔中使用快速模式转子温度估算器估计用于车辆电动机的控制器中的转子温度；以及 在时间间隔后停用快速模式转子温度估算器并且起动用于车辆电动机的控制器中的正常模式转子温度估算器。
2.如权利要求I所述的方法，其中估计转子温度还包括在高转矩情况下使用快速模式转子温度估算器估计转子温度。
3.如权利要求2所述的方法，其中在低转矩情况下停用快速模式转子温度估算器还包括起动用于电动机的控制器中的热模型转子温度估算器。
4.如权利要求I所述的方法，还包括当起动电动机时起动控制器中的快速模式转子温度估算器。
5.如权利要求I所述的方法，其中起动正常模式转子温度估算器还包括将电阻转子温度估算器中的极限值减少至标准值。
6.如权利要求I所述的方法，其中使用快速模式转子温度估算器估计转子温度还包括将电阻转子温度估算器中的极限值增加至在标准值之上增加的值。
7.如权利要求6所述的方法，其中停用快速模式转子温度估算器还包括将电阻转子温度估算器中的极限值减少至标准值。
8.如权利要求I所述的方法，其中时间间隔通过达到最大计数值的计数器来测量。
9.一种方法，包括 经由具有转子温度估算器的车辆控制器控制电动机，该转子温度估算器具有限制用于电动机的转子的温度估计增加的极限值； 临时地增加转子温度估算器的极限值以提供快速模式温度估计；以及 减少转子温度估算器的极限值以恢复正常模式温度估计。
10.一种车辆，包括 电动机； 提供用于电动机的转子的第一温度估计的热模型转子温度估算器； 提供用于电动机的转子的第二温度估计的电阻转子温度估算器，该电阻转子温度估算器包括限制用于第二温度估计的温度估计增加的极限值；以及 使用第一温度估计或第二温度估计的用于电动机的控制器，该控制器构成临时地增加提供快速模式转子温度估计的电阻转子温度估算器的极限值。
全文摘要
本发明涉及用于电动车辆的转子温度估计。根据示例性实施例，提供了一种用于估计电动车辆中的电动机的转子温度的转子温度估计。该方法包括使用快速模式转子温度估算器估计时间间隔中的用于车辆的电动机的控制器中的转子温度，并且然后在时间间隔后停用快速模式转子温度估算器并且起动用于车辆的电动机的控制器中的正常模式转子温度估算器。该系统包括电动机，包括限制用于温度估计的温度估计增加的极限值的电阻转子温度估算器，以及用于电动机的控制器，其使用温度估计并且构成为提供快速模式转子温度估计的同时临时地增加电阻转子温度估算器的极限值。
文档编号G01K13/08GK102853944SQ20121021462
公开日2013年1月2日 申请日期2012年6月27日 优先权日2011年6月27日
发明者M.坎贝尔, B.H.裴 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司