本發(fā)明涉及估計(jì)電動(dòng)機(jī)中的永久磁鐵的溫度的方法。更具體地，其涉及估計(jì)電動(dòng)機(jī)中的永久磁鐵的溫度的方法，所述方法能夠精確估計(jì)包括在電動(dòng)機(jī)中的永久磁鐵的溫度，從而阻止磁鐵的退磁。

背景技術(shù)：

由于取決于操作條件而在永久磁鐵中發(fā)生的渦流損耗，過(guò)量的熱可從環(huán)保型車(chē)輛中安裝的內(nèi)置式永磁同步電動(dòng)機(jī)(IPMSM)生成，其結(jié)果是磁鐵可退磁。

此外，永久磁鐵的退磁可引發(fā)問(wèn)題，諸如電動(dòng)機(jī)性能的下降以及用于保護(hù)電動(dòng)機(jī)控制中逆變器的功率模塊的耐壓的控制性能的下降。

因此，有必要提供基于電動(dòng)機(jī)的操作條件實(shí)時(shí)估計(jì)磁鐵的溫度的方法。

在常規(guī)的永久磁鐵估計(jì)方法中，轉(zhuǎn)子側(cè)上的永久磁鐵的溫度使用安裝到電動(dòng)機(jī)的定子線圈的溫度傳感器估計(jì)。

更具體地，在常規(guī)的永久磁鐵估計(jì)方法中，安裝到電動(dòng)機(jī)的定子線圈的溫度傳感器測(cè)量定子線圈的溫度，且測(cè)得的定子線圈的溫度被視為永久磁鐵的溫度(定子線圈的溫度＝永久磁鐵的溫度)。

被估計(jì)的永久磁鐵的溫度用于構(gòu)建電流圖，此外，用作每磁鐵溫度的Id/Iq電流控制因素并作為功率模塊的耐壓的規(guī)范。

然而，常規(guī)的永久磁鐵估計(jì)方法有以下問(wèn)題。

第一，取決于電動(dòng)機(jī)的操作狀態(tài)，永久磁鐵中出現(xiàn)渦流損耗。如果由于渦流損耗，熱從永久磁鐵生成，使用溫度傳感器測(cè)得的定子線圈的溫度和永久磁鐵的溫度之間出現(xiàn)差異，如圖1所示。結(jié)果，精確測(cè)量基于電動(dòng)機(jī)的操作條件的永久磁鐵的溫度是不可行的。

第二，由于定子線圈和永久磁鐵之間的溫度差異，每磁鐵溫度的Id/Iq電流控制因素可能不精確，其結(jié)果是用于電動(dòng)機(jī)控制的逆變器的電流控制性能降低，使得難以確立用于保護(hù)功率模塊的耐壓的控制規(guī)范。

第三，不能精確估計(jì)永久磁鐵的溫度，其結(jié)果是由于永久磁鐵的退磁，電動(dòng)機(jī)的輸出性能降低。

以上在背景部分中公開(kāi)的信息僅為了提高對(duì)本發(fā)明的背景技術(shù)的理解，因此這些信息可包含不形成已為本國(guó)普通技術(shù)人員所知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有技術(shù)相關(guān)的上述問(wèn)題而提出的，且本發(fā)明的目的是提供估計(jì)電動(dòng)機(jī)中的永久磁鐵的溫度的方法，其能夠通過(guò)分析通過(guò)永久磁鐵溫度的變化和基于實(shí)際測(cè)得的值的每電動(dòng)機(jī)操作條件的轉(zhuǎn)子損耗之間的相互關(guān)系導(dǎo)出傳熱系數(shù)，并使用其構(gòu)建永久磁鐵的熱模型以估計(jì)永久磁鐵的溫度。因此，能夠基于電動(dòng)機(jī)的操作條件精確估計(jì)永久磁鐵的實(shí)時(shí)溫度。

一方面，本發(fā)明提供一種估計(jì)電動(dòng)機(jī)中的永久磁鐵的溫度的方法，所述方法包括將電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩/速度代入到轉(zhuǎn)子鐵損圖中以獲得基于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩/速度的轉(zhuǎn)子鐵損，且使用獲得的轉(zhuǎn)子鐵損和基于電動(dòng)機(jī)速度的變化不同地導(dǎo)出的傳熱系數(shù)估計(jì)永久磁鐵的溫度。

在一些形式中，轉(zhuǎn)子鐵損圖在實(shí)際測(cè)量每電動(dòng)機(jī)速度/轉(zhuǎn)矩的所述轉(zhuǎn)子鐵損之后基于每電壓的效率圖數(shù)據(jù)而構(gòu)建，所述每電壓的效率圖數(shù)據(jù)基于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩/速度而得到。

在另一形式中，在轉(zhuǎn)子鐵損的獲得中，基于電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩/速度被代入到轉(zhuǎn)子鐵損圖中，以便通過(guò)每電壓的圖插值獲得基于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩/速度的轉(zhuǎn)子鐵損。

在另一形式中，傳熱系數(shù)通過(guò)分析實(shí)際測(cè)得的轉(zhuǎn)子鐵損和所述永久磁鐵的溫度的增加值之間的相互關(guān)系導(dǎo)出。

在另一形式中，永久磁鐵的溫度使用下列方程式估計(jì)：Y＝C_t(Ax+B)，其中Y表示被估計(jì)的所述永久磁鐵的溫度，C_t表示時(shí)間常數(shù)，x表示轉(zhuǎn)子鐵損，且A和B表示傳熱系數(shù)，該傳熱系數(shù)是被估計(jì)的系數(shù)。

以下討論本發(fā)明的其它方面和形式。

應(yīng)該理解，如本文所用的術(shù)語(yǔ)“車(chē)輛”或“車(chē)輛的”或其它類(lèi)似術(shù)語(yǔ)通常包括機(jī)動(dòng)車(chē)輛，如包括運(yùn)動(dòng)型多用途車(chē)(SUV)、公共車(chē)輛、卡車(chē)、各種商用車(chē)輛的客用汽車(chē)，包括各種小船、輪船的船只，飛機(jī)等等，且包括混合動(dòng)力車(chē)輛、電動(dòng)車(chē)輛、插電式混合動(dòng)力電動(dòng)車(chē)輛，氫動(dòng)力車(chē)輛和其他替代燃料車(chē)輛(例如，源于非石油資源的燃料)。如本文所指的混合動(dòng)力車(chē)輛是有兩種或多種動(dòng)力源的車(chē)輛，例如以汽油動(dòng)力和電動(dòng)力為動(dòng)力源的車(chē)輛。

以下討論本發(fā)明的上述和其它特征。

附圖說(shuō)明

本發(fā)明的以上和其他特點(diǎn)現(xiàn)將參照通過(guò)附圖示出的示例性實(shí)施來(lái)詳細(xì)描述，該附圖僅通過(guò)說(shuō)明的方式在下文中給出，因此不是對(duì)本發(fā)明進(jìn)行限制，且其中：

圖1是示出在電動(dòng)機(jī)的負(fù)載操作期間一段時(shí)間內(nèi)永久磁鐵和定子線圈之間的溫度差異的圖表；

圖2是示意性示出估計(jì)電動(dòng)機(jī)中的永久磁鐵的溫度的方法的視圖，尤其是分析基于實(shí)際測(cè)量的轉(zhuǎn)子鐵損和永久磁鐵溫度之間的相互關(guān)系的過(guò)程；

圖3是示出估計(jì)電動(dòng)機(jī)中的永久磁鐵的溫度的方法的控制圖，尤其是估計(jì)基于電動(dòng)機(jī)的操作條件的永久磁鐵溫度的過(guò)程；

圖4是示出使用估計(jì)永久磁鐵的溫度的方法估計(jì)的永久磁鐵溫度和實(shí)際測(cè)得的溫度之間的比較的圖表；且

圖5是示出當(dāng)電動(dòng)機(jī)的操作條件變化時(shí)使用估計(jì)電動(dòng)機(jī)中的永久磁鐵的溫度的方法估計(jì)的永久磁鐵溫度和實(shí)際測(cè)得的溫度之間的比較的圖表。

應(yīng)該理解，附圖不一定按比例繪制，而是呈現(xiàn)說(shuō)明本發(fā)明的基本原理的各種優(yōu)選特征的稍微簡(jiǎn)化的表示。如本文所公開(kāi)的本發(fā)明的具體設(shè)計(jì)特征(包括例如具體尺寸、取向、位置以及形狀)將部分通過(guò)特定的預(yù)期應(yīng)用和使用環(huán)境來(lái)確定。

在圖中，遍及附圖中若干圖形的參考數(shù)字指的是本發(fā)明相同或等同的部件。

具體實(shí)施方式

以下將詳細(xì)參考本發(fā)明的各種形式，其實(shí)例在附圖中示出并在下面描述。雖然將結(jié)合示例性形式描述本發(fā)明，應(yīng)該理解，本描述不旨在將本發(fā)明限制到那些示例性形式。正相反，本發(fā)明旨在不僅涵蓋示例性形式，而且涵蓋可包括在如所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的各種替代物、修改、等效物和其它形式。

如前所述，由于基于電動(dòng)機(jī)的操作條件，定子線圈和永久磁鐵之間的溫度偏差，電流圖參考誤差和永久磁鐵的高溫退磁可發(fā)生。

定子線圈和永久磁鐵之間的溫度差異由損失熱而不是對(duì)流熱引起，損失熱是由于渦流損耗，其是電動(dòng)機(jī)在負(fù)載操作條件下的轉(zhuǎn)子鐵損的部分，所述對(duì)流熱是由于由定子線圈生成的熱。因此，本發(fā)明的特征在于構(gòu)建熱模型，其能夠?qū)崟r(shí)估計(jì)由渦流損耗引起的熱損耗。

換句話說(shuō)，本發(fā)明的特征在于提供估計(jì)電動(dòng)機(jī)中的永久磁鐵的溫度的方法，其能夠基于每電壓的效率圖數(shù)據(jù)構(gòu)建轉(zhuǎn)子離子圖，該每電壓的效率圖數(shù)據(jù)基于應(yīng)用到電動(dòng)機(jī)的每電壓的轉(zhuǎn)矩/速度而得，并且，通過(guò)分析永久磁鐵溫度的變化和基于實(shí)際測(cè)得的值的每電動(dòng)機(jī)操作條件的轉(zhuǎn)子鐵損之間的相互關(guān)系，導(dǎo)出磁鐵溫度估計(jì)方程式，并使用導(dǎo)出的磁鐵溫度估計(jì)方程式，實(shí)時(shí)估計(jì)基于電動(dòng)機(jī)的操作條件的永久磁鐵的溫度。

圖2是示意性示出估計(jì)電動(dòng)機(jī)中的永久磁鐵的溫度的方法的視圖，尤其是分析基于實(shí)際測(cè)量的轉(zhuǎn)子鐵損和永久磁鐵溫度之間的相互關(guān)系的過(guò)程；圖3是示出估計(jì)電動(dòng)機(jī)中的永久磁鐵的溫度的方法的控制圖，尤其是基于電動(dòng)機(jī)的操作條件估計(jì)永久磁鐵溫度的過(guò)程。

在估計(jì)電動(dòng)機(jī)中的永久磁鐵的溫度的方法中，首先實(shí)際測(cè)量基于電動(dòng)機(jī)的負(fù)載操作的每電動(dòng)機(jī)速度/轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)子鐵損P_{rotor_iron_loss}。

隨后，構(gòu)建轉(zhuǎn)子鐵損圖以用于每電動(dòng)機(jī)速度/轉(zhuǎn)矩的實(shí)際測(cè)得的轉(zhuǎn)子鐵損的數(shù)據(jù)化。

轉(zhuǎn)子鐵損圖在實(shí)際測(cè)量每電動(dòng)機(jī)速度/轉(zhuǎn)矩的所述轉(zhuǎn)子鐵損之后基于每電壓的效率圖數(shù)據(jù)而構(gòu)建，所述每電壓的效率圖數(shù)據(jù)基于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩/速度而得到。

因此，實(shí)際測(cè)量每電動(dòng)機(jī)速度/轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)子鐵損以構(gòu)建基于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩/速度的每電壓的轉(zhuǎn)子鐵損圖。

此外，分析實(shí)際測(cè)得的轉(zhuǎn)子鐵損P_{rotor_iron_loss}和永久磁鐵溫度的增加值ΔTmag之間的相互關(guān)系以導(dǎo)出永久磁鐵的傳熱系數(shù)。

如可從圖2的圖表中看出，實(shí)際測(cè)得的轉(zhuǎn)子鐵損P_{rotor_iron_loss}隨電動(dòng)機(jī)速度變化而變化，且永久磁鐵溫度的增加值ΔTmag隨實(shí)際測(cè)得的轉(zhuǎn)子鐵損變化而變化。因此，能夠?qū)С龌陔妱?dòng)機(jī)速度的變化的永久磁鐵的傳熱系數(shù)。

如可從圖3的表格中看出，永久磁鐵的傳熱系數(shù)(其為被估計(jì)的系數(shù))基于電動(dòng)機(jī)速度的變化不同地導(dǎo)出。使用所導(dǎo)出的傳熱系數(shù)基于轉(zhuǎn)子鐵損的磁鐵溫度估計(jì)方程式可由下面的方程式1限定。

方程式1

Y＝C_t(Ax+B)其中Y表示被估計(jì)的永久磁鐵的溫度，C_t表示時(shí)間常數(shù)，x表示轉(zhuǎn)子鐵損，且A和B表示傳熱系數(shù)(被估計(jì)的系數(shù))。

以下將參考圖3詳細(xì)描述估計(jì)電動(dòng)機(jī)中的永久磁鐵的溫度的方法。

首先，基于電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩(Te)/速度(rpm)被代入到轉(zhuǎn)子鐵損圖中以便通過(guò)每電壓的圖插值獲得基于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩/速度的轉(zhuǎn)子鐵損。

隨后，獲得的轉(zhuǎn)子鐵損P_{rotor_iron_loss}和電動(dòng)機(jī)速度被輸入到永久磁鐵估計(jì)計(jì)算單元。

永久磁鐵估計(jì)計(jì)算單元使用轉(zhuǎn)子鐵損和基于電動(dòng)機(jī)速度的變化不同地導(dǎo)出的傳熱系數(shù)估計(jì)永久磁鐵溫度。

即，轉(zhuǎn)子鐵損x、基于電動(dòng)機(jī)速度變化的傳熱系數(shù)A和B，以及時(shí)間常數(shù)C_t(其為電動(dòng)機(jī)操作時(shí)間)被代入到方程式1：Y＝C_t(Ax+B)中，以便獲得永久磁鐵溫度Y(Y＝Pm_temp＝Mag_Temp(Est))。

獲得的永久磁鐵溫度可基于電動(dòng)機(jī)的實(shí)時(shí)操作條件實(shí)時(shí)估計(jì)，且可用于保護(hù)逆變器中的功率模塊的耐壓并阻止永久磁鐵的退磁。

在電動(dòng)機(jī)的相同操作點(diǎn)處，在一段時(shí)間內(nèi)比較獲得的永久磁鐵溫度與實(shí)際測(cè)得的值(通過(guò)實(shí)際實(shí)驗(yàn)測(cè)得的永久磁鐵的溫度)。圖4中示出結(jié)果。

如可從圖4中看出，由于在一段時(shí)間內(nèi)由電動(dòng)機(jī)損耗引起的熱的產(chǎn)生，永久磁鐵的實(shí)際測(cè)得的值Mag_Temp(Exp)沿飽和曲線變化，且實(shí)際測(cè)得的值Mag_Temp(Exp)非常類(lèi)似于永久磁鐵溫度的估計(jì)值Mag_Temp(Est)。

此外，基于電動(dòng)機(jī)的實(shí)時(shí)操作條件的變化比較獲得的永久磁鐵溫度與永久磁鐵溫度的實(shí)際測(cè)得的值。圖5中示出結(jié)果。

如可從圖5中看出，使用熱模型基于每電動(dòng)機(jī)的實(shí)時(shí)操作條件的轉(zhuǎn)子損耗的變化的永久磁鐵溫度的估計(jì)值Mag_Temp(Est)類(lèi)似于永久磁鐵溫度的實(shí)際測(cè)得的值Mag_Temp(Exp)，能夠甚至當(dāng)電動(dòng)機(jī)的操作條件實(shí)時(shí)變化時(shí)精確估計(jì)永久磁鐵溫度。

從上述描述中顯而易見(jiàn)的是，本發(fā)明具有以下效果。

第一，能夠通過(guò)構(gòu)建永久磁鐵的熱模型精確估計(jì)基于電動(dòng)機(jī)的操作條件的永久磁鐵的實(shí)時(shí)溫度。

第二，能夠通過(guò)提高永久磁鐵的實(shí)時(shí)溫度估計(jì)的精確度阻止永久磁鐵的退磁。

第三，能夠通過(guò)任意超溫保護(hù)邏輯的增強(qiáng)提高逆變器中功率模塊的耐壓的保護(hù)性能并通過(guò)提高永久磁鐵的溫度估計(jì)的精確度提高電動(dòng)機(jī)控制性能。

已參考本發(fā)明的形式詳細(xì)描述本發(fā)明。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該清楚，在不偏離本發(fā)明的原理和精神的情況下可對(duì)這些形式進(jìn)行改變，其范圍限定在所附權(quán)利要求及它們的等效物中。