用于估计马达的马达温度的系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及一种用于监控具有可机电驱动的马达轴的马达(M)的温度的系统(1)，其包括传感器(10)、用于确定马达(M)的电输入功率(P)的测量机构和用于检测马达轴的轴转速n的测量机构，该传感器基于描述马达(M)的热特性的热模型(MOD)，其中此外设置有评估装置，其构造成用于由输入功率(P)、参考温度T

【技术实现步骤摘要】
用于估计马达的马达温度的系统和方法


[0001]本专利技术涉及一种用于求取或估计马达的马达温度，特别是用于防止马达过热的系统和方法。此外，本专利技术涉及一种构造有这种系统的马达。

技术介绍

[0002]已知的用于对马达温度进行温度检测的方法例如除了将传感器安装到绕组中、通过状态估计器(卡尔曼滤波器，梯度方法)由马达微分方程确定绕组温度、在运行中通过耦入测量电压直接测量绕组电阻或根据马达的热网络模型计算马达温度以外。
[0003]最近，越来越多地尝试确定电动马达内部的温度，但是在此不必在马达中、也就是说在马达的机电部分中安装温度传感器或类似的测量装置。
[0004]由DE 10 2008 040 725 A1比如公开了一种用于求取永磁同步电机的转子温度的方法，在该方法中借助包含所述同步电机的热模型的卡尔曼滤波器来求取转子温度的估计值。
[0005]由EP 2977733 A1公开另一种用于借助卡尔曼滤波器求取他励同步电机的激励绕组的绕组温度的方法。在此，针对开始时间点预先给定绕组温度的第一温度估计值，在不同的跟随开始时间点的测量时间点分别检测施加在激励绕组上的激励电压和流过激励绕组的激励电流，并且针对每个测量时间点根据在测量时间点检测的激励电压、在测量时间点检测的激励电流和之前的温度估计值来递归地形成更新后的温度估计值。
[0006]由DE 102019105081 A1公开了一种用于求取构造有定子和转子的旋转磁场电机的绕组的温度的装置，所述装置包括至少一个用于计算温度的第一卡尔曼滤波器(K1)以及用于以至少一个id电流调节器矢量调节所述旋转磁场电机的旋转磁场调节部，所述id电流调节器构造用于对所述绕组电压施加高频电压信号(HF)，以便由此获得具有用于所述绕组的高频叠加的电流分量的绕组电流，所述电流分量被输送给卡尔曼滤波器(K1)，其中，所述卡尔曼滤波器(K1)具有马达的高频模型，以便由此求取所述绕组的高频电阻并且又借助计算功能求取绕组温度。
[0007]然而，现有技术中已知的方法在实施或应用中也分别具有特定的缺点，从而还存在如下需求：确定在电动马达内部的马达温度的可靠监控，然而在此不必在马达中、即在马达的机电部分中安装温度传感器或类似的测量装置。

技术实现思路

[0008]因此，本专利技术的任务在于克服上述缺点，并且提出一种用于检测马达的马达温度、特别是用于防止马达过热的有效系统和方法。
[0009]在此，本专利技术的基本构思在于，这样设计传感器，使得该传感器基于映射热马达特性的热模型、电输入功率和优选还有轴转速以及参考温度来求取马达内部中的温度。
[0010]为此，根据本专利技术提出一种用于监控具有可机电驱动的马达轴的马达的温度的系统，其包括基于描述马达的热特性的热模型的“虚拟”传感器、用于确定马达的电输入功率
的测量机构和用于检测马达轴的轴转速的测量机构，其中，还设置有评估装置，其构造成，由输入功率、参考温度T
Ref
、所求取的轴转速n和热模型来求取马达的相应当前的马达温度。
[0011]在本专利技术的一种特别有利的实施方式中规定，热模型(MOD)是或包括模拟马达的热特性的微分方程组。因此，通过求解微分方程组，在输入为此所需的值时，可以求解该微分方程组并且由此实现马达温度计算。就此而言，也可以将基于微分方程组的传感器理解为虚拟传感器。
[0012]同样优选地，所使用的微分方程组的特征在于特定的特性，即，该微分方程组允许用于求取温度的多种替代的求解方法，尤其是借助数值积分或借助基于模拟计算机实现的模拟计算方法或借助包括无源器件的模型实现的模拟计算方法。原则上也可以考虑其他的求解方法。
[0013]本专利技术的另一方面除了用于监控温度的系统之外还涉及用于监控温度的方法。根据本专利技术，为此提供了一种方法，特别是利用如上所述的使用描述马达的热特性的微分方程组(DGL)的系统，该方法具有以下步骤：
[0014]a.检测马达的电输入功率；
[0015]b.由所检测的马达的转速计算机械轴功率并且求取马达的对应的转矩；
[0016]c.尤其通过从电输入功率减去机械轴功率计算导致马达温度升高的热损耗功率；
[0017]d.将所求取的热损耗功率作为输入参量提供到微分方程组中以求解该微分方程组并且由此计算温度升高，尤其是在使用附加的参考温度T
Ref
的情况下，该附加的参考温度T
Ref
被加到温度升高上，以便由此确定马达温度。
[0018]在本专利技术的第一有利的实施方式中规定，所述方法的特征在于，通过数值积分(例如按照欧拉法、
…
、龙格－库塔法等)求解微分方程组以求取马达温度。
[0019]在两种替代的实施方式中规定，用于求取马达温度的微分方程组的解分别以模拟的方式计算，其方式是或者使用按照具有相应的计算机模块的模拟计算机类型的对应的电路或者替代地基于合适的RC模块和无源器件。当使用无源RC系统时，电流和/或电压源可以与OP或晶体管电路一起使用。
[0020]在所述实施方式中，如果马达的电输入功率的检测是通过测量中间回路电压和中间回路电流以及通过将两个测量值相乘(优选地借助微计算机)来进行的或者是从中间回路电压求取的，则这是有利的。为此，在后面提到的实施例中详细阐述可能的实现方案。
[0021]转速的求取例如通过测量线路电压的频率和从相应存储的特性曲线中求取对应的转矩、或者借助电流iq的q分量或者借助应变仪来实现，尤其是对于在数值积分时的实施方式的情况亦是如此。
[0022]原则上，借助模拟的频率
‑
电压转换可以由马达的待测量的线路电压产生与转速成比例的电压，以便由此求取轴功率。同样可以考虑用于求取轴功率的替代的途径。
附图说明
[0023]本专利技术的其它有利的改进方案在从属权利要求中表明或者下面与本专利技术的优选的实施方案的说明一起借助附图详细示出。其中示出：
[0024]图1示出了本专利技术的一种实施方式的示意性图示；
[0025]图2示出了利用软件Matlab Simulink(没有真实数据采集)进行用于自动代码生
成的计算方法的示例性实现方案，
[0026]图3示出了利用软件Matlab Simulink(具有具体的数据采集)进行用于自动代码生成的计算方法的示例性实现方案，
[0027]图4示出了RC链路，以用于借助微分方程来解释一种实现设计，
[0028]图5示出了具有电压源的CRCR网络的实现方案，并且
[0029]图6示出了具有电压源的CRCR网络的实现方案。
具体实施方式
[0030]下面借助示例性的实施方式参考附图1至3更详细地描述本专利技术，其中相同的附图标记表示相同的功能和/或结构特征。
[0031]首先参照图1描述三种替代的实施变型方案。在图1中示出了用于确定马达温度的以下方法步骤：
[0032]步骤a：检测马达的电输入功率；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于监控具有能机电驱动的马达轴的马达(M)的温度的系统(1)，该系统包括传感器(10)、用于确定马达(M)的电输入功率(P)的测量机构和用于检测马达轴的轴转速n的测量机构，该传感器基于描述马达(M)的热特性的热模型(MOD)，其中还设置有评估装置，该评估装置构造成，由输入功率(P)、参考温度T
Ref
、所求取的轴转速n和热模型(MOD)来求取马达(M)的相应当前的马达温度。2.根据权利要求1所述的系统(1)，其特征在于，所述热模型(MOD)包括模拟马达(M)的热特性的微分方程组(DGL)。3.根据权利要求2所述的系统(1)，其特征在于，所述微分方程组(DGL)作为模块化系统允许用于求取温度的多种替代的求解方法，尤其是借助数值积分、借助基于模拟计算机实现的模拟计算方法或借助包括无源器件的模型实现的模拟计算方法。4.一种用于监控马达(M)的温度的方法，尤其是在使用描述马达(M)的热特性的微分方程组(DGL)的情况下利用根据权利要求1至3中任一项所述的系统来监控马达(M)的温度的方法，具有以下步骤：a.检测马达的电输入功率；b.由检测到的马达(M)的转速来计算机械轴功率并且求取马达(M)的对应的转矩；c.尤其通过从电输入功率减去机械轴功率来计算导致马达温度升高的热损耗功率；d.将所求取...

【专利技术属性】
技术研发人员：R，
申请(专利权)人：依必安派特穆尔芬根有限两合公司，
类型：发明
国别省市：