本發(fā)明涉及一種用于估計驅動電機的溫度的系統(tǒng)和方法，更具體地，涉及如下一種用于估計驅動電機的溫度的系統(tǒng)和方法，其通過在執(zhí)行驅動電機的零電流控制時使用反電動勢來估計驅動電機的溫度。

背景技術：

通常，被稱為環(huán)保車輛的混合動力車輛或電動車輛可以通過由電能產生扭矩的電機(以下稱為“驅動電機”)來驅動。

混合動力車輛在電動車輛(EV)模式或混合電動車輛(HEV)模式下行駛，所述電動車輛(EV)模式是僅使用來自驅動電機的功率的純電動車輛模式，所述混合電動車輛(HEV)模式使用發(fā)動機的扭矩和驅動電機的扭矩兩者。

通常，電動車輛使用驅動電機的扭矩來行駛。作為用于環(huán)保車輛的動力源的驅動電機，通常使用永磁同步電機(PMSM)。該永磁同步電機具有定子、設置為與定子之間具有預定空氣間隙的轉子、以及安裝到轉子上的永磁體。

根據將永磁體安裝到轉子的方法，永磁同步電機包括兩種類型：表面永磁電機(SPMM)，在其中永磁體被安裝在轉子的表面上；以及內置式永磁同步電機(IPMSM)，在其中永磁體被嵌入轉子中。

電感特性和永磁體的磁通特性被環(huán)境溫度和驅動電機根據行駛條件產生的熱量而改變。當電感特性和永磁體的磁通特性發(fā)生改變時，驅動電機的扭矩控制性能惡化。

因此，為了表現(xiàn)出最佳的動力性能和行駛性能，需要根據驅動電機的溫度變化來補償扭矩變化。

此外，當驅動電機的溫度超過預定基準溫度時，應該執(zhí)行用于保護驅動電機的相關部件的控制邏輯。

為此，在現(xiàn)有技術中，通過設置在驅動電機中的額外的溫度傳感 器(例如，負溫度系數(shù)(NTC)熱敏電阻或正溫度系數(shù)(PTC)熱敏電阻來測量驅動電機的溫度。

然而，由于額外的溫度傳感器應該設置在驅動電機中，車輛的總體制造成本增加。

上述在背景技術部分公開的信息僅用于增強對本發(fā)明的背景技術的理解，因此它可能包含不構成在該國中本領域技術人員已知的現(xiàn)有技術的信息。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種用于估計驅動電機的溫度的系統(tǒng)和方法，其能夠在不使用額外的溫度傳感器的情況下，通過控制邏輯估計驅動電機的溫度。

根據本發(fā)明的示例性實施例的一種用于估計驅動電機的溫度的系統(tǒng)可以包括：驅動電機，其產生驅動扭矩；檢測器，其檢測驅動電機的d軸電壓、q軸電壓、d軸電流和q軸電流；以及控制器，其根據檢測器檢測到的d軸電流和q軸電流來確定驅動電機的零電流控制是否被執(zhí)行，根據檢測器檢測到的d軸電壓和q軸電壓來計算驅動電機的空載反電動勢，將空載反電動勢轉換成相對于基準轉速的反電動勢，根據相對于基準轉速的反電動勢和基準反電動勢來計算驅動電機的溫度變化，并且估計驅動電機的溫度。

零電流控制期間的空載反電動勢可以通過公式計算，其中ω是驅動電機的轉速，是負載磁鏈。

零電流控制期間的空載反電動勢可以通過公式計算，其中ω是驅動電機的轉速，是空載磁鏈。

相對于基準轉速的反電動勢可以通過公式計算，其中E_預定是空載反電動勢的相對于基準轉速的反電動勢，E₀是驅動電機的空載反電動勢。

驅動電機的溫度變化可以通過公式E_預定＝E_std×(1-0.0011×ΔT)計算，其中E_預定是空載反電動勢的相對于基準轉速的反電動勢，E_std是在室溫和基準轉速下的反電動勢。

根據本發(fā)明的另一示例性實施例的一種用于估計驅動電機的溫度的方法包括：由檢測器檢測驅動電機的控制電壓和控制電流；由控制器根據控制電流來確定驅動電機是否處于零電流控制下；當驅動電機的零電流控制被執(zhí)行時，由控制器根據控制電壓來計算驅動電機的空載反電動勢；以及由控制器根據空載反電動勢來估計驅動電機的溫度。

零電流控制期間的空載反電動勢可以通過公式計算，其中ω是驅動電機的轉速，是負載磁鏈。

零電流控制期間的空載反電動勢可以通過公式計算，其中ω是驅動電機的轉速，是空載磁鏈。

估計驅動電機的溫度的步驟可以包括，將空載反電動勢轉換為相對于基準轉速的反電動勢；根據上述反電動勢和基準反電動勢來計算驅動電機的溫度變化；以及根據溫度變化和基準溫度來計算驅動電機的溫度。

空載反電動勢轉換成相對于基準轉速的反電動勢可以通過公式計算，其中E_預定是空載反電動勢的相對于基準轉速的反電動勢，E₀是驅動電機的空載反電動勢。

驅動電機的溫度變化可以通過公式E_預定＝E_std×(1-0.0011×ΔT)計算，其中E_預定是空載反電動勢的相對于基準轉速的反電動勢，E_std是在室溫和基準轉速下的反電動勢。

上述方法還可以包括以下步驟，當驅動電機的溫度高于預定溫度時，執(zhí)行用于保護驅動電機的保護邏輯。

一種包含由處理器執(zhí)行的程序指令的非暫時性計算機可讀介質可以包括：檢測驅動電機的控制電壓和控制電流的程序指令；根據控制電流來確定驅動電機是否處于零電流控制下的程序指令；當驅動電機的零電流控制被執(zhí)行時，根據控制電壓來計算驅動電機的空載反電動勢的程序指令；以及根據空載反電動勢來估計驅動電機的溫度的程序指令。

根據本發(fā)明的示例性實施例，由于驅動電機的溫度是通過控制邏輯來測量的而無需使用額外的溫度傳感器，因此可以降低車輛的制造 成本。

附圖說明

附圖用于在描述本發(fā)明的示例性實施例時作為參考，所以不應該解釋為本發(fā)明的技術精神限于這些附圖。

圖1是示出根據本發(fā)明的示例性實施例的用于估計驅動電機的溫度的系統(tǒng)的方框圖。

圖2是示出根據本發(fā)明的示例性實施例的用于估計驅動電機的溫度的方法的流程圖。

具體實施方式

下面將參考附圖更全面地描述本發(fā)明，在這些附圖中示出了本發(fā)明的示例性實施例。本領域技術人員將意識到，可以以多種不同的方式修改所描述的實施例，而均不偏離本發(fā)明的精神或范圍。

在描述本發(fā)明時，與該描述不相關的部分/零件將被省略。在整個說明書中，相同的附圖標記一般指代相同的元件。

此外，為了更好的理解和便于描述，在附圖中所示的每個配置的大小和厚度是任意顯示的，但是本發(fā)明不限于此。在附圖中，為了清晰，層、膜、板、區(qū)域等的厚度是放大的。

在此使用的術語只是出于描述特定實施例的目的，并非意圖限制本發(fā)明。如在此使用的，單數(shù)形式“一”、“一個/一種”以及“該/所述”意在也包括復數(shù)形式，除非上下文另行清楚地指出。還應當理解，當在本說明書中使用時，術語“包括”和/或“包含”指明所敘述的特征、整數(shù)、步驟、操作、元素和/或部件的存在，但不排除存在或增加一個或多個其他特征、整數(shù)、步驟、操作、元素、部件和/或它們的群組。如在此使用的，術語“和/或”包括所列出的相關項目中的一個或多個的任何組合以及全部組合。在整個說明書中，除非明確地相反描述，否則詞語“包括”及其變形例如“包括”或“包含”應理解為暗示包括所敘述的元素但不排除任何其他元素。此外，說明書中描述的術語“單元”、“部/器/件(-er)(-or)”、“模塊”是指用于處理至少一個功能和操作的單元，并且能夠通過硬件、軟件或其組合來實現(xiàn)。

應當理解，在此使用的術語“車輛”或“車輛的”或者其他類似的術語包括一般機動車輛，例如客運汽車(包括運動型多功能車輛(SUV))、公共汽車、卡車、各種商用車輛、水運工具(包括各種艇和船)、飛機等，并且包括混合動力車輛、電動車輛、插電式混合動力電動車輛、氫動力車輛和其他替代燃料車輛(例如，從石油以外的資源得到的燃料)。如在此提到的，混合動力車輛是具有兩個或更多個動力源的車輛，例如，既有汽油動力又有電動力的車輛。

此外，本發(fā)明的控制邏輯可以被實施為計算機可讀介質上的非暫時性計算機可讀介質，其包含由處理器、控制器等執(zhí)行的可執(zhí)行程序指令。計算機可讀介質的示例包括但不限于ROM、RAM、光盤(CD)-ROM、磁帶、軟盤、閃存盤、智能卡和光學數(shù)據存儲設備。計算機可讀記錄介質也可以分布在聯(lián)網的計算機系統(tǒng)中，使得以分布式方式由例如遠程服務器或控制器局域網絡(CAN)存儲和執(zhí)行計算機可讀介質。

下文中，將參考附圖詳細描述估計驅動電機的溫度的系統(tǒng)。

圖1是示出根據本發(fā)明的示例性實施例的用于估計驅動電機的溫度的系統(tǒng)的方框圖。

如圖1所示，根據本發(fā)明的示例性實施例的用于估計驅動電機的溫度的系統(tǒng)包括：驅動電機10，其產生驅動扭矩；檢測器20，其檢測驅動電機10的控制電壓和控制電流；以及控制器30，其根據驅動電機10的線電壓來估計驅動電機10的溫度。

檢測器20檢測驅動電機10的控制電壓(d軸電壓、q軸電壓)和控制電流(d軸電流、q軸電流)，并將控制電壓和控制電流供給到控制器30。

控制器30優(yōu)選是由預定程序執(zhí)行的至少一個微處理器和/或包括該微處理器的硬件。預定程序可以由一系列指令構成，這些指令執(zhí)行下文描述的根據本發(fā)明的示例性實施例的用于估計驅動電機的溫度的方法。

當驅動電機10的零電流控制被執(zhí)行時，控制器30根據驅動電機10的線電壓來計算空載反電動勢，將空載反電動勢轉換成相對于基準轉速的反電動勢，并且根據相對于基準轉速的反電動勢和基準反電動 勢來估計驅動電機10的溫度變化。

具體地，當驅動電機10的零電流控制被執(zhí)行時，控制器30可以通過下述過程計算驅動電機10的反電動勢。

驅動電機10的線電壓可以根據以下公式計算。

(公式1)

這里，V_a是驅動電機10的線電壓，V_d是驅動電機10的d軸電壓，V_q是驅動電機10的q軸電壓，R_a是驅動電機10的相電阻，i_d是驅動電機10的d軸電流，ω是驅動電機10的轉速，L_q是驅動電機10的q軸電感，i_q是驅動電機10的q軸電流，以及是驅動電機10的空載磁鏈(即，空載磁鏈是由永磁體引起的磁鏈，或是當沒有供給d軸電流和q軸電流時的磁鏈)。

當驅動電機10的零電流控制被執(zhí)行時，d軸電流和q軸電流為零。因此，驅動電機10的線電壓可以表示為如下公式2。

(公式2)

這里，V_a是驅動電機10的線電壓，V_d是驅動電機10的d軸電壓，V_q是驅動電機10的q軸電壓，ω是驅動電機10的轉速，是驅動電機10的空載磁鏈(即，空載磁鏈是指由驅動電機的永磁體引起的磁鏈)，是驅動電機10的負載磁鏈(即，負載磁鏈是指由場磁體和電樞的合成引起的磁鏈，或者是當將d軸電流和q軸電流供給到驅動電機時的磁鏈)，以及E₀是驅動電機的反電動勢。

當驅動電機10的零電流控制被執(zhí)行時，d軸電流和q軸電流為零。因此，負載磁鏈和空載磁鏈具有相同的值。

控制器30將公式2計算得到的驅動電機10的空載反電動勢轉換成相對于基準轉速的反電動勢。如果假設基準轉速為1000RPM，則空載反電動勢可以通過下述公式3轉換成相對于基準轉速的反電動勢。

(公式3)

$E_{1,000}=E_0\×\left(\frac{1,000}{RPM}\right)$

這里，E₀是驅動電機10的反電動勢，以及E_1,000是E₀轉換成相對于基準轉速1000RPM的電壓。

如上所述，在驅動電機10的反電動勢被轉換成相對于基準轉速的反電動勢之后，可以通過轉換后的電壓和基準反電動勢之間的關系來估計驅動電機10的溫度變化。轉換后的電壓與基準反電動勢之間的關系表示為下述公式4。

(公式4)

E_1,000＝E_std×(1-0.0011×ΔT)

這里，E_1,000是E₀轉換成相對于基準轉速1000RPM的電壓，E_std是基準反電動勢，以及ΔT是驅動電機10的溫度變化。上述基準反電動勢是在室溫(25攝氏度)和1000RPM時的驅動電機10的反電動勢。

公式4是通過實驗確定的。當驅動電機10的規(guī)格被確定時，相對于基準溫度(25攝氏度)和基準轉速(1000RPM)的E_std被確定。

通過將公式4計算得到的驅動電機10的溫度變化補償?shù)绞覝?25攝氏度)來估計驅動電機10的當前溫度。例如，當公式4計算得到的ΔT是5攝氏度時，通過將ΔT(5攝氏度)加上基準溫度(25攝氏度)得到驅動電機10的當前溫度30攝氏度。

在下文中，將參考附圖詳細地描述根據本發(fā)明的示例性實施例的用于估計驅動電機的溫度的方法。

圖2是示出根據本發(fā)明的示例性實施例的用于估計驅動電機的溫度的方法的流程圖。

如圖2所示，在步驟S10中，檢測器20檢測驅動電機10的控制電壓(d軸電壓和q軸電壓)和控制電流(d軸電流和q軸電流)。

在步驟S20中，控制器30根據檢測器20檢測到的控制電流(d軸電流和q軸電流)來確定驅動電機10的零電流控制是否被執(zhí)行。

在步驟S30中，當驅動電機10的零電流控制被執(zhí)行時，控制器30根據檢測器20檢測到的控制電壓(d軸電壓和q軸電壓)來計算驅動電機10的空載反電動勢。驅動電機10的反電動勢可以根據公式2計算。

控制器30根據驅動電機10的空載反電動勢來估計驅動電機10的溫度。

詳細地，在步驟S40中，控制器30將從公式2計算得到的驅動電機10的空載反電動勢通過使用公式3轉換成相對于基準轉速的驅動電機10的反電動勢。

在步驟S50中，控制器30根據上述反電動勢和基準反電動勢來計算驅動電機10的溫度變化。驅動電機10的溫度變化可以通過公式4計算。

在步驟S60中，控制器30通過將溫度變化補償?shù)交鶞蕼囟?室溫25攝氏度)來估計驅動電機10的當前溫度。

在步驟S70中，控制器30確定驅動電機10的溫度是否高于預定溫度。

在步驟S80中，當驅動電機10的溫度高于預定溫度時，控制器30執(zhí)行用于保護驅動電機10以防過熱的保護邏輯。用于保護驅動電機10的保護邏輯可以是，將供給到驅動電機10的轉子的電流限制在預定值之下。然而，保護邏輯不限于此，它可以用其他方法代替。

在步驟S80中，當驅動電機10的溫度低于預定溫度時，控制器30正?？刂乞寗与姍C10。

如上所述，根據本發(fā)明的示例性實施例，可以不使用額外的溫度傳感器來估計驅動電機10的溫度。因此，可以通過減少部件的數(shù)量來降低車輛的制造成本。

雖然針對當前被認為是實用的示例性實施例描述了本發(fā)明，但是應當理解，本發(fā)明不限于所公開的實施例，相反，意在覆蓋包括在所附權利要求的范圍和精神內的各種修改和等同布置。