BR102015024833B1

BR102015024833B1 - Método para estimar uma temperatura do ímã do rotor de um motor, e, sistema de acionamento elétrico

Info

Publication number: BR102015024833B1
Application number: BR102015024833-4A
Authority: BR
Inventors: Long Wu; Anthony Weber; David Holmburg
Original assignee: Deere & Company
Priority date: 2014-09-30
Filing date: 2015-09-28
Publication date: 2022-05-17
Also published as: BR102015024833A2; US9372235B2; EP3002872B1; EP3002872A3; EP3002872A2; CN105471346B; US20160091568A1; CN105471346A

Abstract

MÉTODO DE ESTIMAR UMA TEMPERATURA DO ÍMÃ DO ROTOR DE UM MOTOR, E, SISTEMA DE ACIONAMENTO ELÉTRICO. Pelo menos uma modalidade de exemplo divulga um método de estimar uma temperatura do ímã do rotor de um motor. O método inclui determinar uma voltagem aplicada durante a operação do motor em um ponto operacional, obter um valor de referência associado com o ponto operacional e associado com uma temperatura de referência e determinar uma temperatura do ímã do rotor estimada com base na voltagem aplicada e no valor de referência.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] Modalidades de exemplo são relacionadas a sistemas e/ou métodos de dispositivo de acionamento elétrico para controlar dispositivos de acionamento elétrico, tais como motores ou máquinas tipo Máquina Síncrona de Ímã Permanente (PMSM).

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[002] Máquinas de corrente alternada (ca) (por exemplo, máquinas PMSM) são extensivamente usadas em aplicações de tração do veículo. Um controlador de máquina PMSM controla a operação da máquina PMSM. O controlador produz sinais de controle ca que são aplicados nos terminais da máquina PMSM.

[003] PMSMs são usados devido a sua densidade de energia, eficiência, capacidade de torque, tamanho e ampla região de operação com energia constante. Um dos mais amplamente usados ímãs terra-rara em PMSMs são ímãs de neodímio-ferro-boro (NdFeB). Ímãs NdFeB são candidatos para PMSMs devido a sua densidade de energia e coercividade intrínseca (Hci). Infelizmente, os ímãs NdFeB têm uma baixa resistividade que pode levar a correntes parasitas nos ímãs. Também, a coercividade intrínseca dos ímãs NdFeB e densidade do fluxo residual são dependentes da temperatura, e seu valor diminui à medida que a temperatura aumenta. Finalmente, uma constante da força contraeletromotriz (bemf) (Xf) é diretamente proporcional à densidade do fluxo residual. Em outras palavras, à medida que a temperatura aumenta, a constante da bemf diminui.

[004] Temperatura ambiente, velocidade operacional da máquina (perdas de corrente parasita PM), qualidade da regulação da corrente e nível de THD, magnitude e duração da corrente e resfriamento de máquina são fatores que afetam a temperatura do ímã do rotor e, em decorrência disto, afetam a constante da bemf.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[005] Algumas modalidades são direcionadas para métodos e sistemas de estimar uma temperatura do ímã do rotor para estimar a temperatura do ímã do rotor.

[006] Pelo menos uma modalidade de exemplo divulga um método de estimar uma temperatura do ímã do rotor de um motor. O método inclui determinar uma tensão aplicada durante a operação do motor em um ponto operacional, obter um valor de referência associado com o ponto operacional e associado com uma temperatura de referência e determinar uma temperatura do ímã do rotor estimada com base na tensão aplicada e no valor de referência.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[007] Modalidades de exemplo serão mais claramente entendidas a partir da seguinte descrição detalhada tomada em conjunto com os desenhos anexos. As figuras 1-4 representam modalidades de exemplo não limitantes, da forma aqui descrita.

[008] A figura 1 ilustra um diagrama de blocos das figuras 1A-1B;as figuras 1A-1B compreendem um diagrama de blocos de um sistema para controlar um motor elétrico, de acordo com uma modalidade de exemplo; a figura 2 é um diagrama de blocos de um sistema de processamento de dados eletrônico consistente com as figuras 1A-1B, de acordo com uma modalidade de exemplo; a figura 3 ilustra um módulo de estimativa da temperatura do ímã do rotor, de acordo com uma modalidade de exemplo; e a figura 4 ilustra um método de estimar uma temperatura do ímã do rotor de um motor, de acordo com uma modalidade de exemplo.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[009] Várias modalidades de exemplo serão agora descritas mais completamente em relação aos desenhos anexos, nos quais algumas modalidades de exemplo são ilustradas.

[0010] Desta maneira, embora modalidades de exemplo sejam capazes de várias modificações e formas alternativas, modalidades destas são mostradas a título de exemplo nos desenhos e serão aqui descritas com detalhes. Deve ser entendido, entretanto, que não se pretende limitar modalidades de exemplo às formas em particular divulgadas, mas, ao contrário, modalidades de exemplo devem cobrir todas as modificações, equivalentes e alternativas que caem no escopo das reivindicações. Números iguais dizem respeito a elementos iguais por toda a descrição das figuras.

[0011] Será entendido que, embora os termos primeiro, segundo, etc. possam ser aqui usados para descrever vários elementos, estes elementos não devem ser limitados por estes termos. Estes termos são usados apenas para distinguir um elemento do outro. Por exemplo, um primeiro elemento pode ser chamado de um segundo elemento e, similarmente, um segundo elemento pode ser chamado de um primeiro elemento, sem fugir do escopo das modalidades de exemplo. Da forma aqui usada, o termo "e/ou" inclui toda e qualquer combinação de um ou mais dos itens listados associado.

[0012] Será entendido que, quando um elemento for referido como estando "conectado" ou "acoplado" em um outro elemento, ele pode ser diretamente conectado ou acoplado no outro elemento, ou elementos intervenientes podem estar presentes. Ao contrário, quando um elemento for referido como estando "diretamente conectado" ou "diretamente acoplado" em um outro elemento, não há elementos intervenientes presentes. Outras palavras usadas para descrever o relacionamento entre elementos devem ser interpretadas de uma maneira semelhante (por exemplo, "entre" em relação a "diretamente entre", "adjacente" em relação a "diretamente adjacente" etc.).

[0013] A terminologia aqui usada é com o propósito de descrever modalidades em particular apenas, e não se pretende que seja limitante das modalidades de exemplo. Da forma aqui usada, se pretende que as formas singulares "um", "uma", "o" e "a" também incluam as formas plurais, a menos que o contexto claramente indique o contrário. Será adicionalmente entendido que os termos "compreende", "compreendendo", "inclui" e/ou "incluindo", quando aqui usados, especificam a presença de recursos, números inteiros, etapas, operações, elementos e/ou componentes declarados, mas do não impedem a presença ou a adição de um ou mais outros recursos, números inteiros, etapas, operações, elementos, componentes e/ou grupos destes.

[0014] Também deve ser notado que, em algumas implementações alternativas, as funções / atos notados podem ocorrer fora da ordem notada nas figuras. Por exemplo, duas figuras mostradas em sucessão podem, de fato, ser executadas de forma substancialmente concorrente ou podem, algumas vezes, ser executadas na ordem reversa, dependendo das funcionalidades / dos atos envolvidos.

[0015] A menos que de outra fora definido, todos os termos (incluindo termos técnicos e científicos) aqui usados têm o mesmo significado comumente entendido pelos versados na técnica às quais as modalidades de exemplo pertencem. Será adicionalmente entendido que termos, por exemplo, aqueles definidos em dicionários comumente usados, devem ser interpretados como tendo um significado que é consistente com seu significado no contexto da tecnologia relevante e não será interpretado em um senso idealizado ou excessivamente formal a menos que expressamente assim aqui definido.

[0016] Partes das modalidades de exemplo e da correspondente descrição detalhada são apresentadas em termos de um processador especificamente programado para executar software, ou algoritmos e representações simbólicas de operação em bits de dados em uma memória de computador. Estas descrições e representações são aquelas pelas quais versados na técnica efetivamente conduzem a substância de seu trabalho para outros versados na técnica. Um algoritmo, como o termo é aqui usado, e como ele é usado no geral, é concebido para ser uma sequência de etapas autoconsistente que leva a um resultado. As etapas são aquelas que exigem manipulações físicas de quantidades físicas. Usualmente, embora não necessariamente, estas quantidades tomam a forma de sinais óticos, elétricos ou magnéticos capazes de ser armazenados, transferidos, combinados, comparados e de outra forma manipulados. Se provou conveniente, de vez em quando, principalmente, por motivos de uso comum, se referir a estes sinais como bits, valores, elementos, símbolos, caracteres, termos, números ou congêneres.

[0017] Na seguinte descrição, modalidades ilustrativas serão descritas em relação a atos e representações simbólicas de operações (por exemplo, na forma de fluxogramas) que podem ser implementadas como módulos de programa ou processos funcionais, incluindo rotinas, programas, objetos, componentes, estruturas de dados, etc., que realizam tarefas em particular ou implementam tipos de dados abstratos em particular e podem ser implementados usando hardware existente. Tal hardware existente pode incluir uma ou mais Unidades de Processamento Centrais (CPUs), processadores de sinal digital (DSPs), circuitos integrados específicos de aplicação, computadores tipo arranjos de porta programáveis no campo (FPGAs) ou congêneres.

[0018] Deve ser mantido em mente, entretanto, que todos estes termos e similares devem ser associados com as quantidades físicas apropriadas e são, meramente, rótulos convenientes aplicados nestas quantidades. A menos que especificamente declarado de outra forma, ou como fica aparente a partir da discussão, termos, tais como "processamento" ou "computação" ou "cálculo" ou "determinação" ou "exibição" ou congêneres, dizem respeito a ações e processos de um sistema de computador, ou dispositivo de computação eletrônico similar, que manipula e transforma dados representados como quantidades físicas eletrônicas nos registros e memórias do sistema de computador em outros dados similarmente representados como quantidades físicas nas memórias ou registros do sistema de computador ou outro tal armazenamento de informação, transmissão ou dispositivos de exibição.

[0019] Note, também, que o software que implementa aspectos de modalidades de exemplo é tipicamente codificado em alguma forma de mídia de armazenamento (ou gravação) tangível ou implementada sobre algum tipo de mídia de transmissão. A mídia de armazenamento tangível pode ser magnética (por exemplo, um disco flexível ou um disco rígido) ou ótica (por exemplo, uma memória exclusiva de leitura em disco compacto ou "CD ROM"), e pode ser exclusiva de leitura ou de acesso aleatório.

[0020] De acordo com uma modalidade de exemplo, as figuras 1A-1B ilustram um sistema de acionamento 100 para controlar uma máquina, tal como um motor elétrico.

[0021] O sistema de acionamento 100 inclui um processador configurado para determinar uma tensão aplicada durante a operação de um motor em um ponto operacional, obter um valor de referência associado com o ponto operacional e associado com uma temperatura de referência e determinar uma temperatura do ímã do rotor estimada do motor com base na tensão aplicada e no valor de referência.

[0022] Em uma modalidade de exemplo, o valor de referência é uma tensão do eixo geométrico da quadratura de referência.

[0023] Em uma modalidade de exemplo, a tensão aplicada é uma tensão do eixo geométrico da quadratura instantânea.

[0024] Em uma modalidade de exemplo, o processador é configurado para determinar uma diferença entre a tensão do eixo geométrico da quadratura instantânea e a tensão do eixo geométrico da quadratura de referência e determinar a temperatura do ímã do rotor estimada com base na diferença.

[0025] Em uma modalidade de exemplo, o processador é configurado para obter um coeficiente da temperatura do ímã a partir de uma tabela de busca, a tabela de busca provendo coeficientes da temperatura do ímã correspondentes às temperaturas da máquina, a temperatura do ímã do rotor estimada sendo adicionalmente com base no coeficiente da temperatura do ímã obtido.

[0026] Em uma modalidade de exemplo, o ponto operacional é uma velocidade e um torque do motor.

[0027] Em uma modalidade de exemplo, o processador é configurado para filtrar a temperatura do ímã do rotor estimada.

[0028] Em uma modalidade de exemplo, o processador é configurado para obter uma tensão de referência a partir de uma tabela de busca, a tabela de busca sendo com base na tensão aplicada e modificar a tensão de referência com base em uma razão da tensão aplicada por uma tensão comum, o valor de referência sendo com base na tensão de referência modificada.

[0029] Em uma modalidade de exemplo, o processador é configurado para obter uma tensão de referência a partir de uma tabela de busca, a tabela de busca sendo com base em uma tensão de caracterização, e modificar a tensão de referência com base em uma razão da tensão aplicada por uma tensão de caracterização, o valor de referência sendo com base na tensão de referência modificada.

[0030] Em relação à figura 1, o motor elétrico pode ser um motor, tal como um motor 117 (por exemplo, um motor com ímã permanente interior (IPM)) ou uma outra máquina de corrente alternada. O motor 117 tem uma tensão de barramento de cc nominal (por exemplo, 320 Volts). A tensão nominal é uma tensão nomeada. Por exemplo, uma tensão nominal do motor 117 pode ser 320 Volts, mas o motor pode operar em uma tensão acima e abaixo de 320 Volts. Em uma modalidade de exemplo, o sistema, à parte do motor 117, pode ser referido como um inversor ou um controlador do motor. O sistema para controlar o motor 117 também pode ser referido como um sistema de máquina.

[0031] Deve-se entender que o sistema de acionamento 100 pode incluir recursos adicionais que não são ilustrados na figura 1A. Os recursos mostrados nas figuras 1A-1B são ilustrados para a conveniência da descrição do sistema de acionamento 100 e entende-se que o sistema de acionamento 100 não deve ser limitado aos recursos mostrados nas figuras 1A-1B.

[0032] O sistema 100 inclui módulos eletrônicos, módulos de software ou ambos. Em uma modalidade de exemplo, o sistema de acionamento 100 inclui um sistema de processamento de dados eletrônico 120 para suportar armazenamento, processamento ou execução de instruções de software de um ou mais módulos de software. O sistema de processamento de dados eletrônico 120 é indicado pelas linhas tracejadas na figura 1A-1B e é mostrado com mais detalhes na figura 2. O sistema de processamento de dados eletrônico 120 também pode ser referido como um controlador e/ou processador para o motor 117. O sistema de processamento de dados 120 é configurado para determinar um limite de corrente para a máquina ca, determinar um valor de corrente de pico caracterizado com base em uma razão de tensão por velocidade da máquina ca, determinar um limite de comando de torque com base no valor de corrente de pico caracterizado e no limite de corrente e determinar valores de comando de corrente para a máquina ca com base no limite de comando de torque.

[0033] O sistema de processamento de dados 120 é acoplado em um circuito inversor 188. O circuito inversor 188 pode ser um inversor trifásico. O circuito inversor 188 inclui um circuito de acionamento semicondutor que aciona ou controla semicondutores de comutação (por exemplo, transistores bipolares de porta isolada (IGBT) ou outros transistores de energia) para transmitir sinais de controle para o motor 117. Por sua vez, o circuito inversor 188 é acoplado no motor 117.

[0034] Em uma modalidade de exemplo, um módulo de geração de comando de torque 105 é acoplado em um módulo de compensação de torque, que é acoplado em um gerenciador de geração de corrente no eixo geométrico d-q 109 (por exemplo, tabelas de busca de geração de corrente no eixo geométrico d-q). A corrente no eixo geométrico d-q, que fica em um quadro de referência rotativo, diz respeito à corrente no eixo geométrico direto e à corrente no eixo geométrico da quadratura como aplicável no contexto de máquinas de corrente alternada controladas por vetor, tal como o motor 117.

[0035] A saída do gerenciador de geração de corrente no eixo geométrico d-q 109 (comandos de corrente no eixo geométrico d-q iq_cmd e id_cmd) e a saída de um módulo de ajuste de corrente 107 (por exemplo, módulo de ajuste de corrente no eixo geométrico d-q 107) são alimentadas para um somador 119. Por sua vez, uma ou mais saídas (por exemplo, dados da corrente no eixo geométrico direto (id*) e dados da corrente no eixo geométrico da quadratura (iq*)) do somador 119 são providas ou acopladas em um controlador de regulação da corrente 111. Embora o termo comando de corrente seja usado, entende-se que comando de corrente diz respeito a um valor de corrente alvo.

[0036] O controlador de regulação da corrente 111 é capaz de comunicar com o módulo de geração de modulação por largura de pulso (PWM) 112 (por exemplo, módulo de geração de PWM do vetor de espaço). O controlador de regulação da corrente 111 recebe respectivos comandos de corrente no eixo geométrico d-q finais (por exemplo, id* e iq*) e correntes de eixo geométrico d-q reais (por exemplo, id e iq) e transmite correspondentes comandos de tensão do eixo geométrico d-q (por exemplo, comandos Vd* e Vq*) para inserção no módulo de geração de PWM 112.

[0037] Em uma modalidade de exemplo, o módulo de geração de PWM 112 provê comandos de pulso para controle do circuito inversor 188. Saídas do módulo de geração de PWM 112 são acopladas em um circuito inversor 188. O estágio de saída do circuito inversor 188 (por exemplo, tensões de fase presentes de saída VAN, VBN e VCN) provê uma forma de onda de tensão modulada por largura de pulso ou outro sinal de tensão para controle do motor 117. As tensões VAN, VBN e VCN podem ser referidas como tensões de fase, tensões de passo de controle de corrente ou tensões de passo de controle presente, por exemplo. Em uma modalidade de exemplo, o circuito inversor 188 é energizado por um barramento de tensão em corrente contínua (cc).

[0038] O circuito inversor 188 inclui um circuito de acionamento semicondutor que aciona ou controla semicondutores de comutação (por exemplo, transistores bipolares de porta isolada (IGBT) ou outros transistores de energia) para transmitir sinais de controle para o motor 117. Por sua vez, o circuito inversor 188 é acoplado no motor 117. O motor 117 é associado com um sensor 115 (por exemplo, um sensor de posição, um resolvedor ou sensor de codificador de posição) que é associado com o eixo do motor 126 ou do rotor. O sensor 115 e o motor 117 são acoplados no sistema de processamento de dados 120 para prover dados de realimentação (por exemplo, dados de realimentação de corrente, tais como valores de corrente de fase ia, ib e ic), sinais de posição brutos, entre outros possíveis dados ou sinais de realimentação, por exemplo. Outros possíveis dados de realimentação incluem, mas sem limitações, leituras de temperatura do enrolamento, leituras de temperatura do semicondutor do circuito inversor 188, dados de tensão trifásica ou outra informação térmica ou de desempenho para o motor 117.

[0039] O motor 117 é associado com o sensor 115 (por exemplo, um resolvedor, codificador, sensor de velocidade ou um outro sensor de posição ou sensores de velocidade) que estima pelo menos um de uma posição angular do eixo do motor 126, uma marcha ou velocidade do eixo do motor 126, e uma direção de rotação do eixo do motor 126. O sensor 115 pode ser montado no, ou ser integral com, o eixo do motor 126. A saída do sensor 115 é capaz de comunicação com o módulo de processamento primário 114 (por exemplo, módulo de processamento de posição e velocidade). Em uma modalidade de exemplo, o sensor 115 pode ser acoplado em um conversor analógico para digital (não mostrado) que converte dados de posição ou dados de velocidade brutos analógicos para dados de posição ou velocidade brutos digitais, respectivamente. Em outras modalidades de exemplo, o sensor 115 (por exemplo, codificador de posição digital) pode prover uma saída de dados digitais dos dados de posição ou dados de velocidade brutos para o eixo do motor 126 ou o rotor.

[0040] Uma primeira saída (por exemplo, dados de posição θ para o motor 117) do módulo de processamento primário 114 é comunicada para o conversor de fase 113 (por exemplo, módulo de transformação de Park de corrente trifásica para bifásica) que converte respectivas representações digitais trifásicas de corrente medida em correspondentes representações digitais bifásicas da corrente medida. Uma segunda saída (por exemplo, dados de velocidade SD para o motor 117) do módulo de processamento primário 114 é comunicada para um módulo de cálculo 110 (por exemplo, módulo de razão da tensão pela velocidade).

[0041] Uma entrada de um circuito sensor 124 é acoplada em terminais do motor 117 para perceber pelo menos as correntes trifásicas medidas e um nível de tensão do barramento de corrente contínua (cc) (por exemplo, barramento de cc de alta tensão que pode prover energia cc para o circuito inversor 188). Uma saída do circuito sensor 124 é acoplada em um conversor analógico para digital 122 para digitalizar a saída do circuito sensor 124. Por sua vez, a saída digital do conversor analógico para digital 122 é acoplada no módulo de processamento secundário 116 (por exemplo, tensão do barramento de cc e módulo de processamento de corrente trifásica). Por exemplo, o circuito sensor 124 é associado com o motor 117 para medir correntes trifásicas (por exemplo, corrente aplicada nos enrolamentos do motor 117, contraEMF (força eletromotriz) induzida nos enrolamentos, ou ambas).

[0042] Certas saídas do módulo de processamento primário 114 e do módulo de processamento secundário 116 alimentam o conversor de fase 113. Por exemplo, o conversor de fase 113 pode aplicar uma transformação de Park ou outras equações de conversão (por exemplo, certas equações de conversão que são adequadas são conhecidas pelos versados na técnica) para converter as representações trifásicas medidas da corrente em representações bifásicas de corrente com base nos dados de corrente trifásica digitais ia, ib e ic provenientes do módulo de processamento secundário 116 e nos dados de posição θ provenientes do sensor 115. A saída do módulo conversor de fase 113 (id, iq) é acoplada no controlador de regulação da corrente 111.

[0043] Outras saídas do módulo de processamento primário 114 e do módulo de processamento secundário 116 podem ser acopladas nas entradas do módulo de cálculo 110 (por exemplo, módulo de cálculo da razão de tensão por velocidade). Por exemplo, o módulo de processamento primário 114 pode prover os dados de velocidade SD (por exemplo, velocidade do eixo do motor 126 em revoluções por minuto e velocidade elétrica ®rθ), enquanto que o módulo de processamento secundário 116 pode prover um nível medido (detectado) da tensão operacional do barramento de cc Vcc do motor 117 (por exemplo, no barramento de cc de um veículo). O nível de tensão cc no barramento de cc que supre para o circuito inversor 188 energia elétrica pode flutuar ou variar em virtude de vários fatores, incluindo, mas sem limitações, temperatura ambiente, condição da bateria, estado da carga da bateria, resistência ou reatância da bateria, estado da célula de combustível (se aplicável), condições de carga do motor, respectivo torque do motor e correspondente velocidade operacional e carga elétrica do veículo (por exemplo, compressor de condicionamento de ar eletricamente acionado). O módulo de cálculo 110 é conectado como um intermediário entre o módulo de processamento secundário 116 e o gerenciador de geração de corrente no eixo geométrico d-q 109. A saída do módulo de cálculo 110 pode ajustar ou impactar os comandos de corrente iq_cmd e id_cmd gerados pelo gerenciador de geração de corrente no eixo geométrico d-q 109 para compensar a flutuação ou a variação na tensão do barramento de cc, entre outras coisas.

[0044] O módulo de cálculo 110 gera um valor de torque base com base nos dados de velocidade e na tensão do barramento de cc. Valores de torque base são respectivamente associados com pontos de velocidade discretos com um nível de tensão de barramento de cc nominal. Em outras palavras, o módulo de cálculo 110 pode ser uma LUT de torque base bidimensional que é estabelecida a partir de um procedimento de caracterização do motor. Durante o procedimento de caracterização do motor IPM, cada velocidade do eixo do rotor tem um máximo torque de saída, que é definido como o torque base nesta velocidade. Assim, o torque base também pode ser referido como torque de pico se o barramento de cc estiver em uma tensão nominal. O torque base é um máximo torque alcançável para uma combinação de tensão e velocidade. Um exemplo de caracterização de motor IPM é descrito no Pedido US 13/036.286, depositado em 28 de fevereiro de 2011, cuja íntegra dos conteúdos são aqui incorporadas pela referência.

[0045] O módulo de estimativa da temperatura do ímã do rotor 104, o módulo de modelagem de corrente 106, e o módulo de realimentação de tensão do terminal 108 são acoplados no, ou são capazes de comunicar com o, módulo de ajuste de corrente no eixo geométrico d-q 107. Por sua vez, o módulo de ajuste de corrente no eixo geométrico d-q 107 pode comunicar com o gerenciador de geração de corrente no eixo geométrico d-q ou o somador 119.

[0046] O módulo de estimativa da temperatura do ímã do rotor 104 estima ou determina a temperatura do ímã ou ímãs permanentes do rotor.

[0047] O módulo de estimativa da temperatura do ímã do rotor 104 é descrito com mais detalhes a seguir.

[0048] Em uma modalidade de exemplo, o sistema pode operar da seguinte maneira. O módulo de geração de comando de torque 105 recebe uma mensagem de dados de controle de entrada, tais como uma mensagem de dados de controle de velocidade, uma mensagem de dados de controle de tensão ou uma mensagem de dados de controle de torque sobre um barramento de dados do veículo 118. O módulo de geração de comando de torque 105 converte a mensagem de controle de entrada recebida em dados de comando do controle de torque brutos Tcmd.

[0049] O gerenciador de geração de corrente no eixo geométrico d-q 109 seleciona ou determina o comando de corrente no eixo geométrico direto e o comando de corrente no eixo geométrico da quadratura associados com respectivos dados de comando do controle de torque finais Tcmd, dados de comando de torque base Base_Torq e a razão de tensão pela velocidade.

[0050] Por exemplo, o gerenciador de geração de corrente no eixo geométrico d-q 109 seleciona ou determina o comando de corrente no eixo geométrico direto e o comando de corrente no eixo geométrico da quadratura pelo acesso a um ou mais dos seguintes: (1) uma tabela de busca, base de dados ou outra estrutura de dados que relacionam respectivos comandos de torque com correspondentes correntes dos eixos geométricos direto e de quadratura, (2) um conjunto de equações quadráticas ou equações lineares que relacionam respectivos comandos de torque com correspondentes correntes dos eixos geométricos direto e de quadratura, ou (3) um conjunto de regras (por exemplo, regras se - então) que relacionam respectivos comandos de torque com correspondentes correntes dos eixos geométricos direto e de quadratura. O sensor 115 no motor 117 facilita a provisão dos dados de velocidade SD detectados para o eixo do motor 126, em que o módulo de processamento primário 114 pode converter dados de posição brutos providos pelo sensor 115 em dados de velocidade SD.

[0051] O módulo de ajuste de corrente 107 (por exemplo, módulo de ajuste de corrente no eixo geométrico d-q) provê dados de ajuste de corrente para ajustar o comando de corrente no eixo geométrico direto id_cmd e o comando de corrente no eixo geométrico da quadratura iq_cmd com base nos dados inseridos a partir do módulo de estimativa da temperatura do ímã do rotor 104, do módulo de modelagem de corrente 106 e do módulo de realimentação de tensão do terminal 108.

[0052] O módulo de modelagem de corrente 106 pode determinar uma correção ou ajuste preliminar do comando de corrente do eixo geométrico da quadratura (eixo geométrico q) e do comando de corrente do eixo geométrico direto (eixo geométrico d) com base em um ou mais dos seguintes fatores: carga de torque no motor 117 e velocidade do motor 117, por exemplo. O módulo de estimativa da temperatura do ímã do rotor 104 pode gerar um ajuste secundário do comando de corrente do eixo geométrico q e o comando de corrente do eixo geométrico d com base em uma mudança estimada na temperatura do rotor, por exemplo. O módulo de realimentação de tensão do terminal 108 pode prover um terceiro ajuste na corrente do eixo geométrico d e do eixo geométrico q com base no comando de tensão do controlador em função da tensão limite.

[0053] Em uma modalidade de exemplo, o motor 117 pode incluir uma máquina com ímã permanente interior (IPM) ou uma máquina IPM síncrona (IPMSM).

[0054] O sensor 115 (por exemplo, detector de velocidade do eixo ou do rotor) pode incluir um ou mais dos seguintes: um motor em corrente contínua, um codificador ótico, um sensor de campo magnético (por exemplo, sensor de Efeito Hall), sensor magneto-resistivo e um resolvedor (por exemplo, um resolvedor sem escovas). Em uma configuração, o sensor 115 inclui um sensor de posição, em que dados de posição brutos e dados de tempo associados são processados para determinar dados de marcha ou de velocidade para o eixo do motor 126. Em uma outra configuração, o sensor 115 inclui um sensor de velocidade, ou a combinação de um sensor de velocidade e um integrador para determinar a posição do eixo do motor.

[0055] Em uma ainda outra configuração, o sensor 115 inclui um gerador de corrente contínua auxiliar compacto que é acoplado mecanicamente no eixo de motor 126 do motor 117 para determinar a velocidade do eixo do motor 126, em que o gerador de corrente contínua produz uma tensão de saída proporcional à velocidade rotacional do eixo do motor 126. Em uma ainda outra configuração, o sensor 115 inclui um codificador ótico com uma fonte ótica que transmite um sinal na direção de um objeto rotativo acoplado no eixo do motor 126 e recebe um sinal refletido ou difratado em um detector ótico, em que a frequência de pulsos de sinal recebidos (por exemplo, ondas quadradas) pode ser proporcional a uma velocidade do eixo do motor 126. Em uma configuração adicional, o sensor 115 inclui um resolvedor com um primeiro enrolamento e um segundo enrolamento, em que o primeiro enrolamento é alimentado com uma corrente alternada, em que a tensão induzida no segundo enrolamento varia com a frequência de rotação do rotor.

[0056] A figura 2 é um diagrama de blocos de um sistema de processamento de dados eletrônico consistente com as figuras 1A-1B, de acordo com uma modalidade de exemplo. Na figura 2, o sistema de processamento de dados eletrônico 120 inclui um processador eletrônico de dados 264, um barramento de dados 262, um dispositivo de armazenamento de dados 260 e uma ou mais portas de dados (268, 270, 272, 274 e 276). O processador de dados 264, o dispositivo de armazenamento de dados 260 e uma ou mais portas de dados são acoplados no barramento de dados 262 para suportar comunicações de dados entre o processador de dados 264, o dispositivo de armazenamento de dados 260 e uma ou mais portas de dados.

[0057] Em uma modalidade de exemplo, o processador de dados 264 pode incluir um processador eletrônico de dados, um microprocessador, um microcontrolador, um arranjo lógico programável, um circuito lógico, uma unidade lógica aritmética, um circuito integrado específico de aplicação, um processador de sinal digital, um controlador proporcional - integral - derivativo (PID) ou um outro dispositivo de processamento de dados.

[0058] O dispositivo de armazenamento de dados 260 pode incluir qualquer dispositivo magnético, eletrônico ou ótico para armazenamento dados. Por exemplo, o dispositivo de armazenamento de dados 260 pode incluir um dispositivo de armazenamento de dados eletrônico, uma memória eletrônica, memória de acesso aleatório eletrônica não volátil, um ou mais registros de dados eletrônicos, finalizações de dados, uma unidade de disco magnético, uma unidade de disco rígido, uma unidade de disco ótico ou congêneres.

[0059] Da forma mostrada na figura 2, as portas de dados incluem uma primeira porta de dados 268, uma segunda porta de dados 270, uma terceira porta de dados 272, uma quarta porta de dados 274 e uma quinta porta de dados 276, embora qualquer número adequado de portas de dados possa ser usado. Cada porta de dados pode incluir um transceptor e memória de armazenamento temporário, por exemplo. Em uma modalidade de exemplo, cada porta de dados pode incluir quaisquer portas de entrada / saída serial ou paralela.

[0060] Em uma modalidade de exemplo ilustrada na figura 2, a primeira porta de dados 268 é acoplada no barramento de dados do veículo 118. Por sua vez, o barramento de dados do veículo 118 é acoplado em um controlador 266. Em uma configuração, a segunda porta de dados 270 pode ser acoplada no circuito inversor 188; a terceira porta de dados 272 pode ser acoplada no sensor 115; a quarta porta de dados 274 pode ser acoplada no conversor analógico para digital 122; e a quinta porta de dados 276 pode ser acoplada no módulo de realimentação de tensão do terminal 108. O conversor analógico para digital 122 é acoplado no circuito sensor 124.

[0061] Em uma modalidade de exemplo do sistema de processamento de dados 120, o módulo de geração de comando de torque 105 é associado com a, ou suportado pela, primeira porta de dados 268 do sistema de processamento de dados eletrônico 120. A primeira porta de dados 268 pode ser acoplada em um barramento de dados do veículo 118, tal como um barramento de dados da rede de área do controlador (CAN). O barramento de dados do veículo 118 pode prover mensagens de barramento de dados com comandos de torque para o módulo de geração de comando de torque 105 por meio da primeira porta de dados 268. O operador de um veículo pode gerar os comandos de torque por meio de uma interface de usuário, tais como um afogador, um pedal, o controlador 266 ou outros dispositivos de controle.

[0062] Em algumas modalidades de exemplo, o sensor 115 e o módulo de processamento primário 114 podem ser associados com, ou suportados por uma terceira porta de dados 272 do sistema de processamento de dados 120.

[0063] O processador de dados 264 pode ser especificamente programado para executar o módulo de estimativa da temperatura do ímã do rotor 104, o módulo de geração de comando de torque 105, o módulo de modelagem de corrente 106, o módulo de ajuste de corrente 107, o módulo de realimentação de tensão do terminal 108, o gerenciador de geração de corrente no eixo geométrico dq 109, o módulo de cálculo 110, o controlador de regulação da corrente 111, o módulo de geração de PWM 112, o conversor de fase 113, o módulo de processamento primário 114, o módulo de processamento secundário 116, o somador 119, o ADC 122, o circuito sensor 124, o módulo de estimativa da tensão do terminal de máquina 127, o módulo de estimar torque 129 e o módulo de compensação de torque 131.

[0064] Temperatura ambiente, velocidade operacional da máquina (perdas de corrente parasita PM), qualidade da regulação da corrente e nível de THD, magnitude e duração da corrente, e resfriamento de máquina são fatores que afetam a temperatura do ímã do rotor e, em decorrência disto, afetam a constante da bemf Xf.

[0065] À medida que uma temperatura do ímã aumenta e a constante da bemf Xf diminui, o torque eletromagnético também diminuirá. Em decorrência disto, o desempenho de uma máquina diminuirá. A diminuição no desempenho da máquina será mais evidente quando o inversor estiver operando no modo de controle de torque, já que não haverá velocidade ou laço de tensão para modificar o comando de torque bruto. Além do reduzido desempenho do torque de saída, o ímã também corre o risco de irreversível desmagnetização se em altas temperaturas.

[0066] Equações da tensão do estator em estado estacionário da máquina IPMSM no quadro de referência do rotor são mostradas a seguir.

em que r indica o quadro de referência do rotor, s indica o estator, Rs é uma resistência de uma fase do motor 117, ore é a velocidade elétrica do motor 117, Ld é a indutância do eixo geométrico d, Lq é a indutância do eixo geométrico q, irsq é a corrente do eixo geométrico q para o estator e irsd é a corrente do eixo geométrico d para o estator. Em outras palavras, id=irsd e iq = irsq.

[0067] Pela comparação das equações (1) e (2), a constante da bemf Xf está presente apenas na tensão do terminal do eixo geométrico q vrsq. Considerando que as indutâncias Ld, Lq são apenas funções da corrente id, iq, uma mudança na constante da bemf Xf devido à mudança na temperatura do ímã afetará a tensão do terminal do eixo geométrico q vrsq. Portanto, uma variação na temperatura do ímã resultará em uma variação da constante da bemf Xf e uma variação da constante da bemf Xf produzirá uma mudança na tensão do terminal do eixo geométrico q vrsq.

[0068] Em pelo menos uma modalidade de exemplo, o módulo de estimativa da temperatura do ímã do rotor 104 calcula uma diferença em tensão do eixo geométrico q em tempo de execução a partir de um valor da tensão de referência em um mesmo ponto operacional (por exemplo, mesmos torque e velocidade), em que a tensão de referência é comum a uma temperatura do ímã fixa. Consequentemente, a indutância do eixo geométrico d deve ser o mesmo valor. Portanto, pela subtração da tensão do eixo geométrico q em tempo de execução da tensão de referência, a indutância do eixo geométrico d é removida. Além do mais, a temperatura pode ser estimada quando o motor 117 estiver sob carrega.

[0069] A figura 3 ilustra o módulo de estimativa da temperatura do ímã do rotor 104, de acordo com uma modalidade de exemplo.

[0070] Da forma mostrada, o módulo de estimativa da temperatura do ímã do rotor 104 pode incluir uma tabela de busca de motorização for uma tensão caracterizada do eixo geométrico q 305, uma tabela de busca de frenagem para a tensão caracterizada do eixo geométrico q 310, um seletor 315, um módulo de conversão do tempo de execução 320, um módulo de ligação do fluxo 325, um módulo de cálculo da temperatura 330 e um filtro 335.

[0071] Tanto a tabela de busca de motorização 305 quanto a tabela de busca de frenagem 310 recebem o percentual de torque T % e uma razão de tensão por velocidade Razão. As tabelas de busca 305 e 310 podem ser geradas a partir do procedimento de caracterização. Em um procedimento de caracterização de IPM, dados de eficiência de máquina correspondentes a cada combinação de comando de percentual de torque e razão de tensão por velocidade estão disponíveis. Similar à tabela de busca de motorização 305 e à tabela de busca de frenagem da referência da tensão do eixo geométrico q 310 e à tabela de busca da corrente do eixo geométrico dq, uma tabela de busca de eficiência também é criada a partir da caracterização, que também usa razão e comando de percentual de torque como entradas. Considerando que a tabela de eficiência e as tabelas de busca de corrente têm as mesmas entradas, a tabela de busca de eficiência é conectada em paralelo com as tabelas de busca id e iq para compartilhar as mesmas entradas. No caso de caracterização de motorização e frenagem separadas, há duas diferentes tabelas de busca de eficiência para modos de motorização e de frenagem. Curvas de máximo torque por ampère (MTPA) e máximo torque por volt (MTPV) são gravadas para diversas diferentes velocidades de máquina durante o procedimento de caracterização. Estas três tabelas de busca usam o mesmo comando T % e tensão de barramento de cc em relação à velocidade como entradas.

[0072] Tabelas de busca, da forma aqui descrita, podem ser armazenadas como ou estruturadas como um arquivo, uma base de dados, um registro do grupo de dados, registro de dados ligados (por exemplo, uma lista ligada) ou em uma outra estrutura de dados adequada.

[0073] Durante a caracterização, uma tensão do terminal do eixo geométrico q vsqr_caracterização e uma ligação do fluxo xfcaractenzação são gravadas para cada ponto de caracterização.

[0074] Dois diferentes métodos são usados para gravar a tensão do terminal do eixo geométrico q vsqr_caracterização e a ligação do fluxo xfcaractenzação.

[0075] Quando o motor 117 estiver abaixo de uma velocidade crítica, a caracterização é feita em um nível de tensão do barramento. Em cada ponto de caracterização, a tensão do terminal do eixo geométrico q vsqr_caracterização é gravada através do controlador já que o controlador já calcula vsqr usando o módulo de estimar tensão do terminal 127 e a posição do rotor θ. Em outras palavras, a saída do módulo de estimar tensão do terminal 127 é Vα e Vβ. Então, com base em Vα e Vβ, e na posição do rotor θ, a tensão do terminal do eixo geométrico q da posição do rotor θ pode ser calculada usando uma transformação de Park.

[0076] Um filtro de média móvel para a tensão do eixo geométrico q é definido em um valor grande o suficiente de maneira tal que o valor fique estável (não oscilando ao redor de um valor médio).

[0077] Depois que a tensão do terminal do eixo geométrico q vsqr_caracterização for gravada em um certo ponto, o inversor 188 deve ser desabilitado (idsr = iqsr = 0 A), ao mesmo tempo em que a velocidade permanece constante. Quando o inversor 188 for desabilitado, uma tensão do terminal de máquina em um analisador de energia é gravada. A partir das equações (1) e (2), é percebido que apenas vsqr está contribuindo para a tensão do terminal de máquina com o inversor 188 desabilitado (já que idsr = iqsr = 0 A). Pelo rearranjo da equação (2), a ligação do fluxo Xfcaractenzação pode ser obtida no presente ponto operacional.

em que "ll" diz respeito a tensão linha a linha.

[0078] Alternativamente, manutenção do inversor 188 pode ser habilitada e os comandos de corrente podem ser definidos em zero depois que o parâmetro vsqr_caracterização for gravado. Então, o vsqr_caracterização estimado a partir do controlador pode ser gravado e dividido pela velocidade para determinar a ligação do fluxo xfcaractenzação.

[0079] Quando o motor 117 estiver acima da velocidade crítica, o fluxo do inversor 188 enfraquece a máquina pelo comando de uma certa quantidade de corrente negativa no eixo geométrico d isdr, independente do comando de torque Tcmd. A operação de enfraquecimento do fluxo suprimirá a magnitude da tensão do terminal linha a linha abaixo do nível de tensão do barramento de cc. Se o acionamento for desabilitado (nenhum enfraquecimento de fluxo), a tensão do terminal linha a linha será maior que uma tensão da ligação CC que transforma o inversor em um retificador trifásico passivo. Isto significa que a tensão do eixo geométrico q vsqr_caracterização não é o contribuidor exclusivo para a tensão do terminal de máquina, já que há fluxo de corrente entre o motor 117 e o inversor 188. Em outras palavras, a equação (4) pode não ser usada com o acionamento desabilitado para obter a ligação do fluxo Xfcaractenzação.

[0080] Para contornar o problema do fluxo de corrente entre a máquina e o inversor quando o inversor for desabilitado além da velocidade crítica, o mesmo ponto de razão de tensão por velocidade, mas com uma tensão do barramento controlador inferior falsa, é usado. Isto produz uma velocidade crítica inferior e, em decorrência disto, uma tensão do terminal de máquina inferior. A real tensão do barramento permanece a mesma, então, quando o acionamento for desabilitado, a tensão verdadeira da ligação CC será mais alta que a tensão gerada pelo motor. Portanto, diodos no inversor não conduzirão, e somente a tensão do eixo geométrico q vsqr contribuirá para a tensão do terminal de máquina (já que idsr = iqsr = 0 A).

[0081] Exemplo (Vcc = 700 V, velocidade = 9.000 rpm, Razão = 700 / 9.000, comando de corrente idsr* = -206,48, comando de corrente iqsr* = 38,27 A) (idsr* e iqsr* são comandos de corrente com base nas tabelas de busca do comando de corrente)

[0082] Se 9.000 rpm estiver acima da velocidade crítica, a tensão máxima do controlador é modificada para ser 350 V, ao mesmo tempo em que a tensão de barramento real CC fica em 700 V. Para manter a mesma razão, a velocidade real é 4.500 rpm, da forma mostrada a seguir.

[0083] Um parâmetro no controlador pode ser usado para reduzir o valor de Vcc, da forma mostrada na equação a seguir.

[0084] Se a tensão de caracterização for 700 Vcc, o controlador pode ser modificado para assumir que a tensão limite é 350 Vcc pelo uso de Fator_Compensação_Tensão como 0,5.

[0085] A tensão do terminal do eixo geométrico q vsqr_caracterização pode,então, ser gravada com a velocidade de máquina definida em 4.500 rpm, a falsa tensão do barramento controlador inferior em 350 V, a real tensão do barramento em 700 V, comando de corrente idsr* em -206,48 e comando de corrente iqsr* em 38,27 A.

[0086] Depois que a tensão do terminal do eixo geométrico q vsqr_caracterização for gravada, o acionamento é desabilitado e a tensão do terminal de máquina do analisador de energia Vllanalisador_potência é gravada com o analisador de energia. Novamente, já que a real tensão do barramento fica em 700 V, os diodos não conduzirão, já que a real tensão do barramento é maior que a tensão do terminal de máquina gravada pelo analisador de energia Viianaiisador_potência. Então, usando a equação (4), a ligação do fluxo xfcaractenzação pode ser calculada para o ponto operacional específico. Entretanto, note que vsqr_caracterização e Xfcaractenzação são gravados em 4.500 rpm, mas a real velocidade de interesse fica em 9.000 rpm.

[0087] Nas modalidades de exemplo, a tabela de busca de motorização 305 e a tabela de busca de frenagem 310 geram tensões do eixo geométrico q vq25C_motor, vq25C_freio, respectivamente, em uma referência da temperatura do ímã para cada ponto de caracterização. Da forma descrita a seguir, 25 graus Celsius é usado como uma referência da temperatura do ímã. Entretanto, entende-se que uma outra referência de temperatura pode ser usada.

[0088] As tensões do eixo geométrico q vq25C_motor, vq25C_freio, armazenadas na tabela de busca de motorização 305 e na tabela de busca de frenagem 310, são geradas como segue.

[0089] Com base nas tensões de caracterização do eixo geométrico q vsq^caractenzação, nas ligações de fluxo ^caracterização e em uma ligação do fluxo na temperatura de referência Xf25C, uma tensão do eixo geométrico q em uma referência da temperatura do ímã de 25°C Vsqr_caracterização_25C para cada ponto de caracterização pode ser calculada.

[0090] O cálculo da ligação do fluxo na temperatura de referência Xf25C pode ser obtido no laboratório usando um dinamômetro. A primeira etapa no cálculo da ligação do fluxo em 25°C é definir a temperatura ambiente e agente refrigerante (ou óleo) IPMSM em 25°C em uma vazão de caracterização selecionada. Deixe o agente refrigerante (óleo) correr através do motor 117 para que o motor 117 alcance um equilíbrio térmico de 25°C. Com o inversor 188 desabilitado (nenhuma corrente na máquina), o motor 117 é girado por meio de um motor principal em uma velocidade relativamente baixa (por exemplo, 100 rpm até 300 rpm) para minimizar as perdas de aquecimento do rotor em alta velocidade. A tensão linha a linha do motor 117 em teste com o analisador de energia é, então, gravada. As equações a seguir são usadas para calcular a magnitude por fase da ligação do fluxo para uma direção de velocidade positiva.

em que

orpm é a velocidade mecânica e "polepair" é o número de pares de polo.

[0091] Para testar a simetria, o processo exposto é repetido usando a mesma velocidade, mas uma direção de velocidade oposta para obter uma ligação do fluxo xf25C_velocidade_neg para a direção de velocidade oposta usando a mesma equação da equação (6). A ligação do fluxo na temperatura de referência Xf25C é uma média dos dois valores de ligação do fluxo ^25C_velocidade_neg e ^.25C_velocidade_pos

[0092] Duas diferentes equações são usadas para calcular vsqr_caracterização_25C. Uma equação é para quando o motor 117 estiver abaixo da velocidade crítica e uma equação é para quando o motor 117 estiver acima da velocidade crítica.

[0093] Da forma declarada anteriormente, quando o motor 117 estiver abaixo da velocidade crítica, a caracterização é feita em um nível de tensão do barramento. Assim, a tensão do eixo geométrico q na referência da temperatura do ímã vsqr_caracterização_25C pode ser calculada em cada ponto de caracterização abaixo da velocidade crítica como:

[0094] Da forma supradescrita, a tensão do eixo geométrico q vsqr_caracterização e a ligação do fluxo xfcaracterização são gravadas em um ponto de caracterização da razão de tensão por velocidade específico, mas a tensão do barramento controlador é reduzida à medida que o motor 117 fica além da velocidade crítica. A divergência no controlador da tensão do barramento para cada ponto de caracterização da razão de tensão por velocidade é considerada.

[0095] A tensão do eixo geométrico q quando a temperatura do ímã for 25°C e o controlador da tensão do barramento estiver em um nível de tensão reduzido vsqr_caracterização_25C_baixa_Vcc (se comparado com o nível de tensão quando o motor 117 foi caracterizado abaixo da velocidade crítica) é calculada como:

[0096] A tensão reduzida vsqr_caracterização_25C_baixa_Vcc é ajustada para corresponder à mesma tensão de barramento de cc caracterizada que foi usada quando a máquina estava abaixo da velocidade crítica. O ajuste é mostrado no exemplo a seguir.

[0097] Por exemplo, duas equações de tensão do eixo geométrico q em uma temperatura do ímã de 25°C com a mesma razão, mas diferentes tensões e velocidades do barramento de cc (considerando o estado estacionário) são:

[0098] Devido à mesma razão de tensão por velocidade, as correntes do motor isqr, isdr e parâmetros Ld, Rs25C, Xf25C são iguais em um barramento de cc 250 V e um barramento de cc 700 V. A única diferença nas duas equações expostas é o valor da velocidade ore.

[0099] Já que a razão de tensão por velocidade é a mesma, a tensão do eixo geométrico q vsqr_25C_barramento250V tem uma velocidade elétrica que é 2,5/7 da velocidade quando a tensão do eixo geométrico q vsqr_25C_barramento700V. Em outras palavras, se for desprezada a queda de tensão através do termo de resistência (Rs25C isqr),

[00100] Portanto, quando o motor 117 estiver acima da velocidade crítica para converter a tensão do eixo geométrico q vsqr_caracterização_25C_baixa_Vcc pode ser convertido para a tensão do eixo geométrico q vsqr_caracterização_25C por:

em que Vcccaracterização é a tensão de caracterização do nível de tensão do barramento de cc e Vcccontrolador_baixa_tensão é a falsa tensão do barramento, como exposto.

[00101] Em decorrência disto, a tabela de busca de motorização 305 e a tabela de busca de frenagem 310 armazenam a tensão do eixo geométrico q para a referência de temperatura do ímã vsqr_caracterização_25C para cada ponto de caracterização como vq25C_motor, vq25C_freio, respectivamente. As tensões do eixo geométrico q armazenadas para os valores da referência da temperatura do ímã vsqr_caracterização_25C são comuns a uma tensão de caracterização do nível de tensão do barramento de cc de caracterização Vcccaracterização.

[00102] Novamente, em relação à figura 3, as tabelas de busca transmitem tensões do eixo geométrico q de referência vq25C_motor, vq25C_freio que correspondem ao percentual de torque T % e à razão de tensão por velocidade. Se o motor 117 estiver operando em motorização ou frenagem com uma velocidade negativa (a velocidade oposta à velocidade de caracterização), um módulo 317 multiplica a tensão selecionada por 1 negativo para inverter a polaridade da tensão do eixo geométrico q. Um sinal DIR representa a direção da velocidade.

[00103] A saída do módulo 317 é a tensão de referência do eixo geométrico q vqtabela_25C.

[00104] O módulo de conversão do tempo de execução 320 modifica a tensão de referência do eixo geométrico q vqtabela_25C, se a real tensão de barramento de cc Vcctempodeexecução for diferente de uma tensão de caracterização Vcccaracterização. Mais especificamente, o módulo de conversão do tempo de execução 320 gera uma tensão de referência do eixo geométrico q final vq25C, como segue:

[00105] Durante o tempo de execução do inversor, o módulo de estimativa da temperatura do ímã do rotor 104 pode calcular uma tensão do eixo geométrico q instantânea vsqr_tempodeexecução ou obter a tensão do eixo geométrico q instantânea vq a partir do módulo de estimativa da tensão do terminal de máquina 127, com base na estimativa de tensão do terminal e na posição do rotor usando um algoritmo conhecido.

[00106] Para minimizar a oscilação da tensão do eixo geométrico q, uma média móvel pode ser usada. Um módulo de controle tem um parâmetro do tamanho do armazenamento temporário da média móvel que pode ser usado para definir o tamanho da média móvel. Por exemplo, um tamanho de armazenamento temporário pode ser definido em 255. Entende-se que o tamanho do armazenamento temporário pode ser definido pela visualização de um parâmetro da tensão do eixo geométrico q estimado durante a execução de diferentes pontos operacionais com o dinamômetro.

[00107] O módulo de ligação do fluxo 325 determina uma diferença na ligação do fluxo entre uma ligação do fluxo em tempo de execução f em uma temperatura T e a ligação do fluxo na temperatura de referência Xf25C.

[00108] Pelo rearranjo da equação (1), o módulo de ligação do fluxo 325 calcula a ligação do fluxo em tempo de execução XfT na temperatura do ímã T que pode ser calculada (considerando o estado estacionário vsqr) como segue:

[00109] Além do mais, o módulo de ligação do fluxo 325 pode determinar a ligação do fluxo na temperatura de referência Xf25C como segue:

[00110] Durante o tempo de execução do inversor, a ligação do fluxo f é calculada e subtraída da ligação do fluxo na temperatura de referência Xf25C que corresponde ao mesmo ponto operacional durante o tempo de execução. Em decorrência disto, o módulo de ligação do fluxo estabelece uma mudança na ligação do fluxo ΔXf. A mudança na ligação do fluxo ΔXf para o mesmo ponto operacional na temperatura do ímã T em função de uma temperatura 25°C pode ser vista na equação a seguir.

[00111] Em uma modalidade de exemplo, as ligações do fluxo XfT e Xf25C não são diretamente implementadas. Em vez disto, o módulo de ligaçãodo fluxo 325 determina a mudança na ligação do fluxo ΔXf usando:

[00112] Além do mais, considerando que as indutâncias Ld, Lq são apenas funções das correntes id, iq e parâmetros da máquina que mudam puramente a partir da temperatura são a resistência do enrolamento do estator e a ligação do fluxo, indutâncias Ld, Lq e correntes id, iq na temperatura do ímã T igualam as indutâncias Ld, Lq e correntes id, iq em temperatura ambiente (25°C) para o mesmo ponto operacional. Finalmente, a resistência do enrolamento do estator muda devido à temperatura da máquina poder ser desprezada, de forma que RsT = Rs25C.

[00113] Consequentemente, o módulo de ligação do fluxo 325 pode determinar a mudança na ligação do fluxo Δ/ usando:

em que Δvsqr é uma diferença entre vsqr_tempodeexecução e vsqr25C.

[00114] O módulo de cálculo da temperatura 330, então, determina uma temperatura do ímã estimada T usando a equação a seguir:

em que Z é o coeficiente da temperatura do ímã.

[00115] O coeficiente da temperatura do ímã Z pode ser definido e determinado usando um dinamômetro. Usando o dinamômetro, o coeficiente de temperatura negativo pode ser calculado. Para calcular o coeficiente de temperatura negativo (Z), uma velocidade de máquina relativamente baixa (minimiza perdas mecânicas) é selecionada juntamente com duas diferentes temperaturas do agente refrigerante (óleo) da máquina. Por exemplo, uma velocidade de 100 rpm com temperaturas do agente refrigerante de 25°C e 90°C são selecionados. Com o acionamento desabilitado, o motor 117 é girado por meio do motor principal até 100 rpm e a tensão de linha do motor 117 é gravada em teste com o analisador de energia.

[00116] A temperatura do agente refrigerante é, então, aumentada até a segunda temperatura selecionada (90°C) e permite-se que flua através da máquina por uma hora, garantindo equilíbrio térmico. A tensão de linha é, então, gravada em 100 rpm e -100 rpm. A ligação do fluxo por fase para cada temperatura é calculada usando a equação (6).

[00117] Um coeficiente da temperatura do ímã negativo para velocidade positiva pode ser derivado. Para calcular um coeficiente de temperatura negativo para velocidade positiva Zveiocidade_positiva, as ligações de fluxo calculadas em +100 rpm podem ser usadas como segue:

[00118] Para simetria, um coeficiente da temperatura do ímã negativo Zveiocidade_negativa é calculado usando as ligações de fluxo gravadas em velocidade negativa e a equação (16). Então, para adquirir o coeficiente da temperatura do ímã negativo final, tome um média dos coeficientes de temperatura positivo e negativo, da forma mostrada a seguir.

[00119] Em uma modalidade de exemplo, o coeficiente da temperatura do ímã Z pode ser obtido a partir de uma tabela de busca, em que a tabela de busca provê coeficientes da temperatura do ímã correspondentes às temperaturas da máquina.

[00120] Novamente, em relação à figura 3, a temperatura estimada T pode ser filtrada por um filtro 335 para reduzir a oscilação. O filtro 335 pode ser um filtro passa baixa ou filtro de média móvel. A saída do filtro 335 pode, então, ser provida para o módulo de ajuste de corrente 107 e, também, enviada para a tela do operador para alertar o operador da presente temperatura do ímã do rotor (por meio de CAN ou um outro protocolo de comunicação).

[00121] A figura 4 ilustra um método de estimar uma temperatura do ímã do rotor de um motor, de acordo com uma modalidade de exemplo. O método pode ser realizado pelo sistema de processamento 120.

[00122] Em S405, o sistema de processamento determina uma tensão aplicada durante a operação do motor em um ponto operacional. Por exemplo, o sistema de processamento determina a tensão do eixo geométrico q instantâneo vsqr_tempodeexecução. Em S410, o sistema de processamento obtém um valor de referência, tal como Δvsqr, que é associado com o ponto operacional e a temperatura de referência. Em S420, o sistema de processamento determina uma temperatura do ímã do rotor estimada com base na tensão aplicada e no valor de referência. Em S425, o sistema de processamento controla o motor com base na temperatura do ímã do rotor estimada. Por exemplo, o sistema de processamento usa a temperatura do ímã do rotor estimada para ajustar a corrente.

[00123] Em uma modalidade de exemplo, o valor de referência é uma tensão do eixo geométrico da quadratura de referência.

[00124] Em uma modalidade de exemplo, a tensão aplicada é uma tensão do eixo geométrico da quadratura instantânea.

[00125] Em uma modalidade de exemplo, a determinação da temperatura do ímã do rotor estimada inclui determinar uma diferença entre a tensão do eixo geométrico da quadratura instantânea e a tensão do eixo geométrico da quadratura de referência e determinar a temperatura do ímã do rotor estimada com base na diferença.

[00126] Em uma modalidade de exemplo, a determinação da temperatura do ímã do rotor estimada com base na diferença inclui adicionalmente obter um coeficiente da temperatura do ímã a partir de uma tabela de busca, a tabela de busca provendo coeficientes da temperatura do ímã correspondentes às temperaturas da máquina, a temperatura do ímã do rotor estimada sendo adicionalmente com base no coeficiente da temperatura do ímã obtido.

[00127] Em uma modalidade de exemplo, o ponto operacional é uma velocidade e um torque do motor.

[00128] Em uma modalidade de exemplo, o método inclui adicionalmente filtrar a temperatura do ímã do rotor estimada.

[00129] Em uma modalidade de exemplo, a obtenção do valor de referência inclui obter uma tensão de referência a partir de uma tabela de busca, a tabela de busca sendo com base na tensão aplicada, e modificar a tensão de referência com base em uma razão da tensão aplicada por uma tensão comum, o valor de referência sendo com base na tensão de referência modificada.

[00130] Em uma modalidade de exemplo, a obtenção do valor de referência inclui obter uma tensão de referência a partir de uma tabela de busca, a tabela de busca sendo com base em uma tensão de caracterização, e modificar a tensão de referência com base em uma razão da tensão aplicada por uma tensão de caracterização, o valor de referência sendo com base na tensão de referência modificada.

[00131] Modalidades de exemplo sendo assim descritas, ficará óbvio que as mesmas podem ser variadas de muitas maneiras. Tais variações não devem ser consideradas como uma fuga do espírito e do escopo das modalidades de exemplo, e se pretende que todas tais modificações que seriam óbvias aos versados na técnica sejam incluídas no escopo das reivindicações.

Claims

1. Método para estimar uma temperatura do ímã do rotor de um motor, compreendendo: determinar uma tensão aplicada durante a operação do motor em um ponto operacional; obter um valor de referência associado com o ponto operacional e associado com uma temperatura de referência, caracterizado pelo fato de que o valor de referência compreende uma tensão de referência armazenada para controle do motor; e determinar uma temperatura do ímã do rotor estimada com base na tensão aplicada e no valor de referência.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o valor de referência é uma tensão do eixo geométrico da quadratura de referência.

3. Método de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a tensão aplicada é uma tensão do eixo geométrico da quadratura instantânea.

4. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a determinação da temperatura do ímã do rotor estimada inclui: determinar uma diferença entre a tensão do eixo geométrico da quadratura instantânea e a tensão do eixo geométrico da quadratura de referência, e determinar a temperatura do ímã do rotor estimada com base na diferença.

5. Método de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a determinação da temperatura do ímã do rotor estimada com base na diferença inclui adicionalmente: obter um coeficiente da temperatura do ímã a partir de uma tabela de busca, a tabela de busca provendo coeficientes da temperatura do ímã correspondentes às temperaturas da máquina, a temperatura do ímã do rotor estimada sendo adicionalmente com base no coeficiente da temperatura do ímã obtido.

6. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o ponto operacional é uma velocidade e um torque do motor.

7. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que a obtenção do valor de referência inclui: obter a tensão de referência a partir de uma tabela de busca, a tabela de busca sendo com base na tensão aplicada, e modificar a tensão de referência obtida para uma tensão de referência modificada com base em uma razão da tensão aplicada por uma tensão comum, o valor de referência sendo com base na tensão de referência modificada.

8. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que a obtenção do valor de referência inclui: obter a tensão de referência a partir de uma tabela de busca, a tabela de busca sendo com base em uma tensão de caracterização compreendendo uma tensão caracterizada do eixo geométrico q associada ao motor, e modificar a tensão de referência com base em uma razão da tensão aplicada para a tensão de caracterização, o valor de referência sendo com base na tensão de referência modificada.

9. Sistema de acionamento elétrico, compreendendo: um processador configurado para: determinar uma tensão aplicada durante a operação de um motor em um ponto operacional; obter um valor de referência associado com o ponto operacional e associado com uma temperatura de referência, caracterizado pelo fato de que o valor de referência compreende uma tensão de referência armazenada para controle do motor; e determinar uma temperatura do ímã do rotor estimada do motor com base na tensão aplicada e no valor de referência.

10. Sistema de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o valor de referência é uma tensão do eixo geométrico da quadratura de referência.

11. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 ou 10, caracterizado pelo fato de que a tensão aplicada é uma tensão do eixo geométrico da quadratura instantânea.

12. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 11, caracterizado pelo fato de que o processador é configurado para: determinar uma diferença entre a tensão do eixo geométrico da quadratura instantânea e a tensão do eixo geométrico da quadratura de referência, e determinar a temperatura do ímã do rotor estimada com base na diferença.

13. Sistema de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o processador é configurado para: obter um coeficiente da temperatura do ímã a partir de uma tabela de busca, a tabela de busca provendo coeficientes da temperatura do ímã correspondentes às temperaturas da máquina, a temperatura do ímã do rotor estimada sendo adicionalmente com base no coeficiente da temperatura do ímã obtido.

14. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 13, caracterizado pelo fato de que o processador é configurado para: obter uma tensão de referência a partir de uma tabela de busca, a tabela de busca sendo com base na tensão aplicada, e modificar a tensão de referência obtida para uma tensão de referência modificada com base em uma razão da tensão aplicada por uma tensão comum, o valor de referência sendo com base na tensão de referência modificada.

15. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 13, caracterizado pelo fato de que o processador é configurado para: obter uma tensão de referência a partir de uma tabela de busca, a tabela de busca sendo com base em uma tensão de caracterização compreendendo uma tensão determinada do eixo geométrico q associada ao motor, e modificar a tensão de referência com base em uma razão da tensão aplicada para a tensão de caracterização, o valor de referência sendo com base na tensão de referência modificada.