CN103029582B - 车辆电动机温度确定 - Google Patents

Abstract

本发明涉及车辆电动机温度确定，具体提供了关于在点火器已关闭一段时间之后启动点火器时确定具有该点火器的车辆的电动机温度的方法、系统和车辆。存储器存储具有边界条件的函数，所述边界条件包括点火器关闭时的先前温度。处理器联接至所述存储器。所述处理器构造成确定点火器已启动的时间量，并且如果点火器已启动的时间量小于预定阈值则使用所述函数确定电动机的温度。

Description

车辆电动机温度确定

技术领域

本发明总体上涉及车辆领域，更具体地涉及用于确定车辆的电动机的温度的方法和系统。

背景技术

汽车和各种其他车辆依赖电动机的运转。在车辆运行期间，各种车辆系统可采用估算的电动机温度对车辆系统的操作进行控制。某些技术采用电动机冷却剂温度来估计电动机温度，例如当车辆的点火器刚刚已经起动时。然而，电动机冷却剂温度不可能总是提供理想的电动机温度估算，例如如果在回到启动之前点火器仅关闭相对较短的时间段和／或如果车辆外部的天气相对比较暖和。

因此，期望提供用于确定车辆的电动机温度的改进的方法，例如在点火器已启动之后用于电动机温度的初始估算。还期望提供用于车辆电动机温度的这种估算的改进的系统。进一步期望提供包括用于估算车辆的电动机温度的这种改进的方法和系统的改进的车辆。此外，通过结合附图和之前的技术领域及背景技术来参阅后面的详细描述和所附权利要求，本发明的其他期望的特征和特性将变得清楚。

发明内容

根据一个示例性实施方式，提供一种用于在点火器已关闭一段时间之后启动点火器时确定具有该点火器的车辆的电动机温度的方法。所述方法包括确定点火器已启动的时间量以及如果点火器已启动的时间量小于预定阈值则使用函数确定电动机的温度的步骤。所述函数具有包括点火器关闭时的先前温度的边界条件。

根据另一个示例性实施方式，提供一种用于在点火器已关闭一段时间之后启动点火器时确定具有该点火器的车辆的电动机温度的系统。所述系统包括存储器和处理器。所述存储器构造成存储具有边界条件的函数。所述边界条件包括点火器关闭时的先前温度。所述处理器联接至存储器，并且构造成确定点火器已启动的时间量，并且如果点火器已启动的时间量小于预定阈值则使用所述函数确定电动机的温度。

根据进一步的示例性实施方式，提供一种车辆。所述车辆包括驱动系统、电动机、点火器和控制系统。所述电动机联接至驱动系统。所述点火器联接至电动机。所述控制系统联接至电动机和点火器，并且包括存储器和处理器。所述存储器构造成存储具有边界条件的函数。所述边界条件包括点火器关闭时的先前温度。所述处理器联接至存储器，并且构造成确定点火器已启动的时间量，并且如果点火器已启动的时间量小于预定阈值则使用所述函数确定电动机的温度。

方案1.一种用于在点火器已关闭一段时间之后启动点火器时确定具有该点火器的车辆的电动机温度的方法，所述方法包括如下步骤：

通过处理器确定点火器已启动的时间量；以及

如果点火器已启动的时间量小于预定阈值，则使用存储在存储器中的函数、通过所述处理器来确定电动机的温度，所述函数具有边界条件，该边界条件包括点火器关闭时的先前温度。

方案2.如方案1所述的方法，进一步包括如下步骤：

如果点火器已启动的时间量大于所述预定阈值，则使用热力模型、通过所述处理器来确定电动机的温度。

方案3.如方案1所述的方法，其中确定电动机的温度的步骤包括如下步骤：

如果点火器已启动的时间量小于所述预定阈值，则使用所述函数确定电动机的温度，其中所述边界条件包括点火器关闭时的环境温度。

方案4.如方案1所述的方法，其中所述电动机通过电动机冷却剂冷却，并且确定电动机的温度的步骤包括如下步骤：

如果点火器已启动的时间量小于所述预定阈值，则使用所述函数确定电动机的温度，其中所述边界条件包括电动机冷却剂的温度。

方案5.如方案1所述的方法，其中所述电动机通过电动机冷却剂冷却，并且所述方法进一步包括如下步骤：

确定点火器关闭的第二时间量；以及

如果所述第二时间量大于第二预定阈值，则将电动机的温度估算为等于电动机冷却剂的温度。

方案6.如方案1所述的方法，其中所述电动机包括定子和转子，并且所述方法进一步包括如下步骤：

确定点火器关闭的第二时间量；

确定点火器关闭时定子的第一定子温度；

确定点火器关闭时转子的第一转子温度；以及

确定点火器关闭时的环境温度；

其中确定电动机温度的步骤包括如下步骤：

使用第一函数确定转子的当前转子温度，所述第一函数使用所述第二时间量、所述第一转子温度、所述环境温度和转子热时间常数；以及

使用第二函数确定定子的当前定子温度，所述第二函数使用所述第二时间量、所述第一定子温度、所述环境温度和定子热时间常数。

方案7.如方案1所述的方法，其中所述电动机包括定子和转子并且通过电动机冷却剂冷却，并且所述方法进一步包括如下步骤：

确定点火器关闭的第二时间量；

确定点火器关闭时的第一电动机冷却剂温度；

确定点火器启动时的第二电动机冷却剂温度；

其中确定电动机温度的步骤包括如下步骤：

使用第一函数确定转子的当前转子温度，所述第一函数使用所述第二时间量、所述第一电动机冷却剂温度、所述第二电动机冷却剂温度、转子热时间常数和电动机冷却剂热时间常数；以及

使用第二函数确定定子的当前定子温度，所述第二函数使用所述第二时间量、所述第一电动机冷却剂温度、所述第二电动机冷却剂温度、定子热时间常数和电动机冷却剂热时间常数。

方案8.一种用于在点火器已关闭一段时间之后启动点火器时确定具有该点火器的车辆的电动机温度的系统，所述系统包括：

构造成存储具有边界条件的函数的存储器，所述边界条件包括点火器关闭时的先前温度；以及

处理器，所述处理器联接至所述存储器并且构造成：

确定点火器已启动的时间量；并且

如果点火器已启动的时间量小于预定阈值，则使用所述函数确定电动机的温度。

方案9.如方案8所述的系统，其中：

所述存储器进一步构造成存储热力模型；并且

所述处理器进一步构造成：如果点火器已启动的时间量大于所述预定阈值，则使用所述热力模型来确定电动机的温度。

方案10.如方案8所述的系统，其中所述边界条件包括点火器关闭时的环境温度。

方案11.如方案8所述的系统，其中所述电动机通过电动机冷却剂冷却，并且所述边界条件包括电动机冷却剂的温度。

方案12.如方案8所述的系统，其中所述电动机通过电动机冷却剂冷却，并且所述处理器进一步构造成：

确定点火器关闭的第二时间量；并且

如果所述第二时间量大于第二预定阈值，则将电动机的温度估算为等于电动机冷却剂的温度。

方案13.如方案8所述的系统，其中所述电动机包括定子和转子，并且所述系统进一步包括：

第一传感器，所述第一传感器构造成测量点火器关闭时定子的第一定子温度；

第二传感器，所述第二传感器构造成测量点火器关闭时转子的第一转子温度；

第三传感器，所述第三传感器构造成测量点火器关闭时的环境温度；

其中所述处理器进一步构造成：

确定点火器关闭的第二时间量；

使用第一函数确定转子的当前转子温度，所述第一函数使用第二时间量、第一转子温度、环境温度和转子热时间常数；并且

使用第二函数确定定子的当前定子温度，所述第二函数使用第二时间量、第一定子温度、环境温度和定子热时间常数。

方案14.如方案8所述的系统，其中所述电动机包括定子和转子并且通过电动机冷却剂冷却，并且所述系统进一步包括：

传感器，所述传感器构造成测量点火器关闭时的第一电动机冷却剂温度以及点火器启动时的第二电动机冷却剂温度；

其中所述处理器进一步构造成:

确定点火器关闭的第二时间量；

使用第一函数确定转子的当前转子温度，所述第一函数使用第二时间量、第一电动机冷却剂温度、第二电动机冷却剂温度、转子热时间常数和电动机冷却剂热时间常数；并且

使用第二函数确定定子的当前定子温度，所述第二函数使用第二时间量、第一电动机冷却剂温度、第二电动机冷却剂温度、定子热时间常数和电动机冷却剂热时间常数。

方案15.一种车辆，包括：

驱动系统；

联接至所述驱动系统的电动机；

联接至所述电动机的点火器；以及

联接至所述电动机和所述点火器的控制系统，所述控制系统包括：

存储器，所述存储器构造成存储具有边界条件的函数，所述边界条件包括点火器关闭时的先前温度；以及

处理器，其联接至所述存储器并且构造成：

确定点火器已启动的时间量，并且

如果点火器已启动的时间量小于预定阈值，则使用所述函数确定电动机的温度。

方案16.如方案15所述的车辆，其中：

所述存储器进一步构造成存储热力模型；并且

所述处理器进一步构造成：如果点火器已启动的时间量大于所述预定阈值，则使用所述热力模型确定电动机的温度。

方案17.如方案15所述的车辆，其中所述边界条件包括点火器关闭时的环境温度。

方案18.如方案15所述的车辆，其中所述电动机通过电动机冷却剂冷却，并且所述边界条件包括电动机冷却剂的温度。

方案19.如方案15所述的车辆，其中所述电动机包括定子和转子，并且所述控制系统进一步包括：

第一传感器，所述第一传感器构造成测量点火器关闭时定子的第一定子温度；

第二传感器，所述第二传感器构造成测量点火器关闭时转子的第一转子温度；以及

第三传感器，所述第三传感器构造成测量点火器关闭时的环境温度；

其中所述处理器进一步构造成：

确定点火器关闭的第二时间量；

使用第一函数确定转子的当前转子温度，所述第一函数使用第二时间量、第一转子温度、环境温度和转子热时间常数；并且

使用第二函数确定定子的当前定子温度，所述第二函数使用第二时间量、第一定子温度、环境温度和定子热时间常数。

方案20.如方案15所述的车辆，其中所述电动机包括定子和转子并且通过电动机冷却剂冷却，并且所述控制系统进一步包括：

传感器，所述传感器构造成测量点火器关闭时的第一电动机冷却剂温度以及点火器启动时的第二电动机冷却剂温度；

其中所述处理器进一步构造成：

确定点火器关闭的第二时间量；

使用第一函数确定转子的当前转子温度，所述第一函数使用第二时间量、第一电动机冷却剂温度、第二电动机冷却剂温度、转子热时间常数和电动机冷却剂热时间常数；并且

使用第二函数确定定子的当前定子温度，所述第二函数使用第二时间量、第一电动机冷却剂温度、第二电动机冷却剂温度、定子热时间常数和电动机冷却剂热时间常数。

附图说明

随后将结合下面的附图来描述本发明，其中类似的附图标记指示类似的元件，并且附图中：

图1是包括电动机系统的车辆的功能框图，该电动机系统具有电动机以及根据示例性实施方式用于确定电动机温度的控制器；

图2是电动机系统的功能框图，所述电动机系统包括根据示例性实施方式用于确定例如诸如汽车的车辆的电动机温度并且可结合图1的电动机系统和车辆使用的控制系统；

图3是根据示例性实施方式用于确定车辆的电动机温度的程序的流程图，该程序可结合图1的车辆、图1和2的电动机系统以及图2的控制系统使用；以及

图4是根据示例性实施方式在图3的程序中使用的示例性电动机温度模型的方框图。

具体实施方式

下面的详细描述本质上仅是示例性的，并非旨在限制本发明或其应用和用途。此外，本发明的保护范围不应受到在前述技术领域或下面的具体实施方式中给出的任何理论的限制。

图1示出了根据一个示例性实施方式的车辆100或汽车。如下面进一步更详细描述的，车辆100包括具有控制系统的电动机系统132，该控制系统使用一阶衰减函数(firstorder-decayfunction)来估计当在当前驾驶循环开始时启动电动机系统132的点火器时车辆的电动机温度，该一阶衰减函数具有包括点火器关闭时的先前温度的边界条件。

如图1所示，车辆100包括底盘112、车体114、四个车轮116、电子控制系统118、转向系统120、制动系统122和推进系统124。车体114布置在底盘112上并且大体上封闭车辆100的其他部件。本体114和底盘112可共同形成车架。车轮116每个都在车体114的相应角落附近旋转地联接至底盘112。车辆100可以是多种不同类型汽车中的任一种-例如轿车、货车、卡车或运动型多用途汽车(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。

在某些实施方式(例如，车辆100是混合电动车辆)中，车辆100还包括安装在底盘112上并且电连接至转换器128的能量存储系统(ESS)126。ESS126优选地包括具有电池单元组的电池。在一个实施方式中，ESS126包括锂离子磷酸盐电池，例如纳米磷酸盐锂离子电池。ESS126和推进系统124一起提供推进车辆100的驱动系统。

转向系统120安装在底盘112上并且控制车轮116的转向。转向系统120包括方向盘和转向柱(未示出)。方向盘接收来自车辆的驾驶员的输入。转向柱基于来自驾驶员的输入通过驱动轴138使车轮116产生期望的转向角。

制动系统122提供用于车辆100的制动。制动系统122包括用于接收来自驾驶员的输入的制动器踏板(未示出)，并且还包括用于提供使车辆停止或减速的制动扭矩和摩擦的制动单元(未示出)。另外，还通过车辆的加速器踏板(未示出)来获取驾驶员输入。

推进系统124安装在底盘112上，并且驱动车轮116。推进系统124包括上面提及的电动机系统132。如所属领域技术人员能够理解的，电动机系统132包括其中的变速器。电动机系统132被集成从而通过驱动轴138中的一个或多个机械联接至车轮116中的至少某些。

在某些实施方式中，推进系统124可包括用于燃烧发动机和电动机的独立系统。车辆100还可包含多种不同类型电气推进系统和／或发动机中的任一种或它们的组合-例如汽油燃料燃烧发动机、“柔性燃料车辆”(FFV)发动机(即，使用汽油和乙醇的混合物)、气体化合物(例如，氢气和／或天然气)燃料发动机、燃烧发动机混合动力发动机以及发动机。在某些实施方式中，车辆100还包括在其外部连接至车架的冷却器136，并且虽然并未详细示出，所述冷却器136联接至电动机系统132并且其中包括含有诸如水和／乙二醇(即，“防冻剂”)的冷却液体(即，冷却剂)的多个冷却通道。

参阅图2，该图是更详细地示出根据示例性实施方式的图1的电动机系统132的功能框图。如图2所示，电动机系统132包括电动机204。电动机204包括定子205(包括导电线圈)和转子207(包括铁磁芯)。如通常理解的，定子205和／或转子207可包括电磁极。

电动机204通过作为电动机系统132的一部分的电动机冷却剂206(例如，变速器流体)来冷却。另外，车辆的点火器208也优选地作为电动机系统132的一部分被启动和关闭(例如，由驾驶员拧开和关闭点火钥匙)。点火器208联接至电动机204，并且控制所述电动机204的操作状态。具体地，当打开(在此还称为用钥匙打开)点火器时，电动机204处于操作或“打开”状态。相反地，当关闭(在此还称为用钥匙关上)点火器时，电动机204处于非操作或“关闭”状态。

控制系统209包括计时器210、感测器212和控制器220。计时器210测量从在车辆起动期间点火器208已再次用钥匙打开(或启动)的第一时间量。具体地，第一时间量包括在当前迭代或驾驶循环期间点火器208已经用钥匙打开(或启动)多久的测量值。计时器210还测量第二时间量，所述第二时间量是在当前迭代或驾驶循环中在发动机被再次启动之前点火器208被关闭的时间量。具体地，计时器210优选地从点火器208被用钥匙关上(或关闭)时开始并且当点火器208再次用钥匙打开(或启动)时结束来测量第二时间量。计时器210提供有关测量值的信息给控制器220，以便弄清确定电动机204的温度值时使用的第一和第二时间量。

传感器212包括环境温度传感器214、电动机冷却剂温度传感器216以及点火器传感器218。环境温度传感器214测量车辆周围的环境温度，并且提供关于环境温度的这些测量值和／或信息给控制器220以便处理并且用于确定电动机204的温度值。电动机冷却剂温度传感器216测量电动机冷却剂206的温度，并且提供关于该温度的这些测量值和／或信息给控制器220以便处理并且用于确定电动机204的温度值。点火器传感器218感测点火器218是否启动或关闭，并且提供关于所述启动或关闭的信号和／或信息给控制器220以便处理并且用于确定电动机204的温度值。

控制器220联接至计时器210、环境温度传感器214、电动机冷却剂温度传感器216和点火器传感器218。控制器220从点火器传感器218接收关于车辆的点火器208是否启动或关闭的信号，并且还从计时器210接收关于上面提及的第一和第二时间量的信息。正如本申请中使用的，时间量还指代时间段或持续时间。另外，控制器220分别从环境温度传感器214接收环境温度值并从电动机冷却剂温度传感器216接收电动机冷却剂温度。控制器220处理这些各种信号和数值以确定电动机204的温度。在执行这种操作时，控制器220采用一阶初始化函数(firstorderinitialization)，该函数每个都具有包括点火器关闭时的先前温度的边界条件并且优选地在下面结合图3进一步描述的程序300的步骤中执行。

如图2所示，控制器220包括计算机系统221。在某些实施方式中，控制器220还可包括计时器210、传感器212和／或一个或多个其他装置中的一个或多个。另外，应当理解的是，控制器220还可能不同于图2所示的实施方式，例如控制器220可联接至或还可采用一个或多个远程计算机系统和／或其他控制系统。

在所示实施方式中，计算机系统221联接至计时器210以及传感器中212的每个。计算机系统221包括处理器222、存储器224、接口226、存储装置228和总线230。处理器222执行计算机系统221及控制器220的计算和控制功能，并且可包括任何类型的处理器或多个处理器、诸如微处理器的单个集成电路或协作工作来实现处理单元的功能的任何适当数量的集成电路装置和／或电路板。在操作期间，优选地在执行下面结合图3进一步描述的程序300的步骤时，处理器222执行包含在存储器224内的一个或多个程序232，并且这样一来，控制控制器220及计算机系统221的总体操作。

存储器224可以是任何适当类型的存储器，包括例如各种类型的诸如SDRAM的动态随机存取存储器(DRAM)、各种类型的静态RAM(SRAM)以及各种类型的非易失性存储器(PROM、EPROM和闪存)。总线230用于在计算机系统221的各种部件之间传递程序、数据、状态和其他信息或信号。在优选实施方式中，存储器224存储上面提及的程序232以及一个或多个存储值234、电动机温度模型236和电动机温度初始化函数237。在某些示例中，存储器224定位在和／或共同定位在与处理器222相同的计算机芯片上。

接口226允许例如从系统驾驶员和／或另一个计算机系统通讯至计算机系统221，并且可使用任何适当的方法和装置来执行。所述接口可包括一个或多个网络接口以便与其他系统或部件通讯。接口226还可包括一个或多个网络接口以便与技术人员通讯，和／或一个或多个存储接口以便连接至存储装置-例如存储装置228。

存储装置228可以是任何适当类型的存储装置，包括直接存取存储装置-例如硬盘驱动、闪存系统、软驱和光驱。在一个示例性实施方式中，存储装置228包括程序产品，存储器224可从该程序产品接收执行本发明的一个或多个程序的一个或多个实施方式-例如下面结合图3进一步描述的程序300的步骤的程序232。在另一个示例性实施方式中，例如下面提及的，该程序产品可直接存储在存储器224和／或盘(例如盘238)中，并且／或者以其他方式被存储器224和／或盘(例如盘238)访问。

总线230可以是连接计算机系统和部件的任何适当的物理或逻辑装置。这包括但不限于直接硬接线连接、光纤、红外和无线总线技术。在操作期间，程序232存储在存储器224中并且通过处理器222执行。

应当理解的是，虽然该示例性实施方式在全功能性的计算机系统背景中描述，但是所属领域的技术人员将会认识到，本发明的机构能够作为程序产品分配，所述程序产品具有用于存储程序和指令并且执行其分配的一种或多种类型的非临时计算机可读信号承载介质，例如承载程序并且包含存储在其中的计算机指令以使计算机处理器(例如处理器222)执行和实施该程序的非临时计算机可读介质。此类程序产品可具有各种形式，并且无论用于执行所述分配的计算机可读信号承载介质是哪种特定类型，本发明都同样适用。信号承载介质的示例包括：可读介质-例如软盘、硬盘驱动、存储卡和光盘以及诸如数子和模拟通讯线路的传输介质。应当类似理解的是，计算机系统221也可以其他方式不同于图2所示的实施方式，例如计算机系统221可联接至或可以其他方式采用一个或多个远程计算机系统和／或其他控制系统。

图3是根据示例性实施方式用于确定车辆的电动机温度的程序300的流程图。程序300使用具有包括点火器关闭时的先前温度的边界条件的一阶衰减函数来估计当在当前驾驶循环开始时启动电动机系统的点火器时车辆的电动机温度。可优选地根据示例性实施方式结合图1的车辆100、图1和2的电动机系统132以及图2的控制系统209来应用程序300，并且对车辆、电动机系统、控制系统和／或其部件的参引优选地对应于图1和2涉及的那些系统和部件。

如图3所示，当确定车辆的点火器已经启动(步骤302)时程序300开始。点火器优选地对应于图2的点火器208。优选地由图2的控制器220、最优选地由该控制器220的处理器222基于图2的点火器传感器218提供的信号或信息来完成该确定。

在启动点火器(步骤304)时初始化计时器。优选地，一旦点火器208启动，处理器222就控制计时器210运转以确定当前点火或驾驶循环期间启动点火器208的第一时间量。

随后确定步骤304的第一时间量是否超过预定阈值(步骤306)。步骤306的预定阈值包括预定时间量，使得如果至少达到该预定时间量时点火器没有关闭，那么对用于确定电动机温度的热力模型(下面结合步骤340并且还结合图4进一步描述)而言输入不可能是可用的。在一个实施方式中，步骤306的预定阈值等于大约一百五十毫秒(150ms)。步骤306的预定阈值优选地作为图2的存储值234中的一个存储在图2的存储器224中。优选地由图2的控制器220、最优选地由该控制器220的处理器222来完成步骤306的确定。

如果在步骤306中确定步骤304的第一时间量大于或等于步骤306的预定阈值，那么程序往后进行至下面进一步描述的步骤340，并且使用热力模型来确定电动机温度。相反，如果在步骤306中确定步骤304的第一时间量小于预定阈值，那么程序往后进行至下面将直接描述的步骤308。

在步骤308期间，确定适用的初始化公式(或函数)的所有输入是否是可用且有效的。优选地，该确定针对定子初始化公式和转子初始化公式进行。在一个示例中，定子和转子初始化公式(在此还称为函数)使用环境温度作为边界条件，并且包括下列输入：点火器用钥匙关闭时的估算定子温度、点火器用钥匙关闭时的估算转子温度、点火器用钥匙关闭时的环境温度、定子热时间常数、转子热时间常数以及点火器已经用钥匙关闭的时间量(在此也称为第二时间量或用钥匙关闭的时间量)。在另一个示例中，定子和转子初始化公式使用电动机冷却剂温度作为边界条件，并且包括下列输入：点火器用钥匙关闭时的估算定子温度、点火器用钥匙关闭时的估算转子温度、点火器用钥匙关闭时的电动机冷却剂温度、点火器用钥匙启动时的电动机冷却剂温度、定子热时间常数、转子热时间常数、电动机冷却剂时间常数以及点火器已经用钥匙关闭的时间量(在此还称为第二时间量或用钥匙关闭的时间量)。下面将结合步骤314进一步更详细地描述这些公式。优选地由图2的控制器220、最优选地由该控制器220的处理器222完成步骤308的确定。在优选实施方式中，用钥匙关闭时的定子和转子温度是估算值并且随后存储在存储器中，而电动机冷却剂温度是通过温度传感器获得的测量值。

如果在步骤308中确定一个或多个可适用的输入不可用和／或无效，那么最后存储的电动机的估算温度值用作热力模型的初始温度条件(步骤309)。具体地，在步骤309期间，转子和定子温度值设定为等于存储在图2的存储器224中的最近值。优选地，当在最近的先前点火循环末期点火器关闭时，在步骤350中获得最近的存储值并且将其存储在存储器中(下面进一步描述)。优选地通过图2的控制器220，最优选地通过该控制器220的处理器222执行步骤309。

如果在步骤308中确定一个或多个可适用的输入不可用和／或无效，那么最后存储的电动机的估算温度值用作热力模型的初始温度条件(步骤309)。具体地，在步骤309期间，转子和定子的温度值(优选地，对应于图2的定子205和转子207)设定为等于存储在图2的存储器224中的最近值。优选地，当在最近的先前点火循环末期点火器关闭时，在步骤350期间获得最近的存储值并且将其存储在存储器中(下面进一步描述)。优选地通过图2的控制器220、最优选地通过该控制器220的处理器222执行步骤309。如上所述，在步骤309之后，程序返回步骤304。

相反，如果在步骤308中确定所有可适用的输入都可用和／或有效，那么确定点火器已关闭的时间量是否超过预定阈值(步骤310)。基于计时器(优选地，图2的计时器210)来确定发动机已关闭的时间量(在此也称为第二时间量)，所述计时器在最近的先前迭代或点火循环中点火器关闭时开始运转(如下面结合步骤352进一步描述的)。步骤310的预定阈值包括预定时间量，使得如果至少达到该预定时间量时点火器没有关闭，那么电动机温度不可能充分冷却到接近电动机冷却剂温度。在一个实施方式中，通过将常数因子(k)与时间常数(τ)相乘来计算步骤310的预定阈值。常数(k)优选地在三(3)到五(5)之间改变，而时间常数(τ)优选地在10到60分钟之间改变(在优选实施方式中是用于特定电动机的)。预定阈值和／或相应的常数因子(k)和时间常数(τ)优选地作为它们的存储值234存储在图2的存储器224中。优选地通过图2的控制器220、最优选地通过该控制器220的处理器222完成步骤310的确定。

如果在步骤310中确定点火器关闭的时间量超过步骤310的预定阈值，那么假定电动机温度已趋近于电动机冷却剂温度。随后优选地通过图2的电动机冷却剂温度传感器216测量电动机冷却剂温度(步骤312)来用作电动机的初始温度条件。如下面描述的，随后程序进行至步骤304。

相反，如果在步骤310中确定点火器关闭的时间量小于或等于步骤310的预定阈值，那么执行初始化函数(步骤314)。具体地，执行定子初始化函数336来确定电动机的定子的估算初始条件(优选地，对应于图2的定子205)，并且执行转子初始化函数338来确定电动机的转子的估算初始条件(优选地，对应于图2的转子207)。定子初始化函数336和转子初始化函数338优选地每个都包括具有边界条件的一阶衰减函数，该边界条件由点火器关闭时-最优选地车辆最近的先前点火循环末期的温度代表。

在步骤314期间，从存储器索取定子和转子初始化函数336、338，并且针对相应的初始化函数336、338提供各种输入313。具体地，定子和转子初始化函数336、338优选地作为初始化函数237存储在图2的存储器224中，并且优选地通过图2的处理器222从存储器224索回。通过处理器222使用输入313执行和运行定子和转子初始化函数336、338，以便产生初始定子温度值315和初始转子温度值316。

如图3所示，在步骤314中，定子和转子初始化函数336、338的输入313可包括下列各项：最近的先前点火循环期间点火器用钥匙关闭时的定子温度318、最近的先前点火循环期间点火器用钥匙关闭时的转子温度320、最近的先前点火循环期间点火器用钥匙关闭时的电动机冷却剂温度322、当前点火循环期间点火器用钥匙启动时的电动机冷却剂温度324、最近的先前点火循环期间点火器用钥匙关闭时的环境温度(优选地，包括车辆外部及靠近车辆的环境温度)326、定子热时间常数328、转子热时间常数330、电动机冷却剂热时间常数332以及点火器关闭的时间量334。

在步骤314的第一示例性实施方式中，定子和转子初始化函数336、338使用环境温度326作为边界条件。具体地，在该第一示例性实施方式中，定子初始化函数336包括下列公式(公式1)：

定子初始温度=，

而转子初始化函数338包括下列公式(公式2)：

转子初始温度=，

其中公式1和2的输入指代下列各项：

=用钥匙关闭时的定子估算温度

=用钥匙关闭时的转子估算温度

=用钥匙关闭时的外部环境温度

τ_s=定子热时间常数

τ_r=转子热时间常数

=用钥匙关闭的时间

在步骤314的第二示例性实施方式中，定子和转子初始化函数336、338使用电动机冷却剂温度322、324作为边界条件。具体地，在该第二示例性实施方式中，定子初始化函数336包括下列公式(公式3)：

定子初始温度=

而转子初始化函数338包括下列公式(公式4)：

转子初始温度=

其中公式3和4的输入指代如下各项：

=用钥匙关闭时的定子估算温度

=用钥匙关闭时的转子估算温度

=用钥匙关闭时的电动机冷却剂温度

=用钥匙启动时的电动机冷却剂温度

τ_s=定子热时间常数

τ_r=转子热时间常数

=电动机冷却剂热时间常数

=用钥匙关闭的时间

无论哪种实施方式，定子初始化函数336优选地产生多个初始定子温度值315以及多个初始转子温度值316。初始定子温度值315中的每个都代表图2的定子205的特定节点或位置处的温度，例如下面结合图4进一步提及的那些。初始转子温度值316中的每个都代表图2的转子207的特定节点或位置处的温度，例如下面结合图4进一步提及的那些。在点火器用钥匙启动的时间量超过步骤306的预定阈值之后，初始定子温度值315和初始转子温度值316随后在下面进一步描述的步骤340期间用作电动机热力模型的输入。然而，正好在执行步骤314之后，随着计时器的增加，程序首先进行至上面提及的步骤304。

一旦在步骤306的迭代中确定点火器用钥匙启动的时间量(上面也称为步骤306的第一时间量)大于或等于步骤306的预定阈值，则实施电动机热力模型(步骤340)。电动机热力模型包括采用各种输入估算电动机温度(包括电动机的定子的不同节点或区域的各种定子温度以及电动机的转子的不同节点或区域的各种转子温度)的电动机温度模型。步骤340的电动机热力模型优选地包括存储在图2的存储器224中的电动机温度模型236。

在步骤340期间，图2的电动机温度模型236优选地通过图2的处理器222从图2的存储器224索取并且由处理器222运行。具体地，提供各种输入给电动机热力模型以产生电动机的各种温度值。电动机热力模型的输入可包括上面描述的输入313，以及来自步骤314的初始定子温度值315和初始转子温度值316。

因此，电动机热力模型在步骤340期间产生各种定子温度值342和转子温度值344。每个定子温度值342都代表电动机的定子的特定节点或区域的估算温度(优选地，关于图2的定子205)，例如下面结合图4描述的那些。类似地，每个转子温度值344都代表电动机转子的特定节点或区域的估算温度(优选地，关于图2的转子207)，例如下面结合图4描述的那些。

现在参阅图4，图中参照可用于图3的程序300的一个示例性电动机温度模型提供了方框图。在图4的实施方式中，电动机温度模型使用基于热网络的方法估算电动机的各种关键位置／区域的电动机温度。电动机温度模型的输入优选地包括电动机冷却剂(油)温度、电动机冷却剂(油)流动速率和功率消散损失。电动机温度模型采用分析计算值与经验确定热传送系数的组合。如在此以及本申请中别处提及的，电动机优选地对应于图2的电动机204，定子优选地对应于图2的定子205，而转子优选地对应于图2的转子207。

具体地，如图4所示，电动机温度模型分别测量电动机的第一、第二、第三、第四、第五、第六和第七节点401、402、403、404、405、406和407的电动机温度(图4中参照电动机冷却剂(油)温度、T_oil420所示的)。第一节点401包括电动机的定子叠层的非磁通量(non-flux)产生部分。第二节点402包括定子叠层的磁通量(flux)产生部分。第三节点403包括设置在定子叠层中的槽缝中的铜金属。第四节点404包括设置在电动机的一个或多个端匝中的铜金属。第五节点405包括转子芯的磁通量产生部分。第六节点406包括转子芯的非磁通量产生部分。第七节点407包括转子端环(用于感应)。第二节点402分配有定子铁损421。第三节点403分配有槽缝中的铜损422。第四节点404分配有端匝中的铜损423。第五节点405分配有转子条损失和转子铁损424。第七节点407分配有端环损失425。

使用图4所示的各种热电阻值来计算各种电动机温度。第一热电阻411代表电动机冷却剂与定子芯之间的对流外部热传送路径。第二热电阻412代表通过定子叠层的热传导传送路径。第三热电阻413代表定子叠层与电动机槽缝中的铜线圈之间的热传导传送路径。第四热电阻414代表电动机槽缝铜线圈与端匝铜线圈之间的热传导传送路径。第五热电阻415代表电动机冷却剂与端匝铜线圈之间的对流热传送路径。第六热电阻416代表通过电动机的空隙的对流热传送路径。第七热电阻417代表通过转子条(通过感应)的热传导传送路径。第八热电阻418代表通过转子芯的热传导传送路径。第九热电阻419代表来自转子端环的对流热传送路径。第十热电阻421代表通过转子毂的对流热传送路径。

电动机温度模型采用热传送系数和功率消散损失计算以及电动机几何形状作为形成用于每个节点401-407的微分方程的系统的输入。对微分方程的系统求解，从而产生在每个节点处对于给定时间步骤的温度变化。每个节点的温度变化被增加至来自最近的先前迭代的所述节点的当前或最近温度。一旦电动机温度模型完成运行，就确定了电动机的每个节点的当前温度。

在步骤340的每个迭代后，确定点火器是否仍为启动的(步骤346)。优选地通过图2的处理器222来执行该确定。如果在步骤346中确定点火器仍是启动的，那么程序返回至步骤340，并且进行电动机热力模型的额外迭代。一旦确定点火器已用钥匙关闭，就存储各种数据值(步骤350)。优选地，在步骤350期间，电动机热力模型的输入和输出每个都通过图2的处理器222作为存储值234存储到图2的存储器224中，所述存储值234在点火器再次用钥匙拧回到启动状态从而起动新的点火循环之后用于后续迭代中。

另外，一旦点火器关闭，计时器就开始运行(步骤352)。具体地，一旦点火器已关闭，计时器就开始运行从而测量点火器关闭的时间量(上面还称为第二时间量)。因此，在下一次点火循环期间，可采用计时器来确定第二时间量，该第二时间量是从在本次点火循环中点火器用钥匙关闭直至在下一后续点火循环中点火器再次用钥匙拧回到启动状态已经过去的时间。在一个优选实施方式中，在步骤352期间，图2的计时器210在点火器用钥匙关闭时基于由图2的处理器222提供的指令开始运行。

在步骤350和352之后，程序300终止当前的点火循环(步骤354)。一旦在随后的点火循环中在步骤302中确定点火器已再次用钥匙拧回到启动状态，则程序300再次开始。虽然程序300被描述为以步骤354终止当前点火循环，但是图2的计时器210如上面描述持续运行，以便测量点火器用钥匙关闭的时间量，用于下一次点火循环。

因此，本发明提供了改进的方法、系统和车辆。所述改进的方法、系统和车辆能够改进车辆的电动机温度值的确定，尤其是在新的点火或驾驶循环的点火器用钥匙启动之后的初始化段期间。例如在点火器仅关闭很短的持续时间和／或环境温度相对温暖的情形中,所述方法、系统和车辆采用具有边界条件的一阶初始化函数来提供潜在改进的电动机各个节点处的电动机温度估算，其中该边界条件包括点火器用钥匙关闭时的先前温度。

应当理解的是，所公开的方法、系统和车辆可以不同于附图所示及在此描述的那些。例如，图2的控制器220可以整体或部分设置在多种不同车辆单元、装置和／或系统中的任一个或多个中。另外，应当理解的是，程序300的某些步骤可以不同于图3所示和／或上面结合图3描述的那些。应当类似地理解的是，程序300的某些步骤可以同时执行或以不同于图3所示和／或上面结合图3描述的顺序执行。同样应当理解的是，电动机热力模型可以不同于图4所示和／或上面结合图4描述的。应当类似地理解的是，可以结合任何数量的不同类型的汽车、轿车、运动型多用途汽车、卡车、任何数量的其他不同类型的车辆来实施和／或应用所公开的方法和系统。

虽然在前面的具体实施方式中已经提供了至少一个示例性实施方式，但是应当理解的是，还存在大量变型。同样应当理解的是，所述一个或多个示例性实施方式仅是示例，而并非用于以任何方式限制本发明的范围、应用或构造。相反，前面的具体实施方式将向本领域技术人员提供实施所述一个或多个示例性实施方式的便利线路图。应当理解的是，在不偏离所附权利要求及其法律等同体所限定的本发明的范围的情况下，可以对元件的功能和布置做出各种改变。

Claims (20)

1.一种用于在点火器已关闭一段时间之后启动点火器时确定具有该点火器的车辆的电动机温度的方法，所述方法包括如下步骤：

通过处理器确定点火器已启动的时间量；以及

如果点火器已启动的时间量小于第一预定阈值并且点火器关闭的时间量小于或等于第二预定阈值，则使用存储在存储器中的函数、通过所述处理器来确定电动机的温度，所述函数具有参数，该参数包括点火器关闭时电动机的先前温度。

2.如权利要求1所述的方法，进一步包括如下步骤：

如果点火器已启动的时间量大于所述第一预定阈值，则使用热力模型、通过所述处理器来确定电动机的温度。

3.如权利要求1所述的方法，其中确定电动机的温度的步骤还包括如下步骤：

使用所述函数确定电动机的温度，其中所述参数包括点火器关闭时的环境温度。

4.如权利要求1所述的方法，其中所述电动机通过电动机冷却剂冷却，并且确定电动机的温度的步骤还包括如下步骤：

使用所述函数确定电动机的温度，其中所述参数包括电动机冷却剂的温度。

5.如权利要求1所述的方法，其中所述电动机通过电动机冷却剂冷却，并且所述方法进一步包括如下步骤：

确定在发动机被再次启动之前点火器关闭的时间量；以及

如果点火器已启动的时间量小于第一预定阈值并且所述点火器关闭的时间量大于第二预定阈值，则将电动机的温度估算为等于电动机冷却剂的温度。

6.如权利要求1所述的方法，其中所述电动机包括定子和转子，并且所述方法进一步包括如下步骤：

确定在发动机被再次启动之前点火器关闭的时间量；

确定点火器关闭时定子的第一定子温度；

确定点火器关闭时转子的第一转子温度；以及

确定点火器关闭时的环境温度；

其中确定电动机温度的步骤包括如下步骤：

使用第一函数确定转子的当前转子温度，所述第一函数使用所述点火器关闭的时间量、所述第一转子温度、所述环境温度和转子热时间常数；以及

使用第二函数确定定子的当前定子温度，所述第二函数使用所述点火器关闭的时间量、所述第一定子温度、所述环境温度和定子热时间常数。

7.如权利要求1所述的方法，其中所述电动机包括定子和转子并且通过电动机冷却剂冷却，并且所述方法进一步包括如下步骤：

确定在发动机被再次启动之前点火器关闭的时间量；

确定点火器关闭时的第一电动机冷却剂温度；

确定点火器启动时的第二电动机冷却剂温度；

其中确定电动机温度的步骤包括如下步骤：

使用第一函数确定转子的当前转子温度，所述第一函数使用所述点火器关闭的时间量、所述第一电动机冷却剂温度、所述第二电动机冷却剂温度、转子热时间常数和电动机冷却剂热时间常数；以及

使用第二函数确定定子的当前定子温度，所述第二函数使用所述点火器关闭的时间量、所述第一电动机冷却剂温度、所述第二电动机冷却剂温度、定子热时间常数和电动机冷却剂热时间常数。

8.一种用于在点火器已关闭一段时间之后启动点火器时确定具有该点火器的车辆的电动机温度的系统，所述系统包括：

构造成存储具有参数的函数的存储器，所述参数包括点火器关闭时电动机的先前温度；以及

处理器，所述处理器联接至所述存储器并且构造成：

确定点火器已启动的时间量；并且

如果点火器已启动的时间量小于第一预定阈值并且点火器关闭的时间量小于或等于第二预定阈值，则使用所述函数确定电动机的温度。

9.如权利要求8所述的系统，其中：

所述存储器进一步构造成存储热力模型；并且

所述处理器进一步构造成：如果点火器已启动的时间量大于所述第一预定阈值，则使用所述热力模型来确定电动机的温度。

10.如权利要求8所述的系统，其中所述参数包括点火器关闭时的环境温度。

11.如权利要求8所述的系统，其中所述电动机通过电动机冷却剂冷却，并且所述参数包括电动机冷却剂的温度。

12.如权利要求8所述的系统，其中所述电动机通过电动机冷却剂冷却，并且所述处理器进一步构造成：

确定在发动机被再次启动之前点火器关闭的时间量；并且

如果点火器已启动的时间量小于第一预定阈值并且所述点火器关闭的时间量大于第二预定阈值，则将电动机的温度估算为等于电动机冷却剂的温度。

13.如权利要求8所述的系统，其中所述电动机包括定子和转子，并且所述系统进一步包括：

第一传感器，所述第一传感器构造成测量点火器关闭时定子的第一定子温度；

第二传感器，所述第二传感器构造成测量点火器关闭时转子的第一转子温度；

第三传感器，所述第三传感器构造成测量点火器关闭时的环境温度；

其中所述处理器进一步构造成：

确定在发动机被再次启动之前点火器关闭的时间量；

使用第一函数确定转子的当前转子温度，所述第一函数使用所述点火器关闭的时间量、第一转子温度、环境温度和转子热时间常数；并且

使用第二函数确定定子的当前定子温度，所述第二函数使用所述点火器关闭的时间量、第一定子温度、环境温度和定子热时间常数。

14.如权利要求8所述的系统，其中所述电动机包括定子和转子并且通过电动机冷却剂冷却，并且所述系统进一步包括：

传感器，所述传感器构造成测量点火器关闭时的第一电动机冷却剂温度以及点火器启动时的第二电动机冷却剂温度；

其中所述处理器进一步构造成:

确定在发动机被再次启动之前点火器关闭的时间量；

使用第一函数确定转子的当前转子温度，所述第一函数使用所述点火器关闭的时间量、第一电动机冷却剂温度、第二电动机冷却剂温度、转子热时间常数和电动机冷却剂热时间常数；并且

使用第二函数确定定子的当前定子温度，所述第二函数使用所述点火器关闭的时间量、第一电动机冷却剂温度、第二电动机冷却剂温度、定子热时间常数和电动机冷却剂热时间常数。

15.一种车辆，包括：

驱动系统；

联接至所述驱动系统的电动机；

联接至所述电动机的点火器；以及

联接至所述电动机和所述点火器的控制系统，所述控制系统包括：

存储器，所述存储器构造成存储具有参数的函数，所述参数包括点火器关闭时电动机的先前温度；以及

处理器，其联接至所述存储器并且构造成：

确定点火器已启动的时间量，并且

如果点火器已启动的时间量小于第一预定阈值并且点火器关闭的时间量小于或等于第二预定阈值，则使用所述函数确定电动机的温度。

16.如权利要求15所述的车辆，其中：

所述存储器进一步构造成存储热力模型；并且

所述处理器进一步构造成：如果点火器已启动的时间量大于所述第一预定阈值，则使用所述热力模型确定电动机的温度。

17.如权利要求15所述的车辆，其中所述参数包括点火器关闭时的环境温度。

18.如权利要求15所述的车辆，其中所述电动机通过电动机冷却剂冷却，并且所述参数包括电动机冷却剂的温度。

19.如权利要求15所述的车辆，其中所述电动机包括定子和转子，并且所述控制系统进一步包括：

第一传感器，所述第一传感器构造成测量点火器关闭时定子的第一定子温度；

第二传感器，所述第二传感器构造成测量点火器关闭时转子的第一转子温度；以及

第三传感器，所述第三传感器构造成测量点火器关闭时的环境温度；

其中所述处理器进一步构造成：

确定在发动机被再次启动之前点火器关闭的时间量；

使用第一函数确定转子的当前转子温度，所述第一函数使用所述点火器关闭的时间量、第一转子温度、环境温度和转子热时间常数；并且

使用第二函数确定定子的当前定子温度，所述第二函数使用所述点火器关闭的时间量、第一定子温度、环境温度和定子热时间常数。

20.如权利要求15所述的车辆，其中所述电动机包括定子和转子并且通过电动机冷却剂冷却，并且所述控制系统进一步包括：

传感器，所述传感器构造成测量点火器关闭时的第一电动机冷却剂温度以及点火器启动时的第二电动机冷却剂温度；

其中所述处理器进一步构造成：

确定在发动机被再次启动之前点火器关闭的时间量；

使用第一函数确定转子的当前转子温度，所述第一函数使用所述点火器关闭的时间量、第一电动机冷却剂温度、第二电动机冷却剂温度、转子热时间常数和电动机冷却剂热时间常数；并且

使用第二函数确定定子的当前定子温度，所述第二函数使用所述点火器关闭的时间量、第一电动机冷却剂温度、第二电动机冷却剂温度、定子热时间常数和电动机冷却剂热时间常数。