CN110336518A - 用于操控电动机的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于操控特别是机动车的电动机（10）的方法（100），其中所述电动机（10）具有转子和定子，其中设置了至少一个永久磁体以及与所述永久磁体处于电磁的相互作用中的线圈，并且其中给所述电动机（10）配置了操控电子部件（40），该操控电子部件具有温度传感器（50），其中所述方法（100）具有以下步骤：通过所述操控电子部件（40）的温度传感器（50）探测（110）所述温度，修正（120）所探测到的温度，将在运行中在线圈中流动的电流根据修正了的温度而限制（130）到预先给定的最大电流上。

Description

用于操控电动机的方法

技术领域

本发明涉及根据独立权利要求的前序部分所述的一种用于操控机动车电动机的方法、一种电动机以及一种通风装置。

背景技术

用于操控电马达以及电动机的方法是已知的，所述方法使得下述情况成为可能：马达具有很高的反应速度。所述很高的反应速度通过借助于很高的电流的操控来实现。但是，这在永磁电机的情况下、例如在低温以及快速变化的情况下包含了永久磁体去磁的风险。但是，电动机在机动车领域中恰恰必须覆盖非常宽的温度谱（Temperaturspektrum）。对于机动车的现代的空调设备的通风装置进行驱动的电动机也必须提供长的运行时间。

发明内容

本发明的任务在于：提供一种用于操控电动机的方法和/或一种电动机，该电动机在没有由于消磁而损害该电动机的情况下使得快速的反应时间成为可能。

该任务利用具有独立权利要求的特征的方法、电动机以及通风装置得到解决。

特别有利的是，通过使用根据本发明的方法使得具有很高的反应速度的电动机成为可能。此外有利的是，可以阻止特别是由于永久磁体消磁所带来的对于电动机的损害。此外可以以所述方法简单地并且费用有利地补充现有的电动机或者通风装置。优选地能够在任意的电动机中使用所述方法。不是必然地必须限制在机动车的电动机上。根据本发明的电动机可以是泵的、通风装置的、阀的部分。

有利的是，这样地修正所探测到的温度，以使得修正了的温度基本上相应于永久磁体的温度。所述修正优选地使得所探测到的温度值接近永久磁体特别是在同一时刻所具有的温度。优选地这样精确地接近，以至于通过对于电流的限制而阻止了消磁。

可以视作有利的是，对于所探测到的温度的修正根据所限定的温度值来实行。优选地，该温度值基于所获取的、在永久磁体的温度和同时借助于温度传感器所探测到的温度之间的温度差。产生了一种简单的、用来修正所述温度的可能方案。所述温度差在此可以按照另外的参数、例如车辆参数、特别是速度、滑行（Segeln）、空调设备使用、加速、使用持续时间来确定或者选择。优选地确定和存储所述温度差。此外可以根据所述参数中的至少一个参数来确定所述温度差。特别地可以借助于至少一个参数以及表格和/或函数来确定所述温度差。

有利的是，所述修正根据至少一个参数、例如车辆参数、特别是速度、滑行、空调设备使用、加速、使用持续时间来实行。此外可以根据所述参数中的至少一个参数来修正。特别地可以借助于至少一个参数以及表格和/或函数来修正。特别地可以从表格提取出所述参数和/或借助于函数来确定所述参数。

特别有利的是，预先给定了至少一个温度极限值。给所述温度极限值配置了最大电流。如果获取到：修正了的温度接近预先给定的温度极限值和/或低于该预先给定的温度极限值，那么就将在运行中在定子线圈中流动的电流限制到所述配置给该温度极限值的最大电流上。将最大电流配置给温度极限值优选地借助于函数或者表格来实行。该方法能够简单地实施。

有利的是，预先给定了多个温度极限值。优选地给每个温度极限值配置了一种最大电流。也可以给多于一个的温度极限值配置相同的最大电流。所述温度极限值形成了变化曲线。优选地，温度极限值的变化曲线在部分范围中线性地构造。该变化曲线特别地具有阶梯，其中所述阶梯至少存在于0度、特别地-20度、优选地-40度处。可以这样地根据应用领域比另外的更强烈地限制范围。提高了灵活性。

可以视作有利的是，配置给所述温度极限值的最大电流这样地构造，以使得通量损失以及永久磁体的、特别是铁氧体磁体的与之相联系的消磁小于10%、特别地小于5%、优选地小于3%。阻止了不希望的消磁以及对电动机的损害。

有利的是，对于在定子线圈中流动的电流仅仅在电动机的加速期间才实行限制。“加速”优选地包括正的加速和负的加速、也即减速。

一种有利的改进方案是，温度传感器对于特别是操控电子部件的一部分的温度和/或操控电子部件的环境的温度进行探测。优选地，所述温度传感器是操控电子部件的部分，特别地，温度传感器安装在所述操控电子部件的电路板上。优选地将所述温度传感器构造成表面安装部件（SMD）或者固定地集成到电的部件、例如微处理器中。此外，本发明涉及具有一种操控电子部件的电动机，该操控电子部件特别地形成了机动车的构件。所述电动机具有转子、定子、至少一个永久磁体以及与所述永久磁体处于电磁的相互作用中的线圈。所述操控电子部件具有控制线路和温度传感器。所述控制线路被构造用于实施根据本发明的方法并且借助于所述方法来限制在运行中在电动机的线圈中流动的电流。

有利的是，将所述电动机构造成电地整流的电动机，该电动机具有至少三个线圈、特别是三个电地分离地连接的线圈。优选地，所述定子具有线圈并且转子具有永久磁体。

特别有利的是，温度传感器是所述操控电子部件的部分，特别是布置在所述操控电子部件上，优选地布置在电路板上。

有利的是，所述操控电子部件具有PI-调节器，所述PI-调节器根据修正了的温度来限制在运行中在电动机的线圈中流动的最大电流。所述控制线路被构造用于：根据修正了的温度来改变所述PI-调节器的Pi-调节参数。使用PI-调节器意味着能够简单地实施的解决方案。

此外，本发明涉及一种具有根据本发明的电动机以及操控单元的通风装置，在所述操控单元上能够实施和/或实施根据本发明的方法。恰恰在现代的空调设备中，具有很高的反应速度的通风装置是必需的。因为这样的空调设备在没有足够的通风的情况下在几秒之内已经关断，以便避免损害所述空调设备。

附图说明

以下进一步地对本发明进行说明。附图示出了：

图1 根据本发明的方法，以及

图2 作为框图的根据本发明的电动机以及该电动机的操控电子部件。

具体实施方式

在图1中示出了根据本发明的方法100。所述根据本发明的方法100包括多个方法步骤，所述方法步骤的顺序可以任意地调换。该方法也能够以可选的方法步骤为幅度来扩展，所述可选的方法步骤同样可以在它们的顺序中任意地调换。

所述根据本发明的方法100用于对于机动车的电动机10进行操控。所述电动机10具有转子和定子。所述转子特别地借助于轴承相对于定子可以旋转地支承。此外，所述电动机10具有至少一个永久磁体、优选地具有铁氧体磁体。所述电动机10具有至少一个线圈。所述至少一个永久磁体这样地布置，以至于该至少一个永久磁体与所述至少一个线圈处于电磁的相互作用中。所述永久磁体可以是定子的或者转子的部分。如果所述永久磁体是转子的部分，那么线圈就是定子的部分。

根据所述电动机10的一种改进方案，该电动机被构造成无刷的电地整流的直流电机（无刷直流电机（BLDC-Motor））。这样地构造的电动机包括至少三个线圈和多于一个的永久磁体。所述线圈优选地是定子的部分，并且所述永久磁体是转子的部分。

给所述电动机10配置了一种操控电子部件40。电动机10和所述操控电子部件40共同作用。所述操控电子部件40具有温度传感器50。所述温度传感器50特别地构造成负温度系数（NTC）传感器。此外，所述操控电子部件40包括电路板（PCB）以及特别地一种控制线路42。该控制线路42被构造用于实施根据本发明的方法100。

在图2中作为框图示出了电动机10和该电动机的操控电子部件40。所述操控电子部件40具有末级44。该末级44包括至少一个电开关。通过该电开关对于到线圈的电流供给进行控制。根据电动机的种类，该末级包括多于一个的电开关。在电地整流的三相电动机、也就是说具有至少三个线圈的电动机的情况下，该末级包括B6电桥。该B6电桥由至少六个电开关组成。备选地，该末级也可以构造成H4电桥。

电动机控制装置46连接在所述末级之前。所述电动机控制装置46这样地操控所述末级的电开关，以至于该电开关在线圈中这样地产生磁场，以使得所述电磁场与转子的至少一个磁体相互作用地引起了转子的旋转运动。

可选地，所述操控电子部件40包括用于对于转子进行位置识别的传感器48。该传感器48可以特别地构造成霍尔传感器或者构造成识别磁场的传感器。所述传感器48探测了转子的位置并且将该位置传递给所述电动机控制装置46。

备选地，所述操控电子部件40可以借助于反电动势（Back EMF）或者备选的用于识别转子位置的方法在不使用附加的电子的传感器组件的情况下确定转子的位置。

在所述电动机控制装置46之前连接了控制线路42。所述控制线路可以构造成微处理器。特别地，该微处理器也可以包括所述操控电子部件40的另外的构件、例如电动机控制器46和/或末级44和/或传感器48。

控制线路42由所述温度传感器50接收温度信号。该温度信号相应于在温度传感器50的范围中的温度。所述温度传感器50优选地布置在所述操控电子部件40的电路板上。所述温度传感器50也可以是微处理器的一部分。该温度传感器50接收所述操控电子部件40的、特别是电路板的或者微处理器的温度。根据一种改进方案这样地布置所述温度传感器50，以使得该温度传感器同样地可以探测在所述操控电子部件42的环境中的温度。优选地将温度传感器50与特别是转子的磁体间隔开地布置。因此特别地不能直接探测所述磁体的温度。

根据本发明的一种改进方案，控制线路42通过单个的电的部件来实施。根据本发明的方法100因此通过单个的电子的部件来形成以及实施。控制线路42可以特别地构造成PI调节器，或者包括这样的调节器。根据温度来实行对于PI调节器的参数（Ki，Kp）的参数设定。所述温度通过温度传感器50来探测。所述操控电子部件42修正了所述借助于所述温度传感器50所探测到的温度。该修正这样地实行，以至于从所述借助于温度传感器50所获取的温度来确定所述永久磁体的温度。

所述控制线路42具有至少一个输入端。通过该输入端将希望的速度要求通知给了所述控制线路42。此外可以将当前的转子位置通过所述输入端输送给所述控制线路42。

优选地，速度计算调节器49连接在位置传感器48和控制线路42的输入端之间。所述速度计算调节器49将传感器48的位置信号转化成速度信号。所述速度计算调节器49的速度信号由希望的速度要求被减去，并且输送给控制线路42。

在图1中示出了根据本发明的方法100。

在第一方法步骤110中探测了所述温度。该温度借助于温度传感器50来探测。所述温度传感器50相应于由该温度传感器所探测到的温度地输出电信号。

在第二方法步骤120中修正了所探测到的温度。这样地实行对于所探测到的温度的修正：使得所述修正了的温度基本上相应于永久磁体的温度。

特别地，精度尤其也取决于所探测到的温度以及电动机的使用。特别地在用于空调设备的通风装置并且温度非常低的情况下使用电动机时，仅仅非常粗略地执行所述修正就足够了，因为在这里例如不能以下述情况为出发点：需要很高的反应速度。

根据本发明的一种改进方案，在第二方法步骤120中根据所限定的温度值来修正所探测到的温度。该温度值被修正到所获取的、在永久磁体的温度和同时借助于温度传感器所探测到的温度之间的温度差上。所述温度差在此可以根据另外的参数、特别是当前的行驶状况、至今的运行的持续时间、从上次运行以来的中断时间来确定。特别地可以实时地接收这样的不同的参数。所述温度差本身可以借助于所述参数来计算或者相应于来自表格的参数推断出来，在所述表格中特别地存储了所述参数。

按照本发明的一种改进方案，根据至少一个调节参数修正了所探测到的温度。在这种情况下特别地接收并且处理了控制信号或者机动车的另外的构件的一些信号。另外的构件可以例如是空调设备和/或驱动马达的或者机动车的控制器。

在第三方法步骤130中，将在运行中在线圈中流动的电流限制到预先给定的最大电流上。该限制根据修正了的温度来实行。

优选地预先给定至少一个温度极限值，给所述至少一个温度极限值配置了最大电流。如果修正了的温度接近预先给定的温度极限值和/或低于该预先给定的温度极限值，那么相应于所述配置地限制所述最大电流。将该最大电流配置给温度极限值，可以借助于表格或者函数来实行。

根据本发明的一种改进方案，预先给定了多个、也就是说多于一个的温度极限值。给所述温度极限值中的每个温度极限值配置了一种最大电流。特别地也可以给不同的温度极限值配置相同的最大电流。所配置的最大电流也可以根据参数来发生变化。所述温度极限值形成了由该温度极限值组成的变化曲线。该变化曲线可以特别地在部分范围中线性地构造。同样可以考虑的是，该变化曲线阶梯形地构造，并且特别地具有至少一个阶梯。所述阶梯在此可以构造在0°、特别地在-20°、优选地在-40°处。也可以这样地构造所述函数，以使得只有在达到所述阶梯时或者在低于或者超过所述阶梯时才实行限制。特别地在0°、特别地-20°、优选地-40°之上不实行对于最大电流的限制。

一般来说这样地限制所述最大电流，以使得通量损失以及永久磁体的、特别是铁氧体磁体的与之相联系的退磁小于10%、特别地小于5%、优选地小于3%。

根据一种改进方案，仅仅在电动机10的加速期间才实行对于最大电流的限制。负的加速、也即减速在此也理解成“加速”。因此可选地在一种可选的方法步骤中检验：所述电动机是否应该加速，并且相应地实施或者不实施方法步骤130。

Claims (14)

1.用于操控特别是机动车的电动机（10）的方法（100），其中所述电动机（10）具有转子和定子，其中设置了至少一个永久磁体以及与所述永久磁体处于电磁的相互作用中的线圈，并且其中给所述电动机（10）配置了操控电子部件（40），该操控电子部件具有温度传感器（50），其中所述方法（100）具有以下步骤：

通过所述操控电子部件（40）的温度传感器（50）来探测（110）温度，

修正（120）所探测到的温度，

将在运行中在线圈中流动的电流根据修正了的温度而限制（130）到预先给定的最大电流上。

2.根据前述权利要求所述的方法（100），其特征在于，这样地实行对于所探测到的温度的修正（120）：使得修正了的温度基本上相应于所述永久磁体中的至少一个永久磁体的、特别是永久磁体的温度。

3.根据前述权利要求中任一项所述的方法（100），其特征在于，对于所探测到的温度的修正（120）根据被限定了的温度值来实行，其中特别是所述温度值基于所获取的、在永久磁体的温度和同时借助于温度传感器（50）所探测到的温度之间的温度差。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法（100），其特征在于，所述修正（120）根据至少一个车辆参数来实行，其中特别是所述车辆参数由机动车的另一构件、优选地由空调设备和/或驱动电动机的控制器来提供。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法（100），其特征在于，预先给定至少一个温度极限值，给所述至少一个温度极限值配置了最大电流，其中如果获取到：修正了的温度接近预先给定的温度极限值和/或低于该预先给定的温度极限值，那么就将在运行中在线圈中流动的电流限制到配置给所述温度极限值的最大电流上，其中特别地借助于函数或者表格来将所述最大电流配置给温度极限值。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法（100），其特征在于，预先给定了多个温度极限值，所述温度极限值形成了一种变化曲线，其中给每个温度极限值配置了一种预先给定的最大电流，其中特别是所述温度极限值的变化曲线在部分范围中线性地构造并且特别地具有至少一个阶梯，其中所述至少一个阶梯存在于0度、特别地在-20度、优选地在-40度处。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法（100），其特征在于，配置给所述温度极限值的最大电流这样地构造，以使得通量损失以及永久磁体的与之相联系的退磁小于10%、特别地小于5%、优选地小于3%。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法（100），其特征在于，对于在线圈中流动的最大电流的限制（130）仅仅在电动机（10）的加速期间才执行。

9.根据前述权利要求中任一项所述的方法（100），其特征在于，所述温度传感器（50）探测所述操控电子部件（40）的特别是一部分的温度和/或操控电子部件（40）的环境。

10.具有操控电子部件（40）的电动机（10），该电动机特别地形成了机动车的构件，所述电动机具有转子和定子，其中设置了至少一个永久磁体以及与所述永久磁体处于电磁的相互作用中的线圈，其中所述操控电子部件（40）具有控制线路（42）和温度传感器（50），其特征在于，所述控制线路（42）被构造用于：实施根据前述权利要求中任一项所述的方法（100）并且借助于所述方法（100）来对于在运行中在电动机（10）的线圈中流动的电流进行限制。

11.根据前述权利要求所述的电动机（10），其特征在于，将所述电动机（10）构造成电地整流的电动机（10），该电动机具有至少三个线圈、特别是三个定子线圈，并且所述永久磁体是转子的部分。

12.根据权利要求10到11中任一项所述的电动机（10），其特征在于，温度传感器（50）是所述操控电子部件（40）的部分，特别地布置在所述操控电子部件（40）上，优选地布置在电路板上，所述电路板是所述操控电子部件（40）的部分。

13.根据权利要求10到12中任一项所述的电动机（10），其特征在于，所述操控电子部件（40）、特别是控制线路（42）具有PI调节器（42a），所述PI调节器根据修正了的温度来对于在电动机（10）的线圈中的最大电流进行限制，其中所述控制线路（42）被构造用于：根据修正了的温度来改变所述PI调节器（42a）的Pi-调节参数（Ki，Kp）。

14.具有根据权利要求10和13中的任一项所述的电动机（10）以及操控电子部件（40）的通风装置，其中所述操控电子部件（40）被构造用于：实施根据权利要求1到9中任一项所述的方法（100）。