DE102014005706B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines Elektromotors - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Betreiben eines Elektromotors (10), der von einer Leistungselektronik (14) angesteuert wird, bei welchem ausgehend von einer Ausgangstemperatur (t) zu einem Anfangszeitpunkt mit Hilfe eines Motortemperaturmodells eine Motortemperatur (T) ermittelt wird,wobei die Ausgangstemperatur (t) zum Anfangszeitpunkt mit Hilfe einer vorbestimmten Formel aus wenigstens einem gemessenen Motorparameter (R) berechnet wird,wobei die vorbestimmte Formel zum Berechnen der Ausgangstemperatur automatisch nachkalibriert werden kann, undwobei eine Temperatur (tk) der Leistungselektronik (14) erfasst wird und das Nachkalibrieren der vorbestimmten Formel zum Berechnen der Ausgangstemperatur nur durchgeführt wird, wenn die erfasste Temperatur (tk) der Leistungselektronik (14) innerhalb eines vorbestimmten Wertebereichs liegt.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben eines Elektromotors, der von einer Leistungselektronik angesteuert wird.
  • Es sind im Stand der Technik bereits verschiedene Maßnahmen bekannt, um einen Elektromotor im Betrieb vor Überhitzung zu schützen. Insbesondere können eine Ansteuerung und damit ein Betriebsverhalten des Elektromotors bei einer erkannten Überhitzung(sgefahr) verändert werden oder der Elektromotor ganz abgeschaltet werden. Zum Erkennen einer Überhitzung(sgefahr) werden bisher verschiedene Methoden angewendet.
  • Die Motortemperatur kann beispielsweise mittels geeigneter Temperatursensoren direkt oder indirekt erfasst werden. Hierbei sind jedoch spezielle Temperatursensoren und/oder die Kenntnis von Korrelationen zwischen der Motortemperatur und einer Temperatur eines anderen Bauteils (z.B. Kühlkörper) erforderlich. Ferner kann über die den Elektromotor ansteuernde Leistungselektronik ein Wicklungswiderstand des Elektromotors gemessen und aus diesem die Motortemperatur berechnet werden (vgl. z.B. DE 101 19 201 A1 ). Der Wicklungswiderstand des Elektromotors kann aber üblicherweise nur bei Motorstillstand gemessen werden, und die Zuverlässigkeit dieser Methode hängt von der Leistungsfähigkeit der Formel zum Berechnen der Motortemperatur ab. Außerdem kann zum Ermitteln der Motortemperatur ein Motortemperaturmodell verwendet werden, mit dem die Motortemperatur ausgehend von einer Ausgangstemperatur zu einem Anfangszeitpunkt berechnet wird (vgl. z.B. DE 103 61 405 A1). Die Zuverlässigkeit dieser Methode hängt insbesondere von der Leistungsfähigkeit des Motortemperaturmodells und der Genauigkeit der Ausgangstemperatur ab.
  • Die CA 2 608 145 A1 beschreibt ein Verfahren zum Betreiben eines netzgespeisten Asynchronmotors, bei welchem ausgehend von einer Ausgangstemperatur zu einem Anfangszeitpunkt mit Hilfe eines Motortemperaturmodells eine Motortemperatur ermittelt wird, wobei die Ausgangstemperatur zum Anfangszeitpunkt aus wenigstens einem gemessenen Motorparameter berechnet wird und das Motortemperaturmodell automatisch nachkalibriert werden kann.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zum Betreiben eines Elektromotors zu schaffen, bei denen eine Motortemperatur genau und zuverlässig ermittelt werden kann.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch die Lehre der unabhängigen Ansprüche. Besonders bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben eines Elektromotors, der von einer Leistungselektronik angesteuert wird, wird ausgehend von einer Ausgangstemperatur zu einem Anfangszeitpunkt mit Hilfe eines Motortemperaturmodells eine Motortemperatur ermittelt, wobei die Ausgangstemperatur zum Anfangszeitpunkt mit Hilfe einer vorbestimmten Formel aus wenigstens einem gemessenen Motorparameter berechnet wird und die vorbestimmte Formel zum Berechnen der Ausgangstemperatur automatisch nachkalibriert wird. Außerdem wird eine Temperatur der Leistungselektronik erfasst und wird das Nachkalibrieren der vorbestimmten Formel zum Berechnen der Ausgangstemperatur nur durchgeführt, wenn die erfasste Temperatur der Leistungselektronik innerhalb eines vorbestimmten Wertebereichs liegt.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Betreiben eines Elektromotors, welche insbesondere zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet und ausgestaltet ist, weist eine Leistungselektronik zum Ansteuern des Elektromotors, eine Steuereinrichtung zum Steuern der Leistungselektronik und eine Messeinrichtung zum Messen wenigstens eines Motorparameters auf, wobei die Steuereinrichtung ausgestaltet ist, um ausgehend von einer Ausgangstemperatur zu einem Anfangszeitpunkt mit Hilfe eines in der Steuereinrichtung hinterlegten Motortemperaturmodells eine Motortemperatur zu ermitteln. In der Steuereinrichtung ist eine vorbestimmte Formel zum Berechnen der Ausgangstemperatur aus dem wenigstens einen mittels der Messeinrichtung gemessenen Motorparameter hinterlegt, und die Steuereinrichtung ist ausgestaltet, um die vorbestimmte Formel zum Berechnen der Ausgangstemperatur automatisch nachzukalibrieren.
  • Die Erfindung kombiniert die Vorteile des Motortemperaturmodells und der Temperaturberechnung auf Grundlage einer Motorparametermessung. Bei der Erfindung wird die Zuverlässigkeit des Motortemperaturmodells durch die Steigerung der Genauigkeit der Anfangstemperaturbestimmung verbessert. Die Steigerung der Genauigkeit der Anfangstemperatur wiederum wird erreicht durch ein automatisches Nachkalibrieren der Formel zum Berechnen dieser Ausgangstemperatur. Ein Schutz des Elektromotors vor Überhitzung kann so auf einfache und sehr zuverlässige Weise erzielt werden.
  • Für die Realisierung der Erfindung werden keine zusätzlichen Schaltungen oder Sensoren benötigt, die nicht ohnehin bei einer Schaltungsanordnung mit einer Leistungselektronik zum Ansteuern des Elektromotors vorhanden sind. Außerdem kann der Kühlkörper der Leistungselektronik auf die Kühlleistungsanforderungen abgestimmt werden, ohne dabei eine mögliche Korrelation seiner Temperatur zur Motortemperatur berücksichtigen zu müssen.
  • Die Leistungselektronik zum Ansteuern des Elektromotors ist vorzugsweise Teil eines Umrichters bzw. Frequenzumrichters. Die Leistungselektronik ihrerseits weist vorzugsweise einen Wechselrichter mit mehreren (z.B. drei) Halbbrücken auf, der vorzugsweise eingangsseitig mit einem Gleichspannungszwischenkreis verbunden ist. Die Steuereinrichtung steuert vorzugsweise die Treiber zum Ansteuern der Leistungshalbleiterschalter der Halbbrücken des Wechselrichters. Die Steuereinrichtung weist vorzugsweise einen Mikroprozessor und einen nicht-flüchtigen Speicher auf.
  • Teile des nicht flüchtigen Speichers kann der Mikroprozessor zum Zweck der Kalibrierung der Messeinrichtung für die Motortemperatur selbst überschreiben, falls sich ein Korrekturbedarf aus dem Kalibrierprozess ergeben sollte.
  • Das Motortemperaturmodell ist ausgestaltet, um eine Motortemperatur, bevorzugt eine Wicklungstemperatur des Elektromotors, ausgehend von einer Ausgangstemperatur zu einem Anfangszeitpunkt zu ermitteln. Die Ermittlung der Motortemperatur erfolgt vorzugsweise (auch) während des Motorlaufs. Die Ermittlung der Motortemperatur kann wahlweise kontinuierlich, quasi-kontinuierlich oder diskontinuierlich durchgeführt werden. Die Ermittlung der Motortemperatur kann wiederholt mit immer wieder neuen Ausgangstemperaturen zu den jeweiligen Anfangszeitpunkten durchgeführt werden. Als weitere Eingangsgrößen - neben der Ausgangstemperatur - stehen dem Motortemperaturmodell vorzugsweise weitere Parameter betreffend die Leistungsaufnahme des Elektromotors (z.B. Motorstrom, Motorspannung, etc.), die Umgebungstemperatur des Elektromotors und dergleichen zur Verfügung.
  • Der wenigstens eine Motorparameter, der gemessen wird, um die Ausgangstemperatur für das Motortemperaturmodell zu berechnen, hängt von der gewählten vorbestimmten Formel ab. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Motorparameter um einen Wicklungswiderstand des Elektromotors. Dieser Wicklungswiderstand kann vorzugsweise mit Hilfe einer mit der Leistungselektronik verbundenen Stromerfassungsschaltung gemessen werden. Diese Stromerfassungsschaltung enthält vorzugsweise wenigstens einen Shunt.
  • Das Nachkalibrieren der vorbestimmten Formel zum Berechnen der Ausgangstemperatur weist vorzugsweise das Korrigieren einer oder mehrerer Konstanten auf. Dieses Nachkalibrieren wird erfindungsgemäß automatisch (d.h. selbsttätig durch das System, ohne Eingriff durch einen Benutzer) durchgeführt, es erfolgt vorzugsweise wiederholt oder regelmäßig beim Einsatz des Elektromotors oder zumindest einmalig bei einer ersten Inbetriebnahme des Elektromotors.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung enthält die vorbestimmte Formel zum Berechnen der Ausgangstemperatur einen Nennwert des wenigstens einen Motorparameters bei einer Referenztemperatur. Beim Nachkalibrieren dieser Formel wird dann dieser Nennwert des wenigstens einen Motorparameters nachkalibriert. Der Nennwert des wenigstens einen Motorparameters wird in der Regel vom Hersteller als Eigenschaft des Elektromotors angegeben (z.B. auf einem Datenblatt). Aufgrund von Fertigungstoleranzen und Alterung stimmt der vom Hersteller angegebene Wert jedoch nicht immer mit der Realität überein. Aus diesem Grund ist das Nachkalibrieren eines solchen Nennwerts zur Steigerung der Genauigkeit der berechneten Ausgangstemperatur sehr effektiv. Falls der Wicklungswiderstand des Elektromotors als Motorparameter verwendet wird, ist der Nennwert des Motorparameters bevorzugt ein Kaltwiderstand bei einer Referenztemperatur von beispielsweise 25°C.
  • Für die vorbestimmte Formel zum Berechnen der Ausgangstemperatur wird vorzugsweise die folgende Formel benutzt: t = t 0 + 1 α ( R R 0 1 )
    Figure DE102014005706B4_0001
    mit
  • t
    Ausgangstemperatur zum Anfangszeitpunkt
    t0
    Referenztemperatur, zum Beispiel t0=25°C
    α
    Temperaturkoeffizient des Materials der Motorwicklung
    R
    gemessener Wicklungswiderstand (=Motorparameter)
    R0
    Wicklungswiderstand bei Referenztemperatur t0
  • Gemäß der Erfindung wird eine Temperatur der Leistungselektronik erfasst und wird das Nachkalibrieren der vorbestimmten Formel zum Berechnen der Ausgangstemperatur nur dann durchgeführt, wenn die erfasste Temperatur der Leistungselektronik innerhalb eines vorbestimmten Wertebereichs liegt. Dieser vorbestimmte Wertebereich liegt vorzugsweise im Bereich einer in der Formel enthaltenen Referenztemperatur oder einer Referenztemperatur, auf die sich Referenzwerte in der Formel beziehen. Auf diese Weise kann vorzugsweise gewährleistet werden, dass das Nachkalibrieren nur dann durchgeführt wird, wenn dies sinnvoll ist und zu einer sinnvollen Korrektur der Formel führt.
  • Zum Erfassen der Temperatur der Leistungselektronik ist vorzugsweise eine entsprechende Temperaturerfassungseinrichtung vorgesehen.
  • Bevorzugt wird die Temperatur der Leistungselektronik durch Messen einer Temperatur eines Kühlkörpers der Leistungselektronik erfasst.
  • Bevorzugt wird eine obere Grenztemperatur des vorbestimmten Wertebereichs durch eine übliche (obere) Umgebungstemperatur bestimmt. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der vorbestimmte Wertebereich durch Temperaturwerte ≤ 30°C gegeben.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird eine Temperatur der Leistungselektronik erfasst und wird die Formel zum Berechnen der Ausgangstemperatur beim Nachkalibrieren nur dann korrigiert, wenn die berechnete Ausgangstemperatur niedriger als die erfasste Temperatur der Leistungselektronik ist. Auf diese Weise kann vorzugsweise gewährleistet werden, dass die Berechnung der Ausgangstemperatur und damit letztlich auch die Ermittlung der Motortemperatur durch das Motortemperaturmodell zu einem höheren Temperaturwert als die tatsächliche Temperatur führt, sodass die Funktion des Überhitzungsschutzes gesichert ist.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird das Nachkalibrieren der vorbestimmten Formel zum Berechnen der Ausgangstemperatur unmittelbar nach einem Einschalten des Elektromotors durchgeführt. Zu diesem Zeitpunkt entspricht die Motortemperatur üblicherweise der Umgebungstemperatur und befindet sich der Elektromotor noch im Stillstand, sodass das erfindungsgemäße Verfahren besonders vorteilhaft durchgeführt werden kann. Außerdem bietet der Zeitpunkt unmittelbar nach dem Einschalten des Elektromotors eine einfache Möglichkeit, den Nachkalibrierungsprozess automatisch und regelmäßig durchzuführen.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird wenigstens ein Motorparameter bei Motorstillstand gemessen. Auf diese Weise können die Messgenauigkeit des Motorparameters und damit auch die Genauigkeit der berechneten Ausgangstemperatur erhöht werden.
  • In einer noch weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird wenigstens ein temperaturabhängiger Motorparameter in Abhängigkeit von der ermittelten Motortemperatur nachgebildet. Bei diesem temperaturabhängigen Motorparameter handelt es sich zum Beispiel um einen Phasenwiderstand des Elektromotors. Vorzugsweise findet diese Nachbildung wenigstens eines temperaturabhängigen Motorparameters während eines laufenden Elektromotors statt.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird die Messschaltung zur Erfassung der Motortemperatur nachkalibriert, wenn eine Motortemperatur erwartet wird, die gleich der Temperatur der Leistungselektronik ist.
  • Dies ist z.B. nach einer längeren Betriebspause zu erwarten. Es wird dann die Formel zum Berechnen der Ausgangstemperatur beim Nachkalibrieren nur dann korrigiert, wenn die aktuelle Formel einen niedrigeren Temperaturwert für den Motor errechnet als der aktuell gemessene Temperaturwert an der Leistungselektronik. Die Formel wird dann z.B. so korrigiert, dass der durch die Messschaltung ermittelte Motortemperaturwert gleich dem Temperaturwert der Leistungselektronik ist. Dadurch kann sichergestellt werden, dass die Temperaturerfassung für den Motor nie eine durch Toleranzen der Messschaltung zu niedrige Temperatur ermittelt.
  • Obige sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter, nicht-einschränkender Ausführungsbeispiele anhand der beiliegenden Zeichnung besser verständlich. Darin zeigen, zum Teil schematisch:
    • 1 ein Blockschaltbild eines Umrichters zum Ansteuern eines Elektromotors gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
    • 2 ein Flussdiagramm eines Temperaturüberwachungsprozesses gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
    • 3 ein Flussdiagramm eines Kalibrierungsprozesses in dem Temperaturüberwachungsprozess von 2 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • In 1 zeigt einen Elektromotor 10, zum Beispiel in Form eines Asynchronmotors mit drei im Stern geschalteten Motorwicklungen oder eines Synchronmotors, der von einem Frequenzumrichter 12 angesteuert wird. Der Elektromotor 10 soll vor Überhitzung geschützt werden, indem sein Betrieb bei einer zu hohen Motortemperatur verändert oder er ganz abgeschaltet wird.
  • Der Frequenzumrichter 12 weist insbesondere eine Leistungselektronik 14 auf, die über einen entsprechenden Motoranschluss 16 mit dem Elektromotor 10 bzw. dessen Motorwicklungen verbunden ist. Wie in 1 angedeutet, enthält diese Leistungselektronik 14 beispielsweise einen dreiphasigen Wechselrichter mit drei Halbbrücken, die jeweils zwei Leistungshalbleiterschalter und zugehörige Treiber aufweisen. Die Leistungselektronik 14 wird von einem Gleichspannungszwischenkreis 18 gespeist, der über einen Gleichrichter von einem Netzanschluss 20 gespeist wird.
  • Zur Steuerung der Leistungselektronik 14 und damit des Elektromotors 10 ist eine Steuereinrichtung 22 vorgesehen. Diese Steuereinrichtung 22 weist beispielsweise einen Mikroprozessor und einen nicht-flüchtigen Speicher auf. Der Mikroprozessor steuert die Treiber des Wechselrichters der Leistungselektronik 14, zum Beispiel mit einer Pulsweitenmodulation der Gleichspannung des Zwischenkreises 18.
  • Die Steuereinrichtung 22 ist bevorzugt mit einer Kommunikationsschnittstelle 24 verbunden, über welche ein Benutzer drahtlos oder leitungsgebunden mit der Steuereinrichtung 22 kommunizieren kann. Über die Kommunikationsschnittstelle 24 kann zum Beispiel die Steuereinrichtung 22 (um)programmiert werden, können der Steuereinrichtung 22 Anweisungen für einen gewünschten Motorbetrieb eingegeben werden, können Daten aus der Steuereinrichtung 22 ausgelesen werden, und dergleichen.
  • Der Frequenzumrichter 12 weist ferner eine Spannungserfassungseinrichtung 26 zum Erfassen der Zwischenkreisspannung am Ausgang des Zwischenkreises 18 auf. Die Messergebnisse der Spannungserfassungsschaltung 26 werden der Steuereinrichtung 22 mitgeteilt.
  • Weiter weist der Frequenzumrichter 12 eine Stromerfassungseinrichtung 28 auf, die bevorzugt einen oder mehrere Shunts aufweist, die mit der Leistungselektronik 14 verbunden sind, um einen Strom durch die Motorwicklungen des Elektromotors 10 messen zu können. Die Messergebnisse der Stromerfassungseinrichtung 28 werden der Steuereinrichtung 22 über eine Stromauswerteschaltung 30 mitgeteilt. Aus dem gemessenen Wicklungsstrom lässt sich zum Beispiel der entsprechende Wicklungswiderstand berechnen.
  • Obwohl in 1 nicht dargestellt, ist die Leistungselektronik 14 mit einem Kühlkörper versehen. Die Temperatur dieses Kühlkörpers wird mittels einer Temperaturerfassungseinrichtung 32 erfasst, welche beispielsweise einen oder mehrere Temperatursensoren aufweist. Die Temperatur des Kühlkörpers ist ein Maß für die Temperatur der Leistungselektronik 14. Die Messergebnisse der Temperaturerfassungsschaltung 32 werden ebenfalls der Steuereinrichtung 22 mitgeteilt.
  • Die Steuereinrichtung 22 des Frequenzumrichters 12 ist ausgestaltet, um eine Temperaturüberwachung durchzuführen und so eine Überhitzung des Elektromotors 10 zu verhindern.
  • Die Temperaturüberwachung bzw. der Überhitzungsschutz des Elektromotors 10 basiert erfindungsgemäß auf einem Motortemperaturmodell, mit dem - ausgehend von einer Ausgangstemperatur t zu einem Anfangszeitpunkt - unter Heranziehung von Betriebsparametern des Elektromotors wie beispielsweise der Leistungsaufnahme (ermittelbar aus Motorstrom und Motorspannung) eine Motortemperatur T bestimmt werden kann. Bei der Motortemperatur T handelt es sich beispielsweise um die Wicklungstemperatur des Elektromotors 10.
  • Die Ausgangstemperatur t wiederum wird mit Hilfe einer vorbestimmten Formel aus wenigstens einem Motorparameter berechnet. In diesem Ausführungsbeispiel ist der wenigstens eine Motorparameter der Wicklungswiderstand R des Elektromotors 10. Die vorbestimmte Formel zum Berechnen der Ausgangstemperatur t lautet in diesem Ausführungsbeispiel: t = t 0 + 1 α ( R R 0 1 )
    Figure DE102014005706B4_0002
    mit
  • t
    Ausgangstemperatur zum Anfangszeitpunkt
    t0
    Referenztemperatur, zum Beispiel t0=25°C
    α
    Temperaturkoeffizient des Materials der Motorwicklung
    R
    gemessener Wicklungswiderstand (=Motorparameter)
    R0
    Wicklungswiderstand bei Referenztemperatur t0
  • Da die Genauigkeit und die Zuverlässigkeit des Motortemperaturmodells u.a. von der Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Ausgangstemperatur t abhängen, wird die obige Formel zum Berechnen der Ausgangstemperatur automatisch und regelmäßig nachkalibriert. Dabei wird insbesondere der Kaltwiderstand R0, d.h. der Wicklungswiderstand bei der Referenztemperatur t0, nachkalibriert und ggf. korrigiert.
  • Der Temperaturüberwachungsprozess der Erfindung wird nachfolgend beispielhaft anhand 2 und 3 näher erläutert.
  • Nach dem Einschalten des Elektromotors 10 wird zunächst, d.h. noch während des Motorstillstands, wird in einem Schritt S100 zunächst die Formel zum Berechnen der Ausgangstemperatur t nachkalibriert, indem der Kaltwiderstand R0 nachkalibriert wird. Ein solcher Kalibrierungsprozess ist beispielhaft in 3 veranschaulicht.
  • In einem ersten Schritt S110 wird zunächst mittels der Temperaturerfassungseinrichtung 32 die Temperatur tk des Kühlkörpers der Leistungselektronik 14 erfasst. In einem zweiten Schritt S120 wird die erfasste Kühlkörpertemperatur tk mit einem Grenzwert von beispielsweise 30°C verglichen. Nur wenn dieser Vergleich in Schritt S120 ergibt, dass die erfasste Kühlkörpertemperatur tk niedriger als 30°C ist, wird der Nachkalibrierungsprozess fortgesetzt.
  • Falls die erfasste Kühlkörpertemperatur tk niedriger als 30°C ist, wird in einem nächsten Schritt S130 der Wicklungswiderstand R gemessen. Dies geschieht über die Strommessung mittels der Stromerfassungseinrichtung 28, die mit der Leistungselektronik 14 verbunden ist. Anschießend wird in einem Schritt S140 die entsprechende Wicklungstemperatur t mit Hilfe der Formel t = t 0 + 1 α ( R R 0 1 )
    Figure DE102014005706B4_0003
    berechnet. Dann wird in einem Schritt S150 die berechnete Wicklungstemperatur t mit der zuvor erfassten Kühlkörpertemperatur tk verglichen. Nur wenn dieser Vergleich in Schritt S150 ergibt, dass die mit Hilfe der obigen Formel berechnete Wicklungstemperatur t niedriger als die erfasste Kühlkörpertemperatur tk ist, wird der Nachkalibrierungsprozess fortgesetzt.
  • Falls die berechnete Wicklungstemperatur t niedriger als die erfasste Kühlkörpertemperatur tk ist, wird in einem nächsten Schritt S160 mit Hilfe der obigen Formel mit t=tk der Kaltwiderstand R0 berechnet. Der auf diese Weise berechnete Kaltwiderstand R0 wird dann im nicht-flüchtigen Speicher der Steuereinrichtung 22 hinterlegt und ab diesem Zeitpunkt bei einer Benutzung der Formel zum Berechnen der Anfangstemperatur t benutzt.
  • Bei einer ersten Inbetriebnahme des Elektromotors 10 wird für den Kaltwiderstand R0 zum Beispiel der Wert aus dem Datenblatt des Herstellers verwendet, der auch in der Steuereinrichtung 22 hinterlegt ist. Anschließend wird dieser Kaltwiderstand R0 regelmäßig nachkalibriet und dabei ggf. korrigiert, sodass auch die Formel zum Berechnen der Anfangstemperatur t regelmäßig nachkalibriert wird ist auf diese Weise durch eine ggf. erfolgte Korrektur des Kaltwiderstandes R0 nachkalibriert.
  • Wieder zurück zu 2 wird nach dem Nachkalibrieren der Formel zum Berechnen der Ausgangstemperatur t in Schritt S100 dann in Schritt S200 von der Steuereinrichtung 22 die Motortemperatur T mit Hilfe eines geeigneten Motortemperaturmodells bestimmt. Das Motortemperaturmodell startet dabei von einer Ausgangstemperatur t, die mittels der obigen, in Schritt S100 nachkalibrierten Formel berechnet wird.
  • Anschließend wird in Schritt S300 geprüft, ob die auf diese Weise bestimmte Motortemperatur T einen vorbestimmten Grenzwert Tlimit überschreitet. Falls dies der Fall ist, werden in Schritt S350 geeignete Schutzmaßnahmen für den Elektromotor 10 getroffen. Bei einer Überhitzung(sgefahr) kann der Elektromotor 10 zum Beispiel gestoppt und ausgeschaltet werden. Ebenso denkbar sind eine Veränderung des Betriebsverfahrens des Elektromotors 10 und/oder eine Erhöhung von Kühlungsmaßnahmen für den Elektromotor 10.
  • Die Schritte S200, S300 und S350 werden üblicherweise fortlaufend wiederholt. Dabei kann das Motortemperaturmodell in Schritt S200 vorzugsweise auch mit jeweils neuen Ausgangstemperaturen zu neuen Anfangszeiten arbeiten.
  • Die Temperaturüberwachung des Elektromotors 10 durch die Steuereinrichtung 22 wird üblicherweise beendet, wenn der Elektromotor 10 ausgeschaltet wird. Dies wird in einem Schritt S400 überprüft.

Claims (11)

  1. Verfahren zum Betreiben eines Elektromotors (10), der von einer Leistungselektronik (14) angesteuert wird, bei welchem ausgehend von einer Ausgangstemperatur (t) zu einem Anfangszeitpunkt mit Hilfe eines Motortemperaturmodells eine Motortemperatur (T) ermittelt wird, wobei die Ausgangstemperatur (t) zum Anfangszeitpunkt mit Hilfe einer vorbestimmten Formel aus wenigstens einem gemessenen Motorparameter (R) berechnet wird, wobei die vorbestimmte Formel zum Berechnen der Ausgangstemperatur automatisch nachkalibriert werden kann, und wobei eine Temperatur (tk) der Leistungselektronik (14) erfasst wird und das Nachkalibrieren der vorbestimmten Formel zum Berechnen der Ausgangstemperatur nur durchgeführt wird, wenn die erfasste Temperatur (tk) der Leistungselektronik (14) innerhalb eines vorbestimmten Wertebereichs liegt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbestimmte Formel zum Berechnen der Ausgangstemperatur einen Nennwert (RO) des wenigstens einen Motorparameters (R) bei einer Referenztemperatur (t0) enthält und dieser Nennwert (RO) des wenigstens einen Motorparameters nachkalibriert wird.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur (tk) der Leistungselektronik (14) durch Messen einer Temperatur eines Kühlkörpers der Leistungselektronik erfasst wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine obere Grenztemperatur des vorbestimmten Wertebereichs durch eine obere Umgebungstemperatur bestimmt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Temperatur (tk) der Leistungselektronik (14) erfasst wird und die Formel zum Berechnen der Ausgangstemperatur beim Nachkalibrieren nur korrigiert wird, wenn die berechnete Ausgangstemperatur (t) niedriger als die erfasste Temperatur (tk) der Leistungselektronik (14) ist.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Nachkalibrieren der vorbestimmten Formel zum Berechnen der Ausgangstemperatur unmittelbar nach einem Einschalten des Elektromotors (10) durchgeführt wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Motorparameter (R) bei Motorstillstand gemessen wird.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein temperaturabhängiger Motorparameter in Abhängigkeit von der ermittelten Motortemperatur (T) nachgebildet wird.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbestimmte Formel zum Berechnen der Ausgangstemperatur (t) nachkalibriert wird, wenn eine Motortemperatur erwartet wird, die gleich der Temperatur der Leistungselektronik ist.
  10. Vorrichtung zum Betreiben eines Elektromotors (10), aufweisend eine Leistungselektronik (14) zum Ansteuern des Elektromotors (10), eine Steuereinrichtung (22) zum Steuern der Leistungselektronik (14) und eine Messeinrichtung (28) zum Messen wenigstens eines Motorparameters (R), wobei die Steuereinrichtung (22) ausgestaltet ist, um ausgehend von einer Ausgangstemperatur (t) zu einem Anfangszeitpunkt mit Hilfe eines in der Steuereinrichtung hinterlegten Motortemperaturmodells eine Motortemperatur (T) zu ermitteln, dadurch gekennzeichnet, dass in der Steuereinrichtung (22) eine vorbestimmte Formel zum Berechnen der Ausgangstemperatur (t) aus dem wenigstens einen mittels der Messeinrichtung (28) gemessenen Motorparameter (R) hinterlegt ist; und die Steuereinrichtung (22) ausgestaltet ist, um die vorbestimmte Formel zum Berechnen der Ausgangstemperatur automatisch nachzukalibrieren.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Temperaturerfassungseinrichtung (32) zum Erfassen einer Temperatur (tk) der Leistungselektronik (14) vorgesehen ist; und die Steuereinrichtung (22) ausgestaltet ist, um das Nachkalibrieren der vorbestimmten Formel zum Berechnen der Ausgangstemperatur in Abhängigkeit von der erfassten Temperatur (tk) der Leistungselektronik (14) durchzuführen.
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