DE102014109300A1 - TEMERATURE AND RESISTANCE CALCULATION FOR MOTOR PROTECTION - Google Patents
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Abstract
Die Beschreibung umfasst ein Verfahren zur Bestimmung der Temperatur T des Wicklungsstrangs eines Elektromotors, umfassend die Schritte: berechnen der Verlustleistung PV mit der Formel PV = IBatt·UBatt – M·ω, berechnen des Widerstands 7, 8, 9 des Wicklungsstrangs mit der Formel PV = 3·RStr·i2 Str und bestimmen der Temperatur T anhand des Widerstands 7, 8, 9.The description includes a method for determining the temperature T of the phase winding of an electric motor, comprising the steps: calculating the power loss PV with the formula PV = IBatt * UBatt-M * ω, calculating the resistance 7, 8, 9 of the winding line with the formula PV = 3 * RStr · i2 Str and determine the temperature T based on the resistor 7, 8, 9.
Description
GEBIET DER ERFINDUNGFIELD OF THE INVENTION
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Temperatur des Wicklungsstrangs eines Elektromotors.The present invention relates to a method for determining the temperature of the winding strand of an electric motor.
HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION
Im Stand der Technik sind Temperatursensoren bekannt, die innerhalb eines Steuergeräts, das einen Elektromotor ansteuert, angeordnet sind. Diese Temperatursensoren sollen der Abschätzung der Temperatur der jeweiligen Motorwicklung/des jeweiligen Motorstrangs des Elektromotors dienen.In the prior art, temperature sensors are known, which are arranged within a control unit which drives an electric motor. These temperature sensors are intended to estimate the temperature of the respective motor winding / the respective engine train of the electric motor used.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION
Je nach Betriebssituation und Motorphase können in einem Motorstrang hohe Temperaturen entstehen. Materialspezifische maximale Temperaturen dürfen hierbei nicht überschritten werden, da ansonsten der betreffende Motorstrang beschädigt oder zerstört wird. Die Anordnung von Temperatursensoren im Steuergerät kann jedoch keine genaue Bestimmung der Wicklungstemperaturen liefern. Alternativ werden Sensoren, beispielsweise Thermoelemente, direkt mit der Motorwicklung verbunden. Allerdings ergeben sich hierdurch hohe Kosten, insbesondere bei einem Nachrüsten. Eine weitere Option ist eine Berechnung der Motorwicklungstemperatur auf Basis eines Rechenmodells. Allerdings ist eine entsprechende Modellrechnung aufwändig und kann die Rechenkapazität eines vorliegenden Mikroprozessors übersteigen.Depending on the operating situation and engine phase, high temperatures can occur in a motor train. Material-specific maximum temperatures must not be exceeded in this case, as otherwise the relevant engine string is damaged or destroyed. The arrangement of temperature sensors in the controller, however, can not provide an accurate determination of the winding temperatures. Alternatively, sensors, such as thermocouples, are connected directly to the motor winding. However, this results in high costs, especially when retrofitting. Another option is to calculate the motor winding temperature based on a calculation model. However, a corresponding model calculation is complex and can exceed the computing capacity of a present microprocessor.
Eine Aufgabe ist daher, eine Bestimmung der Temperatur der Motorwicklungen/Motorstränge zu ermöglichen, die möglichst genau ist, ohne zu hohen Kosten zu führen.It is therefore an object to enable a determination of the temperature of the motor windings / motor strands which is as accurate as possible without leading to high costs.
Als erste Ausführungsform der Erfindung wird ein Verfahren zur Bestimmung der Temperatur des Wicklungsstrangs eines Elektromotors zur Verfügung gestellt, umfassend die Schritte: berechnen der Verlustleistung mit der Formel PV = IBatt·UBatt – M·ω, berechnen des Widerstands des Wicklungsstrangs mit der Formel PV = 3·RStr·i2 Str und bestimmen der Temperatur anhand des Widerstands.As a first embodiment of the invention, there is provided a method of determining the temperature of the winding strand of an electric motor, comprising the steps of: calculating the power loss with the formula P V = I Batt * U Batt -M * ω, calculating the resistance of the winding strand with the Formula P V = 3 · R Str · i 2 Str and determine the temperature based on the resistance.
Durch die Verwendung der Mess- und Stellgrößen IBatt, UBatt, M und ω können auf einfache Weise die Wicklungswiderstände errechnet werden. Anhand des linearen Zusammenhangs kann die betreffende Wicklungstemperatur bestimmt werden. Erfindungsgemäß kann derart ohne zusätzliche Sensoren und ohne umfangreiche Rechenmodelle eine genaue Bestimmung der Wicklungstemperatur erfolgen.By using the measured and manipulated variables I Batt , U Batt , M and ω, the winding resistances can be calculated easily. Based on the linear relationship, the winding temperature in question can be determined. According to the invention, an accurate determination of the winding temperature can thus be carried out without additional sensors and without extensive calculation models.
Als zweite Ausführungsform der Erfindung wird ein Lenksystem für ein Kraftfahrzeug mit einer Steuereinheit zur Verfügung gestellt, wobei die Steuereinheit ein Speichermittel mit einem darauf abgelegten Computerprogramm aufweist, wobei das Computerprogramm zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 ausgestaltet ist.As a second embodiment of the invention, a steering system for a motor vehicle is provided with a control unit, wherein the control unit has a storage means with a computer program stored thereon, wherein the computer program for carrying out a method according to one of claims 1 to 7 is configured.
Als dritte Ausführungsform der Erfindung wird ein Computerprogramm zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zur Verfügung gestellt.As a third embodiment of the invention, a computer program for carrying out a method according to one of claims 1 to 7 is provided.
Als vierte Ausführungsform der Erfindung wird ein Computerprogrammprodukt zur Verfügung gestellt, umfassend Programmcode-Mittel, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, um das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7 durchzuführen, wenn die Programmcode-Mittel auf einem Computer ausgeführt werden.As a fourth embodiment of the invention there is provided a computer program product comprising program code means stored on a computer readable medium for carrying out the method of any of the preceding claims 1 to 7 when the program code means are executed on a computer.
Beispielhafte Ausführungsformen werden in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.Exemplary embodiments are described in the dependent claims.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird ein Verfahren zur Verfügung gestellt, ferner umfassend den Schritt: bestimmen der Temperatur mit der Formel RT = R0·(1 + α·(T – T0)).According to an exemplary embodiment of the invention, there is provided a method further comprising the step of: determining the temperature of the formula R T = R 0 * (1 + α * (T - T 0 )).
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform wird ein Verfahren zur Verfügung gestellt, ferner umfassend den Schritt: kompensieren von Totzeiten und/oder Spannungsabfällen durch Addition und/oder Multiplikation eines Werts zur Verlustleistung und/oder zum Widerstand und/oder zur Temperatur und/oder zu einer Mess- oder Stellgröße.In a further embodiment according to the invention, a method is provided, further comprising the step: compensating dead times and / or voltage drops by adding and / or multiplying a value to the power loss and / or resistance and / or temperature and / or to a measurement - or manipulated variable.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Verfügung gestellt, ferner umfassend den Schritt: einschränken der Berechnung auf den Betriebsbereich bis 1000 Umdrehungen pro Minute, insbesondere bis 500 Umdrehungen pro Minute, vorzugsweise insbesondere bis 100 Umdrehungen pro Minute des Elektromotors.According to another embodiment of the present invention, there is provided a method further comprising the step of restricting the calculation to the operating range of up to 1000 revolutions per minute, more preferably up to 500 revolutions per minute, more preferably up to 100 revolutions per minute of the electric motor.
Beispielsweise Servomotoren für Lenksysteme werden eher für geringe Umdrehungen pro Minute bzw. nur kurzzeitig hohe Drehzahlen vorgesehen. Die Einschränkungen der Berechnung auf kleine Drehzahlen bedeuten daher keine wesentlichen Beschränkungen der Einsatzmöglichkeiten. Durch die Beschränkungen ergibt sich vorteilhafterweise ein geringeres Rauschen der Mess- und Stellgrößen.For example, servomotors for steering systems are provided for low revolutions per minute or only for a short time high speeds. The limitations of the calculation to low speeds therefore do not represent any significant limitations on the possible uses. The restrictions advantageously result in a lower noise of the measured and manipulated variables.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform wird ein Verfahren zur Verfügung gestellt, ferner umfassend den Schritt: filtern des Widerstands vor Bestimmung der Temperatur.In a further embodiment of the invention, a method is available further comprising the step of: filtering the resistance before determining the temperature.
Durch eine Filterung kann das Rauschen der Mess- und Stellgrößen kompensiert werden, wodurch eine genauere Berechnung ermöglicht wird.Filtering can be used to compensate for the noise of the measured and manipulated variables, which allows a more accurate calculation.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird ein Verfahren zur Verfügung gestellt, ferner umfassend den Schritt: optimieren und/oder erweitern der Motorregelung anhand des errechneten Widerstands und/oder der bestimmten Temperatur.According to an exemplary embodiment of the invention, a method is provided, further comprising the step of: optimizing and / or expanding the engine control based on the calculated resistance and / or the determined temperature.
Durch die Aufnahme des errechneten Widerstands und/oder der errechneten Temperatur kann eine genaue und exakte Motorregelung des Servomotors des Lenksystems erfolgen.By recording the calculated resistance and / or the calculated temperature can be done a precise and accurate motor control of the servomotor of the steering system.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform wird ein Verfahren zur Verfügung gestellt, ferner umfassend den Schritt: ausschalten oder reduzieren der Verlustleistung an dem Wicklungsstrang, falls die Temperatur gleich oder größer einer maximal zulässigen Temperatur ist.In a further embodiment of the invention, there is provided a method further comprising the step of: turning off or reducing power dissipation on the winding strand if the temperature is equal to or greater than a maximum allowable temperature.
Als eine Idee der Erfindung kann angesehen werden, eine Vorrichtung zur genauen Bestimmung der Temperatur der Motorwicklungen/Motorstränge eines Elektromotors zur Verfügung zu stellen, die keinen zusätzlichen Sensor benötigt.As an idea of the invention can be considered to provide a device for accurately determining the temperature of the motor windings / motor strings of an electric motor, which does not require an additional sensor.
Durch den Stromfluss durch Motorwicklungen können sich diese aufheizen. Die Wicklungen dürfen eine materialspezifische, maximale Temperatur nicht überschreiten, da ansonsten die Motorwicklung beschädigt wird. Erfindungsgemäß wird der Widerstand des betreffenden Motorstrangs berechnet, um damit eine Temperaturbestimmung zu ermöglichen. Aufgrund des linearen Zusammenhangs von Widerstand und Temperatur kann eine einfache Temperaturberechnung erfolgen. Der Widerstand kann mittels der Verlustleistung errechnet werden. Zur Berechnung der Verlustleistung sind ausschließlich Mess- bzw. Stellgrößen notwendig, sodass die Verlustleistung genau und einfach bestimmt werden kann. Insgesamt kann daher die Wicklungstemperatur anhand der Leistung und damit mittels Mess- und Stellgrößen errechnet werden.Due to the current flow through motor windings, these can heat up. The windings must not exceed a material-specific, maximum temperature, otherwise the motor winding will be damaged. According to the invention, the resistance of the relevant engine train is calculated in order to allow a temperature determination. Due to the linear relationship between resistance and temperature, a simple temperature calculation can be carried out. The resistance can be calculated by means of the power loss. To calculate the power loss, only measuring or manipulated variables are necessary, so that the power loss can be determined precisely and easily. Overall, therefore, the winding temperature can be calculated based on the performance and thus by means of measured and manipulated variables.
Die einzelnen Merkmale können selbstverständlich auch untereinander kombiniert werden, wodurch sich zum Teil auch vorteilhafte Wirkungen einstellen können, die über die Summe der Einzelwirkungen hinausgehen.Of course, the individual features can also be combined with each other, which can also be partially beneficial effects that go beyond the sum of the individual effects.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele deutlich. Es zeigen:Further details and advantages of the invention will become apparent from the embodiments illustrated in the drawings. Show it:
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEISPIELHAFTER AUSFÜHRUNGSFORMENDETAILED DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS
Es sei angemerkt, dass der Begriff „umfassen” weitere Elemente oder Verfahrensschritte nicht ausschließt, ebenso wie der Begriff „ein” und „eine” mehrere Elemente und Schritte nicht ausschließt.It should be noted that the term "comprising" does not exclude other elements or method steps, just as the term "a" and "an" does not exclude multiple elements and steps.
Die verwendeten Bezugszeichen dienen lediglich zur Erhöhung der Verständlichkeit und sollen keinesfalls als einschränkend betrachtet werden, wobei der Schutzbereich der Erfindung durch die Ansprüche wiedergegeben wird.The reference numerals used are for convenience of reference only and are not to be considered as limiting, the scope of the invention being indicated by the claims.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- 3-phasige Brückenschaltung3-phase bridge circuit
- 22
- Leitungswiderstandline resistance
- 33
- Schalter der Brückenschaltung, beispielsweise Leistungs-MosfetSwitch of the bridge circuit, for example power MOSFET
- 44
- Elektromotorelectric motor
- 55
- Leitungswiderstandline resistance
- 66
- Kondensatorcapacitor
- 77
- Leitungswiderstand eines ersten MotorstrangsLine resistance of a first motor string
- 88th
- Leitungswiderstand eines zweiten MotorstrangsLine resistance of a second motor string
- 99
- Leitungswiderstand eines dritten MotorstrangsLine resistance of a third motor string
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE102014109300.3A DE102014109300A1 (en) | 2014-07-03 | 2014-07-03 | TEMERATURE AND RESISTANCE CALCULATION FOR MOTOR PROTECTION |
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DE102014109300A1 true DE102014109300A1 (en) | 2016-01-07 |
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ID=54866038
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DE102014109300.3A Pending DE102014109300A1 (en) | 2014-07-03 | 2014-07-03 | TEMERATURE AND RESISTANCE CALCULATION FOR MOTOR PROTECTION |
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DE (1) | DE102014109300A1 (en) |
Cited By (1)
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DE102015219815A1 (en) * | 2015-10-13 | 2017-04-13 | Brose Fahrzeugteile Gmbh & Co. Kommanditgesellschaft, Bamberg | Method for operating a brushless electric motor and electromotive pump |
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2014
- 2014-07-03 DE DE102014109300.3A patent/DE102014109300A1/en active Pending
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