DE102019101163B3 - Elektrische Antriebseinheit und Verfahren zur Temperaturberechnung in einer elektrischen Antriebseinheit - Google Patents

Elektrische Antriebseinheit und Verfahren zur Temperaturberechnung in einer elektrischen Antriebseinheit Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren (10) zur Temperaturberechnung in einer elektrischen Antriebseinheit aufweisend einen ersten Temperaturerfassungsbereich mit einer ersten Temperatur und einen zweiten Temperaturerfassungsbereich mit einer zweiten Temperatur, wobei zumindest die erste Temperatur über einen nichtlinear von der ersten Temperatur abhängigen ersten Kopplungswert (R, W) beeinflusst wird und die Temperaturberechnung an dem ersten und zweiten Temperaturerfassungsbereich erfolgt, indem ein erstes Berechnungsmodul (12) einen ersten Temperaturwert (T) des ersten Temperaturerfassungsbereichs linear abhängig von einem ersten Eingangswert (P) und einen zweiten Temperaturwert (T) des zweiten Temperaturerfassungsbereichs linear abhängig von einem zweiten Eingangswert (P) berechnet und ein zweites Berechnungsmodul (16) den ersten Kopplungswert (R, W) zumindest abhängig von dem ersten Temperaturwert (T) berechnet und an das erste Berechnungsmodul (12) ausgibt und das erste Berechnungsmodul (12) abhängig von dem ersten und zweiten Eingangswert (P, P) und dem ersten Kopplungswert (R, W) eine erste Schätztemperatur (T) an dem ersten Temperaturerfassungsbereich und eine zweite Schätztemperatur (T) an dem zweiten Temperaturerfassungsbereich berechnet. Weiterhin betrifft die Erfindung eine elektrische Antriebseinheit in einem Fahrzeug bei der die Temperaturberechnung an einem ersten und zweiten Temperaturerfassungsbereich durch ein derartiges Verfahren (10) erfolgt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Temperaturberechnung in einer elektrischen Antriebseinheit nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 und eine elektrische Antriebseinheit, bei der die Temperaturberechnung durch ein derartiges Verfahren erfolgt.
  • Bei einer elektrischen Antriebseinheit, beispielsweise umfassend einen Elektromotor zum Antrieb eines Kraftfahrzeugs, kann eine Temperaturerfassung in dem Elektromotor notwendig sein, um eine möglichst zuverlässige Funktion des Elektromotors zu ermöglichen. Auch können durch eine genaue Temperaturerfassung Leistungsgrenzen des Elektromotors gezielter ausgenutzt werden.
  • Am zuverlässigsten ist eine unmittelbare Messung der Temperatur an dem jeweils gewählten Temperaturerfassungsbereich in der elektrischen Antriebseinheit. Jedoch kann eine unmittelbare Temperaturmessung teilweise schwierig oder unmöglich sein. Beispielsweise können Temperatursensoren bauraumbedingt oder funktionsbedingt nicht an dem vorgesehenen Temperaturerfassungsbereich angebracht werden. Auch kann aus Kostengründen oder in der Bestrebung einer Vereinfachung des Aufbaus eine Verringerung der Anzahl an Temperatursensoren vorgesehen sein. Ist die Temperatur an dem jeweils vorgesehenen Temperaturerfassungsbereich nicht unmittelbar messbar, kann die Temperatur über ein Temperaturmodell berechnet und geschätzt werden.
  • Es gibt eine Reihe verschiedener Ansätze zur Temperaturberechnung in einer elektrischen Antriebseinheit. In US20110084638 A1 berechnet ein Temperaturschätzmodul eine Motortemperatur in einem Elektromotor abhängig von einer gemessenen Öltemperatur und dem gemessenen elektrischen Strom in dem Stator. In JPH0654572 A werden die Temperaturen in den Windungen des Elektromotors und in dem Motorflansch über ein thermisches Modell des Elektromotors berechnet. Dabei wird die Temperatur in den Windungen abhängig von einem temperaturabhängigen elektrischen Widerstand der Windungen berechnet, wobei der elektrische Widerstand über die Messung der Spannung und des Stroms ermittelt wird. In WO 2015 110 107 A1 wird die Temperatur in einem Elektromotor abhängig von der Temperatur in einer den Elektromotor ansteuernden Leistungselektronik unter Zugrundelegung eines Motortemperaturmodells geschätzt.
  • Die DE102008040725 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ermittlung der Rotortemperatur einer permanenterregten Synchronmaschine. Die DE102015226076 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bestimmen einer Temperatur einer Komponente in einem mechatronischen System. Die DE102014216310 A1 offenbart ein Verfahren zur Bestimmung einer Temperatur einer Leistungs- und Ansteuerelektronik eines elektrischen Antriebssystems. Die DE102014008642 A1 offenbart eine Temperaturschätzvorrichtung zum Schätzen der Temperatur eines Leistungshalbleiterchips und eine Motorsteuervorrichtung mit einer solchen Temperaturschätzvorrichtung.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Temperaturberechnung in einer elektrischen Antriebseinheit zu verbessern. Die Anzahl an Temperatursensoren soll verringert werden. Der Berechnungsaufwand bei der Temperaturberechnung soll verringert werden. Die Temperaturberechnung soll zuverlässiger und genauer erfolgen. Die Temperaturberechnung soll schneller, bevorzugt in Echtzeit, erfolgen.
  • Wenigstens eine dieser Aufgaben wird durch ein Verfahren zur Temperaturberechnung in einer elektrischen Antriebseinheit mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst. Entsprechend wird ein Verfahren zur Temperaturberechnung in einer elektrischen Antriebseinheit vorgeschlagen, aufweisend einen ersten Temperaturerfassungsbereich mit einer ersten Temperatur und einen zweiten Temperaturerfassungsbereich mit einer zweiten Temperatur, wobei zumindest die erste Temperatur über einen nichtlinear von der ersten Temperatur abhängigen ersten Kopplungswert beeinflusst wird und die Temperaturberechnung an dem ersten und zweiten Temperaturerfassungsbereich erfolgt, indem ein erstes Berechnungsmodul einen ersten Temperaturwert des ersten Temperaturerfassungsbereichs linear abhängig von einem ersten Eingangswert und einen zweiten Temperaturwert des zweiten Temperaturerfassungsbereichs linear abhängig von einem zweiten Eingangswert berechnet und ein zweites Berechnungsmodul den ersten Kopplungswert zumindest abhängig von dem ersten Temperaturwert berechnet und an das erste Berechnungsmodul ausgibt und das erste Berechnungsmodul abhängig von dem ersten und zweiten Eingangswert und dem ersten Kopplungswert einen ersten Temperaturschätzwert an dem ersten Temperaturerfassungsbereich und einen zweiten Temperaturschätzwert an dem zweiten Temperaturerfassungsbereich berechnet.
  • Dadurch können auch Temperaturen an dem ersten und zweiten Temperaturerfassungsbereich zuverlässig und in Echtzeit berechnet werden, welche einer unmittelbaren Temperaturmessung nicht zugänglich sind.
  • Die elektrische Antriebseinheit kann in einem Fahrzeug angewendet sein. Die elektrische Antriebseinheit kann in einem Hybridmodul, insbesondere in einem P2-Hybridmodul, angewendet sein. Die elektrische Antriebseinheit kann einen Elektromotor mit einem Stator und einem Rotor umfassen. Der Elektromotor kann von einer Leistungselektronik angesteuert werden.
  • Die Temperaturberechnung kann in Echtzeit erfolgen. Der erste oder zweite Temperaturschätzwert kann die höchste Temperatur, beispielsweise die Hotspot-Temperatur, in der elektrischen Antriebseinheit, beispielsweise in dem Stator, sein. Der erste oder zweite Temperaturschätzwert kann die Temperatur der Magneten in dem Rotor sein. Der erste oder zweite Temperaturschätzwert kann die Temperatur in der Leistungselektronik sein.
  • Der zweite Eingangswert kann dem ersten Eingangswert entsprechen oder verschieden von diesem sein. Die Anzahl an Eingangswerten kann gleich oder verschieden zu der Anzahl an berechneten Temperaturwerten sein.
  • Der erste Eingangswert kann eine erste Wärmeleistung, insbesondere eine erste Verlustleistung und/oder der zweite Eingangswert eine zweite Wärmeleistung, insbesondere eine zweite Verlustleistung sein. Der erste und/oder zweite Eingangswert können wiederum von einem jeweiligen Anfangswert, beispielsweise von einem elektrischen Strom, abhängen. Diese Abhängigkeit kann durch wenigstens eine Lookup-Tabelle und/oder eine analytische Funktion festgelegt sein.
  • Ein Übersetzungsmodul kann den Anfangswert in einen jeweiligen Eingangswert überführen.
  • In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung kennzeichnet der erste Kopplungswert einen Wärmefluss zumindest in Bezug auf den ersten Temperaturerfassungsbereich.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung ist der erste Kopplungswert abhängig von dem ersten und zweiten Temperaturwert.
  • In einer speziellen Ausführung der Erfindung sind die erste und zweite Temperatur über den ersten Kopplungswert voneinander abhängig. Der Kopplungswert kann einen Wärmefluss zwischen dem ersten und zweiten Temperaturerfassungsbereich kennzeichnen.
  • In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung sind der erste und zweite Temperaturerfassungsbereich durch einen Kopplungsbereich wärmewirksam miteinander gekoppelt und der erste Kopplungswert ist eine den Wärmefluss in dem Kopplungsbereich kennzeichnende Größe.
  • Der erste Kopplungswert kann eine Wärmeflussmenge sein. Auch kann der erste Kopplungswert ein Wärmewiderstand sein. Der erste Kopplungswert kann abhängig von einer Drehzahl und/oder einer Geschwindigkeit eines den Kopplungsbereich umfassenden Bauteils sein.
  • In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung führt das erste Berechnungsmodul eine lineare Berechnung des ersten Temperaturwerts zumindest abhängig von dem ersten Eingangswert und das zweite Berechnungsmodul eine nichtlineare Berechnung des ersten Kopplungswerts zumindest abhängig von dem ersten Temperaturwert durch. Das erste Berechnungsmodul kann eine RC-Netzwerkmodellbildung und/oder eine Modellordnungsreduktion aus einer numerischen Modellierung, beispielsweise einer FEM, durchführen. Das zweite Berechnungsmodul kann den ersten Kopplungswert dem ersten und/oder zweiten Temperaturwert über wenigstens eine Lookup-Tabelle und/oder durch eine analytische Funktion zuordnen.
  • In einer speziellen Ausführung der Erfindung wird die Temperaturberechnung unter Berücksichtigung wenigstens eines ersten Temperaturmesswerts durch Einbezug eines geschlossenen Regelkreises ausgeführt. Dadurch kann die Genauigkeit des jeweiligen Temperaturschätzwerts erhöht werden. Es können weitere Temperaturmesswerte erfasst und berücksichtigt werden.
  • In einer speziellen Ausführung der Erfindung berücksichtigt das erste Berechnungsmodul den ersten Temperaturmesswert bei der Berechnung des ersten und zweiten Temperaturschätzwerts, indem der erste und zweite Temperaturschätzwert abhängig von einer Abweichung zwischen einem ersten Temperaturberechnungswert und dem ersten Temperaturmesswert angepasst wird. Das erste Berechnungsmodul kann einen Zustandsbeobachter, beispielsweise nach Luenberger, einbeziehen.
  • Die Temperaturberechnung kann einen offenen Regelkreis, insbesondere mit entbehrlicher Temperaturmessung, einbeziehen
  • In einer speziellen Ausführung der Erfindung weist die elektrische Antriebseinheit einen Elektromotor und eine diesen ansteuernde Leistungselektronik auf und der erste und zweite Temperaturerfassungsbereich sind jeweils dem Elektromotor und/oder der Leistungselektronik zugeordnet.
  • Wenigstens eine der zuvor genannten Aufgaben wird durch eine elektrische Antriebseinheit in einem Fahrzeug gelöst, bei der die Temperaturberechnung an einem ersten und zweiten Temperaturerfassungsbereich durch ein Verfahren mit wenigstens einem der vorstehenden Merkmale erfolgt.
  • Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Figurenbeschreibung und den Abbildungen.
  • Figurenliste
  • Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Abbildungen ausführlich beschrieben. Es zeigen im Einzelnen:
    • 1: Ein Blockdiagramm eines Verfahrens zur Temperaturberechnung in einer speziellen Ausführungsform der Erfindung.
    • 2: Ein Blockdiagramm eines Verfahrens zur Temperaturberechnung in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung.
  • 1 zeigt ein Blockdiagramm eines Verfahrens 10 zur Temperaturberechnung in einer speziellen Ausführungsform der Erfindung. Die elektrische Antriebseinheit kann in einem Fahrzeug, insbesondere in einem P2-Hybridmodul angewendet sein. Die elektrische Antriebseinheit kann einen Elektromotor mit einem Stator und einem Rotor umfassen und der Elektromotor kann von einer Leistungselektronik angesteuert werden.
  • Die elektrische Antriebseinheit kann einen ersten Temperaturerfassungsbereich mit einer ersten Temperatur und einen zweiten Temperaturerfassungsbereich mit einer zweiten Temperatur aufweisen. Es können weiteren Temperaturerfassungsbereiche vorgesehen sein. Auch können einem Temperaturerfassungsbereich mehrere Temperaturen zugeordnet sein. Die Anzahl n an zu erfassenden Temperaturen kann grösser als die Anzahl an Temperaturerfassungsbereichen sein.
  • Die erste Temperatur und die zweite Temperatur können über einen nichtlinear von der ersten und zweiten Temperatur abhängigen ersten Kopplungswert R12 gegenseitig voneinander abhängig sein. Dabei sind der erste und zweite Temperaturerfassungsbereich durch einen Kopplungsbereich wärmewirksam miteinander gekoppelt und der erste Kopplungswert kann eine den Wärmefluss in dem Kopplungsbereich kennzeichnende Größe, beispielsweise ein Wärmewiderstand oder ein Wärmefluss selbst sein.
  • Die Temperaturberechnung an dem ersten und zweiten Temperaturerfassungsbereich erfolgt, indem ein erstes Berechnungsmodul 12 einen ersten Temperaturwert T1 des ersten Temperaturerfassungsbereichs linear abhängig von einem ersten Eingangswert P1 und einen zweiten Temperaturwert T2 des zweiten Temperaturerfassungsbereichs linear abhängig von einem zweiten Eingangswert P2 berechnet. Der zweite Eingangswert P2 kann dem ersten Eingangswert P1 entsprechen oder verschieden von diesem sein. Der erste Eingangswert P1 kann eine erste Wärmeleistung, insbesondere eine erste Verlustleistung und der zweite Eingangswert P2 eine zweite Wärmeleistung, insbesondere eine zweite Verlustleistung sein. Der erste und zweite Eingangswert P1 , P2 können wiederum von einem jeweiligen Anfangswert, beispielsweise von einem elektrischen Strom I, abhängen. Diese Abhängigkeit kann durch ein Übersetzungsmodul 14, beispielsweise aufweisend eine Lookup-Tabelle und/oder eine analytische Funktion zugeordnet werden.
  • Auch kann das erste Berechnungsmodul 12 weitere Temperaturwerte bis Tn ausgehend von den Eingangswerten P1 bis Pm berechnen. Die Anzahl an Temperaturwerten n kann gleich oder verschieden zu der Anzahl m an Eingangswerten sein. Die jeweiligen Temperaturwerte T1 bis Tn hängen linear von den Eingangswerten P1 bis Pm ab und das erste Berechnungsmodul 12 führt eine lineare Berechnung zur Erlangung der jeweiligen Temperaturwerte T1 bis Tn ausgehend von den Eingangswerten P1 bis Pm durch.
  • Die erste Temperatur und die zweite Temperatur sind beispielsweise über den nichtlinear von der ersten und zweiten Temperatur abhängigen ersten Kopplungswert R12 gegenseitig voneinander abhängig. Auch sind die weiteren Temperaturen von jeweiligen Kopplungswerten R, insbesondere voneinander, abhängig. Dabei sind die Kopplungswerte R wiederum nichtlinear von der Temperatur abhängig. Ein zweites Berechnungsmodul 16 berechnet den ersten Kopplungswert R12 abhängig von dem ersten Temperaturwert T1 und dem zweiten Temperaturwert T2 und gibt den ersten Kopplungswert R12 an das erste Berechnungsmodul 12 aus. Entsprechend werden die weiteren Kopplungswerte R abhängig von den jeweiligen Temperaturen berechnet und dem ersten Berechnungsmodul 12 übergeben. Das zweite Berechnungsmodul 16 berücksichtigt die zwischen den Temperaturwerten T vorhandenen oder die Temperaturwerte T beeinflussenden und über den jeweiligen Kopplungswert R beschreibbaren Nichtlinearitäten.
  • Das erste Berechnungsmodul 12 berechnet abhängig von dem ersten Eingangswert P1 , dem zweiten Eingangswert P2 und dem Kopplungswert R12 einen ersten Temperaturschätzwert Ts,1 an dem ersten Temperaturerfassungsbereich und einen zweiten Temperaturschätzwert Ts,2 an dem zweiten Temperaturerfassungsbereich. Es können insgesamt Temperaturschätzwerte Ts,1 bis Ts,n berechnet werden. Durch diese Aufteilung der Berechnung über ein die lineare Berechnung durchführendes erstes Berechnungsmodul 12 und die nichtlineare Berechnung durchführendes zweites Berechnungsmodul 16 können auch Temperaturen an dem ersten und zweiten Temperaturerfassungsbereich genau und schnell berechnet werden, welche einer unmittelbaren Temperaturmessung nicht zugänglich sind.
  • Während das erste Berechnungsmodul 12 eine schnelle Berechnung ermöglicht, werden durch das zweite Berechnungsmodul 16 vorhandene Nichtlinearitäten berücksichtigt und dadurch die Genauigkeit der Temperaturberechnung erhöht. Zwar ist die Berechnung in dem zweiten Berechnungsmodul 16 aufwendiger, wird durch die Ausgliederung der linearen Berechnung in das erste Berechnungsmodul 12 jedoch im Umfang begrenzt. Die Temperaturberechnung kann dadurch genauer und in Echtzeit erfolgen.
  • Der erste oder zweite Temperaturschätzwert Ts,1 , Ts,2 kann die höchste Temperatur, beispielsweise die Hotspot-Temperatur, in der elektrischen Antriebseinheit, beispielsweise in dem Stator, sein. Der erste oder zweite Temperaturschätzwert Ts,1 , Ts,2 kann die Temperatur der Magneten in dem Rotor sein. Der erste oder zweite Temperaturschätzwert Ts,1 , Ts,2 kann auch die Temperatur in der Leistungselektronik sein.
  • Die Temperaturberechnung in dem ersten Berechnungsmodul 12 erfolgt unter Berücksichtigung wenigstens eines ersten Temperaturmesswerts Tm durch Einbezug eines geschlossenen Regelkreises. Das erste Berechnungsmodul 12 berücksichtigt dabei den ersten Temperaturmesswert Tm bei der Berechnung des ersten und zweiten Temperaturschätzwerts Ts,1 , Ts,2 , indem der erste und zweite Temperaturschätzwert Ts,1 , Ts,2 abhängig von einer Abweichung zwischen einem ersten Temperaturberechnungswert und dem ersten Temperaturmesswert Tm angepasst werden. Dadurch kann die Genauigkeit des jeweiligen berechneten Temperaturschätzwerts Ts,1 bis Ts,n erhöht werden.
  • Das erste Berechnungsmodul 12 kann einen Zustandsbeobachter, beispielsweise nach Luenberger, einbeziehen. Dabei wird die Berechnung einer nicht messbaren Temperatur, die dem ersten Temperaturschätzwert Ts,1 zugeordnet ist über die Höhe der Abweichung zwischen einer messbaren Temperatur, die dem ersten Temperaturmesswert Tm entspricht und einem durch das erste Berechnungsmodul 12 ermittelten ersten Temperaturberechnungswert an dem Temperaturerfassungsbereich der gemessenen Temperatur geregelt.
  • In 2 ist ein Blockdiagramm eines Verfahrens 10 zur Temperaturberechnung in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Die Eingangswerte P, beispielsweise die Verlustleistungen, können von jeweiligen Anfangswerten, beispielsweise von einem elektrischen Strom I, abhängen. Auch kann die Verlustleistung Pk einer Kupplung an das erste Berechnungsmodul 12 übermittelt werden. Die Verlustleistungen des Stators 18, des Rotors 20 und der Leistungselektronik 22 werden als Eingangswerte P durch das Übersetzungsmodul 14 berechnet und der Temperaturberechnung 11 übergeben.
  • Bei der Temperaturberechnung 11 werden die Eingangswerte P von dem ersten Berechnungsmodul 12 verarbeitet. Beispielsweise kann ein erster Temperaturerfassungsbereich mit einer ersten Temperatur dem Stator, ein zweiter Temperaturerfassungsbereich mit einer zweiten Temperatur der Leistungselektronik, ein dritter Temperaturerfassungsbereich mit einer dritten Temperatur dem Rotor und ein vierter Temperaturerfassungsbereich mit einer vierten Temperatur einem den Rotor aufnehmenden Rotorträger zugeordnet sein. Das erste Berechnungsmodul 12 berechnet abhängig von den Eingangswerten P den jeweils davon linear abhängigen ersten Temperaturwert T1 der ersten Temperatur, den zweiten Temperaturwert T2 der zweiten Temperatur, den dritten Temperaturwert T3 der dritten Temperatur und den vierten Temperaturwert T4 der vierten Temperatur über ein lineares Zustandsraummodell. Das erste Berechnungsmodul 12 kann dabei eine RC-Netzwerkmodellbildung und/oder eine Modellordnungsreduktion aus einer numerischen Modellierung, beispielsweise einer FEM, durchführen.
  • Die erste, zweite, dritte und vierte Temperatur sind jeweils über einen nichtlinear von der jeweiligen Temperatur abhängigen Kopplungswert W abhängig. Die Kopplungswerte W können jeweils eine Wärmeflussmenge zwischen den einzelnen Temperaturerfassungsbereichen oder zwischen den Temperaturerfassungsbereichen und einer Umgebung sein. Beispielsweise kann ein erster Kopplungswert W1 eine Wärmeflussmenge zwischen dem ersten Temperaturerfassungsbereich, hier dem Stator zugeordnet und dem zweiten Temperaturerfassungsbereich, hier der Leistungselektronik zugeordnet, sein. Dabei hängt diese Wärmeflussmenge von dem ersten und zweiten Temperaturwert T1 , T2 und von einem ersten Wärmewiderstand R1 zwischen dem ersten und zweiten Temperaturerfassungsbereich ab. Der erste Wärmewiderstand R1 kann die Verbindung zwischen dem ersten und zweiten Temperaturerfassungsbereich, die beispielsweise Stromschienen umfasst, kennzeichnen. Entsprechend kann ein zweiter Kopplungswert W2 eine Wärmeflussmenge zwischen dem dritten Temperaturerfassungsbereich, hier dem Rotor zugeordnet und dem vierten Temperaturerfassungsbereich, hier dem Rotorträger zugeordnet, sein. Dabei hängt diese Wärmeflussmenge von dem dritten und vierten Temperaturwert T3 , T4 und von einem zweiten Wärmewiderstand R2 zwischen dem dritten und vierten Temperaturerfassungsbereich ab. Der zweite Wärmewiderstand R2 kann die Verbindung zwischen dem dritten und vierten Temperaturerfassungsbereich kennzeichnen.
  • Auch kann die Temperatur wiederum von der Drehzahl abhängen. Die Drehzahl wird als Drehzahlwert gemessen und dem zweiten Berechnungsmodul ebenfalls übergeben. Beispielsweise kann der jeweilige Wärmewiderstand über den Zusammenhang zwischen der Temperatur und der Drehzahl auch als abhängig von dem Drehzahlwert ausgedrückt werden.
  • Ein zweites Berechnungsmodul 16 berechnet den ersten Kopplungswert W1 und den zweiten Kopplungswert W2 abhängig von dem jeweiligen Temperaturwert T1 bis T4 und abhängig von dem ersten und zweiten Wärmewiderstand R1 , R2 . Das zweite Berechnungsmodul 16 kann den ersten und zweiten Kopplungswert W1 , W2 den jeweiligen Temperaturwerten über wenigstens eine Lookup-Tabelle und/oder durch eine analytische Funktion zuordnen.
  • Es können weitere Kopplungswerte Wu berechnet werden, die jeweils den Wärmefluss zwischen einem Temperaturerfassungsbereich und der Umgebung abhängig von dem Temperaturwert, der dem Temperaturerfassungsbereich zugeordnet ist und dem Wärmewiderstand Ru , der nichtlinear von der Temperaturdifferenz zwischen dem Temperaturwert und der Umgebungstemperatur Te abhängt, kennzeichnen. Dabei kann ein erster Wärmewiderstand Ru,1 den radialen Wärmeübergang zwischen dem Rotor und der Umgebung, ein zweiter Wärmewiderstand Ru,2 den axialen Wärmeübergang zwischen dem Rotor und der Umgebung und ein dritter Wärmewiderstand Ru,3 einen Wärmeübergang zwischen dem Rotorträger und der Umgebung abbilden. Es können auch eine Mehrzahl an dritten Wärmewiderständen Ru,3 vorgesehen sein. Die Umgebungstemperatur Te kann beispielsweise als Lufttemperatur gemessen sein und dem zweiten Berechnungsmodul 16 bereitgestellt werden. Das zweite Berechnungsmodul 16 gibt die Kopplungswerte W1 , W2 , Wu an das erste Berechnungsmodul 12 aus, welches davon abhängig die Temperaturschätzwerte Ts berechnet und ausgibt.
  • Das erste Berechnungsmodul 12 verarbeitet zusätzlich einen ersten Temperaturmesswert Tm in einem Zustandsbeobachter nach Luenburger. Dabei wird ein durch das erste Berechnungsmodul 12 ermittelter Temperaturberechnungswert mit dem ersten Temperaturmesswert Tm verglichen und abhängig von dieser Abweichung werden die Temperaturschätzwerte Ts angepasst und ausgegeben. Durch diese Abstimmung kann eine genauere Berechnung der Temperaturschätzwerte erfolgen.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Verfahren
    11
    Temperaturberechnung
    12
    erstes Berechnungsmodul
    14
    Übersetzungsmodul
    16
    zweites Berechnungsmodul
    18
    Stator
    20
    Rotor
    22
    Leistungselektronik
    I
    Strom
    P1
    erster Eingangswert
    P2
    zweiter Eingangswert
    Pm
    Eingangswert
    Pk
    Verlustleistung
    R
    Kopplungswert
    R12
    erster Kopplungswert
    R1
    erster Wärmewiderstand
    R2
    zweiter Wärmewiderstand
    Ru
    Wärmewiderstand
    Ru,1
    erster Wärmewiderstand
    Ru,2
    zweiter Wärmewiderstand
    Ru,3
    dritter Wärmewiderstand
    T
    Temperaturwert
    T1
    erster Temperaturwert
    T2
    zweiter Temperaturwert
    T3
    dritter Temperaturwert
    T4
    vierter Temperaturwert
    Te
    Umgebungstemperatur
    Tn
    Temperaturwert
    Tm
    Temperaturmesswert
    Ts,1
    erster Temperaturschätzwert
    Ts,2
    zweiter Temperaturschätzwert
    Ts,n
    Temperaturschätzwert Drehzahlwert
    W
    Kopplungswert
    W1
    erster Kopplungswert
    W2
    zweiter Kopplungswert
    Wu
    Kopplungswert

Claims (10)

  1. Verfahren (10) zur Temperaturberechnung in einer elektrischen Antriebseinheit aufweisend einen ersten Temperaturerfassungsbereich mit einer ersten Temperatur und einen zweiten Temperaturerfassungsbereich mit einer zweiten Temperatur, wobei zumindest die erste Temperatur über einen nichtlinear von der ersten Temperatur abhängigen ersten Kopplungswert (R12, W1) beeinflusst wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturberechnung an dem ersten und zweiten Temperaturerfassungsbereich erfolgt, indem ein erstes Berechnungsmodul (12) einen ersten Temperaturwert (T1) des ersten Temperaturerfassungsbereichs linear abhängig von einem ersten Eingangswert (P1) und einen zweiten Temperaturwert (T2) des zweiten Temperaturerfassungsbereichs linear abhängig von einem zweiten Eingangswert (P2) berechnet und ein zweites Berechnungsmodul (16) den ersten Kopplungswert (R12, W1) zumindest abhängig von dem ersten Temperaturwert (T1) berechnet und an das erste Berechnungsmodul (12) ausgibt und das erste Berechnungsmodul (12) abhängig von dem ersten und zweiten Eingangswert (P1, P2) und dem ersten Kopplungswert (R12, W1) eine erste Schätztemperatur (Ts,1) an dem ersten Temperaturerfassungsbereich und eine zweite Schätztemperatur (Ts,2) an dem zweiten Temperaturerfassungsbereich berechnet.
  2. Verfahren (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kopplungswert (R12, W1) einen Wärmefluss zumindest in Bezug auf den ersten Temperaturerfassungsbereich kennzeichnet.
  3. Verfahren (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kopplungswert (R12, W1) abhängig von dem ersten und zweiten Temperaturwert (T1, T2) ist.
  4. Verfahren (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Temperatur über den ersten Kopplungswert (R12, W1) voneinander abhängen.
  5. Verfahren (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und zweite Temperaturerfassungsbereich durch einen Kopplungsbereich wärmewirksam miteinander gekoppelt sind und der erste Kopplungswert (R12, W1) eine den Wärmefluss in dem Kopplungsbereich kennzeichnende Größe ist.
  6. Verfahren (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Berechnungsmodul (12) eine lineare Berechnung des ersten Temperaturwerts (T1) zumindest abhängig von dem ersten Eingangswert (P1) und das zweite Berechnungsmodul (16) eine nichtlineare Berechnung des ersten Kopplungswerts (R12, W1) zumindest abhängig von dem ersten Temperaturwert (T1) durchführt.
  7. Verfahren (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturberechnung unter Berücksichtigung wenigstens eines ersten Temperaturmesswerts (Tm) durch Einbezug eines geschlossenen Regelkreises ausgeführt wird.
  8. Verfahren (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Berechnungsmodul (12) den ersten Temperaturmesswert (Tm) bei der Berechnung des ersten und zweiten Temperaturschätzwerts (Ts,1, Ts,2) berücksichtigt, indem der erste und zweite Temperaturschätzwert (Ts,1, Ts,2) abhängig von einer Abweichung zwischen einem ersten Temperaturberechnungswert und dem ersten Temperaturmesswert (Tm) angepasst wird.
  9. Verfahren (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Antriebseinheit einen Elektromotor und eine diesen ansteuernde Leistungselektronik (22) aufweist und der erste und zweite Temperaturerfassungsbereich jeweils dem Elektromotor und/oder der Leistungselektronik (22) zugeordnet sind.
  10. Elektrische Antriebseinheit in einem Fahrzeug bei der die Temperaturberechnung an einem ersten und zweiten Temperaturerfassungsbereich durch ein Verfahren (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche erfolgt.
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