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STAND DER TECHNIK DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf einen thermischen variablen
Betriebsregler bzw. thermischen Regler variablen Betriebs und ein
Verfahren zur Steuerung einer Betriebsvorrichtung und genauer auf
einen thermischen variablen Betriebsregler thermischen Regler variablen
Betriebs mit einer Betriebsvorrichtung, welche sich beim Betrieb aufheizt,
und ein Verfahren zur Steuerung einer derartigen Betriebsvorrichtung.
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2. Beschreibung des Standes
der Technik
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Es
wurden thermische variable Betriebsregler des zuvor genannten Typs
vorgeschlagen. Es sind thermische variable Betriebsregler bekannt,
welche die maximale Betriebsgeschwindigkeit bzw. Drehzahl des Motors
reduzieren, wenn der Motorlastfaktor einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet.
Der thermische variable Betriebsregler berechnet einen Motorlastfaktor
auf der Grundlage des Verhältnisses zwischen
einem Lastbestimmungswert, welcher durch Integration des Quadratwerts
des Motorstromwerts proportional zu einer Erhöhung bei der Temperatur eines
als Betriebsvorrichtung dienenden Motors, und einem Überlastbestimmungswert
entsprechend der bewerteten Last. Ein derartiger thermischer variabler
Betriebsregler ist beispielsweise in der japanischen Patentanmeldungsoffenlegungsschrift
Nr.
JP-A09-292020 beschrieben.
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Der
beschriebene thermische variable Betriebsregler hat jedoch das folgende
Problem. Da der Integralwert des Quadratwerts des Motorstromwerts nicht
immer die (nachfolgend als die "Motortemperatur" bezeichnete) Temperatur
des Motors richtig wiedergibt, wird die Ausgabe aus dem Motor manchmal unnötigerweise
reduziert. Um ein derartiges Problem zu lösen, kann die Ausgabe aus dem
Motor direkt auf der Grundlage der Motortemperatur begrenzt werden.
Wenn sich die Motortemperatur jedoch rapide ändert, nimmt das Maß, mit welchem
die Ausgabe aus dem Motor geregelt wird, rapide zu, und daher ändert sich
die Ausgabe aus dem Motor rapide. Als Folge davon tritt ein Drehmomentschock
beispielsweise auf, wenn der Motor als die Antriebseinheit für ein Fahrzeug
Verwendung findet. Alternativ kann die Ausgabe aus dem Motor unter
Verwendung einer Begrenzungstemperatur (das ist die Temperatur,
auf der Grundlage welcher die Ausgabe aus dem Motor begrenzt ist)
begrenzt werden, was durch Glätten
der Motortemperatur unter Verwendung einer hohen Zeitkonstante erlangt
wird, so dass Änderungen
bei der Motortemperatur allmählicher
sind. In diesem Fall dauert es, auch wenn die erfasste Motortemperatur unter
der Temperatur liegt, bei welcher der Motor ausgeschaltet würde, wenn
die Begrenzungstemperatur eine AusschaltSchwellenwerttemperatur überschreitet,
bei welcher der Grenzwert 100 % wird, eine lange Zeit, dass die
Begrenzung der Temperatur geringer als die AusschaltSchwellenwerttemperatur wird,
da die Begrenzungstemperatur durch Glätten der Motortemperatur erlangt
wird. Als Folge davon wird ein Neustart der Ausgabe aus dem Motor
verzögert.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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In
Anbetracht der zuvor erwähnten
Umstände
stellt die Erfindung einen thermischen variablen Betriebsregler,
welcher den Betrieb einer Betriebsvorrichtung unter Verwendung der
Temperatur der Betriebsvorrichtung richtiger bzw. geeigneter begrenzt,
und ein Verfahren zur Steuerung einer derartigen Betriebsvorrichtung
zur Verfügung.
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Ein
erster Aspekt der Erfindung bezieht sich auf einen thermischen variablen
Betriebsregler, der mit einer Betriebsvorrichtung ausgestattet ist,
welche sich beim Betrieb aufheizt, wie beispielsweise ein Elektromotor,
ein Elektroenergiegenerator, eine Antriebsschaltung, welche den
Elektromotor oder den Elektroenergiegenerator antreibt bzw. ansteuert,
und ein Spannungswandler, welcher eine Spannung von elektrischer
Energie bzw. Elektroenergie wandelt. Der thermische variable Betriebsregler
umfasst eine Temperaturerfassungseinrichtung zur Erfassung der Temperatur
der Betriebsvorrichtung; eine Begrenzungstemperatursetzeinrichtung
zum Setzen der Begrenzungstemperatur, auf der Grundlage welcher
der Betrieb der Betriebsvorrichtung begrenzt ist, wobei die Begrenzungstemperatur
auf eine geglättete
Temperatur gesetzt ist, welche durch Durchführen eines vorbestimmten Glättungsprozesses
bzw. Glättungsvorgangs
auf der erfassten Temperatur erlangt wird, wenn der Änderungsbetrag
der erfassten Temperatur gleich oder geringer als der vorbestimmte Änderungsbetrag
ist; und die Begrenzungstemperatur wird ohne Verwendung der erfassten
Temperatur gesetzt, wenn der Änderungsbetrag
der erfassten Temperatur größer als
der vorbestimmte Änderungsbetrag
ist; und eine Betriebseinrichtung zum Betrieb der Betriebsvorrichtung,
und Betreiben der Betriebsvorrichtung, und zum progressiven Begrenzen
des Betriebs der Betriebsvorrichtung mit zunehmender Begrenzungstemperatur.
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Mit
dem thermischen variablen Betriebsregler gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung
wird die Begrenzungstemperatur, wenn der Änderungsbetrag der Temperatur
der Betriebsvorrichtung gleich oder kleiner als der vorbestimmte Änderungsbetrag
ist, auf die geglättete
Temperatur gesetzt, die durch Durchführen des vorbestimmten Glättungsprozesses bzw.
Glättungsvorgangs
auf die Temperatur der Betriebsvorrichtung erlangt wird. Außerdem wird
der Betrieb der Betriebsvorrichtung mit zunehmender Begrenzungstemperatur
progressive begrenzt. Andererseits wird die Begrenzungstemperatur,
wenn der Änderungsbetrag
der Temperatur der Betriebsvorrichtung größer als der vorbestimmte Änderungsbetrag
ist, ohne Verwendung der Temperatur der Betriebsvorrichtung gesetzt.
Zudem wird der Betrieb der Betriebsvorrichtung mit zunehmender Begrenzungstemperatur
progressive begrenzt. Es wird nämlich, wenn
der Änderungsbetrag
der Temperatur der Betriebsvorrichtung größer als der vorbestimmte Änderungsbetrag
ist, bestimmt, dass es eine Anormalität bei der Erfassung der Temperatur
gibt, und die Begrenzungstemperatur wird ohne Verwendung der anormal
erfassten Temperatur gesetzt. Es ist daher möglich, eine unnötige Begrenzung
des Betriebs der Betriebsvorrichtung auf der Grundlage der anormal erfassten
Temperatur zu unterbinden. Beispiele der Betriebsvorrichtung sind
ein Elektromotor, ein Elektroenergiegenerator, eine Antriebsschaltung,
welche den Elektromotor oder den Elektroenergiegenerator antreibt,
und ein Spannungswandler, welcher eine Spannung von elektrischer
Energie wandelt.
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Bei
dem ersten Aspekt kann die Begrenzungstemperatursetzeinrichtung
die Begrenzungstemperatur auf die geglättete Temperatur setzen, welche
durch Durchführen
des vorbestimmten Glättungsprozesses
bzw. -vorgangs auf der bzw. für
die Temperatur erlangt wird, welche erfasst ist, als die letzte
geglättete
Temperatur erlangt wurde, wenn der Betrag einer Änderung der erfassten Temperatur
größer als
der vorbestimmte Änderungsbetrag
ist. Folglich wird die Begrenzungstemperatur, anstelle einer Verwendung
der anormal erfassten Temperatur, unter Verwendung der Temperatur
gesetzt, welche erfasst wurde, als die letzte geglättete Temperatur
erlangt wurde. Es ist daher möglich,
die unnötige
Begrenzung des Betriebs der Betriebsvorrichtung auf der Grundlage
der anormal erfassten Temperatur geeigneter zu unterbinden.
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Bei
dem ersten Aspekt kann die Begrenzungstemperatursetzeinrichtung
die Begrenzungstemperatur auf die geglättete Temperatur setzen, welche
durch Durchführen
des vorbestimmten Glättungsprozesses
bzw. -vorgangs auf die erfasste Temperatur erlangt wird, wenn die
geglättete
Temperatur gleich oder geringer bzw. kleiner als die vorbestimmte
Temperatur ist; und die Begrenzungstemperatur auf die vorbestimmte
Temperatur setzen, wenn die geglättete
Temperatur, welche durch Durchführen des
Glättungsvorgangs
auf die erfasste Temperatur erlangt ist, höher als die vorbestimmte Temperatur ist.
Wenn die Temperatur der Betriebsvorrichtung abnimmt, wird die geglättete Temperatur
sofort gleich oder geringer als die vorbestimmte Temperatur. Dementsprechend
ist es möglich,
auf der Grundlage der auf die geglättete Temperatur gesetzten
Begrenzungstemperatur das Maß sofort
zu vermindern, auf welches der Betrieb der Betriebsvorrichtung begrenzt ist.
In diesem Fall kann die vorbestimmte Temperatur eine Temperatur
sein, bei welcher die Betriebseinrichtung die Betriebsvorrichtung
ausschaltet.
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Ein
zweiter Aspekt der Erfindung bezieht sich auf einen thermischen
variablen Betriebsregler, der mit einer Betriebsvorrichtung ausgestattet
ist, welche sich während
eines Betriebs aufheizt. Der thermische variable Betriebsregler
umfasst eine Temperaturerfassungseinrichtung zur Erfassung der Temperatur der
Betriebsvorrichtung; eine Begrenzungstemperatursetzeinrichtung zum
Setzen der Begrenzungstemperatur, auf der Grundlage welcher der
Betrieb der Betriebsvorrichtung begrenzt ist, wobei die Begrenzungstemperatur
auf die geglättete
Temperatur gesetzt ist, die durch Durchführen des vorbestimmten Glättungsprozesses
auf die erfasste Temperatur erlangt ist, wenn die geglättete Temperatur
gleich oder geringer bzw. kleiner als die vorbestimmte Temperatur
ist; und die Begrenzungstemperatur wird auf die vorbestimmte Temperatur
gesetzt, wenn die geglättete
Temperatur, die durch Durchführen
des vorbestimmten Glättungsprozesses für die erfasste
Temperatur erlangt ist, höher
als die vorbestimmte Temperatur ist; und eine Betriebseinrichtung
zum Betrieb der Betriebsvorrichtung, und zum progressiven Begrenzen
des Betriebs der Betriebsvorrichtung mit zunehmender Begrenzungstemperatur.
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Mit
dem thermischen variablen Betriebsregler gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung
wird, wenn die geglättete
Temperatur, welche durch Durchführen
des vorbestimmten Glättungsprozesses für die Temperatur
der Betriebsvorrichtung erlangt wird, welche sich während eines
Betriebs aufheizt, gleich oder geringer als die vorbestimmte Temperatur ist,
die Begrenzungstemperatur auf die geglättete Temperatur gesetzt. Außerdem wird
der Betrieb der Betriebsvorrichtung mit zunehmender Begrenzungstemperatur
progressive begrenzt. Andererseits wird, wenn die geglättete Temperatur,
welche durch Durchführen
des vorbestimmten Glättungsprozesses auf
die Temperatur der Betriebsvorrichtung erlangt wird, höher als
die vorbestimmte Temperatur ist, die Begrenzungstemperatur auf die
vorbestimmte Temperatur gesetzt. Außerdem wird der Betrieb der
Betriebsvorrichtung mit zunehmender Begrenzungstemperatur progressive
begrenzt. Die Begrenzungstemperatur wird nämlich durch die vorbestimmte Temperatur
begrenzt. Wenn die Temperatur der Betriebsvorrichtung abnimmt, wird
die geglättete
Temperatur sofort gleich oder geringer bzw. kleiner als die vorbestimmte
Temperatur. Es ist daher möglich,
auf der Grundlage der auf die geglättete Temperatur gesetzten
Begrenzungstemperatur das Maß sofort
zu verringern, auf welches der Betrieb der Betriebsvorrichtung begrenzt
ist. In diesem Fall sind Beispiele der Betriebsvorrichtung ein Elektromotor,
ein Elektroenergiegenerator, eine Antriebsschaltung, welche den
Elektromotor oder den Elektroenergiegenerator antreibt bzw. ansteuert,
und ein Spannungswandler, welcher eine Spannung einer elektrischen
Energie wandelt. Außerdem
kann die vorbestimmte Temperatur eine Temperatur sein, bei welcher
die Betriebseinrichtung die Betriebsvorrichtung ausschaltet.
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Bei
dem ersten oder zweiten Aspekt kann der vorbestimmte Glättungsprozess
ein Prozess bzw. Vorgang sein, bei welchem die geglättete Temperatur erlangt
wird, indem ein Wert, welcher erlangt wird, indem die Differenz
zwischen der erfassten Temperatur und der bereits gesetzten Begrenzungstemperatur durch
eine vorbestimmte Zahl "n" dividiert wird,
zu der bereits gesetzten Begrenzungstemperatur addiert wird, um
die geglättete
Temperatur näher
an die erfasste Temperatur heranzubringen. Die vorbestimmte Zahl "n" variiert abhängig von den Zeitintervallen
eines Setzens der Begrenzungstemperatur. Ist das Zeitintervall 50
bis 100 Millisekunden (msek), kann die vorbestimmte Zahl "n" ungefähr 2 bis ungefähr 10 sein.
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Ein
dritter Aspekt der Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum
Steuern einer Betriebsvorrichtung, welche sich während eines Betriebs aufheizt. Das
Verfahren umfasst (a) Setzen der Begrenzungstemperatur, auf der
Grundlage welcher der Betrieb der Betriebsvorrichtung begrenzt ist,
wobei die Begrenzungstemperatur auf die geglättete Temperatur gesetzt ist,
welche durch Durchführen
des vorbestimmten Glättungsprozesses
bzw. Glättungsvorgangs
für die
Temperatur der Betriebsvorrichtung erlangt wird, wenn der Änderungsbetrag
der Temperatur des thermischen variablen Betriebsreglers gleich oder
geringer bzw. kleiner als ein vorbestimmter Änderungsbetrag ist; und die
Begrenzungstemperatur wird auf die geglättete Temperatur gesetzt, welche erlangt
wird, indem der vorbestimmte Glättungsprozess
für die
Temperatur der Betriebsvorrichtung durchgeführt wird, die erfasst ist,
als die letzte geglättete
Temperatur erlangt wurde, wenn der Änderungsbetrag der Temperatur
der Betriebsvorrichtung größer als
der vorbestimmte Änderungsbetrag
ist; und (b) progressives Begrenzen des Betriebs der Betriebsvorrichtung
mit zunehmender Begrenzungstemperatur.
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Mit
dem Verfahren zum Steuern der Betriebsvorrichtung gemäß dem dritten
Aspekt der Erfindung wird die Begrenzungstemperatur, wenn der Änderungsbetrag
der Temperatur der Betriebsvorrichtung, die sich während eines
Betriebs aufheizt, gleich oder kleiner als der vorbestimmte Änderungsbetrag
ist, auf die geglättete
Temperatur gesetzt, die durch Durchführen des vorbestimmten Glättungsprozesses
bzw. Glättungsvorgangs
für die
Temperatur der Betriebsvorrichtung erlangt wird. Außerdem wird der
Betrieb der Betriebsvorrichtung mit zunehmender Begrenzungstemperatur
progressive begrenzt. Andererseits wird die Begrenzungstemperatur,
wenn der Änderungsbetrag
der Temperatur der Betriebsvorrichtung größer als der vorbestimmte Änderungsbetrag
ist, auf die geglättete
Temperatur gesetzt, die erlangt wird, indem der vorbestimmte Glättungsprozess
für die
Temperatur der Betriebsvorrichtung durchgeführt wird, die erfasst ist,
als die letzte geglättete
Temperatur erlangt wurde. Außerdem
wird der Betrieb der Betriebsvorrichtung mit zunehmender Begrenzungstemperatur
progressive begrenzt. Es wird nämlich,
wenn der Änderungsbetrag
der Temperatur der Betriebsvorrichtung größer als der vorbestimmte Änderungsbetrag
ist, bestimmt, dass es eine Anormalität bei der Erfassung der Temperatur
gibt, und die Begrenzungstemperatur wird ohne Verwendung der anormal
erfassten Temperatur gesetzt. Es ist folglich möglich, eine unnötige Begrenzung
des Betriebs der Betriebsvorrichtung auf der Grundlage der anormal
erfassten Temperatur zu unterbinden. Beispiele der Betriebsvorrichtung
sind ein Elektromotor, ein Elektroenergiegenerator, eine Antriebsschaltung,
welche den Elektromotor oder den Elektroenergiegenerator antreibt,
und ein Spannungswandler, welcher eine Spannung von elektrischer
Energie wandelt.
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Ein
vierter Aspekt der Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur
Steuerung einer Betriebvorrichtung, welche sich während eines
Betriebs aufheizt. Das Verfahren umfasst (a) Setzen der Begrenzungstemperatur,
auf der Grundlage welcher der Betrieb der Betriebsvorrichtung begrenzt
ist, wobei die Begrenzungstemperatur auf die geglättete Temperatur gesetzt
wird, die durch Durchführen
des vorbestimmten Glättungsprozesses
für die
Temperatur der Betriebsvorrichtung erlangt wird, wenn die geglättete Temperatur
gleich oder geringer bzw. kleiner als die vorbestimmte Temperatur
ist; und die Begrenzungstemperatur wird auf die vorbestimmte Temperatur
gesetzt, wenn die geglättete
Temperatur, die durch Durchführen
des vorbestimmten Glättungsprozesses für die Temperatur
der Betriebsvorrichtung erlangt ist, höher als die vorbestimmte Temperatur
ist; und (b) progressives Begrenzen des Betriebs der Betriebsvorrichtung
mit zunehmender Begrenzungstemperatur.
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Mit
dem Verfahren zum Steuern der Betriebsvorrichtung gemäß dem vierten
Aspekt der Erfindung wird, wenn die geglättete Temperatur, welche durch
Durchführen
des vorbestimmten Glättungsprozesses
für die
Temperatur der Betriebsvorrichtung erlangt wird, welche sich während eines
Betriebs aufheizt, gleich oder geringer als die vorbestimmte Temperatur
ist, die Begrenzungstemperatur auf die geglättete Temperatur gesetzt. Außerdem wird
der Betrieb der Betriebsvorrichtung mit zunehmender Begrenzungstemperatur
progressive begrenzt. Andererseits wird, wenn die geglättete Temperatur,
welche durch Durchführen
des vorbestimmten Glättungsprozesses
für die
Temperatur der Betriebsvorrichtung erlangt wird, höher als
die vorbestimmte Temperatur ist, die Begrenzungstemperatur auf die
vorbestimmte Temperatur gesetzt. Außerdem wird der Betrieb der Betriebsvorrichtung
mit zunehmender Begrenzungstemperatur progressive begrenzt. Die
Begrenzungstemperatur ist nämlich
durch die vorbestimmte Temperatur begrenzt. Wenn die Temperatur
der Betriebsvorrichtung abnimmt, wird die geglättete Temperatur sofort gleich
oder geringer bzw. kleiner als die vorbestimmte Temperatur. Es ist
daher möglich,
auf der Grundlage der auf die geglättete Temperatur gesetzten
Begrenzungstemperatur das Maß sofort
zu verringern, auf welches der Betrieb der Betriebsvorrichtung begrenzt
ist. In diesem Fall sind Beispiele der Betriebsvorrichtung ein Elektromotor,
ein Elektroenergiegenerator, eine Antriebsschaltung, welche den Elektromotor
oder den Elektroenergiegenerator antreibt bzw. ansteuert, und ein
Spannungswandler, welcher eine Spannung einer elektrischen Energie wandelt.
Außerdem
kann die vorbestimmte Temperatur eine Temperatur sein, bei welcher
die Betriebseinrichtung die Betriebsvorrichtung ausschaltet.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
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Die
Merkmale und ihre Vorteile und technische und gewerbliche Bedeutung
dieser Erfindung werden besser verstanden, indem die folgende ausführliche
Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung
unter Berücksichtigung
der beiliegenden Zeichnung gelesen wird. Es zeigen:
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1 die
schematische Ansicht eines elektrischen Fahrzeugs 20, das
mit einem thermischen variablen Betriebsregler ausgestattet ist,
der einen als eine Betriebsvorrichtung dienenden Inverter 24 umfasst,
gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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2 das
Flussdiagramm, das ein Beispiel der Lastbegrenzungsratesetzroutine
zeigt, die durch eine elektronische Steuereinheit 40 durchgeführt wird;
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3 den
Graphen zur Beschreibung, wie eine geglättete Temperatur Ttmp durch
Glätten
einer Invertertemperatur Tinv berechnet wird;
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4 den
Graphen zur Beschreibung eines Beispiels der Beziehung zwischen
einem Lastbegrenzungsmaß bzw.
einer Lastbegrenzungsrate R und einer Begrenzungstemperatur Tset;
und
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5 den
Graphen zur Beschreibung, wie sich die Invertertemperatur Tinv,
die Begrenzungstemperatur Tset, und das Vergleichsbeispiel über der Zeit ändern, wenn
die Lastbegrenzungsratesetzroutine wiederholt durchgeführt wird.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEISPIELAUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Bei
der folgenden Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen wird
die vorliegende Erfindung in Hinblick auf ein Beispielausführungsbeispiel ausführlicher
beschrieben.
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1 veranschaulicht
die schematische Ansicht eines elektrischen Fahrzeugs 20,
das einen thermischen variablen Betriebsregler gemäß dem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung aufweist. Der thermische variable Betriebsregler
umfasst einen Inverter 24, welcher als eine Betriebsvorrichtung
dient. Wie in 1 gezeigt, umfasst das Elektrofahrzeug 20 bei
dem Ausführungsbeispiel
einen Motor 22, welcher zum Antrieb des Elektrofahrzeugs 20 Verwendung
findet und welcher aus einem bekannten Synchrongeneratormotor gebildet
ist, welcher Kraft bzw. Energie an Antriebsräder 30a und 30b ausgibt;
der Inverter 24, der von einer Batterie 26 zugeführte Gleichstromelektroenergie
in Pseudodreiphasenwechselstromelektroenergie wandelt, und die Pseudodreiphasenwechselstromelektroenergie
dem Motor 22 zuführt;
und eine (nachfolgend einfach als eine "ECU" bezeichnete)
elektronische Steuereinheit 40, welche eine Steuerung des gesamten
Fahrzeugs einschließlich
einer Steuerung des Inverters 24 durchführt.
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Die
ECU 40 ist aus einem Mikroprozessor gebildet, welcher hauptsächlich eine
CPU 42 umfasst. Zusätzlich
zu der CPU 42 umfasst die ECU 40 ein ROM 44,
welches Verarbeitungsprogramme speichert; ein RAM 46, welches
Daten zeitweise speichert; einen (nicht abgebildeten) Eingangsanschluss; und
einen (nicht abgebildeten) Ausgangsanschluss. Die ECU 40 empfängt, durch
den Eingangsanschluss, einen Drehwinkel α, der von einem Drehwinkelsensor 22a gesendet
wird, welcher den Drehwinkel des Motors 22 erfasst; eine
Invertertemperatur Tinv, die von einem Temperatursensor 24a übertragen
wird, welcher mit dem Inverter 24 verbunden ist; eine Schaltposition
SP, die von einem Schaltpositionssensor 52 gesendet wird,
der die Position eines Schalthebels 51 erfasst; eine Fahrpedalposition
Acc, die von einem Fahrpedalpositionssensor 54 gesendet
wird, der die Position eines Fahrpedals 53 erfasst; eine
Bremspedalposition BP, die von einem Bremspedalpositionssensor 56 gesendet
wird, welcher die Position eines Bremspedals 55 erfasst;
eine Fahrzeuggeschwindigkeit V, die von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 58 erfasst
wird, und dergleichen. Die ECU 40 gibt durch den Ausgangsanschluss
ein Schaltsteuersignal an ein Schaltelement des Inverters 24 zur
Steuerung des Betriebs des Motors 22 und dergleichen aus.
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Der
thermische variable Betriebsregler umfasst den als die Betriebsvorrichtung
dienenden Inverter 24. Dieser thermische variable Betriebsregler umfasst
hauptsächlich
den Inverter 24, den Temperatursensor 24a, und
die ECU 40.
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Als
Nächstes
wird der Betrieb des thermischen variablen Betriebsreglers, der
gemäß dem Ausführungsbeispiel
konfiguriert ist, insbesondere der Betrieb beschrieben, wenn die
auf dem Inverter 24 platzierte Last auf der Grundlage der
Invertertemperatur Tinv begrenzt ist. 2 veranschaulicht
das Flussdiagramm, welches ein Beispiel der durch die ECU 40 durchgeführten Lastbegrenzungsratesetzroutine
zeigt. Diese Routine wird bei vorbestimmten Zeitintervallen (beispielsweise
Zeitintervallen von mehreren Zehnern von Millisekunden (msek)) wiederholt
durchgeführt.
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Bei
der Lastbegrenzungsratesetzroutine empfängt die CPU 42 der
ECU 40 zuerst die von dem Temperatursensor 24a gesendete
Invertertemperatur Tinv (Schritt S100), berechnet einen Temperaturänderungsbetrag ΔT durch Erlangen
der Differenz zwischen der während
der derzeit durchgeführten
Routine erfassten Invertertemperatur Tinv und der während der
unmittelbar vorhergehenden Routine erfassten Invertertemperatur
Tinv (Schritt S110), und dann vergleicht sie den Temperaturänderungsbetrag ΔT mit einem
Schwellenwert (Tref (Schritt S120). Der Schwellenwert Tref wird
verwendet, um zu bestimmen, ob es bei der durch den Temperatursensor 24a durchgeführten Erfassung
eine Anormalität
gibt. Der Schwellenwert Tref kann auf einen Wert gesetzt sein, welcher
höher als
der obere Grenzwert des zulässigen Änderungsbetrags
der Temperatur des Inverters 24 ist. Ist der Temperaturänderungsbetrag ΔT größer als
der Schwellenwert Tref, wird es bestimmt, dass es eine Anormalität bei der
Erfassung gibt, und es wird eine Korrektur derart vorgenommen, dass
bei der derzeit durchgeführten
Routine, anstelle eines Verwendens der während der derzeit durchgeführten Routine
erfassten Invertertemperatur Tinv, die während der unmittelbar vorhergehenden
Routine erfasste Invertertemperatur Tinv Verwendung findet. (S130).
Wie soweit beschrieben, wird, wenn es eine Anormalität bei der
Erfassung gibt, die Invertertemperatur Tinv verwendet, welche erfasst
wird, wenn bei der Erfassung keine Anormalität vorhanden ist. Dies macht
es möglich,
die Probleme zu vermeiden, welche durch Verwendung einer anormalen
Temperatur verursacht werden, die erfasst wird, wenn es eine Anormalität bei der
Erfassung gibt.
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Nachdem
der Temperaturänderungsbetrag ΔT gleich
oder kleiner als der Schellenwert Tref ist, oder die Invertertemperatur
Tinv korrigiert wird, wird eine geglättete Temperatur Ttmp berechnet,
indem die Invertertemperatur Tinv unter Verwendung einer Begrenzungstemperatur
Tset (auf der Grundlage welcher der Betrieb des Inverters 24 begrenzt
ist), welche während
der unmittelbar vorhergehenden Routine gesetzt ist, und der Invertertemperatur
Tinv geglättet
wird (Schritt S140). Bei dem Ausführungsbeispiel wird, wie durch
die folgende Gleichung (1) gezeigt, die geglättete Temperatur Tmp berechnet, indem
der Wert, welcher durch Dividieren der Differenz zwischen der Invertertemperatur
Tinv und der während
der unmittelbar vorhergehenden Routine gesetzten Begrenzungstemperatur
Tset durch eine vorbestimmte Zahl "n" erlangt
wird, zu der Begrenzungstemperatur Tset addiert wird, welche während der
unmittelbar vorhergehenden Routine derart gesetzt ist, dass die
geglättete
Temperatur Ttmp näher an
die Invertertemperatur Tinv herankommt. Vorzugsweise ist die vorbestimmte
Zahl "n" eine Zahl von ungefähr 2 bis
ungefähr
10. Bei dem Ausführungsbeispiel
ist die vorbestimmte Zahl "n" 4 oder 5. 3 veranschaulicht
den Graphen zum Beschreiben, wie die geglättete Temperatur Ttmp durch
Glätten
der Invertertemperatur Tinv berechnet wird. In 3 gibt
jede Zeit von Zeit t1, Zeit t2, und Zeit t3 die Zeit an, bei welcher
die geglättete
Temperatur Ttmp durch Durchführen
der Lastbegrenzungsratesetzroutine berechnet wird. 3 zeigt
den Fall, bei welchem die vorbestimmte Zahl "n" 4
ist (n = 4). Wie in 3 gezeigt, kommt die geglättete Temperatur Ttmp
in Schritten bzw. Inkrementen von 1/n der Differenz zwischen der
geglätteten
Temperatur Ttmp und der Invertertemperatur Tinv näher an die
Invertertemperatur Tinv heran. Die Begrenzungstemperatur Tset wird
später
ausführlich
beschrieben. Tamp = Tset gesetzt während der
unmittelbar vorangehenden Routine + (Tinv – Tset gesetzt während der unmittelbar
vorangehenden Routine)/n (1)
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Nachdem
die geglättete
Temperatur Ttmp auf diese Weise berechnet ist, wird die geglättete Temperatur
Ttmp mit einer oberen Grenztemperatur Tmax des Inverters 24 zur
Steuerung verglichen (Schritt S150). Wenn die geglättete Temperatur
Ttmp gleich oder geringer bzw. kleiner als die obere Grenztemperatur
Tmax ist, wird die Begrenzungstemperatur Tset auf die geglättete Temperatur
Ttmp gesetzt (Schritt S160). Andererseits wird die Begrenzungstemperatur,
wenn die geglättete
Temperatur Ttmp höher
als die obere Grenztemperatur Tmax ist, auf die obere Grenztemperatur
Tmax gesetzt (Schritt S170).
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Dann
wird ein Lastbegrenzungsmaß bzw. eine
Lastbegrenzungsrate R für
den Inverter 24 auf der Grundlage der Begrenzungstemperatur
Tset gesetzt (S180), wonach die Routine endet. 4 veranschaulicht
ein Beispiel der Beziehung zwischen der Lastbegrenzungsrate R und
der Begrenzungstemperatur Tset. Bei dem in 4 gezeigten
Beispiel hat die Lastbegrenzungsrate einen Wert von 0 %, bis die
Begrenzungstemperatur Tset eine Temperatur T1 erreicht. Nachdem
die Begrenzungstemperatur Tset die Temperatur T1 erreicht, nimmt
die Lastbegrenzungsrate R linear zu, bis die Begrenzungstemperatur
Tset die obere Grenztemperatur Tmax erreicht und die Lastbegrenzungsrate
R einen Wert von 100 % annimt, wenn die obere Grenztemperatur Tmax
erreicht ist. Die Lastbegrenzungsrate R dient als die Begrenzungsrate
zur Begrenzung des Betriebs des Inverters 24. Wenn die
Antriebssteuerung des Elektrofahrzeugs 20 durchgeführt wird,
wird die Lastbegrenzungsrate R zur Begrenzung der Drehmomentausgabe
aus dem Motor 22 verwendet. Es wird nämlich der Betrieb des Inverters 24 um
50 % begrenzt, wenn die Lastbegrenzungsrate R einen Wert von 50 %
hat. Als Folge davon wird die Drehmomentausgabe aus dem Motor 22
um 50 % reduziert. Wenn die Lastbegrenzungsrate R einen Wert von
100 % hat, wird der Betrieb des Inverters 24 um 100 % begrenzt, oder
ausgeschaltet. Als Folge davon wird eine Ausgabe des Drehmoments
aus dem Motor 22 vollständig
verhindert.
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5 veranschaulicht
den Graphen zur Beschreibung, wie sich die Invertertemperatur Tinv,
die Begrenzungstemperatur Tset, und das vergleichende Beispiel über der
Zeit ändern,
wenn die Lastbegrenzungsratesetzroutine wiederholt durchgeführt wird.
In 5 zeigt die durchgezogene Linie die Begrenzungstemperatur
Tset an, die strichpunktierte Linie zeigt die Invertertemperatur
Tinv an, und die gestrichelte Linie zeigt das vergleichende Beispiel
an. Hier zeigt das vergleichende Beispiel die Begrenzungstemperatur
Tset an, wenn die Begrenzungstemperatur Tset auf die geglättete Temperatur
Ttmp gesetzt ist, auch wenn die geglättete Temperatur Ttmp die obere
Grenztemperatur Tmax überschreitet.
Wie in 5 gezeigt, nehmen sowohl die Begrenzungstemperatur
Tset als auch das vergleichende Beispiel mit zunehmender Invertertemperatur
Tinv zu. Bei der Zeit t4, bei welcher die geglättete Temperatur Ttmp die obere
Grenztemperatur Tmax überschreitet,
ist die Begrenzungstemperatur Tset auf die obere Grenztemperatur
Tmax fixiert. Im Gegensatz dazu nimmt das vergleichende Beispiel
fortgesetzt zu, ohne dass es auf die obere Grenztemperatur Tmax
fixiert ist, da die geglättete
Temperatur Ttmp mit zunehmender Invertertemperatur Tinv zunimmt.
Nach der Zeit t5, bei welcher die Invertertemperatur Tinv auf die
obere Grenztemperatur Tmax abnimmt, nimmt die Grenztemperatur Tset
mit abnehmender Invertertemperatur Tinv ab. Zu dieser Zeit nimmt auch
das vergleichende Beispiel mit abnehmender Invertertemperatur Tinv
ab. Da jedoch das vergleichende Beispiel höher als die obere Grenztemperatur
Tmax zu der Zeit t5 ist, wird das vergleichende Beispiel bei der
Zeit t6 anschließend
zu der Zeit t5 geringer als die obere Grenztemperatur Tmax. Die Lastbegrenzungsrate
R hat bei dem in 5 gezeigten Beispiel gemäß dem Ausführungsbeispiel
von der Zeit t4 bis zur Zeit t5 einen Wert von 100 %. Bei dem vergleichenden
Beispiel hat die Lastbegrenzungsrate R von der Zeit t4 bis zur Zeit
t6 einen Wert von 100 %. Daher kann gemäß dem Ausführungsbeispiel der Inverter 24 arbeiten
bzw. einen Betrieb ausführen,
auch wenn der Betrieb des Inverters 25 sogar nach der Zeit
t5 begrenzt ist. Als Folge davon kann ein Drehmoment aus dem Motor 22 ausgegeben
werden, auch wenn die Drehmomentausgabe aus dem Motor 22 begrenzt
ist. Bei dem vergleichenden Beispiel kann jedoch, da der Betrieb
des Inverters 24 bis zur Zeit t6 ausgeschaltet wird, kein
Drehmoment aus dem Motor 22 ausgegeben werden kann. Wenn
die Invertertemperatur Tinv gleich oder geringer bzw. kleiner als
der obere Grenztemperatur Tmax wird, kann der Inverter 24,
dessen Betrieb ausgeschaltet wurde, bei dem Ausführungsbeispiel einen Betrieb eher
wieder aufnehmen als bei dem vergleichenden Beispiel.
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Mit
dem thermischen variablen Betriebsregler gemäß dem Ausführungsbeispiel wird es, wenn der
Temperaturänderungsbetrag ΔT der Invertertemperatur
Tinv größer als
der Schwellenwert Tref ist, bestimmt, dass es eine Anormalität bei der
Erfassung gibt, und es wird bei der derzeit durchgeführten Routine,
anstelle eines Verwendens der bei der derzeit durchgeführten Routine
erfassten Invertertemperatur Tinv, die während der unmittelbar vorhergehenden Routine
erfasste Invertertemperatur Tinv verwendet. Dementsprechend ist
es möglich,
die Probleme zu vermeiden, welche verursacht werden, indem die anormale
Temperatur Verwendung findet, die erfasst wird, wenn es bei der
Erfassung eine Anormalität gibt,
es ist nämlich
möglich,
das Problem zu vermeiden, dass der Betrieb des Motors 22 durch
Verwendung der exzessiv hohen Lastbegrenzungsrate R unnötigerweise
begrenzt wird, welche durch Setzen der Begrenzungstemperatur Tset
auf einen exzessiv hohen Wert erlangt wird. Als Folge davon kann
die Begrenzungstemperatur Tset auf einen geeigneteren Wert gesetzt
werden, und für
den als die Betriebsvorrichtung dienenden Inverter 24 kann
die Lastbegrenzungsrate R auf einen geeigneteren Wert gesetzt werden.
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Mit
dem thermischen variablen Betriebsregler gemäß dem Ausführungsbeispiel wird, wenn die geglättete Temperatur
Ttmp, die durch Glätten
der Invertertemperatur Tinv erlangt wird, die obere Grenztemperatur
Tmax überschreitet,
die Lastbegrenzungsrate R auf der Grundlage der Begrenzungstemperatur
Tset gesetzt, die auf die obere Grenztemperatur Tmax gesetzt ist.
Daher hat der thermischen variable Betriebsregler gemäß dem Ausführungsbeispiel
die folgenden Vorteile gegenüber
dem vergleichenden Beispiel, bei welchem die Begrenzungstemperatur
Tset auf die geglättete
Temperatur Ttmp gesetzt sind, auch wenn die geglättete Temperatur Ttmp die obere
Grenztemperatur Tmax überschreitet.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel
kann, wenn die Invertertemperatur Tinv gleich oder kleiner als die obere
Grenztemperatur Tmax wird, eine Abnahme bzw. Verminderung bei der
Invertertemperatur Tinv sofort auf die Begrenzungstemperatur Tset
reflektiert werden, und daher kann der Inverter 24, welchem
es vollkommen verboten wurde, einen Betrieb auszuführen, einen
Betrieb sofort wieder aufnehmen. Als Folge davon kann eine Ausgabe
des Drehmoments aus dem Motor 22 sofort neu gestartet werden.
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Mit
dem thermischen variablen Betriebsregler gemäß dem Ausführungsbeispiel wird, wenn der Temperaturänderungsbetrag ΔT größer als
der Schwellenwert Tref ist, die Lastbegrenzungsrate R, anstelle
eines Verwendens der während
der derzeit durchgeführten
Routine erfassten Invertertemperatur Tinv, unter Verwendung der
während
der unmittelbar vorhergehenden Routine erfassten Invertertemperatur
Tinv gesetzt. Außerdem
wird, wenn die geglättete Temperatur
Ttmp, die durch Glätten
der Invertertemperatur Tinv erlangt wird, die obere Grenztemperatur Tmax überschreitet,
die Lastbegrenzungsrate R auf der Grundlage der Begrenzungstemperatur
Tset gesetzt, welche auf die obere Grenztemperatur Tmax gesetzt
ist. Es können
jedoch die folgenden Modifikationen (1) und (2) an dem Ausführungsbeispiel
vorgenommen werden. Bei der Modifikation (1) wird die Lastbegrenzungsrate
R, wenn der Temperaturänderungsbetrag ΔT größer als
der Schwellenwert Tref ist, wie bei dem Ausführungsbeispiel, anstelle eines
Verwendens der während
der derzeit durchgeführten Routine
erfassten Invertertemperatur Tinv, unter Verwendung der während der
unmittelbar vorhergehenden Routine erfassten Invertertemperatur
Tinv gesetzt. Jedoch wird, wenn die geglättete Temperatur Ttmp, die
durch Glätten
der Invertertemperatur Tinv erlangt ist, die obere Grenztemperatur
Tmax überschreitet,
die Lastbegrenzungsrate R auf der Grundlage der Begrenzungstemperatur
Tset gesetzt, welche auf die geglättete Temperatur Ttmp gesetzt.
Bei der Modifikation (2) wird, auch wenn der Temperaturänderungsbetrag ΔT größer als
der Schwellenwert Tref ist, die geglättete Temperatur Ttmp durch
Glätten
der Invertertemperatur Tinv erlangt, welche während der derzeit durchgeführten Routine
erfasst wird. Außerdem
wird die Lastbegrenzungsrate R, wenn die geglättete Temperatur Ttmp die obere
Grenztemperatur Tmax überschreitet,
auf der Grundlage der Begrenzungstemperatur Tset gesetzt, welche
auf die obere Grenztemperatur Tmax gesetzt ist.
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Mit
dem thermischen variablen Betriebsregler gemäß dem Ausführungsbeispiel wird der Inverter 24 auf
der Grundlage der Lastbegrenzungsrate R zur Begrenzung des Betriebs
des Inverters 24 betrieben, welche auf der Grundlage der
Temperatur Tinv des Inverters 24 gesetzt ist. Jedoch kann
die Technologie, bei welcher die Lastbegrenzungsrate R, wenn der
Temperaturänderungsbetrag ΔT größer als
der Schwellenwert Tref ist, anstelle eines Verwendens der während der
derzeit durchgeführten
Routine erfassten Invertertemperatur Tinv, unter Verwendung der
während
der unmittelbar vorhergehenden Routine erfassten Invertertemperatur
Tinv gesetzt wird, oder die Technologie, bei welcher die Lastbegrenzungsrate
R, wenn die geglättete
Temperatur Ttmp, die durch Glätten
der erfassten Temperatur erlangt wird, die obere Grenztemperatur
Tmax überschreitet, auf
der Grundlage der Begrenzungstemperatur Tset gesetzt wird, welche
auf die obere Grenztemperatur Tmax gesetzt ist, auf einen beliebigen
Typ von Betriebsvorrichtungen angewendet werden, welche sich während eines
Betriebs aufheizt. Diese Technologien können zum Regeln des Betriebs
von verschiedensten Betriebsvorrichtungen zum Einsatz kommen. Beispielsweise
können
diese Technologien zum Einsatz kommen, 1) wenn der Betrieb des Motors 22 auf
der Grundlage der Temperatur des Motors 22 geregelt wird,
2) wenn der Betrieb des Elektroenergiegenerators auf der Grundlage
der Temperatur des Elektroenergiegenerators begrenzt ist, 3) wenn
der Betrieb der Antriebsschaltung auf der Grundlage der Temperatur
des Schaltelements der Antriebsschaltung, wie beispielsweise dem
Inverter, zum Antrieb bzw. zur Ansteuerung des Elektroenergiegenerators
begrenzt ist, 4) wenn der Betrieb des Spannungswandlers auf der
Grundlage der Temperatur des für
den Spannungswandler verwendeten Schaltelements, wie beispielsweise
ein Gleichspannung/Gleichspannungswandler, begrenzt ist, oder 5)
wenn der Betrieb des Spannungswandlers auf der Grundlage der Temperatur
eines Reaktors des Spannungswandlers begrenzt ist.
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Bei
dem Ausführungsbeispiel
ist der thermische variable Betriebsregler, der den als die Betriebsvorrichtung
dienenden Inverter 24 umfasst, in dem Elektrofahrzeug 20 montiert.
Der thermische variable Betriebsregler kann jedoch auch in einem
Hybridfahrzeug oder einem allgemein verwendeten Benzinmaschinenfahrzeug
bzw. Benzinmotorfahrzeug montiert sein. Darüber hinaus kann der thermische
variable Betriebsregler in anderen bewegbaren Körpern, wie beispielsweise einem
Zug, einem Schiff, oder einem Flugzeug montiert sein. Außerdem kann
der thermische variable Betriebsregler in eine unbewegliche Anlage,
wie beispielsweise eine Konstruktionsmaschine eingebaut bzw. eingebettet
sein. Außerdem kann
der thermische variable Betriebsregler in verschiedenste Typen von
elektrischen Anlagen, wie beispielsweise eine Klimaanlage eingebaut
bzw. eingebettet sein.
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Bei
dem Ausführungsbeispiel
werden die Technologie, bei welcher die Lastbegrenzungsrate R, anstelle
eines Verwendens der während
der derzeit durchgeführten
Routine erfassten Temperatur, unter Verwendung der während der
unmittelbar vorhergehenden Routine erfassten Temperatur gesetzt
wird, wenn der Temperaturänderungsbetrag ΔT größer als der
Schwellenwert Tref ist, oder die Technologie, bei welcher die Lastbegrenzungsrate
R auf der Grundlage der Begrenzungstemperatur Tset gesetzt wird, welche
auf die obere Grenztemperatur Tmax gesetzt ist, wenn die geglättete Temperatur
Ttmp, die durch Glätten
der erfassten Temperatur erlangt wird, die obere Grenztemperatur
Tmax überschreitet,
bei dem thermischen variablen Betriebsregler realisiert, der den
als die Betriebsvorrichtung dienenden Inverter 24 umfasst.
Diese Technologien können
jedoch bei einem Verfahren zur Steuerung der Betriebsvorrichtung
realisiert werden, welche sich während
eines Betriebs aufheizt, wie beispielsweise dem Inverter 24.
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Das
in der Beschreibung beschriebene Ausführungsbeispiel der Erfindung
ist in allen Hinsichten als veranschaulichend und nicht als beschränkend zu
betrachten. Der technische Geltungsbereich der Erfindung wird durch
die Ansprüche
definiert, und es ist daher beabsichtigt, dass alle Modifikationen,
welche in die Bedeutung und den Äquivalenzbereich
der Ansprüche
fallen, davon umfasst sind.
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Die
Erfindung kann in der Industrie zur Herstellung der thermischen
variablen Betriebsregler zum Einsatz kommen, welche die Betriebsvorrichtungen,
wie beispielsweise einen Inverter, einen Motor, einen Elektroenergiegenerator,
und einen Gleichspannungs/Gleichspannungswandler, umfassen.
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Thermischer
variabler Betriebsregler, welcher den Betrieb einer Betriebsvorrichtung
durch progressives Begrenzen des Betriebs der Betriebsvorrichtung
(24) mit zunehmender Begrenzungstemperatur (Tset) regelt.
Die Begrenzungstemperatur (Tset), auf der Grundlage welcher der
Betrieb der Betriebsvorrichtung (24) begrenzt ist bzw.
wird, wird durch eine Begrenzungstemperatursetzeinrichtung auf eine
geglättete
Temperatur (Ttmp) gesetzt, welche durch Durchführen eines vorbestimmten Glättungsprozesses
für die
erfasste Temperatur (Tinv) erlangt wird, wenn ein Änderungsbetrag
(ΔT) der
erfassten Temperatur (Tinv) gleich oder geringer als ein vorbestimmter Änderungsbetrag
(Tref) ist. Wenn jedoch der Änderungsbetrag
(ΔT) der
erfassten Temperatur (Tinv) größer als
der vorbestimmte Änderungsbetrag
(Tref) ist, wird die Begrenzungstemperatur (Tset) ohne Verwendung
der erfassten Temperatur (Tinv) gesetzt. Eine Betriebseinrichtung
des thermischen variablen Betriebsreglers bewirkt den Betrieb und
die progressive Begrenzung der Betriebsvorrichtung (24)
als Reaktion auf Zunahmen der Begrenzungstemperatur (Tset).