KR20210011943A - 전력 변환기 동작 방법, 영구적 여기형 전기 기계용 전력 변환기, 차량, 및 컴퓨터 프로그램 제품 - Google Patents

전력 변환기 동작 방법, 영구적 여기형 전기 기계용 전력 변환기, 차량, 및 컴퓨터 프로그램 제품 Download PDF

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KR20210011943A KR1020207034830A KR20207034830A KR20210011943A KR 20210011943 A KR20210011943 A KR 20210011943A KR 1020207034830 A KR1020207034830 A KR 1020207034830A KR 20207034830 A KR20207034830 A KR 20207034830A KR 20210011943 A KR20210011943 A KR 20210011943A
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마르쿠스 세일마이어
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발레오 지멘스 이오토모티브 독일 게엠베하
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Abstract

영구적 여기형 전기 기계(2)용 전력 변환기(3)의 동작 방법으로서, 전기 기계(2)의 적어도 하나의 영구 자석(6)의 온도를 설명하는 온도 정보(16)가, 전기 기계(2)의 동작 매개변수의 함수로서, 옵저버에 의해서 결정되고, 전력 변환기(3)는 온도 정보(16)의 함수로서 제어되고, 타임 슬라이스로 프로세스(18, 19)를 핸들링하는 컴퓨팅 장치(9)가, 동작 매개변수를 결정하기 위한 매개변수 값(22)을 검출하기 위해서 제1 타임 슬라이스에서 제1 프로세스(18)를 실행하고, 제1 타임 슬라이스보다 덜 빈번하게 검색되는, 제2 타임 슬라이스에서, 온도 정보(16)를 결정하는 제2 프로세스(19)를 실행한다.

Description

전력 변환기 동작 방법, 영구적 여기형 전기 기계용 전력 변환기, 차량, 및 컴퓨터 프로그램 제품
본 발명은 영구적 여기형 전기 기계용 전력 변환기의 동작 방법에 관한 것으로서, 전기 기계의 적어도 하나의 영구 자석의 온도를 설명하는 온도 정보가, 전기 기계의 동작 매개변수의 함수로서, 옵저버(observer)에 의해서 결정되고, 전력 변환기는 온도 정보의 함수로서 제어된다.
본 발명은 또한 영구적 여기형 전기 기계용 전력 변환기, 차량, 및 컴퓨터 프로그램 제품에 관한 것이다.
전기 기계의 제어에서 영구 자석의 온도를 고려하는 것은, 한편으로, 영구 자석의 자기 플럭스가 그 온도에 따라 상당히 달라지기 때문에, 높은 토크 정확도를 가능하게 하고, 다른 한편으로, 그 큐리 온도가 초과되는 경우에, 영구 자석의 비가역적인 탈자화(demagnetisation)에 대해서 보호할 수 있게 한다. 열적 네트워크(thermal network)를 기초로 하는 다소 덜 정확한 기술과 대조적으로, 온도 결정을 위한 바람직한 방법은, 전기 기계의 역기전력을 기초로 옵저버가 온도를 추정하는 방법이다.
영구적 여기형 전기 기계의 자석 온도를 결정하기 위한 그러한 방법이 문헌 DE 10 2015 005 555 A1로부터 알려져 있고, 여기에서 기계의 측정된 고정자 전류, 기계의 변환기 내에서 형성된 고정자 전압, 및 기계의 측정된 속력이 자석 온도 모니터링 유닛에 공급된다. 자석 온도 모니터링 유닛은, 결정된 영구 자석 플럭스와 기준 자석 온도 사이의 플럭스 차이로부터 온도차를 결정하고, 그러한 온도차로부터 자석 온도를 결정한다.
그러나, 그러한 방법의 통상적인 구현은 매우 많은 컴퓨팅 노력을 필요로 하는데, 이는, 옵저버가 현재의 순간에 검출된 매개변수 값을 기초로 추정을 매우 빈번하게 실행하여야 하기 때문이다.
결과적으로, 본 발명의 목적은, 옵저버에 의한 온도 정보 결정의 효율적인 구현을 제시하는 것이다.
본 발명에 따라, 이러한 목적은 도입부에 언급된 유형의 방법에 의해서 달성되고, 여기에서, 타임 슬라이스(time slice)로 프로세스를 핸들링하는 컴퓨팅 장치가, 동작 매개변수를 결정하기 위한 매개변수 값을 검출하기 위해서 제1 타임 슬라이스에서 제1 프로세스를 실행하고, 제1 타임 슬라이스보다 덜 빈번하게 검색되는, 제2 타임 슬라이스에서, 온도 정보를 결정하는 제2 프로세스를 실행한다.
본 발명은, 제1 타임 슬라이스에서 옵저버에 의한 온도 계산이 컴퓨팅 장치의 컴퓨팅 자원을 매우 많이 사용한다는 발견을 기초로 한다. 그에 따라, 본 발명은, 옵저버에 의해서 온도 정보를 결정하는 연산적으로 복잡한 프로세스가 덜-빈번한 제2 타임 슬라이스에서 실시되고 매개변수 값의 자원-절감 검출만이 빈번한 제1 타임 슬라이스에서 실행되는 것으로 인해서, 컴퓨팅 장치의 자원 소비를 감소시키는 것을 제안한다. 본 발명에 따른 방법은, 유리하게, 온도 정보의 결정을 특히 효율적으로 구현할 수 있게 하는데, 이는, 추정 문제가 제1 타임 슬라이스에서 프로세스되는 빠른 부분 및 제2 타임 슬라이스에서 프로세스되는 느린 부분으로 분할되기 때문이다.
전형적으로, 옵저버는, 전기 기계의 역기전력(back-EMF)을 기초로 영구 자석의 온도를 추정하기 위해서 이용된다. 특히, 온도는 전기 기계의 영구 자석(들)의 온도 분포의 평균 값과 관련된다. 전기 기계의 속력 및/또는 전력 변환기의 실제 출력 전류 및/또는 전력 변환기를 제어하도록 특정된 목표 전류 및/또는 전력 변환기의 출력 전압을 설명하는데 있어서, 동작 매개변수가 유용하다. 바람직하게, 실제 출력 전류 및/또는 목표 전류 및/또는 출력 전압은 dq-좌표(dq-coordinates)로 설명된다. 이를 위해서, 매개변수 값은, 본 발명에 따른 방법의 범위 내에서 dq-좌표계로 변환될 수 있다. 바람직하게, 제1 타임 슬라이스의 검색 빈도수는 전력 변환기의 클록 주파수에 상응한다. 본 발명의 용어에서, "프로세스"라는 용어는, 타임 슬라이스 중에 실행되는 전체 연산 과제 또는 개별적인 프로세스를 설명한다.
바람직하게, 본 발명에 따른 방법의 제1 프로세스는 또한 전력 변환기의 제어를 위한 클록 동작 스위칭 신호(clocked switching signal)를 생성한다. 그에 따라, 제1 타임 슬라이스는 또한 제어 타임 슬라이스로서 간주될 수 있다. 그에 따라, 매개변수 값의 검출은 제1 타임 슬라이스 내로 통합될 수 있고, 제1 타임 슬라이스는 임의의 경우에 제공되고, 특히, 클록 동작 스위칭 신호의 듀티 사이클을 결정하는데, 이는 매개변수 값의 검출이 극히 자원-소모 방식으로 프로세스될 수 있기 때문이다.
바람직하게, 매개변수 값은, 전기 기계의 하나 이상의 전기적 기간 또는 기계적 기간을 포함하는, 하나의 검출 사이클의 지속시간에 걸쳐 검출된다.
매개변수 값의 평균 값이 동작 매개변수의 결정을 위한 검출 사이클의 지속시간에 걸쳐 계산되는 것이 특히 유리하다. 이를 위해서, 제1 프로세스에서, 축적된 샘플 값들이 결정될 수 있고 매개변수 값으로서 저장될 수 있다. 특히 축적된 샘플 값으로부터, 평균 값을 계산하는 것은, 제2 프로세스에 의해서 또는 제1 타임 슬라이스보다 덜 빈번하게 검색되는 타임 슬라이스에서 실시되는 프로세스에 의해서, 편리하게 실시된다.
동작 매개변수를 결정하기 위해서 또는 동작 매개변수로서 평균 값을 이용하는 것은, 예를 들어, 고정자 홈 또는 자기적 포화에 의해서 유발되는 고조파 또는 서브-하모닉(sub-harmonics)이 제거된다는 장점을 갖는다. 일반적으로, 이러한 고조파는 옵저버 내의 위치-의존적 모델 매개변수에 의해서 고려되어야 할 필요가 있을 수 있고, 이는, 연산 집중적인 삼각함수가 현재의 회전자 위치 각도, 예를 들어 dq-좌표를 참조한 제6 고조파의 배수의 함수로서 실행되어야 하는 이유이다. 통상적인 방법은 임시 변통적으로 매우 느린 옵저버 동태(dynamics)를 이용하나, 이는, 그러한 동태가 충분히 느리지 않은 경우에, 추정된 온도의 원치 않는 요동(oscillation)을 초래할 수 있다. 평균화하는 것은, 한편으로, 이미 동작 매개변수 결정의 레벨에서 고조파를 제거할 수 있게 하고, 그에 따라 본 발명에 따른 방법을 더 개선할 수 있게 한다.
특정 장점은, 전기 기계의 준-정지적인 동작의 존재를 설명하는 검증 기준이 만족되는 경우에 매개변수 값 만을 이용하여 동작 매개변수를 결정하는 것, 그리고 검증 기준이 만족되지 않는 경우에 새로운 검출 사이클이 실시되는 것일 수 있다. 특히, 이는, 평균 값 고려의 타당성을 위한 준-정지적 동작의 조건이 만족되도록 보장할 것이다. 준-정지적 동작이 가정될 수 있는데, 이는 전기 기계의 회전자의 열적 시간 상수(thermal time constant)가 전형적으로 분의 단위(in the order of)이고 그에 따라 전력 변환기의 전기적 동태에 비해서 매우 느리기 때문이다. 그에 따라, 준-정지적 조건 하에서 비교적 느리게 추정을 실시하는 것으로 충분하다.
검증 기준은, 전력 변환기의 목표 전류의 변화가 특정 범위 내에 있는 조건 및/또는 전기 기계의 속력의 변화가 특정 범위 내에 있는 조건을 포함할 수 있다. 따라서, 목표 전류 또는 속력의 관련 변화 중에 얻어지는 매개변수 값을 기초로 하는 평균 값을 사용하지 않는 것이 보장될 수 있다. 그러한 상황은, 예를 들어, 운전자에 의한, 전기 기계에 의해서 구동되는 차량의 예상치 못한 가속이다. 검증 기준 또는 그 조건을 평가하기 위해서, 제1 프로세스는 부가적으로 매개변수 값의 최소 값 및/또는 최대 값을 결정하고 저장할 수 있고, 그러한 값들은 - 이전에 언급한 매개변수 값의 축적과 마찬가지로 - 컴퓨팅 자원 상의 상당한 부가적인 부하를 나타내지 않는다. 검증 기준은 바람직하게 제2 프로세스에 의해서 또는 제1 타임 슬라이스보다 덜 빈번하게 검색되는 타임 슬라이스 내에서 실행되는 프로세스에 의해서 평가된다.
본 발명에 따른 방법의 범위 내에서, 편리하게, 매개변수 값의 검출이, 전기 기계의 속력이 특정된 문턱값보다 크거나 그와 동일하다는 것을 나타내는 시작 정보가 존재할 때에만 제공되는, 트리거링 정보에 의해서 시작되는 것, 및/또는 동작 매개변수의 결정이, 제1 프로세스가 종료 정보를 제공할 때에만 제공되는 트리거 정보에 의해서 시작되는 것, 및/또는 온도 정보의 결정이, 동작 매개변수를 계산하는 프로세스가 검증 정보를 제공할 때에만 제공되는 트리거 정보에 의해서 시작되는 것이 제공된다.
트리거 정보를 생성하는 프로세스가, 시작 정보 및/또는 종료 정보 및/또는 검증 정보를 입력 작용으로서 수신하는 스테이트 머신(state machine)을 실현하는 경우에, 이러한 더 높은 레벨의 프로세스 제어의 특히 효율적인 구현이 달성된다. 유리하게, 트리거 정보의 생성은 제2 프로세스에 의해서 또는 제1 타임 슬라이스보다 덜 빈번하게 검색되는 타임 슬라이스 내에서 실행되는 프로세스에 의해서 제어된다.
전기 기계의 동작 중에 인덕턴스 변화를 고려하기 위해서, 온도 정보를 결정할 때, 자기 플럭스 차이로부터, 동작 매개변수의, 특히 전력 변환기의 실제 출력 전류의 함수로서 기준 온도에 더해지는 온도 차이를 또한 결정할 수 있다. 온도 변화에 의해서 유발되는 플럭스 변화로서, 다시 인덕턴스의 변화를 유발하는 플럭스 변화가 전기 기계의 동작 지점을 변화시키기 때문에, 통상적인 방법에 비해서 더 높은 온도 추정의 정확도가, 동작 매개변수를 고려하는 것에 의해서, 달성될 수 있다. 이는, 자동차 적용예를 위한 고포화 전기 기계(highly saturated electric machine)에서 특히 그러하다. 온도차는 영구 자석의 추정된 온도에 관한 테일러 급수의 전개의 1차 요소(first-order element of a Taylor series development)를 설명할 수 있다. 바람직하게, 그러한 온도차는, 온도차 값을 동작 매개변수의 값에 할당하는 참조 표에 의해서, 또는 동작 매개변수를 변수로서 가지는 수학적 계산 규칙, 바람직하게 다항식에 의해서 결정된다.
또한, 본 발명은, 본 발명에 따른 방법을 실행하도록 설계된 컴퓨팅 장치를 포함하는, 영구적 여기형 전기 기계를 위한 전력 변환기에 관한 것이다.
본 발명은 또한 차량에 관한 것으로서, 그러한 차량은 차량을 구동하기 위한 영구적 여기형 전기 기계, 및 전기 기계에 전력을 공급하도록 설계된 본 발명에 따른 전력 변환기를 포함한다.
마지막으로, 본 발명은 컴퓨팅 장치의 메모리 내로 로딩되는 컴퓨터 프로그램에 관한 것으로서, 그러한 컴퓨터 프로그램은, 컴퓨터 프로그램이 컴퓨팅 장치 상에서 작동될 때 본 발명에 따른 방법이 실행되게 하는 소프트웨어 코드를 포함한다. 특히, 컴퓨터 프로그램 제품은 본 발명에 따른 전력 변환기의 컴퓨팅 장치 내로 로딩될 수 있다.
본 발명에 따른 방법에 관한 모든 설명은 유리하게 본 발명에 따른 전력 변환기, 본 발명에 따른 차량, 및 본 발명에 따른 컴퓨터 프로그램에 적용될 수 있고, 그에 따라 전술한 장점이 또한 이러한 것에 의해서 마찬가지로 달성될 수 있다.
본 발명의 추가적인 장점 및 상세 내용은 이하에서 설명되는 도면으로부터 명확해질 것이다. 그러한 도면은 개략적인 표상이고 이하를 도시한다:
도 1은 본 발명에 따른 전력 변환기의 실시예를 갖는 본 발명에 따른 차량의 실시예의 기본적인 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 방법의 실시예의 흐름도이다.
도 3은 방법 중에 실행되는 프로세스의 공정도이다.
도 4는 방법 중에 이용되는 옵저버의 블록도이다.
도 1은 차량(1), 예를 들어 하이브리드 차량 또는 전기 차량의 실시예의 개략적인 도면이고, 그러한 차량은 차량(1)을 구동하기 위한 영구적 여기형 전기 기계(2), 전기 기계에 전력을 공급하도록 설계된 전력 변환기(3)의 실시예, 및 고전압 배터리(4)를 포함한다. 전기 기계는 고정자(5), 및 하나 이상의 영구 자석(6)을 갖는 회전자(7)를 포함한다.
전력 변환기(3)는 전력 유닛(8)을 가지고, 그러한 전력 유닛은 고전압 배터리(4)에 의해서 공급된 DC 전압을 다중-위상 AC 전압으로 변환하고, 그러한 다중-위상 AC 전압은 전기 기계(2)에 공급된다. 전력 유닛(8)은, 예를 들어, 마이크로제어기에 의해서 실현되는, 컴퓨팅 장치(9)에 의해서 제어된다. 컴퓨팅 장치(9)는, 실시간 동작 시스템으로 동작되는 중앙 컴퓨팅 유닛(10), 및 메모리(11)를 갖는다. 컴퓨팅 장치(9)는 메모리(11) 내로 로딩된 컴퓨터 프로그램의 프로세스를 상이한 검색 빈도수의 많은 수의 타임 슬라이스들로 핸들링한다. 그에 따라, 컴퓨팅 장치(9)는 이하의 실시예 중 하나에 따라 전력 변환기(3)를 동작시키기 위한 방법을 실행하도록 설계된다:
도 2는 전력 변환기(3)를 동작시키기 위한 방법의 실시예에 관한 블록도이다. 이러한 방법의 범위 내에서, 많은 수의 컴퓨팅 명령어 또는 개별적인 프로세스(12, 13, 14)가 고차원의 개별적인 프로세스(higher-order individual process)(15)에 의해서 제어되고 도 3에 도시된 공정도에서 제공되어 있다.
방법을 이용하여, 영구 자석(6)의 온도 분포의 평균 값을 설명하는 온도 정보(16)를 결정하고, 온도 정보(16)의 함수로서 전력 변환기(3)를 제어한다. 이러한 제어는 추가적인 개별적인 프로세스(17)에서 실행된다. 개별적인 프로세스(12, 17)만이 제1 타임 슬라이스 내에서 제1 프로세스(18)에 의해서 실행되고, 그 검색 빈도수는 전력 변환기(3)의 클록 주파수에 상응한다. 10 kHz의 클록 주파수에서, 제1 프로세스(18)는 예를 들어 100 ㎲마다 검색된다. 그러나, 개별적인 프로세스(13, 14, 15)는, 제1 타임 슬라이스보다 덜 빈번하게, 예를 들어 10 ms마다 검색되는, 제2 타임 슬라이스 내에서 제2 프로세스(19)에 의해서 실행된다.
단계(S1)에서, 더 높은 레벨의 개별적인 프로세스(15)는, 입력 작용으로서, 전기 기계(2)의 속력이 특정된 문턱값보다 크거나 그와 같다는 것을 나타내는 시작 정보(20)를 수신하고, 이어서 트리거 정보(21)를 출력한다. 이러한 문턱값에 도달하거나 이를 초과할 때에만, 온도 정보가 의미 있게 결정될 수 있다. 이를 위해서, 개별적인 프로세스(15)가 스테이트 머신을 실현한다.
후속 단계(S2)에서, 트리거 정보(21)의 존재는, 제1 타임 슬라이스에서 실시되는, 매개변수 값(22)의 검출을 위한 개별적인 프로세스(12)를 시작한다. 그러한 검출은, 전기 기계(2)의 하나 이상의 전기적 기간 또는 기계적 기간을 포함하는, 검출 사이클의 지속시간에 걸쳐 실시된다. 이러한 검출 사이클 중에, 개별적인 프로세스(12)는, 전기 기계(2)의 속력, 전력 변환기(3)의 실제 출력 전류, 전력 변환기(3)를 제어하기 위해서 특정된 목표 전류, 및 전력 변환기(3)의 출력 전압을 설명하는 동작 매개변수를 결정하기 위한 매개변수 값(22)으로서, 샘플 값을 축적한다. 또한, 개별적인 프로세스(12)는 특정 동작 매개변수의 결정을 위한 매개변수 값(22)의 최소 값 및 최대 값을 결정한다. 축적된 샘플 또는 매개변수 값(22) 그리고 또한 최소 값 및 최대 값이 메모리(11) 내에 저장된다.
후속 단계(S3)에서, 개별적인 프로세스(12)는, 스테이트 머신의 입력 작용을 형성하는 종료 정보(23)를 개별적인 프로세스(15)로 출력한다. 만약 종료 정보(23)가 존재한다면, 개별적인 프로세스(15)는 추가적인 트리거링 정보(24)를 출력한다.
트리거링 정보(24)가 존재할 때, 제2 타임 슬라이스 내에서 실행되는, 동작 매개변수를 결정하기 위한 개별적인 프로세스(13)가 단계(S4)에서 시작된다. 동작 매개변수를 결정하기 위해서, 메모리(11)로부터 검색된 축적된 매개변수 값(22)을 샘플링의 수로 나누는 것에 의해서, 매개변수 값(22)의 평균 값이 검출 사이클의 지속시간에 걸쳐 먼저 계산된다.
후속 단계(S5)에서, 개별적인 프로세스(13)는, 전기 기계(2)의 준-정지적 동작을 설명하는 검증 기준을 평가한다. 검증 기준은, 전력 변환기(3)의 목표 전류의 변화가 특정 범위 내에 있는 조건 및 전기 기계의 속력의 변화가 특정 범위 내에 있는 조건을 포함한다. 이를 위해서, 개별적인 프로세스(13)는, 또한 메모리(11)로부터 검색된, 최소 값 및 최대 값을 특정 문턱값과 비교한다.
단계(S6)에서, 개별적인 프로세스(13)는, 검증 기준이 만족되는지의 여부를 확인한다. 만족되지 않은 경우에, 부정적인 검증 정보(25)가 스테이트 머신을 위한 입력 작용으로서 출력된다. 이어서, 스테이트 머신은, 개별적인 프로세스(12)를 통해서 새로운 검출 사이클을 트리거링하는 - 필요한 경우에 지연된 - 새로운 트리거 정보(21)를 생성한다. 방법은 그에 상응하여 단계(S2)로 다시 돌아 간다.
그러나, 개별적인 프로세스(13)에서의 확인이, 검증 기준이 만족되었다는 것을 보여주는 경우에, 평균 값이 동작 매개변수로서 메모리(11) 내에 저장되고, 긍정적인 검증 정보(26)가 입력 작용으로서 상위의 개별적인 프로세스(15)로 출력된다. 이어서, 이는 단계(S7)에서 개별적인 프로세스(14)를 위한 추가적인 트리거 정보(27)를 생성한다.
트리거링 정보(27)가 존재하는 경우에, 제2 타임 슬라이스 내에서 실행되는, 온도 정보(16)를 결정하기 위한 개별적인 프로세스(14)가 단계(S8)에서 시작된다. 프로세스(14)는, 도 4에 구체적으로 도시된 옵저버를 실현한다.
이를 위해서, 개별적인 프로세스(14)는 동작 매개변수를 검색하는 하위-프로세스(28)를 포함하고, 그러한 동작 매개변수는 평균화된 속력(ωel,mean), 목표 또는 출력 전압의 평균화된 q-성분(uq,mean) 및 메모리(11)로부터의 실제 출력 전류의 평균화된 q-성분(iq,mean)을 포함한다. 전기 기계(2)의 정지적 전압 수학식인,
Figure pct00001
을 기초로,
하위-프로세스(28)는 평가된 자기 플럭스의 d-성분을 결정한다
Figure pct00002
여기에서, Rq는 q-축에서 유효한 평균 와인딩 저항(mean winding resistance)을 설명하고, 그러한 평균 와인딩 저항은 일반적으로 옴의(ohmic) DC 전압 성분 및 부가적인 주파수-의존적 성분으로 이루어지고, 이는 표피 효과(skin effect) 및 근접 효과로 인한 부가적인 손실을 설명한다. DC 전압 성분은 전도체 재료의 온도 계수 및 측정된 와인딩 온도를 통해서 조정된다.
개별적인 프로세스(14)의 추가적인 하위-프로세스(29)는, 영구 자석(6)의 주어진 기준 온도(TPM,ref)에 대한 실제 출력 전류의 평균화된 dq-성분(idq,mean)으로부터 자기 기준 플럭스의 d-성분(Ψd,ref)을 결정하기 위해서 참조표를 이용한다. 평가된 자기 플럭스(Ψd,est)의 d-성분과 자기 기준 플럭스(Ψd,ref) 사이의 차이는 자기 플럭스 차이의 d-성분(ΔΨd)을 초래한다.
개별적인 프로세스(14)의 다음 하위-프로세스(30)는 자기 플럭스 차이(ΔΨd) 및 실제 출력 전류의 평균화된 dq-성분(idq,mean)으로부터 온도차(ΔTPM)를 결정하기 위해서 참조표를 이용하고, 이러한 온도 차이는, 기준 온도(TPM,ref)에 더해질 때, 온도 정보(16)로서 영구 자석(6)의 평가된 온도(TPM,est)를 제공한다.
평가된 온도(TPM,est)의 결정은 이하의 테일러 급수 전개를 기초로 한다:
Figure pct00003
자기 기준 플럭스의 d-성분(Ψd,ref)은 그에 따라 기준 온도(TPM,ref)에서의 플럭스의 기본적인 파동을 설명한다. 여기에서 설명된 구현예에서, 기본적으로, 평가를 위해서 1-차 미분만 고려하는 것으로 충분하다. 1-차 미분은 기본적으로 실제 출력 전류의 dq-성분(idq)의 함수이고, 이는 특히 자동차 적용예에서의 고도로 포화된 견인 기계의 경우에 그러하다. 그에 따라, 1-차 미분은 - 전술한 바와 같이 - 참조표로서 저장될 수 있거나, 실제 출력 전류의 평균화된 dq 성분(idq,mean)에 따라 달라지는 다항식에 의해서 설명될 수 있다.
실제 출력 전류의 전류 평균화된 dq 성분(idq,mean)을 고려함으로써, 통상적인 방법에서 무시되는 인덕턴스의 변화가 또한 고려될 수 있다. 특히 고도로 포화된 기계에서, 영구 자석(6)의 온도에 따라 달라지는 자기 플럭스의 d-성분의 변화는 실제 출력 전류의 dq-성분에 따라 크게 달라지고, 그에 따라 이들을 고려하는 것은 추정 정확도의 상당한 증가를 초래한다.
마지막 단계(S9)에서, 전력 변환기(3)는, 온도 정보(16)에 따라, 제1 타임 슬라이스 내에서 실행되는 개별적인 프로세스(17)에 의해서 제어된다. 이러한 개별적인 프로세스 중에, 전력 유닛(8)의 스위칭 요소를 위한 클록 동작 스위칭 신호는 온도 정보(16)의 함수로서 결정되고, 영구 자석(6)의 온도가 높은 경우에 전력 감소(디레이팅(derating))가 발생된다. 이러한 전력 감소가 충분하지 않은 경우에, 영구 자석(6)의 보호는, 전기 기계(2)의 속력을 감소시키는 것에 의해서 개시된다. 이러한 목적을 위해서, 메시지가 차량(1)의 추가적인 제어 유닛(미도시)에 출력된다. 이어서, 그러한 제어 유닛은 구동트레인 제한(속력 제한)을 실시한다.
방법의 추가적인 실시예에 따라, 개별적인 프로세스(13, 14, 15)의 단지 하나 또는 일부가 제1 프로세스(19)에서 실행되고, 다른 개별적인 프로세스는 별도의 프로세스로서 실행된다. 마찬가지로, 개별적인 프로세스(12, 17)는 별도의 프로세스로서 실행될 수 있다. 여기에서, 단지, 개별적인 프로세스(12, 17)에 상응하는 프로세스가 실행되는 타임 슬라이스가, 개별적인 프로세스(13, 14, 15)에 상응하는 프로세스가 실행되는 타임 슬라이스에서보다 더 빈번하게 검색되는 것이 필수적이다.

Claims (14)

  1. 영구적 여기형 전기 기계(2)용 전력 변환기(3)의 동작 방법으로서, 상기 전기 기계(2)의 적어도 하나의 영구 자석(6)의 온도를 설명하는 온도 정보(16)가, 상기 전기 기계(2)의 동작 매개변수의 함수로서, 옵저버에 의해서 결정되고, 상기 전력 변환기(3)는 상기 온도 정보(16)의 함수로서 제어되는, 방법에 있어서,
    타임 슬라이스로 프로세스(18, 19)를 핸들링하는 컴퓨팅 장치(9)가, 상기 동작 매개변수를 결정하기 위한 매개변수 값(22)을 검출하기 위해서 제1 타임 슬라이스에서 제1 프로세스(18)를 실행하고, 상기 제1 타임 슬라이스보다 덜 빈번하게 검색되는, 제2 타임 슬라이스에서, 상기 온도 정보(16)를 결정하는 제2 프로세스(19)를 실행하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전력 변환기(3)의 제어를 위한 클록 동작 스위칭 신호가 상기 제1 프로세스(18)에 의해서 또한 생성되는, 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 매개변수 값(22)은, 상기 전기 기계(2)의 하나 이상의 전기적 기간 또는 기계적 기간을 포함하는, 검출 사이클의 지속시간에 걸쳐 검출되는, 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 매개변수 값(22)의 평균 값이 상기 동작 매개변수의 결정을 위한 상기 검출 사이클의 지속시간에 걸쳐 계산되는, 방법.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 전기 기계(2)의 준-정지적인 동작의 존재를 설명하는 검증 기준이 만족되는 경우에 상기 매개변수 값(22) 만을 이용하여 상기 동작 매개변수를 결정하고, 상기 검증 기준이 만족되지 않는 경우에 새로운 검출 사이클이 실시되는, 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 검증 기준은, 상기 전력 변환기의 목표 전류의 변화가 특정 범위 내에 있는 조건 및/또는 상기 전기 기계(2)의 속력의 변화가 특정 범위 내에 있는 조건을 포함하는, 방법.
  7. 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 평균 값의 계산 및/또는 상기 검증 기준의 평가가, 상기 제2 프로세스(19)에 의해서 또는 상기 제1 타임 슬라이스보다 덜 빈번하게 검색되는 타임 슬라이스에서 실행되는 프로세스에 의해서, 실시되는, 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 매개변수 값(22)의 검출이, 상기 전기 기계(2)의 속력이 특정된 문턱값보다 크거나 그와 동일하다는 것을 나타내는 시작 정보(20)가 존재할 때에만 제공되는, 트리거링 정보(21)에 의해서 시작되고, 및/또는 상기 동작 매개변수의 결정이, 상기 제1 프로세스(18)가 종료 정보(23)를 제공할 때에만 제공되는 트리거 정보(24)에 의해서 시작되고, 및/또는 상기 온도 정보(16)의 결정이, 상기 동작 매개변수를 계산하는 상기 프로세스(19)가 검증 정보(26)를 제공할 때에만 제공되는 트리거 정보(27)에 의해서 시작되는, 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 트리거 정보의 생성(21, 24, 27)은 상기 제2 프로세스(18)에 의해서 또는 상기 제1 타임 슬라이스보다 덜 빈번하게 검색되는 타임 슬라이스 내에서 실행되는 프로세스에 의해서 제어되는, 방법.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 트리거 정보(21, 24, 27)를 생성하는 상기 프로세스(18)는, 상기 시작 정보(20) 및/또는 상기 종료 정보(23) 및/또는 상기 검증 정보(26)를 입력 작용으로 수신하는 스테이트 머신을 실현하는, 방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 온도 정보(16)를 결정할 때, 기준 온도에 더해지는 온도차가, 동작 매개변수의, 특히 상기 전력 변환기(3)의 실제 출력 전류의 함수로서 자기 플럭스 차이로부터 결정되는, 방법.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실행하도록 설계된, 컴퓨팅 장치(9)를 포함하는, 영구적 여기형 전기 기계(2)용 전력 변환기(3).
  13. 차량(1)을 구동하기 위한 영구적 여기형 전기 기계(2), 및 상기 전기 기계(2)에 전력을 공급하도록 설계된 제12항에 따른 전력 변환기(3)를 포함하는 차량(1).
  14. 컴퓨터 프로그램이 컴퓨팅 장치(9) 상에서 작동될 때 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 방법이 실행되게 하는 소프트웨어 코드를 포함하는, 컴퓨팅 장치(9)의 메모리(11) 내로 로딩되는 컴퓨터 프로그램.
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