RU2419959C1 - Устройство управления и способ управления двигателем - Google Patents

Устройство управления и способ управления двигателем Download PDF

Info

Publication number
RU2419959C1
RU2419959C1 RU2009139924/07A RU2009139924A RU2419959C1 RU 2419959 C1 RU2419959 C1 RU 2419959C1 RU 2009139924/07 A RU2009139924/07 A RU 2009139924/07A RU 2009139924 A RU2009139924 A RU 2009139924A RU 2419959 C1 RU2419959 C1 RU 2419959C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
temperature
magnet
stator winding
engine
coefficient
Prior art date
Application number
RU2009139924/07A
Other languages
English (en)
Inventor
Тецуя МИУРА (JP)
Тецуя МИУРА
Original Assignee
Тойота Дзидося Кабусики Кайся
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Тойота Дзидося Кабусики Кайся filed Critical Тойота Дзидося Кабусики Кайся
Application granted granted Critical
Publication of RU2419959C1 publication Critical patent/RU2419959C1/ru

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P23/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
    • H02P23/14—Estimation or adaptation of motor parameters, e.g. rotor time constant, flux, speed, current or voltage
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/42—Circuits effecting compensation of thermal inertia; Circuits for predicting the stationary value of a temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/60—Controlling or determining the temperature of the motor or of the drive
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K2205/00—Application of thermometers in motors, e.g. of a vehicle

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
  • Power Steering Mechanism (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в устройствах управления двигателем с постоянными магнитами. Техническим результатом является повышение точности. В устройстве и способе управления двигателем температура обмотки статора измеряется температурным датчиком (14), усиливается усилителем (21) температуры обмотки статора и передается блоку (23) управления транспортным средством. Затем охлаждающее масло (17) двигателя для охлаждения внешней периферии статора охлаждает обмотку (16) статора вдоль концевой секции обмотки (16) статора. Температура охлаждающего масла двигателя, повышенная обмоткой (16) статора, измеряется температурным датчиком (15) и также передается блоку (23) управления транспортным средством через усилитель (22) температуры охлаждающего масла двигателя. Блок (23) управления транспортным средством оценивает температуру магнита ротора на основе тепловой модели (соотношения между температурой, производством теплоты и тепловым сопротивлением) охлаждающего масла двигателя, обмотки статора и магнита ротора при помощи температуры охлаждающего масла двигателя и температуры обмотки статора в качестве входных величин и отправляет управляющую команду блоку (24) управления двигателем. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

Description

Уровень техники
1. Область техники, относящаяся к изобретению
Изобретение относится к устройству управления двигателем для управления двигателем, имеющим статор с обмоткой статора, концентрически расположенной на внешней стороне ротора, имеющего постоянный магнит, причем устройство управления двигателем включает в себя средство оценки температуры магнита для оценки температуры постоянного магнита и средство управления для управления двигателем на основе оцененной температуры магнита. Настоящее изобретение относится также к способу управления и программе управления такими двигателями.
2. Описание уровня техники, относящегося к изобретению
В последнее время растет интерес к гибридным транспортным средствам, электрическим транспортным средствам и транспортным средствам, питаемым топливными элементами, и предпринимаются различные попытки улучшить приводные характеристики таких транспортных средств с целью превзойти традиционные транспортные средства, приводимые в движение двигателями внутреннего сгорания. Например, в гибридных транспортных средствах предпринимаются попытки повысить энергоэффективность транспортных средств для улучшения приводных характеристик посредством использования более высоких напряжений, изменения приводной системы двигателя и т.д.
Однако использование двигателя в состоянии более высокой выходной мощности в течение продолжительного времени может привести к тому, что температура статора и ротора превысит верхнее граничное значение, что приведет к размагничиванию постоянного магнита ротора. Это приводит к уменьшению крутящего момента двигателя. Чтобы этого не допустить, важно управлять двигателем таким образом, чтобы его температура не превышала верхнего граничного значения, и при этом повышать охлаждающую способность двигателя, чтобы ограничить повышение внутренней температуры двигателя.
Для точного управления температурой двигателя следует измерять температуру ротора и статора. Обычно статор жестко прикреплен к корпусу двигателя, и температуру статора можно легко измерить, прикрепив к статору термопару. Однако поскольку внутри статора продолжает вращаться ротор, на валу ротора необходимо установить токосъемное кольцо или вращающийся контактор для снятия сигналов с термопары, прикрепленной к статору. В результате стоимость двигателя может возрасти, а конструкция двигателя становится более сложной.
В японской выложенной патентной публикации 2005-73333 раскрыт способ оценки температуры магнитного датчика, подшипника, магнита ротора и т.п. посредством предварительного измерения и сохранения температурного распределения двигателя, обнаружения температуры обмотки статора при помощи множества термисторов и сравнения обнаруженных значений температуры с сохраненным температурным распределением двигателя.
Кроме того, в японской выложенной патентной публикации 2000-23421 раскрыт другой способ оценки температуры магнита ротора, в котором система масляного охлаждения статорной части отделена от системы масляного охлаждения роторной части, измеряется расход охлаждающего масла, циркулирующего в системе масляного охлаждения ротора, и измеряется также температура охлаждающего масла на входе и температура охлаждающего масла на выходе соответственно до и после охлаждения ротора системой охлаждения ротора для оценки температуры магнита ротора на основе разности температуры охлаждающего масла.
Сущность изобретения
В вышеупомянутых способах, раскрытых в японских выложенных патентных публикациях 2005-73333 и 2000-23421, не определялось взаимоотношение между магнитом ротора, обмоткой статора и охлаждающим маслом, а также не учитывалось тепловое воздействие на двигатель в целом, то есть как обмотка статора и охлаждающая жидкость, которые оказывают тепловое воздействие на магнит ротора, влияют на температуру магнита ротора.
Кроме того, в способе, раскрытом в японской выложенной патентной публикации 2000-23421, оценивают температуру магнита ротора на основе температуры охлаждающего масла двигателя. Для получения более высокой выходной мощности управление двигателем осуществляется более сложным образом, магнит ротора сам по себе вырабатывает повышенное количество тепла, что препятствует достаточно точной оценке температуры при помощи обычных способов оценки. Особенно это верно в отношении двигателей, используемых в гибридных транспортных средствах, в которых состояние привода меняется мгновенно, поскольку температура магнита ротора может включать в себя заранее определенную ошибку, если оценка температуры осуществляется только по охлаждающему маслу двигателя.
С целью решения вышеуказанных проблем настоящее изобретение предлагает обеспечить небольшой и высокоэффективный двигатель посредством обеспечения устройством управления двигателя, включающим в себя средство оценки температуры магнита для оценки температуры постоянного магнита, входящего в состав ротора двигателя, и средство управления для управления двигателем на основе оцененной температуры магнита. Настоящее изобретение также предусматривает способ управления и программу управления двигателем.
Для достижения вышеуказанной цели устройство управления согласно настоящему изобретению приводит в действие двигатель, имеющий статор с обмоткой статора, концентрически расположенной по внешней стороне ротора, имеющего постоянный магнит, причем устройство управления двигателем включает в себя средство оценки температуры магнита для оценки температуры постоянного магнита и средство управления для управления двигателем на основе оцененной температуры магнита. Двигатель включает в себя средство охлаждения для охлаждения внешней периферии статора, средство обнаружения температуры жидкости для обнаружения температуры охлаждающей жидкости и средство обнаружения температуры обмотки для обнаружения температуры обмотки статора. Средство оценки температуры магнита заранее определяет коэффициент теплового сопротивления, который определяется посредством сравнения теплового сопротивления между охлаждающей жидкостью и обмоткой статора с тепловым сопротивлением между обмоткой статора и постоянным магнитом. Средство оценки температуры магнита заранее определяет коэффициент производства теплоты между обмоткой статора и постоянным магнитом. Во время эксплуатации двигателя температура магнита вычисляется на основе температуры обмотки статора и охлаждающей жидкости, коэффициента производства теплоты и коэффициента теплового сопротивления.
Кроме того, в устройстве управления двигателем согласно настоящему изобретению средство управления управляет двигателем посредством переключения между управлением с широтно-импульсной модуляцией и управлением с прямоугольной волной сигнала. Средство оценки температуры магнита вычисляет температуру в соответствии с изменением теплового коэффициента, вызванным переключением между управлением с широтно-импульсной модуляцией и управлением с прямоугольной волной сигнала.
Способ управления двигателем согласно настоящему изобретению приводит в действие двигатель, имеющий статор с обмоткой статора, концентрически расположенной на внешней стороне ротора, имеющего постоянный магнит, причем способ управления двигателем включает в себя этапы обнаружения температуры обмотки статора, выделяющей тепло, обнаружения температуры охлаждающей жидкости для охлаждения внешней периферии статора, оценки температуры постоянного магнита, вырабатывающего тепло, и управления двигателем на основе оцененной температуры магнита. На этапе оценки температуры магнита заранее определяют коэффициент теплового сопротивления, который определяется посредством сравнения теплового сопротивления между охлаждающей жидкостью и обмоткой статора, с тепловым сопротивлением между обмоткой статора и постоянным магнитом. На этапе оценки температуры магнита также заранее определяют коэффициент производства теплоты между обмоткой статора и постоянным магнитом. Во время работы двигателя температура магнита вычисляется на основе температуры обмотки статора и охлаждающей жидкости, коэффициента производства теплоты и коэффициента теплового сопротивления.
Кроме того, в способе управления двигателем согласно настоящему изобретению на этапе управления управляют двигателем посредством переключения между управлением с широтно-импульсной модуляцией и управлением с прямоугольной волной сигнала. Средство оценки температуры магнита вычисляет температуру в соответствии с изменением теплового коэффициента, вызванным переключением между управлением с широтно-импульсной модуляцией и управлением с прямоугольной волной сигнала.
Программа управления согласно настоящему изобретению приводит в действие двигатель, имеющий статор с обмоткой статора, концентрически расположенной на внешней стороне ротора, имеющего постоянный магнит. В ответ на эксплуатацию двигателя программа управления двигателем обеспечивает выполнение компьютером этапов обнаружения температуры обмотки статора, выделяющей тепло, обнаружения температуры охлаждающей жидкости для охлаждения внешней периферии статора, оценки температуры постоянного магнита, выделяющего тепло, и управления двигателем на основе оцененной температуры магнита. На этапе оценки температуры магнита заранее определяют коэффициент теплового сопротивления, который определяется посредством сравнения теплового сопротивления между охлаждающей жидкостью и обмоткой статора, с тепловым сопротивлением между обмоткой статора и постоянным магнитом. На этапе оценки температуры магнита также заранее определяют коэффициент производства теплоты между обмоткой статора и постоянным магнитом. Во время эксплуатации двигателя температура магнита вычисляется на основе температуры обмотки статора и охлаждающей жидкости, коэффициента производства теплоты и коэффициента теплового сопротивления.
Кроме того, в программе управления двигателем согласно настоящему изобретению на этапе управления управляют двигателем посредством переключения между управлением с широтно-импульсной модуляцией и управлением с прямоугольной волной сигнала. На этапе оценки температуры магнита вычисляют температуру в соответствии с изменением теплового коэффициента, вызванным переключением между управлением с широтно-импульсной модуляцией и управлением с прямоугольной волной сигнала.
Преимущество настоящего изобретения заключается в том, что температуру магнита ротора вычисляют на основе множества параметров таким образом, что температура магнита ротора может быть точно оценена и двигатель может должным образом управляться.
Также настоящее изобретение вычисляет температуру магнита ротора с использованием заранее определенного коэффициента производства теплоты и коэффициента теплового сопротивления, а также с использованием температуры легко измеряемой части двигателя, так что температуру магнита ротора можно вычислять без увеличения вычислительной нагрузки на компьютер.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 содержит конструкцию устройства управления двигателем для управления двигателем согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
Фиг.2 поясняет тепловую модель двигателя согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
Фиг.3 показывает последовательность выполнения вычислений для вычисления температуры магнита двигателя согласно одному варианту осуществления изобретения;
Фиг.4 содержит блок-схему выполнения операций способа управления для недопущения теплового размагничивания магнита двигателя;
Фиг.5 показывает соответственно карту производства теплоты обмотки статора и карту производства теплоты магнита ротора;
Фиг.6 показывает карту граничной температуры для теплового размагничивания магнита ротора;
Фиг.7 показывает экспериментальные результаты и зависимости, полученные при реальных измерениях.
Подробное описание примерных вариантов осуществления
Ниже описан вариант осуществления настоящего изобретения (называемый далее "вариант осуществления") со ссылкой на прилагаемые чертежи.
На Фиг.1 показано устройство 20 управления двигателем для управления двигателем 10. Двигатель 10 включает в себя ротор 12, имеющий постоянный магнит, резервуар 13, предусмотренный в роторе 12, статор 11, расположенный на внешней стороне ротора 12 и имеющий обмотку 16 статора, и температурный датчик 14 для обнаружения температуры обмотки 16 статора.
Устройство 20 управления двигателем для управления двигателем 10 включает в себя усилитель 21 температуры обмотки статора, усилитель 22 температуры охлаждающей жидкости двигателя, блок 23 управления транспортным средством и блок 24 управления двигателем. Кроме того, блок 30 электроснабжения для снабжения двигателя 10 электроэнергией включает в себя аккумулятор 33, повышающий преобразователь 32 напряжения для повышения напряжения аккумулятора и инвертор 31 двигателя для снабжения двигателя 10 электроэнергией в ответ на команду от блока 24 управления двигателем.
Температура обмотки статора обнаруживается температурным датчиком 14, усиливается усилителем 21 температуры обмотки статора и передается блоку 23 управления транспортным средством. Охлаждающее масло 17 двигателя для охлаждения внешней периферии статора охлаждает обмотку 16 статора на концевой секции обмотки (показано пунктирной линией на Фиг.1). Температура охлаждающего масла двигателя, которую повысила обмотка 16 статора, измеряется температурным датчиком 15 и также передается блоку 23 управления транспортным средством через усилитель 22 температуры охлаждающего масла двигателя.
Блок 23 управления транспортным средством оценивает температуру магнита ротора на основе тепловой модели (соотношения между температурой, величиной производства теплоты и тепловым сопротивлением) охлаждающего масла двигателя, обмотки 16 статора и магнита 12 ротора посредством использования температуры охлаждающего масла двигателя и температуры обмотки статора в качестве входных значений и посылает управляющую команду блоку 24 управления двигателем.
На Фиг.2 приведена тепловая модель двигателя, где снизу вверх в порядке возрастания температуры показаны охлаждающее масло 17 двигателя, обмотка 16 статора и магнит 12 ротора, при этом указаны тепловое сопротивление (R1, R2) и разность температур (ΔT1, ΔT2) для каждого компонента.
Как показано на Фиг.2, температура обмотки статора Tst, когда она находится в переходном состоянии, определяется выражением (1). Следует заметить, что величиной Qrt производства теплоты магнита 12 ротора можно пренебречь, поскольку она меньше (например, примерно 1/10) производства теплоты обмотки статора.
Tst=Qst·R1{1-exp(-t/Mst/R1)}+Toil (1),
где Tst [°C] - температура обмотки статора, Qst [Вт] - величина производства теплоты обмотки статора, Mst [Вт/°C] - теплопроводность обмотки статора, Toil [°C] - температура охлаждающего масла двигателя и R1 [°C/Вт] - тепловое сопротивление между обмоткой статора и охлаждающим маслом двигателя.
Поскольку "t" в нормальном состоянии равно бесконечности, значение exp(-t/Mst/R1) становится столь мало, что им можно пренебречь, и температура обмотки статора Tst равна просто:
Tst=Qst·R1+Toil (2),
если перенести величину "Toil" из правой стороны выражения (2) в левую сторону, то получим выражение (3) для определения разности температур между обмоткой статора и охлаждающим маслом двигателя:
Tst-Toil=Qst·R1=ΔT1 (3),
где ΔT1 [°C] - разность температур между обмоткой статора и охлаждающим маслом двигателя.
Далее температура магнита ротора Trt, когда он находится в переходном состоянии, определяется выражением (4):
Trt=Qrt·R2{1-exp(-t/Mrt/R2)}+Tst (4),
где Trt [°C] - температура магнита ротора, Qrt [Вт] - величина производства теплоты магнита ротора, Mrt [Вт/°C] - теплопроводность магнита ротора и R2 [°C/Вт] - тепловое сопротивление между обмоткой статора и магнитом ротора.
Поскольку в нормальном состоянии "t" равно бесконечности, значение exp(-t/Mrt/R2) становится столь мало, что им можно пренебречь, и температура магнита ротор Trt равна просто:
Trt=Qrt·R2+Tst (5),
если перенести "Tst" из правой стороны выражения (5) в левую сторону, то получим выражение (6) для определения разности температур между магнитом ротора и обмоткой статора:
Trt-Tst=Qrt·R2=ΔT2 (6),
где ΔT2 [°C] - разность температур между обмоткой статора и магнитом ротора. Если разделить выражение (6) на выражение (3), то получим ΔT1/ΔT2 в виде:
ΔT1/ΔT2=Qrt/Qst·R2/R1 (7),
кроме того, выражение (7) можно преобразовать и получить другое выражение (8), определяющее температуру магнита ротора:
Trt=Tst+ΔT2=Tst+Qrt/Qst·R2/R1·ΔT1
Trt=Tst+Qrt/Qst·R2/R1·(Tst-Toil) (8).
Поскольку температура обмотки статора Tst и температура охлаждающего масла двигателя Toil получены по результатам фактических измерений, а Qrt/Qst·R1/R2 получены по результатам предварительных измерений, можно вычислить температуру магнита ротора при помощи выражения (8).
Экспериментальные результаты фактических измерений приведены на Фиг.7. В эксперименте только для экспериментального использования было создано специальное транспортное средство, чтобы обеспечить измерение температуры магнита ротора при помощи токосъемного кольца, предусмотренного на валу двигателя. На Фиг.7(E) показана пропорциональная взаимосвязь между ростом температуры обмотки статора и охлаждающего масла двигателя. Кроме того, на Фиг.7(F) показана пропорциональная взаимосвязь между ростом температуры обмотки статора и магнитом ротора. Таким образом, подтверждается, что между ростом температуры охлаждающего масла двигателя и магнита ротора существует заранее определенная пропорциональная взаимосвязь.
На Фиг.7(G) приведены значения ΔT2/ΔT1 (показаны на чертеже кружками), полученные на основе температурных значений Tst, Trt и Toil, по кривой Qrt/Qst·R2/R1, которая получена посредством вычисления. На Фиг.7(G) величина производства теплоты возрастает в окрестности скорости вращения около 4000 об/мин (или около 80 км/ч), вероятно, высокочастотный шум, обусловленный управлением с широтно-импульсной модуляцией, приводит к тому, что магнит ротора увеличивает величину производства теплоты. Согласно экспериментальным результатам установлено, что величину R2/R1 можно вычислить с получением постоянного значения примерно 3,5 после корректировки значений вблизи пересечения управления с широтно-импульсной модуляцией и управления с прямоугольной волной сигнала.
Далее для объяснения последовательности выполнения вычисления температуры магнита ротора, показанной на фиг.3, приводится описание данных карты, используемых в процессе. На Фиг.5(A) показана карта производства теплоты обмотки статора, на Фиг.5(B) показана карта производства теплоты магнита ротора, и на Фиг.5(C) показана карта граничной температуры для теплового размагничивания магнита ротора.
Со ссылкой на карту производства теплоты обмотки статора, показанную на Фиг.5(A), величина производства теплоты, показанная контурными линиями, приблизительно в десять раз больше величины производства теплоты карты производства теплоты магнита ротора на Фиг.5(B). Кроме того, на карте тепловыделения магнита ротора, приведенной на Фиг.5(B), имеется разрыв характеристики производства теплоты после переключения управления с широтно-импульсной модуляцией на управление с прямоугольной волной сигнала. Поэтому на карте граничной температуры для теплового размагничивания магнита ротора, приведенной на Фиг.6, также возникает разрыв характеристики производства теплоты в диапазоне скорости вращения от 5000 об/мин до 10000 об/мин.
На карте граничной температуры для теплового размагничивания магнита ротора, показанной на Фиг.6(C), предельная температура для теплового размагничивания, которое происходит из-за слабого магнитного поля, создаваемого в ответ на включение двигателя, делится на 5 диапазонов в пределах от 160 до 200 градусов Цельсия. При каждом эксплуатационном условии, определяемом сочетанием скорости вращения и крутящего момента, необходимо, чтобы магнит ротора эксплуатировался при температуре, равной или меньшей граничной температуры для теплового размагничивания.
Со ссылкой на Фиг.3 опишем последовательность вычисления температуры магнита ротора. Для вычисления граничной температуры для теплового размагничивания магнита ротора вычисляется температура магнита ротора (этап S1) и затем вычисляется граничная температура для теплового размагничивания магнита ротора (этап S2). На этапе S1 блок 41 вычисления температуры магнита ротора, показанный на Фиг.3, обращается к величине производства теплоты (Qst, Qrt), указанной на карте производства теплоты соответственно обмотки статора и магнита ротора в ответ на команду значения крутящего момента, которая подается извне, и на измеренное значение скорости вращения, обнаруженное резервуаром 13. Кроме того, в вышеприведенное выражение (8) подставляется экспериментально определенное значение R2/R1 для вычисления температуры магнита ротора.
Затем на этапе S2 блок вычисления предельной температуры для теплового размагничивания магнита 42 ротора может считать граничную температуру для теплового размагничивания магнита ротора при заранее определенных крутящем моменте и скорости вращения на основе температуры магнита ротора, вычисленной на этапе S1, и с использованием карты граничной температуры для теплового размагничивания магнита ротора, показанной на Фиг.6(C).
Например, команда условия M1, приведенная на Фиг.6(C), представляет команду ускорения для повышения скорости вращения с 8000 об/мин до 12000 об/мин для получения крутящего момента 140 Н·м. В ответ на ввод этой команды граничная температура магнита ротора для получения этого крутящего момента изменяется с температуры менее 190 градусов Цельсия для скорости вращения между 8000 об/мин и 9000 об/мин до 180 градусов Цельсия для скорости вращения между 9000 об/мин и 11000 об/мин и до 170 градусов Цельсия для скорости вращения между 11000 об/мин и 12000 об/мин.
Если предположить, что температура ротора составляет 190 градусов Цельсия, команда условия M1 ограничивается и корректируется командой условия M2 для снижения крутящего момента до 90 Н·м, если требуется поддерживать скорость вращения. Если же, наоборот, требуется поддерживать крутящий момент, то скорость вращения следует ограничить до 9000 об/мин.
Со ссылкой на Фиг.4 показан процесс управления для защиты магнита ротора от теплового размагничивания (называемый далее "управлением защитой"). Сначала, когда управление защитой начинается из основного процесса, не приведенного на чертеже, вычисляется на этапе S10 температура ротора и вычисляется на этапе S12 граничная температура для теплового размагничивания магнита ротора.
На этапе S14, если температура магнита ротора, полученная в предыдущем вычислении, не превышает граничной температуры теплового размагничивания, определенной на основе сочетания скорости вращения и крутящего момента, то выбирается вариант "Нет" и выполняется нормальная обработка. Но если температура превышает граничную температуру теплового размагничивания, выбирается вариант "Да" и процесс переходит к этапу S16. На этапе S16 вычисляется допустимое значение крутящего момента, не приводящее к размагничиванию. На этапе S18 значение команды крутящего момента ограничивается допустимым значением крутящего момента или же ограничивается скорость вращения для недопущения повышения температуры магнита ротора и затем процесс возвращается в основной процесс.
Как описано выше, вариант осуществления настоящего изобретения позволяет вычислить температуру магнита ротора на основе более чем одного параметра для обеспечения более точной оценки температуры, так чтобы двигателем можно было управлять надлежащим образом. Кроме того, температура магнита ротора вычисляется на основе температуры тех частей двигателя, температуру которых легко измерить, так чтобы можно было выполнить обработку без увеличения вычислительной нагрузки на компьютер. Кроме того, процесс управления двигателем корректируется с учетом производства теплоты постоянного магнита, вызываемого переключением способа управления двигателем, так что можно также не допустить неожиданного производства теплоты магнита двигателя.
В вышеприведенном варианте осуществления было описано управление двигателем для автомобилей, но настоящее изобретение не ограничивается этим вариантом и применимо также к двигателям, используемым в железнодорожном транспорте, в роботах и вообще в других промышленных устройствах. Кроме того, конкретные численные величины, используемые в вышеприведенном описании варианта осуществления, приведены исключительно для упрощения описания и эти величины не ограничиваются указанными значениями и могут быть установлены соответствующим образом в зависимости от характеристик двигателя, условий управления и т.д.

Claims (4)

1. Устройство управления двигателем для управления двигателем, имеющим статор с обмоткой статора, концентрически расположенной на внешней стороне ротора, имеющего постоянный магнит, причем устройство управления двигателем включает в себя средство оценки температуры магнита для оценки температуры постоянного магнита и средство управления для управления двигателем на основе оцененной температуры магнита, причем двигатель включает в себя: средство для охлаждения внешней периферии статора охлаждающей жидкостью; средство обнаружения температуры жидкости для обнаружения температуры охлаждающей жидкости; и средство обнаружения температуры обмотки для обнаружения температуры обмотки статора, причем средство оценки температуры магнита заранее определяет коэффициент теплового сопротивления, который получается при сравнении теплового сопротивления между охлаждающей жидкостью и обмоткой статора с тепловым сопротивлением между обмоткой статора и постоянным магнитом, причем средство оценки температуры магнита заранее определяет коэффициент производства теплоты между обмоткой статора и постоянным магнитом и причем во время эксплуатации двигателя температура магнита вычисляется на основе температуры обмотки статора и охлаждающей жидкости, коэффициента производства теплоты и коэффициента теплового сопротивления.
2. Устройство управления двигателем по п.1, в котором средство управления управляет двигателем посредством переключения между управлением с широтно-импульсной модуляцией и управлением с прямоугольной волной сигнала и средство оценки температуры магнита вычисляет температуру магнита в ответ на изменение коэффициента производства теплоты, вызванное переключением между управлением с широтно-импульсной модуляцией и управлением с прямоугольной волной сигнала.
3. Способ управления двигателем для эксплуатации двигателя, имеющего статор с обмоткой статора, концентрически расположенной на внешней стороне ротора, имеющего постоянный магнит, причем способ управления двигателем включает в себя этапы, на которых: обнаруживают температуру обмотки для обнаружения температуры обмотки статора, когда она выделяет тепло в ответ на эксплуатацию двигателя; обнаруживают температуру жидкости для обнаружения температуры охлаждающей жидкости, которая охлаждает внешнюю периферию статора; оценивают температуру магнита для оценки температуры постоянного магнита, когда она выделяет тепло; и управляют двигателем на основе оцененной температуры магнита, причем на этапе оценки температуры магнита заранее определяют коэффициент теплового сопротивления, который получают посредством сравнения теплового сопротивления между охлаждающей жидкостью и обмоткой статора с тепловым сопротивлением между обмоткой статора и постоянным магнитом, причем средство оценки температуры магнита также заранее определяет коэффициент производства теплоты между обмоткой статора и постоянным магнитом; и во время эксплуатации двигателя вычисляется температура магнита на основе температуры обмотки статора и охлаждающей жидкости, коэффициент производства теплоты и коэффициент теплового сопротивления.
4. Способ управления двигателем по п.3, в котором на этапе управления управляют двигателем посредством переключения между управлением с щиротно-импульсной модуляцией и управлением с прямоугольной волной сигнала и на этапе оценки температуры магнита вычисляют температуру магнита в ответ на изменение отношения коэффициента производства теплоты, вызванное переключением между управлением с широтно-импульсной модуляцией и управлением с прямоугольной волной сигнала.
RU2009139924/07A 2007-03-29 2008-03-07 Устройство управления и способ управления двигателем RU2419959C1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007086427A JP4572907B2 (ja) 2007-03-29 2007-03-29 モータ制御装置、制御方法及び制御プログラム
JP2007-086427 2007-03-29

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2419959C1 true RU2419959C1 (ru) 2011-05-27

Family

ID=39863757

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009139924/07A RU2419959C1 (ru) 2007-03-29 2008-03-07 Устройство управления и способ управления двигателем

Country Status (7)

Country Link
US (1) US8013565B2 (ru)
EP (1) EP2058941B1 (ru)
JP (1) JP4572907B2 (ru)
CN (1) CN101589546B (ru)
BR (1) BRPI0808381A2 (ru)
RU (1) RU2419959C1 (ru)
WO (1) WO2008126630A1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2711962C1 (ru) * 2018-10-03 2020-01-23 Алексей Федорович Хорошев Электронное вычисление обеспечивающее устройство, электронное вычисление оптимизирующее устройство и способ такого электронного вычисления
RU2711950C1 (ru) * 2018-10-03 2020-01-23 Алексей Федорович Хорошев Майнинг криптовалюты обеспечивающее устройство, майнинг криптовалюты оптимизирующее устройство и способ такого майнинга криптовалюты

Families Citing this family (69)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8487575B2 (en) * 2009-08-31 2013-07-16 GM Global Technology Operations LLC Electric motor stator winding temperature estimation
US8390228B2 (en) * 2009-12-10 2013-03-05 GM Global Technology Operations LLC Methods and systems for induction machine control
US8421391B2 (en) 2010-05-12 2013-04-16 GM Global Technology Operations LLC Electric motor stator winding temperature estimation systems and methods
US8339082B2 (en) 2010-05-21 2012-12-25 GM Global Technology Operations LLC Methods and systems for induction motor control
US8482238B2 (en) 2010-11-30 2013-07-09 Caterpillar Inc. System and method for estimating a generator rotor temperature in an electric drive machine
JP2012170208A (ja) * 2011-02-14 2012-09-06 Seiko Epson Corp 電気機械装置、移動体、ロボット及び電気機械装置の温度測定法
US8482237B2 (en) * 2011-03-03 2013-07-09 GM Global Technology Operations LLC Motor temperature estimation based on thermal model
US9735654B2 (en) 2011-03-09 2017-08-15 Stridsberg Innovation Ab Cooled magnet motor
JP5409680B2 (ja) * 2011-03-23 2014-02-05 トヨタ自動車株式会社 回転電機システム
US9166518B2 (en) * 2011-06-27 2015-10-20 GM Global Technology Operations LLC Rotor temperature estimation for an electric vehicle
JP5849468B2 (ja) * 2011-06-30 2016-01-27 株式会社ジェイテクト 電動モータ制御装置
JP5811665B2 (ja) * 2011-07-28 2015-11-11 トヨタ自動車株式会社 回転電気
JP5760865B2 (ja) * 2011-08-30 2015-08-12 トヨタ自動車株式会社 車両用モータ温度検出装置
JP5924045B2 (ja) * 2012-03-14 2016-05-25 日産自動車株式会社 電動機の制御装置及び電動機の制御方法
JP5420006B2 (ja) * 2012-03-22 2014-02-19 三菱電機株式会社 同期機制御装置
US9490682B2 (en) 2012-06-01 2016-11-08 General Electric Company Method and system for alternator thermal protection
JP6026815B2 (ja) * 2012-08-22 2016-11-16 トヨタ自動車株式会社 電動車両の駆動制御装置
JP2014045575A (ja) * 2012-08-27 2014-03-13 Toyota Motor Corp 回転電機の駆動制御装置
JP5616413B2 (ja) 2012-10-04 2014-10-29 ファナック株式会社 Ｐｗｍ周波数を切り換えて使用するモータ制御装置
JP5823055B2 (ja) 2012-10-11 2015-11-25 三菱電機株式会社 モータ制御装置およびモータ制御方法
KR101531525B1 (ko) * 2012-10-31 2015-06-25 엘지전자 주식회사 전기자동차용 구동모터 및 이의 제어방법
JP5635581B2 (ja) 2012-11-02 2014-12-03 本田技研工業株式会社 回転電機の磁石温度推定装置及び磁石温度推定方法
JP5695013B2 (ja) 2012-11-02 2015-04-01 本田技研工業株式会社 回転電機の磁石温度推定装置及び磁石温度推定方法
JP6079253B2 (ja) * 2013-01-18 2017-02-15 コベルコ建機株式会社 電動機
JP5584794B1 (ja) * 2013-04-12 2014-09-03 三菱電機株式会社 電動機の駆動制御装置
US9331554B2 (en) 2013-07-02 2016-05-03 Hanwha Techwin Co., Ltd. System and method for controlling motor
JP5900434B2 (ja) * 2013-08-09 2016-04-06 トヨタ自動車株式会社 車両用回転電機温度推定システム
KR101609527B1 (ko) * 2013-08-12 2016-04-05 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 모터 제어 장치
US9698660B2 (en) 2013-10-25 2017-07-04 General Electric Company System and method for heating ferrite magnet motors for low temperatures
CN103762911B (zh) * 2013-12-25 2017-08-25 联合汽车电子有限公司 永磁同步电机的降额控制方法
JP6277013B2 (ja) * 2014-02-21 2018-02-07 日立オートモティブシステムズ株式会社 アクチュエータの制御装置
KR101542994B1 (ko) * 2014-04-14 2015-08-07 현대자동차 주식회사 모터의 회전자 온도 추정 방법
JP6180625B2 (ja) * 2014-05-09 2017-08-16 本田技研工業株式会社 回転電機の磁石温度推定装置および回転電機の磁石温度推定方法
US9602043B2 (en) * 2014-08-29 2017-03-21 General Electric Company Magnet management in electric machines
CN104410047A (zh) * 2014-09-26 2015-03-11 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种无刷电机的温度保护电路
JP2016082698A (ja) * 2014-10-16 2016-05-16 三菱電機株式会社 モータの温度推定装置及びモータの過熱保護方法
JP6329887B2 (ja) * 2014-12-05 2018-05-23 株式会社日立産機システム ポンプ装置及びインバータ駆動電動機組立体
JP6427805B2 (ja) 2015-05-19 2018-11-28 本田技研工業株式会社 回転電機の温度推定装置
JP2017036026A (ja) * 2015-08-07 2017-02-16 株式会社デンソー 車両の駆動装置
JP6504030B2 (ja) * 2015-11-13 2019-04-24 株式会社デンソー 回転電機制御装置
US9932701B2 (en) 2015-12-29 2018-04-03 Whirlpool Corporation Laundry appliances using search coils to identify motors and their rotors in order to self-tune control of the motor
JP2017189051A (ja) * 2016-04-07 2017-10-12 株式会社デンソー モータの制御装置
CN106124057B (zh) * 2016-06-20 2022-10-14 上海工程技术大学 电动车辆动力部件的温升在线测量***
JP6583186B2 (ja) * 2016-08-12 2019-10-02 トヨタ自動車株式会社 回転電機の冷却装置
JP2018046615A (ja) * 2016-09-13 2018-03-22 株式会社豊田中央研究所 温度推定装置、鎖交磁束推定装置及びモータ制御装置
KR102429003B1 (ko) * 2016-12-12 2022-08-03 현대자동차 주식회사 열등가회로를 이용한 모터의 온도 연산 시스템
JP6740114B2 (ja) * 2016-12-22 2020-08-12 株式会社デンソー モータシステム
US10519917B2 (en) * 2017-04-25 2019-12-31 Ford Global Technologies, Llc Engine operation based on integrated starter-generator temperature
US10903776B2 (en) * 2017-05-31 2021-01-26 Abb Schweiz Ag Industrial electrical machine
JP6915501B2 (ja) * 2017-11-08 2021-08-04 トヨタ自動車株式会社 車両の制御装置
JP6963484B2 (ja) * 2017-12-08 2021-11-10 東芝テック株式会社 モータ温度推定装置およびプログラム
CN108390617B (zh) * 2017-12-11 2020-01-03 深圳腾势新能源汽车有限公司 电机转子温度监测方法、装置、存储介质和计算机设备
CN108037454B (zh) * 2017-12-22 2019-10-29 武汉船用电力推进装置研究所（中国船舶重工集团公司第七一二研究所） 一种定子电枢试验***及试验方法
CN108132438B (zh) * 2018-01-23 2024-02-20 无锡帕捷科技有限公司 新能源电机高低温测试***
DE102018204159A1 (de) * 2018-03-19 2019-09-19 Robert Bosch Gmbh Verfahren zu Ansteuerung eines Elektromotors
US10978934B2 (en) 2018-08-27 2021-04-13 General Electric Company Engine with a permanent magnet electric machine
CN109357788A (zh) * 2018-11-05 2019-02-19 李俊峰 一种大型电动机温度测量***
KR102570296B1 (ko) * 2018-11-08 2023-08-24 현대자동차주식회사 차량 및 그 제어방법
CN109406904B (zh) * 2018-12-04 2022-01-04 航天科工防御技术研究试验中心 千瓦大功率电源模块双层测试工装
JP6714114B1 (ja) * 2019-01-29 2020-06-24 三菱電機株式会社 温度推定装置及び温度推定方法
CN112234906B (zh) * 2019-07-15 2022-04-22 宁波拓邦智能控制有限公司 一种电机内部温度估算方法及电机
CN110481308B (zh) * 2019-08-22 2022-06-07 重庆长安汽车股份有限公司 一种新能源车驱动电机的综合冷却控制方法
JP7312065B2 (ja) * 2019-09-11 2023-07-20 日立Astemo株式会社 モータ制御装置、機電一体ユニット、発電機システム、モータ駆動装置および電動車両システム
JP7367429B2 (ja) * 2019-09-27 2023-10-24 ニデックパワートレインシステムズ株式会社 モータユニットの制御装置
CN111046539B (zh) * 2019-11-27 2023-09-26 上海电气电站设备有限公司 一种基于瞬时移动法的水冷转子强励温升计算方法
CN113921951B (zh) 2020-07-10 2023-06-16 宁德时代新能源科技股份有限公司 动力电池自加热控制方法以及装置
EP4002681B1 (en) * 2020-11-12 2024-05-22 Valeo eAutomotive Germany GmbH Inverter, electric drive, vehicle and method for controlling controllable switches of an inverter and corresponding computer program product
DE102020130785A1 (de) 2020-11-20 2022-05-25 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Kühleinrichtung und Verfahren zum Kühlen einer elektrischen Maschine eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs
JP2022167625A (ja) 2021-04-23 2022-11-04 トヨタ自動車株式会社 電動機の制御装置、及び車両

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06153381A (ja) 1992-11-11 1994-05-31 Omron Corp モータ保護装置
JP3454099B2 (ja) 1997-08-05 2003-10-06 トヨタ自動車株式会社 動力出力装置
JP2000023421A (ja) * 1998-06-30 2000-01-21 Toyota Motor Corp ロータ温度推定方法
JP3644354B2 (ja) 2000-05-09 2005-04-27 トヨタ自動車株式会社 温度推定方法および装置
JP4473469B2 (ja) * 2001-05-22 2010-06-02 株式会社東芝 永久磁石電動機
JP3755424B2 (ja) * 2001-05-31 2006-03-15 トヨタ自動車株式会社 交流電動機の駆動制御装置
DE10212751A1 (de) * 2002-03-22 2003-10-02 Bosch Gmbh Robert Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung der Rotortemperatur bei einer PM-Synchronmaschine
JP4102177B2 (ja) * 2002-12-10 2008-06-18 トヨタ自動車株式会社 永久磁石モータの制御装置および制御方法
JP2005073333A (ja) * 2003-08-21 2005-03-17 Yaskawa Electric Corp Ａｃサーボモータおよびこれを用いた減速機一体形アクチュエータならびにロボット装置
US7570074B2 (en) * 2005-05-09 2009-08-04 Square D Company Electronic overload relay for mains-fed induction motors
JP2006340743A (ja) * 2005-06-07 2006-12-21 Hitachi Appliances Inc 洗濯機およびｄｃブラシレスモータ
JP4421603B2 (ja) * 2006-12-01 2010-02-24 本田技研工業株式会社 モータ制御方法およびモータ制御装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2711962C1 (ru) * 2018-10-03 2020-01-23 Алексей Федорович Хорошев Электронное вычисление обеспечивающее устройство, электронное вычисление оптимизирующее устройство и способ такого электронного вычисления
RU2711950C1 (ru) * 2018-10-03 2020-01-23 Алексей Федорович Хорошев Майнинг криптовалюты обеспечивающее устройство, майнинг криптовалюты оптимизирующее устройство и способ такого майнинга криптовалюты

Also Published As

Publication number Publication date
CN101589546B (zh) 2011-07-06
US8013565B2 (en) 2011-09-06
US20090284202A1 (en) 2009-11-19
WO2008126630A1 (ja) 2008-10-23
JP4572907B2 (ja) 2010-11-04
EP2058941A4 (en) 2010-12-08
EP2058941A1 (en) 2009-05-13
BRPI0808381A2 (pt) 2014-07-01
EP2058941B1 (en) 2011-11-30
CN101589546A (zh) 2009-11-25
JP2008245486A (ja) 2008-10-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2419959C1 (ru) Устройство управления и способ управления двигателем
JP4215025B2 (ja) 車両用発電制御装置
US9234803B2 (en) Method and device for detecting winding temperature, method and device for thermal protection of a motor
US9444389B2 (en) Derating control of a power inverter module
CN111211719B (zh) 一种永磁同步电机转子磁钢温度估算方法及***
JP3719176B2 (ja) 発電機の保護装置
CN102853944B (zh) 用于电动车辆的转子温度估计
JP3951524B2 (ja) ハイブリッド車用回転電機装置
JP5760865B2 (ja) 車両用モータ温度検出装置
JP6471014B2 (ja) 電動モータの温度推定装置、及び、電動モータの制御装置
JP2012100473A (ja) 界磁巻線式回転電機
US20130214714A1 (en) Method and device for controlling a synchronous machine
JP2008187861A (ja) モータ制御装置、モータ制御方法及び車両用駆動制御装置
JP2008001254A (ja) バッテリ温度推定装置
JP4924066B2 (ja) モータ制御装置、及びモータ制御方法
KR20220022506A (ko) 차량용 전동식 오일 펌프의 제어방법
JP5708361B2 (ja) 回転電機温度推定システム
US11807250B2 (en) Control apparatus for electric motor and vehicle
KR20130040179A (ko) 차량 내연 기관용 자동 시작/정지 시스템의 재시작 기능을 제어하는 방법 및 그 시스템
KR20200045201A (ko) 차량의 냉각수 상태 판단 방법
US20220345069A1 (en) Method for managing overcurrent protection in a self-controlled synchronous machine with permanent magnets of a motor vehicle
JP2005256642A (ja) 内燃機関の冷却制御装置
KR20220098570A (ko) 전동이륜차 제어 장치 및 방법
JP6090364B2 (ja) 永久磁石型同期モータを搭載した車両の制御装置及び永久磁石型同期モータの上限温度の設定方法
JP7021927B2 (ja) モータ搭載自動車の駆動制御装置

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20140308