[发明专利]用于控制同步电机的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于控制同步电机的方法以及根据权利要求6的前序部分所述的用于控制同步电机的相应设备。

背景技术

在用于混合动力和电动车辆的电驱动装置中目前频繁使用永磁同步电机。这种同步电机具有：转子，在转子中通常布置磁体，该磁体产生磁通量；以及带有定子绕组的定子。同步电机可以产生转矩，该转矩尤其与在机器中的磁通量和相电流有关。所产生的转矩可以确定车辆的加速特性或行驶特性并且因此是在行驶运行期间要确定的重要量。

转子中的磁体可以对温度比较敏感并且在可能已在车辆正常行驶运行中达到的温度下会受到持久损伤。为了避免这，相电流通常从达到临界磁体温度起受到限制。

由于转子通常是快速转动的部件，所以布置在其上的磁体的温度在大多数情况下可以以高开销直接测量。通常，在转子上不设置温度传感器。代替于此，磁体的温度通常根据所测量的定子温度来估计。在估计磁体温度时所基于的是，转子和永磁体大致具有与定子相同的温度。然而，该估计特别是在瞬态过程中通常有极大误差。

为了能够遵守距最大允许磁体温度足够高的安全距离，针对相电流的上述限制的温度阈值可以选择得比较低，以致于同步电机的最大功率不能被完全利用。

DE 10 2005 062 588描述了一种用于确定永磁电机的磁体温度的方法。在此，磁体温度可以通过测量电机的相电压和转速来确定。

为了计算转矩和为了计算转子温度，可能需要磁通量的精确知识。在已知的解决方案中，为此在制造同步电机之后或在同步电机和对于控制同步电机所需的脉冲逆变器的维护保养之后可以对磁通量进行一次校准。在这种校准中，可以产生特征曲线族，使得在同步电机的控制装置中可以存储该特征曲线族并且特征曲线组可以说明转子温度T与要测量的相电压U_ind之间的相关性和要测量的转速n。

在这样的校准和与此联系的特征曲线的生成之后以后可以通过测量相电压U_ind和转速n来推断转子温度T并且根据转子温度又可以确定与转子温度有关的磁通量。

为了校准磁通量，必须知晓布置在转子上的磁体的温度，以便可以使由于温度影响引起的误差最小化。然而，由于在同步电机中典型地没有温度传感器直接设置在转子上，而是仅仅一个温度传感器在定子上，所以传统上由定子温度推断出转子温度并且由此推断出磁体温度。在此所基于的是，只有当转子在同步电机运行时被显著加热时才发生热输入到转子中。此外所基于的是，当定子低于确定的温度阈值时，转子温度与定子温度相同。于是才执行磁通量的校准。

在此情况下不利会是，在可以执行校准之前，刚好必须低于与定子上所测量的温度有关的较低的温度阈值。尤其是在气候炎热的国家，这会成为问题。

发明内容

因此会追求尽可能可靠地与周围环境中处于主导的温度无关地尤其是即使周围环境温度较高时也可以执行同步电机的磁通量的校准，以便在其整个功率范围上都可以尽可能良好地激励同步电机。

这可以利用权利要求1中限定的用于控制同步电机的方法以及权利要求6中所限定的用于控制同步电机的设备来实现。有利的扩展方案在从属权利要求中予以说明。

要控制的机器可以是永磁同步电机，其具有定子，转子和多个布置在转子上的优选为永磁体形式的磁体。同步电机在此例如利用脉冲逆变器来激励使得：基于由磁体产生的磁通量的所假定的或以前所确定的值产生所期望的同步电机的转矩。为了能够尽可能精确地对同步电机执行激励，由磁体产生的通量基于在定子上测量的温度来校准，一旦这在可靠性上是可行的。根据本发明，该校准只有当同步电机不运行至少预先确定的持续时间tg时才被执行。

换言之，磁通量的校准只有当例如从同步电机最后运行起所经过的停止时间t_a大于最小持续时间t_g（即t_a>t_g）时才被执行。关于这样的停止时间的信息在混合动力车辆中典型地始终可供使用并且通常由中央控制设备借助在车辆中设置的数据总线（其也称作控制器局域网络（Controller Area Network（CAN））经由CAN消息提供给在车辆控制设备网络中的其他控制设备。

只有当经过足够长的停止时间时，才执行磁通量的校准。