變流器的熱監測的制作方法
【專利摘要】用于車輛電動機的變流器的熱監測應該得到改進。因此提出一種方法，其中測量變流器的溫度。此外，測定變流器的輸出的功率。借助變流器的熱模型，利用作為輸入值的輸出的功率來估計變流器的溫度，比較估計的溫度與測量的溫度，提供相應的監測信號。由此能夠識別在子負載區域中的測量溫度與計算溫度的偏差以及進而能夠識別在冷卻系統中的相對應的故障。
【專利說明】變流器的熱監測
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用于對車輛的電動機的變流器進行熱監測的方法，其中，變流器的溫度被測量。此外，本發明還涉及一種用于對上述變流器進行熱監測的監測裝置，該監測裝置具有用于測量變流器的溫度的測量裝置。
【背景技術】
[0002]機動車內燃機大多通過液體冷卻設備被冷卻。當冷卻設備發生故障時，內燃機的溫度便取決于負載數與周圍環境條件而上升。此溫度上升可以通過在駕駛員可視區域內的顯示元件被觀測到。多數情況下，當某閾值被超過時，還會產生附加的聲學和/或光學信號，此信號可以引起駕駛員對上述狀況的注意。對于概溫度上升的所謂的時間常數(某特定的溫度差被克服所用的時間)處于幾分鐘的范圍內，使得車輛駕駛員在發現功能故障后仍有時間把車輛無危險地停住。
[0003]同樣，用于機動車的電力驅動裝置的變流器也常使用具有上述類似結構的液體冷卻設備。然而，由于變流器的重量比內燃機的重量小很多，因此，在這里熱時間常數僅僅處于幾十秒的范圍內，也就是說，從發現過高的溫度上升到變流器發生可能由于過熱引起的損壞之間的時間間隔相比之下較短。
[0004]在一般的工業應用中，當過熱被發現后會發出警告。為了保護變流器，進一步的溫度上升被中斷。在冷卻設備功能正常的情況下，上述過程的進行是沒有問題的。然而，當冷卻設備由于系統發生泄露而失靈，那么在有負荷的情況下，溫度會由于較小的熱時間常數而快速上升，以至從溫度警告到中斷之間僅僅是幾秒種。對某些特定情況來說，這不足以使車輛無危險地的停住。舉例來說，在國道上行駛時，變流器僅加載中等負荷。也就是說，即使當冷卻設備發生故障時，所述變流器的溫度也必定不會達到警告閾值。然而，在超車過程中，負荷則從上述狀態被提高至最大載荷。這時，當冷卻設備發生故障時，溫度迅速超過警告及中斷閾值，以致在超車期間有可能發生可用功率被降低或者完全喪失。這可能導致危急的行駛狀況。
[0005]在出版物DE102004018578A1中，用于檢測運行中的變流器設備的污染程度的方法和裝置是已知的。該裝置包括溫度模型、溫度傳感器和計算電路(Auswerteschaltung)。溫度傳感器被放置于所述變流器的需要被測量溫度的組件上。溫度模型是用于冷卻體的已知的溫度模型。借助該模型，根據實際的功率損耗與實際的冷卻劑溫度，測定要期望的冷卻體溫度。當變流器設備的冷卻體存在污染時，測量出的冷卻溫度會高于估計的溫度模型的冷卻體溫度。作為比較結果，會得到一個負值。此負值表明，變流器設備的功率件的冷卻體的工作狀況比所預計的差。
【發明內容】
[0006]因此，本發明的目的在于，可以更好地對用于車輛電動機的變流器進行監測。
[0007]根據本發明，該目的通過一種對用于車輛電動機的變流器的進行熱監測的方法實現，該方法通過測量變流器的溫度，測定由變流器輸出的功率，提供具有作為輸入值的輸出功率的熱模型，根據測定的、輸出的功率、借助熱模型來估計變流器的溫度，比較估計的溫度與所測量的溫度，以及提供基于比較的監測信號來實現。
[0008]此外，依據本發明提供一種對用于車輛電動機的變流器進行熱監測的監測裝置，其具有用于測量變流器溫度的測量裝置以及包括用于測定由變流器輸出的功率的檢測裝置，包括計算裝置，在該計算裝置中提出具有作為輸入值的輸出功率的熱模型，利用該計算裝置、根據測定的、輸出的功率借助熱模型能夠估計變流器的溫度，包括用于比較估計的溫度與所測量的溫度的比較裝置以及包括用于提供基于比較的監測信號的信號輸出裝置。
[0009]以有利的方式測定由變流器輸出的功率，即電功率。借助熱模型來估計變流器具有的溫度。與此同時，測量變流器的溫度。同樣以有利的方式，可以監測處于達到警告閾值之前的較低的數值范圍中的變流器的溫度并且進行可信度測試(plausibilisiert)。由此，如果變流器的溫度在相對較小的輸出的功率下非期望地升高很多，駕駛員則會得到警告。
[0010]優選地，首先在熱模型中由輸出的功率計算功率損耗。通常，當變流器的效率已知，則由總電功率計算功率損耗。功率損耗是指，造成變流器變熱的那部分功率。
[0011]在該熱模型中，在預定的計算時間區段上對功率損耗進行平均并標準化，并且此標準化的功率損耗則可以作為此熱模型中用于溫度估計的因數。借助這個簡單的模型，所估計的變流器溫度隨著功率損耗呈線性上升。
[0012]此外，熱模型可以關于時間的線性函數。這里還描述了一種簡化，此簡化可以帶來明顯的計算優勢。
[0013]用于熱模型的時間常數可以由實驗測定。所估計的溫度可以與所測時間和實驗測定時間常數的商呈比例。在實驗性的時間常數的測定中可以進行多次嘗試，由此對預先確定的溫度上升進行時間上的平均。
[0014]特別地，可以在熱模型中考慮冷卻功率，利用該冷卻功率來冷卻變流器。因此例如對于變流器溫度的估計考慮，是否通過附加措施(例如液體冷卻裝置)冷卻變流器以及如有可能，通過附加措施對變流器進行多強的冷卻有多強。
[0015]此外，在熱模型中可以設置初始溫度作為基礎，此初始溫度是在車輛啟動時，或作為用于估計的起始點被測量的。因此，考慮車輛的周圍環境條件用于估計變流器溫度。
[0016]這里當把測量所得的初始溫度作為熱模型中的因數是有利的。由此可以得到相對簡化的熱模型。
[0017]此外，當所估計的溫度與測量所得溫度的差值超過預定量時，產生基于監測信號的警告信號。這類警告信號則告知駕駛員，變流器的冷卻未按期望進行。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]依據附圖對本發明進行進一步的描述，其中:
[0019]圖1為具有第一時間常數的溫度模型，以及
[0020]圖2為具有第二時間常數的溫度模型，此第二時間常數相對第一時間常數減半。【具體實施方式】
[0021]時間常數，即變流器的溫度加熱到預先確定的溫度值所用的時間，其在有與沒有有效的水冷卻設備的情況下區別很明顯。對于特定的一般應用，時間常數可以被容易地測定，并被存放在變流器或其監測系統內。利用該時間常數可以構建變流器溫度的熱模型。
[0022]熱模型的重要因數為變流器的功率損耗。此功率損耗指的是最終被轉化為變流器內的熱量的那部分功率。此功略損失可以根據下面的公式測定:
[0023]Pv= (1-H)Pges
[0024]其中，n相當于變流器的效率，即輸出功率與輸入功率的商。P㈣相當于輸入功率，也就是總的流入變流器的功率。此功率P㈣通常從用于調節驅動存在的值，例如從中間電路電壓和輸出電流來得出。
[0025]在定型試驗時例如可以實驗性地測定變流器功率。此外在某些情況下可以考慮效率與其他值，例如與周圍環境溫度的相關性。
[0026]此外，由在加熱實驗下的定型試驗結果，可以測定系統的熱時間常數，即系統的溫度升高到預定溫度值所用的時間。如上文已經表明的，該熱時間常數被存放在變流器，并可供使用以便計算和估計給定運行狀態下的要期望的變流器溫度。用于估計變流器溫度0的相應熱模型可以如下表示:
【權利要求】
1.一種用于對車輛的電動機的變流器進行熱監控的方法， -測量所述變流器的溫度， 其特征在于 -測定由所述變流器的輸出的功率， -提供具有作為輸入值的所述輸出的功率的熱模型， -借助所述熱模型，根據測定的所述輸出的功率估計所述變流器的所述溫度， -比較估計的所述溫度(e)與測量的所述溫度，以及 -基于所述比較提供監測信號。
2.根據權利要求1的方法，其中，在所述熱模型中，由所述輸出的功率首先計算功率損耗。
3.根據權利要求2的方法，其中，在所述熱模型中，在預定的計算時間區段上對所述功率損耗進行平均和標準化，并且標準化的所述功率損耗在所述熱模型中作為用于估計所述溫度的因數。
4.根據前述權利要求任一項的方法，其中，所述熱模型是在時間上的線性函數。
5.根據權利要求4的方法，其中，實驗性地測定所述熱模型中的時間常數。
6.根據前述權利要求任一項的方法，其中，在所述熱模型中考慮冷卻功率，所述變流器利用所述冷卻功率被冷卻。
7.根據前述權利要求任一項的方法，其中，在所述熱模型中以所述變流器的初始溫度作為基礎，所述初始溫度在所述車輛啟動時或作為用于估計的起始點被測量的。
8.根據前述權利要求任一項的方法，其中，測量的所述初始溫度在所述熱模型中作為的因數。
9.根據前述權利要求任一項的方法，其中，當估計的所述溫度與測量的所述溫度的差值超過預定值時，產生基于所述監測信號的警告信號。
10.一種對用于車輛電動機的變流器進行熱監測的監測裝置，具有 -用于測量所述變流器溫度的測量裝置， 其特征在于， -用于測定由所述變流器輸出的功率的檢測裝置， -計算裝置，在所述計算裝置中提出具有作為輸入值的所述輸出的功率的熱模型，利用所述計算裝置、根據測定的、所述輸出的功率估計所述變流器的所述溫度， -用于比較估計的所述溫度與所測量的所述溫度的比較裝置，以及 -用于提供基于所述比較的監測信號的信號輸出裝置。
【文檔編號】H02H6/00GK103718406SQ201280037170
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2012年7月23日 優先權日:2011年7月27日
【發明者】安德烈斯·庫恩 申請人:西門子公司