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电动 马达定子绕组 温度估计

阅读：383发布：2020-05-18

专利汇可以提供电动马达定子绕组温度估计专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及电动马达定子绕组温度估计。提供在全部马达操作速度范围内估计定子绕组温度的温度估计控制器和方法。在一个实施方式中，确定马达的角速度，连同所述马达的每个相的总功率损失。每个相的总功率损失包括定子绕组功率损失和芯功率损失。马达的每个相的定子绕组温度然后可以基于该相的总功率损失以及该相的组合热阻抗来估计。组合热阻抗包括定子绕组和定子芯之间的第一热阻抗、以及定子芯和马达冷却剂之间的第二热阻抗。，下面是电动马达定子绕组温度估计专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种方法，包括以下步骤：
确定马达速度是否大于速度阈值；以及
当马达速度大于速度阈值时，估计多个定子绕组中的每个的第一估计定子绕组温度，其中，每个定子绕组的第一估计定子绕组温度基于该定子绕组和马达冷却剂之间的组合热阻抗以及总功率损失来估计，其中，总功率损失包括定子绕组功率损失和芯功率损失。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，当马达速度大于速度阈值时，估计多个定子绕组中的每个的第一估计定子绕组温度的步骤包括以下步骤：
基于每个定子绕组的温度来确定该定子绕组的定子绕组电阻；
基于每个相的所述定子绕组电阻和平方根(RMS)定子电流来确定该相的定子绕组功率损失；
基于马达的每个相的所述定子绕组功率损失和芯功率损失来确定该相的总功率损失；
基于每个相的总功率损失、马达速度和该相的组合热阻抗来产生该相的相温度变化(ΔTan)；以及
基于相温度变化(ΔTan)和马达冷却剂温度来估计每个定子绕组的定子绕组温度。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述组合热阻抗包括定子绕组和定子芯之间的第一热阻抗、以及定子芯和马达冷却剂之间的第二热阻抗。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述芯功率损失根据马达速度、定子绕组电流和dc总线电压而变，且其中，芯功率损失通过以下步骤确定：
提供多个查询表，其中，每个查询表对应于具体DC总线电压，且规定马达速度和平方根(RMS)定子绕组电流的不同组合的芯功率损失的值；
基于DC总线电压输入从所述多个查询表中选择两个查询表；
将马达速度和定子绕组电流输入所选择的查询表中的第一个以计算第一芯功率损失值；
将马达速度和定子绕组电流输入所选择的查询表中的第二个以计算第二芯功率损失值；以及
基于DC总线电压、第一芯功率损失值和第二芯功率损失值来执行内插值以计算芯功率损失。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，基于每个相的所述定子绕组电阻和平方根(RMS)定子电流来确定每个相的定子绕组功率损失的步骤包括以下步骤：
确定表示每个定子绕组中的定子电流的交流(AC)平方根(RMS)定子电流；以及基于每个定子绕组的AC RMS定子电流和电阻来确定该定子绕组的定子绕组功率损失。
6.根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：
响应于一个或多个定子绕组的第一估计定子绕组温度而降低扭矩指令。
7.根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：
当马达速度小于速度阈值时，估计所述多个定子绕组中的每个的第二估计定子绕组温度，其中，第二估计定子绕组温度基于定子绕组功率损失和第二热阻抗模型来估计，所述第二热阻抗模型包括在定子绕组和热中性点之间的二阶热阻抗模型和在热中性点和马达冷却剂之间的一阶热阻抗模型。
8.一种控制矢量控制马达驱动系统的扭矩指令的方法，所述方法包括以下步骤：
确定马达速度是否大于预定速度；
当马达速度大于速度阈值时，基于总功率损失来估计多个定子绕组中的每个的定子绕组温度，其中，总功率损失包括定子绕组功率损失和芯功率损失；以及
响应于一个或多个定子绕组的估计定子绕组温度而降低扭矩指令。
9.一种方法，包括：
基于马达的每个定子绕组的温度和该定子绕组的电阻的温度系数来确定该定子绕组的定子绕组电阻；
基于该定子绕组的定子绕组电阻来确定每个相的定子绕组功率损失；
基于每个相的所述定子绕组功率损失和芯功率损失来确定每个相的总功率损失；
基于所述总功率损失、马达速度、以及每个相的组合热阻抗模型来确定该相的相温度变化；以及
基于该相的所述相温度变化和马达冷却剂温度来估计每个定子绕组的定子绕组温度。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述组合热阻抗模型包括每个相的组合热阻抗，其中每个相的所述组合热阻抗基于定子绕组和定子芯之间的第一热阻抗、以及定子芯和马达冷却剂之间的第二热阻抗。

说明书全文

电动马达定子绕组 温度估计

[0001] 相关申请的交叉引用

[0002] 本申请要求于2009年8月31日提交的美国临时申请No.61/238,570的权益。

技术领域

[0003] 本发明总体上涉及电动马达系统，且更具体地涉及用于估计电动马达中的定子绕组的温度的方法和设备。

背景技术

[0004] 混合动力和电动车辆(HEV)通常包括由直流(DC)功率源(例如存储蓄电池)驱动的交流(AC)电动马达。AC电动马达的定子绕组可以被联接到功率逆变器模块，功率逆变器模块执行快速开关功能，以便将DC功率转换为AC功率以驱动AC电动马达，继而驱动HEV传动系的轴。由于马达定子绕组的温度可用于各种目的，因而马达定子绕组的温度是重要的参数。例如，定子绕组温度可以是各种马达控制算法中的重要参数，马达控制算法使用定子电阻作为控制变量，因为定子绕组电阻是依赖于温度的且可以基于温度调节。

[0005] 定子绕组温度也可以用于检测高马达温度以防止过热。通常，定子绕组温度由温度测量传感器测量，例如安置或安装在一个电动马达定子绕组中的热敏电阻或热电偶。如果流入定子绕组的三相电流被平衡，单个温度测量传感器有时可用于充分地估计所有定子绕组的温度。然而，在一些系统中，在温度传感器和定子绕组的热点之间可能有非常大的温度梯度。在这种情况下，使用单个温度传感器来预测马达热点温度将变得困难。此外，在零速时，没有电流会在安装传感器的一个定子绕组中流动，或者在某些速度下，不平衡的电流可在一个定子绕组中流动。例如，在失速条件期间，一个相可携载等于正弦波电流峰值的电流，而另外两个相携载电流的一半，符号相反。因而，与另外两个相相比，一个相可经历四倍(4×)的电阻加热损失。在这些条件下，单个温度测量传感器将不正确地产生电动马达的实际温度，因为电动马达可能会由于过热而被损坏。

[0006] 另一缺陷在于这种温度传感器可能是昂贵的、不可靠的且可能需要维护或维修。每个传感器给系统增加了额外的成本，且在一些情况下需要在马达中采用多个传感器以识别定子绕组的最热点。此外，传感器需要外部电信号调节电路，以处理传感器信号，这进一步增加了系统的成本且可能进一步降低系统可靠性。此外，它们需要被维修和维护以确保如预期那样操作。另外，当传感器发生故障时，它们必须被修理或更换，这可能是一种挑战，因为传感器通常位于马达内，例如定子槽的中间。

[0007] 为了减少温度传感器的数量或甚至完全消除传感器的需要，也已经开发了无传感器定子绕组温度估计技术。一些无传感器定子绕组温度估计技术采用基于电机几何形状及其热和电属性计算的复杂马达热模型。虽然这些技术可以提供准确和鲁棒的温度估计，但是需要开发复杂马达热模型。在许多情况下，关于马达几何形状和/或其热或电属性的信息可能不容易获得。

[0008] 此外，高频载波信号注入技术也已经用于定子温度估计；然而，该技术假设定子和转子温度相同，这不总是如此。因而，当定子和转子温度偏离时，准确性下降。

[0009] 也已经开发出对于零或低速温度估计(例如，低于75rpm)工作良好的其它无传感器定子绕组温度估计技术；然而，这些技术在较高马达速度下未得到准确的估计结果。

[0010] 因此，期望提供一种在整个马达操作速度范围(即，低操作速度和高操作速度)内估计定子绕组温度的方法、系统和设备。也期望完全消除对任何定子绕组温度传感器的需要。此外，期望提供在不使用联接到一个或多个定子绕组的温度传感器(例如，热敏电阻)的情况下在所有马达操作速度(即，马达角速度)下都工作的估计定子绕组温度的方法、系统和设备。另外，本发明的其它期望特征和特性将从随后的详细说明和所附权利要求结合附图以及前述技术领域和背景技术显而易见。

发明内容

[0011] 根据一个示例性实施例，提供一种可以在全部马达操作速度范围内估计定子绕组温度的无传感器温度估计控制器和方法。当马达速度低于速度阈值(例如，75rpm)时，用于每个定子绕组的第一组估计定子绕组温度可以基于第一组热阻抗模型来估计，所述第一组热阻抗模型包括定子绕组功率损失。然而，当马达速度高于速度阈值时，用于每个定子绕组的第二组估计定子绕组温度基于第二组热阻抗模型来估计，所述第二组热阻抗模型包括定子绕组功率损失和芯功率损失。

[0012] 根据另一个实施例，提供用于控制矢量控制马达驱动系统的扭矩指令的系统和方法。当检测马达速度大于预定速度时，每个定子绕组的定子绕组温度基于定子绕组和马达冷却剂之间的总功率损失来估计。总功率损失包括定子绕组功率损失和芯/铁功率损失。然后，响应于一个或多个定子绕组的估计定子绕组温度来降低/调节扭矩指令值，以保护马达防止过热。

[0013] 为了估计每个定子绕组的定子绕组温度，每个定子绕组的定子绕组电阻基于该定子绕组的温度来确定，且与交流(AC)平方根(RMS)定子电流一起使用以确定每个相中的定子绕组功率损失。换句话说，每个相中的定子绕组功率损失可以基于每个相的定子绕组电阻和表示每个定子绕组的定子电流的交流(AC)平方根(RMS)定子电流来确定。

[0014] 然后，马达的每个相的总功率损失可以基于该相的所述定子绕组功率损失和芯功率损失来确定。为此，提供多个查询表。每个查询表对应于具体DC总线电压，且规定马达速度和平方根(RMS)定子绕组电流的不同组合的芯功率损失的值。通过基于DC总线电压输入从所述多个查询表选择两个查询表、将马达速度和定子绕组电流输入所选择查询表中的第一个以计算第一芯功率损失值、将马达速度和定子绕组电流输入所选择查询表中的第二个以计算第二芯功率损失值、以及基于DC总线电压、第一芯功率损失值和第二芯功率损失值来执行线性内插值以计算芯功率损失，可以确定芯功率损失。

[0015] 每个相的热阻抗模型表征定子绕组和马达冷却剂之间的总功率损失。热阻抗模型基于该相中的总功率损失和马达速度在该相的定子绕组温度和马达冷却剂温度之间产生温度变化。

[0016] 每个定子绕组的定子绕组温度可以基于热阻抗模型、马达速度和马达冷却剂温度来估计。

[0017] 方案1.一种方法，包括以下步骤：

[0018] 确定马达速度是否大于速度阈值；以及

[0019] 当马达速度大于速度阈值时，估计多个定子绕组中的每个的第一估计定子绕组温度，

[0020] 其中，每个定子绕组的第一估计定子绕组温度基于该定子绕组和马达冷却剂之间的组合热阻抗以及总功率损失来估计，其中，总功率损失包括定子绕组功率损失和芯功率损失。

[0021] 方案2.根据方案1所述的方法，其中，当马达速度大于速度阈值时，估计多个定子绕组中的每个的第一估计定子绕组温度的步骤包括以下步骤：

[0022] 基于每个定子绕组的温度来确定该定子绕组的定子绕组电阻；

[0023] 基于每个相的所述定子绕组电阻和平方根(RMS)定子电流来确定该相的定子绕组功率损失；

[0024] 基于马达的每个相的所述定子绕组功率损失和芯功率损失来确定该相的总功率损失；

[0025] 基于每个相的总功率损失、马达速度和该相的组合热阻抗来产生该相的相温度变化(ΔTan)；以及

[0026] 基于相温度变化(ΔTan)和马达冷却剂温度来估计每个定子绕组的定子绕组温度。

[0027] 方案3.根据方案2所述的方法，其中，所述组合热阻抗包括定子绕组和定子芯之间的第一热阻抗、以及定子芯和马达冷却剂之间的第二热阻抗。

[0028] 方案4.根据方案3所述的方法，其中，所述芯功率损失根据马达速度、定子绕组电流和dc总线电压而变，且其中，芯功率损失通过以下步骤确定：

[0029] 提供多个查询表，其中，每个查询表对应于具体DC总线电压，且规定马达速度和平方根(RMS)定子绕组电流的不同组合的芯功率损失的值；

[0030] 基于DC总线电压输入从所述多个查询表中选择两个查询表；

[0031] 将马达速度和定子绕组电流输入所选择的查询表中的第一个以计算第一芯功率损失值；

[0032] 将马达速度和定子绕组电流输入所选择的查询表中的第二个以计算第二芯功率损失值；以及

[0033] 基于DC总线电压、第一芯功率损失值和第二芯功率损失值来执行内插值以计算芯功率损失。

[0034] 方案5.根据方案4所述的方法，其中，基于每个相的所述定子绕组电阻和平方根(RMS)定子电流来确定每个相的定子绕组功率损失的步骤包括以下步骤：

[0035] 确定表示每个定子绕组中的定子电流的交流(AC)平方根(RMS)定子电流；以及[0036] 基于每个定子绕组的AC RMS定子电流和电阻来确定该定子绕组的定子绕组功率损失。

[0037] 方案6.根据方案1所述的方法，还包括以下步骤：

[0038] 响应于一个或多个定子绕组的第一估计定子绕组温度而降低扭矩指令。

[0039] 方案7.根据方案1所述的方法，还包括以下步骤：

[0040] 当马达速度小于速度阈值时，估计所述多个定子绕组中的每个的第二估计定子绕组温度，其中，第二估计定子绕组温度基于定子绕组功率损失和第二热阻抗模型来估计，所述第二热阻抗模型包括在定子绕组和热中性点之间的二阶热阻抗模型和在热中性点和马达冷却剂之间的一阶热阻抗模型。

[0041] 方案8.一种控制矢量控制马达驱动系统的扭矩指令的方法，所述方法包括以下步骤：

[0042] 确定马达速度是否大于预定速度；

[0043] 当马达速度大于速度阈值时，基于总功率损失来估计多个定子绕组中的每个的定子绕组温度，其中，总功率损失包括定子绕组功率损失和芯功率损失；以及[0044] 响应于一个或多个定子绕组的估计定子绕组温度而降低扭矩指令。

[0045] 方案9.一种方法，包括：

[0046] 基于马达的每个定子绕组的温度和该定子绕组的电阻的温度系数来确定该定子绕组的定子绕组电阻；

[0047] 基于该定子绕组的定子绕组电阻来确定每个相的定子绕组功率损失；

[0048] 基于每个相的所述定子绕组功率损失和芯功率损失来确定每个相的总功率损失；

[0049] 基于所述总功率损失、马达速度、以及每个相的组合热阻抗模型来确定该相的相温度变化；以及

[0050] 基于该相的所述相温度变化和马达冷却剂温度来估计每个定子绕组的定子绕组温度。

[0051] 方案10.根据方案9所述的方法，其中，所述组合热阻抗模型包括每个相的组合热阻抗，其中每个相的所述组合热阻抗基于定子绕组和定子芯之间的第一热阻抗、以及定子芯和马达冷却剂之间的第二热阻抗。

[0052] 方案11.根据方案9所述的方法，其中，每个相的所述芯功率损失基于马达速度、定子绕组电流和DC总线电压来确定。

[0053] 方案12.根据方案11所述的方法，其中，每个相的所述芯功率损失通过以下步骤确定：

[0054] 提供多个查询表，其中，每个查询表对应于具体DC总线电压，且规定马达速度和平方根(RMS)定子绕组电流的不同组合的芯功率损失的值；

[0055] 基于DC总线电压输入从所述多个查询表中选择两个查询表；

[0056] 将马达速度和定子绕组电流输入所选择的查询表中的第一个以计算第一芯功率损失值；

[0057] 将马达速度和定子绕组电流输入所选择的查询表中的第二个以计算第二芯功率损失值；以及

[0058] 基于DC总线电压、第一芯功率损失值和第二芯功率损失值来执行内插值以计算芯功率损失。

[0059] 方案13.根据方案10所述的方法，其中，所述定子绕组功率损失基于该相的定子绕组电阻和该相的平方根(RMS)定子电流来确定。

附图说明

[0060] 本发明在下文结合以下附图描述，其中，相同的附图标记表示相同的元件，且[0061] 图1示出了根据本发明实施例的电动马达系统的框图；

[0062] 图2示出了根据本发明实施例的热阻抗模型的电路图表示；

[0063] 图3示出了根据本发明实施例的图1的电动马达系统的更详细视图；

[0064] 图4示出了根据本发明实施例的图3的电动马达系统的温度估计控制器的操作的流程图；

[0065] 图5示出了根据本发明实施例的基于每个相的定子绕组功率损失和芯功率损失来确定马达每个相的总功率损失的方法；和

[0066] 图6示出了根据本发明实施例的基于马达的每个相的总功率损失、马达速度(即，转子角速度)和马达冷却剂温度来估计定子绕组温度的方法。

具体实施方式

[0067] 如本文使用的，词语“示例性”指的是“用作示例、实例、或说明”。下述详细说明本质上仅为示例性的且不旨在限制本发明或本发明的应用和使用。本文描述为“示例性”的任何实施例不必须解释为优于或好于其他实施例。该详细说明中描述的所有实施例是提供用于使得本领域技术人员能够制造或使用本发明的示例性实施例，而不是限制本发明的范围，本发明的范围由权利要求限定。此外，并不旨在受约束于前述技术领域、背景技术、发明内容或下述详细说明中阐述的任何明示或暗示的理论。

[0068] 在详细描述根据本发明的实施例之前，应当看到的是，实施例主要在于涉及估计电动马达定子绕组温度的方法步骤和设备部件的组合。应当理解的是，本文所述的本发明实施例可以使用硬件、软件或其组合实施。本文所述的控制电路可包括各种部件、模块、电路和可以使用模拟和/或数字电路、分立或集成模拟或数字电子电路的组合实施的其它逻辑或其组合来实施。如本文使用的，术语“模块”指的是用于执行任务的装置、电路、电气部件和/或基于软件的部件。在一些实施方式中，在实施这种电路中的控制逻辑的部分或全部时，本文所述的控制电路可使用一个或多个专用集成电路(ASIC)、一个或多个微处理器和/或一个或多个基于数字信号处理器(DSP)的电路实施。应当理解的是，本文所述的本发明实施例可包括一个或多个常规处理器和控制所述一个或多个处理器以结合某些非处理器电路来实施估计电动马达定子绕组温度的功能中的一些、大多数或全部的独特存储程序指令，如本文所述。因而，这些功能可理解为估计电动马达定子绕组温度的方法的步骤。替代地，一些或全部功能可以通过没有存储程序指令的状态机来实施，或者在一个或多个专用集成电路(ASIC)中实施，其中，每个功能或者某些功能的一些组合实施为定制逻辑。当然，可以使用两种方法的组合。因此，在本文中描述用于这些功能的方法和手段。此外，可以预期，尽管本领域技术人员可能由例如可用时间、当前技术和经济考虑启发显著的努力和许多设计选择，但是在本文公开的构思和原理的指导下，将在少量的试验的情况下能够容易产生这种软件指令和程序以及IC。

[0069] 概述

[0070] 本发明的实施例涉及估计电动马达定子绕组温度的方法和设备。所公开的方法和设备可以在需要估计电动马达定子绕组温度的操作环境中实施。在现在将描述的示例性实施方式中，控制技术和技术方案将描述为应用于作为混合动力/电动车辆(HEV)的一部分的混合动力和电动车辆动力系统。

[0071] 图1示出了可以在混合动力/电动车辆(HEV)中实施的三相电动马达驱动系统100架构的简化框图。在该实施例中，系统100可以通过调节控制三相AC马达110的电流指令而用于经由被连接到三相AC马达110的三相脉宽调制(PWM)逆变器模块120控制三相AC马达110。

[0072] 根据本发明实施例的电动马达系统100包括响应于来自于逆变器120的信号操作的三相交流(AC)同步电机110。如本文使用的，术语“AC马达”指的是由交流(AC)驱动的电动马达。AC马达包括具有线圈的外部固定定子、以及附连到输出轴的内部转子，线圈被供应交流以产生旋转磁场，输出轴由旋转场给予扭矩。三相AC马达110可以是三相AC驱动的“缠绕”马达(例如，永磁同步马达，具有缠绕成有限极的定子)、三相感应马达或同步磁阻马达。在AC电机是永磁同步AC马达的实施方式中，这应当理解为包括内置永磁马达。虽然未示出，但是马达110被联接到HEV的驱动轴。

[0073] 三相马达110包括转子(未示出)以及连接在马达端子A、B和C之间的三个定子绕组115。如图1所示，三相AC马达110具有在中性点联接在一起的三个定子绕组115。

[0074] 三相PWM逆变器模块120包括电容器180和三个逆变器子模块。在该实施例中，一个逆变器子模块115被联接到马达绕组115，另一个逆变器子模块被联接到马达绕组115，另一个逆变器子模块被联接到马达绕组115。每个逆变器子模块包括双开关装置。每个双开关装置包括以交替方式理想地操作的两个开关(例如，晶体管，如绝缘栅双极晶体管(IGBT)或晶闸管)。例如，逆变器120包括电容器180、具有双开关122/125的第一逆变器子模块、具有双开关123/126的第二逆变器子模块、以及具有双开关124/127的第三逆变器子模块。因而，全波桥式逆变器120具有六个固态开关装置122、125、123、126、124、127和与每个开关反向并联的六个二极管(未示出)，以合适地开关输入电压，且提供三相AC马达110的定子绕组115的三相激励。

[0075] 三相PWM逆变器模块120经由高压DC总线被连接在DC功率源140(例如，蓄电池或多个蓄电池或其它燃料电池)的直流(DC)总线135之间，且接收DC输入电压(Vdc)。三相PWM逆变器模块120包括多个逆变器极，所述逆变器极包括产生三相正弦电压(Va)的第一逆变器极、产生第二三相正弦电压(Vb)的第二逆变器极、和产生第三三相正弦电压(Vc)的第三逆变器极。三相AC马达110经由第一逆变器极、第二逆变器极和第三逆变器极联接到三相PWM逆变器模块120。三相PWM逆变器模块120提供电动马达110的电气控制且基于DC输入电压(Vdc)产生以各种速度驱动三相AC马达110的交流(AC)波形(三相正弦电压信号)。三相AC马达110基于三相正弦电压(Va)、第二三相正弦电压(Vb)和第三三相正弦电压(Vc)产生交流(AC)波形。

[0076] 相电流(即，第一合成定子电流(Ia)、第二合成定子电流(Ib)和第三合成定子电流(Ic))流经相应定子绕组115。进入马达绕组A 115的电流流出马达绕组B 115和C 115，进入马达绕组B 115的电流流出马达绕组A 115和C 115，进入马达绕组C 115的电流流出马达绕组A115和B 115。

[0077] 相-中性点电压跨过每个定子绕组115产生且反EMF电压通过转子随磁通一起旋转而在相应定子绕组115中感应。在永磁马达的情况下，磁通由永磁体产生。

[0078] 电流调节扭矩控制器150的输出是控制信号，所述控制信号提供给逆变器120的每个晶体管122-127的栅极且用作晶体管122-127的操作控制信号。逆变器120响应于从电流调节扭矩控制器150提供给其栅极的信号操作，以提供电压给马达110的每个相115，每个晶体管对122/125、123/126和124/127形成逆变器120的相脚。控制器150可以从马达110接收马达指令信号和马达操作信号，并产生控制信号，以控制逆变器子模块内的固态开关装置122、125、123、126、124、127的开关。通过提供合适的控制信号给独立逆变器子模块，闭环马达控制器控制逆变器子模块内的固态开关装置122、125、123、126、124、127的开关，从而控制逆变器子模块分别提供给马达绕组115的输出。由三相PWM逆变器模块120的逆变器子模块产生的第一合成定子电流(Ia)、第二合成定子电流(Ib)和第三合成定子电流(Ic)提供给马达绕组115。

[0079] 冷却剂155，例如马达油，环绕马达110且在其操作期间冷却马达110，温度信号发生器156从冷却剂155内的热电偶确定冷却剂115的温度并提供线路260上的冷却剂155的温度的数字信号表示。

[0080] 马达110也显示为配备有转子位置传感器160/165，提供表示转子相对于定子绕组115的机械旋转角位置的输出转子位置信号θm。如本文使用的，术语“位置传感器”应当广泛地理解且涉及产生角位置信息的任何常规位置传感器设备(包括物理位置传感器装置)，或涉及物理位置传感器的虚拟软件实施方式，而且也涉及任何类型的绝对位置传感器或旋转变送器。在图1所示的具体实施方式中，位置传感器160/165是用于测量旋转度数的一种旋转变压器，且设计成产生位置传感器输出(PSout)190，包括理想地与在转子以角速度围绕定子旋转时转子相对于马达定子的角位置和/或角速度相对应的输出角位置信息(θr)和/或角速度(ωr)信息中的一个或多个。换句话说，当适当地操作时，位置传感器160/165产生将理想地与转子的机械角(θr)和/或转子的角速度相对应的绝对角位置信息和/或角速度信息。虽然未示出，但是一种常见类型的位置传感器160装置是解算器。

[0081] 在图1中，位置传感器160/165使用解算器160和解算器-数字转换器165实施，但是通常可以是本领域已知的任何类型的位置传感器，包括霍尔效应传感器或本领域已知的感测电机转子的角位置或角速度的任何其它类似感测装置或编码器(未示出)。解算器160联接到马达110，用于测量转子位置和检测其马达速度(即，转子的角速度)。解算器-数字转换器165将来自于解算器160的信号转换为数字信号且将AC同步电动马达110的转子的角位置和检测速度的这些数字表示提供给电流调节扭矩控制器150。

[0082] 根据该实施例，温度估计控制器170包括依赖于温度的扭矩指令降低块172、高速温度估计模块174、低速温度估计模块176和变换模块180。

[0083] 高速温度估计模块174从电流调节扭矩控制器150接收同步坐标电流Id，Iq且估计定子绕组115的相温度(Ta，Tb，Tc)175。估计温度175基于同步坐标电流Id，Iq、马达速度190和线路260上提供的冷却剂155的温度产生。低速温度估计模块176接收所检测电流值Ia，Ib，Ic且响应于电流值Ia，Ib，Ic和线路260上提供的冷却剂155的温度来估计相的绕组115的相温度(Ta，Tb，Tc)177。

[0084] 来自于高速温度估计模块174和低速温度估计模块176的估计相温度(Ta，Tb，Tc)175、177提供给变换模块180。变换模块180将估计相温度(Ta，Tb，Tc)175和估计相温度(Ta，Tb，Tc)177提供给依赖于温度的扭矩指令降低块172的输入。变换模块180基于从解算器-数字转换器165提供的马达110的当前操作速度190(角速度)而选择一组估计相温度以提供给依赖于温度的扭矩指令降低块172。

[0085] 扭矩控制信号(扭矩指令T*)171提供给依赖于温度的扭矩指令降低块172。依赖于温度的扭矩指令降低块172响应于所选择组的相温度(Ta，Tb，Tc)175、177而修正扭矩指令171，以产生温度降低的扭矩控制信号173。电流调节扭矩控制器150从马达110的每个定子绕组115接收电流信号(Ia，Ib，Ic)，并且根据该实施例响应于从依赖于温度的扭矩指令降低块172接收的温度降低的扭矩控制信号173而修正马达110的定子绕组115处的电流，以产生提供给逆变器120的每个相脚122/125、123/126和124/127的操作控制信号。

[0086] 因此，操作控制信号将由温度降低的扭矩控制信号173表示的增益应用于施加到晶体管122-127的栅极的指令信号/电压。因而，根据该实施例，每个定子绕组115处的电流由电流调节扭矩控制器150接收并响应于温度降低的扭矩控制信号173修正，以提供合适的增益给操作控制信号，同时在所有速度下将依赖于温度的扭矩降低集成到控制结构中。估计每个定子绕组115的温度且将该温度与预定温度阈值进行比较可以防止定子绕组的过热。

[0087] 图2示出了根据本发明实施例的热阻抗模型200的电路图表示。热阻抗模型200可以用于根据本发明实施例的高速温度估计模块174以确定在马达以高速(即，大于75rpm的转子角速度)操作时马达110的每个绕组115处的估计绕组温度Ta 205、Tb 225和Tc245。

[0088] 图2所示的热模型基于以下给出的热方程(1)：

[0089] 温度变化＝热阻抗×总功率消耗 (1)

[0090] 例如，定子绕组A的温度(Ta)和马达冷却剂的温度(Tcoolant)之间的温度差(ΔTa)等于该相的热阻抗(Rtha)215和功率消耗(Pa)210的乘积。热阻抗模型200在下文参考方程(4)-(6)更充分地描述。

[0091] 当马达115的转子的角速度高于特定值(例如，75rpm)时，每个定子绕组115的估计温度205、225、245可以基于该绕组115和马达冷却剂260的温度之间的热阻抗(Rth)215、235、255(其中，热阻抗215(Rtha)是第一绕组的温度Ta和马达冷却剂260的温度之间的热阻抗，热阻抗235(Rthb)是第二绕组的温度Tb和马达冷却剂260的温度之间的热阻抗，热阻抗255(Rthc)是第三绕组的温度Tc和马达冷却剂260的温度之间的热阻抗)来计算。马达冷却剂的温度具有由温度传感器测量的温度TCoolant 260。

[0092] 由于定子绕组(或铜)损失和定子芯(或铁)损失引起的马达中的功率消耗可以分别使用方程(2)和(3)表示。

[0093]

[0094] 其中，RDC是DC电阻/相；ix是具体相x中的定子电流，Nc是串联线圈的数量；N是每个线圈的匝数；lturn是一匝的长度；Aturn是一匝的面积；σcu是铜的导电率。

[0095]

[0096] 其中，Piron是芯/铁功率损失；Ph是由磁滞损失引起的功率消耗；Pe是由于涡流损失引起的功率消耗；B和Bm是峰值磁通密度，α、εh和εe是具体芯材料的常数，f是马达的操作频率；fn是马达的基本名义频率。

[0097] 在低速(低于75rpm)时估计定子温度的技术在2008年1月24日提交且转让给本发明的受让者的美国专利申请公布号2009/0189561A1中描述，该专利的全部内容作为参考引入。

[0098] 在低马达操作速度(例如，低于75rpm)时，由于这些损失是依赖于速度(角速度)的，因而芯损失(Piron)是可忽略的。角速度(ω)等于2πf。当马达的操作频率(f)趋于零时，方程(2)表示的芯损失(Piron)也趋于零。然而，在较高角速度(例如，高于75rpm)时，操作频率(f)增加且芯/铁损失(Piron)变得明显。因而，在高操作速度(角速度)时需要考虑这些芯/铁损失(Piron)，否则估计温度205、225、245将不准确。

[0099] 根据该实施例，在使用高速温度估计模块174时，在马达中产生的热考虑由于绕组(或铜)损失和芯中的铁损失而产生的热。由于铜损失，在定子绕组中产生的热可以使用定子电流和定子电阻计算，如在上文参考方程(2)所述。

[0100] 每个相中的热阻抗考虑：(1)定子绕组和定子芯之间的热阻抗，和(2)定子芯和马达冷却剂之间的热阻抗。例如，对于相a，热阻抗可以数学表示为Rtha＝Rwca+Rcca；其中，Rtha是相a中的定子绕组和马达冷却剂之间的热阻抗，Rwca是定子绕组a和定子芯之间的热阻抗，Rcca是定子芯和马达冷却剂之间的热阻抗。

[0101] 在高速时，绕组115的估计温度可以使用以下变量和方程(4)、(5)和(6)估计：(a)热阻抗Rtha 215，(b)热阻抗Rthb 235，(c)热阻抗Rthc 255，方程(4)、(5)和(6)如下：

[0102]

[0103]

[0104]

[0105] 其中，Tzx是超前时间常数[秒]，Twx是自然阻尼频率[秒]，ξx是阻尼因子，Is是基于同步参考坐标电流信号计算的RMS定子电流值(Amp)，Rsx是定子电阻[Ω]，Pcore是定子芯/铁损失[瓦]，Tcoolant是马达冷却剂温度[℃]；x表示a、b或c。应当注意的是，在零速时，由于将存在仅两个相携载电流且第三相具有零电流流动的情形，定子电流Ia、Ib或Ic可能不相同，因此，方程(2)使用实际定子电流来计算定子绕组(或铜)损失。然而，对于高速估计，所有三个相中的定子电流Ia、Ib或Ic应当相同。因而，每个相中的定子绕组功率损失可以使用马达电流的RMS值Is计算。

[0106] 每个相的热阻抗模型200通过将Rthx(其中，x＝a、b、c)和二阶传递函数模型相结合在方程(4)、(5)和(6)中表示，二阶传递函数模型用于根据每个独立相和马达冷却剂温度之间的功率消耗(铜+芯损失)来估计定子温度205、225、245。方程(4)、(5)和(6)的括号中的项表示由每个相的热阻抗215、235、255引起的定子绕组x和马达冷却剂之间的总功率损失/消耗(Px)的热阻抗模型。例如，功率损失/消耗(Pa)考虑定子绕组A的绕组2
(或铜)功率损失(IsRsa)和芯(或铁)功率损失Pcore。热阻抗以及二阶传递函数的系数可以根据测量试验数据离线地根据经验产生。这需要相电流测量值、来自于热敏电阻或热电偶的每个相绕组的温度读数、以及马达冷却剂温度260的测量值。该热模型表征过程可以使用带仪器马达(即，配备有温度传感器的马达)离线进行。在完成表征过程之后，所产生的热模型现在可以完全用于不具有任何温度传感器的相同类别马达的在线温度估计。

[0107] 图3示出了根据本发明实施例的图1的电动马达系统100的更详细视图。

[0108] 如图3所示，系统300包括：三相AC马达110；被联接到三相AC马达110的三相PWM逆变器模块120；从扭矩-电流映射模块354接收电流指令的同步坐标电流调节器模块360(可包括未示出的求和点和电流控制器模块)；被联接到同步坐标电流调节器模块360的求和点356、358；同步-固定转换模块365/370；提供实际电流给求和点356、358的固定-同步转换模块350/352；以及定子绕组温度估计控制器170。虽然未示出，但是取决于具体实施方式，系统可以包括其它熟知的模块和控制回路。现在将描述系统300的操作。
在图3所示的具体实施方式中，三相AC马达110可以称为星形连接(或Y型连接)三相电动马达110，三相PWM逆变器模块120可以称为全波桥式逆变器120。为了简便起见，参考图1描述的各个块的说明将不再描述。

[0109] 定子电流Ia、Ib和Ic分别提供给低速温度估计模块176的组合器302、304、306。组合器302、304、306使用电流Ia、Ib和Ic来产生等于每个定子绕组115的AC RMS电流的波形且将AC RMS电流分别提供给块308、310和312。

[0110] 块308响应于相a的定子配线的估计温度Ta 326来计算相a的定子绕组的定子相2
电阻Rsa，且将定子相电阻Rsa与来自于组合器302的输出的定子电流的AC RMS值Ia 相乘。
块308然后将乘积提供给块314，用于计算由热阻抗Zθ_an引起的温度升高。类似地，块310和312分别从相b和c的定子配线的温度Tb和Tc来分别计算定子相电阻Rsb和Rsc，且将定子相电阻Rsb和Rsc与组合器304和306的相应输出相乘。块310和312的输出分别提供给块316和318，用于计算由定子绕组B和C的热阻抗Zθ_bn，Zθ_cn引起的温度升高。

[0111] 块308、310和312的输出也提供给块320的输入，用于计算由于热中性点和冷却剂155之间的热阻抗Zθ_nc引起的温度升高。块314、316、318和320的输出以及表示线路260上的冷却剂155的温度TCoolant的数字信号被提供给低速定子相温度估计器325的输入，用于估计马达110的绕组115的温度Ta、Tb和Tc，如美国专利申请公布号2009/0189561 A1所述。

[0112] 如下文所述，高速温度估计模块174使用同步参考坐标电流信号Id和Iq(即，d和q轴电流)、马达速度190和马达冷却剂温度260来计算估计绕组温度205、225、245。

[0113] 定子相电阻Rsa、Rsb和Rsc基于从高速定子绕组温度估计器348反馈的估计定子绕组温度输出205、225、245计算。同步参考坐标电流信号Id和Iq从电流调节扭矩控制器150提供给定子电流平方量值计算器330。定子电流平方量值计算器330将该输出提供给块332、334和336。块330使用同步参考坐标电流信号Id、Iq以计算这些输入的平方RMS
2 2 2
值(Is)，块330的输出(Is)表示定子电流的平方RMS值(Is)。

[0114] 块332、334和336基于相应定子绕组115的温度来计算定子绕组115的电阻Rsa、2
Rsb和Rsc，且将定子电流的平方RMS值(Is)乘以定子绕组115的电阻。块332、334和336的输出表示定子绕组(或铜)功率损失且提供给高速定子绕组温度估计器348。

[0115] 块332、334和336的输出、表示线路260上的冷却剂155的温度TCoolant的数字信号、以及来自于解算器-数字转换器165的马达速度信号190作为输入提供给高速定子相温度估计器348。然后，高速定子绕组温度估计器348使用这些输入来估计定子绕组温度。高速定子绕组温度估计器348所执行的过程将参考图4-6、根据方程(4)、(5)和(6)的马达110的三个绕组115的Ta、Tb和Tc描述。

[0116] 输出Ta205、Tb225和Tc245，表示由高速定子绕组温度估计器348计算的绕组115的定子绕组温度的估计值，且连同低速定子绕组温度估计器325的估计温度一起提供给变换模块180。变换模块180也从转换器165接收马达速度输入190。基于马达速度，变换模块180选择高速定子绕组温度估计器348或低速估计器325的输出，并将所选择组的输出(Ta、Tb、Tc)提供给依赖于温度的扭矩指令降低块172。例如，在低速(低于75rpm)时，变换模块180选择由325产生的输出，而在高速(大于75rpm)时，变换模块180选择由高速定子绕组温度估计器348产生的输出。降低块172然后基于从变换模块180提供的估计定子*绕组温度来调节扭矩指令T171。

[0117] 扭矩指令T*171提供给依赖于温度的扭矩指令降低块172，以响应于从变换模块** **180提供的相温度(Ta、Tb、Tc)产生降低的扭矩指令信号T 173。降低的扭矩指令T 173有助于防止由过热引起的对定子绕组115的损坏。根据该实施例，依赖于温度的扭矩指令降*
低块172降低(即减少)扭矩指令T171，以响应于检测一个或多个定子绕组115的定子温**
度高于预定温度而获得降低的扭矩指令T 173。

[0118] 电流调节扭矩控制模块150包括固定-同步转换模块350/352，包括三相-两相转换块350和固定-同步转换块352。

[0119] 三相-两相转换块350接收从马达定子绕组115测量的相电流的三个合成定子电流(Ia、Ib、Ic)，且将这些电流转换为固定参考坐标中的两相定子电流Iα和Iβ。固定-同步转换块352接收定子电流(Iα、Iβ)和转子角位置(θr)190，且将电流Iα和Iβ转换为电流值和 (同步参考坐标中的反馈d轴电流信号和反馈q轴电流信号 )，其中，DC电流值提供根据该实施例的操作控制信号的更容易计算。固定-同步转换模块352的输出也可以称为同步参考坐标电流信号。同步参考坐标电流信号
提供给求和点356和358以产生电流误差(Idserror_e和Iqserror_e)。如下文所述，求和点356从d轴电流指令信号减去反馈d轴电流信号以产生d轴电流误差信号
(Idserror_e)，求和点358从q轴电流指令信号减去反馈q轴电流信号以产生q轴电流误差信号(Iqserror_e)。

[0120] 在一个实施方式中，固定-同步转换模块350/352从三相AC马达110接收定子电流(Ia、Ib、Ic)。固定-同步转换模块350/352可以使用这些定子电流连同同步坐标角θe一起以产生反馈d轴电流信号(Ids_e)和反馈q轴电流信号(Iqs_e)。取决于AC马达的具体类型，同步坐标角(θe)可以不同地计算。例如，在永磁马达中，同步坐标角(θe)可以基于转子位置θm和马达极对来计算。在感应马达中，同步坐标角(θe)可以基于转子位置θm、马达极对和转差频率来计算。固定-同步转换过程在本领域公知为dq转换或Park转换，且在如下方程(7)中示出：

[0121]

[0122] 电流调节扭矩控制模块150的最佳电流指令确定块354根据降低的扭矩指令信号**T 173产生同步参考坐标中的两个电流指令和。最佳电流指令确定块354是扭矩-电**
流映射模块，接收来自于降低块172的降低的扭矩指令信号(T )173、马达速度(ω1)和**
DC输入电压(Vdc)作为输入且将降低的扭矩指令信号(T )173映射为d轴电流指令信号和q轴电流指令信号。

[0123] 如上所述，同步参考坐标数字电流值Id和Iq提供给定子电流平方量值计算器330。此外，同步参考坐标数字电流值Id和Iq分别提供给d和q相求和器356和358。

[0124] 电流指令和分别在d和q相求和器356和358处与电流值Id和Iq相结合以产生电流误差信号。更具体地，求和点356接收d轴电流指令信号和反馈d轴电流信号且产生第一输出信号，求和点358接收q轴电流指令信号和反馈q轴电流信号且产生第二输出信号。

[0125] 同步坐标电流调节器360产生具有电压和的同步坐标操作信号。同步坐标电流调节器360使用第一和第二输出信号来产生d轴电压指令信号和q轴电压指令信号。电流-电压转换过程是本领域熟知的且为了简便起见将不详细描述。

[0126] 同步-固定转换模块365/370接收d轴电压指令信号和q轴电压指令信号*且基于这些信号使用如下方程(8)产生三相正弦电压指令(Va)、第二三相正弦电压* *
指令(Vb)和第三三相正弦电压指令(Vc)。

[0127]

[0128] 固定-同步转换的过程可以使用反Clarke和Park转换完成，其是本领域熟知的且为了简便起见将不详细描述。反Clarke和Park转换的一种实施方式在上述参考文献“Clarke & Park Transforms on the TMS320C2xx”中描述。

[0129] 在一种实施方式中，同步-固定转换块365将同步坐标操作信号和转换为两个固定坐标操作信号和。具体地，同步-固定转换块365接收d轴电压指令信号、q轴电压指令信号 174和转子位置角(θr)，且基于这些信号产生固定坐标操作信号和。

[0130] 两相-三相转换块370接收α轴电压指令信号和β轴电压指令信号，且将两个固定坐标操作信号和转换为提供给逆变器120的相应三相脚122/125、* * *123/126和124/127的三相正弦电压指令信号Va、Vb 和Vc。

[0131] 由此，逆变器120的操作控制信号响应于降低的扭矩信号T**173产生，使得在高马达操作速度(即，大于75rpm的转子角速度)和低马达操作速度(即，小于75rpm的转子角速度)下均可避免绕组115的过热。

[0132] 三相PWM逆变器模块120从同步-固定转换模块365/370接收第一三相正弦电压* * *指令(Va)、第二三相正弦电压指令(Vb)和第三三相正弦电压指令(Vc)，且产生马达110的输入电压信号。如本领域技术人员理解的那样，调制可以用于脉宽调制(PWM)的控制。三相PWM逆变器模块(未示出)中实施的具体PWM算法可以是包括PWM算法的任何已知PWM算法。

[0133] 虽然图1示出了温度估计控制器170包括可识别模块和块，例如高速温度估计模块174、低速温度估计模块176、变换模块180和依赖于温度的扭矩指令降低块172，但是应当理解的是，这些块或模块可以实施为在微处理器上执行的软件模块，因而温度估计控制器170的各个块/模块的操作可以替代地表示为现在将参考图4-6描述的方法的步骤。

[0134] 图4示出了根据本发明实施例的图3的电动马达系统的温度估计控制器170的操作的方法400的流程图。

[0135] 在步骤402，当马达110接通时，过程开始。在过程在步骤402确定马达110接通之后，计算交流(AC)均方根(RMS)电流值(404)。接下来，在步骤406响应于其AC RMS电流值计算马达110的每个定子绕组115的铜损失，在步骤408响应于在步骤406计算的铜损失计算马达110的每个定子绕组115的第一热阻抗。

[0136] 在步骤410，确定由相应热阻抗(来自于步骤408)引起的定子绕组115中的温度升高。

[0137] 在步骤412，感测冷却剂155的温度。

[0138] 在步骤414，确定由于热中性点关于冷却剂155的温度的热阻抗引起的温度升高。

[0139] 然后，在步骤416，基于在步骤410、412和414产生的结果估计每个相的低速定子绕组温度。

[0140] 在步骤418，过程确定马达110的速度是否大于预定速度(例如，75rpm)。

[0141] 当速度小于(即，不大于)预定速度时，在步骤420，将定子绕组温度Ta、Tb和Tc设*定为等于估计低速定子温度(来自于步骤416)。扭矩指令T171然后在步骤422降低，以防止一个或多个定子绕组115的过热。过程然后返回至步骤402。

[0142] 当速度在步骤418被确定为大于预定速度时，过程前进到步骤430。

[0143] 在步骤430-450，估计每个定子绕组115的高速定子绕组温度。

[0144] 在步骤430，使用以下方程(9)-(11)基于定子绕组温度来确定每个定子绕组115的定子绕组115电阻(430)：

[0145] Rsa＝R25(1+α(Ta-25)) (9)

[0146] Rsb＝R25(1+α(Tb-25)) (10)

[0147] Rsc＝R25(1+α(Tc-25)) (11)

[0148] 其中，Rsa、Rsb和Rsc是该定子绕组电阻，Ta、Tb和Tc是估计定子绕组温度，R25表示在环境温度(25℃)时的定子绕组电阻，α表示电阻的温度系数(对于铜绕组通常为0.0039/℃)。在第一次迭代(当系统从低速定子绕组温度估计切换至高速定子绕组温度估计时)，高速定子绕组温度估计器348使用从低速定子相温度估计器325输出的估计定子绕组温度来确定定子绕组电阻。在随后的迭代中，高速定子绕组温度估计器348使用从块
455输出的估计定子绕组温度(经由反馈回路460提供)以确定定子绕组电阻。

[0149] 在步骤435，过程然后基于每个相中的定子绕组电阻(来自于步骤430)和在定子绕组中流动的RMS定子电流来确定每个相中的定子绕组功率损失。

[0150] 在步骤440，过程然后基于该相的定子绕组功率损失和芯功率损失来确定马达每个相的总功率损失(440)。步骤440的一个实施方式将在下文参考图5描述。

[0151] 在步骤450，过程基于该相中的总功率损失(来自于步骤440)、马达速度190和马达冷却剂温度260来估计每个相的定子绕组温度。步骤450的一个实施方式将在下文参考图6描述。在步骤455，将定子绕组温度Ta、Tb和Tc设定为等于高速估计定子绕组温度(来自于步骤450)。

[0152] 此外，在步骤450计算的估计定子绕组温度也提供给降低块172且用于降低扭矩*指令T171。方法400然后循环回到步骤402。

[0153] 图5图示了根据本发明实施例基于每个相的定子绕组功率损失和芯功率损失来确定马达每个相的总功率损失的方法500。

[0154] 虽然未在图5中示出，如上所述，但是每个相的定子绕组功率损失PSWLA、PSWLB和PSWLC2
基于该定子绕组的平方RMS定子电流值(Is)和定子电阻值(Rsa、Rsb、Rsc)来计算。例如，
2
PSWLA＝Is*Rsa，其中，Is是相A的RMS定子电流，Rsa是基于该定子绕组的温度计算的相A的定子电阻(430)。

[0155] 马达芯损失(Pcore)根据马达速度190、RMS定子绕组电流505和dc总线电压140而变。提供多个查询表(LUT)510-1...510-n。LUT在各个DC总线电压140下产生，将基于马达速度190和RMS电流505产生芯损失功率消耗(Pcore)。每个LUT 510-1...510-n对应于具体DC总线电压，且规定马达速度和平方根(RMS)定子绕组电流的不同组合的芯功率损失的值。

[0156] 基于DC总线电压140，选择两个最接近的对应LUT 510-1...510-n(即，对应于具体DC总线电压140的具体LUT)，马达速度190和RMS电流(Is)505输入到每个选择的LUT510-1...510-n，且每个LUT产生芯功率损失(Pcore)值。可以使用内插值(例如，线性内插值或其它已知内插值技术)来产生与该马达速度190和RMS电流505相对应的芯损失值(Pcore)520。

[0157] 例如，通过基于DC总线电压输入从多个LUT 510-1...510-n选择两个查询表510；将马达速度和定子绕组电流输入所选择的查询表中的第一个来计算第一芯功率损失值；将马达速度和定子绕组电流输入所选择的查询表中的第二个来计算第二芯功率损失值；且基于DC总线电压、第一芯功率损失和第二芯功率损失值来执行内插值以计算芯功率损失(Pcore)520，芯功率损失(Pcore)520被确定。

[0158] 然后，每个相的定子绕组(或铜)功率损失(PSWLA、PSWLB、PSWLC)加到每个相的芯功率损失(Pcore)以获得每个相的总功率损失(Pa、Pb、Pc)210、230、250。如下文参考图6所述，每个相的总功率损失值(Pa、Pb、Pc)然后由热阻抗模型使用以计算每个相的估计定子绕组温度(Ta205、Tb225和Tc245)。

[0159] 图6示出了根据本发明实施例的基于马达的每个相的总功率损失(Pa、Pb、Pc)210、230、250、马达速度190(即，转子角速度)和马达冷却剂温度260来估计定子绕组温度的方法450。

[0160] 方程(4)、(5)和(6)的括号中的项是在每个相的定子绕组和马达冷却剂之间的总功率损失/消耗的热阻抗模型。每个相的总功率损失(Pa、Pb、Pc)210、230、250和马达速度190输入到热阻抗模型，以计算每个相的温度变化(ΔTan、ΔTbn和ΔTcn)。每个相的温度变化然后加到马达冷却剂温度260以获得每个相的估计定子绕组温度(Ta205、Tb225和*Tc245)。每个相的绕组温度然后在步骤422用于降低扭矩指令T171。

[0161] 如上文所述公开的实施例描述为应用于三相永磁同步AC马达(PMSM)，且该术语应当理解为包括内置永磁同步马达(IPMSM)和表面安装永磁同步马达(SMPMSM)。然而，所公开的实施例通常可应用于同步AC电机，这可以包括永磁电机。永磁电机包括表面安装永磁电机(SMPMM)和内置永磁电机(IPMM)。虽然AC电机可以是AC马达(即，用于转换其输入处的AC 电能功率以产生机械能或功率的设备)，但是AC电机并不限于AC马达，而也可以包括用于将其原动机处的机械能或功率转换为其输出处的AC电能或功率的发电机。任何电机可以是AC马达或AC发电机。

[0162] 此外，虽然所公开的方法、系统和设备可以在诸如混合动力/电动车辆(HEV)的操作环境中实施，但是本领域技术人员将理解的是，相同或类似的技术和方案可以在其它系统的环境中应用。在这方面，本文公开的任何构思可以总体上应用于“车辆”，其中术语“车辆”广泛地指代具有AC马达的非生物运输机构。这种车辆的示例包括机动车，例如公交车、汽车、货车、运动型多功能车辆、厢式货车、不在陆地上行驶的车辆(例如，机械水上车辆，包括船舶、气垫车、帆船、船只和轮船；机械水下车辆，包括潜水艇；机械空中车辆，包括航空器和宇宙飞船)、机械轨道车辆(例如火车、有轨电车和载重滑车等)。此外，术语“车辆”并不限于任何具体推进技术，例如汽油或柴油燃料。相反，车辆还包括混合动力车辆、蓄电池电动车辆、氢气车辆和使用各种其它替代燃料操作的车辆。

[0163] 应当看到，所公开的实施例主要在于方法步骤和设备部件的组合。技术人员还应意识到，可以将结合在此公开的实施例描述的各种示例性逻辑块、模块、电路和算法步骤实施为电子硬件、计算机软件或两者的组合。一些实施例和实施方式在上文参照功能和/或逻辑块部件或模块和各种过程步骤来描述。然而应当理解的是，这种块部件或模块可以通过配置成执行特定功能的任何数量的硬件、软件和/或固件部件来实现。为了清楚地说明硬件和软件的互换性，大致根据它们的功能在上文描述了各种示例性的部件、块、模块、电路和步骤。这种功能是否实施为硬件或软件取决于特定应用和施加给总体系统的设计约束。对于每个特定应用，本领域技术人员可以以不同的方法实施描述的功能，但这种实施方式的决策不应解释为导致偏离本发明的范围。例如，一个系统或部件的实施例可以采用各种集成电路部件，例如存储器元件、数字信号处理元件、逻辑元件、查询表等，其可以在一个或多个微处理器或其它控制装置的控制下执行各种功能。此外，本领域技术人员将理解，本文所述的实施例仅仅是示例性实施方式。

[0164] 可以利用通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑装置、分立门或晶体管逻辑、分立硬件部件、或设计为执行本文所述功能的其任意组合来实施或执行结合本文公开的实施例所描述的各种示例性逻辑块、模块和电路。通用处理器可以是微处理器，但可选地，处理器可以是任何常规处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器还可以被实施为计算装置的组合，例如，DSP和微处理器的组合、多个微处理器、结合DSP核的一个或多个微处理器、或任何其它这种配置。

[0165] 结合本文公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接以硬件、由处理器执行的软件模块、或两者的结合来实现。软件模块可驻留在RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM或本领域已知的任何其它形式的存储介质中。示例性的存储介质联接至处理器，该处理器能从存储介质读取信息并能将信息写入存储介质中。可选地，存储介质可以与处理器一体形成。处理器和存储介质可驻留在ASIC中。

[0166] 在该文本中，关系项(如，第一、第二等)可仅仅用于将一个实体或动作与另一个实体或动作进行区分，而不必需要或暗示在这些实体或动作之间的任何实际的这种关系或顺序。数字序数词例如“第一”、“第二”、“第三”等简单地表示多个中的不同单个而不意指任何次序或顺序，除非权利要求的语言明确这样定义。任何权利要求中的文字的顺序不意味着必须根据这种顺序以时间或逻辑顺序执行过程步骤，除非权利要求的语言明确这样定义。在不偏离本发明范围的前提下过程步骤可以以任意顺序互换，只要这种互换不会同权利要求语言相抵触且逻辑上不荒谬即可。

[0167] 此外，取决于上下文，在描述不同元件之间关系中使用的词例如“连接”或“联接到”并不意指在这些元件之间必须是直接物理连接。例如，通过一个或多个附加元件，可以使两个元件物理地、电子地、逻辑地或以任何其它方式相互连接。

[0168] 虽然在前述详细说明中已经描述了至少一个示例性实施例，但是应当理解的是存在大量的变型。还应当理解的是，一个示例性实施例或多个示例性实施例仅仅是示例且并不旨在以任何方式限制本发明的范围、应用或构造。相反，前述详细说明为本领域技术人员提供了实施一个示例性实施例或多个示例性实施例的便利途径。应当理解的是，在不脱离所附权利要求书及其合法等价物的范围的情况下可作出元件的功能和配置的各种变换。

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