基于温度读数控制电驱动系统

申请号 CN202180031845.5 申请日 2021-05-05 公开(公告)号 CN115552791A 公开(公告)日 2022-12-30
申请人 康明斯公司; 发明人 A·阿拉法特; 蔡旻宇; D·S·穆尔蒂-贝勒;
摘要 提供了一种操作 电驱动系统 的方法。例如, 控制器 从 存储器 检索指示与已知负 温度 系数(NTC)温度相关联的预测绕组温度的 预测模型 ,其中该预测模型基于历史NTC温度和历史绕组温度,以及一个或更多个操作参数。控制器接收指示对应于逆变器内的一个或更多个 开关 器件的一个或更多个当前NTC读数的当前NTC信息。控制器基于预测模型和一个或更多个当前NTC读数以及当前操作参数确定对应于 电机 的估计绕组温度。控制器基于估计绕组温度提供指令以调整电机的输入。
权利要求

1.一种操作包括电机、逆变器和控制器电驱动系统的方法,所述方法包括以下步骤:
由所述控制器从存储器检索指示与已知热敏电阻温度系数(NTC)温度相关联的预测绕组温度的预测模型,其中,所述预测模型基于历史NTC温度和历史绕组温度;
接收指示与所述逆变器内的一个或更多个开关器件相对应的一个或更多个当前NTC读数的当前NTC信息;
基于所述预测模型和所述一个或更多个当前NTC读数来确定与所述电机相对应的估计绕组温度;以及
基于所述估计绕组温度提供指令以调整所述电机的输入。
2.根据权利要求1所述的方法,所述方法还包括以下步骤:
确定指示与所述已知NTC温度相关联的所述预测绕组温度的所述预测模型;以及将所述预测模型存储在所述存储器中。
3.根据权利要求2所述的方法,其中,确定所述预测模型的步骤包括以下步骤:
从在操作上联接到所述电机的一个或更多个绕组的一个或更多个温度传感器接收第一时间段内的所述历史绕组温度;
从一个或更多个NTC温度传感器接收所述第一时间段内的所述历史NTC温度;以及使用数据集来训练模型以使用所述历史绕组温度和所述历史NTC温度生成所述预测模型。
4.根据权利要求3所述的方法,其中,训练模型的步骤包括:使用所述历史NTC温度和所述历史绕组温度来确定非线性或线性数学模型。
5.根据权利要求3所述的方法,其中,确定所述预测模型的步骤还包括以下步骤:
调整与所述电驱动系统相关联的一个或更多个操作参数;
基于对所述一个或更多个操作参数进行调整,从在操作上联接到所述电机的所述一个或更多个绕组的所述一个或更多个温度传感器接收第二历史绕组温度集合;
基于对所述一个或更多个操作参数进行调整,从所述一个或更多个NTC温度传感器接收第二历史NTC温度集合,并且
其中,使用数据集来训练模型以生成所述预测模型的步骤包括:使用所述历史绕组温度、所述历史NTC温度、所述第二历史绕组温度集合以及所述第二历史NTC温度集合来训练所述数据集。
6.根据权利要求5所述的方法,其中,调整一个或更多个操作参数的步骤包括:调整与所述逆变器内的所述一个或更多个开关器件相关联的开关频率
7.根据权利要求5所述的方法,其中,调整一个或更多个操作参数的步骤包括:调整与电源相关联的直流(DC)电压,其中,所述电源向所述逆变器提供DC电
8.根据权利要求5所述的方法,其中,调整一个或更多个操作参数的步骤包括:调整与所述逆变器和所述电机相关联的定子电流
9.根据权利要求5所述的方法,其中,调整一个或更多个操作参数的步骤包括:调整与所述多相电气系统相关联的功率因数(PF)。
10.根据权利要求5所述的方法,其中,调整一个或更多个操作参数的步骤包括:改变所述逆变器的开关方法。
11.根据权利要求1所述的方法,其中,基于所述估计达绕组温度,所述控制器在高温度值的情况下激活降额。
12.一种具有电机和逆变器的电驱动系统的控制器,所述控制器包括:
处理器;以及
存储器,所述存储器上存储有多条指令,当由所述处理器执行时,所述多条指令使所述控制器:
检索指示与已知热敏电阻负温度系数(NTC)温度相关联的预测绕组温度的预测模型,其中,所述预测模型基于历史NTC温度和历史绕组温度;
接收指示与所述逆变器内的一个或更多个开关器件相对应的一个或更多个当前NTC读数的当前NTC信息;
基于所述预测模型和所述一个或更多个当前NTC读数来确定与所述电机相对应的估计绕组温度;以及
基于所述估计绕组温度提供指令以调整所述电机的输入。
13.根据权利要求12所述的控制器,其中,所述多条指令在被执行时还使所述控制器:
确定指示与所述已知NTC温度相关联的所述预测绕组温度的所述预测模型;以及将所述预测模型存储在所述存储器中。
14.根据权利要求13所述的控制器,其中,确定所述预测模型包括:
从在操作上联接到所述电机的一个或更多个绕组的一个或更多个温度传感器接收第一时间段内的所述历史绕组温度;
从一个或更多个NTC温度传感器接收所述第一时间段内的所述历史NTC温度;以及使用数据集来训练模型以使用所述历史绕组温度和所述历史NTC温度生成所述预测模型。
15.根据权利要求14所述的控制器,其中,训练所述模型包括:使用所述历史NTC温度和所述历史绕组温度来确定非线性或线性数学模型。
16.根据权利要求14所述的控制器,其中,确定所述预测模型包括:
调整与所述电驱动系统相关联的一个或更多个操作参数;
基于对所述一个或更多个操作参数进行调整,从在操作上联接到所述电机的所述一个或更多个绕组的所述一个或更多个温度传感器接收第二历史绕组温度集合;
基于对所述一个或更多个操作参数进行调整,从所述一个或更多个NTC温度传感器接收第二历史NTC温度集合,并且
其中,使用数据集来训练模型以生成所述预测模型包括:使用所述历史绕组温度、所述历史NTC温度、所述第二历史绕组温度集合以及所述第二历史NTC温度集合来训练所述数据集。
17.根据权利要求16所述的控制器,其中,调整所述一个或更多个操作参数包括:调整与所述逆变器内的所述一个或更多个开关器件相关联的开关频率。
18.根据权利要求16所述的控制器,其中,调整所述一个或更多个操作参数包括:调整与电源相关联的直流(DC)电压,其中,所述电源向所述逆变器提供DC电力。
19.根据权利要求16所述的控制器,其中,调整所述一个或更多个操作参数包括:调整与所述逆变器和所述电机相关联的定子电流,调整与所述多相电气系统相关联的功率因数(PF),或者改变所述逆变器的开关方法。
20.根据权利要求12所述的控制器,其中,所述多条指令在被执行时还使所述控制器:
基于所述估计马达绕组温度,在高温度值的情况下激活降额。

说明书全文

基于温度读数控制电驱动系统

[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求于2020年5月8日提交的题为“CONTROLLING MULTI‑PHASE ELECTRIC SYSTEMS BASED ON TEMPERATURE READINGS”的美国临时申请序列号63/021,964的优先权,其全部公开内容通过引用明确并入本文。

技术领域

[0003] 本公开总体上涉及电驱动系统,并且更具体地涉及用于基于温度读数控制电驱动系统的操作的技术。

背景技术

[0004] 电驱动系统(例如,电机)被用于包括电动车辆的各种应用中。例如,电动车辆的驱动系统通常包括由直流(DC)电源(例如,主电池)驱动的交流(AC)电动达。AC电动马达经由功率逆变器联接至DC电源,该功率逆变器执行开关功能以将DC功率转换成AC功率。电气系统的一个示例包括具有六个绕组的六相电机。
[0005] 在某些情况下,电气系统的绕组的热应可能会导致相位不平衡,这可能会导致电气系统在一段时间后开始产生噪声。此外,在一些示例中,绕组可以在特定温度范围内操作,并且在该温度范围之外操作可能对绕组造成损坏。绕组内的嵌入式温度传感器可以提供反馈以防止损坏线圈附加件和/或防止由于热应力导致的相位不平衡。然而,某些电气系统可能没有嵌入式绕组温度传感器。此外,即使设备有这些传感器,绕组温度传感器也可能偶尔发生故障。因此,仍然需要开发解决一个或更多个上述缺陷的技术。发明内容
[0006] 根据一个实施方式,本公开提供了一种操作包括电机、逆变器和控制器的电驱动系统的方法。所述方法包括以下步骤:由所述控制器从存储器检索指示与已知热敏电阻负温度系数(NTC)温度相关联的预测绕组温度的预测模型,其中,所述预测模型基于历史NTC温度和历史绕组温度;接收指示与所述逆变器内的一个或更多个开关器件相对应的一个或更多个当前NTC读数的当前NTC信息;基于所述预测模型和所述一个或更多个当前NTC读数来确定与所述电机相对应的估计绕组温度;以及基于所述估计绕组温度提供指令以调整所述电机的输入。
[0007] 在一些实施方式中,所述方法还包括以下步骤:确定指示与所述已知NTC温度相关联的所述预测绕组温度的所述预测模型;以及将所述预测模型存储在所述存储器中。
[0008] 在一些实施方式中,确定所述预测模型的步骤可以包括以下步骤:从在操作上联接到所述电机的一个或更多个绕组的一个或更多个温度传感器接收第一时间段内的所述历史绕组温度;从一个或更多个NTC温度传感器接收所述第一时间段内的所述历史NTC温度;以及使用数据集来训练模型以使用所述历史绕组温度和所述历史NTC温度生成所述预测模型。
[0009] 在一些实施方式中,训练模型的步骤可以包括:使用来自所有晶体管的所述历史NTC温度以及所述历史绕组温度来确定非线性或线性数学模型。
[0010] 在一些实施方式中,确定所述预测模型的步骤还可以包括以下步骤:调整与所述电驱动系统相关联的一个或更多个操作参数;基于对所述一个或更多个操作参数进行调整,从在操作上联接到所述电机的所述一个或更多个绕组的所述一个或更多个温度传感器接收第二历史绕组温度集合;基于对所述一个或更多个操作参数进行调整,从所述一个或更多个NTC温度传感器接收第二历史NTC温度集合,并且其中,使用数据集来训练模型以生成所述预测模型的步骤包括:使用所述历史绕组温度、所述历史NTC温度、所述第二历史绕组温度集合以及所述第二历史NTC温度集合来训练所述数据集。
[0011] 在一些实施方式中,调整一个或更多个操作参数的步骤可以包括:调整与所述逆变器内的所述一个或更多个开关器件相关联的开关频率
[0012] 在一些实施方式中,调整一个或更多个操作参数的步骤可以包括:调整与电源相关联的直流(DC)电压,其中,所述电源向所述逆变器提供DC电力。
[0013] 在一些实施方式中,调整一个或更多个操作参数的步骤可以包括:调整与所述逆变器和所述电机相关联的定子电流
[0014] 在一些实施方式中,调整一个或更多个操作参数的步骤可以包括:调整与所述多相电气系统相关联的功率因数(PF)。
[0015] 在一些实施方式中,调整一个或更多个操作参数的步骤可以包括:改变所述逆变器的开关方法。
[0016] 根据另一实施方式,本公开提供了一种具有电机和逆变器的电驱动系统的控制器。所述控制器包括处理器和存储器,所述存储器上存储有多条指令,当由所述处理器执行时,所述多条指令使所述控制器:检索指示与已知热敏电阻负温度系数(NTC)温度相关联的预测绕组温度的预测模型,其中,所述预测模型基于历史NTC温度和历史绕组温度;接收指示与所述逆变器内的一个或更多个开关器件相对应的一个或更多个当前NTC读数的当前NTC信息;基于所述预测模型和所述一个或更多个当前NTC读数来确定与所述电机相对应的估计绕组温度;以及基于所述估计绕组温度提供指令以调整所述电机的输入。
[0017] 在一些实施方式中,所述多条指令在被执行时还使所述控制器:确定指示与所述已知NTC温度相关联的所述预测绕组温度的所述预测模型;以及将所述预测模型存储在所述存储器中。
[0018] 在一些实施方式中,确定所述预测模型包括:从在操作上联接到所述电机的一个或更多个绕组的一个或更多个温度传感器接收第一时间段内的所述历史绕组温度;从一个或更多个NTC温度传感器接收所述第一时间段内的所述历史NTC温度;以及使用数据集来训练模型以使用所述历史绕组温度和所述历史NTC温度生成所述预测模型。
[0019] 在一些实施方式中,训练所述模型包括:使用所述历史NTC温度和所述历史绕组温度来确定非线性或线性数学模型。
[0020] 在一些实施方式中,确定所述预测模型包括:调整与所述电驱动系统相关联的一个或更多个操作参数;基于对所述一个或更多个操作参数进行调整,从在操作上联接到所述电机的所述一个或更多个绕组的所述一个或更多个温度传感器接收第二历史绕组温度集合;以及基于对所述一个或更多个操作参数进行调整,从所述一个或更多个NTC温度传感器接收第二历史NTC温度集合,其中,使用数据集来训练模型以生成所述预测模型包括:使用所述历史绕组温度、所述历史NTC温度、所述第二历史绕组温度集合以及所述第二历史NTC温度集合来训练所述数据集。
[0021] 在一些实施方式中,调整所述一个或更多个操作参数包括:调整与所述逆变器内的所述一个或更多个开关器件相关联的开关频率。
[0022] 在一些实施方式中,调整所述一个或更多个操作参数包括:调整与电源相关联的直流(DC)电压,其中,所述电源向所述逆变器提供DC电力。
[0023] 在一些实施方式中,调整所述一个或更多个操作参数包括:调整与所述逆变器和所述电机相关联的定子电流。
[0024] 在一些实施方式中,调整所述一个或更多个操作参数包括:调整与所述多相电气系统相关联的功率因数(PF)。
[0025] 在一些实施方式中,调整所述一个或更多个操作参数包括:改变所述逆变器的开关方法。
[0026] 在一些实施方式中,调整所述一个或更多个操作参数包括:调整与所述逆变器和所述电机相关联的定子电流,调整与所述多相电气系统相关联的功率因数(PF),或者改变所述逆变器的开关方法。
[0027] 在一些实施方式中,所述多条指令在被执行时还使所述控制器:基于所述估计马达绕组温度,在高温度值的情况下激活降额(derating)。
[0028] 虽然公开了多个实施方式,但是本领域的技术人员从示出和描述所公开主题的例示性实施方式的以下详细描述中将明白本公开主题的其它实施方式。因此,附图和详细描述应被视为本质上是例示性的而非限制性的。

附图说明

[0029] 通过参照下面结合附图对本发明实施方式的描述,本公开的上述和其它特征和优点以及获得它们的方式将变得更清楚并且本发明本身将更好理解,在附图中:
[0030] 图1是例示六相电驱动系统的框图
[0031] 图2是例示图1的六相电气系统的控制器和六相逆变器的框图;
[0032] 图3是例示图1的六相电气系统的控制器和六相电气设备的框图;
[0033] 图4是例示操作图1的六相电气系统的方法的流程图;以及
[0034] 图5是表示负温度系数(NTC)温度传感器温度与马达绕组温度之间的关系的图形表示。
[0035] 贯穿这几个视图,对应的标号指示对应的部分。本文所阐述的范例例示了本公开的示例性实施方式,并且这些范例不应被解释为以任何方式限制本公开的范围。

具体实施方式

[0036] 为了促进对本公开的原理的理解,现在参考附图中所示的下述实施方式。本文所公开的示例性实施方式并非旨在穷举或将本公开限制为在以下详细描述中公开的精确形式。相反,选择和描述了这些示例性实施方式是为了本领域的其他技术人员可以利用它们的教导。
[0037] 术语“联接”,“联接的”及其变体被用于包括其中两个或更多个组件直接物理接触的排布结构和其中两个或更多个组件彼此不直接接触(例如,这些组件经由至少第三组件“联接”)但仍然彼此协作或交互的排布结构两者。
[0038] 贯穿本公开并且在权利要求书中,诸如第一和第二的数字术语被用于引用各种组件或特征。这种使用并不旨在指示这些组件或特征的排序。相反地,使用数字术语来帮助读者标识被引用的组件或特征,并且不应被狭义地解释为提供组件或特征的特定次序。
[0039] 本领域普通技术人员将认识到,所提供的实施方式可以按硬件软件固件和/或其组合来实现。根据实施方式的编程代码可以采用任何可行的编程语言来实现,诸如C、C++、HTML、XTML、JAVA或任何其它可行的高级编程语言,或者高级编程语言与低级编程语言的组合。
[0040] 如以下将描述的,确定了使用负温度系数(NTC)温度传感器温度来估计电机绕组温度的方法和/或系统。绕组温度的估计可能与NTC温度具有非线性关系。这样,提出了一种数据驱动的方法和系统来确定与它们的关系。例如,可以针对不同的操作条件/参数感测绕组温度。同时,NTC温度也被感测。由此,可以在考虑操作条件的同时估计NTC温度与绕组温度之间的关系。
[0041] 现在参照图1,示出了六相电气系统100的框图,其包括六相电机102、逆变器104、控制器106(例如,监督控制模(SCM))和电源108。控制器106经由逆变器104控制六相电机102的操作,使得六相电机102可以使用由电源108提供给逆变器104的DC电力输入。如本文所用,术语“电机”是指将电能转换为机械能或将机械能转换为电能的AC供电的设备和/或机器。这些电气设备可分为同步电机和异步电机。同步电机可以包括永磁电机和磁阻电机。
在某些情况下,六相电机102是用于在电动车辆中提供扭矩的六相非对称永磁同步电机。然而,应当理解,所公开的实施方式可以涉及在其他应用的背景下的其他类型的电气系统。
[0042] 六相电机102具有六个绕组102A至102F,各个绕组与六相电机102的相应的相A至F相关联。绕组102A至102C在第一中性连接110处联接在一起,而绕组102D至102F在第二中性连接112处联接在一起。将第一中性连接110和第二中性连接112进行电隔离。利用这种配置,将六相电机102安装得像两个单独的三相电机。即,绕组102A至102C包括第一组三相,而绕组102D至102F包括第二组三相。这两组绕组彼此移位(例如,在空间上)30°电相位值,以改善转矩性能。
[0043] 绕组102A至102F表示六相电机102的定子。为了容易例示,没有示出六相电机102的定子和其它组件(例如,转子、轴等)。通常,将转子安装至轴,并且转子是通过气隙与定子分离开的。当被用作马达时,定子利用电能使转子旋转,从而使轴旋转以提供机械能。另一方面,当被用作发电机时,通过外部机械力使轴旋转,这使转子旋转,从而使定子产生电能。
[0044] 六相逆变器104尤其包括开关器件(例如,晶体管和/或二极管),以恰当地开关DC电压并向六相电机102的绕组102A至102F提供激励,如本领域技术人员已知的。在一些示例中,逆变器104可以是脉宽调制逆变器。
[0045] 控制器106可以从逆变器104接收诸如温度读数(例如,负温度系数(NTC)热敏电阻温度读数)的信息。控制器106还可以控制逆变器104的操作。例如,控制器106可以向逆变器104提供指令以调整逆变器104的开关频率和/或开关方法。下面将更详细地描述逆变器
104。
[0046] 电源108可以是任何类型的DC电源,例如电池(例如,车辆电池)。电源108经由电力线120A和120B向六相逆变器104提供DC电力。例如,控制器106可以控制由电源108经由六相逆变器104提供给六相电机102的功率量(例如,电压和/或电流)。
[0047] 控制器106(例如,SCM)控制六相电气系统100的操作。例如,控制器106包括马达绕组温度确定(MWTD)单元116和存储器118。控制器106(例如,MWTD单元116)从六相电机102和/或六相电气系统100内的其他传感器/装置接收信息。该信息可以包括电压信息(例如,来自电源108的DC电压)、电流信息(例如,从逆变器104到六相电机102的电流)、温度信息(例如,NTC温度信息和/或绕组温度信息)、和/或其他类型的信息。控制器106从存储器118检索信息,例如关联绕组温度和NTC TS读数的预测模型。控制器106使用预测模型和/或接收到的信息来确定绕组102A至102F的一个或更多个估计绕组温度。控制器106基于估计的绕组温度调整电机102的输入(例如,电流/电压)。这将在下面更详细地描述。
[0048] 在一些变型中,存储器118是具有指令的非暂时性存储器,其响应于被处理器(例如,控制器106)执行而使处理器控制电驱动系统100的操作(例如,执行方法400)。处理器、非暂时性存储器和控制器106没有特别限制并且例如可以是物理分离的。
[0049] 在一些实施方式中,控制器106可以形成处理子系统的一部分,该处理子系统包括具有存储器、处理和通信硬件的一个或更多个计算装置。控制器106可以是单个装置或分布式装置,并且控制器106的功能可以由硬件执行和/或作为非暂时性计算机可读存储介质(例如非暂时性存储器)上的计算机指令来执行。在一些实施方式中,控制器106包括在功能上执行控制器106的操作的一个或更多个解释器、确定器、评估器、调节器和/或处理器。解释器、确定器、评估器、调节器以及处理器可以实现在硬件中和/或实现为非暂时性计算机可读存储介质上的计算机指令,并且可以跨各种硬件或基于计算机的组件分布。
[0050] 图2示出了六相电气系统100的六相逆变器104的输入、输出、连接和/或组件的更详细的框图。例如,六相逆变器104包括六个开关模块202A至202F。各个模块可以包含两个开关器件。各个开关器件202A‑电联接到六相电机102的绕组(例如,102A至102F)。另外,开关器件202A至202F还包括负温度系数温度传感器(NTC TS)204A至204F。NTC TS 204A至204F确定、监测和/或检测开关器件202A至202F的温度。NTC TS 204A至204F向控制器106提供指示开关器件202A至202F的温度读数的信息。NTC TS 204A至204F是本领域已知的,并且可以是使用负温度系数来确定开关器件202A至202F的温度的任何类型的温度传感器。
[0051] 例如,在一些示例中,开关器件202A至202F由晶体管(例如,绝缘栅双极型晶体管(IGBT))制成。NTC TS 204A至204F是用于确定开关器件202A至202F的温度的NTC热敏电阻。NTC TS 204A至204F向控制器106提供指示开关器件202A至202F的温度的传感器信息。例如,NTC热敏电阻的电阻会根据温度而变化。基于确定的电阻值,控制器106确定IGBT的温度。
[0052] 六相逆变器104从电源108接收输入120A和120B(例如,功率、电流和/或电压)。输入120A和120B可以是DC输入(例如,DC电压/电流)。电压传感器206在操作上联接到输入120A和120B并且检测由电源108提供给六相逆变器104的DC电压。电压传感器206向控制器
106提供指示DC电压的信息。
[0053] 六相逆变器104向六相电气设备102提供输出114A至114F(例如,AC电流/电压)。换句话说,六相逆变器104向相应的绕组102A至102F提供定子电流114A至114F。电流传感器208确定定子电流114A至114F并将指示电流的传感器信息提供给控制器106。
[0054] 图3示出了六相电气系统100的六相电机102的输入、输出、连接和/或组件的更详细的框图。例如,将定子电流114A至114F提供给绕组102A至102F。绕组102A至102F使用电流来产生动力。在一些示例中,绕组102A至102F包括绕组温度传感器(绕组TS)302A至302F。绕组TS 302A至302F检测、监测和/或确定绕组102A至102F处的温度。绕组TS 302A至302F向控制器106提供指示温度读数的信息。
[0055] 图4示出了操作诸如六相电气系统100的电驱动系统的方法400。方法400将参照上面的图1至图3中示出的六相电气系统100进行描述。然而,在一些示例中,方法400也可以与包括三相电气系统在内的其他类型的电驱动系统一起使用。另外和/或另选地,方法400也可以用于为电动车辆和/或其他类型的应用供电。
[0056] 在框402,控制器106从存储器(例如,存储器118)检索能够基于已知负温度系数(NTC)温度来预测绕组温度的预测模型。该预测模型基于历史NTC温度(晶体管温度)和历史绕组温度。例如,控制器106从NTC TS 204A至204F接收历史NTC温度。历史NTC温度是开关器件202A至202F在先前时间段期间的温度。控制器106还从绕组TS 302A至302F接收历史绕组温度。历史绕组温度是绕组102A至102F在先前时间段期间的温度。
[0057] 控制器106使用先前时间段(例如,第一时间段)期间的历史绕组温度和历史NTC温度来确定预测模型。该预测模型指示历史绕组温度与历史NTC温度之间的经验模型、关系、相关性、算法和/或其他联系。例如,预测模型可以是数学算法,例如传递函数、高阶方程、对数方程和/或任何其他类型的线性/非线性方程,或查找表。控制器106将预测模型(例如,关系、相关性、算法和/或其他联系)存储在存储器118中并且在稍后的时间段中检索它。
[0058] 换言之,控制器106使用数据训练来确定预测模型(例如,两个温度之间的数学关系,诸如经验模型)。例如,在先前的时间段期间,诸如在六相电气系统100的开发、测试或校准阶段期间,控制器106可以操作六相电气系统100以确定预测模型。换言之,在该先前时间段,六相电机102可包括绕组TS 302A至302F。控制器106可以接收这样的信息:该信息指示一段时间内的使用NTC TS 204A至204F的开关器件202A至202F的温度和使用绕组TS 302A至302F的绕组102A至102F的温度。然后,控制器106使用数据集来训练/确定/计算经验模型,例如来自温度传感器204A至204F以及302A至302F的两个温度读数之间的数学关系(例如,非线性数学模型)。控制器106将经验模型存储在存储器118中,并且在稍后的时间段,控制器106从存储器118中检索经验模型(即,预测模型)。
[0059] 图5示出了在先前时间段(例如,在测试阶段)期间NTC温度和绕组温度的图形表示。例如,控制器106从绕组TS 302A至302F接收绕组温度502。控制器106从NTC TS 204A至204F接收NTC温度504。控制器106使用绕组温度502和NTC温度504来确定经验模型。
[0060] 在一些变型中,预测模型考虑六相电气系统100的一个或更多个操作参数。操作参数包括但不限于DC电压(Vdc)、开关器件202A至202F的开关频率、功率因数(PF)、定子电流114A至114F和/或开关方法。例如,操作参数可能影响开关器件202A至202F的温度与绕组
102A至102F的温度之间的关系。在数据训练阶段期间,控制器106可以在确定预测模型时考虑操作参数。
[0061] 换言之,控制器106可以设定用于六相电气系统100的一个或更多个第一操作参数(例如,第一开关频率),并且可以在第一操作参数下收集(例如,接收)绕组温度信息和NTC温度信息。控制器106然后可以调整操作参数(例如,将开关频率设定为第二开关频率)并且可以在新的操作参数下继续收集绕组温度信息和NTC温度信息。该过程可以重复并且控制器106可以接收不同操作参数下的绕组温度信息和NTC温度信息的多个数据集。控制器106可以使用具有不同操作参数的数据集来确定预测模型/经验模型。
[0062] 例如,开关频率指示开关器件202A至202F导通或关断的速率。换言之,开关频率是来自DC电源108的DC电压被开启并向相应绕组(例如102A至102F)提供电流(例如114A至114F)或者被关闭并且不向绕组提供电流的速率或频率。开关频率可能会影响NTC温度读数,但可能不会影响绕组温度读数。例如,如果开关频率增加并且其他操作参数基本相同,则NTC温度可能增加并且绕组温度可能保持相同。控制器106可以基于不同开关频率下的温度信息数据集来确定关系。然后,控制器106可以基于来自不同开关频率的这些数据集(例如,通过考虑不同开关频率与温度信息之间的关系)来确定预测模型/经验模型。
[0063] Vdc是从电源108到逆变器104的DC电压。控制器106从电压传感器206接收Vdc。Vdc可以通过以恒定方式起作用来影响NTC温度读数和绕组温度读数或者可以增加热曲线的斜率。例如,较高的Vdc会导致功率开关中的较高损耗,从而导致较高的NTC温度。另一方面,Vdc对电机绕组损耗和温度影响不大。此外,对于相似的负载而言,针对较低的DC电压,马达可能需要较高的电流。结果,损耗和温度曲线将相应改变。
[0064] 定子电流114A至114F是从逆变器104到六相电气设备102的电流。控制器106从电流传感器208接收定子电流114A至114F。定子电流114A至114F可以影响NTC温度读数和绕组温度读数。例如,较高的电流会导致功率开关和电机绕组两者中的较高损耗,从而导致NTC和电机绕组两者中的较高温度。
[0065] 功率因数是用于执行工作(例如,提供给负载)的实功率与在系统100中循环的虚功率之间的比率。控制器106可以基于施加到系统100(例如,操作电动车辆)的负载来设定功率因数。功率因数对NTC和电机绕组温度两者的影响很小。
[0066] 应当理解,不同的开关方法可能导致功率开关中的不同损耗,而电机绕组损耗的变化可能不显著。例如,与连续PWM相比,非连续脉宽调制(PWM)导致功率开关的损耗更少,因此导致NTC温度更低。
[0067] 在一些示例中,控制器106可以使用第一电驱动系统来确定预测模型并且可以检索该预测模型或者将该预测模型用于第二电驱动系统。例如,用于第一电驱动系统的六相电机102可以包括绕组TS 302A至302F。控制器106可以使用来自第一电驱动系统的绕组TS 302A至302F和来自六相逆变器104的NTC TS 204A至204F来确定预测模型。用于第二电驱动系统的六相电机102可以不包括绕组TS 302A至302F。控制器106可以使用存储在存储器118中的预测模型来控制不包括绕组TS 302A至302F的第二电驱动系统。在某些情况下,第一电驱动系统和第二电驱动系统是不同的系统。在其他情况下,第一电驱动系统和第二电驱动系统是相同的系统,并且在确定预测模型之后,从系统中移除绕组TS 302A至302F。
[0068] 在框404,控制器106接收指示对应于逆变器104内的一个或更多个功率开关202A至202F的一个或更多个当前NTC温度读数的NTC温度信息。控制器106可以从一个或更多个NTC TS 204A至204F接收NTC温度信息。例如,在检索基于历史NTC温度和历史绕组温度的预测信息之后,控制器106从NTC TS 204A至204F接收当前NTC温度。
[0069] 在框406,控制器106基于预测模型以及一个或更多个当前NTC温度读数来确定对应于电机102的估计绕组温度。例如,在确定预测模型之后的后续时间段,控制器106接收当前NTC温度读数。例如,在具有绕组TS 302A至302F的系统100中,绕组TS 302A至302F中的一个或更多个可能具有故障和/或不正常工作(例如,提供不准确的线圈绕组温度读数)。这样,控制器106可以使用上面确定的预测模型(例如,经验模型)来确定估计的绕组温度。
[0070] 另外和/或另选地,预测模型可以指示不同操作参数下的温度信息(例如,NTC温度和/或绕组温度)的数据集。控制器106可以接收指示六相电气系统100的当前操作参数的信息(例如,当前Vdc、开关器件202A至202F的当前开关频率、当前功率因数(PF)、当前定子电流114A至114F,和/或当前开关方法)。控制器106可以使用当前操作参数和不同操作参数下的温度信息数据集来确定估计的绕组温度。
[0071] 换言之,预测模型可以包括不同操作参数下的数据集。使用当前操作参数,控制器106可以确定具有与当前操作参数相似的历史操作参数的数据集(例如,如果当前Vdc是10伏,则控制器106可以确定具有历史操作参数10伏或接近10伏(例如8伏)的数据集)。
[0072] 在一些示例中,控制器106基于不同操作参数下的数据集和当前操作参数来调整经验模型。例如,控制器106可以使用不同操作参数下的数据集来确定开关频率影响NTC温度读数并且不影响绕组温度读数。控制器106基于该信息调整经验模型。然后,使用当前操作参数/当前开关频率,控制器106确定电机102的估计绕组温度。
[0073] 在一些情况下,控制器106使用具有绕组TS 302A至302F的第一电驱动系统来确定预测模型。在块404和406,控制器106确定第二电驱动系统的估计绕组温度。第二电驱动系统可能不包括绕组TS 302A至302F(例如,第一系统和第二系统是单独的系统,和/或,在确定预测模型之后,绕组TS 302A至302F被移除)。换言之,即使第二电驱动系统不包括绕组温度传感器,控制器106仍可以确定估计绕组温度并使用估计绕组温度来控制系统。
[0074] 在框408处,控制器106基于估计的绕组温度来提供指令以调整电机(例如,六相电机102)的输入。电机102的输入可以是可改变绕组102A至102F的绕组温度的任何输入。例如,输入包括但不限于Vdc、开关频率、开关方法、定子电流和/或功率因数。例如,基于确定估计的绕组温度高于或低于某个阈值,控制器106可以向电源108提供指令以调整Vdc。
[0075] 通过使用上述方法和/或系统,可以更快地实现绕组温度读数。例如,使用方法400来确定绕组温度读数可以比从绕组TS 302A至302F接收温度读数具有更快的实现。另外和/或另选地,如果不需要安装绕组TS 302A至302F,则可以最小化成本。此外,上述方法和/或系统可以允许控制的灵活性(损失最小化)和/或允许在分析主导设计(ALD)阶段进行更好的预测。此外,上述方法和/或系统可以支持主控制器在ADC校准或传感器校准可能出错的情况下触发任何保护方案。
[0076] 虽然已经将本发明描述为具有示例性设计,但在本公开的精神和范围内,可以进一步修改本发明。因此,本申请旨在涵盖利用其一般原理的本发明的任何变化、用途,以及改变。而且,本申请旨在覆盖本公开的这些偏离,这些偏离属于本发明所属领域的已知或惯常实践,并且落入所附权利要求书的限制内。
[0077] 而且,本文所包含的各个图中示出的连接线旨在表示各个要素之间的示例性功能关系和/或物理联接。应注意到,在实践系统中可以存在许多另选或附加功能关系或物理连接。然而,可以得到任何益处、优点或问题的解决方案出现或变得更显著的益处、优点、解决方案以及任何要素不被视为关键的、必需的或基本的特征或要素。因此,所述范围除了所附权利要求以外不通过其它任何事物来限制,其中,除非明确地这样规定,否则按单数对要素的引用并非意指“一个且仅一个”,而是意指“一个或更多个”。
[0078] 此外,在权利要求中使用类似于“A、B或C中的至少一个”的短语的情况下,旨在将该短语解释为意指在实施方式中可以存在单独A,在实施方式中可以存在单独B,在实施方式中可以存在单独C,或者在单个实施方式中可以存在要素A、B或C的任何组合;例如,A和B、A和C、B和C、或者A和B和C。
[0079] 本文提供了系统、方法以及装置。在本文的详细描述中,对“一个实施方式”、“一实施方式”、“示例实施方式”等的引用表示所描述的实施方式可以包括特定特征、结构或特性,但每一个实施方式可能不必须包括该特定特征、结构或特性。此外,这样的短语不必须是指同一实施方式。而且,当一特定特征、结构、或特性结合一实施方式被描述时,所表达的是,其处于本领域技术人员的知识内,以结合无论是否明确描述的其它实施方式来实现具有本公开益处的这种特征、结构或特性。在阅读本描述之后,相关领域技术人员应当明白如何在另选实施方式中实现本公开。
[0080] 而且,无论是否在权利要求中明确地陈述要素、组件或方法步骤,本公开中的要素、组件或方法步骤都不旨在献给公众。如本文所使用的,术语“包括”、“包含”或其任何其它变型旨在覆盖非排它性的包含,使得包括要素列表的处理、方法、物品或设备不是仅包括那些要素,而是可以包括未明确列出的或者这种处理、方法、物品或设备固有的其它要素。
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