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Title:
METHOD FOR SIMULATING THE TEMPERATURE CURVE OF ELECTRIC DRIVES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2003/073587
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for protecting the motors of electric drives which comprise at least one control electronic system from overloading. The inventive method comprises the following successive steps: the temperature of the motor (Tmot) during operation is determined; the ambient temperature (Tumg) around the motor is compared (5) with a threshold temperature (Tumg, max); the increase in temperature (7) of the surroundings of the motor during operation is determined; and the temperature curve (8) of the motor during cooling is determined. Said steps of the inventive method are carried out in a cyclical manner within a discrete period of time.

Inventors:
HAUSER RUEDIGER (DE)
KERN CHRISTOPH (DE)
Application Number:
PCT/DE2003/000378
Publication Date:
September 04, 2003
Filing Date:
February 10, 2003
Export Citation:
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Assignee:
BOSCH GMBH ROBERT (DE)
HAUSER RUEDIGER (DE)
KERN CHRISTOPH (DE)
International Classes:
H02H6/00; H02H7/085; (IPC1-7): H02K11/00; H02H6/00
Foreign References:
US5525881A1996-06-11
EP1154251A12001-11-14
DE19816837A11999-03-25
US5936820A1999-08-10
US5525881A1996-06-11
EP1154251A12001-11-14
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Claims:
Patentansprüche
1. Verfahren zum Schutz gegen Überlastung elektrischer Antriebe, die zumindest eine Steuerungselektronik umfassen und die von einem Gehäuse umschlossen sind, mit nachfolgenden Verfahrensschritten : a) dem Bestimmen der Temperatur (Tmot) des Motors im Betrieb, b) dem Vergleich (5) der Umgebungstemperatur (TUmg) des Motors mit einer Grenztemperatur (Tumg, max), c) dem Bestimmen (8) der Temperatur der Umgebung des Motors bei Betrieb des Motors, d) dem Bestimmen des Temperaturverlaufs (8) während der Abkühlung des Mo tors und e) wobei die Verfahrensschritte a) bis d) zyklisch innerhalb eines diskreten Zeitra sters durchlaufen werden. f) dem Bestimmen der Temperatur der Umgebung des Motors bei Stillstand des Motors.
2. Verfahren gemäß Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, daß die Verfahrensschritte a) bis d) alle 100 ms wiederholt werden.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestimmung der Temperatur T",., des Motors in Verfahrensschritt a) gemäß der Beziehung : Tmot (n)=Tmot,(n1)+(TsatTmot(n1))kmot auf erfolgt.
4. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestimmung der Temperatur des Motors anhand der Gleichung Tmot=T(sat) # (1e(k1(tt0))) erfolgt.
5. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestimmung (7) der Temperatur Tl"ng der Umgebung des Motors in Verfahrensschritt c) gemäß der Bezie hung : Tumg (n) Tumg (nI) + kumg oder gemäß der Beziehung : Tumg=kumg3 # t+T (init) erfolgt.
6. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestimmung (7) der Temperatur TUmg der Umgebung des Motors in Verfahrensschritt c) gemäß der Bezie hung : Tumg = Tsatumg * (1ekumg(tt0)).
7. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestimmung (8) der Temperatur des Motors Tmot während der Abkühlung gemäß der Beziehung : Tmot = (ToT (umg)). e (k2 (tto » + T erfolgt.
8. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestimmung (8) der Temperatur des Motors Tmot während der Abkühlung linearisiert nach der Beziehung : Tmot(n)=Tmot(n1)(Tmot(n1)Tung)#kmot ab durchgeführt wird.
9. Verfahren gemäß der Ansprüche 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß zu Beginn der Berechnung innerhalb der Startroutine (1) die Anfangstemperatur für To, ", ot und T mit Konstanten, die in einem Steuergerät gespeichert sind, belegt werden.
10. Verfahren gemäß der Ansprüche 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß zu Beginn der Berechnung innerhalb einer Startroutine (1) die Anfangswerte für T0, Tmot, Tumg mit einer Temperatur, die über eine Kommunikationsschnittstelle zur Verfügung gestellt wird, wie z. B. Fahrzeuginnentemperatur über CANBus des Fahrzeugs, beim Start belegt werden.
11. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Temperatur Tmot des Motors, die eine erste Temperaturschwelle überschreitet, ein reduzierter Be trieb des Motors erzwungen wird.
12. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Temperatur T.", des Motors, die eine zweite Temperaturschwelle überschreitet, eine Deaktivie rung des Motors des elektrischen Antriebs erfolgt.
13. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verfahrensschritt d) zur Bestimmung der Temperatur T.", des Motors während der Abkühlung stets durchlaufen wird.
14. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß neben der Temperatur des Motors auch die Temperatur angeschlossener Geräte (Verdichter, Getriebe, Flü gelzellenpumpen) ermittelt werden kann.
15. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestimmung (8) der Gehäuseinnentemperatur T".. während der Abkühlung gemäß der Beziehung : Tumg = (T0 T(aussen) @ e(kaussen(tt0))+T(aussen) erfolgt.
16. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestimmung (8) der Gehäuseinnentemperatur Tllmg während der Abkühlung gemäß der Beziehung : Tumg(n)=Tumg(n1)(Tumg(n1)TAussen)#kAussen_ erfolgt.
17. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestimmung der Gehäuseinnentemperatur T", g in Verfahrensschritt c) gemäß der Beziehung : Tumg (n)=Tumg(n1)+(TsatTumg(n1))kumg_auf erfolgt.
Description:
Verfahren zur Nachbildung des Temperaturverlaufes elektrischer Antriebe Technisches Gebiet In Kraftfahrzeugen werden heute auch elektronisch kommutierte Gleichstrommotoren ein- gesetzt (EC-Motoren), die durch einen Mikrocontroller (ils) angesteuert werden. Diese elektrischen Maschinen umfassen meist einen Positionssensor, die Spannungsversorgung aus einem Gleichspannungsnetz erfolgt über eine Steuer-und Leistungselektronik. Die Einsatzgebiete dieser elektrischen Maschinen liegen im Bereich Lüftung/Klima und bei Pumpen-bzw. Verstellantrieben innerhalb des Kraftfahrzeuges. Durch die elektronische Steuerung können diese elektrischen Antriebe auch Zusatzfunktionen wie stufenlose Dreh- zahlregelung, Drehrichtungsumkehr, Sanftanlauf und Blockierschutz übernehmen, ohne daß weitergehende Modifikationen an diesen elektrischen Antrieben erforderlich sind.

Stand der Technik Bei heute üblicherweise eingesetzten elektronischen Antrieben, wie zum Beispiel Pumpen- oder Verstellantrieben, wird ein thermischer Überlastschutz durch den Einsatz eines Ein- schaltdauerzählers realisiert. Die relative Einschaltdauer ist als das Verhältnis aus der Dau- er des Laufes des elektrischen Antriebes unter Last, einschließlich Anlauf und Bremsen und der Spieldauer definiert. Der Einschaltdauerzähler wird in der Regel bei laufender elektrischer Maschine in einem definierten Zeitraster inlcrementiert. Ist der elektrische An- trieb hingegen ausgeschaltet, so erfolgt ein Dekrementieren des Einschaltdauerzählers. Das Dekrementieren des Einschaltdauerzählers erfolgt in der Regel in einem bestimmten, vor- wählbaren Verhältnis gegenüber dem Inkrementieren des Einschaltdauerzählers. Als Bei- spiel sei das Inkrementieren des Einschaltdauerzählers um 1 jede Sekunde bei angesteuer- tem Motor genannt sowie ein Dekrementieren des Einschaltdauerzählers um 1 alle 8 Se- kunden bei einem nicht angesteuerten elektrischen Antrieb. Bei Erreichen eines bestimm-

ten Zählerwertes des Einschaltdauerzählers wird das Einschalten des elektrischen Antriebes so lange verhindert, bis ein tieferliegender Zählerwert unterschritten wird. Da das Dekre- mentieren des Einschaltdauerzählers gemäß des oben genannten Beispiels wesentlich lang- samer erfolgt als dessen Inkrementieren, um dem Abkühlverhalten des elektrischen Antrie- bes Rechnung zu tragen, kann der elektrische Antrieb während des Dekrementierens des Einschaltdauerzählers auf einen zulässigen Wert nicht in Betrieb genommen werden. Dies schützt zwar einerseits den elektrischen Antrieb, schränkt andererseits jedoch dessen tat- sächliche Verfügbarkeit erheblich ein.

Beim Einsatz eines Einschaltdauerzählers stimmt die tatsächliche Temperaturentwicklung im elektrischen Antrieb nur in einem sehr begrenzten Temperaturbereich überein. Beim Einsatz eines Einschaltdauerzählers stimmt die tatsächliche Temperaturentwicklung im elektrischen Antrieb nur in einem sehr begrenzten Temperaturbereich überein. Das Auf- wärmen und die Abkühlung sind natürlicherweise jeweils e-Funktionen gemäß Gleichung (I) und (II). Das Verhältnis des Einschaltdauerzähler ist das linearisierte Verhältnis von dieser Aufwärm-und Ablcühlfunktion urn einen bestimmten Arbeitspunlct. Der Ar- beitspunkt deckt dabei den schlimmsten spezifizierten Fall ab, z. B. 80 °C.

Wird der Arbeitspunkt bei einer anderen Temperatur festgesetzt, ändert sich das Verhältnis des Einschaltdauerzählers dementsprechend.

Der Einschaltdauerzähler sowie dessen Inkrementierung bzw. Delcrementierung sind in der Regel auf eine, über die Zeit gesehen, konstante Einschaltdauer des jeweils zu überwa- chenden elektrischen Antriebes ausgelegt. Variiert die Einschaltdauer über die Zeit gesehen hingegen stärker, so laufen die tatsächliche Temperatur innerhalb des elektrischen Antriebs sowie der Temperaturwert, der durch den jeweiligen Zählerstand des Einschaltdauerzählers repräsentiert wird, sehr stark auseinander.

Schließlich ist bei Einsatz eines Einschaltdauerzählers ein weiterer Auslegungsparameter des Zählers von Nachteil : Bei Einsatz eines Einschaltdauerzählers wird nicht berücksich- tigt, daß sich die Gehäuseinnentemperatur eines elektrischen Antriebes bei dessen länge- rem Betrieb, insbesondere bei thermisch gekapselten elektrischen Antrieben, durchaus auch erhöhen kann. Dadurch verlängert sich die Abküllldauer des elektrischen Antriebes jedoch erheblich. Da der Zähler jedoch linear arbeitend ausgelegt ist, stimmen Zählerstand und tatsächlich herrschende Temperatur des elektrischen Antriebes nicht mehr überein, was im ungünstigsten Falle zur Zerstörung des elektrischen Antriebes führen kann. Die Auslegung eines Einschaltdauerzählers erfolgt in der Regel derart, daß bei einem bestimmten ange- nommenen thermisch ungünstigsten Falle, zum Beispiel bei einer Umgebungstemperatur

von 80°C, der Schutz des elektrischen Antriebes gewährleistet ist. Durch diesen hohen Grenzwert ist jedoch die Verfügbarkeit des elektrischen Antriebes bei einem Betrieb unter normalen Umgebungstemperaturen, die unter 80°C liegen, erheblich eingeschränkt.

Darstellung der Erfindung Mit der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung kann an einem elektrischen Antrieb, gegebenenfalls unter Berücksichtigung von Anbauten wie zum Beispiel einer Flügelzellen- pumpe, in Software dessen natürlicher Temperaturverlauf nachgebildet werden, ohne daß eine sensorische Bestimmung der Temperatur unmittelbar am elektrischen Antrieb erfor- derlich wäre. Nachdem eine Grenztemperatur des elektrischen Antriebes überschritten wird, wird dessen Verfügbarkeit eingeschränkt. Nimmt die Temperatur weiter zu und wird eine weitere, höher gelegene Grenztemperatur überschritten, wird der Betrieb der elektri- schen Maschine ausgesetzt. Die Aussetzung des Betriebes des elektrischen Antriebes er- folgt so lange, bis eine Grenztemperatur, die unterhalb der erstgenannten Grenztemperatur liegt, unterschritten ist.

Durch den in Software nachgebildeten Temperaturverlauf im Gehäuseinneren des elektri- schen Antriebes und der Temperatur des Motors und/oder dessen Anbauteile-unter Be- rücksichtigung von Erwärmung und unter Berücksichtigung der sich jeweils einstellenden Abkühlung-läßt sich ein wesentlich genauer arbeitender thermischer Überlastschutz be- reitstellen, der die tatsächlichen Temperaturverhältnisse innerhalb des elektrischen Antrie- bes wiederspiegelt, verglichen mit einem Überlastschutz, der mittels eines Einschaltdauer- zählers gebildet wird. Unter Annahme vergleichbarer Lastverhältnisse bei elektrischen Antrieben mit Überlastschutz durch Einschaltdauerzähler sowie in Software dargestelltem Überlastschutz, wird bei der Lösung unter Verwendung eines in Software realisierten Überlastschutzes eine Erhöhung der Verfügbarkeit des elektrischen Antriebes, selbst unter ungünstigsten Temperaturbedingungen hinsichtlich der Umgebungstemperatur erreicht.

Die Initialisierung einer Temperaturbereclmung erfolgt unter Rückgriff auf einen Tempe- raturwert.

Dieser Wert kann entweder direkt auf der Steuerelektronik gemessen und in der Auswerte- software verarbeitet werden oder es wird ein Temperaturwert, z. B. die Innentemperatur des Fahrzeuges über eine Kommunikationschnittstelle, z. B. CAN-Bus, zur Verfügung gestellt.

Dadurch verbessert sich die Verfügbarkeit des elektrischen Antriebes nochmals wesentlich.

Zeichnung Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender erläutert.

Die einzige Figur zeigt den Berechnungsablauf der Ermittlung der Erwärmung des laufen- den elektrischen Antriebes, die Berechnung der Erwärmung der Umgebung bei laufendem elektrischen Antrieb sowie die Berechnung der Abkühlung des elektrischen Antriebes.

Ausführungsvarianten Der elektrische Antrieb einer Pumpe oder eines Verstellmechanismus'in einem Kraftfahr- zeug, dessen Erwärmung bzw. Abkühlung durch das vorgeschlagene Verfahren nachgebil- det wird, ist innerhalb eines Gehäuses aufgenommen und gegen die Umgebungsluft gekap- selt. Unter dieser Voraussetzung können mehrere Temperaturverläufe bestimmt werden : 1) Die Aufwärmung und die Abkühlung des Motors, 2) Die Aufwärmung und die Abkühlung des Gehäuseinneren des elektrischen Antriebes.

Es wird die Annahme getroffen, daß die Wärmemenge, die vom Motorgehäuse des elektri- schen Antriebes an die Umgebung abgegeben wird, keine Erhöhung der Umgebungstempe- ratur zur Folge hat.

Mit dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren erfolgt eine numerische Berechnung der Temperaturentwicklung sowohl für die Gehäuseinnentemperatur (Umgebung in Bezug auf den Motor und/oder der Anbauteile des elektrischen Antriebes) und die Temperatur des Motors und/oder der Anbauteile des elelctrischen Antriebs. Den numerischen Berechnun- gen für die Gehäuseinnentemperatur (Umgebung) und den Berechnungen für die Tempe- ratur des Motors und/oder der Anbauteile des elektrischen Antriebs wird eine initiale Tem- peratur zugrundegelegt. Diese kann sowohl eine feste Konstante sein, die den ungünstig- sten Fall abdeckt als auch ein variabel vorliegender Temperaturwert, der entweder direkt im Gerät auf der Steuerelektronik gemessen und verarbeitet oder über eine Kommunikati- onssclmittstelle bereitgestellt wird. Die initiale Temperatur kann zum Beispiel mit dem Wert für die Fahrzeuginnentemperatur beim Start belegt werden und über einen CAN- Datenbus bereitgestellt werden.

Bei laufendem Motor des elektrischen Antriebs erfolgt die Berechnung der Erwärmung des Motors sowie der Gehäuseinnentemperatur gemäß einer exponentiellen Sättigungsfunktion gemäß folgender Gleichung : mit : T (t) : Temperatur zum Zeitpunkt t T (sat) : Sättigungstemperatur und kl Koeißzient für Aufwännung Das Abkühlverhalten des elektrischen Antriebes sowie der Gehäuseinnentemperatur wird über die gesamte Spieldauer mittels einer exponentiellen Abklingfunktion gemäß folgender Gleichung berechnet : T (t) = (To-T (U)) e e (-k 2 (t-t0)) + T (U) (II) mit : T (t) = Temperatur zum Zeitpunkt t To = Temperatur zum Zeitpunkt t = to T (U) = Gehäuseinnen-bzw. Umgebungstemperatur k2 = Koeffizient für Abkühlung Die verwendeten Koeffizienten k, und k2 können vorzugsweise empirisch ermittelten Wertetabellen entnommen werden. Diese Werte für kl und 1,--2 sind im wesentlichen von den eingesetzten Materialien für das Gehäuse bzw. den Motor des elektrischen Antriebes ab- hängig. Auch der Mechanismus des Wärmetransportes-sei es Wärmeleitung oder Kon- vektion - geht in diese Koeffizienten ein, so daß eine möglichst genaue Abbildung der tat- sächlichen Betriebsverhältnisse erfolgt. Je genauer dieser im Berechnungsalgorithmus ab- gebildet sind, eine desto genauere Berechnung des tatsächlich herrschenden Temperatur- verlaufes hinsichtlich der Abkühlung bzw. hinsichtlich der Erwärmung kann gewährleistet werden.

Wird mit Gleichung (I) das Aufwärmverhalten des Motors des elektrischen Antriebes be- rechnet, ist für T (sat) die Sättigungstemperatur des Motors und/oder der Anbauteile des elektrischen Antriebes und für k, der Aufwärmkoeffizient des Motor und/oder der Anbau- teile des elektrischen Antriebes k""-"", zu verwenden. Soll hingegen mit Gleichung (I) der Verlauf der Aufwärmung des Gehäuseinneren bestimmt werden, ist für T (sat) die Sättiung-

stemperatur des Gehäuseinneren und für kl der Aufwärmkoeffizient des Gehäuseinneren <BR> <BR> <BR> lçumg einzusetzen.

Die Werte der Sättigungstemperaturen und der Koeffizienten zur Berechnung der Tempe- ratur des Gehäuseinneren und des elektrischen Antriebs unterscheiden sich im allgemeinen.

Wird mit Gleichung (II) das Abkühlverhalten des Motors des elektrischen Antriebes be- rechnet, ist für T (U) die Gehäuseinnentemperatur und für k2 der AbkühIkoefEzient des Motors und/oder dessen Anbauteile des elektrischen Antriebes kmot_ab-zu verwenden. Soll hingegen mit Gleichung (II) der Verlauf der Abkühlung des Gehäuseinneren bestimmt werden, ist für T (U) die Umgebungstemperatur und für k2 der Abkühlkoeffizient des Ge- häuseinneren kumg ab einzusetzen.

Die Werte der Koeffizienten der Temperatur des Gehäuseinneren und des elektrischen An- triebs unterscheiden sich im allgemeinen.

Wird ein elektrischer Antriebsmotor verwendet, der in einem Gehäuse eingebaut wird, was nach außen hin zum Beispiel durch eine Schutzkappe oder eine PU-Einschäumung isoliert ist, kann eine Abkühlung der Gehäuseinnentemperatur vernachlässigt werden, so daß nur eine Aufwärmung des Gehäuseinneren zu berechnen ist.

In solchen Fällen wird die Berechnung der Gehäuseinnentemperatur, da keine Abkühlung berücksichtigt wird, vorteilhafterweise auf einen Maximalwert begrenzt, damit die Berech- nung eines in Richtung co ansteigenden Wertes vermieden wird.

Bei langsam erfolgender Aufwärmung, z. B. des Gehäuseinneren läßt sich das Aufwärm- verhalten (exponentielle Sättigungsfunktion, siehe Gleichung (I)), z. B. des Gehäuseinne- ren, linearisiert in Form einer Geradengleichung gemäß der nachfolgend wiedergegebenen Beziehung darstellen : T (t) = kumg3 # t+T(init)(III) mit : kU, ng3 : Steigung der Temperatur T (init) : Initiale Starttemperatur (ROM, CAN) Die Berechnung der Temperatur des Motors und/oder derer Anbauteile des elektrischen Antriebs erfolgt in einem diskreten Zeitraster, von z. B. 100ms.

Dabei geht Gleichung (I) in : Tmot(n) = Tmot(n-1) + (Tsat-Tmon-, ) * kmot auf (IV) Gleichung (II) in : Tmot(n)=Tmot(n-1)-(Tmot(n-1)-Tumg)*kmot_ab(V) und Gleichung (III) in : Tumg (n) Tumg (n-1) + k, (VI) wobei Tmot (n) : aktuell berechnete Temperatur des elektrischen Antriebs Tmot (n l) : Temperatur des elektrischen Antriebs vom vorherigen Zyklus' Tsat Sättigungstemperatur des elektrischen Antriebs kmot_auf : Koeffizient Aufwärmung elektrischer Antrieb Tum(n) aktuelle Gehäuseinnentemperatur TUmg (n-i : Gehäuseinnentemperatur vom vorherigen Zyklus kmot_ab : Koeffizient Abhühlung elektrischer Antrieb kumg : Koeffizient Aufwärmung Umgebung über.

Bei diesem Übergang ist darauf zu achten, daß die bestimmten Koeffizienten kmot_auf, kmot_ab, k""l. auf das Zeitraster angepasst werden.

Wird bei der diskreten Berechnung der Temperatur des Motors und/oder dessen Anbauteile des elektrischen Antriebes gemäß (IV) eine kritische Schwelle überschritten, wird ein re- duzierter Betrieb des elektrischen Antriebes erzwungen, so daß möglichst kein weiterer Temperaturanstieg beim Motor und/oder der Anbauteile des elektrischen Antriebes erfolgt.

Steigt die Temperatur gemäß Gleichung (IV) trotzdem weiter an und überschreitet eine weitere, höher gelegene zweite Schwelle, wird der elektrische Antrieb z. B. einer Pumpe deaktiviert. Nach Unterschreiten einer Temperaturschwelle, die unterhalb der beiden er- wähnten Temperaturschwellen bei der Erwärmung liegt, ist der elektrische Antrieb, wie zum Beispiel eine Flügelzellenpumpe, zur Druckluftversorgung von Zusatzaggregaten an Kraftfahrzeugen wieder voll verfügbar. Die Berechnung der Temperaturschwelle, ab wel- cher ein Betrieb des Motors des elektrischen Antriebs aus thermischen Gründen wieder erfolgen kann, erfolgt gemäß (V).

Anhand des in Figur 1 dargestellten Ablaufdiagrammes wird der Durchlauf des Algorith- mus beschrieben. Mit Bezugszeichen 1 ist eine Start-Routine. bezeichnet, die an eine Initia- lisierungsabfrage 2 übergeht. In der Initialisierungsabfrage 2 wird abgefragt, ob der Motor des elektrischen Antriebs, der beispielsweise eine Flügelzellenpumpe oder ein anderes För- deraggregat zur Versorgung von Zusatzaggregaten innerhalb eines Kraftfahrzeuges an- treibt, eingeschaltet ist oder nicht. Wird die Initialisierungsabfrage 2 vereint, erfolgt eine erste Verzweigung 3 zu einer Abkühlungsberechnung 8 des Motors und/oder der Anbau- teile des elektrischen Antriebes.

Wird die Initialisierungsabfrage 2 hingegen bejaht, so erfolgt eine Verzweigung 4 zu einer Erwärmungsberechnung des Motors und/oder der Anbauteile des elektrischen Antriebes.

Die Berechnung der Erwärmung des Motors des elektrischen Antriebes erfolgt durch eine diskrete Berechnung einer e-Funktion gemäß Gleichung (IV).

Von der Erwärmungsberechnung 4 des Motors des elektrischen Antriebs wird im weiteren Ablauf zu einer Abfrage 5 der maximalen Umgebungstemperatur verzweigt. In der Abfrage 5 wird abgefragt, ob die Umgebungstemperatur unterhalb einer maximal zulässigen Umge- bungstemperatur liegt. Wird diese Abfrage vereint, so wird die Berechnung der Erwär- mung der Umgebung gemäß Positionszeichen 7 durch eine zweite Verzweigung zur Ab- kühlungsberechnung 8 des Motors des elektrischen Antriebs umgangen. Wird die Abfrage 5 hingegen bejaht, so erfolgt eine Verzweigung zur Erwärmungsberechnung der Umge- bung.

Da in den meisten Fällen der Motor des elektrischen Antriebes ein relativ gekapseltes Sy- stem darstellt, ist aus Zweckmäßigkeitsgründen nur die Aufwärmung der Umgebung zu berechnen, da aufgrund der Kapselung praktisch keine Abkühlung gegenüber der Außen- luft während des Betriebs des Motors des elektrischen Antriebes stattfinden kann.

Von der Berechnung der Umgebungstemperatur, d. h. der Gehäuseinnentemperatur des Motors des elektrischen Antriebes erfolgt ein Sprung im weiteren Ablauf zu einer Berech- nungsroutine 8, in welcher die Berechnung der Abkühlung des Motors des elektrischen Antriebs erfolgt. Die Berechnung der Abkühlung des Motors und/oder der Anbauteile des elektrischen Antriebs erfolgt immer und kann bei Ablauf der der erfindungsgemäß vorge- schlagenen softwaremäßigen Nachbildung eines Überlastungsschutzes nicht umgangen werden. Von der Abkühlungsroutine zur Berechnung des Ablcühlverhaltens des Motors und/oder dessen Anbauteile des elektrischen Antriebs erfolgt schließlich der Sprung zum Ablaufende 9. Im beigefügten Flowchart des Ablaufs der Berechnung von Erwärmung bzw. Abkühlung des Motors des elektrischen Antriebs bzw. der Berechnung der Erwär- mung der Umgebung bei laufendem Motor des elektrischen Antriebs sind aus Zweckmä- ßigkeitsgründen die Exponentialfunktionen durch diskrete Formen ersetzt, die eine schnel- lere und einfachere Berechnung der einen Überlastschutz auslösenden Parameter erlauben.

Bei elektrischen Antrieben, die mittels eines Mikrocontrollers (p. C) gesteuert werden, läßt sich der Ablauf der Bereclmungsroutine gemäß des Ablaufdiagrammes in Figur 1 auf ein- fache Weise in deren Steuerelektronik implementieren, wodurch eine sensorische Bestim- mung der Temperatur am Motor und/oder dessen Anbauteile des elektrischen Antriebes entbehrlich ist.

Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung bietet insbesondere den Vorteil, daß die im Flowchart mit Bezugszeichen 8 bezeichnete Abkühlroutine des Motors und/oder dessen Anbauteile des elektrischen Antriebs bezogen auf die ebenfalls berechnete Gehäuseinnen- temperatur berechnet wird. Während bei Überlastschutzen, die durch Einschaltdauerzähler gebildet werden, bei stark variierenden Einschaltdauern und bei Erhöhung der Gehäusein- nentemperatur den tatsächlichen Verlauf der Motortemperatur des Motors des elektrischen Antriebs nur noch unzureichend wiedergibt, wird durch die erfindungsgemäß vorgeschla- gene Lösung ein Weg bereitgestellt, unter Umgehung eines Dekrementierungsverhältnisses -. wie bei Einschaltdauerzählern im allgemeinen üblich-eine tatsächliche Information über die aktuelle Antriebstemperatur zu erhalten. Die unter Verwendung der aktuellen Betriebs- temperatur des Motors und/oder dessen Anbauteile zu ergreifenden Maßnahmen zum Schutz vor Überlastung des elektrischen Antriebes, zum Beispiel ein reduzierter Betrieb bei Erreichen einer ersten kritischen Motortemperaturschwelle oder dem Abschalten des Motors bei Überschreiten einer maximal zulässigen Temperatur, erfolgen mithin auf Basis einer wesentlich aussagekräftigeren und genauer bestimmten Antriebstemperatur. Die aus einem Dekrementieren eines Einschaltdauerzählers als Überlastschutz eines elektrischen Antriebsmotors erfolgende Verschiebung der aktuellen Temperatur und der im Einschalt- dauerzähler abgebildeten Temperatur resultierende Verfälschung, d. h. der Abweichung der tatsächlichen Temperatur von der im Einschaltdauerzähler abgebildeten Temperatur, kann durch Anwendung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens vermieden werden.

Die die Belastung des elektrischen Antriebsmotors bei erfolgter Erwärmung reduzierenden Maßnahmen, wie zum Beispiel der angesprochene reduzierte Betrieb bzw. das vollständige Abschalten des Antriebes bei unzulässig hoher Erwärmung, erfolgen nunmehr durch einen Vergleich der in einem Zeitraster von z. B. 100 ms, ermittelten Motortemperatur mit einer ersten bzw. einer zweiten Temperaturschwelle. Da die erste bzw. die zweite Temperatur- schwelle abhängig von der Dimensionierung und der Auslegung und den Einbauverhältnis- sen des Motors des elektrischen Antriebs vorwählbar sind und die Motortemperatur auf- grund des Fehlens eines Dekrementierungsverhältnisses eine wesentlich genauere be- stimmte Temperatur des elektrischen Antriebes darstellt, kann einerseits die Überlastung des elektrischen Antriebes bei erfolgter Erwärmung wirksam begrenzt werden, andererseits aufgrund einer wesentlich genaueren Erfassung der Abkühlung des elektrischen Antriebes nach erfolgtem Betrieb eine höhere Verfügbarkeit des elektrischen Antriebes erreicht wer- den.

Die elektrischen Antriebe, die in Kraftfahrzeugen zum Antrieb von Zusatzaggregaten wie zum Beispiel Flügelzellenpumpen zur Bereitstellung von Luft für Sitze bzw. für die Zen- tralverriegelung eingesetzt werden können, lassen sich auch bei anderen Anwendungen im Kraftfahrzeug einsetzen, wie zum Beispiel als Verstellantriebe oder auch als Pumpenan- triebe für Lenkhilfeaggregate

Bezugszeichenliste 1 Startroutine 2 Initialisierungsabfrage 3 erste Verzweigung zur Abkühlungsberechnung Motor 4 Verzweigung Erwärmungsberechnung Motor 5 Abfrage maximale Umgebungstemperatur unter-/überschritten 6 zweite Verzweigung zur Abkühlungsberechnung Motor 7 Verzweigung Erwärmungsberechnung Umgebung 8 Abkühlungsberechnung Motor 9 Ablaufende