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Title:
ELECTRIC DRIVE UNIT AND METHOD FOR TEMPERATURE CALCULATION IN AN ELECTRIC DRIVE UNIT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2020/147870
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method (10) for temperature calculation in an electric drive unit comprising a first temperature detection region with a first temperature and a second temperature detection region with a second temperature, at least the first temperature being influenced by a first coupling value (R12, W1) which is non-linearly dependent upon the first temperature. The temperature at the first and second temperature detection regions is calculated by a first calculation module (12) calculating a first temperature value (T1) of the first temperature detection region, which calculation is linearly dependent upon a first input value (P1), and calculating a second temperature value (T2) of the second temperature detection region, which calculation is linearly dependent upon a second input value (P2), and a second calculation module (16) calculating the first coupling value (R12, W1) at least depending on the first temperature value (T1), and transmitting said first coupling value to the first calculation module (12), and the first calculation module (12), depending on the first and second input values (P1, P2) and the first coupling value (R12, W1), calculating a first estimated temperature (Ts,1) at the first temperature detection region, and a second estimated temperature (Ts,2) at the second temperature detection region. Furthermore, the invention relates to an electric drive unit in a vehicle in which the temperature is calculated at a first and second temperature recording region by such a method (10).

Inventors:
REITH JOCHEN (DE)
HUCK TOM (DE)
PENG JIUFANG (DE)
Application Number:
PCT/DE2019/100944
Publication Date:
July 23, 2020
Filing Date:
November 04, 2019
Export Citation:
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Assignee:
SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG (DE)
International Classes:
G01K7/42; G01K13/08; H02P29/60
Domestic Patent References:
WO2015101107A12015-07-09
Foreign References:
DE102015226076A12017-06-22
US20130110449A12013-05-02
US20120217795A12012-08-30
US20110084638A12011-04-14
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Claims:
Patentansprüche

1. Verfahren (10) zur Temperaturberechnung in einer elektrischen

Antriebseinheit aufweisend einen ersten Temperaturerfassungsbereich mit einer ersten Temperatur und einen zweiten Temperaturerfassungsbereich mit einer zweiten Temperatur, wobei zumindest die erste Temperatur über einen nichtlinear von der ersten Temperatur abhängigen ersten Kopplungswert (R12, W1) beeinflusst wird,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Temperaturberechnung an dem ersten und zweiten

Temperaturerfassungsbereich erfolgt, indem

ein erstes Berechnungsmodul (12) einen ersten Temperaturwert (Ti) des ersten Temperaturerfassungsbereichs linear abhängig von einem ersten Eingangswert (Pi) und einen zweiten Temperaturwert (T2) des zweiten Temperaturerfassungsbereichs linear abhängig von einem zweiten

Eingangswert (P2) berechnet und

ein zweites Berechnungsmodul (16) den ersten Kopplungswert (R12, W1) zumindest abhängig von dem ersten Temperaturwert (Ti) berechnet und an das erste Berechnungsmodul (12) ausgibt und

das erste Berechnungsmodul (12) abhängig von dem ersten und zweiten Eingangswert (Pi, P2) und dem ersten Kopplungswert (R12, W1) eine erste Schätztemperatur (Ts,i) an dem ersten Temperaturerfassungsbereich und eine zweite Schätztemperatur (Ts,2) an dem zweiten Temperaturerfassungsbereich berechnet.

2. Verfahren (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kopplungswert (R12, W1) einen Wärmefluss zumindest in Bezug auf den ersten Temperaturerfassungsbereich kennzeichnet.

3. Verfahren (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kopplungswert (R12, W1) abhängig von dem ersten und zweiten

Temperaturwert (T 1 , T2) ist. 4. Verfahren (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Temperatur über den ersten Kopplungswert (R12, W1) voneinander abhängen.

5. Verfahren (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch

gekennzeichnet, dass der erste und zweite Temperaturerfassungsbereich durch einen Kopplungsbereich wärmewirksam miteinander gekoppelt sind und der erste Kopplungswert (R12, W1) eine den Wärmefluss in dem

Kopplungsbereich kennzeichnende Größe ist.

6. Verfahren (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch

gekennzeichnet, dass das erste Berechnungsmodul (12) eine lineare

Berechnung des ersten Temperaturwerts (Ti) zumindest abhängig von dem ersten Eingangswert (Pi) und das zweite Berechnungsmodul (16) eine nichtlineare Berechnung des ersten Kopplungswerts (R12, W1) zumindest abhängig von dem ersten Temperaturwert (Ti) durchführt.

7. Verfahren (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch

gekennzeichnet, dass die Temperaturberechnung unter Berücksichtigung wenigstens eines ersten Temperaturmesswerts (Tm) durch Einbezug eines geschlossenen Regelkreises ausgeführt wird.

8. Verfahren (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Berechnungsmodul (12) den ersten Temperaturmesswert (Tm) bei der Berechnung des ersten und zweiten Temperaturschätzwerts (Ts,i, Ts,2) berücksichtigt, indem der erste und zweite Temperaturschätzwert (Ts,i, Ts,2) abhängig von einer Abweichung zwischen einem ersten

Temperaturberechnungswert und dem ersten Temperaturmesswert (Tm) angepasst wird.

9. Verfahren (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch

gekennzeichnet, dass die elektrische Antriebseinheit einen Elektromotor und eine diesen ansteuernde Leistungselektronik (22) aufweist und der erste und zweite Temperaturerfassungsbereich jeweils dem Elektromotor und/oder der Leistungselektronik (22) zugeordnet sind.

10. Elektrische Antriebseinheit in einem Fahrzeug bei der die

Temperaturberechnung an einem ersten und zweiten

Temperaturerfassungsbereich durch ein Verfahren (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche erfolgt.

Description:
Elektrische Antriebseinheit und Verfahren zur Temperaturberechnung in einer elektrischen Antriebseinheit

Beschreibungseinleitung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Temperaturberechnung in einer elektrischen Antriebseinheit nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 und eine elektrische

Antriebseinheit, bei der die Temperaturberechnung durch ein derartiges Verfahren erfolgt.

Bei einer elektrischen Antriebseinheit, beispielsweise umfassend einen Elektromotor zum Antrieb eines Kraftfahrzeugs, kann eine Temperaturerfassung in dem

Elektromotor notwendig sein, um eine möglichst zuverlässige Funktion des

Elektromotors zu ermöglichen. Auch können durch eine genaue

Temperaturerfassung Leistungsgrenzen des Elektromotors gezielter ausgenutzt werden.

Am zuverlässigsten ist eine unmittelbare Messung der Temperatur an dem jeweils gewählten Temperaturerfassungsbereich in der elektrischen Antriebseinheit. Jedoch kann eine unmittelbare Temperaturmessung teilweise schwierig oder unmöglich sein. Beispielsweise können Temperatursensoren bauraumbedingt oder funktionsbedingt nicht an dem vorgesehenen Temperaturerfassungsbereich angebracht werden. Auch kann aus Kostengründen oder in der Bestrebung einer Vereinfachung des Aufbaus eine Verringerung der Anzahl an Temperatursensoren vorgesehen sein. Ist die Temperatur an dem jeweils vorgesehenen Temperaturerfassungsbereich nicht unmittelbar messbar, kann die Temperatur über ein Temperaturmodell berechnet und geschätzt werden.

Es gibt eine Reihe verschiedener Ansätze zur Temperaturberechnung in einer elektrischen Antriebseinheit. In US20110084638 A1 berechnet ein

Temperaturschätzmodul eine Motortemperatur in einem Elektromotor abhängig von einer gemessenen Öltemperatur und dem gemessenen elektrischen Strom in dem Stator. In JPH0654572 A werden die Temperaturen in den Windungen des Elektromotors und in dem Motorflansch über ein thermisches Modell des Elektromotors berechnet. Dabei wird die Temperatur in den Windungen abhängig von einem temperaturabhängigen elektrischen Widerstand der Windungen

berechnet, wobei der elektrische Widerstand über die Messung der Spannung und des Stroms ermittelt wird. In WO 2015 101 107 A1 wird die Temperatur in einem Elektromotor abhängig von der Temperatur in einer den Elektromotor ansteuernden Leistungselektronik unter Zugrundelegung eines Motortemperaturmodells geschätzt.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Temperaturberechnung in einer elektrischen Antriebseinheit zu verbessern. Die Anzahl an Temperatursensoren soll verringert werden. Der Berechnungsaufwand bei der Temperaturberechnung soll verringert werden. Die Temperaturberechnung soll zuverlässiger und genauer erfolgen. Die Temperaturberechnung soll schneller, bevorzugt in Echtzeit, erfolgen.

Wenigstens eine dieser Aufgaben wird durch ein Verfahren zur

Temperaturberechnung in einer elektrischen Antriebseinheit mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst. Entsprechend wird ein Verfahren zur Temperaturberechnung in einer elektrischen Antriebseinheit vorgeschlagen, aufweisend einen ersten

Temperaturerfassungsbereich mit einer ersten Temperatur und einen zweiten

Temperaturerfassungsbereich mit einer zweiten Temperatur, wobei zumindest die erste Temperatur über einen nichtlinear von der ersten Temperatur abhängigen ersten Kopplungswert beeinflusst wird und die Temperaturberechnung an dem ersten und zweiten Temperaturerfassungsbereich erfolgt, indem ein erstes

Berechnungsmodul einen ersten Temperaturwert des ersten

Temperaturerfassungsbereichs linear abhängig von einem ersten Eingangswert und einen zweiten Temperaturwert des zweiten Temperaturerfassungsbereichs linear abhängig von einem zweiten Eingangswert berechnet und ein zweites

Berechnungsmodul den ersten Kopplungswert zumindest abhängig von dem ersten Temperaturwert berechnet und an das erste Berechnungsmodul ausgibt und das erste Berechnungsmodul abhängig von dem ersten und zweiten Eingangswert und dem ersten Kopplungswert einen ersten Temperaturschätzwert an dem ersten Temperaturerfassungsbereich und einen zweiten Temperaturschätzwert an dem zweiten Temperaturerfassungsbereich berechnet. Dadurch können auch Temperaturen an dem ersten und zweiten

Temperaturerfassungsbereich zuverlässig und in Echtzeit berechnet werden, welche einer unmittelbaren Temperaturmessung nicht zugänglich sind.

Die elektrische Antriebseinheit kann in einem Fahrzeug angewendet sein. Die elektrische Antriebseinheit kann in einem Hybridmodul, insbesondere in einem P2- Hybridmodul, angewendet sein. Die elektrische Antriebseinheit kann einen

Elektromotor mit einem Stator und einem Rotor umfassen. Der Elektromotor kann von einer Leistungselektronik angesteuert werden.

Die Temperaturberechnung kann in Echtzeit erfolgen. Der erste oder zweite

Temperaturschätzwert kann die höchste Temperatur, beispielsweise die Hotspot- Temperatur, in der elektrischen Antriebseinheit, beispielsweise in dem Stator, sein. Der erste oder zweite Temperaturschätzwert kann die Temperatur der Magneten in dem Rotor sein. Der erste oder zweite Temperaturschätzwert kann die Temperatur in der Leistungselektronik sein.

Der zweite Eingangswert kann dem ersten Eingangswert entsprechen oder verschieden von diesem sein. Die Anzahl an Eingangswerten kann gleich oder verschieden zu der Anzahl an berechneten Temperaturwerten sein.

Der erste Eingangswert kann eine erste Wärmeleistung, insbesondere eine erste Verlustleistung und/oder der zweite Eingangswert eine zweite Wärmeleistung, insbesondere eine zweite Verlustleistung sein. Der erste und/oder zweite

Eingangswert können wiederum von einem jeweiligen Anfangswert, beispielsweise von einem elektrischen Strom, abhängen. Diese Abhängigkeit kann durch

wenigstens eine Lookup-Tabelle und/oder eine analytische Funktion festgelegt sein. Ein Übersetzungsmodul kann den Anfangswert in einen jeweiligen Eingangswert überführen.

In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung kennzeichnet der erste

Kopplungswert einen Wärmefluss zumindest in Bezug auf den ersten

Temperaturerfassungsbereich.

In einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung ist der erste Kopplungswert abhängig von dem ersten und zweiten Temperaturwert. ln einer speziellen Ausführung der Erfindung sind die erste und zweite Temperatur über den ersten Kopplungswert voneinander abhängig. Der Kopplungswert kann einen Wärmefluss zwischen dem ersten und zweiten Temperaturerfassungsbereich kennzeichnen.

In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung sind der erste und zweite

Temperaturerfassungsbereich durch einen Kopplungsbereich wärmewirksam miteinander gekoppelt und der erste Kopplungswert ist eine den Wärmefluss in dem Kopplungsbereich kennzeichnende Größe.

Der erste Kopplungswert kann eine Wärmeflussmenge sein. Auch kann der erste Kopplungswert ein Wärmewiderstand sein. Der erste Kopplungswert kann abhängig von einer Drehzahl und/oder einer Geschwindigkeit eines den Kopplungsbereich umfassenden Bauteils sein.

In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung führt das erste Berechnungsmodul eine lineare Berechnung des ersten Temperaturwerts zumindest abhängig von dem ersten Eingangswert und das zweite Berechnungsmodul eine nichtlineare

Berechnung des ersten Kopplungswerts zumindest abhängig von dem ersten Temperaturwert durch. Das erste Berechnungsmodul kann eine RC- Netzwerkmodellbildung und/oder eine Modellordnungsreduktion aus einer numerischen Modellierung, beispielsweise einer FEM, durchführen. Das zweite Berechnungsmodul kann den ersten Kopplungswert dem ersten und/oder zweiten Temperaturwert über wenigstens eine Lookup-Tabelle und/oder durch eine analytische Funktion zuordnen.

In einer speziellen Ausführung der Erfindung wird die Temperaturberechnung unter Berücksichtigung wenigstens eines ersten Temperaturmesswerts durch Einbezug eines geschlossenen Regelkreises ausgeführt. Dadurch kann die Genauigkeit des jeweiligen Temperaturschätzwerts erhöht werden. Es können weitere

Temperaturmesswerte erfasst und berücksichtigt werden.

In einer speziellen Ausführung der Erfindung berücksichtigt das erste

Berechnungsmodul den ersten Temperaturmesswert bei der Berechnung des ersten und zweiten Temperaturschätzwerts, indem der erste und zweite

Temperaturschätzwert abhängig von einer Abweichung zwischen einem ersten Temperaturberechnungswert und dem ersten Temperaturmesswert angepasst wird. Das erste Berechnungsmodul kann einen Zustandsbeobachter, beispielsweise nach Luenburger, einbeziehen.

Die Temperaturberechnung kann einen offenen Regelkreis, insbesondere mit entbehrlicher Temperaturmessung, einbeziehen

In einer speziellen Ausführung der Erfindung weist die elektrische Antriebseinheit einen Elektromotor und eine diesen ansteuernde Leistungselektronik auf und der erste und zweite Temperaturerfassungsbereich sind jeweils dem Elektromotor und/oder der Leistungselektronik zugeordnet.

Wenigstens eine der zuvor genannten Aufgaben wird durch eine elektrische

Antriebseinheit in einem Fahrzeug gelöst, bei der die Temperaturberechnung an einem ersten und zweiten Temperaturerfassungsbereich durch ein Verfahren mit wenigstens einem der vorstehenden Merkmale erfolgt.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Figurenbeschreibung und den Abbildungen.

Figurenbeschreibung

Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Abbildungen ausführlich beschrieben. Es zeigen im Einzelnen:

Figur 1 : Ein Blockdiagramm eines Verfahrens zur Temperaturberechnung in einer speziellen Ausführungsform der Erfindung.

Figur 2: Ein Blockdiagramm eines Verfahrens zur Temperaturberechnung in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung.

Figur 1 zeigt ein Blockdiagramm eines Verfahrens 10 zur Temperaturberechnung in einer speziellen Ausführungsform der Erfindung. Die elektrische Antriebseinheit kann in einem Fahrzeug, insbesondere in einem P2-Hybridmodul angewendet sein. Die elektrische Antriebseinheit kann einen Elektromotor mit einem Stator und einem Rotor umfassen und der Elektromotor kann von einer Leistungselektronik

angesteuert werden. Die elektrische Antriebseinheit kann einen ersten Temperaturerfassungsbereich mit einer ersten Temperatur und einen zweiten Temperaturerfassungsbereich mit einer zweiten Temperatur aufweisen. Es können weiteren Temperaturerfassungsbereiche vorgesehen sein. Auch können einem Temperaturerfassungsbereich mehrere Temperaturen zugeordnet sein. Die Anzahl n an zu erfassenden Temperaturen kann grösser als die Anzahl an Temperaturerfassungsbereichen sein.

Die erste Temperatur und die zweite Temperatur können über einen nichtlinear von der ersten und zweiten Temperatur abhängigen ersten Kopplungswert R12 gegenseitig voneinander abhängig sein. Dabei sind der erste und zweite

Temperaturerfassungsbereich durch einen Kopplungsbereich wärmewirksam miteinander gekoppelt und der erste Kopplungswert kann eine den Wärmefluss in dem Kopplungsbereich kennzeichnende Größe, beispielsweise ein

Wärmewiderstand oder ein Wärmefluss selbst sein.

Die Temperaturberechnung an dem ersten und zweiten

Temperaturerfassungsbereich erfolgt, indem ein erstes Berechnungsmodul 12 einen ersten Temperaturwert Ti des ersten Temperaturerfassungsbereichs linear abhängig von einem ersten Eingangswert Pi und einen zweiten Temperaturwert T2 des zweiten Temperaturerfassungsbereichs linear abhängig von einem zweiten

Eingangswert P2 berechnet. Der zweite Eingangswert P2 kann dem ersten

Eingangswert Pi entsprechen oder verschieden von diesem sein. Der erste

Eingangswert Pi kann eine erste Wärmeleistung, insbesondere eine erste

Verlustleistung und der zweite Eingangswert P2 eine zweite Wärmeleistung, insbesondere eine zweite Verlustleistung sein. Der erste und zweite Eingangswert Pi, P2 können wiederum von einem jeweiligen Anfangswert, beispielsweise von einem elektrischen Strom I, abhängen. Diese Abhängigkeit kann durch ein

Übersetzungsmodul 14, beispielsweise aufweisend eine Lookup-Tabelle und/oder eine analytische Funktion zugeordnet werden.

Auch kann das erste Berechnungsmodul 12 weitere Temperaturwerte bis T n ausgehend von den Eingangswerten Pi bis P m berechnen. Die Anzahl an

Temperaturwerten n kann gleich oder verschieden zu der Anzahl m an

Eingangswerten sein. Die jeweiligen Temperaturwerte Ti bis T n hängen linear von den Eingangswerten Pi bis P m ab und das erste Berechnungsmodul 12 führt eine lineare Berechnung zur Erlangung der jeweiligen Temperaturwerte Ti bis T n ausgehend von den Eingangswerten Pi bis P m durch.

Die erste Temperatur und die zweite Temperatur sind beispielsweise über den nichtlinear von der ersten und zweiten Temperatur abhängigen ersten Kopplungswert R12 gegenseitig voneinander abhängig. Auch sind die weiteren Temperaturen von jeweiligen Kopplungswerten R, insbesondere voneinander, abhängig. Dabei sind die Kopplungswerte R wiederum nichtlinear von der Temperatur abhängig. Ein zweites Berechnungsmodul 16 berechnet den ersten Kopplungswert R12 abhängig von dem ersten Temperaturwert Ti und dem zweiten Temperaturwert T2 und gibt den ersten Kopplungswert R12 an das erste Berechnungsmodul 12 aus. Entsprechend werden die weiteren Kopplungswerte R abhängig von den jeweiligen Temperaturen berechnet und dem ersten Berechnungsmodul 12 übergeben. Das zweite

Berechnungsmodul 16 berücksichtigt die zwischen den Temperaturwerten T vorhandenen oder die Temperaturwerte T beeinflussenden und über den jeweiligen Kopplungswert R beschreibbaren Nichtlinearitäten.

Das erste Berechnungsmodul 12 berechnet abhängig von dem ersten Eingangswert P-i, dem zweiten Eingangswert P2 und dem Kopplungswert R12 einen ersten

Temperaturschätzwert T s,i an dem ersten Temperaturerfassungsbereich und einen zweiten Temperaturschätzwert T s ,2 an dem zweiten Temperaturerfassungsbereich.

Es können insgesamt Temperaturschätzwerte T s,i bis T s ,n berechnet werden. Durch diese Aufteilung der Berechnung über ein die lineare Berechnung durchführendes erstes Berechnungsmodul 12 und die nichtlineare Berechnung durchführendes zweites Berechnungsmodul 16 können auch Temperaturen an dem ersten und zweiten Temperaturerfassungsbereich genau und schnell berechnet werden, welche einer unmittelbaren Temperaturmessung nicht zugänglich sind.

Während das erste Berechnungsmodul 12 eine schnelle Berechnung ermöglicht, werden durch das zweite Berechnungsmodul 16 vorhandene Nichtlinearitäten berücksichtigt und dadurch die Genauigkeit der Temperaturberechnung erhöht. Zwar ist die Berechnung in dem zweiten Berechnungsmodul 16 aufwendiger, wird durch die Ausgliederung der linearen Berechnung in das erste Berechnungsmodul 12 jedoch im Umfang begrenzt. Die Temperaturberechnung kann dadurch genauer und in Echtzeit erfolgen. Der erste oder zweite Temperaturschätzwert T s,i , T s ,2 kann die höchste Temperatur, beispielsweise die Hotspot-Temperatur, in der elektrischen Antriebseinheit, beispielsweise in dem Stator, sein. Der erste oder zweite Temperaturschätzwert T s,i , Ts, 2 kann die Temperatur der Magneten in dem Rotor sein. Der erste oder zweite Temperaturschätzwert T s,i , T s ,2 kann auch die Temperatur in der Leistungselektronik sein.

Die Temperaturberechnung in dem ersten Berechnungsmodul 12 erfolgt unter Berücksichtigung wenigstens eines ersten Temperaturmesswerts T m durch Einbezug eines geschlossenen Regelkreises. Das erste Berechnungsmodul 12 berücksichtigt dabei den ersten Temperaturmesswert T m bei der Berechnung des ersten und zweiten Temperaturschätzwerts T s,i , T s, 2, indem der erste und zweite

Temperaturschätzwert T s,i , T s ,2 abhängig von einer Abweichung zwischen einem ersten Temperaturberechnungswert und dem ersten Temperaturmesswert T m angepasst werden. Dadurch kann die Genauigkeit des jeweiligen berechneten Temperaturschätzwerts T s,i bis T s,n erhöht werden.

Das erste Berechnungsmodul 12 kann einen Zustandsbeobachter, beispielsweise nach Luenburger, einbeziehen. Dabei wird die Berechnung einer nicht messbaren Temperatur, die dem ersten Temperaturschätzwert T s,i zugeordnet ist über die Höhe der Abweichung zwischen einer messbaren Temperatur, die dem ersten

Temperaturmesswert T m entspricht und einem durch das erste Berechnungsmodul 12 ermittelten ersten Temperaturberechnungswert an dem

Temperaturerfassungsbereich der gemessenen Temperatur geregelt.

In Figur 2 ist ein Blockdiagramm eines Verfahrens 10 zur Temperaturberechnung in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Die

Eingangswerte P, beispielsweise die Verlustleistungen, können von jeweiligen Anfangswerten, beispielsweise von einem elektrischen Strom I, abhängen. Auch kann die Verlustleistung Pk einer Kupplung an das erste Berechnungsmodul 12 übermittelt werden. Die Verlustleistungen des Stators 18, des Rotors 20 und der Leistungselektronik 22 werden als Eingangswerte P durch das Übersetzungsmodul 14 berechnet und der Temperaturberechnung 1 1 übergeben.

Bei der Temperaturberechnung 1 1 werden die Eingangswerte P von dem ersten Berechnungsmodul 12 verarbeitet. Beispielsweise kann ein erster Temperaturerfassungsbereich mit einer ersten Temperatur dem Stator, ein zweiter Temperaturerfassungsbereich mit einer zweiten Temperatur der Leistungselektronik, ein dritter Temperaturerfassungsbereich mit einer dritten Temperatur dem Rotor und ein vierter Temperaturerfassungsbereich mit einer vierten Temperatur einem den Rotor aufnehmenden Rotorträger zugeordnet sein. Das erste Berechnungsmodul 12 berechnet abhängig von den Eingangswerten P den jeweils davon linear abhängigen ersten Temperaturwert Ti der ersten Temperatur, den zweiten Temperaturwert T2 der zweiten Temperatur, den dritten Temperaturwert T3 der dritten Temperatur und den vierten Temperaturwert T4 der vierten Temperatur über ein lineares

Zustandsraummodell. Das erste Berechnungsmodul 12 kann dabei eine RC- Netzwerkmodellbildung und/oder eine Modellordnungsreduktion aus einer

numerischen Modellierung, beispielsweise einer FEM, durchführen.

Die erste, zweite, dritte und vierte Temperatur sind jeweils über einen nichtlinear von der jeweiligen Temperatur abhängigen Kopplungswert W abhängig. Die

Kopplungswerte W können jeweils eine Wärmeflussmenge zwischen den einzelnen Temperaturerfassungsbereichen oder zwischen den

Temperaturerfassungsbereichen und einer Umgebung sein. Beispielsweise kann ein erster Kopplungswert W1 eine Wärmeflussmenge zwischen dem ersten

Temperaturerfassungsbereich, hier dem Stator zugeordnet und dem zweiten

Temperaturerfassungsbereich, hier der Leistungselektronik zugeordnet, sein. Dabei hängt diese Wärmeflussmenge von dem ersten und zweiten Temperaturwert T 1 , T2 und von einem ersten Wärmewiderstand Ri zwischen dem ersten und zweiten Temperaturerfassungsbereich ab. Der erste Wärmewiderstand Ri kann die

Verbindung zwischen dem ersten und zweiten Temperaturerfassungsbereich, die beispielsweise Stromschienen umfasst, kennzeichnen. Entsprechend kann ein zweiter Kopplungswert W2 eine Wärmeflussmenge zwischen dem dritten

Temperaturerfassungsbereich, hier dem Rotor zugeordnet und dem vierten

Temperaturerfassungsbereich, hier dem Rotorträger zugeordnet, sein. Dabei hängt diese Wärmeflussmenge von dem dritten und vierten Temperaturwert T3, T4 und von einem zweiten Wärmewiderstand R2 zwischen dem dritten und vierten

Temperaturerfassungsbereich ab. Der zweite Wärmewiderstand R2 kann die

Verbindung zwischen dem dritten und vierten Temperaturerfassungsbereich kennzeichnen. Auch kann die Temperatur wiederum von der Drehzahl abhängen. Die Drehzahl wird als Drehzahlwert w gemessen und dem zweiten Berechnungsmodul ebenfalls übergeben. Beispielsweise kann der jeweilige Wärmewiderstand über den

Zusammenhang zwischen der Temperatur und der Drehzahl auch als abhängig von dem Drehzahlwert w ausgedrückt werden.

Ein zweites Berechnungsmodul 16 berechnet den ersten Kopplungswert Wi und den zweiten Kopplungswert W2 abhängig von dem jeweiligen Temperaturwert Ti bis T4 und abhängig von dem ersten und zweiten Wärmewiderstand Ri , R2. Das zweite Berechnungsmodul 16 kann den ersten und zweiten Kopplungswert W1, W2 den jeweiligen Temperaturwerten über wenigstens eine Lookup-Tabelle und/oder durch eine analytische Funktion zuordnen.

Es können weitere Kopplungswerte W u berechnet werden, die jeweils den

Wärmefluss zwischen einem Temperaturerfassungsbereich und der Umgebung abhängig von dem Temperaturwert, der dem Temperaturerfassungsbereich zugeordnet ist und dem Wärmewiderstand R u , der nichtlinear von der

Temperaturdifferenz zwischen dem Temperaturwert und der Umgebungstemperatur T e abhängt, kennzeichnen. Dabei kann ein erster Wärmewiderstand R u,i den radialen Wärmeübergang zwischen dem Rotor und der Umgebung, ein zweiter

Wärmewiderstand R u ,2 den axialen Wärmeübergang zwischen dem Rotor und der Umgebung und ein dritter Wärmewiderstand R u,3 einen Wärmeübergang zwischen dem Rotorträger und der Umgebung abbilden. Es können auch eine Mehrzahl an dritten Wärmewiderständen R u,3 vorgesehen sein. Die Umgebungstemperatur T e kann beispielsweise als Lufttemperatur gemessen sein und dem zweiten

Berechnungsmodul 16 bereitgestellt werden. Das zweite Berechnungsmodul 16 gibt die Kopplungswerte W1, W2, W u an das erste Berechnungsmodul 12 aus, welches davon abhängig die Temperaturschätzwerte T s berechnet und ausgibt.

Das erste Berechnungsmodul 12 verarbeitet zusätzlich einen ersten

Temperaturmesswert T m in einem Zustandsbeobachter nach Luenburger. Dabei wird ein durch das erste Berechnungsmodul 12 ermittelter Temperaturberechnungswert mit dem ersten Temperaturmesswert T m verglichen und abhängig von dieser

Abweichung werden die Temperaturschätzwerte T s angepasst und ausgegeben. Durch diese Abstimmung kann eine genauere Berechnung der Temperaturschätzwerte erfolgen.

Bezugszeichenliste

10 Verfahren

11 Temperaturberechnung

12 erstes Berechnungsmodul

14 Übersetzungsmodul

16 zweites Berechnungsmodul

18 Stator

20 Rotor

22 Leistungselektronik

I Strom

Pi erster Eingangswert

P2 zweiter Eingangswert

P m Eingangswert

Pk Verlustleistung

R Kopplungswert

R12 erster Kopplungswert

Ri erster Wärmewiderstand

R2 zweiter Wärmewiderstand

Ru Wärmewiderstand

Ru,i erster Wärmewiderstand

Ru, 2 zweiter Wärmewiderstand

Ru, 3 dritter Wärmewiderstand T Temperaturwert

Ti erster Temperaturwert

T2 zweiter Temperaturwert T3 dritter Temperaturwert T4 vierter Temperaturwert

T e Umgebungstemperatur Tn Temperaturwert

Tm Temperaturmesswert

Ts,i erster Temperaturschätzwert Ts, 2 zweiter Temperaturschätzwert

T s ,n Temperaturschätzwert w Drehzahlwert

W Kopplungswert

W1 erster Kopplungswert

W2 zweiter Kopplungswert

W u Kopplungswert