(57)【要約】【課題】電気的に動作する構成素子およびこの構成素子の周囲の温度を、消耗耐性が低いコストの掛かる温度センサを使用せずに制御する。【解決手段】所定の初期温度において構成素子を通る電流の流れを表す量の少なくとも１つの第１の値を設定するステップと、構成素子が動作状態の間に構成素子を通る電流の流れを表す量の第２の値を測定するステップと、第１の値、所定の初期温度および第２の値を用いて構成素子の動作温度を算出するステップとを実施する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車内の電気的に動作する構成素子の動作温度の検出方法において、
−所定の初期温度において、前記構成素子を通る電流の流れを表す量の少なくとも１つの第１の値を設定するステップと、
−前記構成素子が動作状態の間に、前記構成素子を通る電流の流れを表す量の第２の値を測定するステップと、
−前記第１の値、前記所定の初期温度および前記第２の値を用いて前記構成素子の動作温度を算出するステップとを実施することを特徴とする、自動車内の電気的に動作する構成素子の動作温度の検出方法。
【請求項２】
前記電気的に動作する構成素子は電気モータである、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記第１の値および前記第２の値は、前記構成素子を通る電流の流れを表す同一の量の値である、請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
材料特性量を使用して前記動作温度を算出する、請求項１から３までの少なくとも１項記載の方法。
【請求項５】
前記構成素子を通る電流の流れを表す量を、該構成素子に印加される電圧、該構成素子に流れる電流、および該構成素子の抵抗を含む量のグループから選択する、請求項１から４までの少なくとも１項記載の方法。
【請求項６】
前記初期温度を、冷却水温度、伝動装置オイル温度、外部温度、制御装置のシートバー温度および／または同等のものを含む温度のグループから算出する、請求項１から５までの少なくとも１項記載の方法。
【請求項７】
前記初期温度を、算術的な平均値形成方法によって、冷却水温度、伝動装置オイル温度、外部温度、制御装置のシートバー温度および／または同等のものを含む温度のグループから検出する、請求項１から６までの少なくとも１項記載の方法。
【請求項８】
所定の前記初期温度の値をメモリに格納する、請求項１から７までの少なくとも１項記載の方法。
【請求項９】
前記構成素子を通る電流の流れを表す量の第１の値をメモリに格納する、請求項１から８までの少なくとも１項記載の方法。
【請求項１０】
前記構成素子を通る電流の流れを表す第１の電気的な量を、前記構成素子に関して特徴付けられているデータセットから算出する、請求項１から９までの少なくとも１項記載の方法。
【請求項１１】
前記構成素子を通る電流の流れを表す第１の電気的な量を、前記構成素子に流れる電流の測定および前記構成素子に印加される電圧の測定によって測定する、請求項１から１０までの少なくとも１項記載の方法。
【請求項１２】
前記構成素子を通る電流の流れを表す第１の電気的な量を、バッテリ電圧およびバッテリ電流の測定によって測定する、請求項１から１１までの少なくとも１項記載の方法。
【請求項１３】
算出された第１の電気的な量および測定された第１の電気的な量を相互に比較する、請求項１から１２までの少なくとも１項記載の方法。
【請求項１４】
前記構成素子を通る電流の流れを表す第２の電気的な量を、前記構成素子に流れる電流の測定および前記構成素子に印加される電圧の測定によって測定する、請求項１から１３までの少なくとも１項記載の方法。
【請求項１５】
前記構成素子を通る電流の流れを表す第２の電気的な量を、バッテリ電圧およびバッテリ電流の測定によって測定する、請求項１から１４までの少なくとも１項記載の方法。
【請求項１６】
前記構成素子を通る電流の流れを表す第２の電気的な量を複数の方法によって測定し、測定された値から所定の算術的な方法によって平均値を形成する、請求項１から１５までの少なくとも１項記載の方法。
【請求項１７】
プロセッサユニットを備えた、自動車内の電気的に動作する構成素子の動作温度の検出装置において、
前記プロセッサユニットは、
−所定の初期温度において、前記構成素子を通る電流の流れを表す量の少なくとも１つの第１の値を設定するステップと、
−前記構成素子が動作状態の間に、前記構成素子を通る電流の流れを表す量の第２の値を測定するステップと、
−前記第１の値、前記所定の初期温度および前記第２の値を用いて前記構成素子の動作温度を算出するステップとを実施することを特徴とする、自動車内の電気的に動作する構成素子の動作温度の検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車内の電気的な構成素子の動作温度の検出方法ならびに自動車内の電気的な構成素子の動作温度の検出装置に関する。本発明を電気モータの動作温度の検出に関連させて説明するが、本発明を自動車内の電気的に動作する他の構成素子に適用することもできる。
【背景技術】
【０００２】
従来技術から、クラッチおよび伝動装置を制御するために電気モータを使用することが公知である。その際それぞれの電気モータの温度を継続的に制御することが非常に重要である。温度制御は殊に電気モータを過負荷から保護するために使用され、そのような保護は所定のモータ温度において警告を発するか、さらなる限界温度を上回った際に電気モータを遮断することによって行うことができる。このようにしてモータの熱的な破壊が回避される。
【０００３】
従来技術においてはモータ温度を温度センサによって直接的に測定する方法が公知である。しかしながらそのような温度センサ以外にも、この種の測定のためには相応の測定線路および入力部が制御装置内に必要とされる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって本発明が基礎とする課題は、電気的に動作する構成素子およびこの構成素子の周囲の温度を、消耗耐性が低いコストの掛かる温度センサを使用せずに制御することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
方法に関する課題は、所定の初期温度において構成素子を通る電流の流れを表す量の少なくとも１つの第１の値を設定するステップと、構成素子が動作状態の間に構成素子を通る電流の流れを表す量の第２の値を測定するステップと、第１の値、所定の初期温度および第２の値を用いて構成素子の動作温度を算出するステップとを実施することによって解決される。
【０００６】
装置に関する課題は、プロセッサユニットを備えた、自動車内の電気的に動作する構成素子の動作温度の検出装置において、プロセッサユニットは、所定の初期温度において構成素子を通る電流の流れを表す量の少なくとも１つの第１の値を設定するステップと、構成素子が動作状態の間に構成素子を通る電流の流れを表す量の第２の値を測定するステップと、第１の値、所定の初期温度および第２の値を用いて構成素子の動作温度を算出するステップとを実施することによって解決される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明によれば、所定の初期温度において構成素子を通る電流の流れを表す電気的な量の少なくとも１つの第１の値が設定される。
【０００８】
さらなる方法ステップにおいては、構成素子が動作状態にある間に、この構成素子を通る電流の流れを表す電気的な量の第２の値が測定される。
【０００９】
さらなる方法ステップにおいては、構成素子の動作温度が第１の値、所定の初期温度および第２の値を用いて算出される。
【００１０】
値を設定するということとは、その設定がさらなる方法ステップの基礎とされることと解される。このことは例えば値の先行の測定によって行うことができるが、メモリに読み取られた値を読み出すことによって行うこともできる。さらには値を他の装置によって準備することもできる。
【００１１】
動作温度とは、構成素子が温度算出自体の時点においてアクティブに動作しているか否かに依存せずに、車両の動作中にその構成素子が有する温度と解される。
【００１２】
有利には本発明による方法を実施している間に同一の電気的な量の第１の値および第２の値が検出される。このことは、該当するそれぞれの方法ステップにおいてその都度電圧、電流、抵抗などが測定されることを意味している。
【００１３】
有利には、材料特性量を使用して動作温度が算出される。材料特性量とは、検査される構成素子の電流の流れに関与する構成要素を形成する材料の少なくとも１つの物理的な特性を表す特性量と解される。有利には材料特性量は材料の温度係数αである。
【００１４】
有利な実施形態においては電気的に動作する構成素子は電気モータである。しかしながら、本方法をアクチュエータ制御の作用と関連する別のコンポーネント、すなわち例えば別のアクチュエータモータまたは制御装置に適用することも可能である。
【００１５】
さらなる方法ステップにおいては、構成素子を通る電流の流れを表す量が、構成素子に印加される電圧、構成素子に流れる電流、また殊に構成素子の抵抗を含む量のグループから選択される。この際前述の量は相互に相関しており、またこのようにして個々の量をそれぞれ間接的に検出することができる。例えば印加される電圧と流れる電流との比率から抵抗を検出することができる。
【００１６】
有利には、量として構成素子の抵抗が算出される。
【００１７】
さらに有利には初期温度が、冷却水温度、伝動装置オイル温度、外部温度、制御装置のシートバー温度および／または同等のものを含む温度グループから検出される。
【００１８】
この場合初期温度は、算術的な平均値形成方法によって冷却水温度、伝動装置オイル温度、外部温度、制御装置のシートバー温度および／または同等のものを含む温度グループから検出される。この算術的な平均値形成の際に重み付けを行うこともできる。すなわち個々の温度が他のものよりも重視される。このようにして、自動車の幾つかのコンポーネントを他のコンポーネントよりも著しく緩慢に冷却することが考慮される。
【００１９】
さらには初期温度の検出を、前述の温度が実質的に同一のレベルになるまで待機することができる。このような場合とは例えば、車両が非常に長い間運転されていない場合である。この場合には複数の種々の温度を検出することは不要であり、初期温度として例えば冷却水温度のような所定の温度を選択することができる。何故ならば他の温度は冷却水温度に相当することを前提とすることができるからである。
【００２０】
動作している構成素子の初期温度を同時に表す初期温度からは、構成素子を通る電流の流れを表す量を推測することができ、この量は上述したように有利には構成素子の抵抗である。
【００２１】
有利には、構成素子を通る電流の流れを表す第１の電気的な量は、構成素子に関して特徴付けられている所定のデータから算出される。
【００２２】
有利にはこの抵抗値は所定のデータ、例えば空間温度での値を備えた電気モータのデータシートの値から算出される。モータの抵抗ＲＳｔａｒｔは次式から得られる：
Ｒ（Ｔ）＝ＲＳｔａｒｔ ・ （１＋α（Ｔ−ＴＳｔａｒｔ））      （１）
ここでＲＳｔａｒｔは、上記で算出した温度ＴＳｔａｒｔでのモータの算出すべき抵抗値を表す。
【００２３】
一般的に、温度に依存する抵抗との関係は次式から得られる。
ＲＳｔａｒｔ＝Ｒ０(１＋α(ＴＳｔａｒｔ−Ｔ０))      (２)
ここでＲ０は空間温度Ｔ０での抵抗を表し、この際空間温度は例えば２５°である。
【００２４】
式（１）および式（２）から、抵抗と温度の関係に関して線形の関係が得られる。この線形の関係は、温度係数αを介して温度と抵抗の間に線形の関係が与えられていることに起因する。このようにして温度ＴＳｔａｒｔおよび温度係数αが既知であれば、すなわち抵抗と温度との間の線形係数が既知であれば抵抗RＳｔａｒｔを計算することができる。モータに好んで使用される銅の場合には温度係数は０．００４Ｋ−１である。
【００２５】
銅の抵抗、また銅の抵抗および温度の線形の関係は、それぞれの構成素子の寿命にわたり本質的には変化しない。この理由から制御装置、制御電子機構および電気モータの一定の所定の組み合わせに対して、少なくとも一度初期値ＴＳｔａｒｔおよびRＳｔａｒｔを算出して、上述の計算を基礎とすればよい。
【００２６】
有利には温度ＴＳｔａｒｔおよび抵抗RＳｔａｒｔに関する値が例えば自動車の起動時に一度測定される。有利には構成素子または他の周辺装置の個々のコンポーネントを交換する際に測定が新たに行われる。
【００２７】
上記の式を用いて、ないし測定によって算出された値RＳｔａｒｔおよびＴＳｔｒａｒｔは、後の時点に行われる目下のモータ温度の算出のために有利には記憶装置、例えば制御装置のＥＥＰＲＯＭに記憶される。
上述したように、このようなRＳｔａｒｔおよびＴＳｔａｒｔの算出ないしこのような初期化は、関与するコンポーネントの寿命の間にただ一度必だけ要とされる。有利には、この初期化を前述の条件が満たされている場合、すなわち温度ＴＳｔａｒｔを算出できる場合に常に行うことも可能であり、このことは例えば自動車の比較的長い休止期間後に可能である。この場合、初期化を生産中の自動車の起動時にのみ、また工場における個々のコンポーネントの場合によっては行われる交換の際に実施することも可能である。
【００２８】
別の有利な変形においては、構成素子を通る電流の流れを表す第１の電気的な量が、構成素子に流れる電流の測定および構成素子に印加される電圧の測定によって測定される。
【００２９】
有利には、構成素子を通る電流の流れを表す第１の電気的な量は、バッテリ電圧およびバッテリ電流の測定によって測定される。値RＳｔａｒｔをこのように測定することによって、上記の式の解よって算出された量ＲＳｔａｒｔに依存せずにこの値の測定によって算出することができる。この場合、測定および式を用いる検出を相互に依存せずに行うことができるが、測定された値ＲＳｔａｒｔを計算された値ＲＳｔａｒｔと比較することができる。
【００３０】
これらの２つの値を比較する際にはこれらの値が所定の許容差内で比較可能であることが明らかになり、温度値が存在するモータおよびコンポーネントが熱的に平衡していることを推量することができる。
【００３１】
さらには測定された値および式（１）および（２）を用いて計算された値ＲＳｔａｒｔからなる任意の算術的な平均値も使用することができ、この際任意の重み付けによって測定および算術的な算出の若干の不正確性を考慮することができる。
【００３２】
有利な変形においては、値ＲＳｔａｒｔ，Ｍｅｓｓの測定がモータ電圧ＵＭｏｔｏｒおよびモータ電流ＩＭｏｔｏｒの測定を介して行われる。この場合には、測定された抵抗ＲＳｔａｒｔ，Ｍｅｓｓが次式により得られる。
ＲＳｔａｒｔ，Ｍｅｓｓ＝ＵＭｏｔｏｒ／ＩＭｏｔｏｒ      （３）
【００３３】
択一的に、関連する全てのコンポーネント、すなわちモータ、制御電子機構などの総抵抗を検出することも可能であり、この総抵抗Ｒｇｅｓは次式により得られる。
Ｒｇｅｓ＝ＵＢａｔｔ／ＩＢａｔｔ      （４）
ここでＵＢａｔｔはバッテリ電圧を表し、ＩＢａｔｔはバッテリ電流を表す。
【００３４】
算出された総抵抗Ｒｇｅｓから上記の値ＲＳｔａｒｔ，Ｍｅｓｓを計算するために、関連する作用の全ての損失また場合によっては電気モータおよび制御電子機構の物理方程式も使用される。
【００３５】
またここで有利には、総抵抗および上述のＲＳｔａｒｔ，Ｍｅｓｓを算出し、適切な算術的な算出によって抵抗についての値を計算することも可能である。
【００３６】
有利には、構成素子を通る電流の流れを表す第２の電気的な量が複数の方式によって測定され、また測定された値から所定の算術的な方式によって平均値が形成される。
【００３７】
そのような算出、測定および計算された値に基づいて、式（１）および（２）を算術的に変換することによって得られる次式を基礎とすることによって、目下のモータ温度を任意の時点において何時でも検出することができる。
【００３８】
【数１】
2006119143.tif 000002
ここでＴは算出すべき温度を表し、αは温度係数を表し、Ｒ（Ｔ）は温度Ｔでのモータの抵抗を表し、ＲＳｔａｒｔは上述の初期抵抗値を表し、ＴＳｔａｒｔは初期温度を表す。値Ｒ（Ｔ）は式（３）および式（４）による上述の方式によって検出される。
【００３９】
有利には温度が、動作している期間全体にわたり規則的な間隔を置いて検査される。別の有利な変形においては、温度が継続的にないし恒常的に算出される。さらに有利には、所定の限界温度が生じた場合、または所定の限界温度を上回った場合には警告信号を発すること、またさらに温度が上昇した場合には該当するモータへの電圧供給を遮断することが可能である。
【００４０】
別の有利な変形においては、温度測定の周波数を測定されたそれぞれの温度に適合させることができる。つまり温度が上昇する場合、または所定の限界値以上の温度である場合には、測定の周波数を高めることができる。
【００４１】
冒頭で述べたように、本発明による方法はアクチュエータ制御の作用が関連する他の全てのコンポーネントにも転用することができる。一般的に、本発明による方法を電気的に動作する構成素子に転用することが可能である。
【００４２】
言及したように、開始温度ＴＳｔａｒｔもその都度算出された構成素子温度の精度にとって決定的であるので、全体の測定の精度に関しては、使用される温度の許容差の範囲内でのみ温度を測定でき、その結果このようにして動作温度の最終的な測定も所期の変動を受けていることを考慮できる。この理由から冒頭で述べたように、回路の種々の領域での複数の温度測定、例えば外部温度、ボード温度または冷却水温度の測定を実施し、これらの値から平均値を形成することは有利である。個々の抵抗を限定的な精度でもってのみ検出することもできる。したがって、それぞれの抵抗を種々の方式で測定し、この測定から妥当な平均値を形成することも有利である。
【００４３】
既述のように、本発明による方法にとって、温度と抵抗の比率が銅の場合には実質的に線形に経過することが非常に重要である。この線形の経過が殊に本発明に対して挙げた０°から１５０°の範囲に存在するという事実が利用される。
【００４４】
さらに本発明は、プロセッサユニットを備えた、自動車内の電気的に動作する構成素子の動作温度の検出装置に関し、このプロセッサユニットは所定の初期温度での構成素子を通る電流の流れを表す電気的な量の少なくとも１つの第１の値の設定が可能であり、構成素子が動作状態の間に構成素子を通る電流の流れを表す電気的な量の第２の値の測定を測定し、また最終的に第１の値、所定の初期温度、第２の値を使用して構成素子の動作温度の算出を行うよう設計されている。有利な実施形態においては本発明によるプロセッサユニットはメモリユニットも有し、このメモリユニットには所定の初期温度の値ならびに構成素子を通る電流の流れを表す量の第１の値が記憶される。
【００４５】
有利には、プロセッサユニットは電気的に動作する構成素子の動作温度を前述の式（５）を使用して算出する。