DE102021206006A1 - Electrical machine with a stator and a rotor, in particular designed to be permanent magnets, having at least a first subsystem and a second subsystem, each with a plurality of phases for driving the electrical machine - Google Patents
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Abstract
Elektrische Maschine (10) mit einem Stator (20) und einem insbesondere permanentmagnetisch ausgebildeten Rotor (39), wobei die elektrische Maschine wenigstens (10) ein erstes Teilsystem (11) und ein zweites Teilsystem (12) mit jeweils mehreren Phasen zum Antrieb der elektrischen Maschine (10) aufweist, wobei das zweite Teilsystem (12) vom ersten Teilsystem (11) elektrisch getrennt ist, und insbesondere zum ersten Teilsystem (11) versetzt angeordnet ist, und wobei die elektrische Maschine (10) dazu eingerichtet ist, das erste Teilsystem (11) und das zweite Teilsystem (12) symmetrisch zueinander anzusteuern, und wobei die elektrische Maschine dazu eingerichtet ist, erste Phasenströme (i1) des ersten Teilsystems (11) zu messen.
Ein Aspekt der Erfindung besteht darin, dass die elektrische Maschine (10) dazu eingerichtet ist, zweite, geschätzte Phasenströme (is2) des zweiten Teilsystems (12) und/oder deren Raumzeiger-Parameter in Abhängigkeit von den ersten Phasenströmen (i1) zu bestimmen.
Electrical machine (10) with a stator (20) and a rotor (39) designed in particular to be permanent magnets, the electrical machine having at least (10) a first subsystem (11) and a second subsystem (12) each having a plurality of phases for driving the electrical Machine (10), wherein the second subsystem (12) is electrically separated from the first subsystem (11) and in particular is offset from the first subsystem (11), and wherein the electrical machine (10) is set up to the first subsystem (11) and the second subsystem (12) to be controlled symmetrically to one another, and wherein the electrical machine is set up to measure first phase currents (i1) of the first subsystem (11).
One aspect of the invention is that the electrical machine (10) is set up to determine second, estimated phase currents (is2) of the second subsystem (12) and/or their space vector parameters as a function of the first phase currents (i1).
Description
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung geht aus von einer elektrischen Maschine mit einem Stator und einem insbesondere permanentmagnetisch ausgebildeten Rotor, wobei die elektrische Maschine wenigstens ein erstes Teilsystem und ein zweites Teilsystem mit jeweils mehreren Phasen zum Antrieb der elektrischen Maschine aufweist, wobei das zweite Teilsystem vom ersten Teilsystem elektrisch getrennt, und insbesondere zum ersten Teilsystem versetzt angeordnet ist, und wobei die elektrische Maschine dazu eingerichtet ist, das erste Teilsystem und das zweite Teilsystem symmetrisch zueinander anzusteuern, und wobei die elektrische Maschine dazu eingerichtet ist, erste Phasenströme des ersten Teilsystems zu messen.The invention is based on an electrical machine with a stator and a rotor which is in particular designed to be permanent magnets, the electrical machine having at least a first subsystem and a second subsystem each having a plurality of phases for driving the electrical machine, the second subsystem being electrically isolated from the first subsystem , and in particular offset to the first subsystem, and wherein the electric machine is set up to control the first subsystem and the second subsystem symmetrically to one another, and wherein the electric machine is set up to measure first phase currents of the first subsystem.
Eine solche elektrische Maschine ist dem Fachmann bekannt. Hierbei ist diese elektrische Maschine typischerweise dazu eingerichtet, auch die Phasenströme des zweiten Teilsystems zu messen, um die Ansteuerung der elektrischen Maschine für die jeweiligen Phasen entsprechend anpassen zu können.Such an electrical machine is known to those skilled in the art. In this case, this electrical machine is typically set up to also measure the phase currents of the second subsystem in order to be able to correspondingly adjust the actuation of the electrical machine for the respective phases.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention
Die Erfindung geht aus von einer elektrischen Maschine mit einem Stator und einem insbesondere permanentmagnetisch ausgebildeten Rotor, wobei die elektrische Maschine wenigstens ein erstes Teilsystem und ein zweites Teilsystem mit jeweils mehreren Phasen zum Antrieb der elektrischen Maschine aufweist, wobei das zweite Teilsystem vom ersten Teilsystem elektrisch getrennt, und insbesondere zum ersten Teilsystem versetzt angeordnet ist, und wobei die elektrische Maschine dazu eingerichtet ist, das erste Teilsystem und das zweite Teilsystem symmetrisch zueinander anzusteuern, und wobei die elektrische Maschine dazu eingerichtet ist, erste Phasenströme des ersten Teilsystems zu messen.The invention is based on an electrical machine with a stator and a rotor which is in particular designed to be permanent magnets, the electrical machine having at least a first subsystem and a second subsystem each having a plurality of phases for driving the electrical machine, the second subsystem being electrically isolated from the first subsystem , and in particular offset to the first subsystem, and wherein the electric machine is set up to control the first subsystem and the second subsystem symmetrically to one another, and wherein the electric machine is set up to measure first phase currents of the first subsystem.
Ein Aspekt der Erfindung besteht darin, dass die elektrische Maschine dazu eingerichtet ist, zweite, geschätzte Phasenströme des zweiten Teilsystems und/oder deren Raumzeiger-Parameter in Abhängigkeit von den ersten Phasenströmen zu bestimmen.One aspect of the invention is that the electrical machine is set up to determine second, estimated phase currents of the second subsystem and/or their space vector parameters as a function of the first phase currents.
Vorteilhaft ist hierbei, dass keine zusätzlichen Sensoren zur Erfassung der zweiten Phasenströme des zweiten Teilsystems benötigt werden, da diese in Abhängigkeit der gemessenen ersten Phasenströme abgeschätzt werden können. Hierdurch können Kosten, Aufwand und Bauraum der elektrischen Maschine reduziert werden.It is advantageous here that no additional sensors are required for detecting the second phase currents of the second subsystem, since these can be estimated as a function of the measured first phase currents. As a result, costs, effort and installation space of the electrical machine can be reduced.
Unter elektrischer Maschine ist hierbei ein System zu verstehen, welches unter anderem mittels Stator und Rotor beispielsweise einen Antriebsmotor bildet. Die elektrische Maschine kann insbesondere als Elektromotor ausgebildet sein. Eine solche elektrische Maschine ist insbesondere für ein Kraftfahrzeug, eine Handwerkzeugmaschine oder ein Elektrofahrrad geeignet.An electrical machine is to be understood here as meaning a system which forms a drive motor, for example, by means of a stator and rotor, among other things. The electrical machine can be designed in particular as an electric motor. Such an electrical machine is particularly suitable for a motor vehicle, a hand-held power tool or an electric bicycle.
Beispielsweise umfassen hierbei das erste Teilsystem und das zweite Teilsystem jeweils eine B6-Brücke und entsprechende Statorwicklungen, wobei die B6-Brücken zum Beispiel von einer gemeinsamen Verarbeitungseinheit entsprechend angesteuert werden, wodurch beispielsweise eine elektrische Maschine mit 2 x 3 Phasen gebildet wird.For example, the first subsystem and the second subsystem each include a B6 bridge and corresponding stator windings, the B6 bridges being controlled accordingly, for example by a common processing unit, thereby forming an electrical machine with 2×3 phases, for example.
Hierbei können die Statorwicklungen insbesondere derartig mechanisch versetzt angeordnet sein, dass bei einer identischen Ansteuerung der Statorwicklungen beider Teilsysteme elektrisch gesehen eine Phasenverschiebung φ zwischen den beiden Teilsystemen vorliegt. Die beiden Teilsysteme weisen dabei konstruktionsbedingt eine Phasenverschiebung zueinander auf. So ist das erste Teilsystem gegenüber dem zweiten Teilsystem aufgrund der versetzten Anordnung beispielsweise um φ = 30° phasenverschoben. Es wäre jedoch auch denkbar, dass die Teilsysteme eine Phasenverschiebung von 0° aufweisen und entsprechend nicht versetzt, sondern auf einer identischen Achse zueinander angeordnet sind.In this case, the stator windings can in particular be arranged mechanically offset in such a way that when the stator windings of both subsystems are controlled identically, viewed electrically, there is a phase shift φ between the two subsystems. Due to their design, the two subsystems have a phase shift relative to one another. The phase of the first sub-system relative to the second sub-system is shifted by φ=30°, for example, due to the offset arrangement. However, it would also be conceivable for the subsystems to have a phase shift of 0° and accordingly not be offset, but arranged on an identical axis to one another.
Die Ansteuerung der Teilsysteme erfolgt hierbei symmetrisch, um insbesondere den mechanischen Versatz der Statorwicklungen der entsprechenden Teilsysteme zu berücksichtigen. Unter symmetrischen Ansteuerung ist hierbei zu verstehen, dass beide Teilsysteme mit dem gleichen um φ phasenverschobenen Spannungszeiger beaufschlagt werden, wodurch sich gleich große, phasenverschobene Ströme einstellen. Sind die Teilsysteme nicht versetzt zueinander angeordnet, erfahren beide Teilsysteme eine identische Ansteuerung ohne einen Phasenversatz.The subsystems are controlled symmetrically in order in particular to take into account the mechanical offset of the stator windings of the corresponding subsystems. In this case, symmetrical control means that both subsystems are acted upon by the same voltage vector that is phase-shifted by φ, as a result of which phase-shifted currents of the same magnitude are set. If the subsystems are not offset from one another, both subsystems experience identical activation without a phase offset.
Bei einer solchen elektrischen Maschine können die Teilsystem insbesondere auch induktiv gekoppelt sein, worunter zu verstehen ist, dass sich die erzeugten Magnetfelder der Teilsysteme gegenseitig beeinflussen bzw. überlagern. Es wäre jedoch auch denkbar, dass die Statorwicklungen der jeweiligen derartig ausgestaltet sind, dass keine bzw. nahezu keine induktive Kopplung zwischen den beiden Teilsystemen vorliegt.In such an electrical machine, the sub-systems can also be inductively coupled, which is to be understood as meaning that the magnetic fields generated by the sub-systems influence or superimpose one another. However, it would also be conceivable for the stator windings of each to be designed in such a way that there is no or almost no inductive coupling between the two subsystems.
Eine Messung der Phasenströme kann beispielsweise durch entsprechende Stromsensoren umgesetzt werden, welche die jeweiligen Phasenströme eines Teilsystems erfassen. Die Stromsensoren können beispielsweise mittels eines Messwiderstands oder als Hall-Sensoren ausgestaltet sein. Um alle Phasenströme eines Teilsystems bestimmen zu können, reicht es hierbei prinzipiell aus, lediglich alle bis auf einen Phasenstrom zu messen, wobei dieser letzte Phasenstrom über das Kirchhoffsche Gesetz durch die anderen Phasenströme des Teilsystems ermittelt werden kann.A measurement of the phase currents can be implemented, for example, by appropriate current sensors that detect the respective phase currents of a subsystem. The current sensor ren can be designed, for example, by means of a measuring resistor or as Hall sensors. In order to be able to determine all phase currents of a subsystem, it is in principle sufficient to measure only all but one phase current, with this last phase current being able to be determined using Kirchhoff's law from the other phase currents of the subsystem.
Als Raumzeiger-Parameter sind hierbei Parameter zu verstehen, welche ausgehend von den Phasenströmen durch eine entsprechende Raumzeiger-Transformation dieser Phasenströme erhalten werden können.In this context, space vector parameters are to be understood as meaning parameters which, starting from the phase currents, can be obtained by a corresponding space vector transformation of these phase currents.
Die Verarbeitungseinheit kann beispielsweise als Mikrocontroller ausgestaltet sein.The processing unit can be configured as a microcontroller, for example.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die elektrische Maschine dazu eingerichtet ist, zweite Phasenströme des zweiten Teilsystems zu messen und die zweiten, geschätzten Phasenströme und/oder deren Raumzeiger-Parameter mit den zweiten Phasenströme und/oder deren Raumzeiger-Parametern zu vergleichen und in Abhängigkeit vom Vergleich eine Reaktion umzusetzen. Vorteilhaft ist hierbei, dass hierdurch eine Plausibilisierung der zweiten Phasenströme möglich ist, ohne redundante Sensoren zur Erfassung der zweiten Phasenströme zu benötigen. Hierdurch können wiederum Kosten und Bauraum der elektrischen Maschine eingespart werden.One embodiment of the invention provides that the electrical machine is set up to measure second phase currents of the second subsystem and to compare the second, estimated phase currents and/or their space vector parameters with the second phase currents and/or their space vector parameters and in Depending on the comparison to implement a reaction. It is advantageous here that a plausibility check of the second phase currents is possible as a result, without requiring redundant sensors for detecting the second phase currents. This in turn can save costs and installation space of the electrical machine.
Eine solche Plausibilisierung ist insbesondere bei sicherheitsrelevanten Anwendungen notwendig, wie sie beispielsweise im Automotive-Bereich vorkommen, bei welchen zum Beispiel in Abhängigkeit von den Phasenströmen auf das vorhandene Drehmoment geschlossen und die elektrische Maschine darauf basierend angesteuert wird. Hierbei kann eine fehlerhafte Eingangsgröße in Form eines entsprechenden Phasenstroms zu einer fehlerhaften Drehmomentberechnung und entsprechend zu einer fehlerhaften Ansteuerung der elektrischen Maschine führen, was unbedingt vermieden werden soll.Such a plausibility check is particularly necessary in safety-relevant applications, such as those found in the automotive sector, in which, for example, the existing torque is determined as a function of the phase currents and the electrical machine is controlled based on this. In this case, an incorrect input variable in the form of a corresponding phase current can lead to an incorrect torque calculation and correspondingly to an incorrect activation of the electric machine, which must be avoided at all costs.
Die Plausibilisierung der gemessenen gegenüber geschätzten Phasenströmen kann neben Fehlern im Messpfad auch beispielsweise die Diagnose von Windungskurzschlüssen oder Kurzschlüsse gegen das Gehäuse in einem Teilsystem ermöglichen.In addition to errors in the measuring path, the plausibility check of the measured versus estimated phase currents can also, for example, enable the diagnosis of winding short circuits or short circuits to the housing in a subsystem.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die elektrische Maschine dazu eingerichtet ist, bei einer wesentlichen Abweichung der zweiten, geschätzten Phasenströme und/oder deren Raumzeiger-Parameter gegenüber den zweiten Phasenströmen und/oder deren Raumzeiger-Parametern als Reaktion ein Warnsignal zu erzeugen.A further embodiment of the invention provides that the electric machine is set up to generate a warning signal in response to a significant deviation of the second, estimated phase currents and/or their space vector parameters from the second phase currents and/or their space vector parameters.
Vorteilhaft ist hierbei, dass anhand des Warnsignals auf einen möglichen Fehler im entsprechend Teilsystem hingewiesen werden kann. Das Warnsignal kann hierbei entweder intern verarbeitet werden, um beispielsweise die Ansteuerung des fehlerhaften Teilsystems entsprechend anzupassen, oder es kann mittels einer insbesondere drahtlosen Kommunikationseinheit ausgesendet werden, um beispielsweise einen Nutzer der elektrischen Maschine über den möglichen Fehler zu informieren.It is advantageous here that the warning signal can be used to indicate a possible error in the corresponding subsystem. The warning signal can either be processed internally, for example to adjust the activation of the faulty subsystem accordingly, or it can be sent out using a wireless communication unit in particular, for example to inform a user of the electric machine about the possible fault.
Als wesentliche Abweichung ist eine Differenz zu verstehen, welche einen Unterschied zwischen gemessenen und geschätzten Phasenströmen beziehungsweise deren Raumzeiger-Parameter darstellt, welcher nicht lediglich auf Messungenauigkeiten oder auch Berechnungsungenauigkeiten zurückzuführen ist. Die entsprechenden Größen sollten sich hierbei daher um mindestens einige Prozent voneinander unterscheiden.A significant deviation is to be understood as a difference which represents a difference between measured and estimated phase currents or their space vector parameters, which is not solely due to measurement inaccuracies or calculation inaccuracies. The corresponding sizes should therefore differ from one another by at least a few percent.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die elektrische Maschine dazu eingerichtet ist, erste, geschätzte Phasenströme des ersten Teilsystems und/oder deren Raumzeiger-Parameter in Abhängigkeit von den zweiten Phasenströmen zu bestimmen und die ersten, geschätzten Phasenströme und/oder deren Raumzeiger-Parameter mit den ersten Phasenströme und/oder deren Raumzeiger-Parametern zu vergleichen und in Abhängigkeit vom Vergleich eine weitere Reaktion umzusetzen.According to one embodiment of the invention, it is provided that the electrical machine is set up to determine first, estimated phase currents of the first subsystem and/or their space vector parameters as a function of the second phase currents and to determine the first, estimated phase currents and/or their space vector Compare parameters with the first phase currents and / or their space vector parameters and implement a further reaction depending on the comparison.
Vorteilhaft ist hierbei, dass hierdurch die Phasenströme beider Teilsysteme plausibilisiert werden können.The advantage here is that the phase currents of both subsystems can be checked for plausibility.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die elektrische Maschine dazu eingerichtet ist, ausgehend von gemessenen Phasenströmen geschätzte Phasenströme und/oder Raumzeiger-Parameter in Abhängigkeit von einer Raumzeiger-Transformation, insbesondere einer Clarke-Transformation oder einer Park-Transformation, und in Abhängigkeit von der symmetrischen Ansteuerung des ersten Teilsystems zum zweiten Teilsystem zu bestimmen.According to a further embodiment of the invention, it is provided that the electrical machine is set up to generate estimated phase currents and/or space vector parameters based on measured phase currents as a function of a space vector transformation, in particular a Clarke transformation or a Park transformation, and in To determine dependence on the symmetrical control of the first subsystem to the second subsystem.
Vorteil ist hierbei, dass die Abhängigkeit der beiden Teilsysteme aufgrund ihres bekannten Aufbaus bzgl. Symmetrie und entsprechendem Phasenversatz zwischen den beiden Teilsystemen besonders einfach in eine entsprechende Raumzeiger-Transformation abgebildet werden kann, um daraus dann entsprechende Rückschlüsse über die Phasenströme des anderen Teilsystems ableiten zu können.The advantage here is that the dependence of the two subsystems can be mapped particularly easily in a corresponding space vector transformation due to their known structure with regard to symmetry and corresponding phase offset between the two subsystems, in order to then be able to derive corresponding conclusions about the phase currents of the other subsystem .
So können die gemessenen Phasenströme beispielsweise mittels einer Clarke-Transformationen (Tαβ,1, Tαβ,2), auch Alpha-Beta-Transformation genannt, in einen Raumzeiger im Alpha-Beta-Koordinatensystem umgewandelt werden. Hierbei ist zu beachten, dass in der Transformation jeweils eine Drehung um beispielsweise φ =30° stattfindet, was der versetzten Anordnung der beiden Teilsysteme zueinander geschuldet ist. Liegt kein Versatz vor, wird der Phasenwinkel mit φ = 0° angenommen.For example, the measured phase currents can be converted into a space vector in the alpha-beta coordinate system by means of a Clarke transformation (T αβ,1 , T αβ,2 ), also called alpha-beta transformation. It should be noted here that in the transformation there is a rotation of, for example, φ=30°, which is due to the offset arrangement of the two subsystems in relation to one another. If there is no offset, the phase angle is assumed to be φ=0°.
Tαβ,1 stellt hierbei den Bezug zum zweiten Teilsystem her mit einer Drehung um + φ her. Tαβ,2 stellt den Bezug zum ersten Teilsystem mit einer Drehung um - φ her. Es werden entsprechend folgende Gleichungen angewendet:
Anschließend können beispielsweise die zuvor bestimmten Raumzeiger mit Hilfe einer inversen Clarke-Transformation in die geschätzten Phasenströme umgerechnet werden:
Daraufhin können zur Plausibilisierung beispielsweise i1 mit is1 oder auch i2 mit is2 verglichen werden.Then i1 can be compared with is1 or also i2 with is2 for plausibility checking.
Diese Transformation bringt mit sich, dass die Sinus- und Cosinus-Funktionen der Transformation nur durch Konstanten bestimmt sind und daher auch über Konstanten implementiert werden können. Dies bringt weitere, folgende Vorteile mit sich. So kann eine möglichst einfache Umsetzung der Bestimmung erfolgen, wodurch wiederum die Rechenzeit der Verarbeitungseinheit zur Bestimmung der geschätzten Phasenströme und entsprechend auch zur Plausibilisierung reduziert werden kann.This transformation means that the sine and cosine functions of the transformation are only determined by constants and can therefore also be implemented using constants. This brings with it the following advantages. In this way, the determination can be implemented as simply as possible, as a result of which the computing time of the processing unit for determining the estimated phase currents and correspondingly also for the plausibility check can be reduced.
Als Alternative kann eine Park-Transformation, auch d/q-Transformation genannt, genutzt werden.As an alternative, a Park transformation, also known as a d/q transformation, can be used.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die elektrische Maschine dazu eingerichtet ist, Alpha-Beta-Komponenten der Raumzeiger einer Clarke-Transformation als Raumzeiger-Parameter zu bestimmen und insbesondere zum Vergleich heranzuziehen.According to a further embodiment of the invention, it is provided that the electrical machine is set up to determine alpha-beta components of the space vector of a Clarke transformation as space vector parameters and, in particular, to use them for comparison.
Vorteilhaft ist hierbei, dass dies eine besonders einfache Möglichkeit darstellt, den Vergleich zwischen geschätzten und gemessenen Strömen zur Plausibilisierung der jeweiligen Phasenströme durchzuführen.It is advantageous here that this represents a particularly simple possibility of carrying out the comparison between estimated and measured currents for the plausibility check of the respective phase currents.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die elektrische Maschine dazu eingerichtet ist, Raumzeigerlängen als Raumzeiger-Parameter zu bestimmen und insbesondere zum Vergleich heranzuziehen. Vorteilhaft ist hierbei, dass dies eine besonders einfache Möglichkeit darstellt, den Vergleich zwischen geschätzten und gemessenen Strömen zur Plausibilisierung der jeweiligen Phasenströme durchzuführen.According to a further embodiment of the invention, it is provided that the electrical machine is set up to determine space vector lengths as space vector parameters and, in particular, to use them for comparison. It is advantageous here that this represents a particularly simple possibility of carrying out the comparison between estimated and measured currents for the plausibility check of the respective phase currents.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die elektrische Maschine dazu eingerichtet ist, einen Betrag der Differenz von transformierten Phasenströmen als Raumzeiger-Parameter zu bestimmen und insbesondere zum Vergleich heranzuziehen.According to a further embodiment of the invention, it is provided that the electrical machine is set up to determine an amount of the difference between transformed phase currents as a space vector parameter and, in particular, to use it for comparison.
Vorteilhaft ist hierbei, dass dies eine besonders einfache Möglichkeit darstellt, den Vergleich zwischen geschätzten und gemessenen Strömen zur Plausibilisierung der jeweiligen Phasenströme durchzuführen.It is advantageous here that this represents a particularly simple possibility of carrying out the comparison between estimated and measured currents for the plausibility check of the respective phase currents.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die elektrische Maschine dazu eingerichtet ist, die ersten Phasenströme und/oder die zweiten Phasenströme über jeweils einen vorbestimmten Zeitraum einer Tiefpassfilterung zu unterziehen und/oder zu mitteln.According to a further embodiment of the invention, it is provided that the electrical machine is set up to transfer the first phase currents and/or the second phase currents in each case to subject and/or to average a predetermined period of time to low-pass filtering.
Vorteilhaft ist hierbei, dass der Einfluss von harmonischen Oberwellen reduziert werden kann, wodurch die Bestimmung der Phasenströme des anderen Teilsystems aus den gemessenen Phasenströme und auch eine nachfolgende Plausibilisierung weniger störanfällig ist.It is advantageous here that the influence of harmonics can be reduced, as a result of which the determination of the phase currents of the other subsystem from the measured phase currents and also a subsequent plausibility check are less susceptible to interference.
Figurenlistecharacter list
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1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine mit einem Stator und einem insbesondere permanentmagnetisch ausgebildeten Rotor, wobei die elektrische Maschine wenigstens ein erstes Teilsystem und ein zweites Teilsystem mit jeweils mehreren Phasen zum Antrieb der elektrischen Maschine aufweist.1 shows an embodiment of an electrical machine according to the invention with a stator and a rotor, in particular designed to be permanent magnets, the electrical machine having at least a first subsystem and a second subsystem, each with a plurality of phases for driving the electrical machine.
Beschreibung von AusführungsbeispielenDescription of exemplary embodiments
Dargestellt ist eine elektrische Maschine 10. Die elektrische Maschine 10 ist insbesondere als elektrischer Antrieb ausgestaltet und weist einen Stator 20 und einen permanentmagnetischen Rotor 30 auf. Des Weiteren umfasst die elektrische Maschine 10 ein erstes Teilsystem 11 und ein gestrichelt gezeichnetes, zweites Teilsystem 12 mit jeweils drei Phasen zum Antrieb der elektrischen Maschine 10. Insbesondere umfassen hierbei das erste Teilsystem 11 und das zweite Teilsystem 12 jeweils eine B6-Brücke 40 und entsprechende Statorwicklungen 21, wobei die B6-Brücken 40 von einer gemeinsamen Verarbeitungseinheit 50 entsprechend angesteuert werden. Die Ansteuerung erfolgt hierbei symmetrisch und berücksichtigt den mechanischen Versatz der Statorwicklungen 21 der entsprechenden Teilsysteme 11, 12.An
Hierbei ist das zweite Teilsystem 12 vom ersten Teilsystem 11 elektrisch getrennt, zum ersten Teilsystem 11 versetzt angeordnet und mit dem ersten Teilsystem 11 induktiv gekoppelt.In this case, the
Des Weiteren ist die die elektrische Maschine dazu eingerichtet ist, erste Phasenströme i1 des ersten Teilsystems 11 und zweite Phasenströme i2 des zweiten Teilsystems jeweils mittels Stromsensoren 60 zu messen und der Verarbeitungseinheit 50 zur Verfügung zu stellen.Furthermore, the electrical machine is set up to measure first phase currents i1 of the
Zudem ist die die elektrische Maschine 10 dazu eingerichtet, zweite, geschätzte Phasenströme is2 des zweiten Teilsystems 12 und/oder deren Raumzeiger-Parameter in Abhängigkeit von den ersten Phasenströmen i1 zu bestimmen sowie erste, geschätzte Phasenströme is1 des ersten Teilsystems 11 und/oder deren Raumzeiger-Parameter in Abhängigkeit von den zweiten Phasenströmen i2 zu bestimmen.In addition, the
Insbesondere ist die elektrische Maschine 10 dazu eingerichtet, ausgehend von gemessenen Phasenströmen i1, i2 geschätzte Phasenströme is1, is2 und/oder Raumzeiger-Parameter in Abhängigkeit von einer Raumzeiger-Transformation, insbesondere einer Clarke-Transformation oder einer Park-Transformation, und in Abhängigkeit von der symmetrischen Ansteuerung des ersten Teilsystems 11 zum zweiten Teilsystem 12 zu bestimmen.In particular, the
Des Weiteren ist die die elektrische Maschine 10 dazu eingerichtet ist, die zweiten, geschätzten Phasenströme is2 und/oder deren Raumzeiger-Parameter mit den zweiten Phasenströme i2 und/oder deren Raumzeiger-Parametern zu vergleichen und in Abhängigkeit vom Vergleich eine Reaktion umzusetzen sowie die ersten, geschätzten Phasenströme is1 und/oder deren Raumzeiger-Parameter mit den ersten Phasenströme i1 und/oder deren Raumzeiger-Parametern zu vergleichen und in Abhängigkeit vom Vergleich eine weitere Reaktion umzusetzen.Furthermore, the
Insbesondere kann bei einer wesentlichen Abweichung der zweiten, geschätzten Phasenströme is2 und/oder deren Raumzeiger-Parameter gegenüber den zweiten Phasenströmen i2 und/oder deren Raumzeiger-Parametern als Reaktion ein Warnsignal erzeugt werden, welches beispielsweise mittels einer nicht dargestellten Kommunikationseinheit ausgesendet oder aber intern weiterverarbeitet werden kann. Eine entsprechende Reaktion kann für die weitere Reaktion beim Vergleich der ersten, geschätzten Phasenströme is1 und/oder deren Raumzeiger-Parameter mit den ersten Phasenströme i1 und/oder deren Raumzeiger-Parametern erfolgen.In particular, if the second, estimated phase currents is2 and/or their space vector parameters deviate significantly from the second phase currents i2 and/or their space vector parameters, a warning signal can be generated as a reaction, which can be sent, for example, by means of a communication unit (not shown) or processed further internally can be. A corresponding reaction can take place for the further reaction when comparing the first, estimated phase currents is1 and/or their space vector parameters with the first phase currents i1 and/or their space vector parameters.
Beim Vergleich können beispielsweise anhand von Alpha-Beta-Komponenten der Raumzeiger einer Clarke-Transformation als Raumzeiger-Parameter oder auch anhand von Raumzeigerlängen als Raumzeiger-Parameter oder auch ein Betrag der Differenz von transformierten Phasenströmen als Raumzeiger-Parameter herangezogen werden.In the comparison, for example, the space vector of a Clarke transformation can be used as a space vector parameter based on alpha-beta components, or space vector lengths can be used as space vector parameters, or an absolute value of the difference between transformed phase currents can be used as space vector parameters.
Des Weiteren kann die elektrische Maschine 10 dazu eingerichtet sein, die ersten Phasenströme i1 und/oder die zweiten Phasenströme i2 jeweils über einen vorbestimmten Zeitraum einer Tiefpassfilterung zu unterziehen und/oder zu mitteln.Furthermore, the
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- 2021-06-14 DE DE102021206006.4A patent/DE102021206006A1/en active Pending
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