CN111791946B - 用于减少转向系统的三相电机的转矩波动的方法 - Google Patents

用于减少转向系统的三相电机的转矩波动的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于减少转向系统（12）的三相电机（10）的转矩波动的方法，其中，三相电机（10）包括至少一个第一分机（14）和至少一个第二分机（16），并且其中，第一分机（14）由第一车载电网（18）馈电并且第二分机（16）由第二车载电网（20）馈电。建议在至少一种运行状态下，根据第二分机（16）的至少一个运行特征参量这样来改变第一分机（14）的至少一个驱控特征参量和/或根据第一分机（14）的至少一个另外的运行特征参量这样来改变第二分机（16）的至少一个另外的驱控特征参量，使得三相电机（10）的转矩波动减少。

Description

用于减少转向系统的三相电机的转矩波动的方法
技术领域
本发明涉及按照权利要求1的前序部分所述的用于减少转向系统的三相电机的转矩波动的方法。此外，本发明还涉及用于执行这种方法的控制器、带有这种控制器的转向系统以及带有这种转向系统的车辆。
背景技术
由现有技术、例如DE 10 2015 117 614 A1已知，在转向系统中使用三相电机时，出于安全原因，用将三相电机的不同的相划分成能独立于彼此驱控的分机实行三相电机的冗余设计。
为了进一步提高三相电机的可用性，所述分机还连接到不同的车载电网上，因此在其中一个车载电网失效或故障时，不会发生整个三相电机的失效。
但三相电机通常具有一定的转矩波动性，所述转矩性波动视构造方式和驱控而定可能有不一样强的表现。提高的转矩波动性在此尤其可能对控制和/或调节有负面影响并且导致了不期望的声学的噪音排放，因而基于提高的客户要求，最小的转矩波动性或者最小的转矩波动也是值得期望的。
出于这个原因，由现有技术已知用于补偿和/或减少三相电机的转矩波动的不同的方法。在这种相互关系下，例如参考DE 10 2012 102 050 A1。
不过特别是在使用多个还由不同的车载电网馈电的分机的情况下，可能出现干扰性的并且增强的转矩波动，所述转矩波动无法用本文开头所述的方法消除。转矩波动在这种相互关系下基本上通过对分机的所需的不同的驱控产生并且例如可以归因于彼此独立的车载电网的不同的特性、车载电网波动和/或分机的不同的转矩特征线。
发明内容
基于此，本发明的任务尤其在于，提供一种用于减少转向系统的三相电机的转矩波动的、在减少效果和/或补偿效果方面有更好的特性的方法。该任务通过权利要求1、11、12和13的特征解决，本发明的有利的设计方案则能由从属权利要求得出。
本发明以一种用于减少特别是车辆中的转向系统的三相电机的转矩波动的方法为出发点，其中，三相电机包括至少一个第一分机和至少一个第二分机，并且其中，第一分机由第一车载电网馈电并且第二分机由特别是不同于第一车载电网的第二车载电网馈电。
建议在至少一种运行状态中、特别是在补偿式运行中，使第一分机的至少一个特别是与第一分机的驱控相关的驱控特征参量根据第二分机的至少一个特别是与第二分机的运行相关的运行特征参量这样改变和/或使第二分机的至少一个特别是与第二分机的驱控相关的另外的驱控特征参量根据第一分机的至少一个特别是与第一分机的运行相关的另外的运行特征参量这样改变，使得减少并且有利地完全补偿了三相电机的转矩波动。措辞“补偿”在此应当尤其指的是，转矩波动完全消失和/或至少这样减少，使得这种转矩波动不会对三相电机的运行有负面的和/或能觉察到的影响。有利地在所述运行状态中，在使用所述运行特征参量的情况下求出并且特别是有利地计算出驱控特征参量和/或在使用另外的运行特征参量的情况下求出并且特别是有利地计算出另外的驱控特征参量。此外，分机在所述运行状态中尤其在第一分机的和/或第二分机的一个特别是不同于基础区域的并且特别是直接毗邻该基础区域的去磁区域内运行。此外，在所述运行状态中优选这样来改变所述驱控特征参量和/或另外的驱控特征参量，使得减小在第一分机的至少一个相电流和/或定子电流的相位和第二分机的至少一个与此对应的相电流和/或定子电流的相位之间的差。特别优选在所述运行状态中这样来改变所述驱控特征参量和/或另外的驱控特征参量，使得第一分机的至少一个相电流和/或定子电流的和有利地所有相电流和/或定子电流的相位与第二分机的至少一个与此对应的相电流和/或定子电流的和有利地所有相电流和/或定子电流的相位一致。通过这种设计方案可以尤其改进减少效果和/或补偿效果并且特别是基于对分机的所需的不同的驱控特别有效地减少和/或补偿三相电机的转矩波动。在此，可以尤其减少并且有利地补偿第二电气级或第四电气级的转矩波动和/或在极对数例如为4的三相电机中的第八机械级以及第十六机械级的转矩波动。此外，可以有利地由不同的车载电网电压平衡转矩波动的相关性。
三相电机尤其有利地构造成八极的或十极的同步电机并且特别优选构造成有利地为八极的或十极的永久励磁的同步电机。此外，三相电机包括多个、特别是至少两个并且有利地至少四个分机，所述分机尤其彼此磁性地联接并且有利地具有共同的电机轴、共同的转子元件和/或共同的定子元件。每个分机在此尤其具有多条、优选至少三条相线路，所述相线路用不同的相电流和/或定子电流运行并且它们的相位有利地彼此错开了120°。特别有利的是三相电机是电气助力转向机构和/或伺服转向机构的一部分并且尤其设置用于产生电气的转向支持。此外，三相电机优选由正好两个车载电网、特别是第一车载电网和第二车载电网馈电，其中，车载电网中的其中一个车载电网尤其配设给每个分机。车载电网、特别是第一车载电网和第二车载电网，有利地彼此独立并且可以具有相同的额定电压或不同的额定电压。车载电网有利地分别具有最小12V和/或最大800V的额定电压。车载电网中的至少一个车载电网在此可以例如具有12V、48V、400V或800V的额定电压。
此外，转向系统可以包括另外的构件和/或组件，如至少一个用于驱控三相电机的驱控电子器件、至少一个用于面向磁场地控制和/或面向磁场地调节三相电机的控制电子器件和/或至少一个用于检测至少一个与三相电机关联的传感器特征参量、如转子位置、相电流和/或定子电流的配设给三相电机的传感器单元。转向系统在当前情况下优选包括至少一个用于驱控第一分机的第一驱控电子器件、至少一个用于驱控第二分机的第二驱控电子器件、至少一个用于面向磁场地控制和/或面向磁场地调节第一分机的第一控制电子器件、至少一个用于面向磁场地控制和/或面向磁场地调节第二分机的第二控制电子器件、至少一个配设给第一分机的用于检测至少一个与第一分机关联的传感器特征参量的第一传感器单元和/或至少一个配设给第二分机的用于检测至少一个与第二分机关联的另外的传感器特征参量的第二传感器单元。驱控电子器件、控制电子器件和/或传感器单元的数量特别优选与三相电机的分机的数量相匹配。
此外，转向系统尤其包括至少一个计算单元，该计算单元设置用于实施所述用于减少三相电机的转矩波动的方法。“计算单元”在此尤其应当指的是具有信息输入、信息处理和信息输出的电子单元。计算单元此外还有利地具有至少一个处理器、至少一个存储器、至少一个输入器件和/或输出器件、至少一个运行程序、至少一个控制例行程序、至少一个计算例行程序和/或至少一个补偿例行程序。计算单元尤其至少设置用于，在所述运行状态中在使用运行特征参量的情况下求出和/或计算出驱控特征参量和/或在使用另外的运行特征参量的情况下求出和/或计算出另外的驱控特征参量以及根据运行特征参量这样来改变驱控特征参量和/或根据另外的运行特征参量这样来改变另外的驱控特征参量，使得减少并且有利地完全补偿三相电机的转矩波动。计算单元在此尤其集成到车辆的并且特别有利地为转向系统的控制器中。“设置”尤其应当指的是专门编程、设计和/或装备。一个对象设置用于特定的功能，尤其应当指的是，该对象在至少一个应用状态和/或运行状态中履行和/或实施这个特定的功能。
此外还建议，在所述运行状态中这样来改变第一分机的驱控特征参量和/或第二分机的另外的驱控特征参量，使得与第一分机的运行关联的第一电流表和与第二分机的运行关联的第二电流表彼此匹配并且特别是彼此协调一致。有利地这样改变驱控特征参量和/或另外的驱控特征参量，使得第一电流表和第二电流表具有特别是在d-q坐标系内的相同的空间位置。此外，分机在这种情况下尤其借助面向磁场的控制和/或调节运行。由此可以特别是达到对三相电机的转矩波动的特别简单的补偿。
驱控特征参量和/或另外的驱控特征参量可以例如对应相应的分机的额定转矩、额定电压和/或PWM驱控信号。但有利地建议，第一分机的驱控特征参量是第一分机的额定电流和/或第二分机的另外的驱控特征参量是第二分机的额定电流。尤其在分机借助面向磁场的控制和/或调节运行的情况下，驱控特征参量优选是第一分机的纵电流和/或横电流和/或另外的驱控特征参量是第二分机的纵电流和/或横电流。由此可以特别是提供一种有利的补偿算法和/或达到在所述运行状态中对三相电机的简单的驱控。
此外，运行特征参量和/或另外的运行特征参量例如对应相应的分机的所提供的转矩和/或转速。但按照一种优选的设计方案建议，第二分机的运行特征参量是第二车载电网的第二车载电网电压和/或第一分机的另外的运行特征参量是第一车载电网的第一车载电网电压，由此特别是直接考虑到了两个独立的车载电网的相应的车载电网电压。在这种情况下，第一分机、第一驱控电子器件和/或第一控制电子器件有利地由第一车载电网供能，而运行特征参量、特别是第二分机的第二车载电网电压则用于求出和/或计算出第一分机的驱控特征参量。此外，在这种情况下，第二分机、第二驱控电子器件和/或第二控制电子器件优选由第二车载电网供能，而另外的运行车载电网、特别是第一分机的第一车载电网电压，则用于求出和/或计算第二分机的另外的驱控特征参量。
此外还建议，第一分机针对第一额定电压设计并且在所述运行状态中用第一车载电网的第一车载电网电压运行并且第二分机针对特别是与第一额定电压一致的或不同于第一额定电压的第二额定电压设计并且在所述运行状态中用第二车载电网的第二车载电网电压运行。在第一额定电压和第一车载电网电压之间的比例在所述运行状态中尤其不同于在第二额定电压和第二车载电网电压之间的比例。因此所述分机尤其可以针对同一额定电压进行设计并且在所述运行状态中用不同的车载电网电压运行。两个分机在这种情况下例如针对12V的额定电压设计，其中，在所述运行状态中，第一分机用10V的第一车载电网电压运行并且第二分机用11V的第二车载电网电压运行。分机备选尤其能针对不同的额定电压设计并且在所述运行状态中用具有与相应的额定电压的不同的比例的车载电网电压运行。第一分机在这种情况下例如可以针对12V的额定电压设计并且第二分机针对48V的额定电压设计，其中，在所述运行状态中，第一分机用10V的第一车载电网电压运行并且第二分机用46V的第二车载电网电压运行。尤其由于在第一额定电压和第一车载电网电压之间的以及在第二额定电压和第二车载电网电压之间的不同的比例有利于三相电机的转矩波动，特别是因为相应的电流表彼此不同，因而在这种运行状态中特别有效地减少了转矩波动。
当在第一车载电网的第一车载电网电压高于第二车载电网的第二车载电网电压的情况下，根据第二分机的运行特征参量改变第一分机的驱控特征参量时，以及在第二车载电网的第二车载电网电压高于第一车载电网的第一车载电网电压的情况下，根据第一分机的另外的运行特征参量改变第二分机的另外的驱控特征参量时，尤其在分机针对相同的额定电压设计的情况下可以达到了特别有效的运行和/或驱控特征参量和/或另外的驱控特征参量的特别简单的匹配。因此特别优选在第一车载电网的第一车载电网电压高于第二车载电网的第二车载电网电压的情况下根据第二车载电网电压改变第一分机的额定电流，并且在第二车载电网的第二车载电网电压高于第一车载电网的第一车载电网电压的情况下根据第一车载电网电压改变第二分机的额定电流，由此尤其可以达到在较强的车载电网下的分机的驱控与在较弱的和/或最弱的车载电网上的分机的驱控的有利的匹配。
在另一种设计方案中建议，第一车载电网提供第一电压范围并且第二车载电网提供第二电压范围，其中，仅在第一电压范围的和/或第二电压范围的分压范围内根据第二分机的运行特征参量改变第一分机的驱控特征参量和/或根据第一分机的另外的运行特征参量改变第二分机的另外的驱控特征参量。所述分压范围在此有利地具有最小的极限电压和最大的极限电压，该最小的极限电压比第一车载电网的和/或第二车载电网的额定电压至少低10%并且有利地至少低20%，该最大的极限电压比第一车载电网的和/或第二车载电网的额定电压至少高10%并且有利地至少高20%。在12V的额定电压下，分压范围尤其在8V到15V并且有利地在9.5V到13.5V。在分压范围外，优选与第二分机的运行特征参量无关地求出第一分机的驱控特征参量和/或与第一分机的另外的运行特征参量无关地求出第二分机的另外的驱控特征参量。因此仅在相应的分压范围内执行按本发明的补偿运行，而在分压范围外则进行特别是转矩波动没有减少的正常运行或借助不同的方法补偿转矩波动的运行。由此可以特别是防止过强地减小第一分机的和/或第二分机的输出功率。
优选还建议，在所述分压范围外，与第一分机的另外的运行特征参量相关地并且特别是与第二分机的运行特征参量无关地求出第一分机的驱控特征参量和/或与第二分机的运行特征参量相关地并且特别是与第一分机的另外的运行特征参量无关地求出第二分机的另外的驱控特征参量。
从第二分机的运行特征参量到第一分机的另外的运行特征参量的过渡或者从第一分机的另外的运行特征参量到第二分机的运行特征参量的过渡借助稳固的和特别是能求微分的函数、特别是渐进函数、S形函数或有利地斜坡函数完成。在此尤其逐渐地或连续地并且特别是非跳跃地完成过渡。由此可以尤其达到特别是从补偿运行到正常运行和/或反过来从正常运行到补偿运行的特别平稳的过渡。这种驱控尤其在转向系统中是合理的，因为立即的过渡可能会导致在求出驱控特征参量和/或另外的驱控特征参量时的振荡并且因此导致不期望的声学的噪声排放。
备选或附加地建议，从第二分机的运行特征参量到第一分机的另外的运行特征参量的过渡或者从第一分机的另外的运行特征参量到第二分机的运行特征参量的过渡借助滞后完成。通过滞后和/或与之相关的滞后行为在运行特征参量之间过渡时可以有利地防止在不同的运行模式之间、特别是在补偿运行和正常运行之间和/或反过来在正常运行和补偿运行之间的不断的切换。此外，尤其可以达到特别高的鲁棒性。
此外还建议，在根据第二分机的运行特征参量求出和/或计算第一分机的驱控特征参量和/或在根据第一分机的另外的运行特征参量求出和/或计算第二分机的另外的驱控特征参量时考虑到了至少一个匹配因子，其中，根据该匹配因子部分补偿或完全补偿所述三相电机的转矩波动。所述匹配因子在此有利地具有大于0并且小于或等于1的值。当匹配因子具有值1时，有利地达到了对三相电机的转矩波动的完全的补偿。当匹配因子具有在0和1之间的值时，则达到了对三相电机的转矩波动的部分的补偿。由此可以特别是达到在补偿转矩波动和与之相关的声学的噪声的排放以及三相电机的最大的功率损失和与之相关的转向功率减少之间的一种折中，因为能借助所述匹配因子有利地限制所述三相电机的功率损失。
所述方法、所述控制器、所述转向系统以及所述车辆，在此应当并不局限于上述的应用和实施方式。所述方法、所述控制器、所述转向系统以及所述车辆尤其可以为了履行在此所述的工作方式而具有不同于在此文中提到的各个元件、构件和单元的数量的数量。
附图说明
附图中：
图1a-b在简化图中示出了带有转向系统的示例性的车辆；
图2是三相电机的以及转向系统的驱控电路的方块图；
图3是带有两个分机的三相电机的示例性的结构；
图4a-b是在第一种运行状态中三相电机的不同的信号的示例性图表；
图5a-b是在第二种运行状态中三相电机的不同的信号的示例性图表；并且
图6是带有用于减少三相电机的转矩波动的方法的主方法步骤的示例性的流程图。
具体实施方式
图1a和1b在简化图中示出了示例性地构造成机动车的车辆40，其带有多个车轮42和一个转向系统12。转向系统12具有与车轮42的有效连接并且设置用于影响车辆40的行驶方向。此外，转向系统12构造成电气支持的转向系统并且在当前情况下尤其具有特别是形式为伺服转向机构的电气助力转向结构。但原则上也可以考虑的是，构造一种带有电气的叠加式转向机构和/或外力转向机构的转向系统。此外，转向系统原则上也可以构造成线控式转向系统。
车辆40还包括多个车载电网18、20。在当前情况下，车辆40例如包括两个彼此独立的车载电网18、20。车载电网18、20中的第一车载电网18提供了第一电压范围。第一车载电网18具有最少12V并且最高800V的额定电压。在当前情况下，第一车载电网18例如具有12V的额定电压。车载电网18、20的第二车载电网20提供第二电压范围。第二车载电网20具有最少12V并且最高800V的额定电压。在当前情况下，第二车载电网20例如具有12V的额定电压。不过第一车载电网和/或第二车载电网原则上也可以具有不同于12V的额定电压。
此外，转向系统12包括在当前情况下例如构造成转向轮的用于施加手动转向矩的转向手柄44，例如构造成齿条转向传动机构的、设置用于将转向手柄44上的转向预定转化成车轮42的转向运动的转向传动机构46，和用于特别是将转向手柄44与转向传动机构46机械地连接起来的转向轴48。此外，转向系统12还包括用于产生和/或提供电气的转向支持的电气构造的支持单元50。支持单元50设置用于，将支持矩带入到转向传动机构46中并且支持特别是由驾驶员施加的手动的转向矩。转向手柄也能备选构造成转向杆和/或转向球或类似物。转向系统原则上可以没有转向手柄，例如在纯自主行驶的车辆中。此外，转向轴也可以仅暂时将转向手柄与转向传动机构连接起来，如在有自主行驶运行的车辆中和/或在有机械的返回平面的线控式转向系统中那样。在后一种情况下，转向系统也可以没有支持单元并且取而代之地包括至少一个转向致动器。
此外，转向系统12包括三相电机10。在当前情况下，三相电机10构造成特别是永久励磁的同步电动机。三相电机10在此是支持单元50的一部分并且尤其设置用于产生电气的转向支持。
为此，三相电机10包括多个分机14、16（参看特别是图2和3）。在当前的情况下，三相电机10包括正好两个分机14、16，特别是第一分机14和第二分机16。分机14、16彼此磁性联接并且具有共同的定子元件52以及共同的转子元件54。每个分机14、16具有多条、在当前情况下特别是三条或六条相线路，所述相线路用不同的相电流运行并且它们的相位彼此错开了120°（尤其参看图4b和5b）。第一分机14在当前情况下由第一车载电网18馈电。此外，第一分机14针对第一额定电压设计，第一额定电压尤其与第一车载电网18的额定电压一致并且例如为12V。第二分机16针对第二额定电压设计，第二额定电压尤其与第二车载电网20的额定电压一致并且例如为12V。第一分机14和第二分机16因此在当前情况下针对同一额定电压设计。三相电机备选也可以履行不同于转向支持功能的功能。三相电机在这个相互关系下可以例如是电气的叠加式转向机构的和/或助力转向机构的一部分。此外，三相电机可以尤其在线控式转向系统中也是转向致动器的一部分。此外，第一分机和/或第二分机可以针对任意不同于12V的额定电压进行设计。
图3示出了带有在定子元件52中的十二个齿和在转子元件54中的八个磁极的三相电机10，其中，围绕定子元件52的齿的相线路配设给两个分机14、16。分离线56在此表明将三相电机10划分成两个分机14、16。相邻的相线路彼此磁性联接。在分机14、16的界限上，第一分机14的相线路因此也与第二分机16的相线路磁性联接。三相电机10原则上可以如尤其在图3中通过虚线表明的那样也划分成四个分机。在这种情况下，沿圆周方向相邻的分机可以有利地由不同的车载电网馈电并且在径向对置的分机则由同一车载电网馈电。
此外，转向系统12还包括至少一个传感器单元58、60、62，在当前情况下尤其是第一传感器58、第二传感器60和第三传感器62。第一传感器58配设给转向轴48。第一传感器单元58在当前情况下构造成转矩传感器并且设置用于检测转向手柄44的转向角信息。转向角信息预定了针对三相电机10的额定转矩Msoll并且是衡量特别是由驾驶员施加的手动的转向矩的尺度。第二传感器元件60和第三传感器元件62配设给三相电机10并且可以例如构造成转子位置传感器。第二传感器单元60设置用于检测至少一个与第一分机14关联的传感器特征参量，在当前情况下尤其是第一分机14的至少一个转子位置和相电流。第三传感器单元62设置用于检测至少一个与第二分机16关联的另外的传感器特征参量，在当前情况下尤其是第二分机16的至少一个转子位置和相电流。但原则上也可以考虑的是，完全省去第一传感器单元。在这种情况下例如可以由上级的控制器提供额定转矩。
此外，转向系统12具有控制器36。该控制器36具有与传感器单元58、60、62和与三相电机10的有效连接。控制器36设置用于，接收转向信息和传感器特征参量并且根据所述转向信息和传感器特征参量驱控三相电机10。
控制器36为此包括计算单元38。计算单元38包括至少一个例如形式为微处理器的处理器（未示出）和至少一个运行存储器（未示出）。此外，计算单元38包括至少一个储存在运行存储器中的运行程序，该运行程度带有至少一个运行例行程序、至少一个控制例行程序和至少一个补偿例行程序。
图2示出了控制器36的简化的示意性结构连同用于三相电机10的驱控电路的简化的原理方块图。
转向系统12包括第一控制电子器件64。第一控制器件64由第一车载电网18供能。此外，第一控制电子器件64具有与第一传感器单元58和第二传感器单元60的有效连接。第一控制电子器件64设置用于第一分机14的面向磁场的调节。在此，第一控制电子器件64设置用于，接收转向角信息、特别是额定转矩Msoll和第一分机14的传感器特征参量、特别是转子位置和相电流，并且在正常运行时在使用第一车载电网18的第一车载电网电压U1的情况下将其转化成用于第一分机14的额定电流。此外，第一控制电子器件64包括第一PWM单元（未示出），该第一PWM单元将与额定电流关联的额定电压转化成经脉宽调制的第一驱控信号68。
此外，转向系统12包括用于驱控第一分机14的第一驱控电子器件66。第一驱控电子器件66由第一车载电网18供能。第一驱控电子器件66在控制技术上接在第一控制电子器件64之后。第一驱控电子器件66还与第一分机14电连接。第一驱控电子器件66设置用于，从第一控制电子器件64接收第一驱控信号68并且根据该第一驱控信号68驱控第一分机14。第一驱控电子器件66为此包括特别是构造成逆变器单元和/或末级的第一功率电子器件（未示出）。但原则上也可以考虑的是，将第一控制电子器件集成到第一驱控电子器件中。
此外，转向系统12还包括与第一控制电子器件64分开构造的第二控制电子器件70。该第二控制电子器件70由第二车载电网20供能。此外，第二控制电子器件70具有与第一传感器单元58和第三传感器单元62的有效连接。第二控制电子器件70设置用于第二分机16的面向磁场的调节。在此，第二控制电子器件70设置用于，接收转向角信息、特别是额定转矩Msoll，和第二分机16的另外的传感器特征参量、特别是转子位置和相电流，并且至少在正常运行时在使用第二车载电网20的第二车载电网电压U2的情况将其转化成用于第二分机16的另一个额定电流。此外，第二控制电子器件70包括第二PWM单元（未示出），该第二PWM单元将与所述另外的额定电流关联的额定电压转换成经脉宽调制的第二驱控信号74。
此外，转向系统12还包括与第一驱控电子器件66分开构造的第二驱控电子器件72以驱控第二分机16。第二驱控电子器件72由第二车载电网20供能。第二驱控电子器件72在控制技术上接在第二控制电子器件70之后。第二驱控电子器件72还与第二分机16电连接。第二驱控电子器件72设置用于，从第二控制电子器件70接收第二驱控信号74并且根据该第二驱控信号74驱控第二分机16。第二驱控电子器件72为此包括特别是构造成逆变器单元和/或末级的第二功率电子器件（未示出）。但原则上也可以考虑的是，将第二控制电子器件集成到第二驱控电子器件中。
三相电机通常具有一定的转矩波动。但这种转矩波动可能对控制和/或调节有负面影响并且导致了不期望的声学噪声排放。尤其在使用多个由不同的车载电网馈电的分机时，由所述转矩波动引起的问题可能通过分机的所需的不同的驱控尤其在去磁范围中加剧并且借助公知的方法很难补偿。
因为特别是基于提高的客户要求也期望在这种情况下有最小的转矩波动，所以现在在下文中阐释一种用于减少三相电机10的转矩波动的示例性的方法。在当前情况下，计算单元38尤其设置用于实施所述方法并且为此尤其具有带有相应的程序代码器件的计算机程序。
所述方法在此使用在一个运行状态中，在该运行状态中，分机14、16中的至少一个分机在去磁范围中运行，并且在第一分机14的第一额定电压和第一车载电网18的用来特别是给第一分机14馈电的第一车载电网电压U1之间的比例，不同于在第二分机16的第二额定电压和第二车载电网20的用来特别是给第二分机16馈电的第二车载电压U2之间的比例。在当前情况下，分机14、16因此例如针对同一额定电压设计并且在上述情况下用不同的车载电网电压U1、U2运行。在这种运行中尤其出现了第四电气级的转矩波动或者在带有例如极对数4的三相电机10中出现第十六机械级的转矩波动，而第二电气级的转矩波动或者在带有例如极对数4的三相电机10中的第八机械级的转矩波动则加剧。
下文中为简单起见还以此为出发点，即，第一车载电网18的第一车载电网电压U1高于第二车载电网20的第二车载电网电压U2。
在这种情况下，尤其在之前所述的运行状态下，根据第二分机16的至少一个运行特征参量来改变、更确切地说这样来改变第一分机14的至少一个驱控特征参量，使得三相电机10的转矩波动减少。第一分机14的驱控特征参量在此被这样改变，使得与第一分机14的运行关联的第一电流表30和与第二分机16的运行关联的第二电流表32彼此匹配（尤其参看图4a和5a），由此特别是也使第一分机14的相电流的相位和第二分机16的相电流的相位彼此匹配（尤其参看图4b和5b）。第一分机14的驱控特征参量在当前情况下尤其对应第一分机14的额定电流。第二分机16的运行特征参量尤其对应第二车载电网20的第二车载电网电压U2并且特别是在前述运行状态中或在第一控制电子器件64的补偿运行中用于求出第一分机14的特别是形式为额定电流的驱控特征参量。
备选并且特别是在第二车载电网20的第二车载电网电压U2高于第一车载电网18的第一车载电网电压U1的情况下，则根据第一分机14的另一个运行特征参量、有利地根据第一车载电网电压U1改变并且更确切地说这样来改变第二分机16的另一个驱控特征参量、有利地另外的额定电流，使得三相电机10的转矩波动减少，由此特别是可以使较强的车载电网18、20与较弱的和/或最弱的车载电网18、20相匹配。此外还可以考虑的是，既根据第二分机16的至少一个运行特征参量改变并且更确切地说这样改变第一分机14的驱控特征参量，也根据第一分机14的另一个运行特征参量改变并且更确切地说这样改变第二分机16的另一个驱控特征参量，使得三相电机10的转矩波动减少。
此外，在当前情况下，根据第二分机16的运行特征参量改变第一分机14的驱控特征参量仅在特别是由第二车载电网20提供的分压范围内并且特别是相比由第一车载电网18提供的第一分压范围更低的第二分压范围内进行，而在分压范围外则根据第一分机14的另外的运行特征参量并且与第二分机16的运行特征参量无关地求出第一分机14的驱控特征参量。在额定电压为12V时，所述分压范围例如有利地从9.5V延伸至13.5V。若第二车载电网20的特别是较低的第二车载电网电压U2因此处在所述分压范围外，例如在9V或在14V时，那么用于求出特别是形式为第一分机14的额定电流的驱控特征参量的第一控制电子器件64，尤其与正常运行类似地使用第一车载电网18的特别是较高的第一车载电网电压U1，由此能有利地防止，过强地限制第一分机14的输出功率。从第二分机16的运行特征参量到第一分机14的另外的运行特征参量的过渡在这种相互关系下借助稳固的和特别是能求微分的函数、特别是斜坡函数完成，由此尤其达到了特别平稳的过渡。此外，从第二分机16的运行特征参量到第一分机14的另外的运行特征参量的过渡或者从第一分机14的另外的运行特征参量到第二分机16的运行特征参量的过渡借助滞后完成，由此能有利地防止在不同的运行模式之间、特别是在补偿运行和正常运行之间和/或正常运行和补偿运行之间的连续的切换。前述说明当然同样适用于这样的情况，即，根据第一分机14的另外的运行特征参量改变第二分机16的另外的驱控特征参量。
特别优选的是在根据第二分机16的运行特征参量尤其借助第一控制电子器件64求出和/或计算出第一分机14的驱控特征参量时还考虑到了匹配因子，其中，根据该匹配因子达到了对三相电机10的转矩波动的部分的或完全的补偿。所述匹配因子在当前情况下具有大于0并且小于或等于1的值，其中，当匹配因子具有值1时，达到了对三相电机10转矩波动的完全的补偿，当匹配因子具有在0和1之间的值时，达到了对三相电机10的转矩波动的部分的补偿。由此可以特别是达到在补偿转矩波动和与之相关的声学的噪声的排放以及三相电机的最大的功率损失和与之相关的转向功率减少之间的一种折中。前述说明又同样适用于这样的情况，即，根据第一分机14的另外的运行特征参量改变第二分机16的另外的驱控特征参量。
图4a至5b示出了在不同的运行状态下三相电机10的不同的信号的示例性的图解。图4b和5b在此分别配设给图4a和5a，因而有同一附图标记的附图分别形成了相关的一对。
在图4a和5a中，分别在纵坐标轴76上绘制转矩M。在横坐标轴78上则示出了转速n。曲线80表示与转速相关的由第一分机14提供的转矩。曲线82表示与转速相关的由第二分机16提供的转矩。此外，在两个较小的图表中，在相应的d-q坐标系统中绘制出了与第一分机14的运行关联的第一电流表30和与第二分机16的运行关联的第二电流表32。
在图4b和5b中，分别在纵坐标轴84上示出了单位为安培的相电流。在横坐标轴86上示出了单位为度的转动角。曲线88表示第一分机14的第一相电流的变化曲线。曲线90表示第一分机14的第二相电流的变化曲线。曲线92表示第一分机14的第三相电流的变化曲线。曲线94表示第二分机16的第一相电流的变化曲线。曲线96表示第二分机16的第二相电流的变化曲线。曲线98表示第二分机16的第三相电流的变化曲线。
图4a和4b示出了在借助按本发明的方法补偿之前分机14、16用不同的车载电网电压U1、U2的运行。尤其在去磁范围内，分机14、16没有产生关于转速的相同的转矩。分机14、16因此应当用相同的转速运行，因此分机14、16必须在有纵向电流id和横向电流iq之间的不同的比例的不同的车载电网中运行，因此第一电流表30和第二电流表32具有在d-q坐标系统中的不同的空间位置。这导致了第一分机14的相电流的相位相对第二分机16的相电流的对应的相位的偏差。
图5a和5b示出了分机14、16借助按本发明的方法的运行。第一分机14的驱控特征参量在此被这样改变，使得三相电机10的转矩波动减少，其中，与第一分机14的运行关联的第一电流表30和与第二分机16的运行关联的第二电流表32彼此匹配并且在当前情况下尤其彼此协调一致，并且第一分机14的相电流的相位和第二分机16的相电流的相位尤其是一致的。
图6最终示出了带有用于减少三相电机10的转矩波动的方法的主要方法步骤的示例性的流程图。
方法步骤100对应三相电机10的正常运行。在此，与第一分机14的另外的运行特征参量相关并且特别是与第二分机16的运行特征参量无关地求出第一分机14的驱控特征参量。此外，与第二分机16的运行特征参量相关并且特别是与第一分机14的另外的运行特征参量无关地求出第二分机16的另外的驱控特征参量。因此在三相电机10的正常运行中，分机14、16独立于彼此地运行。
方法步骤102对应三相电机10的一种出现了转矩波动的运行。在当前情况下，转矩波动尤其在这样一种运行状态下出现，在该运行状态下，分机14、16中的至少一个分机在去磁范围内运行并且在第一分机14的额定电压和第一车载电网18的第一车载电网电压U1之间的比例不同于在第二分机16的第二额定电压与第二车载电网20的第二车载电网电压U2之间的比例。
在方法步骤104中，借助在第一额定电压和第一车载电网电压U1之间的以及在第二额定电压和第二车载电网电压U2之间的不同的比例和/或借助彼此不同的电流表30、32推断出了三相电机10的转矩波动的存在。此外还求出了，第一车载电网18或第二车载电网20是否具有较高的车载电网电压U1、U2。备选也可以考虑的是，直接地、例如借助专用的传感器单元和/或间接地、例如借助声学的噪声排放检测转矩波动。
方法步骤106对应三相电机10的补偿运行，在补偿运行中，三相电机10的转矩波动减少并且有利地得到了完全的补偿。在此，在第一车载电网18的第一车载电网电压U1高于第二车载电网20的第二车载电网电压U2的情况下，根据第二分机16的运行特征参量改变第一分机14的驱控特征参量，并且在第二车载电网20的第二车载电网电压U2高于第一车载电网18的第一车载电网电压U1的情况下，根据第一分机14的另外的运行特征参量改变第二分机16的另外的驱控特征参量。在此尤其这样来改变驱控特征参量和/或另外的驱控特征参量，使得分机14、16的电流表30、32彼此匹配并且有利协调一致。特别优选在第一车载电网18的第一车载电网电压U1高于第二车载电网20的第二车载电网电压U2的情况下，根据第二车载电网电压U2改变第一分机14的额定电流，并且在第二车载电网20的第二车载电网电压U2高于第一车载电网18的第一车载电网电压U1的情况下，根据第一车载电网电压U1改变第二电极16的额定电流，因而尤其实现了在较强的车载电网18下对分机14、16的驱控与在较弱的和/或最弱的车载电网18、20下的对分机14、16的驱控的匹配。
在图6中的示例性的流程图在此应当仅示例性地说明了一种用于减少三相电机10的转矩波动的方法。各个方法步骤尤其也能发生改变。此外可以添加可选的方法步骤，例如在驱控调整参量和/或另外的驱控特征参量改变时考虑到分压范围和/或匹配因子。在这种相互关系下尤其也可以考虑到的是，补偿运行对应三相电机10的正常运行，因而在正常运行中这样来改变驱控特征参量和/或另外的驱控特征参量，使得分机14、16的电流表30、32彼此匹配，并且倘若在第一额定电压和第一车载电网电压U1之间的比例与在第二额定电压和第二车载电网电压U2之间的比例一致和/或第一车载电网电压U1与第二车载电网电压U2一致和/或离开了分压范围时，中断补偿运行。

Claims (14)

1.用于减少转向系统(12)的三相电机(10)的转矩波动的方法，其中，三相电机(10)包括至少一个第一分机(14)和至少一个第二分机(16)，并且其中，第一分机(14)由第一车载电网(18)馈电并且第二分机(16)由第二车载电网(20)馈电，其特征在于，在至少一种运行状态下，根据第二分机(16)的至少一个运行特征参量这样来改变第一分机(14)的至少一个驱控特征参量和/或根据第一分机(14)的至少一个另外的运行特征参量这样来改变第二分机(16)的至少一个另外的驱控特征参量，使得三相电机(10)的转矩波动减少。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一分机(14)的驱控特征参量和/或所述第二分机(16)的另外的驱控特征参量在所述运行状态中被这样改变，使得与所述第一分机(14)的运行关联的第一电流表(30)和与所述第二分机(16)的运行关联的第二电流表(32)彼此匹配。
3.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述第一分机(14)的驱控特征参量是所述第一分机(14)的额定电流和/或所述第二分机(16)的另外的驱控特征参量是所述第二分机(16)的额定电流。
4.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述第二分机(16)的运行特征参量是所述第二车载电网(20)的第二车载电网电压(U2)和/或所述第一分机(14)的另外的运行特征参量是所述第一车载电网(18)的第一车载电网电压(U1)。
5.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述第一分机(14)针对第一额定电压设计并且在所述运行状态中用所述第一车载电网(18)的第一车载电网电压(U1)运行，并且所述第二分机(16)针对与第一额定电压一致的或者不同于第一额定电压的第二额定电压设计并且在所述运行状态中用所述第二车载电网(20)的第二车载电网电压(U2)运行，其中，在第一额定电压和第一车载电网电压(U1)之间的比例不同于在第二额定电压和第二车载电网电压(U2)之间的比例。
6.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述第一车载电网(18)的第一车载电网电压(U1)高于所述第二车载电网(20)的第二车载电网电压(U2)的情况下，根据所述第二分机(16)的运行特征参量改变所述第一分机(14)的驱控特征参量，并且在第二车载电网(20)的第二车载电网电压(U2)高于所述第一车载电网(18)的第一车载电网电压(U1)的情况下，根据所述第一分机(14)的另外的运行特征参量改变所述第二分机(16)的另外的运行的驱控特征参量。
7.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述第一车载电网(18)提供第一电压范围并且所述第二车载电网(20)提供第二电压范围，其中，根据所述第二分机(16)的运行特征参量改变所述第一分机(14)的驱控特征参量和/或根据所述第一分机(14)的另外的运行特征参量改变所述第二分机(16)的另外的驱控特征参量仅在第一电压范围的和/或第二电压范围的分压范围内完成。
8.按照权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述分压范围外，根据所述第一分机(14)的另外的运行特征参量求出所述第一分机(14)的驱控特征参量和/或根据所述第二分机(16)的运行特征参量求出所述第二分机(16)的另外的驱控特征参量，其中，从第二分机(16)的运行特征参量到所述第一分机(14)的另外的运行特征参量或者从所述第一分机(14)的另外的运行特征参量到所述第二分机(16)的运行特征参量的过渡，借助稳固的和能求微分的函数完成。
9.按照权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述分压范围外，根据所述第一分机(14)的另外的运行特征参量求出所述第一分机(14)的驱控特征参量和/或根据所述第二分机(16)的运行特征参量求出所述第二分机(16)的另外的驱控特征参量，其中，从所述第二分机(16)的运行特征参量到所述第一分机(14)的另外的运行特征参量或者从所述第一分机(14)的另外的运行特征参量到所述第二分机(16)的运行特征参量的过渡借助滞后完成。
10.按照权利要求7所述的方法，其特征在于，在根据所述第二分机(16)的运行特征参量求出所述第一分机(14)的驱控特征参量和/或在根据所述第一分机(14)的另外的运行特征参量求出所述第二分机(16)的另外的驱控特征参量时，考虑到了至少一个匹配因子，其中，根据匹配因子部分补偿或完全补偿所述三相电机(10)的转矩波动。
11.按照权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一分机(14)的驱控特征参量和/或所述第二分机(16)的另外的驱控特征参量在所述运行状态中被这样改变，使得与所述第一分机(14)的运行关联的第一电流表(30)和与所述第二分机(16)的运行关联的第二电流表(32)彼此协调一致。
12.控制器(36)，带有用于执行按照前述权利要求中任一项所述的方法的计算单元(38)。
13.转向系统(12)，带有至少一个三相电机(10)和至少一个按照权利要求12所述的控制器(36)，三相电机包括至少一个第一分机(14)和至少一个第二分机(16)。
14.车辆(40)，带有至少一个第一车载电网(18)、至少一个第二车载电网(20)和按照权利要求13所述的转向系统。
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