DE102008052921B4

DE102008052921B4 - Verfahren und System zum Steuern eines Wechselrichters bei Elektroantrieben

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Publication number: DE102008052921B4
Application number: DE102008052921.4A
Authority: DE
Inventors: Steven E. Schulz; Stephen T. West; Brian A. Welchko; Silva Hiti
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2007-10-24
Filing date: 2008-10-23
Publication date: 2020-01-02
Anticipated expiration: 2028-10-24
Also published as: US20090108780A1; CN101420202B; CN101420202A; DE102008052921A1; US7652443B2

Abstract

Verfahren zum Steuern eines Wechselrichters (44), der mit einem Elektromotor (50) in einem Elektroantriebssystem (54) eines Kraftfahrzeugs (30) gekoppelt ist, wobei das Verfahren umfasst, dass:der Wechselrichter (44) in Ansprechen darauf, dass ein befohlenes Drehmoment (m*) des Elektromotors (50) unter einem ersten Drehmomentniveau (m) liegt, so gesteuert wird, dass eine Schaltfrequenz (f) des Wechselrichters (44) auf eine erste Einstellfrequenz (f) eingestellt wird; undder Wechselrichter (44) in Ansprechen darauf, dass das befohlene Drehmoment (m*) des Elektromotors (50) zwischen dem ersten Drehmomentniveau (m) und einem zweiten Drehmomentniveau (m) liegt, so gesteuert wird, dass die Schaltfrequenz (f) des Wechselrichters (44) als eine Funktion des befohlenen Drehmoments (m*) des Elektromotors (50) bestimmt wird, während die Schaltfrequenz (f) über einer dynamischen Frequenzgrenze (f) gehalten wird;wobei die dynamische Frequenzgrenze (f) dadurch bestimmt wird, dass:die dynamische Frequenzgrenze (f) in Ansprechen darauf, dass die Motordrehzahl (n) des Elektromotors (50) zwischen einem ersten Drehzahlniveau (n) und einem zweiten Drehzahlniveau (n) liegt, als eine Funktion der Motordrehzahl (n) bestimmt wird; unddie dynamische Frequenzgrenze (f) in Ansprechen darauf, dass die Motordrehzahl (n) unter dem ersten Drehzahlniveau (n) liegt, so bestimmt wird, dass die dynamische Frequenzgrenze (f) auf eine zweite Einstellfrequenz (f) eingestellt wird;wobei der Schritt, dass die dynamische Frequenzgrenze (f) als eine Funktion der Motordrehzahl (n) bestimmt wird, umfasst, dass die dynamische Frequenzgrenze (f) so bestimmt wird, dass ein eingestelltes Impulsverhältnis der Schaltfrequenz (f) zu der Motordrehzahl (n) beibehalten wird;wobei der Schritt des Steuerns des Wechselrichters (44) derart, dass die Schaltfrequenz (f) des Wechselrichters (44) als eine Funktion des befohlenen Drehmoments (m*) des Elektromotors (50) bestimmt wird, während die Schaltfrequenz (f) über der dynamischen Frequenzgrenze (f) gehalten wird, umfasst, dass die Schaltfrequenz (f) bestimmt wird als:wobei fdie Schaltfrequenz ist, m* das befohlene Drehmoment ist, fdie erste Einstellfrequenz ist, fdie dynamische Frequenzgrenze ist, mdas erste Drehmomentniveau ist und mdas zweite Drehmomentniveau ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Wechselrichter, und sie betrifft insbesondere Verfahren und Systeme zum Steuern von Wechselrichtern bei Elektroantriebssystemen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
In den letzten Jahren haben technologische Fortschritte sowie sich immer weiter entwickelnde Vorlieben bezüglich des Stils zu wesentlichen Veränderungen bei der Konstruktion von Kraftfahrzeugen geführt. Eine der Veränderungen betrifft die Komplexität der elektrischen Systeme in Kraftfahrzeugen, insbesondere Fahrzeugen mit alternativem Kraftstoff, wie etwa Hybrid-, Elektro- und Brennstoffzellenfahrzeugen. Derartige Fahrzeuge mit alternativem Kraftstoff verwenden typischerweise einen Elektromotor, möglicherweise in Kombination mit einem weiteren Aktuator, um die Räder anzutreiben.
Diese Fahrzeugtypen können wesentliche Verbesserungen beim Wirkungsgrad bieten. Es bleibt jedoch ein immer gegenwärtiger Bedarf zur Verbesserung des Wirkungsgrads von Elektromotorantrieben, um Leistungsverluste zu verringern, die Lebensdauer der Batterie zu verbessern und die Reichweite zu erhöhen. Zudem ist es allgemein wünschenswert, die von dem Kraftfahrzeug erzeugten Geräusche zu verringern. Unglücklicherweise kann es sein, dass einige Techniken zur Verringerung von Leistungsverlusten bei dem Elektromotorsystem akustische Geräuschemissionen über akzeptable Niveaus hinaus erhöhen.
Entsprechend ist es wünschenswert, ein Steuerungsverfahren bereitzustellen, welches Leistungsverluste verringert und den Wirkungsgrad von Elektromotoren bei Kraftfahrzeugen erhöht, ohne die von dem Elektromotor erzeugten akustischen Geräusche übermäßig zu erhöhen. Darüber hinaus werden weitere wünschenswerte Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung aus der nachstehenden genauen Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen und dem vorstehenden technischen Gebiet und Hintergrund offenbar werden.
Die Druckschrift US 5 287 051 A offenbart ein Verfahren zum Optimieren des Wirkungsgrads eines PWM-Wechselstrommotor-Systems, bei dem die Modulationsfrequenz eine Funktion des befohlenen Motordrehmoments ist und bei niedrigeren Drehmomentanforderungen höher als bei höheren Drehmomentanforderungen ist.
In der Druckschrift DE 690 03 777 T2 ist ein pulsbreitenmodulierter Wechselrichter mit Temperaturkompensierung offenbart, bei dem eine Trägerfrequenz, die zur Generierung von PWM-Signalen verwendet wird, bei niedriger Temperatur oder niedriger Motordrehzahl erhöht wird, um Geräusche zu unterdrücken und bei steigender Temperatur oder Motordrehzahl verringert wird, um Verluste zu reduzieren.
Die Druckschrift DE 11 2005 000 076 B4 offenbart ein Verfahren und System zum Verwalten der Prozessorzeit in einem Motorcontroller für eine sensorlose Positionssteuerung, der eine Motordrehzahl mithilfe verschiedener Verfahren abschätzt. In Abhängigkeit von der aktuell geschätzten Motordrehzahl wird eine Umrichterschaltfrequenz so gesteuert, dass sie bei niedrigen Drehzahlen auf einem konstanten niedrigen Wert verweilt, in einem mittleren Drehzahlbereich linear ansteigt, und in einem hohen Drehzahlbereich einen konstanten hohen Wert annimmt.
Die Druckschrift WO 2006/ 070 266 A2 offenbart eine Motorsteuerungseinheit, die eine Schaltfrequenz eines Umrichters anhand der Motordrehzahl sowie des Drehmoments auswählt, wobei in bestimmten Drehzahlbereichen abhängig vom Drehmoment mehrere verschiedene Schaltfrequenzen verwendet werden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Bei einer Ausführungsform wird ein Verfahren zum Steuern eines Wechselrichters in einem Elektroantriebssystem eines Kraftfahrzeugs bereitgestellt. Das Verfahren steuert allgemein den Wechselrichter dadurch, dass es in Ansprechen darauf, dass ein befohlenes Drehmoment des Elektromotors unter einem ersten Drehmomentniveau liegt, den Wechselrichter so steuert, dass eine Schaltfrequenz des Wechselrichters auf eine erste Einstellfrequenz eingestellt wird; und dadurch, dass es in Ansprechen darauf, dass das befohlene Drehmoment des Elektromotors zwischen dem ersten Drehmomentniveau und einem zweiten Drehmomentniveau liegt, den Wechselrichter so steuert, dass die Schaltfrequenz des Wechselrichters als eine Funktion des befohlenen Drehmoments des Elektromotors bestimmt wird, während die Schaltfrequenz über einer dynamischen Frequenzgrenze gehalten wird. Das Verfahren verringert Schaltfrequenzen in dem Wechselrichter bei hohen befohlenen Drehmomenten, während die Schaltfrequenzen über einer dynamischen Frequenzgrenze gehalten werden, die für eine effektive Steuerung des Motors sorgt. Dies verringert einen Leistungsverlust und verbessert somit den Wirkungsgrad des Systems.
Bei einer weiteren Ausführungsform wird ein Elektroantriebssystem eines Kraftfahrzeugs bereitgestellt. Das Elektroantriebssystem des Kraftfahrzeugs umfasst einen Elektromotor, einen mit dem Motor gekoppelten Wechselrichter und mindestens einen Prozessor, der mit dem Elektromotor und dem Wechselrichter gekoppelt ist. Der mindestens eine Prozessor ist so ausgestaltet, dass er in Ansprechen darauf, dass ein befohlenes Drehmoment des Elektromotors unter einem ersten Drehmomentniveau liegt, ein Signal bereitstellt, das den Wechselrichter so steuert, dass eine Schaltfrequenz des Wechselrichters auf eine erste Einstellfrequenz eingestellt wird; und, dass er in Ansprechen darauf, dass das befohlene Drehmoment des Elektromotors zwischen dem ersten Drehmomentniveau und einem zweiten Drehmomentniveau liegt, ein Signal bereitstellt, das den Wechselrichter so steuert, dass die Schaltfrequenz des Wechselrichters als eine Funktion des befohlenen Drehmoments des Elektromotors bestimmt wird, während die Schaltfrequenz über einer dynamischen Frequenzgrenze gehalten wird. Das System verringert Schaltfrequenzen in dem Wechselrichter bei hohen befohlenen Drehmomenten, während die Schaltfrequenzen über einer dynamischen Frequenzgrenze gehalten werden, die für eine effektive Steuerung des Motors sorgt. Dies verringert einen Leistungsverlust und verbessert damit den Wirkungsgrad des Systems.
Figurenliste
Die vorliegende Erfindung wird hierin nachstehend in Verbindung mit den folgenden Zeichnungsfiguren beschrieben, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen, und

1 eine schematische Ansicht eines beispielhaften Kraftfahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
2 ein Blockdiagramm eines Spannungszwischenkreisumrichtersystems in dem Kraftfahrzeug von 1 ist;
3 eine schematische Ansicht eines Wechselrichters in dem Kraftfahrzeug von 1 ist;
4 eine graphische Darstellung eines beispielhaften Schaltfrequenz-Steuerungsschemas ist; und
5 eine graphische Darstellung eines Steuerungsschemas für die dynamische Frequenzgrenze ist.

BESCHREIBUNG EINER BEISPIELHAFTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Die folgende Beschreibung bezieht sich auf Elemente oder Merkmale, die miteinander „verbunden“ oder „gekoppelt“ sind. Bei der Verwendung hierin bedeutet „verbunden“, sofern es nicht ausdrücklich anderweitig angegeben ist, dass ein Element/Merkmal mit einem weiteren Element/Merkmal direkt verbunden ist (oder direkt damit kommuniziert), und zwar nicht notwendigerweise mechanisch. Gleichermaßen bedeutet „gekoppelt“, sofern es nicht ausdrücklich anderweitig angegeben ist, dass ein Element/Merkmal mit einem weiteren Element/Merkmal direkt oder indirekt verbunden ist (oder direkt oder indirekt damit kommuniziert), und zwar nicht notwendigerweise mechanisch. Es sollte jedoch verstanden sein, dass, obwohl zwei Elemente nachstehend bei einer Ausführungsform als „verbunden“ beschrieben sein können, ähnliche Elemente bei alternativen Ausführungsformen „gekoppelt“ sein können und umgekehrt. Somit können, obwohl die hierin gezeigten schematischen Zeichnungen beispielhafte Anordnungen von Elementen darstellen, bei einer tatsächlichen Ausführungsform zusätzliche dazwischen kommende Elemente, Einrichtungen, Merkmale oder Komponenten vorhanden sein. Es sollte auch verstanden sein, dass die Figuren nur zur Veranschaulichung dienen und möglicherweise nicht maßstabsgetreu gezeichnet sind.
Die Figuren veranschaulichen ein Verfahren und ein System zum Steuern eines Wechselrichters in einem Elektroantriebssystem eines Kraftfahrzeugs. Das System und Verfahren steuern allgemein den Wechselrichter dadurch, dass sie in Ansprechen darauf, dass ein befohlenes Drehmoment des Elektromotors unter einem ersten Drehmomentniveau liegt, den Wechselrichter so steuern, dass eine Schaltfrequenz des Wechselrichters auf eine erste Einstellfrequenz eingestellt wird; und dadurch, dass sie in Ansprechen darauf, dass das befohlene Drehmoment des Elektromotors zwischen dem ersten Drehmomentniveau und einem zweiten Drehmomentniveau liegt, den Wechselrichter so steuern, dass die Schaltfrequenz des Wechselrichters als eine Funktion des befohlenen Drehmoments des Elektromotors bestimmt wird, während die Schaltfrequenz über einer dynamischen Frequenzgrenze gehalten wird. Das Verfahren verringert Schaltfrequenzen in dem Wechselrichter bei hohen befohlenen Drehmomenten, während es die Schaltfrequenzen über einer dynamischen Frequenzgrenze hält, die für eine effektive Steuerung des Motors sorgt. Dies verringert einen Leistungsverlust und verbessert damit den Wirkungsgrad des Systems.
1 veranschaulicht ein Fahrzeug 30 oder „Kraftfahrzeug“ gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Kraftfahrzeug 30 umfasst ein Chassis 32, eine Karosserie 34, vier Räder 36 und ein elektronisches Steuerungssystem 38. Die Karosserie 34 ist auf dem Chassis 32 angeordnet und umhüllt im Wesentlichen die anderen Komponenten des Kraftfahrzeugs 30. Die Karosserie 34 und das Chassis 32 können gemeinsam einen Rahmen bilden. Die Räder 36 sind jeweils in der Nähe einer jeweiligen Ecke der Karosserie 34 mit dem Chassis 32 drehbar gekoppelt.
Das Kraftfahrzeug 30 kann ein beliebiger einer Anzahl verschiedener Typen von Kraftfahrzeugen sein, wie z.B. eine Limousine, ein Kombi, ein Lastwagen oder ein Sportnutzfahrzeug (SUV), und kann ein Zweiradantrieb (2WD) (d.h. Heckantrieb oder Frontantrieb), ein Vierradantrieb (4WD) oder ein Allradantrieb (AWD) sein. Das Fahrzeug 30 kann auch einen beliebigen oder eine Kombination einer Anzahl verschiedener Typen von Maschinen (oder Aktuatoren) enthalten, wie z.B. eine benzin- oder dieselgespeiste Brennkraftmaschine, die Maschine eines „Fahrzeugs mit flexiblem Kraftstoff“ (FFV, FFV von flex fuel vehicle) (d.h., die eine Mischung aus Benzin und Alkohol verwendet), eine mit einem gasförmigen Gemisch (z.B. Wasserstoff und/oder Erdgas) gespeiste Maschine oder eine Brennstoffzellenenergiequelle, eine hybride Brennkraft/Elektromotormaschine und einen Elektromotor.
Bei der in 1 veranschaulichten beispielhaften Ausführungsform ist das Kraftfahrzeug 30 ein Hybridfahrzeug und umfasst ferner eine Aktuatoranordnung 40, eine Batterie (oder einen anderen elektrischen Energiespeicher) 42, einen Wechselrichter (oder Inverter) 44 und einen Radiator 46. Die Aktuatoranordnung 40 umfasst eine Brennkraftmaschine 48 und einen Elektromotor/Generator (oder Motor) 50. Der Elektromotor 50 ist bei einer Ausführungsform ein sinusförmig gewickelter Wechselstrommotor (AC-Motor) (z.B. Permanentmagnet oder Induktion), wie er häufig bei Kraftfahrzeugen verwendet wird (z.B. bei Fahrantriebssteuerungssystemen und dergleichen). Wie der Fachmann feststellt, kann der Elektromotor 50 ein Getriebe darin enthalten und er enthält, obwohl es nicht veranschaulicht ist, auch eine Statoranordnung (welche leitfähige Spulen enthält), eine Rotoranordnung (welche einen ferromagnetischen Kern enthält) und ein Kühlfluid (d.h. ein Kühlmittel). Die Statoranordnung und/oder die Rotoranordnung in dem Elektromotor 50 können mehrere (z.B. zwölf) elektromagnetische Pole umfassen, wie allgemein verstanden wird.
Immer noch mit Bezug auf 1 sind bei einer Ausführungsform die Brennkraftmaschine 48 und der Elektromotor 50 derart zusammengebaut, dass beide durch eine oder mehrere Antriebswellen 52 mit wenigstens einigen der Räder 36 mechanisch gekoppelt sind. Der Radiator 46 ist mit dem Rahmen an einem äußeren Abschnitt desselben verbunden und umfasst, obwohl es nicht im Detail veranschaulicht ist, mehrere Kühlkanäle dort hindurch, welche ein Kühlfluid (d.h. ein Kühlmittel) enthalten, wie etwa Wasser und/oder Ethylenglykol (d.h. „Frostschutz“), und ist mit der Maschine 48 und dem Wechselrichter 44 gekoppelt. Wieder mit Bezug auf 1 empfängt der Wechselrichter 44 bei der dargestellten Ausführungsform ein Kühlmittel und teilt dieses mit dem Elektromotor 50. Der Radiator 46 kann auf ähnliche Weise mit dem Wechselrichter 44 und/oder dem Elektromotor 50 verbunden sein.
Das elektronische Steuerungssystem 38 steht in wirksamer Verbindung mit der Aktuatoranordnung 40, der Batterie 42 und dem Wechselrichter 44. Obwohl es nicht im Detail gezeigt ist, umfasst das elektronische Steuerungssystem 38 verschiedene Sensoren und Kraftfahrzeugsteuerungsmodule oder elektronische Steuerungseinheiten (ECUs), wie etwa ein Wechselrichtersteuerungsmodul und einen Fahrzeugcontroller, und mindestens einen Prozessor und/oder einen Speicher, welcher darin (oder in einem anderen computerlesbaren Medium) gespeicherte Anweisungen umfasst, um die Prozesse und Verfahren wie nachstehend beschrieben auszuführen.
Mit Bezug auf 2 ist ein Spannungszwischenkreisumrichtersystem (oder Elektroantriebssystem) 54 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Das Spannungszwischenkreisumrichtersystem 54 umfasst einen Controller 56, den mit einem Ausgang des Controllers 56 gekoppelten Wechselrichter 44 und den Motor 50, der mit einem ersten Ausgang des Wechselrichters 44 gekoppelt ist. Der Controller 56 kann in dem in 1 gezeigten elektronischen Steuerungssystem 38 integriert sein.
3 veranschaulicht den Wechselrichter 44 von 1 und 2 genauer. Der Wechselrichter 44 umfasst eine dreiphasige Schaltung, die mit dem Motor 50 gekoppelt ist. Insbesondere umfasst der Wechselrichter 44 ein Schalternetzwerk, das einen ersten Eingang, der mit einer Spannungsquelle V_dc (z.B. der Batterie 42) gekoppelt ist, und einen Ausgang aufweist, der mit dem Motor 50 gekoppelt ist. Obwohl eine einzige Spannungsquelle gezeigt ist, kann eine verteilte Gleichstromverbindung (DC-Verbindung) mit zwei seriellen Quellen verwendet werden.
Das Schalternetzwerk umfasst drei Paare serieller Schalter mit antiparallelen Dioden (d.h. antiparallel zu jedem Schalter), welche jeder der Phasen entsprechen. Jedes der Paare serieller Schalter umfasst einen ersten Schalter (oder Transistor) 60, 62 und 64 mit einem ersten Anschluss, der mit einer positiven Elektrode der Spannungsquelle 42 gekoppelt ist, und einen zweiten Schalter 66, 68 und 70 mit einem zweiten Anschluss, der mit einer negativen Elektrode der Spannungsquelle 42 gekoppelt ist und mit einem ersten Anschluss, der mit einem zweiten Anschluss des jeweiligen ersten Schalters 60, 62 und 64 gekoppelt ist.
Immer noch mit Bezug auf 1 wird das Fahrzeug 30 im Betrieb dadurch betrieben, dass von der Brennkraftmaschine 48 und dem Elektromotor 50 abwechselnd und/oder von der Brennkraftmaschine 48 und dem Elektromotor 50 gleichzeitig Leistung an die Räder 36 geliefert wird. Um den Elektromotor 50 mit Leistung zu versorgen, wird DC-Leistung von der Batterie 42 an den Wechselrichter 44 geliefert, welcher die DC-Leistung in AC-Leistung umwandelt, bevor die Leistung an den Elektromotor 50 gesandt wird. Wie der Fachmann feststellt, wird die Umwandlung von DC-Leistung in AC-Leistung im Wesentlichen ausgeführt, indem die Transistoren in dem Wechselrichter 44 mit einer „Schaltfrequenz“ betrieben (d.h. wiederholt geschaltet) werden.
Der Controller 56 erzeugt allgemein ein Signal zum Steuern der Schaltaktion des Wechselrichters 44. Als ein Beispiel erzeugt der Controller 56 ein unstetiges PWM-Signal (DPWM-Signal) mit einem einzigen Nullvektor, der jedem Schaltzyklus des Wechselrichters 44 zugeordnet ist. Der Wechselrichter 44 wandelt dann das PWM-Signal in eine modulierte Spannungswellenform um, um den Motor 50 zu betreiben. Bei einer bevorzugten Ausführungsform erzeugt der Controller 56 ein PWM-Signal, das den Wechselrichter 44 so steuert, dass die Schaltfrequenz des Wechselrichters 44 in Ansprechen darauf, dass ein befohlenes Drehmoment des Elektromotors 50 unter einem ersten Niveau liegt, auf einer ersten relativ hohen Einstellfrequenz gehalten wird. Der Controller 56 erzeugt außerdem ein PWM-Signal, das den Wechselrichter so steuert, dass ein Signal bereitgestellt wird, das den Wechselrichter so steuert, dass die Schaltfrequenz des Wechselrichters als eine Funktion des befohlenen Drehmoments des Elektromotors bestimmt wird, während die Schaltfrequenz über einer dynamischen Frequenzgrenze gehalten wird, wenn das befohlene Drehmoment zwischen dem ersten und zweiten Niveau liegt.
Diese Ausgestaltung des Antriebssystems stellt eine gute Steuerung und eine effiziente Verwendung von Leistung in dem Elektromotorantriebssystem sicher. Insbesondere beeinflusst die Schaltfrequenz eines PWM-Wechselrichters die Leistungsverluste in Halbleiterschaltern. Somit kann ein Verringern der Schaltfrequenz Leistungsverluste verringern. Bei höheren Motordrehzahlen ist jedoch eine höhere Schaltfrequenz wünschenswert, um ein angemessenes Impulsverhältnis für eine präzise Steuerbarkeit des Elektromotors beizubehalten. Zudem ist es wünschenswert, die Schaltfrequenz über Niveaus zu halten, die übermäßige Geräuschemissionen verursachen. Drittens beeinflusst die Schaltfrequenz die maximal steuerbare Statorgrundfrequenz. Viertens kann die Schaltfrequenz den Phasenrestwelligkeitsstrom beeinflussen, welcher Verluste sowohl in dem Wechselrichter als auch dem Motor beeinflussen kann. Zudem kann der Restwelligkeitsstrom eine ungewollte Drehmomentrestwelligkeit in dem Antrieb verursachen.
Die Wechselrichterschaltverluste können mit Gleichung 1 grob beschrieben werden. Insbesondere zeigt Gleichung 1, dass Schaltverluste Psw zu einer Spannung V_dc , einem Phasenstrom I_ph und einer Schaltfrequenz f_sw proportional sind. $P_{s w} \propto V_{d c} I_{p h} f_{s w}$
Um daher konstante Schaltverluste beizubehalten, kann die Schaltfrequenz so justiert werden, dass sie umgekehrt proportional zu dem Phasenstrom ist. Da der Phasenstrom in etwa proportional zu dem Motordrehmoment ist (in dem ungesättigten Fall und unter der Basisdrehzahl), kann der Phasenstrom dem Motordrehmoment in etwa gleichgesetzt werden. Ein Justieren der Schaltfrequenz als eine Funktion, die umgekehrt proportional zu dem Motordrehmoment ist, tendiert daher dazu, dass konstante Schaltverluste in den Halbleitereinrichtungen beibehalten werden.
Außerdem können durch den Motor aufgrund der Schaltfrequenz akustische Geräusche erzeugt werden. Das menschliche Ohr ist allgemein am empfindlichsten auf Frequenzen in dem Bereich von 1 kHz bis 5 kHz. Um daher akustische Geräusche zu minimieren, ist es wünschenswert, den Wechselrichter in einem viel höheren Bereich zu betreiben, z.B. bei 8 kHz.
Im Allgemeinen ist die elektrische Grundfrequenz (f_e) eines Elektromotors proportional zu der Motordrehzahl. Um die Statorströme auf stabile Weise zu steuern, muss das Verhältnis der Schaltfrequenz zu der elektrischen Grundfrequenz hoch genug bleiben. Dieses Verhältnis wird manchmal als ein Impulsverhältnis bezeichnet. Bei einigen typischen Motorsteuerungen wird beispielsweise ein Impulsverhältnis von etwa 10:1 benötigt, um einen stabilen Betrieb zu gewährleisten. Es ist daher wünschenswert, die Schaltfrequenz über einem Niveau zu halten, welches verhindert, dass das Impulsverhältnis unter den Betrag fällt, der zur Gewährleistung eines stabilen Betriebs benötigt wird.
Es gibt daher Ziele, die bezüglich der Schaltfrequenz in Konflikt stehen. Die Ausführungsformen der Erfindung sind so ausgestaltet, dass sie die Schaltfrequenz so steuern, dass sie bei einem hohen Wert liegt, um akustische Geräusche zu verringern und die Steuerung bei hohen Drehzahlen und niedrigem Drehmoment zu verbessern, und dass sie dann die Schaltfrequenz bei hohem Drehmoment und Strom verringern, um den Leistungsverlust zu verringern und die Halbleiterschalter vor einer Temperaturüberlastung zu schützen.
Zu 1 - 3 zurückkehrend, ist der Controller 56 somit so ausgestaltet, dass er ein PWM-Signal erzeugt, das den Wechselrichter 44 so steuert, dass die Schaltfrequenz des Wechselrichters 44 auf einer ersten, relativ hohen Einstellfrequenz in Ansprechen darauf gehalten wird, dass ein befohlenes Drehmoment des Elektromotors 50 unter einem ersten Niveau liegt. Der Controller 56 erzeugt ferner ein PWM-Signal, das den Wechselrichter so steuert, dass ein Signal bereitgestellt wird, welches den Wechselrichter so steuert, dass die Schaltfrequenz des Wechselrichters als eine Funktion des befohlenen Drehmoments des Elektromotors bestimmt wird, während die Schaltfrequenz über einer dynamischen Frequenzgrenze gehalten wird, wenn das befohlene Drehmoment zwischen dem ersten und zweiten Niveau liegt.
Allgemein ist die erste Einstellfrequenz auf ein relativ hohes Niveau eingestellt, das für eine gute Steuerung des Elektromotors 50 sorgt, ohne den Durchlassbereich der Schalter in dem Wechselrichter 44 zu überschreiten oder eine übermäßige Wärme aufgrund von Schaltverlusten zu bewirken. Bei einigen Ausführungsformen wird die erste Einstellfrequenz beispielsweise eine Schaltfrequenz von 8 kHz umfassen.
Bei mittleren Motordrehzahlen wird der Wechselrichter 44 mit einer Schaltfrequenz betrieben, die als eine Funktion des Drehmoments variiert. Im Allgemeinen wird die Schaltfrequenz verringert, wenn das befohlene Drehmoment ansteigt, und eine Vielzahl funktionaler Beziehungen zwischen der Schaltfrequenz und dem Drehmoment kann verwendet werden, um dies zu bewerkstelligen. Zum Beispiel kann bei mittleren Motordrehzahlen die Beziehung zwischen der Schaltfrequenz und dem Drehmoment linear, nicht linear oder irgendeine Kombination daraus sein.
Wie voranstehend angegeben, wird die Schaltfrequenz im Betrieb des Elektromotors 50 als eine Funktion des befohlenen Drehmoments variiert. Gleichzeitig wird der Betrieb des Wechselrichters 44 jedoch so gesteuert, dass sichergestellt wird, dass die Schaltfrequenz über einer dynamischen Frequenzgrenze gehalten wird. Im Allgemeinen variiert die dynamische Frequenzgrenze selbst mit der Motordrehzahl und spricht auf diese an. Die dynamische Frequenzgrenze wird vorzugsweise so implementiert, dass eine ausreichende Verringerung bei der Schaltfrequenz zulässig ist, um Leistungsverluste zu verringern, während eine Schaltfrequenz beibehalten wird, die hoch genug ist, um eine gute Stromsteuerung bei der gegenwärtigen Drehzahl des Motors beizubehalten. Darüber hinaus ist die dynamische Frequenzgrenze vorzugsweise so gewählt, dass akustische Geräusche auf akzeptable Niveaus begrenzt werden.
Bei einer Ausführungsform ist die dynamische Frequenzgrenze eine Funktion der Motordrehzahl, wenn der Elektromotor bei mittleren Drehzahlen betrieben wird, d.h. zwischen einem ersten Drehzahlniveau und einem zweiten Drehzahlniveau. Wenn dann die Motordrehzahl unter einem ersten Drehzahlniveau liegt, wird die dynamische Frequenzgrenze auf einer relativ niedrigen angegebenen Einstellfrequenz gehalten.
Zum Beispiel kann die dynamische Frequenzgrenze so gewählt sein, dass während des Betriebs des Elektromotors ein angegebenes Impulsverhältnis beibehalten wird, wobei das Impulsverhältnis allgemein als ein Verhältnis der Schaltfrequenz zu der Grundfrequenz definiert ist. Da die Grundfrequenz in Beziehung zu der Motordrehzahl steht, legt ein Konfigurieren der dynamischen Grenze, um ein angegebenes Impulsverhältnis beizubehalten, die dynamische Frequenzgrenze effektiv als eine Funktion der Motordrehzahl fest. Das Beibehalten eines hohen Impulsverhältnisses stellt einen ausreichende Menge an Zyklen in dem Wechselrichter 44 sicher, um für eine genaue Steuerung über den Strom in dem Elektromotor 50 zu sorgen. Die dynamische Frequenzgrenze wird somit so implementiert, dass sichergestellt ist, dass, wenn die Motordrehzahl zunimmt, auch die Frequenzgrenze zunimmt, um sicherzustellen, dass eine effektive Motorsteuerung beibehalten wird.
Zudem kann die dynamische Frequenzgrenze so eingestellt werden, dass bei einer relativ hohen Frequenzgrenze gearbeitet wird, wenn der Elektromotor bei Drehzahlen betrieben wird, die über dem zweiten Drehzahlniveau liegen. Bei einer speziellen Ausführungsform kann diese hohe Frequenzgrenze die gleiche Frequenz sein, mit welcher der Wechselrichter bei niedrigen Drehmomentniveaus betrieben wird (z.B. 8 kHz).
In 4 ist nun eine graphische Darstellung 400 eines beispielhaften Schaltfrequenz-Steuerungsschemas veranschaulicht. Bei dieser Darstellung ist die Aufzeichnung der Schaltfrequenz als eine Funktion des Drehmomentbefehls für Motordrehzahlwerte von 100, 200, 400, 600, 800 und 800 U/min (RPM) veranschaulicht. Unter einem ersten Drehmomentwert von m₁ (z.B. 100 Nm) wird die Schaltfrequenz ohne Rücksicht auf die Motordrehzahl auf einem vorbestimmten Maximalwert (z.B. 8 kHz) gehalten. Wenn der Drehmomentbefehl den ersten Wert überschreitet, wird die Schaltfrequenz umgekehrt proportional zu dem Drehmoment verringert, während die Schaltfrequenz über einer dynamischen Frequenzgrenze gehalten wird.
Die dynamische Frequenzgrenze selbst variiert mit der Motordrehzahl und spricht auf diese an. Dies verursacht die separaten Aufzeichnungen für jeden der veranschaulichten Motordrehzahlwerte. Bei der Darstellung von 4 ist die dynamische Frequenzgrenze eine Funktion der Motordrehzahl, wenn der Elektromotor bei mittleren Drehzahlen betrieben wird, d.h. zwischen einem ersten Drehzahlniveau und einem zweiten Drehzahlniveau. Dann, wenn die Motordrehzahl unter dem ersten Drehzahlniveau liegt, wird die dynamische Frequenzgrenze bei einer relativ niedrigen angegebenen Einstellfrequenz von 1 kHz gehalten.
Nun mit Bezug auf 5 ist eine graphische Darstellung 500 eines beispielhaften Schemas für die dynamische Frequenzgrenze veranschaulicht. Dies ist ein Beispiel des Darstellungstyps, der, wenn er mit einer Funktion zur Steuerung der Schaltfrequenz als Funktion des Drehmoments verwendet wird, zu den in 4 veranschaulichten Schaltfrequenzwerten führt.
Bei der Darstellung 500 ist die dynamische Grenze der Schaltfrequenz als Funktion der Motordrehzahl aufgezeichnet. Bei niedrigen Motordrehzahlen unter einer Drehzahl n₁ (z.B. 100 U/min) wird die dynamische Grenze der Schaltfrequenz auf einer voreingestellten niedrigen Einstellfrequenz (f_{sw_min_lim}) gehalten. Dieses Niveau ist so gewählt, dass eine gute Steuerung beibehalten wird, während übermäßige akustische Geräusche und ein übermäßiger Leistungsverlust vermieden werden, und ist bei diesem Beispiel auf 1 kHz eingestellt. Selbstverständlich ist dies nur ein Beispiel und es können auch andere Grenzwerte verwendet werden.
Bei mittleren Motordrehzahlen (zwischen n₁ und n₂ (z.B. 800 U/min)) wird die Schaltfrequenz des Wechselrichters als eine Funktion der Motordrehzahl bestimmt. Bei der veranschaulichten Ausführungsform ist die Funktion so ausgestaltet, dass ein gewünschtes minimales Impulsverhältnis (N) zwischen der Schaltfrequenz (f_sw) und der Grundfrequenz (f_e) beibehalten wird. Im Betrieb des Elektromotors wird die Schaltfrequenz der Wechselrichter als eine Funktion des befohlenen Drehmoments betrieben, welche die Schaltfrequenz verringert, wenn das befohlene Drehmoment erhöht wird, während die Schaltfrequenz über einer dynamischen Frequenzgrenze gehalten wird, die von der Motordrehzahl abhängt. Anders ausgedrückt bestimmt die Motordrehzahl die minimal mögliche Schaltfrequenz, wobei der Drehmomentbefehl die tatsächliche Schaltfrequenz zwischen der maximalen und der drehzahlabhängigen minimalen Frequenz verschwenkt. Somit ist der Betriebsbereich der Schaltfrequenz f_sw in 5 als die schraffierte Fläche über der dynamischen Frequenzgrenze f_{sw_min} und unter der maximalen Einstellschaltfrequenz von f_{sw_max} veranschaulicht. Es wird angemerkt, dass die dynamische Frequenzgrenze f_{sw_min} und die Maximalfrequenz f_{sw_max} über Drehzahlen von n₂ konvergieren, und somit wird der Motor über Drehzahlen von n₂ ohne Rücksicht auf das Drehmoment mit der maximalen Schaltfrequenz f_{sw_max} arbeiten.
Es wird erneut angemerkt, dass die Drehzahlwerte n₁ und n₂ und die Frequenzwerte f_{sw_max} und f_{sw_min_lim} und die Steigung und/oder die Funktion der dynamischen Frequenzgrenze f_{sw_min} rein beispielhaft sind und dass andere Werte und Funktionen in Abhängigkeit von den Details der Anwendung verwendet werden können.
Eine weitere beispielhafte Veranschaulichung der Techniken zur Bestimmung der Schaltfrequenz ist in Gleichung 2 veranschaulicht. $\begin{array}{l} wenn (| m^{\cdot} | < m_{1}) f_{s w} = f_{s w - m a x} \\ sonst wenn (| m^{\cdot} | > m_{2}) f_{s w} = f_{s w - m i n} \\ sonst f_{w} = \frac{1}{1 + (\frac{f_{s w_m a x}}{f_{s w_m i n}} - 1) (\frac{| m^{\cdot} | - m 1}{m_{2} - m_{1}})} \end{array}$

wobei

f_{sw_min} = f_{sw_min_lim} unter der Drehzahl n₁
f_{sw_min} = N*f_e zwischen n₁ und n₂
f_{sw_min} = f_{sw_max} über der Drehzahl n₂
f_{sw_max} = eine gewählte Konstante
f_{sw_min_lim} = eine gewählte Konstante

In Gleichung 2 wird die Schaltfrequenz als eine Funktion des befohlenen Drehmoments m* bestimmt, während sie über einer dynamischen Frequenzgrenze f_{sw_min} gehalten wird. Wenn das befohlene Drehmoment kleiner als ein Drehmomentniveau m₁ ist, wird die Schaltfrequenz auf die maximale Frequenz f_{sw_max} gesetzt. Wenn das befohlene Drehmoment über einem Drehmomentniveau m₂ liegt, wird die Schaltfrequenz f_sw auf die dynamische Frequenzgrenze f_{sw_min} herunter verringert. Bei mittleren Drehmomentwerten ist die Schaltfrequenz eine Funktion des Drehmoments und der Frequenzgrenzen.
Wie bei dem Beispiel von Gleichung 2 auch gezeigt ist, ist die dynamische Frequenzgrenze f_{sw_min} selbst eine Funktion der Motordrehzahl, die bei Drehzahlen über n₂ gleich f_{sw_max} gesetzt wird, bei Drehzahlen unter n₁ gleich einem minimalen Wert f_{sw_min_lim} gesetzt wird und bei dazwischen liegenden Drehzahlen als eine Funktion der Grundfrequenz f_e und eines gewünschten Impulsverhältnisses N bestimmt wird.
Wieder werden die Werte, welche für diese verschiedenen Parameter gewählt werden, auf der Grundlage der Bedürfnisse einer speziellen Anwendung gewählt. Zum Beispiel kann das Frequenzprofil so gewählt sein, dass Verbindungstemperaturschwankungen bei häufigen Arbeitspunkten minimiert werden, um die Lebensdauer der Einrichtungen zu erhöhen. Zum Beispiel kann m₁ so gewählt werden, dass f_sw bei einem typischen Motorankurbelereignis auf ihrem Maximalwert gehalten wird, um Probleme mit akustischen Geräuschen zu vermeiden. Es wird auch angemerkt, dass Gleichung 2 nur eine beispielhafte Funktion zur Einstellung der Schaltfrequenzen als eine Funktion des Drehmoments (d.h. umgekehrt proportional) veranschaulicht. Es können jedoch auch alternative Funktionen verwendet werden. Auf ähnliche Weise können, obwohl Gleichung 2 die dynamische Frequenzgrenze f_{sw_min} so veranschaulicht, dass sie bei mittleren Drehzahlen als eine lineare Funktion der Grundfrequenz f_e bestimmt wird, auch andere Funktionen verwendet werden.
Die verschiedenen Ausführungsformen stellen somit ein System und Verfahren bereit, welche den Wechselrichter so steuern, dass in Ansprechen darauf, dass ein befohlenes Drehmoment des Elektromotors unter einem ersten Drehmomentniveau liegt, der Wechselrichter so gesteuert wird, dass eine Schaltfrequenz des Wechselrichters auf eine erste Einstellfrequenz eingestellt wird; und dass in Ansprechen darauf, dass das befohlene Drehmoment des Elektromotors zwischen dem ersten Drehmomentniveau und einem zweiten Drehmomentniveau liegt, der Wechselrichter so gesteuert wird, dass die Schaltfrequenz des Wechselrichters als eine Funktion des befohlenen Drehmoments des Elektromotors bestimmt wird, während die Schaltfrequenz über einer dynamischen Frequenzgrenze gehalten wird. Das Verfahren verringert Schaltfrequenzen in dem Wechselrichter bei hohen befohlenen Drehmomenten, während es die Schaltfrequenzen über einer dynamischen Frequenzgrenze hält, die für eine effektive Steuerung des Motors sorgt. Dies verringert einen Leistungsverlust und verbessert damit den Wirkungsgrad des Systems.

Claims

Verfahren zum Steuern eines Wechselrichters (44), der mit einem Elektromotor (50) in einem Elektroantriebssystem (54) eines Kraftfahrzeugs (30) gekoppelt ist, wobei das Verfahren umfasst, dass: der Wechselrichter (44) in Ansprechen darauf, dass ein befohlenes Drehmoment (m*) des Elektromotors (50) unter einem ersten Drehmomentniveau (m₁) liegt, so gesteuert wird, dass eine Schaltfrequenz (f_sw) des Wechselrichters (44) auf eine erste Einstellfrequenz (f_{sw_max}) eingestellt wird; und der Wechselrichter (44) in Ansprechen darauf, dass das befohlene Drehmoment (m*) des Elektromotors (50) zwischen dem ersten Drehmomentniveau (m₁) und einem zweiten Drehmomentniveau (m₂) liegt, so gesteuert wird, dass die Schaltfrequenz (f_sw) des Wechselrichters (44) als eine Funktion des befohlenen Drehmoments (m*) des Elektromotors (50) bestimmt wird, während die Schaltfrequenz (f_sw) über einer dynamischen Frequenzgrenze (f_{sw_min}) gehalten wird; wobei die dynamische Frequenzgrenze (f_{sw_min}) dadurch bestimmt wird, dass: die dynamische Frequenzgrenze (f_{sw_min}) in Ansprechen darauf, dass die Motordrehzahl (n) des Elektromotors (50) zwischen einem ersten Drehzahlniveau (n₁) und einem zweiten Drehzahlniveau (n₂) liegt, als eine Funktion der Motordrehzahl (n) bestimmt wird; und die dynamische Frequenzgrenze (f_{sw_min}) in Ansprechen darauf, dass die Motordrehzahl (n) unter dem ersten Drehzahlniveau (n₁) liegt, so bestimmt wird, dass die dynamische Frequenzgrenze (f_{sw_min}) auf eine zweite Einstellfrequenz (f_{sw_min_lim}) eingestellt wird; wobei der Schritt, dass die dynamische Frequenzgrenze (f_{sw_min}) als eine Funktion der Motordrehzahl (n) bestimmt wird, umfasst, dass die dynamische Frequenzgrenze (f_{sw_min}) so bestimmt wird, dass ein eingestelltes Impulsverhältnis der Schaltfrequenz (f_sw) zu der Motordrehzahl (n) beibehalten wird; wobei der Schritt des Steuerns des Wechselrichters (44) derart, dass die Schaltfrequenz (f_sw) des Wechselrichters (44) als eine Funktion des befohlenen Drehmoments (m*) des Elektromotors (50) bestimmt wird, während die Schaltfrequenz (f_sw) über der dynamischen Frequenzgrenze (f_{sw_min}) gehalten wird, umfasst, dass die Schaltfrequenz (f_sw) bestimmt wird als: $f_{s w} = \frac{f_{s w_m a x}}{1 + (\frac{f_{s w_m a x}}{f_{s w_m i n}} - 1) (\frac{| m^{\cdot} | - m 1}{m_{2} - m_{1}})}$
wobei f_sw die Schaltfrequenz ist, m* das befohlene Drehmoment ist, f_{sw_max} die erste Einstellfrequenz ist, f_{sw_min} die dynamische Frequenzgrenze ist, m₁ das erste Drehmomentniveau ist und m₂ das zweite Drehmomentniveau ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die dynamische Frequenzgrenze (f_{sw_min}) ferner dadurch bestimmt wird, dass in Ansprechen darauf, dass die Motordrehzahl (n) über dem zweiten Drehzahlniveau (n₂) liegt, die dynamische Frequenzgrenze (f_{sw_min}) so bestimmt wird, dass die dynamische Frequenzgrenze (f_{sw_min}) auf die erste Einstellfrequenz (f_{sw_max}) eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Steuerns des Wechselrichters (44) derart, dass die Schaltfrequenz (f_sw) des Wechselrichters (44) als eine Funktion des befohlenen Drehmoments (m*) des Elektromotors (50) bestimmt wird, während die Schaltfrequenz (f_sw) über der dynamischen Frequenzgrenze (f_{sw_min}) gehalten wird, umfasst, dass die Schaltfrequenz (f_sw) verringert wird, wenn das befohlene Drehmoment (m*) zunimmt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Elektromotor (50) einen sinusförmig gewickelten Wechselstrommotor (AC-Motor) umfasst.
Verfahren zum Steuern eines Wechselrichters (44), der mit einem Elektromotor (50) in einem Elektroantriebssystem (54) eines Kraftfahrzeugs (30) gekoppelt ist, wobei das Verfahren umfasst, dass: der Wechselrichter (44) in Ansprechen darauf, dass ein befohlenes Drehmoment (m*) des Elektromotors (50) unter einem ersten Drehmomentniveau (m₁) liegt, so gesteuert wird, dass eine Schaltfrequenz (f_sw) des Wechselrichters (44) auf eine erste Einstellfrequenz (f_{sw_max}) eingestellt wird; und der Wechselrichter (44) in Ansprechen darauf, dass das befohlene Drehmoment (m*) des Elektromotors (50) zwischen dem ersten Drehmomentniveau (m₁) und einem zweiten Drehmomentniveau (m₂) liegt, so gesteuert wird, dass die Schaltfrequenz (f_sw) des Wechselrichters (44) als eine Funktion des befohlenen Drehmoments (m*) des Elektromotors (50) bestimmt wird, während die Schaltfrequenz (f_sw) über einer dynamischen Frequenzgrenze (f_{sw_min}) gehalten wird, wobei die Funktion des befohlenen Drehmoments (m*) so gewählt wird, dass die Schaltfrequenz (f_sw) verringert wird, wenn das befohlene Drehmoment (m*) zunimmt, und wobei die dynamische Frequenzgrenze (f_{sw_min}) dadurch bestimmt wird, dass: die dynamische Frequenzgrenze (f_{sw_min}) in Ansprechen darauf, dass die Motordrehzahl (n) des Elektromotors (50) zwischen einem ersten Drehzahlniveau (n₁) und einem zweiten Drehzahlniveau (n₂) liegt, als eine Funktion der Motordrehzahl (n) bestimmt wird, um ein eingestelltes Impulsverhältnis der Motorschaltfrequenz (f_e) zu der Motordrehzahl (n) beizubehalten; die dynamische Frequenzgrenze (f_{sw_min}) in Ansprechen darauf, dass die Motordrehzahl (n) unter dem ersten Drehzahlniveau (n₁) liegt, so bestimmt wird, dass die dynamische Frequenzgrenze (f_{sw_min}) auf eine zweite Einstellfrequenz (f_{sw_min_lim}) eingestellt wird; und die dynamische Frequenzgrenze (f_{sw_min}) in Ansprechen darauf, dass die Motordrehzahl (n) über dem zweiten Drehzahlniveau (n₂) liegt, so bestimmt wird, dass die dynamische Frequenzgrenze (f_{sw_min}) auf die erste Einstellfrequenz (f_{sw_max}) eingestellt wird; wobei der Schritt des Steuerns des Wechselrichters (44) derart, dass die Schaltfrequenz (f_sw) des Wechselrichters (44) als eine Funktion des befohlenen Drehmoments (m*) des Elektromotors (50) bestimmt wird, während die Schaltfrequenz (f_sw) über der dynamischen Frequenzgrenze (f_{sw_min}) gehalten wird, umfasst, dass die Schaltfrequenz (f_sw) bestimmt wird als: $f_{s w} = \frac{f_{s w_m a x}}{1 + (\frac{f_{s w_m a x}}{f_{s w_m i n}} - 1) (\frac{| m^{\cdot} | - m 1}{m_{2} - m_{1}})}$
wobei f_sw die Schaltfrequenz ist, m* das befohlene Drehmoment ist, f_{sw_max} die erste Einstellfrequenz ist, f_{sw_min} die dynamische Frequenzgrenze ist, m₁ das erste Drehmomentniveau ist und m₂ das zweite Drehmomentniveau ist.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Elektromotor (50) einen sinusförmig gewickelten Wechselstrommotor (AC-Motor) umfasst.
Elektroantriebssystem (54) eines Kraftfahrzeugs (30), umfassend: einen Elektromotor (50); einen mit dem Elektromotor (50) gekoppelten Wechselrichter (44); und mindestens einen Prozessor, der mit dem Elektromotor (50) und dem Wechselrichter (44) gekoppelt ist, wobei der mindestens eine Prozessor so ausgestaltet ist, dass er: in Ansprechen darauf, dass ein befohlenes Drehmoment (m*) des Elektromotors (50) unter einem ersten Drehmomentniveau (m₁) liegt, ein Signal bereitstellt, das den Wechselrichter (44) so steuert, dass eine Schaltfrequenz (f_sw) des Wechselrichters (44) auf eine erste Einstellfrequenz (f_{sw_max}) eingestellt wird; in Ansprechen darauf, dass das befohlene Drehmoment (m*) des Elektromotors (50) zwischen dem ersten Drehmomentniveau (m₁) und einem zweiten Drehmomentniveau (m₂) liegt, ein Signal bereitstellt, das den Wechselrichter (44) so steuert, dass die Schaltfrequenz (f_sw) des Wechselrichters (44) als eine Funktion des befohlenen Drehmoments (m*) des Elektromotors (50) bestimmt wird, während die Schaltfrequenz (f_sw) über einer dynamischen Frequenzgrenze (f_{sw_min}) gehalten wird; und die dynamische Frequenzgrenze (f_{sw_min}) als eine Funktion der Motordrehzahl (n) bestimmt, um ein eingestelltes Impulsverhältnis der Schaltfrequenz (f_sw) zu der Motordrehzahl (n) beizubehalten; wobei die Funktion des befohlenen Drehmoments (m*) umfasst: $f_{w} = \frac{f_{s w_m a x}}{1 + (\frac{f_{s w_m a x}}{f_{s w_m i n}} - 1) (\frac{| m^{\cdot} | - m 1}{m_{2} - m_{1}})}$
wobei f_sw die Schaltfrequenz ist, m* das befohlene Drehmoment ist, f_{sw_max} die erste Einstellfrequenz ist, f_{sw_min} die dynamische Frequenzgrenze ist, m₁ das erste Drehmomentniveau ist und m₂ das zweite Drehmomentniveau ist.
Elektroantriebssystem (54) eines Kraftfahrzeugs (30) nach Anspruch 7, wobei der mindestens eine Prozessor ferner so ausgestaltet ist, dass er: in Ansprechen darauf, dass die Motordrehzahl (n) des Elektromotors (50) zwischen einem ersten Drehzahlniveau (n₁) und einem zweiten Drehzahlniveau (n₂) liegt, die dynamische Frequenzgrenze (f_{sw_min}) als eine Funktion der Motordrehzahl (n) bestimmt; und in Ansprechen darauf, dass die Motordrehzahl (n) unter dem ersten Drehzahlniveau (n₁) liegt, die dynamische Frequenzgrenze (f_{sw_min}) so bestimmt, dass die dynamische Frequenzgrenze (f_{sw_min}) auf eine zweite Einstellfrequenz (f_{sw_min_lim}) eingestellt wird.
Elektroantriebssystem (54) eines Kraftfahrzeugs (30) nach Anspruch 8, wobei der mindestens eine Prozessor ferner so ausgestaltet ist, dass er in Ansprechen darauf, dass die Motordrehzahl (n) über dem zweiten Drehzahlniveau (n₂) liegt, die dynamische Frequenzgrenze (f_{sw_min}) so bestimmt, dass die dynamische Frequenzgrenze (f_{sw_min}) auf die erste Einstellfrequenz (f_{sw_max}) eingestellt wird.
Elektroantriebssystem (54) eines Kraftfahrzeugs (30) nach Anspruch 7, wobei die Funktion des befohlenen Drehmoments (m*) die Schaltfrequenz (f_sw) verringert, wenn das befohlene Drehmoment (m*) ansteigt.
Elektroantriebssystem (54) eines Kraftfahrzeugs (30) nach Anspruch 7, wobei der Elektromotor (50) einen sinusförmig gewickelten Wechselstrommotor (AC-Motor) umfasst.