DE102017221638A1 - Verfahren zum Ansteuern einer elektrischen Maschine - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ansteuern einer elektrischen Maschine über einen Inverter, der eine Anzahl von Schaltern (102, 104) umfasst, wobei die Schalter (102, 104) von einer Treiberschaltung (106) angesteuert werden, eine elektrische Größe des Inverters mit einer Auswerteeinheit (110) überwacht wird, um ein Überschreiten eines Schwellwerts zu erkennen, die Auswerteeinheit (110) ein Ausgangssignal (134) ausgibt, das eine Information zu der elektrischen Größe trägt, und wobei das Ausgangssignal (134) der Auswerteeinheit (110) unmittelbar auf die Schalter (102, 104) des Inverters wirkt, so dass bei Erkennen eines Überschreitens des Schwellwerts dieser elektrischen Größe eine Gegenmaßnahme eingeleitet wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ansteuern einer elektrischen Maschine.
  • Stand der Technik
  • Zum Ansteuern einer elektrischen Maschine, die mit einer Wechselgröße zu versorgen ist bzw. eine solche liefert, wie bspw. eine Synchron- oder eine Asynchronmaschine, werden sogenannte Inverter bzw. Wechselrichter verwendet, die die zur Ansteuerung der elektrischen Maschine benötigten elektrischen Ströme einstellen. Ein Inverter ist ein elektrisches Gerät, das einen Gleichstrom in einen Wechselstrom oder einen Wechselstrom in einen Gleichstrom umwandelt. Insbesondere in Kraftfahrzeugen, in denen in vielen Fällen nur eine elektrische Gleichgröße zu Verfügung steht, werden solche Inverter häufig eingesetzt.
  • Elektrische Maschinen im Kraftfahrzeug, die über einen Inverter aktiv angesteuert werden, verfügen üblicherweise über einen Überspannungsschutz, der die Zwischenkreisspannung des Inverters auf einen maximalen Wert beschränken soll. Ein Zwischenkreis ist laut Definition ein Energiespeicher zwischen zwei Wechselrichtern. In einem Inverter wird ein Energiespeicher ebenfalls als Zwischenkreis bezeichnet.
  • Solche elektrische Maschinen mit entsprechenden Überspannungsschutzfunktionen finden auf verschiedenen Spannungsebenen in Kraftfahrzeugen Anwendung. Insbesondere im 48 V-Bordnetz, in dem die maximale Betriebsspannung 54 V beträgt, besteht dabei für die elektrische Maschine mit Inverter aufgrund des geringen Abstandes von 6 V die technische Herausforderung, die Berührschutzspannung von 60 V im Fehlerfall einhalten zu können.
  • Unter einem Bordnetz ist insbesondere im automotiven Einsatz die Gesamtheit aller elektrischen Komponenten in einem Kraftfahrzeug zu verstehen. Somit sind davon sowohl elektrische Verbraucher als auch Versorgungsquellen, wie bspw. Generatoren oder elektrische Speicher, z. B. Batterien, umfasst. Im Kraftfahrzeug ist darauf zu achten, dass elektrische Energie so verfügbar ist, dass das Kraftfahrzeug jederzeit gestartet werden kann und während des Betriebs eine ausreichende Stromversorgung sichergestellt ist. Aber auch im abgestellten Zustand sollen elektrische Verbraucher noch für einen angemessenen Zeitraum betreibbar sein, ohne dass ein nachfolgender Start beeinträchtigt wird. Gleichzeitig muss sichergestellt sein, dass die Bordnetzspannung nicht einen maximalen Wert überschreitet, da ansonsten Komponenten im Bordnetz beschädigt werden können.
  • Inverter umfassen typischerweise eine Anzahl von Schaltern, die bspw. in einer Halbbrücke oder Brücke angeordnet sind und über eine Treiberschaltung, die hier auch als Ansteuerung bezeichnet wird, gesteuert, d. h. ein- und ausgeschaltet bzw. geschlossen und geöffnet, werden. Bei bekannten Ansteuerungskonzepten werden Brücken oder Halbbrücken zur Ansteuerung der elektrischen Maschine durch Brückentreiber angetrieben, die wiederum das PWM-Ansteuersignal durch einen Mikrocontroller erhalten.
  • Ein schematischer Aufbau einer elektronischen Ansteuereinheit in Zusammenhang mit einer fremderregten fünfphasigen elektrischen Maschine ist bspw. in 1 gezeigt. Bei einer solchen Maschine wird die Zwischenkreisspannung durch eine Komparatorschaltung überwacht. Überschreitet diese Spannung einen definierten Grenzwert, so werden entsprechende Schutzmaßnahmen durch den Mikrocontroller eingeleitet. Dies ist erforderlich, da eine zu hohe Zwischenkreisspannung zu einer überhöhten Bordnetzspannung führen kann, was wiederum eine Beschädigung oder gar Zerstörung von Komponenten in diesem Bordnetz verursachen kann.
  • Bei bekannten Verfahren sind Fehlerreaktionen bekannt, die durch den Mikrocontroller, der die Treiberschaltung ansteuert, eingeleitet werden, um die Überspannung zu begrenzen. So ist bekannt, mit einer Schnellentregung das Erregerfeld schnell abzubauen, so dass keine Polradspannung mehr erzeugt wird, wodurch die Überspannung begrenzt wird. Weiterhin ist es bekannt, einen Phasenkurzschluss zu bewirken. So werden entweder alle Highside- oder alle Lowside-MOSFETs der Halbbrücken im Inverter zur Ansteuerung der elektrischen Maschine kurzgeschlossen, so dass keine Energie von der Ständerwicklung in den Zwischenkreis des Inverters übertragen wird. Weiterhin ist es bekannt, die Zwischenkreisspannung durch Dioden zu begrenzen. Diese werden ab einer bestimmten Spannung leitend und reduzieren auf diese Weise die maximal erreichte Zwischenkreisspannung.
  • Elektrische Maschinen im 48 V-Bordnetz können bei bekannten Verfahren im Falle eines Lastabwurfs im System die Berührschutzspannung für einen kurzen Zeitraum, bspw. wenige Millisekunden, in den meisten Betriebssituationen nicht einhalten und erzeugen Spannungen von mehr als 60 V. Ein Grund dafür besteht darin, dass der Zeitraum bis zur Fehlererkennung zu groß ist. Weiterhin ist die Schnellentregung nicht ausreichend schnell, um das Erregerfeld vor Erreichen der Überspannung abzubauen. Zudem werden die Schnellentregung und der Phasenkurzschluss bei bekannten Verfahren durch eine elektronische Steuereinheit, typischerweise durch einen Mikrocontroller, ausgelöst. Durch die Verzögerung des Mikrocontrollers ist es nicht möglich, den Phasenkurzschluss schnell genug einzuleiten. Bei Nutzung von Zenerdioden besteht das Problem, dass sich diese bei der Beanspruchung stark erhitzen und dadurch die Spannung an den Anschlussbolzen der Maschine weiter steigt. Zu beachten ist auch, dass die zeitlichen Anforderungen in diesem Bereich stetig steigen.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Vor diesem Hintergrund werden ein Verfahren nach Anspruch 1 und eine Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 9 vorgestellt. Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung.
  • Das hierin vorgestellte Verfahren dient zum Ansteuern einer elektrischen Maschine über einen Inverter, der eine Anzahl von Schaltern und typischerweise einen Zwischenkreis, in dem elektrische Energie gespeichert wird, umfasst, Dabei soll überwacht werden, ob eine elektrische Größe einen Schwellwert übersteigt und somit bspw. eine Überspannung vorliegt, um in diesem Fall eine Gegenmaßnahme bzw. eine Schutzmaßnahme einleiten zu können. Diese besteht typischerweise darin, einen Phasenkurzschluss herbeizuführen.
  • Als elektrische Größe kann bspw. die Gleichspannung über den Schaltern überwacht werden. Es kann auch die sogenannte Zwischenkreisspannung überwacht werden. Alternativ oder ergänzend kann auch die Phasenspannung zwischen den Schaltern, die DC-Stromflussänderung aus dem Inverter oder eine Phasenstromänderung oder eine vergleichbare Größe herangezogen werden. Es wird somit typischerweise eine physikalische Größe überwacht, die sich proportional zu der Spannung oder der Spannungsänderung der DC-Spannung verhält, wodurch eine Überspannung detektiert werden kann.
  • Bei dem Verfahren werden die Schalter von einer Treiberschaltung angesteuert und es wird die Überwachung der überwachten elektrischen Größe mittels einer Auswerteeinheit, bspw. mittels eines Komparators, durchgeführt. Diese Auswerteeinheit erkennt, bei einer Ausführung der Komparator bspw. durch Vergleich mit einer Referenzgröße oder Referenzspannung bzw. Schwellenspannung, ob eine Übergröße bzw. Überspannung, d. h. eine über einem Grenzwert liegende Größe bzw. Spannung, bspw. im Zwischenkreis vorliegt.
  • Die Auswerteeinheit gibt ein Ausgangssignal aus, das eine Information zu der Zwischenkreisspannung trägt. So kann das Signal bspw. die Information tragen, ob eine Überspannung vorliegt oder nicht. Das Ausgangssignal der Auswerteeinheit wirkt unmittelbar auf die Schalter des Umrichters, bspw. vermittelt durch die Treiberschaltung. Unmittelbar bedeutet, dass die Information zu dem Vorliegen einer Überspannung nicht zunächst an den Mikrocontroller gegeben wird, der dann ein entsprechendes Ansteuersignal für die Treiberschaltung ausgibt. Unmittelbar bedeutet, dass das Ausgangssignal der Auswerteeinheit direkt an die Schalter oder deren Treiberschaltung weitergegeben wird.
  • Dies kann bedeuten, dass das Ausgangssignal der Auswerteeinheit eine unmittelbare Wirkung auf ein Eingangssignal der Treiberschaltung, ein Ausgangssignal der Treiberschaltung oder auch auf die interne Funktion bzw. Funktionsweise der Treiberschaltung hat. So kann die Auswerteeinheit, bspw. der Komparator auch in der Treiberschaltung vorgesehen sein. Das Ausgangssignal beeinflusst dann unmittelbar die Abläufe in der Treiberschaltung bzw. deren Funktion.
  • Bei Erkennen eines Übersteigens des Schwellwerts, bspw. bei einer Überspannung der Zwischenkreisspannung, wird eine Gegenmaßnahme eingeleitet. Diese besteht z. B. darin, dass ein Phasenkurzschluss herbeigeführt wird, indem etwa alle Highside- oder alle Lowside-Schalter einer Brücke oder Halbbrücke, die die Treiberschaltung darstellen können, geschlossen werden.
  • Das vorgestellte Verfahren kommt bspw. in einem Bordnetz eines Kraftfahrzeugs zum Einsatz, in dem eine elektrische Maschine betrieben wird. Das Verfahren ist aber auch in anderen Bereichen immer dann, wenn eine elektrische Maschine angesteuert wird, anwendbar.
  • Mit dem vorgestellten Verfahren wird nunmehr ermöglicht, die Fehlerreaktionszeit bei einem Überspannungsereignis deutlich zu verkürzen und somit die maximal erreichte Spannung der elektrischen Maschine zu reduzieren, um möglichst die Berührschutzspannung von 60 V nicht zu überschreiten. Weiterhin werden durch das Verfahren die derzeit für die Überspannungsschutzfunktion genutzten Zenerdioden im Inverter überflüssig.
  • Das vorgestellte Verfahren zeichnet sich dadurch aus, die Einleitung des Phasenkurzschlusses als Fehlerreaktion des Inverters nicht über den Mikrocontroller einzuleiten, sondern direkt mit der Messung der Zwischenkreisspannung zu verbinden. Die primäre Einleitung der Schutzreaktion, wie z. B. des Phasenkurzschlusses, wird somit nur durch eine reine Hardwareschaltung realisiert, die den Mikrocontroller umgeht. Auf diese Weise lässt sich die Fehlerreaktionszeit deutlich reduzieren. Bisher benötigte Zenerdioden zur Reduzierung der maximalen Überspannung werden überflüssig, da das rechtzeitige Einleiten des Phasenkurzschlusses ausreichend ist.
  • Die vorgestellte Vorrichtung dient zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens und ist bspw. in einem Steuergerät integriert.
  • Das vorgestellte Verfahren und die beschriebene Vorrichtung haben, zumindest in einigen der Ausführungen, folgende vorteilhafte Wirkungen:
    • - Kostenreduzierung durch Entfall nicht mehr benötigter Komponenten zur Reduzierung der Überspannung, z. B. Zenerdioden,
    • - schnellere Fehlerreaktion und dadurch Reduzierung der maximal erreichten Spannung.
  • Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen.
  • Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Figurenliste
    • 1 zeigt eine Ausführung einer elektrischen Maschine mit Ansteuerschaltung nach dem Stand der Technik.
    • 2 zeigt die Anordnung zum Durchführen des vorgestellten Verfahrens.
    • 3 zeigt eine weitere mögliche Ausführungsform der beschriebenen Anordnung.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.
  • 1 zeigt eine elektrische Maschine 10, die mit einem Inverter 12 angesteuert wird. Die elektrische Maschine umfasst einen Stator 20, einen Rotor 22 mit Rotorwicklung 24 sowie ein Riemenrad 26. Der Inverter 12 umfasst eine Halbbrücke 30 mit einer Anzahl an Highside-Schaltern 32 und einer gleichen Anzahl an Lowside-Schaltern 34, einen Mikrocontroller 36, einen ersten Brückentreiber 38, einen zweiten Brückentreiber 40, eine Erregerbrücke 42, eine Komparatorschaltung 44 mit einem Spannungsteiler 45, der einen ersten Widerstand 46 und einen zweiten Widerstand 47 umfasst, sowie eine Diode 48. Der Zwischenkreis, der bspw. durch eine Kapazität gegeben ist, ist in der Darstellung nicht gezeigt. Eine Zwischenkreisspannung 50 liegt zwischen einem ersten Anschluss 52 und einem zweiten Anschluss 54 an.
  • Die Darstellung zeigt somit den schematischen Aufbau der elektronischen Ansteuereinheit bzw. des Inverters 12 in Zusammenhang mit der fremderregten fünfphasigen elektrischen Maschine 10. Die Halbbrücken 30 zur Ansteuerung der elektrischen Maschine 10 werden durch Brückentreiber 38, 40 angetrieben, die wiederum das PWM-Ansteuersignal durch den Mikrocontroller erhalten. Wie in 1 dargestellt ist, wird die Zwischenkreisspannung 50 durch die Komparatorschaltung 44 überwacht. Überschreitet diese Spannung einen definierten Grenzwert, so werden entsprechende Schutzmaßnahmen durch den Mikrocontroller 36 eingeleitet.
  • Nach dem Stand der Technik werden vorwiegend folgende Fehlerreaktionen durch den Mikrocontroller 36 eingeleitet, um die Überspannung zu begrenzen:
    • - Schnellentregung: Mithilfe der Schnellentregung wird das Erregerfeld sehr schnell abgebaut, so dass keine Polradspannung mehr erzeugt wird, wodurch die Überspannung begrenzt wird.
    • - Phasenkurzschluss: Es werden entweder alle Highside-Schalter 32 oder alle Lowside-Schalter 34, die bspw. durch MOSFETs realisiert sind, der Halbbrücke 30 im Inverter 12 zur Ansteuerung der elektrischen Maschine 10 kurzgeschlossen. Dadurch wird keine Energie von der Ständerwicklung in den Zwischenkreis des Inverters 12 übertragen.
  • Weiterhin wird die Zwischenkreisspannung durch Dioden 48 begrenzt. Diese werden ab einer bestimmten Spannung leitend und reduzieren dadurch die maximal erreichte Zwischenkreisspannung 50.
  • Im Gegensatz dazu wird hierin vorgeschlagen, bei Vorliegen einer Überspannung im Zwischenkreis unter Umgehung des Mikrocontrollers unmittelbar bzw. direkt eine Schutzmaßnahme einzuleiten. Dieses Vorgehen wird nachfolgend in Verbindung mit 2 erläutert.
  • Zu beachten ist, dass das vorgestellte Verfahren nachstehend vornehmlich in Verbindung mit der Überwachung einer Zwischenkreisspannung beschrieben wird. Dies stellt jedoch nur eine von vielen Möglichkeiten dar. Es wird grundsätzlich eine physikalische, insbesondere elektrische, Größe überwacht. Dies kann die Zwischenkreisspannung sein.
  • 2 zeigt eine Halbbrücke 100 mit fünf Highside-Schaltern 102 und fünf Lowside-Schaltern 104, die bspw. als MOSFETs oder als IGBTs ausgebildet sind, eine Treiberschaltung 106, in diesem Fall einen Brückentreiber, einen Mikrocontroller 108 und eine Auswerteeinheit 110, die als Komparator bzw. Komparatorschaltung mit einem Spannungsteiler 112 mit einem ersten Widerstand 114 und einem zweiten Widerstand 116 und einem Operationsverstärker 118 ausgebildet ist. Zwischen einem ersten Anschluss 120 und einem zweiten Anschluss 122 liegt eine Zwischenkreisspannung 124 an.
  • Eingänge des Operationsverstärkers 118 sind eine Referenzspannung 130 und ein Spannungswert 132 des Spannungsteilers 112. Der Operationsverstärker 118 gibt ein Ausgangssignal 134 aus, das das Ausgangssignal 134 der Auswerteeinheit 110 darstellt. Das Ausgangssignal 134 trägt eine Information dazu, ob eine Überspannung vorliegt oder nicht. Dieses Ausgangssignal 134 wird nunmehr über eine Verbindung 140 unmittelbar zu der Treiberschaltung 106 gegeben. In diesem Fall wirkt das Ausgangssignal 134 der Auswerteeinheit 110 unmittelbar auf ein Eingangssignal 142 der Treiberschaltung 106. Als Gegenmaßnahme wird, wenn eine Überspannung im Zwischenkreis vorliegt, bei dieser Ausführung ein Phasenkurzschluss herbeigeführt, indem entweder alle Highside-Schalter 102 oder alle Lowside-Schalter 104 geschlossen werden.
  • Bei dem vorgestellten Verfahren ist folglich grundsätzlich vorgesehen, dass ein Phasenkurzschluss nicht erst über den Mikrocontroller 108 eingeleitet wird. Stattdessen überschreibt der Ausgang der Auswerteeinheit 110, in diesem Fall des Spannungskomparators, das PWM-Ausgangssignal des Mikrocontrollers 108, so dass ein Tastverhältnis von 100 % aller Lowside-MOSFETs eingestellt wird. Dies bewirkt somit den Phasenkurzschluss, sobald eine Überspannung durch den Komparator erkannt wurde.
  • 3 zeigt eine Schaltungsanordnung 200 als mögliche Anordnung zum Durchführen des hierin vorgestellten Verfahrens, mit der durch einen Komparator direkt das PWM-Signal eines Mikrocontrollers überschrieben werden kann, um auf diese Weise ausreichend schnell eine Schutzmaßnahme einzuleiten.
  • Die Schaltungsanordnung 200 umfasst einen Spannungsteiler 202, eine Kapazität 204 zum Einstellen eines Tiefpassfilters 205, einen Operationsverstärker 206, einen Widerstand 208, der eine Hystereseschaltung 209 zum Einstellen einer Hysterese darstellt, einen Transistor 210, ein PWM-Ausgangssignal 212 eines Mikrocontrollers 214 und eine Treiberschaltung 216, in diesem Fall einen Brückentreiber. Zwischen einem ersten Anschluss 220 und einem zweiten Anschluss 222, typischerweise einem Masseanschluss GND, liegt eine Zwischenkreisspannung 226 an. Die Kapazität 204 und der Widerstand 208 stellen optionale Maßnahmen dar.
  • Die Schaltungsanordnung 200 in 3 ermöglicht einen PWM-Betrieb durch den Mikrocontroller 214, solange die Spannung am Abgriff des Spannungsteilers 202 eine Referenzspannung nicht überschreitet. Bei Überschreiten des Spannungsgrenzwerts liegt GND am Ausgang des Operationsverstärkers 206 an, wodurch der Transistor 210 sperrt und dadurch das PWM-Signal auf „low“ gesetzt wird.
  • Der Tiefpassfilter 205 kann vorgesehen sein, um Fehlauslösungen zu verhindern. Dies kann aufgrund des sehr geringen Abstands des Spannungsgrenzwerts zum Betriebsspannungsbereich vorkommen. Die Hystereseschaltung 209 sorgt dafür, dass der Phasenkurzschluss nicht sofort nach Unterschreiten der vorgegebenen Spannungsgrenze wieder aufgehoben wird.
  • Die Verschaltung des Komparators und die Einflussnahme auf die Ansteuerung der Leistungsschalter, bspw. der Highside-Schalter und der Lowside-Schalter, sind stark abhängig von der gewählten Ansteuerung des jeweiligen Inverters. Daher gibt es verschiedene Möglichkeiten, den Phasenkurzschluss hardwaretechnisch direkt durch einen Komparator einzuleiten. Weiterhin besteht bspw. die Möglichkeit, den Brückentreiber zu umgehen und durch die Auswerteeinheit, bspw. den Komparator direkt die Steueranschluss-Ansteuerung der Leistungsschalter zu beeinflussen.
  • Es ist neben der Einleitung des Phasenkurzschlusses denkbar, durch eine Hardware-Schaltung ebenso eine Entregung der elektrischen Maschine einzuleiten. Zu beachten ist, dass diese Maßnahme alleine ggf. nur wenige Vorteile gegenüber Verfahren nach dem Stand der Technik aufweisen könnte.
  • Das vorgestellte Verfahren eignet sich insbesondere für elektrische Maschinen, wie bspw. fremderregte Synchronmaschine, die für einen Einsatz in Kraftfahrzeugen eingerichtet sind. Daneben ist auch ein Einsatz bei einer Asynchronmaschine denkbar.
  • Die angesteuerte elektrische Maschine kann sich dabei im Generatorbetrieb oder im Motorbetrieb befinden.
  • Das Verfahren und die Anordnung können auch im Rahmen des Boost-Rekuperations-Systems (BRS) in der elektrischen Maschine, der sogenannten Boost-Rekuperations-Maschine, eingesetzt werden.

Claims (11)

  1. Verfahren zum Ansteuern einer elektrischen Maschine über einen Inverter, der eine Anzahl von Schaltern (102, 104) umfasst, wobei die Schalter (102, 104) von einer Treiberschaltung (106, 216) angesteuert werden, eine elektrische Größe des Inverters mit einer Auswerteeinheit (110) überwacht wird, um ein Überschreiten eines Schwellwerts zu erkennen, die Auswerteeinheit (110) ein Ausgangssignal (134) ausgibt, das eine Information zu der elektrischen Größe trägt, und wobei das Ausgangssignal (134) der Auswerteeinheit (110) unmittelbar auf die Schalter (102, 104) des Inverters wirkt, so dass bei Erkennen eines Überschreitens des Schwellwerts dieser elektrischen Größe eine Gegenmaßnahme eingeleitet wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem als elektrische Größe eine Gleichspannung über den Schaltern (102, 104) des Inverters überwacht wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Ausgangssignal (134) der Auswerteeinheit (110) auf die Treiberschaltung (106, 216) der Schalter des Umrichters wirkt.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem das Ausgangssignal (134) der Auswerteeinheit (110) unmittelbar auf ein Eingangssignal (142) der Treiberschaltung (106, 216) wirkt.
  5. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem das Ausgangssignal (134) der Auswerteeinheit (110) unmittelbar auf ein Ausgangssignal (134) der Treiberschaltung (106, 216) wirkt.
  6. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem das Ausgangssignal (134) der Auswerteeinheit (110) unmittelbar auf die interne Funktion der Treiberschaltung (106, 216) wirkt.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem als Auswerteeinheit (110) ein Komparator verwendet wird, der dazu eingerichtet ist, die erfasste elektrische Größe mit einer Referenzgröße zu vergleichen.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem bei Vorliegen eines Überschreitens des Schwellwerts zusätzlich durch eine Hardware-Schaltung eine Entregung der elektrischen Maschine eingeleitet wird.
  9. Anordnung zum Ansteuern einer elektrischen Maschine, wobei die Anordnung (200) zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 eingerichtet ist.
  10. Anordnung nach Anspruch 9, die zusätzlich einen Tiefpassfilter (205) aufweist, mit dem ein Eingangssignal der Auswerteeinheit (110), welches die elektrische Größe charakterisiert, zu filtern.
  11. Anordnung nach Anspruch 9 oder 10, die zusätzlich eine Hystereseschaltung (209) umfasst.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005009341A1 (de) * 2004-11-04 2006-05-18 Diehl Ako Stiftung & Co. Kg Schaltungsananordnung und Verfahren zur Steuerung eines Elektromotors, insbesondere einer Waschmaschine
DE102008040686A1 (de) * 2008-07-24 2010-01-28 Robert Bosch Gmbh Reglervorrichtung für einen Generator
EP2433830A1 (de) * 2010-09-28 2012-03-28 Brusa Elektronik AG Verfahren und Steuerung zum Bereitstellen elektrischer Energie aus einer angetriebenen Drehstrom-Synchronmaschine
DE102012101508A1 (de) * 2012-02-24 2013-08-29 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer elektrischen Maschine

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