DE102018107714A1

DE102018107714A1 - Vefahren zur bestimmung eines spannungsbefehls

Info

Publication number: DE102018107714A1
Application number: DE102018107714.9A
Authority: DE
Inventors: Xin Jing; Brian A. Welchko; Constantin C. Stancu
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2017-04-04
Filing date: 2018-03-29
Publication date: 2018-11-08
Also published as: CN108712134B; US20180287540A1; CN108712134A; US10171021B2

Abstract

Eine Anzahl an Verfahren kann das Ermitteln einer Mindestspannung für einen Spannungsbefehl umfassen. Eine maximale Spannung für den Spannungsbefehl kann ermittelt werden. Eine erste Repräsentation einer ersten Leistungskurve, die der Minimalspannung entspricht, kann ermittelt werden. Eine zweite Repräsentation einer zweiten Leistungskurve, die der maximalen Spannung entspricht, kann ermittelt werden. Ein Arbeitspunkt, der durch den Spannungsbefehl erreicht werden soll, kann ermittelt werden. Es kann beurteilt werden, ob der Arbeitspunkt zwischen der ersten und der zweiten Repräsentation liegt. Liegt der Arbeitspunkt zwischen der ersten und der zweiten Repräsentation, kann eine Interpolation zwischen der ersten und der zweiten Repräsentation durchgeführt werden, um die Größe des Spannungsbefehls zu ermitteln.

Description

EINLEITUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Verfahren zur Bestimmung eines Spannungsbefehls und bezieht sich insbesondere auf das Ermitteln eines optimalen Spannungsbefehls für eine effiziente Steuerung von Systemarbeitspunkten.
Elektrisch gesteuerte Systeme können solche mit einer gesteuerten Komponente beinhalten, die mit elektrischer Energie versorgt werden können. Die gesteuerte Komponente kann unter konsistenten oder variierenden Bedingungen betrieben werden. Wenn diese unter variierenden Bedingungen betrieben wird oder wenn eine Betriebsbandbreite gewünscht wird, können Mechanismen zum Ändern der Reaktion der gesteuerten Komponente, um sich diesen Bedingungen oder Präferenzen anzugleichen, wünschenswert sein. Das Ändern der Antwort kann eine Systemsteuerung umfassen, um die zugeführte Spannung, den Strom und/oder andere Eigenschaften der zugeführten Energie zu ändern. Wünschenswerte Merkmale und Eigenschaften zur Bestimmung eines Spannungsbefehls oder einer Steuerung eines Systems werden aus der nachfolgenden Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen ersichtlich.
KURZDARSTELLUNG
Eine Anzahl an Verfahren kann das Ermitteln einer Mindestspannung für einen Spannungsbefehl umfassen. Eine maximale Spannung für den Spannungsbefehl kann ebenfalls ermittelt werden. Eine Repräsentation einer Leistungskurve, die der minimalen Spannung entspricht, kann ermittelt werden. Eine zweite Repräsentation einer zweiten Leistungskurve, die der maximalen Spannung entspricht, kann ermittelt werden. Ein Arbeitspunkt, der durch den Spannungsbefehl erreicht werden soll, kann ermittelt werden. Es kann eine Bewertung durchgeführt werden, um zu ermitteln, ob der Arbeitspunkt zwischen der ersten und der zweiten Repräsentation liegt. Liegt der Arbeitspunkt zwischen der ersten und der zweiten Repräsentation, kann eine Interpolation zwischen der ersten und der zweiten Repräsentation durchgeführt werden, um die Größe des Spannungsbefehls zu ermitteln.
Eine Anzahl an zusätzlichen Verfahren kann das Bereitstellen eines Systems umfassen, das als Antwort auf einen Spannungsbefehl bei einer minimalen Spannung, einer maximalen Spannung und zwischen der minimalen und maximalen Spannung arbeitet. Eine Repräsentation kann für ein maximales Drehmoment pro Ampere (MTPA - Maximum Torque Per Ampere) ermittelt werden, Kurve bei der minimalen Spannung. Eine zweite Repräsentation kann für eine MTPA-Kurve bei maximaler Spannung ermittelt werden. Ein Arbeitspunkt, der durch den Spannungsbefehl erreicht werden soll, kann ermittelt werden. Eine Auswertung kann vorgenommen werden, um zu ermitteln, ob der Arbeitspunkt zwischen der ersten und der zweiten Repräsentation liegt, d. h., ob der Arbeitspunkt Faktoren aufweist, die größer als die erste Repräsentation und kleiner als die zweite Repräsentation sind. Liegt der Arbeitspunkt zwischen der ersten und der zweiten Repräsentation, kann eine Interpolation zwischen der ersten und der zweiten Repräsentation durchgeführt werden, um die Größe des Spannungsbefehls zu ermitteln.
Eine Anzahl anderer Verfahren kann das Bereitstellen eines Systems umfassen, das in Reaktion auf einen Spannungsbefehl arbeitet. Das System kann bei einer minimalen Spannung, einer maximalen Spannung und zwischen der minimalen und maximalen Spannung arbeiten. Eine erste Repräsentation einer ersten MTPA-Kurve kann bei der minimalen Spannung ermittelt werden, worin die erste MTPA-Kurve maximale Drehmomente darstellen kann, die von einem Motor für die minimale Spannung bei verschiedenen Drehzahlen erreicht werden. Eine zweite Repräsentation einer zweiten MTPA-Kurve kann bei maximaler Spannung ermittelt werden, worin die zweite MTPA-Kurve maximale Drehmomente repräsentiert, die von dem Motor für die maximale Spannung bei verschiedenen Drehzahlen erreicht werden. Zusätzliche Repräsentationen können zwischen der ersten Repräsentation und der zweiten Repräsentation ermittelt werden, worin jede der zusätzlichen Repräsentationen einer diskreten MTPA-Leistungskurve entsprechen kann, von denen jede einer inkrementellen Spannung zwischen der minimalen Spannung und der maximalen Spannung entspricht. Ein Arbeitspunkt kann erhalten werden, der durch den Motor über den Spannungsbefehl erzielt werden kann. Es kann ermittelt werden, ob der Arbeitspunkt zwischen der ersten und der zweiten Repräsentation liegt, d. h., ermitteln, ob der Arbeitspunkt Faktoren aufweist, die größer als die erste Repräsentation und kleiner als die zweite Repräsentation sind. Wenn der Arbeitspunkt zwischen der ersten und der zweiten Repräsentation liegt, kann eine Interpolation zwischen der ersten und der zweiten Repräsentation durchgeführt werden, um die Größe des Spannungsbefehls zu ermitteln. Welche der inkrementellen Spannungen eine optimale Spannung zum Betreiben des Motors am Arbeitspunkt ist, kann ermittelt werden, und die optimale Spannung kann ausgewählt werden. Der Motor kann mit der optimalen Spannung betrieben werden, um ein Fahrzeug anzutreiben.
Andere Verfahren innerhalb des Umfangs der vorliegenden Offenbarung werden aus der hierin bereitgestellten Beschreibung ersichtlich.
Figurenliste
Die vorliegende Offenbarung wird nachfolgend in Verbindung mit den folgenden Zeichnungsfiguren beschrieben, worin gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen und

1 ist eine anschauliche Repräsentation des Drehmoments gegenüber der Drehzahl bei verschiedenen Spannungen mit einem Drehmoment auf der vertikalen Achse und einer Drehzahl auf der horizontalen Achse;
2 ist ein vereinfachtes Diagramm eines exemplarischen Systems, in dem die Steuerung einer elektrischen Maschine gemäß einer Anzahl exemplarischer Variationen durchgeführt werden kann;
3 ist ein Funktionsblockdiagramm eines Fahrzeugs, das ein System zum Steuern eines Traktionsmotors gemäß einer exemplarischen Ausführungsform beinhaltet;
4 ist ein exemplarisches Datenpunktdiagramm der Grunddrehzahlortskurve bei verschiedenen Spannungen mit einem Drehmoment auf der vertikalen Achse und einer Drehzahl auf der horizontalen Achse, und
5 veranschaulicht ein Verfahren gemäß einer Anzahl exemplarischer Variationen.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die folgende detaillierte Beschreibung ist lediglich exemplarischer Natur und soll die Variation von Beispielen oder deren Anwendung nicht einschränken. Darüber hinaus besteht keinerlei Verpflichtung zur Einschränkung auf eine der im vorstehenden einleitenden Abschnitt oder in der folgenden ausführlichen Beschreibung dargestellten Theorien.
Bei der Versorgung eines gegebenen Systems mit elektrischer Energie kann eine Anzahl an Faktoren berücksichtigt werden, wenn die Eigenschaften der gelieferten Energie ermittelt werden. Diese können die Art der Quelle, den Typ des Stroms, die beteiligten Komponenten und andere einschließen. Beispielhaft wird auf 1 Bezug genommen, die ein Diagramm 20 des Drehmoments auf der vertikalen Achse 22 gegenüber der Drehzahl auf der horizontalen Achse 24 mit einer Anzahl an demonstrativen Leistungskurven darstellt. In einer Anzahl an Beispielen, wenn Drehmoment- und Drehzahlfaktoren involviert sein können, kann das Diagramm 20 eine elektrische Maschine mit einem Rotor betreffen, wobei das Drehmoment das von dem Rotor entwickelte Drehmoment sein kann und die Drehzahl die Winkeldrehzahl des Rotors sein kann. In diesem Fall zeigt das Diagramm Leistungskurven für drei verschiedene demonstrative Spannungen, bei denen ein System beschrieben werden kann: Spannung A bei Leistungskurven 26, Spannung B bei Leistungskurven 28 und Spannung C bei Leistungskurven 30. Während für die Zwecke der vorliegenden Beschreibung Leistungskurven für drei Spannungen dargestellt sind, versteht es sich, dass eine beliebige Anzahl an Spannungen beteiligt sein könnten. Es versteht sich, dass ein System im Allgemeinen mit einer minimalen Spannung arbeiten kann, die in diesem Beispiel eine Spannung A ist, die durch Leistungskurven 26 gezeigt ist, und mit einer maximalen Spannung, die in diesem Beispiel die Spannung C ist, gezeigt durch Leistungskurven 30. In einer Anzahl an Beispielen kann die minimale Spannung von der Quellenspannung abhängen. Wenn beispielsweise die Quellenspannung eine Batterie/Brennstoffzelle beinhalten kann, kann die Klemmenspannung der Batterie/Brennstoffzelle die minimale Spannung ermitteln. In anderen Beispielen, in denen die Quellenspannung von einem elektrischen Verteilungssystem, einem Wechselstrom (AC) zu einem Gleichstrom (DC)-Wandler oder einer anderen Quelle stammen kann, kann die durch diese Quelle zugeführte Spannung die minimale Spannung ermitteln. In anderen Beispielen kann ein anderer Spannungszustand der Quelle die minimale Spannung ermitteln. In einer Anzahl an Beispielen kann die maximale Spannung durch die Komponentenleistungswerte des Systems, Fähigkeiten oder durch andere Beschränkungen ermittelt werden. In einer Anzahl an Beispielen kann jede der Leistungskurven 26, 28 und 30 ein konstantes Drehmomentsegment 32, 34, 36 aufweisen, das sich mit zunehmender Drehzahl von der Achse 22 nach rechts (wie dargestellt) erstreckt. Es versteht sich, dass die Segmente 34 und 36 mit konstantem Drehmoment jeweils horizontal zu der Achse 22 an Punkt 38 verlaufen. Der Abschnitt des konstanten Drehmoments für die Leistungskurven 26 erstreckt sich in diesem Beispiel von Punkt 38 zu Punkt 40. Der Abschnitt des konstanten Drehmoments für die Leistungskurven 28 erstreckt sich in diesem Beispiel von Punkt 38 zu Punkt 42. Der Abschnitt des konstanten Drehmoments für die Leistungskurven 30 erstreckt sich in diesem Beispiel von Punkt 38 zu Punkt 44.
Mit Bezug auf die Leistungskurven 26 der Spannung A kann, wenn die Drehzahl nach rechts über den Punkt 40 hinaus erhöht werden kann, die Leistungskurve die MTPA-Kurve 46 beinhalten, die die maximale Drehzahl darstellen kann, die für die Spannung A bei verschiedenen Drehmomenten erreicht werden kann. Wenn die Drehzahl über den Punkt 40 hinaus erhöht werden kann, wird die Drehmomentausgabe entlang der MTPA-Kurve 46 reduziert, da die MPTA-Kurve 46 nach unten abfällt. Die MTPA-Kurve 46 kann als Grunddrehzahlortskurve für die Spannung A bezeichnet werden, und die Drehzahl am Punkt 40 kann als Basisdrehzahl bezeichnet werden. Die MTPA-Kurve 46 kann so betrachtet werden, dass diese Drehmoment- und Drehzahlgrenzen bei der Spannung A zeigt, ohne dass andere beitragende Steuerstrategien verwendet werden, um diese Grenzen zu überwinden. In einer Anzahl an Beispielen kann die Feldschwächregelung als ein Verfahren zum Überwinden dieser Grenzen verwendet werden. In diesem Beispiel können die Drehzahl und das Drehmoment für die Spannung A über die MPTA-Kurve 46 hinaus auf eine maximale Drehmomentkurve 48 erhöht werden, beispielsweise durch Anwendung einer Feldschwächregelung. Die Drehzahlen könnten innerhalb des Feldschwächbereichs 50 (zwischen der MTPA-Kurve 46 und der Maximaldrehmomentkurve 48) erhöht werden, indem Feldschwächregelungen verwendet werden. Zum Beispiel kann die Feldschwächung die Einführung einer Stromkomponente in den d-q-Rahmen eines Motors zur Verringerung der Flussdichte in seinem Luftspalt mit sich bringen, wodurch ermöglicht wird, dass die Drehzahl über die MTPA-Kurve 46 ansteigt. Beispielsweise kann das Manipulieren des d-Achsen-Stroms in einen Motor das Rotorfeld schwächen, was die Spannung der elektromotorischen Gegenkraft verringern kann, wodurch ein höherer Statorstrom bei derselben Spannung A durch den Motor fließen kann, was zu höherer Drehzahl führt. In den Beispielen von 1 zeigen die Trajektorien 28 und 30, dass das Erhöhen der Spannung (wie etwa der Spannung B oder der Spannung C) auch höhere erreichbare Drehzahlen ermöglicht. Dies wird durch die zusätzlichen exemplarischen Leistungskurven gezeigt, wo die Leistungskurven 28 für die Spannung B eine MTPA-Kurve 52 und eine maximale Drehmomentkurve 54 haben können. In ähnlicher Weise können die Leistungskurven 30 für die Spannung C eine MTPA-Kurve 56 und eine maximale Drehmomentkurve 58 aufweisen. Dementsprechend kann die Drehzahl über eine MPTA-Kurve auf mehrere Arten erhöht werden, was die Einführung von Feldschwächregelungen oder die Zuführung einer höheren Spannung oder durch andere Verfahren beinhalten kann.
In einer Anzahl an Beispielen können in einem System wie einem, das eine Leistungselektronik verwendet, Leitfähigkeits- und Schaltverluste in Betracht gezogen werden. Die Leistungselektronik kann Leistungshalbleitervorrichtungen wie etwa einen Bipolartransistor mit isoliertem Gate (IGBT), einen Metalloxid-Feldeffekttransistor (MOFSET), Dioden oder andere Vorrichtungen verwenden. Zum Beispiel kann in einem Steuerungssystem mit IGBT-Komponenten die folgende Gleichung in Betracht gezogen werden: $P_{c o n (Q)} = \frac{V_{T}}{2 π} \cdot (1 + \frac{π}{4} \cdot M I \cdot cos ϕ) \cdot I_{s} + \frac{R_{T}}{8} \cdot (1 + \frac{8}{3 π} \cdot M I cos ϕ) \cdot I_{s}^{2}$
wobei: P_con(Q)) ist die Verlustleistung des IGBTs aufgrund der Leitfähigkeit, V_T ist der äquivalente Spannungsabfall am IGBT, MI ist der Modulationsindex - wie stark die modulierte Variable des Trägersignals um ihren unmodulierten Pegel variiert, I_s ist der Phasenstrom durch den IGBT, R_T ist der äquivalente Widerstand des IGBTs und ϕ ist der Phasenwinkel zwischen Spannung und Strom. Zusätzlich kann für ein Steuerungssystem mit Diodenkomponenten die folgende Gleichung in Betracht gezogen werden: $P_{c o n (D)} = \frac{V_{D}}{2 π} \cdot (1 - \frac{π}{4} \cdot M I \cdot cos ϕ) \cdot I_{s} + \frac{R_{D}}{8} \cdot (1 - \frac{8}{3 π} \cdot M I cos ϕ) \cdot I_{s}^{2}$
wobei: P_con(D) ist der Leistungsverlust der Diode aufgrund der Leitfähigkeit, V_D ist der äquivalente Spannungsabfall der Diode, MI ist der Modulationsindex; I_s ist der Phasenstrom durch die Diode, R_D ist äquivalenter Widerstandsabfall der Diode und ϕ ist der Phasenwinkel zwischen Spannung und Strom. Leitfähigkeitsverluste können als Folge der Leitfähigkeit auftreten und können am größten sein, wenn sich die Vorrichtung im Vollaussteuerungsmodus befindet. Wie zu sehen ist, sind die Verluste eine Funktion des Modulationsindexes. In einem System mit sowohl IGBT- als auch Diodenkomponenten können die Leifähigkeitsdämpfungsgleichungen summiert werden, und dieses ist ersichtlich, dass die entgegengesetzten Vorzeichen, die in den zweiten Klammern der jeweiligen Gleichungen vorhanden sind, zu einigen Leitfähigkeitsverlusten zwischen der IGBT-Komponente und der Diodenkomponente führen. Wenn summiert wird, führt der Unterschied zwischen den zwei Gleichungen zu dem Leitfähigkeitsverlust. Dementsprechend können in einem System mit sowohl IGBT- als auch Diodenkomponenten die Delta-Leitfähigkeitsverluste aufgrund des Modulationsindexes oder der Busspannungsänderung gering sein.
Im Hinblick auf Schaltverluste, die auftreten können, wenn ein Gerät zwischen blockierenden und leitenden Zuständen übergeht, kann als Beispiel die folgende Gleichung für IGBT-Komponenten in Betracht gezogen werden: $P_{s w (Q)} |_{_{S V P W M}} = E_{s w (Q)} \cdot f_{s w} \cdot \frac{I_{s}}{I_{s p e c}} \cdot {(\frac{V_{d c}}{V_{s p e c}})}^{1.2}$
Wobei: P_sw(Q) ist der Leistungsverlust des IGBTs aufgrund des Schaltens, SVPWM bedeutet Raumzeiger-Impulsbreitenmodulation, E_sw(Q) ist ein IGBT-Schaltenergieverlust, f_sw ist die Schaltfrequenz, I_s ist der Phasenstrom durch den IGBT, I_spec ist der Nennstrom des IGBTs, V_dc ist Gleichspannung, und V_spec ist die Nennspannung des IGBTs. In ähnlicher Weise kann die folgende Gleichung für Schaltverluste aufgrund von Diodenkomponenten in Betracht gezogen werden: $P_{s w (D)} |_{_{S V P W M}} = E_{s w (D)} \cdot f_{s w} \cdot \frac{I_{s}}{I_{s p e c}} \cdot {(\frac{V_{d c}}{V_{s p e c}})}^{1.0}$
Wobei: P_sw(Q) ist der Leistungsverlust des IGBTs aufgrund des Schaltens, SVPWM bedeutet Raumzeiger-Impulsbreitenmodulation, E_sw(Q) ist ein IGBT-Schaltenergieverlust, f_sw ist Schaltfrequenz, I_s ist der Phasenstrom durch den IGBT, I_spec ist der Nennstrom des IGBTs, V_dc ist Gleichspannung, und V_spec ist die Nennspannung des IGBTs. Aus diesen Schaltverlustgleichungen wird ersichtlich, dass bei einer Erhöhung der Spannung der Leistungsverlust ebenfalls zunimmt. Im Falle von Schaltverlusten hat die Summierung keine entgegengesetzten Vorzeichen für die Aufhebung und hat so die Wirkung, dass ein Anstieg der Spannung zu Verlusten führt, die für eine Verbesserung in Betracht gezogen werden können. In einer Anzahl an Beispielen kann ein weiterer zu berücksichtigender Faktor sein, dass eine zunehmende Spannung zu einem erhöhten Motorkernverlust führen kann. In den Beispielen, für die die vorhergehenden Gleichungen zeigen, dass andere Dinge gleich sind, wurde entdeckt, dass ein einfacher Anstieg der Spannung nicht der optimale Weg ist, um Effizienzverbesserungen zu erzielen, zum Beispiel um Leistungselektronikverluste zu reduzieren.
Wieder mit Bezug auf 1, definiert die MTPA-Kurve 46 einen MTPA-Bereich 60 für die Spannung A, der unter den Leistungskurven 26 und im Allgemeinen nach links (wie gesehen) von der MPTA-Kurve 46 liegt. In diesem MTPA-Bereich 60 können irgendwelche Drehmoment- und Drehzahlpunkte bei irgendeiner der Spannungen A, B oder C erreicht werden, ohne eine Feldschwächeregelung zu implementieren. Dies liegt daran, dass Spannung A den Betrieb unter MPTA-Steuerung bei Drehmomenten und Drehzahlen bis MPTA-Kurve 46 ermöglichen kann, Spannung B unter MTPA-Steuerung bei Drehmomenten und Drehzahlen bis zu MTPA-Kurve 52 ermöglichen kann und Spannung C den Betrieb bei Drehmomenten und Drehzahlen zur MTPA-Kurve 56 unter MPTA-Steuerung ermöglichen kann. Mit anderen Worten kann eine MPTA-Steuerung für Drehmoment- und Drehzahlkombinationen bereitgestellt werden, die in den MPTA-Bereich 60 durch jede beliebige der Spannungen A, B oder C fallen. Da die ansteigende Spannung im Allgemeinen einige Verluste erhöhen kann, wie vorstehend gezeigt, folgt daraus, dass die Effizienz durch Betrieb mit Spannung A als Befehlsspannung für Drehzahlen und/oder Drehmomente, die innerhalb des MPTA-Bereichs 60 erreichbar sind, erzielt werden kann.
In anderen Beispielen, die mit Bezug auf 1 beschrieben wurden, kann innerhalb eines Bereichs zwischen der MTPA-Kurve 56 für die Spannung C und der maximalen Drehmomentkurve 58 für die Spannung C ein Feldschwächebereich 62 für die Spannung C definiert sein. Es ist anzumerken, dass die maximalen Drehmomentkurven 48 und 54 für die Spannungen A bzw. B in den Feldschwächebereich 62 der Spannung C hineinreichen. Dies bedeutet, dass zumindest für einige Drehmoment- und Drehzahlkombinationen, die in den Feldschwächebereich 62 fallen, Spannungen A und B möglicherweise realisierbare Optionen sein können, indem eine Feldschwächeregelung verwendet wird, um einen Arbeitspunkt zu erreichen. Um in diesem Bereich die gleiche Drehmoment- und Drehzahlkombinationsbedingung zu erreichen, erfordert die Verwendung einer höheren Spannung einen niedrigeren Strom für den Feldschwächevorgang. Dementsprechend ist für die Drehzahlanforderungen rechts von der MTPA-Kurve 56 die Spannung C die effizienteste Wahl in diesen Beispielen. Dies ist auf geringere Leistungsverluste bei niedrigeren Strömen für die Spannung C im Vergleich zu denen für die Spannungen A oder B zurückzuführen. Daraus folgt, dass wenn die Drehmoment- und Drehzahlkombinationen über (im Allgemeinen nach rechts gesehen) die MTPA-Kurve 56 fallen, kann die Spannung C im Allgemeinen die effizienteste Wahl sein.
In zusätzlichen Beispielen kann ein Bereich in 1 zwischen der MTPA-Kurve 46 der Leistungskurven 26 und der MTPA-Kurve 56 der Leistungskurven 30 definiert sein. Dieser Zwischenbereich 64 ist durch die Achse 24, die MTPA-Kurve 46, die konstanten Drehmomentsegmente 34, 36 und die MPTA-Kurve 56 begrenzt. In diesem Beispiel kann die Spannung A die minimale Spannung sein, bei der das System arbeitet, und die Spannung C kann die maximale Spannung sein, bei der das System arbeitet. Somit liegt der Zwischenbereich 64 zwischen der MPTA-Kurve für die minimale Spannung und der MTPA-Kurve für die maximale Spannung. In diesem Zwischenbereich 64 könnten zumindest einige Drehmoment- und Drehzahlkombinationen mit entweder der Spannung A, B oder C erreicht werden. Dies liegt daran, dass sich für die Spannung A die maximale Drehmomentkurve 48 in den Zwischenbereich 64 erstreckt und für die Spannung B die MPTA-Kurve 52 und die maximale Drehmomentkurve 54 sich in den Zwischenbereich 64 erstrecken. Die Bestimmung der effizientesten Spannungswahl für eine gegebene Drehmoment- und Drehzahlkombination zur Verwendung im Zwischenbereich 64 für einen optimalen Spannungsbefehl erfordert zusätzliche Überlegungen. Beispielsweise müssen Punkte entlang der MPTA-Kurve 52 oberhalb der maximalen Drehmomentkurve 48 betrachtet werden. Die Spannung A kann das erforderliche Drehmoment nicht liefern, da die Punkte oberhalb der maximalen Drehmomentkurve 52 liegen. Die Spannungen B und C können eine brauchbare Wahl sein, jede ohne Feldschwächeregelung; da aber die höhere Spannung C größere Verluste mit sich bringen würde, wie vorstehend gezeigt, ist die Spannung B die effizienteste Wahl. In einem anderen Beispiel betrachte man Punkte entlang der MTPA-Kurve 52 unterhalb der maximalen Drehmomentkurve 48. Hier sind die Spannungen A, B und C praktikable Optionen. Möglicherweise ist die Spannung C nicht die effizienteste für den vorstehend erwähnten Grund höherer Spannung. Die Spannung A würde bei der Feldschwächeregelung arbeiten, während die Spannung B bei der MTPA-Steuerung arbeiten würde. Der MTPA-Betrieb würde eine bessere Effizienz bereitstellen, da bei der Feldschwächung das Erzielen des gleichen Drehmoments mehr Strom erfordern würde. Folglich wäre die Spannung B wiederum die effizienteste Wahl. Um diese Beispiele zu erweitern, werden im Folgenden zusätzliche Verfahren zur Bestimmung der effizientesten Spannungswahl erläutert.
Unter Bezugnahme auf 2 kann in einigen Beispielen ein System 70 eine elektrische Maschine 72 beinhalten. Die elektrische Maschine 72 ist eine exemplarische Vorrichtung, die mit den in Bezug auf 1 beschriebenen Spannungen versorgt werden kann oder wie hierin anderweitig beschrieben. Die elektrische Maschine 72 kann einen Rotor beinhalten, der ein Drehmoment entwickeln und sich mit einer Drehzahl in Reaktion auf eine gegebene zugeführte Leistung drehen kann. In einer Anzahl an Beispielen kann die elektrische Maschine 72 ein Motor oder ein Motor/Generator oder eine andere Vorrichtung sein. In einigen Beispielen kann die elektrische Maschine 72 ein Permanentmagnetmotor sein, der ein interner Permanentmagnetmotor oder eine Induktionsmaschine oder jede andere Art von Motor oder Maschine sein kann. Das System 70 kann eine Spannungsversorgung 74 beinhalten, die eine Gleichspannungs- oder eine Wechselspannungsversorgung sein kann. In einigen Beispielen kann die Spannungsversorgung 74 eine oder mehrere von einer Batterie, Brennstoffzelle, Stromverteilungssystemverbindung, Netzverbindung, Generator oder anderen Quelle(n) beinhalten. In einigen Beispielen kann die Energiequelle der Energiesystembus einer anderen Vorrichtung, beispielsweise eines Fahrzeugs, oder eine andere Vorrichtung sein, die die elektrische Maschine 72 verwenden kann.
In einer Anzahl an Beispielen kann das System 70 eine oder mehrere Leistungswandlerkomponenten beinhalten, beispielsweise eine Leistungswandlerkomponente 76 und/oder eine Leistungswandlerkomponente 78. Die Leistungswandlerkomponenten 76, 78 können ein AC/AC-Wandler, ein AC/DC-Wandler, ein DC/DC-Wandler oder ein DC/AC-Wandler (Inverter) sein. Die Auswahl der Leistungswandlerkomponente oder Komponenten 76, 78 kann durch die Anforderungen des Systems 70 und die Ziele zum Betreiben der elektrischen Maschine 72 mit der Energiequelle 74 ermittelt werden. In einer Anzahl an Beispielen, in denen die Energiequelle 74 eine Gleichspannungsquelle und die elektrische Maschine 72 ein Motor sein kann, kann die Leistungswandlerkomponente 76 ein DC/DC-Wandler sein. In einer Anzahl an Beispielen, wo die elektrische Maschine ein Wechselspannungsmotor sein kann und die Energiequelle eine Gleichspannungsversorgung sein kann, kann die Leistungswandlerkomponente 78 ein Inverter sein. In einer Anzahl an Beispielen, in denen die elektrische Maschine 72 als ein Generator arbeiten kann, können die eine oder die mehreren Leistungswandlerkomponenten 76, 78 bidirektional sein. Die Leistungswandlerkomponenten 76, 78 können mit einer oder mehreren Steuerungen 80, 82 verbunden sein. Die Steuerung oder die Steuerungen 80, 82 können mit der/den Leistungswandlerkomponente(n) 76 und/oder 78 über einen oder mehrere Gate-Treiber 84, 86 verbunden sein. Der oder die Gate-Treiber kann/können arbeiten, um die Leistung zu verstärken, die von der Steuerung oder den Steuerungen 80, 82 als Niedrigleistungseingabe empfangen werden kann, und kann eine Treibereingabe, wie für das Gate eines Hochleistungstransistors/Leistungshalbleiterbauelements, erzeugen.
In einer Anzahl an Beispielen können die Steuerung 80, 82 zu einer Steuerung kombiniert oder können zusammen gebündelt sein und/oder können integrierte oder partitionierte Programme/Algorithmen betreiben. In einer Anzahl an Beispielen können die Steuerung(en) 80, 82 einen oder mehrere Prozessoren oder Speichereinheiten beinhalten, die mit dem/den Prozessor(en) gekoppelt sein können, oder eine oder mehrere Schnittstellen, die den/die Prozessor(en) elektrisch mit einer oder mehreren anderen Vorrichtungen verbinden, einschließlich mindestens einer der anderen der Leistungswandlerkomponenten 76, 78, beispielsweise durch einen oder mehrere Gate-Treiber 84, 86. In einer Anzahl an Beispielen kann eine Kopplung zu einer Sensorvorrichtung oder -vorrichtungen (nicht gezeigt) bereitgestellt werden, wie beispielsweise zu der elektrischen Maschine 72 gehörend oder zu denen, die mit einer anderen Komponente des Systems 70 und/oder einem anderen Produkt verbunden sind, welches das System 70 betreibt. Der Prozessor/die Prozessoren können Programme ausführen, Anweisungen ausführen oder Berechnungen durchführen, die zumindest einen Teil der Funktionalität für die Leistungswandlerkomponente 76, 78 und/oder die hierin beschriebenen Prozesse und Verfahren bereitstellen. Die Daten, Berechnungen und/oder Anweisungen können beispielsweise als Nachschlagtabellen, Formeln, Algorithmen, Karten, Modelle und/oder jedes andere geeignete Format gespeichert werden. Der Speicher kann jede geeignete Art von dem Gegenstand und/oder Vorrichtung beinhalten. Es versteht sich daher, dass Verfahren zumindest teilweise durch elektronische Artikel und/oder Geräte ausgeführt werden können, die in der Lage sind, Befehle auszuführen, die einem oder mehreren Schritten der offenbarten Verfahren entsprechen.
In einer Anzahl an Beispielen kann das System 70 in einem Fahrzeug 88 verwendet werden, wie in 3 gezeigt. Das Fahrzeug 88 kann irgendeines aus einer Anzahl an verschiedenen Arten von Land-, See- oder Luftfahrzeugen sein und in bestimmten Ausführungsformen kann dieses beispielsweise ein Personenkraftfahrzeug in einer beliebigen Konfiguration sein. Wie in 3 dargestellt, kann das Fahrzeug 88 zusätzlich zu dem oben genannten System 70 eine beliebige oder irgendeine Kombination von: Einer Karosserie 89, Rädern 90, einem elektronischen Steuerungssystem 91, einem Lenksystem 92 und einem Bremssystem 93 beinhalten. Die Räder 90 können jeweils drehbar mit der Karosserie 89 gekoppelt sein. In verschiedenen Ausführungsformen kann sich das Fahrzeug 88 vom in 3 dargestellten unterscheiden. In bestimmten Ausführungsformen kann beispielsweise die Anzahl der Räder 90 variieren. Als zusätzliche Beispiele kann das Fahrzeug 88 in verschiedenen Ausführungsformen keine Räder 90 aufweisen, die auf eine Straße reagieren, sondern kann ein anderes Verfahren zum Umwandeln eines Drehmoments in eine Bewegung beinhalten, beispielsweise durch geneigte Schaufeln, die gegen eine Flüssigkeit arbeiten.
Wie in den in 3 gezeigten Beispielen, kann das Fahrzeug 88 mindestens ein Antriebssystem 94 beinhalten, das in diesen Beispielen die Räder 90 antreiben kann. Das Antriebssystem 94 kann einen Motor und/oder einen Motor beinhalten, der eine Vorrichtung wie die elektrische Maschine 72 beinhalten kann. In einer Anzahl an Beispielen kann die elektrische Maschine 72 ein Elektromotor/Generator sein, der durch die Energiequelle 74 mit Energie versorgt werden kann, die ein wiederaufladbares Energiespeichersystem und in einer Anzahl an Beispielen ein Akku oder Akkus sein kann/können. In einer Anzahl an Beispielen kann das Antriebssystem einen Verbrennungsmotor beinhalten, beispielsweise in einer Hybridanordnung mit der elektrischen Maschine 72 oder in einer anderen Konfiguration. In einer Anzahl an Beispielen kann das elektronische Steuerungssystem 91 Variationen von Komponenten oder Module beinhalten, die zusammen gebündelt oder an verschiedene Orte des Fahrzeugs 88 verteilt werden können. In einer Anzahl an Beispielen kann das elektronische Steuerungssystem 91 ein Motorsteuermodul, ein Karosseriesteuermodul, ein Getriebesteuermodul, ein Batteriemanagementsystem und/oder eine oder mehrere andere Komponenten beinhalten, um ein System oder Systeme des Fahrzeugs 88 zu steuern. Das Antriebssystem 94 kann mit mindestens einigen der Räder 90 über eine oder mehrere Antriebswellen 95 gekoppelt sein. In einigen Beispielen kann das Antriebssystem 94 ein Getriebe 96 beinhalten, um eine variable Ausgabe bereitzustellen. In einer Anzahl an Beispielen kann die elektrische Maschine 72 mit dem Getriebe 96 gekoppelt sein. In einer Anzahl an Beispielen ist ein Motor und/oder das Getriebe 96 möglicherweise nicht notwendig und kann entfallen.
In den in 3 kann das Lenksystem 92 die Richtung von zumindest einigen der Räder 90 steuern. In bestimmten Ausführungsformen kann das Fahrzeug 88 autonom sein und Steuerbefehle verwenden, die von einem Prozessor erzeugt werden, wie beispielsweise in dem elektronischen Steuerungssystem 91. Das Bremssystem 93 kann ein Bremsen für das Fahrzeug 88 bereitstellen. Das Bremssystem 93 kann Eingaben von einem Fahrer über ein Bremspedal (nicht gezeigt) empfangen, was die Fahrzeugverzögerung durch die Radbremsen (nicht gezeigt) beeinflussen kann. Der Fahrer kann zudem Eingaben über das Gaspedal (nicht gezeigt) bereitstellen, um so eine Wunschdrehzahl oder Beschleunigung des Fahrzeugs zu erzielen. Die Reaktion des Fahrzeugs 88 auf diese Eingaben kann durch eine Ausgabedrehzahl und/oder ein Drehmoment der elektrischen Maschine 72 bewirkt werden. Ähnlich der vorstehenden Beschreibung bezüglich möglicher Variationen für das Fahrzeug 88 können in bestimmten Ausführungsformen Lenken, Bremsen und/oder Beschleunigen durch einen Computer anstatt durch einen Fahrer befohlen werden. In einer Anzahl an Beispielen können Teile des Systems 70 in dem elektronischen Steuerungssystem 91 beinhalten oder mit diesem gekoppelt sein.
In einer Anzahl an Beispielen kann die elektrische Maschine 72 mit Energie von der Energiequelle 74 versorgt werden, um das Fahrzeug 88 anzutreiben. Zum Beispiel kann die Leistungswandlerkomponente 76, die ein DC/DC-Wandler sein kann, von der Leistungsquelle 74 Gleichspannung zugeführt werden, der die DC-Spannung erhöhen kann. In diesem Beispiel kann die DC-Leistung mit erhöhter Spannung durch die Leistungswandlerkomponente 78, die als ein Wechselrichter arbeiten kann, in eine AC-Leistung umgewandelt werden. Die AC-Leistung kann der elektrischen Maschine 72 zugeführt werden, um eine gewünschte Drehzahl und/oder ein gewünschtes Drehmoment zu erzeugen. In einer Anzahl an Beispielen kann die elektrische Maschine durch die Räder 90 über die Antriebswellen 95 angetrieben werden, die verwendet werden können, um die Energiequelle 74 zu laden, wie beispielsweise beim regenerativen Bremsen. In diesen Beispielen können die Leistungswandlerkomponenten 76, 78 bidirektional arbeiten.
In einer Anzahl an Beispielen kann die elektrische Maschine 72 mit einer Spannung und einem Strom durch das System 70 versorgt werden, um erforderliche Arbeitspunkte bereitzustellen. Zum Beispiel kann die elektrische Maschine 72 gesteuert werden, um eine Drehmoment- und/oder Drehzahlausgabe zu liefern, um die Arbeitspunkte für ermittelte Betriebsbedingungen bereitzustellen, die konsistent sein oder variieren können. In einer Anzahl an Beispielen können Leistungskurven der elektrischen Maschine 72 definiert werden, wie durch eine experimentelle Sammlung von Daten, zum Beispiel durch charakteristisches Testen. Wie unter Bezugnahme auf 4 gezeigt, können in einer Anzahl an Beispielen Daten, wie zum Beispiel von der elektrischen Maschine 72, bei mehreren Spannungen gesammelt werden, um MTPA-Kurven von Drehmoment-Drehzahlpunkten auf einer Drehmoment-Drehzahl-Kurve zu erzeugen. In 4 kann das Drehmoment auf der vertikalen Achse 102 dargestellt werden, beispielsweise in Newton-Metern, und die Drehzahl kann auf der horizontalen Achse 104 dargestellt werden, beispielsweise in Umdrehungen pro Minute. In einer Anzahl an Beispielen können die Diagrammpunkte verbunden sein, um MTPA-Kurven als Leistungskurvenrepräsentationen für jede Spannung zu entwickeln. Die Kurven können in andere Repräsentationen, beispielsweise Tabellen, Formeln, Karten, Modelle und/oder jedes andere geeignete Format für Speicher-, Referenz- und Bewertungszwecke umgewandelt werden. Die Repräsentationen können in Steuerungen gespeichert werden, wie in der/den Steuerung(en) 80, 82, beispielsweise im Speicher. Daten können bei verschiedenen Drehzahlen für unterschiedliche Spannungen gesammelt werden. In diesen Beispielen können die Drehzahlen von null bis ungefähr 5500 Umdrehungen pro Minute reichen. Die verwendeten Drehzahlen hängen von einer bestimmten Anwendung ab, und der Bereich kann entsprechend variieren. In diesen Beispielen können die Spannungen im Bereich von 150 bis 400 V liegen. Die Spannungen hängen von einer bestimmten Anwendung ab, und der Bereich kann entsprechend variieren. Wie in 4 gezeigt, können bei einer Anzahl an Beispielen Kurven für 150 V bei Datensatz 110, 200 V bei Datensatz 112, 250 V bei Datensatz 114, 300 V bei Datensatz 116, 350 V bei Datensatz 118 und 400 V bei Datensatz 120 erzeugt werden. In diesen Beispielen kann 150 V die minimale Spannung und 400 V die maximale Spannung sein. In diesen Beispielen können Daten für vier Diagramme zwischen den Daten gesammelt werden, die für die minimale und maximale Spannung gesammelt wurden, aber dieses sollte beachtet werden, dass eine beliebige Anzahl an Kurven für die gewünschten Effizienz-/Spannungsinkremente der Anwendung erzeugt werden kann.
In einer Anzahl an Beispielen können Verfahren ausgeführt werden, um einen optimalen Spannungsbefehl für einen gegebenen Drehmoment-Drehzahl-Arbeitspunkt zu ermitteln, wie dieses weiter in Bezug auf das in 5 dargestellte Flussdiagramm beschrieben ist. Die Verfahren 130 können in Schritt 132 initiiert werden. Zu Schritt 134 fortschreitend, können Daten von dem System, das unter Verwendung dieser Verfahren 130 betrieben wird, gesammelt werden. Zum Beispiel können Daten von der elektrischen Maschine 72 des Systems 70 oder einer repräsentativen Probe davon unter Verwendung eines geeigneten Charakterisierungsverfahrens gesammelt werden. Zum Beispiel kann die Motorcharakterisierung bei einer gegebenen Spannung durchgeführt werden, indem Strominkremente von null bis zum maximalen Nennstrom angelegt werden. Ein Durchlauf kann zwischen einer Hauptachse des Motors und dem Stromvektor für einen gegebenen Referenzrahmen, beispielsweise den d-q-Rahmen des Motors, durchgeführt werden. Fortschreitend zu Schritt 136 kann bei jedem Strom das maximale Drehmoment und der Drehzahlpunkt aufgezeichnet werden. Zum Beispiel, wie in 4 gezeigt, kann die Datensammlung bei 250 V den Datensatz 114 erzeugen, wobei jeder Punkt die maximalen Drehmoment- und Drehzahlkombinationen darstellt, ohne in den Feldschwächebereich bei der gegebenen Spannung von 250 V einzutreten. Der Datensatz 114 kann eine MTPA-Kurve einer elektrischen Maschine, beispielsweise der elektrischen Maschine 72, definieren, wenn diese bei 250 V betrieben wird. In ähnlicher Weise können die Datensätze 110, 112, 116, 118 und 120 gesammelt werden. Punkte in dem/den Datensatz/- sätzen können verbunden werden, um eine kontinuierliche MTPA-Kurve oder -Kurven zu definieren. In einer Anzahl an Beispielen kann der Datensatz/können die Datensätze als kontinuierliche Wellenform anstelle von diskreten Punkten erzeugt werden. In einer Anzahl an Beispielen können die MTPA-Kurven, die durch die Datensätze für jede getestete Spannung definiert sind, als eine Repräsentation der MPTA-Kurve in einer zugänglichen Form angeordnet sein und in einer Steuerung wie etwa der/den Steuerung(en) 80, 82 gespeichert sein. In einigen Beispielen kann ein Formular eine Nachschlagetabelle oder Tabellen sein. In einer Anzahl an Beispielen können die Schritte 132-136 während einer Entwicklungsphase ausgeführt und können in das Produkt programmiert werden, das die Verfahren 130 verwendet, zum Beispiel in das System 70.
In einer Anzahl an Beispielen können die Verfahren 130 bei Schritt 138 fortgesetzt werden, wo beispielsweise der Zielarbeitspunkt der elektrischen Maschine 72 ermittelt wird. In einer Anwendung, in der die elektrische Maschine 72 ein Traktionsmotor eines Fahrzeugs ist, können die Drehmoment- und Drehzahlfaktoren, die zum Anpassen an den Zielarbeitspunkt erforderlich sind, von einer verfügbaren fahrzeugeigenen Quelle abgelesen werden. Zum Beispiel kann das Fahrzeug in einem gegenwärtigen Zustand betrieben werden, und ein Drehmoment und eine Drehzahl, die von der elektrischen Maschine 72 benötigt werden, um sich zu dem Zielarbeitspunkt zu bewegen, können durch das Antriebssystem des Fahrzeugs als Folge verschiedener Eingaben, wie z. Gaspedal, Fahrzeugdrehzahl, Zustand des Antriebssystems usw., ermittelt werden. Mit den erhaltenen Arbeitspunktwerten können die Verfahren 130 bei Schritt 140 fortfahren, wo das Drehmoment und die Drehzahl, die erforderlich sind, um zu dem Zielarbeitspunkt zu gelangen, mit den gespeicherten Daten verglichen werden. Zum Beispiel können das Drehmoment und die Drehzahl mit jeder aufgezeichneten Repräsentation der MTPA-Kurven verglichen werden, die zum Beispiel in der/den Steuerung(en) 80, 82 gespeichert sind. Zu Schritt 142 fortschreitend kann ein minimaler Spannungswert, wie vorstehend beschrieben, vorermittelt werden. Es kann ermittelt werden, ob der Zielarbeitspunkt (Drehmoment und Drehzahl) kleiner als die gespeicherte Repräsentation der MTPA-Kurve für die minimale Spannung ist, z. B. innerhalb des MTPA-Bereichs der minimalen Spannung des Systems. Zum Beispiel kann, mit Bezug auf 1, die Bestimmung auswerten, ob der Zielarbeitspunkt innerhalb des MTPA-Bereichs 60 liegt. Wenn positiv festgestellt wird, dass der Zielarbeitspunkt innerhalb des MTPA-Bereichs der minimalen Spannung des Systems liegt, können die Verfahren 130 mit Schritt 144 fortfahren, wo ein Spannungsbefehl mit einer Größe erzeugt wird, die gleich der minimalen Spannung ist. Zum Beispiel wird unter Verwendung des Systems 70 mit einer minimalen Betriebsspannung von 150 V ein Spannungsbefehl gesendet, um die elektrische Maschine 72 bei 150 V zu betreiben. Von Schritt 144 können die Verfahren 130 fortfahren, den Zyklus in Schritt 146 zu beenden.
Um zu Schritt 142 zurückzukehren, wenn die Bestimmung negativ ist und der ZielArbeitspunkt nicht innerhalb des MTPA-Bereichs der minimalen Spannung des Systems liegt, können die Verfahren 130 mit Schritt 148 fortfahren. Ein maximaler Spannungswert kann, wie vorstehend beschrieben, vorermittelt werden. In Schritt 148 kann eine Bestimmung vorgenommen werden, ob der Zielarbeitspunkt (Drehmoment und Drehzahl) über der MTPA-Kurve der maximalen Spannung des Systems liegt. Zum Beispiel kann, mit Bezug auf 1, die Bestimmung auswerten, ob der Zielarbeitspunkt über der MTPA-Kurve 56 liegt (im Allgemeinen rechts stehend). Wenn positiv festgestellt wird, dass der Zielarbeitspunkt über der MTPA-Kurve der maximalen Systemspannung liegt, können die Verfahren 130 mit Schritt 150 fortfahren, wo ein Spannungsbefehl erzeugt wird, um bei maximaler Spannung zu arbeiten. Zum Beispiel wird unter Verwendung des Systems 70 mit einer maximalen Betriebsspannung von 400 V ein Spannungsbefehl erzeugt, um die elektrische Maschine 72 bei 400 V zu betreiben. Von Schritt 150 können die Verfahren 130 fortfahren, den Zyklus in Schritt 146 zu beenden. Zurück zu Schritt 148, wenn die Bestimmung negativ ist und der Zielarbeitspunkt nicht über der MTPA-Kurve der maximalen Systemspannung liegt, bedeutet dies, dass der Zwischenbereich des Systems involviert ist. Zum Beispiel würde, mit Bezug auf 1, der Arbeitspunkt in den Zwischenbereich 64 fallen. An diesem Punkt können die Verfahren 130 mit Schritt 152 fortfahren.
Bei einer Anzahl an Beispielen kann bei Schritt 152 eine Bestimmung durchgeführt werden, welche Spannungswahl unter den inkrementellen Spannungen, die zwischen den minimalen und maximalen Spannungen des Systems ausgewählt werden, die optimale Spannung für den Betrieb bei dem Zielarbeitspunkt ist. Der Zielarbeitspunkt (Drehmoment- und Drehzahlfaktoren) kann mit den gespeicherten Daten für jede Spannung verglichen werden, und beispielsweise kann durch Interpolation die optimale Spannung ausgewählt werden. Zum Beispiel kann die niedrigste Spannung ausgewählt werden, bei der das System bei der MTPA-Steuerung bei dem Zielarbeitspunkt ohne Aufrufen der Feldschwächeregelung arbeiten wird. In einer Anzahl an Beispielen kann dies erreicht werden, indem die Datenpunkte für den Zielarbeitspunkt mit Datenpunkten für einzelne MTPA-Kurven, die im Speicher gespeichert sind, verglichen werden. Die MTPA-Kurve, die der niedrigsten Spannung entspricht, die in den gespeicherten Abtastwerten verfügbar ist, wobei der Zielarbeitspunkt kleiner als die MTPA-Kurvenrepräsentation ist, kann ausgewählt werden, um die Spannungsbefehlsgröße zu minimieren, während diese unter MTPA-Steuerung ohne Feldschwächeregelungen verbleibt. Wenn die Spannungsauswahl ermittelt ist, können die Verfahren 130 zu Schritt 154 weitergehen, wo ein Befehl zum Betrieb bei der ausgewählten Spannung erzeugt wird. Es versteht sich, dass die ausgewählte Spannung zwischen der minimalen und der maximalen Spannung liegen wird, und dass die Anzahl der ausgewählten und im Speicher gespeicherten Spannungsinkremente die Gesamtsystemeffizienz beeinflussen wird. Es sollte auch verstanden werden, dass die Anzahl der ausgewählten Inkremente beeinflussen kann, wie oft sich der Spannungspegel, bei dem das System arbeitet, ändern kann. Von Schritt 154 können die Verfahren 130 den Zyklus in Schritt 146 beenden. In einer Anzahl an Beispielen haben Tests gezeigt, dass durch die Verfahren 130 erzielte Effizienzverbesserungen bei einem gegebenen Arbeitspunkt bis zu 18,05 % betragen können, verglichen mit dem Betrieb desselben Traktionsmotors an diesem Arbeitspunkt ohne die Verwendung der Verfahren 130.
Durch die vorhergehenden Beispiele können optimale Spannungsbefehle durch Verfahren erzeugt werden, die die Verwendung der MPTA-Steuerung verbessern. Während Beispiele beschrieben sind, sollte bedacht werden, dass eine große Anzahl an Variationen vorhanden ist. Es sollte auch ebenfalls bedacht werden, dass die Beispiele den Umfang, die Anwendbarkeit oder die Konfigurationen in keiner Weise beschränken sollen. Vielmehr stellt die vorstehende ausführliche Beschreibung den Sachverständigen auf dem Fachgebiet einen geeigneten Leitplan zur Implementierung eines Aspektes bzw. von Aspekten dieser Beispiele bereit. Es versteht sich, dass verschiedene Änderungen an der Funktion und der Anordnung von Elementen vorgenommen werden können, die in einem Beispiel beschrieben sind, ohne vom Umfang abzuweichen, wie in den beigefügten Ansprüchen dargelegt.

Claims

Verfahren, umfassend: das Bereitstellen eines Systems, das in Reaktion auf einen Spannungsbefehl arbeitet das Ermitteln einer minimalen Spannung für den Spannungsbefehl; das Ermitteln einer maximalen Spannung für den Spannungsbefehl; das Ermitteln einer ersten Repräsentation einer ersten Leistungskurve, die der minimalen Spannung entspricht; das Ermitteln einer zweiten Repräsentation einer zweiten Leistungskurve, die der maximalen Spannung entspricht; das Erhalten eines Arbeitspunkts, der durch den Spannungsbefehl erreicht werden soll, Auswerten, ob der Arbeitspunkt zwischen den ersten und zweiten Repräsentationen liegt; und wenn der Arbeitspunkt zwischen den ersten und der zweiten Repräsentationen liegt, das Interpolieren zwischen der ersten und der zweiten Repräsentationen, um eine Größe des Spannungsbefehls zu ermitteln.
Verfahren nach Anspruch 1, worin der Arbeitspunkt auf einem Drehmomentfaktor basiert und worin das Interpolieren zwischen der ersten und der zweiten Repräsentation zum Ermitteln der Größe des Spannungsbefehls das Interpolieren auf Grundlage des Drehmomentfaktors umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, worin der Arbeitspunkt auf einem Drehmomentfaktor basiert und worin das Interpolieren zwischen der ersten und der zweiten Repräsentation zum Ermitteln der Größe des Spannungsbefehls das Interpolieren auf Grundlage des Drehmomentfaktors umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, worin der Arbeitspunkt auf einem Drehmomentfaktor basiert und worin das Interpolieren zwischen der ersten und der zweiten Repräsentation zum Ermitteln der Größe des Spannungsbefehls das Interpolieren auf Grundlage des Drehmomentfaktors umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, umfassend: das Ermitteln, ob der Arbeitspunkt Faktoren aufweist, die geringer als die erste Repräsentation sind; und Einstellen der Größe auf die minimale Spannung, wenn die Faktoren kleiner als die erste Repräsentation sind.
Verfahren nach Anspruch 1, umfassend: das Ermitteln, ob der Arbeitspunkt Faktoren aufweist, die größer sind als die zweite Repräsentation; und Einstellen des Spannungsbefehls auf die maximale Spannung, wenn die Faktoren größer als die zweite Repräsentation sind.
Verfahren nach Anspruch 1, umfassend: das Ermitteln der ersten Leistungskurve und der zweiten Leistungskurve aus Ergebnissen einer charakteristischen Prüfung; und Speichern der Ergebnisse der charakteristischen Prüfung als Repräsentationen, um bei der Bewertung, ob der Arbeitspunkt zwischen der ersten Repräsentation und der zweiten Repräsentation liegt, als Referenz zu dienen.
Verfahren nach Anspruch 1, umfassend: das Ermitteln zusätzlicher Repräsentationen zwischen der ersten Repräsentation und der zweiten Repräsentation, worin jede der zusätzlichen Repräsentationen einer diskreten Leistungskurve entspricht, die einer diskreten Spannung zwischen der minimalen Spannung und der maximalen Spannung entspricht.
Verfahren nach Anspruch 1, umfassend: das Bereitstellen einer elektrischen Maschine, worin die Repräsentationen einer maximalen Drehzahl zum Betreiben der elektrischen Maschine bei einer entsprechenden Spannung umfassen, ohne eine Feldschwächeregelung in der elektrischen Maschine weiterzugeben.
Verfahren nach Anspruch 9, worin die Feldschwächung das Übertragen einer Stromkomponente in der elektrischen Maschine umfasst, um deren Magnetfeld zu schwächen.