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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Motors für ein Kraftfahrzeug, bei welchem mittels eines Winkelgebers des elektrischen Motors eine Rotorposition eines Rotors des elektrischen Motors relativ zu einem Stator des elektrischen Motors bestimmt wird und bei welchem mittels einer elektronischen Recheneinrichtung in Abhängigkeit der bestimmten Rotorposition ein Steuersignal für eine Ansteuerschaltung zum Ansteuern des elektrischen Motors erzeugt wird. Ferner betrifft die Erfindung einen elektrischen Motor.
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Um einen möglichst guten Wirkungsgrad bei einem elektrischen Motor erzielen zu können, muss bei einer Ansteuerschaltung für den Motor die exakte Rotorposition des elektrischen Motors bekannt sein. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass mittels einer Antriebsachse des elektrischen Motors ein automatisches Einlernen der Winkelgeberposition des elektrischen Motors an der Ansteuerschaltung relativ zur Rotorposition durchgeführt werden kann.
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Es ist bekannt, dass die Winkelgeberposition herausgemessen wird und beispielsweise in einer elektronischen Recheneinrichtung zum Erzeugen des Steuersignals für die Ansteuerschaltung einprogrammiert wird, oder dass der elektrische Motor lastfrei laufen kann, damit die Ansteuerschaltung die Winkelgeberposition ermitteln kann.
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Des Weiteren offenbart die
DE 10 2017 101 746 A1 eine Vorrichtung zum Überwachen eines Winkelgebers auf einem drehbaren Element. Die Vorrichtung beinhaltet eine Steuerung einschließlich einer Mikroprozessorschaltung und einer Schnittstellenschaltung verbunden mit dem Winkelgeber, worin die Mikroprozessorschaltung eine Zwei-Kern-Zentraleinheit, einen Impulsgenerator, Sigma-Delta-Analog/Digital-Wandler, eine globale Speicheinrichtung, einen internen Kommunikationsbus und einen direkte Speicherzugriffs-Vorrichtung beinhaltet. Die Mikroprozessorschaltung ist angeordnet zum Steuern des Impulsgenerators zum Erzeugen eines Anregungsimpulses, der auf die Erregerwicklung des Winkelgebers übertragbar ist und zum Steuern des Sigma-Delta-Analog/Digital-Wandlers zum Erfassen von Daten von den Sekundärwicklungen des Winkelgebers und zum Abspeichern der erfassten Daten in dem Pufferspeicher. Eine Steuerroutine wird zum Erfassen einer Hüllkurve für die erfassten Daten ausgeführt und eine Rotorstellung für den Winkelgeber wird auf der Basis der erfassten Hüllkurve erm ittelt.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren sowie einen elektrischen Motor zu schaffen, mittels welchen ein verbesserter Wirkungsgrad des elektrischen Motors realisiert werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren sowie durch einen elektrischen Motor gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Motors für ein Kraftfahrzeug, bei welchem mittels eines Winkelgebers des elektrischen Motors eine Rotorposition eines Rotors des elektrischen Motors relativ zu einem Stator des elektrischen Motors bestimmt wird und bei welchem mittels einer elektronischen Recheneinrichtung in Abhängigkeit der bestimmten Rotorposition ein Steuersignal für eine Ansteuerschaltung zum Ansteuern des elektrischen Motors erzeugt wird.
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Es ist vorgesehen, dass der Rotor mittels einer mechanische Kraft angetrieben wird und in Abhängigkeit einer dadurch induzierten Spannung die Rotorposition und eine Winkelgeberposition des Winkelgebers bestimmt wird und in Abhängigkeit davon die elektronische Recheneinrichtung zum Erzeugen des Steuersignals angelernt wird.
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Dadurch ist es ermöglicht, dass der elektrische Motor ohne diesen zu bestromen mechanisch angetrieben wird und über die induzierte Dreiphasenwechselspannung und die Signale aus dem Winkelgeber die Ansteuerschaltung die Winkelgeberposition bestimmen kann. Dadurch kann präzise und zuverlässig der Wirkungsgrad des elektrischen Motors verbessert werden.
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Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass in einem Kraftfahrzeug mit dem elektrischen Motor die Räder auf einem Rollenprüfstand, und somit mechanisch, angetrieben werden, welche dann wiederum den Rotor mittels der mechanischen Kraft beaufschlagen. Dadurch können die Rotorposition und die Winkelgeberposition bestimmt werden.
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Der Winkelgeber kann auch als Resolver bezeichnet werden. Bei dem Resolver handelt es sich insbesondere um einen Positions- und Drehzahlgeber an einer Synchronmaschine. Die Ansteuerschaltung kann insbesondere als Umrichterschaltung beziehungsweise als Inverter ausgebildet sein.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsform wird mittels eines weiteren elektrischen Motors des Kraftfahrzeugs die mechanische Kraft für den Rotor des elektrischen Motors erzeugt.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform werden eine erste mechanische Kraft des elektrischen Motors und eine zweite mechanische Kraft des weiteren elektrischen Motors für eine gemeinsame Antriebsachse des Kraftfahrzeugs erzeugt.
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Es hat sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, wenn die erste Kraft und die zweite Kraft derart erzeugt werden, dass ein Kraftschluss zwischen einer ersten Seite der gemeinsamen Antriebsachse und einer gegenüber der ersten Seite ausgebildeten zweiten Seite der gemeinsamen Antriebsachse getrennt ist. Insbesondere kann an einer ersten Seite der gemeinsamen Antriebsachse ein erster Reifen angeordnet sein und an der zweiten Seite kann ein zweiter Reifen angeordnet sein. Mit anderen Worten ist der Kraftschluss zwischen dem ersten Reifen und dem zweiten Reifen trennbar.
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Weiterhin vorteilhaft ist, wenn mittels des elektrischen Motors eine erste Kraft für eine erste Antriebsachse des Kraftfahrzeugs erzeugt wird und mittels des weiteren elektrischen Motors eine zweite Kraft für eine zur ersten Antriebsachse unterschiedliche zweite Antriebsachse erzeugt wird.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft einen elektrischen Motor für ein Kraftfahrzeug mit zumindest einem Rotor, einem Stator, einem Winkelgeber, einer elektronischen Recheneinrichtung und einer Ansteuerschaltung, wobei der elektrische Motor zum Durchführen des Verfahrens nach dem vorhergehenden Aspekt ausgebildet ist. Insbesondere wird das Verfahren mit dem elektrischen Motor durchgeführt.
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Ein nochmals weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem elektrischen Motor nach dem vorhergehenden Aspekt.
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Vorteilhafte Ausführungsformen des Verfahrens sind als vorteilhafte Ausführungsformen des elektrischen Motors anzusehen. Der elektrische Motor weist dazu gegenständliche Merkmale auf, welche eine Durchführung des Verfahrens oder einer vorteilhaften Ausgestaltungsform davon ermöglichen.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der einzigen Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Dabei zeigt die einzige Fig. eine schematische Draufsicht auf ein Kraftfahrzeug mit einer Ausführungsform eines elektrischen Motors.
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In der Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit dem gleichen Bezugszeichen versehen.
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Die Fig. zeigt in einer schematischen Draufsicht ein Kraftfahrzeug 10 mit einer Ausführungsform eines elektrischen Motors 12. Der elektrische Motor 12 weist einen Rotor 14 und einen Stator 16 auf. Ferner weist der elektrische Motor 12 einen Winkelgeber 18 auf. Mittels des Winkelgebers 18 wird eine Rotorposition des Rotors 14 relativ zu dem Stator 16 bestimmt. Mittels einer elektronischen Recheneinrichtung 20 wird in Abhängigkeit der bestimmten Rotorposition ein Steuersignal für eine Ansteuerschaltung 22 des elektrischen Motors 12 erzeugt.
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Es ist vorgesehen, dass der Rotor 14 mittels einer mechanischen Kraft angetrieben wird und in Abhängigkeit einer dadurch induzierten Spannung die Rotorposition und eine Winkelgeberposition des Winkelgebers 18 bestimmt wird und in Abhängigkeit davon die elektronische Recheneinrichtung 20 zum Erzeugen des Steuersignals angelernt wird.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass mittels eines weiteren elektrischen Motors 24 des Kraftfahrzeugs 10 die mechanische Kraft für den Rotor 14 des elektrischen Motors 12 erzeugt wird. Beispielsweise kann hierzu der weitere elektrische Motor 24 einen weiteren Rotor 14', sowie einen weiteren Stator 16' und einen weiteren Winkelgeber 18' aufweisen.
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Ferner kann der weitere elektrische Motor 24 eine weitere Ansteuerschaltung 22' aufweisen.
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Dadurch ist es ermöglicht, dass der elektrische Motor 12 ohne diesen zu bestromen mechanisch angetrieben wird und über die induzierte Dreiphasenwechselspannung und die Signale aus dem Winkelgeber 18 die Ansteuerschaltung 22 die Winkelgeberposition bestimmen kann. Dadurch kann präzise und zuverlässig der Wirkungsgrad des elektrischen Motors 12 verbessert werden.
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Der Winkelgeber 18 kann auch als Resolver bezeichnet werden. Bei dem Resolver handelt es sich insbesondere um einen Positions- und Drehzahlgeber an einer Synchronmaschine. Die Ansteuerschaltung 22 kann insbesondere als Umrichterschaltung beziehungsweise als Inverter ausgebildet sein.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass eine erste mechanische Kraft des elektrischen Motors 12 und eine zweite mechanische Kraft des weiteren elektrischen Motors 24 für eine gemeinsame Antriebsachse 26 des Kraftfahrzeugs 10 erzeugt werden. Die erste Kraft und die zweite Kraft kann beispielsweise derart erzeugt werden, dass der Kraftschluss zwischen einer ersten Seite 28 der gemeinsamen Antriebsachse 26 und einer gegenüber der ersten Seite 28 ausgebildeten zweiten Seite 30 der gemeinsamen Antriebsachse 26 getrennt ist. Mit anderen Worten kann vorgesehen sein, dass die zwei elektrischen Motoren 12, 24 derart auf die gemeinsame Antriebsachse 26 wirken, dass sie beide mechanisch gekoppelt sind aber sich der Kraftschluss zu der ersten Seite 28 und der zweiten Seite 30 trennen lässt. Insbesondere kann beispielsweise die erste Seite 28 mit einem ersten Rad 32 gekoppelt sein, und die zweite Seite 30 kann mit einem zweiten Rad 34 gekoppelt sein. Mit anderen Worten kann sich der Kraftschluss zu den Rädern 32, 34 trennen lassen. Dies ermöglicht eine Einlernprozedur im Stand, ohne das Kraftfahrzeug 10 bewegen zu müssen. Somit ist kein Drehen der Räder 32, 34 im Rahmen der Einlernprozedur notwendig.
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Ferner kann vorgesehen sein, dass mittels des elektrischen Motors 12 eine erste Kraft für die erste Antriebsachse 26 erzeugt wird und mittels des weiteren elektrischen Motors 24 eine zweite Kraft für eine zur ersten Antriebsachse 26 unterschiedlichen zweiten Antriebsachse 36 erzeugt wird.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreibend es elektrischen Motors 12 kann analog zum Betreiben des weiteren elektrischen Motors 24 genutzt werden.
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Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es somit ermöglicht, einen verbesserten Winkelgeber 18 zu erzielen, indem die Ansteuerschaltung 22 die exakte Rotorposition des Rotors 14 kennt. Die jeweiligen Antriebsachsen 26 des elektrischen Motors 12, ermöglichen ein automatisches Einlernen der Winkelgeberposition der elektrischen Motoren 12 an der Ansteuerschaltung 22, insbesondere mittels der elektronischen Recheneinrichtung 20. Die exakte Winkelgeberposition wird herausgemessen und in die Ansteuerschaltung 22, welche insbesondere auch als Umrichter oder Inverter bezeichnet werden kann, einprogrammiert oder der elektrische Motor 12 kann lastfrei laufen, um die Winkelgeberposition ermitteln zu können. Anstatt den elektrischen Motor 12 zu bestromen, wird er mechanisch angetrieben. Über die induzierte Dreiphasenwechselspannung und die Signale aus dem Winkelgeber 18 kann die Ansteuerschaltung 22, die Winkelgeberposition bestimmen. Bei einem Kraftfahrzeug 10 mit einem elektrischen Motor 12 könnte man nun die Räder 32, 34 auf einem Rollenprüfstand antreiben, um die Position zu bestimmen. Besitzt beispielsweise das Kraftfahrzeug 10 mehrere Elektromotoren, beispielsweise den elektrischen Motor 12 und den weiteren elektrischen Motor 24, dann kann die erste Ansteuerschaltung 22 den ersten Motor 12, das Kraftfahrzeug 10 auf der Rolle, oder im Fahrbetrieb antreiben und den zweiten Motor 24 beziehungsweise die zweite Ansteuerschaltung 22' exakt anlernen. Danach treibt die zweite Ansteuerschaltung 22' über den zweiten elektrischen Motor 24 das Kraftfahrzeug 10 an und der elektrische Motor 12 wird an der Ansteuerschaltung 22 angelernt. Dabei ist es unerheblich, ob die elektrischen Motoren 12, 24 auf die beiden Räder 32, 34 der gemeinsamen Achse 26 wirken, die elektrischen Motoren 12, 24 auf verschiedene Achsen 26, 36 wirken oder die elektrischen Motoren 12, 24 auf eine Achse 26 wirken.
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Insgesamt zeigt die Erfindung eine Methode zum Anlernen von einem elektrischen Motor 12 an einer Ansteuerschaltung 22.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Kraftfahrzeug
- 12
- elektrischer Motor
- 14
- Rotor
- 14'
- weiterer Rotor
- 16
- Stator
- 16'
- weiterer Stator
- 18
- Winkelgeber
- 18'
- weiterer Winkelgeber
- 20
- elektronische Recheneinrichtung
- 22
- Ansteuerschaltung
- 22'
- weitere Ansteuerschaltung
- 24
- weiterer Motor
- 26
- gemeinsame Antriebsachse
- 28
- erste Seite
- 30
- zweite Seite
- 32
- erstes Rad
- 34
- zweites Rad
- 36
- weitere Antriebsachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102017101746 A1 [0004]
