DE102020202381A1 - Method for operating an electrical machine of a motor vehicle - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Maschine eines Kraftfahrzeugs, welche elektrische Maschine für den Betrieb mit wenigstens einem elektrischen Energiespeicher gekoppelt ist, wobei die elektrische Maschine mittels einer Steuerungseinrichtung in Abhängigkeit einer Leistungsanforderung gesteuert wird, wobei die elektrische Maschine in einem Betriebszustand, in dem keine Leistung von der elektrischen Maschine abgerufen wird, in einen Ruhezustand versetzt wird, in dem der die elektrische Maschine speisende Strom auf null gesetzt wird.A method for operating an electrical machine of a motor vehicle, which electrical machine is coupled for operation with at least one electrical energy store, the electrical machine being controlled by means of a control device as a function of a power requirement, the electrical machine being in an operating state in which no power from the electrical machine is called up, is placed in a rest state in which the current feeding the electrical machine is set to zero.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Maschine eines Kraftfahrzeugs, welche elektrische Maschine für den Betrieb mit wenigstens einem elektrischen Energiespeicher gekoppelt ist, wobei die elektrische Maschine mittels einer Steuerungseinrichtung in Abhängigkeit einer Leistungsanforderung gesteuert wird.The invention relates to a method for operating an electrical machine of a motor vehicle, which electrical machine is coupled for operation with at least one electrical energy store, the electrical machine being controlled by means of a control device as a function of a power requirement.

Verfahren zum Betreiben von elektrischen Maschinen von Kraftfahrzeugen sind grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt. Die elektrische Maschine wird dabei mittels einer Steuerungseinrichtung in Abhängigkeit einer Leistungsanforderung gesteuert, beispielsweise um ein definiertes Drehmoment bereitzustellen. Ferner sind Betriebszustände bekannt, in denen von der elektrischen Maschine kein Drehmoment abgerufen wird, also letztlich keine Leistung von der elektrischen Maschine angefordert wird, die elektrische Maschine jedoch dennoch bestromt wird. Insbesondere können in derartigen Betriebszuständen verschiedene Fahrzustände des Kraftfahrzeugs ermöglicht werden, beispielsweise kann obwohl kein Drehmoment explizit von der elektrischen Maschine abgerufen wird, ein gewisses Drehmoment erzeugt werden, beispielsweise um die Schleppverluste des Rotors der elektrischen Maschine oder mechanische Verluste im Antriebsstrang durch die elektrische Maschine zumindest teilweise auszugleichen.Methods for operating electrical machines in motor vehicles are basically known from the prior art. The electrical machine is controlled by means of a control device as a function of a power requirement, for example in order to provide a defined torque. Furthermore, operating states are known in which no torque is requested from the electrical machine, that is to say, ultimately, no power is requested from the electrical machine, but the electrical machine is still energized. In particular, different driving states of the motor vehicle can be enabled in such operating states, for example, although no torque is explicitly requested from the electrical machine, a certain torque can be generated, for example to reduce the drag losses of the rotor of the electrical machine or mechanical losses in the drive train by the electrical machine partially offset.

Da die elektrische Maschine in einem solchen Betriebszustand stets bestromt wird, wird Energie verbraucht, obwohl beispielsweise ein Bereitstellen von Drehmoment seitens der elektrischen Maschine von einem Benutzer des Kraftfahrzeugs nicht gewünscht ist. Die elektrische Maschine kann in derartigen Betriebszuständen sonach nicht optimal im Hinblick auf ihre Effizienz betrieben werden.Since the electrical machine is always supplied with current in such an operating state, energy is consumed, although, for example, a user of the motor vehicle does not want the electrical machine to provide torque. The electrical machine can therefore not be operated optimally in terms of its efficiency in such operating states.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein demgegenüber verbessertes Verfahren anzugeben, das insbesondere einen effizienteren Betrieb der elektrischen Maschine ermöglicht.The invention is based on the object of specifying a method which is improved in comparison and which, in particular, enables more efficient operation of the electrical machine.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.The object is achieved by a method with the features of claim 1. Advantageous refinements are the subject of the subclaims.

Wie zuvor beschrieben, betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Maschine eines Kraftfahrzeugs. Die elektrische Maschine kann für den Betrieb mit wenigstens einem elektrischen Energiespeicher gekoppelt sein, der die elektrische Maschine mit elektrischer Energie speisen kann. Insbesondere kann die elektrische Maschine aus dem elektrischen Energiespeicher bestromt werden, sodass die elektrische Maschine in Abhängigkeit einer Leistungsanforderung ein definiertes Drehmoment bereitstellen kann.As described above, the invention relates to a method for operating an electrical machine of a motor vehicle. For operation, the electrical machine can be coupled to at least one electrical energy store, which can feed the electrical machine with electrical energy. In particular, the electrical machine can be supplied with current from the electrical energy store, so that the electrical machine can provide a defined torque as a function of a power requirement.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass die elektrische Maschine in einem Betriebszustand, in dem keine Leistung von der elektrischen Maschine abgerufen wird, in einen Ruhezustand versetzt wird, in dem der die elektrische Maschine speisende Strom auf null gesetzt wird. Entsprechend wird in einem solchen Betriebszustand, in dem keine Leistung von der elektrischen Maschine abgerufen wird bzw. kein Drehmoment von der elektrischen Maschine bereitgestellt werden muss, ein Ruhezustand seitens der elektrischen Maschine eingenommen, in dem die elektrische Maschine nicht bestromt wird. Die Steuerungseinrichtung kann somit einen Ruhezustand starten bzw. die elektrische Maschine in einen Ruhezustand versetzen und entsprechend den an die elektrische Maschine bereitgestellten Strom auf null setzen. Somit kann bei einer Nulllastanforderung die Bestromung der elektrischen Maschine ausgesetzt werden, sodass letztlich Energie gespart werden kann, die üblicherweise für ein „Mitdrehen“ bzw. einen Ausgleich mechanischer Verluste durch die elektrische Maschine verwendet wird.The invention is based on the knowledge that, in an operating state in which no power is drawn from the electrical machine, the electrical machine is put into an idle state in which the current feeding the electrical machine is set to zero. Correspondingly, in such an operating state in which no power is requested from the electrical machine or no torque has to be provided by the electrical machine, the electrical machine assumes an idle state in which the electrical machine is not energized. The control device can thus start an idle state or put the electrical machine into an idle state and correspondingly set the current provided to the electrical machine to zero. Thus, in the event of a no-load requirement, the power supply to the electrical machine can be suspended, so that ultimately energy can be saved that is usually used for "co-rotating" or for compensating mechanical losses by the electrical machine.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass in dem Betriebszustand, in dem keine Leistung von der elektrischen Maschine abgerufen wird, wenigstens ein der elektrischen Maschine zugeordneter Wechselrichter gesperrt wird. Es erfolgt sonach keine Taktung in dem Wechselrichter bzw. durch den Wechselrichter, sodass eine weitere Stromeinsparung bzw. Energieeinsparung erreicht werden kann. Der Wechselrichter liegt sonach mit offenen Klemmen vor, sodass die Komponenten des Wechselrichters ebenfalls nicht bestromt werden müssen, wodurch sich in dem Ruhezustand der elektrischen Maschine zusätzliche Energie einsparen lässt.According to an advantageous embodiment of the method, it can be provided that in the operating state in which no power is requested from the electrical machine, at least one inverter assigned to the electrical machine is blocked. There is therefore no clocking in the inverter or by the inverter, so that further power savings or energy savings can be achieved. The inverter is therefore present with open terminals, so that the components of the inverter also do not have to be energized, which means that additional energy can be saved in the idle state of the electrical machine.

Ferner kann bei dem Verfahren vorgesehen sein, dass wenigstens eine elektrische Schalteinrichtung, insbesondere eine Leistungselektronik, in dem Betriebszustand, in dem keine Leistung von der elektrischen Maschine abgerufen wird, in einen Ruhezustand versetzt wird. Die elektrische Schalteinrichtung bzw. die Leistungselektronik, die der elektrischen Maschine zugeordnet ist, kann sonach in einen Ruhezustand versetzt werden, in dem beispielsweise nur eine Grundversorgungsspannung anliegt. Mit anderen Worten kann der Umfang in dem die Leistungselektronik betrieben wird, deutlich reduziert werden, da, wie zuvor beschrieben, der Wechselrichter gesperrt und die elektrische Maschine in einem Ruhezustand vorliegt. Die elektrische Leistung der Schalteinrichtung kann in dem Ruhezustand insbesondere unterhalb von 10 W betragen, insbesondere zwischen 1 W und 2 W liegen. Dadurch kann, insbesondere im Hinblick auf rein elektrisch betriebene Kraftfahrzeuge ein weiteres Einsparpotenzial erreicht werden.Furthermore, it can be provided in the method that at least one electrical switching device, in particular power electronics, is put into an idle state in the operating state in which no power is requested from the electrical machine. The electrical switching device or the power electronics that are assigned to the electrical machine can therefore be put into an idle state in which, for example, only a basic supply voltage is applied. In other words, the extent to which the power electronics are operated can be significantly reduced since, as described above, the inverter is blocked and the electrical machine is in an idle state. The electrical power of the switching device can be in particular below 10 W, in particular between 1 W and 2 W, in the idle state. As a result, especially in the With regard to purely electrically powered vehicles, a further potential for savings can be achieved.

Die elektrische Maschine kann dabei in Abhängigkeit einer Grenzbedingung, insbesondere eines Zustandsparameters der elektrischen Maschine, in den Ruhezustand versetzt und/oder in dem Ruhezustand gehalten werden. Letzten Endes kann dadurch in Abhängigkeit einer Grenzbedingung entschieden werden, ob die elektrische Maschine in den Ruhezustand versetzt wird und/oder ob die elektrische Maschine in dem Ruhezustand gehalten werden kann. Die Grenzbedingung kann dabei mehrere Parameter bzw. Einflüsse berücksichtigen, wobei insbesondere ein Zustandsparameter der elektrischen Maschine, der die elektrische Maschine hinsichtlich einer ihrer Betriebsgrößen charakterisieren kann, berücksichtigt wird. Beispielsweise kann der Zustandsparameter angeben, welche Spannung die elektrische Maschine bei gesperrtem Wechselrichter induziert bzw. für welche Spannungen das elektrische System, dem die elektrische Maschine zugeordnet ist bzw. das die elektrische Maschine aufweist, ausgelegt ist.The electrical machine can be put into the idle state and / or kept in the idle state as a function of a boundary condition, in particular a state parameter of the electrical machine. Ultimately, depending on a boundary condition, a decision can be made as to whether the electrical machine is put into the idle state and / or whether the electrical machine can be kept in the idle state. The boundary condition can take into account several parameters or influences, in particular one state parameter of the electrical machine, which can characterize the electrical machine with regard to one of its operating variables, is taken into account. For example, the state parameter can indicate which voltage the electrical machine induces when the inverter is disabled or for which voltages the electrical system to which the electrical machine is assigned or which the electrical machine has is designed.

Die elektrische Maschine, insbesondere eine permanenterregte Synchronmaschine, kann in Abhängigkeit einer Grenzdrehzahl, insbesondere unterhalb einer Grenzdrehzahl, in den Ruhezustand versetzt und/oder in dem Ruhezustand gehalten werden. Gemäß dieser Ausgestaltung ist es möglich, eine Grenzdrehzahl zu definieren, wobei unterhalb der Grenzdrehzahl der elektrischen Maschine ein Versetzen der elektrischen Maschine in den Ruhezustand bzw. ein Halten der elektrischen Maschine in dem Ruhezustand möglich ist. Wird die elektrische Maschine sonach in den Ruhezustand versetzt und durch weitere Komponenten des Antriebsstrangs mitbewegt, kann der Ruhezustand gehalten werden bzw. kann die elektrische Maschine in den Ruhezustand versetzt werden, solange die aktuelle Drehzahl der elektrischen Maschine die definierte Grenzdrehzahl nicht übersteigt.The electrical machine, in particular a permanently excited synchronous machine, can be put into the idle state and / or kept in the idle state as a function of a limit speed, in particular below a limit speed. According to this refinement, it is possible to define a limit speed, with the electrical machine being able to be placed in the idle state or the electrical machine kept in the idle state below the limit speed of the electrical machine. If the electrical machine is put into the idle state and moved along by other components of the drive train, the idle state can be kept or the electrical machine can be put into the idle state as long as the current speed of the electrical machine does not exceed the defined limit speed.

Durch die definierte Grenzdrehzahl kann sichergestellt werden, dass die bei der definierten Grenzdrehzahl induzierte Spannung keine Gefahr für das elektrische System, beispielsweise die elektrische Maschine bzw. für den der elektrischen Maschine zugeordneten Energiespeicher darstellt, sondern ein Betrieb der elektrischen Maschine in dem Ruhezustand problemlos möglich ist. Wird die definierte Grenzdrehzahl überschritten, ist es möglich, die elektrische Maschine nicht in den Ruhezustand zu versetzen bzw. die elektrische Maschine aus dem Ruhezustand wieder in den Normalzustand zu überführen, indem beispielsweise Leistungselektronik aus dem Ruhezustand „geweckt“ wird und die Taktung seitens des Wechselrichters wieder aufgenommen wird.The defined limit speed ensures that the voltage induced at the defined limit speed does not pose a risk to the electrical system, for example the electrical machine or the energy storage device assigned to the electrical machine, but rather that the electrical machine can be operated without any problems in the idle state . If the defined limit speed is exceeded, it is possible not to put the electrical machine into the idle state or to switch the electrical machine from the idle state back to the normal state, for example by "waking up" power electronics from the idle state and clocking the inverter is resumed.

Des Weiteren ist es ebenso möglich, dass die elektrische Maschine, insbesondere eine permanenterregte Synchronmaschine, in Abhängigkeit eines Zustandsparameters eines mit der elektrischen Maschine gekoppelten Energiespeichers in den Ruhezustand versetzt und/oder einem Ruhezustand gehalten wird. Dabei können mehrere verschiedene Parameter in den Zustandsparameter des Energiespeichers einfließen, beispielsweise für welche Spannung der Energiespeicher ausgelegt ist bzw. welche Spannung, also welchen Ladezustand, der Energiespeicher aktuell aufweist. In Abhängigkeit davon, insbesondere im Zusammenspiel mit der Grenzdrehzahl, kann anschließend ermittelt werden, ob es möglich ist, die elektrische Maschine in den Ruhezustand zu versetzen bzw. die elektrische Maschine in dem Ruhezustand zu halten. Wird in Abhängigkeit des Zustandsparameters des Energiespeichers entsprechend entschieden, dass die elektrische Maschine in den Ruhezustand versetzt oder in diesem gehalten werden kann, kann ein entsprechendes Betreiben der elektrischen Maschine in dem Ruhezustand ausgeführt werden, um Energie zu sparen.Furthermore, it is also possible for the electrical machine, in particular a permanently excited synchronous machine, to be put into the idle state and / or kept in an idle state as a function of a state parameter of an energy store coupled to the electrical machine. Several different parameters can flow into the state parameters of the energy store, for example for which voltage the energy store is designed or which voltage, that is to say which state of charge, the energy store currently has. Depending on this, in particular in conjunction with the limit speed, it can then be determined whether it is possible to put the electrical machine into the idle state or to keep the electrical machine in the idle state. If, as a function of the state parameter of the energy store, it is decided accordingly that the electrical machine can be placed in the idle state or can be kept in this state, the electrical machine can be operated in the idle state in order to save energy.

Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass die elektrische Maschine, insbesondere eine permanenterregte Synchronmaschine, in Abhängigkeit eines Ladezustands und/oder einer durch die elektrische Maschine induzierte Spannung in den Ruhezustand versetzt und/oder in dem Ruhezustand gehalten wird. Letzten Endes kann dadurch erreicht werden, dass in Abhängigkeit davon, welche Spannung durch die elektrische Maschine mit der aktuellen Drehzahl der elektrischen Maschine induziert wird, entschieden werden kann, ob der aktuelle Ladezustand des Energiespeichers ein Betreiben der elektrischen Maschine in dem Ruhezustand zulässt. Wird beispielsweise eine Grenzspannung durch die elektrische Maschine bei der aktuellen Drehzahl induzierte Spannung überschritten, kann die elektrische Maschine aus dem Ruhezustand geholt bzw. erst gar nicht in den Ruhezustand versetzt werden. Insbesondere kann dabei berücksichtigt werden, dass die durch die elektrische Maschine induzierte Spannung die aktuelle Spannung des Energiespeichers, also den Ladezustand des Energiespeichers, nicht überschreitet. In Zusammenhang mit der aktuell induzierten Spannung kann ebenfalls, wie beschrieben, eine Grenzdrehzahl definiert werden, wobei bei einer aktuellen Drehzahl der elektrischen Maschine eine Spannung unterhalb der Grenzspannung induziert wird.In particular, it can be provided that the electrical machine, in particular a permanently excited synchronous machine, is put into the idle state and / or kept in the idle state as a function of a charge state and / or a voltage induced by the electrical machine. Ultimately, it can be achieved that, depending on which voltage is induced by the electrical machine at the current speed of the electrical machine, it can be decided whether the current state of charge of the energy store allows the electrical machine to be operated in the idle state. If, for example, a limit voltage is exceeded by the voltage induced by the electrical machine at the current speed, the electrical machine can be brought out of the idle state or cannot be put into the idle state in the first place. In particular, it can be taken into account that the voltage induced by the electrical machine does not exceed the current voltage of the energy store, that is to say the state of charge of the energy store. As described, a limit speed can also be defined in connection with the currently induced voltage, a voltage below the limit voltage being induced at a current speed of the electrical machine.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass die elektrische Maschine in Abhängigkeit einer Benutzereingabe in den Ruhezustand versetzt und/oder in dem Ruhezustand gehalten wird. Nach dieser Ausgestaltung kann somit vorgesehen sein, dass der Benutzer selbst entscheiden kann, ob die elektrische Maschine in dem vorliegenden Betriebszustand in den Ruhezustand versetzt werden soll bzw. in dem Ruhezustand gehalten werden soll oder ob ein anderweitiger Betriebszustand der elektrischen Maschine, beispielsweise in Anbetracht der vorliegenden Fahrsituation, ausgewählt und die elektrische Maschine entsprechend gesteuert werden soll.According to a further embodiment of the method, it can be provided that the electrical machine is put into the idle state and / or kept in the idle state as a function of a user input. According to this embodiment, it can thus be provided that the user can decide for himself whether the electrical machine is in the present operating state Idle state should be set or should be kept in the idle state, or whether another operating state of the electrical machine, for example in consideration of the present driving situation, should be selected and the electrical machine should be controlled accordingly.

Bei dem Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Maschine kann ferner vorgesehen sein, dass die elektrische Maschine in Abhängigkeit eines Betriebszustands der elektrischen Maschine und/oder eines die elektrische Maschine aufweisen Kraftfahrzeugs in den Ruhezustand versetzt und/oder in dem Ruhezustand gehalten wird. Somit ist es möglich, die elektrische Maschine betriebszustandsabhängig bzw. fahrmodusabhängig in den Ruhezustand zu versetzen und/oder in diesem zu halten. Beispielsweise kann dies in einem reinen Verbrennermodus, in dem der Antrieb des Kraftfahrzeugs nur durch einen Verbrennungsmotor bereitgestellt werden soll oder zum Erreichen einer geringsten Verlustleistung oder im Stillstand durchgeführt werden. Ferner kann ein Segelmodus vorsehen, dass die elektrische Maschine nicht in den Ruhezustand versetzt oder in diesem gehalten wird. Das Verfahren kann ferner in einem Fehlerfall durchgeführt werden, in dem erreicht wird, dass ein Betreiben der elektrischen Maschine in dem Ruhezustand bis zu einer Maximaldrehzahl bzw. einer Maximalgeschwindigkeit möglich ist.In the method for operating an electrical machine, provision can also be made for the electrical machine to be placed in the idle state and / or kept in the idle state as a function of an operating state of the electrical machine and / or of a motor vehicle having the electrical machine. It is thus possible to put the electrical machine into the idle state and / or to keep it in this state as a function of the operating state or driving mode. For example, this can be done in a pure combustion mode, in which the drive of the motor vehicle is only to be provided by an internal combustion engine, or to achieve the lowest power loss or when the vehicle is at a standstill. Furthermore, a sailing mode can provide that the electrical machine is not put into the idle state or kept in this. The method can also be carried out in the event of a fault in which it is achieved that the electrical machine can be operated in the idle state up to a maximum speed or a maximum speed.

Daneben betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, umfassend eine elektrische Maschine und eine Steuerungseinrichtung, welche Steuerungseinrichtung zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens ausgebildet ist. Selbstverständlich sind sämtliche Vorteile, Einzelheiten und Merkmale, die in Bezug auf das Verfahren beschrieben wurden, vollständig auf die Steuerungseinrichtung bzw. das Kraftfahrzeug übertragbar.In addition, the invention relates to a motor vehicle, comprising an electrical machine and a control device, which control device is designed to carry out the described method. Of course, all of the advantages, details and features that have been described in relation to the method can be fully transferred to the control device or the motor vehicle.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Fig. erläutert. Die Fig. sind schematische Darstellungen und zeigen:

  • 1 ein Ablaufdiagramm des Verfahrens; und
  • 2 ein schematisches Diagramm.
The invention is explained below using an exemplary embodiment with reference to the figures. The figures are schematic representations and show:
  • 1 a flow chart of the method; and
  • 2 a schematic diagram.

1 zeigt ein Ablaufdiagramm des Verfahrens zum Betreiben einer elektrischen Maschine eines Kraftfahrzeugs. Das Verfahren startet schematisch in Block 1, in dem die elektrische Maschine in einem Betriebszustand betrieben wird. In Block 2 kann erfasst werden, welche Leistung von der elektrischen Maschine in dem aktuellen Betriebszustand abgerufen wird. Wird eine definierte Leistung von der elektrischen Maschine abgerufen, d.h. wird die elektrische Maschine dazu verwendet ein Drehmoment bereitzustellen, wird das Verfahren in Block 2 beendet bzw. kann in Block 2 kontinuierlich weiter erfasst werden, ob sich der aktuelle Betriebszustand ändert. 1 shows a flow chart of the method for operating an electrical machine of a motor vehicle. The procedure starts schematically in block 1 , in which the electrical machine is operated in an operating state. In block 2 it can be detected which power is called up by the electrical machine in the current operating state. If a defined power is called up from the electrical machine, ie if the electrical machine is used to provide a torque, the method is in block 2 ended or can be in block 2 continuously recorded whether the current operating status changes.

Wird in Block 2 ein Betriebszustand erfasst, in dem keine Leistung von der elektrischen Maschine abgerufen wird, also ein Betriebszustand, in dem durch die elektrische Maschine kein Drehmoment bereitgestellt wird, kann von Block 2 auf Block 3 verzweigt werden, in dem das Vorliegen einer Grenzbedingung überprüft wird. Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass die elektrische Maschine in Abhängigkeit einer Grenzbedingung, beispielsweise eines Zustandsparameters der elektrischen Maschine, in einen Ruhezustand versetzt und/oder in einem Ruhezustand gehalten wird. In dem Ruhezustand, in dem keine Leistung von der elektrischen Maschine abgerufen wird, wird die elektrische Maschine nicht bestromt. In dem Ruhezustand wird sonach der die elektrische Maschine speisende Strom auf null gesetzt.Will be in block 2 an operating state in which no power is requested from the electrical machine, that is to say an operating state in which no torque is provided by the electrical machine, can be detected by Block 2 on block 3 can be branched, in which the existence of a boundary condition is checked. In particular, it can be provided that the electrical machine is placed in an idle state and / or kept in an idle state as a function of a boundary condition, for example a state parameter of the electrical machine. In the idle state, in which no power is drawn from the electrical machine, the electrical machine is not energized. In the idle state, the current feeding the electrical machine is therefore set to zero.

Als Grenzbedingungen können insbesondere in einem Block 4 eine Grenzdrehzahl bzw. wenigstens ein Zustandsparameter der elektrischen Maschine definiert werden. Als Zustandsparameter der elektrischen Maschine bieten sich eine in Abhängigkeit der aktuellen Drehzahl der elektrischen Maschine induzierte Spannung bzw. ein elektrischer Parameter, für den das elektrische System der elektrischen Maschine ausgelegt ist, an. Beispielsweise kann überprüft werden, welchen Ladezustand der die elektrische Maschine speisende Energiespeicher aktuell aufweist, sodass eine Grenzspannung definiert werden kann, die maximal mit der elektrischen Maschine in dem Ruhezustand induziert werden kann. Daraus lässt sich die zuvor beschriebene Grenzdrehzahl ermitteln, bis zu der die elektrische Maschine in dem Ruhezustand gehalten bzw. in den Ruhezustand versetzt werden kann.As boundary conditions, in particular in a block 4th a limit speed or at least one state parameter of the electrical machine can be defined. A voltage induced as a function of the current rotational speed of the electrical machine or an electrical parameter for which the electrical system of the electrical machine is designed can be used as the state parameter of the electrical machine. For example, it can be checked which state of charge the energy store feeding the electrical machine currently has, so that a limit voltage can be defined that can be induced at most with the electrical machine in the idle state. From this, the previously described limit speed can be determined, up to which the electrical machine can be kept in the idle state or put into the idle state.

Wird entsprechend in Block 4 oder Block 3 festgestellt, dass die Grenzbedingung nicht erfüllt ist bzw. nicht mehr erfüllt ist, kann die elektrische Maschine aus dem Ruhezustand in den Normalzustand versetzt werden bzw. erst gar nicht aus dem Normalzustand in den Ruhezustand versetzt werden. Insbesondere wenn festgestellt wird, dass eine von der elektrischen Maschine bei der aktuellen Drehzahl induzierte Spannung die aktuelle Spannung des Energiespeichers, also dessen aktuellen Ladezustand, übersteigt, wird der Ruhezustand abgebrochen bzw. ein Versetzen der elektrischen Maschine in den Ruhezustand nicht durchgeführt. Ersichtlich hängen die einzelnen Grenzbedingungen Grenzdrehzahl, Grenzspannung, induzierte Spannung und Ladezustand des Energiespeichers somit miteinander zusammen, sodass insbesondere verhindert werden kann, dass die von der elektrischen Maschine induzierte Spannung eine definierte Grenzspannung, insbesondere den Ladezustand des Energiespeichers, übersteigt.Is accordingly in block 4th or block 3 found that the boundary condition is not met or is no longer met, the electrical machine can be switched from the idle state to the normal state or not even switched from the normal state to the idle state. In particular, if it is determined that a voltage induced by the electrical machine at the current speed exceeds the current voltage of the energy store, i.e. its current charge state, the idle state is canceled or the electrical machine is not switched to the idle state. It can be seen that the individual limit conditions, limit speed, limit voltage, induced voltage and state of charge of the energy store are related to one another, so that in particular it is possible to prevent the voltage induced by the electrical machine from defining a defined one Limit voltage, in particular the state of charge of the energy store, exceeds.

In 2 ist ein beispielhaftes Diagramm der induzierten Spannung „U“ über der Drehzahl „n“ der elektrischen Maschine aufgetragen. Ersichtlich besteht dabei ein definierter Zusammenhang, der durch eine Spannung 5 dargestellt ist und die Abhängigkeit der Spannung U von der Drehzahl n der elektrischen Maschine aufzeigt. In einem Bereich 6 des Diagramms, in dem die von der elektrischen Maschine induzierte Spannung 5 unterhalb einer definierten Grenzspannung 7 liegt, kann die elektrische Maschine in den Ruhezustand versetzt werden, da die Drehzahl der elektrischen Maschine die mit der Grenzspannung 7 zusammenhängende Grenzdrehzahl 8 unterschreitet. Ersichtlich werden somit die zusammenhängenden definierten Größen Grenzspannung 7 und Grenzdrehzahl 8 aktuell in dem vorliegenden Beispiel von der elektrischen Maschine nicht überschritten.In 2 an exemplary diagram of the induced voltage “U” is plotted against the speed “n” of the electrical machine. It can be seen that there is a defined relationship that is created by a tension 5 is shown and shows the dependence of the voltage U on the speed n of the electrical machine. In one area 6th of the diagram in which the voltage induced by the electrical machine 5 below a defined limit voltage 7th lies, the electrical machine can be put into the idle state, since the speed of the electrical machine corresponds to the limit voltage 7th related limit speed 8th falls below. The related, defined values of limit stress can thus be seen 7th and limit speed 8th currently not exceeded by the electrical machine in the present example.

In dem beispielhaften Diagramm ist ferner ein aktueller Ladezustand 9 des Energiespeichers in Form einer Spannung dargestellt. Ersichtlich ergibt sich zwischen der Grenzspannung 7 und der Spannung bzw. dem Ladezustand 9 des Energiespeichers eine gewisse Spannungsdifferenz 10, die als Spannungspuffer bezeichnet bzw. erachtet werden kann. Dabei wird sichergestellt, dass geringfügige Überschreitungen der Grenzspannung 7, durch die Spannung 5, die aktuell von der elektrischen Maschine induziert wird, nicht sofort zu einer Beschädigung der elektrischen Maschine bzw. des Energiespeichers führen. Bei Überschreiten der Grenzspannung 7 können somit Schalteinrichtungen der Leistungselektronik, insbesondere IGBTs oder MOS-FETs, des Wechselrichters angesteuert werden, d.h. der Ruhezustand kann abgebrochen oder nicht eingenommen werden, sodass die Taktung des Wechselrichters oder ein aktiver Kurzschluss erreicht werden kann, um ein Überschreiten der Spannung des Energiespeichers und eine potentielle Schädigung des Systems zu verhindern.The exemplary diagram also shows a current state of charge 9 of the energy store in the form of a voltage. Obviously there is between the limit voltage 7th and the voltage or the state of charge 9 of the energy store a certain voltage difference 10 , which can be designated or regarded as a voltage buffer. This ensures that the limit voltage is slightly exceeded 7th , through the tension 5 that is currently induced by the electrical machine do not immediately lead to damage to the electrical machine or the energy storage device. When the limit voltage is exceeded 7th switching devices of the power electronics, in particular IGBTs or MOS-FETs, of the inverter can thus be controlled, ie the idle state can be aborted or not assumed, so that the clocking of the inverter or an active short circuit can be achieved to prevent the voltage of the energy storage device from being exceeded and a prevent potential damage to the system.

Übersteigt die Spannung 5, die aktuell von der elektrischen Maschine induziert wird die Grenzspannung 7 bzw. wird der Rotor der elektrischen Maschine mit einer Drehzahl oberhalb der Grenzdrehzahl 8 gedreht, wird somit von Block 4 auf Block 1 verzweigt und der Ruhezustand der elektrischen Maschine wird abgebrochen bzw. die elektrische Maschine wird nicht in den Ruhezustand versetzt. In einem Bereich 11 des Diagramms in 2 wird die elektrische Maschine sonach nicht in den Ruhezustand versetzt bzw. nicht in diesem gehalten.Exceeds the tension 5 that is currently induced by the electrical machine is the limit voltage 7th or the rotor of the electrical machine is running at a speed above the limit speed 8th rotated, is thus from block 4th on block 1 branches and the idle state of the electrical machine is aborted or the electrical machine is not put into the idle state. In one area 11 of the diagram in 2 the electrical machine is therefore not put into the idle state or not kept in this state.

Stellt die Ermittlung in Block 4 jedoch fest bzw. ergibt die Ermittlung in Block 4, dass die aktuell induzierte Spannung 5 in dem Bereich 6 des Diagramm in 2 liegt, kann von dem Block 4 auf einen Block 12 (optional) verzweigt werden, in dem eine Benutzereingabe und/oder das Vorliegen eines definierten Betriebszustands oder Fahrmodus überprüft wird. Alternativ kann direkt von Block 4 auf Block 13 verzweigt werden. Gibt der aktuelle Betriebszustand der elektrischen Maschine bzw. der Fahrmodus des Kraftfahrzeugs an, dass ein Betrieb der elektrischen Maschinen im Ruhemodus nicht möglich ist, wird von Block 12 zurück auf Block 1 verzweigt, in dem das Verfahren, wie zuvor beschrieben, durchgeführt werden kann. Wählt der Benutzer jedoch den Ruhemodus aus bzw. ergibt die Überprüfung in Block 12, dass der aktuelle Betriebszustand der elektrischen Maschine bzw. der Fahrmodus des Kraftfahrzeugs ein Betreiben der elektrischen Maschine in dem Ruhezustand zulässt, wird von Block 12 auf Block 13 verzweigt, in dem der Ruhezustand ausgeführt wird.Provides the determination in block 4th however fixed or results in the determination in block 4th that the currently induced voltage 5 in that area 6th of the diagram in 2 can be from the block 4th on a block 12th (optional) can be branched, in which a user input and / or the existence of a defined operating state or driving mode is checked. Alternatively, you can go directly from block 4th on block 13th be branched. If the current operating state of the electrical machine or the driving mode of the motor vehicle indicates that the electrical machines cannot be operated in the idle mode, Block 12th back on block 1 branched, in which the method, as described above, can be carried out. However, if the user selects the sleep mode or results in the check in blocks 12th Block 12th on block 13th branches in which the hibernation is carried out.

Insbesondere kann in dem Ruhezustand, wie zuvor beschrieben, der die elektrische Maschine speisende Strom auf null gesetzt werden, die elektrische Maschine sonach nicht mehr bestromt werden. Ferner kann ein der elektrischen Maschine zugeordneter Wechselrichter ebenfalls in einen Ruhezustand versetzt werden, in dem der Wechselrichter gesperrt wird und sonach ebenfalls keine oder vergleichsweise wenig Energie verbraucht. Des Weiteren kann wenigstens eine weitere Schalteinrichtung der elektrischen Maschine bzw. die der elektrischen Maschine zugeordnet ist, in einen Ruhezustand versetzt werden, insbesondere eine Leistungselektronik.In particular, in the idle state, as described above, the current feeding the electrical machine can be set to zero, so the electrical machine can no longer be energized. Furthermore, an inverter assigned to the electrical machine can also be put into an idle state, in which the inverter is blocked and accordingly also consumes no or comparatively little energy. Furthermore, at least one further switching device of the electrical machine or that is assigned to the electrical machine, in particular power electronics, can be put into an idle state.

Dabei kann vorgesehen sein, dass die wenigstens eine Schalteinrichtung weniger als 10 W in dem Ruhezustand verbraucht, insbesondere zwischen 1 W und 2 W. Selbstverständlich kann in dem Ruhezustand, der in Block 13 eingenommen wird, eine kontinuierliche Überprüfung, wie in Bezug auf die Blöcke 2, 3, 4, 12 beschrieben wurde, durchgeführt werden, insbesondere kann kontinuierlich von Block 13 auf Block 2 zurück verzweigt werden, in dem überprüft werden kann, ob der Ruhezustand der elektrischen Maschine und des Wechselrichters und der wenigstens einen Schalteinrichtung aufrechterhalten werden kann.It can be provided that the at least one switching device consumes less than 10 W in the idle state, in particular between 1 W and 2 W. Of course, in the idle state shown in block 13th is taken, a continuous review of how in relation to the blocks 2 , 3 , 4th , 12th has been described, in particular can be carried out continuously from block 13th on block 2 be branched back, in which it can be checked whether the idle state of the electrical machine and the inverter and the at least one switching device can be maintained.

Das beschriebene Verfahren kann selbstverständlich auf einer entsprechend ausgebildeten Steuerungseinrichtung bzw. durch eine solche Steuerungseinrichtung ausgeführt werden. Eine solche Steuerungseinrichtung kann beispielsweise Bestandteil eines Kraftfahrzeugs sein, das die elektrische Maschine aufweist.The described method can of course be carried out on a correspondingly designed control device or by such a control device. Such a control device can, for example, be part of a motor vehicle that has the electrical machine.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

1 - 41 - 4
Blockblock
55
Spannungtension
66th
Bereicharea
77th
GrenzspannungLimit voltage
88th
GrenzdrehzahlLimit speed
99
LadezustandState of charge
1010
SpannungsdifferenzVoltage difference
1111
Bereicharea
12, 1312, 13
Blockblock

Claims (10)

Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Maschine eines Kraftfahrzeugs, welche elektrische Maschine für den Betrieb mit wenigstens einem elektrischen Energiespeicher gekoppelt ist, wobei die elektrische Maschine mittels einer Steuerungseinrichtung in Abhängigkeit einer Leistungsanforderung gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine in einem Betriebszustand, in dem keine Leistung von der elektrischen Maschine abgerufen wird, in einen Ruhezustand versetzt wird, in dem der die elektrische Maschine speisende Strom auf null gesetzt wird.A method for operating an electrical machine of a motor vehicle, which electrical machine is coupled for operation with at least one electrical energy store, the electrical machine being controlled by means of a control device as a function of a power requirement, characterized in that the electrical machine is in an operating state in which no power is retrieved from the electrical machine, is put into an idle state in which the current feeding the electrical machine is set to zero. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Betriebszustand, in dem keine Leistung von der elektrischen Maschine abgerufen wird, wenigstens ein der elektrischen Maschine zugeordneter Wechselrichter gesperrt wird.Procedure according to Claim 1 , characterized in that in the operating state in which no power is requested from the electrical machine, at least one inverter assigned to the electrical machine is blocked. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine elektrische Schalteinrichtung, insbesondere eine Leistungselektronik, in dem Betriebszustand in einen Ruhezustand versetzt wird.Procedure according to Claim 1 or 2 , characterized in that at least one electrical switching device, in particular power electronics, is put into an idle state in the operating state. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine in Abhängigkeit einer Grenzbedingung, insbesondere eines Zustandsparameters der elektrischen Maschine, in den Ruhezustand versetzt und/oder in dem Ruhezustand gehalten wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the electrical machine is placed in the idle state and / or kept in the idle state as a function of a boundary condition, in particular a state parameter of the electrical machine. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine, insbesondere eine permanenterregte Synchronmaschine, in Abhängigkeit einer Grenzdrehzahl (8), insbesondere unterhalb einer Grenzdrehzahl (8), in den Ruhezustand versetzt und/oder in dem Ruhezustand gehalten wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the electrical machine, in particular a permanently excited synchronous machine, is placed in the idle state and / or kept in the idle state as a function of a limit speed (8), in particular below a limit speed (8). Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine, insbesondere eine permanenterregte Synchronmaschine, in Abhängigkeit eines Zustandsparameters eines mit der elektrischen Maschine gekoppelten Energiespeichers in den Ruhezustand versetzt und/oder in dem Ruhezustand gehalten wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the electrical machine, in particular a permanently excited synchronous machine, is placed in the idle state and / or held in the idle state as a function of a state parameter of an energy store coupled to the electrical machine. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine, insbesondere eine permanenterregte Synchronmaschine, in Abhängigkeit eines Ladezustands (9) und/oder einer durch die elektrische Maschine induzierte Spannung (5) in den Ruhezustand versetzt und/oder in dem Ruhezustand gehalten wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the electrical machine, in particular a permanently excited synchronous machine, is placed in the idle state and / or in the idle state depending on a state of charge (9) and / or a voltage (5) induced by the electrical machine is held. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine in Abhängigkeit einer Benutzereingabe in den Ruhezustand versetzt und/oder in dem Ruhezustand gehalten wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the electrical machine is put into the idle state and / or kept in the idle state as a function of a user input. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine in Abhängigkeit eines Betriebszustands der elektrischen Maschine und/oder eines die elektrische Maschine aufweisenden Kraftfahrzeugs in den Ruhezustand versetzt und/oder in dem Ruhezustand gehalten wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the electrical machine is put into the idle state and / or kept in the idle state as a function of an operating state of the electrical machine and / or of a motor vehicle having the electrical machine. Kraftfahrzeug, umfassend eine elektrische Maschine und eine Steuerungseinrichtung, die zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche ausgebildet ist.Motor vehicle, comprising an electrical machine and a control device which is designed to carry out the method according to one of the preceding claims.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102006003254A1 (en) 2006-01-24 2007-07-26 Robert Bosch Gmbh Operating method for electrical machine with pulse-controlled inverter in case of disturbance, involves switching electrical machine into de-energizing mode and into short-circuit mode
DE102013016960A1 (en) 2013-10-11 2014-07-24 Daimler Ag Inverter unit for electric machine has control device to control inverter switches and bridge switches to close, and to cause free-wheel to control one of bridge switches and other inverter switches to open in response to error signal

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