DE102020212576A1 - Device and method for controlling an electric drive system and electric drive system - Google Patents

Device and method for controlling an electric drive system and electric drive system Download PDF

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Abstract

Die vorliegende Erfindung schafft eine dynamische Anpassung von Steuerparametern für ein elektrisches Antriebssystem. Für diese dynamische Anpassung der Steuerparameter werden mittels mikroelektromechanischer Sensoren Betriebseigenschaften des elektrischen Systems überwacht und unter Verwendung der Sensordaten die Steuerparameter für die Parametrisierung der Ansteuerung des elektrischen Antriebssystems während des Betriebs und über die Lebensdauer des elektrischen Antriebssystems angepasst. Die Anpassung der Steuerparameter kann dabei insbesondere unter Verwendung von selbstlernenden Algorithmen erfolgen.The present invention provides dynamic adjustment of control parameters for an electric drive system. For this dynamic adjustment of the control parameters, operating properties of the electrical system are monitored using microelectromechanical sensors and the control parameters for parameterizing the control of the electrical drive system during operation and over the service life of the electrical drive system are adjusted using the sensor data. The adjustment of the control parameters can take place in particular using self-learning algorithms.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Regelung eines elektrischen Antriebssystems. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein elektrisches Antriebssystem mit einer solchen Vorrichtung.The present invention relates to a device and a method for controlling an electric drive system. The present invention also relates to an electric drive system with such a device.

Stand der TechnikState of the art

Elektrisch angetriebene Fahrzeuge gewinnen zunehmend an Bedeutung. Kern derartiger Fahrzeuge ist ein elektrisches Antriebssystem, welches elektrische Energie von einer Traktionsbatterie nutzt, um eine elektrische Maschine anzusteuern. Ein Verfahren zum Betreiben einer als Fahrzeugantrieb vorgesehenen elektrischen Maschine ist beispielsweise in der Druckschrift DE 10 2009 049 005 A1 beschrieben.Electrically powered vehicles are becoming increasingly important. The core of such vehicles is an electric drive system, which uses electric energy from a traction battery to control an electric machine. A method for operating an electric machine provided as a vehicle drive is described in the publication, for example DE 10 2009 049 005 A1 described.

Die Ansteuerung der elektrischen Maschine erfolgt in der Regel mittels eines elektrischen Stromrichters, der die elektrische Maschine unter Verwendung von Sollwertvorgaben, wie beispielsweise einem einzustellenden Drehmoment, ansteuert. Hierzu kann beispielsweise bei einer Serienfertigung am Ende der Produktionslinie auch eine geeignete Parametrisierung des elektrischen Antriebssystems erfolgen.The electric machine is generally controlled by means of an electric power converter, which controls the electric machine using setpoint specifications, such as a torque to be set. For this purpose, a suitable parameterization of the electric drive system can also take place, for example, in series production at the end of the production line.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention

Die vorliegende Erfindung schafft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Regelung eines elektrischen Antriebssystems, sowie ein elektrisches Antriebssystem mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.The present invention creates a device and a method for controlling an electric drive system, as well as an electric drive system with the features of the independent patent claims. Further advantageous embodiments are the subject matter of the dependent patent claims.

Demgemäß ist vorgesehen:Accordingly, it is provided:

Eine Vorrichtung zur Regelung eines elektrischen Antriebssystems mit mindestens einem mikroelektromechanischen Sensor (MEMS), einer Steuereinrichtung und einer Regeleinrichtung. Der mindestens eine MEMS ist dazu ausgelegt, Sensordaten einer durch den Sensor überwachten Sensorgröße bereitzustellen. Insbesondere kann der MEMS Sensordaten einer Sensorgröße für eine Komponente des elektrischen Antriebssystems bereitstellen. Die Steuereinrichtung ist dazu ausgelegt, Steuersignale zur Ansteuerung des elektrischen Antriebssystems zu generieren. Insbesondere kann die Steuereinrichtung die Steuersignale unter Verwendung von vorbestimmten Steuerparametern generieren. Die Regeleinrichtung ist dazu ausgelegt, die Sensordaten von dem mindestens einen MEMS zu empfangen. Ferner ist die Regeleinrichtung dazu ausgelegt, die vorbestimmten Steuerparameter für die Steuereinrichtung anzupassen. Insbesondere kann die Regeleinrichtung die vorbestimmten Steuerparameter für die Steuereinrichtung unter Verwendung der empfangenen Sensordaten anpassen.A device for controlling an electric drive system with at least one microelectromechanical sensor (MEMS), a control device and a regulating device. The at least one MEMS is designed to provide sensor data of a sensor variable monitored by the sensor. In particular, the MEMS can provide sensor data of a sensor variable for a component of the electric drive system. The control device is designed to generate control signals for controlling the electric drive system. In particular, the control device can generate the control signals using predetermined control parameters. The control device is designed to receive the sensor data from the at least one MEMS. Furthermore, the control device is designed to adapt the predetermined control parameters for the control device. In particular, the control device can adapt the predetermined control parameters for the control device using the received sensor data.

Weiterhin ist vorgesehen:Furthermore, it is provided:

Ein elektrisches Antriebssystem mit einer elektrischen Maschine, einem elektrischen Stromrichter und einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Regelung des elektrischen Antriebssystems. Der Stromrichter kann dazu ausgelegt sein, die elektrische Maschine anzusteuern. Ferner können mindestens die elektrische Maschine und der elektrische Stromrichter in einem gemeinsamen Antriebsmodul angeordnet sein. Ferner kann auch die Vorrichtung zur Regelung des elektrischen Antriebssystems gemeinsam mit der elektrischen Maschine und dem elektrischen Stromrichter in dem gemeinsamen Antriebsmodul angeordnet sein.An electric drive system with an electric machine, an electric power converter and a device according to the invention for controlling the electric drive system. The power converter can be designed to control the electrical machine. Furthermore, at least the electric machine and the electric power converter can be arranged in a common drive module. Furthermore, the device for controlling the electric drive system can also be arranged together with the electric machine and the electric power converter in the common drive module.

Schließlich ist vorgesehen:Finally it is provided:

Ein Verfahren zur Regelung eines elektrischen Antriebssystems. Das Verfahren umfasst einen Schritt zum Ansteuern des elektrischen Antriebssystems unter Verwendung von vorbestimmten Steuerparametern. Ferner umfasst das Verfahren einen Schritt zum Erfassen von Sensordaten. Die Sensordaten können insbesondere durch mindestens einen MEMS erfasst werden, der eine Sensorgröße einer Komponente des elektrischen Antriebssystems überwacht. Schließlich umfasst das Verfahren einen Schritt zum Anpassen der vorbestimmten Steuerparameter unter Verwendung der erfassten Sensordaten.A method for controlling an electric drive system. The method includes a step of controlling the electric drive system using predetermined control parameters. The method also includes a step for acquiring sensor data. In particular, the sensor data can be acquired by at least one MEMS that monitors a sensor variable of a component of the electric drive system. Finally, the method includes a step of adjusting the predetermined control parameters using the sensed sensor data.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the Invention

Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei einer Serienfertigung von elektrischen Antriebssystemen sich die einzelnen Antriebssysteme minimal unterscheiden können. Darüber hinaus können sich über die Betriebsdauer aufgrund von Alterungseffekten oder Verschleiß auch Änderungen im Betriebsverhalten des elektrischen Antriebssystems ergeben.The present invention is based on the finding that in the case of series production of electric drive systems, the individual drive systems can differ minimally. In addition, changes in the operating behavior of the electric drive system can also occur over the service life due to aging effects or wear.

Es ist daher eine Idee der vorliegenden Erfindung, dieser Erkenntnis Rechnung zu tragen und eine Regelung für ein elektrisches Antriebssystem zu schaffen, welche auf derartige Abweichungen und/oder Veränderungen im Betriebsverhalten des elektrischen Antriebssystems reagieren kann. Insbesondere sieht die vorliegende Erfindung vor, Steuerparameter des elektrischen Antriebssystems während des Betriebs und somit nach Beendigung des Herstellungsprozesses dynamisch anzupassen. Auf diese Weise ist es möglich, jedes elektrische Antriebssystem individuell möglichst optimal anzusteuern. Hierdurch können einerseits Toleranzen und Abweichungen während des Fertigungsprozesses der einzelnen Komponenten eines elektrischen Antriebssystems ausgeglichen werden. Darüber hinaus können auch während des Betriebs Veränderungen, beispielsweise aufgrund von Alterung oder Verschleiß kompensiert werden. Auf diese Weise können die einzelnen elektrischen Antriebssysteme individuell über ihre Betriebsdauer hinweg möglichst optimal betrieben werden.It is therefore an idea of the present invention to take this knowledge into account and to create a controller for an electric drive system which can react to such deviations and/or changes in the operating behavior of the electric drive system. In particular, the present invention provides for the dynamic adjustment of control parameters of the electric drive system during operation and thus after the end of the manufacturing process. In this way it is possible to adapt each electric drive system individually as optimally as possible Taxes. As a result, on the one hand, tolerances and deviations during the manufacturing process of the individual components of an electric drive system can be compensated for. In addition, changes during operation, for example due to aging or wear, can also be compensated for. In this way, the individual electric drive systems can be operated as optimally as possible over their service life.

Bei den Steuerparametern kann es sich um beliebige Parameter handeln, welche zur Spezifikation des Betriebsverhaltens des elektrischen Antriebssystems genutzt werden können. Beispielsweise können die Steuerparameter eine Frequenz oder einen Frequenzbereich vorgeben, in welchem ein elektrischer Stromrichter des elektrischen Antriebssystems arbeiten kann. Darüber hinaus können beispielsweise auch Vorgaben zu Grenzwerten, wie zum Beispiel einem maximal einstellbaren Drehmoment, einer maximalen Drehzahl oder ähnlichem durch die Steuerparameter spezifiziert werden. Aber auch beliebige andere Steuerparameter, die beispielsweise Einfluss auf den Rundlauf der elektrischen Maschine, mögliche Vibrationen innerhalb des elektrischen Antriebssystems oder die Geräuschentwicklung haben, sind möglich. Ferner kann auch beispielsweise die maximale elektrische Leistungsaufnahme, Grenzwerte für Temperaturen innerhalb des elektrischen Antriebssystems oder ähnliches durch die Steuerparameter spezifiziert werden. Es versteht sich jedoch, dass auch beliebige andere Steuerparameter möglich sind.The control parameters can be any parameters that can be used to specify the operating behavior of the electric drive system. For example, the control parameters can specify a frequency or a frequency range in which an electric power converter of the electric drive system can work. In addition, for example, defaults on limit values, such as a maximum torque that can be set, a maximum speed or the like, can also be specified by the control parameters. However, any other control parameters that influence the smooth running of the electric machine, possible vibrations within the electric drive system or the noise development, for example, are also possible. Furthermore, for example, the maximum electrical power consumption, limit values for temperatures within the electrical drive system or the like can also be specified by the control parameters. However, it goes without saying that any other control parameters are also possible.

Wie im Nachfolgenden noch näher erläutert wird, können für die dynamische Anpassung der Steuerparameter Sensordaten von beliebigen geeigneten Sensoren, insbesondere mikroelektromechanischen Sensoren (MEMS) genutzt werden. Insbesondere können diese Sensoren Sensorgrößen innerhalb des elektrischen Antriebssystems, beispielsweise in oder an der elektrischen Maschine des elektrischen Antriebssystems oder einer mit der elektrischen Maschine gekoppelten Komponente erfassen und korrespondierende Sensordaten bereitstellen. Diese Sensordaten können beispielsweise Sensordaten für eine Temperatur, eine Geräuschentwicklung, eine Beschleunigung, insbesondere Beschleunigungswerte für mögliche Vibrationen oder ähnliches, aber auch elektrische Größen wie beispielsweise einen Strom oder eine elektrische Spannung sowie auch ein Magnetfeld oder ähnliches umfassen.As will be explained in more detail below, sensor data from any suitable sensors, in particular microelectromechanical sensors (MEMS), can be used for the dynamic adjustment of the control parameters. In particular, these sensors can detect sensor variables within the electric drive system, for example in or on the electric machine of the electric drive system or a component coupled to the electric machine, and provide corresponding sensor data. This sensor data can include, for example, sensor data for temperature, noise development, acceleration, in particular acceleration values for possible vibrations or the like, but also electrical quantities such as a current or an electrical voltage and also a magnetic field or the like.

Auf diese Weise können basierend auf den erfassten Sensordaten ein oder mehrere Steuerparameter für die Ansteuerung des elektrischen Antriebssystems dynamisch angepasst werden. Somit kann der Betrieb des elektrischen Antriebssystems optimiert werden. Insbesondere können beispielsweise negative Eigenschaften, wie zum Beispiel auftretende Vibrationen, eine erhöhte Geräuschentwicklung, ein zu starker Temperaturanstieg oder ähnliches kompensiert oder vermindert werden.In this way, one or more control parameters for the control of the electric drive system can be dynamically adjusted based on the recorded sensor data. The operation of the electric drive system can thus be optimized. In particular, for example, negative properties such as vibrations that occur, increased noise development, an excessive temperature rise or the like can be compensated for or reduced.

Da die Steuerparameter nicht nur einmalig, beispielsweise am Ende eines Fertigungsprozesses des elektrischen Antriebssystems, fest vorgegeben werden, sondern während des Betriebs und der Lebenszeit des elektrischen Antriebssystems dynamisch angepasst werden, können die Eigenschaften des elektrischen Antriebssystems über den gesamten Betriebszeitraum hinweg optimiert werden. Dies verbessert einerseits die Betriebseigenschaften des elektrischen Antriebssystems. Darüber hinaus kann durch den optimierten Betrieb des elektrischen Antriebssystems auch der Verschleiß bzw. die Alterung des elektrischen Antriebssystems verringert werden, sodass sich durch den optimierten Betrieb des elektrischen Antriebssystems auch eine höhere zu erwartende Lebensdauer des gesamten Systems ergeben kann.Since the control parameters are not only specified once, for example at the end of a manufacturing process for the electric drive system, but are dynamically adjusted during operation and the lifetime of the electric drive system, the properties of the electric drive system can be optimized over the entire operating period. On the one hand, this improves the operating properties of the electric drive system. In addition, the wear and tear or aging of the electric drive system can also be reduced by the optimized operation of the electric drive system, so that the optimized operation of the electric drive system can also result in a longer expected service life of the entire system.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Regeleinrichtung dazu ausgelegt, eine Variation in den Sensordaten zu ermitteln. Insbesondere kann die Variation in den Sensordaten in Abhängigkeit von den durch die Steuereinrichtung generierten Steuerparameter ermittelt werden. Mit anderen Worten, die Regeleinrichtung überwacht die Reaktion des elektrischen Antriebssystems, die sich durch eine Variation der Steuerparameter ergibt. Entsprechend kann die Regeleinrichtung dazu ausgelegt sein, die Steuerparameter unter Verwendung der ermittelten Variation anzupassen. Auf diese Weise kann die Regeleinrichtung während des Betriebs des elektrischen Antriebssystems feststellen, wie die Variation der Steuerparameter mit einer entsprechenden Variation in dem Betriebsverhalten des elektrischen Antriebssystems korrespondiert. Aufgrund dieser festgestellten Zusammenhänge zwischen Änderungen der Steuerparameter und den daraus folgenden Reaktionen des elektrischen Antriebssystems kann die Regeleinrichtung die Steuerparameter im Weiteren in geeigneter Weise anpassen, um beispielsweise das Betriebsverhalten des elektrischen Antriebssystems in gewünschter Weise zu optimieren. Beispielsweise kann die Regeleinrichtung während des Betriebs des elektrischen Antriebssystems feststellen, wie sich eine Variation der Steuerparameter auf Änderungen, wie beispielsweise Geräuschentwicklung, Vibrationsverhalten, Temperaturentwicklung oder ähnliches auswirkt. Entsprechend kann die Regeleinrichtung daraufhin die Steuerparameter derart anpassen, dass die entsprechenden Parameter sich innerhalb eines vorgegebenen Bereiches, beispielsweise eines vorgegebenen Regelbereiches oder ähnlichem bewegen.According to one embodiment, the control device is designed to determine a variation in the sensor data. In particular, the variation in the sensor data can be determined as a function of the control parameters generated by the control device. In other words, the control device monitors the reaction of the electric drive system, which results from a variation in the control parameters. Correspondingly, the control device can be designed to adapt the control parameters using the ascertained variation. In this way, the control device can determine during operation of the electric drive system how the variation in the control parameters corresponds to a corresponding variation in the operating behavior of the electric drive system. On the basis of these established relationships between changes in the control parameters and the resulting reactions of the electric drive system, the control device can then adjust the control parameters in a suitable manner, for example to optimize the operating behavior of the electric drive system in the desired manner. For example, the control device can determine during operation of the electric drive system how a variation in the control parameters affects changes such as noise development, vibration behavior, temperature development or the like. Accordingly, the control device can then adapt the control parameters in such a way that the corresponding parameters move within a specified range, for example a specified control range or the like.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Regeleinrichtung einen Datenspeicher. Dieser Datenspeicher kann dazu ausgelegt sein, die empfangenen Sensordaten abzuspeichern. Ferner kann die Regeleinrichtung dazu ausgelegt sein, die Anpassung der Steuerparameter unter Verwendung von zuvor abgespeicherten Sensordaten anzupassen. Auf diese Weise kann die Regeleinrichtung auch historische Sensordaten und ggf. auch die jeweils dazu korrespondierenden Steuerparameter berücksichtigen, um die Steuerparameter im weiteren Betriebsverlauf zu optimieren.According to one embodiment, the control device includes a data memory. This data memory can be designed to store the received sensor data. Furthermore, the control device can be designed to adjust the adjustment of the control parameters using previously stored sensor data. In this way, the control device can also take into account historical sensor data and possibly also the control parameters corresponding thereto in order to optimize the control parameters in the further course of operation.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Regeleinrichtung dazu ausgelegt, die Anpassung der Steuerparameter unter Verwendung eines selbstlernenden Algorithmus anzupassen. Ein derartiger selbstlernender Algorithmus kann beispielsweise aus den aktuellen und ggf. historischen Daten eigenständig die Bestimmung bzw. Berechnung der geeigneten Steuerparameter optimieren. Beispielsweise können hierzu Algorithmen auf Basis von künstlicher Intelligenz und/oder neuronalen Netzen eingesetzt werden. Darüber hinaus sind selbstverständlich auch beliebige andere geeignete selbstlernende Verfahren zur Optimierung der Steuerparameter während der Betriebsdauer des elektrischen Antriebssystems möglich.According to one embodiment, the control device is designed to adjust the adjustment of the control parameters using a self-learning algorithm. Such a self-learning algorithm can, for example, independently optimize the determination or calculation of suitable control parameters from the current and possibly historical data. For example, algorithms based on artificial intelligence and/or neural networks can be used for this purpose. In addition, any other suitable self-learning methods for optimizing the control parameters during the operating time of the electric drive system are of course also possible.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung zur Regelung des elektrischen Antriebssystems einen nichtflüchtigen Parameterspeicher. Der Parameterspeicher kann dazu ausgelegt sein, die von der Regeleinrichtung angepassten vorbestimmten Steuerparameter abzuspeichern. Ferner kann der Parameterspeicher die abgespeicherten vorbestimmten Steuerparameter bei Bedarf bereitstellen. Durch die Verwendung eines nichtflüchtigen Parameterspeichers können auch die durch die Regeleinrichtung angepassten Steuerparameter selbst beim Herunterfahren bzw. Abschalten des elektrischen Antriebssystems erhalten werden. Auf diese Weise stehen bei einem Neustart des elektrischen Antriebssystems auch die angepassten, optimierten Steuerparameter sofort zur Verfügung. Hierdurch ist nicht bei jedem Neustart des Antriebssystems eine erneute Optimierung von initialen fest vorgegebenen Basisparametern erforderlich.According to one embodiment, the device for controlling the electric drive system includes a non-volatile parameter memory. The parameter memory can be designed to store the predetermined control parameters adapted by the control device. Furthermore, the parameter memory can provide the stored, predetermined control parameters as required. By using a non-volatile parameter memory, the control parameters adapted by the control device can also be retained even when the electric drive system is shut down or switched off. In this way, the adapted, optimized control parameters are immediately available when the electric drive system is restarted. As a result, it is not necessary to re-optimize initial fixed basic parameters each time the drive system is restarted.

Gemäß einer Ausführungsform umfassen der mindestens eine MEMS mindestens einen Beschleunigungssensor, einen akustischen Sensor, einen pyroelektrischen Sensor, einen induktiven Sensor und/oder einen Magnetfeldsensor. Darüber hinaus sind selbstverständlich auch beliebige andere Sensoren, insbesondere beliebige anderen mikroelektromechanische Sensoren möglich.According to one embodiment, the at least one MEMS includes at least one acceleration sensor, an acoustic sensor, a pyroelectric sensor, an inductive sensor and/or a magnetic field sensor. In addition, any other sensors, in particular any other microelectromechanical sensors, are of course also possible.

Gemäß einer Ausführungsform ist der mindestens eine mikroelektromechanische Sensor an einer Komponente des elektrischen Antriebssystems angeordnet. Beispielsweise kann der MEMS in oder an der elektrischen Maschine oder an einer mit der elektrischen Maschine verbundenen Komponente, beispielsweise einer Antriebswelle oder einer Getriebekomponente vorgesehen sein.According to one embodiment, the at least one microelectromechanical sensor is arranged on a component of the electric drive system. For example, the MEMS can be provided in or on the electric machine or on a component connected to the electric machine, for example a drive shaft or a transmission component.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Regeleinrichtung dazu ausgelegt, eine Signalisierung auszugeben, falls die empfangenen Sensordaten nach dem Anpassen der Steuerparameter weiterhin von einem vorbestimmten Sollwert um mehr als einen vorgegebenen Schwellwert abweichen. Ist es beispielsweise trotz dynamischer Anpassung der Steuerparameter nicht möglich, die Betriebseigenschaften des elektrischen Antriebssystems derart anzupassen, dass eine oder mehrere Eigenschaften sich innerhalb vorgegebener Toleranzwerten befinden, so kann dies auf einen schwerwiegenderen Fehler oder ähnliches hinweisen. In einem solchen Fall kann entweder dem Benutzer ein Hinweis darauf gegeben werden, dass eine Störung des elektrischen Antriebssystems vorliegt. Dies kann beispielsweise mittels einer optischen oder akustischen Signalisierung erfolgen. Darüber hinaus kann auch der Betrieb des elektrischen Antriebssystems eingeschränkt werden. Beispielsweise kann das elektrische Antriebssystem mit begrenzter Leistung betrieben werden, wenn die vorgegebenen Toleranzwerte nicht länger eingehalten werden können. Entsprechend kann die von der Regeleinrichtung ausgegebene Signalisierung dazu genutzt werden, um beispielsweise das elektrische Antriebssystem in einen Notlaufmodus zu überführen. Ferner kann die Signalisierung beispielsweise auch ein Datensignal umfassen, welches in einen Fehlerspeicher geschrieben werden kann. Darüber hinaus sind selbstverständlich auch beliebige andere Signalisierungen zum Anzeigen eines entsprechenden Betriebsverhaltens des elektrischen Antriebssystems möglich.According to one specific embodiment, the control device is designed to output a signal if the received sensor data continue to deviate from a predetermined target value by more than a predetermined threshold value after the adjustment of the control parameters. If, for example, despite dynamic adjustment of the control parameters, it is not possible to adjust the operating properties of the electric drive system in such a way that one or more properties are within specified tolerance values, this can indicate a more serious error or the like. In such a case, either the user can be given an indication that there is a fault in the electric drive system. This can be done, for example, by means of an optical or acoustic signal. In addition, the operation of the electric drive system can also be restricted. For example, the electric drive system can be operated with limited power if the specified tolerance values can no longer be maintained. Correspondingly, the signaling output by the control device can be used, for example, to switch the electric drive system to an emergency mode. Furthermore, the signaling can also include a data signal, for example, which can be written to an error memory. In addition, any other signaling for displaying a corresponding operating behavior of the electric drive system is of course also possible.

Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, soweit sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Insbesondere lässt sich die Signalverarbeitung auch auf mehr als eine dreistufige Einrichtung zur Signalverarbeitung erweitern. Weitere Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich den Ausführungsbeispielen beschriebenen Merkmalen der Erfindung, Insbesondere wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu den jeweiligen Grundformen der Erfindung hinzufügen.The above configurations and developments can be combined with one another as desired, insofar as this makes sense. In particular, the signal processing can also be extended to more than a three-stage signal processing device. Further refinements, developments and implementations of the invention also include combinations of features of the invention described above or below with regard to the exemplary embodiments that are not explicitly mentioned. In particular, the person skilled in the art will also add individual aspects as improvements or supplements to the respective basic forms of the invention.

Figurenlistecharacter list

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert. Dabei zeigen:

  • 1: eine schematische Darstellung eines Blockschaubilds eines elektrischen Antriebssystems gemäß einer Ausführungsform;
  • 2: eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Regelung eines elektrischen Antriebsystem gemäß einer weiteren Ausführungsform; und
  • 3: eine schematische Darstellung eines Blockschaubilds eines Ablaufdiagram, wie es einem Verfahren zur Regelung eines elektrischen Antriebssystems gemäß einer Ausführungsform zugrunde liegt.
Further features and advantages of the invention are explained below with reference to the figures. show:
  • 1 FIG. 1: a schematic representation of a block diagram of an electric drive system according to an embodiment; FIG.
  • 2 1: a schematic representation of a device for controlling an electric drive system according to a further embodiment; and
  • 3 FIG. 1: a schematic representation of a block diagram of a flowchart on which a method for controlling an electric drive system according to one embodiment is based.

Beschreibung von AusführungsformenDescription of Embodiments

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Blockschaubilds für ein elektrisches Antriebssystem 1 mit einer Vorrichtung zur Regelung des elektrischen Antriebssystems 1. Das elektrische Antriebssystem 1 kann beispielsweise eine elektrische Maschine 50 umfassen. Diese elektrische Maschine 50 kann beispielsweise über eine Antriebsachse 51 mit einem Getriebe 3 oder auch mit beliebigen anderen anzutreibenden Komponenten mechanisch gekoppelt werden. Das elektrische Antriebssystem 1 kann zum Beispiel von einer elektrischen Energiequelle 2 wie beispielsweise einer Batterie, insbesondere einer Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs mit elektrischer Energie versorgt werden. Die von der elektrischen Energiequelle 2 bereitgestellte elektrische Energie kann mittels eines Stromrichters 40 in eine elektrische Spannung gewandelt werden, welche dazu geeignet ist, an der elektrischen Maschine 50 bereitgestellt zu werden und somit die elektrische Maschine 50 anzutreiben. Zum Beispiel kann eine von der elektrischen Energiequelle 2 bereitgestellte Gleichspannung mittels eines ein- oder mehrphasigen Wechselrichters in eine Wechselspannung konvertiert werden, um an der elektrischen Maschine 50 einen vorbestimmten Sollwert, beispielsweise ein vorbestimmtes Drehmoment oder eine vorbestimmte Drehzahl einzustellen. 1 shows a schematic representation of a block diagram for an electric drive system 1 with a device for controlling the electric drive system 1. The electric drive system 1 can include an electric machine 50, for example. This electrical machine 50 can be mechanically coupled, for example, via a drive axle 51 to a transmission 3 or to any other components to be driven. The electric drive system 1 can, for example, be supplied with electric energy from an electric energy source 2 such as a battery, in particular a traction battery of an electric vehicle. The electrical energy provided by the electrical energy source 2 can be converted by means of a power converter 40 into an electrical voltage which is suitable for being provided at the electrical machine 50 and thus for driving the electrical machine 50 . For example, a DC voltage provided by the electrical energy source 2 can be converted into an AC voltage using a single-phase or multi-phase inverter in order to set a predetermined desired value, for example a predetermined torque or a predetermined speed, on the electrical machine 50 .

Für die Ansteuerung des Stromrichters 40 kann zum Beispiel eine Steuereinrichtung 30 vorgegebene Sollwerte S empfangen. Auf Grundlage dieser empfangenen Sollwerte S kann die Steuervorrichtung 30 Steuersignal generieren, um den Stromrichters 40, insbesondere die Schaltelemente des Stromrichters 40 entsprechend anzusteuern. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 30 ein Tastverhältnis für eine pulsbreitenmodulierte Ansteuerung gemäß den empfangenen Sollwerten S anpassen. Hierzu kann die Steuervorrichtung 30 ggf. auch berechnete und/oder sensorisch erfasste Parameter des aktuellen Betriebszustandes, insbesondere der elektrischen Maschine 50 mitberücksichtigen.For example, a control device 30 can receive specified setpoint values S for driving the power converter 40 . On the basis of these received setpoint values S, the control device 30 can generate a control signal in order to control the converter 40, in particular the switching elements of the converter 40, accordingly. For example, the control device 30 can adjust a pulse duty factor for a pulse width modulated drive according to the setpoint values S received. For this purpose, the control device 30 can, if necessary, also take into account calculated and/or sensor-detected parameters of the current operating state, in particular of the electric machine 50 .

Die Ansteuerung des elektrischen Stromrichters 40 kann dabei beispielsweise unter Verwendung vorgegebener Betriebsparameter erfolgen. Solche Betriebsparameter können beispielsweise eine vorbestimmte Frequenz oder ein vorbestimmter Frequenzbereich für eine pulsbreitenmodulierte Ansteuerung des elektrischen Stromrichters 40 umfassen. Darüber hinaus sind selbstverständlich auch beliebige andere geeignete Betriebsparameter möglich. Beispielsweise können die Betriebsparameter auch einen oder mehrere mögliche Betriebsmodi für die Ansteuerung des elektrischen Stromrichters 40 umfassen. Auch können durch die Betriebsparameter beispielsweise spezielle Vorgaben für die Ansteuerung gemacht werden, welche die Geräuschentwicklung des elektrischen Antriebssystems, insbesondere der elektrischen Maschine 50 beeinflussen. Beispielsweise können auch Spannungs- oder Stromspitzen durch die Betriebsparameter begrenzt werden, um Belastungsspitzen zu limitieren und somit die maximale Beanspruchung einzelner Komponenten in dem elektrischen Antriebssystem 1 zu begrenzen. Es versteht sich, dass die hier angeführten Beispiele für die Betriebsparameter des elektrischen Antriebssystems 1 nur eine kleine exemplarische Auswahl darstellen. Darüber hinaus sind selbstverständlich auch beliebige andere Vorgaben für Betriebsparameter des elektrischen Antriebssystems 1 möglich.In this case, the electrical power converter 40 can be actuated, for example, using predetermined operating parameters. Such operating parameters can include, for example, a predetermined frequency or a predetermined frequency range for a pulse width modulated control of the electric power converter 40 . In addition, any other suitable operating parameters are of course also possible. For example, the operating parameters can also include one or more possible operating modes for controlling the electric power converter 40 . The operating parameters can also be used, for example, to make special specifications for the control that influence the noise generated by the electric drive system, in particular electric machine 50 . For example, voltage or current peaks can also be limited by the operating parameters in order to limit load peaks and thus limit the maximum stress on individual components in the electric drive system 1 . It goes without saying that the examples given here for the operating parameters of the electric drive system 1 only represent a small exemplary selection. In addition, any other specifications for operating parameters of the electric drive system 1 are of course also possible.

Die Betriebsparameter für das elektrische Antriebssystem 1 können beispielsweise zunächst auf initiale Vorgaben eingestellt werden. Darüber hinaus ist es möglich, diese Betriebsparameter für die Steuereinrichtung 30 des elektrischen Antriebssystems 1 während des Betriebs und über die Lebensdauer des elektrischen Antriebssystems 1 dynamisch anzupassen.The operating parameters for the electric drive system 1 can, for example, initially be set to initial specifications. In addition, it is possible to dynamically adapt these operating parameters for the control device 30 of the electric drive system 1 during operation and over the service life of the electric drive system 1 .

Um die Parametrisierung für die Ansteuerung des elektrischen Antriebssystems 1 während des Betriebs und über die Lebensdauer des elektrischen Antriebssystems 1 anzupassen, kann das elektrische Antriebssystem 1, und insbesondere die einzelnen Komponenten wie zum Beispiel der Stromrichter 40, die elektrische Maschine 50, die Antriebswelle 51 oder aber auch beliebige andere Komponenten, wie zum Beispiel ein angeschlossenes Getriebe 3 sensorisch überwacht werden. Die aus dieser Überwachung herrührenden Sensordaten können dazu verwendet werden, um eine Anpassung der Parametrisierung für die Ansteuerung des elektrischen Antriebssystems 1 vorzunehmen.In order to adapt the parameterization for the control of the electric drive system 1 during operation and over the service life of the electric drive system 1, the electric drive system 1, and in particular the individual components such as the converter 40, the electric machine 50, the drive shaft 51 or but also any other components, such as a connected gear 3 are monitored by sensors. The sensor data originating from this monitoring can be used to adapt the parameterization for the control of the electric drive system 1 .

Beispielsweise können für die Überwachung des Betriebsverhaltens des elektrischen Antriebssystems 1 ein oder mehrere Sensoren, insbesondere mikroelektromechanische Sensoren (MEMS) verwendet werden. Derartige Sensoren können beliebige Betriebseigenschaften des elektrischen Antriebssystems erfassen und korrespondierende Sensordaten bereitstellen. For example, one or more sensors, in particular microelectromechanical sensors (MEMS), can be used to monitor the operating behavior of the electric drive system 1 . Such sensors can any operating characteristics of the electrical Capture drive system and provide corresponding sensor data.

Beispielsweise können Temperaturen innerhalb des elektrischen Antriebssystems, zum Beispiel am Rotor und/oder Stator der elektrischen Maschine 50, an Komponenten des elektrischen Stromrichters 40 oder einer beliebigen anderen Position überwacht werden. Hierzu können beispielsweise pyroelektrische Sensoren eingesetzt werden. Ferner sind zum Beispiel Beschleunigungssensoren oder ähnliches möglich, welche Vibrationen oder andere Bewegungsverläufe innerhalb des elektrischen Antriebssystems 1 erfassen und korrespondierende Sensordaten bereitstellen. Weiterhin sind zum Beispiel auch induktive und/oder magnetische Sensoren möglich, die eine Drehzahl am Rotor oder der Welle der elektrischen Maschine 50 oder an den Zahnrädern des Getriebes 3 erfassen. Darüber hinaus können beispielsweise auch akustische Sensoren einen Schallpegel erfassen, der beispielsweise auf Abweichungen im Betriebsverhalten des elektrischen Antriebssystems 1 hinweisen kann. Darüber hinaus sind selbstverständlich auch beliebige andere Sensoren, insbesondere mikroelektromechanische Sensoren möglich.For example, temperatures can be monitored within the electrical drive system, for example at the rotor and/or stator of the electrical machine 50, at components of the electrical power converter 40 or at any other location. Pyroelectric sensors can be used for this purpose, for example. Furthermore, for example, acceleration sensors or the like are possible, which detect vibrations or other movement patterns within the electric drive system 1 and provide corresponding sensor data. Furthermore, inductive and/or magnetic sensors are also possible, for example, which detect a rotational speed on the rotor or the shaft of the electrical machine 50 or on the gear wheels of the transmission 3 . In addition, acoustic sensors can also detect a sound level, for example, which can indicate deviations in the operating behavior of the electric drive system 1, for example. In addition, any other sensors, in particular microelectromechanical sensors, are of course also possible.

Die von den MEMS 10-i bereitgestellten Sensordaten können in einer Regeleinrichtung 20 erfasst und ausgewertet werden. Auf Grundlage der empfangenen Sensordaten kann die Regeleinrichtung 20 die Parametrisierung für die Ansteuerung des elektrischen Antriebssystems 1 anpassen. Auf diese Weise kann während des Betriebs und über die Lebensdauer des elektrischen Antriebssystems 1 die Parametrisierung dynamisch angepasst werden. Somit kann beispielsweise während des Betriebs die Parametrisierung des elektrischen Antriebssystems 1 individuell und optimal auf die jeweiligen Komponenten eines elektrischen Antriebssystems 1 angepasst werden. Ferner können beispielsweise auch Veränderungen während des Betriebs aufgrund von Verschleiß oder Alterung erkannt werden, und die Parametrisierung kann daraufhin ebenfalls entsprechend angepasst werden, sodass auch bei Veränderungen innerhalb des elektrischen Antriebssystems 1 über die Lebensdauer durch eine angepasste Parametrisierung kompensiert werden können.The sensor data provided by the MEMS 10 - i can be recorded and evaluated in a control device 20 . On the basis of the sensor data received, the control device 20 can adapt the parameterization for the control of the electric drive system 1 . In this way, the parameterization can be dynamically adjusted during operation and over the service life of the electric drive system 1 . Thus, for example, the parameterization of the electric drive system 1 can be individually and optimally adapted to the respective components of an electric drive system 1 during operation. Furthermore, for example, changes during operation due to wear or aging can also be detected, and the parameterization can then also be adjusted accordingly, so that changes within the electric drive system 1 over the service life can also be compensated for by an adapted parameterization.

Für die sensorische Überwachung des Betriebsverhaltens des elektrischen Antriebssystems 1 können beispielsweise zumindest teilweise Sensoren 10-i verwendet werden, welche auch ggf. für weitere Überwachungs- oder Regelungszwecke eingesetzt werden. Insbesondere können zum Beispiel zumindest teilweise Sensoren 10-i verwendet werden, wie sie auch bei konventionellen elektrischen Antriebssystemen 1 eingesetzt werden. Auf diese Weise kann der zusätzliche Aufwand an Sensoren für die Überwachung des elektrischen Antriebssystems 1 minimiert werden. Für den Fall, dass zumindest teilweise auch zusätzliche Sensoren 10-i für die Überwachung des elektrischen Antriebssystems 1 eingesetzt werden sollen, ist es möglich, diese Sensoren ggf. zumindest teilweise auch an bestehende Signal- oder Kommunikationsleitungen für die Übertragung der Sensordaten anzubinden. Auf diese Weise können der Aufwand und ein ggf. zusätzlich erforderlicher Bauraum minimiert werden.For the sensory monitoring of the operating behavior of the electric drive system 1, for example, at least some sensors 10-i can be used, which are also used for further monitoring or control purposes, if necessary. In particular, sensors 10 - i can be used at least in part, for example, as are also used in conventional electric drive systems 1 . In this way, the additional outlay on sensors for monitoring the electric drive system 1 can be minimized. In the event that at least some additional sensors 10-i are also to be used for monitoring the electric drive system 1, it is possible to also connect these sensors, at least in part, to existing signal or communication lines for the transmission of the sensor data. In this way, the effort and any additional space required can be minimized.

Für die Auswertung der Sensordaten von den Sensoren 10-i und die dynamische Anpassung der Parametrisierung können grundsätzlich beliebige geeignete Verfahren eingesetzt werden. Insbesondere können zum Beispiel Verfahren eingesetzt werden, welche neben dem aktuellen Betriebsverhalten aufgrund der aktuell verwendeten Parametrisierung auch Kenntnisse den Einfluss einer Variation der Parametrisierung auf das Betriebsverhalten mitberücksichtigen. Wird beispielsweise festgestellt, dass bei einer Veränderung eines Steuerparameters in eine Richtung sich ein oder mehrere Sensorwerte verändern, so kann ggf. hieraus auf einen Zusammenhang zwischen der Variation des Steuerparameters und den Sensorwerten geschlossen werden. Dieser Zusammenhang kann im weiteren Verlauf bei der Anpassung der Steuerparameter mitberücksichtigt werden. Auf diese Weise ist es möglich, selbstlernende Verfahren zur Anpassung der Steuerparameter unter Verwendung der von den Sensoren 10-i bereitgestellten Sensordaten einzusetzen. Insbesondere können derartige selbstlernende Verfahren für die Anpassung der Steuerparameter auch Algorithmen mit künstlicher Intelligenz (KI) oder ähnlichem einsetzen. Ferner können ggf. auch neuronale Netze oder ähnliches für die Anpassung der Steuerparameter unter Verwendung der von den Sensoren 10-i bereitgestellten Sensordaten bereitgestellt werden. Darüber hinaus sind selbstverständlich auch beliebige andere geeignete Verfahren, insbesondere Verfahren mit selbstlernenden Eigenschaften oder ähnlichem möglich.In principle, any suitable method can be used for the evaluation of the sensor data from the sensors 10-i and the dynamic adjustment of the parameterization. In particular, for example, methods can be used which, in addition to the current operating behavior due to the currently used parameterization, also take into account knowledge of the influence of a variation of the parameterization on the operating behavior. If, for example, it is established that one or more sensor values change when a control parameter changes in one direction, then a connection between the variation of the control parameter and the sensor values can possibly be inferred from this. This relationship can be taken into account later when adjusting the control parameters. In this way it is possible to use self-learning methods for adjusting the control parameters using the sensor data provided by the sensors 10-i. In particular, such self-learning methods for adjusting the control parameters can also use algorithms with artificial intelligence (AI) or the like. Furthermore, if necessary, neural networks or the like can also be provided for the adjustment of the control parameters using the sensor data provided by the sensors 10-i. In addition, any other suitable methods, in particular methods with self-learning properties or the like, are of course also possible.

Für die Anpassung der Steuerparameter können beispielsweise auch Schwell- oder Grenzwerte definiert werden, welche während des Betriebs des elektrischen Antriebssystems eingehalten werden sollen. Bewegen sich ein oder mehrere Sensorwerte in Richtung einer vorgegebenen Grenze oder überschreitet ggf. die vorgegebene Grenze, so können durch die Regeleinrichtung 20 ein oder mehrere Steuerparameter angepasst werden, um dieser Entwicklung entgegen zu wirken. Insbesondere können die Steuerparameter derart angepasst werden, dass auch weiterhin ein Betrieb des elektrischen Antriebssystems 1 innerhalb der vordefinierten Grenz- oder Schwellwerte möglich ist. Werden zum Beispiel mittels Beschleunigungssensoren oder akustischen Sensoren Vibrationen oder eine Unwucht innerhalb des elektrischen Antriebssystems 1 detektiert, so kann zum Beispiel durch ein optimiertes Ansteuerungsverfahren, ähnlich einem sog. Harmonic Current Injection-Verfahren diesem entgegen gewirkt werden und kritische Betriebszustände können ggf. geglättet oder gar ganz vermieden werden. Selbstverständlich sind auch beliebige andere Verfahren möglich.For the adjustment of the control parameters, for example, threshold or limit values can also be defined, which should be adhered to during the operation of the electric drive system. If one or more sensor values move in the direction of a predefined limit or if necessary exceed the predefined limit, one or more control parameters can be adjusted by the control device 20 in order to counteract this development. In particular, the control parameters can be adjusted in such a way that it is still possible to operate the electric drive system 1 within the predefined limit or threshold values. If, for example, vibrations or an imbalance are detected inside using acceleration sensors or acoustic sensors of the electric drive system 1 is detected, this can be counteracted, for example, by an optimized control method, similar to a so-called harmonic current injection method, and critical operating states can be smoothed out or even avoided altogether. Of course, any other method is also possible.

2 zeigt eine schematische Darstellung einer Regeleinrichtung 20 für ein elektrisches Antriebssystem 1 gemäß einer Ausführungsform. Die Regeleinrichtung 20 kann beispielsweise eine Verarbeitungseinrichtung 21 umfassen, welche die aktuellen Sensordaten von einem oder mehreren Sensoren 10-i empfängt und auswertet, und unter Verwendung der empfangenen Sensordaten daraufhin bei Bedarf die Parametrisierung für die Ansteuerung des elektrischen Antriebssystems 1 anpasst. Die Verarbeitungseinrichtung 21 kann dabei neben den aktuellen Sensorwerten auch ggf. Sensorwerte und/oder Parametrisierungen aus der Vergangenheit mit in Betracht ziehen. Insbesondere für eine Anpassung der Steuerparameter mittels selbstlernender Verfahren können beispielsweise auch historische Sensordaten und/oder Steuerparametrisierungen ausgewertet werden. Hierzu kann beispielsweise ein Datenspeicher 22 vorgesehen sein. In dem Datenspeicher 22 können beispielsweise die von den Sensoren 10-i bereitgestellten Sensordaten und ggf. auch eine korrespondierende Zeitinformation oder ähnliches abgespeichert werden. Darüber hinaus ist es beispielsweise auch möglich, die empfangenen Sensordaten in Zusammenhang mit den jeweils dabei angewendeten Betriebseigenschaften und insbesondere der korrespondierenden Parametrisierung mittels der Steuerparameter abzuspeichern. Auf diese Weise können beispielsweise durch die Verarbeitungseinrichtung 21 Zusammenhänge zwischen den jeweils verwendeten Steuerparametern und den daraus resultierenden Sensordaten ermittelt werden. Aus diesem Zusammenhang kann das durch die Verarbeitungseinrichtung 21 verwendete Verfahren trainiert werden oder auf beliebige andere geeignete Weise mittels selbstlernender Eigenschaften die Anpassung der Steuerparameter gemäß den empfangenden Sensordaten optimieren. 2 shows a schematic representation of a control device 20 for an electric drive system 1 according to one embodiment. The control device 20 can include a processing device 21, for example, which receives and evaluates the current sensor data from one or more sensors 10-i, and then uses the received sensor data to adjust the parameterization for the control of the electric drive system 1 if necessary. In addition to the current sensor values, the processing device 21 can also consider sensor values and/or parameterizations from the past. For example, historical sensor data and/or control parameterizations can also be evaluated, in particular for an adjustment of the control parameters by means of self-learning methods. A data memory 22 can be provided for this purpose, for example. For example, the sensor data provided by the sensors 10 - i and possibly also corresponding time information or the like can be stored in the data memory 22 . In addition, it is also possible, for example, to store the received sensor data in connection with the operating properties used in each case and in particular the corresponding parameterization by means of the control parameters. In this way, for example, the processing device 21 can determine relationships between the control parameters used in each case and the sensor data resulting therefrom. From this context, the method used by the processing device 21 can be trained or in any other suitable way by means of self-learning properties can optimize the adjustment of the control parameters according to the received sensor data.

Darüber hinaus können beispielsweise in einer weiteren Speichereinrichtung, beispielsweise in einem nichtflüchtigen Parameterspeicher 23 die von der Verarbeitungseinrichtung 21 ermittelten Steuerparameter abgespeichert werden. Die in einem solchen nichtflüchtigen Parameterspeicher 23 abgespeicherten Steuerparameter können somit auch bei einem Neustart des elektrischen Antriebssystems 1 sofort bereitgestellt werden. Auf diese Weise ist es nicht erforderlich, die Parametrisierung der Steuerparameter stets ausgehend von bei der Fertigung festgelegten initialen Steuerparameter aus anzupassen, sondern unmittelbar bei jedem Neustart die zuvor optimierten Steuerparameter zu verwenden.In addition, the control parameters determined by the processing device 21 can be stored, for example, in a further memory device, for example in a non-volatile parameter memory 23 . The control parameters stored in such a non-volatile parameter memory 23 can thus also be made available immediately when the electric drive system 1 is restarted. In this way, it is not necessary to always adapt the parameterization of the control parameters starting from the initial control parameters specified during production, but to use the previously optimized control parameters immediately with each restart.

3 zeigt eine schematische Darstellung eines Ablaufdiagramms, wie es einem Verfahren zur Regelung eines elektrischen Antriebssystems 1 gemäß einer Ausführungsform zugrunde liegt. Das Verfahren kann grundsätzlich beliebige Schritte umfassen, wie sie zuvor bereits in Zusammenhang mit der Regelung des elektrischen Antriebssystems 1 beschrieben worden sind. Analog kann das zuvor beschriebene elektrische Antriebssystem auch beliebige Komponenten aufweisen, die zur Implementierung des nachfolgend beschriebenen Verfahrens erforderlich sind. 3 shows a schematic representation of a flowchart on which a method for controlling an electric drive system 1 according to one embodiment is based. In principle, the method can include any steps as have already been described above in connection with the regulation of the electric drive system 1 . Analogously, the electric drive system described above can also have any components that are required to implement the method described below.

In einem Schritt S1 kann das elektrische Antriebssystem unter Verwendung von vorbestimmten Steuerparametern angesteuert werden.In a step S1, the electric drive system can be controlled using predetermined control parameters.

Dabei können in Schritt S2 Sensordaten erfasst werden. Die Sensordaten können insbesondere durch mindestens einen mikroelektromechanischen Sensor 10-i erfasst werden. Der MEMS 10-i kann dabei insbesondere mindestens eine Komponente des elektrischen Antriebssystems 1 überwachen. In this case, sensor data can be recorded in step S2. The sensor data can be recorded in particular by at least one microelectromechanical sensor 10-i. In particular, the MEMS 10 - i can monitor at least one component of the electric drive system 1 .

In Schritt S3 erfolgt eine Anpassung der vorbestimmten Steuerparameter für die Ansteuerung des elektrischen Antriebssystems. Die Anpassung der Steuerparameter erfolgt insbesondere unter Verwendung der in Schritt S2 erfassten Sensordaten.In step S3, the predetermined control parameters for controlling the electric drive system are adjusted. The adjustment of the control parameters takes place in particular using the sensor data recorded in step S2.

Die zuvor beschriebene Regelung des elektrischen Antriebssystems 1 kann grundsätzlich auf ein beliebiges elektrisches Antriebssystem angewendet werden. Insbesondere kann es sich bei dem elektrischen Antriebssystem 1 dabei um ein kompaktes elektrisches Antriebssystem handeln, bei welchem zumindest die leistungselektronischen Komponenten wie beispielsweise der elektrische Stromrichter 40, als auch die elektrische Maschine 50 in einem gemeinsamen Modul angeordnet sind. Darüber hinaus können in diesem gemeinsamen Modul auch noch weitere Komponenten, wie beispielsweise ein mit der elektrischen Maschine 50 gekoppeltes Getriebe 3 vorgesehen sein. Auch weitere Komponenten, insbesondere Komponenten für die Regelung des elektrischen Antriebssystems 1 können ebenfalls in diesem gemeinsamen Modul vorgesehen sein. Solche kompakten Anordnungen eines elektrischen Antriebssystems sind beispielsweise unter dem Begriff „e-Achse“ bekannt.The regulation of the electric drive system 1 described above can in principle be applied to any electric drive system. In particular, the electric drive system 1 can be a compact electric drive system in which at least the electronic power components such as the electric power converter 40 and the electric machine 50 are arranged in a common module. In addition, further components, such as a transmission 3 coupled to the electrical machine 50, can also be provided in this common module. Other components, in particular components for controlling the electric drive system 1, can also be provided in this common module. Such compact arrangements of an electric drive system are known, for example, under the term “e-axle”.

Zusammenfassend betrifft die vorliegende Erfindung eine dynamische Anpassung von Steuerparametern für ein elektrisches Antriebssystem. Für diese dynamische Anpassung der Steuerparameter werden mittels mikroelektromechanischer Sensoren Betriebseigenschaften des elektrischen Systems überwacht und unter Verwendung der Sensordaten die Steuerparameter für die Parametrisierung der Ansteuerung des elektrischen Antriebssystems während des Betriebs und über die Lebensdauer des elektrischen Antriebssystems angepasst. Die Anpassung der Steuerparameter kann dabei insbesondere unter Verwendung von selbstlernenden Algorithmen erfolgen.In summary, the present invention relates to dynamic adjustment of control parameters for an electric drive system. For this dynamic adjustment of the control parameters Operating properties of the electrical system are monitored using microelectromechanical sensors and the control parameters for parameterizing the control of the electrical drive system during operation and over the service life of the electrical drive system are adjusted using the sensor data. The adjustment of the control parameters can take place in particular using self-learning algorithms.

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • DE 102009049005 A1 [0002]DE 102009049005 A1 [0002]

Claims (10)

Vorrichtung zur Regelung eines elektrischen Antriebssystems (1), mit: mindestens einem mikroelektromechanischen Sensor (10-i), der dazu ausgelegt ist, Sensordaten zu einer durch den Sensor (10-i) überwachten Sensorgröße einer Komponente des elektrischen Antriebssystems (1) bereitzustellen; einer Steuereinrichtung (30), die dazu ausgelegt ist, Steuersignale zur Ansteuerung des elektrischen Antriebssystems (1) unter Verwendung von vorbestimmten Steuerparameter zu generieren; und einer Regeleinrichtung (20), die dazu ausgelegt ist, die Sensordaten von dem mindestens einen mikroelektromechanischen Sensor (10-i) zu empfangen und die vorbestimmten Steuerparameter der Steuereinrichtung (30) unter Verwendung der empfangenen Sensordaten anzupassen.Device for controlling an electric drive system (1), with: at least one microelectromechanical sensor (10-i), which is designed to provide sensor data on a sensor variable monitored by the sensor (10-i) of a component of the electric drive system (1); a control device (30) which is designed to generate control signals for controlling the electric drive system (1) using predetermined control parameters; and a control device (20) which is designed to receive the sensor data from the at least one microelectromechanical sensor (10-i) and to adapt the predetermined control parameters of the control device (30) using the received sensor data. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Regeleinrichtung (20) dazu ausgelegt ist, eine Variation in den Sensordaten in Abhängigkeit der von der Steuereinrichtung (30) generierten Steuerparameter zu ermitteln und die Steuerparameter unter Verwendung der ermittelten Variationen anzupassen.device after claim 1 , The control device (20) being designed to determine a variation in the sensor data as a function of the control parameters generated by the control device (30) and to adapt the control parameters using the determined variations. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Regeleinrichtung (20) einen Datenspeicher (22) umfasst, der dazu ausgelegt ist, die empfangenen Sensordaten abzuspeichern und wobei die Regeleinrichtung (20) dazu ausgelegt ist, die Anpassung der Steuerparameter unter Verwendung zuvor abgespeicherter Sensordaten anzupassen.device after claim 1 or 2 , wherein the control device (20) comprises a data memory (22) which is designed to store the received sensor data and wherein the control device (20) is designed to adapt the adjustment of the control parameters using previously stored sensor data. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Regeleinrichtung (20) dazu ausgelegt ist, die Anpassung der Steuerparameter unter Verwendung eines selbstlernenden Algorithmus anzupassen.Device according to one of Claims 1 until 3 , wherein the control device (20) is designed to adjust the adjustment of the control parameters using a self-learning algorithm. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit einem nichtflüchtigen Parameterspeicher (23), der dazu ausgelegt ist, die von der Regeleinrichtung (20) angepassten vorbestimmten Steuerparameter abzuspeichern und bereitzustellen.Device according to one of Claims 1 until 4 , having a non-volatile parameter memory (23) which is designed to store and provide the predetermined control parameters adapted by the control device (20). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der mindestens eine mikroelektromechanische Sensor (10-i) mindestens einen Beschleunigungssensor, einen akustischen Sensor, einen pyroelektrischen Sensor, einen induktiven Sensor und/oder einen Magnetfeldsensor umfasst.Device according to one of Claims 1 until 5 , wherein the at least one microelectromechanical sensor (10-i) comprises at least one acceleration sensor, an acoustic sensor, a pyroelectric sensor, an inductive sensor and/or a magnetic field sensor. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der mindestens eine mikroelektromechanische Sensor (10-i) an einer Komponente des elektrischen Antriebssystems (1) angeordnet ist.Device according to one of Claims 1 until 6 , wherein the at least one microelectromechanical sensor (10-i) is arranged on a component of the electric drive system (1). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Regeleinrichtung (20) dazu ausgelegt ist, eine Signalisierung auszugeben, falls die empfangenen Sensordaten nach dem Anpassen der Steuerparameter von einem vorbestimmten Sollwert um mehr als einen vorgegebenen Schwellwert abweichen.Device according to one of Claims 1 until 7 , The control device (20) being designed to output a signal if the received sensor data deviate from a predetermined desired value by more than a predetermined threshold value after the adjustment of the control parameters. Elektrisches Antriebssystem (1), mit: einer elektrischen Maschine (50); einem elektrischen Stromrichter (40), der dazu ausgelegt ist, die elektrischen Maschine (50) anzusteuern; und einer Vorrichtung zur Regelung des elektrischen Antriebssystems (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8; wobei mindestens die elektrische Maschine (50) und der elektrische Stromrichter (40) in einem gemeinsamen Antriebsmodul angeordnet sind.An electric drive system (1), comprising: an electric machine (50); an electrical power converter (40) which is designed to drive the electrical machine (50); and a device for controlling the electric drive system (1) according to one of Claims 1 until 8th ; wherein at least the electrical machine (50) and the electrical power converter (40) are arranged in a common drive module. Verfahren zur Regelung eines elektrischen Antriebssystems (1), mit den Schritten: Ansteuern (S1) des elektrischen Antriebssystems (1) unter Verwendung von vorbestimmten Steuerparametern; Erfassen (S2) von Sensordaten einer durch mindestens einen mikroelektromechanischen Sensor (10-i) überwachten Sensorgröße einer Komponente des elektrischen Antriebssystems (1); und Anpassen (S3) der vorbestimmten Steuerparameter unter Verwendung der erfassten Sensordaten.Method for controlling an electric drive system (1), with the steps: Controlling (S1) the electric drive system (1) using predetermined control parameters; detecting (S2) sensor data of a sensor variable of a component of the electric drive system (1) monitored by at least one microelectromechanical sensor (10-i); and Adjusting (S3) the predetermined control parameters using the detected sensor data.
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