DE102021101612A1 - Direkte Ansteuerung einer Antriebsmaschine - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer elektrischen Antriebsmaschine, aufweisend zumindest die Verfahrensschritte: Ermitteln eines inneren Zustands der Antriebsmaschine, Ermitteln von Ausprägungen eines oder mehrerer Parameter eines Betriebszustands und/oder eines Umgebungszustands des Kraftfahrzeugs und/oder eines Lastwunsches eines Fahrzeugführers. Ferner betrifft die Erfindung ein Steuergerät für eine elektrische Antriebsmaschine eines Kraftfahrzeugs, aufweisend zumindest Mittel zum Erfassen eines Lastwunschs beim Betriebs der Antriebsmaschine, Mittel zum Ermitteln von Ausprägungen eines inneren Zustands der Antriebsmaschine und Ansteuermittel für einen Wechselrichters der Antriebsmaschine, sowie eine elektrische Maschine zum Antrieb eines Kraftfahrzeugs.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer elektrischen Antriebsmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, sowie ein Steuergerät für eine elektrische Antriebsmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, und eine elektrische Maschine, insbesondere Synchronmaschine, zum Antrieb eines Kraftfahrzeugs.
• Typischerweise werden elektrische Antriebsmaschinen von Kraftfahrzeugen über ein Pulsweitenmodulations-Verfahren angesteuert, wobei sechs Leistungsschalter in einem Dreiphasen-Wechselrichter (auch als Umrichter bezeichnet) mittels der Pulsweitenmodulation (PWM) getriggert werden, um einen bestimmten Betriebspunkt des Elektromotors zu erhalten. Die Pulsweitenmodulation muss für jeden Leistungsschalter im Antriebswechselrichter erzeugt werden und führt zu hohen Anteilen von Frequenzen höherer Ordnung (Harmonische), wodurch sehr hohe Verzerrungen und Schwingungen auftreten können. Auch die Qualität des erzeugten Drehmoments und der Drehgeschwindigkeiten des Rotors leiden unter Ripples - größere Verzerrungen und Schwingungsamplituden können auftreten.
• Beispielsweise ist aus der CN 109039204 A ist eine Stromvorhersagesteuerung eines Permanentmagnet-Synchronmotors bekannt, bei welcher eine Steuerspannung als Wechselrichter-Ausgangssignal zum Ansteuern des Motors mittels Raumzeiger-PWM moduliert wird.
• Bei den bekannten Verfahren erlaubt die PWM keine prädiktive Steuerung und keine optimale Lösung für komplexe Fahrsituationen mit hoher Dynamik der Antriebsanforderungen und/oder Randbedingungen.
• Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Steuerung einer elektrischen Antriebsmaschine zu verbessern, insbesondere eine, Ansteuerung der Leistungsschalter der Halbbrücken des Wechselrichters.
• Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1, ein Steuergerät mit den Merkmalen von Anspruch 9 und eine elektrische Maschine mit den Merkmalen von Anspruch 10. Die abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
• Gemäß einem Aspekt wird ein Verfahren zur Steuerung, insbesondere einer Drehzahl und eines elektrischen Moments (insbesondere des Moments, das notwendig ist, um mittels der elektrischen Maschine ein gewünschtes Lastmoment aufzubringen), einer elektrischen Antriebsmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, angegeben. Das Verfahren weist zumindest die folgenden Verfahrensschritte auf, die in der angegebenen oder einer anderen fachmännisch sinnvollen Reihenfolge durchlaufen werden können:
• (I) Ermitteln, insbesondere jeweils, eines inneren Zustands der Antriebsmaschine, wobei der innere Zustand insbesondere und ggf. unter anderem definiert wird durch Parameter wie insbesondere die Statorströme und/oder eine Ausprägungen der Rotordrehzahl und/oder eine Ausprägung der Rotorposition und/oder eine Ausprägung des magnetischen Flusses und/oder eine Ausprägung des Lastdrehmoments der Antriebsmaschine; und/oder
• (II) Ermitteln von Ausprägungen eines oder mehrerer Parameter eines Betriebszustands und/oder eines Umgebungszustands des Kraftfahrzeugs und/oder eines Lastwunsches eines Fahrzeugführers; und/oder
• (III) Ermitteln, insbesondere jeweils eines inneren SOLL-Zustands der Antriebsmaschine in Abhängigkeit von dem ermittelten inneren Zustand und/oder von den ermittelten Ausprägungen des Betriebs- und/oder Umgebungszustands und/oder von dem ermittelten Lastwunsch; und/oder
• (IV) Ermitteln eines Sets von aufeinanderfolgend anzusteuernden Grundspannungsraumzeigern, das zur Überführung der Antriebsmaschine aus dem ermittelten inneren Zustand in einen inneren SOLL-Zustand ausgebildet ist, in Abhängigkeit von dem ermittelten inneren Zustand und/oder von den ermittelten Ausprägungen des Betriebs- und/oder Umgebungszustands und/oder von dem ermittelten Lastwunsch, insbesondere in Abhängigkeit von dem ermittelten inneren Zustand und dem SOLL-Zustand, insbesondere in Abhängigkeit von einem Unterschied zwischen dem ermittelten Zustand und dem SOLL-Zustand; und/oder
• (VI) Ansteuern eines Wechselrichters (synonym auch als Umrichter bezeichnet) der Antriebsmaschine mit dem ermittelten, insbesondere für das ermittelte, Set von aufeinanderfolgend anzusteuernden Grundspannungsraumzeigern.
• Durch die unmittelbare Vorgabe des Sets von aufeinanderfolgenden Grundspannungsraumzeigern ist es möglich, auf eine PWM (Pulsweitenmodulation) der Statorströme mittels einer separaten PWM-Einheit zu verzichten. Darüber hinaus erlaubt diese Vorgabe, die Antriebsmaschine in einer selbstselektiven Trajektorie neben den gewünschten Steuerungs- und Optimierungsbeschränkungen anzutreiben und/oder ermöglicht, die Antriebsmaschine mit mehr Freiheitsgraden für die Ansteuerung des Wechselrichters zu betreiben.
• Gemäß einer Ausführung erfolgt das Ansteuern des Sets von aufeinanderfolgend anzusteuernden Grundspannungsraumzeigern mittels direkten Triggerns (d.h. durch direkte Trigger) der Leistungsschalter des Wechselrichters der Antriebsmaschine. Damit kann Hardware eingespart werden, insbesondere aufgrund einer nicht mehr benötigte PWM-Einheit und des zugehörigen Timers.
• Gemäß einer Ausführung erfolgt der Verfahrensschritt (IV-A) Ermitteln mehrerer alternativer und/oder für aufeinanderfolgende Abtastzeitpunkte bestimmter Sets von aufeinanderfolgend anzusteuernden Grundspannungsraumzeigern. Dies ermöglicht der Antriebsmaschine bzw. deren Steuergerät eine Optimierung des Betriebs der Antriebsmaschine, da die Bereitstellung mehrerer Sets eine Auswahl besser geeigneter Sets erst ermöglicht.
• Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Steuergerät für eine elektrische Antriebsmaschine eines Kraftfahrzeugs, insbesondere zur Steuerung einer Drehzahl und eines elektrischen Moments (insbesondere des Moments, das notwendig ist, um mittels der elektrischen Maschine ein gewünschtes Lastmoment aufzubringen) einer elektrischen, insbesondere Dreiphasen-Maschine, mittels eines, insbesondere Dreiphasen-, Wechselrichters, angegeben.
• Das Steuergerät ist zur Ausführung eines Verfahrens nach einer Ausführung der Erfindung eingerichtet und weist auf: (A) Mittel zum Erfassen eines Lastwunschs beim Betriebs der Antriebsmaschine; (B) gemäß einer Ausführung Mittel zum Ermitteln von IST-Statorströmen, insbesondere geeignete Sensoren und/oder ein Betriebsmodell eines Wechselrichters der Antriebsmaschine; (C) Mittel zum Ermitteln von Ausprägungen eines inneren Zustands der Antriebsmaschine; (D) gemäß einer Ausführung Berechnungsmittel zum Ermitteln von Sets von aufeinanderfolgend anzusteuernden Grundspannungsraumzeigern; (E) Ansteuermittel, insbesondere einen Sollstrom-Steller, zum direkten Antriggern der einzelnen Leistungsschalter des Wechselrichters der Antriebsmaschine.
• Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine elektrische Maschine, insbesondere eine Synchronmaschine, zum Antrieb eines Kraftfahrzeugs angegeben, die ein Steuergerät gemäß einer Ausführung der Erfindung aufweist.
• Der Erfindung liegt unter anderem die Überlegung zugrunde, dass anhand eines Steuerverfahrens mit einem prädiktiven Modell eine prädiktive Steuerungsstrategie für eine elektrische Antriebsmaschine eines Kraftfahrzeugs erreicht werden kann, die die Antriebs-Performance verbessert, unter anderem indem vordefinierte komplexe Bedingungen und Randbedingungen integriert werden.
• Die Erfindung basiert nun unter anderem auf der Idee, ein bessere Vorhersage und Optimierung des dynamischen Verhaltens der Antriebsmaschine zu ermöglichen, indem eine anwendbare Methodik zur Integration von Randbedingungen für Optimierungszwecke und auch einen Vorhersagehorizont bereitgestellt wird, um sehr schnelle auf volatil und komplexe veränderliche Fahrsituationen des Fahrzeugs reagieren zu können.
• Die Erfindung ermöglicht eine Integration eines Vorhersagehorizonts und eine direkten Steuerung der Leistungsschalter (Halbbrückenschalter) im Wechselrichter, ohne dass eine PWM vorgesehen ist. Das Steuerungsverfahren, das sensorgesteuert oder sensorlos durchgeführt werden kann, weist insbesondere eine Berechnungsstufe und/oder eine Prädiktionsstufe und/oder eine Optimierungsstufe und/oder eine Ansteuerstufe zur Ansteuerung des Antriebsumrichters ohne jegliche Modulation oder zumindest ohne jegliche PWM auf, indem nur eine endliche Menge von Grundspannungsvektoren bereitgestellt und direkt an den Leistungsschaltern getriggert wird.
• Damit wird das PWM-Verfahren, das zusätzliche Hardware benötigt, umgangen mit einem Verfahren, das zudem aufgrund der besseren Integration eines Fahrzeug- und/oder Umgebungszustands eine Prädiktion des Motorzustands und damit eine vorausschauende Steuerstrategie erleichtert.
• Gemäß einer Ausführung wird die Antriebsmaschine in einer selbstselektiven Trajektorie neben den gewünschten Steuerungs- und Optimierungsbeschränkungen angetrieben und privilegiert dem Motor so mehr Freiheitsgrade für den Betrieb.
• Gemäß einer Ausführung weist das Verfahren die folgenden Schritte auf: (V-A) Bestimmen eines Erfüllungsgrads eines Qualitätskriteriums für die ermittelten Sets von aufeinanderfolgend anzusteuernden Grundspannungsraumzeigern und/oder (V-B) Berücksichtigen von wenigstens einem Auswahlkriterium für die ermittelten Sets von aufeinanderfolgend anzusteuernden Grundspannungsraumzeigern; (VI-A) Ansteuern des Wechselrichters der Antriebsmaschine mit demjenigen, insbesondere für dasjenige, ermittelte Set von aufeinanderfolgend anzusteuernden Grundspannungsraumzeigern mit dem besten Erfüllungsgrad des Qualitätskriteriums und/oder des wenigstens einen Auswahlkriteriums. Dadurch wird eine zielgerichtete Optimierung des Betriebs der Antriebsmaschine ermöglicht.
• Natürlich kann auch das Qualitätskriterium als ein oder das einzige Auswahlkriterium herangezogen werden. Relevante Auswahlkriterien können aber auch eines oder mehrere oder alle der folgenden, typischen „Constraints“ einer Motoransteuerung sein: Anzahl Raumzeigerwechsel, Belastung der Antriebsbatterie, Antriebstemperatur, Wetterbedingungen, etc. sein.
• Gemäß einer Ausführung berücksichtigt das Qualitätskriterium eine Kostenbewertung und/oder eine Schaltverlustbewertung und/oder eine für die Sets von aufeinanderfolgend anzusteuernden Grundspannungsraumzeigern. Damit kann eine Verbrauchsoptimierung erreicht werden.
• Gemäß einer Ausführung berücksichtigt das Qualitätskriterium einen Mean-Squared-Error und/oder ein Maß für eine EMV, insbesondere eine Ripple- und/oder Oberschwingungs-Belastung der durch die Sets von aufeinanderfolgend anzusteuernden Grundspannungsraumzeigern, insbesondere eine Total Harmonic Distortion der angesteuerten Statorströme in der Antriebsmaschine. Dadurch kann die Antriebsmaschine leiser, zuverlässiger und mit weniger Abweichungen vom Regelziel betrieben werden.
• Gemäß einer Ausführung werden zum Ermitteln des/der Sets von aufeinanderfolgend anzusteuernden Grundspannungsraumzeigern Varianzen und/oder Kovarianzen des inneren Zustands der Antriebsmaschine berücksichtigt. Dies ermöglicht eine Berücksichtigung statistisch auftretender Abweichungen bei der Generierung der Sets.
• Gemäß einer Ausführung die Ermittlung der Sets von aufeinanderfolgend anzusteuernden Grundspannungsraumzeigern jeweils für eine Vielzahl aufeinanderfolgender Abtastzeitpunkte des inneren Zustands der Antriebsmaschine wiederholt. Zudem erfolgt eine Auswahl, ob ein zum Ansteuern der Antriebsmaschine verwendetes Set durch ein später ermitteltes und/oder durch ein anderes früher ermitteltes Set ersetzt wird, wobei diese Auswahl insbesondere auf Basis des jeweiligen Erfüllungsgrads des Qualitätskriteriums erfolgt. Dadurch wird eine iterative, kontinuierlich Optimierung des Betriebs der Antriebsmaschine unterstützt.
• Das Verfahren weist gemäß einer Ausführung zudem die folgenden Verfahrensschritte auf, die in der angegebenen oder einer anderen fachmännisch sinnvollen Reihenfolge durchlaufen werden können:
• (i) Messen der IST-Statorströme der Antriebsmaschine, insbesondere wiederholt mit einer, vorzugsweise konstanten, Abtastfrequenz, die insbesondere im Bereich von mehr als 20 oder 50 (Hertz) liegt. Unter einem IST-Statorstrom ist vorliegend insbesondere ein an einer der, insbesondere drei, Phasen der Antriebsmaschine zu einem Abtastzeitpunkt anliegende Strom zu verstehen; und/oder
• (ii) Schätzen eines inneren Zustands der Antriebsmaschine, wobei der innere Zustand insbesondere und ggf. unter anderem definiert wird durch Parameter wie insbesondere die Statorströme und/oder eine Ausprägungen der Rotordrehzahl und/oder eine Ausprägung der Rotorposition und/oder eine Ausprägung des magnetischen Flusses und/oder eine Ausprägung des Lastdrehmoments der Antriebsmaschine. Die Schätzung erfolgt auf Basis der, insbesondere zu dem Abtastzeitpunkt, gemessenen IST-Statorströme, wobei die Schätzung insbesondere für den Abtastzeitpunkt und/oder für einen darauffolgenden Abtastzeitpunkt erfolgt; und/oder
• (iv) Weitergeben des geschätzten inneren Zustands der Antriebsmaschine an ein Ansteuermittel, insbesondere einen Sollstrom-Steller, der Antriebsmaschine, insbesondere wenn ein Qualitätskriterium, insbesondere hinreichend, erfüllt ist.
• Dadurch kann - auch ohne Winkel- und/oder Drehratensensor für die Position und/oder die Drehgeschwindigkeit des Rotors - eine zuverlässige Ermittlung des inneren Zustands der Antriebsmaschine (auf dem Wege der Schätzung) erreicht werden.
• Gemäß einer Ausführung wird der geschätzte innere Zustand der Antriebsmaschine nur dann weitergegeben, wenn es aufgrund der folgenden Verfahrensschritte zielführend für eine verbesserte Steuerung der Antriebsmaschine erscheint:
• (iii) Bestimmen einer Erfüllung eines Qualitätskriteriums für die geschätzte Ausprägung des inneren Zustands der Antriebsmaschine; und/doer
• (iv-a) Weitergeben des geschätzten inneren Zustands der Antriebsmaschine, insbesondere erst dann und/oder ohne zusätzliches „flaggen“, wenn das Qualitätskriterium, insbesondere zu einem als ausreichend bestimmten Gütemaß, erfüllt ist.
• Dies ermöglicht eine Aussage darüber, ob die geschätzten Ausprägungen des inneren Zustands der Antriebsmaschine zum Ansteuern derselben problemlos verwendet werden sollten oder ob gegebenenfalls weitere Sicherheiten im Ansteuern der Antriebsmaschine vorgesehen sein müssen, um eventuelle Schätzfehler abzufangen. Gegebenenfalls kann bei nicht-Erfüllung des Qualitätskriteriums auch vorgesehen sein, die geschätzte Ausprägung des inneren Zustands der Antriebsmaschine nicht für eine weitere Verwendung weiterzugeben.
• Gemäß einer Ausführung erfolgt ein (v) Ansteuern von SOLL-Statorströmen der Antriebsmaschine in Abhängigkeit von dem weitergegebenen inneren Zustand der Antriebsmaschine.
• Das Steuergerät und insbesondere dessen Berechnungsmittel, ist gemäß einer Ausführung zur Ausführung eines Verfahrens nach einer Ausführung der Erfindung eingerichtet, und weist auf: (a) gemäß einer Ausführung Mittel zum Erfassen eines Lastwunschs beim Betriebs der Antriebsmaschine; (b) Mittel zum Ermitteln, insbesondere Messen, von IST-Statorströmen, insbesondere geeignete Sensoren und/oder ein Betriebsmodell eines Wechselrichters der Antriebsmaschine; (c) Schätzmittel zum Ermitteln von Ausprägungen eines inneren Zustands der Antriebsmaschine; (d) Berechnungsmittel zum Ermitteln jeweils eines SOLL-Statorstroms für jede der, insbesondere drei, Phasen der elektrischen Maschine; (e) gemäß einer Ausführung Ansteuermittel, insbesondere Sollstrom-Steller zum Ansteuern der SOLL-Statorströme.
• Gemäß einer Ausführung kann die Ermittlung des inneren Zustands der Antriebsmaschine nicht zwingend nur auf dem Wege direkter oder indirekter Messungen der Rotorposition erfolgen kann.
• Gemäß einer Ausführung wird anhand eines robusten adaptiven Schätz-Algorithmus der innere Zustand (also insbesondere Parameter wie die Drehzahl, die Rotorposition, der magnetische Fluss und das Lastdrehmoment der Antriebsmaschine) geschätzt, insbesondere unter Berücksichtigen der Varianzen und Kovarianzen dieser Parameter.
• Vorliegend wird gemäß der Ausführung ein sehr robustes, adaptives Schätzverfahren zur Ermittlung der Motordrehzahl und damit der Position des Rotors und des Lastdrehmoments beschrieben, gemäß einer Ausführung unter Verwendung eines, insbesondere nichtlinearen, adaptiven Beobachters. Die Eingänge des Beobachters sind zumindest die, insbesondere drei, Statorströme der Antriebsströme. Die Ausgänge sind: Rotordrehzahl, -position, magnetischer Fluss und Lastdrehmoment.
• Die Schätzung, insbesondere die mit der Schätzung verbundene Prädiktion, des inneren Zustands der Antriebsmaschine erfolgt insbesondere anhand eines bezüglich der Rotorgeschwindigkeit und/oder -position sensorlosen Verfahrens, das insbesondere mittels eines Schätzalgorithmus' (Schätzer) durchgeführt wird. Der Schätzer ist hierbei gemäß einer Ausführung ein (nonlinear) erweiterter stochastischer Filter, insbesondere ein Kalman Filter. Aufgrund von nicht linearen Eigenschaften innerhalb der Antriebsmaschine muss der Schätzer einen nonlinearen Bestandteil beobachten können.
• Für die Schätzung des inneren Zustands der Ausgangswerte werden beispielsweise drei Schritte durchlaufen: die Messung der Statorströme, die Schätzung des inneren Zustands und ggf. eine Plausibilisierung. Als Input werden dem Schätzer die drei gemessenen Statorströme der drei Phasen der Antriebsmaschine geliefert. Aus diesen werden die vier internen Parameter (i.e. der innere Zustand) der Antriebsmaschine (Motordrehzahl, Position, Fluss und Lastdrehmoment) geschätzt. Hierfür findet gemäß einer Ausführung zunächst eine Reduzierung der Eingangsströme von drei auf zwei statt. Basierend auf diesen zwei Strömen oder ggf. ohne diese Umformung werden die weiteren Berechnungen ausgeführt. Für die Schätzung werden zusätzliche Betriebs- und/oder Umgebungsparameter berücksichtigt. Die Übergabe erfolgt insbesondere mit Hilfe einer Kovarianz-Matrix. Diese wird gemäß einer Ausführung mittels eines Mean-Squared-Error-Verfahrens bestimmt. Hierdurch findet eine Reduzierung der Unsicherheit statt. In einem weiteren Schritt werden die gewonnenen Werte plausibilisiert. Dazu werden die gewonnen Werte mit den vorigen Werten, insbesondere mit den Messwerten der Statorströme noch einmal verglichen und als plausibel gewertet, sofern sie innerhalb eines vorgegebenen Bereiches liegen.
• Die Verfahren nach Ausführungen der Erfindung erweisen sich als adaptiv, d.h. insbesondere, dass sich mit zunehmender Wiederholung des Verfahrens die damit prädizierten Ausprägungen des inneren Zustands der Antriebsmaschine verbessern und die Abweichung zwischen den gemessenen und den auf dem Wege der Schätzung präzidierten Ausprägungen tendenziell sinkt. Durch die verbesserte Prädiktion ist ein an Vibrationen ärmerer Betrieb der Antriebsmaschine möglich.
• Die sensorlose Ausführung des Verfahrens erhöht die Zuverlässigkeit im Vergleich zu Hardwarelösungen, und reduziert die Kosten, das Gewicht, während mehr Bauraum zur Verfügung steht.
• Gemäß einer Ausführung beinhaltet das Qualitätskriterium einen Vergleich der geschätzten Ausprägung des inneren Zustands der Antriebsmaschine, insbesondere der geschätzten Statorströme, mit den, insbesondere zu einander entsprechenden Abtastzeitpunkten, gemessenen IST-Statorströmen.
• Der Vergleich der gemessenen mit den auf dem Wege der Schätzung ermittelten Statorströmen ermöglicht eine einfache Plausibilitätsprüfung, die auch über die Verlässlichkeit der ausschließlich mittels Schätzung ermittelten Zustandsparameter der Antriebsmaschine aussagekräftig ist.
• Gemäß einer Ausführung berücksichtigt das Qualitätskriterium einen Mean-Squared-Error und/oder eine Total Harmonic Distortion der Schätzung zur Bewertung der Varianz und/oder der Verzerrung der Schätzung eines oder jeweils mehrerer Parameter des inneren Zustands der Antriebsmaschine, insbesondere des Schätzers. Damit können beispielsweise Akustik- und/oder Verbrauchsthemen in die Qualitätsbewertung einfließen.
• Gemäß einer Ausführung werden zum Schätzen Varianzen und/oder Kovarianzen des inneren Zustands der Antriebsmaschine, insbesondere einzelner Parameter des inneren Zustands, wie insbesondere der IST-Statorströme sowie der Ausprägungen der Rotordrehzahl, der Rotorposition, des magnetischen Flusses und/oder des Lastdrehmoments der Antriebsmaschine, berücksichtigt. Insbesondere werden die Varianzen und/oder Kovarianzen (I) die bedingt sind durch die Messmethode und/oder die verwendeten Sensoren bei der Messung der IST-Statorströme, und/oder (II) eines statistischen Messrauschens bei der Messung der IST-Statorströme, und/oder (III) von Einflussgrößen auf den inneren Zustand der Antriebsmaschine, und/oder (IV) eines statistischen Prozessrauschens berücksichtigt. Dadurch kann ein Vorhersagemodell (bzw. ein Schätzmodell) bereitgestellt wer-den, welches aufgrund der Varianz-Berücksichtigung innerhalb weniger Durchläufe sehr zuverlässig fehlerarme Schätzungen ermöglicht, und zudem eine Aussage über die Verlässlichkeit der Schätzung.
• Gemäß einer Ausführung wird der innere Zustand der Antriebsmaschine mittels eines nonlinearen adaptiven Beobachters geschätzt und/oder prädiziert. Auf diese Weise kann der Schätzer auch die nonlinearen Zusammenhänge beim Betrieb der Antriebsmaschine abbilden.
• Der Beobachter ist gemäß einer Ausführung eine Erweiterung eines nonlinearen stochastischen Filters und ist auf Basis eines Zeit-diskreten, nicht-linearen Zustandsmodells implementiert. Die Zustandsraum-Gleichungen der Antriebsmaschine sind dabei $$\dot{X}=AX+BU$$

  

  $$Y=CX+DU$$

  
• Das Zustandsmodell ist initialisiert unter Verwendung zweier Kovarianzmatrizen Q0 und R0, welche die Unsicherheit der Schätzung v(k) und der Messung w(k) widerspiegeln. Mit der Zeit-Diskretisierung ergibt sich: $$\dot{X}\left(k+1\right)=A_{d}X\left(k\right)+B_{d}U\left(k\right)+v\left(k\right)$$

  

  $$Y\left(k\right)=C_{d}X\left(k\right)+D_{d}U\left(k\right)+w\left(k\right)$$

  
• Dabei ist Ad die Systemmatrix und Bd die Eingangsmatrix. Cd und Dd sind die Ausgangsmatrizen. Diese Matrizen können aufgelöst werden mittels eines modifizierten Euler-Verfahrens mit der Abtastzeit Ts wie folgt:
• • A_d = e^ATs ≈ I + A*T_s+ ½*T_s ² * A²
• • B_d ≈ Ts * B + ½*T_s ² *A * B
• • C_d=C
• • D_d=D
• • I is 6 ×6 identity matrix
• • v(k) is represented the system uncertainties with covariance matrix Q
• • w(k) is measurement noise with covariance matrix R
• Alternativ können die Matrizen auch über Taylorreihen-Entwicklungen zum Abtast- und/oder Prädiktions-Zeitpunkt gelöst werden.
• Der Schätzvektor für die durch sechs Größen dargestellten vier Parameter Statorstrom, Fluss, Drehwinkelgeschwindigkeit und Lastdrehmoment des inneren Zustands der Antriebsmaschine ist dabei: $$\widehat{X}\left(k\right)={\left[{\widehat{i}}_{s\alpha }\left(k\right)\underset{m}{{\widehat{i}}_{s\beta }\left(k\right)}{\widehat{\psi }}_{r\alpha }\left(k\right){\widehat{\psi }}_{r\beta }\left(k\right){\widehat{\omega }}_m\left(k\right){\widehat{T}}_L\right]}^T.$$

  
• Gemäß einer Ausführung weist der adaptive Beobachter ein, insbesondere erweitertes, stochastisches Filter wie beispielsweise ein Kalman-Filter auf. Dies ermöglicht eine optimierte softwaretechnische Umsetzung der Schätzung, die auch mit den beschränkten Rechenkapazitäten von in Kraftfahrzeugen üblichen Steuergeräten eine ausreichend genaue Schätzung ermöglicht.
• Insbesondere wird ein zeitdiskretes, erweitertes stochastisches Filter wie beispielsweise ein Kalman-Filter verwendet, das auf die Abtastzeitpunkte der Messung der IST-Statorströme abgestimmt ist, verwendet.
• Gemäß einer Ausführung erfolgt die Schätzung in Abhängigkeit von einem oder mehreren Parametern eines Betriebszustands und/oder eines Umgebungszustands des Kraftfahrzeugs.
• Durch die Einbeziehung des Betriebszustands und/oder des Umgebungszustand ist die Schätzung des inneren Zustands abhängig vom Betriebsfall möglich.
• Unter einem Betriebszustand des Kraftfahrzeugs ist insbesondere derjenige der Antriebsmaschine zu verstehen. Unter einem Umgebungszustand des Kraftfahrzeugs sind insbesondere Parameter eines Umgebungsverkehrs und/oder von atmosphärischen Einflüssen und/oder eines Straßenzustands, zu verstehen.
• Gemäß einer Ausführung wird die Schätzung jeweils für eine Vielzahl aufeinander folgender Abtastzeitpunkte wiederholt, und die ermittelten Ausprägungen werden weitergegeben, sobald das Qualitätskriterium, insbesondere erstmals oder öfter als eine vorbestimmte Grenzzahl erfüllt ist und/oder war. Auf diese Weise kann der Algorithmus schnell trainiert werden, was das Schätzergebnis und die damit verbundene Prädiktion des inneren Zustands der Antriebsmaschine verbessert.
• Gemäß einer Ausführung wird ein Gütemaß für die Erfüllung des Qualitätskriteriums ermittelt und/oder in einem Steuergerät hinterlegt wird und/oder fließt in eine Gewichtung bzw. ein Verwendungsmaß des weitergegebenen inneren Zustands der Antriebsmaschine ein. So kann gegebenenfalls ein ermittelter Zustand der Antriebsmaschine nicht unkommentiert, sondern „geftagged“ an den soll Strom-Steller und die zugehörige Steuerung übergeben werden, sodass gegebenenfalls flankierende Maßnahmen zum Ausgleich einer akzeptablen, aber nicht vollständig ausreichend guten Schätzqualität ergriffen werden können.
• Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Figuren.
• 1 zeigt schematisch eine elektrische Maschine mit einem Steuergerät gemäß einer beispielhaften Ausführung der Erfindung.
• 2 zeigt anhand eines Ablaufdiagramms ein Verfahren zur Steuerung der elektrischen Antriebsmaschine aus 1, wobei die Steuerung auf Basis einer Zustandsschätzung elektrischen Antriebsmaschine erfolgt.
• 3 zeigt anhand eines Ablaufdiagramms ein weiteres Verfahren zur Steuerung der elektrischen Antriebsmaschine aus 1, wobei die Steuerung auf Basis eines direkten Triggerns der Leistungsschalter des Wechselrichters der elektrischen Antriebsmaschine erfolgt.
• 4 zeigt anhand eines Ablaufdiagramms ein weiteres Verfahren zur Steuerung der elektrischen Antriebsmaschine aus 1, wobei sowohl Verfahrensschritte des Verfahrens aus 2 als auch Verfahrensschritte des Verfahrens aus 3 Anwendung finden.
• In 1 ist eine elektrische Antriebsmaschine AM zum Antrieb eines nicht dargestellten Kraftfahrzeugs gezeigt, welche im Ausführungsbeispiel eine Dreiphasen-Synchronmaschine mit den Phasen L1, L 2 und L3 ist. Für die Erfindung und auch das hier beschriebene Ausführungsbeispiel ist es unerheblich, ob die Synchronmaschine fremd- oder permanenterregt ausgebildet ist.
• Mittels einer Antriebsbatterie B ist der Maschine AM über einen Gleichstrom-Zwischenkreis ZK an eine Energiequelle angeschlossen. Die Antriebsmaschine AM weist einen Wechselrichter mit sechs Leistungs(-Halbbrücken-)schaltern S1, S2, S3, S4, S5, S6 auf, mittels welcher die von der Batterie B bereitgestellte Gleichspannung gemäß der Vorgaben eines Steuergeräts SG in eine dreiphasige Spannung überführbar ist.
• Das Steuergerät SG weist Messmittel 102 zum Messen von IST-Statorströmen der einzelnen Phasen L1, L2 und L3 auf. Ferner weist das Steuergerät Schätzmittel 104 (i.e. Schätzer) zum Ermitteln von Ausprägungen eines inneren Zustands Z der Antriebsmaschine AM, Berechnungsmittel 106 zum Ermitteln jeweils eines SOLL-Statorstroms für jede der Phasen L der elektrischen Maschine AM und Ansteuermittel 108 (im Ausführungsbeispiel als Sollstrom-Steller zum Ansteuern der SOLL-Statorströme) auf. Darüber hinaus weist das Steuergerät SG Mittel zum Erfassen eines Lastwunsches L und/oder von Randbedingungen RB beim Betriebs der Antriebsmaschine bzw. des Kraftfahrzeugs auf.
• Der innere Zustand Z ist im Ausführungsbeispiel definiert wird durch die Statorströme i und Ausprägungen der Rotorwinkelgeschwindigkeit ω, des magnetischen Flusses Ψ und des Lastdrehmoments T_load der Antriebsmaschine AM.
• In 2 ist anhand eines Ablaufdiagramms ein beispielhaftes Verfahren 200 zur Steuerung der elektrischen Antriebsmaschine AM aus 1 dargestellt, wobei die Steuerung auf Basis einer Schätzung des inneren Zustands Z der elektrischen Antriebsmaschine AM erfolgt.
• Das beispielhafte Verfahren 200 weist die folgenden Verfahrensschritte auf:
• (S210) (insbesondere wiederholtes) Messen der IST-Statorströme i_a, i_b und i_c der Antriebsmaschine AM mit einer konstanten Abtastfrequenz von beispielsweise 200 Hz.
• (S220) Ermitteln und Bereitstellen der Ausprägungen von mehreren Parametern eines Betriebszustands und eines Umgebungszustands des Kraftfahrzeugs (zusammengefasst als Randbedingungen RB bezeichnet).
• (S230) die Verfahrensschritte S 210 ermittelten Werte für die Statorströme i_a, i_b und i_c sowie die zu dem Abtastzeitpunkt gehörigen Ausprägungen der Betriebs- und Umgebungsparameter aus dem Verfahrensschritt S220 werden zur nachfolgenden Verwendung in dem Schätzmittel 104 (an sich fachmännisch) vorprozessiert, diskretisiert und nötigenfalls transformiert, beispielsweise mittels einer in 1 eingetragenen Clarke-Transformation.
• Hierfür findet gemäß einer Ausführung zunächst eine Reduzierung der Eingangsströme von drei auf zwei statt. Basierend auf diesen zwei Strömen werden die weiteren Berechnungen ausgeführt. Für die Schätzung werden die Betriebs- und/oder Umgebungsparameter RB aus Schritt S220 berücksichtigt. Die Übergabe an den Schätzer 104 erfolgt insbesondere mit Hilfe einer Kovarianz-Matrix P.
• Ebenso wird in diesem Schritt der Schätzer 104 initialisiert, insbesondere mit den geeignet vorbereiteten Werten i_A, i_B, i_C für die Statorströme und RB für die Randbedingungen der Schätzung.
• (S240) Schätzen - i.e. Vorhersagen - eines inneren Zustands Z der Antriebsmaschine AM, auf Basis der, insbesondere zu dem Abtastzeitpunkt, gemessenen IST-Statorströme i, Mittels des Schätzers 104.
• (S250) Korrigieren des Schätzers 104 (für die folgende Schätzung) auf Basis des in S240 geschätzten Zustands Z.
• Der Schätzer 104 ist als adaptiver, non-linearer Beobachter mittels eines erweiterten Kalman-Filters ausgebildet. Insbesondere wird ein zeitdiskretes, erweitertes Kalman-Filter verwendet, das auf die Abtastzeitpunkte der Messung der IST-Statorströme abgestimmt ist, verwendet. Dies ermöglicht eine optimierte softwaretechnische Umsetzung der Schätzung, die auch mit den beschränkten Rechenkapazitäten von in Kraftfahrzeugen üblichen Steuergeräten eine ausreichend genaue Schätzung ermöglicht.
• Der Beobachter 104 beinhaltet also eine nonlineare Erweiterung eines stochastischen Filters und ist auf Basis eines Zeit-diskreten, nicht-linearen Zustandsmodells implementiert. Die Zustandsraum-Gleichungen der Antriebsmaschine AM sind dabei $$\dot{X}=AX+BU$$

  

  $$Y=CX+DU$$

  
• Das Zustandsmodell wird gemäß Schritt S230 initialisiert unter Verwendung zweier Kovarianzmatrizen Q₀ und R₀, welche die Unsicherheit der Schätzung v(k) und der Messung w(k) widerspiegeln (vgl. Schritt S231 in der Detaildarstellung des Beobachters 104 im unteren Teil der 2). Mit der Zeit-Diskretisierung ergibt sich: $$\dot{X}\left(k+1\right)=A_{d}X\left(k\right)+B_{d}U\left(k\right)+v\left(k\right)$$

  

  $$Y\left(k\right)=C_{d}X\left(k\right)+D_{d}U\left(k\right)+w\left(k\right)$$

  
• Dabei ist A_d die Systemmatrix und B_d die Eingangsmatrix. C_d und D_d sind die Ausgangsmatrizen. Diese Matrizen können aufgelöst werden mittels eines modifizierten Euler-Verfahrens mit der Abtastzeit T_s wie folgt:
• • A_d = e^ATs ≈ I + A*T + ½*T_s ² * A²
• • B_d ≈ T_s * B + ½*T_s ² * A * B
• • C_d=C
• • D_d=D
• • I ist eine, insbesondere 6 x6, Einheitsmatrix
• • v(k) repräsentiert die Unsicherheiten des Sytems mit der Kovarianzmatrix Q₀
• • w(k) repräsentiert das Messrauschen mit der Kovarianzmatrix R₀
• Der Schätzvektor X̂(k) für die durch sechs Größen dargestellten vier Parameter Statorstrom i, magnetischer Fluss Ψ, Rotorwinkelgeschwindigkeit ω und Lastdrehmoment T_load des inneren Zustands Z der Antriebsmaschine AM wird dabei berechnet zu (vgl. Schritt S241 in der Detaildarstellung des Beobachters 104 im unteren Teil der 2): $$\widehat{X}\left(k\right)={\left[{\widehat{i}}_{s\alpha }\left(k\right)\underset{m}{{\widehat{i}}_{s\beta }\left(k\right)}{\widehat{\psi }}_{r\alpha }\left(k\right){\widehat{\psi }}_{r\beta }\left(k\right){\widehat{\omega }}_m\left(k\right){\widehat{T}}_L\right]}^T.$$

  

  Wie in Schritt S242 dargestellt, wird zudem eine Kovarianzmatrix P (k) der Fehler von X̂(k) geschätzt und in Schritt S251 die Kalman-Gain-Matrix K zur Projektion der Residuen auf die Korrektur des Systemzustandes geschätzt. In Schritt S252 werden die Ausgangsgrößen Y(k) mit den Ausgangsmatrizen C_d und D_d berechnet.
• (S260) Vergleich des in Schritt S240 geschätzten Zustands Z mit der Messung der Statorströme i aus Schritt S210 und Ableiten der Erfüllung eines Qualitätskriteriums QK für die Schätzung aus dem Vergleich. Das Qualitätskriterium berücksichtigt einen Mean-Squared-Error MSE und/oder eine Total Harmonic Distortion THD der Schätzung zur Bewertung der Varianz und der Verzerrung der Schätzung der Parameter des inneren Zustands der Antriebsmaschine, insbesondere des Schätzers 104. (Vgl. Schritt S261 in der Detaildarstellung des Beobachters 104 im unteren Teil der 2.)
• (S270) Weitergeben des geschätzten inneren Zustands Z der Antriebsmaschine AM an das Ansteuermittel 108, wenn das Qualitätskriterium MSE bzw. THD erfüllt ist. Das Ansteuern der SOLL-Statorströme i_soll der Antriebsmaschine erfolgt dann in Abhängigkeit von dem weitergegebenen inneren Zustand Z der Antriebsmaschine AM.
• Die Schätzung des inneren Zustands Z wird jeweils für eine Vielzahl aufeinander folgender Abtastzeitpunkte wiederholt, und die ermittelten Ausprägungen werden weitergegeben, sobald eine Schätzung hinsichtlich aller zu berücksichtigender Constraints ausgewählt ist und/oder das Qualitätskriterium erfüllt ist. Auf diese Weise kann der Algorithmus schnell trainiert werden, was das Schätzergebnis und die damit verbundene Prädiktion des inneren Zustands der Antriebsmaschine verbessert.
• Dadurch kann ohne Winkel- und/oder Drehratensensor für die Position und/oder die Drehgeschwindigkeit des Rotors auf dem Wege der Schätzung eine zuverlässige Ermittlung des inneren Zustands Z der Antriebsmaschine erreicht werden.
• In 3 ist anhand eines Ablaufdiagramms ein weiteres Verfahren 300 zur Steuerung der elektrischen Antriebsmaschine AM aus 1 dargestellt, wobei die Steuerung auf Basis direkter Trigger T für die Leistungsschalter S des Wechselrichters WR der elektrischen Antriebsmaschine AM durch ein Ansteuermittel 108 erfolgt.
• Das beispielhafte Verfahren 300 weist die folgenden Verfahrensschritte auf:
• (S310) Ermitteln eines inneren Zustands Z der Antriebsmaschine AM. Die Schätzung des inneren Zustandes Z der Antriebsmaschine AM aus dem beispielhaften Verfahren 200 gemäß 2 kann als Ausgangspunkt bzw. Eingangsgrößen des Verfahrens 300 dienen. Wie in 3 dargestellt, können stattdessen aber auch Messwerte aus dem Antrieb verwendet werden.
• (S320) Ermitteln eines Vortriebswunsches eines Fahrzeugführers und damit eines Lastwunsches L im Verhältnis zu dem Lastdrehmoment T_load (also insbesondere eines Lastwunsches L, der zu einem Lastdrehmoment T_load führt).
• (S325) Ermitteln von Ausprägungen RB eines oder mehrerer Parameter eines Betriebszustands und eines Umgebungszustands des Kraftfahrzeugs.
• (S330) Ermitteln eines inneren SOLL-Zustands der Antriebsmaschine AM in Abhängigkeit von dem ermittelten inneren Zustand Z und von den ermittelten Ausprägungen RB des Betriebs- und des Umgebungszustands.
• (S340/S350) Ermitteln mehrerer alternativer und mehrerer für aufeinanderfolgende Abtastzeitpunkte bestimmter Sets SVV (set of voltage vectors) von aufeinanderfolgend anzusteuernden Grundspannungsraumzeigern V1 bis V8, das zur Überführung der Antriebsmaschine AM.
• Zur Nachbildung eines Dreiphasensystems wird für jede der drei Phasen L1, L2, L3 (vgl. 1) eine Halbbrücke benötigt. Jede Halbbrücke kann zwei verschiedene Schalterstellungen der Leistungsschalter S1 und S2, S3 und S4, S5 und S6 annehmen. Da drei Halbbrücken für ein Dreiphasendrehstromsystem notwendig sind, ergeben sich dadurch 2³ mögliche Schalterstellungen und somit 8 Schaltzustände, die als Grundspannungsvektoren V1 bis V8 bezeichnet werden. Es ergibt sich bei jeder Schalterstellung eine andere Spannungskonstellation zwischen den Phasen L1, L2 und L3 und damit auch ein anderer Spannungsraumzeiger. Die zwei Schalterstellungen, bei denen entweder alle drei oberen oder alle drei unteren Schalter geschlossen sind, stellen eine Ausnahme dar. Bei diesen Schalterstellungen werden alle drei Phasen L1, L2 und L3 kurzgeschlossen. Somit ist zwischen den Phasen keine Spannung messbar. Diese beiden Spannungsvektoren werden als Nullspannungsraumzeiger bezeichnet. Daraus lassen sich 6 aktive und zwei passive Grundspannungsraumzeiger V1 bis V8 darstellen.
• Mit einer geeigneten Abfolge dieser Grundspannungszeiger V1 bis V8 lässt sich ein gewünschtes Lastmoment T_load ebenso wie die gewünschte Rotorwinkelgeschwindigkeit ω zuverlässig einstellen.
• (S355) Ermitteln von Constraints der Ansteuerung der Antriebsmaschine, beispielsweise und ggf. unter anderem aus den Randbedingungen RB und aus Grenzen des Motorbetriebs der Antriebsmaschine. Im Ausführungsbeispiel sind zumindest einige der folgenden Constraints berücksichtigt: Anzahl Raumzeigerwechsel, Belastung der Antriebsbatterie, Antriebstemperatur, Wetterbedingungen, etc.. Die Auswahl der Constraints erfolgt an sich fachmännisch.
• (S360) Berücksichtigen von wenigstens einem fachmännisch aus den Constraints von S335 bestimmten Auswahlkriterium AK für die ermittelten Sets SVV von aufeinanderfolgend anzusteuernden Grundspannungsraumzeigern V bei der Auswahl des anzusteuernden Sets SVV. Relevantes Auswahlkriterium kann im Ausführungsbeispiel eines oder mehrere oder alle der folgenden, typischen „Constraints“ einer Motoransteuerung sein: Anzahl Raumzeigerwechsel, Belastung der Antriebsbatterie, Antriebstemperatur, Wetterbedingungen, etc. Im Ausführungsbeispiel fließt das Auswahlkriterium AK in eine „Kosten“bewertung der zu schaltenden Sets und eine Schaltverlustbewertung ein.
• (S370) Ansteuern des Wechselrichters WR der Antriebsmaschine AM durch das Ansteuermittel 108 mit dem ausgewählten Set SVV von aufeinanderfolgend anzusteuernden Grundspannungsraumzeigern mittels direkter Trigger T, die an GPOs des Ansteuermittels 108 abgegeben und an den Wechselrichter WR übergeben werden.
• Das Ansteuern des ausgewählten Sets SVV von aufeinanderfolgend anzusteuernden Grundspannungsraumzeigern V erfolgt mittels direkten Triggern T an Schnittstellen der Leistungsschalter des Wechselrichters WR der Antriebsmaschine AM. Damit kann Hardware eingespart werden, insbesondere aufgrund einer nicht mehr benötigte PWM-Einheit und des zugehörigen Timers.
• Die Ermittlung der Sets von aufeinanderfolgend anzusteuernden Grundspannungsraumzeigern wird jeweils für eine Vielzahl aufeinanderfolgender Abtastzeitpunkte des inneren Zustands der Antriebsmaschine wiederholt. Zudem erfolgt eine Auswahl, ob ein zum Ansteuern der Antriebsmaschine verwendetes Set durch ein später ermitteltes Set ersetzt wird, wobei diese Auswahl insbesondere auf Basis des jeweiligen Erfüllungsgrads eines Qualitätskriteriums erfolgt. Dadurch wird eine iterative, kontinuierlich Optimierung des Betriebs der Antriebsmaschine unterstützt.
• In 4 ist anhand eines Ablaufdiagramms ein weiteres Verfahren 400 zur Steuerung der elektrischen Antriebsmaschine aus 1 gezeigt, wobei sowohl Verfahrensschritte des Verfahrens 200 aus 2 als auch Verfahrensschritte des Verfahrens 300 aus 3 Anwendung finden.
• Die Ausgangsgrößen des Verfahrens 200 werden dabei als Eingangsgrößen des Verfahrens 300 verwendet.
• Bezugszeichenliste

AK

Auswahlkriterium

AM

Antriebsmaschine

B

Batterie

GPO

General Purpose Output

ia, ib, ic

IST-Statorströme der Antriebsmaschine

L1, L2, L3

Phasen der Antriebsmaschine

LW

Lastwunsch

QK

Qualitätskriterium

RB

Randbedingungen (Parameter eines Betriebs- und/oder Umgebungszustands)

SG

Steuergerät

S1-S6

Leistungsschalter der Halbbrücken des Wechselrichters

T

direkter Trigger

Sxxx

Verfahrensschritte

SVV

Set von Grundspannungszeigern

WR

Wechselrichter

Z

interner Zustand der Antriebsmaschine

ZK

Gleichstrom-Zwischenkreis

102

Messmittel des Steuergeräts für die Statorströme der Antriebsmaschine

104

Schätzmittel des Steuergeräts (Schätzer)

106

Berechnungsmittel des Steuergeräts

108

Ansteuermittel, insbesondere Sollstrom-Steller des Steuergeräts

200

erstes beispielhaftes Verfahren

300

zweites beispielhaftes Verfahren

400

drittes beispielhaftes Verfahren

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• CN 109039204 A [0003]

Claims (10)

1. Verfahren (300, 400) zur Steuerung einer elektrischen Antriebsmaschine (AM), aufweisend zumindest die Verfahrensschritte: - (S310) Ermitteln eines inneren Zustands (Z) der Antriebsmaschine, - (S320, S325) Ermitteln von Ausprägungen eines oder mehrerer Parameter (RB) eines Betriebszustands und/oder eines Umgebungszustands des Kraftfahrzeugs und/oder eines Lastwunsches (LW) eines Fahrzeugführers, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte: - (S340, S350) Ermitteln eines Sets (SVV) von aufeinanderfolgend anzusteuernden Grundspannungsraumzeigern (V1-V8), das zur Überführung der Antriebsmaschine aus dem ermittelten inneren Zustand in einen inneren SOLL-Zustand ausgebildet ist, in Abhängigkeit von dem ermittelten inneren Zustand und/oder von den ermittelten Ausprägungen des Betriebs- und/oder Umgebungszustands und/oder von dem ermittelten Lastwunsch, - (S370) Ansteuern eines Wechselrichters (WR) der Antriebsmaschine mit dem ermittelten Set von aufeinanderfolgend anzusteuernden Grundspannungsraumzeigern.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ansteuern des Sets mittels direkten Triggerns (T) der Leistungsschalter (S1-S6) des Wechselrichters der Antriebsmaschine erfolgt.
3. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch den Verfahrensschritt: - Ermitteln mehrerer alternativer und/oder für aufeinanderfolgenden Abtastzeitpunkte bestimmter Sets.
4. Verfahren gemäß Anspruch 3, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte: - Bestimmen eines Erfüllungsgrads eines Qualitätskriteriums (QK) für die ermittelten Sets, und/oder - Berücksichtigen von wenigstens einem Auswahlkriterium (AK) für die ermittelten Sets von aufeinanderfolgend anzusteuernden Grundspannungsraumzeigern; - Ansteuern des Wechselrichters der Antriebsmaschine mit demjenigen, insbesondere für dasjenige, ermittelte Set von aufeinanderfolgend anzusteuernden Grundspannungsraumzeigern mit dem besten Erfüllungsgrad des Qualitätskriteriums und/oder des wenigstens einen Auswahlkriteriums.
5. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Qualitätskriterium eine Kostenbewertung und/oder eine Schaltverlustbewertung und/oder eine für die Sets berücksichtigt (S355, S360).
6. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Qualitätskriterium einen Mean-Squared-Error und/oder ein Maß für eine EMV, insbesondere eine Ripple- und/oder Oberschwingungs-Belastung, der durch die Sets angesteuerten Statorströme in der Antriebsmaschine berücksichtigt.
7. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Ermitteln des/der Sets Varianzen und/oder Kovarianzen des inneren Zustands der Antriebsmaschine berücksichtigt werden.
8. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung der Sets jeweils für eine Vielzahl aufeinanderfolgender Abtastzeitpunkte des inneren Zustands der Antriebsmaschine wiederholt wird, und eine Auswahl erfolgt, ob ein zum Ansteuern der Antriebsmaschine verwendetes Set durch ein später ermitteltes und/oder durch ein anderes früher ermitteltes Set ersetzt wird.
9. Steuergerät (SG) für eine elektrische Antriebsmaschine (AM) eines Kraftfahrzeugs, aufweisend zumindest: - Mittel (106) zum Erfassen eines Lastwunschs beim Betriebs der Antriebsmaschine, - Mittel (104) zum Ermitteln von Ausprägungen eines inneren Zustands der Antriebsmaschine, - Ansteuermittel (108) zum direkten Antriggern der einzelnen Leistungsschalter (S1-S6) eines Wechselrichters (WR) der Antriebsmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät zur Ausführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche eingerichtet ist.
10. Elektrische Maschine (AM) zum Antrieb eines Kraftfahrzeugs, gekennzeichnet durch ein Steuergerät (SG) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.

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