DE102021201858A1 - Method and control unit for switching an electric drive between an operating mode with an active short circuit and a freewheeling operating mode - Google Patents

Method and control unit for switching an electric drive between an operating mode with an active short circuit and a freewheeling operating mode Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Umschalten, insbesondere automatischen Umschalten, eines eine mehrphasige elektrische Maschine (18) und einen der elektrischen Maschine (18) vorgeschalteten Stromrichter (12) umfassenden Elektroantriebs (10) in einem Spannungsbereich einer vorgegebenen Betriebsspannung zwischen einem Betriebsmodus mit aktivem Kurzschluss und einem Freilauf-Betriebsmodus in Abhängigkeit von zumindest einem am Elektroantrieb (10) erfassten Signal.
Es ist vorgesehen, dass das Umschalten von dem Freilauf-Betriebsmodus in den Betriebsmodus mit aktivem Kurzschluss in Abhängigkeit eines für eine Rückspeisung elektrischer Energie aus der elektrischen Maschine (18) charakteristischen Spannungsverlaufs der Kollektorspannung Uc mindestens eines Transistors (36) des Stromrichters (12) erfolgt.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine entsprechende Steuereinheit (40).

Figure DE102021201858A1_0000
The invention relates to a method for switching, in particular automatic switching, of an electric drive (10) comprising a multi-phase electrical machine (18) and a power converter (12) connected upstream of the electrical machine (18) in a voltage range of a predetermined operating voltage between an operating mode with an active short circuit and a freewheel operating mode depending on at least one signal detected on the electric drive (10).
It is provided that the switchover from the freewheeling operating mode to the operating mode with an active short-circuit takes place as a function of a voltage characteristic of the collector voltage Uc of at least one transistor (36) of the converter (12) for electrical energy being fed back from the electrical machine (18). .
The invention also relates to a corresponding control unit (40).
Figure DE102021201858A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Umschaltung eines eine mehrphasige elektrische Maschine und einen der elektrischen Maschine vorgeschalteten Stromrichter umfassenden Elektroantriebs in einem Spannungsbereich einer vorgegebenen Betriebsspannung zwischen einem Betriebsmodus mit aktivem Kurzschluss und einem Freilauf-Betriebsmodus in Abhängigkeit von zumindest einem am Elektroantrieb erfassten Signal.The invention relates to a method for switching over an electric drive comprising a multi-phase electric machine and a converter connected upstream of the electric machine in a voltage range of a predetermined operating voltage between an operating mode with an active short circuit and a freewheeling operating mode as a function of at least one signal detected on the electric drive.

Als aktiver Kurzschluss (AKS) wird eine Maßnahme in der Antriebstechnik bezeichnet, mit der einerseits Schäden an der elektrischen Maschine bzw. der entsprechenden Antriebselektronik beim Auftreten von zu hohen elektrischen Spannungen vermieden werden sollen und andererseits das Auftreten eines hohen Bremsmomentes verhindert werden soll, welches sich einstellen würde, sobald die gleichgerichtete Spannung der elektrischen Maschine die anliegende DC Spannung übersteigt. Der gezielt herbeigeführte AKS wird als ein sicherer Modus für den Elektroantrieb betrachtet. Dazu werden bei dem Elektroantrieb die Anschlussleitungen für die meist mehrphasigen elektrischen Maschinen durch Transistoren des Stromrichters kurzgeschlossen.An active short-circuit (ACS) is a measure in drive technology that is intended to prevent damage to the electrical machine or the corresponding drive electronics when excessive electrical voltages occur on the one hand and to prevent a high braking torque from occurring on the other hand would set as soon as the rectified voltage of the electrical machine exceeds the applied DC voltage. Targeted AKS is considered a safe mode for electric propulsion. For this purpose, in the case of the electric drive, the connection lines for the mostly multi-phase electric machines are short-circuited by transistors of the power converter.

Das Dokument US 2020/0067443 A1 beschreibt ein Elektroantriebssystem mit einer als MCU (MCU: Micro control unit - Mikrosteuereinheit) bezeichneten Steuereinheit und zwei Teilsystemen aus je einer dreiphasigen elektrischen Maschine und einem dieser elektrischen Maschine vorgeschalteten Stromrichter, der als Drei-Phasen-Inverter ausgebildet ist. Weiterhin beschreibt dieses Dokument einen Betriebsmodus des jeweiligen Teilsystems mit aktivem Kurzschluss (dort 3PS: Drei-Phasen-Kurzschließen genannt) und einen Freilaufbetriebsmodus des Elektroantriebs (dort auch als Betriebsmodus mit Gesamtphasen-Unterbrechung - 6SO: sechs Schalter offen bezeichnet) sowie ein Umschalten des jeweiligen Teilsystems zwischen diesen beiden Betriebsmodi.The document US 2020/0067443 A1 describes an electric drive system with a control unit known as an MCU (MCU: micro control unit) and two subsystems each consisting of a three-phase electrical machine and a power converter connected upstream of this electrical machine, which is designed as a three-phase inverter. Furthermore, this document describes an operating mode of the respective subsystem with an active short circuit (called 3PS there: three-phase short circuiting) and a freewheeling operating mode of the electric drive (also referred to there as an operating mode with total phase interruption - 6SO: six switches open) as well as a switching of the respective Subsystem between these two modes of operation.

Eine mögliche Größe, in deren Abhängigkeit das Umschalten sinnvoll erfolgen kann, ist sicherlich die Drehzahl n der elektrischen Maschine.A possible variable, depending on which switching can be useful, is certainly the speed n of the electrical machine.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, Maßnahme anzugeben, die eine einfach durchführbare und dabei sinnvolle Umschaltung des Elektroantriebs zwischen dem Betriebsmodus mit aktivem Kurzschluss und dem Freilauf-Betriebsmodus ermöglichen.It is the object of the invention to provide measures that enable the electric drive to be switched over between the operating mode with an active short circuit and the freewheeling operating mode in a manner that is simple to implement and makes sense at the same time.

Die Lösung der vorliegenden Erfindung erfolgt durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Die Lösung der Aufgabe erfolgt ferner durch ein Computerprogrammprodukt mit den Merkmalen des Anspruchs 6 sowie eine Steuereinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 7. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen, in der Beschreibung und den Figuren beschrieben, wobei weitere in den Unteransprüchen und/oder in der Beschreibung und/oder den Figuren beschriebene beziehungsweise gezeigte Merkmale einzeln oder in einer beliebigen Kombination einen Gegenstand der Erfindung darstellen können, wenn sich aus dem Kontext nicht eindeutig das Gegenteil ergibt.The present invention is achieved by a method having the features of claim 1. The object is also achieved by a computer program product having the features of claim 6 and a control unit having the features of claim 7. Preferred embodiments of the invention are in the dependent claims, described in the description and the figures, whereby further features described or shown in the subclaims and/or in the description and/or the figures can represent an object of the invention individually or in any combination, if the opposite is not clearly evident from the context results.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Umschalten, insbesondere automatischen Umschalten, eines eine mehrphasige elektrische Maschine und einen der elektrischen Maschine vorgeschalteten Stromrichter umfassenden Elektroantriebs in einem Spannungsbereich einer vorgegebenen Betriebsspannung zwischen einem Betriebsmodus mit aktivem Kurzschluss und einem Freilauf-Betriebsmodus in Abhängigkeit von zumindest einem am Elektroantrieb erfassten Signal. Es ist vorgesehen, dass das Umschalten von dem Freilauf-Betriebsmodus in den Betriebsmodus mit aktivem Kurzschluss in Abhängigkeit eines für eine Rückspeisung elektrischer Energie aus der elektrischen Maschine charakteristischen Spannungsverlaufs der Kollektorspannung mindestens eines Transistors des Stromrichters erfolgt. Die Transistoren des Stromrichters sind in der Regel Bipolar-Transistoren und insbesondere Bipolartransistoren mit isolierter Gate-Elektrode (englisch insulated-gate bipolar transistor, kurz IGBT).The subject matter of the present invention is a method for switching, in particular automatic switching, of an electric drive comprising a multi-phase electrical machine and a power converter connected upstream of the electrical machine in a voltage range of a predetermined operating voltage between an operating mode with an active short circuit and a freewheeling operating mode depending on at least one signal detected on the electric drive. It is provided that switching from the freewheeling operating mode to the operating mode with an active short circuit takes place as a function of a voltage profile of the collector voltage of at least one transistor of the power converter that is characteristic of a feedback of electrical energy from the electrical machine. The transistors of the power converter are usually bipolar transistors and in particular bipolar transistors with an insulated gate electrode (English insulated-gate bipolar transistor, IGBT for short).

Durch die erfindungsgemäße Maßnahme erfolgt das Umschalten vom Freilauf-Betriebsmodus (im eingangs genannten Dokument US 2020/0067443 A1 auch Betriebsmodus mit Gesamtphasen-Unterbrechung genannt) in den Betriebsmodus mit aktivem Kurzschluss kurz vor dem Einsetzten von Rekuperation. Dabei wird der Beginn einer entsprechenden Rückspeisung von elektrischer Energie aus der elektrischen Maschine in der Kollektorspannung erkannt. Da der Rekuperationsstrom verantwortlich für ein entsprechendes Bremsmoment ist, erfüllt diese Maßnahme die geforderte Funktionalität. Über die Kollektorspannung ist dabei auch ein Zusammenhang mit der Drehzahl der elektrischen Maschine gegeben. Die daraus resultierende Umschaltgrenze (Freilauf-Betriebsmodus -> Betriebsmodus mit aktivem Kurzschluss) entspricht einer drehzahlabhängigen gleichgerichteten Leerlaufspannung.The measure according to the invention switches from the freewheeling operating mode (in the document mentioned at the outset US 2020/0067443 A1 also called operating mode with total phase interruption) to the operating mode with active short circuit shortly before the onset of recuperation. The beginning of a corresponding feedback of electrical energy from the electrical machine is detected in the collector voltage. Since the recuperation current is responsible for a corresponding braking torque, this measure fulfills the required functionality. There is also a connection with the speed of the electrical machine via the collector voltage. The switching limit resulting from this (freewheeling operating mode -> operating mode with active short circuit) corresponds to a speed-dependent rectified no-load voltage.

Die mehrphasige elektrische Maschine ist insbesondere eine dreiphasige elektrische Maschine. Dann ist der Betriebsmodus mit aktivem Kurzschluss ein sogenannter 3PS-Betriebsmodus (3PS: Drei-Phasen-Kurzschließen) und der Freilauf-Betriebsmodus (Betriebsmodus mit Gesamtphasen-Unterbrechung) ein sogenannter 6SO-Betriebsmodus (6SO: Sechs Schalter Offen). Das Umschalten vom Freilauf-Betriebsmodus in den Betriebsmodus mit aktivem Kurzschluss ist dabei ein Umschalten 6SO -> 3PS.The multi-phase electrical machine is in particular a three-phase electrical machine. Then the operating mode with active short-circuit is a so-called 3PS operating mode (3PS: three-phase short-circuiting) and the free-wheeling Operating mode (all-phase-break operating mode) a so-called 6SO operating mode (6SO: Six Switches Open). Switching from the freewheeling operating mode to the operating mode with an active short circuit is a 6SO -> 3PS switch.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass ein für das Umschalten passender Betriebspunkt mittels einer Auswerteschaltung zur Auswertung des Spannungsverlaufs der Kollektorspannung Uc des Transistors ermittelt wird, die der eigentlichen Kollektorspannung Uc zumindest in einer stromlosen Phase einer jeweiligen Halbbrücke des Stromrichters, in der dieser Transistor verschaltet ist, einen energieschwachen Messstrom überlagert. Eine derartige Kollektorspannungs- Auswerteschaltung ist in vielen Treibern nach Stand der Technik bereits vorgesehen.According to a preferred embodiment of the method according to the invention, it is provided that an operating point suitable for switching over is determined by means of an evaluation circuit for evaluating the voltage profile of the collector voltage Uc of the transistor, which corresponds to the actual collector voltage Uc at least in a currentless phase of a respective half-bridge of the converter, in which this transistor is connected, a low-energy measuring current is superimposed. Such a collector voltage evaluation circuit is already provided in many prior art drivers.

Der überlagerte Messstrom macht es möglich bereit vor dem Einsetzen der Rückspeisung von der EM in den DC Kreis von dem Freilauf-Betriebsmodus in den Betriebsmodus mit aktivem Kurzschluss zuverlässig umzuschalten. Ohne diesen Messstrom könnte erst das Einsetzen der Rückspeisung zuverlässig erkannt werden. Das Einsetzen der Rückspeisung ist an das Auftreten eines ungewollten Bremsmomentes gekoppelt.The superimposed measurement current makes it possible to switch reliably from the freewheeling operating mode to the operating mode with an active short circuit before the onset of feedback from the EM to the DC circuit. Without this measuring current, it would only be possible to reliably detect the onset of feedback. The onset of feedback is linked to the occurrence of an unwanted braking torque.

Prinzipiell ist das Umschalten von dem Betriebsmodus mit aktivem Kurzschluss in den Freilauf-Betriebsmodus auf diverse Arten sinnvoll möglich, doch gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung erfolgt das Umschalten von dem Betriebsmodus mit aktivem Kurzschluss in den Freilauf-Betriebsmodus in Abhängigkeit eines festen Drehzahlwerts/einer festen Drehzahlschwelle n1 der elektrischen Maschine. Hierbei wird die geforderte Funktionalität auf besonders einfache Art realisiert. Die Drehzahl der elektrischen Maschine kann man aus unterschiedlichen Signalen des Elektroantriebs bestimmen.In principle, switching from the operating mode with an active short circuit to the freewheeling operating mode is possible in various ways, but according to a preferred embodiment of the invention, the switching from the operating mode with an active short circuit to the freewheeling operating mode takes place as a function of a fixed speed value/a fixed one Speed threshold n1 of the electrical machine. Here, the required functionality is implemented in a particularly simple manner. The speed of the electric machine can be determined from different signals from the electric drive.

Bei dreiphasigen Systemen ist das Umschalten zwischen dem Betriebsmodus mit aktivem Kurzschluss und dem Freilauf-Betriebsmodus entsprechend ein Umschalten 3PS -> 6SO.For three-phase systems, switching between the active short-circuit mode of operation and the free-wheeling mode of operation is a 3PS -> 6SO switch, respectively.

Mit Vorteil ist vorgesehen, dass das Umschalten von dem Betriebsmodus mit aktivem Kurzschluss in den Freilauf-Betriebsmodus ebenfalls in Abhängigkeit der Kollektorspannung des mindestens einen Transistors erfolgt. Aus der Kollektorspannung kann man insbesondere ein Erreichen des festen Drehzahlwerts/der festen Drehzahlschwelle n1 bestimmen.It is advantageously provided that the switchover from the operating mode with an active short circuit to the freewheeling operating mode also takes place as a function of the collector voltage of the at least one transistor. The collector voltage can be used to determine whether the fixed speed value/fixed speed threshold n1 has been reached.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich beim Umschalten des Elektroantriebs im Spannungsbereich der vorgegebenen Betriebsspannung zwischen dem Betriebsmodus mit aktivem Kurzschluss und dem Freilauf-Betriebsmodus bezüglich der Drehzahl eine Hysterese. Diese Hysterese verhindert ein ungewolltes Hin- und Herschalten zwischen den beiden Betriebsmodi und ist zumindest in dem Spannungsbereich der vorgegebenen Betriebsspannung deutlich erkennbar gegeben.According to a further preferred embodiment of the invention, when the electric drive is switched over in the voltage range of the predetermined operating voltage between the operating mode with an active short circuit and the freewheeling operating mode, a hysteresis occurs with regard to the rotational speed. This hysteresis prevents unwanted switching back and forth between the two operating modes and is clearly visible at least in the voltage range of the specified operating voltage.

Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung erfolgt das Umschalten mittels einer Steuereinheit automatisch, die die Kollektorspannung des mindestens einen Transistors des Stromrichters überwacht.According to yet another preferred embodiment of the invention, switching over takes place automatically by means of a control unit that monitors the collector voltage of the at least one transistor of the power converter.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist weiterhin eine Steuereinheit zum automatischen Umschalten eines eine mehrphasige elektrische Maschine und einen der elektrischen Maschine vorgeschalteten Stromrichter umfassenden Elektroantriebs in einem Spannungsbereich einer vorgegebenen Betriebsspannung zwischen einem Betriebsmodus mit aktivem Kurzschluss und einem Freilauf-Betriebsmodus in Abhängigkeit von zumindest einem am Elektroantrieb erfassten Signal. Es ist vorgesehen, dass die Steuereinheit eingerichtet ist, den Elektroantrieb von dem Freilauf-Betriebsmodus in den Betriebsmodus mit aktivem Kurzschluss in Abhängigkeit eines für eine Rückspeisung elektrischer Energie aus der elektrischen Maschine charakteristischen Spannungsverlaufs in der Kollektorspannung mindestens eines Transistors des Stromrichters umzuschalten. Dabei ist bevorzugt vorgesehen, dass diese Steuereinheit zur Durchführung des vorstehend genannten Verfahrens eingerichtet ist.The subject matter of the present invention is also a control unit for automatically switching over an electric drive comprising a multi-phase electric machine and a power converter connected upstream of the electric machine in a voltage range of a predetermined operating voltage between an operating mode with an active short circuit and a freewheeling operating mode depending on at least one detected on the electric drive Signal. It is provided that the control unit is set up to switch the electric drive from the freewheeling operating mode to the operating mode with an active short-circuit as a function of a voltage curve in the collector voltage of at least one transistor of the power converter that is characteristic of a feedback of electrical energy from the electrical machine. It is preferably provided that this control unit is set up to carry out the above-mentioned method.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Steuereinheit ist vorgesehen, dass die Steuereinheit eingerichtet ist, einen für das Umschalten passenden Betriebspunkt mittels einer Auswerteschaltung zur Auswertung des Spannungsverlaufs der Kollektorspannung Uc des Transistors zu ermitteln, die ihrerseits eingerichtet ist, der eigentlichen Kollektorspannung Uc zumindest in einer stromlosen Phase einer jeweiligen Halbbrücke des Stromrichters, in der der Transistor verschaltet ist, einen energieschwachen Messstrom zu überlagern, wobei diese Auswerteschaltung insbesondere von einem entsprechenden Treiber für diesen Transistor gebildet wird.According to a preferred embodiment of the control unit according to the invention, it is provided that the control unit is set up to determine an operating point that is suitable for switching using an evaluation circuit for evaluating the voltage profile of the collector voltage Uc of the transistor, which in turn is set up to determine the actual collector voltage Uc at least in a currentless Phase of a respective half-bridge of the converter, in which the transistor is connected, to superimpose a low-energy measuring current, this evaluation circuit being formed in particular by a corresponding driver for this transistor.

Weiterhin ist mit Vorteil vorgesehen, dass die Steuereinheit eingerichtet ist, den Elektroantrieb von dem Betriebsmodus mit aktivem Kurzschluss in den Freilauf-Betriebsmodus in Abhängigkeit eines festen Drehzahlwerts/einer festen Drehzahlschwelle n1 der elektrischen Maschine umzuschalten.Furthermore, it is advantageously provided that the control unit is set up to switch the electric drive from the operating mode with an active short circuit to the freewheeling operating mode as a function of a fixed Switch speed value / a fixed speed threshold n1 of the electric machine.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Steuereinheit ist vorgesehen, dass die Steuereinheit eingerichtet ist, den Elektroantrieb von dem Betriebsmodus mit aktivem Kurzschluss in den Freilauf-Betriebsmodus ebenfalls in Abhängigkeit der Kollektorspannung des mindestens eine Transistors umzuschalten.Another preferred embodiment of the control unit according to the invention provides that the control unit is set up to switch the electric drive from the operating mode with an active short circuit to the freewheeling operating mode, also depending on the collector voltage of the at least one transistor.

Weiterhin ist insbesondere vorgesehen, dass sich beim Umschalten des Elektroantriebs im Spannungsbereich der vorgegebenen Betriebsspannung zwischen dem Betriebsmodus mit aktivem Kurzschluss und dem Freilauf-Betriebsmodus bezüglich der Drehzahl eine Hysterese ergibt.Furthermore, it is provided in particular that when the electric drive is switched over in the voltage range of the predetermined operating voltage between the operating mode with an active short circuit and the freewheeling operating mode, a hysteresis results with regard to the rotational speed.

Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Steuereinheit ist vorgesehen, dass die Steuereinheit eingerichtet ist, die Kollektorspannung des mindestens einen Transistors des Stromrichters zu überwachen. Diese Überwachung erfolgt insbesondere über einen entsprechenden Treiber.According to yet another preferred embodiment of the control unit according to the invention, it is provided that the control unit is set up to monitor the collector voltage of the at least one transistor of the power converter. This monitoring takes place in particular via a corresponding driver.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Zeichnungen gezeigt und nachfolgend näher beschrieben. Dabei zeigen:

  • 1 einen Elektroantrieb für ein Kraftfahrzeug mit einem Stromrichter, einer elektrischen Maschine und einer Steuereinheit zum automatischen Umschalten zwischen Betriebsmodi des Elektroantriebs,
  • 2 die Ansteuerung eines Transistors des Stromrichters durch eine Steuereinrichtung in schematischer Darstellung,
  • 3 ein Spannungs-Drehzahl-Kennfeld des Elektroantriebs mit seinen diversen Bereichen,
  • 4 ein Blockdiagramm einer ersten erfindungsgemäßen Realisierung des Umschaltens,
  • 5 ein Diagramm, welches ausgewählte Parameter bei dieser ersten Realisierung des Umschaltens zeigt,
  • 6 eine schematische Darstellung einer zweiten erfindungsgemäßen Realisierung des Umschaltens und
  • 7 ein Diagramm, welches ausgewählte Parameter bei dieser zweiten Realisierung des Umschaltens zeigt.
In the following, the invention is shown in drawings using a preferred exemplary embodiment and described in more detail below. show:
  • 1 an electric drive for a motor vehicle with a power converter, an electric machine and a control unit for automatically switching between operating modes of the electric drive,
  • 2 the activation of a transistor of the power converter by a control device in a schematic representation,
  • 3 a voltage-speed map of the electric drive with its various areas,
  • 4 a block diagram of a first implementation of switching according to the invention,
  • 5 a diagram showing selected parameters in this first implementation of switching,
  • 6 a schematic representation of a second inventive realization of switching and
  • 7 Figure 12 is a diagram showing selected parameters in this second implementation of switching.

Die 1 zeigt einen Elektroantrieb 10 für ein Kraftfahrzeug mit Elektro- oder Hybridantriebssystem. Der Elektroantrieb 10 umfasst einen als Wechselrichter (Inverter) ausgebildeten Stromrichter 12. Dieser weist eine Schaltungsanordnung 14, 16 mit einem DC-Teil 14 mit zwei Gleichspannungsanschlüssen und einen AC-Teil 16 mit Phasenanschlüssen für drei Phasen auf, an die eine im Antrieb als Traktionsmotor dienende elektrische Maschine 18 anschließbar, bzw. - wie hier gezeigt- angeschlossen ist. Diese elektrische Maschine 18 kann, wie hier gezeigt, als reiner Elektromotor oder aber auch als Motorgenerator ausgebildet sein. An die Gleichspannungsanschlüsse des DC-Teils 14 wird in der Regel eine wiederaufladbare Batterie (ein Akkumulator) oder ein sonstiger elektrischer Energiespeicher angeschlossen.the 1 shows an electric drive 10 for a motor vehicle with an electric or hybrid drive system. The electric drive 10 comprises a converter 12 designed as an inverter (inverter). This has a circuit arrangement 14, 16 with a DC part 14 with two DC voltage connections and an AC part 16 with phase connections for three phases to which one in the drive as a traction motor serving electric machine 18 can be connected, or - is connected as shown here. As shown here, this electrical machine 18 can be designed purely as an electric motor or else as a motor generator. A rechargeable battery (an accumulator) or some other type of electrical energy store is usually connected to the DC voltage connections of the DC part 14 .

Der DC-Teil des Stromrichters 12 hat eine Spannungsseite 20 (high side) und eine Nullpotentialseite 22 (low side) zwischen denen ein Kondensator 24 und drei Halbbrücken 26, 28, 30 (für jede der Phasen eine) mit je zwei Schalteinrichtungen 32, 34 pro Halbbrücke 26, 28, 30 angeordnet ist. In der Schaltungsanordnung befinden sich in der Regel (hier nicht eingezeichnete) Strom- und Spannungsmesseinheiten zum Messen diverser Ströme und Spannungen der Schaltungsanordnung. Jede der Schalteinrichtungen 32, 34 des hier gezeigten Beispiels besteht aus einem Transistor 36 und einer parallel zum Transistor 36 geschalteten Diode 38. Die Transistoren 36 sind im Beispiel als IGBTs (IGBT: insulated-gate bipolar transistor - Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode) ausgebildet.The DC part of the power converter 12 has a voltage side 20 (high side) and a zero potential side 22 (low side) between which a capacitor 24 and three half-bridges 26, 28, 30 (one for each of the phases) each with two switching devices 32, 34 per half-bridge 26, 28, 30 is arranged. The circuit arrangement generally contains current and voltage measuring units (not shown here) for measuring various currents and voltages in the circuit arrangement. Each of the switching devices 32, 34 of the example shown here consists of a transistor 36 and a diode 38 connected in parallel with the transistor 36. The transistors 36 are in the example in the form of IGBTs (IGBT: insulated-gate bipolar transistor—bipolar transistor with insulated gate electrode). .

Die 2 zeigt in einer stark vereinfachenden schematischen Darstellung die Ansteuerung des Transistors 36 bzw. der Transistoren 36 durch eine Steuereinrichtung 40. Die Steuereinrichtung 40 erhält Daten (von nur durch Pfeile angedeuteten Strom- und Spannungsmesseinheiten), aus denen sie den Arbeitspunkt bzw. die Arbeitspunkte des Transistors 36 bzw. der Transistoren 36 ermittelt. Über einen Treiber 42 (im Sinne eines Gerätetreibers für den/die Transistor(en) 36) steuert die Steuereinrichtung 40 den Transistor/die Transistoren 36 an. Dazu gibt die Steuereinrichtung 40 entsprechende Signale an den Treiber 42 aus, der diese dann in entsprechende hardwarebezogene Steuersignale für den entsprechenden Transistor 36 umsetzt. Daneben gehen auch Signale vom Transistor 36 an den entsprechenden Treiber 42 zurück. Unter anderem auch ein Signal, das der Kollektorspannung Uc mindestens eines Transistors 36 des Stromrichters 12 entspricht. Steuereinrichtung 40 und Treiber 42 sind innerhalb eines computerbasierten Steuergeräts implementiert.the 2 shows in a greatly simplified schematic representation the control of the transistor 36 or the transistors 36 by a control device 40. The control device 40 receives data (from current and voltage measuring units only indicated by arrows), from which it calculates the operating point or the operating points of the transistor 36 or the transistors 36 are determined. The control device 40 controls the transistor(s) 36 via a driver 42 (in the sense of a device driver for the transistor(s) 36). For this purpose, the control device 40 outputs corresponding signals to the driver 42, which then converts them into corresponding hardware-related control signals for the corresponding transistor 36. In addition, signals from the transistor 36 also go back to the corresponding driver 42 . Among other things, a signal that corresponds to the collector voltage Uc of at least one transistor 36 of the power converter 12. Controller 40 and driver 42 are implemented within a computer-based controller.

Die Steuereinheit 40 ist unter anderem zum automatischen Umschalten des Elektroantriebs 10 zwischen einem Betriebsmodus mit aktivem Kurzschluss (AKS) und einem Freilauf-Betriebsmodus in Abhängigkeit von zumindest einem am Elektroantrieb 10 erfassten Signal vorgesehen. Das Umschalten kann dabei in zwei Teilbereiche aufgeteilt werde: (a) ein Umschalten vom Betriebsmodus mit aktivem Kurzschluss zum Freilauf-Betriebsmodus und (b) ein Umschalten vom Freilauf-Betriebsmodus zum Betriebsmodus mit aktivem Kurzschluss. Bei dem hier gezeigten dreiphasigen AC-Teil 16 bzw. der hier gezeigten dreiphasigen elektrischen Maschine wird der Betriebsmodus mit aktivem Kurzschluss auch als 3PS- (3PS: Drei-Phasen-Kurzschließen) und der Freilauf-Betriebsmodus auch als 6SO-Betriebsmodus (6SO: Sechs Schalter Offen) bezeichnet.The control unit 40 is provided, among other things, for automatically switching the electric drive 10 between an operating mode with an active short circuit (AKS) and a freewheeling operating mode as a function of at least one signal detected on the electric drive 10 . The switching can be divided into two sub-areas: (a) a switch from the active short-circuit mode of operation to the free-wheel mode of operation; and (b) a switch from the free-wheel mode of operation to the active short-circuit mode of operation. In the case of the three-phase AC part 16 shown here or the three-phase electrical machine shown here, the operating mode with active short-circuit is also referred to as 3PS (3PS: three-phase short-circuiting) and the freewheeling operating mode is also referred to as 6SO operating mode (6SO: six switch open) referred to.

Die 3 zeigt ein Spannungs-Drehzahl-Kennfeld des Elektroantriebs 10 mit seinen Bereichen. Anhand dieses Spannungs-Drehzahl-Kennfeldes soll im Folgenden das Umschalten des Elektroantriebs 10 zwischen dem Betriebsmodus mit aktivem Kurzschluss (AKS) und dem Freilauf-Betriebsmodus beschrieben werden. Dabei wird hier nur der normale Betriebsbereich betrachtet, also die Kennfeldbereiche im Spannungsbereich UHVmin ≤ UB ≤ UHVmax einer vorgegebenen Betriebsspannung UB. Diese Kennfeldbereiche sind: ein Freilauf-Bereich (SSO-Bereich) 44, ein aktiver Kurzschlussbereich (AKS-Bereich oder 3PS-Bereich) 46 und ein zwischen diesen beiden Bereichen 44, 46 liegender Hysterese-Bereich 48. Der Freilauf-Bereich 44 erstreckt sich von der Drehzahl n = 0 bis zu einer ersten Grenze 50 bei einer konstanten Drehzahl n = n1 der elektrischen Maschine 18. Der aktive Kurzschlussbereich 16 ist oberhalb einer zweiten Grenze 52 angesiedelt, die durch eine gleichgerichtete Leerlaufspannung gegeben ist.the 3 shows a voltage-speed characteristic diagram of the electric drive 10 with its areas. The switchover of the electric drive 10 between the operating mode with active short circuit (AKS) and the freewheeling operating mode is to be described below on the basis of this voltage/speed characteristic diagram. Only the normal operating range is considered here, ie the map ranges in the voltage range U HVmin ≦ U B ≦U HVmax of a specified operating voltage U B . These map areas are: a freewheeling area (SSO area) 44, an active short circuit area (AKS area or 3PS area) 46 and a hysteresis area 48 lying between these two areas 44, 46. The freewheeling area 44 extends from the speed n=0 to a first limit 50 at a constant speed n=n1 of the electrical machine 18. The active short-circuit area 16 is located above a second limit 52, which is given by a rectified open-circuit voltage.

Das Umschalten von dem Betriebsmodus mit aktivem Kurzschluss in den Freilauf-Betriebsmodus (3PS -> 6SO) erfolgt beim festen Drehzahlwert n1, also bei der ersten Grenze 50. Die Drehzahl n und das Erreichen des festen Drehzahlwerts n1 werden durch Überwachung der Kollektorspannung Uc mindestens eines Transistors 36 des Stromrichters 12 (insbesondere auf der low-side) bestimmt. Das Umschalten vom Freilauf-Betriebsmodus in den Betriebsmodus mit aktivem Kurzschluss (6SO ->3PS) erfolgt im Leerlaufbereich der zweiten Grenze 52 in Abhängigkeit eines für eine Rückspeisung elektrischer Energie aus der elektrischen Maschine 18 (über den AC-Teil 16 in den DC-Teil 14) charakteristischen Spannungsverlaufs in der Kollektorspannung mindestens eines Transistors 36 des Stromrichters 12. Auf diese Weise ergibt sich eine (Umschalt-)Hysterese mit dem resultierenden Hysterese-Bereich 48.Switching from the operating mode with an active short circuit to the freewheeling operating mode (3PS -> 6SO) takes place at the fixed speed value n1, i.e. at the first limit 50. The speed n and the achievement of the fixed speed value n1 become at least one by monitoring the collector voltage Uc Transistor 36 of the converter 12 (in particular on the low-side) determined. Switching from the freewheeling operating mode to the operating mode with an active short circuit (6SO -> 3PS) takes place in the no-load range of the second limit 52 depending on a feedback for electrical energy from the electrical machine 18 (via the AC part 16 into the DC part 14) characteristic voltage course in the collector voltage of at least one transistor 36 of the power converter 12. This results in a (switching) hysteresis with the resulting hysteresis range 48.

Im Folgenden sollen nun zwei Umsetzungsmöglichkeiten einer derartigen drehzahlabhängigen Umschaltung anhand von entsprechenden Blockschaltbildern beschrieben werden. Dabei werden die beiden Betriebsmodi kurz als 3PS und 6So bezeichnet, ohne dass dies beschränkend zu verstehen ist.Two possible implementations of such a speed-dependent switchover are now to be described below using corresponding block diagrams. The two operating modes are referred to as 3PS and 6So for short, without this being to be understood as limiting.

4 zeigt ein Blockdiagramm der ersten Umsetzung des Umschaltens. Eingangssignal ist die Kollektorspannung Uc. Ausgangssignal ist ein Umschalt-Signal 3PS/6SO. 4 Figure 12 shows a block diagram of the first implementation of switching. The input signal is the collector voltage Uc. The output signal is a 3PS/6SO switching signal.

Der Block 54 (Frequ Mon) setzt den Ausgang zurück, wenn die ermittelte Drehzahl n unter n1 fällt. Sobald der Ausgang rückgesetzt wird (/6SO) wird der Frequ Mon unabhängig vom Uc Eingang auf einen hohen Frequenzwert gesetzt und auf diesen Wert gehalten solange /6SO gesetzt bleibt. Somit wird sichergestellt, dass, obwohl im Zustand /6SO keine Frequenz gemessen werden kann, unmittelbar nach dem Rücksprung in den Zustand 3PS nicht sofort wieder /6SO angefordert wird, und es somit zum Prellen der Schaltung kommt.The block 54 (Frequ Mon) resets the output if the determined speed n falls below n1. As soon as the output is reset (/6SO), the Frequ Mon is set to a high frequency value independently of the Uc input and maintained at this value as long as /6SO remains set. This ensures that, although no frequency can be measured in the /6SO state, /6SO is not immediately requested again immediately after the return to the 3PS state, which would result in the circuit chattering.

Der Block 56 (Rekup Mon) setzt den Ausgang der Schaltung, sobald Stromfluss über den überwachten Transistor 36 bzw. über dessen paralleler Diode 38 erkannt wird, bzw. sobald die Spannung über den betrachteten Transistor 36 soweit einbricht, dass ein Stromfluss bei weiterem Anstieg der Drehzahl bald zu erwarten ist.The block 56 (Rekup Mon) sets the output of the circuit as soon as current flow through the monitored transistor 36 or its parallel diode 38 is detected, or as soon as the voltage across the transistor 36 under consideration drops to such an extent that a current flow occurs if the speed is to be expected soon.

Der Block 58 (Lock 6SO) gemeinsam mit den beiden nachgeschalteten Logikgattern (Inverter 60 und Und-Glied 62) soll vermeiden, dass im Zustand 3PS ein nachgeschaltetes Flip-Flop 64 gesetzt wird. Das wäre weiter nicht schlimm, doch bewirkt die Ausschaltverzögerung des Blocks 58 (Lock 6SO), dass unmittelbar nach dem Umschalten in den Zustand 6SO, Rekup Mon das Flip Flop 64 wieder setzt. Dadurch wird ein Prellen verhindert und vor allem wird verhindert, dass der abklingende AKS Strom (lu, Iv, Iw - baut sich im Zustand 3PS auf) die Rekuperationserkennung auslöst.The block 58 (Lock 6SO) together with the two downstream logic gates (inverter 60 and AND element 62) is intended to prevent a downstream flip-flop 64 from being set in the 3PS state. That wouldn't be too bad, but the switch-off delay of block 58 (Lock 6SO) causes flip-flop 64 to be set again immediately after switching to state 6SO, Rekup Mon. This prevents bouncing and, above all, prevents the decaying AKS current (lu, Iv, Iw - builds up in the 3PS state) from triggering the recuperation detection.

Die Signalverläufe der Schaltung aus 4 ist in 5 dargestellt. Dabei zeigt der obere Teil (a) die Signalverläufe bei sinkender Drehzahl (3PS -> 6SO) und der untere Teil (b) bei steigender Drehzahl (6SO -> 3PS).

  • - Im obersten Plot sind jeweils die drei Phasenströme 66 dargestellt.
  • - Im zweiten Plot sind die Spannungen 68 den drei Lowside-Transistoren 36 dargestellt.
  • - Im dritten Plot sind der Ausgang der Drehzahlauswertung im 3PS 70 mit der zugehörigen, einstallbaren Vergleichsschwelle 72 dargestellt. Außerdem sind die Anforderung 3PS-> 6SO 74 und der Ausgang der Schaltung 76 dargestellt.
  • - Im untersten Plot sind das vom Treiber kommende Signal 78 der Spannung Uc, die im Zustand 6SO aktive Schwelle für die Rekuperationserkennung 80, die Anforderung 6SO -> 3PS 82 sowie das invertierte Ausgangssignal 84 des Blocks 58 (Lock 6SO) dargestellt.
The waveforms of the circuit 4 is in 5 shown. The upper part (a) shows the signal curves with decreasing engine speed (3HP -> 6SO) and the lower part (b) with increasing engine speed (6SO -> 3HP).
  • - The three phase currents 66 are shown in the top plot.
  • - The voltages 68 for the three low-side transistors 36 are shown in the second plot.
  • - The third plot shows the output of the speed evaluation in the 3PS 70 with the associated adjustable comparison threshold 72. Also shown is the 3PS->6SO request 74 and the output of the circuit 76.
  • - In the bottom plot are the signal 78 of the voltage Uc coming from the driver, the active threshold for the recuperation in the state 6SO tion detection 80, the requirement 6SO -> 3PS 82 and the inverted output signal 84 of the block 58 (Lock 6SO).

Die 6 zeigt eine alternative Umsetzung der drehzahlabhängigen 3PS / 6SO Umschaltung nach 3 in einer besonders einfachen Ausführungsform.the 6 shows an alternative implementation of the speed-dependent 3PS / 6SO switchover 3 in a particularly simple embodiment.

Zur Auswertung des Uc Signales wird für beide Zustände (3PS und 6SO) derselbe Komparator 86 verwendet. Allerdings verfügt dieser über eine variable Schwelle, welche im Zustand 3PS knapp über 0V liegt und im Zustand 6SO knapp unter der Spannung liegt, welche an Uc anliegt, wenn kein Rekuperationsstrom fließt. The same comparator 86 is used for both states (3PS and 6SO) to evaluate the Uc signal. However, this has a variable threshold, which is just above 0V in the 3PS state and just below the voltage present at Uc in the 6SO state when no recuperation current is flowing.

Nachgeschaltet wird per Block 88 flankengesteuert ein Impuls generiert. Dieser startet sobald Uc < Uth ist.A pulse is subsequently generated by block 88 in an edge-controlled manner. This starts as soon as Uc < Uth.

Der Impuls resettet den nachfolgenden Zähler 90. In einer noch einfacheren Ausführungsform kann auf den flankengesteuerten Impulsgeber 88 verzichtet werden und der invertiere Ausgang des Uc Komparator 86 direkt auf das OR Gatter 92 geschaltet werden. Der Zähler 90 wird dann im Zustand 3PS während der gesamten negativen Stromteilwelle resettet. Da aber während dem Einschwingvorgang des AKS Stromes positive und negative Stromteilwellen unterschiedlich ausfallen, kommt es zu einem Fehler bei der Drehzahlmessung. Die gemessene Drehzahl kann von mindestens dem halben Wert der tatsächlichen Frequenz bis sehr hoch sein.The pulse resets the subsequent counter 90. In an even simpler embodiment, the edge-controlled pulse generator 88 can be dispensed with and the inverted output of the Uc comparator 86 can be connected directly to the OR gate 92. The counter 90 is then reset in state 3PS throughout the negative current split wave. However, since the positive and negative partial current waves are different during the transient process of the AKS current, there is an error in the speed measurement. The measured speed can range from at least half the value of the actual frequency to very high.

Der Reset kann über einen flankengesteuerten Impuls (Block 94) unterdrückt werden. Dieser Impuls wird beim Wechseln des Ausgangssignales von 3PS auf /6SO gestartet und liegt mindestens so lange an, bis die Phasenströme abgeklungen sind.The reset can be suppressed via an edge-controlled pulse (block 94). This pulse is started when the output signal changes from 3PS to /6SO and is present at least until the phase currents have decayed.

Der Zähler 90 zählt im Zustand 3PS die Periodendauer. Durch die wiederkehrenden Reset Impulse 94 wird der Zähler 90 resettet bevor er den Wert T > 1/n1 (Block 96) erreicht. Wird die Drehzahl so langsam, dass die Periodendauer den Wert 1/n1 überschreitet wird sofort in den Zustand /6SO geschaltet. Zwei als Invertierer ausgebildete Logik-Gatter 98 sorgen für die benötigten Vorzeichen bei den Logik-Verknüpfungen.The counter 90 counts the period duration in the state 3PS. The recurring reset pulses 94 reset the counter 90 before it reaches the value T>1/n1 (block 96). If the speed becomes so slow that the period exceeds the value 1/n1, the status /6SO is activated immediately. Two logic gates 98 designed as inverters ensure the necessary signs for the logic links.

Im Zustand /6SO bleibt das Reset Signal aus und der Zähler 90 geht in den Anschlag. Sobald Rekuperation einsetzt, kommt von der Uc < Uth Überwachung per Komparator 86 ein Impuls der den Zähler 90 resettet. Es wird in den Zustand 3PS geschaltet.In the /6SO state, the reset signal remains off and the counter 90 reaches the stop. As soon as recuperation begins, the Uc < Uth monitor sends a pulse via comparator 86 which resets counter 90. It is switched to the 3PS state.

Die Signalverläufe der Schaltung aus 6 sind in 7 dargestellt. Dabei zeigt auch hier der obere Teil (a) die Signalverläufe bei sinkender Drehzahl (3PS -> 6SO) und der untere Teil (b) bei steigender Drehzahl (6SO -> 3PS).

  • - Im obersten Plot sind jeweils die drei Phasenströme 66 dargestellt.
  • - Im zweiten Plot sind die Spannungen 68 den drei Lowside-Transistoren 36 dargestellt.
  • - Im dritten Plot sind das vom Treiber kommende Signal 70 der Kollektorspannung Uc, die Schwelle für die Uc Auswertung 72, sowie die beiden Eingänge des OR Gates 92 aus 6 (Signale 100) dargestellt.
  • - Im untersten Plot ist der Ausgang des Periodendauerzählers 90 (Signal 102) mit der zugehörigen Vergleichsschwelle (Signal 104) dargestellt. Außerdem ist das Ausgangssignal der Schaltung (3PS /6SO in 6 - Signal 106) dargestellt.
The waveforms of the circuit 6 are in 7 shown. Here, too, the upper part (a) shows the signal curves with decreasing engine speed (3HP -> 6SO) and the lower part (b) with increasing engine speed (6SO -> 3HP).
  • - The three phase currents 66 are shown in the top plot.
  • - The voltages 68 for the three low-side transistors 36 are shown in the second plot.
  • - In the third plot, the signal 70 coming from the driver for the collector voltage Uc, the threshold for the Uc evaluation 72, and the two inputs of the OR gate 92 are off 6 (Signals 100) shown.
  • - The bottom plot shows the output of the period counter 90 (signal 102) with the associated comparison threshold (signal 104). In addition, the output signal of the circuit (3PS /6SO in 6 - Signal 106) shown.

BezugszeichenlisteReference List

1010
Elektroantriebelectric drive
1212
Stromrichterpower converter
1414
DC-TeilDC part
1616
AC-TeilAC part
1818
elektrische Maschineelectric machine
2020
Spannungsseitevoltage side
2222
Nullpotentialseitezero potential side
2424
Kondensatorcapacitor
26, 28, 3026, 28, 30
Halbbrückenhalf bridges
3232
Schalteinrichtung (Spannungsseite)switching device (voltage side)
3434
Schalteinrichtung (Nullpotentialseite)Switching device (zero potential side)
3636
Transistortransistor
3838
Diodediode
4040
Steuereinrichtungcontrol device
4242
Treiberdriver
4444
Freilauf-Bereichfreewheel area
4646
AKS-BereichAKS area
4848
Hysterese-Bereichhysteresis range
5050
erste Grenzefirst border
5252
zweite Grenzesecond border
54 - 6454 - 64
Blöckeblocks
66 - 8466 - 84
Signalesignals
86 - 9886 - 98
Blöckeblocks
100 - 106100 - 106
Signalesignals
UHVUHV
Spannungtension
UcUc
Kollektorspannungcollector voltage
tt
Zeittime

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • US 2020/0067443 A1 [0003, 0008]US 2020/0067443 A1 [0003, 0008]

Claims (10)

Verfahren zum Umschalten, insbesondere automatischen Umschalten, eines eine mehrphasige elektrische Maschine (18) und einen der elektrischen Maschine (18) vorgeschalteten Stromrichter (12) umfassenden Elektroantriebs (10) in einem Spannungsbereich einer vorgegebenen Betriebsspannung zwischen einem Betriebsmodus mit aktivem Kurzschluss und einem Freilauf-Betriebsmodus in Abhängigkeit von zumindest einem am Elektroantrieb (10) erfassten Signal, dadurch gekennzeichnet, dass das Umschalten von dem Freilauf-Betriebsmodus in den Betriebsmodus mit aktivem Kurzschluss in Abhängigkeit eines für eine Rückspeisung elektrischer Energie aus der elektrischen Maschine (18) charakteristischen Spannungsverlaufs der Kollektorspannung Uc mindestens eines Transistors (36) des Stromrichters (12) erfolgt.Method for switching, in particular automatic switching, of an electric drive (10) comprising a multi-phase electrical machine (18) and a power converter (12) connected upstream of the electrical machine (18) in a voltage range of a predetermined operating voltage between an operating mode with an active short circuit and a freewheeling Operating mode as a function of at least one signal detected on the electric drive (10), characterized in that the switchover from the freewheeling operating mode to the operating mode with an active short circuit is dependent on a voltage curve of the collector voltage that is characteristic of electrical energy being fed back from the electrical machine (18). Uc of at least one transistor (36) of the converter (12). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein für das Umschalten passender Betriebspunkt mittels einer Auswerteschaltung zur Auswertung des Spannungsverlaufs der Kollektorspannung Uc des Transistors (36) ermittelt wird, die der eigentlichen Kollektorspannung Uc zumindest in einer stromlosen Phase einer jeweiligen Halbbrücke (26, 28, 30) des Stromrichters (12), in der dieser Transistor (36) verschaltet ist, einen energieschwachen Messstrom überlagert.procedure after claim 1 , characterized in that an operating point suitable for switching over is determined by means of an evaluation circuit for evaluating the voltage profile of the collector voltage Uc of the transistor (36), which corresponds to the actual collector voltage Uc at least in a currentless phase of a respective half-bridge (26, 28, 30) of the Converter (12), in which this transistor (36) is connected, superimposed a low-energy measuring current. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Umschalten von dem Betriebsmodus mit aktivem Kurzschluss in den Freilauf-Betriebsmodus in Abhängigkeit eines festen Drehzahlwerts/einer festen Drehzahlschwelle n1 der elektrischen Maschine (18) erfolgt.procedure after claim 1 or 2 , characterized in that switching from the operating mode with an active short circuit to the freewheeling operating mode takes place as a function of a fixed speed value/a fixed speed threshold n1 of the electrical machine (18). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Umschalten von dem Betriebsmodus mit aktivem Kurzschluss in den Freilauf-Betriebsmodus ebenfalls in Abhängigkeit der Kollektorspannung Uc des mindestens einen Transistors (36) erfolgt.Procedure according to one of Claims 1 until 3 , characterized in that switching from the operating mode with an active short circuit to the freewheeling operating mode also takes place as a function of the collector voltage Uc of the at least one transistor (36). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich beim Umschalten des Elektroantriebs (18) im Spannungsbereich der vorgegebenen Betriebsspannung zwischen dem Betriebsmodus mit aktivem Kurzschluss und dem Freilauf-Betriebsmodus bezüglich der Drehzahl n eine Hysterese ergibt.Procedure according to one of Claims 1 until 4 , characterized in that when switching the electric drive (18) in the voltage range of the predetermined operating voltage between the operating mode with active short circuit and the freewheeling operating mode with respect to the speed n results in a hysteresis. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Umschalten mittels einer Steuereinheit (40) automatisch erfolgt, die die Kollektorspannung Uc des mindestens einen Transistors (36) des Stromrichters (12) überwacht.Procedure according to one of Claims 1 until 5 , characterized in that the switching takes place automatically by means of a control unit (40) which monitors the collector voltage Uc of the at least one transistor (36) of the converter (12). Steuereinheit (40) zum automatischen Umschalten eines eine mehrphasige elektrische Maschine (18) und einen der elektrischen Maschine (18) vorgeschalteten Stromrichter (12) umfassenden Elektroantriebs (10) in einem Spannungsbereich einer vorgegebenen Betriebsspannung zwischen einem Betriebsmodus mit aktivem Kurzschluss und einem Freilauf-Betriebsmodus in Abhängigkeit von zumindest einem am Elektroantrieb (10) erfassten Signal, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (40) eingerichtet ist, den Elektroantrieb (10) von dem Freilauf-Betriebsmodus in den Betriebsmodus mit aktivem Kurzschluss in Abhängigkeit eines für eine Rückspeisung elektrischer Energie aus der elektrischen Maschine (18) charakteristischen Spannungsverlaufs der Kollektorspannung Uc mindestens eines Transistors (36) des Stromrichters (12) umzuschalten.Control unit (40) for automatically switching over an electric drive (10) comprising a multi-phase electrical machine (18) and a power converter (12) connected upstream of the electrical machine (18) in a voltage range of a predetermined operating voltage between an operating mode with active short circuit and a freewheeling operating mode depending on at least one signal detected on the electric drive (10), characterized in that the control unit (40) is set up to switch the electric drive (10) from the freewheeling operating mode to the operating mode with an active short-circuit depending on an electrical energy feedback of the electrical machine (18) characteristic voltage profile of the collector voltage Uc of at least one transistor (36) of the power converter (12). Steuereinheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (40) eingerichtet ist, einen für das Umschalten passenden Betriebspunkt mittels einer Auswerteschaltung zur Auswertung des Spannungsverlaufs der Kollektorspannung Uc des Transistors (36) zu ermitteln, die ihrerseits eingerichtet ist, der eigentlichen Kollektorspannung Uc zumindest in einer stromlosen Phase einer jeweiligen Halbbrücke (26, 28, 30) des Stromrichters (12), in der der Transistor (36) verschaltet ist, einen energieschwachen Messstrom zu überlagern, wobei diese Auswerteschaltung insbesondere von einem entsprechenden Treiber (42) für diesen Transistor (36) gebildet wird.control unit after claim 7 , characterized in that the control unit (40) is set up to determine an operating point suitable for switching by means of an evaluation circuit for evaluating the voltage profile of the collector voltage Uc of the transistor (36), which in turn is set up to determine the actual collector voltage Uc at least in a currentless phase of a respective half-bridge (26, 28, 30) of the power converter (12), in which the transistor (36) is connected, to superimpose a low-energy measuring current, this evaluation circuit being controlled in particular by a corresponding driver (42) for this transistor (36) is formed. Steuereinheit nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (40) eingerichtet ist, den Elektroantrieb (10) von dem Betriebsmodus mit aktivem Kurzschluss in den Freilauf-Betriebsmodus in Abhängigkeit eines festen Drehzahlwerts/einer festen Drehzahlschwelle n1 der elektrischen Maschine (18) umzuschalten.control unit after claim 7 or 8th , characterized in that the control unit (40) is set up to switch the electric drive (10) from the operating mode with an active short circuit to the freewheeling operating mode as a function of a fixed speed value/a fixed speed threshold n1 of the electric machine (18). Steuereinheit nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (40) eingerichtet ist, den Elektroantrieb (10) von dem Betriebsmodus mit aktivem Kurzschluss in den Freilauf-Betriebsmodus ebenfalls in Abhängigkeit der Kollektorspannung Uc des mindestens eine Transistors (36) umzuschalten.Control unit according to one of Claims 7 until 9 , characterized in that the control unit (40) is set up to switch the electric drive (10) from the operating mode with an active short circuit to the freewheeling operating mode, also depending on the collector voltage Uc of the at least one transistor (36).
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