DE102021206226A1

DE102021206226A1 - Verfahren zum Betrieb einer elektrischen Maschine

Info

Publication number: DE102021206226A1
Application number: DE102021206226.1A
Authority: DE
Inventors: Johannes Schwarzkopf
Original assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Current assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Priority date: 2021-06-17
Filing date: 2021-06-17
Publication date: 2022-12-22

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer elektrischen Maschine (2), bei welchem ein Elektromotor (4) an eine Batterie (10) angeschlossen ist, und bei welchem der Elektromotor (4) einen asymmetrischen Aufbau aufweist, welcher sich im Motorbetrieb als eine Störungswelligkeit (77) auf eine Betriebszustandsgröße des Elektromotors (4) und/oder der Batterie (10) auswirkt, wobei ein Istwert (Iq_Act) für einen Motorstrom erfasst und ein Sollwert (Iq_setAvg) für den Motorstrom bestimmt wird, wobei anhand des Istwerts (Iq_Act) und des Sollwerts (Iq_setAvg) eine Steuergröße (U_q) zur Einstellung des Motorstroms erzeugt wird, wobei die Betriebszustandsgröße erfasst wird, wobei anhand der Betriebszustandsgröße eine Kompensationsgröße (IqComp, UqComp) zur Reduzierung der Störungswelligkeit (77) erzeugt wird, und wobei die Kompensationsgröße (IqComp, UqComp) auf den Sollwert (Iq_setAvg) und/oder die Steuergröße (U_q) addiert wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer elektrischen Maschine, bei welcher ein Elektromotor an eine Batterie angeschlossen ist, und bei welcher der Elektromotor einen asymmetrischen Aufbau aufweist, welcher sich im Motorbetrieb als eine Störungswelligkeit auf eine Betriebszustandsgröße des Elektromotors und/oder der Batterie auswirkt. Die Erfindung betrifft weiterhin eine elektrische Maschine zur Durchführung des Verfahrens, sowie eine Verwendung der elektrischen Maschine und eine Software.
Elektromotorisch an- oder betriebene Verstellsysteme als Kraftfahrzeugkomponenten, wie beispielsweise Fensterheber, Sitzverstellungen, Tür- und Schiebedachantriebe oder Kühlerlüfterantriebe sowie Pumpen und Innenraumgebläse weisen typischerweise einen elektrischen Antrieb mit einem gesteuerten Elektromotor auf. Für solche elektromotorische Antriebe werden zunehmend häufig sogenannte bürstenlose Elektromotoren (bürstenloser Gleichstrommotor, BLDC-Motor) eingesetzt, bei denen die verschleißanfälligen Bürstenelemente eines starren (mechanischen) Kommutators durch eine elektronische Kommutierung des Motorstroms ersetzt sind.
Elektromotorische Antriebe für Kraftfahrzeuge werden in der Regel von einer (Hochvolt-)Batterie als fahrzeuginternem Energiespeicher gespeist, aus welchem der Elektromotor mit elektrischer Energie in Form eines Gleichstroms (Gleichspannung) versorgt wird. Zur Wandlung des Gleichstroms in den Motorstrom ist geeigneterweise ein Stromrichter (Wechselrichter, Inverter) zwischen der Batterie und dem Elektromotor verschaltet. Der Stromrichter weist eine Brückenschaltung auf, welche über einen elektrischen Zwischenkreis mit der Gleichstrom oder Gleichspannung des Energiespeichers versorgt wird. Der Motorstrom wird durch eine pulsweitenmodulierte (PWM) Ansteuerung oder Regelung von Halbleiterschaltern der Brückenschaltung als ein mehrphasiger Ausgangsstrom erzeugt. Durch die Pulse der PWM-Signale werden die Halbleiterschalter getaktet zwischen einem leitenden und einem sperrenden Zustand umgeschaltet.
Die Brückenschaltung speist im Betrieb in die Statorspulen des Elektromotors den elektrischen Motorstrom (Drehstrom) ein, welcher in der Folge ein bezüglich des Stators rotierendes magnetisches Drehfeld erzeugt. Der Rotor des Elektromotors weist hierbei geeigneterweise eine Anzahl von Permanentmagneten auf, wobei durch die Wechselwirkung der Permanentmagnete mit dem Drehfeld ein resultierendes Drehmoment erzeugt wird, welches den Rotor in Rotation versetzt.
Die Phasen des von der Brückenschaltung erzeugten Drehstroms und des zugehörigen Drehfeldes werden als (Motor-)Phasen bezeichnet. Im übertragenen Sinne werden hierunter auch die jeweils einer solchen Phase zugeordneten Statorspulen (Phasenwicklung) mit den zugehörigen Verbindungsleitungen (Phasenende) verstanden. Die Phasen sind hierbei beispielsweise in einem Sternpunkt einer Sternschaltung miteinander verschaltet.
Für einen effizienten Betrieb ist es notwendig, dass die Phasen zum richtigen Zeitpunkt mit Strom versorgt werden. Hierzu ist beispielsweise eine Vektorregelung, auch feldorientierte Regelung (engl.: Field Oriented Control, FOC) genannt, möglich. Bei einer solchen feldorientierten Regelung oder FOC wird der Drehstrom als zwei orthogonale Komponenten identifiziert, die mit einem Stromraumvektor visualisiert werden können. Die eine Komponente (Direktkomponente) definiert den magnetischen Fluss des Motors, die andere das Drehmoment (Quadraturstrom).
Die feldorientierte Regelung regelt den Drehstrom in einem d-q-Referenzsystem (Bezugsystem) des Elektromotors. Im Idealfall ist der Stromraumvektor in Bezug auf den Rotor in Betrag und Richtung (Quadratur) fest, unabhängig von der Rotation. Da der Strom-Raumvektor im d-q- Referenzsystem statisch ist, erfolgt die Stromregelung anhand von Gleichstromsignalen. Dies isoliert die Regler von den zeitlich variierenden Wicklungsströmen und -spannungen und eliminiert daher die Begrenzung des Reglerfrequenzgangs und der Phasenverschiebung auf das Motordrehmoment und die Drehzahl.
Der Elektromotor weist hierbei eine zugeordnete Motorsteuerung auf, welche die entsprechenden Stromkomponentensollwerte aus den Fluss- und Drehmomentsollwerten, welche von einer Drehzahlregelung vorgegeben werden, bestimmt. Die Motor- oder Phasenströme werden hierbei in das d-q-Referenzsystem transformiert. Die Stromregelung weist beispielsweise zwei proportional-integrale Regler (PI-Regler) auf; einen für die Direktkomponente (Direktstrom) und einen für den Quadraturstrom, um die gemessenen Stromkomponenten auf den vorgegebenen Sollwerten zu halten.
Die Ausgänge der beiden PI-Regler stellen einen Spannungsraumvektor in Bezug auf den Rotor dar. Spiegelbildlich zur Transformation, die an den Motorströmen durchgeführt wird, werden diese statischen Signale durch eine Reihe von Referenzsystemtransformationen verarbeitet, um Spannungssteuersignale für die PWM-Ansteuerung zu erzeugen.
Über die angelegte Spannung wird der Motorstrom beziehungsweise die Phasenströme in den Elektromotor eingespeist, und somit ein Drehmoment erzeugt. Die Höhe des Stroms und des Drehmoments ist hierbei von der (Gegen-)EMK (elektromagnetische Kraft), also der durch die Rotordrehung induzierten Spannung in den Motorphasen, abhängig. Durch einen unsymmetrischen Aufbau des Antriebs beziehungsweise des Elektromotors kann es jedoch vorkommen, dass die induzierte Spannung in den einzelnen Phasen unterschiedlich ist. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn der Elektromotor beziehungsweise der Stator aufgrund einer Einbausituation an einer Stelle eine radiale Aussparung am Außenumfang aufweist, so dass der magnetische Fluss im Stator an dieser Stelle gestört ist.
Der unsymmetrische Aufbau und die daraus resultierende unsymmetrische EMK hat bei einer symmetrischen Motoransteuerung einen unsymmetrischen Phasenstrom zur Folge, da die Regler immer wieder von neuen die durch die Asymmetrie verursachten Welligkeiten ausregeln. In der Regel verbleibt hierbei zumindest zeitweise eine Regelabweichung, wobei auch eine vollständige Ausregelung der Störung auf den Strom zu Drehmomentwelligkeiten oder Drehmomentschwankungen führen würde, da die EMK nach wie vor unsymmetrisch ist. Diese Drehmomentschwankungen führen zu akustischen Problemen im Motorbetrieb. Insbesondere kommt es im Motorbetrieb somit zu Vibrationen, welche zur Abstrahlung von Körperschall und letztlich hörbarem Luftschall führen können. Dadurch wird eine NVH-Leistung (NVH: Noise, Vibration, Harshness) des Elektromotors verschlechtert.
Aus der DE 10 2018 127 508 A1 ist ein Verfahren zur Drehmomentwelligkeitskompensation bei einem feldorientiert geregelten Elektromotor beschrieben, bei welchem zusätzliche pulsierende Stromsignale in die d/q-Achse injiziert werden. Die auftretenden Drehmomentwelligkeiten im Motorbetrieb sind hierbei durch Messungen vorcharakterisiert und in einer Nachschlagetabelle hinterlegt. Aus den hinterlegten Drehmomentwelligkeiten wird während des Motorbetriebs ein jeweiliger Injektionsstrom bestimmt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein besonders geeignetes Verfahren zum Betrieb einer elektrischen Maschine anzugeben. Insbesondere soll eine dynamische Reduzierung der Störungswelligkeit während des Motorbetriebs realisiert werden. Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, eine besonders geeignete elektrische Maschine und eine besonders geeignete Verwendung der elektrischen Maschine sowie eine besonders geeignete Software anzugeben.
Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und hinsichtlich der elektrischen Maschine mit den Merkmalen des Anspruchs 6 sowie hinsichtlich der Verwendung mit den Merkmalen des Anspruchs 9 und hinsichtlich der Software mit den Merkmalen des Anspruchs 10 erfindungsgemäß gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Sofern nachfolgend Verfahrensschritte beschrieben werden, ergeben sich vorteilhafte Ausgestaltungen für die elektrische Maschine insbesondere dadurch, dass diese dazu ausgebildet ist, einen oder mehrere dieser Verfahrensschritte auszuführen.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist zum Betrieb einer elektrischen Maschine, insbesondere zur feldorientierten Regelung eines elektromotorischen Antriebs, vorgesehen, sowie dafür geeignet und ausgestaltet. Die Maschine weist hierbei einen Elektromotor auf, welcher zur Versorgung mit elektrischer Energie an eine Batterie als Energiespeicher angeschlossen ist. Bei dem Elektromotor handelt es sich insbesondere um einen mehrphasigen, beispielsweise dreiphasigen, bürstenlosen Elektromotor für ein Kraftfahrzeug. Der Elektromotor weist hierbei einen unsymmetrischen oder asymmetrischen Aufbau auf, so dass im Motorbetrieb eine unsymmetrische oder asymmetrische EMK in den Wicklungen des Elektromotors beziehungsweise des Stators auftreten. Durch den asymmetrischen Aufbau treten somit in der Folge der asymmetrischen EMK während des Motorbetriebs (periodische) Störungswelligkeiten oder Störungsschwankungen in einer Betriebszustandsgröße des Elektromotors und/oder der Batterie auf.
Die Konjunktion „und/oder“ ist hier und im Folgenden derart zu verstehen, dass die mittels dieser Konjunktion verknüpften Merkmale sowohl gemeinsam als auch als Alternativen zueinander ausgebildet sein können.
Unter einer Störungswelligkeit oder Störungsschwankung ist hier und im Folgenden im Wesentlichen die durch die asymmetrische EMK hervorgerufene periodische Abweichung der Betriebszustandsgröße im Vergleich zu einer entsprechenden Betriebszustandsgröße bei einem symmetrischen Elektromotor beziehungsweise bei einer symmetrischen EMK zu verstehen. Insbesondere weist die Betriebszustandsgröße bei einem symmetrischen Elektromotor beziehungsweise bei einer symmetrischen EMK einen im Wesentlichen konstanten Wert auf. Der Begriff Störungswelligkeit bezeichnet somit die durch die unsymmetrische EMK bewirkte periodische Änderung oder Variation des Werts der Betriebszustandsgröße während des Motorbetriebs. Die Betriebszustandsgröße beim asymmetrischen Elektromotor setzt sich somit aus einem konstanten Gleichanteil und einem periodischen Wechselanteil zusammen, wobei der Wechselanteil der Störungswelligkeit entspricht.
Der Elektromotor wandelt im Motorbetrieb eine elektrische Leistung der Batterie in eine mechanische Leistung. Unter einer Betriebszustandsgröße ist hier und im Folgenden insbesondere eine messbare physikalische Größe (Messgröße) des Elektromotors und/oder der Batterie zu verstehen, welche die elektrische Leistungsaufnahme des Elektromotors oder die mechanische Leistungsabgabe des Elektromotors während des Motorbetriebs beschreibt oder charakterisiert.
Der Motorbetrieb des Elektromotors wird durch eine feldorientierte Regelung (FOC) geregelt. Hierbei wird ein Motor- oder Phasenstrom des Elektromotors mittels einer Stromregelung (engl.: Current Control Loop, CCL) in einem d-q-Referenzsystem mit einer Gleichspannungskomponente und einem Quadraturstrom geregelt.
Die Stromregelung des Elektromotors weist hierbei vorzugsweise zwei (Strom-)Regler, insbesondere in Form von PI-Reglern, auf, mit welchem die Direktkomponente (Direktstrom) einerseits und der Quadraturstrom andererseits geregelt und/oder gesteuert werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist nachfolgend beispielhaft für eine Regelung der q-Achse, also des Quadraturstroms, näher erläutert. Das Verfahren ist jedoch sinngemäß auch auf beiden Achsen, also der Direktkomponente und dem Quadraturstrom, anwendbar.
Als Eingangsgrößen für die Stromregelung wird ein Istwert für einen aktuellen Motorstrom erfasst und ein Sollwert für den Motorstrom bestimmt. Der Istwert und der Sollwert sind hierbei insbesondere Ist- und Sollwerte für den Quadraturstrom.
Der Elektromotor weist eine Motorelektronik mit einer Wechselrichterschaltung mit Leistungshalbleiterschaltern auf, welche die Batteriespannung in eine Motor- oder Phasenspannung wandeln. Abhängig von den Schaltzuständen der Leistungshalbleiterschalter fließt ein Phasenstrom in wie Phasenwicklungen. Der Phasenstrom fließt hierbei beispielsweise über einen Shuntwiderstand. Der Spannungsabfall über dem Shunt wird beispielsweise verstärkt und ausgewertet, so dass mit Kenntnis der Schaltzustände der Leistungshalbleiterschalter ein Istwert für den Motorstrom beziehungsweise die Phasenströme rekonstruierbar ist. Es können auch andere Messmethoden zur Ermittlung des Motorstrom-Istwerts verwendet werden (beispielsweise direkte Phasenstrommessung).
Zur Bestimmung des Motorstrom-Sollwerts weist der Elektromotor zum Beispiel eine Geschwindigkeitsregelung (engl.: Speed Control Loop, SCL), insbesondere eine Drehzahl- oder Drehmomentregelung, mit einem Regler, insbesondere einem PI-Regler, auf, welche einen Sollwert für den Quadraturstrom-Regler erzeugt.
Anhand des Istwerts und des Sollwerts wird eine Steuergröße zur Einstellung des Motorstroms erzeugt. Dies bedeutet, dass die Stromregelung beziehungsweise der Quadraturstrom-Regler anhand des Istwerts und des Sollwerts eine Steuergröße zur Einstellung des Motorstroms erzeugt. Die Steuergröße ist insbesondere ein Spannungswert für eine die Leistungshalbleiter ansteuernde Spannungssteuerung.
Zusätzlich zu der Stromregelung ist erfindungsgemäß eine Kompensationsregelung zur Reduzierung der Störungswelligkeit der Betriebszustandsgröße vorgesehen. Unter einer Reduzierung der Störungswelligkeit ist hierbei insbesondere eine Reduzierung oder Dämpfung der Welligkeitsamplitude der Störungswelligkeit zu verstehen.
Mit anderen Worten ist zusätzlich zur FOC-Motorregelung eine Kompensationsregelung ergänzt. Anstelle der reinen Stromregelung wird die Regelung des Motorbetriebs dadurch so erweitert, dass die Betriebszustandsgröße möglichst konstant ist. Ist die Amplitude der induzierten Spannung beispielsweise in einer (Motor-)Phase geringer als in den anderen, so wird der Motor- oder Phasenstrom so angepasst, bis die Phasenleistung der Phasen ausgeglichen ist, wodurch in der Folge die Störungswelligkeiten in der Betriebszustandsgröße reduziert werden. Als Regelgröße dient hierbei die von den Störungswelligkeiten oder Störungsschwankungen betroffene Betriebszustandsgröße.
Die Betriebszustandsgröße wird hierzu erfasst oder gemessen. Anhand der erfassten Betriebszustandsgröße wird eine Kompensationsgröße erzeugt und auf den Sollwert und/oder die Steuergröße addiert. Dies bedeutet, dass die Kompensationsgröße vor und/oder nach der Stromregelung eingekoppelt wird. In beiden Fällen interagiert die Kompensationsregelung mit der Stromregelung, so dass eine Änderung der Regelparameter in der Stromregelung (CCL) auch einen Einfluss auf die Kompensationsregelung und umgekehrt hat. Wenn die Kompensationsgröße mit dem Sollwert addiert wird, handelt es sich bei der Kompensationsgröße insbesondere um einen Stromwert (Kompensationsstrom). Entsprechend handelt es sich bei der Kompensationsgröße insbesondere um einen Spannungswert (Kompensationsspannung), wenn die Kompensationsgröße mit der Steuergröße addiert wird. Dadurch ist ein besonders geeignetes Verfahren zum Betrieb eines Elektromotors realisiert. Insbesondere wird somit die NVH-Leistung während des Motorbetriebs des asymmetrischen Elektromotors verbessert.
Durch die Erfindung erfolgt somit eine automatische oder selbsttätige Kompensation der unsymmetrischen EMK und der daraus resultierenden periodischen Störungen. Im Gegensatz zum Stand der Technik wird die Kompensationsgröße hierbei nicht aus einer hinterlegten Tabelle von vorcharakterisierten Störungswelligkeiten bestimmt, sondern anhand einer stets aktuellen Betriebszustandsgröße, welche dynamisch als Rückführgröße während des Motorbetriebs erfasst wird.
In einer bevorzugten Ausführung wird insbesondere die Batterieleistung, also die durch den Elektromotor aus der Batterie entnommene elektrische Leistung, als Betriebszustandsgröße oder Eingangsgröße für die Kompensationsregelung verwendet. Die unsymmetrische EMK resultiert in unterschiedlichen Phasenleistungen in den Motorphasen des Elektromotors, welche Drehmomentschwankungen und somit eine Schwankung der mechanischen Leistung des Elektromotors bewirken, wodurch in der Folge auch Schwankungen oder Welligkeiten in der elektrischen Leistungsaufnahme des Elektromotors, also in der Batterieleistung, auftreten. Somit ist die Batterieleistung eine geeignete messbare Betriebszustandsgröße, welche zur Reduzierung der Störungswelligkeit beziehungsweise zur Vereinheitlichung der Phasenleistungen im Motorbetrieb genutzt werden kann.
Alternativ ist es beispielsweise ebenso möglich, insbesondere den Wechselstromanteil des Batteriestroms als Eingangsgröße für die Kompensationsregelung zu nutzen.
Da die unsymmetrische EMK Drehmomentwelligkeiten hervorruft, kann auch eine direkte Erfassung des Motordrehmoments verwendet werden.
Da Drehmomentschwankungen auch Drehzahlschwankungen zur Folge haben können, kann weiterhin auch die Drehzahlschwankung beziehungsweise die Motordrehzahl als Eingangsgröße genutzt werden. Dies hat zudem den Vorteil, dass alle Größen, welche zu einer periodischen Drehzahlschwankung in den entsprechenden Frequenzen führen kompensiert werden. Somit werden nicht lediglich unsymmetrische EMK, sondern beispielsweise auch periodische Lastschwankungen kompensiert oder reduziert.
Weiterhin können als Eingangsgrößen für die Kompensationsregelung auch kombinierte Größen aus den vorstehend genannten Betriebszustandsgrößen verwendet werden. Hierbei werden die einzelnen Betriebszustandsgrößen vorzugsweise gewichtet zu der kombinierten Größe zusammengefasst.
In einer vorteilhaften Weiterbildung wird die Kompensationsgröße iterativ verändert, bis die Störungswelligkeit minimiert ist. Dadurch wird die Kompensationsgröße einem Optimum angenähert. Dies trägt dem Umstand Rechnung, dass die Kompensationsregelung im Wesentlichen auf einen unbekannten Sollwert regelt. Da es sich bei der Störungswelligkeit um eine periodische Störung handelt, können hierbei beispielsweise auch Regler verwendet werden, welche über mehrere Perioden hinweg die Welligkeit immer weiter ausregeln.
In einer geeigneten Ausgestaltung wird die Betriebszustandsgröße nach der Erfassung derart gefiltert, dass die Kompensationsgröße oder das Kompensationssignal im Wesentlichen lediglich anhand des Anteiles der Störungswelligkeit erzeugt wird. Mit anderen Worten wird der konstante Gleichanteil der Betriebszustandsgröße möglichst vollständig entfernt, bevor die Kompensationsgröße bestimmt wird. Dadurch wird die Kompensationsgröße lediglich hinsichtlich der Störungswelligkeit erzeugt oder eingestellt, so dass eine besonders effektive Regelung zur Reduzierung der Stromwelligkeit ermöglicht ist.
In einer möglichen Ausbildung wird das Kompensationssignal derart erzeugt, dass mindestens eine (harmonische) Oberwelle der Störungswelligkeit in der Betriebszustandsgröße gedämpft oder reduziert wird. Mit anderen Worten wird eine Vielfache der Störungswelligkeit gedämpft. Dadurch wird das akustische Verhalten des Elektromotors im Motorbetrieb weiter verbessert.
Die erfindungsgemäße elektrische Maschine ist zum Betrieb, insbesondere zur feldorientierten Regelung, eines Elektromotors vorgesehen, sowie dafür geeignet und eingerichtet. Die im Hinblick auf das Verfahren angeführten Vorteile und Ausgestaltungen sind sinngemäß auch auf die elektrische Maschine übertragbar und umgekehrt.
Die elektrische Maschine weist den Elektromotor und eine daran angeschlossene Batterie auf, wobei der Elektromotor einen asymmetrischen Aufbau aufweist, welcher sich im Motorbetrieb als eine Störungswelligkeit auf eine Betriebszustandsgröße des Elektromotors und/oder der Batterie auswirkt. Der zum Betrieb des Elektromotors vorgesehene Motorstrom wird mittels eines zwischen der Batterie und der Motowicklung angeordneten Umrichters (Wechselrichters) erzeugt. Der Umrichter ist hierbei Teil einer Motorelektronik. Der Umrichter ist mit einem Controller (das heißt einer Steuereinheit) gekoppelt, welcher vorzugsweise ebenfalls Teil der Motorelektronik ist.
Der Controller weist hierbei eine Stromregelung zur insbesondere feldorientierten Regelung des Motorbetriebs beziehungsweise des Motorstroms, und eine damit gekoppelte Kompensationsregelung zur Reduzierung der Störungswelligkeit auf. Die Kompensationsregelung ist hierbei vor und/oder nach der Stromregelung eingekoppelt. Dadurch ist eine besonders geeignete elektrische Maschine realisiert.
Der Controller ist hierbei allgemein - programm- und/oder schaltungstechnisch - zur Durchführung des vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet. Der Controller ist somit konkret dazu eingerichtet, eine feldorientierte Regelung mit gleichzeitiger Kompensation oder Reduzierung der unsymmetrischen EMK zu realisieren.
In einer bevorzugten Ausgestaltungsform ist der Controller zumindest im Kern durch einen Mikrocontroller mit einem Prozessor und einem Datenspeicher gebildet, in dem die Funktionalität zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in Form einer Betriebssoftware (Firmware) programmtechnisch implementiert ist, so dass das Verfahren - gegebenenfalls in Interaktion mit einem Maschinennutzer - bei Ausführung der Betriebssoftware in dem Mikrocontroller automatisch durchgeführt wird. Der Controller kann im Rahmen der Erfindung alternativ aber auch durch ein nicht-programmierbares elektronisches Bauteil, wie zum Beispiel einem anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC), gebildet sein, in dem die Funktionalität zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit schaltungstechnischen Mitteln implementiert ist.
In einer möglichen Ausführung weist die Stromregelung einen als PI-Regler ausgeführten Stromregler auf. Um die Kompensationsregelung und die Stromregelung besser voneinander zu entkoppeln kann parallel zur Stromregelung eine Oberwellenkontrolle (engl.: Harmonic Control) oder ein Periodenregler als Kompensationsregler für die Kompensationsregelung eingesetzt werden. Der Kompensationsregler regelt hierbei vorrangig den Wechselanteil (AC), wobei sich der Stromregler vorrangig um den Gleichanteil (DC) und um Transienten kümmert.
Anstelle einer Oberwellenkontrolle kann auch eine mehrfache Oberwellenkontrolle verwendet werden, bei welcher mehrere Regler parallelgeschaltet und der Ausgang summiert wird, so dass mehrere harmonische Störungen oder Oberwellen gedämpft oder reduziert werden können. Die Parameter der Regler können hierbei im Wesentlichen unabhängig voneinander gewählt werden.
Als Periodenregler wird vorzugsweise ein integrativer Regler verwendet, wie er in der deutschen Anmeldung der Anmelderin vom 15.09.2021 mit der Veröffentlichungsnummer DE 20 2012 008 866 U1 beschrieben ist. Deren Offenbarungsgehalt wird hiermit ausdrücklich mit in die vorliegende Anmeldung mit einbezogen.
Das vorstehend beschriebene Verfahren wird in einer erfindungsgemäßen Anwendung zu Analysezwecken, insbesondere zur Bestimmung einer Asymmetrie eines Elektromotors verwendet. Der zu analysierende oder charakterisierende Elektromotor ist hierbei Teil einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine, dies bedeutet, dass der Elektromotor mit einen entsprechenden Kompensationsregler betrieben wird. Die Amplitude der Kompensationsgröße ist ein Maß für die Asymmetrie des Elektromotors. Dadurch kann die erfindungsgemäße elektrische Maschine als ein Diagnosewerkzeug genutzt werden.
Ein zusätzlicher oder weiterer Aspekt der Erfindung sieht eine Software auf einem Medium oder Datenträger zur Durchführung oder Ausführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens vor. Dies bedeutet, dass die Software auf einem Datenträger hinterlegt ist, und zur Ausführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens vorgesehen, sowie dafür geeignet und ausgestaltet ist, wenn die Software auf einem Computer oder einem Rechner abläuft. Dadurch ist eine besonders geeignete Software für den Betrieb eines Elektromotors realisiert, mit welcher die Funktionalität zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens programmtechnisch implementiert wird. Die Software ist somit insbesondere eine Betriebssoftware (Firmware), wobei der Datenträger beispielsweise ein Datenspeicher des Controllers ist, und wobei der Computer insbesondere ein Prozessor des Controllers ist. Dabei gelten die Ausführungen im Zusammenhang mit dem Verfahren und/oder der elektrischen Maschine sinngemäß auch für die Software und umgekehrt.
Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

1 eine elektrische Maschine mit einer Stromquelle und mit einem Elektromotor sowie mit einem dazwischen verschalteten Stromrichter,
2 drei Phasenwicklungen eines dreiphasigen Elektromotors der Maschine in Sternschaltung,
3 ein Brückenmodul einer Brückenschaltung des Stromrichters zur Ansteuerung einer Phasenwicklung des Elektromotors,
4 ein Ersatzschaltbild für die Stromquelle,
5 ein Blockdiagramm für einen erfindungsgemäß geregelten Motorbetrieb, und
6 ein Blockdiagramm für eine Oberwellenkontrolle.

Einander entsprechende Teile und Größen sind in allen Figuren stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Die 1 zeigt eine elektrische Maschine 2 für einen elektromotorischen Antrieb eines nicht näher dargestellten Kraftfahrzeugs, beispielsweise für einen Kältemittelverdichter oder für eine Sitzverstellung. Die Maschine 2 umfasst hierzu einen dreiphasigen bürstenlosen Elektromotor 4, welcher mittels eines Stromrichters (Umrichter, Wechselrichter) 6 an eine Stromquelle (Spannungsversorgung) 8 angeschlossen ist. Die Stromquelle 8 umfasst in diesem Ausführungsbeispiel einen fahrzeuginternen Energiespeicher in Form einer (Kraftfahrzeug-)Batterie 10, sowie einen damit verbundenen (Gleichspannungs-)Zwischenkreis 12, welcher sich zumindest teilweise in den Stromrichter 6 erstreckt.
Der Zwischenkreis 12 ist im Wesentlichen durch eine Hinleitung 12a und eine Rückleitung 12b gebildet, mittels welchen der Stromrichter 6 an die Batterie 10 angeschlossen ist. Die Leitungen 12a und 12b sind zumindest teilweise in den Stromrichter 6 geführt, in welchen zwischen diesen ein Zwischenkreiskondensator 14 sowie eine Brückenschaltung 16 verschaltet sind.
Im Betrieb der Maschine 2 wird ein der Brückenschaltung 16 zugeführter Eingangsstrom I_E in einen dreiphasigen Ausgangsstrom (Motorstrom, Drehstrom) I_U, I_V, I_W für die drei Phasen U, V, W des Elektromotors 4 gewandelt. Die nachfolgend auch als Phasenströme bezeichneten Ausgangsströme I_U, I_V, I_W werden an die entsprechenden Phasen(-wicklungen) U, V, W (2) eines nicht näher dargestellten Stators geführt.
In der 2 ist eine Sternschaltung 18 der drei Phasenwicklungen U, V, W dargestellt. Die Phasenwicklungen U, V und W sind mit jeweils einem (Phasen-)Ende 22, 24, 26 an ein jeweiliges Brückenmodul 20 (3) der Brückenschaltung 16 geführt, und mit dem jeweils gegenüberliegenden Ende in einem Sternpunkt 28 als gemeinsamen Verbindungsanschluss miteinander verschaltet. In der Darstellung der 2 sind die Phasenwicklungen U, V und W jeweils mittels eines Ersatzschaltbildes in Form einer Induktivität 30 und eines ohmschen Widerstandes 32 sowie einem jeweiligen Spannungsabfall 34, 36, 38 gezeigt. Die jeweils über die Phasenwicklung U, V, W abfallende Spannung 34, 36, 38 ist schematisch durch Pfeile repräsentiert und ergibt sich aus der Summe der Spannungsabfälle über der Induktivität 30 und dem ohmschen Widerstand 32 sowie der induzierten Spannung 40. Die durch eine Bewegung eines Rotors des Elektromotors 4 induzierte Spannung 40 (elektromagnetische Kraft, EMK, EMF) ist in der 2 anhand eines Kreises dargestellt.
Die Ansteuerung der Sternschaltung 18 erfolgt mittels der Brückenschaltung 16. Die Brückenschaltung 16 ist mit den Brückenmodulen 20 insbesondere als eine B6-Schaltung ausgeführt. In dieser Ausgestaltungsform wird im Betrieb an jede der Phasenwicklungen U, V, W in hoher Schaltfrequenz getaktet zwischen einem hohen (Gleich-)Spannungsniveau der Zuleitung 12a und einem niedrigen Spannungsniveau der Rückleitung 12b umgeschaltet. Das hohe Spannungsniveau ist hierbei insbesondere eine Zwischenkreisspannung U_ZK des Zwischenkreises 12, wobei das niedrige Spannungsniveau vorzugsweise ein Erdpotential UG ist. Diese getaktete Ansteuerung ist als eine - in 1 mittels Pfeilen dargestellte - PWM-Ansteuerung durch einen Controller 42 ausgeführt, mit welcher eine Steuerung und/oder Regelung der Drehzahl, der Leistung sowie der Drehrichtung des Elektromotors 4 möglich ist.
Die Brückenmodule 20 umfassen jeweils zwei Halbleiterschalter 44 und 46, welche in der 2 lediglich schematisch und beispielhaft für die Phase W dargestellt sind. Das Brückenmodul 20 ist einerseits mit einem Potentialanschluss 48 an die Zuleitung 12a und somit an die Zwischenkreisspannung U_ZK angeschlossen. Andererseits ist das Brückenmodul 20 mit einem zweiten Potentialanschluss 50 an die Rückleitung 12b und somit an das Erdpotential U_G kontaktiert. Über die Halbleiterschalter 44, 46 ist das jeweilige Phasenende 22, 24, 26 der Phase U, V, W entweder mit der Zwischenkreisspannung U_ZK oder mit dem Erdpotential U_G verbindbar. Wird der Halbleiterschalter 44 geschlossen (leitend) und der Halbleiterschalter 46 geöffnet (nichtleitend, sperrend), so ist das Phasenende 22, 24, 26 mit dem Potential der Zwischenkreisspannung U_ZK verbunden. Entsprechend ist bei einem Öffnen des Halbleiterschalters 44 und einem Schließen des Halbleiterschalters 46 die Phase U, V, W mit dem Erdpotential U_G kontaktiert. Dadurch ist es mittels der PWM-Ansteuerung möglich, jede Phasenwicklung U, V, W mit zwei unterschiedlichen Spannungsniveaus zu beaufschlagen.
In der 3 ist ein einzelnes Brückenmodul 20 vereinfacht dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Halbleiterschalter 44 und 46 als MOSFETs (metaloxide semiconductor field-effect transistor) realisiert, die jeweils mittels der PWM-Ansteuerung zwischen einem durchgeschalteten Zustand auf und einem sperrenden Zustand getaktet umschalten. Hierzu sind die jeweiligen Gateanschlüsse an entsprechende Steuerspannungseingänge 52, 54 geführt, mittels welcher die Signale der PWM-Ansteuerung des Controllers 42 übertragen werden.
Die 4 zeigt ein Ersatzschaltbild für die Stromquelle 8. Im Betrieb erzeugt die Batterie 10 eine Batterieleistung P_Bat (5), eine Batteriespannung U_Bat sowie einen entsprechenden Batteriestrom I_Bat zum Betrieb des Stromrichters 6. In der 4 ist der Innenwiderstand der Batterie 10 als ein ohmscher Widerstand 56 und eine Eigeninduktivität der Batterie 10 als eine Induktivität 58 dargestellt. In der Rückleitung 12b ist ein Shuntwiderstand 60 geschaltet, an welchem die Zwischenkreisspannung U_ZK abfällt.
Abhängig von den Schaltzuständen der (Leistungs-)Halbleiterschalter 44, 46 fließt der Phasenstrom I_U, I_V, I_W über den Shuntwiderstand 60. Der Spannungsabfall über dem Shuntwiderstand 60 wird verstärkt und ausgewertet. Mit Messungen und dem Kenntnisstand der Schaltzustände der Halbleiterschalter 44, 46 werden die Phasenströme I_U, I_V, I_W von dem Controller 42 rekonstruiert. Es können auch andere Messmethoden zur Ermittlung der Motorströme verwendet werden (z. B. direkte Phasenstrommessung). Zusammen mit den gemessenen und/oder berechneten Phasenspannungen (U_U, U_V, U_W) stehen dem Controller 42 die Phasenspannungen (U_U, U_V, U_W) und die Phasenströme I_U, I_V, I_W zur Verfügung.
Der Controller 42 ist zur feldorientierten Regelung (FOC) des Elektromotors 4 vorgesehen sowie dafür geeignet und eingerichtet. Hierzu werden die (Ist-)Phasenströme I_U, I_V, I_W mittels einer Park- oder d/q-Transformation in ein d/q-Referenzsystem transformiert. Hierbei werden die drei Phasenströme lu, Iv, Iw in zwei orthogonale Komponenten transformiert, welche nachfolgend als Direktkomponente I_d und als Quadraturstrom I_q bezeichnet sind.
Der Controller 42 weist hierbei - wie insbesondere in der 5 ersichtlich - einen FOC-Regler mit einer Stromregelung (CCL) 62 auf. Die Stromregelung 62 weist zwei Regler 64, 66 auf; wobei der Regler 64 für die Direktkomponente I_d und der Regler 66 für den Quadraturstrom I_q vorgesehen ist. Die Ausgänge der beiden Regler 64, 66 stellen einen Spannungsraumvektor mit den Komponente U_d (Direktspannung) und U_q (Quadraturspannung) dar, welche die Steuergrößen oder Stellgrößen für den geregelten Motorbetrieb bilden. Spiegelbildlich zur Transformation, die an den Motorströmen durchgeführt wird, werden diese statischen Komponenten U_d, U_q durch eine Reihe von Referenzsystemtransformationen verarbeitet, um Spannungssteuersignale 68 für die PWM-Ansteuerung der Steuerspannungseingänge 52, 54 zu erzeugen.
Die Regler 64, 66 sind vorzugsweise als PI-Regler ausgeführt. Die Regler 64, 66 weisen hierbei jeweils ein proportional wirkendes P-Glied 70 und ein integral wirkendes I-Glied 72 mit einem Verstärkungsblock 74 und mit einem Integrator 76 auf.
Dem Regler 64 wird ein aus den Phasenströmen I_U, I_V, I_W bestimmter Istwert Id_Act und ein Sollwert Id_Set als Führungsgröße für die Regelung der Direktkomponente I_d zugeführt. Aus dem Istwert Id_Act und dem Sollwert Id_Set wird eine nicht näher bezeichnete Regeldifferenz bestimmt, welche im Wesentlichen die Eingangsgröße beziehungsweise das Eingangssignal für den Regler 54 bildet. Der Regler 64 erzeugt hieraus die Direktspannung U_d als Stell- oder Steuergröße.
Entsprechend wird dem Regler 66 ein aus den Phasenströmen I_U, I_V, I_W bestimmter Istwert Iq_Act und ein von einer nicht näher gezeigten Geschwindigkeitsregelung erzeugter Sollwert Iq_setAvg zugeführt, und hieraus die Quadraturspannung U_q als Steuergröße erzeugt.
Der Elektromotor 4 der Maschine 2 weist einen unsymmetrischen Aufbau auf. Dies bedeutet, dass beispielsweise ein Statorjoch des Elektromotors 4 aufgrund einer Einbausituation eine Aussparung oder Vertiefung in einem Bereich des Außenumfangs aufweist, so dass die EMK in diesem Bereich gestört wird. Dies führt dazu, dass die induzierten Spannungen 40 in den Phasen U, V, W während des Motorbetriebs unsymmetrisch, also nicht gleich groß, sind. Dies führt zu periodischen Änderungen oder Schwankungen in den Betriebszustandsgrößen des Elektromotors 4, welche nachfolgend auch als Störungswelligkeit 77 bezeichnet sind. Die unsymmetrische EMK führt beispielsweise dazu, dass während einer Motordrehung an einer Stelle beziehungsweise zu einem periodischen Zeitpunkt ein geringerer oder größerer Batteriestrom I_Bat beziehungsweise eine geringere oder größere Batterieleistung P_Bat aus der Batterie 10 entnommen wird.
Zur Reduzierung oder Kompensation dieser Störungswelligkeit 77 weist der Controller 42 zusätzlich zur Stromregelung 62 eine Kompensationsregelung 78 auf, welche im Motorbetrieb zu einer Vereinheitlichung der Phasenleistungen beziehungsweise der induzierten Spannungen 40 führt. Als Eingangsgröße oder Eingangssignal für die Kompensationsregelung 78 wird eine Betriebszustandsgröße verwendet, welche die durch die unsymmetrischen EMK bewirkte Störungswelligkeit 77 aufweist. Als Betriebszustandsgröße wird nachfolgend insbesondere die Batterieleistung P_Bat verwendet. Dies bedeutet, dass die Batterieleistung P_Bat die Betriebszustandsgröße und Schwankungen der Batterieleistung P_Bat die Störungswelligkeit sind. Alternativ ist jedoch ebenso auch der Batteriestrom I_Bat, insbesondere ein Wechselanteil (AC) des Batteriestroms I_Bat, oder eine Motordrehzahl, oder ein Motordrehmoment, oder eine Kombination hieraus als Betriebszustandsgröße möglich.
Die Batterieleistung P_Bat wird beispielsweise mittels eines nicht näher gezeigten Leistungsmessers erfasst oder gemessen. Die erfasste Batterieleistung P_Bat wird optional mit einem Filter 80 gefiltert, und somit ein Gleichanteil reduziert oder vollständig entfernt. Durch die Filterung wird im Wesentlichen lediglich der durch die Störungswelligkeit 77 gebildete Wechselanteil in den Kompensationsregelung beziehungsweise den Kompensationsregler 78 eingespeist. Alternativ kann auch die ungefilterte Batterieleistung P_Bat eingespeist werden.
Die Kompensationsregelung 78 erzeugt anhand der Batterieleistung P_Bat beziehungsweise der Störungswelligkeit 77 eine Kompensationsgröße IqComp, UqComp. Die Kompensationsregelung 78 beziehungsweise die Kompensationsgröße IqComp, UqComp wird vor und/oder nach der Stromregelung 62 eingekoppelt. Wird die Kompensationsregelung 78 vor der Stromregelung 62 eingekoppelt, wird als Kompensationsgröße ein Kompensationsstrom IqComp erzeugt, welcher vor dem Regler 66 auf den Sollwert Iq_setAvg addiert wird. Wird die Kompensationsregelung 78 nach der Stromregelung 62 eingekoppelt, wird als Kompensationsgröße eine Kompensationsspannung UqComp erzeugt, welcher nach dem Regler 66 auf den Ausgang des Reglers 66 beziehungsweise auf die Steuergröße addiert wird. In beiden Fällen interagiert die Kompensationsregelung 78 mit der Stromregelung 62, so dass eine Änderung der Regelparameter in der Stromregelung 62 auch einen Einfluss auf die Kompensationsregelung 78 und umgekehrt hat.
Durch die mittels der Kompensationsregelung 78 angepasste Ansteuerung wird in der Folge die Batteriewelligkeit beziehungsweise die Störungswelligkeit 77 der Batterieleistung P_Bat reduziert. Die Kompensationsgröße IqComp, UqComp wird hierbei über mehrere Perioden des Motorbetriebs iterativ verändert, bis die Störungswelligkeit 77 minimiert ist. Da es sich hierbei um periodische Störungen handelt, kann als Kompensationsregler auch ein Regler verwendet werden, welcher die Störungswelligkeit 77 über mehrere Perioden des Motorbetriebs hinweg immer weiter ausregelt.
Als Kompensationsregler 78 kann auch der in 6 gezeigte Regler verwendet werden. In dieser Ausführungsform ist der Kompensationsregler 78 als eine Oberwellenkontrolle (engl.: Harmonic Control) ausgeführt, wodurch eine bessere Entkopplung zwischen der Kompensationsregelung 78 und der Stromregelung 62 realisiert wird. Die 6 zeigt hierbei eine Ausführung zur Erzeugung des Kompensationsstroms IqComp.
Mittels der Oberwellenkontrolle 78 wird eine Kompensationsgröße IqComp erzeugt, welche eine (harmonische) Oberwelle der Störungswelligkeit 77 in der Batterieleistung P_Bat dämpft oder reduziert. Zusätzlich zu der Batterieleistung P_Bat wird hierbei auch die Motor- oder Rotorposition Pos (elektrisch oder mechanisch) erfasst. Die Motorposition Pos wird anschließend mit einem Faktor kHarmonik multipliziert, und somit die auszuregelnde harmonische Oberwelle oder Ordnung festgelegt. Anschließend wird hieraus eine Sinusschwingung Sin und eine Kosinusschwingung Cos erzeugt. Die Batterieleistung P_Bat, insbesondere der Wechselanteil der Batterieleistung P_Bat, wird mit der Sinusschwingung Sin und der Kosinusschwingung Cos multipliziert. Die resultierenden Schwebungen werden jeweils mittels eines I-Reglers mit einem Integrator 82 und mit einem Verstärkungsblock 84 integriert. Dadurch wird der Sinus- beziehungsweise Kosinusanteil der entsprechenden harmonischen Oberwelle herausgefiltert.
Zu der mit dem Faktor kHarmonik multiplizierten Motorposition Pos wird ein Positions- oder Winkeloffset AngleOffset addiert und anschließend wieder eine Sinus- und Kosinusschwingung Sin, Cos erzeugt, mit welcher die Ausgänge des I-Reglers multipliziert werden. Die resultierenden Signale werden abschließend zu dem Kompensationsstrom IqComp addiert.
Der Kompensationsregler 78 kann auch als eine mehrfache Oberwellenkontrolle ausgebildet sein, bei welcher mehrere solcher Regler parallelgeschaltet und der Ausgang summiert wird, so dass mehrere harmonische Störungen oder Ober-wellen gedämpft oder reduziert werden können.
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen beschriebenen Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste

2: Maschine
4: Elektromotor
6: Stromrichter
8: Stromquelle
10: Batterie
12: Zwischenkreis
12a: Hinleitung
12b: Rückleitung
14: Zwischenkreiskondensator
16: Brückenschaltung
18: Sternschaltung
20: Brückenmodul
22, 24, 26: Phasenende
28: Sternpunkt
30: Induktivität
32: Widerstand
34, 36, 38: Spannungsabfall
40: Spannung
42: Controller
44, 46: Halbleiterschalter
48, 50: Potentialanschluss
52, 54: Steuerspannungseingang
56: Widerstand
58: Induktivität
60: Shuntwiderstand
62: Stromregelung
64, 66: Regler
68: Spannungssteuersignal
70: P-Glied
72: I-Glied
74: Verstärkungsblock
76: Integrator
77: Störungswelligkeit
78: Kompensationsregelung/Kompensationsregler
80: Filter
82: Integrator
84: Verstärkungsblock
U, V, W: Phase/Phasenwicklung
IU, IV, IW: Phasenstrom/Ausgangsstrom
IE: Eingangsstrom
UZK: Zwischenkreisspannung
UG: Erdpotential
IBat: Batteriestrom
UBat: Batteriespannung
PBat: Batterieleistung
Ud: Steuergröße/Quadraturspannung
Uq: Steuergröße/Direktspannung
Id_Set: Sollwert
Id_Act: Istwert
Iq_setAvg: Sollwert
Iq_Act: Istwert
IqComp: Kompensationsgröße/Kompensationsstrom
UqComp: Kompensationsgröße/Kompensationsspannung
Pos: Motorposition
kHarmonik: Faktor
Sin: Sinusschwingung
Cos: Kosinusschwingung
AngleOffset: Positionsoffset

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

DE 102018127508 A1 [0012]
DE 202012008866 U1 [0046]

Claims

Verfahren zum Betrieb einer elektrischen Maschine (2), bei welchem ein Elektromotor (4) an eine Batterie (10) angeschlossen ist, und bei welchem der Elektromotor (4) einen asymmetrischen Aufbau aufweist, welcher sich im Motorbetrieb als eine Störungswelligkeit (77) auf eine Betriebszustandsgröße des Elektromotors (4) und/oder der Batterie (10) auswirkt, - wobei ein Istwert (Iq_Act) für einen Motorstrom erfasst und ein Sollwert (Iq_setAvg) für den Motorstrom bestimmt wird, - wobei anhand des Istwerts (Iq_Act) und des Sollwerts (Iq_setAvg) eine Steuergröße (U_q) zur Einstellung des Motorstroms erzeugt wird, - wobei die Betriebszustandsgröße erfasst wird, - wobei anhand der Betriebszustandsgröße eine Kompensationsgröße (IqComp, UqComp) zur Reduzierung der Störungswelligkeit (77) erzeugt wird, und - wobei die Kompensationsgröße (IqComp, UqComp) auf den Sollwert (Iq_setAvg) und/oder die Steuergröße (U_q) addiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Batterieleistung (P_Bat), ein Batteriestrom (I_Bat), eine Motordrehzahl, ein Motordrehmoment, oder eine Kombination hieraus als Betriebszustandsgröße verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompensationsgröße (IqComp, UqComp) iterativ verändert wird, bis die Störungswelligkeit minimiert ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebszustandsgröße nach der Erfassung derart gefiltert wird, dass die Kompensationsgröße (IqComp, UqComp) im Wesentlichen lediglich anhand des Anteiles der Störungswelligkeit (77) der Betriebszustandsgröße erzeugt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompensationsgröße (IqComp, UqComp) derart erzeugt wird, dass mindestens eine Oberwelle der Störungswelligkeit (77) in der Betriebszustandsgröße gedämpft wird.
Elektrische Maschine (2) aufweisend - einen Elektromotor (4) und eine daran angeschlossene Batterie (10), wobei der Elektromotor (4) einen asymmetrischen Aufbau aufweist, welcher sich im Motorbetrieb als eine Störungswelligkeit (77) auf eine Betriebszustandsgröße des Elektromotors (4) und/oder der Batterie (10) auswirkt, und - einen Controller (42) zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, - wobei der Controller (42) eine Stromregelung (62) zur Regelung eines Motorstroms, und eine Kompensationsregelung (78) zur Reduzierung der Störungswelligkeit (77) aufweist, und - wobei die Kompensationsregelung (78) vor und/oder nach der Stromregelung (62) eingekoppelt ist.
Elektrische Maschine (2) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromregelung (62) als ein PI-Regler ausgeführt ist.
Elektrische Maschine (2) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompensationsregelung (78) als eine Oberwellenkontrolle ausgeführt ist.
Verwendung einer elektrischen Maschine (2) nach einem der Ansprüche 5 bis 8 zur Bestimmung einer Asymmetrie des Elektromotors (4).
Software auf einem Datenträger zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wenn die Software auf einem Computer abläuft.