DE102021206317A1

DE102021206317A1 - Method for estimating a magnetic stator flux of an electrical machine, method for determining a torque generated by an electrical machine, method for testing an electrical machine, method for operating an electrical drive device, device for estimating a magnetic stator flux of an electrical machine, electrical drive device

Info

Publication number: DE102021206317A1
Application number: DE102021206317.9A
Authority: DE
Inventors: Stefan Gering; Maximilian Manderla
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2021-06-21
Filing date: 2021-06-21
Publication date: 2022-12-22

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schätzen eines magnetischen Statorflusses (ψ) einer elektrischen Maschine (2), wobei die Maschine (2) einen Stator mit einer mehrphasigen Motorwicklung (6) und einen drehbar gelagerten Rotor (3) aufweist, wobei ein elektrischer Ist-Spannungswert (UIst) der Motorwicklung (6) und ein elektrischer Ist-Stromwert (IIst) der Motorwicklung (6) ermittelt werden, und wobei der magnetische Statorfluss (Ψ) in Abhängigkeit von dem ermittelten Ist-Spannungswert (UIst) einerseits und dem ermittelten Ist-Stromwert (IIst) andererseits geschätzt wird. Es ist vorgesehen, dass zum Schätzen des Statorflusses (Ψ) ein Störmodell minimaler Ordnung für einen den Statorfluss (Ψ) überlagernden magnetischen Rotorfluss (p) festgelegt wird.The invention relates to a method for estimating a magnetic stator flux (ψ) of an electrical machine (2), the machine (2) having a stator with a multi-phase motor winding (6) and a rotatably mounted rotor (3), an electrical actual Voltage value (UIst) of the motor winding (6) and an actual electrical current value (IIst) of the motor winding (6) are determined, and the magnetic stator flux (Ψ) depending on the determined actual voltage value (UIst) on the one hand and the determined actual -current value (Iactual) on the other hand is estimated. In order to estimate the stator flux (Ψ), it is provided that a minimum-order interference model is defined for a magnetic rotor flux (p) superimposed on the stator flux (Ψ).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schätzen eines magnetischen Statorflusses einer elektrischen Maschine, wobei die Maschine einen Stator mit einer mehrphasigen Motorwicklung und einen drehbar gelagerten Rotor aufweist, wobei ein elektrischer Ist-Spannungswert der Motorwicklung und ein elektrischer Ist-Stromwert der Motorwicklung ermittelt werden, und wobei der magnetische Statorfluss in Abhängigkeit von dem ermittelten Ist-Spannungswert einerseits und dem ermittelten Ist-Stromwert andererseits geschätzt wird.The invention relates to a method for estimating a magnetic stator flux of an electrical machine, the machine having a stator with a multi-phase motor winding and a rotatably mounted rotor, with an actual electrical voltage value of the motor winding and an actual electrical current value of the motor winding being determined, and the magnetic stator flux being estimated as a function of the ascertained actual voltage value on the one hand and the ascertained actual current value on the other hand.

Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Ermitteln eines durch eine elektrische Maschine erzeugten Drehmomentes, ein Verfahren zum Prüfen einer elektrischen Maschine sowie ein Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Antriebseinrichtung.The invention also relates to a method for determining a torque generated by an electric machine, a method for testing an electric machine and a method for operating an electric drive device.

Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Schätzen eines magnetischen Statorflusses einer elektrischen Maschine sowie eine elektrische Antriebseinrichtung mit einer derartigen Vorrichtung.Furthermore, the invention relates to a device for estimating a magnetic stator flux of an electrical machine and an electrical drive device with such a device.

Stand der TechnikState of the art

Verfahren und elektrische Maschinen der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bekannt. Eine elektrische Maschine weist üblicherweise einen Stator mit einer mehrphasigen Motorwicklung und einen drehbar gelagerten Rotor auf. Die Motorwicklung ist dabei derart verteilt um den Rotor angeordnet, dass der Rotor durch eine geeignete Bestromung der Motorwicklung antreibbar beziehungsweise drehbar ist. Dabei ist es bekannt, im Betrieb der Maschine einen magnetischen Statorfluss der Maschine zu schätzen. Üblicherweise werden hierzu ein elektrischer Ist-Spannungswert der Motorwicklung sowie ein elektrischer Ist-Stromwert der Motorwicklung ermittelt und der magnetische Statorfluss wird in Abhängigkeit von dem ermittelten Ist-Spannungswert einerseits und dem ermittelten Ist-Stromwert andererseits geschätzt. Beispielsweise ist aus der Veröffentlichung „A physically insightful approach to the design and accuracy assessment of stator flux control techniques for pmsm drives“ (Jansen et al., DOI: 10.1109/28.273627) ein Verfahren bekannt, bei dem der magnetische Statorfluss durch Vorwärtsintegration der Flussdifferentialgleichung geschätzt wird.Methods and electrical machines of the type mentioned are known from the prior art. An electrical machine usually has a stator with a multi-phase motor winding and a rotatably mounted rotor. The motor winding is distributed around the rotor in such a way that the rotor can be driven or rotated by suitably energizing the motor winding. In this context, it is known to estimate a magnetic stator flux of the machine during operation of the machine. For this purpose, an actual electrical voltage value of the motor winding and an actual electrical current value of the motor winding are usually determined and the magnetic stator flux is estimated as a function of the determined actual voltage value on the one hand and the determined actual current value on the other. For example, a method is known from the publication "A physically insightful approach to the design and accuracy assessment of stator flux control techniques for pmsm drives" (Jansen et al., DOI: 10.1109/28.273627) in which the magnetic stator flux is calculated by forward integration of the flux differential equation is appreciated.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich mit den Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch aus, dass zum Schätzen des Statorflusses ein Störmodell minimaler Ordnung für einen den Statorfluss überlagernden magnetischen Rotorfluss festgelegt wird. Der Rotorfluss wird typischerweise durch drehfest auf dem Rotor angeordnete Rotormagnete verursacht. Weil der Rotorfluss den Statorfluss überlagert, wird die Schätzung des Statorflusses durch den Rotorfluss beeinträchtigt. Durch die Festlegung des Störmodells minimaler Ordnung für den Rotorfluss wird eine ansonsten vorhandene Unterbestimmtheit im Hinblick auf die Schätzung des Statorflusses aufgelöst. Durch die Festlegung des Störmodells minimaler Ordnung kann also eine präzise Schätzung des Statorflusses erreicht werden. Das erfindungsgemäße Verfahren bietet gegenüber vorbekannten Verfahren zum Schätzen des Statorflusses verschiedene Vorteile. Beispielsweise ist das erfindungsgemäße Verfahren nicht darauf angewiesen, dass die Maschine, deren Statorfluss geschätzt wird, durch eine bestimmte Art Regler geregelt wird. Verglichen mit dem in Jansen et al. beschriebenen Verfahren wird zudem die Genauigkeit im Hinblick auf die Schätzung des Statorflusses gesteigert, weil verglichen mit einer reinen Vorwärtsintegration der Flussdifferenzialgleichung der Offsetfehler bezüglich des geschätzten Statorflusses zumindest verringert wird. Erfindungsgemäß wird für den Rotorfluss ein Störmodell minimaler Ordnung festgelegt. Es wird also davon ausgegangen, dass bei einem bestimmten Ist-Stromwert und einem bestimmten Ist-Spannungswert stets derselbe Rotorfluss vorliegt. Entsprechend ist eine Ableitung des Rotorflusses nach der Zeit 0. Unter dem Ist-Spannungswert ist im Rahmen der Offenbarung eine Eingangsgröße zu verstehen, die elektrische Klemmenpotentiale der Motorwicklung beschreibt. Vorzugsweise beschreibt der Ist-Spannungswert die elektrischen Klemmenpotentiale in Form eines Vektors in einem Flusskoordinatensystem. Unter dem Ist-Stromwert ist im Rahmen der Offenbarung ein Systemzustand zu verstehen, der durch die Phasen der Motorwicklung fließende elektrische Ströme beschreibt. Vorzugsweise beschreibt der Ist-Stromwert die durch die Phasen fließenden elektrischen Ströme in Form eines Vektors in dem Flusskoordinatensystem. Unter einem Schätzen eines Zustands oder einer Größe ist im Rahmen der Offenbarung eine modellbasierte Bestimmung des Zustands beziehungsweise der Größe zu verstehen, vorzugsweise mittels eines Beobachters. Vorzugsweise weist der Rotor eine Permanentmagnetanordnung mit zumindest einem Permanentmagneten auf. Bei der Maschine handelt sich dann entsprechend um eine permanentmagneterregte Synchronmaschine und der magnetische Rotorfluss wird durch den zumindest einen Permanentmagneten erzeugt.The method according to the invention is characterized by the features of claim 1 in that a minimum-order interference model for a magnetic rotor flux superimposed on the stator flux is defined in order to estimate the stator flux. The rotor flux is typically caused by rotor magnets arranged non-rotatably on the rotor. Because the rotor flux is superimposed on the stator flux, the estimation of the stator flux is affected by the rotor flux. By defining the minimum-order disturbance model for the rotor flux, an otherwise existing underdetermination with regard to the estimation of the stator flux is resolved. Thus, by defining the minimum order perturbation model, a precise estimation of the stator flux can be achieved. The method according to the invention offers various advantages over previously known methods for estimating the stator flux. For example, the method according to the invention does not depend on the machine whose stator flux is estimated being controlled by a specific type of controller. Compared to that in Jansen et al. The method described above also increases the accuracy with regard to the estimation of the stator flux, because compared to a pure forward integration of the flux differential equation, the offset error with regard to the estimated stator flux is at least reduced. According to the invention, a minimal-order disturbance model is defined for the rotor flux. It is therefore assumed that the rotor flux is always the same for a specific actual current value and a specific actual voltage value. Correspondingly, a derivation of the rotor flux after time is 0. Within the scope of the disclosure, the actual voltage value is to be understood as an input variable that describes electrical terminal potentials of the motor winding. The actual voltage value preferably describes the electrical terminal potentials in the form of a vector in a flux coordinate system. Within the scope of the disclosure, the actual current value is to be understood as meaning a system state that describes electrical currents flowing through the phases of the motor winding. The actual current value preferably describes the electric currents flowing through the phases in the form of a vector in the flux coordinate system. Within the scope of the disclosure, an estimation of a state or a variable is to be understood as a model-based determination of the state or the variable, preferably by means of an observer. The rotor preferably has a permanent magnet arrangement with at least one permanent magnet. The machine is then accordingly a permanent-magnet synchronous machine and the magnetic rotor flux is generated by the at least one permanent magnet.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass eine Systemdynamik der Maschine in Flusskoordinaten modelliert wird, und dass der Statorfluss in Abhängigkeit von der modellierten Systemdynamik geschätzt wird. Es ergibt sich daraus der Vorteil, dass ein Schätzfehler im Hinblick auf die Schätzung des Statorflusses auch ohne genaue Kenntnis der Induktivität der Motorwicklung asymptotisch gegen 0 konvergiert.According to a preferred embodiment, it is provided that system dynamics of the machine are modeled in flux coordinates, and that the stator flux is estimated as a function of the modeled system dynamics. This results in the advantage that an estimation error with regard to asymptotically converges to 0 on the estimate of the stator flux even without exact knowledge of the inductance of the motor winding.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Statorfluss durch Schätzen eines dynamischen Zustandsvektors, der den Statorfluss und den Rotorfluss zusammenfasst, geschätzt wird. Der Statorfluss wird also mittelbar geschätzt, nämlich durch Schätzen des Zustandsvektors. Weil für den Rotorfluss das Störmodell minimaler Ordnung festgelegt wird, kann der Statorfluss in Abhängigkeit von dem geschätzten Zustandsvektor dann einfach bestimmt werden.According to a preferred embodiment, it is provided that the stator flux is estimated by estimating a dynamic state vector that combines the stator flux and the rotor flux. The stator flux is thus estimated indirectly, namely by estimating the state vector. Because the minimum-order disturbance model is specified for the rotor flux, the stator flux can then be easily determined as a function of the estimated state vector.

Vorzugsweise wird der Statorfluss mittels eines Luenberger-Beobachters geschätzt. Es ergibt sich daraus der Vorteil, dass die Fehlerdynamik im Hinblick auf die Schätzung des Statorflusses frei vorgegeben werden kann. Vorzugsweise wird die Fehlerdynamik durch Vorgeben einer Beobachtermatrix vorgegeben, vorzugsweise derart, dass die Fehlerdynamik einerseits stabil ist und andererseits eine gewünschte Konvergenzgeschwindigkeit aufweist. Dabei wird die Beobachtermatrix vorzugsweise mittels eines klassischen Syntheseverfahrens wie beispielsweise eines Polplatzierungsverfahrens oder eines Riccati-Reglers vorgegeben. Gemäß einer alternativen Ausführungsform wird der Statorfluss vorzugsweise mittels eines Kalman-Filters geschätzt. Es ergeben sich dabei die bereits im Zusammenhang mit dem Luenberger-Beobachter erwähnten Vorteile.The stator flux is preferably estimated using a Luenberger observer. This results in the advantage that the error dynamics can be freely specified with regard to the estimation of the stator flux. The error dynamics are preferably specified by specifying an observer matrix, preferably in such a way that the error dynamics are stable on the one hand and have a desired convergence speed on the other. In this case, the observer matrix is preferably specified by means of a classic synthesis method such as a pole placement method or a Riccati controller. According to an alternative embodiment, the stator flux is preferably estimated using a Kalman filter. This results in the advantages already mentioned in connection with the Luenberger observer.

Vorzugsweise wird der Statorfluss in Abhängigkeit von einer Eigendynamik der Maschine, einer ermittelten Ist-Drehzahl des Rotors, einer Induktivität der Motorwicklung und/oder einem elektrischen Widerstand der Motorwicklung geschätzt. Anhand der vorstehend genannten Größen ist eine präzise Schätzung des Statorflusses möglich.The stator flux is preferably estimated as a function of the machine's own dynamics, a determined actual speed of the rotor, an inductance of the motor winding and/or an electrical resistance of the motor winding. A precise estimation of the stator flux is possible on the basis of the quantities mentioned above.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Ermitteln eines durch eine elektrische Maschine erzeugten Drehmomentes, wobei die Maschine einen Stator mit einer mehrphasigen Motorwicklung und einen drehbar gelagerten Rotor aufweist, zeichnet sich mit den Merkmalen des Anspruchs 6 dadurch aus, dass ein magnetischer Statorfluss der Maschine durch das erfindungsgemäße Verfahren zum Schätzen des Statorflusses geschätzt wird, und dass in Abhängigkeit von dem geschätzten Statorfluss das durch die Maschine erzeugte Drehmoment ermittelt wird. In elektrischen Maschinen wird häufig kein Drehmomentsensor verbaut. Die genaue Kenntnis des durch die Maschine erzeugten Drehmomentes gewinnt jedoch für zukünftige Anwendungen zunehmend an Bedeutung. Bei genauer Kenntnis der Induktivität der Motorwicklung kann das Drehmoment zwar stromabhängig berechnet werden, bei Abweichungen der Induktivität infolge von Alterung, Temperaturschwankungen oder Prozesstoleranzen entsteht dabei jedoch ein Fehler im Hinblick auf die Berechnung des Drehmomentes. Durch die präzise Schätzung des magnetischen Flusses kann das durch die Maschine erzeugte Drehmoment jedoch stets anhand des Zusammenhangs $T = \frac{3}{2} N_{p} I_{i s t}^{T} Y \hat{ψ}$

berechnet werden. Dabei ist T das erzeugte Drehmoment, N_p die Polpaarzahl des Rotors, I_Ist der ermittelte Ist-Stromwert, Y eine konstante schiefsymmetrische Matrix, die die Eigendynamik der Maschine mitbeschreibt, und ψ̂ der geschätzte magnetische Statorfluss.The method according to the invention for determining a torque generated by an electrical machine, the machine having a stator with a multi-phase motor winding and a rotatably mounted rotor, is characterized by the features of claim 6 in that a magnetic stator flux of the machine is determined by the method according to the invention is estimated for estimating the stator flux, and that the torque generated by the machine is determined as a function of the estimated stator flux. Torque sensors are often not installed in electrical machines. However, precise knowledge of the torque generated by the machine is becoming increasingly important for future applications. With precise knowledge of the inductance of the motor winding, the torque can be calculated as a function of the current, but deviations in the inductance due to aging, temperature fluctuations or process tolerances result in an error with regard to the calculation of the torque. However, due to the precise estimation of the magnetic flux, the torque generated by the machine can always be determined from the context

T = \frac{3}{2} N_{p} I_{i s t}^{T} Y \hat{ψ}

be calculated. Here, T is the generated torque, N _p the number of pole pairs of the rotor, I _Ist the determined actual current value, Y a constant skewed symmetrical matrix that also describes the machine's own dynamics, and ψ̂ the estimated magnetic stator flux.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Prüfen einer elektrischen Maschine, wobei die Maschine einen Stator mit einer mehrphasigen Motorwicklung und einen drehbar gelagerten Rotor aufweist, zeichnet sich mit den Merkmalen des Anspruchs 7 dadurch aus, dass ein magnetischer Statorfluss der Maschine durch das erfindungsgemäße Verfahren zum Schätzen des Statorflusses geschätzt wird, dass in Abhängigkeit von dem geschätzten Statorfluss ein elektrischer Stromwert der Motorwicklung geschätzt wird, dass der geschätzte Stromwert mit einem ermittelten Ist-Stromwert der Motorwicklung verglichen wird, und dass in Abhängigkeit von dem Vergleich geprüft wird, ob die Maschine eine Fehlfunktion aufweist. Anhand der Abweichung können Fehlfunktionen beziehungsweise Störungen der Maschine zuverlässig erkannt werden, insbesondere arbeitspunktabhängig.The method according to the invention for testing an electrical machine, the machine having a stator with a multi-phase motor winding and a rotatably mounted rotor, is characterized by the features of claim 7 in that a magnetic stator flux of the machine is determined by the method according to the invention for estimating the stator flux it is estimated that an electric current value of the motor winding is estimated as a function of the estimated stator flux, that the estimated current value is compared with a determined actual current value of the motor winding, and that a check is made as a function of the comparison to determine whether the machine is malfunctioning. Malfunctions or faults in the machine can be reliably detected on the basis of the deviation, in particular as a function of the operating point.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung, wobei die Antriebseinrichtung zumindest eine elektrische Maschine und eine der Maschine zugeordnete Leistungselektronik aufweist, wobei die Maschine einen Stator mit einer mehrphasigen Motorwicklung und einen drehbar gelagerten Rotor aufweist, zeichnet sich mit den Merkmalen des Anspruchs 8 dadurch aus, dass ein magnetischer Statorfluss der Maschine durch das erfindungsgemäße Verfahren zum Schätzen des Statorflusses geschätzt wird, dass in Abhängigkeit von einer Drehmomentvorgabe ein magnetischer Soll-Statorfluss für die Maschine vorgegeben wird, und dass die Leistungselektronik derart angesteuert wird, dass der geschätzte Statorfluss dem vorgegebenen Soll-Statorfluss entspricht. Diese Vorgehensweise erlaubt eine Regelung der Maschine in Flusskoordinaten anstatt in Stromkoordinaten. Daraus ergibt sich beispielsweise der Vorteil, dass die Induktivität der Motorwicklung als Parameter nicht mehr in die Dynamik eingeht, sondern die Drehzahl der Maschine und der elektrische Widerstand der Motorwicklung als einzige Parameter verbleiben. Diese Parameter sind präzise schätzbar beziehungsweise messbar.The method according to the invention for operating a drive device, the drive device having at least one electrical machine and power electronics associated with the machine, the machine having a stator with a multi-phase motor winding and a rotatably mounted rotor, is characterized by the features of claim 8 in that that a magnetic stator flux of the machine is estimated by the method according to the invention for estimating the stator flux, that a magnetic target stator flux is specified for the machine as a function of a torque specification, and that the power electronics are controlled in such a way that the estimated stator flux corresponds to the specified target corresponds to the stator flux. This approach allows the machine to be controlled in flux coordinates instead of stream coordinates. This results in the advantage, for example, that the inductance of the motor winding is no longer included as a parameter in the dynamics, but the speed of the machine and the electrical resistance of the motor winding remain as the only parameters. These parameters can be precisely estimated or measured.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Schätzen eines magnetischen Statorflusses einer elektrischen Maschine, wobei die Maschine einen drehbar gelagerten Rotor und einen Stator mit einer mehrphasigen Motorwicklung aufweist, zeichnet sich mit den Merkmalen des Anspruchs 9 durch eine Auswerteeinheit aus, die speziell dazu hergerichtet ist, bei bestimmungsgemäßem Gebrauch das erfindungsgemäße Verfahren zum Schätzen eines magnetischen Statorflusses durchzuführen. Bei bestimmungsgemäßem Gebrauch der Auswerteeinheit wird das erfindungsgemäße Verfahren also in der Auswerteeinheit beziehungsweise durch die Auswerteeinheit durchgeführt. Auch daraus ergeben sich die bereits genannten Vorteile. Weitere bevorzugte Merkmale und Merkmalskonditionen ergeben sich aus der Beschreibung sowie aus den Ansprüchen.The device according to the invention for estimating a magnetic stator flux of an electrical machine, the machine having a rotatably mounted rotor and a stator with a multi-phase motor winding, is distinguished by the features of claim 9 by an evaluation unit which is specially prepared for this when used as intended to carry out the method according to the invention for estimating a magnetic stator flux. When the evaluation unit is used as intended, the method according to the invention is therefore carried out in the evaluation unit or by the evaluation unit. This also results in the advantages already mentioned. Further preferred features and feature conditions result from the description and from the claims.

Die erfindungsgemäße elektrische Antriebseinrichtung weist zumindest eine elektrische Maschine und eine der Maschine zugeordnete Leistungselektronik auf, wobei die Maschine einen Stator mit einer mehrphasigen Motorwicklung und einen drehbar gelagerten Rotor aufweist. Die Antriebseinrichtung zeichnet sich mit den Merkmalen des Anspruchs 10 durch die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Schätzen eines magnetischen Statorflusses der Maschine aus. Auch daraus ergeben sich die bereits genannten Vorteile. Weitere bevorzugte Merkmale und Merkmalskombinationen ergeben sich aus der Beschreibung sowie aus den Ansprüchen.The electric drive device according to the invention has at least one electric machine and power electronics associated with the machine, the machine having a stator with a multi-phase motor winding and a rotatably mounted rotor. The drive device is characterized with the features of claim 10 by the device according to the invention for estimating a magnetic stator flux of the machine. This also results in the advantages already mentioned. Further preferred features and combinations of features emerge from the description and from the claims.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Antriebseinrichtung ist vorgesehen, dass die Maschine als permanentmagneterregte Synchronmaschine ausgebildet ist.According to a preferred embodiment of the drive device, it is provided that the machine is designed as a permanent magnet excited synchronous machine.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Dazu zeigen

1 eine elektrische Antriebseinrichtung,
2 ein Verfahren zum Schätzen eines magnetischen Statorflusses einer elektrischen Maschine der Antriebseinrichtung und
3 ein Blockschaltbild eines Luenberger-Beobachters.

The invention is explained in more detail below with reference to the drawings. to show

1 an electric drive device,
2 a method for estimating a magnetic stator flux of an electrical machine of the drive device and
3 a block diagram of a Luenberger observer.

1 zeigt eine elektrische Antriebseinrichtung 1 in einer schematischen Darstellung. Vorliegend handelt sich bei der Antriebseinrichtung 1 um die Antriebseinrichtung 1 eines nicht näher dargestellten Kraftfahrzeugs. Die Antriebseinrichtung 1 weist eine elektrische Maschine 2 auf. Die elektrische Maschine 2 weist einen drehbar gelagerten Rotor 3 auf. Der Rotor 3 weist eine Permanentmagnetanordnung 4 mit mehreren Permanentmagneten 5 auf. Die Maschine 2 weist außerdem eine Motorwicklung 6 mit vorliegend 3 Phasen U, V und W auf. Die Motorwicklung 6 ist Teil eines Stators der Maschine 2 und insofern bezogen auf eine Karosserie des Kraftfahrzeugs karosseriefest angeordnet. Die Motorwicklung 6 ist derart verteilt um den Rotor 3 angeordnet, dass der Rotor 3 durch eine geeignete Bestromung der Phasen U, V und W drehbar ist. Aufgrund der vorstehend beschriebenen Ausgestaltung der Maschine 2 ist die Maschine 2 vorliegend als permanentmagneterregte Synchronmaschine 2 ausgebildet. 1 shows an electric drive device 1 in a schematic representation. In the present case, the drive device 1 is the drive device 1 of a motor vehicle, not shown in detail. The drive device 1 has an electric machine 2 . The electrical machine 2 has a rotatably mounted rotor 3 . The rotor 3 has a permanent magnet arrangement 4 with a plurality of permanent magnets 5 . The machine 2 also has a motor winding 6 with 3 phases U, V and W in the present case. The motor winding 6 is part of a stator of the machine 2 and is therefore arranged fixed to the body of the motor vehicle. The motor winding 6 is distributed around the rotor 3 in such a way that the rotor 3 can be rotated by suitably energizing the phases U, V and W. Due to the configuration of the machine 2 described above, the machine 2 in the present case is designed as a synchronous machine 2 excited by permanent magnets.

Die Antriebseinrichtung 1 weist außerdem einen elektrischen Energiespeicher 7 auf. Die Motorwicklung 6 ist durch eine Leistungselektronik 8 der Antriebseinrichtung 1 mit dem Energiespeicher 7 elektrisch verbunden.The drive device 1 also has an electrical energy store 7 . The motor winding 6 is electrically connected to the energy store 7 by power electronics 8 of the drive device 1 .

Die Leistungselektronik 8 weist eine der Anzahl an Phasen U, V und W entsprechende Anzahl an Halbbrücken 10 auf. Dabei ist jede der Halbbrücken 10 einer jeweils anderen der Phasen U, V und W zugeordnet. Um eine gewünschte Bestromung der Phasen U, V und W zu ermöglichen, weist jede der Halbbrücken 10 jeweils zumindest einen Highside-Schalter 11 und zumindest einen Lowside-Schalter 12 auf. Vorliegend weist die Leistungselektronik 8 außerdem einen Zwischenkreiskondensator 9 auf.The power electronics 8 has a number of half-bridges 10 corresponding to the number of phases U, V and W. In this case, each of the half bridges 10 is assigned to a different one of the phases U, V and W. In order to enable the phases U, V and W to be energized as desired, each of the half-bridges 10 has at least one high-side switch 11 and at least one low-side switch 12 . In the present case, the power electronics 8 also have an intermediate circuit capacitor 9 .

Die Antriebseinrichtung 1 weist außerdem eine Vorrichtung 13 auf. Die Vorrichtung 13 weist eine in 1 lediglich schematisch dargestellte Spannungssensoreinrichtung 14 auf. Die Spannungssensoreinrichtung 14 ist dazu ausgebildet, elektrische Klemmenpotentiale der Motorwicklung 6 zu erfassen. Hierzu weist die Spannungssensoreinrichtung 14 zumindest einen in 1 nicht dargestellten Spannungssensor auf, vorzugsweise mehrere Spannungssensoren. Die Vorrichtung 13 weist außerdem eine in 1 lediglich schematisch dargestellte Stromsensoreinrichtung 15 auf. Die Stromsensoreinrichtung 15 ist dazu ausgebildet, durch die Phasen U, V und W fließende elektrische Ströme zu erfassen. Hierzu weist die Stromsensoreinrichtung 15 zumindest einen in 1 nicht dargestellten Stromsensor auf, vorzugsweise mehrere Stromsensoren.The drive device 1 also has a device 13 . The device 13 has a 1 voltage sensor device 14 shown only schematically. The voltage sensor device 14 is designed to detect electrical terminal potentials of the motor winding 6 . For this purpose, the voltage sensor device 14 has at least one in 1 voltage sensor, not shown, preferably a plurality of voltage sensors. The device 13 also has a 1 Current sensor device 15 shown only schematically. The current sensor device 15 is designed to detect electrical currents flowing through the phases U, V and W. For this purpose, the current sensor device 15 has at least one in 1 current sensor, not shown, preferably several current sensors.

Die Vorrichtung 13 weist außerdem eine Auswerteeinheit 16 auf. Die Auswerteeinheit 16 ist kommunikationstechnisch mit der Spannungssensoreinrichtung 14 verbunden. Außerdem ist die Auswerteeinheit 16 kommunikationstechnisch mit der Stromsensoreinrichtung 15 verbunden.The device 13 also has an evaluation unit 16 . The evaluation unit 16 is connected to the voltage sensor device 14 in terms of communication technology. In addition, the evaluation unit 16 is connected to the current sensor device 15 in terms of communication technology.

Die Auswerteeinheit 16 ist dazu ausgebildet, in Abhängigkeit von den durch die Spannungssensoreinrichtung 14 erfassten elektrischen Klemmenpotentialen einerseits und den durch die Stromsensoreinrichtung 15 erfassten elektrischen Strömen andererseits einen magnetischen Statorfluss Ψ, also einen durch die Motorwicklung 6 erzeugten magnetischen Fluss, zu schätzen. Dies wird nachfolgend anhand der 2 und 3 näher erläutert. Hierzu zeigt 2 ein Verfahren zum Schätzen des magnetischen Statorflusses Ψ anhand eines Flussdiagramms. 3 zeigt ein Blockschaltbild eines Luenberger-Beobachters 17 sowie ein Regelstreckenmodell 18 der Maschine 2. Der Luenberger-Beobachter 17 ist auf bekannte Art und Weise parallel zu dem Regelstreckenmodell 18 geschaltet. Der Luenberger-Beobachter 17 ist Teil der Auswerteeinheit 16 und die Auswerteeinheit 16 schätzt den magnetischen Statorfluss Ψ mittels des Luenberger-Beobachters 17.The evaluation unit 16 is designed to, on the one hand, as a function of the electrical terminal potentials detected by the voltage sensor device 14 and on the other hand by the current sensor reinrichtung 15 detected electric currents on the other hand, a magnetic stator flux Ψ, so a magnetic flux generated by the motor winding 6 to estimate. This is subsequently based on the 2 and 3 explained in more detail. For this shows 2 a method for estimating the magnetic stator flux Ψ using a flow chart. 3 shows a block diagram of a Luenberger observer 17 and a controlled system model 18 of the machine 2. The Luenberger observer 17 is connected in parallel to the controlled system model 18 in a known manner. The Luenberger observer 17 is part of the evaluation unit 16 and the evaluation unit 16 estimates the magnetic stator flux Ψ using the Luenberger observer 17.

In einem ersten Schritt S1 des Verfahrens überwachen die Spannungssensoren der Spannungssensoreinrichtung 14 die elektrischen Klemmenpotentiale der Motorwicklung 6 und stellen der Auswerteeinheit 16 eine Information bezüglich der erfassten elektrischen Klemmenpotentiale bereit. Beispielsweise stellen die Spannungssensoren der Auswerteeinheit 16 ihr Sensorsignal bereit.In a first step S1 of the method, the voltage sensors of the voltage sensor device 14 monitor the electrical terminal potentials of the motor winding 6 and provide the evaluation unit 16 with information relating to the detected electrical terminal potentials. For example, the voltage sensors provide their sensor signal to the evaluation unit 16 .

In einem zweiten Schritt S2 ermittelt die Auswerteeinheit 16 in Abhängigkeit von den elektrischen Klemmenpotentialen der Motorwicklung 6 einen Ist-Spannungswert U_Ist. Der Ist-Spannungswert U_Ist beschreibt die elektrischen Klemmenpotentiale der Motorwicklung 6 in Form eines Vektors in einem Flusskoordinatensystem. Außerdem stellt die Auswerteeinheit 16 in dem Schritt S2 dem Luenberger-Beobachter 17 den ermittelten Ist-Spannungswert U_Ist bereit.In a second step S2, the evaluation unit 16 determines an actual voltage value U _actual as a function of the electrical terminal potentials of the motor winding 6 . The actual voltage value U _Ist describes the electrical terminal potentials of the motor winding 6 in the form of a vector in a flux coordinate system. In addition, the evaluation unit 16 provides the Luenberger observer 17 with the ascertained actual voltage value U _actual in step S2.

In einem dritten Schritt S3 überwachen die Stromsensoren der Stromsensoreinrichtung 15 die durch die Phasen U, V und W fließenden elektrischen Ströme und stellen der Auswerteeinheit 16 eine Information bezüglich der erfassten Ströme bereit. Beispielsweise stellen die Stromsensoren der Auswerteeinheit 16 ihr Sensorsignal bereit.In a third step S3, the current sensors of the current sensor device 15 monitor the electrical currents flowing through the phases U, V and W and provide the evaluation unit 16 with information relating to the currents detected. For example, the current sensors of the evaluation unit 16 provide their sensor signal.

In einem vierten Schritt S4 ermittelt die Auswerteeinheit 16 in Abhängigkeit von den elektrischen Strömen einen Ist-Stromwert I_Ist. Der Ist-Stromwert I_Ist beschreibt die durch die Phasen U, V und W fließenden elektrischen Ströme in Form eines Vektors in dem Flusskoordinatensystem. Außerdem stellt die Auswerteeinheit 16 in dem Schritt S4 dem Luenberger-Beobachter 17 den ermittelten Ist-Stromwert I_Ist bereit.In a fourth step S4, the evaluation unit 16 determines an actual current value I _actual as a function of the electrical currents. The actual current value _Iact describes the electric currents flowing through the phases U, V and W in the form of a vector in the flux coordinate system. In addition, the evaluation unit 16 provides the Luenberger observer 17 with the determined actual current value I _actual in step S4.

In einem fünften Schritt S5 schätzt der Luenberger-Beobachter in Abhängigkeit von dem ermittelten Ist-Spannungswert U_Ist einerseits und dem ermittelten Ist-Stromwert I_Ist andererseits den magnetischen Statorfluss ψ der Maschine 2.In a fifth step S5, the Luenberger observer estimates the magnetic stator flux ψ of the machine 2 as a function of the ascertained actual voltage value U _Ist on the one hand and the ascertained actual current value I _Ist on the other.

Zur Erläuterung dieses Schritts S5 wird nachfolgend die Herleitung der Systemgleichungen des Luenberger-Beobachters 17 erörtert.To explain this step S5, the derivation of the system equations of the Luenberger observer 17 will be discussed below.

Zunächst wird die Systemdynamik der Maschine 2 in Flusskoordinaten modelliert. Dabei wird zunächst von der nachfolgenden Gleichung (1) ausgegangen: $ψ' = - ω Y ψ - R I_{I s t} + U_{I s t}$

First, the system dynamics of the machine 2 are modeled in flow coordinates. The following equation (1) is initially assumed:

ψ' = - ω Y ψ - R I_{I s t} + u_{I s t}

Dabei ist ψ der magnetische Statorfluss der Maschine 2, ω eine Ist-Drehzahl des Rotors 3, Y eine konstante schiefsymmetrische Matrix, die eine Eigendynamik der Maschine 2 mitbeschreibt, R eine Matrix, die einen elektrischen Widerstand der Motorwicklung 6 beschreibt, I_Ist der Ist-Stromwert und U_Ist der Ist-Spannungswert. Mit einem „Apostroph“ akzentuierte Größen beschreiben die zeitliche Ableitung der Größe. Mit einem „Dach“ akzentuierte Größen kennzeichnen, dass es sich um geschätzte Größen handelt.In this case, ψ is the magnetic stator flux of the machine 2, ω is an actual speed of the rotor 3, Y is a constant skewed matrix that also describes an inherent dynamic of the machine 2, R is a matrix that describes an electrical resistance of the motor winding 6, I is the _actual -Current value and U _{Ist is} the actual voltage value. Sizes accented with an “apostrophe” describe the time derivation of the size. Sizes accented with a “hat” indicate that the sizes are estimated.

Als Ausgang der Maschine 2 wird der Ist-Stromwert I_Ist betrachtet, der als Funktion des Statorflusses ψ, einer nominalen Induktivität L_dq der Motorwicklung 6 und eines zu schätzenden Fehlerterms p gemäß der nachfolgenden Gleichung (2) modelliert wird. $I_{I s t} = L_{d q}^{- 1} (ψ - p)$

The actual current value I _{actual is} considered as the output of the machine 2, which is modeled as a function of the stator flux ψ, a nominal inductance L _dq of the motor winding 6 and an error term p to be estimated according to the following equation (2).

I_{I s t} = L_{i.e q}^{- 1} (ψ - p)

Der Fehlerterm p beschreibt dabei einen den magnetischen Statorfluss ψ überlagernden magnetischen Rotorfluss. Dieser magnetische Rotorfluss wird zumindest im Wesentlichen durch die Permanentmagneten 5 des Rotors 3 erzeugt.The error term p describes a magnetic rotor flux superimposed on the magnetic stator flux ψ. This magnetic rotor flux is generated at least essentially by the permanent magnets 5 of the rotor 3 .

Aus einer Kombination der Gleichungen (1) und (2) wird die nachfolgende Gleichung (3) erhalten, die die Systemdynamik der Maschine 2 beschreibt: $ψ' = (- ω Y + R L_{d q}^{- 1}) ψ - R L_{d q}^{- 1} + U_{I s t}$

From a combination of equations (1) and (2) the following equation (3) is obtained, which describes the system dynamics of machine 2:

ψ' = (- ω Y + R L_{i.e q}^{- 1}) ψ - R L_{i.e q}^{- 1} + u_{I s t}

Wie in der nachfolgenden Gleichung (4) dargestellt ist, können der Statorfluss ψ und der Fehlerterm p in einem dynamischen Zustandsvektor x zusammengefasst werden: $x = [\begin{matrix} ψ \\ p \end{matrix}]$

As shown in equation (4) below, the stator flux ψ and the error term p can be combined into a dynamic state vector x:

x = [\begin{matrix} ψ \\ p \end{matrix}]

Weiterhin wird davon ausgegangen, dass der Fehlerterm p, also der magnetische Rotorfluss, konstant ist. Es wird also zum Schätzen des Statorflusses ψ ein Störmodell minimaler Ordnung für den Rotorfluss p festgelegt. Entsprechend gilt p = 0Furthermore, it is assumed that the error term p, i.e. the magnetic rotor flux, is constant. In order to estimate the stator flux ψ, a minimal-order disturbance model is thus defined for the rotor flux p. Accordingly, p = 0

Ausgehend von dem vorstehend erläuterten können die nachfolgenden Systemgleichungen (6) und (7) eines Luenberger-Beobachters aufgeschrieben werden: $\hat{x}' = [\begin{matrix} - (ω Y + R L_{d q}^{- 1}) & - R L_{d q}^{- 1} \\ 0 & 0 \end{matrix}] \hat{x} + [\begin{matrix} I_{I s t} \\ 0 \end{matrix}] U_{I s t} + L (y_{I s t} - \hat{y})$

y = I = [\begin{matrix} L_{d q}^{- 1} & - L_{d q}^{- 1} \end{matrix}] \hat{x}

Based on what was explained above, the following system equations (6) and (7) of a Luenberger observer can be written down:

\hat{x}' = [\begin{matrix} - (ω Y + R L_{i.e q}^{- 1}) & - R L_{i.e q}^{- 1} \\ 0 & 0 \end{matrix}] \hat{x} + [\begin{matrix} I_{I s t} \\ 0 \end{matrix}] u_{I s t} + L (y_{I s t} - \hat{y})

y = I = [\begin{matrix} L_{i.e q}^{- 1} & - L_{i.e q}^{- 1} \end{matrix}] \hat{x}

Der magnetische Statorfluss ψ wird also durch Schätzen des Zustandsvektors x geschätzt. Weil für den Rotorfluss p ein Störmodell minimaler Ordnung angesetzt wird, kann der Statorfluss ψ in Abhängigkeit von dem geschätzten Zustandsvektor x einfach bestimmt werden.The magnetic stator flux ψ is thus estimated by estimating the state vector x. Because a minimum-order disturbance model is used for the rotor flux p, the stator flux ψ can be easily determined as a function of the estimated state vector x.

Wie aus den Gleichungen (6) und (7) ersichtlich ist, schätzt der Luenberger-Beobachter 17 den magnetischen Statorfluss ψ auch in Abhängigkeit von der Ist-Drehzahl ω des Rotors 3 der Maschine 2, der Induktivität L_dq der Motorwicklung 6 und dem elektrischen Widerstand R der Motorwicklung 6.As can be seen from equations (6) and (7), the Luenberger observer 17 also estimates the magnetic stator flux ψ as a function of the actual speed ω of the rotor 3 of the machine 2, the inductance L _dq of the motor winding 6 and the electrical Motor winding resistance R 6.

Dabei beschreiben in den Gleichungen (6) und (7) der Term $A = [\begin{matrix} - (ω Y + R L_{d q}^{- 1}) & - R L_{d q}^{- 1} \\ 0 & 0 \end{matrix}]$

den Block A des Luenberger-Beobachters 17 beziehungsweise die Eigendynamik der Maschine 2, der Term

B = [\begin{matrix} I_{I s t} \\ 0 \end{matrix}]

den Block B des Luenberger-Beobachters 17 und der Term

C = [\begin{matrix} L_{d q}^{- 1} & - L_{d q}^{- 1} \end{matrix}]

den Block C des Luenberger-Beobachters 17.In equations (6) and (7), the term

A = [\begin{matrix} - (ω Y + R L_{i.e q}^{- 1}) & - R L_{i.e q}^{- 1} \\ 0 & 0 \end{matrix}]

the block A of the Luenberger observer 17 or the inherent dynamics of the machine 2, the term

B = [\begin{matrix} I_{I s t} \\ 0 \end{matrix}]

the block B of the Luenberger observer 17 and the term

C = [\begin{matrix} L_{i.e q}^{- 1} & - L_{i.e q}^{- 1} \end{matrix}]

the block C of the Luenberger observer 17.

In Gleichung (6) ist weiterhin L eine vorgebbare Beobachtermatrix, anhand der eine Gewichtung des Schätzfehlers e = y - ŷ vorgenommen wird. Vorzugsweise wird die Beobachtermatrix L derart vorgegeben, dass eine resultierende Fehlerdynamik $e' = (A - L C) e$

stabil ist und eine gewünschte Konvergenzgeschwindigkeit aufweist.In equation (6), L is also a predeterminable observer matrix, which is used to weight the estimation error e=y−ŷ. The observer matrix L is preferably specified in such a way that a resulting error dynamic

e' = (A - L C) e

is stable and has a desired convergence speed.

Vorzugsweise wird in Abhängigkeit von dem geschätzten Statorfluss ψ̂ ein durch die Maschine 2 erzeugtes Drehmoment ermittelt. Besonders bevorzugt wird das Drehmoment gemäß der nachfolgenden Gleichung (9) ermittelt: $T = \frac{3}{2} N_{p} I_{i s t}^{T} Y \hat{ψ}$

A torque generated by the machine 2 is preferably determined as a function of the estimated stator flux ψ̂. The torque is particularly preferably determined according to the following equation (9):

T = \frac{3}{2} N_{p} I_{i s t}^{T} Y \hat{ψ}

Dabei ist T das erzeugte Drehmoment, N_p die Polpaarzahl des Rotors, I_Ist der ermittelte Ist-Stromwert, Y die konstante schiefsymmetrische Matrix, die die Eigendynamik der Maschine mitbeschreibt, und ψ̂ der geschätzte magnetische Statorfluss.Here, T is the generated torque, N _p the number of pole pairs of the rotor, I _Ist the determined actual current value, Y the constant skewed symmetrical matrix that also describes the machine's own dynamics, and ψ̂ the estimated magnetic stator flux.

Vorzugsweise wird in Abhängigkeit von dem geschätzten Statorfluss ψ̂ geprüft, ob die Maschine 2 eine Fehlfunktion aufweist. Vorzugsweise wird hierzu in Abhängigkeit von dem geschätzten magnetischen Statorfluss ψ̂ der elektrische Stromwert I geschätzt, sodass ein geschätzter Stromwert Î erhalten wird. Der geschätzte Stromwert Î wird dann mit dem ermittelten Ist-Stromwert I_Ist verglichen und in Abhängigkeit von dem Vergleich, besonders bevorzugt in Abhängigkeit von einer Abweichung des geschätzten Stromwertes Î von dem ermittelten Ist-Stromwert I_Ist wird geprüft, ob die Maschine 2 eine Fehlfunktion aufweist. Dabei entspricht die Abweichung dem vorstehend bereits erwähnten Term $y_{I s t} - \hat{y} .$

It is preferably checked as a function of the estimated stator flux ψ̂ whether the machine 2 has a malfunction. For this purpose, the electric current value I is preferably estimated as a function of the estimated magnetic stator flux ψ̂, so that an estimated current value Î is obtained. The estimated current value Î is then compared with the determined actual current value I _Actual and depending on the comparison, particularly preferably depending on a deviation of the estimated current value Î from the determined actual current value I _Actual , it is checked whether the machine 2 is malfunctioning having. The deviation corresponds to the term already mentioned above

y_{I s t} - \hat{y} .

Die Vorrichtung 13 weist außerdem eine Steuereinheit 19 auf. Die Steuereinheit 19 ist kommunikationstechnisch mit der Auswerteeinheit 16 verbunden und die Auswerteeinheit 16 stellt der Steuereinheit 19 den geschätzten Statorfluss ψ̂ bereit. Vorliegend sind die Auswerteeinheit 16 und die Steuereinheit 19 Teil desselben Steuergerätes 20. Die Steuereinheit 19 ist dazu ausgebildet, die Schalter 11 und 12 der Halbbrücken 10 der Leistungselektronik 8 anzusteuern. Vorzugsweise gibt die Steuereinheit 19 in Abhängigkeit von einer Drehmomentvorgabe einen Soll-Statorfluss ψ_Soll für die Maschine 2 vor und steuert die Schalter 11 und 12 derart an, dass der geschätzte Statorfluss ψ̂ dem Soll-Statorfluss ψ_Soll entspricht. Die Drehmomentvorgabe wird dabei beispielsweise in Abhängigkeit von einer Betätigung eines Gaspedals des Kraftfahrzeugs oder dergleichen bereitgestellt.The device 13 also has a control unit 19 . The control unit 19 is connected to the evaluation unit 16 in terms of communication technology, and the evaluation unit 16 provides the control unit 19 with the estimated stator flux ψ̂. In the present case, the evaluation unit 16 and the control unit 19 are part of the same control unit 20. The control unit 19 is designed to control the switches 11 and 12 of the half-bridges 10 of the power electronics 8. The control unit 19 preferably specifies a setpoint stator flux ψ _setpoint for the machine 2 as a function of a torque specification and controls the switches 11 and 12 in such a way that the estimated stator flux ψ̂ corresponds to the setpoint stator flux ψ _setpoint . In this case, the torque specification is provided, for example, as a function of actuation of an accelerator pedal of the motor vehicle or the like.

Claims

Method for estimating a magnetic stator flux of an electrical machine, the machine (2) having a stator with a multi-phase motor winding (6) and a rotatably mounted rotor (3), an _actual electrical voltage value (U act ) of the motor winding (6) and an actual electrical current value (I _Ist ) of the motor winding (6) are determined, and wherein the magnetic stator flux (Ψ) is estimated as a function of the determined actual voltage value (U _Ist ) on the one hand and the determined actual current value (I _Ist ) on the other hand, characterized in that for estimating the stator flux (Ψ) a Minimum-order disturbance model for a magnetic rotor flux (p) superimposed on the stator flux (Ψ).

procedure after claim 1 , characterized in that a system dynamics of the machine (2) is modeled in flux coordinates, and that the stator flux (Ψ) is estimated as a function of the modeled system dynamics.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the stator flux (Ψ) is estimated by estimating a dynamic state vector (x) which combines the stator flux (Ψ) and the rotor flux (p).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the stator flux (Ψ) is estimated using a Luenberger observer (17) or that the stator flux (Ψ) is estimated using a Kalman filter.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the stator flux (Ψ) as a function of an inherent dynamic (A) of the machine (2), a determined actual speed (ω) of the rotor (3), an inductance (L _dq ) of the motor winding (6) and/or an electrical resistance (R) of the motor winding (6).

Method for determining a torque generated by an electrical machine, the machine (2) having a stator with a multi-phase motor winding (6) and a rotatably mounted rotor (3), a magnetic stator flux (Ψ) of the machine being determined by a method according to one the Claims 1 until 5 is estimated, and the torque (T) generated by the machine (2) being determined as a function of the estimated stator flux (Ψ).

Method for testing an electrical machine, the machine (2) having a stator with a multi-phase motor winding (6) and a rotatably mounted rotor (3), a magnetic stator flux (Ψ) of the machine (2) being measured by a method according to one of Claims 1 until 5 is estimated, an electrical current value (I) of the motor winding (6) being estimated as a function of the estimated stator flux (Ψ), the estimated current value (Î) being compared with a determined actual current value (I _actual ) of the motor winding (6). is, and depending on the comparison is checked whether the machine (2) has a malfunction.

Method for operating an electric drive device, the drive device (1) having at least one electric machine (2) and power electronics (8) assigned to the machine (2), the machine (2) having a stator with a multi-phase motor winding (6) and has a rotatably mounted rotor (3), wherein a magnetic stator flux (Ψ) of the machine (2) by a method according to one of Claims 1 until 5 is estimated, a magnetic target stator flux (Ψ _target ) for the machine (2) being specified as a function of a torque specification, and the power electronics (8) being controlled in such a way that the estimated stator flux (Ψ̂) corresponds to the specified target stator flux (Ψ _target ) corresponds.

Device for estimating a magnetic stator flux of an electrical machine, the machine (2) having a rotatably mounted rotor (3) and a stator with a multi-phase motor winding (6), characterized by an evaluation unit (16) which is specially prepared for this intended use the method according to one of Claims 1 until 5 to perform.

Electrical drive device having at least one electrical machine (2) and power electronics (8) assigned to the machine (2), the machine (2) having a stator with a multi-phase motor winding (6) and a rotatably mounted rotor (3) . by a device (13) according to the preceding claim for estimating a magnetic stator flux (Ψ) of the machine (2).

Electrical drive device according to claim 10 , characterized in that the machine (2) is designed as a permanent-magnet synchronous machine (2).