DE102022134566A1

DE102022134566A1 - Antriebsvorrichtung für ein Elektrofahrzeug, Elektrofahrzeug und Verfahren zum Betreiben einer Antriebsvorrichtung in einem Elektrofahrzeug

Info

Publication number: DE102022134566A1
Application number: DE102022134566.1A
Authority: DE
Inventors: Marco Zimmermann; Jingpeng Guan
Original assignee: Valeo eAutomotive Germany GmbH
Current assignee: Valeo eAutomotive Germany GmbH
Priority date: 2022-12-22
Filing date: 2022-12-22
Publication date: 2024-06-27
Also published as: WO2024133452A1

Abstract

Antriebsvorrichtung (1) für ein Elektrofahrzeug (100), umfassend:eine elektrische Maschine (2) mit einem Stator (3) und einem Rotor (4); eine Temperaturbestimmungsvorrichtung (12) und eine Leistungswandlervorrichtung (14), die so konfiguriert ist, dass sie dem Stator (3) einen Mehrphasenstrom (i) bereitstellt, und die einen Eingang (16) für einen Drehmomentbefehl (15) aufweist, der ein gewünschtes Drehmoment (T*) darstellt, wobei der Mehrphasenstrom (i) durch einen Raumvektor mit einer d-Komponente und einer q-Komponente darstellbar ist; wobei die elektrische Maschine (2) Maschinencharakteristiken aufweist, gemäß denen ein Wert eines Drehmoments (T) jedem Betriebspunkt zugeordnet wird, der ein Paar von Werten der d-Komponente und der q-Komponente ist, wobei die Leistungswandlervorrichtung (14) so konfiguriert ist, dass sie den Drehmomentbefehl (15) empfängt und ein Paar von Sollwerten(id*,iq*)für die d- Komponente und die q-Komponente bestimmt, die einem Betriebspunkt entsprechen, der dem gewünschten Drehmoment (T*) zugeordnet ist, wobei bei Empfangen des ersten Informationszustandes das Sollwertepaar(id*,iq*)gemäß einem ersten Betriebsmodus bestimmt wird und bei Empfangen des zweiten Informationszustandes das Sollwertepaar (iä, i3) gemäß einem zweiten Betriebsmodus bestimmt wird, und wobei die Leistungswandlervorrichtung (14) so konfiguriert ist, dass sie den Mehrphasenstrom in Abhängigkeit von dem Sollwertepaar(id*,iq*)erzeugt.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für ein Elektrofahrzeug. Ferner betrifft die Erfindung ein Elektrofahrzeug und ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebsvorrichtung in einem Elektrofahrzeug.
Hintergrund der Erfindung
Elektrische Maschinen mit einem Rotor und einem Stator, bei denen der Stator von einer Leistungswandlervorrichtung versorgt wird, sind weithin bekannt, insbesondere als Antriebsvorrichtung für ein Elektrofahrzeug. Der Mehrphasenstrom kann als Raumvektor mit einer Längsachsenkomponente (d-Komponente) und einer Querachsenkomponente (q-Komponente) in einem rotorflussorientierten Koordinatensystem dargestellt werden. Dabei können Sollwerte für die d-Komponente und die q-Komponente von der Leistungswandlervorrichtung innerhalb eines bestimmten Freiheitsgrades gewählt werden, um ein bestimmtes Drehmoment in Abhängigkeit von einem von der Leistungswandlervorrichtung empfangenen Drehmomentbefehl zu erhalten. Im Allgemeinen ist es wünschenswert, dass die Antriebsvorrichtung auf einer Strategie eines maximalen Drehmoments pro Statorstrom (maximum torque per stator current, MTPC) basiert, die einen hohen Wirkungsgrad ermöglicht, was zu einer hohen Reichweite eines mit der Antriebsvorrichtung ausgestatteten Elektrofahrzeugs führt. Dabei minimiert die MTPC-Strategie Stator-Kupferverluste, die normalerweise die dominierenden Verluste im Motor sind.
Die US 5 498 945 A beispielsweise offenbart ein Induktionsmotor-Steuersystem, das in einem elektrisch angetriebenen Fahrzeug verwendet wird. Ein von einer Motorsteuerung gesteuerter Inverter erzeugt Spannungen für drei Phasen eines Induktionsmotors. Von einer fahrzeugseitigen Steuerung wird ein Drehmomentbefehl an die Motorsteuerung gegeben. Die Motorsteuerung bestimmt in Abhängigkeit vom Drehmomentbefehl einen gewünschten Querachsenstrom und Längsachsenstrom. Die gewünschten Ströme werden mit einem angenäherten Längsachsenstrom bereitgestellt, der niedriger ist als ein Längsachsenstrom, der auf einer Spitzen-Drehmoment-pro-Ampere-Beziehung basiert.
Solche Antriebsvorrichtungen weisen einen nicht vernachlässigbaren Anteil an Rotorverlusten auf. Insbesondere in Fällen, in denen der Rotor nur passiv gekühlt wird, können hohe Rotortemperaturen zu einer geringeren Verfügbarkeit und zu einer Leistungsherabsetzung führen. In diesem Fall kann der Betrieb der Antriebsvorrichtung auf Grundlage einer MTPC-Strategie nicht aufrechterhalten werden und der dem Stator zugeführte Strom muss reduziert werden, so dass ein gewünschtes Drehmoment, das durch den Drehmomentbefehl dargestellt wird, nicht erreicht werden kann.
Kurzdarstellung der Erfindung
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, den Betrieb einer Antriebsvorrichtung in einem Elektrofahrzeug zu verbessern, insbesondere durch geringere Verluste deren Performanz zu erhöhen und/oder den Wirkungsgrad zu verbessern.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung für ein Elektrofahrzeug gelöst, umfassend: eine elektrische Maschine mit einem Stator und mit einem Rotor, der relativ zum Stator drehbar angeordnet ist; eine Temperaturbestimmungsvorrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie eine Temperaturinformation bestimmt, die repräsentativ für eine Temperatur des Rotors ist, wobei die Temperaturinformation mindestens zwei Informationszustände aufweist, wobei ein erster der Informationszustände repräsentativ für eine erste Temperatur ist und ein zweiter der Informationszustände repräsentativ für eine zweite Temperatur ist, die höher als die erste Temperatur ist; und eine Leistungswandlervorrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie einen Mehrphasenstrom an den Stator bereitstellt, einen Eingang für einen Drehmomentbefehl aufweist, der ein gewünschtes, vom Rotor zu lieferndes Drehmoment darstellt, und gemäß einem ersten Betriebsmodus und gemäß einem zweiten Betriebsmodus betreibbar ist, wobei der Mehrphasenstrom durch einen Raumvektor mit einer d-Komponente und einer q-Komponente in einem rotorflussorientierten Koordinatensystem darstellbar ist; wobei die elektrische Maschine Maschinencharakteristiken aufweist, gemäß denen ein Wert eines von dem Rotor bereitgestellten Drehmoments jedem von mehreren Betriebspunkten zugeordnet wird, wobei jeder Betriebspunkt ein Paar von Werten der d-Komponente und der q-Komponente ist, wobei die Leistungswandlervorrichtung so konfiguriert ist, dass sie den Drehmomentbefehl empfängt und ein Paar von Sollwerten für die d-Komponente und die q-Komponente bestimmt, die einem der Betriebspunkte entsprechen, der dem gewünschten Drehmoment zugeordnet ist, wobei bei Empfangen des ersten Informationszustandes das Sollwertepaar gemäß dem ersten Betriebsmodus bestimmt wird, und bei Empfangen des zweiten Informationszustandes das Sollwertepaar entsprechend dem zweiten Betriebsmodus bestimmt wird, in dem der Sollwert für die d-Komponente einen höheren Wert aufweist als der im ersten Betriebsmodus bei dem gewünschten Drehmoment bestimmte Sollwert für die d-Komponente und in dem der Sollwert für die q-Komponente einen niedrigeren Wert aufweist als der im ersten Betriebsmodus bei dem gewünschten Drehmoment bestimmte Sollwert für die q-Komponente, wobei die Leistungswandlervorrichtung ferner so konfiguriert ist, dass sie den Mehrphasenstrom in Abhängigkeit von dem Sollwertepaar erzeugt.
Die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung für ein Elektrofahrzeug umfasst eine elektrische Maschine. Die elektrische Maschine umfasst einen Stator und einen Rotor. Der Rotor ist relativ zum Stator drehbar angeordnet.
Die Antriebsvorrichtung umfasst ferner eine Temperaturbestimmungsvorrichtung. Die Temperaturbestimmungsvorrichtung ist so konfiguriert, dass sie eine Temperaturinformation bestimmt. Die Temperaturinformation ist repräsentativ für die Temperatur des Rotors. Die Temperaturinformation weist mindestens zwei Informationszustände auf. Ein erster der Informationszustände ist repräsentativ für eine erste Temperatur. Ein zweiter der Informationszustände ist repräsentativ für eine zweite Temperatur. Die zweite Temperatur ist höher als die erste Temperatur.
Die Antriebsvorrichtung umfasst ferner eine Leistungswandlervorrichtung. Die Leistungswandlervorrichtung ist so konfiguriert, dass sie einen Mehrphasenstrom an den Stator bereitstellt. Der Mehrphasenstrom ist durch einen Raumvektor mit einer d-Komponente und einer q-Komponente in einem rotorflussorientierten Koordinatensystem darstellbar. Die Leistungswandlervorrichtung verfügt über einen Eingang für einen Drehmomentbefehl. Der Drehmomentbefehl stellt ein gewünschtes Drehmoment dar, das vom Rotor bereitgestellt werden soll. Die Leistungswandlervorrichtung kann gemäß einem ersten Betriebsmodus und gemäß einem zweiten Betriebsmodus betrieben werden.
Die elektrische Maschine weist Maschinencharakteristiken auf. Entsprechend den Maschinencharakteristiken wird jedem von mehreren Betriebspunkten ein Wert eines vom Rotor bereitgestellten Drehmoments zugeordnet. Bei jedem Betriebspunkt handelt es sich um ein Paar aus Werten der d-Komponente und der q-Komponente. Der Leistungswandler ist so konfiguriert, dass er den Drehmomentbefehl empfängt. Der Leistungswandler ist ferner so konfiguriert, dass er ein Paar von Sollwerten für die d-Komponente und die q-Komponente bestimmt. Das Sollwertepaar entspricht einem der Betriebspunkte, der dem gewünschten Drehmoment zugeordnet ist. Bei Empfangen des ersten Informationszustandes wird das Sollwertepaar gemäß dem ersten Betriebsmodus bestimmt.
Bei Empfangen des zweiten Informationszustandes wird das Sollwertepaar gemäß dem zweiten Betriebsmodus bestimmt. Im zweiten Betriebsmodus weist der Sollwert für die d-Komponente einen höheren Wert auf als der im ersten Betriebsmodus bei dem gewünschten Drehmoment bestimmte Sollwert für die d-Komponente. Ferner weist im zweiten Betriebsmodus der Sollwert für die q-Komponente einen niedrigeren Wert auf als der im ersten Betriebsmodus bei dem gewünschten Drehmoment bestimmte Sollwert für die q-Komponente. Die Leistungswandlervorrichtung ist ferner so konfiguriert, dass sie den Mehrphasenstrom in Abhängigkeit von dem Sollwertepaar erzeugt.
Die Erfindung basiert insbesondere auf der Überlegung, dass Rotorverluste hauptsächlich durch die q-Komponente des Raumvektors bestimmt werden. Das heißt, bei gleichem Drehmoment können durch Verringern der q-Komponente und Erhöhen der d-Komponente geringere Rotorverluste erreicht werden. Da die Maschinencharakteristiken der elektrischen Maschine mehrere Betriebspunkte aufweisen, die zu dem durch den Drehmomentbefehl beschriebenen gewünschten Drehmoment führen, wird vorgeschlagen, ein Paar von Sollwerten zu verwenden, die das gewünschte Drehmoment bewirken und im zweiten Betriebsmodus, der die höhere zweite Temperatur abdeckt, eine niedrigere q-Komponente und entsprechend eine höhere d-Komponente aufweisen.
Somit kann bei relativ hoher Rotortemperatur vorteilhaft ein weiterer Anstieg der Rotortemperatur bzw. der Rotorverluste reduziert oder verhindert werden, ohne das Drehmoment zu reduzieren. Auch wenn eine solche Steuerstrategie zu höheren Statorverlusten führen kann, ist die vorgeschlagene Steuerstrategie insbesondere in Fällen nützlich, in denen sich der Rotor normalerweise stärker erwärmt als der Stator, z.B. aufgrund von Konstruktionseinschränkungen, die durch Kühlungsprobleme des Rotors im Vergleich zum Stator verursacht werden. Mit anderen Worten, wenn die Rotortemperatur der begrenzende Faktor für das Bereitstellen des gewünschten Drehmoments ist, bietet die Erfindung eine Möglichkeit, das gewünschte Drehmoment beizubehalten oder zu erreichen, wobei gegebenenfalls höhere Statorverluste akzeptiert werden.
Im Einzelnen kann die elektrische Maschine eine Welle umfassen, die drehfest mit dem Rotor verbunden ist. Die elektrische Maschine kann zudem ein Maschinengehäuse umfassen. Die elektrische Maschine kann ferner Lager umfassen, die die Welle drehbar lagern und insbesondere am Maschinengehäuse befestigt sind. Zwischen dem Rotor und dem Stator kann ein Luftspalt gebildet sein. Bevorzugt umfasst die elektrische Maschine eine Kühlvorrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie den Stator aktiv kühlt, z.B. durch eine Kühlflüssigkeit. Der Rotor kann passiv durch einen thermischen Pfad über die Welle und die Lager zum Statorgehäuse und/oder über den Luftspalt und den Stator zum Statorgehäuse gekühlt werden. Dabei kann durch die erfindungsgemäße Steuerstrategie die Temperatur des Rotors reduziert werden, obwohl der Rotor lediglich passiv gekühlt wird. Des Weiteren kann die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung einen Rotorpositionssensor umfassen, der so konfiguriert ist, dass er eine Rotorwinkelinformation bestimmt, die eine Winkelposition des Rotors darstellt. Der Rotorpositionssensor kann im Inneren der elektrischen Maschine angeordnet sein.
Die Bezeichnung „d-Komponente“ bezieht sich auf eine Längsachsenkomponente und die Bezeichnung „q-Komponente“ auf eine Querachsenkomponente des Raumvektors. Bevorzugt handelt es sich bei dem Mehrphasenstrom um einen Dreiphasen- oder Sechsphasenstrom. Die Leistungswandlervorrichtung kann einen Leistungsabschnitt zum Bereitstellen des Mehrphasenstroms an die elektrische Maschine umfassen. Wünschenswerterweise kann der Leistungsabschnitt eine DC-Verbindung umfassen, die so konfiguriert ist, dass sie an eine externe Gleichspannungsquelle, wie z.B. eine Hochspannungsbatterie eines Fahrzeugs, angeschlossen werden kann. Der Leistungsabschnitt kann so konfiguriert sein, dass er eine Gleichspannung von mindestens 200 V, bevorzugt mindestens 400 V, besonders bevorzugt mindestens 800 V, liefert. Der Leistungsabschnitt kann eine Inverterschaltung umfassen. Die Inverterschaltung kann eine Vielzahl von Halbleiterschaltelementen umfassen, z.B. Bipolartransistoren mit isoliertem Gate (IGBT) oder Feldeffekttransistoren mit isoliertem Gate (IGFET) wie Siliciumcarbid-basierte Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren (SiC-MOSFET) oder Gallium-Nitrid-basierte Feldeffekttransistoren (GaN-FET). Bevorzugt sind die Schaltelemente für jede Phase des Mehrphasenstroms zu einer Halbbrücke zusammengeschaltet.
Die Leistungswandlervorrichtung kann einen Strommessabschnitt umfassen, der so konfiguriert ist, dass er eine Strominformation bestimmt, die den Mehrphasenstrom darstellt. Wünschenswerterweise umfasst die Leistungswandlervorrichtung einen Steuerabschnitt zum Bestimmen der Sollwerte. Der Steuerabschnitt kann den Drehmomentbefehl vom Eingang erhalten und die Temperaturinformation empfangen. Bevorzugt ist der Steuerabschnitt ferner so konfiguriert, dass er Schaltsignale zum Ein- und Ausschalten der Schaltelemente des Leistungsabschnitts erzeugt. Der Steuerabschnitt kann einen Transformationsunterabschnitt umfassen, der so konfiguriert ist, dass er die Strominformation und einen Transformationswinkel in einen d-Strom-Ist-Wert und einen q-Strom-Ist-Wert umwandelt. Der Steuerabschnitt kann einen Bestimmungsunterabschnitt umfassen, der so konfiguriert ist, dass er das Sollwertepaar bestimmt. Insbesondere ist der Bestimmungsunterabschnitt so konfiguriert, dass er das Sollwertepaar in Abhängigkeit von der Temperaturinformation und dem Drehmomentbefehl bestimmt.
Der Steuerabschnitt kann ferner einen Reglerunterabschnitt umfassen, der so konfiguriert ist, dass er die Schaltsignale in Abhängigkeit von dem Sollwertepaar und dem d-Strom-Ist-Wert und dem q-Strom-Ist-Wert erzeugt. Der Reglerunterabschnitt kann den Transformationswinkel auf Grundlage der Rotorwinkelinformation oder sensorlos bestimmen. Bevorzugt ist der Reglerunterabschnitt so konfiguriert, dass er die Schaltsignale auf Grundlage einer feldorientierten Steuerung erzeugt. Der Reglerunterabschnitt kann zudem so konfiguriert sein, dass er Schaltsignale auf Grundlage einer Transformation erzeugt, die invers zu der vom Transformationsunterabschnitt durchgeführten Transformation ist, insbesondere auf Grundlage des Transformationswinkels.
Ferner kann die Antriebsvorrichtung ein Getriebe umfassen, das mechanisch mit der Welle gekoppelt ist. Das Getriebe kann beispielsweise die Welle der elektrischen Maschine über ein oder mehrere Zahnräder mit einer Radnabe verbinden. Bevorzugt sind die elektrische Maschine, die Temperaturbestimmungsvorrichtung und die Leistungswandlervorrichtung sowie optional das Getriebe in einem integralen Gehäuse angeordnet.
Bei der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung können die Maschinencharakteristiken MTPC-Betriebspunkte aufweisen, die einem jeweiligen Wert des Drehmoments zugeordnet sind. Mit anderen Worten, es gibt für jeden Wert des Drehmoments Betriebspunkte, die ein Kriterium eines maximalen Drehmoments pro Strom in Bezug auf den Mehrphasenstrom erfüllen. An den MTPC-Betriebspunkten werden die Kupferverluste im Stator minimiert. Es ist zu beachten, dass das MTPC-Kriterium keine Rotor- und Eisenverluste berücksichtigt. Bevorzugt umfassen die MTPC-Betriebspunkte diejenigen Betriebspunkte, bei denen das Drehmoment für einen jeweiligen Absolutwert des Raumvektors maximal ist.
Bevorzugt weist im zweiten Betriebszustand der Sollwert für die d-Komponente einen höheren Wert auf als die d-Komponente des MTPC-Betriebspunkts, der dem gewünschten Drehmoment zugeordnet ist, und/oder der Sollwert für die q-Komponente weist einen niedrigeren Wert auf als die q-Komponente des MTPC-Betriebspunkts, der dem gewünschten Drehmoment zugeordnet ist. Bei gleichem Drehmoment nehmen die Rotorverluste mit steigendem Wert der d-Komponente und mit sinkendem Wert der q-Komponente deutlich ab, während die Statorverluste am MTPC-Betriebspunkt minimal sind. Somit kann ein Betriebspunkt identifiziert werden, an dem die Summe der Stator- und Rotorverluste bei einem bestimmten Drehmoment minimal ist. Solche Betriebspunkte werden auch als MTPL- (maximum torque per losses, maximales Drehmoment pro Verluste) Betriebspunkte bezeichnet und hängen im Allgemeinen von den tatsächlichen Betriebsbedingungen der elektrischen Maschine ab. Es hat sich gezeigt, dass die MTPL-Betriebspunkte für ein bestimmtes Drehmoment in der Regel eine höhere d-Komponente aufweisen als die MTPC-Betriebspunkte. Somit kann der Gesamtwirkungsgrad der elektrischen Maschine zumindest in einem bestimmten Wertebereich durch Erhöhen des Sollwerts der d-Komponente bzw. Senken des Sollwerts der q-Komponente sogar noch gesteigert werden.
Jenseits des MTPL-Betriebspunkts steigen mit zunehmender d-Komponente auch die Statorverluste, jedoch nehmen die Rotorverluste ab.
Ferner ist es bevorzugt, dass im ersten Betriebsmodus das Sollwertepaar dem MTPC-Betriebspunkt entspricht, der dem gewünschten Drehmoment zugeordnet ist. Der erste Betriebsmodus wird bevorzugt für niedrigere Temperaturbereiche gewählt, die die erste Temperatur abdecken. Bei diesen Rotortemperaturen ist es unter Umständen nicht notwendig, von der bewährten Verwendung der MTPC-Betriebspunkte als Steuerstrategie auf den zweiten Betriebsmodus mit einer höheren d-Komponente und einer niedrigeren q-Komponente zu wechseln, da sich die Temperatur des Rotors nicht in einem kritischen Bereich befindet.
Bei der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung kann die Leistungswandlervorrichtung ferner so konfiguriert sein, dass sie eine Bedingungs auswertet, gemäß der die Temperatur des Rotors einen vorbestimmten Temperaturschwellenwert erreicht oder überschreitet, der höher als die erste Temperatur und niedriger als die zweite Temperatur ist. Dann kann die Leistungswandlervorrichtung so konfiguriert sein, dass sie gemäß dem ersten Betriebsmodus arbeitet, wenn die Bedingung nicht erfüllt ist. Alternativ oder zusätzlich kann die Leistungswandlervorrichtung so konfiguriert sein, dass sie im zweiten Betriebsmodus arbeitet, wenn die Bedingung erfüllt ist. Das Auswerten der Bedingung erlaubt es, einen die erste Temperatur abdeckenden Temperaturbereich, in dem der erste Betriebsmodus angewendet wird, und einen die zweite Temperatur abdeckenden Temperaturbereich, in dem der zweite Betriebsmodus angewendet wird, klar zu definieren. Der Schwellenwert wird typischerweise unter Berücksichtigung der spezifischen Konstruktion der elektrischen Maschine gewählt, insbesondere unter Berücksichtigung der Materialparameter des Rotors. Es wird daher vorgeschlagen, den Schwellenwert so zu wählen, dass ein gewisser Abstand zu einer Temperatur besteht, bei der eine tatsächliche Leistungsherabsetzung des Rotors zu erwarten ist.
Wünschenswerterweise wird im zweiten Betriebsmodus bei Empfangen eines Informationszustandes, der eine Temperatur des Rotors darstellt, die höher als die zweite Temperatur ist, der Sollwert für die d-Komponente mit einem höheren Wert und der Sollwert für die q-Komponente mit einem niedrigeren Wert als bei Empfangen des zweiten Informationszustandes bestimmt. Alternativ oder zusätzlich kann im zweiten Betriebsmodus bei Empfangen eines Informationszustandes, der eine Temperatur des Rotors darstellt, die niedriger als die zweite Temperatur und höher als die erste Temperatur, insbesondere höher als der Schwellenwert, ist, der Sollwert für die d-Komponente mit einem niedrigeren Wert und der Sollwert für die q-Komponente mit einem höheren Wert als bei Empfangen des zweiten Informationszustandes bestimmt werden. Dementsprechend kann bei Anwendung des zweiten Betriebsmodus der Sollwert für die d-Komponente bzw. der Sollwert für die q-Komponente auf andere Temperaturen als die zweite Temperatur eingestellt werden. Gemäß bestimmten Ausführungsformen kann das Sollwertepaar durch Auswerten einer arithmetischen Funktion bestimmt werden, die vom gewünschten Drehmoment und der Temperatur des Rotors abhängt, oder durch Verwenden einer Prüftabelle, die Sollwertepaare bestimmten Intervallen des gewünschten Drehmoments und der Temperatur des Rotors zuordnet.
Bei der erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung kann das Sollwertepaar im zweiten Betriebsmodus innerhalb eines vorbestimmten Betriebsbereichs der Maschinencharakteristiken liegen. Mit anderen Worten: Die Bestimmung der Sollwertepaare kann auf einen vorab definierten Betriebsbereich beschränkt sein. Der vorbestimmte Betriebsbereich schließt insbesondere solche Sollwertepaare aus, bei denen eine d-Komponente so hoch ist, dass die entsprechende Höhe der Statorverluste eine weitere Verringerung der q-Komponente bzw. der Rotorverluste nicht rechtfertigt.
Bevorzugt wird der Betriebsbereich so gewählt, dass ein Wirkungsgradmaß für alle Betriebspunkte innerhalb des Betriebsbereichs ein Maximum des Wirkungsgradmaßes, das demselben Drehmoment wie der jeweilige Betriebspunkt zugeordnet ist, um nicht mehr als 10 Prozent, bevorzugt 5 Prozent, besonders bevorzugt 2 Prozent nicht unterschreitet. Dabei kann die Verringerung der q-Komponente im zweiten Betriebsmodus unter Berücksichtigung einer akzeptablen Verringerung des Wirkungsgrads der elektrischen Maschine begrenzt werden. Ein entsprechendes Wirkungsgradmaß kann ein Verhältnis zwischen einer mechanischen Ausgangsleistung der elektrischen Maschine und einer elektrischen Eingangsleistung der elektrischen Maschine sein. Der Betriebsbereich kann zum Beispiel durch Versuche auf einem Prüfstand mit einer Referenzmaschine oder durch Simulation bestimmt werden, wobei der Wirkungsgrad bestimmt und entsprechende Grenzen des Betriebsbereichs definiert werden.
Es ist ferner möglich, dass der Betriebsbereich durch eine, insbesondere lineare, Kombination der d-Komponente und der q-Komponente und/oder durch ein vordefiniertes Maximum des Absolutwertes des Raumvektors begrenzt wird. Eine derartige Einschränkung des Betriebsbereichs hat sich als geeigneter Ansatz erwiesen, um Betriebspunkte auszuschließen, bei denen eine weitere Erhöhung der d-Komponente die Vorteile der verringerten Rotorverluste zunichte macht.
Insbesondere ist der Absolutwert des Raumvektors die Quadratwurzel aus der Summe des Quadrats der d-Komponente und des Quadrats der q-Komponente.
Bevorzugt umfasst die Temperaturbestimmungsvorrichtung einen Temperatursensor, der so konfiguriert ist, dass er Sensorsignale bereitstellt. Der Temperatursensor kann am Rotor angeordnet sein, wobei die Temperaturbestimmungsvorrichtung so konfiguriert ist, dass sie die Sensorsignale als Temperaturinformation bereitstellt. Somit kann die Temperatur des Rotors direkt am Rotor gemessen werden.
Da es jedoch schwierig sein kann, den Temperatursensor zuverlässig an einem rotierenden Teil der elektrischen Maschine anzuordnen, kann der Temperatursensor alternativ an der elektrischen Maschine, bevorzugt am Stator, angeordnet werden, wobei die Temperaturbestimmungsvorrichtung so konfiguriert sein kann, dass sie die Temperatur des Rotors auf Grundlage der Sensorsignale und eines thermischen Modells der elektrischen Maschine schätzt. Solche thermischen Modelle ermöglichen es, eine Schätzung der Temperatur des Rotors aus einer oder mehreren Temperaturen an anderen Positionen der elektrischen Maschine abzuleiten, indem thermische Widerstände und Kapazitäten berücksichtigt werden, die zwischen der Position des Temperatursensors und dem Rotor wirken. Es ist zu beachten, dass herkömmliche elektrische Antriebe aufgrund gewisser Fehlerspannen beim Schätzen der Rotortemperatur den Statorstrom bereits bei relativ niedrigen Temperaturen des Rotors begrenzen, so dass die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung es ermöglicht, das gewünschte Drehmoment unter deutlich erweiterten Betriebsbedingungen bereitzustellen.
Die vorstehend beschriebene Betriebsstrategie ist besonders effizient, wenn es sich bei der elektrischen Maschine um einen Induktionsmotor handelt. Die Rotoren eines Induktionsmotors können nur mit sehr hohem Aufwand aktiv gekühlt werden, so dass eine Verbesserung der Performanz ohne zusätzliche Kosten für eine aktive Rotorkühlung erreicht werden kann. Insbesondere bei Induktionsmotoren, die einen Rotor mit einem Rotorkäfig aus Aluminium aufweisen, ist der Effekt der erfindungsgemäßen Betriebsstrategie aufgrund der hohen Verluste bei Verwendung dieses Werkstoffs von großer Bedeutung.
Die vorstehende Aufgabe wird ferner durch ein Elektrofahrzeug gelöst, das eine erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung umfasst, wobei die Antriebsvorrichtung zum Antreiben des Elektrofahrzeugs ausgebildet ist.
Das Elektrofahrzeug kann eine Gleichspannungsquelle, wie z.B. eine Batterie, umfassen, die die Leistungswandlervorrichtung versorgt. Dann kann das Elektrofahrzeug ein batteriebetriebenes Elektrofahrzeug (battery electric vehicle, BEV) sein. Zudem kann das Elektrofahrzeug einen Verbrennungsmotor umfassen, wodurch ein Hybridfahrzeug entsteht. Ferner kann das Elektrofahrzeug eine Brennstoffzelle als Gleichspannungsquelle umfassen.
Bevorzugt kann das Elektrofahrzeug ferner eine Steuervorrichtung umfassen, die so konfiguriert ist, dass sie den Drehmomentbefehl an den Eingang der Antriebsvorrichtung liefert. Die Steuervorrichtung kann so konfiguriert sein, dass sie eine Position eines Gaspedals des Elektrofahrzeugs auswertet und den Drehmomentbefehl in Abhängigkeit von der Position bereitstellt.
Die vorstehende Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebsvorrichtung in einem Elektrofahrzeug, wobei die Antriebsvorrichtung umfasst: eine elektrische Maschine mit einem Stator und mit einem relativ zum Stator drehbar angeordneten Rotor; eine Temperaturbestimmungsvorrichtung; und eine Leistungswandlervorrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie einen Mehrphasenstrom an den Stator bereitstellt, einen Eingang aufweist und gemäß einem ersten Betriebsmodus und einem zweiten Betriebsmodus betreibbar ist; wobei der Mehrphasenstrom durch einen Raumvektor mit einer d-Komponente und einer q-Komponente in einem rotorflussorientierten Koordinatensystem darstellbar ist; wobei die elektrische Maschine Maschinencharakteristiken aufweist, gemäß denen ein Wert eines von dem Rotor bereitgestellten Drehmoments jedem von mehreren Betriebspunkten zugeordnet wird, wobei der Betriebspunkt ein Wertepaar aus der d-Komponente und der q-Komponente ist; wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: durch die Temperaturbestimmungsvorrichtung erfolgendes Bestimmen einer Temperaturinformation, die für eine Temperatur des Rotors repräsentativ ist, wobei die Temperaturinformation mindestens zwei Informationszustände aufweist, wobei ein erster der Informationszustände für eine erste Temperatur repräsentativ ist und ein zweiter der Informationszustände für eine zweite Temperatur repräsentativ ist, die höher als die erste Temperatur ist; am Eingang der Leistungswandlervorrichtung erfolgendes Empfangen eines Drehmomentbefehls, der ein gewünschtes, durch den Rotor bereitzustellendes Drehmoment repräsentiert; durch die Leistungswandlervorrichtung erfolgendes Bestimmen eines Paares von Sollwerten für die d-Komponente und die q-Komponente, die einem der Betriebspunkte entsprechen, der dem gewünschten Drehmoment zugeordnet ist, wobei bei Empfangen des ersten Informationszustandes das Sollwertepaar gemäß dem ersten Betriebsmodus bestimmt wird und bei Empfangen des zweiten Informationszustandes das Sollwertepaar gemäß dem zweiten Betriebsmodus bestimmt wird, in dem der Sollwert für die d-Komponente einen höheren Wert aufweist als der im ersten Betriebsmodus bei dem gewünschten Drehmoment bestimmte Sollwert für die d-Komponente und in dem der Sollwert für die q-Komponente einen niedrigeren Wert aufweist als der im ersten Betriebsmodus bei dem gewünschten Drehmoment bestimmte Sollwert für die q-Komponente; und durch die Leistungswandlervorrichtung erfolgendes Erzeugen des Mehrphasenstroms in Abhängigkeit von dem Sollwertepaar.
Alle Aussagen, die sich auf die Antriebsvorrichtung beziehen, gelten analog für das erfindungsgemäße Elektrofahrzeug und das erfindungsgemäße Verfahren, so dass die in Bezug auf die Antriebsvorrichtung beschriebenen Vorteile auch durch das Elektrofahrzeug und das Verfahren erreicht werden können.
Insbesondere kann der Schritt des Bestimmens des Sollwertepaares Auswerten einer Bedingung umfassen, gemäß der die Temperatur des Rotors einen vorbestimmten Temperaturschwellenwert erreicht oder überschreitet, der höher als die erste Temperatur und niedriger als die zweite Temperatur ist, und Betreiben gemäß dem ersten Betriebsmodus, wenn die Bedingung nicht erfüllt ist, und/oder Betreiben gemäß dem zweiten Betriebsmodus, wenn die Bedingung erfüllt ist.
Ferner kann der Schritt des Bestimmens der Temperaturinformation Bereitstellen der Sensorsignale als Temperaturinformation oder Schätzen der Temperatur des Rotors auf Grundlage der Sensorsignale und eines thermischen Modells der elektrischen Maschine umfassen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden im Folgenden offenbart, wobei auf die Zeichnungen verwiesen wird. Die Zeichnungen sind schematische Darstellungen und zeigen:

1 ein Blockdiagramm einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung;
2 ein Diagramm von Maschinencharakteristiken der elektrischen Maschine gemäß der Ausführungsform;
3: Diagramme zu Verlusten und Wirkungsgrad über die d-Komponente des Raumvektors gemäß der Ausführungsform;
4 ein Blockdiagramm einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Elektrofahrzeugs; und
5 ein Flussdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens;

Ausführliche Beschreibung
1 ist ein Blockdiagramm einer Ausführungsform einer Antriebsvorrichtung 1.
Die Antriebsvorrichtung 1 umfasst eine elektrische Maschine 2 mit einem Stator 3 und mit einem relativ zum Stator 2 drehbar angeordneten Rotor 4. Die elektrische Maschine 2 ist ein Induktionsmotor mit einem Rotor, der aus einem Aluminiumkäfig gebildet ist.
Im Einzelnen umfasst die elektrische Maschine 2 zudem eine Welle Welle 5, die drehfest mit dem Rotor 4 verbunden ist, und ein Maschinengehäuse 6, das die Komponenten der elektrischen Maschine 2 aufnimmt. Die Welle 5 ist durch Lager 7 gelagert, die am Maschinengehäuse 6 befestigt sind, und zwischen dem Rotor 4 und dem Stator 3 ist ein Luftspalt 8 gebildet. In der vorliegenden Ausführungsform wird der Rotor 4 durch thermische Pfade zum Statorgehäuse 6 über die Lager 7 und die Welle 5 einerseits und über den Luftspalt 8 und den Stator 2 andererseits passiv gekühlt. Optional wird der Stator 3 mithilfe einer Kühlvorrichtung 9 aktiv gekühlt. Ferner ist ein Rotorpositionssensor 10 der Antriebsvorrichtung 1 vorgesehen, der so konfiguriert ist, dass er eine Rotorwinkelinformation 11 bestimmt, die eine Winkelposition φ des Rotors 4 repräsentiert.
Die Antriebsvorrichtung 1 umfasst ferner eine Temperaturbestimmungsvorrichtung 12, die so konfiguriert ist, dass sie eine Temperaturinformation 13 bestimmt, die für eine Temperatur ϑ des Rotors 4 repräsentativ ist. Die Temperaturbestimmungsvorrichtung 12 umfasst beispielhaft einen Temperatursensor, der am Stator 3 oder am Maschinengehäuse 6 angeordnet und zur Bereitstellung von Sensorsignalen konfiguriert ist. Ein Signalverarbeitungselement der Temperaturbestimmungsvorrichtung 12 kann außerhalb des Maschinengehäuses 6 angeordnet sein. Die Temperaturbestimmungsvorrichtung 12 ist so konfiguriert, dass sie die Temperatur des Rotors 4 auf Grundlage der Sensorsignale und eines thermischen Modells der elektrischen Maschine 2 schätzt.
Zudem umfasst die Antriebsvorrichtung 1 eine Leistungswandlervorrichtung 14, die so konfiguriert ist, dass sie dem Stator 3 einen Mehrphasenstrom i zuführt. Der Mehrphasenstrom i ist durch einen Raumvektor mit einer d-Komponente und einer q-Komponente darstellbar. Für das Empfangen eines Drehmomentbefehls 15, der ein gewünschtes, vom Rotor 4 zu lieferndes Drehmoment T* darstellt, umfasst die Leistungswandlervorrichtung 14 einen Eingang 16. Die Leistungswandlervorrichtung 14 ist so konfiguriert, dass sie ein Sollwertepaar für die d-Komponente $i_{d}^{*}$
und die q-Komponente $i_{q}^{*}$
bestimmt und den Mehrphasenstrom i in Abhängigkeit von dem Sollwertepaar $i_{d}^{*}, i_{q}^{*}$
erzeugt.
Im Einzelnen umfasst die Leistungswandlervorrichtung 14 einen Leistungsabschnitt 17 zum Bereitstellen des Mehrphasenstroms i an die elektrische Maschine 2, einen Strommessabschnitt 18 und einen Steuerabschnitt 19.
Der Leistungsabschnitt 17 umfasst eine DC-Verbindung 20, die so konfiguriert ist, dass sie an eine externe Gleichspannungsquelle 21, wie z.B. eine Hochspannungsbatterie eines Fahrzeugs, angeschlossen werden kann. Der Leistungsabschnitt 17 ist so konfiguriert, dass er eine Gleichspannung von z.B. 800 V von der Gleichspannungsquelle 21 erhält. Ferner umfasst der Leistungsteil 17 einen DC-Verbindungskondensator 22 und eine mit dem DC-Verbindungskondensator 22 verbundene Inverterschaltung 23. Die Inverterschaltung 23 umfasst eine Vielzahl von Halbleiterschaltelementen 24, beispielsweise Bipolartransistoren mit isoliertem Gate (IGBT), die zu einer Halbbrücke 25u, 25v, 25w für jede Phase U, V, W des Mehrphasenstroms i zusammengeschaltet sind.
Der Strommessabschnitt 18 ist so konfiguriert, dass er eine Strominformation 26 bestimmt, die den Mehrphasenstrom i darstellt. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Strommessabschnitt 18 zwischen dem Leistungsabschnitt 17 und der elektrischen Maschine 2 angeschlossen. Ferner ist er so konfiguriert, dass er die Strominformation 26 so bereitstellt, dass sie die Ströme i_u, i_v, i_w jeder Phase U, V, W darstellen.
Der Steuerabschnitt 19 ist zur Erzeugung von Schaltsignalen 27 zum Ein- und Ausschalten der Schaltelemente 24 des Leistungsabschnitts 17 konfiguriert, wobei die Verbindung zwischen dem Steuerabschnitt 19 und den jeweiligen Schaltelementen 24 aus Gründen der Übersichtlichkeit in 1 nicht im Detail dargestellt ist. Der Steuerabschnitt 19 ist so konfiguriert, dass er die Schaltsignale 27 auf Grundlage einer feldorientierten Steuerung bereitstellt. Der Steuerabschnitt 19 umfasst insbesondere einen Transformationsunterabschnitt 28, der so konfiguriert ist, dass er die Strominformation 26 und einen Transformationswinkel 11a in einen d-Strom-Ist-Wert i_d und in einen q-Strom-lst-Wert i_q umwandelt. Ein Steuerunterabschnitt 29 des Steuerabschnitts 19 ist so konfiguriert, dass er die Schaltsignale 27 in Abhängigkeit von dem Sollwertepaar $i_{d}^{*}, i_{q}^{*},$
dem d-Strom-Ist-Wert i_d, und dem q-Strom-Ist-Wert i_q erzeugt. Zudem ist der Steuerunterabschnitt 29 so konfiguriert, dass er die Schaltsignale 27 auf Grundlage einer Transformation erzeugt, die invers zu der vom Transformationsunterabschnitt 28 durchgeführten Transformation ist. Der Steuerunterabschnitt 29 ist ferner so konfiguriert, dass er den Transformationswinkel 11a aus der Rotorwinkelinformation 11 bestimmt und an den Transformationsunterabschnitt 28 bereitstellt.
2 ist ein Diagramm von Maschinencharakteristiken der elektrischen Maschine 2 gemäß der Ausführungsform. Das Diagramm weist eine horizontale Achse, die normalisierte Werte der d-Komponente i_d,n des Mehrphasenstroms i bezeichnet, und eine vertikale Achse auf, die normalisierte Werte der q-Komponente i_q,n des Mehrphasenstroms i bezeichnet.
Entsprechend den Maschinencharakteristiken wird jedem von mehreren Betriebspunkten ein Wert des vom Rotor 4 bereitgestellten Drehmoments T zugeordnet. Bei jedem Betriebspunkt handelt es sich um ein Paar aus Werten der d-Komponente und der q-Komponente des Raumvektors. Ferner zeigt 2 eine Kurve mit MTPC-Betriebspunkten 30, die jeweils einem jeweiligen Wert des Drehmoments T zugeordnet sind. Die MTPC-Betriebspunkte 30 umfassen diejenigen Betriebspunkte, bei denen das Drehmoment für einen jeweiligen Absolutwert des Raumvektors maximal ist. Zudem ist in 2 eine Kurve mit MTPL-Betriebspunkten 31 angegeben, bei denen eine Summe 32 von Statorverlusten 33 und Rotorverlusten 34 (siehe 3) bei jedem Wert des Drehmoments T minimal ist. Durch gestrichelte Linien in 2 sind ferner Isolinien eines Wirkungsgradmaßes dargestellt, das beispielhaft als Verhältnis einer mechanischen Ausgangsleistung der elektrischen Maschine 2 zu einer elektrischen Eingangsleistung der elektrischen Maschine 2 gewählt ist.
Die Leistungswandlervorrichtung 14 ist so konfiguriert, dass es das Paar von Sollwerten $i_{d}^{*}, i_{q}^{*}$
für die d-Komponente und die q-Komponente bestimmt, die einem der Betriebspunkte entsprechen, der dem gewünschten Drehmoment T* zugeordnet ist, das durch den empfangenen Drehmomentbefehl 15 dargestellt wird. Dabei wird bei Empfangen eines ersten Informationszustandes der Temperaturinformation 13, der eine erste Temperatur ϑ₁ des Rotors 4 darstellt, das Sollwertepaar $i_{d}^{*}, i_{q}^{*}$
gemäß dem ersten Betriebsmodus bestimmt. Bei Empfangen eines zweiten Informationszustandes der Temperaturinformation 13, der eine zweite Temperatur ϑ₂ darstellt, die höher ist als die erste Temperatur ϑ₁, wird das Sollwertepaar $i_{d}^{*}, i_{q}^{*}$
gemäß dem zweiten Betriebsmodus bestimmt. Der zweite Betriebsmodus unterscheidet sich vom ersten Betriebsmodus dadurch, dass der Sollwert $i_{d}^{*}$
für die d-Komponente einen höheren Wert aufweist als der im ersten Betriebsmodus bei dem gewünschten Drehmoment T* bestimmte Sollwert $i_{d}^{*}$
für die d-Komponente und dass der Sollwert $i_{q}^{*}$
für die q-Komponente einen niedrigeren Wert aufweist als der im ersten Betriebsmodus bei dem gewünschten Drehmoment T* bestimmte Sollwert $i_{q}^{*}$
für die q-Komponente.
In Bezug auf 2 wird angenommen, dass der Drehmomentbefehl 15 ein Drehmoment von 110 Nm anfragt. Wenn die Temperaturinformation 13 den ersten Informationszustand aufweist, d.h. eine relativ niedrige Temperatur ϑ₁ des Rotors 4, arbeitet die Leistungswandlervorrichtung 14 im ersten Betriebsmodus und bestimmt den Betriebspunkt 35a als Sollwertepaar $i_{d}^{*}, i_{q}^{*},$
der ein MTPC-Betriebspunkt 30 ist. Basierend auf dem gleichen Drehmomentbefehl 15 von 110 Nm und dem zweiten Informationszustand, der die höhere zweite Temperatur ϑ₂ darstellt, arbeitet die Leistungswandlervorrichtung 14 im zweiten Betriebsmodus und bestimmt den Betriebspunkt 35b als Sollwertepaar $i_{d}^{*}, i_{q}^{*} .$
Wie zu sehen ist, weist, wenn man der das angefragte Drehmoment von 110 Nm bezeichnenden Kurve folgt, der Sollwert $i_{d}^{*}$
für die d-Komponente am Betriebspunkt 35b einen höheren Wert als am Betriebspunkt 35a auf, wohingegen der Sollwert $i_{q}^{*}$
am Betriebspunkt 35b einen niedrigeren Wert als am Betriebspunkt 35a aufweist.
3 zeigt Diagramme zu Verlusten P_Ln und dem Wirkungsgradmaß η über die d-Komponente des Raumvektors gemäß der Ausführungsform. Dabei zeigt das obere Diagramm die Statorverluste 33, die Rotorverluste 34 und deren Summe 32 über die normalisierten Werte der d-Komponente i_d,n, und das untere Diagramm zeigt das Wirkungsgradmaß 36 über die normalisierten Werte der d-Komponente i_d,n. Beide Diagramme beziehen sich auf das vorstehend genannte Drehmoment von 110 Nm bei einer Drehzahl von 3.000 min^-1 des Rotors 4. Es ist zu beachten, dass diese Werte nur zur Veranschaulichung gewählt wurden.
Wie in 3 zu sehen ist, können durch Erhöhen der d-Komponente die Rotorverluste 34 durch eine entsprechende Reduzierung der q-Komponente verringert werden. Die Statorverluste 33 weisen jedoch am MTPC-Betriebspunkt 30 ein Minimum auf. Dementsprechend hat die Summe 32 der Statorverluste 33 und der Rotorverluste 34 ein Minimum bei einem höheren Wert der d-Komponente, der dem MTPL-Betriebspunkt 31 entspricht, der auch einem Maximum des Wirkungsgradmaßes 36 entspricht. Das heißt, bei der höheren zweiten Temperatur ϑ₂ des Rotors 4 wird der Betriebspunkt 35b so bestimmt, dass die Rotorverluste 34 und eine daraus resultierende Wärmeentwicklung im Inneren des Rotors 4 reduziert werden. Wie zu sehen ist, kann am Betriebspunkt 35b der gleiche Wert des Wirkungsgradmaßes 36 wie am Betriebspunkt 35a für die erste Temperatur ϑ₁ erreicht werden. Die entsprechend höheren Statorverluste 33 am zweiten Betriebspunkt 35b können in Kauf genommen werden, da der Stator 3 durch die Kühlvorrichtung 9 aktiv gekühlt wird, während der Rotor 4 durch die thermischen Pfade zum Statorgehäuse 6 lediglich passiv gekühlt wird.
Im Folgenden wird die Bestimmung des Sollwertepaares $i_{d}^{*}, i_{q}^{*}$
für andere Temperaturen als die erste und zweite Temperatur ϑ₁, ϑ₂ beschrieben.
Gemäß dieser Ausführungsform ist die Leistungswandlervorrichtung 14 ferner so konfiguriert, dass sie eine Bedingung auswertet, gemäß der die Temperatur ϑ des Rotors 4 einen vorbestimmten Temperaturschwellenwert ϑ_thr erreicht oder überschreitet, der höher ist als die erste Temperatur ϑ₁ und niedriger als die zweite Temperatur ϑ₂. Die Leistungswandlervorrichtung 14 ist so konfiguriert, dass sie gemäß dem ersten Betriebsmodus arbeitet, wenn die Bedingung nicht erfüllt ist, und in dem zweiten Betriebsmodus arbeitet, wenn die Bedingung erfüllt ist.
Das heißt, bei einer Temperatur ϑ < ϑ_thr wird der erste Betriebsmodus gewählt, wohingegen bei einer Temperatur ϑ > ϑ_thr der zweite Betriebsmodus gewählt wird.
Im ersten Betriebsmodus entspricht das Sollwertepaar dem MTPC-Betriebspunkt 30, der dem gewünschten Drehmoment T* zugeordnet ist. Das heißt, solange die Temperatur des Rotors 4 den vorbestimmten Temperaturschwellwert ϑ_thr nicht erreicht oder überschreitet, verwendet die Leistungswandlervorrichtung den dem gewünschten Drehmoment T* zugeordneten MTPC-Betriebspunkt 30 als Sollwertepaar $i_{d}^{*}, i_{q}^{*} .$
Im zweiten Betriebsmodus wird bei Empfangen eines Informationszustandes der Temperaturinformation 13, der eine dritte Temperatur ϑ₃ des Rotors darstellt, die niedriger als die zweite Temperatur ϑ₂ und höher als der Temperaturschwellenwert ϑ_thr ist,der Sollwert $i_{d}^{*}$
für die d-Komponente mit einem niedrigeren Wert und der Sollwert $i_{q}^{*}$
für die q-Komponente mit einem höheren Wert als bei Empfangen des zweiten Informationszustandes bestimmt. Beispielhaft entspricht das Sollwertepaar $i_{d}^{*}, i_{q}^{*}$
dem Betriebspunkt 35c in 2. Bei Empfangen eines Informationszustandes, der eine vierte Temperatur ϑ₄ darstellt, die höher ist als die zweite Temperatur ϑ₂, wird der Sollwert $i_{d}^{*}$
für die d-Komponente mit einem höheren Wert und der Sollwert für die q-Komponente $i_{q}^{*}$
mit einem niedrigeren Wert als bei Empfangen des zweiten Informationszustandes bestimmt. Beispielhaft entspricht das Sollwertepaar $i_{d}^{*}, i_{q}^{*}$
dem Betriebspunkt 35d in 2.
Das heißt, im zweiten Betriebsmodus weist innerhalb eines Intervalls von Temperaturen ϑ_thr < ϑ₃ < ϑ₂ < ϑ₄ der Sollwert $i_{d}^{*}$
für die d-Komponente einen höheren Wert für eine jeweils höhere Temperatur auf, und der Sollwert $i_{q}^{*}$
für die q-Komponente weist bei der jeweils höheren Temperatur einen niedrigeren Wert auf. Um das Sollwertepaar $i_{d}^{*}, i_{q}^{*}$
für Temperaturen ϑ > ϑ_thr zu bestimmen, wertet die Leistungswandlervorrichtung 14 eine arithmetische Funktion aus, die von dem gewünschten Drehmoment T* und der Temperatur ϑ des Rotors 4 abhängt.
Für den zweiten Betriebsmodus ist zudem vorgesehen, dass das Sollwertepaar $i_{d}^{*},$
$i_{q}^{*}$
innerhalb eines vorbestimmten Betriebsbereichs 37 (siehe 2) der Maschinencharakteristiken liegt. Der Betriebsbereich wird so gewählt, dass ein Wirkungsgradmaß für alle Betriebspunkte innerhalb des Betriebsbereichs ein Maximum des Wirkungsgradmaßes 36, das demselben Drehmoment T wie der jeweilige Betriebspunkt zugeordnet ist, um nicht mehr als einen bestimmten Prozentsatz, z.B. 10, 5 oder 2 Prozent, nicht unterschreitet. Dabei wird der Betriebsbereich 37 durch eine lineare Kombination der d-Komponente und der q-Komponente und durch ein vordefiniertes Maximum des Absolutwertes des Raumvektors begrenzt. Dabei bildet die Grenze eine annähernde L-Form oder einen annähernden Kreissektor, wie in 2 zu sehen ist.
Zur Bestimmung des Sollwertepaares $i_{d}^{*}, i_{q}^{*}$
wie vorstehend beschrieben umfasst der Steuerabschnitt 19 einen Bestimmungsunterabschnitt 38, der zum Bestimmen des Sollwertepaares $i_{d}^{*}, i_{q}^{*}$
in Abhängigkeit von der Temperaturinformation 13 und dem Drehmomentbefehl 15 konfiguriert ist. Das heißt, der Bestimmungsunterabschnitt 38 ist so konfiguriert, dass er die Temperaturinformation 13 von der Temperaturbestimmungsvorrichtung 12 erhält, den Drehmomentbefehl 15 von dem Eingang 16 erhält und das bestimmte Sollwertepaar $i_{d}^{*}, i_{q}^{*}$
an den Steuerunterabschnitt 29 bereitstellt.
Gemäß dieser Ausführungsform wird der Steuerabschnitt 19 einschließlich seiner Unterabschnitte 28, 29, 38 durch ein einzelnes Stück Hardware wie einen Mikrocontroller oder ein FPGA implementiert.
Wenngleich in 1 der Einfachheit halber nicht dargestellt, umfasst die Antriebsvorrichtung 1 ein Getriebe, das mechanisch mit der Welle 5 gekoppelt ist. Das Getriebe verbindet die Welle der elektrischen Maschine über mehrere Zahnräder mit einer Radnabe. Die elektrische Maschine 2, die Temperaturbestimmungsvorrichtung 12 und die Leistungswandlervorrichtung 14 sowie das Getriebe sind in einem integralen Gehäuse angeordnet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Temperatursensor am Rotor 4 angeordnet und die Temperaturbestimmungsvorrichtung 12 ist so konfiguriert, dass sie die Sensorsignale als Temperaturinformation 13 bereitstellt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform handelt es sich bei den Schaltelementen 24 um Feldeffekttransistoren mit isoliertem Gate (IGFET), wie z.B. Siliciumcarbid-basierte Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren (SiC-MOSFET) oder Galliumnitrid-basierte Feldeffekttransistoren (GaN-FET).
Anstelle eines Auswertens einer arithmetischen Funktion zur Bestimmung des Sollwertepaares $i_{d}^{*}, i_{q}^{*}$
für weitere Temperaturen ϑ > ϑ_thr verwendet gemäß einer weiteren Ausführungsform die Leistungswandlervorrichtung 14 bzw. der Bestimmungsunterabschnitt 38 eine Prüftabelle, die Sollwertepaare $i_{d}^{*}, i_{q}^{*}$
bestimmten Intervallen des gewünschten Drehmoments T* und der Temperatur ϑ des Rotors 4 zuordnet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden die Unterabschnitte 28, 29, 38 des Steuerabschnitts 19 durch mehrere und/oder verteilte Hardware-Elemente realisiert, die physisch miteinander verbunden sind.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform entfällt der Rotorpositionssensor 10 und der Transformationswinkel 11a wird vom Steuerunterabschnitt 29 auf Grundlage interner Daten, also sensorlos, bestimmt.
4 ist ein Blockdiagramm einer Ausführungsform eines Elektrofahrzeugs 100.
Das Elektrofahrzeug 100 umfasst eine Antriebsvorrichtung 1 gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen, die zum Antreiben des Elektrofahrzeugs 100 konfiguriert ist. Das Elektrofahrzeug 100 umfasst ferner eine Steuervorrichtung 101, die so konfiguriert ist, dass sie den Drehmomentbefehl 15 an den Eingang 16 der Antriebsvorrichtung 1 bereitstellt. Die Steuervorrichtung 101 kann dabei so konfiguriert sein, dass sie eine Position eines Gaspedals 102 des Elektrofahrzeugs 100 auswertet und den Drehmomentbefehl in Abhängigkeit von der Position bereitstellt. Ferner umfasst das Fahrzeug 100 die Gleichspannungsquelle 21, die mit der DC-Verbindung 20 der Antriebsvorrichtung 1 verbunden ist.
Das Elektrofahrzeug 100 umfasst Räder 103, die direkt oder indirekt, z.B. über ein Getriebe, mit der Antriebsvorrichtung 1 gekoppelt sind, um die Räder 103 zu drehen.
Bei dem Elektrofahrzeug 100 handelt es sich gemäß der Ausführungsform um ein batteriebetriebenes Elektrofahrzeug (battery electric vehicle, BEV). Alternativ kann das Elektrofahrzeug 100 zusätzlich einen Verbrennungsmotor umfassen, wodurch ein Hybridfahrzeug entsteht. Ferner kann das Elektrofahrzeug 100 eine Brennstoffzelle als Gleichspannungsquelle 21 zur Versorgung der Leistungswandlervorrichtung 1 umfassen.
5 ist ein Flussdiagramm einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Betreiben einer Antriebsvorrichtung 1 in einem Elektrofahrzeug 100 wie dem zuvor beschriebenen Fahrzeug 100.
Das Verfahren umfasst in einem Schritt S10 durch die Temperaturbestimmungsvorrichtung 12 erfolgendes Bestimmen der Temperaturinformation 13, die für die Temperatur des Rotors 4 repräsentativ ist.
Das Verfahren umfasst in einem weiteren Schritt S20 am Eingang 16 der Leistungswandlervorrichtung 14 erfolgendes Empfangen des Drehmomentbefehls 15, der das gewünschte, vom Rotor 4 bereitzustellende Drehmoment T* darstellt.
Das Verfahren umfasst in einem optionalen weiteren Schritt S30 durch den Rotorpositionssensor 10 erfolgendes Bestimmen einer Rotorwinkelinformation 11, die eine Winkelposition φ des Rotors 4 darstellt.
Das Verfahren umfasst in einem weiteren Schritt S40 durch den Strommessabschnitt 18 erfolgendes Bestimmen einer Strominformation 26, die den Mehrphasenstrom i darstellt.
Das Verfahren umfasst in einem weiteren Schritt S50 durch die Leistungswandlervorrichtung 14, insbesondere durch den Steuerabschnitt 19 bzw. dessen Bestimmungsunterabschnitt 38, erfolgendes Bestimmen eines Paares von Sollwerten $i_{d}^{*}, i_{q}^{*}$
für die d-Komponente und die q-Komponente, die einem der Betriebspunkte entsprechen, der dem gewünschten Drehmoment T* zugeordnet ist, wobei bei Empfangen des ersten Informationszustandes das Sollwertepaar $i_{d}^{*},$
$i_{q}^{*}$
gemäß dem ersten Betriebsmodus bestimmt wird und bei Empfangen des zweiten Informationszustandes das Sollwertepaar $i_{d}^{*}, i_{q}^{*}$
gemäß dem zweiten Betriebsmodus bestimmt wird, in dem der Sollwert $i_{d}^{*}$
für die d-Komponente einen höheren Wert aufweist als der Sollwert $i_{q}^{*}$
für die d-Komponente, der im ersten Betriebsmodus bei dem gewünschten Drehmoment T* bestimmt wird, und in dem der Sollwert $i_{q}^{*}$
für die q-Komponente einen niedrigeren Wert aufweist als der Sollwert $i_{q}^{*}$
für die q-Komponente, der im ersten Betriebsmodus bei dem gewünschten Drehmoment bestimmt wird.
Schritt S50 umfasst in einem Teilschritt S51 durch die Leistungswandlervorrichtung 14, insbesondere durch den Steuerabschnitt 19 bzw. dessen Bestimmungsunterabschnitt 38, erfolgendes Auswerten einer Bedingung, gemäß der die Temperatur des Rotors 4 den vorbestimmten Temperaturschwellenwert erreicht oder überschreitet, der höher als die erste Temperatur und niedriger als die zweite Temperatur ist.
Das Verfahren zweigt ab in einen Teilschritt S52 von Schritt S50, wenn die Bedingung nicht erfüllt ist, und in einen Teilschritt S53 von Schritt S50, wenn die Bedingung erfüllt ist. Gemäß Teilschritt S52 wird die Leistungswandlervorrichtung 14 gemäß dem ersten Betriebsmodus betrieben, wie in Bezug auf die Ausführungsformen der Antriebsvorrichtung 1 beschrieben ist. Gemäß Teilschritt S53 wird die Leistungswandlervorrichtung 14 gemäß dem zweiten Betriebsmodus betrieben, wie in Bezug auf die Ausführungsformen der Antriebsvorrichtung 1 beschrieben ist.
Das Verfahren umfasst ferner einen Schritt S60 im Anschluss an Schritt S50 oder die Teilschritte S52 bzw. S53. Schritt S60 umfasst durch die Leistungswandlervorrichtung 14 erfolgendes Erzeugen des Mehrphasenstroms i in Abhängigkeit von dem Sollwertepaar $i_{d}^{*}, i_{q}^{*} .$
Schritt S60 umfasst in einem Teilschritt S61 durch den Steuerabschnitt 19 erfolgendes Erzeugen von Schaltsignalen 27 zum Ein- und Ausschalten der Schaltelemente 24 des Leistungsabschnitts 17 in Abhängigkeit von der Rotorwinkelinformation 11, der Strominformation 26 und dem Sollwertepaar $i_{d}^{*}, i_{q}^{*} .$
Der Teilschritt S61 umfasst durch den Reglerunterabschnitt 29 erfolgendes Bestimmen eines Transformationswinkels 11a, insbesondere auf Grundlage der Rotorwinkelinformation 11 oder auf Grundlage interner Daten. Ferner umfasst der Teilschritt S61 durch den Transformationsunterabschnitt 28 erfolgendes Transformieren der Strominformation 26 und des Transformationswinkels 11a in einen d-Strom-Ist-Wert i_d und in einen q-Strom-Ist-Wert i_q und durch den Reglerunterabschnitt 29 erfolgendes Erzeugen der Schaltsignale 27 in Abhängigkeit von dem Sollwertepaar $i_{d}^{*}, i_{q}^{*},$
dem d-Strom-Ist-Wert i_d, dem q-Strom-Ist-Wert i_q und dem Transformationswinkel 11a.
Ferner umfasst der Schritt S60 in einem Teilschritt S62 durch den Leistungsabschnitt 17 bzw. dessen Inverterschaltung 23 erfolgendes Erzeugen des Mehrphasenstroms i in Abhängigkeit von den Schaltsignalen 27.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 5498945 A [0003]

Claims

Antriebsvorrichtung (1) für ein Elektrofahrzeug (100), umfassend: - eine elektrische Maschine (2) mit einem Stator (3) und mit einem relativ zum Stator (3) drehbar angeordneten Rotor (4); - eine Temperaturbestimmungsvorrichtung (12), die so konfiguriert ist, dass sie eine Temperaturinformation (13) bestimmt, die für eine Temperatur (ϑ) des Rotors (4) repräsentativ ist, wobei die Temperaturinformation (13) mindestens zwei Informationszustände aufweist, wobei ein erster der Informationszustände repräsentativ für eine erste Temperatur ist und ein zweiter der Informationszustände repräsentativ für eine zweite Temperatur ist, die höher als die erste Temperatur ist; und - eine Leistungswandlervorrichtung (14), die so konfiguriert ist, dass sie einen Mehrphasenstrom (i) an den Stator (3) bereitstellt, einen Eingang (16) für einen Drehmomentbefehl (15) aufweist, der ein vom Rotor (4) bereitzustellendes gewünschtes Drehmoment (T*) darstellt, und die gemäß einem ersten Betriebsmodus und gemäß einem zweiten Betriebsmodus betreibbar ist, wobei der Mehrphasenstrom (i) durch einen Raumvektor mit einer d-Komponente und einer q-Komponente in einem rotorflussorientierten Koordinatensystem darstellbar ist; wobei die elektrische Maschine (2) Maschinencharakteristiken aufweist, gemäß denen ein Wert eines vom Rotor (4) gelieferten Drehmoments (T) jedem von mehreren Betriebspunkten zugeordnet wird, wobei jeder Betriebspunkt ein Paar von Werten der d-Komponente und der q-Komponente ist, wobei die Leistungswandlervorrichtung (14) so konfiguriert ist, dass sie den Drehmomentbefehl (15) empfängt und ein Paar von Sollwerten $(i_{d}^{*}, i_{q}^{*})$
für die d-Komponente und die q-Komponente bestimmt, die einem der Betriebspunkte entsprechen, der dem gewünschten Drehmoment (T*) zugeordnet ist, wobei bei Empfangen des ersten Informationszustandes das Sollwertepaar $(i_{d}^{*}, i_{q}^{*})$
gemäß dem ersten Betriebsmodus bestimmt wird und bei Empfangen des zweiten Informationszustandes das Sollwertepaar $(i_{d}^{*}, i_{q}^{*})$
gemäß dem zweiten Betriebsmodus bestimmt wird, in dem der Sollwert $(i_{d}^{*})$
für die d-Komponente einen höheren Wert aufweist als der im ersten Betriebsmodus bei dem gewünschten Drehmoment (T*) bestimmte Sollwert $(i_{d}^{*})$
für die d-Komponente und in dem der Sollwert $(i_{q}^{*})$
für die q-Komponente einen niedrigeren Wert aufweist als der im ersten Betriebsmodus bei dem gewünschten Drehmoment (T*) bestimmte Sollwert $(i_{q}^{*})$
für die q-Komponente, wobei die Leistungswandlervorrichtung (14) ferner so konfiguriert ist, dass sie den Mehrphasenstrom in Abhängigkeit von dem Sollwertepaar $(i_{d}^{*}, i_{q}^{*})$
erzeugt.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Maschinencharakteristiken MTPC-Betriebspunkte (30) aufweisen, die einem entsprechenden Wert des Drehmoments (T) zugeordnet sind.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei im zweiten Betriebszustand der Sollwert $(i_{d}^{*})$
für die d-Komponente einen höheren Wert aufweist als die d-Komponente des MTPC-Betriebspunkts (30), der dem gewünschten Drehmoment (T*) zugeordnet ist, und/oder der Sollwert für die q-Komponente $(i_{q}^{*})$
einen niedrigeren Wert aufweist als die q-Komponente des MTPC-Betriebspunkts (30), der dem gewünschten Drehmoment (T*) zugeordnet ist.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei im ersten Betriebsmodus das Sollwertepaar $(i_{d}^{*}, i_{q}^{*})$
dem MTPC-Betriebspunkt (30) entspricht, der dem gewünschten Drehmoment (T*) zugeordnet ist.
Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die MTPC-Betriebspunkte (30) diejenigen Betriebspunkte umfassen, bei denen das Drehmoment (T) für einen jeweiligen Absolutwert des Raumvektors maximal ist.
Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Leistungswandlervorrichtung (14) ferner so konfiguriert ist, dass sie eine Bedingung auswertet, gemäß der die Temperatur (ϑ) des Rotors (4) einen vorbestimmten Temperaturschwellenwert erreicht oder überschreitet, der höher als die erste Temperatur und niedriger als die zweite Temperatur ist, und gemäß dem ersten Betriebsmodus arbeitet, wenn die Bedingung nicht erfüllt ist, und/oder gemäß dem zweiten Betriebsmodus arbeitet, wenn die Bedingung erfüllt ist.
Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei im zweiten Betriebsmodus bei Empfangen eines Informationszustandes, der eine Temperatur (ϑ) des Rotors (4) repräsentiert, die höher ist als die zweite Temperatur, der Sollwert $(i_{d}^{*})$
für die d-Komponente mit einem höheren Wert und der Sollwert $(i_{q}^{*})$
für die q-Komponente mit einem niedrigeren Wert als bei Empfangen des zweiten Informationszustandes bestimmt wird und/oder bei Empfangen eines Informationszustandes, der eine Temperatur (ϑ) des Rotors (4) repräsentiert, die niedriger als die zweite Temperatur und höher als die erste Temperatur ist, der Sollwert für die d-Komponente $(i_{d}^{*})$
mit einem niedrigeren Wert und der Sollwert für die q-Komponente $(i_{q}^{*})$
mit einem höheren Wert als bei Empfangen des zweiten Informationszustandes bestimmt wird.
Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei im zweiten Betriebsmodus das Sollwertepaar $(i_{d}^{*}, i_{q}^{*})$
innerhalb eines vorbestimmten Betriebsbereichs (37) der Maschinencharakteristiken liegt.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 8, wobei der Betriebsbereich (37) so gewählt ist, dass ein Wirkungsgradmaß für alle Betriebspunkte innerhalb des Betriebsbereichs ein Maximum des Wirkungsgradmaßes, das demselben Drehmoment (T) wie der jeweilige Betriebspunkt zugeordnet ist, um nicht mehr als 10 Prozent, bevorzugt 5 Prozent, besonders bevorzugt 2 Prozent nicht unterschreitet.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 9, wobei es sich bei dem Wirkungsgradmaß um ein Verhältnis zwischen einer mechanischen Ausgangsleistung der elektrischen Maschine und einer elektrischen Eingangsleistung der elektrischen Maschine (2) handelt.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 8 bis 10, wobei der Betriebsbereich (37) durch eine Kombination der d-Komponente und der q-Komponente und/oder durch ein vordefiniertes Maximum des Absolutwertes des Raumvektors begrenzt ist.
Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Temperaturbestimmungsvorrichtung (12) einen Temperatursensor umfasst, der so konfiguriert ist, dass er Sensorsignale liefert, - der Temperatursensor am Rotor (4) angeordnet ist, wobei die Temperaturbestimmungsvorrichtung (12) so konfiguriert ist, dass sie die Sensorsignale als Temperaturinformation (13) bereitstellt, oder - wobei der Temperatursensor an der elektrischen Maschine (2), bevorzugt am Stator (4), angeordnet ist, wobei die Temperaturbestimmungsvorrichtung (12) so konfiguriert ist, dass sie die Temperatur (ϑ) des Rotors (4) auf Grundlage der Sensorsignale und eines thermischen Modells der elektrischen Maschine (2) schätzt.
Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei es sich bei der elektrischen Maschine (2) um einen Induktionsmotor handelt.
Elektrofahrzeug (100), umfassend eine Antriebsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Antriebsvorrichtung (1) zum Antreiben des Elektrofahrzeugs (100) konfiguriert ist.
Verfahren zum Betreiben einer Antriebsvorrichtung (1) in einem Elektrofahrzeug (100), wobei die Antriebsvorrichtung (1) umfasst: eine elektrische Maschine (2) mit einem Stator (3) und mit einem relativ zum Stator (3) drehbar angeordneten Rotor (4); eine Temperaturbestimmungsvorrichtung (12); und eine Leistungswandlervorrichtung (14), die so konfiguriert ist, dass sie einen Mehrphasenstrom (i) an den Stator (3) bereitstellt, einen Eingang (16) aufweist und gemäß einem ersten Betriebsmodus und einem zweiten Betriebsmodus betreibbar ist; wobei der Mehrphasenstrom (i) durch einen Raumvektor mit einer d-Komponente und einer q-Komponente in einem rotorflussorientierten Koordinatensystem darstellbar ist; wobei die elektrische Maschine (2) Maschinencharakteristiken aufweist, gemäß denen ein Wert eines Drehmoments (T), das durch den Rotor (4) bereitgestellt wird, jedem von mehreren Betriebspunkten zugeordnet wird, wobei jeder Betriebspunkt ein Paar von Werten der d-Komponente und der q-Komponente ist; wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: - durch die Temperaturbestimmungsvorrichtung (12) erfolgendes Bestimmen einer Temperaturinformation (13), die für eine Temperatur (ϑ) des Rotors (4) repräsentativ ist, wobei die Temperaturinformation (13) mindestens zwei Informationszustände aufweist, wobei ein erster der Informationszustände repräsentativ für eine erste Temperatur ist und ein zweiter der Informationszustände repräsentativ für eine zweite Temperatur ist, die höher als die erste Temperatur ist; - am Eingang (16) der Leistungswandlervorrichtung (14) erfolgendes Empfangen eines Drehmomentbefehls (15), der ein gewünschtes, vom Rotor (4) bereitzustellendes Drehmoment (T*) darstellt; - durch die Leistungswandlervorrichtung (14) erfolgendes Bestimmen eines Paares von Sollwerten $(i_{d}^{*}, i_{q}^{*})$
für die d-Komponente und die q-Komponente, die einem der Betriebspunkte entsprechen, der dem gewünschten Drehmoment (T*) zugeordnet ist, wobei bei Empfangen des ersten Informationszustandes das Sollwertepaar $\pm i_{d}^{*}, i_{q}^{*}$
gemäß dem ersten Betriebsmodus bestimmt wird und bei Empfangen des zweiten Informationszustandes das Sollwertepaar $(i_{d}^{*}, i_{q}^{*})$
gemäß dem zweiten Betriebsmodus bestimmt wird, in dem der Sollwert $(i_{d}^{*})$
für die d-Komponente einen höheren Wert aufweist als der im ersten Betriebsmodus bei dem gewünschten Drehmoment (T*) bestimmte Sollwert für die d-Komponente $(i_{d}^{*})$
und in dem der Sollwert für die q-Komponente $(i_{q}^{*})$
einen kleineren Wert aufweist als der im ersten Betriebsmodus bei dem gewünschten Drehmoment (T*) bestimmte Sollwert für die q-Komponente $(i_{q}^{*});$
und - durch die Leistungswandlervorrichtung (14) erfolgendes Erzeugen des Mehrphasenstroms (i) in Abhängigkeit von dem Sollwertepaar $i_{d}^{*}, i_{q}^{*} .$