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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung des Betriebs einer elektrischen Maschine, insbesondere einer elektrischen Maschine eines Kraftfahrzeugs, wobei die elektrische Maschine zur Erzeugung von Drehmoment basierend auf Wechselstrom gesteuert wird, der mittels einer Steuerungseinrichtung aus einem durch einen elektrischen Energiespeicher bereitgestellten Gleichstrom erzeugt wird.
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Verfahren zur Steuerung des Betriebs elektrischer Maschinen, zum Beispiel elektrische Maschinen in Kraftfahrzeugen, sind grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt. Üblicherweise wird, um mittels der elektrischen Maschine ein Drehmoment stellen zu können, die elektrische Maschine mittels eines Wechselstroms bzw. AC-Stroms betrieben. Beispielsweise in Kraftfahrzeugen sind üblicherweise elektrische Energiespeicher bereitgestellt, die einen Gleichstrom zur Verfügung stellen können, um Energie für den Betrieb der elektrischen Maschine zur Verfügung zu stellen. Entsprechend ist bei der elektrischen Anordnung in dem Kraftfahrzeug eine Steuerungseinrichtung vorgesehen, beispielsweise ein Inverter bzw. Wechselrichter, der den bereitgestellten Gleichstrom in für die aktuelle Betriebssituation benötigte Wechselströme umwandelt bzw. aus dem bereitgestellten Gleichstrom einen benötigten Wechselstrom erzeugt.
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Ferner ist aus dem Stand der Technik bekannt, dass das Erzeugen des Wechselstroms aus dem Gleichstrom negative Effekte mit sich bringen kann, beispielsweise die Erzeugung von Oberwellen, die zum Beispiel (mechanische) Schwingungen erzeugen können, die sich negativ auf den Komfort sowie die Lebensdauer von Komponenten des Kraftfahrzeugs auswirken können. Zudem kann die Erzeugung der Wechselströme eine Auswirkung auf den bereitgestellten Gleichstrom bzw. den bereitstellenden Energiespeicher besitzen, nämlich den Gleichstrom mit einer Welligkeit bzw. einem sogenannten „DC-Ripple“ beaufschlagen, welche Welligkeit ebenfalls negative Auswirkungen, beispielsweise auf den elektrischen Energiespeicher, besitzen kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein demgegenüber verbessertes Verfahren zur Steuerung des Betriebs einer elektrischen Maschine anzugeben.
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Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Wie beschrieben, betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Steuerung des Betriebs einer elektrischen Maschine, im Speziellen einer elektrischen Maschine eines Kraftfahrzeugs. Die elektrische Maschine kann zum Beispiel in eine elektrische Anordnung eingebunden sein, sodass für den Betrieb der elektrischen Maschine seitens eines elektrischen Energiespeichers elektrische Energie bereitgestellt wird, insbesondere in Form von bereitgestelltem Gleichstrom. Die elektrische Anordnung kann ferner eine Steuerungseinrichtung für die Steuerung des Betriebs der elektrischen Maschine vorsehen. Die Steuerungseinrichtung kann aus dem bereitgestellten Gleichstrom Wechselstrom erzeugen, der der elektrischen Maschine zugeführt werden kann, um die elektrische Maschine zu betreiben, insbesondere Drehmoment zu erzeugen, beispielsweise um ein Kraftfahrzeug anzutreiben.
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Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass dem Wechselstrom ein in Abhängigkeit eines aktuellen Betriebspunkts der elektrischen Maschine bestimmter Funktionsstrom aufgeprägt wird, welcher Funktionsstrom eine Welligkeit des Gleichstroms reduziert. Mit anderen Worten wird seitens der Steuerungseinrichtung nicht ausschließlich derjenige Wechselstrom erzeugt und der elektrischen Maschine zugeführt, der für den Betrieb der elektrischen Maschine in dem aktuellen Betriebspunkt erforderlich ist, beispielsweise derjenige Wechselstrom, der zum Stellen eines bestimmten Drehmoments erforderlich wäre. Stattdessen schlägt die Erfindung vor, zusätzlich zu dem zuvor beschriebenen Wechselstrom, der für die Erfüllung bzw. das Erreichen des aktuellen Betriebspunkt erforderlich ist, zusätzlich einen Funktionsstrom zu erzeugen. Der Funktionsstrom ist dabei derart gewählt, dass die Welligkeit des Gleichstroms reduziert wird.
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Mit anderen Worten würde das Betreiben der elektrischen Maschine durch Erzeugen des Wechselstroms für den aktuellen Betriebspunkt eine definierte Welligkeit des Gleichstroms erzeugen. Durch zusätzliches Aufprägen des Funktionsstroms, d.h., das Erzeugen des Wechselstroms und zusätzlich des Funktionsstroms wird die Welligkeit des Gleichstroms gegenüber einem Betrieb der elektrischen Maschine bei ausschließlicher Erzeugung des Wechselstroms reduziert. Die entsprechenden Komponenten der elektrischen Maschine bzw. im Allgemeinen der elektrischen Anordnung oder des Kraftfahrzeugs können dadurch vor einer verstärkten Beanspruchung bzw. vorzeitigen Beschädigung verbessert geschützt werden, da die Welligkeit des Gleichstroms gegenüber einem Betriebszustand ohne erzeugtem Funktionsstrom reduziert werden kann.
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Mit anderen Worten wird der Funktionsstrom gezielt erzeugt, um die Welligkeit des Gleichstroms zu reduzieren, d.h. das Entstehen von sogenannten DC-Ripples zu dämpfen. Der Funktionsstrom kann mehrere Funktionsparameter aufweisen, die in Abhängigkeit des aktuellen Betriebspunkts eingestellt bzw. verändert werden können, um für den aktuellen Betriebspunkt, beispielsweise ein Betrieb der elektrischen Maschine bei einer bestimmten Drehzahl bzw. einem bestimmten gestellten Drehmoment, eine möglichst optimale Reduzierung der Welligkeit zu erreichen. Das Erzeugen des Wechselstroms und des Funktionsstroms kann seitens der Steuerungseinrichtung erfolgen.
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Wie beschrieben, kann der Funktionsstrom grundsätzlich anhand wenigstens eines Funktionsparameters bzw. mehrerer Funktionsparameter definiert sein. Nach einer Ausgestaltung des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass für wenigstens einen Betriebspunkt ein Funktionsstrom mit einem definierten Funktionsparameter erzeugt wird, insbesondere für wenigstens zwei Betriebspunkte zwei Funktionsströme mit unterschiedlichen Funktionsparametern erzeugt werden. Als Funktionsparameter kommen grundsätzlich verschiedene, insbesondere elektrische, Parameter des Funktionsstroms infrage, beispielsweise eine Frequenz, eine Amplitude, eine Phasenverschiebung in Bezug auf den erzeugten Wechselstrom, Gleichstromparameter des Gleichstroms, beispielsweise die Welligkeit des Gleichstroms oder ein Peak bzw. eine maximale Amplitude des Gleichstroms. Im Speziellen können für unterschiedliche Betriebspunkte der elektrischen Maschine unterschiedliche Funktionsströme erzeugt werden, sodass im jeweiligen Betriebspunkt der elektrischen Maschine derjenige Funktionsstrom zusätzlich zu dem Wechselstrom aufgeprägt werden kann, der eine bestmögliche Reduzierung der Welligkeit des Gleichstroms erreicht.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass ein Funktionsparametersatz für wenigstens einen Betriebspunkt durch Variieren wenigstens eines Funktionsparameters, insbesondere Variieren der Phase und/oder der Amplitude des Funktionsstroms, basierend auf einer Erfassung des Gleichstroms und/oder der Welligkeit des Gleichstroms und/oder wenigstens eines Schwingungsparameters festgelegt wird. Gemäß der beschriebenen Ausgestaltung kann eine Festlegung eines Funktionsparametersatzes, umfassend wenigstens einen Funktionsparameter, insbesondere mehrere Funktionsparameter, dadurch festgelegt werden, dass wenigstens einer der Funktionsparameter variiert wird und die Auswirkungen des Funktionsparameters erfasst wird.
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Beispielsweise kann erfasst werden, welche Auswirkungen das Variieren des wenigstens einen Funktionsparameters auf den Gleichstrom bzw. die Welligkeit des Gleichstroms oder wenigstens einen Schwingungsparameter besitzt. Dadurch kann beispielsweise die Phase und/oder die Amplitude des Funktionsstroms so variiert werden, dass ein möglichst optimaler Gleichstrom für den Betriebspunkt realisiert wird. Zum Beispiel kann in dem Betriebspunkt eine möglichst geringe Welligkeit des Gleichstroms erreicht werden. Alternativ ist es ebenso möglich, wenigstens einen mechanischen Schwingungsparameter, beispielsweise eine Beschleunigung einer Komponente des Kraftfahrzeugs, zu erfassen und diese bestmöglich zu reduzieren, sodass der Betrieb der elektrischen Maschine in den Betriebspunkt möglichst wenig (mechanische) Schwingungen, beispielsweise keine akustischen Auffälligkeiten erzeugt.
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Das Verfahren kann ferner dahingehend weitergebildet werden, dass zur Ermittlung eines Funktionsparametersatzes in einem Bewertungsdurchlauf ein Funktionsstrom mit einer ersten Amplitude erzeugt und die Phase des Funktionsstroms in dem Bewertungsdurchlauf verändert wird, wobei eine Phase in Abhängigkeit von einer Erfassung des Gleichstroms und/oder der Welligkeit des Gleichstroms festgelegt und die Amplitude auf eine zweite Amplitude erhöht wird. Die Ausgestaltung schlägt somit einen Bewertungsdurchlauf vor, in dem die Phase des Funktionsstroms zunächst bei einer ersten Amplitude variiert werden kann, welche erste Amplitude eine gegenüber einem regulären Betrieb reduzierte Amplitude des Funktionsstroms sein kann. Mit anderen Worten wird zunächst mit einer vergleichsweise geringen Amplitude die Phase des Funktionsstroms variiert, um die Phase des Funktionsstroms so einzustellen, dass der Funktionsstrom eine möglichst optimale Veränderung des Gleichstroms bzw. eine Reduzierung der Welligkeit des Gleichstroms erreicht. Anschließend kann die Amplitude des Funktionsstroms auf eine zweite Amplitude erhöht werden.
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Der Gleichstrom und/oder die Welligkeit des Gleichstroms können in einem Betriebszustand der elektrischen Maschine erfasst werden, wobei wenigstens ein Funktionsparameter des Funktionsstroms in Abhängigkeit von dem erfassten Gleichstrom und/oder der erfassten Welligkeit des Gleichstroms festgelegt wird. Nach dieser Ausgestaltung kann in einem Betrieb der elektrischen Maschine, beispielsweise in einem Fahrbetrieb einer einem Kraftfahrzeug zugeordneten elektrischen Maschine, ein Parameter des Gleichstroms bzw. die Welligkeit des Gleichstroms erfasst werden. Anschließend kann der wenigstens eine Funktionsparameter des Funktionsstroms in Abhängigkeit von dem erfassten elektrischen Parameter des Gleichstroms und/oder von der erfassten Welligkeit des Gleichstroms festgelegt werden. Die Ausgestaltung ermöglicht somit, dass in einem Betrieb der elektrischen Maschine eine möglichst optimale Reduzierung der Welligkeit des Gleichstroms erreicht werden kann. Beispielsweise können DC-Ripple aktiv erfasst werden, d.h., dass Abweichungen des Gleichstroms von einer Sollform erfasst werden können. Die Parameter des Funktionsstroms können anschließend so verändert werden, dass eine möglichst optimale Reduzierung der Welligkeit bzw. Anpassung des Gleichstroms erreicht werden kann.
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Zusätzlich kann wenigstens ein Schwingungsparameter, der beispielsweise das akustische Verhalten beschreibt, erfasst werden. Beispielsweise kann ein Kompromiss aus einer Reduzierung der mechanischen Schwingungen zur Verbesserung der Akustik und einer Reduzierung der Welligkeit des Gleichstroms eingestellt werden. Wie beschrieben, kann der wenigstens eine Schwingungsparameter durch einen geeigneten Schwingungssensor, zum Beispiel einen Beschleunigungssensor oder mehrere Beschleunigungssensoren, erfasst werden. Zur Erfassung des elektrischen Parameters des Gleichstroms bzw. des Gleichstroms selbst oder der Welligkeit des Gleichstroms kann ebenfalls wenigstens ein geeigneter Sensor vorgesehen sein.
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Ebenso kann der Gleichstrom und/oder die Welligkeit des Gleichstroms und ein Schwingungszustand der elektrischen Maschine in einem Prüfzustand der elektrischen Maschine, insbesondere auf einem Prüfstand, erfasst werden und wenigstens ein Funktionsparameter des Funktionsstroms in Abhängigkeit von dem erfassten Gleichstrom und/oder der erfassten Welligkeit des Gleichstroms und dem Schwingungszustand festgelegt werden. Hierbei kann die elektrische Maschine auf einem Prüfstand, zum Beispiel im Rahmen einer sogenannten „end-of-line“-Prüfung getestet bzw. bewertet werden. Auf dem Prüfstand kann zum Beispiel der Gleichstrom erfasst werden, der aus dem elektrischen Energiespeicher bzw. aus einer dem Prüfstand zugeordneten elektrischen Energiequelle von der Steuerungseinrichtung bzw. der elektrischen Maschine abgerufen wird. Im Speziellen kann die Welligkeit des Gleichstroms direkt erfasst bzw. aus dem wenigstens einen elektrischen Parameter ermittelt werden.
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Ebenso kann der Schwingungszustand der elektrischen Maschine erfasst werden, beispielsweise mittels geeigneter Schwingungssensoren bzw. Beschleunigungssensoren. Anschließend kann der Funktionsparameter des Funktionsstroms bzw. ein Funktionsparametersatz des Funktionsstroms mit mehreren Funktionsparametern so eingestellt werden, dass der Gleichstrom die gewünschte Form annimmt, insbesondere so dass die Welligkeit des Gleichstroms reduziert wird. Hierbei kann insbesondere ein geeigneter Kompromiss aus einer Reduzierung der Welligkeit des Gleichstroms und eine Reduzierung von auftretenden mechanischen Schwingungen bzw. dem Schwingungszustand der elektrischen Maschine erreicht werden.
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Das beschriebene Verfahren kann für verschiedene Betriebspunkte durchgeführt werden, die anschließend, beispielsweise in der Steuerungseinrichtung, hinterlegt werden können. Die einzelnen Betriebspunkte können über mehrere Betriebsparameter definiert sein, zum Beispiel die Drehzahl und/oder das Drehmoment. Ebenso können elektrische Parameter, beispielsweise ein d-Strom und/oder q-Strom bzw. die Amplitude des Stroms, eine Phasenverschiebung und weitere Betriebsparameter erfasst bzw. zusammen mit den jeweiligen Funktionsparametern für einen bestimmten Betriebspunkt hinterlegt werden. Die daraus definierten Funktionsströme für die einzelnen Betriebspunkte können anschließend der Steuerungseinrichtung übergeben werden. Wird die elektrische Maschine anschließend im Betrieb in einem der Betriebspunkte betrieben, können die entsprechenden Funktionsströme aufgeprägt werden, um die Welligkeit des DC-Stroms zu reduzieren.
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Ferner kann bei dem Verfahren vorgesehen sein, dass wenigstens ein Funktionsparameter des Funktionsstroms modellbasiert festgelegt wird. Dadurch kann auf ein aktives Erfassen verzichtet werden, d.h. insbesondere, dass der Gleichstrom bzw. die Welligkeit des Gleichstroms nicht erfasst werden muss, sondern modellbasiert ausgegeben werden kann. Dabei kann für die elektrische Anordnung oder die elektrische Maschine ein Modell bereitgestellt werden, das dazu ausgebildet ist, für einen aktuellen Betriebszustand die zu erwartende Welligkeit des Gleichstroms auszugeben. Mit anderen Worten kann das Modell, insbesondere ein DC-Ripple-Modell, die DC-Ripple, d.h. die zu erwartende Welligkeit, für einen bestimmten, beispielsweise den aktuellen, Betriebszustand ausgeben.
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Entsprechend kann die Steuerungseinrichtung den Funktionsstroms so ausgeben und zusammen mit dem Wechselstrom der elektrischen Maschine einstellen, dass eine optimale Reduzierung der Welligkeit des DC-Stroms erreicht wird. Das Modell kann auf verschiedenen Parametern basieren, wobei eine Reduzierung oder eine Erweiterung des Detailgrads des Modells beliebig möglich ist, beispielsweise durch Reduzierung oder Erweiterung der Parameter. Mit anderen Worten können dem Modell eine beliebige Anzahl von Parametern bereitgestellt werden, die die elektrische Maschine bzw. die elektrische Anordnung betreffen. Derartige Maschinenparameter können beispielsweise Polpaarzahl, elektrische Parameter, beispielsweise die Spannung oder der Strom, ein Luftspalt, Verluste, zum Beispiel Kupferverluste, und dergleichen sein. Je nach Detailgrad des Modells können Betriebspunkte auch teilweise hinterlegt sein, das bedeutet, dass bei verschiedenen Betriebsparametern für das Modell verschiedene auszugebende Funktionsströme hinterlegt sein können.
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Der wenigstens eine Funktionsparameter des Funktionsstroms kann in Abhängigkeit wenigstens eines Schwingungsparameters einer mechanischen Schwingung der elektrischen Maschine festgelegt werden. Wie zuvor beschrieben, kann zusätzlich zu der Einstellung des elektrischen Parameters des Gleichstroms, insbesondere der Reduzierung der Welligkeit des Gleichstroms, auch Einfluss auf mechanische Schwingungen der elektrischen Maschine genommen werden. Dazu kann der Funktionsstrom zusätzlich in Abhängigkeit wenigstens eines Schwingungsparameters der elektrischen Maschine festgelegt werden. Im Speziellen kann somit ein Bestpunkt aus einem zu erwartenden Schwingungszustand bzw. einer zu erwartenden Akustik und einer Welligkeit des Gleichstroms erzielt werden. Zum Beispiel können sowohl die mechanischen Schwingungen der elektrischen Maschine im Betrieb als auch die auftretenden Ripple möglichst reduziert werden. Beispielsweise können mechanischen Schwingungen so reduziert werden, dass diese unterhalb eines Komfortkriteriums fallen. Ebenso kann für die Welligkeit des DC-Stroms ein Grenzwert definiert werden, unterhalb dem die Welligkeit eingestellt wird.
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Neben dem Verfahren betrifft die Erfindung eine Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Steuerungseinrichtung, einen zur Bereitstellung von Gleichstrom ausgebildeten elektrischen Energiespeicher und eine elektrische Maschine, wobei die Steuerungseinrichtung dazu ausgebildet ist, die elektrische Maschine zur Erzeugung von Drehmoment basierend auf aus dem Gleichstrom erzeugtem Wechselstrom zu steuern, wobei die Steuerungseinrichtung dazu ausgebildet ist, dem Wechselstrom einen in Abhängigkeit eines aktuellen Betriebspunkts der elektrischen Maschine bestimmten Funktionsstrom aufzuprägen, welcher Funktionsstrom eine Welligkeit des Gleichstroms reduziert. Ferner betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, umfassend eine solche Antriebsanordnung.
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Sämtliche Vorteile, Einzelheiten und Merkmale, die in Bezug auf das Verfahren beschrieben wurden, sind vollständig auf die Antriebsanordnung und das Kraftfahrzeug übertragbar. Das Verfahren kann insbesondere mit der Antriebsanordnung bzw. auf der Antriebsanordnung ausgeführt werden. Im Speziellen ist die Steuerungseinrichtung der Antriebsanordnung dazu ausgebildet, das zuvor beschriebene Verfahren auszuführen.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Fig. erläutert. Die Fig. ist eine schematische Darstellung und zeigt eine Prinzipdarstellung einer Antriebsanordnung.
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Die Fig. zeigt eine Prinzipdarstellung einer Antriebsanordnung 1, beispielsweise für ein Kraftfahrzeug. Ein entsprechendes Kraftfahrzeug kann somit die Antriebsanordnung 1 aufweisen. Die Antriebsanordnung 1 weist eine elektrische Maschine 2 auf, die beispielsweise als Traktionsantrieb für das Kraftfahrzeug ausgebildet ist bzw. als Traktionsantrieb in der Antriebsanordnung 1 verwendet wird. Das bedeutet insbesondere, dass die elektrische Maschine 2 zur Erzeugung von Drehmoment verwendet werden kann, welches Drehmoment beispielsweise für den Vortrieb des Kraftfahrzeugs verwendet werden kann. Die Antriebsanordnung 1 weist zudem eine Steuerungseinrichtung 3 auf, die beispielsweise als Wechselrichter bzw. Inverter ausgeführt sein kann. Die Steuerungseinrichtung 3 steuert den Betrieb der elektrischen Maschine 2 durch Erzeugung eines Wechselstroms. Mit anderen Worten kann die Steuerungseinrichtung 3 in Abhängigkeit eines aktuellen Betriebszustands bzw. Betriebspunkts der elektrischen Maschine 2 einen dementsprechenden Wechselstrom erzeugen und der elektrischen Maschine 2 zuführen.
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Zur Bereitstellung von Energie weist die Antriebsanordnung 1 einen elektrischen Energiespeicher 4 auf, der Gleichstrom bereitstellt. Mit anderen Worten kann die Steuerungseinrichtung 3 für die Erzeugung des Wechselstroms für die Steuerung der elektrischen Maschine 2 mit Gleichstrom aus dem elektrischen Energiespeicher 4 gespeist werden. Die Steuerungseinrichtung 3 ist ferner dazu ausgebildet, zusätzlich zu dem Wechselstrom einen Funktionsstrom zu erzeugen und der elektrischen Maschine 2 zuzuführen. Der Funktionsstrom ist dabei derart gewählt, dass eine Welligkeit des Gleichstroms bzw. des DC-Stroms, der von dem elektrischen Energiespeicher 4 bereitgestellt wird, gegenüber einem Betriebszustand der Antriebsanordnung 1, in dem nur der Wechselstrom erzeugt wird, reduziert wird.
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Mit anderen Worten betrifft der „Wechselstrom“ denjenigen Teil des Ausgabesignals der Steuerungseinrichtung 3 an die elektrische Maschine 2, der für das Erreichen des gewünschten Betriebszustands erforderlich ist, beispielsweise einen definierten Betriebspunkt der elektrischen Maschine 2 anzunehmen, der sich zum Beispiel aus einer bestimmten Drehzahl und/oder einem bestimmten Drehmoment definiert. Zusätzlich dazu wird der Funktionsstrom ausgegeben, der letztlich keinen Einfluss auf den Betriebszustand haben soll, jedoch die Welligkeit bzw. ein DC-Ripple im Gleichstrom, der von dem elektrischen Energiespeicher 4 bereitgestellt wird, reduziert.
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Der beschriebene Funktionsstrom kann grundsätzlich beliebig eingestellt werden, beispielsweise als beliebige Komponente oder Kombination des d-Stroms und/oder q-Stroms, zum Beispiel ausschließlich aus dem d-Strom oder dem q-Strom. Dazu kann die Steuerungseinrichtung 3 beispielsweise auch einen oder mehrere Funktionsparameter des Funktionsstroms einstellen, beispielsweise dessen Phase, Amplitude oder Frequenz. Wie beschrieben, kann für wenigstens einen Betriebspunkt der elektrischen Maschine 2 ein Funktionsstrom erzeugt werden. Im Speziellen können für wenigstens zwei Betriebspunkte zwei verschiedene Funktionsströme, d.h. Funktionsströme mit unterschiedlichen Funktionsparametern oder unterschiedlichen Funktionsparametersätzen, erzeugt werden. Hierbei kann grundsätzlich eine beliebige Anzahl von Betriebspunkten und/oder Anzahl an Funktionsströmen gebildet werden bzw. in der Steuerungseinrichtung 3 hinterlegt werden, sodass die Steuerungseinrichtung 3 dazu den passenden Funktionsstrom erzeugen und der elektrischen Maschine 2 zuführen kann.
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Um für einen Betriebspunkt den korrekten Funktionsstrom bzw. Funktionsparameter zu finden, kann beispielsweise wenigstens ein Funktionsparameter eines Funktionsparametersatzes des Funktionsstroms variiert werden, beispielsweise kann die Phase und/oder die Amplitude des Funktionsstroms variiert werden. Die Auswirkungen der Erzeugung des Funktionsstroms kann durch geeignete Sensoren erfasst werden. Zum Beispiel kann die Erfassung in einem Betrieb oder auf einem Prüfstand erfolgen. Die Antriebsanordnung 1 kann dazu mit verschiedenen Sensoren gekoppelt werden oder solche Sensoren aufweisen. Beispielhaft ist ein Stromsensor 5 dargestellt, der dazu ausgebildet ist, wenigstens einen elektrischen Parameter des Gleichstroms, beispielsweise den Gleichstroms selbst und/oder die Welligkeit des Gleichstroms zu erfassen. Dadurch lässt sich feststellen, ob das Aufprägen des Funktionsstroms zusätzlich zu dem Wechselstrom den gewünschten Effekt realisiert, das heißt, ob die Welligkeit des Gleichstroms durch den gestellten Funktionsstrom wie gewünscht reduziert wird.
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Optional kann ein Schwingungssensor 6 oder mehrere Schwingungssensoren, beispielsweise in Form eines Beschleunigungssensors, vorgesehen sein, die mit der elektrischen Maschine 2 gekoppelt werden können. Beispielsweise können derartige Schwingungssensoren 6 auf einem Prüfstand vorgesehen sein und in verschiedenen Betriebspunkt der elektrischen Maschine 2 ermitteln, welche mechanischen Schwingungen von der elektrischen Maschine 2 abgegeben bzw. angeregt werden. Die erzeugten Schwingungen können ebenfalls im Zusammenhang mit dem erzeugten Funktionsstrom ermittelt werden. Im Speziellen lässt sich ein Bestpunkt finden, an dem eine möglichst gute Reduzierung der Welligkeit des DC-Stroms und eine möglichst geringe Anregung von mechanischen Schwingungen bzw. Reduzierung mechanischer Schwingungen erreicht wird.
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Hierzu kann, beispielsweise auf einem Prüfstand oder in einem Betriebszustand der Antriebsanordnung 1, ein Bewertungsdurchlauf durchgeführt werden, bei dem ein Funktionsparametersatz für den Funktionsstrom für wenigstens einen Betriebspunkt ermittelt wird. Der Bewertungsdurchlauf kann für mehrere Betriebspunkte der elektrischen Maschine 2, beispielsweise verschiedene Drehzahlen und/oder Drehmomente wiederholt werden. Die Ergebnisse des Bewertungsdurchlaufs können in der Steuerungseinrichtung 3 hinterlegt werden und bei Einnehmen eines Betriebspunkt durch die elektrische Maschine 2 entsprechend abgerufen werden, sodass der für den Betriebspunkt hinterlegte Funktionsstrom eingestellt werden können.
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In dem Bewertungsdurchlauf kann der Funktionsstrom zunächst mit einer ersten Amplitude erzeugt werden, welche erste Amplitude vergleichsweise gering sein kann, um die Auswirkungen der Aufprägung des Funktionsstroms möglichst gering zu halten. Anschließend kann die Phase des Funktionsstroms in dem Bewertungsdurchlauf verändert werden und die Auswirkungen der Ausprägung des Funktionsstroms erfasst werden. Wie zuvor beschrieben, kann beispielsweise der wenigstens eine elektrische Parameter des Gleichstroms und/oder die Welligkeit des Gleichstroms erfasst werden. Ebenso kann erfasst werden, welche Änderungen bzw. Auswirkungen der Funktionsstrom auf den Schwingungszustand der elektrischen Maschine 2 besitzt. Ist ein geeigneter Funktionsparametersatz für den Funktionsstrom gefunden, kann für diesen Betriebspunkt die erste Amplitude auf eine zweite Amplitude erhöht oder abgesenkt werden, um den Effekt des Funktionsstroms zu verstärken bzw. die gewünschte Amplitude auszuwählen.
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Neben dem direkten Erfassen der Auswirkungen bzw. dem direkten Erfassen des Gleichstroms oder der Schwingungen durch den Stromsensor 5 bzw. dem Schwingungssensor 6, kann die Festlegung wenigstens eines Funktionsparameters des Funktionsstroms auch modellbasiert durchgeführt werden. Dazu kann auf der Steurungseinrichtung 3 ein Modell der Welligkeit des Gleichstroms hinterlegt sein. Für verschiedene Betriebszustände der elektrischen Maschine 2 kann das Modell somit die zu erwartende Welligkeit des Gleichstroms ausgeben, sodass die Steuerungseinrichtung 3 in der Lage ist, den wenigstens einen Funktionsparameter des Funktionsstroms so einzustellen, dass eine gewünschte Reduzierung der Welligkeit erreicht wird. Das hierin beschriebene Verfahren kann auf der Antriebsanordnung 1 ausgeführt werden. Die Beschreibung ist entsprechend übertragbar.
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Bezugszeichen
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- 1
- Antriebsanordnung
- 2
- elektrische Maschine
- 3
- Steuerungseinrichtung
- 4
- elektrischer Energiespeicher
- 5
- Stromsensor
- 6
- Schwingungssensor
