DE102023102252A1

DE102023102252A1 - Motorantriebsvorrichtung und -verfahren

Info

Publication number: DE102023102252A1
Application number: DE102023102252.0A
Authority: DE
Inventors: Han Geun Jang; Nae Chun PARK; In Ho Kim; Sang Cheol Shin; Choul Woo Jung
Original assignee: Hyundai Motor Co; Kia Corp
Current assignee: Hyundai Motor Co; Kia Corp
Priority date: 2022-07-26
Filing date: 2023-01-31
Publication date: 2024-02-01
Also published as: KR20240014856A; US20240039435A1; CN117458919A

Abstract

Eine Motorantriebsvorrichtung weist auf: einen ersten Motor (50) mit mehreren ersten Wicklungen (C1 bis C3), welche jeweils zu mehreren Phasen gehören, einen zweiten Motor (60) mit mehreren zweiten Wicklungen (C4 bis C6), welche jeweils zu mehreren Phasen gehören, einen ersten Inverter (10), welcher eine Mehrzahl von ersten Schaltelementen (S11 bis S16) aufweist und mit einem ersten Ende von jeder der ersten Wicklungen (C1 bis C3) verbunden ist, einen zweiten Inverter (20), welcher eine Mehrzahl von zweiten Schaltelementen (S21 bis S26) aufweist, einen ersten Umschalter (30), welcher eine Mehrzahl von dritten Schaltelementen (S31 bis S33) aufweist, welche an ihrem ersten Ende jeweils mit einem zweiten Ende von jeder der ersten Wicklungen (C1 bis C3) verbunden sind und an ihrem zweiten Ende miteinander verbunden sind, einen zweiten Umschalter (40), welcher eine Mehrzahl von Schaltern (S41, S42, S43) aufweist, welche selektiv den zweiten Inverter (20) mit dem zweiten Ende von jeder der ersten Wicklungen (C1 bis C3) verbinden oder den zweiten Inverter (20) mit einem ersten Ende von jeder der zweiten Wicklungen (C4 bis C6) verbinden, und eine Steuereinrichtung (70), welche mit dem ersten Inverter (10), dem zweiten Inverter (20), dem ersten Umschalter (30) und dem zweiten Umschalter (40) verbunden ist und dazu eingerichtet ist, Zustände der Mehrzahl von ersten Schaltelementen (S11 bis S16), der Mehrzahl von zweiten Schaltelementen (S21 bis S26), der Mehrzahl von dritten Schaltelementen (S31 bis S33) und der Mehrzahl von Schaltern (S41, S42, S43) auf Grundlage einer voreingestellten Bedingung zu steuern.

Description

Hintergrund der vorliegenden Offenbarung
Gebiet der vorliegenden Offenbarung
Die vorliegende Offenbarung und Erfindung bezieht sich auf eine Motorantriebsvorrichtung und insbesondere auf eine Motorantriebsvorrichtung, welche dazu eingerichtet ist, mehrere Motoren gemäß Fahrsituationen effizient zu betreiben.
Beschreibung der bezogenen Technik
Im Allgemeinen sind Wicklungen für jeweilige Phasen, welche in einem Motor vorhanden sind, an einem Ende mit einem Inverter verbunden und an dem anderen Enden miteinander verbunden, um eine Sternschaltung (auch Y-Verbindung genannt) zu bilden.
Wenn der Motor betrieben wird, werden Schaltelemente innerhalb des Inverters durch eine Pulsweitenmodulation (PWM) eingeschaltet oder ausgeschaltet und wird ein Wechselstrom erzeugt durch Anlegen einer Leitungsspannung an die Wicklungen des sternverschalteten Motors, um Drehmoment zu erzeugen.
Da die Energieeffizienz (z.B. Kraftstoffeffizienz oder elektrische Effizienz) eines umweltfreundlichen Fahrzeugs, wie zum Beispiel eines Hybridelektrofahrzeugs (HEV), eines Elektroautos (EV) und dergleichen, welches das von solch einem (Elektro-)Motor erzeugte Drehmoment als Leistung nutzt, durch den Wirkungsgrad der Leistungsumwandlung zwischen Inverter und Motor bestimmt wird, ist es wichtig, die Leistungsumwandlungseffizienz des Inverters und den Motorwirkungsgrad zu maximieren, um die Energieeffizienz zu verbessern.
Die Effizienz des Inverter-Motor-Systems wird weitgehend durch den Spannungsausnutzungsgrad (auch Spannungsausnutzungsverhältnis) des Inverters bestimmt. Die Energieeffizienz (z.B. Kraftstoffeffizienz oder elektrische Effizienz) des Fahrzeugs kann verbessert werden, wenn ein durch das Verhältnis zwischen Motordrehzahl und Drehmoment bestimmter Fahrzeugbetriebspunkt in einem Bereich mit einem hohen Spannungsausnutzungsgrad gebildet wird.
Da jedoch eine Erhöhung der Anzahl der Motorwicklungen, um das maximale Motordrehmoment zu steigern, den Bereich mit einem hohen Spannungsausnutzungsgrad weg von einem Niedrigdrehmoment-Bereich bewegt, gibt es ein Problem dahingehend, dass die Effizienz verschlechtert werden kann. Wenn im Hinblick auf die Energieeffizienz ein Hauptbetriebspunkt so ausgestaltet wird, in den Bereich mit einem hohen Spannungsausnutzungsgrad gelegt wird, gibt es ein Problem dahingehend, dass die Beschleunigungsleistung des Fahrzeugs verschlechtert sein kann, was durch das begrenzte Maximaldrehmoment des Motors verursacht wird.
Andererseits kann ein Vierradantrieb (auch Allradantrieb genannt) auch dadurch realisiert werden, dass an Hauptantriebsrändern sowie Hilfsantriebsrädern eines elektrifizierten Fahrzeugs verschiedene Motoren angeordnet werden. In der Regel ist jedoch für jeden Motor ein separater Inverter vorgesehen, um die beiden Motoren zu steuern. In diesem Fall gibt es das Problem dahingehend, dass ein fahrzeuginterner Raum für die Montage der Inverter benötigt wird und dass der Fahrzeugpreis ebenfalls steigt.
Die Informationen, welche in dem Abschnitt „Hintergrund der Erfindung“ offenbart sind, dienen lediglich dem besseren Verständnis des allgemeinen Hintergrundes der Erfindung und sollten nicht als Zugeständnis oder als irgendeine Andeutung, dass diese Informationen zum Stand der Technik, wie er dem Fachmann (schon) bekannt ist, gehören, angesehen werden.
Erläuterung der Erfindung
Zahlreiche Aspekte der vorliegenden Offenbarung bzw. Erfindung (nachfolgend kurz: Offenbarung) zielen darauf ab, eine Motorantriebsvorrichtung bereitzustellen, welches dazu eingerichtet ist, zwischen Motorbetriebsmodi gemäß der angeforderten Motorausgangsleistung umzuschalten, wobei Verluste verringert werden und ein Spannungsausnutzungsgrad verbessert wird.
Technische Ziele, welche durch die vorliegende Offenbarung erreicht werden sollen, sind nicht auf die oben beschriebenen technischen Ziele beschränkt, und andere technische Ziele, welche nicht beschrieben sind, werden von den Fachleuten auf dem Gebiet, auf das sich die vorliegende Offenbarung bezieht, klar verstanden werden.
Die vorliegende Offenbarung zur Lösung der oben beschriebenen technischen Probleme stellt eine Motorantriebsvorrichtung (z.B. Elektromotorantriebsvorrichtung) bereit, aufweisend: einen ersten (z.B. Elektro-)Motor mit mehreren ersten Wicklungen, welche jeweils zu mehreren Phasen gehören, einen zweiten (z.B. Elektro-)Motor mit mehreren zweiten Wicklungen, welche jeweils zu mehreren Phasen gehören, einen ersten Inverter (z.B. ersten Wechselrichter), welcher eine Mehrzahl von ersten Schaltelementen aufweist und mit einem ersten Ende von jeder der ersten Wicklungen verbunden ist, einen zweiten Inverter, welcher eine Mehrzahl von zweiten Schaltelementen aufweist, einen ersten Umschalter, welcher eine Mehrzahl von dritten Schaltelementen aufweist, welche an einem Ende jeweils mit einem zweiten Ende von jeder der ersten Wicklungen verbunden sind und an dem anderen Endabschnitt miteinander verbunden sind, einen zweiten Umschalter, welcher eine Mehrzahl von Schaltern aufweist, welche selektiv / wahlweise den zweiten Inverter mit einem zweiten Ende von jeder der ersten Wicklungen verbinden oder den zweiten Inverter mit einem ersten Ende von jeder der mehreren zweiten Wicklungen verbinden, und eine Steuereinrichtung, welche dazu eingerichtet ist, Zustände der Mehrzahl von ersten Schaltelementen, der Mehrzahl von zweiten Schaltelementen, der Mehrzahl von dritten Schaltelementen und der Mehrzahl von Schaltern auf Grundlage von voreingestellten Bedingungen zu steuern.
Beispielsweise kann der zweite Umschalter einen ersten Zustand, in welchem der zweite Inverter und das erste Ende von jeder der zweiten Wicklungen verbunden sind, durch Steuern der Mehrzahl von Schaltern, einen zweiten Zustand, in welchem der zweite Inverter und das zweite Ende von jeder der ersten Wicklungen verbunden sind, durch Steuern der Mehrzahl von Schaltern, und einen AUS-Zustand, in welchem der zweite Inverter, das erste Ende von jeder der zweiten Wicklungen und das zweite Ende von jeder der ersten Wicklungen elektrisch voneinander getrennt sind, durch Steuern der Mehrzahl von Schaltern aufweisen.
Beispielsweise weist die voreingestellte Bedingung die Bedingung, ob der Betrieb des zweiten Motors erforderlich ist, auf, und die Steuereinrichtung kann den ersten Umschalter einschalten und den zweiten Umschalter in den ersten Zustand versetzen, wenn der Betrieb des zweiten Motors erforderlich ist.
Wenn beispielsweise der Betrieb des zweiten Motors erforderlich ist, kann die Steuereinrichtung dazu eingerichtet sein, den zweiten Inverter durch Pulsweitenmodulation zu steuern, abhängig davon, ob der Betrieb des zweiten Motors erforderlich ist.
Beispielsweise kann die Steuereinrichtung dazu eingerichtet sein, entweder einen Geschlossenes-Ende-Wicklung-Modus (auch Modus mit geschlossenem Wicklungsende, Englisch „closed-end winding mode“) oder einen Offenes-Ende-Wicklung-Modus (auch Modus mit offenem Wicklungsende, Englisch „open-end winding mode“) als den Betriebsmodus des ersten Motors auf Grundlage eines Drehmomentbefehls für den ersten Motor zu ermitteln / zu bestimmen (z.B. festzulegen).
Beispielsweise kann die Steuereinrichtung dazu eingerichtet sein, den Betriebsmodus auf Grundlage des umgekehrten magnetischen Flusses des ersten Motors, welcher mit dem Drehmomentbefehl korrespondiert, zu ermitteln.
Zum Beispiel kann die Steuereinrichtung dazu eingerichtet sein, den Betriebsmodus auf Grundlage eines Kennfeldes, in welchem der Betriebsmodus für jeden Betriebspunkt abhängig von Drehmoment und Drehzahl voreingestellt ist, zu ermitteln.
Wenn beispielsweise der Geschlossenes-Ende-Wicklung-Modus als der Betriebsmodus ermittelt wird, kann die Steuereinrichtung den zweiten Inverter ausschalten, den ersten Umschalter einschalten, den zweiten Umschalter ausschalten und den ersten Inverter durch Pulsweitenmodulation (PWM) steuern.
Wenn beispielsweise der Offenes-Ende-Wicklung-Modus als Betriebsmodus ermittelt wird, kann die Steuereinrichtung den ersten Umschalter ausschalten, den zweiten Umschalter in den zweiten Zustand versetzen und den ersten Inverter und den zweiten Inverter durch PWM steuern.
Beispielsweise kann die Steuereinrichtung dazu eingerichtet sein, entweder den Geschlossenes-Ende-Wicklung-Modus oder den Offenes-Ende-Wicklung-Modus als Betriebsmodus zu ermitteln, wenn der Betrieb des zweiten Motors nicht erforderlich ist.
Ferner, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, kann ein Verfahren zur Steuerung einer Motorantriebsvorrichtung, welche einen ersten Motor, welcher eine Mehrzahl von ersten Wicklungen, die jeweils zu mehreren Phasen gehören, aufweist, einen zweiten Motor, welcher eine Mehrzahl von zweiten Wicklungen, die jeweils zu mehreren Phasen gehören, aufweist, einen ersten Inverter, welcher eine Mehrzahl von ersten Schaltelementen aufweist und mit einem ersten Ende von jeder der ersten Wicklungen verbunden ist, und einen zweiten Inverter, welcher eine Mehrzahl von zweiten Schaltelementen aufweist, aufweist, aufweisen: Ermitteln, ob der Betrieb des zweiten Motors erforderlich ist, und, wenn der Betrieb des zweiten Motors erforderlich ist, Einschalten eines ersten Umschalters, welcher eine Mehrzahl von dritten Schaltelementen, welche jeweils an einem Ende mit einem zweiten Ende von jeder der ersten Wicklungen verbunden sind und an dem anderen Endabschnitt miteinander verbunden sind, aufweist, Verbinden des zweiten Inverters mit einem ersten Ende von jeder der zweiten Wicklungen durch einen zweiten Umschalter, und Steuern des zweiten Inverters durch PWM.
Zum Beispiel kann das Verfahren ferner aufweisen: Ermitteln / Bestimmen (z.B. Festlegen) des Betriebsmodus des ersten Motors als den Geschlossenes-Ende-Wicklung-Modus oder den Offenes-Ende-Wicklung-Modus auf Grundlage eines Drehmomentbefehls für den ersten Motor, wenn der Betrieb des zweiten Motors nicht erforderlich ist.
Beispielsweise kann das Verfahren ferner aufweisen: Einschalten des ersten Umschalters, Ausschalten des zweiten Umschalters, Ausschalten des zweiten Inverters und Steuern des ersten Inverters durch PWM, wenn der Betriebsmodus des ersten Motors als der Geschlossenes-Ende-Wicklung-Modus ermittelt wird.
Beispielsweise kann das Verfahren ferner aufweisen: Ausschalten des ersten Umschalters, Verbinden des zweiten Inverters mit dem zweiten Ende von jeder der ersten Wicklungen über den zweiten Umschalter und Steuern des ersten Inverters und des zweiten Inverters durch Pulsweitenmodulation (PWM), wenn der Betriebsmodus des ersten Motors der Offenes-Ende-Wicklung-Modus ist.
Zum Beispiel kann die Betriebsanforderung des zweiten Motors eine Vierradantriebsanforderung aufweisen.
Gemäß der Motorantriebsvorrichtung kann beim Betrieb eines einzelnen Motors der Motorbetriebsmodus auf Grundlage des umgekehrten magnetischen Flusses und der geforderten Motorausgangsleistung umgeschaltet werden, so dass der Wirkungsgrad erhöht werden kann oder die Ausgangsleistung je nach Betriebssituation selektiv erhöht werden kann.
Darüber hinaus können zwei Motoren gleichzeitig mit einem einzigen Motorantriebsvorrichtung angetrieben werden, so dass die Raumeffizienz im Fahrzeug im Vergleich zu einer Struktur mit einem separaten Inverter für jeden Motor verbessert werden kann.
Die Verfahren und Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung weisen weitere Eigenschaften und Vorteile, welche aus den beiliegenden Zeichnungen, die hierin aufgenommen sind, und der folgenden detaillierten Beschreibung, die zusammen dazu dienen, bestimmte Grundsätze der vorliegenden Erfindung zu erklären, deutlich werden oder darin detaillierter ausgeführt werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen

1 ist ein Schaltplan einer Motorantriebsvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
2 stellt ein Beispiel für einen Verbindungszustand zwischen Komponenten gemäß einem Betriebsmodus nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung dar.
3 stellt ein Beispiel für einen Verbindungszustand zwischen Komponenten gemäß einem weiteren Betriebsmodus nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung dar.
4 stellt ein Beispiel für einen Verbindungszustand zwischen Komponenten gemäß noch einem weiteren Betriebsmodus nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung dar.
5 ist ein Flussdiagramm, welches ein Beispiel für ein Verfahren zur Steuerung einer Motorantriebsvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt.

Es ist zu verstehen, dass die angehängten Zeichnungen nicht notwendigerweise maßstabsgetreu sind und eine etwas vereinfachte Darstellungsweise von verschiedenen Eigenschaften darstellen, um die Grundprinzipien der vorliegenden Offenbarung aufzuzeigen. Die spezifischen Konstruktionsmerkmale der vorliegenden Offenbarung, einschließlich z.B. konkrete Abmessungen, Ausrichtungen, Positionen und Formen, wie sie hierin offenbart sind, werden (zumindest) teilweise von der jeweiligen geplanten Anwendung und Nutzungsumgebung vorgegeben.
In den Figuren beziehen sich durchgehend durch mehrere Figuren der Zeichnungen die gleichen Bezugszeichen auf gleiche oder gleichwertige Bauteile der vorliegenden Offenbarung.
Detaillierte Beschreibung der vorliegenden Offenbarung
Es wird nun im Detail Bezug auf verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung/Erfindung genommen, von denen Beispiele in den beigefügten Zeichnungen dargestellt und im Folgenden beschrieben werden. Obwohl die Offenbarung/Erfindung in Verbindung mit den beispielhaften Ausführungsformen beschrieben wird, ist es klar, dass die vorliegende Beschreibung nicht dazu gedacht ist, die Offenbarung/Erfindung auf diese beispielhaften Ausführungsformen zu beschränken. Die Offenbarung/Erfindung ist im Gegenteil dazu gedacht, nicht nur die beispielhaften Ausführungsformen abzudecken, sondern auch diverse Alternativen, Änderungen, Abwandlungen und andere Ausführungsformen, die im Umfang der Offenbarung/Erfindung, wie durch die angehängten Ansprüche definiert, enthalten sein können.
Die hierin enthaltenen Ausführungsformen werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die begleitenden Darstellungen detailliert beschrieben, und gleiche oder ähnliche Komponenten werden unabhängig von den Figurennummern mit den gleichen Bezugszeichen versehen, und wiederholte Beschreibungen davon werden weggelassen. Die Suffixe „-Modul“ und „-Teil“ für die Komponenten, welche in der nachfolgenden Beschreibung verwendet werden, werden nur in Anbetracht der Einfachheit des Verfassens der Beschreibung vorgesehen oder austauschbar verwendet und haben für sich keine unterschiedlichen Bedeutungen oder Rollen. Wenn beim Beschreiben der in der vorliegenden Beschreibung enthaltenen beispielhaften Ausführungsform festgestellt wird, dass bestimmte Beschreibungen bereits bekannter verwandter Technologien das Wesentliche der in der vorliegenden Beschreibung enthaltenen beispielhaften Ausführungsformen undeutlich machen könnten, werden deren detaillierten Beschreibungen weggelassen. Darüber hinaus ist es zu verstehen, dass die begleitenden Darstellungen nur zum leichteren Verständnis der in der vorliegenden Beschreibung enthaltenen beispielhaften Ausführungsformen dienen, dass die in der vorliegenden Beschreibung enthaltenen technischen Ideen durch die begleitenden Zeichnungen nicht eingeschränkt werden und dass alle Modifikationen, Äquivalente oder Ersetzungen der beispielhaften Ausführungsformen in den Ideen und dem technischen Umfang der vorliegenden Offenbarung enthalten sind.
Begriffe, wie zum Beispiel „erste/erster/erstes“ und/oder „zweite/zweiter/zweites“, können dazu verwendet werden, zahlreiche Komponenten zu beschreiben, wobei jedoch die Komponenten nicht durch die Begriffe eingeschränkt werden. Die Begriffe dienen lediglich dazu, eine Komponente von anderen Komponenten zu unterscheiden.
Wenn ein Bauteil als „verbunden“ oder „gekoppelt“ mit einem anderen Bauteil bezeichnet wird, kann es direkt mit dem anderen Bauteil verbunden oder gekoppelt sein, wobei jedoch zu verstehen ist, dass weitere Bauteile dazwischen vorhanden sein können. Wird hingegen ein Bauteil als „direkt verbunden“ oder „direkt gekoppelt“ mit einem anderen Bauteil bezeichnet, so ist zu verstehen, dass keine dazwischenliegenden Bauteile vorhanden sind.
Singularausdrücke umfassen Pluralausdrücke, sofern der Kontext nicht ausdrücklich etwas anderes angibt.
In der vorliegenden Beschreibung sollen Begriffe wie „aufweisen“, „umfassen“ oder „haben“ das Vorhandensein von realisierten Merkmalen, Zahlen, Schritten, Vorgängen, Komponenten, Teilen oder Kombinationen davon, welche in der Beschreibung beschrieben sind, bezeichnen und sind nicht so zu verstehen, dass sie das Vorhandensein oder zusätzliche Möglichkeiten von einem oder mehreren weiteren Merkmalen, Zahlen, Schritten, Vorgängen, Komponenten, Teilen oder Kombinationen davon von vornherein ausschließen.
Ferner ist eine Einheit oder Steuereinheit, welche in Bezeichnungen wie zum Beispiel Motorsteuereinheit (MCU), Hybridsteuereinheit (HCU) und dergleichen enthalten ist, ein Begriff, welcher bei der Bezeichnung einer Steuereinrichtung, welche dazu eingerichtet ist, nur eine bestimmte Funktion eines Fahrzeugs zu steuern, verwendet wird und meint keine generische Funktionseinheit. Beispielsweise kann jede Steuereinheit eine Kommunikationsvorrichtung, welche mit weiteren Steuereinheiten oder Sensoren kommuniziert, um die Funktionen, für welche sie zuständig ist, zu steuern, einen Speicher, welcher ein Betriebssystem, logische Befehle und Eingabe-/Ausgabeinformationen speichert, und einen oder mehrere Prozessoren, welche eine Beurteilung, Bestimmung und Ermittlung und dergleichen, welche für die Steuerung der Funktionen, für die sie zuständig ist, erforderlich sind, ausführen, aufweisen.
1 ist ein Schaltplan einer Motorantriebsvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
1 zeigt, dass gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung eine Motorantriebsvorrichtung (auch z.B. Motoransteuervorrichtung oder Motorbetriebsvorrichtung, insbesondere für Elektromotoren), welche dazu eingerichtet ist, Antriebs- bzw. Betriebsleistung an einen ersten (z.B. Elektro-)Motor 50, welcher eine Mehrzahl von Wicklungen C1-C3, die jeweils zu mehreren Phasen gehören, aufweist, und einen zweiten (z.B. Elektro-)Motor 60, welcher eine Mehrzahl von Wicklungen C4-C6, die jeweils zu einer Mehrzahl von Phasen gehören, aufweist, zu liefern, aufweist: einen ersten Inverter (z.B. ersten Wechselrichter) 10, welcher eine Mehrzahl von ersten Schaltelementen S11-S16 aufweist und mit einem ersten Ende jeder Wicklung des ersten Motors 50 verbunden ist, einen zweiten Inverter (z.B. zweiten Wechselrichter) 20, welcher eine Mehrzahl von zweiten Schaltelementen S21-S26 aufweist, einen ersten Umschalter 30, welcher eine Mehrzahl von dritten Schaltelementen S31-S33, die jeweils an einem Ende mit einem zweiten Ende jeder Wicklung des ersten Motors 50 verbunden sind und am anderen Ende miteinander verbunden sind, aufweist, einen zweiten Umschalter 40, welcher eine Mehrzahl von Schaltern (z.B. vierten Schaltelementen) S41, S42, S43, welche selektiv den zweiten Inverter 20 mit dem zweiten Ende jeder Wicklung des ersten Motors 50 oder den zweiten Inverter 20 mit dem ersten Ende jeder Wicklung des zweiten Motors 60 verbinden, aufweist, und eine Steuereinrichtung 70, welche den EIN/AUS-Zustand der ersten Schaltelemente S11-S16, der zweiten Schaltelemente S21-S26 und der dritten Schaltelemente S31-S33 sowie den Zustand der Schalter S41-S43 auf Grundlage voreingestellter Bedingungen steuert.
Hier kann jede Wicklung des zweiten Motors 60 an einem Ende mit dem zweiten Umschalter 40 verbunden sein und am anderen Ende miteinander verbunden sein. Wenn die in 1 dargestellte Motorantriebsvorrichtung in einem Fahrzeug eingesetzt wird, ist der erste Motor 50 als der Hauptantriebsmotor, welcher mit den Hauptantriebsrädern verbunden ist, eingerichtet und ist der zweite Motor 60 als der Hilfsantriebsmotor, welcher mit den Hilfsantriebsrädern verbunden ist eingerichtet. Dies ist jedoch ein veranschaulichendes Beispiel und die Konfiguration ist nicht notwendigerweise darauf beschränkt. Zum Beispiel ist der zweite Motor 60 als ein Hybrid-Starter-Generator (HSG) eingerichtet, wenn er in einem Hybridelektrofahrzeug vorgesehen ist.
Der erste Inverter 10 und der zweite Inverter 20 können die in einer Batterie gespeicherte DC-Leistung (kurz für Gleichstromleistung) in eine dreiphasige AC-Leistung (kurz für Wechselstromleistung) umwandeln und den Motor 50, 60 mit der dreiphasigen Wechselstromleistung versorgen oder können regenerative Bremsenergie, welche durch die Erzeugung des regenerativen Bremsmoments des Motors 50, 60 beim regenerativen Bremsen erzeugt wird, in einen Gleichstrom umwandeln und den Gleichstrom in die Batterie einspeisen (der zweite Motor 60 wird jedoch durch den zweiten Inverter 20 betrieben). Die Umwandlung zwischen Gleichstrom und Wechselstrom kann durch Pulsweitenmodulation der mehreren ersten Schaltelemente S11-S16 und der mehreren zweiten Schaltelemente S21-S26, welche jeweilig in dem ersten Inverter 10 und dem zweiten Inverter 20 vorgesehen sind, durchgeführt werden.
Der erste Inverter 10 kann eine Mehrzahl von Zweigen 11-13 aufweisen, an welche eine Gleichspannung angelegt ist. Jeder der Zweige 11-13 kann zu einer jeweiligen der Phasen des ersten Motors 50 gehören, um eine elektrische Verbindung herzustellen.
Der erste Zweig 11 kann zwei Schaltelemente S11, S12 aufweisen, welche miteinander in Reihe geschaltet sind, und ein Verbindungsknoten der beiden Schaltelemente S11, S12 (z.B. zwischen den beiden Schaltelemente S11, S12) kann mit einem Ende einer Wicklung C1 einer Phase in dem ersten Motor 50 verbunden sein, so dass Wechselstrom, welcher einer Phase aus der Mehrzahl von Phasen entspricht, eingespeist und ausgegeben wird. In ähnlicher Weise kann der zweite Zweig 12 zwei Schaltelemente S13, S14 aufweisen, welche miteinander in Reihe geschaltet sind, und kann der Verbindungsknoten der beiden Schaltelemente S13, S14 (z.B. zwischen den beiden Schaltelemente S13, S14) mit einer Wicklung C2 einer Phase im ersten Motor 50 verbunden sein, so dass Wechselstrom, welcher einer Phase aus der Mehrzahl von Phasen entspricht, eingespeist und ausgegeben wird. Ferner kann der dritte Zweig 13 zwei Schaltelemente S15, S16 aufweisen, welche miteinander in Reihe geschaltet sind, und kann der Verbindungsknoten der beiden Schaltelemente S15, S16 (z.B. zwischen den beiden Schaltelemente S15, S16) mit einem Ende einer Wicklung C3 einer Phase im ersten Motor 50 verbunden sein, so dass Wechselstrom, welcher einer Phase aus der Mehrzahl von Phasen entspricht, eingespeist und ausgegeben wird.
Der zweite Inverter 20 kann ebenfalls eine ähnliche Konfiguration wie der erste Inverter 10 aufweisen. Der zweite Inverter 20 kann eine Mehrzahl von Zweigen 21-23 aufweisen, an welche eine Gleichspannung angelegt ist. Jeder der Zweige 21-23 kann zu jeder der Phasen des ersten Motors 50 oder des zweiten Motors 60 gehören, um eine elektrische Verbindung abhängig vom Zustand des zweiten Umschalters 40 herzustellen.
Die mehreren dritten Schaltelemente S31-S33 des ersten Umschalters 30 können jeweilig an einem Ende mit dem anderen Ende jeder der Wicklungen C1-C3, welche im ersten Motor 50 vorgesehen sind, verbunden sein und können am anderen Ende miteinander verbunden sein.
Als drittes Schaltelement S31-S33 kann eine Vielzahl von in der Technik bekannten Schaltvorrichtungen, wie zum Beispiel ein MOSFET, IGBT, Thyristor, Relais und dergleichen, verwendet werden.
Die mehreren Schalter (z.B. vierten Schaltelementen) S41-S43 des zweiten Umschalters 40 können drei Zustände annehmen. Der erste Zustand ist ein Zustand, in welchem der erste Motor 50 und der zweite Inverter 20 elektrisch verbunden sind, der zweite Zustand ist ein Zustand, in welchem der zweite Motor 60 und der zweite Inverter 20 elektrisch verbunden sind, und ein AUS-Zustand ist ein Zustand, in welchem der erste Motor 50, der zweite Motor 60 und der zweite Inverter 20 elektrisch getrennt sind.
Der Betriebsmodus einer Motorantriebsvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform wird im Folgenden unter Bezugnahme auf 2, 3 und 4 beschrieben.
2 stellt ein Beispiel für einen Verbindungszustand zwischen Komponenten gemäß einem Betriebsmodus gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung dar.
2 zeigt, dass, wenn der erste Umschalter 10 eingeschaltet ist (d.h. die mehreren dritten Schaltelemente S31-S33 eingeschaltet sind), die anderen Enden der Wicklungen C1-C3 des ersten Motors 50 eine elektrische Verbindung miteinander bilden, so dass der erste Motor 50 eine sternverschaltete Wicklungsstruktur mit einem Neutralpunkt aufweist. Dementsprechend ist bei eingeschalteten dritten Schaltelementen 40 der zweite Inverter 20 deaktiviert (alle von den mehreren zweiten Schaltelementen S21-S26 sind ausgeschaltet), ist der zweite Umschalter 40 ausgeschaltet, und werden nur die ersten Schaltelemente S1 1 -S16 des ersten Inverters 10 durch die PWM geschaltet, so dass der erste Motor 50 betrieben werden kann.
3 stellt ein Beispiel für einen Verbindungszustand zwischen Komponenten gemäß einem anderen Betriebsmodus gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung dar.
3 zeigt, dass jedes Ende der Wicklungen C1-C3 des ersten Motors 50 jeweilig zugeordnet mit dem ersten Inverter 10 und dem zweiten Inverter 20 verbunden ist, wenn der erste Umschalter 30 ausgeschaltet ist (d.h. die mehreren dritten Schaltelemente S31-S33 ausgeschaltet sind) und der zweite Umschalter 40 in den ersten Zustand versetzt ist. Dementsprechend sind sowohl der erste Inverter 10 als auch der zweite Inverter 20 aktiviert, so dass alle von den ersten Schaltelementen S11-S16 und den zweiten Schaltelementen S21-S26 durch PWM geschaltet werden, so dass der erste Motor 50 betrieben werden kann.
In der Technik kann, wie in 2 dargestellt, der Modus, in welchem der erste Umschalter 30 eingeschaltet und mit dem anderen Ende der Wicklungen C1-C3 des ersten Motors 50 verbunden ist und der zweite Umschalter 40 ausgeschaltet ist, um nur den ersten Inverter 10 zu aktivieren, so dass der erste Motor 50 betrieben wird, als ein Geschlossenes-Ende-Wicklung-Modus (auch Modus mit geschlossenem Wicklungsende, kurz CEW-Modus, Englisch „closed-end winding mode“) oder Sternschaltungsmodus (z.B. auch Y-Verbindung-Modus) bezeichnet werden.
Ein Motor kann in dem Geschlossenes-Ende-Wicklung-Modus durch die Steuereinrichtung 70 betrieben werden, welche die ersten Schaltelemente S11-S16 des ersten Inverters 10 durch PWM steuert, wenn eine Gleichspannung des ersten Inverters 10, ein dem ersten Motor 50 zugeführter Phasenstrom und ein von einem in dem ersten Motor 50 vorgesehenen Motorrotorsensor gemessener Motorwinkel eingegeben werden. Da diverse Techniken zum Betreiben eines Motors durch Steuern eines Inverters mittels PWM bereits in der Technik bekannt sind, wird auf eine weitere detaillierte Beschreibung der PWM-Technik des Inverters, welche im Geschlossenes-Ende-Wicklung-Modus durchgeführt wird, verzichtet.
Wie in 3 dargestellt, kann der Modus, in welchem der erste Umschalter 30 ausgeschaltet ist und der zweite Umschalter 40 in den ersten Zustand, um sowohl den ersten Inverter 10 als auch den zweiten Inverter 20, die jeweils mit einem Ende der Wicklungen C1-C3 des ersten Motors 50 verbunden sind, zu aktivieren, so dass der erste Motor 50 betrieben wird, versetzt ist, als der Offenes-Ende-Wicklung-Modus (auch Modus mit offenem Wicklungsende, kurz OEW-Modus, Englisch „open-end winding mode“) bezeichnet werden.
In dem Offenes-Ende-Wicklung-Modus kann der Motor durch die Steuereinrichtung 70 betrieben werden, welche die ersten Schaltelemente S11-S16 des ersten Inverters 10 und die zweiten Schaltelemente S21-S26 des zweiten Inverters 20 durch PWM steuert, wenn eine Gleichspannung des ersten Inverters 10 und des zweiten Inverters 20, ein dem ersten Motor 50 zugeführter Phasenstrom und ein von einem in dem ersten Motor 50 vorgesehenen Motorrotorsensor gemessener Motorwinkel eingegeben werden.
4 stellt ein Beispiel für einen Verbindungszustand zwischen Komponenten gemäß einem weiteren Betriebsmodus gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung dar.
4 zeigt, dass jeweilig der erste Motor 50 durch den ersten Inverter 10 im CEW-Modus betrieben werden kann und der zweite Motor 60 durch den zweiten Inverter 20 betrieben werden kann, wenn der erste Umschalter 30 eingeschaltet ist und mit dem anderen Ende der Wicklungen C1-C3 des ersten Motors 50 verbunden ist, der zweite Umschalter 40 in den zweiten Zustand versetzt ist, so dass jede der Wicklungen C4-C6 des zweiten Motors 60 mit dem zweiten Inverter 20 verbunden ist. Wenn der erste Motor 50 und der zweite Motor 60 jeweils verschiedenen Antriebsrädern (insbesondere unterschiedlichen Antriebsachsen) zugeordnet sind, kann der Betriebsmodus als Vierradantriebsmodus bezeichnet werden.
Die Funktionsweise der Steuereinrichtung 70 zur Auswahl der einzelnen Fahrmodi wird nachfolgend beschrieben.
Die Steuereinrichtung 70 ist ein Element, welches dazu eingerichtet ist, die in dem ersten Inverter 10 und dem zweiten Inverter20 enthaltenen Schaltelemente S11-S16, S21-S26 durch PWM zu schalten, so dass der (die) Motor(en) 50, 60 auf Grundlage der für den ersten Motor 50 und den zweiten Motor 60 geforderten Leistung betrieben werden kann (können). In den zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung kann die Steuereinrichtung 70 den Betriebsmodus gemäß voreingestellten Bedingungen ermitteln, wobei die Zustände des ersten Umschalters 30 und des zweiten Umschalters 40 entsprechend ermittelt werden, und die Schaltelemente der Inverter, welche gemäß den Modi aktiviert sind, durch PWM schalten.
Die voreingestellte Bedingung kann beispielsweise sein, ob die Bedingungen für Vierradantriebsanforderung (z.B. Vierradantriebsvoraussetzungen) und den umgekehrten magnetischen Fluss (z.B. magnetischen Rückfluss, Englisch „reverse magnetic flux“) gemäß dem geforderten Drehmoment erfüllt sind, wenn die oben beschriebene Motorantriebsvorrichtung derart montiert ist, dass verschiedene Motoren jeweils dem Hauptantriebsrad und dem Hilfsantriebsrad zugeordnet sind.
Die Bedingung für die Vierradantriebsanforderung kann erfüllt sein, wenn der Fahrer einen Geländemodus oder einen 4WD/AWD-Modus auswählt, eine elektronische Stabilitätskontrolle (ESC) oder ein Traktionskontrollsystem (TCS) einen Radschlupf erkennt oder eine Haltungskontrolle fordert, oder die Steuereinrichtung, welche für die Antriebskraftverteilung zuständig ist, die Zuschaltung der Hilfsantriebsräder im Vierradbetriebsmodus ermittelt, wobei dies ein veranschaulichendes Beispiel ist und die Erfüllung der Anforderung nicht darauf beschränkt ist. Wenn die Vierradantriebsanforderung erfüllt ist, kann die Steuereinrichtung 70 eine Steuerung des Vierradbetriebsmodus durchführen, wie oben unter Bezugnahme auf 4 beschrieben wurde.
Gemäß den zahlreichen Aspekten der vorliegenden Offenbarung kann die Steuereinrichtung 70 die Motorantriebsvorrichtung wie oben unter Bezugnahme auf 4 beschrieben steuern, selbst wenn eine Erzeugung durch ein Verbrennungsmotoranlassen oder im seriellen HEV-Modus in einem Hybridelektrofahrzeug mit dem ersten Motor 50 als Antriebsmotor und dem zweiten Motor 60 als Startergenerator erforderlich ist.
Andererseits muss der zweite Motor 60 nicht betrieben werden, wenn die Bedingung für den Vierradantrieb nicht erfüllt ist, so dass die Steuereinrichtung 70 den ersten Motor 50 im OEW-Modus oder CEW-Modus auf Grundlage des geforderten Drehmoments und der entsprechenden Bedingungen für den umgekehrten magnetischen Fluss ansteuern kann.
Eine übergeordnete Steuereinrichtung (z.B. eine integrierte Fahrzeugsteuereinrichtung oder eine Hybridsteuereinrichtung), welche die Gesamtsteuerung der Antriebsstrangvorrichtung eines elektrifizierten Fahrzeugs durchführt, setzt im Allgemeinen den Betätigungsbetrag des Gaspedals durch den Fahrer oder die Beschleunigungs-/Verzögerungsanforderung der Steuereinrichtung für das ADAS / das autonome Fahren in das geforderte Drehmoment um und sendet den Drehmomentbefehl, welcher zu dem Ergebnis dieser Umsetzung gehört, an die Steuereinrichtung 70.
Die Steuereinrichtung 70 kann den Wert des umgekehrten magnetischen Flusses, der dem Drehmomentbefehl entspricht, ermitteln durch Bezugnahme auf eine Tabelle, in welcher der Wert des umgekehrten magnetischen Flusses des ersten Motors 50 für jedes Drehmoment gespeichert ist, und den CEW-Modus als den Betriebsmodus ermitteln, wenn der ermittelte umgekehrte magnetische Fluss dem Wert, welcher keinen Eintrag des umgekehrten magnetischen Flusses in den ersten Inverter 10 erzeugt, entspricht, und andernfalls den OEW-Modus als den Betriebsmodus ermitteln. Dabei kann der Wert des umgekehrten magnetischen Flusses ein Verhältnis der Zwischenkreisspannung des ersten Inverters 10 zur Drehzahl des ersten Motors 50 bedeuten. Mit anderen Worten kann die Steuereinrichtung 70 den Motorbetriebsmodus auf Grundlage des erforderlichen Drehmoments, der Drehzahl und der an den Inverter angelegten Gleichspannung ermitteln.
Hingegen kann die Steuereinrichtung 70 den Betriebsmodus des Motors ermitteln, indem sie ein durch das Drehmoment und die Umdrehungen pro Minute (U/min) definierte Betriebspunktkennfeld nach dem oben beschriebenen Prinzip in einen CEW-Bereich und einen OEW-Bereich unterteilt und herausfindet, zu welchem Bereich in dem Kennfeld der Betriebspunkt gemäß dem geforderten Drehmoment gehört.
Das Verfahren zur Steuerung einer Motorantriebsvorrichtung gemäß einer bisher beschriebenen beispielhaften Ausführungsform ist in einem Flussdiagramm, wie in 5 dargestellt, zusammengefasst.
5 ist ein Flussdiagramm, welches ein Beispiel für das Verfahren zur Steuerung einer Motorantriebsvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt.
5 zeigt, dass die Steuereinrichtung 100 den ersten Inverter 10 durch PWM steuern kann, um den ersten Motor 50 zu betreiben, und den zweiten Inverter 20 durch PWM steuern kann, um den zweiten Motor 60 zu betreiben, indem zuerst der erste Umschalter 30 eingeschaltet wird und der zweite Umschalter 40 in den ersten Zustand versetzt bzw. gesteuert wird (S530A), wenn Vierradantrieb erforderlich ist (JA in S510).
Wenn der CEW-Modus auf Grundlage der voreingestellten Bedingungen als Betriebsmodus ermittelt wird (S520), wenn der Vierradantrieb nicht erforderlich ist (NEIN in S510), schaltet die Steuereinrichtung 100 den ersten Umschalter 30 ein, schaltet den zweiten Umschalter 40 aus und steuert den ersten Inverter 10 durch PWM, wobei der zweite Inverter 20 ausgeschaltet ist, um den ersten Motor 50 im CEW-Modus zu betreiben.
Wenn hingegen die Steuereinrichtung 100 den OEW-Modus wählt, schaltet die Steuereinrichtung 100 den ersten Umschalter 30 aus, versetzt den zweiten Umschalter 40 in den zweiten Zustand und steuert den ersten Inverter 10 und den zweiten Inverter 20 durch PWM, um den ersten Motor 50 im OEW-Modus zu betreiben.
5 zeigt einen Fall, in welchem die Bedingung für den Eintritt in einen Motorbetriebsmodus, in welchem sowohl der erste Motor 50 als auch der zweite Motor 60 betrieben werden können, eine Vierradantriebsanforderung ist, wobei dies jedoch nur ein illustratives Beispiel ist. Keine (insbesondere nicht diese) Bedingung für den Fall, dass ein Betrieb des zweiten Motors 60 erforderlich ist, ist zwingend / bindend.
Gemäß den bisher beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ermöglicht ein einzelnes Motorantriebssystem den selektiven Betrieb eines weiteren Motors entweder im CEW-Modus oder im OEW-Modus sowie den Betrieb eines weiteren Motors ohne zusätzlichen Inverter. Dies ermöglicht einen hocheffizienten Motorbetrieb im CEW-Modus im Betriebspunktbereich, in welchem die Leistungsanforderung (d.h. z.B. die geforderte Ausgangsleistung) niedrig ist, und einen Hochleistungsmotorbetrieb im OEW-Modus im Betriebspunktbereich, in welchem die Leistungsanforderung hoch ist. Darüber hinaus kann auch ein Vierradmodus realisiert werden oder abhängig von der Fahrzeugkonfiguration ein Startergenerator betrieben werden.
Ferner bezieht sich der Begriff, welcher eine Steuerungsvorrichtung betrifft, wie zum Beispiel „Steuereinrichtung, „Steuervorrichtung“, „Steuereinheit“, „Steuerungsvorrichtung“, „Steuermodul“ oder „Server“, auf eine Hardwareeinrichtung mit einem Speicher und einem Prozessor, welcher dazu eingerichtet ist, einen oder mehrere Schritte auszuführen, die als eine Algorithmusstruktur interpretiert werden. Der Speicher speichert Algorithmusschritte, und der Prozessor führt die Algorithmusschritte aus, um einen oder mehrere Prozesse eines Verfahrens gemäß zahlreichen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung auszuführen. Die Steuerungsvorrichtung gemäß beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung kann durch einen nichtflüchtigen Speicher, welcher dazu eingerichtet ist, Algorithmen zum Steuern des Betriebs zahlreicher Komponenten eines Fahrzeugs oder Daten über Softwarebefehle zum Ausführen der Algorithmen zu speichern, und durch einen Prozessor, der welcher dazu eingerichtet ist, einen vorstehend beschriebenen Betriebsablauf unter Verwendung der im Speicher gespeicherten Daten auszuführen, umgesetzt sein. Der Speicher und der Prozessor können individuelle Chips sein. Alternativ können der Speicher und der Prozessor in einen einzigen Chip integriert sein. Der Prozessor kann als ein oder mehrere Prozessoren umgesetzt sein. Der Prozessor kann zahlreiche Logikschaltungen und Betriebsschaltungen aufweisen, kann Vorgänge gemäß einem aus dem Speicher bereitgestellten Programm verarbeiten und kann ein Steuersignal gemäß dem Verarbeitungsergebnis erzeugen.
Die Steuerungsvorrichtung kann mindestens ein Mikroprozessor sein, welcher anhand eines vorbestimmten Programms betrieben wird, das eine Reihe von Befehlen zum Ausführen des in den vorgenannten zahlreichen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung offenbarten Verfahrens enthalten kann.
Die vorstehende Offenbarung/Erfindung kann auch als computerlesbare Codes auf einem computerlesbaren Aufzeichnungsmedium realisiert sein. Das computerlesbare Aufzeichnungsmedium ist beispielsweise jegliche Datenspeichervorrichtung, welche Daten, die anschließend mittels eines Computersystems gelesen werden können, speichern kann. Beispiele des computerlesbaren Aufzeichnungsmediums umfassen ein Festplattenlaufwerk (HDD), ein Halbleiterlaufwerk (sog. Solid-State-Laufwerk, SSD), ein Siliziumlaufwerk (SDD), einen Nur-Lese-Speicher (ROM), einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM), CD-ROMs, Magnetbänder, Disketten, optische Datenspeichervorrichtungen und so weiter sowie die Implementierung als Trägerwellen (z. B. die Übertragung über das Internet). Beispiele für Programmbefehle umfassen sowohl Maschinensprache-Code, wie er zum Beispiel von einem Compiler erzeugt wird, als auch Höhere-Programmiersprache-Code, welcher von einem Computer mit Hilfe eines Interpreters oder ähnlichem ausgeführt werden kann.
In zahlreichen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann jeder oben beschriebene Vorgang von einer Steuerungsvorrichtung ausgeführt werden, und die Steuerungsvorrichtung kann durch eine Mehrzahl von Steuerungsvorrichtungen oder eine integrierte einzelne Steuerungsvorrichtung ausgestaltet sein.
In zahlreichen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung umfasst der Umfang der vorliegenden Offenbarung Software oder maschinenausführbare Befehle (z.B. ein Betriebssystem, eine Anwendung, Firmware, ein Programm usw.) zur Ermöglichung von Vorgängen gemäß den Verfahren zahlreicher Ausführungsformen, welche auf einer Vorrichtung oder einem Computer auszuführen sind, und ein nichtflüchtiges computerlesbares Medium, welches eine solche Software oder solche Befehle enthält, die darauf gespeichert und auf der Vorrichtung oder dem Computer ausführbar sind.
In zahlreichen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann die Steuerungsvorrichtung in Form von Hardware oder Software oder in einer Kombination von Hardware und Software umgesetzt sein.
Darüber hinaus bezeichnen die in der Beschreibung offenbarten Begriffe, wie zum Beispiel „Einheit“, „Modul“ usw. Einheiten zur Verarbeitung mindestens einer Funktion oder eines Vorgangs, welche durch Hardware, Software oder eine Kombination draus realisiert sein können.
Zur Erleichterung der Erklärung und genauen Definition in den beigefügten Ansprüchen werden die Begriffe „ober...“, „unter...“, „inner...“, „äußer...“, „hoch“, „runter“, „aufwärts“, „abwärts“, „vorder...“, „hinter...“, „vorne“, „hinten“ „nach innen / einwärts“, „nach außen / auswärts“, „innerhalb, „außerhalb“, „innen“, „außen“, „nach vorne / vorwärts“ und „nach hinten / rückwärts“ dazu verwendet, um Merkmale der beispielhaften Ausführungsformen mit Bezug auf deren Positionen, wie sie in den Zeichnungen gezeigt sind, zu beschreiben. Es ist ferner zu verstehen, dass der Begriff „verbinden“ oder seine Abwandlungen" sich sowohl auf eine direkte als auch eine indirekte Verbindung beziehen.
Die vorhergehenden Beschreibungen von bestimmten beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dienten dem Zweck der Darstellung und Beschreibung. Sie sind nicht dazu gedacht, erschöpfend zu sein oder die Erfindung auf genau die offenbarten Formen zu beschränken, und offensichtlich sind viele Änderungen und Abwandlungen vor dem Hintergrund der obigen Lehre möglich. Die beispielhaften Ausführungsformen wurden ausgewählt und beschrieben, um bestimmte Grundsätze der Erfindung und ihre praktische Anwendbarkeit zu beschreiben, um es dadurch dem Fachmann zu erlauben, verschiedene beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, sowie verschiedene Alternativen und Abwandlungen davon, herzustellen und anzuwenden. Es ist beabsichtigt, dass der Umfang der Erfindung durch die beigefügten Ansprüche und deren Äquivalente definiert wird.

Claims

Motorantriebsvorrichtung, aufweisend: einen ersten Motor (50) mit mehreren ersten Wicklungen (C1 bis C3), welche jeweils zu mehreren Phasen gehören, einen zweiten Motor (60) mit mehreren zweiten Wicklungen (C4 bis C6), welche jeweils zu mehreren Phasen gehören, einen ersten Inverter (10), welcher eine Mehrzahl von ersten Schaltelementen (S11 bis S16) aufweist und mit einem ersten Ende von jeder der ersten Wicklungen (C1 bis C3) verbunden ist, einen zweiten Inverter (20), welcher eine Mehrzahl von zweiten Schaltelementen (S21 bis S26) aufweist, einen ersten Umschalter (30), welcher eine Mehrzahl von dritten Schaltelementen (S31 bis S33) aufweist, welche an ihrem ersten Ende jeweils mit einem zweiten Ende von jeder der ersten Wicklungen (C1 bis C3) verbunden sind und an ihrem zweiten Ende miteinander verbunden sind, einen zweiten Umschalter (40), welcher eine Mehrzahl von Schaltern (S41, S42, S43) aufweist, welche selektiv den zweiten Inverter (20) mit dem zweiten Ende von jeder der ersten Wicklungen (C1 bis C3) verbinden oder den zweiten Inverter (20) mit einem ersten Ende von jeder der zweiten Wicklungen (C4 bis C6) verbinden, und eine Steuereinrichtung (70), welche mit dem ersten Inverter (10), dem zweiten Inverter (20), dem ersten Umschalter (30) und dem zweiten Umschalter (40) verbunden ist und dazu eingerichtet ist, Zustände der Mehrzahl von ersten Schaltelementen (S11 bis S16), der Mehrzahl von zweiten Schaltelementen (S21 bis S26), der Mehrzahl von dritten Schaltelementen (S31 bis S33) und der Mehrzahl von Schaltern (S41, S42, S43) auf Grundlage einer voreingestellten Bedingung zu steuern.
Motorantriebsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der zweite Umschalter (40) folgende Betriebszustände aufweist: einen ersten Zustand, in welchem der zweite Inverter (20) und das erste Ende von jeder der zweiten Wicklungen (C4 bis C6) verbunden sind, durch Steuern der Mehrzahl von Schaltern (S41, S42, S43), einen zweiten Zustand, in welchem der zweite Inverter (20) und das zweite Ende von jeder der ersten Wicklungen (C1 bis C3) verbunden sind, durch Steuern der Mehrzahl von Schaltern (S41, S42, S43), und einen AUS-Zustand, in welchem der zweite Inverter (20), das erste Ende von jeder der zweiten Wicklungen (C4 bis C6) und das zweite Ende von jeder der ersten Wicklungen (C1 bis C3) elektrisch voneinander getrennt sind, durch Steuern der Mehrzahl von Schaltern (S41, S42, S43).
Motorantriebsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die voreingestellte Bedingung die Bedingung, ob der Betrieb des zweiten Motors (60) erforderlich ist, aufweist, und wobei die Steuereinrichtung (70) ferner dazu eingerichtet ist, den ersten Umschalter (30) einzuschalten und den zweiten Umschalter (40) in den ersten Zustand zu versetzen, wenn der Betrieb des zweiten Motors (60) erforderlich ist.
Motorantriebsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Steuereinrichtung (70) ferner dazu eingerichtet ist, wenn der Betrieb des zweiten Motors (60) erforderlich ist, den zweiten Inverter (20) durch Pulsweitenmodulation zu steuern, abhängig davon, ob der Betrieb des zweiten Motors (60) erforderlich ist.
Motorantriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Steuereinrichtung (70) ferner dazu eingerichtet ist, entweder einen Geschlossenes-Ende-Wicklung-Modus oder einen Offenes-Ende-Wicklung-Modus als einen Betriebsmodus des ersten Motors (50) auf Grundlage eines Drehmomentbefehls für den ersten Motor (50) zu ermitteln.
Motorantriebsvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Steuereinrichtung (70) ferner dazu eingerichtet ist, den Betriebsmodus auf Grundlage des umgekehrten magnetischen Flusses des ersten Motors (50), welcher mit dem Drehmomentbefehl korrespondiert, zu ermitteln.
Motorantriebsvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Steuereinrichtung (70) ferner dazu eingerichtet ist, den Betriebsmodus auf Grundlage eines Kennfeldes, in welchem der Betriebsmodus für jeden Betriebspunkt abhängig von Drehmoment und Drehzahl voreingestellt ist, zu ermitteln.
Motorantriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei die Steuereinrichtung (70) ferner dazu eingerichtet ist, den zweiten Inverter (20) auszuschalten, den ersten Umschalter (30) einzuschalten, den zweiten Umschalter (40) auszuschalten und den ersten Inverter (10) durch Pulsweitenmodulation (PWM) zu steuern, wenn der Geschlossenes-Ende-Wicklung-Modus als der Betriebsmodus ermittelt wird.
Motorantriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei die Steuereinrichtung (70) ferner dazu eingerichtet ist, den ersten Umschalter (30) ausschalten, den zweiten Umschalter (40) in den zweiten Zustand zu versetzen und den ersten Inverter (10) und den zweiten Inverter (20) durch Pulsweitenmodulation (PWM) zu steuern, wenn der Offenes-Ende-Wicklung-Modus als der Betriebsmodus ermittelt wird.
Motorantriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei die Steuereinrichtung (70) ferner dazu eingerichtet ist, entweder den Geschlossenes-Ende-Wicklung-Modus oder den Offenes-Ende-Wicklung-Modus als Betriebsmodus zu ermitteln, wenn der Betrieb des zweiten Motors (60) nicht erforderlich ist.
Verfahren zur Steuerung einer Motorantriebsvorrichtung, welche einen ersten Motor (50), welcher eine Mehrzahl von ersten Wicklungen (C1 bis C3), die jeweils zu mehreren Phasen gehören, aufweist, einen zweiten Motor (60), welcher eine Mehrzahl von zweiten Wicklungen (C4 bis C6), die jeweils zu mehreren Phasen gehören, aufweist, einen ersten Inverter (10), welcher eine Mehrzahl von ersten Schaltelementen (S11 bis S16) aufweist und mit einem ersten Ende von jeder der ersten Wicklungen (C1 bis C3) verbunden ist, und einen zweiten Inverter (20), welcher eine Mehrzahl von zweiten Schaltelementen (C4 bis C6) aufweist, aufweist, wobei das Verfahren aufweist: Ermitteln, ob der Betrieb des zweiten Motors (60) erforderlich ist, und Einschalten, durch eine Steuereinrichtung (70), eines ersten Umschalters (30), welcher eine Mehrzahl von dritten Schaltelementen (S31 bis S33) aufweist, welche jeweils an ihrem ersten Ende mit einem zweiten Ende von jeder der ersten Wicklungen (C1 bis C3) verbunden sind und an ihrem zweiten Ende miteinander verbunden sind, Verbinden, durch die Steuereinrichtung (70), des zweiten Inverters (20) mit einem ersten Ende von jeder der zweiten Wicklungen (C4 bis C6) durch einen zweiten Umschalter (40), und Steuern, durch die Steuereinrichtung (70), des zweiten Inverters (20) durch Pulsweitenmodulation (PWM), wenn der Betrieb des zweiten Motors (60) erforderlich ist.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei der zweite Umschalter (40) eine Mehrzahl von Schaltern (S41, S42, S43) aufweist, welche selektiv den zweiten Inverter (20) mit dem zweiten Ende von jeder der ersten Wicklungen (C1 bis C3) verbinden oder den zweiten Inverter (20) mit einem ersten Ende von jeder der zweiten Wicklungen (C4 bis C6) verbinden.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, ferner aufweisend: Ermitteln eines Betriebsmodus des ersten Motors (50) als einen Geschlossenes-Ende-Wicklung-Modus oder einen Offenes-Ende-Wicklung-Modus auf Grundlage eines Drehmomentbefehls für den ersten Motor (50), wenn der Betrieb des zweiten Motors (60) nicht erforderlich ist.
Verfahren nach Anspruch 13, ferner aufweisend: wenn der Betriebsmodus des ersten Motors (50) als der Geschlossenes-Ende-Wicklung-Modus bestimmt wird, Einschalten, durch die Steuereinrichtung (70), des ersten Umschalters (30), Ausschalten, durch die Steuereinrichtung (70), des zweiten Umschalters (40), Ausschalten, durch die Steuereinrichtung (70), des zweiten Inverters (20), und Steuern, durch die Steuereinrichtung (70), des ersten Inverters (10) durch Pulsweitenmodulation (PWM).
Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, ferner aufweisend: wenn der Betriebsmodus des ersten Motors (50) als der Offenes-Ende-Wicklung-Modus bestimmt wird, Ausschalten, durch die Steuereinrichtung (70), des ersten Umschalters (30), Verbinden, durch die Steuereinrichtung (70), des zweiten Inverters (20) mit dem zweiten Ende von jeder der ersten Wicklungen (C1 bis C3) durch den zweiten Umschalter (40), und Steuern, durch die Steuereinrichtung (70), des ersten Inverters (10) und des zweiten Inverters (20) durch Pulsweitenmodulation (PWM).
Verfahren einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei die Steuereinrichtung (70) ferner dazu eingerichtet ist, den Betriebsmodus auf Grundlage des umgekehrten magnetischen Flusses des ersten Motors (50), welcher mit dem Drehmomentbefehl korrespondiert, zu ermitteln.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, wobei die Steuereinrichtung (70) ferner dazu eingerichtet ist, den Betriebsmodus auf Grundlage eines Kennfeldes, in welchem der Betriebsmodus für jeden Betriebspunkt abhängig von Drehmoment und Drehzahl voreingestellt ist, zu ermitteln.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 17, wobei die Betriebsanforderung des zweiten Motors (60) eine Vierradantriebsanforderung aufweist.