ES2901462T3 - Procedimiento para desconectar una máquina eléctrica polifásica en un vehículo de motor - Google Patents

Abstract

Procedimiento para desconectar una máquina eléctrica polifásica (110) en un vehículo de motor, en el que la máquina eléctrica polifásica (110) presenta un rotor con un devanado de rotor (101) y un estator con un devanado de estator polifásico (110a), - en el que en un modo de bloque (210) de la máquina eléctrica (110) se modifica un parámetro que influye en un vector de tensión de rueda polar (Up) de una tensión de rueda polar de tal manera que la tensión de rueda polar alcanza un primer valor umbral (S1), - en el que el modo de bloque (210) se desactiva al alcanzar el primer valor umbral (S1) y se activa un modo PWM (220) para aplicar una tensión de fase con un vector de tensión de fase (Us), - en el que el vector de tensión de fase (Us) y el vector de tensión de rueda polar (Up) se modifican en el modo PWM (220) hasta que el parámetro que influye en la tensión de rueda polar alcanza otro valor umbral (S2), - en el que la tensión de fase se desconecta cuando se alcanza otro valor umbral (S2).

Description

DESCRIPCIÓN

Procedimiento para desconectar una máquina eléctrica polifásica en un vehículo de motor

La presente invención se refiere a un procedimiento para desconectar una máquina eléctrica polifásica en un vehículo de motor, así como a una unidad de cálculo y un programa informático para su implementación.

Antecedentes de la técnica

Se conocen máquinas eléctricas en vehículos de motor que se pueden funcionar como generador o motor. Las máquinas eléctricas de este tipo presentan la mayoría de las veces un rotor con un devanado de excitación (devanado de rotor), que se puede energizar con una corriente de excitación, y un estator con un devanado de estator polifásico al que se puede aplicar una tensión de fase polifásica con un vector de tensión de fase.

El uso de la máquina eléctrica en un vehículo de motor puede requerir que la máquina eléctrica se conecte y desconecte con frecuencia. La desconexión de la máquina eléctrica puede resultar problemática, en particular a altas velocidades. A este respecto, si la tensión de fase se desconecta en primer lugar, debido a la corriente de excitación que aún fluye se produce un flujo de corriente a través de los diodos inversos de los MOSFET y, por lo tanto, un modo de generador indeseado para este estado operativo. Si se desconecta en primer lugar una tensión de excitación o una corriente de excitación, la tensión de rueda polar cae dentro de un tiempo de caída de la tensión de excitación o de la corriente de excitación por debajo de un límite de tensión en el que se produce un flujo de corriente alto en la máquina eléctrica. Mediante la potencia de pérdidas resultante de ello, en particular los componentes electrónicos de la máquina eléctrica se cargan térmicamente de forma innecesaria.

El documento DE 102013215306 A1 muestra un procedimiento para desconectar una máquina eléctrica polifásica en un vehículo de motor, en el que la máquina eléctrica polifásica comprende un rotor con un devanado de rotor y un estator con un devanado de estator polifásico, en el que en la máquina eléctrica se modifica un parámetro que influye en un vector de tensión de rueda polar de una tensión de rueda polar, de tal manera que la tensión de rueda polar alcanza un primer valor umbral, en el que la aplicación de una tensión de fase se activa con un vector de tensión de fase, y en el que se desconecta la tensión de fase.

El documento US 2010 / 231151 A1 da a conocer un dispositivo de control de accionamiento de motor de CA con un motor síncrono de CA, un inversor, una unidad de control de sobremodulación que aplica una tensión PWM a través del inversor al motor de CA, y una unidad de control de fase de tensión de onda rectangular que controla una fase de una tensión de onda rectangular y emite un pulso de acuerdo con un comando de par de torsión.

El documento JP S60 5786 A da a conocer un inversor de accionamiento de motor con un rectificador, un condensador de suavizado, una pluralidad de medios de conmutación, una pluralidad de medios de detección de corriente regenerativa y un circuito de control para accionar la pluralidad de medios de conmutación, en el que el circuito de control está caracterizado por que presenta medios para recibir el control de la corriente regenerativa emitida por detector de corriente y para conmutar el control de la pluralidad de medios de conmutación del modo de onda cuadrada al modo PWM.

Descripción de la invención

De acuerdo con la invención se proponen un procedimiento para desconectar una máquina eléctrica polifásica en un vehículo de motor, así como una unidad de cálculo y un programa informático para su implementación con los rasgos característicos de las reivindicaciones independientes. Configuraciones ventajosas son objeto de las reivindicaciones dependiente y de la descripción siguiente.

La máquina eléctrica presenta un rotor con un devanado de rotor y un estator con un devanado de estator polifásico. En particular, se conecta un convertidor aguas abajo del devanado de estator. La máquina eléctrica está conectada en particular a una red de a bordo, en particular a una red de a bordo de tensión continua, a través del convertidor.

Ventajas de la invención

Durante el funcionamiento de la máquina eléctrica, en particular a velocidades más altas, normalmente n> 3000 rpm, la máquina eléctrica se hace funcionar en un llamado modo de bloque. En este caso, los devanados del estator individuales se someten a bloques de tensión, en los que la amplitud de excitación temporal de los bloques de tensión corresponde preferentemente a la mitad de una vuelta total (180°) del rotor y en los que los bloques de tensión individuales de las respectivas fases del devanado del estator están decalados preferentemente en el tiempo entre sí. Este modo de funcionamiento es ventajoso en particular a altas velocidades de la máquina eléctrica, ya que con ello no aparecen pérdidas de conmutación considerables, por ejemplo, en comparación con un modo de funcionamiento en el que la máquina eléctrica funcionaría en modo de modulación de ancho de pulso (PWM) con una frecuencia de reloj adaptada a la velocidad de la máquina eléctrica y, por lo tanto, correspondientemente grande. Para desconectar la máquina eléctrica se requiere que tanto la corriente de excitación como también la tensión de fase de la máquina eléctrica se apaguen o reduzcan lo más rápido posible a un valor que corresponda de acuerdo con la magnitud a aproximadamente cero (0V o 0A). Sin embargo, la corriente de excitación y la tensión de fase se deben apagar de un modo y manera que se eviten las desventajas mencionadas al principio.

Para ello, la corriente de excitación se reduce en primer lugar hasta que la tensión de rueda polar determinada, entre otras cosas, mediante la corriente de excitación corresponda a un primer valor umbral. Este valor umbral corresponde preferentemente a la tensión de fase en términos de magnitud y fase o dirección. En el caso de una reducción adicional de la corriente de excitación, la tensión de rueda polar sería menor que la tensión de fase, con lo que provocaría una corriente de fase que conduciría a un menoscabo térmico desventajoso. Sin embargo, dado que en el modo de bloque, el nivel de la tensión de fase está predeterminado mediante la tensión continua de la batería del vehículo aplicada al convertidor, la tensión de fase en el modo de bloque solo se puede variar en su posición de fase con respecto a la tensión de rueda polar, pero no en magnitud.

Para provocar una reducción adicional de la tensión de rueda polar o de la corriente de excitación y de la tensión de fase, de acuerdo con la invención, al alcanzar el primer valor umbral se cambia el modo PWM del modo de bloque de la máquina eléctrica en un conocido modo de modulación de ancho de pulso. Este modo de funcionamiento se destaca porque los pulsos de excitación presentan un ancho de pulso diferente entre sí en respectivamente una frecuencia de pulso constante. De este modo se puede conseguir que la tensión de fase se pueda reducir simultáneamente respecto a la tensión de rueda polar o a la corriente de excitación, con lo que se impide un flujo de corriente en el devanado de estator y por tanto una solicitación térmica de la máquina eléctrica. Además, el primer valor de umbral se selecciona de tal manera que no se originen picos de corriente indeseados al cambiar entre el modo de bloque y el modo PWM. Este es en particular el caso cuando la tensión de rueda polar y la tensión de fase son idénticas en magnitud y dirección y siempre se reducen por igual. Por tanto se evitan altas cargas eléctricas y mecánicas al cambiar los modos de funcionamiento de la máquina eléctrica (modo de bloque a modo PWM).

En el curso del procedimiento, también se determina un momento óptimo para desconectar la tensión de fase de la máquina eléctrica. Mediante el modo PWM, la tensión de fase se puede adaptar en magnitud y/o fase (dirección) a la tensión de rueda polar, de modo que resulten corrientes de fase de esencialmente 0A. Mediante determinación de al menos un parámetro que influye en la tensión de rueda polar, preferentemente de la corriente de excitación o de la tensión de excitación y/o de la velocidad de la máquina eléctrica, y en comparación del parámetro con un valor umbral adicional se determina un momento óptimo para desconectar la fase de tensión. En este caso, los parámetros que influyen en la tensión de rueda polar se pueden adaptar básicamente a voluntad, siendo la velocidad de la máquina eléctrica preferentemente un parámetro libre que puede adoptar casi cualquier valor, y la corriente o tensión de excitación se regulan a un valor que corresponde de acuerdo con las magnitudes esencialmente a 0A o 0V.

Básicamente, se entiende que una adaptación, en particular una reducción, de la corriente de excitación o de la tensión de excitación se puede realizar de forma regulada mediante el regulador de campo durante todo el proceso de desconexión. Además, también es posible que se desconecta la corriente de excitación y se provoquen las respectivas etapas del procedimiento de desconexión mientras la corriente de excitación decrece dentro del tiempo de caída. Al desconectar la corriente de excitación mediante el regulador de campo, este puede separar el devanado de rotor de la tensión de excitación aplicada. También se puede detectar una reducción de la tensión o de la corriente a un valor de aproximadamente 0 V o 0 A mediante una desconexión.

Por tanto, se posibilita desconectar la máquina eléctrica independientemente de la velocidad de la máquina eléctrica y/o de un motor de combustión interna del vehículo de motor. En particular, se posibilita desconectar la máquina eléctrica de manera suave a altas velocidades.

El procedimiento es adecuado igualmente para un funcionamiento de generador como también de motor de la máquina eléctrica y para todo tipo de vehículos de motor y vehículos utilitarios, en particular también para vehículos híbridos. En particular, se posibilita hacer funcionar la máquina eléctrica como un motor y soportar el motor de combustión interna. Incluso a altas velocidades, la máquina eléctrica se puede apagar sin problemas y sin grandes cargas. A este respecto, no se debe esperar, por ejemplo, hasta que la velocidad quede por debajo de un valor límite permitido para desconectar la máquina eléctrica. La máquina eléctrica se puede desconectar en el mejor momento posible conveniente.

En el caso de que la máquina eléctrica reciba una solicitud de par de torsión durante el proceso de desconexión, se puede cambiar directamente de nuevo al funcionamiento de motor o generador mediante reconexión de la corriente de excitación o de la tensión de fase, ya que la tensión de fase y la tensión de rueda polar se regulan durante el proceso de desconexión, de tal manera que la corriente de fase corresponda preferentemente esencialmente a 0A. De este modo se evita la aparición de picos de tensión o corriente y permite la desconexión o conexión de la máquina eléctrica con la menor carga mecánica posible.

Una unidad de cálculo de acuerdo con la invención, por ejemplo, un equipo de control de un vehículo de motor, está concebida, en particular en términos técnica de programación, para llevar a cabo un procedimiento de acuerdo con la invención.

La implementación del procedimiento en forma de programa informático también es ventajosa, ya que esto provoca costes especialmente bajos, en particular si un equipo de control de ejecución también se usa para otras tareas y, por lo tanto, está presente de todos modos.

Otras ventajas y configuraciones de la invención se deducen de la descripción y del dibujo adjunto.

La invención está representada esquemáticamente sobre la base de ejemplos de modo de realización en el dibujo, y los ejemplos de modo de realización se describen a continuación con referencia al dibujo.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 muestra esquemáticamente una disposición de un motor de combustión interna y una máquina eléctrica de un vehículo de motor, que están establecidas para llevar a cabo un modo de realización de la invención; la figura 2 muestra a modo de diagrama de circuito una máquina eléctrica de cinco fases de un vehículo de motor que está concebida para llevar a cabo un modo de realización de la invención;

la figura 3a muestra esquemáticamente un diagrama de circuito equivalente monofásico de la máquina eléctrica de cinco fases de la figura 2;

la figura 3b muestra esquemáticamente una excitación PWM de una máquina eléctrica de 5 fases;

la figura 3c muestra esquemáticamente una excitación de bloque de una máquina eléctrica de 5 fases;

la figura 4 muestra esquemáticamente una realización preferida de un procedimiento de acuerdo con la invención para desconectar una máquina eléctrica como un diagrama de bloques;

las figuras 5a, b muestran esquemáticamente un desarrollo de tensión de fase y de corriente de fase en la realización preferida del procedimiento de acuerdo con la invención para desconectar una máquina eléctrica de acuerdo con la figura 4; y

las figuras 6a-c muestran esquemáticamente diagramas de fasores que se pueden determinar en el curso de un modo de realización de la invención.

Modo(s) de realización de la invención

La figura 1 muestra esquemáticamente los componentes de un vehículo de motor. El vehículo de motor presenta una máquina eléctrica 110, en el que a continuación se parte de un generador síncrono excitado por separado sin limitación de la generalidad. La máquina eléctrica 110 se puede hacer funcionar como un generador, por ejemplo, a través de un motor de combustión interna 109 del vehículo de motor. La máquina eléctrica 110 está conectada al motor de combustión interna 109 en virtud del bloqueo de par de torsión a través de medios de acoplamiento correspondientes, por ejemplo, una conexión mecánica 108 en forma de transmisión por correa o un eje. Alternativamente, la máquina eléctrica 110 también se puede hacer funcionar de forma motor y, a este respecto, puede asistir el motor de combustión interna 109.

La máquina eléctrica 110 está conectada eléctricamente a un convertidor de potencia 106, estando previstas varias conexiones de fase 107. El convertidor 106 se puede hacer funcionar como rectificador y como inversor. Las varias conexiones de fase 107 son conexiones de fase de un devanado de estator polifásico de un estator de la máquina eléctrica 110. En el lado de la tensión continua, un devanado de rotor 101 de la máquina eléctrica 110 está conectado a través de un regulador de campo 102. El regulador de campo 102 es responsable de la excitación del devanado de rotor 101. Un acumulador de energía, por ejemplo una batería de vehículo 105, se puede unir al lado de tensión continua del convertidor 106 a través de conexiones de tensión continua 103. La batería del vehículo 105 se puede conectar eléctricamente al lado de tensión continua del convertidor 106 a través de un elemento de conmutación 104 y separarse de este.

Una unidad de cálculo configurada como equipo de control 112 está concebida, en particular en términos técnica de programación, para llevar a cabo un modo de realización del procedimiento de acuerdo con la invención. En particular, el equipo de control 112 controla el controlador de campo 102 y el convertidor 106 correspondiente a la invención.

En la figura 2, la máquina eléctrica 110 está representada a modo de diagrama de circuito. En este ejemplo especial, la máquina eléctrica 110 está representada como una máquina eléctrica de cinco fases. La máquina eléctrica 110 presenta un estator con un devanado de estator de cinco fases 110a. El convertidor 106 presenta varios elementos de conmutación eléctricos, que en este ejemplo están conformados como MOSFEt 106a (transistor de efecto de campo semiconductor de óxido metálico). En términos técnicos de conmutación, los MOSFET corresponden a un transistor y un diodo inverso conectados en el sentido de bloqueo. Los MOSFET 106a están conectados, por ejemplo, a los devanados de estator 110a a través de barras colectoras por un lado y a las conexiones de tensión continua 103 por otro lado.

Si la máquina eléctrica 110 se hace funcionar en modo generador, se genera una tensión alterna de cinco fases, la denominada tensión de fase, en el devanado del estator 110a. Esta tensión alterna de cinco fases se convierte en una tensión continua mediante la excitación sincronizada conveniente de los MOSFET 106a. La batería del vehículo 105, por ejemplo, se puede cargar por medio de esta tensión continua convertida.

Si la máquina eléctrica 110 se hace funcionar en modo motor, la tensión continua de la batería del vehículo 105 se convierte en la tensión de fase de cinco fases con un vector de tensión de fase circulante mediante una excitación sincronizada conveniente de los MOSFET 106a. A este respecto, la excitación sincronizada conveniente de los MOSFET 106a se realiza respectivamente mediante el equipo de control 112.

Cabe señalar que la presente invención no debe estar limitada a una máquina eléctrica de cinco fases, sino que es adecuada para máquinas eléctricas con un número conveniente de conexiones de fase 107.

Realizaciones preferidas del procedimiento para desconectar la máquina eléctrica 110 se describen a continuación con referencia a las figuras 3, 4 y 5. Además, esta descripción también se realiza en base al ejemplo especial de un funcionamiento motor de la máquina eléctrica 110. En particular, las realizaciones preferidas de los procedimientos de acuerdo con la invención se realizan mediante el equipo de control 112. En el curso de esto, el equipo de control controla en particular el regulador de campo 102, el convertidor 106 y opcionalmente también el elemento de conmutación 104 correspondientemente.

La figura 3a muestra esquemáticamente un diagrama de circuito equivalente monofásico de una máquina síncrona excitada por separado en general y de la máquina eléctrica de cinco fases 110 de acuerdo con la figura 2 en especial. El devanado del rotor 101 corresponde a una resistencia Rf en el diagrama de circuito equivalente. En el diagrama de circuito equivalente, el devanado de estator 110a corresponde a un circuito en serie formado por una resistencia Rs y una inductancia Ls.

En la figura 3b, una excitación PWM 220 típica de una máquina eléctrica 110 se muestra a modo de ejemplo usando un devanado de estator de 5 fases 110a (U, V, W, X, Y). En este caso, con respectivamente una frecuencia de pulso constante o intervalo de tiempo Tpwm de los respectivos pulsos entre sí, los pulsos de excitación presentan un ancho de pulso diferente entre sí.

En la figura 3b, una excitación de bloque 210 típica de una máquina eléctrica 110 se muestra a modo de ejemplo usando un devanado de estator de 5 fases 110a (U, V, W, X, Y). Además, el desarrollo angular del rotor de 0° a 360° está representado en el mismo segmento de tiempo. Como puede reconocerse, los bloques de excitación de las respectivas fases (U, V, W, X, Y) presentan un ancho de excitación de 180° en relación a la vuelta del rotor.

En la figura 4 está representado un modo de realización preferido de un procedimiento de acuerdo con la invención para desconectar 209 o apagar la máquina eléctrica 110 como un diagrama de bloques.

En el funcionamiento de motor, la máquina eléctrica 110 se alimenta con una tensión de excitación Uf y la tensión de fase Us y convierte esta energía eléctrica en energía mecánica para asistir al motor de combustión interna 109 con esta energía mecánica. La magnitud o amplitud de esta tensión de fase Us se predeterminan en particular mediante la tensión continua de la batería del vehículo 105 aplicada al convertidor 106 como tensión de alimentación. La tensión de excitación Uf se aplica al devanado de rotor 101 por medio del regulador de campo 102, con lo que se genera una corriente de excitación f en el devanado de rotor 101. La corriente de excitación f se regula a un valor nominal deseado en particular por medio de un controlador PI. La corriente de excitación f induce la tensión de rueda polar Up en el devanado del estator 110a cuando el rotor de la máquina eléctrica está girando. La tensión de rueda polar Up depende de la velocidad o y de la magnitud de la corriente de excitación f. La determinación exacta de la tensión de rueda polar Up se indica a continuación.

En el presente caso, la máquina eléctrica 110 se conecta en primer lugar y se encuentra en modo de bloque 210, en el que la máquina eléctrica 110 puede asistir al motor de combustión interna 109. En este caso, en una etapa 211 se puede ajustar un par de torsión de la máquina eléctrica 110 o del motor de combustión interna 109. A este respecto, el par de torsión se puede ajustar mediante variación del ángulo de rueda polar 9, que de nuevo se ajusta mediante la dirección del vector de tensión de fase Us, que de nuevo se ajusta mediante la excitación correspondiente del convertidor 106. El ángulo de rueda polar 9 se varía a través de un circuito de regulación conveniente, de modo que se ajusta un par de torsión deseado (véase para ello en particular la figura 5a). Si por parte de la máquina eléctrica 110 no se requiere un par de torsión o si no se transmite par de torsión al motor de combustión interna 109, la máquina eléctrica 110 está en una fase de ralentí 212.

En la fase de ralentí 212, la máquina eléctrica 110 gira al menos a la velocidad o especificada del motor de combustión interna 109 debido a la conexión de bloqueo de par de torsión con el motor de combustión interna 109, siempre que la máquina eléctrica 110 no esté desacoplada del motor de combustión interna 109, por ejemplo mediante una rueda libre. Para minimizar las pérdidas de la máquina eléctrica 110 es ventajosa una desconexión 209 de la máquina eléctrica 110, de modo que el momento de pérdida de la máquina eléctrica 110 solo se reduzca al momento de fricción mecánica comparativamente bajo de la máquina eléctrica 110.

La desconexión de máquina eléctrica 110 se realiza a este respecto en el curso del modo de realización preferido del procedimiento de acuerdo con la invención.

Durante la fase de ralentí 212, la máquina eléctrica 110 se hace funcionar en primer lugar en un modo de bloque 210 en el que se aplica una tensión de conmutación en forma de bloque al devanado del estator 110a. Para apagar la máquina eléctrica 110 durante la fase de ralentí 212, tanto la corriente de excitación f o las variables derivadas de la misma como la tensión de rueda polar Up y la tensión de fase Us deben reducirse al valor más pequeño posible en magnitud, en particular de acuerdo con la magnitud a cero. Para evitar los inconvenientes mencionados al principio, que pueden estar asociadas con desconectar la corriente de excitación f y/o la tensión de fase Us, el proceso de desconexión se efectúa de acuerdo con un modo de realización preferido de acuerdo con las etapas siguientes. En principio, se entiende que la máquina eléctrica 210 también se puede apagar 209 fuera de una fase de ralentí 212.

En la etapa 213 se determina en primer lugar al menos un parámetro que influye en la tensión de rueda polar Up. Una magnitud y una dirección del vector de tensión de rueda polar se determinan preferentemente como el parámetro que influye en la tensión de rueda polar Up. De forma alternativa o adicional, la magnitud de la corriente de excitación f y/o la velocidad o de la máquina eléctrica 110 también se pueden determinar preferentemente como el al menos un parámetro que influye en la tensión de rueda polar Up. La velocidad o de la máquina eléctrica 110 y la magnitud de la corriente de excitación f se conocen la mayoría de las veces de todos modos o se determinan en el vehículo de motor de todos modos. Por lo tanto, no se necesita ningún esfuerzo adicional aquí para determinar la magnitud de corriente de excitación f y/o la velocidad o de la máquina eléctrica 110.

En este ejemplo especial, la magnitud del vector de tensión de rueda polar se determina como un parámetro que influye en la tensión de rueda polar Up. A este respecto, la magnitud se determina en particular dependiendo de la magnitud de corriente de excitación f y la velocidad o. Esta determinación se realiza en particular de acuerdo con la siguiente fórmula:

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donde

^ r es un acoplamiento de flujo generado por la corriente de excitación If. Debido a los efectos de saturación, la relación entre la corriente de excitación If y el acoplamiento de flujo ^ r no es lineal. En particular, esta relación entre la corriente de excitación I f y el acoplamiento de flujo ^ r está depositada como una curva característica o en forma de un polinomio de compensación, en particular en el equipo de control 112. La dirección del vector de tensión de rueda polar se produce con soltura de la construcción y la posición actual del rotor.

Un parámetro que influye en la tensión de rueda polar, en particular la corriente de excitación If, se reduce en otra etapa 214 y se comprueba si la magnitud y/o la dirección del vector de tensión de rueda polar Up alcanza respectivamente un primer valor umbral S1. A este respecto, el respectivo valor umbral S1 se selecciona de tal manera que el valor umbral S1 corresponda en magnitud y/o dirección a la tensión de fase Us en un respectivo momento. Si la corriente de excitación If se redujera a tal punto que la tensión de rueda polar Up fuera menor que la tensión de fase Us, esto daría como resultado un flujo de corriente Is en el devanado de fase 107, que de nuevo daría como resultado una potencia de pérdidas en la máquina eléctrica 110. Para evitar esto, la magnitud y/o la fase de la tensión de fase Us también debería seguir correspondientemente, de modo que la corriente Is en el devanado de fase sea siempre cero neto durante el proceso de desconexión 209. Sin embargo, esto no es posible en el modo de bloque 210, ya que aquí solo se puede ajustar la fase, pero no la magnitud de tensión de fase Us. Por tanto, al alcanzar el valor umbral S1, el modo de bloque 210 se desactiva y se activa el modo PWM 220. Además, las corrientes Is provocadas en las fases de estator dentro del modo de bloque 210 están sujetas a una ondulación armónica superpuesta, por lo que una conexión o desconexión rápida es problemática incluso en el caso de que sea válido Up = Us en media temporal, dado que de este modo se puede inducir una tensión de rueda polar Up en una medida no insignificante.

Por lo tanto, una conmutación del modo de bloque 210 a un modo PWM 220 es una ventaja, ya que de este modo - en particular mediante la selección adecuada del valor umbral S1 - se pueden evitar picos de corriente indeseados y altas cargas eléctricas y mecánicas en la máquina eléctrica 110.

En la etapa 221 se aplica una tensión de fase Us con un vector de tensión de fase al devanado del estator 110a en modo PWM mediante modulación de ancho de pulso (PWM) de la tensión de alimentación, vector que en magnitud y dirección corresponde a un vector de tensión de rueda polar que prevalece actualmente de una tensión de rueda polar Up. La magnitud del vector de tensión de rueda polar se puede ajustar manteniendo la velocidad u> de la máquina eléctrica 110 o el motor de combustión interna 109, en particular a través de la corriente de excitación If - como parámetro que influye en la tensión de rueda polar. Esto tiene la ventaja de que también es posible apagar la máquina eléctrica 110 sin problemas incluso a altas velocidades. La corriente de excitación If se reduce aún más, indicada mediante el número de referencia 223, hasta que desaparece la magnitud del vector de tensión de rueda polar. En este caso, la corriente de excitación If alcanza otro valor umbral S2. Mientras tanto, la tensión de fase Us también se sigue correspondientemente, de modo que el vector de tensión de fase Us corresponde además al vector de tensión de rueda polar Up en términos de magnitud y dirección (igualmente indicado mediante el número de referencia 223).

La magnitud y la fase del vector de tensión de fase Us y el vector de tensión de rueda polar Up se determinan respectivamente en la etapa 222 y se comparan entre sí. En caso de una desviación de la magnitud y/o la fase del vector de tensión de fase Us y del vector de tensión de rueda polar Up, estos se pueden reajustar, en particular por medio del regulador 112. Si el parámetro que influye en la tensión de rueda polar alcanza el otro valor umbral S2, la tensión de fase Us se desconecta en otra etapa 224. Una desconexión de la tensión de fase Us después de que el parámetro que influye en la tensión de rueda polar haya alcanzado el valor umbral S2 (esto corresponde en particular a la corriente de excitación If = 0A) no es un problema, ya que la máquina eléctrica 110 ya no se puede hacer funcionar como generador por el momento debido a la corriente de excitación If ya no presente.

Una desconexión de la tensión de fase Us se puede realizar mediante la separación de las conexiones de fase 107 mediante el convertidor 106, o la tensión de fase Us también se puede reducir a un valor de aproximadamente 0V. Por lo tanto, una separación de las conexiones de fase 107 mediante el convertidor 106 no se requiere en principio, ya que la corriente de excitación If y la tensión de fase Us, en particular simultáneamente, también se pueden reducir a un valor de 0A o 0V para adaptar la tensión de fase Us a la tensión de rueda polar Up, y esto de facto también corresponde a un apagado.

Básicamente, se entiende que una adaptación, en particular una reducción, de la corriente de excitación If o de la tensión de excitación se puede realizar de forma regulada mediante el regulador de campo 102 durante todo el proceso de desconexión. Además, también es posible que se desconecta la corriente de excitación If y se provoquen las respectivas etapas del procedimiento de desconexión 209 mientras la corriente de excitación If decrece dentro del tiempo de caída. Al desconectar la corriente de excitación If mediante el regulador de campo 102, este puede separar el devanado de rotor 101 de la tensión de excitación Uf aplicada.

En la figura 5, el desarrollo de una corriente de fase Is1 de una primera fase y el desarrollo de una corriente de fase IS2 de otra fase (véase la figura 5a) está confrontado al desarrollo de las tensiones de fase Us1 y Us2 de las respectivas fases (véase la figura 5b) en el desarrollo temporal a modo de ejemplo. En este caso se puede reconocer cómo las tensiones de fase Us1 y Us2 pasan del modo de bloque 210 al modo PWM 220 después alcanzar un primer valor umbral S1. También se puede reconocer que las corrientes de fase Is1 e Is2 están superpuestas con un armónico durante el modo de bloque 210 y también poco después de la conmutación del modo de bloque 210 al modo PWM 220, que en el caso de una conexión o desconexión rápida son problemáticas porque de este modo se puede inducir una tensión de rueda polar Up en una medida no despreciable. Todas las ondulaciones de tensión dentro de las corrientes de fase Is1 e Is2 se reducen por lo tanto a un valor umbral S2 (valor cercano a cero) dentro del modo PWM 220, pudiéndose desconectar entonces la máquina eléctrica 110 en este estado sin inducir una tensión de rueda polar Up a este respecto.

La relación entre la tensión de fase Us, la tensión de rueda polar Up, la corriente de fase Is y la corriente de excitación If y, por tanto, los antecedentes teóricos del procedimiento de acuerdo con la invención se explican con más detalle con referencia a la figura 6.

A este respecto, en la figura 6 están representados los diagramas de fasores o diagramas dq 501, 502 y 503 de una máquina síncrona excitada por separado, en particular la máquina eléctrica de cinco fases 110 de acuerdo con la figura 2, en un sistema de coordenadas dq fijo al campo giratorio a modo de ejemplo, según se pueden determinar en el curso de un modo de realización de la invención.

A este respecto, la tensión de rueda polar Up se sitúa de acuerdo con la definición en el eje q y está representado como un primer fasor. El eje q forma el llamado eje excitador. A este respecto, el eje d es eléctricamente ortogonal al eje q. La tensión de fase Us está representada como un segundo fasor y está desplazado alrededor en un ángulo de rueda polar 9 con respecto a la tensión de rueda polar Up. El ángulo de rueda polar 9 también se designa como ángulo de carga. En el funcionamiento de generador (véase la figura 6b) de la máquina eléctrica 110, el ángulo de rueda polar 9 adopta valores positivos, una rueda polar o el excitador "se adelanta". En el funcionamiento de motor de la máquina eléctrica 110, como está representado en la figura 6a, el ángulo de rueda polar 9 adopta valores negativos, la rueda de polos o el excitador "se retrasa".

En el modo de bloque, el nivel de la tensión de fase Us está predeterminado mediante la tensión continua de la batería del vehículo 105 aplicada al convertidor 106. Por lo tanto, en el modo de bloque, la tensión de fase Us solo se puede variar en su posición de fase con respecto a la tensión de rueda polar Up, es decir, a través de su ángulo de rueda polar 9 en comparación con la tensión de rueda polar Up. La posición de fase o el ángulo de rueda polar 9 se puede ajustar convenientemente por medio del convertidor 106.

La corriente de fase Is está representada como un tercer vector en el sistema de coordenadas dq. Se produce un vector de corriente de fase cuya curva local corresponde al círculo representado cuando el ángulo de rueda polar cambia de 0° - 360°.

En la figura 6a está representado un primer diagrama dq 501 para una máquina eléctrica 110 en funcionamiento motor, en el que el vector de tensión de rueda polar Up, como el al menos un parámetro que influye en la tensión de rueda polar, no alcanza el primer valor umbral S1. A este respecto, se puede reconocer que para ningún ángulo de rueda polar 9 la corriente de fase Is se vuelve cero. Por lo tanto, una desconexión del convertidor 106 daría como resultado un flujo de corriente generadora a través de los diodos inversos de los MOSFET 106a.

En la figura 6a está representado otro diagrama dq 502 para una máquina eléctrica 110 en funcionamiento generador, en el que el vector de tensión de rueda polar Up, como el al menos un parámetro que influye en la tensión de rueda polar, no alcanza el primer valor umbral S1. A este respecto, se puede reconocer que para ningún ángulo de rueda polar 9 la corriente de fase Is se vuelve cero. Por lo tanto, una desconexión del convertidor 106 daría como resultado un flujo de corriente afectado por pérdidas a través de los diodos inversos de los MOSFET 106a.

En la figura 6a está representado otro diagrama dq 503, en el que el vector de tensión de rueda polar Up, como el al menos un parámetro que influye en la tensión de rueda polar, alcanza el primer valor umbral S1. Este estado se puede conseguir tanto a partir del funcionamiento de motor de la máquina eléctrica 110 (véase la figura 6a) como del funcionamiento de generador de la máquina eléctrica 110 (véase la figura 6b). A este respecto, el ángulo de rueda polar 9 es de 0°, de modo que la posición de fase de la tensión de fase Us corresponde a una posición de fase de la tensión de rueda polar Up. Dado que la tensión de fase Us y la tensión de la rueda de polos Up son iguales de acuerdo con magnitud y dirección, a este respecto, no se genera teóricamente ninguna corriente de fase Is. No obstante, las corrientes Is provocadas en las fases de estator dentro del modo de bloque 210 están sujetas a una ondulación armónica superpuesta, por lo que una conexión o desconexión rápida es problemática incluso en el caso de que sea válido Up = Us en media temporal, dado que de este modo se puede inducir una tensión de rueda polar Up en una medida no insignificante. Por lo tanto, es ventajoso un cambio del modo de bloque al modo PWM para reducir aún más la corriente de excitación If y la tensión de fase Us para permitir una desconexión especialmente suave de la máquina eléctrica 110.

Claims (10)

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento para desconectar una máquina eléctrica polifásica (110) en un vehículo de motor, en el que la máquina eléctrica polifásica (110) presenta un rotor con un devanado de rotor (101) y un estator con un devanado de estator polifásico (110a),

- en el que en un modo de bloque (210) de la máquina eléctrica (110) se modifica un parámetro que influye en un vector de tensión de rueda polar (Up) de una tensión de rueda polar de tal manera que la tensión de rueda polar alcanza un primer valor umbral (S1),

- en el que el modo de bloque (210) se desactiva al alcanzar el primer valor umbral (S1) y se activa un modo PWM (220) para aplicar una tensión de fase con un vector de tensión de fase (Us),

- en el que el vector de tensión de fase (Us) y el vector de tensión de rueda polar (Up) se modifican en el modo PWM (220) hasta que el parámetro que influye en la tensión de rueda polar alcanza otro valor umbral (S2), - en el que la tensión de fase se desconecta cuando se alcanza otro valor umbral (S2).

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que una magnitud y/o una dirección del vector de tensión de rueda polar (Up) se utilizan como el al menos un parámetro que influyen en el vector de tensión de rueda polar (Up), en el que la magnitud del vector de tensión de rueda polar (Up) se reduce preferentemente.

3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en el que el primer valor umbral corresponde a una magnitud y/o una dirección del vector de tensión de fase (Us) de la tensión de fase aplicada en el modo de bloque (210).

4. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que la magnitud de la corriente de excitación (f) y/o la velocidad (ra) de la máquina eléctrica (110) se utilizan (210) como el al menos un parámetro que influye en la tensión de rueda polar.

5. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que el vector de tensión de fase (Us) y el vector de tensión de rueda polar (Up) se modifican en el modo PWM (220), en particular se reducen en magnitud, de tal manera que una corriente de fase (ls) que fluye en el devanado del estator (110a) siempre corresponde de acuerdo con la magnitud aproximadamente al valor de cero.

6. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que la magnitud del otro valor umbral (S2) del parámetro que influye en la tensión de rueda polar, en particular la corriente de excitación (f) en modo PWM, corresponde aproximadamente al valor cero.

7. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que la máquina eléctrica (110) se hace funcionar como motor y/o generador.

8. Unidad de cálculo (112) que está concebida para llevar a cabo un procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores.

9. Programa informático que induce a una unidad de cálculo (112) a llevar a cabo un procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7 cuando se ejecuta en la unidad de cálculo (112).

10. Medio de almacenamiento legible a máquina con un programa informático almacenado en el mismo de acuerdo con la reivindicación 9.