WO2019042692A1 - VERFAHREN ZUR BESTIMMUNG VON MINDESTENS EINER KENNGRÖßE EINER ELEKTRISCHEN MASCHINE IN EINEM KRAFTFAHRZEUG - Google Patents

VERFAHREN ZUR BESTIMMUNG VON MINDESTENS EINER KENNGRÖßE EINER ELEKTRISCHEN MASCHINE IN EINEM KRAFTFAHRZEUG Download PDF

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WO2019042692A1
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Rolf Kunzler
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Volkswagen Aktiengesellschaft
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    • Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility

Definitions

  • the invention relates to a method for determining at least one characteristic of an electrical machine in a motor vehicle.
  • the electric machine is used in particular as an electric drive unit for a motor vehicle and preferably supplemented by a transmission for transmitting a torque to drive the motor vehicle.
  • Parameters such as The inductance of an electrical machine, are sizes that are needed for operation or for targeted control. It is known that certain parameters of the electrical machine are current-dependent. This dependence can be measured with certain methods and mapped in the form of maps. In order to be able to measure the dependence on the current, the corresponding current must also be impressed. Certain energization states are then also torque-forming. If the rotor is then not blocked or can not fully support the forming torque, then this leads to a rotational movement of the rotor. On the one hand, this movement may not occur due to external boundary conditions at any given time, or the movement may not take place in a controlled manner and then lead to destruction. In addition, since certain parameters are dependent on the rotor position, a movement of the rotor can then also lead to an incorrect assignment of the measured values.
  • Object of the present invention is to alleviate the problems described with reference to the prior art, at least partially or even to solve.
  • a method or a self-sensing method is to be proposed, which also allows a determination of parameters independently of the test stand.
  • a method for determining at least one parameter of an electrical machine in a motor vehicle is proposed.
  • the motor vehicle has at least the electric machine for driving at least one component of the motor vehicle and a converter for controlling the electric machine.
  • the method comprises at least the following steps:
  • the inverter is used to control the electrical machine. It is part of the motor vehicle, ie the motor vehicle is not ready for operation or not operable as intended without the inverter.
  • the energization of the electric machine via the inverter ie via the inverter, the electric machine is connected to a power supply.
  • the inverter may be a DC / AC converter.
  • the inverter can be connected to a battery as an electrical energy source, so that there is a DC voltage.
  • the inverter of the electric machine a Provide AC voltage. With the inverter, the electrical voltage, the current and / or the frequency of an AC voltage can be influenced.
  • Step b) comprises, in particular, a measure or setting of an (integrated) component of the motor vehicle, so that the rotor is not rotated or blocked despite the applied first torque.
  • the rotor does not rotate when it performs a rotational movement of a maximum of 10 angular degrees or +/- 5 angular degrees about a (current) position of the rotor, in particular during the method for determining the at least one characteristic.
  • this (still permissible) rotational movement for example, limited to 5 degrees, 2 degrees or 1 angle degree (possibly in half about a position of the rotor around) limited become.
  • a coordinated and / or by step b) (directly) imitated operating mode of at least one of these components is to be set up for this purpose.
  • the method is in particular carried out in the manner of a self-sensing method and / or is used to determine or set predefined parameters of the electric machine for operation of the motor vehicle.
  • At least one component may be a component of a drive train of the motor vehicle, wherein at least one wheel of the motor vehicle can be connected with the electric machine to transmit torque via the drive train.
  • rotation of the rotor is prevented by blocking the at least one wheel.
  • the drive train comprises a (first) clutch, which is arranged between the electric machine and the at least one wheel, wherein for step b) the clutch connects the electric machine with the at least one wheel to transmit torque.
  • the blockage of the at least one wheel can prevent the rotation of the rotor.
  • the at least one wheel may be blocked by a brake for step b), e.g. B. by a parking brake, which is operated automatically or by a driver.
  • One possibility is therefore to support the torque generated during the parameter identification via the drive train against the locked wheels. If there is a starting clutch in the drive train, then this is closed, so that the electric machine can transmit a torque to the wheels. The wheels are thus blocked during identification by the activated parking brake. Care must be taken to ensure that the torque produced by the measurement is not greater than the supporting torque resulting from the static friction of the wheels. This is especially true in the case when not (directly) blocking the wheels that are subjected to the torque, but the others.
  • the drive train (optionally additionally) comprises at least one transmission, wherein a rotation of the rotor is prevented by blocking the at least one transmission, or by blocking at least one component in the transmission.
  • a blockade of the at least one wheel is then not required.
  • the supporting torque is therefore not generated via the wheels but the locked gear, z. B. when the vehicle is in a parking situation.
  • the drive train comprises at least one further drive unit (eg an internal combustion engine) with a drive shaft (eg a crankshaft), the drive shaft transmitting torque via the drive train to the electric machine and to the at least one wheel of the motor vehicle is connectable, wherein rotation of the rotor is prevented by blocking the drive shaft.
  • a further drive unit eg an internal combustion engine
  • a drive shaft eg a crankshaft
  • the drive train comprises a (second) clutch, which is arranged between the electric machine and the further drive unit, wherein for step b) the coupling connects the electric machine with the drive shaft of the drive unit to transmit torque.
  • the blockage of the at least one wheel can prevent the rotation of the rotor.
  • the electric machine can be energized via the converter for generating a second torque which is opposite to the first torque. management.
  • an inertial moment of at least the rotor is used to avoid rotation of the rotor.
  • the second torque fulfills the function of preventing the rotation of the rotor.
  • the second torque can be applied with a time delay to the first torque and / or has another, in particular lower or higher amount, wherein the moment of inertia of at least the rotor prevents rotation of the rotor.
  • the method may be designed so that the rotor does not rotate, but this may still perform a (minimum) rotational movement, for example, up to a maximum of 10 degrees or +/- 5 degrees to a position of the rotor around.
  • This rotational movement is acceptable, for example, because the determination and / or realization of both torques can be accompanied by tolerances and / or a delay.
  • a certain energizing situation A leads to a torque in the positive direction of rotation
  • a complementary energizing transistor B can lead to a torque in the opposite direction.
  • Each complementary energizing situations can be predefined or defined. If the energization situations (compared to the rotor inertia) are sufficiently short, delay due to the inertia can be minimized.
  • the method is carried out exclusively with components provided for the operation of the motor vehicle, in particular integrated in the motor vehicle.
  • these components are all components of the motor vehicle, d. H. the motor vehicle is not ready for operation or not operable as intended without any of these components.
  • the method is therefore not performed on a test bench, but can be carried out in the normal operation of the motor vehicle and just without the use of external means (ie separate brakes, inverter, etc.).
  • the four embodiments of the method mentioned here can be provided individually or in any combination with one another. It is proposed a motor vehicle, at least comprising an electric machine for driving at least one component of the motor vehicle and a converter for controlling the electric machine, wherein the motor vehicle is suitable or implemented for carrying out the method described above.
  • Fig. 1 a motor vehicle with a drive train
  • the drive train 8 comprises an electrical machine 2, which is connected to a power supply 18 via a converter 5. Further, an internal combustion engine is connected as a drive unit 14 via a drive shaft 15 and a clutch 1 1 with the electric machine 2. The electric machine 2 is connected via a further clutch 1 1 with a transmission 13. A torque of the drive unit 14 and / or the electric machine 2 is transmitted via the transmission 13 transmitted to the wheels 9. The wheels 9 of the motor vehicle 3 can be blocked by brakes 12.
  • the motor vehicle 3 has the electric machine 2 for driving at least one component 4 of the motor vehicle 3 (eg an axle 24, the wheels 9, a part of the gear 13, a part of the clutches 1 1, etc.) and a converter 5 for controlling the electric machine.
  • at least one component 4 of the motor vehicle 3 eg an axle 24, the wheels 9, a part of the gear 13, a part of the clutches 1 1, etc.
  • a converter 5 for controlling the electric machine.
  • a rotation 10 of the rotor 7 can be prevented by blocking the wheels 9.
  • a rotation 10 can also be blocked via a coupling 1 1, which is arranged between the electric machine 2 and the at least one wheel 9, wherein for step b) the coupling 1 1 connects the electric machine 2 with the at least one wheel 9 to transmit torque.
  • the blockage of the at least one wheel 9 can prevent the rotation 10 of the rotor 7.
  • the at least one wheel may be blocked by a brake for step b), e.g. B. by a parking brake, which is operated automatically or by a driver.
  • a brake for step b e.g. B. by a parking brake, which is operated automatically or by a driver.
  • a rotation 10 can also be blocked via a gear 13, wherein a rotation 10 of the rotor 7 is prevented by blocking the gear 13, or by blocking at least one component 4 in the gear 13.
  • a rotation 10 can also be blocked via the drive shaft 15, which via the drive train 8 with the electric machine 2 and with the at least one wheel 9 of the motor vehicle 3 via z.
  • the electric machine 2 can be energized via the converter 5 to generate a second torque 16 opposite the first torque 6 (see FIGS. 2 and 3).
  • an inertial moment 17 of at least the rotor 7 can be utilized to avoid a rotation 10 of the rotor 7.
  • the method is performed exclusively with provided for the operation of the motor vehicle 3 components 4. Each component 4 is part of the motor vehicle 3, ie the motor vehicle 3 is not ready for operation or not operable as intended without each of these components 4. The method is therefore not performed on a test bench, but can be carried out in the normal operation of the motor vehicle 3 and just without the use of external means (ie separate brakes, inverter, etc.).
  • the first torque 6 acting on the rotor 7 as a result of the energization would cause a rotation 10 of the rotor 7 without step b).
  • the rotation 10 is actively prevented, d. H. by initiating a countermeasure.
  • FIG. 2 shows an electrical machine 2 in a sectional view.
  • Fig. 3 shows the electric machine 2 in a further sectional view.
  • FIGS. 2 and 3 will be described together below.
  • the electric machine comprises a rotatable rotor 7 and a stationary stator 19.
  • the electric machine 2 is applied with electrical power.
  • the electrical parameters 1 of the electric machine 2 can be specified in a stator-fixed coordinate system 21 or a rotor-fixed coordinate system 22.
  • the position of the rotor 7 to the stator 19 is defined by the rotor position angle 23.
  • a current vector 20 generates a first torque 6 on the rotor 7, wherein the method is intended to prevent a rotation 10 that can be effected by the first torque 6.
  • a second torque 16 is applied to the rotor 7.
  • the second torque 16 is intended to prevent the rotation 10 of the rotor 7 (by the first torque 6).
  • the second torque 16 can be applied with a time delay to the first torque 6 and / or has a different, in particular smaller, amount, the moment of inertia 17 of at least the rotor 7 preventing a rotation 10 of the rotor 7.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung von mindestens einer Kenngröße (1) einer elektrischen Maschine (2) in einem Kraftfahrzeug (3), wobei das Kraftfahrzeug (3) zumindest die elektrische Maschine (2) zum Antrieb mindestens einer Komponente (4) des Kraftfahrzeuges (3) sowie einen Umrichter (5) zur Regelung der elektrischen Maschine (2) aufweist; wobei das Verfahren zumindest die folgenden Schritte umfasst: a) Bestromen der elektrischen Maschine (2) über den Umrichter (5) und Erzeugen eines ersten Drehmoments (6) auf einen Rotor (7) der elektrischen Maschine (2); und dabei b) Sicherstellen, dass der Rotor (7) nicht rotiert.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Bestimmung von mindestens einer Kenngröße einer elektrischen Maschine in einem Kraftfahrzeug
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung mindestens einer Kenngröße einer elektrischen Maschine in einem Kraftfahrzeug. Die elektrische Maschine wird insbesondere als elektrische Antriebseinheit für ein Kraftfahrzeug eingesetzt und bevorzugt durch ein Getriebe zur Übertragung eines Drehmomentes zum Antrieb des Kraftfahrzeuges ergänzt.
Parameter wie z.B. die Induktivität einer elektrischen Maschine, sind Größen, die für den Betrieb bzw. für die gezielte Ansteuerung benötigt werden. Es ist bekannt, dass bestimmte Parameter der elektrischen Maschine stromabhängig sind. Diese Abhängigkeit kann mit bestimmten Verfahren ausgemessen werden und in Form von Kennfeldern abgebildet werden. Um die Abhängigkeit vom Strom vermessen zu können, muss der entsprechende Strom auch eingeprägt werden. Bestimmte Bestromungszustände sind dann auch Drehmomentbildend. Wird der Rotor dann nicht blockiert bzw. kann das sich bildende Drehmoment nicht vollständig abgestützt werden, dann führt dies zu einer Drehbewegung des Rotors. Zum einen kann es sein, dass diese Bewegung aufgrund von äußeren Randbedingungen zu einem bestimmten Zeitpunkt nicht auftreten darf oder die Bewegung nicht kontrolliert abläuft und dann zu einer Zerstörung führen könnte. Da bestimmte Parameter darüber hinaus von der Rotorlage abhängig sind, kann eine Bewegung des Rotors dann auch zu einer falschen Zuordnung der gemessenen Werte führen.
Aus der DE 10 2015 21 1 863 A1 ist ein Verfahren zum Ermitteln von stromabhängigen und/oder drehwinkelstellungsabhängigen Kenngrößen einer elektrischen Maschine bekannt. Darin wird ausgeführt, dass der Rotor zur Durchführung des Verfahrens zunächst in eine bestimmte Lage gebracht und anschließend blockiert wird. Im blockierten Zustand wird der Rotor mit einem elektrischen Strom zur Bestimmung der Kenngrößen beaufschlagt. Derartige Messungen können nur an speziell dafür ausgestatteten Prüfständen durchgeführt werden. Daher erfordern vorbekannte Methoden zur Ermittlung mindestens einer Kenngröße einer elektrischen Maschine in einem Kraftfahrzeug einen hohen apparativen Aufwand und viel Zeit. Zudem ist das Fahrzeug für den langen Prüfungszeitraum samt Rüstzeit nicht anderweitig nutzbar.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten Probleme zumindest teilweise zu lindern oder gar zu lösen. Insbesondere soll ein Verfahren bzw. ein Selbstsensierungsverfahren vorgeschlagen werden, das eine Ermittlung von Kenngrößen auch unabhängig vom Prüfstand erlaubt.
Zur Lösung dieser Aufgaben trägt ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 bei. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche. Die in den Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können durch erläuternde Sachverhalte aus der Beschreibung und/oder mit Details aus den Figuren ergänzt werden, wobei weitere Ausführungsvarianten der Erfindung aufgezeigt werden.
Es wird ein Verfahren zur Bestimmung mindestens einer Kenngröße einer elektrischen Maschine in einem Kraftfahrzeug vorgeschlagen. Das Kraftfahrzeug weist zumindest die elektrische Maschine zum Antrieb mindestens einer Komponente des Kraftfahrzeuges sowie einen Umrichter zur Regelung der elektrischen Maschine auf. Das Verfahren umfasst zumindest die folgenden Schritte:
a) Bestromen der elektrischen Maschine über den Umrichter und Erzeugen eines ersten Drehmoments auf einen Rotor der elektrischen Maschine; und dabei
b) Sicherstellen, dass der Rotor nicht rotiert.
Der Umrichter dient der Regelung der elektrischen Maschine. Er ist Bestandteil des Kraftfahrzeuges, d. h. das Kraftfahrzeug ist ohne den Umrichter nicht wie vorgesehen betriebsbereit bzw. nicht betreibbar. Die Bestromung der elektrischen Maschine erfolgt über den Umrichter, d. h. über den Umrichter ist die elektrische Maschine mit einer Spannungsversorgung verbunden. Bei dem Umrichter kann es sich um einen DC/AC-Wandler handeln. Eingangsseitig kann der Umrichter mit einer Batterie als elektrische Energiequelle verbunden sein, so dass dort eine Gleichspannung anliegt. Ausgangsseitig kann der Umrichter der elektrischen Maschine eine Wechselspannung bereitstellen. Mit dem Umrichter kann die elektrische Spannung, die Stromstärke und/oder die Frequenz einer Wechselspannung beeinflusst werden.
Das infolge der Bestromung auf den Rotor wirkende erste Drehmoment würde ohne Schritt b) eine Rotation des Rotors bewirken. Hier wird nun die Rotation aktiv verhindert, d. h. durch die Einleitung einer Gegenmaßnahme. Schritt b) umfasst insbesondere eine Maßnahme bzw. Einstellung einer (integrierten) Komponente des Kraftfahrzeuges, so dass der Rotor trotz anliegendem ersten Drehmoment nicht rotiert bzw. blockiert ist. Der Rotor rotiert dann nicht, wenn dieser eine Drehbewegung von maximal 10 Winkelgrad bzw. +/- 5 Winkelgrad um eine (aktuelle) Position des Rotors herum ausführt, insbesondere während des Verfahren zur Bestimmung der mindestens einen Kenngröße. In Abhängigkeit von der Messmethode, der Ausgestaltung der elektrischen Maschine und/oder der gewünschten Genauigkeit des Verfahrens kann diese (noch zulässige) Drehbewegung beispielsweise maximal auf 5 Winkelgrad, 2 Winkelgrad oder 1 Winkelgrad (ggf. jeweils hälftig um eine Position des Rotors herum) begrenzt werden. Hierfür ist insbesondere ein abgestimmter und/oder durch Schritt b) (unmittelbar) imitierter Betriebsmodus mindestens einer dieser Komponenten einzurichten.
Das Verfahren ist insbesondere nach Art eines Selbstsensierungsverfahrens ausgeführt und/oder dient zur Ermittlung bzw. Einrichtung vordefinierter Parameter der elektrischen Maschine für einen Betrieb des Kraftfahrzeuges.
Mindestens eine Komponente kann ein Bestandteil eines Antriebsstrangs des Kraftfahrzeuges sein, wobei über den Antriebsstrang zumindest ein Rad des Kraftfahrzeuges mit der elektrischen Maschine drehmomentübertragend verbindbar ist.
In einer ersten Ausgestaltung des Verfahrens wird eine Rotation des Rotors durch eine Blockierung des zumindest einen Rades verhindert.
Insbesondere umfasst der Antriebsstrang eine (erste) Kupplung, die zwischen der elektrischen Maschine und dem zumindest einen Rad angeordnet ist, wobei für Schritt b) die Kupplung die elektrische Maschine mit dem zumindest einen Rad drehmomentübertragend verbindet. Damit kann die Blockade des zumindest einen Rades die Rotation des Rotors verhindern. Das zumindest eine Rad kann für Schritt b) durch eine Bremse blockiert werden, z. B. durch eine Parkbremse, die automatisch oder durch einen Fahrer betätigt wird.
Eine Möglichkeit ist demnach, das Drehmoment, dass während der Parameteridentifikation entsteht, über den Antriebsstrang gegen die blockierten Räder zu stützen. Falls sich eine Anfahrkupplung im Antriebsstrang befindet, dann wird diese geschlossen, sodass die elektrische Maschine ein Drehmoment auf die Räder übertragen kann. Die Räder werden folglich während der Identifikation durch die aktivierte Parkbremse blockiert. Es ist darauf zu achten, dass das durch die Vermessung entstehende Drehmoment nicht größer ist, als das abstützende Drehmoment, das durch die Haftreibung der Räder entsteht. Dies gilt insbesondere für den Fall, wenn nicht (direkt) die Räder blockiert werden, die mit dem Drehmoment beaufschlagt werden, sondern die anderen.
Gemäß einer zweiten Ausgestaltung umfasst der Antriebsstrang (ggf. zusätzlich) zumindest ein Getriebe, wobei eine Rotation des Rotors durch eine Blockierung des zumindest einen Getriebes, bzw. durch die Blockierung zumindest einer Komponente im Getriebe, verhindert wird. Insbesondere ist dann eine Blockade des zumindest einen Rades nicht erforderlich. In diesem Fall wird das abstützende Drehmoment folglich nicht über die Räder sondern das blockierte Getriebe erzeugt, z. B. wenn sich das Fahrzeug in einer Parksituation befindet.
Gemäß einer dritten Ausgestaltung umfasst der Antriebsstrang zumindest eine weitere Antriebseinheit (z. B. eine Verbrennungskraftmaschine) mit einer Antriebswelle (z. B. einer Kurbelwelle), wobei die Antriebswelle über den Antriebsstrang mit der elektrischen Maschine und mit dem zumindest einen Rad des Kraftfahrzeuges drehmomentübertragend verbindbar ist, wobei eine Rotation des Rotors durch eine Blockierung der Antriebswelle verhindert wird.
Insbesondere umfasst der Antriebsstrang eine (zweite) Kupplung, die zwischen der elektrischen Maschine und der weiteren Antriebseinheit angeordnet ist, wobei für Schritt b) die Kupplung die elektrische Maschine mit der Antriebswelle der Antriebseinheit drehmomentübertragend verbindet. Damit kann die Blockade des zumindest einen Rades die Rotation des Rotors verhindern.
Gemäß einer vierten Ausgestaltung kann die elektrische Maschine über den Umrichter bestromt werden zur Erzeugung eines dem ersten Drehmoment entgegengesetzten zweiten Drehmo- ments. Insbesondere wird dabei ein Trägheitsmoment zumindest des Rotors zur Vermeidung einer Rotation des Rotors ausgenutzt.
Das zweite Drehmoment erfüllt die Funktion, die Rotation des Rotors zu verhindern. Insbesondere kann das zweite Drehmoment zeitversetzt zum ersten Drehmoment angelegt werden und/oder weist einen anderen, insbesondere geringeren oder höheren Betrag auf, wobei das Trägheitsmoment zumindest des Rotors eine Rotation des Rotors verhindert.
Gerade in diesem Fall kann das Verfahren so gestaltet sein, dass der Rotor zwar nicht rotiert, dieser jedoch ggf. noch eine (minimale) Drehbewegung ausführt, beispielsweise bis zu maximal 10 Winkelgrad bzw. +/- 5 Winkelgrad um eine Position des Rotors herum. Diese Drehbewegung ist beispielsweise deshalb hinzunehmen, weil die Bestimmung und/oder Realisierung beider Drehmomente mit Toleranzen und/oder einer Verzögerung einher gehen kann.
Folglich kann durch eine geschickte Reihenfolge der verschiedenen Bestromungssituationen das Trägheitsmoment durch die Rotormasse ausgenutzt werden, um eine Bewegung des Rotors zu minimieren. Führt beispielsweise eine bestimmte Bestromungssituation A zu einem Drehmoment in positiver Drehrichtung, so kann eine dazu komplementäre Bestromungssi- tutaion B zu einem Drehmoment in entgegengesetzter Richtung führen. Was jeweils komplementäre Bestromungssituationen sind, kann jeweils vorbestimmt bzw. definiert vorgegeben sein. Sind die Bestromungssituationen (im Vergleich zur Rotorträgheit) ausreichend kurz, kann durch die Massenträgheit bedingte Verzögerung eine Drehbewegung minimiert werden.
Insbesondere wird das Verfahren ausschließlich mit für den Betrieb des Kraftfahrzeuges vorgesehenen, insbesondere in dem Kraftfahrzeug integrierten, Komponenten durchgeführt. Das heißt insbesondere, dass diese Komponenten alle Bestandteile des Kraftfahrzeuges sind, d. h. das Kraftfahrzeug ist ohne jede einzelne dieser Komponenten nicht wie vorgesehen betriebsbereit bzw. nicht betreibbar. Insbesondere wird das Verfahren also nicht an einem Prüfstand durchgeführt, sondern kann im normalen Betrieb des Kraftfahrzeuges und gerade ohne Anwendung von externen Mitteln (also separate Bremsen, Umrichter, etc.) durchgeführt werden.
Die hier angeführten vier Ausgestaltungen des Verfahrens können einzeln oder in beliebiger Kombination miteinander vorgesehen sein. Es wird ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, zumindest aufweisend eine elektrische Maschine zum Antrieb mindestens einer Komponente des Kraftfahrzeuges sowie einen Umrichter zur Regelung der elektrischen Maschine, wobei das Kraftfahrzeug zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens geeignet bzw. eingerichtet ist.
Vorsorglich sei angemerkt, dass die hier verwendeten Zahlwörter („erste",„zweite", ...) vorrangig (nur) zur Unterscheidung von mehreren gleichartigen Gegenständen, Größen oder Prozessen dienen, also insbesondere keine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge dieser Gegenstände, Größen oder Prozesse zueinander zwingend vorgeben. Sollte eine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge erforderlich sein, ist dies hier explizit angegeben oder es ergibt sich offensichtlich für den Fachmann beim Studium der konkret beschriebenen Ausgestaltung.
Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den Figuren gezeigten Merkmale schematisch sind und insbesondere nicht hinsichtlich ihrer Größenverhältnisse aussagekräftig sind. Die in einer Figur dargestellten Merkmale können einzeln oder in Kombination miteinander mit Inhalten anderer Figuren und/oder der vorstehenden Beschreibung kombiniert werden, soweit dies nicht zu einem technischen Widerspruch führt oder hier explizit ausgeschlossen ist.
Es zeigen schematisch:
Fig. 1 : ein Kraftfahrzeug mit einem Antriebsstrang;
Fig. 2: eine elektrische Maschine in einer Schnittansicht; und
Fig. 3: die elektrische Maschine in einer weiteren Schnittansicht.
Fig. 1 zeigt ein Kraftfahrzeug 3 mit einem Antriebsstrang 8. Der Antriebsstrang 8 umfasst hier eine elektrische Maschine 2, die über einen Umrichter 5 mit einer Spannungsversorgung 18 verbunden ist. Weiter ist eine Verbrennungskraftmaschine als Antriebseinheit 14 über eine Antriebswelle 15 und eine Kupplung 1 1 mit der elektrischen Maschine 2 verbunden. Die elektrische Maschine 2 ist über eine weitere Kupplung 1 1 mit einem Getriebe 13 verbunden. Ein Drehmoment der Antriebseinheit 14 und/oder der elektrischen Maschine 2 wird über das Ge- triebe 13 auf die Räder 9 übertragen. Die Räder 9 des Kraftfahrzeuges 3 sind über Bremsen 12 blockierbar.
Für das Verfahren zur Bestimmung von mindestens einer Kenngröße 1 der elektrischen Maschine 2 weist das Kraftfahrzeug 3 die elektrische Maschine 2 zum Antrieb mindestens einer Komponente 4 des Kraftfahrzeuges 3 (z. B. eine Achse 24, die Räder 9, ein Teil des Getriebes 13, ein Teil der Kupplungen 1 1 , etc.) sowie einen Umrichter 5 zur Regelung der elektrischen Maschine auf.
Eine Rotation 10 des Rotors 7 kann durch eine Blockierung der Räder 9 verhindert werden. Dafür kann z. B. eines der Räder 9 der Achse 24 durch die Bremse 12 blockiert werden, so dass das Kraftfahrzeug 3 steht. Dadurch bedingt sind auch alle anderen Räder 9 blockiert.
Eine Rotation 10 kann auch über eine Kupplung 1 1 blockiert werden, die zwischen der elektrischen Maschine 2 und dem zumindest einen Rad 9 angeordnet ist, wobei für Schritt b) die Kupplung 1 1 die elektrische Maschine 2 mit dem zumindest einen Rad 9 drehmomentübertragend verbindet. Damit kann die Blockade des zumindest einen Rades 9 die Rotation 10 des Rotors 7 verhindern.
Das zumindest eine Rad kann für Schritt b) durch eine Bremse blockiert werden, z. B. durch eine Parkbremse, die automatisch oder durch einen Fahrer betätigt wird.
Eine Rotation 10 kann auch über ein Getriebe 13 blockiert werden, wobei eine Rotation 10 des Rotors 7 durch eine Blockierung des Getriebes 13, bzw. durch die Blockierung zumindest einer Komponente 4 im Getriebe 13, verhindert wird.
Eine Rotation 10 kann auch über die Antriebswelle 15 blockiert werden, die dazu über den Antriebsstrang 8 mit der elektrischen Maschine 2 und mit dem zumindest einen Rad 9 des Kraftfahrzeuges 3 über z. B. eine Kupplung 1 1 drehmomentübertragend verbindbar ist.
Weiter kann die elektrische Maschine 2 über den Umrichter 5 bestromt werden zur Erzeugung eines dem ersten Drehmoment 6 entgegengesetzten zweiten Drehmoments 16 (siehe Fig. 2 und 3). Dabei kann ein Trägheitsmoment 17 zumindest des Rotors 7 zur Vermeidung einer Rotation 10 des Rotors 7 ausgenutzt werden. Das Verfahren wird ausschließlich mit für den Betrieb des Kraftfahrzeuges 3 vorgesehenen Komponenten 4 durchgeführt. Jede Komponenten 4 ist dabei Bestandteile des Kraftfahrzeuges 3, d. h. das Kraftfahrzeug 3 ist ohne jede einzelne dieser Komponenten 4 nicht wie vorgesehen betriebsbereit bzw. nicht betreibbar. Das Verfahren wird also nicht an einem Prüfstand durchgeführt, sondern kann im normalen Betrieb des Kraftfahrzeuges 3 und gerade ohne Anwendung von externen Mitteln (also separate Bremsen, Umrichter, etc.) durchgeführt werden.
Das infolge der Bestromung auf den Rotor 7 wirkende erste Drehmoment 6 würde ohne Schritt b) eine Rotation 10 des Rotors 7 bewirken. Hier wird nun die Rotation 10 aktiv verhindert, d. h. durch die Einleitung einer Gegenmaßnahme.
Fig. 2 zeigt eine elektrische Maschine 2 in einer Schnittansicht. Fig. 3 zeigt die elektrische Maschine 2 in einer weiteren Schnittansicht. Die Fig. 2 und 3 werden im Folgenden gemeinsam beschrieben.
Die elektrische Maschine umfasst einen drehbaren Rotor 7 und einen stationären Stator 19. Über den Umrichter 5 wird die elektrische Maschine 2 mit elektrischer Leistung beaufschlagt. Dabei können die elektrischen Kenngrößen 1 der elektrischen Maschine 2 in einem statorfesten Koordinatensystem 21 oder einem rotorfesten Koordinatensystem 22 angegebenen werden. Die Lage des Rotors 7 zum Stator 19 wird über den Rotorlagewinkel 23 definiert. Ein Stromvektor 20 erzeugt ein erstes Drehmoment 6 an dem Rotor 7, wobei durch das Verfahren eine durch das erste Drehmoment 6 bewirkbare Rotation 10 verhindert werden soll.
Gemäß Fig. 3 wird ein zweites Drehmoment 16 an dem Rotor 7 angelegt. Das zweite Drehmoment 16 soll die Rotation 10 des Rotors 7 (durch das erste Drehmoment 6) verhindern. Insbesondere kann das zweite Drehmoment 16 zeitversetzt zum ersten Drehmoment 6 angelegt werden und/oder weist einen anderen, insbesondere geringeren Betrag auf, wobei das Trägheitsmoment 17 zumindest des Rotors 7 eine Rotation 10 des Rotors 7 verhindert. Bezugszeichenliste
Kenngröße
Maschine
Kraftfahrzeug
Komponente
Umrichter
erstes Drehmoment
Rotor
Antriebsstrang
Rad
Rotation
Kupplung
Bremse
Getriebe
Antriebseinheit
Antriebswelle
zweites Drehmoment
Trägheitsmoment
Spannungsversorgung
Stator
Stromvektor
statorfestes Koordinatensystem
rotorfestes Koordinatensystem
Rotorlagewinkel
Achse

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Bestimmung mindestens einer Kenngröße (1 ) einer elektrischen Maschine (2) in einem Kraftfahrzeug (3), wobei das Kraftfahrzeug (3) zumindest die elektrische Maschine (2) zum Antrieb mindestens einer Komponente (4) des Kraftfahrzeuges (3) sowie einen Umrichter (5) zur Regelung der elektrischen Maschine (2) aufweist; wobei das Verfahren zumindest die folgenden Schritte umfasst:
a) Bestromen der elektrischen Maschine (2) über den Umrichter (5) und Erzeugen eines ersten Drehmoments (6) auf einen Rotor (7) der elektrischen Maschine (2); und dabei
b) Sicherstellen, dass der Rotor (7) nicht rotiert.
2. Verfahren nach Patentanspruch 1 , wobei die mindestens eine Komponente (4) ein Bestandteil eines Antriebsstrangs (8) des Kraftfahrzeuges (3) ist, wobei über den Antriebsstrang (8) zumindest ein Rad (9) des Kraftfahrzeuges (3) mit der elektrischen Maschine (2) drehmomentübertragend verbindbar ist.
3. Verfahren nach Patentanspruch 2, wobei eine Rotation (10) des Rotors (7) durch eine Blockierung des zumindest einen Rades (9) verhindert wird.
4. Verfahren nach Patentanspruch 3, wobei der Antriebsstrang (8) eine Kupplung (1 1 ) umfasst, die zwischen der elektrischen Maschine (2) und dem zumindest einen Rad (9) angeordnet ist, wobei für Schritt b) die Kupplung (1 1 ) die elektrische Maschine (2) mit dem zumindest einen Rad (9) drehmomentübertragend verbindet.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche 3 und 4, wobei das zumindest eine Rad (9) für Schritt b) durch eine Bremse (12) blockiert wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche 2 bis 5, wobei der Antriebsstrang (8) zumindest ein Getriebe (13) umfasst, wobei eine Rotation (10) des Rotors (7) durch eine Blockierung des zumindest einen Getriebes (13) verhindert wird, wobei die Blockierung innerhalb des Getriebes (13) erfolgt.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche 2 bis 6, wobei der Antriebsstrang (8) zumindest eine weitere Antriebseinheit (14) mit einer Antriebswelle (15) um- fasst, wobei die Antriebswelle (15) über den Antriebsstrang (8) mit der elektrischen Maschine (2) und mit dem zumindest einen Rad (9) des Kraftfahrzeuges (3) drehmomentübertragend verbindbar ist, wobei eine Rotation (10) des Rotors (7) durch eine Blockierung der Antriebswelle (15) verhindert wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die elektrische Maschine (2) über den Umrichter (5) bestromt wird zur Erzeugung eines dem ersten Drehmoment (6) entgegengesetzten zweiten Drehmoments (16); wobei ein Trägheitsmoment (17) zumindest des Rotors (7) zur Vermeidung einer Rotation (10) des Rotors (7) ausgenutzt wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei das Verfahren ausschließlich mit für den Betrieb des Kraftfahrzeuges (3) vorgesehenen Komponenten (4) durchgeführt wird.
10. Kraftfahrzeug (3), zumindest aufweisend eine elektrische Maschine (2) zum Antrieb mindestens einer Komponente (4) des Kraftfahrzeuges (3) sowie einen Umrichter (5) zur Regelung der elektrischen Maschine (2), wobei das Kraftfahrzeug (3) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Patentansprüche geeignet ist.
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