WO2020191423A1 - Verfahren zum betreiben einer antriebsvorrichtung, computerprogrammprodukt, antriebsvorrichtung sowie kraftfahrzeug - Google Patents

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rotor
control
drive device
variable
stator
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PCT/AT2020/060129
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Mathias Deiml
Michael Scharnagl
Florian Nuber
Vitaly Davydov
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Avl List Gmbh
Avl Software & Functions Gmbh
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Definitions

  • the present invention relates to a method for operating a
  • Drive device a computer program product, a drive device and a motor vehicle with a drive device.
  • the object of the present invention is to improve the operation of an electrical machine in a drive device.
  • a method for operating a drive device with an electrical machine is claimed.
  • the electrical machine has a stator and a rotor, wherein the rotor can be magnetically coupled to a rotatable magnetic stator field of the stator.
  • the stator field can be influenced by a multi-phase circuit. The procedure consists of the following steps:
  • Polyphase circuit includes,
  • the electric machine can preferably be an electric motor and / or an electromagnetic brake.
  • the electrical machine can preferably be designed as a hysteresis motor.
  • the required operating state can preferably be determined by detecting a request from a user, e.g. B. to brake the rotor include. Furthermore, the required operating state can be specified or specified electronically in order to react to a specific operating situation of the drive device.
  • a certain target parameter can represent a required value within the required operating state, the target parameter when determining the required operating state z. B. can be recorded by measurement.
  • the target slip can preferably include a specific value that is necessary and / or useful within the framework of the control specification in order to achieve the required operating state.
  • there may be a slip a difference between a speed of the rotor and a speed of the stator field can be understood.
  • the rotation of the stator field can in particular be understood to mean a changed magnetization and / or direction of the stator field. For this purpose, in particular the slip and / or the current is changed when regulating the stator field.
  • Operating state a current operating state can preferably be recorded and corrected or adapted using the control specification.
  • the determination of the control specification and the regulation of the stator field can in particular be carried out iteratively as a function of one another or separately from one another
  • the regulation of the stator field is a real-time regulation.
  • the target current can in particular include a single value, a vector and / or a vector field.
  • the setpoint current can include current intensities and / or voltage values for a D current and / or a Q current for controlling phases of the multiphase circuit.
  • the at least one variable electromagnetic state variable can in particular depend on a rotor material of the rotor and / or on the required operating state. It is conceivable that the variable electromagnetic state variable depends on the current and / or required operating state. In particular, taking into account the at least one variable electromagnetic state variable can thus include a prediction of the variable electromagnetic state variable for the required operating state.
  • the variable electromagnetic state variable can be taken into account directly or indirectly when determining the control specification. So it is conceivable that a consideration of the
  • variable electromagnetic state variables are produced
  • control specification can be an absolute and / or a relative control specification.
  • the target slip and the target current can be independent of a current operating state and z. B. be passed to another rule processor, which the current Operating parameters changed according to the control specification.
  • the control specification can be a relative control specification for which a current one
  • variable electromagnetic state variable By taking into account the variable electromagnetic state variable, a higher level of accuracy is achieved in order to achieve the required operating state, e.g. when using special rotor materials and / or when using a
  • the rotor can preferably be a rotor material in the form of at least one rotor magnet, in particular at least one
  • the rotor material can in particular be AINiCo, i. especially an alloy with iron, aluminum, nickel, cobalt and copper.
  • control relationship can preferably be a non-linear relationship. So it is conceivable that, due to the non-linear material behavior of a rotor material, the variable electromagnetic state variable depends on the slip and on the setpoint current and / or the further current parameter.
  • the control context can include, for example, an analytical or numerical model, according to which the slip, the variable electromagnetic state variable and the setpoint current and / or the further current parameters are related to one another. This can improve the accuracy when reaching the required operating state. Furthermore, this can enable the operation of the electric machine is even possible for certain areas of application with some rotor materials.
  • a required operating parameter of the electrical machine and / or a required energy recovery can preferably be recorded.
  • the required operating parameter can be a required electrical one
  • the required electrical torque can be a required electrical braking torque. It is therefore conceivable that a pedal position in a vehicle is recorded by measurement in order to determine a torque request. It is also conceivable that a required electrical torque is determined by a driver assistance system, in particular as a function of the current driving situation. Additionally or alternatively, the energy recovery can be part of the required operating state. Energy recovery can be understood in particular as energy recuperation. For example, due to a driving situation, a
  • Vehicle a certain braking torque may be required for the required operating state. However, if at the same time an energy store of the vehicle is already fully charged, it may be necessary that a
  • Energy recovery and electrical torque maximized By maximizing the energy recovery, in particular as much energy as possible can be supplied to the energy store and stored. The operation of the drive device can thus be improved in accordance with the required operating situation. Furthermore, limitations of the torque and / or the
  • Energy recovery can be taken into account when determining the required operating state and / or the control specification.
  • electromagnetic state variable on the rotor at least partially maps eddy currents.
  • a hysteresis loss in particular in the form of a heat loss and / or a loss due to eddy currents, in particular in the form of a so-called iron loss.
  • the so-called iron loss can arise, for example, from reversed magnetization and z. B. lead to heat loss.
  • magnetic reversal of the rotor material leads to losses in the rotor and heat generation. This can be controlled and / or regulated via the slip. Depending on what is required
  • Eddy currents mapped to the state variable can result in particular from a magnetic D-axis flux and / or a magnetic Q-axis flux.
  • a current and / or a slip at the stator can thus be varied, with a resulting rotor flux axis, i.e. in particular a DQ distribution resulting from the machine properties.
  • the resulting rotor flux axis i.e. in particular a DQ distribution resulting from the machine properties.
  • Determining the control specification must take into account that the eddy currents cause the rotor loss.
  • the eddy currents can be dependent on the operating point and recorded by measurement or initially specified for certain operating points.
  • the electrical machine can thus include a hysteresis motor.
  • the principle can be
  • Hysteresis motor with other principles such as B. a motor with at least one permanent magnet.
  • the magnetization process in the context of the hysteresis can include magnetization and / or demagnetization of the rotor.
  • the torque can be advantageously generated in asynchronous operation. In particular, one occurs over the rotor circumference
  • slip area can e.g. B. by a
  • Slip range of up to 100% can be provided so that an electronic specification of a maximum slip does not exist.
  • the slip can thus be a normalized difference between rotor speed and
  • a slip of 100% can be achieved by applying a direct current to the stator. Due to the improvement in the control specification in the context of the method according to the invention,
  • Design freedom in the choice of material for the rotor can be improved, so that materials and design parameters can also be used that permit such a high slip and thus in particular high currents in the rotor.
  • areas of high moments are also at high moments
  • a temperature of the electrical machine, in particular on the rotor, and / or a performance parameter of an energy store for supplying energy to the electrical machine can be taken into account when determining the control specification.
  • Performance parameters can, for example, be a current charge status of the
  • the energy store can be, for. B. be a vehicle battery, in particular a traction battery or an on-board power supply battery.
  • the energy supply e.g. B. not only in the required
  • Operating state are taken into account, but also in the control specification, or in the control context.
  • the temperature can also be taken into account when determining the control specification within the framework of the control context. So it is conceivable that for certain temperatures and / or
  • Performance parameters separate control relationships are created, which are called up to determine the control specification after a current state of the temperature and / or the performance parameter has been detected.
  • improved accuracies can be achieved in order to be able to achieve or regulate the required operating state as precisely as possible.
  • the control specification includes at least two current parameters of the target current, which are decoupled from one another when regulating the stator field for controlling the multi-phase circuit. So every stream parameter z. B. include a phase current so that through the
  • phase currents can be regulated independently of one another. In particular, thereby z. B. one of the two
  • Current parameter can be set to 0 and the other current parameter can be regulated to a setpoint in order to achieve the required operating state
  • one of the current parameters can be a D-phase current and the other current parameter can be a Q-phase current for controlling the
  • the transformation of the D and Q phase currents can be carried out within the framework of the multi-phase circuit and / or the regulation of the stator field based on the control specification.
  • currents at the stator are measured and transformed into the DQ system. This creates an advantageous way of achieving the required operating state.
  • an analytical and / or numerical model is used to determine the control specification of the stator field.
  • an analytical model e.g. B.
  • a set of analytical equations can be understood, according to which under
  • the target slip and the at least one target current can be determined.
  • numerical model can e.g. B. measurement results, tables, maps, a simulation and / or simulation results, from which the target slip and the target current can be read using the variable electromagnetic state variable and preferably using other parameters. Furthermore, it is conceivable that the numerical model includes parameter estimates.
  • So-called maps and / or polynomials can preferably be stored, which include a specification for the setpoint slip and the at least one setpoint current for certain existing operating states.
  • the variable electromagnetic state variable can in particular be taken into account indirectly in the context of the analytical and / or numerical model, e.g. for a particular
  • variable electromagnetic state variable can thus be implemented in that it is not neglected in the context of the analytical and / or numerical model. So it is conceivable that the variable electromagnetic state variable indirectly, e.g. by interpreting an occurring phenomenon and drawing conclusions about the variable electromagnetic state variable.
  • the variable electromagnetic state variable is preferably taken into account directly.
  • the method comprises the following step:
  • the creation of the control context can initially be carried out before the drive device and / or the electrical machine are put into operation.
  • the creation of the control context can be a
  • the z. B. is carried out when installing the electrical machine in the drive device or was previously carried out in the laboratory.
  • control relationship is carried out during operation of the drive device or the electrical machine. So it is conceivable that a new control context, e.g. based on analytical equations. If the control context is initially implemented before the
  • control context If the control context is carried out during operation, different required operating states can be applied respond dynamically. In particular, the control relationship can be non-linear.
  • Creation of the control context is carried out at least one of the following steps, preferably all the following steps are carried out:
  • Rotor parameters and / or a performance parameter of an energy source for supplying energy to the electrical machine
  • the phase current can in particular be a rotor angle-dependent phase current and / or a D-phase current and / or a Q-phase current.
  • the rotor parameter can in particular include a rotor angle and / or a rotor torque.
  • the performance parameter of the energy source can e.g. B. include an available capacity for absorbing energy from the energy store, a current power output and / or the like.
  • Drive device are carried out or initially before the drive device is operated for the first time in application mode.
  • a computer program product includes instructions that are in a
  • Control unit cause the control unit to carry out a method according to the invention.
  • a computer program product according to the invention thus brings about the same
  • the computer program can preferably be in a control unit, in particular in the form of a control unit and / or
  • the computer program product can be implemented as computer readable instruction code in any suitable programming language such as, for example, JAVA or C ++.
  • Computer program product can be stored on a computer-readable storage medium such as a data disk, a removable drive, a volatile or non-volatile memory, or a built-in memory / processor.
  • the instruction code can program a computer or other programmable device such as the control unit in such a way that the desired functions are carried out.
  • the computer program product can be made available or be in a network such as the Internet, from which it can be downloaded by a user if necessary.
  • the computer program product can both by means of a computer program, i. H. software, as well as by means of one or more special electronic circuits, i.e. in flardware, or in any hybrid form, d. H. by means of software components and flardware components.
  • the drive device has a
  • the drive device comprises a control unit through which the
  • the multiphase circuit can be controlled and the stator field can be regulated to achieve a required operating state.
  • the control unit instructs
  • Specification module for determining a control specification with a target slip and a target current of the multi-phase circuit taking into account at least one variable electromagnetic state variable of the rotor for regulating the stator field, in particular by a regulating module of the control unit.
  • a drive device has the same advantages as described in detail with reference to a method and / or according to the invention a computer program product according to the invention have been described.
  • Controlling can be understood to mean, in particular, activation and / or regulation.
  • the drive device can preferably be designed for a motor vehicle.
  • the control unit can in particular comprise a processor, preferably a microprocessor.
  • Computer program product can be executed by the control unit.
  • the control unit can in particular be designed as a central vehicle control device or comprise different control devices that are spatially separated from one another.
  • the drive device according to the invention can thus in particular a
  • control unit has a detection module for determining the required
  • the required operating parameter can be a required electrical one
  • the acquisition module can in particular be connected to a sensor in order to acquire current operating parameters from which the required operating state can result. So it is conceivable that a displacement sensor is specified on a pedal of the motor vehicle and a required operating state, in particular in the case of the detection module, from the signals of the displacement sensor
  • Connection with further operating data such as a current speed of the vehicle and / or the like, can be determined.
  • control unit has a rotor loss module for taking into account the variable electromagnetic state variable due to a rotor loss and / or at least partially
  • the rotor loss module can thus be connected to a sensor for detecting the rotor losses and / or the eddy currents or to a storage module in which certain Regulatory relationships for an estimation of the variable
  • control unit has a memory module in which an analytical and / or numerical model for determining the control specification of the stator field is stored.
  • Storage module can preferably be integrated with the rotor loss module
  • the numerical model can e.g. B. in the form of tables and / or the analytical model can be in the form of analytical equations. This allows z. B. different numerical models or analytical models are already initially stored and are available when operating the drive device in application mode.
  • control unit has a calibration module for creating a control relationship between the target slip, the variable electromagnetic state variable of the rotor and the required operating state. It is therefore conceivable that the control context is created during operation in order to achieve the required operating state as a function of a current operating state. Furthermore, it is conceivable that the creation of the control context can be carried out by calling up a model from the memory module, so that the
  • Control context can be made available to the specification module.
  • control unit is connected to a temperature sensor for detecting a temperature of the electrical machine, the specification module being designed to take the detected temperature into account when determining the control specification.
  • the temperature can be a temperature of the rotor that can be detected by the temperature sensor.
  • Control unit in particular the specification module, for executing a
  • control unit can in particular be designed to
  • a motor vehicle with a drive device according to the invention for operating at least one wheel of the motor vehicle is claimed.
  • the drive device can preferably comprise a plurality of electrical machines which are arranged and / or designed to drive one or more wheels of the motor vehicle.
  • electrical machine can preferably be the primary drive of the
  • FIG. 1 shows a method according to the invention for operating a
  • a method 100 according to the invention is shown schematically in FIG. 1.
  • the method 100 can preferably be carried out by an inventive
  • Computer program product 300 are executed, the
  • Computer program product 300 comprises instructions 301 which, when the program is executed by a control unit 12, cause control unit 12 to execute method 100.
  • the method 100 is suitable for operating a drive device 10 which, for. B. is shown in Fig. 4 with a motor vehicle 1 according to the invention.
  • the drive device 10 which, for. B. is shown in Fig. 4 with a motor vehicle 1 according to the invention.
  • Drive device 10 has an electrical machine 11 with a stator 11.1 and a rotor 11.2 in order to operate a wheel 2 of the motor vehicle, i.e. in particular to drive and / or brake.
  • the rotor 11.2 can be magnetically coupled to a rotatable magnetic stator field of the stator 11.1.
  • the electrical machine 11 is shown in FIG. 2, for example.
  • the rotor 11.2 can preferably comprise at least one rotor magnet in the form of a permanent magnet.
  • a material of the rotor magnet can preferably be formed from AlNiCo.
  • the rotor magnet as
  • Drive device 10 can be influenced by the stator field. To run the stator field
  • the drive device has control unit 12.
  • Operating state 200 of the rotor 11.2 is provided.
  • the determination 101 of the required operating state 200 can be carried out in particular by a detection module 14 of the control unit 12.
  • the required operating state 200 preferably includes a required electrical torque 200.1, which z. B. can be a required electrical braking torque.
  • the required operating state 200 can include an energy recovery 200.2.
  • Energy recovery 200.2 can include, in particular, energy recuperation, in which an energy store 30 of the drive device 10 is fed with energy.
  • the energy store 30 can preferably be used as
  • a control specification 210 is determined 102 for the stator field in order to achieve the required one
  • Control unit 12 has a specification module 13, which is designed to determine 102 the control specification 210.
  • the control specification 210 includes a target slip 211 and at least one target current 212 of the multi-phase circuit 20.
  • the target current 212 can include one or more phase currents 212.1 with which phases 11.4 of the multi-phase circuit 20 controls the operation of the stator field of the electrical machine 11, d. H. in particular are controlled and / or regulated.
  • control context 220 comprises an analytical and / or numerical model which is a mathematical and / or
  • a slip range 213 can be specified, which includes slip values of> 5%, preferably> 10%, particularly preferably up to 100%.
  • the slip values in the slip range 213 can be freely selected.
  • the model can in particular in a memory module 16 of the
  • Control unit 12 be stored. Taking into account the variable electromagnetic state variable 201, it can be provided that the torque 220.2 behaves non-linearly as a function of the slip 220.1 when the phases 11.4 are occupied by phase currents 212.1.
  • the non-linear control relationship 220 is caused by a rotor loss 201.1. Due to eddy currents occurring on the rotor 20, heat losses can occur during the operation of the electrical machine 11, in particular due to a change in the magnetization of the rotor material.
  • the rotor material and / or the permanent magnet can represent rotor resistances 11.3, which lead to rotor loss 201.1.
  • the rotor loss 201.1 can preferably be determined and / or provided by a rotor loss module 15 of the control unit 12. This is the case, for example, when a magnetization process in the form of a flysteresis is carried out when the stator field is regulated 103 on the rotor 20.
  • z. B result in several setting options for the slip 220.1 depending on the selected phase current 212.1.
  • the setpoint slip 211 can have different values for different speeds, for example, in order to achieve the required torque 200.1.
  • the selection of the target slip 211 from these values can e.g. based on the required torque 200.1.
  • Phases 11.4 can be controlled accordingly. Preferably different
  • Control relationships 220 can be provided for different temperatures 202. It is therefore conceivable that the drive device 10 has a temperature sensor 22, via which a temperature 202 of the electrical machine 11
  • a corresponding numerical model can e.g. B. which represents the respective control context 220 can be selected.
  • a performance parameter 203 of the energy store 30 of the drive device 10 can be taken into account.
  • FIG. 3 also shows, by way of example, in dashed lines the relationship between the slip 220.1 and the torque 220.2 if eddy currents are neglected when certain rotor materials are used. This is a
  • Torque adjustment can only be made with reduced accuracy.
  • a creation 104 of the control context 220 can be provided, in particular by a calibration module 17 of the control unit 12, as shown in FIG. 1. Accordingly, the creation 104 of the control context 220 can include varying 104.1 at least one phase current 212.1 and / or one slip 220.1, in particular for different rotor speeds. Furthermore, a measurement 104.2 of at least one current parameter of the stator 11.1, a
  • Rotor parameter and / or the power parameter 203 of the energy source 30 be provided.
  • electromagnetic state variable 201 take place. In particular, this is carried out indirectly by determining the torque behavior, it being possible for the non-linear component to be at least partially traceable to the variable electromagnetic state variable 201. Furthermore, creation 104.4 of an analytical and / or numerical model for the control context 220 is provided by z. B. curves as shown in Fig. 3 can be created. Of the
  • Control context 220 can then be used for control specification 210.
  • the creation 104 of the control context 220 can initially be carried out for operating the drive device 10, in that measured values are collected in a laboratory, or the creation 104 of the
  • Control context 220 can take place individually for an operating situation.
  • the regulation 103 of the stator field can also take place in order to regulate the rotor 11. 2 to the required operating state 200.
  • the control 103 can be carried out by the control unit 12, in particular a control module 18 of the control unit 12, and / or the multiphase circuit 20.
  • a decoupling 103.1 of two current parameters of the target current 212 can take place if the control specification 210 z.
  • B. comprises at least two current parameters of the target current 212. It is thus particularly conceivable that a D-phase current and a Q-phase current are treated separately from one another, with
  • the multiphase circuit 20 can be controlled by the
  • Energy storage 30 is supplied and the phases 11.4 of the electrical machine 11, for. B. by means of a converter unit 21, d. H. in particular an inverter, controls.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren (100) zum Betreiben einer Antriebsvorrichtung (10) mit einer elektrischen Maschine (11), die einen Stator (11.1) und einen Rotor (11.2) aufweist, wobei der Rotor (11.2) mit einem drehbaren magnetischen Statorfeld des Stators (11.1) magnetisch koppelbar ist, und das Statorfeld durch eine Mehrphasenschaltung (20) beeinflussbar ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt (300), eine Antriebsvorrichtung (10) sowie ein Kraftfahrzeug (1).

Description

Verfahren zum Betreiben einer Antriebsvorrichtung, Computerprogrammprodukt, Antriebsvorrichtung sowie Kraftfahrzeug
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer
Antriebsvorrichtung, ein Computerprogrammprodukt, eine Antriebsvorrichtung sowie ein Kraftfahrzeug mit einer Antriebsvorrichtung.
Aus dem Stand der Technik sind elektrische Maschinen in Form von Elektromotoren bekannt, bei denen ein Stator mit einem Rotor über ein drehbares magnetisches Statorfeld wirkt, um den Rotor anzutreiben oder abzubremsen. Dabei ist es in bestimmten Betriebssituationen wünschenswert ein hohes Drehmoment zu erzielen. Insbesondere bei hohen Geschwindigkeiten können jedoch magnetische Effekte und hohe Ströme auftreten, welche sich schädlich auf die beteiligten Komponenten auswirken können.
Aus der DE 10 2014 203 612 A1 ist ferner ein Verfahren zum Regeln eines
Elektromotors bekannt, bei welchem ein Soll-Schlupf vorgegeben wird, um den Betrieb des Elektromotors zu optimieren. Die Ermittlung eines Soll-Schlupfes anhand statischer Randbedingungen kann jedoch bei bestimmten Rotormaterialien zu Ungenauigkeiten bei der Ansteuerung des Drehmomentes führen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den Betrieb einer elektrischen Maschine in einer Antriebsvorrichtung zu verbessern.
Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand der jeweiligen Patentansprüche. Insbesondere wird die voranstehende Aufgabe durch ein
Verfahren zum Betreiben einer Antriebsvorrichtung gemäß Anspruch 1 , ein
Computerprogrammprodukt gemäß Anspruch 12, einer Antriebsvorrichtung gemäß Anspruch 13 sowie ein Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 20 gelöst.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der
Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben worden sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Computerprogramm produkt, der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung und/oder dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebsvorrichtung mit einer elektrischen Maschine beansprucht.
Die elektrische Maschine weist einen Stator und einen Rotor auf, wobei der Rotor mit einem drehbaren magnetischen Statorfeld des Stators magnetisch koppelbar ist. Das Statorfeld ist durch eine Mehrphasenschaltung beeinflussbar. Das Verfahren umfasst folgende Schritte:
- Bestimmen eines geforderten Betriebszustandes des Rotors,
- Bestimmen einer Kontrollvorgabe für das Statorfeld zum Erreichen des
geforderten Betriebszustands unter Berücksichtigung wenigstens einer veränderlichen elektromagnetischen Zustandsgröße des Rotors, wobei die Kontrollvorgabe einen Soll-Schlupf und einen Soll-Strom der
Mehrphasenschaltung umfasst,
- Regeln des Statorfeldes anhand der Kontrollvorgabe zur Regelung des Rotors auf den geforderten Betriebszustand.
Bei der elektrischen Maschine kann es sich vorzugsweise um einen Elektromotor und/oder eine elektromagnetische Bremse handeln. Vorzugsweise kann die elektrische Maschine als Hysteresemotor ausgebildet sein. Das Bestimmen des geforderten Betriebszustandes kann vorzugsweise durch Erfassen eines Wunsches eines Benutzers, z. B. zum Abbremsen des Rotors, umfassen. Weiterhin kann der geforderte Betriebszustand elektronisch vorgegeben sein oder vorgegeben werden, um auf eine bestimmte Betriebssituation der Antriebsvorrichtung zu reagieren.
Insbesondere kann dabei ein bestimmter Zielparameter einen geforderten Wert innerhalb des geforderten Betriebszustandes darstellen, wobei der Zielparameter beim Bestimmen des geoforderten Betriebszustandes z. B. messtechnisch erfasst werden kann. Der Soll-Schlupf kann vorzugsweise einen bestimmten Wert umfassen, der im Rahmen der Kontrollvorgabe erforderlich und/oder sinnvoll ist, um den geforderten Betriebszustand zu erreichen. Insbesondere kann unter einem Schlupf eine Differenz aus einer Geschwindigkeit des Rotors und einer Geschwindigkeit des Statorfeldes verstanden werden. Unter der Drehung des Statorfeldes kann insbesondere eine geänderte Magnetisierung und/oder Richtung des Statorfeldes verstanden werden. Dazu wird insbesondere der Schlupf und/oder der Strom beim Regeln des Statorfeldes geändert.
Beim Regeln des Statorfeldes zur Regelung des Rotors auf den geforderten
Betriebszustand kann vorzugsweise ein aktueller Betriebszustand erfasst werden und anhand der Kontrollvorgabe korrigiert bzw. angepasst werden. Das Bestimmen der Kontrollvorgabe und das Regeln des Statorfeldes können insbesondere iterativ in Abhängigkeit voneinander ausgeführt werden oder separat voneinander
nacheinander. Insbesondere handelt es sich beim Regeln des Statorfeldes um eine Echtzeitregelung.
Der Soll-Strom kann insbesondere einen Einzelwert, einen Vektor und/oder ein Vektorfeld umfassen. Insbesondere kann der Soll-Strom Stromstärken und/oder Spannungswerte für einen D-Strom und/oder einen Q-Strom zum Ansteuern von Phasen der Mehrphasenschaltung umfassen. Die wenigstens eine veränderliche elektromagnetische Zustandsgröße kann insbesondere von einem Rotormaterial des Rotors und/oder vom geforderten Betriebszustand abhängen. So ist es denkbar, dass die veränderliche elektromagnetische Zustandsgröße vom aktuellen und/oder geforderten Betriebszustand abhängt. Insbesondere kann die Berücksichtigung der wenigstens einen veränderlichen elektromagnetischen Zustandsgröße somit eine Voraussage der veränderlichen elektromagnetischen Zustandsgröße für den geforderten Betriebszustand umfassen. Die veränderliche elektromagnetische Zustandsgröße kann direkt oder indirekt beim Bestimmen der Kontrollvorgabe berücksichtigt werden. So ist es denkbar, dass eine Berücksichtigung der
veränderlichen Zustandsgröße dadurch erfolgt, dass Effekte, die durch die
veränderliche elektromagnetische Zustandsgröße hervorgerufen werden,
berücksichtigt werden.
Ferner kann die Kontrollvorgabe eine absolute und/oder eine relative Kontrollvorgabe sein. Bei einer absoluten Kontrollvorgabe kann beispielsweise der Soll-Schlupf und der Soll-Strom unabhängig von einem aktuellen Betriebszustand sein und z. B. an einen weiteren Regelprozessor übergeben werden, der die aktuellen Betriebsparameter entsprechend der Kontrollvorgabe verändert. Ferner kann die Kontrollvorgabe eine relative Kontrollvorgabe sein, bei welcher ein aktueller
Betriebszustand berücksichtigt wird, wobei der Soll-Schlupf und der Soll-Strom der Mehrphasenschaltung vom aktuellen Betriebszustand abhängen können.
Durch die Berücksichtigung der veränderlichen elektromagnetischen Zustandsgröße wird eine höhere Genauigkeit zum Erreichen des geforderten Betriebszustandes, z.B. bei einer Verwendung spezieller Rotormaterialien und/oder bei einem
geforderten Betriebszustand mit hohen Rotorverlusten, z. B. einer hohen
Wärmedissipation aufgrund hoher Ströme am Rotor erzielt. Insbesondere kann ferner eine Berücksichtigung von arbeitspunktabhängigen und/oder
temperaturabhängigen Betriebsparametern der elektrischen Maschine vorgesehen sein. Durch die Vorgabe des Soll-Schlupfes können ferner Betriebszustände mit besonders hohen Drehmomenten und/oder hohen Geschwindigkeiten des Rotors angefahren werden. Vorzugsweise kann der Rotor ein Rotormaterial in Form zumindest eines Rotormagneten, insbesondere zumindest eines
Permanentmagneten, aufweisen. Bei dem Rotormaterial kann es sich insbesondere um AINiCo, d.h. insbesondere eine Legierung mit Eisen, Aluminium, Nickel, Cobalt und Kupfer, handeln.
Weiterhin ist es beim erfindungsgemäßen Verfahren denkbar, dass beim Bestimmen der Kontrollvorgabe ein Regelungszusammenhang zwischen einem Schlupf des Rotors, der veränderlichen elektromagnetischen Zustandsgröße des Rotors, und insbesondere dem Soll-Strom und/oder einem weiteren Strom parameter der Mehrphasenschaltung, berücksichtigt wird. Vorzugsweise kann es sich bei dem Regelungszusammenhang um einen nichtlinearen Zusammenhang handeln. So ist es denkbar, dass aufgrund nichtlinearen Materialverhaltens eines Rotormaterials die veränderliche elektromagnetische Zustandsgröße vom Schlupf und vom Soll-Strom und/oder dem weiteren Stromparameter abhängt. Der Regelungszusammenhang kann beispielsweise ein analytisches oder numerisches Modell umfassen, nach welchem der Schlupf die veränderliche elektromagnetische Zustandsgröße und der Soll-Strom und/oder der weitere Stromparameter miteinander Zusammenhängen. Dadurch kann die Genauigkeit beim Erreichen des geforderten Betriebszustands verbessert sein. Ferner kann dadurch ermöglicht sein, dass das Betreiben der elektrischen Maschine für bestimmte Anwendungsbereiche mit einigen Rotormaterialien überhaupt möglich ist.
Vorzugsweise kann zum Bestimmen des geforderten Betriebszustands bei einem erfindungsgemäßen Verfahren ein gefordertes Betriebsparameter der elektrischen Maschine, und/oder eine geforderte Energierückgewinnung erfasst werden. Bei dem geforderten Betriebsparameter kann es sich um ein gefordertes elektrisches
Drehmoment des Rotors, einen geforderten Strom und/oder eine geforderte Drehzahl des Rotors handeln. Insbesondere kann es sich bei dem geforderten elektrischen Drehmoment um ein gefordertes elektrisches Bremsdrehmoment handeln. So ist es denkbar, dass eine Pedalstellung in einem Fahrzeug messtechnisch erfasst wird, um eine Drehmomentanforderung zu bestimmen. Ferner ist es denkbar, dass ein gefordertes elektrisches Drehmoment durch ein Fahrassistenzsystem bestimmt wird, insbesondere in Abhängigkeit von der aktuellen Fahrsituation. Zusätzlich oder alternativ kann die Energierückgewinnung Teil des geforderten Betriebszustands sein. Unter der Energierückgewinnung kann insbesondere eine Energierekuperation verstanden werden. Beispielsweise kann aufgrund einer Fahrsituation eines
Fahrzeugs ein bestimmtes Bremsdrehmoment für den geforderten Betriebszustand erforderlich sein. Wenn gleichzeitig jedoch ein Energiespeicher des Fahrzeugs bereits vollständig aufgeladen ist, kann es erforderlich sein, dass eine
Energierückgewinnung minimiert wird. Besonders bevorzugt werden, insbesondere bei einer normalen Betriebssituation der Antriebsvorrichtung, die
Energierückgewinnung und das elektrische Drehmoment maximiert. Durch eine Maximierung der Energierückgewinnung kann insbesondere möglichst viel Energie dem Energiespeicher zugeführt und gespeichert werden. Somit kann das Betreiben der Antriebsvorrichtung entsprechend der geforderten Betriebssituation verbessert sein. Weiterhin können auch Limitierungen des Drehmomentes und/oder der
Energierückgewinnung beim Bestimmen des geforderten Betriebszustands und/oder der Kontrollvorgabe berücksichtigt werden.
Weiterhin ist es bei einem erfindungsgemäßen Verfahren denkbar, dass durch die veränderliche elektromagnetische Zustandsgröße ein Rotorverlust beim Bestimmen der Kontrollvorgabe berücksichtigt wird und/oder dass die veränderliche
elektromagnetische Zustandsgröße am Rotor auftretende Wirbelströme zumindest teilweise abbildet. Unter dem Rotorverlust kann insbesondere ein Hystereseverlust, insbesondere in Form eines Wärmeverlustes, und/oder ein Verlust durch Wirbelströme, insbesondere in Form eines sog. Eisenverlustes, verstanden werden. Der sog. Eisenverlust kann beispielsweise durch Ummagnetisierung entstehen und z. B. zu einem Wärmeverlust führen. Insbesondere führt eine Ummagnetisierung des Rotormaterials zu Verlusten im Rotor und einer Wärmeentwicklung. Dies kann über den Schlupf gesteuert und/oder geregelt werden. Je nach gefordertem
Betriebszustand kann ein unterschiedlicher Rotorverlust angestrebt werden. Soll nur eine geringe Energierückgewinnung erfolgen, kann z. B. auch vorgesehen sein, den Rotorverlust zu erhöhen. Die durch die veränderliche elektromagnetische
Zustandsgröße abgebildeten Wirbelströme können insbesondere aus einem magnetischen D-Achsen-Fluss und/oder einem magnetischen Q-Achsen-Fluss resultieren. So können ein Strom und/oder ein Schlupf am Stator variiert werden, wobei sich eine resultierende Rotorflussachse, d.h. insbesondere eine DQ- Aufteilung, aus den Maschineneigenschaften ergibt. Insbesondere kann beim
Bestimmen der Kontrollvorgabe berücksichtigt sein, dass die Wirbelströme den Rotorverlust bedingen. Die Wirbelströme können dabei abhängig vom Betriebspunkt sein und messtechnisch erfasst oder initial für bestimmte Betriebspunkte vorgegeben sein.
Vorzugsweise kann bei einem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen sein, dass beim Regeln des Statorfeldes am Rotor ein Magnetisierungsprozess in Form einer Flysterese durchgeführt wird. Insbesondere kann die elektrische Maschine somit einen Hysteresemotor umfassen. Vorzugsweise kann das Prinzip eines
Hysteresemotors mit weiteren Prinzipien, wie z. B. einem Motor mit zumindest einem Permanentmagneten, kombiniert sein. Der Magnetisierungsprozess im Rahmen der Hysterese kann dabei eine Aufmagnetisierung und/oder eine Demagnetisierung des Rotors umfassen. Dadurch kann z.B. im asynchronen Betrieb das Drehmoment vorteilhaft erzeugt werden. Insbesondere findet über den Rotorumfang ein
kontinuierliches Auf- und Demagnetisieren statt.
Insbesondere kann bei einem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen sein, dass beim Bestimmen der Kontrollvorgabe ein vorgegebener Schlupfbereich
berücksichtigt wird, der Schlupfwerte von > 5%, vorzugsweise > 10%, besonders bevorzugt bis zu 100% umfasst. Der Schlupfbereich kann z. B. durch einen
Maximalparameter vorgegeben sein und somit elektronisch begrenzt sein. Ferner kann der Schlupfbereich auch durch die Hardware begrenzt sein. Bei einem
Schlupfbereich von bis zu 100% kann vorgesehen sein, dass eine elektronische Vorgabe eines Maximalschlupfes nicht existiert. Insbesondere kann der Schlupf somit eine normierte Differenz von Rotorgeschwindigkeit und
Startorfeldgeschwindigkeit umfassen, wobei von einem Schlupf von 100% sich der Rotor vollständig im Leerlauf befindet. Insbesondere kann ein Schlupf von 100% durch einen Gleichstrom am Stator erreicht werden. Aufgrund der Verbesserung der Kontrollvorgabe im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens können
konstruktive Freiheiten bei der Materialauswahl für den Rotor verbessert sein, sodass auch Materialien und Konstruktionsparameter verwendet werden können, die einen derartig hohen Schlupf und damit insbesondere hohe Ströme im Rotor zulassen. Somit sind Bereiche von hohen Momenten auch bei hohen
Geschwindigkeiten möglich, ohne dass eine Schädigung an den Komponenten der Antriebsvorrichtung auftritt.
Weiterhin kann bei einem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen sein, dass beim Bestimmen der Kontrollvorgabe eine Temperatur der elektrischen Maschine, insbesondere am Rotor, und/oder ein Leistungsparameter eines Energiespeichers zur Energieversorgung der elektrischen Maschine berücksichtigt wird. Der
Leistungsparameter kann beispielsweise einen aktuellen Ladestatus des
Energiespeichers umfassen. Bei dem Energiespeicher kann es sich z. B. um eine Fahrzeugbatterie, insbesondere eine Traktionsbatterie oder eine Bordnetzbatterie handeln. Somit kann die Energieversorgung, z. B. nicht nur im geforderten
Betriebszustand berücksichtigt werden, sondern auch in der Kontrollvorgabe, bzw. im Regelungszusammenhang. Die Berücksichtigung der Temperatur beim Bestimmen der Kontrollvorgabe kann ebenfalls im Rahmen des Regelungszusammenhangs erfolgen. So ist es denkbar, dass für bestimmte Temperaturen und/oder
Leistungsparameter separate Regelungszusammenhänge erstellt werden, welche zum Bestimmen der Kontrollvorgabe abgerufen werden, nachdem ein aktueller Zustand der Temperatur und/oder des Leistungsparameters erfasst wurde. Somit können durch weitere Daten zur Bestimmung der Kontrollvorgabe verbesserte Genauigkeiten erzielt werden, um den geforderten Betriebszustand möglichst exakt zu erreichen bzw. einregeln zu können. Im Rahmen der Erfindung ist es ferner denkbar, dass die Kontrollvorgabe zumindest zwei Stromparameter des Soll-Stroms umfasst, die beim Regeln des Statorfeldes zur Ansteuerung der Mehrphasenschaltung voneinander entkoppelt werden. So kann jeder Strom parameter z. B. einen Phasenstrom umfassen, sodass durch die
Entkopplung der beiden Strom parameter die Phasenströme unabhängig voneinander geregelt werden können. Insbesondere kann dadurch z. B. einer der beiden
Strom parameter auf 0 gesetzt werden und der andere Strom parameter kann auf einen Sollwert geregelt werden, um den geforderten Betriebszustand zu
ermöglichen. Insbesondere kann einer der Stromparameter einen D-Phasenstrom und der andere Stromparameter einen Q-Phasenstrom zur Ansteuerung der
Mehrphasenschaltung umfassen. Die Transformation der D- und Q-Phasenströme kann im Rahmen der Mehrphasenschaltung und/oder der Regelung des Statorfeldes anhand der Kontrollvorgabe durchgeführt werden. Insbesondere werden dazu Ströme am Stator gemessen und in das DQ-System transformiert. Dadurch kann eine vorteilhafte Möglichkeit geschaffen sein den geforderten Betriebszustand zu erreichen.
Vorzugsweise ist bei einem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen, dass zum Bestimmen der Kontrollvorgabe des Statorfeldes ein analytisches und/oder numerisches Modell verwendet wird. Unter einem analytischen Modell kann z. B. ein Satz analytischer Gleichungen verstanden werden, nach welchem unter
Berücksichtigung der veränderlichen elektromagnetischen Zustandsgröße der Soll- Schlupf und der zumindest eine Soll-Strom bestimmt werden können. Ein
numerisches Modell kann z. B. Messergebnisse, Tabellen, Maps, eine Simulation und/oder Simulationsergebnisse umfassen, aus welchen der Soll-Schlupf und der Soll-Strom anhand der veränderlichen elektromagnetischen Zustandsgröße und vorzugsweise anhand weiterer Parameter abgelesen werden können. Weiterhin ist es denkbar, dass das numerische Modell Parameterschätzungen umfasst.
Vorzugsweise können sogenannte Maps und/oder Polynome hinterlegt sein, welche für bestimmte vorliegende Betriebszustände eine Vorgabe für den Soll-Schlupf und den zumindest einen Soll-Strom umfassen. Die veränderliche elektromagnetische Zustandsgröße kann im Rahmen des analytischen und/oder numerischen Modells insbesondere indirekt berücksichtigt sein, indem z.B. für einen bestimmten
geforderten Betriebszustand ein bestimmter Soll-Schlupf und der Soll-Strom hinterlegt sein kann, die z.B. aus initial durchgeführten Versuchen resultieren, bei denen entsprechend die veränderliche elektromagnetische Zustandsgröße
aufgetreten ist. Insbesondere kann die Berücksichtigung der veränderlichen elektromagnetischen Zustandsgröße somit dadurch realisiert sein, dass diese nicht im Rahmen des analytischen und/oder numerischen Modells vernachlässigt wird. So ist es denkbar, dass die veränderliche elektromagnetische Zustandsgröße indirekt, z.B. durch Interpretation eines auftretenden Phänomens und Rückschluss auf die veränderliche elektromagnetische Zustandsgröße, berücksichtigt wird. Vorzugsweise wird die veränderliche elektromagnetische Zustandsgröße direkt berücksichtigt.
Weiterhin kann bei einem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen sein, dass das Verfahren folgenden Schritt umfasst:
- Erstellen eines Regelungszusammenhangs zwischen dem Soll-Schlupf, der veränderlichen elektromagnetischen Zustandsgröße des Rotors und dem geforderten Betriebszustand, insbesondere wobei mehrere
Regelungszusammenhänge für unterschiedliche Temperaturen erstellt werden.
Das Erstellen des Regelungszusammenhangs kann initial vor Inbetriebnahme der Antriebsvorrichtung und/oder der elektrischen Maschine durchgeführt werden.
Insbesondere kann das Erstellen des Regelungszusammenhangs einen
Kalibriervorgang umfassen, der z. B. beim Einbau der elektrischen Maschine in die Antriebsvorrichtung durchgeführt wird oder zuvor im Labor durchgeführt wurde.
Weiterhin ist es denkbar, dass das Erstellen des Regelungszusammenhangs während des Betriebs der Antriebsvorrichtung bzw. der elektrischen Maschine durchgeführt wird. So ist es denkbar, dass für jeden geforderten Betriebszustand ein neuer Regelungszusammenhang z.B. anhand analytischer Gleichungen erstellt wird. Wird der Regelungszusammenhang initial vor Inbetriebnahme der
Antriebsvorrichtung erstellt, hat dies den Vorteil, dass auch solche
Regelungszusammenhänge berücksichtigt werden können, die nicht durch analytische Gleichungen ausgedrückt werden können. Ferner können in diesem Fall kontrollierte Betriebsbedingungen vorliegen, um eine Reproduzierbarkeit der
Ergebnisse zu gewährleisten. Wird der Regelungszusammenhang während des Betriebes durchgeführt, kann auf unterschiedliche geforderte Betriebszustände dynamisch reagiert werden. Insbesondere kann der Regelungszusammenhang nichtlinear sein.
Weiterhin ist es bei einem erfindungsgemäßen Verfahren denkbar, dass beim
Erstellen des Regelungszusammenhangs zumindest einer der folgenden Schritte durchgeführt wird, vorzugsweise sämtliche folgende Schritte durchgeführt werden:
- Variieren zumindest eines Phasenstroms und/oder eines Schlupfes,
insbesondere für verschiedene Rotorgeschwindigkeiten,
- Messen zumindest eines Strom Parameters des Stators, eines
Rotorparameters und/oder eines Leistungsparameters einer Energiequelle zur Energieversorgung der elektrischen Maschine,
- Bestimmen eines Einflusses der Variation des zumindest eines Phasenstroms und/oder des Schlupfes auf die veränderliche elektromagnetische
Zustandsgröße und/oder den geforderten Betriebszustand,
- Erstellen eines analytischen und/oder numerischen Modells für den
Regelungszusammenhang.
Der Phasenstrom kann insbesondere ein rotorwinkelabhängiger Phasenstrom sein und/oder ein D-Phasenstrom und/oder ein Q-Phasenstrom. Der Rotorparameter kann insbesondere einen Rotorwinkel und/oder ein Rotordrehmoment umfassen. Der Leistungsparameter der Energiequelle kann z. B. eine zur Verfügung stehende Kapazität zur Aufnahme von Energie des Energiespeichers umfassen, eine aktuelle Leistungsabgabe und/oder dergleichen. Insbesondere können die Schritte zum Erstellen des Regelungszusammenhangs während des Betriebs der
Antriebsvorrichtung durchgeführt werden oder initial vor dem erstmaligen Betreiben der Antriebsvorrichtung im Anwendungsbetrieb.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Computerprogrammprodukt beansprucht. Das Computerprogrammprodukt umfasst Befehle, die bei einer
Ausführung, insbesondere der Befehle und/oder des Programms, durch eine
Kontrolleinheit die Kontrolleinheit veranlassen, ein erfindungsgemäßes Verfahren auszuführen. Damit bringt ein erfindungsgemäßes Computerprogrammprodukt die gleichen
Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren beschrieben worden sind. Vorzugsweise kann das Com puterprogramm produkt in eine Kontrolleinheit, insbesondere in Form eines Steuergerätes und/oder
Mikrocontrollers, implementiert sein. Das Computerprogrammprodukt kann als computerlesbarer Anweisungscode in jeder geeigneten Programmiersprache wie beispielsweise in JAVA oder C++ implementiert sein. Das
Com puterprogramm produkt kann auf einem computerlesbaren Speichermedium wie einer Datendisk, einem Wechsellaufwerk, einem flüchtigen oder nichtflüchtigen Speicher, oder einem eingebauten Speicher/Prozessor abgespeichert sein. Der Anweisungscode kann einen Computer oder andere programmierbare Geräte wie die Kontrolleinheit derart programmieren, dass die gewünschten Funktionen ausgeführt werden. Ferner kann das Computerprogrammprodukt in einem Netzwerk wie beispielsweise dem Internet bereitgestellt werden bzw. sein, von dem es bei Bedarf von einem Nutzer heruntergeladen werden kann. Das Computerprogrammprodukt kann sowohl mittels eines Computerprogramms, d. h. einer Software, als auch mittels einer oder mehrerer spezieller elektronischer Schaltungen, d.h. in Flardware, oder in beliebig hybrider Form, d. h. mittels Software-Komponenten und Flardware- Komponenten, realisiert werden bzw. sein.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Antriebsvorrichtung
beansprucht, die eine elektrische Maschine mit einem Stator und Rotor aufweist, wobei der Rotor mit einem drehbaren magnetischen Statorfeld des Stators
magnetisch koppelbar ist. Ferner weist die Antriebsvorrichtung eine
Mehrphasenschaltung auf, durch welche das Statorfeld beeinflussbar ist. Weiterhin umfasst die Antriebsvorrichtung eine Kontrolleinheit, durch welche die
Mehrphasenschaltung kontrollierbar und dadurch das Statorfeld zum Erreichen eines geforderten Betriebszustandes regelbar ist. Die Kontrolleinheit weist ein
Vorgabemodul zum Bestimmen einer Kontrollvorgabe mit einem Soll-Schlupf und einem Soll-Strom der Mehrphasenschaltung unter Berücksichtigung wenigstens einer veränderlichen elektromagnetischen Zustandsgröße des Rotors zum Regeln des Statorfeldes, insbesondere durch ein Regelungsmodul der Kontrolleinheit, auf.
Somit bringt eine erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf ein erfindungsgemäßes Verfahren und/oder ein erfindungsgemäßes Computerprogrammprodukt beschrieben worden sind. Unter dem Kontrollieren kann insbesondere ein Ansteuern und/oder Regeln verstanden werden. Vorzugsweise kann die Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug ausgebildet sein. Die Kontrolleinheit kann insbesondere einen Prozessor, vorzugsweise einen Mikroprozessor, umfassen. Insbesondere kann ein erfindungsgemäßes
Computerprogrammprodukt durch die Kontrolleinheit ausführbar sein. Die
Kontrolleinheit kann insbesondere als zentrales Fahrzeugsteuergerät ausgeführt sein oder verschiedene räumlich voneinander getrennte Steuergeräte umfassen. Durch die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung kann somit insbesondere eine
Genauigkeit der Ansteuerung zum Erreichen des geforderten Betriebszustands verbessert sein.
Insbesondere ist es bei einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung denkbar, dass die Kontrolleinheit ein Erfassungsmodul zum Bestimmen des geforderten
Betriebszustands anhand eines geforderten Betriebsparameters der elektrischen Maschine, insbesondere eines geforderten elektrischen Bremsdrehmomentes des Rotors, und/oder anhand einer geforderten Energierückgewinnung aufweist. Bei dem geforderten Betriebsparameter kann es sich um ein gefordertes elektrisches
Drehmoment, einen geforderten Strom und/oder eine geforderte Drehzahl des Rotors handeln. Das Erfassungsmodul kann insbesondere mit einem Sensor verbunden sein, um aktuelle Betriebsparameter zu erfassen, aus denen sich der erforderliche Betriebszustand ergeben kann. So ist es denkbar, dass ein Wegsensor an einem Pedal des Kraftfahrzeugs vorgegeben ist und durch das Erfassungsmodul aus den Signalen des Wegsensors ein geforderter Betriebszustand, insbesondere in
Verbindung mit weiteren Betriebsdaten, wie einer aktuellen Geschwindigkeit des Fahrzeugs und/oder dergleichen, ermittelt werden kann.
Im Rahmen der Erfindung kann ferner vorgesehen sein, dass die Kontrolleinheit ein Rotorverlustmodul zur Berücksichtigung der veränderlichen elektromagnetischen Zustandsgröße durch einen Rotorverlust und/oder zur zumindest teilweisen
Abbildung am Rotor auftretender Wirbelströme durch die veränderliche
elektromagnetische Zustandsgröße aufweist. Das Rotorverlustmodul kann somit mit einem Sensor zum Erfassen der Rotorverluste und/oder der Wirbelströme verbunden sein oder mit einem Speichermodul, in welchem bestimmte Regelungszusammenhänge für eine Abschätzung der veränderlichen
elektromagnetischen Zustandsgröße hinterlegt sind.
Im Rahmen der Erfindung kann ferner vorgesehen sein, dass die Kontrolleinheit ein Speichermodul aufweist, in welchem ein analytisches und/oder numerisches Modell zum Bestimmen der Kontrollvorgabe des Statorfeldes abgespeichert ist. Das
Speichermodul kann vorzugsweise mit dem Rotorverlustmodul in
Kommunikationsverbindung stehen. Das numerische Modell kann z. B. in Form von Tabellen vorliegen und/oder das analytische Modell kann in Form von analytischen Gleichungen vorliegen. Dadurch können z. B. unterschiedliche numerische Modelle oder analytische Modelle bereits initial hinterlegt werden und beim Betreiben der Antriebsvorrichtung im Anwendungsbetrieb zur Verfügung stehen.
Weiterhin ist es bei einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung denkbar, dass die Kontrolleinheit ein Kalibriermodul zum Erstellen eines Regelungszusammenhangs zwischen dem Soll-Schlupf, der veränderlichen elektromagnetischen Zustandsgröße des Rotors und dem geforderten Betriebszustand aufweist. So ist es denkbar, dass der Regelungszusammenhang im Betrieb erstellt wird, um in Abhängigkeit von einem aktuellen Betriebszustand den geforderten Betriebszustand zu erreichen. Ferner ist es denkbar, dass das Erstellen des Regelungszusammenhangs durch Abrufen eines Modells aus dem Speichermodul durchführbar ist, so dass der
Regelungszusammenhang dem Vorgabemodul zur Verfügung gestellt werden kann.
Weiterhin ist es bei einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung denkbar, dass die Kontrolleinheit mit einem Temperatursensor zum Erfassen einer Temperatur der elektrischen Maschine verbunden ist, wobei das Vorgabemodul dazu ausgebildet ist, die erfasste Temperatur beim Bestimmen der Kontrollvorgabe zu berücksichtigen. Insbesondere kann es sich bei der Temperatur um eine Temperatur des Rotors handeln, die durch den Temperatursensor erfassbar ist. Dadurch kann ein aktueller Betriebszustand in die Kontrollvorgabe einbezogen werden, um z. B. eine
Schädigung der Antriebsvorrichtung durch einen Betrieb der elektrischen Maschine bei zu hohen Temperaturen zu vermeiden.
Vorzugsweise ist bei einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung die
Kontrolleinheit, insbesondere das Vorgabemodul, zum Ausführen eines
erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet. Dadurch können die Schritte des Verfahrens durch die Kontrolleinheit initiiert, insbesondere durchgeführt werden. Dafür kann die Kontrolleinheit insbesondere dazu ausgebildet, das
erfindungsgemäße Computerprogrammprodukt auszuführen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung zum Betreiben zumindest eines Rades des Kraftfahrzeugs beansprucht. Vorzugsweise kann die Antriebsvorrichtung mehrere elektrische Maschinen umfassen, die zum Antreiben jeweils eines oder mehrerer Räder des Kraftfahrzeugs angeordnet und/oder ausgebildet sind. Bei der
elektrischen Maschine kann es sich vorzugsweise um den Primärantrieb des
Fahrzeugs handeln oder um einen Sekundärantrieb. So ist es denkbar, dass die elektrische Maschine in einem Hybridfahrzeug eingesetzt wird, um im Stadtverkehr das Rad anzutreiben und/oder abzubremsen, während für weitere Strecken ein Verbrennungsmotor eingesetzt wird.
Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen ergeben sich aus der
nachfolgenden Beschreibung zu verschiedenen Ausführungsbeispielen der
Erfindung, welche in den Figuren schematisch dargestellt sind. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Figuren hervorgehende Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten und räumlicher Anordnungen können sowohl für sich als auch in den verschiedenen Kombinationen
erfindungswesentlich sein.
Es zeigen jeweils schematisch:
Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betreiben einer
Antriebsvorrichtung in schematischer Darstellung der Verfahrensschritte,
Fig. 2 eine elektrische Maschine der Antriebsvorrichtung in schematischer
Darstellung,
Fig. 3 einen Regelungszusammenhang für das Verfahren zum Betreiben der
Antriebsvorrichtung in schematischer Darstellung,
Fig. 4 ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug. Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den Fig. 1 bis 4 jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
In Fig. 1 ist schematisch ein erfindungsgemäßes Verfahren 100 dargestellt.
Vorzugsweise kann das Verfahren 100 durch ein erfindungsgemäßes
Computerprogrammprodukt 300 ausgeführt werden, wobei das
Computerprogrammprodukt 300 Befehle 301 umfasst, die bei einer Ausführung des Programms durch eine Kontrolleinheit 12 die Kontrolleinheit 12 veranlassen das Verfahren 100 auszuführen.
Das Verfahren 100 ist zum Betreiben einer Antriebsvorrichtung 10 geeignet, die z. B. in Fig. 4 mit einem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug 1 dargestellt ist. Die
Antriebsvorrichtung 10 weist dabei eine elektrische Maschine 11 mit einem Stator 11.1 und einem Rotor 11.2 auf, um ein Rad 2 des Kraftfahrzeugs zu betreiben, d.h. insbesondere anzutreiben und/oder abzubremsen. Der Rotor 11.2 ist mit einem drehbaren magnetischen Statorfeld des Stators 11.1 magnetisch koppelbar. Die elektrische Maschine 11 ist beispielsweise in Fig. 2 dargestellt. Zur magnetischen Kopplung kann der Rotor 11.2 vorzugsweise zumindest einen Rotormagneten in Form eines Permanentmagneten umfassen. Ein Material des Rotormagneten kann vorzugsweise aus AINiCo gebildet sein. Ferner kann der Rotormagnet als
Ringmagnet ausgeführt sein. Durch eine Mehrphasenschaltung 20 der
Antriebsvorrichtung 10 ist das Statorfeld beeinflussbar. Zum Ausführen des
Verfahrens 100 weist die Antriebsvorrichtung die Kontrolleinheit 12 auf.
Im Rahmen des Verfahrens 100 ist ein Bestimmen 101 eines geforderten
Betriebszustands 200 des Rotors 11.2 vorgesehen. Das Bestimmen 101 des geforderten Betriebszustands 200 ist insbesondere durch ein Erfassungsmodul 14 der Kontrolleinheit 12 ausführbar. Der geforderte Betriebszustand 200 umfasst vorzugsweise ein gefordertes elektrisches Drehmoment 200.1 , das z. B. ein gefordertes elektrisches Bremsdrehmoment sein kann. Weiterhin kann der geforderte Betriebszustand 200 eine Energierückgewinnung 200.2 umfassen. Die
Energierückgewinnung 200.2 kann insbesondere eine Energierekuperation umfassen, bei welcher ein Energiespeicher 30 der Antriebsvorrichtung 10 mit Energie gespeist wird. Vorzugsweise kann der Energiespeicher 30 als
Fahrzeugbatterie ausgeführt sein. Somit definieren insbesondere das elektrische Drehmoment 200.1 und die Energierückgewinnung 200.2 den geforderten Betriebszustand 200.
Auf Grundlage des geforderten Betriebszustands 200 erfolgt ein Bestimmen 102 einer Kontrollvorgabe 210 für das Statorfeld zum Erreichen des geforderten
Betriebszustands 200 unter Berücksichtigung einer veränderlichen
elektromagnetischen Zustandsgröße 201 des Rotors 11.2. Dazu weist die
Kontrolleinheit 12 ein Vorgabemodul 13 auf, welches zum Bestimmen 102 der Kontrollvorgabe 210 ausgebildet ist. Die Kontrollvorgabe 210 umfasst einen Soll- Schlupf 211 und zumindest einen Soll-Strom 212 der Mehrphasenschaltung 20. Der Soll-Strom 212 kann einen oder mehrere Phasenströme 212.1 umfassen, mit denen Phasen 11.4 der Mehrphasenschaltung 20 zum Betreiben des Statorfeldes der elektrischen Maschine 11 kontrolliert, d. h. insbesondere gesteuert und/oder geregelt werden.
Das Bestimmen 102 der Kontrollvorgabe 210 kann insbesondere anhand eines Regelungszusammenhangs 220 erfolgen, der beispielhaft in Fig. 3 dargestellt ist. So ist es denkbar, dass der Regelungszusammenhang 220 ein analytisches und/oder numerisches Modell umfasst, welches einen mathematischen und/oder
physikalischen Zusammenhang zwischen einem Schlupf 220.1 und einem
Drehmoment 220.2 umfasst. Dabei kann ein Schlupfbereich 213 vorgegeben sein, der Schlupfwerte von > 5%, vorzugsweise > 10%, besonders bevorzugt bis zu 100% umfasst. Insbesondere sind die Schlupfwerte im Schlupfbereich 213 dabei frei wählbar. Das Modell kann insbesondere in einem Speichermodul 16 der
Kontrolleinheit 12 abgespeichert sein. Unter Berücksichtigung der veränderlichen elektromagnetischen Zustandsgröße 201 kann dabei vorgesehen sein, dass sich das Drehmoment 220.2 in Abhängigkeit vom Schlupf 220.1 nichtlinear verhält, wenn die Phasen 11.4 mit Phasenströmen 212.1 belegt werden. Insbesondere wird der nichtlineare Regelungszusammenhang 220 durch einen Rotorverlust 201.1 bedingt. Aufgrund auftretender Wirbelströme am Rotor 20 können während des Betriebs der elektrischen Maschine 11 Wärmeverluste, insbesondere durch eine Veränderung der Magnetisierung des Rotormaterials, entstehen. Das Rotormaterial und/oder der Permanentmagnet können dabei Rotorwiderstände 11.3 darstellen, welche zum Rotorverlust 201.1 führen. Der Rotorverlust 201.1 kann vorzugsweise durch ein Rotorverlustmodul 15 der Kontrolleinheit 12 bestimmt und/oder bereitgestellt werden. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn bei einem Regeln 103 des Statorfeldes am Rotor 20 ein Magnetisierungsprozess in Form einer Flysterese durchgeführt wird.
Wird ein gefordertes Drehmoment 200.1 durch den geforderten Betriebszustand 200 vorgegeben, können sich z. B. mehrere Einstellmöglichkeiten des Schlupfes 220.1 in Abhängigkeit von dem gewählten Phasenstrom 212.1 ergeben. Somit kann der Soll- Schlupf 211 beispielsweise für unterschiedliche Geschwindigkeiten unterschiedliche Werte aufweisen, um das geforderte Drehmoment 200.1 zu erreichen. Die Auswahl des Soll-Schlupfes 211 aus diesen Werten kann z.B. anhand der geforderten
Energierückgewinnung 200.2 erfolgen. Dementsprechend können die Phasen 11.4 angesteuert werden. Vorzugsweise können unterschiedliche
Regelungszusammenhänge 220 für unterschiedliche Temperaturen 202 vorgesehen sein. So ist es denkbar, dass die Antriebsvorrichtung 10 einen Temperatursensor 22 aufweist, über welchen eine Temperatur 202 der elektrischen Maschine 11
ermittelbar ist und zum Bestimmen 102 der Kontrollvorgabe 210 abrufbar ist. Anhand der Temperatur 202 kann ein entsprechendes numerisches Modell z. B. ausgewählt werden, welches den jeweiligen Regelungszusammenhang 220 darstellt. Ferner kann beim Bestimmen 101 des geforderten Betriebszustands 200, insbesondere um die Energierückgewinnung 200.2 zur berücksichtigen, und/oder beim Bestimmen 102 der Kontrollvorgabe 210 ein Leistungsparameter 203 des Energiespeichers 30 der Antriebsvorrichtung 10 berücksichtigt werden.
Fig. 3 zeigt ferner exemplarisch in gestrichelter Darstellung den Zusammenhang zwischen dem Schlupf 220.1 und dem Drehmoment 220.2 bei Vernachlässigung von Wirbelströmen beim Einsatz bestimmter Rotormaterialien. Dabei wird ein
nichtlineares Verhalten nicht abgebildet und folglich kann eine
Drehmomenteinstellung nur mit reduzierter Genauigkeit erfolgen.
Um den Regelungszusammenhang 220 zu erhalten, kann ein Erstellen 104 des Regelungszusammenhangs 220, insbesondere durch ein Kalibriermodul 17 der Kontrolleinheit 12, vorgesehen sein, wie gemäß Fig. 1 dargestellt. Demnach kann das Erstellen 104 des Regelungszusammenhangs 220 ein Variieren 104.1 zumindest eines Phasenstroms 212.1 und/oder eines Schlupfes 220.1 , insbesondere für verschiedene Rotorgeschwindigkeiten umfassen. Ferner kann vorzugsweise ein Messen 104.2 zumindest eines Strom Parameters des Stators 11.1 , eines
Rotorparameters und/oder des Leistungsparameters 203 der Energiequelle 30 vorgesehen sein. So kann z. B. eine Spannung und/oder die Stromstärke an einer Phase 11.4, der Rotationswinkel des Rotors 11.2 oder der Leistungsparameter 203, z. B. in Form eines Ladestatus des Energiespeichers 30 gemessen werden.
Anschließend kann ein Bestimmen 104.3 eines Einflusses der Variation 104.1 des Phasenstroms 212.1 und/oder des Schlupfes 220.1 auf die veränderliche
elektromagnetische Zustandsgröße 201 erfolgen. Insbesondere wird dies indirekt durchgeführt, indem das Drehmomentverhalten bestimmt wird, wobei der nichtlineare Anteil zumindest teilweise auf die veränderliche elektromagnetische Zustandsgröße 201 zurückführbar sein kann. Ferner ist ein Erstellen 104.4 eines analytischen und/oder numerischen Modells für den Regelungszusammenhang 220 vorgesehen, indem z. B. Kurven, wie in Fig. 3 gezeigt, erstellt werden. Der
Regelungszusammenhang 220 kann daraufhin für die Kontrollvorgabe 210 genutzt werden. Das Erstellen 104 des Regelungszusammenhangs 220 kann initial zum Betreiben der Antriebsvorrichtung 10 durchgeführt werden, indem Messwerte in einem Labor erhoben werden, oder das Erstellen 104 des
Regelungszusammenhangs 220 kann für eine Betriebssituation individuell erfolgen.
Anhand der Kontrollvorgabe 210 kann ferner das Regeln 103 des Statorfeldes erfolgen, um den Rotor 11.2 auf den geforderten Betriebszustand 200 zu regeln. Das Regeln 103 kann durch die Kontrolleinheit 12, insbesondere ein Regelungsmodul 18 der Kontrolleinheit 12, und/oder die Mehrphasenschaltung 20 durchgeführt werden. Dabei kann ein Entkoppeln 103.1 zweier Stromparameter des Soll-Stroms 212 erfolgen, wenn die Kontrollvorgabe 210 z. B. zumindest zwei Strom parameter des Soll-Stroms 212 umfasst. So ist es insbesondere denkbar, dass ein D-Phasenstrom und ein Q-Phasenstrom getrennt voneinander behandelt werden, wobei
insbesondere einer der Ströme dazu eingesetzt wird, das Statorfeld zu regeln. Dazu kann die Mehrphasenschaltung 20 angesteuert werden, die durch den
Energiespeicher 30 versorgt wird und die Phasen 11.4 der elektrischen Maschine 11 , z. B. mittels einer Umrichtereinheit 21 , d. h. insbesondere eines Inverters, ansteuert.
Die Erfindung lässt neben den dargestellten Ausführungsformen weitere
Gestaltungsgrundsätze zu. Die Erfindung soll nicht auf die mit Bezug auf die Figuren erläuterten Ausführungsbeispiele beschränkt betrachtet werden. Bezugszeichenliste
1 Kraftfahrzeug
2 Rad
10 Antriebsvorrichtung
11 elektrische Maschine
11.1 Stator
11.2 Rotor
11.3 Rotorwiderstand
11.4 Phase
12 Kontrolleinheit
13 Vorgabemodul
14 Erfassungsmodul
15 Rotorverlustmodul
16 Speichermodul
17 Kalibriermodul
18 Regelungsmodul
20 Mehrphasenschaltung
21 Umrichtereinheit
22 Temperatursensor
30 Energiespeicher
100 Verfahren
101 Bestimmen von 200
102 Bestimmen von 210
103 Regeln des Statorfeldes
103.1 Entkoppeln
104 Erstellen von 220
104.1 Variieren zumindest eines Phasenstroms Messen
Bestimmen eines Einflusses von 104.1
Erstellen eines Modells für 220 geforderter Betriebszustand
elektrisches Drehmoment
Energierückgewinnung
veränderliche elektromagnetische Zustandsgröße Rotorverlust
Temperatur
Leistungsparameter Kontrollvorgabe
Soll-Schlupf
Soll-Strom
Phasenstrom
Schlupfbereich Regelungszusammenhang
Schlupf
Drehmoment Computerprogrammprodukt
Befehle

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren (100) zum Betreiben einer Antriebsvorrichtung (10) mit einer elektrischen Maschine (11 ), die einen Stator (11.1 ) und einen Rotor (11.2) aufweist, wobei der Rotor (11.2) mit einem drehbaren magnetischen Statorfeld des Stators (11.1 ) magnetisch koppelbar ist, und das Statorfeld durch eine Mehrphasenschaltung (20) beeinflussbar ist, wobei das Verfahren (100) folgende Schritte umfasst:
- Bestimmen (101 ) eines geforderten Betriebszustands (200) des Rotors
(1 1 .2),
- Bestimmen (102) einer Kontrollvorgabe (210) für das Statorfeld zum
Erreichen des geforderten Betriebszustands (200) unter Berücksichtigung wenigstens einer veränderlichen elektromagnetischen Zustandsgröße (201 ) des Rotors (11.2), wobei die Kontrollvorgabe (210) einen Soll- Schlupf (211 ) und zumindest einen Soll-Strom (212) der
Mehrphasenschaltung (20) umfasst,
- Regeln (103) des Statorfeldes anhand der Kontrollvorgabe (210) zur Regelung des Rotors (11.2) auf den geforderten Betriebszustand (200).
2. Verfahren (100) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
beim Bestimmen (102) der Kontrollvorgabe (210) ein, insbesondere nichtlinearer, Regelungszusammenhang (220) zwischen einem Schlupf (220.1 ) des Rotors (11.2), der veränderlichen elektromagnetischen Zustandsgröße (201 ) des Rotors (11.2) und dem Soll-Strom (212) der Mehrphasenschaltung (20) berücksichtigt wird.
3. Verfahren (100) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
zum Bestimmen (101 ) des geforderten Betriebszustand (200) ein geforderter Betriebsparameter der elektrischen Maschine, insbesondere ein gefordertes elektrisches Bremsdrehmoment des Rotors (11.2), und/oder eine geforderte Energierückgewinnung (200.2) erfasst wird.
4. Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
durch die veränderliche elektromagnetische Zustandsgröße (201 ) ein Rotorverlust (201.1 ) beim Bestimmen (102) der Kontrollvorgabe (210) berücksichtigt wird, und/oder dass die veränderliche elektromagnetische Zustandsgröße (201 ) am Rotor (11.2) auftretende Wirbelströme zumindest teilweise abbildet.
5. Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
beim Regeln (103) des Statorfeldes am Rotor (11.2) ein
Magnetierungsprozess in Form einer Hysterese durchgeführt wird.
6. Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
beim Bestimmen (102) der Kontrollvorgabe (210) ein vorgegebener Schlupfbereich (213) berücksichtigt wird, der Schlupfwerte von größer oder gleich 5%, vorzugsweise größer oder gleich 10%, besonders bevorzugt bis zu 100% umfasst.
7. Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
beim Bestimmen (102) der Kontrollvorgabe (210) eine Temperatur (202) der elektrischen Maschine (11 ), insbesondere am Rotor (11.2), und/oder ein Leistungsparameter (203) eines Energiespeichers (30) zur Energieversorgung der elektrischen Maschine (11 ) berücksichtigt wird.
8. Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Kontrollvorgabe (210) zumindest zwei Strom parameter des Soll-Stroms (212) der Mehrphasenschaltung (20) umfasst, die beim Regeln (103) des Statorfeldes zur Ansteuerung der Mehrphasenschaltung (20) voneinander entkoppelt werden.
9. Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
zum Bestimmen (102) der Kontrollvorgabe (210) des Statorfeldes ein analytisches und/oder numerisches Modell verwendet wird.
10. Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Verfahren (100) folgenden Schritt umfasst:
- Erstellen (104) eines Regelungszusammenhangs (220) zwischen dem Soll-Schlupf (211 ), der veränderlichen elektromagnetischen Zustandsgröße (201 ) des Rotors (11.2) und dem geforderten Betriebszustand (200), insbesondere wobei mehrere Regelungszusammenhänge (220) für unterschiedliche Temperaturen (202) erstellt werden.
11. Verfahren (100) nach einem der Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
beim Erstellen (104) des Regelungszusammenhangs (220) zumindest einer der folgenden Schritte durchgeführt wird:
- Variieren (104.1 ) zumindest eines Phasenstroms und/oder eines Schlupfes, insbesondere für verschiedene Rotorgeschwindigkeiten,
- Messen (104.2) zumindest eines Strom Parameters des Stators (11.1 ), eines Rotorparameters und/oder eines Leistungsparameters (203) einer Energiequelle (30) zur Energieversorgung der elektrischen Maschine (1 1 ),
- Bestimmen (104.3) eines Einflusses der Variation (104.1 ) des zumindest einen Phasenstroms und/oder des Schlupfes auf die veränderliche elektromagnetische Zustandsgröße (201 ) und/oder den geforderten Betriebszustand (200),
- Erstellen (104.4) eines analytischen und/oder numerischen Modells für den Regelungszusammenhang (220).
12. Computerprogrammprodukt (300), umfassend Befehle (301 ), die bei einer Ausführung durch eine Kontrolleinheit (12) die Kontrolleinheit (12) veranlassen, ein Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche auszuführen.
13. Antriebsvorrichtung (10), insbesondere für ein Kraftfahrzeug (1 ), aufweisend eine elektrische Maschine (11 ) mit einem Stator (11.1 ) und einem Rotor
(11.2), der mit einem drehbaren magnetischen Statorfeld des Stators (11.1 ) magnetisch koppelbar ist,
eine Mehrphasenschaltung (20), durch welche das Statorfeld beeinflussbar ist, und eine Kontrolleinheit (12), durch welche die Mehrphasenschaltung (20) kontrollierbar und dadurch das Statorfeld zum Erreichen eines geforderten Betriebszustands (200) regelbar ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Kontrolleinheit (12) ein Vorgabemodul (13) zum Bestimmen (102) einer Kontrollvorgabe (210) mit einem Soll-Schlupf (211 ) und einem Soll-Strom (212) der Mehrphasenschaltung (20) unter Berücksichtigung wenigstens einer veränderlichen elektromagnetischen Zustandsgröße (201 ) des Rotors (11.2) zum Regeln (103) des Statorfeldes aufweist.
14. Antriebsvorrichtung (10) nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Kontrolleinheit (12) ein Erfassungsmodul (14) zum Bestimmen (101 ) des geforderten Betriebszustands (200) anhand eines geforderten Betriebsparameters der elektrischen Maschine (11 ), insbesondere eines geforderten elektrischen Bremsdrehmomentes des Rotors (11.2), und/oder anhand einer geforderten Energierückgewinnung (200.2) aufweist.
15. Antriebsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 13 oder 14,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Kontrolleinheit (12) ein Rotorverlustmodul (15) zur Berücksichtigung der veränderlichen elektromagnetischen Zustandsgröße (201 ) durch einen Rotorverlustes (201.1 ) und/oder zur zumindest teilweisen Abbildung am Rotor
(11.2) auftretender Wirbelströme durch die veränderliche elektromagnetische Zustandsgröße (201 ) aufweist.
16. Antriebsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Kontrolleinheit (12) ein Speichermodul (16) aufweist, in welchem ein analytisches und/oder numerisches Modell zum Bestimmen (102) der Kontrollvorgabe (210) des Statorfeldes abgespeichert ist.
17. Antriebsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Kontrolleinheit (12) ein Kalibriermodul (17) zum Erstellen eines Regelungszusammenhangs (220) zwischen dem Soll-Schlupf (211 ), der veränderlichen elektromagnetischen Zustandsgröße (212) des Rotors (11.2) und dem geforderten Betriebszustand (200) aufweist.
18. Antriebsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Kontrolleinheit (12) mit einem Temperatursensor (22) zum Erfassen einer Temperatur (202) der elektrischen Maschine (11 ) verbunden ist, wobei das Vorgabemodul (13) dazu ausgebildet ist, die erfasste Temperatur (202) beim Bestimmen (102) der Kontrollvorgabe (210) zu berücksichtigen.
19. Antriebsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Kontrolleinheit (12), insbesondere das Vorgabemodul (13), zum Ausführen eines Verfahrens (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 ausgebildet ist.
20. Kraftfahrzeug (1 ) mit einer Antriebsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 13 bis 19 zum Betreiben zumindest eines Rades (2) des Kraftfahrzeugs (1 ).
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