WO2022258277A1 - Verfahren zum bestimmen von phasenströmen, steuereinrichtung, antriebssystem sowie kraftfahrzeug - Google Patents

Verfahren zum bestimmen von phasenströmen, steuereinrichtung, antriebssystem sowie kraftfahrzeug Download PDF

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WO2022258277A1 PCT/EP2022/062555 EP2022062555W WO2022258277A1 WO 2022258277 A1 WO2022258277 A1 WO 2022258277A1 EP 2022062555 W EP2022062555 W EP 2022062555W WO 2022258277 A1 WO2022258277 A1 WO 2022258277A1
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Daniel Glose
Jovan Knezevic
Silko Feustel
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    • B60L2240/42—Drive Train control parameters related to electric machines
    • B60L2240/429—Current

Definitions

  • the invention relates to a method for determining phase currents for current regulation of an electric machine of a drive system for a motor vehicle. Measured curves of the phase currents, which are supplied to at least three phases of a phase set of the electrical machine and which are measured by at least three phase current sensors of a phase current sensor set of the drive system, are received.
  • the invention also relates to a control device, a drive system and a motor vehicle.
  • the electric machine is designed to provide a specific torque or drive torque for the motor vehicle and includes a stator and a rotor which is rotatably mounted with respect to the stator.
  • the stator usually has at least one phase set with at least three phases or stator phases.
  • a multi-phase current is fed to the at least one phase set in order to generate a torque-specific rotary magnetic field in the stator.
  • each phase is electrically connected to an inverter branch of an inverter of the drive system, via which each phase is supplied with a phase current, in particular a sinusoidal phase current.
  • the three phase currents form the polyphase current.
  • the drive system has a current controller which can predefine desired curves of the phase currents based on actual curves of the phase currents.
  • a set of phase current sensors is usually provided for detecting the actual curves, which set has, for example, a phase current sensor for each phase.
  • the measured actual curves of the phase currents can be due to different amplification factors of the phase current sensors deviate from the actual course of events. These different gain factors can adversely affect the operation of the inverter.
  • the inverter has a specific operating range which is increased by a tolerance range with regard to peak values of the phase currents.
  • the inverter is usually switched off.
  • the peak currents can in particular then leave the tolerance range of the inverter if at least one phase current sensor outputs a measured course of the phase current due to an amplification factor that is too low, which is below the actual course of the phase current.
  • the phase current sensors are usually calibrated regularly.
  • the offset values and the amplification factors of the phase current sensors are set.
  • the offset value is carried out with a safe zero current, i.e. when the drive system is switched off.
  • the amplification factor is usually determined indirectly using a phase-locked loop (PLL) during operation of the drive system. The procedure for determining the gain factor has proven to be slow and imprecise.
  • PLL phase-locked loop
  • a method serves to determine phase currents for current regulation of an electric machine of a drive system for a motor vehicle.
  • measured curves of the phase currents which are supplied to at least three phases of a phase set of the electrical machine and which are measured by at least three phase current sensors of a phase current sensor set of the drive system, are received.
  • zero crossings are detected in the at least three measured, phase current sensor-specific curves, and a phase current value of at least one other measured curve is determined for at least one zero crossing.
  • an amplification factor of the respective phase current sensor is determined for each phase current sensor Phase current sensor descriptive characterization value determined.
  • the phase currents for current control are determined taking into account the characterization values of the phase current sensors.
  • the invention also relates to a control device for a drive system of a motor vehicle, which is designed to carry out a method according to the invention.
  • the invention includes a drive system for a motor vehicle, which has at least one electric machine.
  • the electrical machine has at least one phase set, each with at least three phases.
  • the drive system includes a phase current sensor set with at least three phase current sensors for measuring the phase currents supplied to the phases and a control device according to the invention.
  • the electrical machine which has a stator and a rotor, can be a permanent magnet synchronous machine (PSM) or a current-excited synchronous machine (SSM), for example, and can provide a drive torque for the motor vehicle.
  • PSM permanent magnet synchronous machine
  • SSM current-excited synchronous machine
  • the electrical machine can be a three-phase machine, for example, and thus have a phase set with three (stator) phases.
  • the electrical machine can also be a six-phase machine and have two phase sets, each with three phases.
  • the at least one phase set is electrically connected to an inverter of the drive system, which converts the direct current provided by an electrical energy store of the drive system into a multi-phase alternating current for the phase set.
  • the multi-phase current consists in particular of three sinusoidal, phase-shifted phase currents, which are impressed on the phases of the electrical machine.
  • the drive system also has a phase current sensor set for each phase set to control the multi-phase current.
  • the set of phase current sensors has, in particular, a phase current sensor for each phase, which measures the phase current of the respective phase on the inverter output side and on the machine input side. Since these measured actual curves of the phase currents are the basis for the current control and are dependent on the amplification factors of the phase current sensors, the amplification factors of the phase current sensors are validated and taken into account when determining the phase currents. For this purpose, the zero crossings are determined from the measured, phase-specific current curves.
  • phase current sensor-specific characterization value is determined as a function of the measured phase current value of at least one phase current sensor at the measured zero crossing of another phase current sensor, which in turn is dependent on the amplification factor of this phase current sensor.
  • the phase currents used for current regulation can then be determined as a function of the phase current sensor-specific characterization values, and thus as a function of the amplification factors of the phase current sensors.
  • the two phase current sensors with the largest gain factors are selected by filtering out the phase current sensor with the smallest gain factor based on the characterization values.
  • the phase currents add up to zero at all times, so that the third phase current can be calculated from two measured phase currents.
  • phase current sensors which have the greatest amplification factors can be selected on the basis of the characterization values and used to measure the phase current curves of two of the three phases for the current control.
  • the course of the third phase is not measured by the phase current sensor with the lowest gain, but calculated from the other two courses.
  • the current control is therefore only carried out using the phase current sensors with the largest amplification factors. In this way, current peaks that result from the faulty current regulation due to an amplification factor that is too low can be avoided, and the tolerance range of the inverter can thereby be enlarged in an advantageous manner.
  • the phase current value of the curve measured by this phase current sensor at a zero crossing of another curve is determined as the characterization value of a phase current sensor.
  • the associated phase current values which are located, for example, on the rising edge, of the other courses determined as characterization values.
  • At least one characterization value in the form of a phase current value is thus obtained for each phase current sensor, it being possible for the phase current values of the phase current sensors to be compared with one another. If the amplification factors of the phase current sensors are ideally identical, the phase current values of the different phases should be the same. If they are different, this can indicate different amplification factors of the phase current sensors. However, this assumes that the fundamental wave amplitude of the current curves does not change over a longer period of time.
  • the associated phase current values of the two other curves are determined for each zero crossing of a curve.
  • a relative deviation of the gain factors of the two associated phase current sensors is determined using these phase current values, and the characterization values are determined using the relative deviations.
  • the relative deviation of the amplification factors of two phase current sensors is determined as the difference between the associated phase current values based on the arithmetic mean value of the phase current values.
  • a phase pair can therefore be determined from the phase current values of the two other curves at a zero crossing of each curve.
  • the invention also includes a motor vehicle with a drive system according to the invention.
  • the motor vehicle is designed as an electrically drivable motor vehicle.
  • Fig. 1 is a schematic representation of an embodiment of a
  • the electrical machine 4 is a three-phase electrical machine here 4 and has a phase set with three phases u, v, w.
  • a phase current iu*, iv*, iw* is impressed on the phases uv, w by the inverter 3 in order to provide a specific torque by the electric machine 4 .
  • These phase currents iu*, iv*, iw* are controlled by a current controller 5 of the drive system 1 for torque control.
  • the drive system 1 has a phase current sensor set for each phase set.
  • the phase current sensor set has a the first phase current sensor Au associated with the phase u, a second phase current sensor Av associated with the phase v, and a third phase current sensor Aw associated with the phase w.
  • the phase current sensors Au, Av, Aw measure the phase current curves iu, iv, iw over time, which can deviate from the actual phase current curves iu*, iv*, iw* due to different amplification factors of the phase current sensors Au, Av, Aw.
  • Actual actual curves iu*, iv*, iw* and the measured curves iu, iv, iw deviating therefrom are shown in FIG.
  • the measured profile iu is above the actual profile iu*
  • the measured profile iv corresponds to the actual profile iv*
  • the measured profile iw is below the actual profile iw*.
  • the first phase current sensor Au thus has the greatest amplification factor here and the phase current sensor Aw has the smallest amplification factor.
  • the amplification factors of the phase current sensors Au, Av, Aw are taken into account in the current control.
  • the curves iu, iv, iw measured by the phase current sensors Au, Av, Aw are fed to a control device 6 of the drive system 1 .
  • the control device 6 can also be integrated into the current controller 5 .
  • the control device 6 is designed to determine the phase currents for the current regulation, taking the amplification factors into account.
  • the control device 6 selects those phase current sensors Au, Av with the greatest amplification factors and feeds the phase currents iu, iv measured by these phase current sensors Au, Av to the current controller 5 .
  • the measured current curve iw of the phase current sensor Aw with the lowest amplification is not fed to the current controller 5, but the current curve iw ⁇ is calculated using the measured phase currents iu, iv and fed to the current controller 5.
  • the control device 6 can determine the respective amplification factor or a characterization value of the phase current sensors Au, Av, Aw that characterizes the amplification factor. For this purpose, the control device 6 determines, as shown in FIG. 2, zero crossings Nu1, Nv1, Nw1, Nu2, Nv2, Nw2 of the measured current curves iu, iv, iw. There are two zero crossings Nu1, Nv1, Nw1, Nu2, Nv2, Nw2 for each measured course iu, iv, iw per fundamental wave period.
  • Iv2(w), Iw1(u), Iw2(u), Iw1(v), Iw2(v) of the other curves iu, iv, iw are determined.
  • the phase current values Iw1(u) of curve iw and Iv1(u) of curve iv are thus determined at the first zero crossing Nu1 of the measured curve iu.
  • the phase current values Iv2(u) of curve iv and Iw2(u) of curve iw are determined for the second zero crossing Nu2 of the measured curve iu.
  • the phase current values Iu1(w) of curve iu and Iv1(w) of curve iv are determined for the first zero crossing Nw1 of the measured curve iw, etc.
  • the amplification factors of the offset-calibrated phase current sensors Au, Av, Aw can then be calculated and compared with one another.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen von Phasenströmen (iu, iv, iw~) für eine Stromregelung einer elektrischen Maschine (4) eines Antriebssystems (1) für ein Kraftfahrzeug, wobei gemessene Verläufe der Phasenströme (iu, iv, iw), welche zumindest drei Phasen (u, v, w) eines Phasensatzes der elektrischen Maschine (4) zugeführt werden und welche von zumindest drei Phasenstromsensoren (Au, Av, Aw) eines Phasenstromsensorsatzes des Antriebssystems (1) gemessen werden, empfangen werden, und wobei - Nulldurchgänge (Nu1, Nv1, Nw1, Nu2, Nv2, Nw2) in den zumindest drei gemessenen, phasenstromsensorspezifischen Verläufen (iu, iv, iw) erkannt werden, -pro Verlauf (iu, iv, iw) für zumindest einen Nulldurchgang (Nu1, Nv1, Nw1, Nu2, Nv2, Nw2) ein Phasenstromwert (Iu1(v), Iu2(v), Iu1(w), Iu2(w), Iv1(u), Iv2(u), Iv1(w), Iv2(w), Iw1(u), Iw2(u), Iw1(v), Iw2(v)) zumindest eines anderen Verlaufes (iu, iv, iw) bestimmt wird, - anhand der bestimmten Phasenstromwerte (Iu1(v), Iu2(v), Iu1(w), Iu2(w), Iv1(u), Iv2(u), Iv1(w), Iv2(w), Iw1(u), Iw2(u), Iw1(v), Iw2(v)) für jeden Phasenstromsensor (Au, Av, Aw) ein, einen Verstärkungsfaktor des jeweiligen Phasenstromsensors (Au, Av, Aw) beschreibender Charakterisierungswert bestimmt wird, - die Phasenströme (iu, iv, iw~) für die Stromregelung unter Berücksichtigung der Charakterisierungswerte der Phasenstromsensoren (Au, Av, Aw) bestimmt werden.

Description

Verfahren zum Bestimmen von Phasenströmen, Steuereinrichtung, Antriebssystem sowie
Kraftfahrzeug
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen von Phasenströmen für eine Stromregelung einer elektrischen Maschine eines Antriebssystems für ein Kraftfahrzeug. Dabei werden gemessene Verläufe der Phasenströme, welche zumindest drei Phasen eines Phasensatzes der elektrischen Maschine zugeführt werden und welche von zumindest drei Phasenstromsensoren eines Phasenstromsensorsatzes des Antriebssystems gemessen werden, empfangen. Die Erfindung betrifft außerdem eine Steuereinrichtung, ein Antriebssystem sowie ein Kraftfahrzeug.
Vorliegend richtet sich das Interesse auf Antriebssysteme für elektrisch antreibbare Kraftfahrzeuge, welche zumindest eine elektrische Maschine aufweisen. Die elektrische Maschine ist dazu ausgelegt, ein spezifisches Drehmoment bzw. Antriebsmoment für das Kraftfahrzeug bereitzustellen, und umfasst einen Stator und einen bezüglich des Stators drehbar gelagerten Rotor. Der Stator weist üblicherweise zumindest einen Phasensatz mit zumindest drei Phasen bzw. Statorphasen auf. Dem zumindest einen Phasensatz wird ein mehrphasiger Strom zur Erzeugung eines drehmomentspezifischen magnetischen Drehfelds im Stator zugeführt. Dazu ist jede Phase mit einem Inverterstrang eines Inverters des Antriebssystems elektrisch verbunden, über welchen jeder Phase ein, insbesondere sinusförmiger, Phasenstrom zugeführt wird. Die drei Phasenströme bilden dabei den mehrphasigen Strom.
Zur Regelung der Phasenströme weist das Antriebssystem einen Stromregler auf, welcher Soll-Verläufe der Phasenströme basierend auf Ist-Verläufen der Phasenströme vorgeben kann. Zur Erfassung der Ist-Verläufe ist üblicherweise ein Phasenstromsensorsatz vorgesehen, welcher beispielsweise für jede Phase einen Phasenstromsensor aufweist. Die gemessenen Ist-Verläufe der Phasenströme können dabei aufgrund von unterschiedlichen Verstärkungsfaktoren der Phasenstromsensoren von den tatsächlichen Ist-Verläufen abweichen. Diese unterschiedlichen Verstärkungsfaktoren können sich negativ auf den Betrieb des Inverters auswirken.
Der Inverter weist dabei einen bestimmten Betriebsbereich auf, welcher um einen Toleranzbereich hinsichtlich Spitzenwerten der Phasenströme vergrößert ist. Bei Spitzenströmen außerhalb des Toleranzbereiches wird der Inverter üblicherweise abgeschaltet. Die Spitzenströme können insbesondere dann den Toleranzbereich des Inverters verlassen, falls zumindest ein Phasenstromsensor aufgrund eines zu geringen Verstärkungsfaktors einen gemessenen Verlauf des Phasenstroms ausgibt, welcher unterhalb des tatsächlichen Verlaufes des Phasenstroms liegt. Um dies zu verhindern, werden die Phasenstromsensoren üblicherweise regelmäßig kalibriert. Dazu werden zum einen die Offsetwerte und zum anderen die Verstärkungsfaktoren der Phasenstromsensoren eingestellt. Der Offsetwert wird bei einem sicheren Nullstrom, also im ausgeschalteten Zustand des Antriebssystems, durchgeführt. Der Verstärkungsfaktor wird üblicherweise mittels einer Phasenregelschleife (PLL- phase-locked loop) indirekt während des Betriebs des Antriebssystems ermittelt. Die Vorgehensweise zur Bestimmung des Verstärkungsfaktors hat sich als langsam und ungenau herausgestellt.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lösung bereitzustellen, mit welcher Phasenströme für eine Stromregelung einer elektrischen Maschine eines Antriebssystems eines Kraftfahrzeugs auf einfache und genaue Weise bestimmt werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren, eine Steuereinrichtung, ein Antriebssystem sowie ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung sowie der Figuren.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren dient zum Bestimmen von Phasenströmen für eine Stromregelung einer elektrischen Maschine eines Antriebssystems für ein Kraftfahrzeug. Bei dem Verfahren werden gemessene Verläufe der Phasenströme, welche zumindest drei Phasen eines Phasensatzes der elektrischen Maschine zugeführt werden und welche von zumindest drei Phasenstromsensoren eines Phasenstromsensorsatzes des Antriebssystems gemessen werden, empfangen. Außerdem werden Nulldurchgänge in den zumindest drei gemessenen, phasenstromsensorspezifischen Verläufen erkannt und pro Verlauf wird für zumindest einen Nulldurchgang ein Phasenstromwert zumindest eines anderen gemessenen Verlaufes bestimmt. Anhand der bestimmten Phasenstromwerte wird für jeden Phasenstromsensor ein, einen Verstärkungsfaktor des jeweiligen Phasenstromsensors beschreibender Charakterisierungswert bestimmt. Die Phasenströme für die Stromregelung werden unter Berücksichtigung der Charakterisierungswerte der Phasenstromsensoren bestimmt.
Die Erfindung betrifft außerdem eine Steuereinrichtung für ein Antriebssystem eines Kraftfahrzeugs, welche dazu ausgelegt ist, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen. Darüber hinaus gehört zur Erfindung ein Antriebssystem für ein Kraftfahrzeug, welches zumindest eine elektrische Maschine aufweist. Die elektrische Maschine weist zumindest einen Phasensatz mit jeweils zumindest drei Phasen auf. Außerdem umfasst das Antriebssystem einen Phasenstromsensorsatz mit zumindest drei Phasenstromsensoren zum Messen der den Phasen zugeführten Phasenströme sowie eine erfindungsgemäße Steuereinrichtung. Die elektrische Maschine, welche einen Stator und einen Rotor aufweist, kann beispielsweise eine permanenterregte Synchronmaschine (PSM) oder eine stromerregte Synchronmaschine (SSM) sein und ein Antriebsdrehmoment für das Kraftfahrzeug bereitstellen. Die elektrische Maschine kann beispielsweise eine dreiphasige Maschine sein und somit einen Phasensatz mit drei (Stator-) Phasen aufweisen. Auch kann die elektrische Maschine eine sechsphasige Maschine sein und zwei Phasensätze mit jeweils drei Phasen aufweisen. Der zumindest eine Phasensatz ist mit einem Inverter bzw. Wechselrichter des Antriebssystems elektrisch verbunden, welcher den von einem elektrischen Energiespeicher des Antriebssystems bereitgestellten Gleichstrom in einen mehrphasigen Wechselstrom für den Phasensatz umwandelt. Der mehrphasige Strom besteht insbesondere aus drei sinusförmigen, phasenversetzen Phasenströmen, welche in die Phasen der elektrischen Maschine eingeprägt werden.
Zur Regelung des mehrphasigen Stroms weist das Antriebssystem außerdem für jeden Phasensatz einen Phasenstromsensorsatz auf. Der Phasenstromsensorsatz weist insbesondere für jede Phase einen Phasenstromsensor auf, welcher den inverterausgangsseitigen, maschineneingangsseitigen Phasenstrom der jeweiligen Phase misst. Da diese gemessenen Ist-Verläufe der Phasenströme die Basis für die Stromregelung sind und abhängig von den Verstärkungsfaktoren der Phasenstromsensoren sind, werden die Verstärkungsfaktoren der Phasenstromsensoren validiert und bei der Bestimmung der Phasenströme berücksichtigt. Dazu werden von den gemessenen, phasenspezifischen Stromverläufen die Nulldurchgänge bestimmt.
Während einer Grundwellenperiode erfährt jede Phase zwei Nulldurchgänge im zeitlichen Stromverlauf. Da die Phasenstromsensoren beim Nullstrom bereits kalibriert wurden (Offsetkalibration), können die Stromverläufe der beiden anderen Phasen hinsichtlich der Verstärkungsfaktoren der zugehörigen Phasenstromsensoren miteinander verglichen werden. Dazu wird in Abhängigkeit von dem gemessenen Phasenstromwert zumindest eines Phasenstromsensors bei dem gemessenen Nulldurchgang eines anderen Phasenstromsensors der phasenstromsensorspezifische Charakterisierungswert bestimmt, welcher wiederum abhängig von dem Verstärkungsfaktor dieses Phasenstromsensors ist. In Abhängigkeit von den phasenstromsensorspezifischen Charakterisierungswerten, und damit in Abhängigkeit von den Verstärkungsfaktoren der Phasenstromsensoren, können dann die für die Stromregelung verwendeten Phasenströme bestimmt werden.
Dabei kann vorgesehen sein, dass die Phasenströme für die Stromregelung unter Berücksichtigung der Charakterisierungswerte bestimmt werden, indem anhand der Charakterisierungswerte diejenigen zwei Phasenstromsensoren ausgewählt werden, welche die größten Verstärkungsfaktoren aufweisen, wobei die zwei von diesen zwei Phasenstromsensoren gemessenen Verläufe für die Stromregelung verwendet werden und ein dritter Verlauf aus den zwei gemessenen Verläufen bestimmt und für die Stromregelung verwendet wird. Insbesondere werden die zwei Phasenstromsensoren mit den größten Verstärkungsfaktoren ausgewählt, indem derjenige Phasenstromsensor mit dem kleinsten Verstärkungsfaktor anhand der Charakterisierungswerte herausgefiltert wird. Bei einer Sternschaltung der Statorphasen addieren sich die Phasenströme zu jedem Zeitpunkt zu Null, sodass aus zwei gemessenen Phasenströmen der dritte Phasenstrom berechnet werden kann. Mittels des Verfahrens können anhand der Charakterisierungswerte diejenigen Phasenstromsensoren selektiert und zur Messung der Phasenstromverläufe von zwei der drei Phasen für die Stromregelung verwendet werden, welche die größten Verstärkungsfaktoren aufweisen. Der Verlauf der dritten Phase wird nicht von dem Phasenstromsensor mit der kleinsten Verstärkung gemessen, sondern aus den anderen zwei Verläufen berechnet. Die Stromregelung wird also nur mithilfe der Phasenstromsensoren mit den größten Verstärkungsfaktoren durchgeführt. Somit können Stromspitzen, die aus der fehlerhaften Stromregelung aufgrund eines zu geringen Verstärkungsfaktors resultieren, vermieden werden und hierdurch in vorteilhafter Weise der Toleranzbereich des Inverters vergrößert werden.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird als der Charakterisierungswert eines Phasenstromsensors der Phasenstromwert des von diesem Phasenstromsensor gemessenen Verlaufes bei einem Nulldurchgang eines anderen Verlaufes bestimmt. Beispielsweise werden bei bestimmten Nulldurchgängen der Verläufe die zugehörigen, sich beispielsweise auf der steigenden Flanke befindlichen Phasenstromwerte der anderen Verläufe als Charakterisierungswerte bestimmt. So erhält man für jeden Phasenstromsensor zumindest einen Charakterisierungswert in Form von einem Phasenstromwert, wobei die Phasenstromwerte der Phasenstromsensoren miteinander verglichen werden können. Bei idealerweise identischen Verstärkungsfaktoren der Phasenstromsensoren sollten die Phasenstromwerte der unterschiedlichen Phasen gleich sein. Falls sie unterschiedlich sind, so kann dies auf unterschiedliche Verstärkungsfaktoren der Phasenstromsensoren hindeuten. Dies setzt jedoch eine sich nicht verändernde Grundwellenamplitude der Stromverläufe über einen längeren Zeitraum voraus.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens werden pro Nulldurchgang eines Verlaufs die zugehörigen Phasenstromwerte der zwei anderen Verläufe bestimmt, anhand dieser Phasenstromwerte wird eine relative Abweichung der Verstärkungsfaktoren der zwei zugehörigen Phasenstromsensoren bestimmt und die Charakterisierungswerte werden anhand der relativen Abweichungen bestimmt. Insbesondere wird die relative Abweichung der Verstärkungsfaktoren zweier Phasenstromsensoren als die Differenz der zugehörigen Phasenstromwerte bezogen auf den arithmetischen Mittelwert der Phasenstromwerte bestimmt. Zu einem Nulldurchgang jedes Verlaufes kann also ein Phasenpaar aus den Phasenstromwerten der beiden anderen Verläufe bestimmt werden. Diese Ausführungsform weist den Vorteil auf, dass sie robust gegenüber kleinen Änderungen der Grundwellenamplituden ist, welche selbst im stationären Zustand üblich sind.
Bevorzugt werden pro Grundwellenperiode eines Verlaufes zwei Nulldurchgänge erkannt und bei jedem Nulldurchgang werden die Phasenstromwerte der zwei anderen Verläufe bestimmt. Dann werden zwei relative Abweichungen der Verstärkungsfaktoren der Phasenstromsensoren pro Grundwellenperiode bestimmt und anhand der sechs relativen Abweichungen werden die Charakterisierungswerte bestimmt. Vorzugsweise werden anhand der relativen Abweichungen die Verstärkungsfaktoren der einzelnen Phasenstromsensoren als die Charakterisierungswerte der Phasenstromsensoren bestimmt. Pro Nulldurchgang können also zwei Phasen miteinander verglichen werden. Pro Grundwellenperiode kann dieser Vergleich zweimal mit allen Phasenpaaren durchgeführt werden. Aus diesen sechs Vergleichen können die Verstärkungsfaktoren der Phasenstromsensoren bestimmt und der Größe nach sortiert werden. So können auf einfache Weise die Phasenstromsensoren mit der größten Verstärkung für die Stromregelung ausgewählt werden. Zur Erfindung gehört außerdem ein Kraftfahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Antriebssystem. Das Kraftfahrzeug ist als ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug ausgebildet.
Die mit Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren vorgestellten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für die erfindungsgemäße Steuereinrichtung, für das erfindungsgemäße Antriebssystem sowie für das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar.
Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines
Antriebssystems 1 für ein Kraftfahrzeug; und
Fig. 2 eine Darstellung von Stromverläufen.
In den Figuren sind gleiche sowie funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Fig. 1 zeigt ein Antriebssystem 1 für ein Kraftfahrzeug mit einem elektrischen Energiespeicher 2, beispielsweise einem Hochvoltakkumulator, einem mit dem elektrischen Energiespeicher 2 verbundenen Inverter 3 und einer mit dem Inverter 3 verbundenen elektrischen Maschine 4. Die elektrische Maschine 4 ist hier eine dreiphasige elektrische Maschine 4 und weist einen Phasensatz mit drei Phasen u, v, w auf. Zum Bereitstellen eines bestimmten Drehmoments durch die elektrische Maschine 4 wird den Phasen u v, w von dem Inverter 3 jeweils ein Phasenstrom iu*, iv*, iw* eingeprägt. Zur Drehmomentregelung werden diese Phasenströme iu*, iv*, iw* von einem Stromregler 5 des Antriebssystems 1 geregelt. Dazu weist das Antriebssystem 1 für jeden Phasensatz einen Phasenstromsensorsatz auf. Der Phasenstromsensorsatz weist einen der Phase u zugeordneten ersten Phasenstromsensor Au, einen der Phase v zugeordneten zweiten Phasenstromsensor Av und einen der Phase w zugeordneten dritten Phasenstromsensor Aw auf. Die Phasenstromsensoren Au, Av, Aw messen die zeitlichen Phasenstromverläufe iu, iv, iw, welche aufgrund unterschiedlicher Verstärkungsfaktoren der Phasenstromsensoren Au, Av, Aw von den tatsächlichen Phasenstromverläufen iu*, iv*, iw* abweichen können. Tatsächliche Ist-Verläufe iu*, iv*, iw* sowie die davon abweichenden gemessenen Verläufe iu, iv, iw sind in Fig. 2 gezeigt. Dort ist beispielhaft dargestellt, dass der gemessene Verlauf iu über dem tatsächlichen Verlauf iu* liegt, der gemessene Verlauf iv dem tatsächlichen Verlauf iv* entspricht und der gemessene Verlauf iw unter dem tatsächlichen Verlauf iw* liegt. Der erste Phasenstromsensor Au weist also hier den größten Verstärkungsfaktor auf und der Phasenstromsensor Aw weist den kleinsten Verstärkungsfaktor auf.
Bei der Stromregelung werden die Verstärkungsfaktoren der Phasenstromsensoren Au, Av, Aw berücksichtigt. Dazu werden die von den Phasenstromsensoren Au, Av, Aw gemessenen Verläufe iu, iv, iw einer Steuereinrichtung 6 des Antriebssystems 1 zugeführt. Die Steuereinrichtung 6 kann auch in den Stromregler 5 integriert sein. Die Steuereinrichtung 6 ist dazu ausgelegt, die Phasenströme für die Stromregelung unter Berücksichtigung der Verstärkungsfaktoren zu bestimmen. Hierzu selektiert die Steuereinrichtung 6 diejenigen Phasenstromsensoren Au, Av mit den größten Verstärkungsfaktoren und führt die von diesen Phasenstromsensoren Au, Av gemessenen Phasenströme iu, iv dem Stromregler 5 zu. Der gemessene Stromverlauf iw des Phasenstromsensors Aw mit der geringsten Verstärkung wird dem Stromregler 5 nicht zugeführt, sondern der Stromverlauf iw~ wird anhand der gemessenen Phasenströme iu, iv berechnet und dem Stromregler 5 zugeführt.
Zum Auswählen der Phasenstromsensoren Au, Av mit den größten Verstärkungsfaktoren bzw. zum Herausfiltern des Phasenstromsensors Aw mit dem geringsten Verstärkungsfaktor kann die Steuereinrichtung 6 den jeweiligen Verstärkungsfaktor bzw. jeweils einen den Verstärkungsfaktor charakterisierenden Charakterisierungswert der Phasenstromsensoren Au, Av, Aw bestimmen. Dazu ermittelt die Steuereinrichtung 6, wie in Fig. 2 gezeigt, Nulldurchgänge Nu1, Nv1, Nw1, Nu2, Nv2, Nw2 der gemessenen Stromverläufe iu, iv, iw. Pro Grundwellenperiode existieren dabei für jeden gemessenen Verlauf iu, iv, iw zwei Nulldurchgänge Nu1, Nv1, Nw1, Nu2, Nv2, Nw2. Zu jedem Nulldurchgang Nu1, Nv1, Nw1, Nu2, Nv2, Nw2 eines gemessenen Verlaufes iu*, iv*, iw* werden dann Phasenstromwerte I u 1 (v) , Iu2(v), Iu1(w), Iu2(w), Iv1 (u), Iv2(u), Iv1(w),
Iv2(w), Iw1(u), Iw2(u), Iw1(v), Iw2(v) der anderen Verläufe iu, iv, iw bestimmt. Für den ersten Nulldurchgang Nu1 des gemessenen Verlaufes iu werden also die Phasenstromwerte Iw1(u) des Verlaufes iw und Iv1(u) des Verlaufes iv bestimmt. Für den zweiten Nulldurchgang Nu2 des gemessenen Verlaufes iu werden die Phasenstromwerte Iv2(u) des Verlaufes iv und Iw2(u) des Verlaufes iw bestimmt. Für den ersten Nulldurchgang Nw1 des gemessenen Verlaufes iw werden die Phasenstromwerte Iu1(w) des Verlaufes iu und Iv1(w) des Verlaufes iv bestimmt, usw. Aus den Wertepaaren I u 1 (v) , Iw1(v); Iu1(w), Iv1(w); Iv1(u), Iw1(u); Iu2(v), Iw2(v); Iu2(w), Iv2(w); Iv2(u), Iw2(u) können dann die Verstärkungsfaktoren der offsetkalibrierten Phasenstromsensoren Au, Av, Aw berechnet und miteinander verglichen werden. Dieser Vergleich lässt sich im Laufe einer Umdrehung, also einer Grundwellenperiode, zweimal mit allen Phasenpaaren I u 1 (v) , Iw1(v); Iu1(w), Iv1(w); Iv1 (u), Iw1(u); Iu2(v), Iw2(v); Iu2(w), Iv2(w); Iv2(u), Iw2(u) durchführen. Am Ende ergeben sich eine Gesamtverstärkung und eine Differenzverstärkung der Phasenstromsensoren Au, Av, Aw untereinander. Im weiteren Verlauf kann vereinfacht angenommen werden, dass die Gesamtverstärkung „1“ ist und die Differenzverstärkungen denen der einzelnen Phasenstromsensoren Au, Av, Aw entspricht. Anhand der Differenzverstärkungen können dann die beiden Phasenstromsensoren Au, Av mit den größten Verstärkungsfaktoren identifiziert werden

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Bestimmen von Phasenströmen (iu, iv, iw~) für eine Stromregelung einer elektrischen Maschine (4) eines Antriebssystems (1) für ein Kraftfahrzeug, wobei gemessene Verläufe (iu, iv, iw) der Phasenströme, welche zumindest drei Phasen (u, v, w) eines Phasensatzes der elektrischen Maschine (4) zugeführt werden und welche von zumindest drei Phasenstromsensoren (Au, Av, Aw) eines Phasenstromsensorsatzes des Antriebssystems (1) gemessen werden, empfangen werden, dadurch gekennzeichnet, dass
- Nulldurchgänge (Nu1, Nv1, Nw1, Nu2, Nv2, Nw2) in den zumindest drei gemessenen, phasenstromsensorspezifischen Verläufen (iu, iv, iw) erkannt werden,
- pro gemessenem Verlauf (iu, iv, iw) für zumindest einen Nulldurchgang (Nu1, Nv1, Nw1, Nu2, Nv2, Nw2) ein Phasenstromwert (Iu1(v), Iu2(v), Iu1(w), Iu2(w), Iv1 (u), Iv2(u), Iv1(w), Iv2(w), Iw1(u), Iw2(u), Iw1(v), Iw2(v)) zumindest eines anderen gemessenen Verlaufes (iu, iv, iw) bestimmt wird,
- anhand der bestimmten Phasenstromwerte (Iu1(v), Iu2(v), Iu1(w), Iu2(w), Iv1 (u), Iv2(u), Iv1(w), Iv2(w), Iw1(u), Iw2(u), Iw1(v), Iw2(v)) für jeden Phasenstromsensor (Au, Av, Aw) ein, einen Verstärkungsfaktor des jeweiligen Phasenstromsensors (Au, Av, Aw) beschreibender Charakterisierungswert bestimmt wird, und
- die Phasenströme (iu, iv, iw~) für die Stromregelung unter Berücksichtigung der Charakterisierungswerte der Phasenstromsensoren (Au, Av, Aw) bestimmt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Phasenströme (iu, iv, iw~) für die Stromregelung unter Berücksichtigung der Charakterisierungswerte bestimmt werden, indem anhand der Charakterisierungswerte diejenigen zwei Phasenstromsensoren (Au, Av) ausgewählt werden, welche die größten Verstärkungsfaktoren aufweisen, wobei die zwei von diesen zwei Phasenstromsensoren (Au, Av) gemessenen Verläufe (iu, iv) und ein aus den zwei gemessenen Verläufen (iu, iv) berechneter dritter Verlauf (iw~) der Stromregelung bereitgestellt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Phasenstromsensoren (Au, Av) mit den größten Verstärkungsfaktoren für die Stromregelung ausgewählt werden, indem derjenige Phasenstromsensor (Aw) mit dem kleinsten Verstärkungsfaktor anhand der Charakterisierungswerte herausgefiltert wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass pro Nulldurchgang (Nu1, Nv1, Nw1, Nu2, Nv2, Nw2) eines Verlaufs (iu, iv, iw) die zugehörigen Phasenstromwerte (Iu1(v), Iw1(v); Iu1(w), Iv1(w); Iv1 (u), Iw1(u); Iu2(v), Iw2(v); Iu2(w), Iv2(w); Iv2(u), Iw2(u)) der zwei anderen Verläufe (iu, iv, iw) bestimmt werden, anhand der Phasenstromwerte (Iu1(v), Iw1(v); Iu1(w), Iv1(w); Iv1 (u), Iw1(u); Iu2(v), Iw2(v); Iu2(w), Iv2(w); Iv2(u), Iw2(u)) eine relative Abweichung der Verstärkungsfaktoren der zwei zugehörigen Phasenstromsensoren (Au, Av, Aw) bestimmt wird und die Charakterisierungswerte anhand der relativen Abweichungen bestimmt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die relative Abweichung der Verstärkungsfaktoren zweier Phasenstromsensoren (Au, Av, Aw) als die Differenz der zugehörigen Phasenstromwerte (Iu1(v), Iw1(v); Iu1(w), Iv1(w); Iv1 (u), Iw1(u); Iu2(v), Iw2(v); Iu2(w), Iv2(w); Iv2(u), Iw2(u)) bezogen auf den arithmetischen Mittelwert der Phasenstromwerte (Iu1(v), Iw1(v); Iu1(w), Iv1(w); Iv1 (u), Iw1(u); Iu2(v), Iw2(v); Iu2(w), Iv2(w); Iv2(u), Iw2(u)) bestimmt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass pro Grundwellenperiode eines Verlaufes (iu, iv, iw) zwei Nulldurchgänge (Nu1, Nv1, Nw1, Nu2, Nv2, Nw2) erkannt werden, bei jedem Nulldurchgang (Nu1, Nv1, Nw1, Nu2, Nv2, Nw2) die Phasenstromwerte (Iu1(v), Iw1(v); Iu1(w), Iv1(w); Iv1 (u), Iw1(u); Iu2(v), Iw2(v); Iu2(w), Iv2(w); Iv2(u), Iw2(u)) der zwei anderen Verläufe (iu, iv, iw) bestimmt werden, zwei relative Abweichungen der Verstärkungsfaktoren der Phasenstromsensoren (Au, Av, Aw) pro Verlauf (iu, iv, iw) bestimmt werden und anhand der sechs relativen Abweichungen die Charakterisierungswerte bestimmt werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass aus den relativen Abweichungen die Verstärkungsfaktoren der einzelnen Phasenstromsensoren (Au, Av, Aw) als die Charakterisierungswerte der Phasenstromsensoren (Au, Av, Aw) bestimmt werden.
8. Steuereinrichtung (6) für ein Antriebssystem (1) eines Kraftfahrzeugs, welche dazu ausgelegt ist, ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchzuführen.
9. Antriebssystem (1) für ein Kraftfahrzeug aufweisend:
- zumindest eine elektrische Maschine (4) mit zumindest einem Phasensatz aufweisend zumindest drei Phasen (u, v, w),
- einen Phasenstromsensorsatz mit zumindest drei Phasenstromsensoren (Au, Av, Aw) zum Messen der den Phasen (u, v, w) zugeführten Phasenströme (iu, iv, iw), und
- eine Steuereinrichtung (6) nach Anspruch 8.
10. Kraftfahrzeug mit einem Antriebssystem (1) nach Anspruch 9.
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