DE102010064104A1 - Apparatus for driving electric machine arranged in vehicle, has control unit to generate drive signals for driving switching elements, so that electric machine torque corresponding to torque setpoint is generated based on duty cycle values - Google Patents

Abstract

A reference unit (22) transmits torque setpoint for electric machine (12). A criterion unit (54) provides optimization criterion. A voltage vector determination unit (34) determines torque setpoint associated with voltage vector. A duty ratio determining unit (52) determines duty cycle values for switching elements (16) based on a function of voltage vector and optimization criterion. A control unit (56) generates drive signals for driving switching elements, so that electric machine torque corresponding to torque setpoint is generated based on duty cycle values. Independent claims are included for the following: (1) method for driving electric machine; and (2) computer program product storing program for driving electric machine.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Ansteuern einer in einem Fahrzeug angeordneten Elektromaschine, wobei das Fahrzeug angetriebene Räder aufweist und die Elektromaschine ein auf die angetriebenen Räder wirkendes Drehmoment erzeugt, wobei die Elektromaschine mindestens drei Phasen aufweist, die über ansteuerbare Schaltelemente eines Wechselrichters mit einer Energiespeichereinheit verbindbar sind.The invention relates to a device and a method for driving an arranged in a vehicle electric machine, wherein the vehicle has driven wheels and the electric machine generates a torque acting on the driven wheels, wherein the electric machine has at least three phases, via controllable switching elements of an inverter with an energy storage unit can be connected.

Fahrzeuge, die mit einer für den Antrieb vorgesehenen Elektromaschine ausgestattet sind, können als Hybridfahrzeug oder als Elektrofahrzeug ausgebildet sein. Bei einem Hybridfahrzeug wird neben der Elektromaschine ein weiteres Aggregat für den Antrieb eingesetzt, in der Regel ein Verbrennungsmotor. Wohingegen ein Elektrofahrzeug ausschließlich durch eine Elektromaschine angetrieben wird. Die zum Einsatz kommenden Elektromaschinen sind in der Regel als Innenläufermaschinen ausgelegt, bei denen ein drehbar gelagerter Rotor von einem ortsfesten Stator umschlossen ist. Der Stator erzeugt ein sich drehendes Magnetfeld, durch das der Rotor mitgenommen wird. Der Rotor trägt eine Rotorwelle, die wirktechnisch mit einer Antriebswelle des Fahrzeugs verbunden ist.Vehicles equipped with an electric machine provided for the drive can be designed as a hybrid vehicle or as an electric vehicle. In a hybrid vehicle in addition to the electric machine another unit is used for the drive, usually an internal combustion engine. Whereas an electric vehicle is driven exclusively by an electric machine. The electric machines used are usually designed as internal rotor machines, in which a rotatably mounted rotor is enclosed by a stationary stator. The stator generates a rotating magnetic field, through which the rotor is taken. The rotor carries a rotor shaft, which is technically connected to a drive shaft of the vehicle.

Als Elektromaschinen können Synchronmaschinen, insbesondere Hybrid-Synchronmaschinen, oder Asynchronmaschinen zum Einsatz kommen. Die Synchronmaschine kann dabei als permanent oder elektrisch erregte Synchronmaschine ausgebildet sein. Bei einer Hybrid-Synchronmaschine sind die Permanentmagnete so im Rotor angeordnet, dass der Reluktanzeffekt für die Erzeugung des auf den Rotor wirkenden Drehmoments mit genutzt wird. Bei einer Asynchronmaschine kann der Rotor auf zwei Arten ausgeführt sein. Er kann mit einer Wicklung aus massiven, permanent kurzgeschlossenen Leiterstäben bestückt sein. Alternativ kann er mit Drahtwicklungen bestückt sein, deren Enden auf Schleifringe geführt sind, wobei der elektrische Widerstand der Drahtwicklungen betriebszustandsabhängig verändert werden kann.Synchronous machines, in particular hybrid synchronous machines, or asynchronous machines can be used as electric machines. The synchronous machine can be designed as a permanent or electrically excited synchronous machine. In a hybrid synchronous machine, the permanent magnets are arranged in the rotor, that the reluctance effect is used for the generation of the torque acting on the rotor with. In an asynchronous machine, the rotor can be designed in two ways. It can be equipped with a winding of solid, permanently short-circuited conductor bars. Alternatively, it may be equipped with wire windings whose ends are guided on slip rings, wherein the electrical resistance of the wire windings can be changed depending on the operating state.

Damit eine in einem Fahrzeug verbaute Elektromaschine ein auf die angetriebenen Räder wirkendes Drehmoment erzeugen kann, welches einer vorliegenden. Drehmomentanforderung entspricht, ist es erforderlich, und zwar unabhängig davon, wie die Elektromaschine konkret ausgeführt ist, dass die Schaltelemente des Wechselrichters mit einem entsprechend generierten Pulsmuster angesteuert werden. Es gilt, einen aus einer Drehmomentanforderung hergeleiteten Spannungszeiger auf sinnvolle Schaltzustände eines Wechselrichters abzubilden.Thus, an electric machine installed in a vehicle can generate a force acting on the driven wheels torque, which is a present. Torque requirement corresponds, it is necessary, regardless of how the electric machine is designed concretely, that the switching elements of the inverter are driven with a correspondingly generated pulse pattern. It is important to map a voltage vector derived from a torque request to sensible switching states of an inverter.

Hierfür zum Einsatz kommende bekannte Vorrichtungen und Verfahren gewährleisten zwar dahingehend ein zuverlässiges Ansteuern der Elektromaschine, dass die Elektromaschine insgesamt ein Drehmoment erzeugt, das einer Drehmomentanforderung entspricht, diese Vorrichtungen und Verfahren sind jedoch hinsichtlich der konkreten Ansteuerung der einzelnen Schaltelemente eines Wechselrichters noch nicht optimal. So ist es bei diesen Vorrichtungen und Verfahren nicht möglich, dass beim Ansteuern der Schaltelemente, welches erfolgt, um ein einer Drehmomentanforderung entsprechendes Drehmoment zu erzeugen, gleichzeitig die hierfür vorgenommene Ansteuerung der einzelnen Schaltelemente an äußere Gegebenheiten angepasst ist. Dadurch können sich für das eine oder andere Schaltelement Schaltzustände ergeben, bei denen es zu unnötig hohen Verlustleistungen kommt oder die per se für das jeweilige Schaltelement ungünstig sind. Beides kann einerseits zu einem unnötig hohen Energieverbrauch und andererseits zu einer verkürzten Lebensdauer des jeweiligen Schaltelements führen.Although known devices and methods used for this purpose ensure that the electric machine is reliably actuated so that the electric machine as a whole generates a torque which corresponds to a torque request, these devices and methods are not yet optimal with regard to the specific control of the individual switching elements of an inverter. Thus, it is not possible in these devices and methods that when driving the switching elements, which takes place in order to produce a torque corresponding to a torque request, at the same time adapted for this purpose control of the individual switching elements to external conditions. As a result, switching states can result for one or the other switching element, which leads to unnecessarily high power losses or which are unfavorable per se for the respective switching element. Both can lead on the one hand to an unnecessarily high energy consumption and on the other hand to a shortened life of the respective switching element.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren der eingangs genannten Art weiterzubilden, um das Ansteuern der Schaltelemente, welches für das Erzeugen eines einer vorliegenden Drehmomentanforderung entsprechenden Drehmoments erforderlich ist, in einfacher Art und Weise an äußere Gegebenheiten anpassen zu können, um somit bei der Ansteuerung der Schaltelemente flexibel auf äußere Gegebenheiten reagieren zu können.It is therefore an object of the present invention to develop a device and a method of the type mentioned in order to adjust the driving of the switching elements, which is required for generating a present torque request corresponding torque in a simple manner to external conditions so as to be able to respond flexibly to external conditions when controlling the switching elements.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung der eingangs genannten Art gelöst, die folgende Mittel aufweist: Eine Sollwerteinheit, die dazu ausgebildet ist, einen Drehmomentsollwert für das von der Elektromaschine zu erzeugende Drehmoment bereitzustellen, eine Kriteriumseinheit, die dazu ausgebildet ist, ein Optimierungskriterium bereitzustellen, eine Spannungszeigerermittlungseinheit, die dazu ausgebildet ist, einen dem Drehmomentsollwert zugeordneten Spannungszeiger zu ermitteln, eine Tastverhältnisermittlungseinheit, die dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit des Spannungszeigers und des Optimierungskriteriums Tastverhältniswerte für die Schaltelemente zu ermitteln, und eine Ansteuereinheit, die dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit der Tastverhältniswerte Ansteuersignale zum Ansteuern der Schaltelemente zu erzeugen, so dass die Elektromaschine ein dem Drehmomentsollwert entsprechendes Drehmoment erzeugt.This object is achieved by a device of the type mentioned in the introduction, which has the following means: A setpoint unit which is designed to provide a torque setpoint for the torque to be generated by the electric machine, a criterion unit which is designed to provide an optimization criterion Voltage vector detection unit, which is designed to determine a voltage vector assigned to the torque setpoint, a duty cycle determination unit, which is designed to determine duty cycle values for the switching elements as a function of the voltage vector and the optimization criterion, and a drive unit, which is designed, as a function of the duty cycle values To generate drive signals for driving the switching elements, so that the electric machine generates a torque corresponding to the torque setpoint.

Die Aufgabe wird ferner durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, bei dem folgende Schritte ausgeführt werden:

• – Bereitstellen eines Drehmomentsollwerts für das von der Elektromaschine zu erzeugende Drehmoment,
• – Bereitstellen eines Optimierungskriteriums,
• – Ermitteln eines dem Drehmomentsollwert zugeordneten Spannungszeigers,
• – Ermitteln von Tastverhältniswerten für die Schaltelemente in Abhängigkeit des Spannungszeigers und des Optimierungskriteriums, und
• – Erzeugen von Ansteuersignalen zum Ansteuern der Schaltelemente in Abhängigkeit der Tastverhältniswerte.

The object is further achieved by a method of the type mentioned, in which the following steps are carried out:

• Providing a torque setpoint for the torque to be generated by the electric machine,
• - providing an optimization criterion,
• Determining a voltage vector associated with the torque setpoint,
• - Determining duty cycle values for the switching elements as a function of the voltage vector and the optimization criterion, and
• Generating drive signals for driving the switching elements as a function of the duty cycle values.

Der erfindungsgemäßen Vorrichtung und dem erfindungsgemäßen Verfahren liegt die Idee zugrunde, ein Optimierungskriterium bereitzustellen und dieses beim Ermitteln der Tastverhältniswerte zu berücksichtigen. Die Tastverhältniswerte legen die konkrete Ansteuerung und somit die konkreten Schaltzustände der einzelnen Schaltelemente fest. Folglich kann mittels des Optimierungskriteriums Einfluss auf die einzelnen Tastverhältniswerte und somit die Schaltzustände der einzelnen Schaltelemente genommen werden. Dadurch lässt sich eine an äußere Gegebenheiten bestens angepasste Ansteuerung der Schaltelemente realisieren. Mit solch einer angepassten Ansteuerung können zum einen die bei der Ansteuerung der Schaltelemente auftretenden Verlustleistungen reduziert und somit eine schonendere Ansteuerung der Schaltelemente erzielt werden, wodurch sich die Lebensdauer der Schaltelemente nachhaltig steigern und auch der Energieverbrauch senken lässt. Zum anderen kann durch solch eine angepasste Ansteuerung die Performance einer Elektromaschine verbessert werden, da sich die Ansteuerung der Schaltelemente und somit der sich daraus ergebende Stromfluss durch einzelne Phasen der Elektromaschine bestens an äußere Gegebenheiten anpassen lässt.The device according to the invention and the method according to the invention are based on the idea to provide an optimization criterion and to take this into account when determining the duty cycle values. The duty cycle values define the specific activation and thus the specific switching states of the individual switching elements. Consequently, by means of the optimization criterion influence on the individual duty cycle values and thus the switching states of the individual switching elements can be taken. As a result, it is possible to realize a control of the switching elements which is optimally adapted to external conditions. With such an adapted control, on the one hand, the power losses occurring during the control of the switching elements can be reduced and thus a gentler control of the switching elements can be achieved, which can lastingly increase the life of the switching elements and also reduce energy consumption. On the other hand, the performance of an electric machine can be improved by such an adapted control, since the control of the switching elements and thus the resulting current flow through individual phases of the electric machine can be optimally adapted to external conditions.

Die obengenannte Aufgabe ist daher vollständig gelöst.The above object is therefore completely solved.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Kriteriumseinheit dazu ausgebildet, das Optimierungskriterium in Abhängigkeit zumindest eines Betriebszustandes bereitzustellen, wobei es sich um einen während des Fahrbetriebs des Fahrzeuges auftretenden oder einzustellenden Betriebszustand handelt. Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass das Ansteuern der Schaltelemente während des Fahrbetriebs des Fahrzeuges angepasst werden kann und somit eine an äußere Gegebenheiten bestens angepasste Ansteuerung der Schaltelemente erfolgen kann. So kann das Ansteuern der Schaltelemente an einen bereits vorliegenden Betriebszustand optimal angepasst werden. Das Ansteuern der Schaltelemente kann aber auch so modifiziert werden, dass sich ein gewünschter Betriebszustand aufgrund der geänderten Ansteuerung der Schaltelemente einstellt.In a further embodiment of the invention, the criterion unit is designed to provide the optimization criterion as a function of at least one operating state, which is an operating state occurring or to be set during the driving operation of the vehicle. This measure has the advantage that the driving of the switching elements can be adjusted during the driving operation of the vehicle and thus can be done to an external circumstances optimally adapted control of the switching elements. Thus, the driving of the switching elements can be optimally adapted to an already existing operating state. The driving of the switching elements can also be modified so that sets a desired operating condition due to the changed control of the switching elements.

In einer weiteren Ausgestaltung der zuvor genannten Maßnahme handelt es sich bei dem Betriebszustand um zumindest einen der Betriebszustände Fahrzeugbetriebszustand, Schaltelementbetriebszustand und Phasenbetriebszustand. Diese Maßnahme ermöglicht eine umfassende Anpassung der Ansteuerung der Schaltelemente. Handelt es sich bei dem Betriebszustand um einen Fahrzeugbetriebszustand, so kann für unterschiedlichste Fahrzeugbetriebszustände ein jeweils bestens angepasstes Optimierungskriterium bereitgestellt werden. So kann beispielsweise für einen langsamen. Fahrbetrieb oder für einen aus dem Stillstand heraus erfolgenden Anfahrvorgang an einem Berg (sogenannte Hill-Hold Funktion) oder für einen sogenannten Segelbetrieb des Fahrzeuges, bei dem beispielsweise in Abhängigkeit des zu durchfahrenden Streckenverlaufs vorausschauend in einen Betriebsmodus umgestellt wird, bei dem kein bzw. lediglich ein sehr geringes antreibendes Drehmoment an den angetriebenen Rädern erzeugt wird, ein jeweils angepasstes Optimierungskriterium bereit gestellt werden. Handelt es sich bei dem Betriebszustand um einen Schaltelementbetriebszustand, so kann solch ein Optimierungskriterium bereitgestellt werden, bei dem die beim Ansteuern der Schaltelemente entstehenden Verluste gezielt auf jene Schaltelemente verteilt werden, die in ihrem jeweiligen Betriebszustand die Verluste am besten aufnehmen können bzw. die noch über die größte Temperaturreserve verfügen. Durch die Beeinflussung der an den einzelnen Schaltelementen vorliegenden bzw. entstehenden Verluste können fahrzustandsabhängig die Temperaturen der Schaltelemente bzw. deren Temperaturreserve überwacht und gegebenenfalls das Verlustleistungsbudget optimiert verteilt werden. Handelt es sich bei dem Betriebszustand um einen Phasenbetriebszustand, so kann solch ein Optimierungskriterium bereitgestellt werden, bei dem sichergestellt ist, dass eine Ansteuerung, die eventuell zu einer übermäßigen Beanspruchung einzelner bzw. der Phasen und somit zu deren Beschädigung führen kann, beendet wird oder gar nicht erst begonnen wird.In a further embodiment of the aforementioned measure, the operating state is at least one of the operating states vehicle operating state, switching element operating state and phase operating state. This measure allows a comprehensive adaptation of the control of the switching elements. If the operating state is a vehicle operating state, a respectively optimally adapted optimization criterion can be provided for a wide variety of vehicle operating states. For example, for a slow. Driving or for a taking place from a standstill starting on a hill (so-called hill hold function) or for a so-called sailing operation of the vehicle, in which, for example, depending on the route to be traveled forward is switched to an operating mode in which no or only a very low driving torque is generated at the driven wheels, a respectively adapted optimization criterion can be provided. If the operating state is a switching element operating state, then such an optimization criterion can be provided, in which the losses resulting from the activation of the switching elements are distributed in a targeted manner to those switching elements which can best absorb the losses in their respective operating state or which still have over have the largest temperature reserve. By influencing the losses present or arising at the individual switching elements, the temperatures of the switching elements or their temperature reserve can be monitored as a function of the driving state and, if appropriate, the power loss budget can be distributed in an optimized manner. If the operating state is a phase operating state, then such an optimization criterion can be provided, in which it is ensured that a control, which may possibly lead to an excessive load on individual or the phases and thus to their damage, is terminated or even terminated not being started.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Kriteriumseinheit dazu ausgebildet, das Optimierungskriterium aus einer Vielzahl fest vorgegebener Optimierungskriterien auszuwählen. Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass im Fahrbetrieb des Fahrzeugs einfach und schnell ein auf den jeweiligen Betriebszustand jeweils optimal ausgerichtetes Optimierungskriterium bereitgestellt werden kann. Somit kann die Ansteuerung der Schaltelemente schnell, zielgerichtet und vor allem reproduzierbar an den jeweils ermittelten Betriebszustand angepasst werden. Die fest vorgegebenen Optimierungskriterien werden im Vorfeld, d. h. im Rahmen einer Applikation definiert bzw. festgelegt, und zwar für verschiedenste Betriebszustände zumindest ein Optimierungskriterium. Vorteilhafterweise wird diese Vorgehensweise im Zusammenhang mit den Fahrzeugbetriebszuständen angewandt. So kann beispielsweise für einen langsamen Fahrbetrieb oder einen Anfahrvorgang an einem Hang oder einen Segelbetrieb ein jeweils fest vorgegebenes Optimierungskriterium bereitgestellt werden, gemäß dem dann eine jeweils angepasste Ansteuerung der Schaltelemente vorgenommen wird. So ist es denkbar, bei einem langsamen Fahrbetrieb oder einem Anfahrvorgang am Hang das Optimierungskriterium so zu wählen bzw. zu formulieren, dass die Summe der Tastverhältniswerte maximal wird. Dadurch können gezielt jene Schaltelemente des Wechselrichters be- oder entlastet werden, die die Verlustleistung am besten aufnehmen können. Alternativ kann auch solch ein Optimierungskriterium bereitgestellt werden, gemäß dem die Schaltelemente so angesteuert werden, dass sich für alle dieselbe Flächenverlustleistung ergibt. Es ist auch denkbar, solch ein Optimierungskriterium bereitzustellen, dass die Summe der Tastverhältniswerte minimal wird. Weiter alternativ ist es denkbar, bei einem Anfahrvorgang am Hang das Optimierungskriterium so zu formulieren, dass die Schaltelemente so angesteuert werden, dass gezielt eine Halbbrücke des Wechselrichters gar nicht angesteuert wird und somit durch die zugeordnete Phase der Elektromaschine gar kein Strom fließt. Das Auswählen eines Optimierungskriteriums aus einer Vielzahl fest vorgegebener Optimierungskriterien hat den Charakter, durch geeignete Auswahl ein Optimierungskriterium und somit eine Ansteuerungsstrategie dem Grunde nach auszuwählen bzw. festzulegen.In a further embodiment of the invention, the criterion unit is designed to select the optimization criterion from a multiplicity of predefined optimization criteria. This measure has the advantage that when driving the vehicle easily and quickly on the respective operating condition each optimal optimizing criterion can be provided. Thus, the control of the switching elements can be quickly, purposefully and above all reproducibly adapted to the respectively determined operating state. The predefined optimization criteria are defined or defined in advance, ie within the framework of an application, specifically for various operating conditions at least one optimization criterion. Advantageously, this approach is applied in the context of vehicle operating conditions. Thus, for example, for a slow driving operation or a starting operation on a slope or a sailing operation, a fixed predetermined optimization criterion can be provided, according to which then a respectively adapted control of the switching elements is made. Thus, it is conceivable to select or formulate the optimization criterion in a slow driving operation or a starting procedure on a slope such that the sum of the duty cycle values becomes maximum. As a result, specifically those switching elements of the inverter can be loaded or unloaded, which can best absorb the power loss. Alternatively, it is also possible to provide such an optimization criterion according to which the switching elements are controlled in such a way that the same areal power loss results for all. It is also conceivable to provide such an optimization criterion that the sum of the duty cycle values becomes minimal. Further alternatively, it is conceivable to formulate the optimization criterion during a starting process on a slope in such a way that the switching elements are controlled in such a way that a half bridge of the inverter is deliberately not driven at all and thus no current flows through the assigned phase of the electric machine. The selection of an optimization criterion from a multiplicity of predefined optimization criteria has the character of choosing, by suitable selection, an optimization criterion and thus an activation strategy basically.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Kriteriumseinheit dazu ausgebildet, das Optimierungskriterium in Abhängigkeit zumindest einer den Betriebszustand repräsentierenden Betriebsgröße zu ermitteln. Diese Maßnahme ermöglicht eine optimale Adaption des Optimierungskriteriums und somit der Ansteuerung der Schaltelemente an den jeweils vorliegenden Betriebszustand. Somit kann im Fahrbetrieb des Fahrzeugs ausgehend von einer Betriebsgröße ein Optimierungskriterium bestmöglich angepasst und somit die bestmögliche Ansteuerung der Schaltelemente eingestellt werden. Eine Betriebsgröße, in deren Abhängigkeit ein Optimierungskriterium ermittelt wird, kann die Temperatur sein. Handelt es sich bei dem Betriebszustand um einen Schaltelementbetriebszustand, so kann die vorstehend beschriebene gezielte Verteilung der Verluste auf die einzelnen Schaltelemente in Abhängigkeit einer erfassten Temperatur erfolgen. Hierzu wird beispielsweise mit einem Temperaturmodell für die einzelnen Schaltelemente die jeweils vorliegende Temperatur erfasst. Auch bei einem Phasenbetriebszustand kann das Optimierungskriterium in Abhängigkeit einer erfassten Temperatur bzw. einer vorliegenden Temperaturentwicklung bereitgestellt werden. Somit kann eine übermäßige Erhitzung einzelner Phasen vermieden werden. Hierfür kann vorgesehen sein, für die einzelnen Phasen die jeweilige Temperatur zu erfassen oder mittels eines Temperaturmodells, beispielsweise ausgehend von einer für den gesamten Rotor ermittelten Temperatur zu schätzen. Das Ermitteln des Optimierungskriteriums in Abhängigkeit einer Betriebsgröße hat den Charakter, das Optimierungskriterium gemäß einer definierten Regel ausgehend von der ermittelten Betriebsgröße zu ”berechnen”, weswegen auf das Hinterlegen einer Vielzahl fest vorgegebener bzw. vordefinierter Optimierungskriterien verzichtet werden kann.In a further embodiment of the invention, the criterion unit is designed to determine the optimization criterion as a function of at least one operating variable representing the operating state. This measure allows an optimal adaptation of the optimization criterion and thus the control of the switching elements to the respective present operating state. Thus, an optimization criterion can be optimally adapted while driving the vehicle based on an operating variable and thus the best possible control of the switching elements can be set. An operating variable, in dependence of which an optimization criterion is determined, may be the temperature. If the operating state is a switching element operating state, then the above-described targeted distribution of the losses to the individual switching elements can take place as a function of a detected temperature. For this purpose, the respective present temperature is detected, for example, with a temperature model for the individual switching elements. Even with a phase operating state, the optimization criterion can be provided as a function of a detected temperature or a present temperature development. Thus, excessive heating of individual phases can be avoided. For this purpose, it may be provided to detect the respective temperature for the individual phases or to estimate them by means of a temperature model, for example based on a temperature determined for the entire rotor. The determination of the optimization criterion as a function of an operating variable has the character of "calculating" the optimization criterion according to a defined rule on the basis of the determined operating variable, which is why it is possible to dispense with the storage of a multiplicity of fixed or predefined optimization criteria.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Spannungszeigerermittlungseinheit dazu ausgebildet, einen Spannungszeiger zu ermitteln, der auf ein statorfestes Koordinatensystem bezogen ist, dessen Koordinatenachsen den Raumrichtungen der Phasen der Elektromaschine entsprechen. Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass der dem Drehmomentsollwert zugeordnete Spannungszeiger, der letztlich ausgehend bzw. in Abhängigkeit des Drehmomentsollwerts ermittelt wird, in einzelne Spannungsanteile zerlegt wird, die mit den einzelnen Phasen der Elektromaschine jeweils erzeugt werden können. Mit anderen Worten: der Spannungszeiger wird auf den Wechselrichter abgebildet. Dadurch wird ein zuverlässiges Ansteuern der Schaltelemente des Wechselrichters und somit eine zuverlässige Drehmomenterzeugung durch die Elektromaschine sichergestellt.In a further embodiment of the invention, the voltage vector detection unit is designed to determine a voltage vector which is related to a stator-fixed coordinate system whose coordinate axes correspond to the spatial directions of the phases of the electric machine. This measure has the advantage that the voltage vector assigned to the torque setpoint, which is ultimately determined on the basis of or in dependence on the torque setpoint, is broken down into individual voltage components which can each be generated with the individual phases of the electric machine. In other words, the voltage vector is mapped to the inverter. This ensures a reliable driving of the switching elements of the inverter and thus a reliable torque generation by the electric machine.

In einer weiteren Ausgestaltung der zuvor genannten Maßnahme ist die Spannungszeigerermittlungseinheit dazu ausgebildet, zunächst einen rotorfesten und/oder statorfesten zweidimensionalen Spannungszeiger zu ermitteln und den zweidimensionalen Spannungszeiger dann in das statorfeste Koordinatensystem zu transformieren. Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass eine einfach strukturierte, gleichzeitig aber äußerst robuste Regelung zum Ansteuern der Elektromaschine eingesetzt werden kann. Konkret handelt es sich um eine Vektorregelung, bei der der Spannungszeiger, genauer gesagt handelt es sich um einen Spannungsraumzeiger, mit der Rotorwelle der Elektromaschine mit rotiert. Vorzugsweise wird basierend auf dem Drehmomentsollwert zunächst ein rotorfester zweidimensionaler Spannungszeiger bzw. Spannungsraumzeiger ermittelt. Mittels einer geeigneten. Transformation wird aus dem rotorfesten zweidimensionalen Spannungszeiger ein statorfester zweidimensionaler Spannungszeiger ermittelt. Dies kann beispielsweise durch Anwendung einer inversen d/q-Transformation, die auch als inverse Park-Transformation bezeichnet wird, erreicht werden. Sowohl bei dem rotorfesten zweidimensionalen Spannungszeiger als auch bei dem statorfesten zweidimensionalen Spannungszeiger handelt es sich um zweiphasig dargestellte Spannungszeiger. Die Transformation des zweidimensionalen statorfesten, zweiphasig dargestellten Spannungszeigers in das dreiphasige und ebenfalls statorfeste Koordinatensystem erfolgt beispielsweise mittels einer inversen Clarke-Transformation. Dabei ist es nicht zwingend, dass zunächst ein rotorfester Spannungszeiger ermittelt wird, aus dem dann ein statorfester Spannungszeiger ermittelt, der dann die Grundlage für die Transformation in das dreiphasige statorfeste Koordinatensystem bildet. Es kann auch eine modifizierte Abfolge gewählt werden. Beispielsweise kann der zweiphasig dargestellte rotorfeste Spannungszeiger unter Anwendung einer entsprechend angepassten Transformation direkt in das dreiphasige statorfeste Koordinatensystem transformiert werden. Die Transformation des zweidimensionalen, zweiphasig dargestellten Spannungszeigers in das ebenfalls zweidimensionale statorfeste Koordinatensystem, welches so viele Phasen und damit Raumrichtungen hat, wie die Elektromaschine Phasen aufweist, führt dazu, dass für die Darstellung des Spannungszeigers mehr Freiheitsgrade zur Verfügung stehen, als eigentlich notwendig sind. Diese Überbestimmung kann dazu genutzt werden, eine optimierte Ansteuerung der Schaltelemente zu realisieren.In a further embodiment of the aforementioned measure, the voltage vector detection unit is designed to first determine a rotor-fixed and / or stator-fixed two-dimensional voltage vector and then to transform the two-dimensional voltage vector into the stator-fixed coordinate system. This measure has the advantage that a simply structured, but at the same time extremely robust control can be used to control the electric machine. Specifically, it is a vector control in which the voltage vector, more precisely, it is a voltage space vector, rotates with the rotor shaft of the electric machine. Preferably, based on the torque setpoint, a rotor-fixed two-dimensional voltage vector or voltage-space vector is first determined. By means of a suitable. Transformation is determined from the rotor-fixed two-dimensional voltage vector a stator fixed two-dimensional voltage vector. This can be done, for example, by applying a inverse d / q transformation, also referred to as inverse park transformation. Both the rotor-fixed two-dimensional voltage vector and the stator-fixed two-dimensional voltage vector are two-phase voltage vectors. The transformation of the two-dimensional, stator-fixed, two-phase voltage vector into the three-phase and likewise stator-fixed coordinate system takes place, for example, by means of an inverse Clarke transformation. It is not mandatory that first a rotor-fixed voltage vector is determined from which then determines a statorfester voltage vector, which then forms the basis for the transformation into the three-phase statorfeste coordinate system. You can also choose a modified sequence. For example, the rotor-fixed voltage vector shown in two-phase can be transformed directly into the three-phase stator-fixed coordinate system using a suitably adapted transformation. The transformation of the two-dimensional, two-phase voltage vector shown in the two-dimensional statorfeste coordinate system, which has so many phases and thus spatial directions, as the electric machine has phases, resulting in that for the representation of the voltage vector more degrees of freedom are available, as actually necessary. This over-determination can be used to realize an optimized control of the switching elements.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Tastverhältnisermittlungseinheit dazu ausgebildet, eine betrags- und richtungsinvariante Operation auf den Spannungszeiger anzuwenden. Durch diese Operation, die letztlich dazu führt, dass der Spannungszeiger weder in seinem Betrag noch in seiner Richtung verändert wird, werden Parameter eingeführt, anhand derer die Ansteuerung der Schaltelemente optimiert werden kann.In another embodiment of the invention, the duty cycle determination unit is designed to apply a magnitude-inverted and direction-invariant operation to the voltage vector. By this operation, which ultimately results in that the voltage vector is changed neither in its amount nor in its direction, parameters are introduced, by means of which the control of the switching elements can be optimized.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Tastverhältnisermittlungseinheit dazu ausgebildet, die Tastverhältniswerte durch Anwenden eines linearen Optimierungsverfahrens zu ermitteln. Hierbei handelt es sich um ein Verfahren, mit dem unter Formulierung definierter einschränkender Bedingungen ein oder mehrere gesuchte Werte, im vorliegenden Fall die Tastverhältniswerte, in einfacher Art und Weise, mit einem geringen Rechenaufwand, schnell und zuverlässig minimiert oder maximiert und somit ermittelt werden können. Es werden somit jeweils Extremwerte für die Tastverhältniswerte unter bestimmten Bedingungen ermittelt. Als lineares Optimierungsverfahren kann beispielsweise das Simplex-Verfahren angewandt werden.In another embodiment of the invention, the duty cycle determination unit is designed to determine the duty cycle values by applying a linear optimization method. This is a method by means of which, under the definition of restrictive conditions defined, one or more searched values, in the present case the duty cycle values, can be minimized or maximized quickly and reliably in a simple manner, with a low computational effort, and thus determined. In each case, extreme values for the duty cycle values are determined under certain conditions. As a linear optimization method, for example, the simplex method can be used.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and are explained in more detail in the following description. Show it:

1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, 1 a schematic representation of the device according to the invention,

2 eine detaillierte schematische Darstellung der Elektromaschine, einer Energiespeichereinheit und des Wechselrichters, 2 a detailed schematic representation of the electric machine, an energy storage unit and the inverter,

3 eine Darstellung eines statorbezogenen Koordinatensystems mit den Achsen α und β und eines statorfesten Koordinatensystem, dessen Koordinatenachsen den Raumrichtungen der Phasen U, V, W der Elektromaschine entsprechen, 3 a representation of a stator-related coordinate system with the axes α and β and a stator-fixed coordinate system whose coordinate axes correspond to the spatial directions of the phases U, V, W of the electric machine,

4 eine Darstellung einer auf den Spannungszeiger u →_S angewandten betrags- und richtungsinvarianten Operation, 4 a representation of one on the voltage vector u → _p applied amount and direction invariant operation,

5 zwei mögliche Abbildungen ein und desselben zweidimensionalen Spannungszeigers auf einen dreiphasigen Wechselrichter und zugehörige Pulsmuster, 5 two possible mappings of one and the same two-dimensional voltage vector to a three-phase inverter and associated pulse patterns,

6 eine Darstellung der Einschaltzeiten der beiden Schaltelemente einer Halbbrücke des Wechselrichters, 6 a representation of the turn-on of the two switching elements of a half-bridge of the inverter,

7 eine Darstellung ermittelter Tastverhältniswerte. 7 a representation of determined duty cycle values.

In 1 ist eine in ihrer Gesamtheit mit der Bezugsziffer 10 bezeichnete Vorrichtung zum Ansteuern einer in einem Fahrzeug angeordneten Elektromaschine 12 dargestellt. In der Vorrichtung 10 läuft ein entsprechendes Verfahren ab. Einzelne der in 1 dargestellten Komponenten sind in 2 in einem höheren Detailliertheitsgrad dargestellt.In 1 is one in its entirety with the reference number 10 designated device for driving an arranged in a vehicle electric machine 12 shown. In the device 10 comes in appropriate procedure. Single in 1 shown components are in 2 presented in a higher level of detail.

Die Elektromaschine 12 erzeugt aufgrund der Ansteuerung ein Drehmoment, welches auf (nicht dargestellte) angetriebene Räder eines Fahrzeugs wirkt. Die Elektromaschine weist Phasen 14 auf, die über ansteuerbare Schaltelemente 16 eines Wechselrichters 18 mit einer Energiespeichereinheit 20 verbindbar sind. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel soll die Elektromaschine 12 drei Phasen 14 aufweisen. Dies soll jedoch keine einschränkende Wirkung haben. Selbstverständlich kann die Elektromaschine 12 auch mehr als drei Phasen aufweisen.The electric machine 12 generates due to the driving torque, which acts on (not shown) driven wheels of a vehicle. The electric machine has phases 14 on, via controllable switching elements 16 an inverter 18 with an energy storage unit 20 are connectable. In the present embodiment, the electric machine 12 three phases 14 exhibit. However, this should not have any limiting effect. Of course, the electric machine 12 also have more than three phases.

Die Vorrichtung 10 weist eine Sollwerteinheit 22 auf, die einen Drehmomentsollwert M_soll für das von der Elektromaschine 12 zu erzeugende Drehmoment bereitstellt. Das zu erzeugende Drehmoment kann die angetriebenen Räder beschleunigen oder verzögern. In die Ermittlung des Drehmomentsollwerts M_soll gehen der Fahrerwunsch und/oder von im Fahrzeug enthaltenen Fahrzeugstabilisierungssystemen 24 erzeugte Momentenvorgaben ein. Der Fahrerwunsch kann durch entsprechend ausgebildete Fahrerwunschsensoren 26 ermittelt werden, mit denen die vom Fahrer vorgenommene Betätigung des Fahrpedals und/oder Bremspedals ermittelt wird. insbesondere handelt es sich hierbei um einen Bremspedalsensor und um einen Fahrpedalsensor. Bei den Fahrzeugstabilisierungssystemen 24 kann es sich beispielsweise um ein ABS-System und/oder um ein in Fahrzeugen der Anmelderin verbautes DSC-System (Dynamische Stabilitäts Control) handeln. Mit einem ABS-System wird durch entsprechend durchgeführte Eingriffe verhindert, dass bei einem Bremsvorgang einzelne Räder blockieren, insbesondere bei einem vom Fahrer ausgelösten Bremsvorgang. Mit einem DSC-System kann ein Fahrzeug im Vortriebsfall und/oder bei einer Kurvenfahrt stabilisiert werden. Hierzu werden entsprechende Bremseneingriffe an einzelnen Rädern des Fahrzeuges durchgeführt. Momentenvorgaben, die die jeweils durchzuführenden Eingriffe charakterisieren, werden der Sollwerteinheit 22 ausgehend von dem jeweiligen Fahrzeugstabilisierungssystem 24 zugeführt.The device 10 has a setpoint unit 22 on which a torque setpoint M _{is intended} for that of the electric machine 12 provides torque to be generated. The torque to be generated may accelerate or decelerate the driven wheels. In the determination of the torque setpoint M _is going to the driver's request and / or contained in the vehicle vehicle stabilization systems 24 generated torque specifications. The driver's request can be made by appropriately trained driver request sensors 26 are determined with which the driver made the operation of the accelerator pedal and / or brake pedal is determined. in particular, this is a brake pedal sensor and an accelerator pedal sensor. In the vehicle stabilization systems 24 it may, for example, be an ABS system and / or a DSC (Dynamic Stability Control) system installed in vehicles of the Applicant. With an ABS system is prevented by appropriately performed interventions that block during a braking individual wheels, especially in a driver-initiated braking. With a DSC system, a vehicle can be stabilized in the drive and / or cornering. For this purpose, appropriate brake interventions are performed on individual wheels of the vehicle. Torque specifications that characterize the interventions to be carried out in each case become the setpoint unit 22 starting from the respective vehicle stabilization system 24 fed.

In einer Stromführungsgrößenermittlungseinheit 28 werden ausgehend von dem Drehmomentsollwerts M_soll Stromführungsgrößen I_q,soll und I_d,soll ermittelt, bei denen es sich vorzugsweise um die in einem rotorbezogenen und somit zeitinvarianten Koordinatensystem dargestellten Stromführungsgrößen handelt. In die Ermittlung der Stromführungsgrößen I_q,soll und I_d,soll gehen weitere Größen ein. Diese Größen werden von entsprechenden Bereitstellungsmitteln 30 bereitgestellt, wobei es sich hierbei um entsprechend ausgebildete Sensoren handeln kann. Bei diesen Größen kann es sich beispielsweise um wenigstens eine der folgende Größen handeln: die an einem Zwischenkreis 32 anliegende Spannung U_ZK; die der Ansteuerung der Schaltelemente 16 zugrundeliegende Periodendauer T; die Drehzahl n der Elektromaschine 12. Optional können der Stromführungsgrößenermittlungseinheit 28 auch Stromistgrößen I_d,ist und Größe I_q,ist zugeführt werden. Dadurch kann die Abhängigkeit der Induktivitäten der Elektromaschine 12 von den durch die Phasen 14 fließenden Strömen erfasst und ggf. kompensiert werden. Die beiden Stromführungsgrößen I_q,soll und I_d,soll werden in der Stromführungsgrößenermittlungseinheit 28 beispielsweise unter Verwendung entsprechender Kennfelder ermittelt.In a current command determination unit 28 Starting from the torque setpoint M _soll, current command values I _{q, soll} and I _{d, soll are to be} determined, which are preferably the current command variables shown in a rotor-related and thus time-invariant coordinate system. In the determination of the current command variables I _{q, soll} and I _d, additional quantities are to be included. These sizes are provided by appropriate means of delivery 30 provided, which may be appropriately trained sensors. These variables may, for example, be at least one of the following variables: that at an intermediate circuit 32 applied voltage U _ZK ; the control of the switching elements 16 underlying period T; the speed n of the electric machine 12 , Optionally, the Stromführungsgrößenermittlungseinheit 28 Also, actual currents I _{d, is} and I _{q, is} to be fed. This allows the dependence of the inductances of the electric machine 12 from the through the phases 14 be detected flowing currents and possibly compensated. The two current command variables I _{q, soll} and I _{d, should} be in the current command determination unit 28 determined, for example, using appropriate maps.

In Abhängigkeit der beiden Stromführungsgrößen I_q,soll und I_d,soll und jeweils zugehöriger Stromistgrößen I_q,ist und I_d,ist werden Regelabweichungen I_q,delta und I_d,delta ermittelt, die einer Spannungszeigerermittlungseinheit 34 zugeführt werden. Die Stromistgrößen I_q,ist und I_d,ist werden von einer Stromermittlungseinheit 36 bereitgestellt, der hierfür Stromwerte I_U, I_V und I_W zugeführt werden, die die in den einzelnen Phasen 14 fließenden Ströme repräsentieren. Hierfür werden zumindest der in der Phase U und der in der Phase V jeweils fließende Strom durch einen entsprechenden Stromsensor 38 gemessen, wobei der Stromsensor 38 jeweils beispielsweise als Hallsensor ausgeführt sein kann. Aus den beiden gemessenen Strömen I_U und I_V kann der Strom I_W rechnerisch ermittelt werden. Ferner wird der Stromermittlungseinheit 36 ein Rotorwinkel ψ zugeführt, der mit Hilfe eines Winkelsensors 40 ermittelt wird. Der Rotorwinkel ψ repräsentiert denjenigen Winkel, um den ein Rotor 42 der Elektromaschine 12 gegenüber ihrem Stator 44 ausgelenkt ist. Unter Verwendung eines die Elektromaschine 12 beschreibenden mathematischen Modells ermittelt die Stromermittlungseinheit 36 die beiden Stromistgrößen I_q,ist und I_d,ist in Abhängigkeit der ihr zuvor zugeführten Größen. Hierzu werden beispielsweise kaskadiert eine Clarke-Transformation und eine Park-Transformation (d/q-Transformation) angewandt.As a function of the two current-carrying variables I _{q, soll} and I _{d, soll} and associated current values I _q, i and I _d, control deviations I _{q, delta} and I _{d, delta are} determined, that of a voltage vector detection unit 34 be supplied. The actual currents I _q, i and I _d, are from a current detection unit 36 provided for this purpose, the current values I _U , I _V and I _{W are} fed, which in each of the phases 14 represent flowing currents. For this purpose, at least the in each case in the phase U and in the phase V respectively flowing current through a corresponding current sensor 38 measured, with the current sensor 38 in each case, for example, can be designed as a Hall sensor. From the two measured currents I _U and I _V , the current I _W can be calculated. Further, the current detection unit 36 a rotor angle ψ supplied by means of an angle sensor 40 is determined. The rotor angle ψ represents the angle about which a rotor 42 the electric machine 12 opposite her stator 44 is distracted. Using a the electric machine 12 descriptive mathematical model determines the current determination unit 36 the two actual currents I _q, i and I _{d, is} dependent on the quantities previously supplied to them. For this purpose, for example, a Clarke transformation and a Park transformation (d / q transformation) are used in cascade.

In Abhängigkeit der beiden Stromführungsgrößen I_q,soll und I_d,soll und der beiden Stromistgrößen I_q,ist und I_d,ist ermittelt die Spannungszeigerermittlungseinheit 34 einen Spannungszeiger u →_S,c , der auf ein statorfestes Koordinatensystem bezogen ist, dessen Koordinatenachsen den Raumrichtungen der Phasen 14 der Elektromaschine 12 entsprechen. Babel wird zunächst ein zweidimensionaler rotorfester Spannungszeiger u →_rot ermittelt. Die d-Komponente U_d,soll dieses Spannungszeigers wird in einer ersten Rotorspannungszeigerermittlungseinheit 46d und die q-Komponente U_q,soll in einer zweiten Rotorspannungszeigerermittlungseinheit 46q ermittelt. Bei dem rotorfesten Spannungszeiger u →_rot handelt es sich um einen zweiphasig dargestellten Spannungszeiger, der auf ein rotorbezogenes und damit zeitinvariantes zweiachsiges d/q-Koordinatensystem bezogen ist. In einer Statorspannungszeigerermittlungseinheit 48 werden aus den beiden Komponenten U_d,soll und U_q,soll die beiden Komponenten u_α und u_β eines statorfesten zweidimensionalen Spannungszeigers u →_stat ermittelt. Dies kann beispielsweise unter Anwendung einer inversen. Park-Transformation erfolgen. Bei dem statorfesten Spannungszeiger u →_stat handelt es sich um einen zweiphasig dargestellten Spannungszeiger, der auf ein zweiachsiges statorbezogenes Koordinatensystem mit den Achsen α und β bezogen ist. In einer Transformationseinheit 50 wird der zweidimensionale statorfeste Spannungszeiger u →_stat in ein statorfestes Koordinatensystem transformiert, dessen Koordinatenachsen den Raumrichtungen der Phasen 14 der Elektromaschine 12 entsprechen. Hierbei kommt beispielsweise eine inverse Clarke-Transformation zur Anwendung. Es wird ein zweiphasig dargestellter Spannungszeiger in ein dreiphasiges Koordinatensystem transformiert. Die bei dieser Transformation ermittelten Komponenten u_e, v_e und w_e des Spannungszeigers u →_S,e werden einer Tastverhältnisermittlungseinheit 52 zur weiteren Verarbeitung zugeführt. Da die beiden Stromführungsgrößen I_q,soll und I_d,soll in Abhängigkeit des Drehmomentsollwerts M_soll ermittelt sind, werden die Spannungszeiger u →_rot, u →_stat , und u →_S,e in Abhängigkeit des Drehmomentsollwerts M_soll ermittelt.As a function of the two current command variables I _{q, soll} and I _{d, soll} and of the two current actual variables I _q, I and I _d, the voltage vector detection unit _is determined 34 a voltage vector u → _{S, c} , which is related to a stator-fixed coordinate system whose coordinate axes the spatial directions of the phases 14 the electric machine 12 correspond. Babel initially becomes a two-dimensional rotor-proof voltage vector u → _red determined. The d component U _d, this voltage vector is to be in a first rotor voltage pointer detection unit 46d and the q-component U _q, in a second rotor voltage vector detection unit 46q determined. In the rotor-fixed voltage vector u → _red it is a two-phase illustrated Voltage pointer, which is related to a rotor-related and thus time-invariant biaxial d / q coordinate system. In a stator voltage detection unit 48 become from the two components U _{d, soll} and U _{q, should} the two components u _α and u _{β of} a statorfesten two-dimensional voltage vector u → _stat determined. This can be done, for example, using an inverse. Park transformation done. At the stator-fixed voltage vector u → _stat it is a two-phase voltage vector, which is based on a two-axis stator-related coordinate system with the axes α and β. In a transformation unit 50 becomes the two-dimensional stator-fixed voltage vector u → _stat transformed into a stator-fixed coordinate system whose coordinate axes the spatial directions of the phases 14 the electric machine 12 correspond. For example, an inverse Clarke transformation is used here. A two-phase voltage vector is transformed into a three-phase coordinate system. The components u _e , v _e and w _{e of} the voltage vector determined in this transformation u → _{S, e} become a Tastverhältnisermittlungseinheit 52 fed for further processing. Since the two current command variables I _{q, soll} and I _{d, should be} determined as a function of the torque setpoint M _soll , the voltage phasors become u → _red , u → _stat , and u → _{S, e} depending on the torque setpoint M _soll determined.

In 3 ist der Sachverhalt der Transformation dargestellt. 3 zeigt zum einen ein zweiachsiges statorbezogenes Koordinatensystem mit den Achsen α und β und zum anderen ein statorfestes Koordinatensystem, dessen Koordinatenachsen U, V, W den Raumrichtungen der Phasen 14 der Elektromaschine 12 entsprechen. Bei der Transformation werden die beiden Komponenten u_α und u_β des in dem zweiachsigen statorbezogenen α,β-Koordinatensystem definierten zweidimensionalen statorfesten Spannungszeiger u →_stat auf die Achsen des dreidimensionalen U,V,W-Koordinatensystems abgebildet und somit die Komponenten u_e, v_e und w_e des Spannungszeigers u →_S,e ermittelt. D. h. die beiden Raumrichtungen α, β werden auf die drei Phasen- bzw. Wicklungsachsen U, V, W abgebildet.In 3 the facts of the transformation are shown. 3 shows, on the one hand, a two-axis stator-related coordinate system with the axes α and β and, on the other hand, a stator-fixed coordinate system whose coordinate axes U, V, W are the spatial directions of the phases 14 the electric machine 12 correspond. During the transformation, the two components u _α and u _β of the two-dimensional stator-fixed voltage vector defined in the two-axis stator-related α, β coordinate system u → _stat mapped to the axes of the three-dimensional U, V, W coordinate system and thus the components u _e , v _e and w _{e of} the voltage vector u → _{S, e} determined. Ie. the two spatial directions α, β are mapped to the three phase or winding axes U, V, W.

Der Tastverhältnisermittlungseinheit 52 wird ferner ein von einer Kriteriumseinheit 54 bereitgestelltes Optimierungskriterium Opk zugeführt. Die Kriteriumseinheit 54 stellt das Optimierungskriterium Opk in Abhängigkeit zumindest eines Betriebszustandes bereit, wobei es sich um einen während des Fahrbetriebs des Fahrzeuges auftretenden oder einzustellenden Betriebszustand handelt. Bei dem Betriebszustand kann es sich um einen Betriebszustand des Fahrzeugs, um einen Betriebszustand eines Schaltelements 16 oder um einen Betriebszustand einer Phase 14 handeln. Dabei kann das Optimierungskriterium Opk aus einer Vielzahl fest vorgegebener Optimierungskriterien ausgewählt oder in Abhängigkeit zumindest einer den Betriebszustand repräsentierenden Betriebsgröße ermittelt werden. In Abhängigkeit des Spannungszeigers u →_S,e und des Optimierungskriteriums Opk ermittelt die Tastverhältnisermittlungseinheit 52 Tastverhältniswerte d_cu, d_cv und d_cw für die Schaltelemente 16. In Abhängigkeit dieser Tastverhältniswerte werden in einer Ansteuereinheit 56 Ansteuersignale A_u, A_v und A_w zum Ansteuern der Schaltelemente 16 erzeugt, so dass die Elektromaschine 12 ein dem Drehmomentsollwert M_soll entsprechendes Drehmoment erzeugt.The duty cycle detection unit 52 also becomes one of a criterion unit 54 provided optimization criterion Opk supplied. The criterion unit 54 provides the optimization criterion Opk as a function of at least one operating state, which is an operating state occurring or to be set during the driving operation of the vehicle. The operating state may be an operating state of the vehicle, an operating state of a switching element 16 or an operating state of a phase 14 act. In this case, the optimization criterion Opk may be selected from a multiplicity of predefined optimization criteria or determined as a function of at least one operating variable representing the operating state. Depending on the voltage vector u → _{S, e} and the optimization criterion Opk determines the duty cycle detection unit 52 Duty cycle values d _cu , d _cv and d _cw for the switching elements 16 , Depending on these duty cycle values are in a drive unit 56 Control signals A _u , A _v and A _w for driving the switching elements 16 generated, so that the electric machine 12 a torque corresponding to the torque setpoint M _is generated.

In der Tastverhältnisermittlungseinheit 52 wird zunächst eine betrags- und richtungsinvariante Operation auf den Spannungszeiger u →_S,e angewandt.In the duty cycle detection unit 52 First, a magnitude- and direction-invariant operation on the voltage vector u → _{S, e} applied.

Hierfür weist die Tastverhältnisermittlungseinheit 52 eine Operatoreinheit 58 auf. Anschließend werden durch Anwenden eines linearen Optimierungsverfahrens die Tastverhältniswerte und d_cu, d_cv und d_cw ermittelt. Dies erfolgt in einer Optimierungseinheit 60.For this purpose, the Tastverhältnisermittlungseinheit 52 an operator unit 58 on. Then, using a linear optimization method, the duty cycle values and d _cu , d _cv and d _{cw are} determined. This is done in an optimization unit 60 ,

Der Sachverhalt der in Operatoreinheit 58 durchgeführten betrags- und richtungsinvariante Operation ist in 4 dargestellt. Diese Operation setzt sich aus zwei Teiloperationen zusammen. In einer ersten Teiloperation, die auch als richtungsinvariante Operation bezeichnet werden kann, wird der Spannungszeiger u →_S,e mit einem Skalar λ multipliziert. Dadurch ändert sich der Betrag des Spannungszeigers u →_S,e seine Richtung bleibt jedoch erhalten. In einer zweiten Teiloperation wird mittels dreier additiver Spannungsraumzeiger k_u·e →_u, k_v·e →_v und k_w·e →_w eine Korrektur der erfolgten Betragsänderung vorgenommen. Durch Anwendung der beiden Teil Operationen bleibt der Spannungszeiger u →_S,e zwar in seinem Betrag und in seiner Richtung unverändert, durch den Skalar λ und die drei additiven Spannungszeiger k_u·e →_u, k_v·e →_v und k_w·e →_w werden jedoch zusätzliche Freiheitsgrade eingeführt, die im Rahmen der linearen Optimierung für die Ermittlung der Tastverhältniswerte verwendet werden können.The facts of the in operator unit 58 amount- and direction-invariant operation performed in 4 shown. This operation consists of two sub-operations. In a first sub-operation, which can also be referred to as a direction-invariant operation, the voltage pointer becomes u → _{S, e} multiplied by a scalar λ. This will change the magnitude of the voltage vector u → _{S, e} his direction is preserved. In a second sub-operation is by means of three additive voltage space vector k _u · e → _u , k _v · e → _v and k _w · e → _w a correction of the amount change made. By applying the two part operations, the voltage pointer remains u → _{S, e} although unchanged in its magnitude and direction, by the scalar λ and the three additive voltage phasors k _u · e → _u , k _v · e → _v and k _w · e → _w However, additional degrees of freedom are introduced which can be used in linear optimization to determine the duty cycle values.

1 zeigt in stark vereinfachter Art den Signalverlauf ausgehend von einem mittels Fahrerwunschsensoren 26 erfassten Fahrerwunschs bis hin zur Berechnung der Tastverhältniswerte d_cu, d_cv und d_cw und somit der Ermittlung der durch die Ansteuersignale A_u, A_v und A_w definierten Pulsmuster für die Ansteuerung der Schaltelemente 16. 1 shows in a highly simplified way the signal course starting from a means of driver's request sensors 26 detected driver request up to the calculation of the duty cycle values d _cu , d _cv and d _cw and Thus, the determination of the defined by the drive signals A _u , A _v and A _w pulse pattern for the control of the switching elements 16 ,

Dabei wird gewissermaßen ein zweidimensionaler, zweiphasig dargestellter Spannungszeiger auf einen dreiphasigen Wechselrichter 18 abgebildet, wobei es für die erfindungsgemäße Pulsmusteroptimierung keine Rolle spielt, ob hierfür der statorfeste Spannurigszeiger u →_stat oder der rotorfeste (feldorientierte) Spannungszeiger u →_rot genommen wird, da beide gegeneinander um den Polradwinkel verdreht sind und sich somit durch eine entsprechende Drehoperation ineinander überführen lassen. Bei dieser Betrachtung ist der zweidimensionale Spannungszeiger die Ausgangsgröße eines Elektromaschinenreglers bzw. die Stellgröße, die auf die Elektromaschine 12 geschaltet wird. Als Aktuator für die Elektromaschine dient der Wechselrichter 18.In a sense, a two-dimensional, two-phase voltage vector is displayed on a three-phase inverter 18 illustrated, it is irrelevant for the pulse pattern optimization according to the invention, whether this is the statorfeste Spannurigszeiger u → _stat or the rotor-fixed (field-oriented) voltage vector u → _red is taken, since both are rotated against each other by the Polradwinkel and thus can be converted into each other by a corresponding rotation operation. In this regard, the two-dimensional voltage vector is the output of an electric machine controller or the manipulated variable that is applied to the electric machine 12 is switched. As an actuator for the electric machine is the inverter 18 ,

Die Abbildung eines zweidimensionalen, zweiphasig dargestellten Spannungszeigers auf einen dreiphasigen Wechselrichter und somit auch zwangsläufig die sich daraus ergebenden Pulsmuster sind nicht eineindeutig. Dies soll anhand 5 erläutert werden. Teilfigur 5a zeigt einen zweidimensionalen Spannungszeiger u →_stat der aus den drei Komponenten u_e, v_e, w_e gebildet ist. Das zugehörige Pulsmuster, d. h. der zeitliche Verlauf der Ansteuersignale zur Ansteuerung der drei Phasen U, V, W ist in Teilfigur 5b dargestellt. Teilfigur 5c zeigt denselben Spannungszeiger u →_stat . Allerdings wird er in diesem Fall lediglich aus den beiden Komponenten u_e' und w_e' gebildet, was zu einem anderen, in Teilfigur 5d dargestellten Pulsmuster führt. Diese Betrachtung zeigt, dass ein- und derselbe Spannungszeiger durch zwei verschiedene Pulsmuster erzeugt werden kann; genaugenommen sind es beliebig viele Pulsmuster. Genau dies macht sich die Erfindung zu Eigen: durch die betrags- und richtungsinvariante Operation, die auf den Spannungszeiger angewandt wird, werden zusätzliche Freiheitsgrade geschaffen, die dann letztendendes im Rahmen eines linearen Optimierungsverfahrens genutzt werden, um die für einen vorliegenden oder einzustellenden Betriebszustand optimalen Tastverhältniswerte und somit die optimale Ansteuerung der Schaltelemete 16 ermitteln zu können.The mapping of a two-dimensional, two-phase voltage vector to a three-phase inverter and thus inevitably the resulting pulse patterns are not unambiguous. This should be based 5 be explained. Part 5a shows a two-dimensional voltage vector u → _stat which is formed from the three components u _e , v _e , w _e . The associated pulse pattern, ie the time profile of the drive signals for driving the three phases U, V, W is shown in subfigure 5b. Subfigure 5c shows the same voltage vector u → _stat , However, in this case it is merely formed from the two components u _e 'and w _e ', which leads to another pulse pattern shown in subfigure 5d. This observation shows that one and the same voltage vector can be generated by two different pulse patterns; Strictly speaking, there are any number of pulse patterns. This is precisely what the invention makes itself: the magnitude and direction invariant operation applied to the voltage vector provides additional degrees of freedom, which are then used in a linear optimization process to obtain optimum duty cycle values for a given operating state and thus the optimal control of the Schaltelemete 16 to be able to determine.

An dieser Stelle sei der Begriff Tastverhältniswert erläutert. Der Wechselrichter 18 ist aus drei Halbbrücken 62 aufgebaut, wobei jede dieser Halbbrücken 62 aus zwei Schaltelementen 16 und zwei Dioden 64 besteht, wobei jeweils eine Diode 64 einem Schaltelement 16 parallel geschaltet ist. In 2 sind die Schaltelemente 16 als IGBTs ausgeführt. Dies soll keine einschränkende Wirkung haben. Es können auch andere Halbleiterbauelemente, beispielsweise MOSFETs eingesetzt werden. Die nachfolgenden Erläuterungen werden anhand der der Phase U zugeordneten Halbbrücke 62u gemacht und sind auf die beiden anderen Halbbrücken 62v und 62w entsprechend übertragbar.At this point, the term duty cycle value is explained. The inverter 18 is made up of three half-bridges 62 built, with each of these half bridges 62 from two switching elements 16 and two diodes 64 consists of one diode each 64 a switching element 16 is connected in parallel. In 2 are the switching elements 16 executed as IGBTs. This is not intended to be limiting. It is also possible to use other semiconductor components, for example MOSFETs. The following explanations are based on the half-bridge assigned to phase U. 62u made and are on the other two half bridges 62v and 62w accordingly transferable.

Die Halbbrücke 62u weist ein als High Side Switch (HSS) bezeichnetes Schaltelement 16 und ein als Low Side Switch (LSS) bezeichnetes Schaltelement 16 auf. Um einen stromgeregelten Betrieb der Elektromaschine 12 darstellen zu können, wird die Halbbrücke 62u im allgemeinen Fall periodisch mit der Frequenz f = 1/T getaktet. Die beiden Schaltelemente 16 werden – abgesehen von der Schutzzeit, während der beide Schaltelemente 16 sperren – immer komplementär getaktet. D. h. wenn HSS leitet, sperrt LSS und umgekehrt.The half bridge 62u has a switching element called a high side switch (HSS) 16 and a low side switch (LSS) switching element 16 on. To a current-controlled operation of the electric machine 12 to be able to represent, is the half-bridge 62u in the general case periodically with the frequency f = 1 / T clocked. The two switching elements 16 apart from the protection time, while both switching elements 16 lock - always clocked complementary. Ie. when HSS is routing, LSS locks and vice versa.

Der Tastverhältniswert d_cu bezeichnet nun das Verhältnis zwischen der Einschaltzeit t_{ON_HSSu} des mit HSS bezeichneten Schaltelements 16 zu der gesamten Periodendauer T. D. h. es gilt:

The duty cycle value d _cu now denotes the relationship between the switch-on time t _{ON_HSSu of} the switching element designated HSS 16 to the entire period TD h. it applies:

Da HSS und LSS komplementär schalten, entspricht die Summe beider Einschaltzeiten t_{ON_HSSu} und t_{ON_LSSu} der gesamten Taktperiode T, wobei bei dieser Betrachtung die Schutzzeit der Schaltelemente unberücksichtigt bleibt. Somit gelten:

Since HSS and LSS complementarily switch, the sum of the two turn-on _times t _{ON_HSSu} and t _{ON_LSSu corresponds to} the entire clock period T, the protection time of the switching elements being ignored in this consideration. Thus:

Die Zusammenhang der Einschaltzeit t_{ON_HSSu} für das mit HSS bezeichnete Schaltelement 16 der Phase U und der Einschaltzeit t_{ON_LSSu} für das mit LSS bezeichnete Schaltelement 16 derselben Phase ist in 6 dargestellt. The relationship of the switch-on time t _{ON_HSSu} for the switching element designated HSS 16 the phase U and the on-time t _{ON_LSSu} for the designated LSS switching element 16 same phase is in 6 shown.

Da die beiden Schaltelemente einer Halbbrücke komplementär geschaltet bzw. angesteuert werden, kann eine der beiden Einschaltzeiten aus der anderen ermittelt werden, wie dies den Gleichungen (2) entnehmbar ist. Folglich reicht es aus, in der Tastverhältnisermittlungseinheit 52 beispielsweise für das mit HSS bezeichnete Schaltelement 16 der Halbbrücke 62u den Tastverhältniswert d_cu zu ermitteln. Der Tastverhältniswert für das mit LSS bezeichnete Schaltelement 16 dieser Halbbrücke kann dann, wie den Gleichungen (2) zu entnehmen ist, aus dem Tastverhältniswert d_cu ermittelt werden.Since the two switching elements of a half-bridge are switched complementary or driven, one of the two turn-on times can be determined from the other, as can be seen from the equations (2). Consequently, it suffices to include in the duty cycle detection unit 52 for example, for the designated HSS switching element 16 the half bridge 62u determine the duty cycle value d _cu . The duty cycle value for the switching element labeled LSS 16 This half-bridge can then be determined from the duty cycle value d _{cu, as} can be seen from equations (2).

An dieser Stelle sei noch erwähnt, dass die Energiespeichereinheit 20 aus einem Zwischenkreis 32 und einer Spannungsquelle 66 besteht, wobei der Zwischenkreis 32 als Kondensator C_ZK ausgeführt ist.At this point it should be mentioned that the energy storage unit 20 from a DC link 32 and a voltage source 66 exists, with the intermediate circuit 32 is designed as a capacitor C _ZK .

Was den Stromfluss angeht, so soll für das vorliegende Ausführungsbeispiel folgende Definition gelten: ein positiver Phasenstrom bedeutet, dass ein Strom aus dem Brückenpunkt 68 des Wechselrichters 18 heraus in Richtung Elektromaschine 12 fließt. Ein negativer Phasenstrom bedeutet, dass ein Strom von der Elektromaschine 12 in den Brückenpunkt 68 des Wechselrichters 18 hineinfließt.As far as the current flow is concerned, the following definition applies to the present exemplary embodiment: a positive phase current means that a current from the bridge point 68 of the inverter 18 out in the direction of the electric machine 12 flows. A negative phase current means that a current from the electric machine 12 in the bridge point 68 of the inverter 18 flows.

Im Folgenden werden Betrachtungen zu der Frage angestellt, wo in einem Wechselrichter Verluste auftreten können. Dabei sind je Halbbrücke 62 folgende vier Fälle zu unterscheiden:

• – Es fließt ein positiver Phasenstrom, HSS leitet und LSS sperrt;
• – es fließt ein positiver Phasenstrom, HSS sperrt und LSS leitet;
• – es fließt ein negativer Phasenstrom, HSS leitet und LSS sperrt; und
• – es fließt ein negativer Phasenstrom, HSS sperrt und LSS leitet.

Consideration is given below to the question of where losses can occur in an inverter. There are ever half bridge 62 to distinguish the following four cases:

• - A positive phase current flows, HSS conducts and LSS blocks;
• A positive phase current flows, HSS blocks and LSS conducts;
• - a negative phase current flows, HSS conducts and LSS blocks; and
• - A negative phase current flows, HSS blocks and LSS conducts.

Durchlassverluste treten in einem vom Strom durchflossenen Halbleiterbauelement auf. Bei dem in 2 dargestellten Wechselrichter 18 kann dies demnach bei zwölf Halbleiterbauelementen der Fall sein, nämlich bei den sechs Schaltelementen 16 und bei den sechs Dioden 64. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es nun möglich, die Durchlassverluste gezielt auf jene Schaltelemente 16 bzw. Dioden 64 zu bringen, die diese Verluste am besten aufnehmen können, bzw. die noch über die größte Temperaturreserve verfügen. Ebenso können mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. dem erfindungsgemäßen Verfahren die an den Schaltelementen 16 auftretenden Schaltverluste minimiert werden.Leakage losses occur in a current flowing through the semiconductor device. At the in 2 illustrated inverter 18 This may therefore be the case with twelve semiconductor devices, namely the six switching elements 16 and at the six diodes 64 , With the device according to the invention or with the method according to the invention, it is now possible to specifically reduce the forward losses to those switching elements 16 or diodes 64 which can best absorb these losses or which still have the largest temperature reserve. Likewise, with the device according to the invention or the method according to the invention, the elements on the switching elements 16 occurring switching losses are minimized.

Im Folgenden wird die Arbeitsweise der Transformationseinheit 50, der Operatoreinheit 58 und der Optimierungseinheit 60 beschrieben.The following is the operation of the transformation unit 50 , the operator unit 58 and the optimization unit 60 described.

In der Transformationseinheit 50 wird der statorfeste Spannungszeiger u →_stat , bei dem es sich um einen zweidimensionalen Vektor mit den Komponenten u_α und u_β handelt, und der somit zweiphasig dargestellt ist, auf die drei in einer Ebene liegenden Raumrichtungen U, V, W eines statorfesten Koordinatensystems projiziert. Durch diese Projektion ergibt sich der Spannungszeigers u →_S,e mit seinen Komponenten u_e, v_e und w_e, die normierten Spannungen entsprechen. Die dieser Projektion zugrundeliegenden Einheitsvektoren ergeben sich zu:

wobei e →_u der Einheitsvektor in Raumrichtung U, e →_v der Einheitsvektor in Raumrichtung V und e →_w der Einheitsvektor in Raumrichtung W ist.In the transformation unit 50 becomes the stator-fixed voltage vector u → _stat , which is a two-dimensional vector with the components u _α and u _β , and thus is shown in two phases, projected onto the three in-plane spatial directions U, V, W of a stator-fixed coordinate system. This projection results in the voltage vector u → _{S, e} with its components u _e , v _e and w _e , which correspond to standardized voltages. The unit vectors underlying this projection result in:

in which e → _u the unit vector in spatial direction U, e → _v the unit vector in spatial direction V and e → _w is the unit vector in spatial direction W.

Für die Projektion gilt: 2 / 3·(u →_S ^T·e →_u)·e →_u + 2 / 3·(u →_S ^T·e →_v)·e →_v + 2 / 3·(u →_S ^T·e →_w)·e →_w = u →_S (4) For the projection applies: 2/3 · (u → _S ^T · e → _u ) · e → _u + 2/3 · (u → _S ^T · e → _v ) · e → _v + 2/3 · (u → _S ^T · e → _w ) · e → _w = u → _S (4)

Dabei entspricht (u →_S ^T·e →_u)·e →_u der Projektion des Spannungszeigers in Raumrichtung U, (u →_S ^T·e →_v)·e →_v der Projektion des Spannungszeigers in Raumrichtung V und (u →_S ^T·e →_w)·e →_w der Projektion des Spannungszeigers in Raumrichtung W.It corresponds (u → _S ^T · e → _u ) · e → _u the projection of the voltage vector in the spatial direction U, (u → _S ^T · e → _v ) · e → _v the projection of the voltage vector in the spatial direction V and (u → _S ^T · e → _w ) · e → _w the projection of the voltage vector in the direction of space W.

Eine Normierung von Gleichung (4) mit der Zwischenkreisspannung U_ZK ergibt:

A normalization of equation (4) with the intermediate circuit _voltage U _ZK yields:

In Gleichung (5) haben die skalaren Werte, genauer gesagt die Beträge der Vektoren den Charakter von Tastverhältniswerten.In equation (5), the scalar values, more specifically the magnitude of the vectors, have the character of duty cycle values.

Mit den Termen

ergibt sich für Gleichung (5) folgende vereinfachte Schreibweise: u_e·e →_u + v_e·e →_v + w_e·e →_w = u →_S,e. (7) With the terms

the following simplified notation results for equation (5): u _e · e → _u + v _e · e → _v + w _e · e → _w = u → _{S, e} . (7)

In der Operatoreinheit 58 wird eine betrags- und richtungsinvariante Operation auf den Spannungszeiger u →_S,e angewandt. Zunächst wird der Spannungszeiger u →_S,e mit einem Skalar λ multipliziert: λ(u_e·e →_u·v_e·e →_v + w_e·e →_w) = λu →_S,e, (8) wobei λ ≠ 0 gilt. Anschließend wird eine Korrektur mittels dreier additiver Spannungszeiger vorgenommen: λ(u_e·e →_u·v_e·e →_v + w_e·e →_w) + k_u·e →_u + k_v·e →_v + k_w·e →_w = u →_S,e (9). In the operator unit 58 becomes a magnitude and direction invariant operation on the voltage pointer u → _{S, e} applied. First, the voltage pointer u → _{S, e} multiplied by a scalar λ: λ (u _e · e → _u · v _e · e → _v + w _e · e → _w ) = λu → _{S, e} , (8) where λ ≠ 0 applies. Then a correction is made by means of three additive voltage vectors: λ (u _e · e → _u · v _e · e → _v + w _e · e → _w ) + k _u · e → _u + k _v · e → _v + k _w · e → _w = u → _{S, e} (9).

Dadurch ergibt sich folgende erste notwendige Bedingung für den Vektor (λ, k_u, k_v, k_w,): λ·u →_S,e + k_u·e →_u + k_v·e →_v + k_w·e →_w = u →_S,e k_u·e →_u + k_v·e →_v + k_w·e →_w = u →_S,e·(1 – λ) (10) This results in the following first necessary condition for the vector (λ, k _u , k _v , k _w ,): λ · u → _{S, e} + k _u · e → _u + k _v · e → _v + k _w · e → _w = u → _{S, e} k _u · e → _u + k _v · e → _v + k _w · E → _w = u → _{S, e} · (1 - λ) (10)

Aus Gleichung (10) ergibt sich dann (λ·u_e + k_u)·e →_u + (λ·v_e + k_v)·e →_v + (λ·w_e + k_w)·e →_w = u →_S.e (11). From equation (10) then results (λ · u _e + k _u ) · e → _u + (λ · v _e + k _v ) · e → _v + (λ · w _e + k _w ) · e → _w = u → _Se (11).

Gleichung (11) ist nun die für die Ermittlung der Tastverhältniswerte zu lösende Gleichung, für die eine Lösung in der Optimierungseinheit 60 ermittelt wird.Equation (11) is now the equation to be solved for determining the duty cycle values for which a solution in the optimization unit 60 is determined.

Ausgeschrieben lässt sich Gleichung (11) wie folgt darstellen:

Umformuliert ergeben sich daraus die beiden folgenden Gleichungen:

When written out, equation (11) can be represented as follows:

Reformulated, this results in the following two equations:

Um das durch die beiden Gleichungen (13) formulierte mathematische Problem mittels eines linearen Optimierungsverfahrens lösen zu können, werden ausgehend von diesen beiden Gleichungen folgende vier Ungleichungen formuliert:

To do this through the two equations ( 13 ) to be able to solve the mathematical problem formulated by means of a linear optimization method, the following four inequalities are formulated on the basis of these two equations:

Zusätzlich werden weitere notwendige Bedingungen formuliert. Diese Bedingungen ergeben sich aus Einschränkungen der Tastverhältniswerte auf sinnvolle Werte zwischen d_cmin und d_cmax. Basierend auf den Einschränkungen: dc_min >= 0, dc_max <= 1, dc_max >= dc_min, (15) lassen sich bezogen auf die einzelne Phase 14 folgende notwendige Bedingungen formulieren: λ·u_e + k_u ≥ dc_{min_U} => –λ·u_e – k_u ≤ –dc_{min_U} λ·u_e + k_u ≤ dc_{max_U} λ·v_e + k_v ≥ dc_{min_V} => –λ·v_e – k_v ≤ –dc_{min_V} λ·v_e + k_v ≤ dc_{max_V} λ·w_e + k_w ≥ dc_{min_W} => –λ·w_e – k_w ≤ –dc_{min_W} λ·w_e + k_w ≤ dc_{max_W} (16) In addition, further necessary conditions are formulated. These conditions result from limitations of duty cycle values on reasonable values between d _cmin and d _cmax . Based on the limitations: dc _min > = 0, dc _max <= 1, dc _max > = dc _min , (15) can be related to the single phase 14 formulate the following necessary conditions: λ · u _e + k _u ≥ dc _{min_U} => -λ · u _e - k _u ≤ -dc _{min_U} λ · u _e + k _u ≤ dc _{max_U} λ · v _e + k _v ≥ dc _{min_V} => -λ · v _e - k _v ≤ -dc _{min_V} λ · v _e + k _v ≤ dc _{max_V} λ · w _e + k _w ≥ dc _{min_W} => -λ · w _e -k _w ≤ -dc _{min_W} λ · w _e + k _w ≤ dc _{max_W} (16)

Aus den Gleichungen (14) und (16) ergibt sich folgendes lineares Ungleichungssystem bzw. lineares Programm:

Equations (14) and (16) result in the following linear inequality system or linear program:

Durch Formulierung eines geeigneten Optimierungskriteriums Opk kann dieses lineare Ungleichungssystem mittels eines linearen Optimierungsverfahrens gelöst werden bzw. eine Lösung für dieses Ungleichungssystem ermittelt werden.By formulating a suitable optimization criterion Opk, this linear inequality system can be solved by means of a linear optimization method or a solution for this inequality system can be determined.

Ein Optimierungskriterium hat allgemein formuliert die Bedeutung, dass eine Größe G eine Bedingung B erfüllen muss: G = B (18) An optimization criterion generally has the meaning that a quantity G must satisfy a condition B: G = B (18)

Beispielsweise kann folgendes Optimierungskriterium Opk formuliert werden: c →^T·k → = c_λ·λ + c_u·k_u + c_v·k_v + c_w·k_w = max. (19) For example, the following optimization criterion Opk can be formulated: c → ^T · k → = c _λ · λ + c _u · k _u + c _v · k _v + c _w · k _w = max. (19)

Dieses Optimierungskriterium legt fest, dass die Summe der Einschaltzeiten bzw. die Summe der Tastverhältniswerte maximal wird.This optimization criterion specifies that the sum of the switch-on times or the sum of the duty cycle values becomes maximum.

Das vorstehende lineare Ungleichungssystem lässt sich beispielsweise mit Hilfe des Simplex-Algorithmus lösen.The above linear inequality system can be solved, for example, with the help of the simplex algorithm.

Insgesamt können verschiedene Optimierungskriterien formuliert werden, so beispielsweise eines der folgenden:

• – Ansteuern des Wechselrichters 18, genauer gesagt der Schaltelemente 16 so, dass die Summe der Einschaltzeiten minimal wird. Dadurch können die Durchlassvere an den einzelnen Schaltelementen beeinflusst werden.
• – Ansteuern des Wechselrichters 18, genauer gesagt der Schaltelemente 16 so, dass die Summe der Einschaltzeiten maximal wird. Auch mit diesem Optimierungskriterium können die Durchlassverluste an den einzelnen Schaltelementen beeinflusst werden.
• – Ansteuern des Wechselrichters 18, genauer gesagt der Schaltelemente 16, mit einer festen applizierbaren minimalen Einschaltzeit. Dadurch fassen sich in bestimmten Betriebszuständen die durch die Schutzzeiten entstehenden Fehler kompensieren.

Overall, various optimization criteria can be formulated, such as one of the following:

• - Drive the inverter 18 , more precisely the switching elements 16 such that the sum of the turn-on times becomes minimal. As a result, the Durchlassvere can be influenced to the individual switching elements.
• - Drive the inverter 18 , more precisely the switching elements 16 such that the sum of the switch-on times becomes maximum. Also with this optimization criterion, the forward losses at the individual switching elements can be influenced.
• - Drive the inverter 18 , more precisely the switching elements 16 , with a fixed applicable minimum on-time. As a result, in certain operating states, the errors resulting from the guard times can be compensated.

Durch Lösen bzw. als Lösung des vorstehend formulierten linearen Ungleichungssystems ergeben sich für einen Spannungszeiger drei zugehörige Einschaltzeiten bzw. Tastverhältniswerte, für jede der drei Phasen 14 der Elektromaschine 12 eine Zeit bzw. ein Wert. Dadurch dass das Problem der Abbildung eines zweiphasig dargestellten Spannungszeigers auf einen dreiphasigen Wechselrichter als lineares Programm formuliert ist, und durch Lösen dieses Programms, können verschiedenste Güte- bzw. Optimierungskriterien einfach formuliert und gelöst werden.By solving or as a solution of the linear inequality system formulated above, three associated switch-on times or duty cycle values result for a voltage vector, for each of the three phases 14 the electric machine 12 a time or a value. By formulating the problem of mapping a two-phase voltage phasor to a three-phase inverter as a linear program, and by solving this program, a variety of quality and optimization criteria can be easily formulated and resolved.

Für die Tastverhältniswerte gilt: dc_U = λ·u_e + k_u dc_V = λ·v_e + k_v dc_W = λ· w_e +k_w (20) For the duty cycle values: dc _U = λ · u _e + k _u dc _V = λ · v _e + k _v dc _W = λ · w _e + k _w (20)

Der Tastverhältniswert d_cu ist der Phase U, der Tastverhältniswert d_cv der Phase V und der Tastverhältniswert d_cw der Phase W zugeordnet.The duty cycle value d _cu is assigned to the phase U, the duty cycle value d _{cv of} the phase V and the duty cycle value d _{cw to} the phase W.

An dieser Stelle soll nochmals auf ein Optimierungskriterium näher eingegangen werden, nämlich dasjenige Optimierungskriterium, gemäß dem die Summe der Tastverhältniswerte maximal sein soll. Durch dieses Optimierungskriterium lässt sich erreichen, dass gezielt jene Schaltelemente 16 des Wechselrichters 18 be- oder entlastet werden, die die Verlustleistung am besten aufnehmen können. Dies lässt sich vor allem im langsamen Fahrbetrieb oder bei einer sogenannten Hill-Hold Funktion ausnutzen. Ausformuliert stellt sich dieses Optimierungskriterium Opk wie folgt dar: dc_U + dc_V + dc_W = 2·u_e + k_u + λ·v_e + k_v + λ·w_e + k_w = max (21). At this point, an optimization criterion will be discussed again, namely the optimization criterion according to which the sum of the duty cycle values should be maximum. This optimization criterion makes it possible to achieve that targeted switching elements 16 of the inverter 18 be loaded or unloaded, which can absorb the power loss best. This can be exploited especially in slow driving or in a so-called hill hold function. Formulated, this optimization criterion Opk is as follows: dc _U + dc _V + dc _W = 2 · u _e + k _u + λ · v _e + k _v + λ · w _e + k _w = max (21).

Daraus ergibt sich: λ·(u_e + v_e + w_e) + k_u + k_v + k_w = max (22) This results in: λ · (u _e + v _e + w _e ) + k _u + k _v + k _w = max (22)

Unter Berücksichtigung von Gleichung (19) lässt sich dieses Optimierungskriterium Opk wie folgt vektoriell schreiben:

Taking into consideration equation (19), this optimization criterion Opk can be vectorially written as follows:

Nachfolgend soll ein weiteres Beispiel betrachtet werden. Bei diesem Beispiel geht es um die Definition von Schutzzeiten für die Schaltelemente 16.Below is another example to consider. This example deals with the definition of guard times for the switching elements 16 ,

Wie bereits erwähnt, kann das Ein- bzw. Ausschalten der Schaltelemente 16 nicht in unendlich kurzer Zeit erfolgen. D. h. bevor das jeweilige komplementäre Schaltelement leitend geschaltet wird, muss sichergestellt sein, dass das auszuschaltende zugehörige Schaltelement keinen Strom mehr führt. Dazu werden in der sogenannten Schutzzeit beide Schaltelemente nichtleitend geschaltet. Dies führt dazu, dass nicht alle gewünschten Tastverhältniswerte gestellt werden können, insbesondere dann nicht, wenn der geforderte Tastverhältniswert in einem Schaltelement (HSS oder LSS) eine Einschaltzeit zur Folge hätte, die kleiner als die Schutzzeit ist. Somit kann ein Tastverhältniswert nahe 0% sowie komplementär dazu einer nahe 100% nicht gestellt werden. Der Wechselrichter ist somit ein Stellglied mit einer „verbotenen Zone”. Dieses Problem wird relativ umso größer, je schneller der Wechselrichter getaktet wird, da die Schutzzeit im Allgemeinen eine konstante Größe ist. Durch diesen Effekt verliert man einen Stellbereich des Wechselrichters und zwar sowohl bei Tastverhältniswerten nahe 0% als auch bei Tastverhältniswerten nahe 100%.As already mentioned, the switching on or off of the switching elements 16 not done in an infinite amount of time. Ie. before the respective complementary switching element is turned on, it must be ensured that the corresponding switching element to be switched off no longer carries any current. For this purpose, both switching elements are switched non-conductive in the so-called protection time. As a result, not all desired duty cycle values can be set, especially if the required duty cycle value in a switching element (HSS or LSS) would result in a turn-on time that is less than the guard time. Thus, a duty ratio close to 0% and complementary to a near 100% can not be provided. The inverter is thus an actuator with a "forbidden zone". This problem becomes relatively greater the faster the inverter is clocked, since the guard time is generally a constant amount. As a result of this effect, one loses an actuating range of the inverter, both at duty cycle values close to 0% and at duty cycle values close to 100%.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es nun möglich, zumindest eine der beiden verbotenen Zonen zu umgehen und den durch die Schutzzeit bedingten Fehler zu halbieren. An dieser Stelle sei erwähnt, dass zwar ein Tastverhältniswert nahe 0% nicht gestellt werden kann, der konkrete Wert 0% jedoch gestellt werden kann. Gleiches gilt für große Tastverhältniswerte nahe 100%. Der Tastverhältniswert kann zwar nicht beliebig nahe an 100% herangefahren werden, der konkrete Wert 100% kann jedoch gestellt werden.With the device according to the invention or with the method according to the invention, it is now possible to circumvent at least one of the two prohibited zones and to halve the error caused by the guard time. At this point it should be mentioned that although a duty cycle value close to 0% can not be provided, the concrete value 0% can be set. The same applies to large duty cycle values close to 100%. Although the duty cycle value can not be approached arbitrarily close to 100%, the concrete value 100% can be set.

Die Abbildung eines Raumspannungszeigers auf einen Wechselrichter mittels Raumzeigermodulation führt im allgemeinen Fall dazu, dass der größte Tastverhältniswert zu dem Wert 100% den gleichen Abstand hat wie der kleinste Tastverhältniswert zu dem 0%. Dieser Sachverhalt ist in 7 dargestellt, wobei die Annahme getroffen wurde, dass dc_U < dc_V < dc_W gilt. Wobei in diesem konkreten. Fall ferner gilt: dc_U = 1 – dc_W. Mit der Bezugsziffer 70 sind die verbotenen Stellbereiche gekennzeichnet, die den erlaubten Stellbereich einrahmen.The mapping of a space voltage pointer to an inverter by means of space vector modulation generally results in the largest duty cycle value being equal to the 100% value the same distance as the smallest duty cycle value to the 0%. This situation is in 7 , assuming that dc _U <dc _V <dc _W. Being in this concrete. Case also applies: dc _U = 1 - dc _W. With the reference number 70 the prohibited parking areas are marked, which frame the permitted parking area.

Da der Abstand des größten Tastverhältniswerts zu dem Wert 100% gleich groß ist, wie der Abstand des kleinsten Tastverhältniswerts zu dem Wert 0%, führt eine „Verletzung” des minimalen Tastverhältniswerts automatisch auch. zu einer „Verletzung” des maximalen Tastverhältniswerts. Wenn also der kleinste Tastverhältniswert kleiner ist als dc_min, dann ist auch der größte Tastverhältniswert größer als dc_max.Since the distance of the largest duty cycle value to the value 100% is equal to the distance of the smallest duty cycle value to the value 0%, a "violation" of the minimum duty cycle value results automatically too. to a "violation" of the maximum duty cycle value. Thus, if the smallest duty cycle value is less than dc _min , then the largest duty cycle value is greater than dc _max .

Demzufolge liegen also entweder keine oder zwei Stellbereichsverletzungen vor. Solange der kleinste Tastverhältniswert größer als 0.5 × dc_min ist, lässt sich durch das Einführen einer entsprechenden Gleichheitsbedingung in das lineare Programm, genauer gesagt in das lineare Ungleichungssystem, der Fehler der durch eine Verletzung des erlaubten Stellbereichs hervorgerufen wird, halbieren. Dadurch lassen sich Taktverhältniswerte ermitteln, von denen keiner im verbotenen Stellbereich liegt und sich somit durch Ansteuerung der Schaltelemente der geforderte Spannungszeiger einstellen bzw. realisieren.As a result, there are either no or two parking area violations. As long as the smallest duty cycle value is greater than 0.5 × dc _min , the introduction of a corresponding equality condition into the linear program, more precisely into the linear inequality system, halves the error caused by violation of the allowable manipulated range. As a result, clock ratio values can be determined, none of which lies in the prohibited setting range and thus set or realized by controlling the switching elements of the required voltage vector.

Abschließend sei noch erwähnt, dass das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Vorrichtung nicht nur bei dreiphasigen Systemen, insbesondere bei einer dreiphasigen Elektromaschine, eingesetzt werden kann, sondern auch bei Systemen bzw. Elektromaschinen mit mehr als drei Phasen. Darüber hinaus kann das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Vorrichtung nicht nur dazu eingesetzt werden, um im Fahrbetrieb eines Fahrzeugs die Tastverhältniswerte für das Ansteuern einer Elektromaschine zu ermitteln. Das Verfahren und die Vorrichtung können auch als Applikationstool eingesetzt werden, mit dem im Entwicklungsstadium eine Steuerelektronik optimiert werden, die dann in einem Fahrzeug zur Ansteuerung einer Elektromaschine eingesetzt wird.Finally, it should be mentioned that the method and the device according to the invention can be used not only in three-phase systems, in particular in a three-phase electric machine, but also in systems or electric machines with more than three phases. In addition, the method according to the invention or the device according to the invention can not only be used to determine the duty cycle values for driving an electric machine when driving a vehicle. The method and the device can also be used as an application tool, with which a control electronics are optimized in the development stage, which is then used in a vehicle for controlling an electric machine.

Auch wenn vorstehend die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren mehrheitlich im Zusammenhang mit dem Ermitteln von Tastverhältniswerten beschrieben wurde, so können beide in entsprechender Weise auch beim Ermitteln anderer für das Ansteuern einer Elektromaschine relevanter Größen eingesetzt werden. Ferner ist es denkbar, unter Verwendung des der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. dem erfindungsgemäßen Verfahren zugrundeliegenden Ansatzes auch andere Größen zu ermitteln, die für den Fahrbetrieb eines Fahrzeugs relevant sind bzw. benötigt werden.Even though the device according to the invention and the method according to the invention have been described above in connection with the determination of duty cycle values, they can both be used in a corresponding manner when determining other variables which are relevant for the control of an electric machine. It is also conceivable, using the approach of the invention or the method according to the invention, to determine other variables which are or are relevant for the driving operation of a vehicle.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010

Vorrichtungcontraption

1212

Elektromaschineelectric machine

1414

Phasephase

1616

Schaltelementswitching element

1818

Wechselrichterinverter

2020

EnergiespeichereinheitEnergy storage unit

2222

SollwerteinheitReference unit

2424

FahrzeugstabilisierungssystemVehicle Stability System

2626

FahrerwunschsensorenDriver's request Sensors

2828

StromführungsgrößenermittlungseinheitCurrent command determination unit

3030

BereitstellungsmittelProviding means

3232

ZwischenkreisDC

3434

SpannungszeigerermittlungseinheitVoltage vector detection unit

3636

StromermittlungseinheitCurrent detection unit

3838

Stromsensorcurrent sensor

4040

Winkelsensorangle sensor

4242

Rotorrotor

4444

Statorstator

4646

RotorspannungszeigerermittlungseinheitRotor voltage vector detection unit

4848

StatorspannungszeigerermittlungseinheitStatorspannungszeigerermittlungseinheit

5050

Transformationseinheittransformation unit

5252

TastverhältnisermittlungseinheitTastverhältnisermittlungseinheit

5454

Kriteriumseinheitcriterion unit

5656

Ansteuereinheitcontrol unit

5858

Operatoreinheitoperator unit

6060

Optimierungseinheitoptimization unit

6262

Halbbrückehalf bridge

6464

Diodediode

6666

Spannungsquellevoltage source

6868

Brückenpunktbridge point

7070

verbotener Stellbereichprohibited parking area

Claims (11)

Vorrichtung zum Ansteuern einer in einem Fahrzeug angeordneten Elektromaschine (12), wobei das Fahrzeug angetriebene Räder aufweist und die Elektromaschine (12) ein auf die angetriebenen Räder wirkendes Drehmoment erzeugt, wobei die Elektromaschine (12) mindestens drei Phasen (14) aufweist, die über ansteuerbare Schaltelemente (16) eines Wechselrichters (18) mit einer Energiespeicher einheilt (20) verbindbar sind, mit einer Sollwerteinheit (22), die dazu ausgebildet ist, einen Drehmomentsollwert (M_soll) für das von der Elektromaschine (12) zu erzeugende Drehmoment bereitzustellen, einer Kriteriumseinheit (54), die dazu ausgebildet ist, ein Optimierungskriterium (Opk) bereitzustellen, einer Spannungszeigerermittlungseinheit (34), die dazu ausgebildet ist, einen dem Drehmomentsollwert (M_soll) zugeordneten Spannungszeiger (u →_S,e) zu ermitteln, einer Tastverhältnisermittlungseinheit (52), die dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit des Spannungszeigers (u →_S,e) und des Optimierungskriteriums (Opk) Tastverhältniswerte (d_cu, d_cv, d_cw) für die Schaltelemente (16) zu ermitteln, und mit einer Ansteuereinheit (56), die dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit der Tastverhältniswerte (d_cu, d_cv, d_cw) Ansteuersignale (A_u, A_v, A_w) zum Ansteuern der Schaltelemente (16) zu erzeugen, so dass die Elektromaschine (12) ein dem Drehmomentsollwert (M_soll) entsprechendes Drehmoment erzeugt.Device for controlling an electric machine arranged in a vehicle ( 12 ), wherein the vehicle has driven wheels and the electric machine ( 12 ) generates a torque acting on the driven wheels, wherein the electric machine ( 12 ) at least three phases ( 14 ), which via controllable switching elements ( 16 ) of an inverter ( 18 ) heals with an energy store ( 20 ) are connectable, with a setpoint unit ( 22 ), which is adapted to a torque setpoint (M _soll ) for that of the electric machine ( 12 ) to provide torque to be generated, a criterion unit ( 54 ), which is designed to provide an optimization criterion (Opk), a voltage vector detection unit ( 34 ), which is adapted to the torque reference value (M _setpoint ) associated voltage vector (u → _{S, e} ) to determine a duty cycle detection unit ( 52 ), which is adapted depending on the voltage vector (u → _{S, e} ) and the optimization criterion (Opk) duty cycle values (d _cu , d _cv , d _cw ) for the switching elements ( 16 ) and with a control unit ( 56 ), which is designed, depending on the duty cycle values (d _cu , d _cv , d _cw ) drive signals (A _u , A _v , A _w ) for driving the switching elements ( 16 ), so that the electric machine ( 12 ) generates a torque corresponding to the torque setpoint (M _soll ). Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kriteriumseinheit (54) dazu ausgebildet ist, das Optimierungskriterium (Opk) in Abhängigkeit zumindest eines Betriebszustandes bereitzustellen, wobei es sich um einen während des Fahrbetriebs des Fahrzeuges auftretenden oder einzustellenden Betriebszustand handelt.Device according to claim 1, characterized in that the criterion unit ( 54 ) is designed to provide the optimization criterion (Opk) as a function of at least one operating state, which is an operating state occurring or to be set during the driving operation of the vehicle. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Betriebszustand um zumindest einen der Betriebszustände Fahrzeugbetriebszustand, Schaltelementbetriebszustand und Phasenbetriebszustand handelt.Device according to claim 2, characterized in that the operating state is at least one of the operating states vehicle operating state, switching element operating state and phase operating state. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kriteriumseinheit (54) dazu ausgebildet ist, das Optimierungskriterium (Opk) aus einer Vielzahl fest vorgegebener Optimierungskriterien auszuwählen.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the criterion unit ( 54 ) is adapted to select the optimization criterion (Opk) from a plurality of fixed predetermined optimization criteria. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kriteriumseinheit (54) dazu ausgebildet ist, das Optimierungskriterium (Opk) in Abhängigkeit zumindest einer den Betriebszustand repräsentierenden Betriebsgröße zu ermitteln.Device according to one of claims 2 or 3, characterized in that the criterion unit ( 54 ) is designed to determine the optimization criterion (Opk) as a function of at least one operating variable representing the operating state. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungszeigerermittlungseinheit (34) dazu ausgebildet ist, einen Spannungszeiger (u →_S,e) zu ermitteln, der auf ein statorfestes Koordinatensystem bezogen ist, dessen Koordinatenachsen den Raumrichtungen der Phasen (14) der Elektromaschine (12) entsprechen.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the voltage vector detection unit ( 34 ) is adapted to a voltage vector (u → _{S, e} ) which is related to a stator-fixed coordinate system whose coordinate axes are the spatial directions of the phases ( 14 ) of the electric machine ( 12 ) correspond. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungszeigerermittlungseinheit (34) dazu ausgebildet ist, zu nächst einen rotorfesten (u →_rot) und/oder statorfesten (u →_slat) zweidimensionalen Spannungszeiger zu ermitteln und den zweidimensionalen Spannungszeiger dann in das statorfeste Koordinatensystem zu transformieren.Device according to Claim 6, characterized in that the voltage vector detection unit ( 34 ) is adapted to next a rotorfesten (u → _red ) and / or statorfesten (u → _slat ) To determine two-dimensional voltage vector and then transform the two-dimensional voltage vector into the statorfeste coordinate system. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Tastverhältnisermittlungseinheit (52) dazu ausgebildet ist, eine betrags- und richtungsinvariante Operation auf den Spannungszeiger (u →_S,e) anzuwenden.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the duty cycle determining unit ( 52 ) is adapted to a magnitude and direction invariant operation on the voltage vector (u → _{S, e} ) apply. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Tastverhältnisermittlungseinheit (52) dazu ausgebildet ist, die Tastverhältniswerte (d_cu, d_cv, d_cw) durch Anwenden eines linearen Optimierungsverfahrens zu ermitteln.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the duty cycle determining unit ( 52 ) is _adapted to determine the duty cycle values (d _cu , d _cv , d _cw ) by applying a linear optimization method. Verfahren zum Ansteuern einer in einem Fahrzeug angeordneten Elektromaschine (12), wobei das Fahrzeug angetriebene Räder aufweist und die Elektromaschine (12) ein auf die angetriebenen Räder wirkendes Drehmoment erzeugt, wobei die Elektromaschine (12) mindestens drei Phasen (14) aufweist, die über ansteuerbare Schaltelemente (16) eines Wechselrichters (18) mit einer Energiespeichereinheit (20) verbindbar sind, mit den Schritten: – Bereitstellen eines Drehmomentsollwerts (M_soll) für das von der Elektromaschine (12) zu erzeugende Drehmoment, – Bereitstellen eines Optimierungskriteriums (Opk), – Ermitteln eines dem Drehmomentsollwert (M_soll) zugeordneten Spannungszeigers (u →_S,e) , – Ermitteln von Tastverhältniswerten (d_cu, d_cv, d_cw) für die Schaltelemente (16) in Abhängigkeit des Spannungszeigers (u →_S,e) und des Optimierungskriteriums (Opk), und – Erzeugen von Ansteuersignalen (A_u, A_v, A_w) zum Ansteuern der Schaltelemente (16) in Abhängigkeit der Tastverhältniswerte (d_cu, d_cv, d_cw).Method for controlling an electric machine arranged in a vehicle ( 12 ), wherein the vehicle has driven wheels and the electric machine ( 12 ) generates a torque acting on the driven wheels, wherein the electric machine ( 12 ) at least three phases ( 14 ), which via controllable switching elements ( 16 ) of an inverter ( 18 ) with an energy storage unit ( 20 ) are connectable, with the steps: Providing a torque setpoint (M _soll ) for the electric machine ( 12 ) torque to be generated, - providing an optimization criterion (Opk), - determining a voltage vector associated with the torque setpoint (M _soll ) (u → _{S, e} ) , Determination of duty cycle values (d _cu , d _cv , d _cw ) for the switching elements ( 16 ) depending on the voltage vector (u → _{S, e} ) and the optimization criterion (Opk), and - generating drive signals (A _u , A _v , A _w ) for driving the switching elements ( 16 ) as a function of the duty cycle values (d _cu , d _cv , d _cw ). Computerprogrammprodukt mit einem Datenträger mit Programmcode, der dazu ausgebildet ist, ein Verfahren nach Anspruch 10 durchzuführen, wenn der Programmcode in einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 abläuft.Computer program product with a data carrier with program code, which is designed to carry out a method according to claim 10, when the program code runs in a device according to one of claims 1 to 9.

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