DE102012212972A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln eines elektrischen Drehmoments einer elektrischen Maschine - Google Patents

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Abstract

Zum Ermitteln eines elektrischen Drehmoments (melek) einer elektrischen Maschine (ASM, SM) wird ein Verfahren (100) definiert, das einen ersten Schritt (110) des Ermittelns eines elektrischen Drehmoments (melek) in einem ersten Drehzahlbereich (rωh) mittels eines ersten Algorithmus (ah) umfasst. Das Verfahren umfasst einen zweiten Schritt (120) des Ermittelns (120) des elektrischen Drehmoments (melek) in einem zweiten Drehzahlbereich (rωk) mittels eines zweiten Algorithmus (akASM, akSM), der sich von dem ersten Algorithmus (ah) unterscheidet. Außerdem wird zum Ermitteln eines elektrischen Drehmoments (melek) einer elektrischen Maschine (ASM, SM) eine Vorrichtung bereitgestellt, die dazu vorbereitet ist, das elektrische Drehmoment (melek) der elektrischen Maschine (ASM, SM) mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens (100) zu ermitteln.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln eines elektrischen Drehmoments einer elektrischen Maschine, wobei das Verfahren einen ersten Schritt des Ermittelns eines elektrischen Drehmoments in einem ersten Drehzahlbereich mittels eines ersten Algorithmus umfasst.
  • Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Ermitteln eines elektrischen Drehmoments einer elektrischen Maschine.
  • Bei drehzahlveränderbaren elektrischen Drehstromantrieben für die Industrie (beispielsweise in Produktionsmaschinen, Werkzeugmaschinen und Elektrofahrzeugen) wird zum Schutz von Mensch und Maschine Sicherheitstechnik eingesetzt. Hierbei sind Funktionen wie "sicher begrenzte Geschwindigkeit"‚ "sicherer Halt" und "sicherer Betriebshalt" vorgesehen. Mit diesen Funktionen nach dem Stand der Technik können nicht alle Gefährdungssituationen beherrscht werden.
  • Dies wird an folgendem Beispiel erläutert: Eine Maschinenkomponente besteht aus angetriebenen Walzen (ähnlich einer Mangel). Das Gut wird über die Walzen befördert oder bearbeitet. Zu Wartungszwecken, zu Reparaturzwecken und zur Reinigung oder zum Entfernen von verklemmtem Gut muss der Bediener in die Maschinenkomponente hineinlangen. Für den Wartungs-, Reparatur- oder Reinigungsvorgang ist auch eine Bewegung der Walzen erforderlich. Dazu werden die Walzen mit 'sicher reduzierter Geschwindigkeit' betrieben. Trotz der reduzierten Geschwindigkeit besteht jedoch immer noch ein Gefährdungspotential. Gerät beispielsweise ein Finger zwischen die Walzen, so wird dieser verletzt. Oder es ist der Person nicht mehr möglich, sich bei Gefahr von der Maschinenkomponente zu entfernen. Weitere Beispiele sind Fensterheber im Auto oder Aufzugstüren.
  • Daher wird zusätzlich zur sicheren Geschwindigkeitsbegrenzung eine sichere Momentbegrenzung gefordert. Hierbei soll das Drehmoment so weit begrenzt werden, dass beim Eindringen eines Fingers zwischen die Walzen die Walzen maximal ein so großes Drehmoment aufbringen, bei dem noch keine Verletzungsgefahr besteht oder bei dem das Gegenmoment des Fingers die Walzen zum Stillstand bringt. Diese Funktion "sichere Momentenbegrenzung" ist neuerdings Bestandteil der IEC61800-5-2 (CD) mit der Bezeichnung 'safely limited Torque' (SLT).
  • Bei Elektrofahrzeugen darf im Fehlerfall ebenfalls kein gefährlicher Zustand auftreten. Beim Elektrofahrzeug wird dem Antrieb (mittels eines Gaspedals) ein Drehmomentsollwert vorgegeben. Das Ist-Drehmoment des Antriebs darf nur geringfügig von dem Sollwert abweichen oder zumindest den Sollwert höchstens geringfügig überschreiten. Denn bei größeren Abweichungen kann das Fahrzeug unter Umständen nicht mehr beherrscht werden. Daher ist eine sichere Drehmomenterfassung mit entsprechender Überwachung erforderlich. Im Stand der Technik werden dazu Kupplungen, Rutschkupplungen, Sollbruchstellen oder Drehmomentsensoren eingesetzt.
  • Aus DE 10 2006 042 038 B3 ist eine Vorrichtung zur sicheren Drehmomentbegrenzung für eine permanenterregte Synchronmaschine (PSM) bekannt. Hierzu werden über einen sicher erzeugten bzw. erfassten Rotorlagewinkel und eine Vektortransformation der Motorphasenströme in das Feldkoordinatensystem Stromkomponenten senkrecht zur Läuferflussachse und parallel zur Läuferflussachse gebildet. Das elektrische Drehmoment ergibt sich dann aus dem Vektorprodukt. Das Verfahren ist jedoch für Asynchronmaschinen nicht und für hohe Drehzahlen nur bedingt geeignet.
  • Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, mit dem über einen weiten Drehzahlbereich eine genauere Ermittlung eines elektrischen Drehmoments einer elektrischen Maschine möglich ist.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass ein Verfahren zum Ermitteln eines elektrischen Drehmoments einer elektrischen Maschine bereitgestellt wird, wobei das Verfahren einen ersten Schritt des Ermittelns eines elektrischen Drehmoments in einem ersten Drehzahlbereich mittels eines ersten Algorithmus umfasst und das Verfahren einen zweiten Schritt des Ermittelns des elektrischen Drehmoments in einem zweiten Drehzahlbereich mittels eines zweiten Algorithmus umfasst, der sich von dem ersten Algorithmus unterscheidet.
  • In Bezug auf die Vorrichtung zum Ermitteln eines elektrischen Drehmoments einer elektrischen Maschine wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Vorrichtung dazu vorbereitet ist, das elektrische Drehmoment der elektrischen Maschine mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zu ermitteln.
  • Durch Nutzung eines anderen Algorithmus zum Ermitteln des Drehmoments in dem zweiten Drehzahlbereich ist es möglich, für den zweiten Drehzahlbereich einen Algorithmus zu verwenden, der im zweiten Drehzahlbereich genauere Ergebnisse liefert als der erste Algorithmus im zweiten Drehzahlbereich liefern würde. Zugleich ist es mit der erfindungsgemäßen Maßnahme möglich, in dem ersten Drehzahlbereich einen Algorithmus zu verwenden, der im ersten Drehzahlbereich genauere Ergebnisse liefert als der zweite Algorithmus im ersten Drehzahlbereich liefern würde.
  • Vorteilhaft kann sein, wenn der Schritt des Ermittelns des elektrischen Drehmoments in dem ersten Drehzahlbereich ein Ermitteln eines Maschinen- und/oder Betriebsparameters der elektrischen Maschine umfasst, wobei der in dem ersten Drehzahlbereich ermittelte Maschinen- und/oder Betriebsparameter zum Ermitteln des elektrischen Drehmoments in dem Schritt des Ermittelns des elektrischen Drehmoments in dem zweiten Drehzahlbereich verwendet wird. Hierdurch kann eine Unzulänglichkeit des zweiten Algorithmus mittels eines Maschinen- und/oder Betriebsparameters nachgeführt oder korrigiert werden, der im ersten Drehzahlbereich ermittelt wird.
  • Besonders vorteilhaft kann sein, wenn der Maschinen- und/oder Betriebsparameter ein Läuferwiderstand ist und/oder wenn der Maschinen- und/oder Betriebsparameter ein magnetischer Flusswert ist. Hierdurch wird ein Maschinen- und/oder Betriebsparameter nachgeführt oder korrigiert, der für das Ermitteln des Drehmoments im zweiten Drehzahlbereich besonders wichtig ist.
  • Zweckmäßig ist, wenn eine Obergrenze des zweiten Drehzahlbereichs nicht oder nur geringfügig höher ist als eine Untergrenze des ersten Drehzahlbereichs. Hierdurch ergibt sich eine klare Zuweisung der vorgesehenen Algorithmen über einen Gesamtdrehzahlbereich, in dem die elektrische Maschine betrieben wird. Andererseits kann mittels einer geringfügigen Überlappung ein Hysteresebereich hergestellt werden, in dem ein unnötiger Wechsel zwischen den Algorithmen des ersten und des zweiten Drehzahlbereichs vermieden wird.
  • Bevorzugt ist, wenn eine Umschaltung zwischen dem ersten Algorithmus und dem zweiten Algorithmus von einer sicher ermittelten Drehzahlinformation abhängig ist. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass für jede Drehzahl der jeweils optimale Algorithmus zum Ermitteln des Drehmoments verwendet wird.
  • Besondere Anwendungsvorteile ergeben sich, wenn der Algorithmus, der in dem zweiten Drehzahlbereich verwendet wird, in Abhängigkeit von dem Maschinentyp aus mindestens zwei unterschiedlichen Algorithmen ausgewählt wird. Hierdurch kann in dem zweiten Drehzahlbereich für jeden Maschinentyp ein optimaler Algorithmus zum Ermitteln des Drehmoments verwendet werden, ohne für unterschiedliche Maschinentypen unterschiedliche Steuerungen oder unterschiedliche Steuerungssoftware vorsehen zu müssen.
  • Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, dass der Algorithmus, der in dem ersten Drehzahlbereich verwendet wird, in Abhängigkeit von dem Maschinentyp aus mindestens zwei unterschiedlichen Algorithmen ausgewählt wird. Hierdurch kann in dem ersten Drehzahlbereich für jeden Maschinentyp ein optimaler Algorithmus zum Ermitteln des Drehmoments verwendet werden, ohne für unterschiedliche Maschinentypen unterschiedliche Steuerungen oder unterschiedliche Steuerungssoftware vorsehen zu müssen.
  • Es kann auch von Vorteil sein, wenn im ersten Drehzahlbereich zur Drehmomentermittlung eine mittels eines Drehzahlsensors sicher ermittelte Drehzahlinformation verwendet wird. Hierdurch kann die Drehzahl mit einer noch höheren Genauigkeit und/oder Verlässlichkeit ermittelt werden, als wenn die Drehzahlinformation ausschließlich aus einer EMK ermittelt wird. Beispielsweise kann bei einer Synchronmaschine deren Drehzahl multipliziert mit der Polpaarzahl statt einer Berechnung der Ständerfrequenz über die EMK genutzt werden. Hierdurch kann eine Verarbeitung einer oberschwingungsbehafteten Größe vermieden werden. Aus entsprechenden Gründen kann es auch zweckmäßig sein, wenn alternativ oder zusätzlich im zweiten Drehzahlbereich zur Drehmomentermittlung ein sicher erfasster Rotorlagewinkel verwendet wird.
  • Das Verfahren kann auch einen Schritt zum Ermitteln eines mechanischen Drehmoments der elektrischen Maschine umfassen, in welchem für den ersten Drehzahlbereich ein Schleppmoment unter Berücksichtigung von mechanischen Verlusten und/oder unter Berücksichtigung von Eisenverlusten ermittelt wird. Alternativ oder zusätzlich kann das Verfahren auch einen Schritt zum Ermitteln eines mechanischen Drehmoments der elektrischen Maschine umfassen, in welchem für den zweiten Drehzahlbereich ein Schleppmoment unter Berücksichtigung von mechanischen Verlusten und/oder unter Berücksichtigung von Eisenverlusten ermittelt wird. Hierdurch kann ein mechanisches Drehmoment mit höherer Genauigkeit ermittelt werden, als wenn als Wert für das mechanische Drehmoment nur der Wert eines elektrischen Drehmoments übernommen wird. Die Eisenverluste können unter Berücksichtigung von Magnetfeldfrequenz und Magnetfluss (beispielsweise nach der Steinmetz-Formel) ermittelt werden.
  • Die Erfindung ist anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, in denen zeigen:
  • 1 schematisch ein Zeigerdiagramm für eine Asynchronmaschine, das auch für eine Betrachtung des Verhaltens einer Synchronmaschine verwendet werden kann, indem der Winkel φ zwischen Läuferflussachse und Läuferachse gleich null gesetzt wird;
  • 2 schematisch einen ersten Algorithmus zum Ermitteln eines elektrischen und eines mechanischen Drehmoments einer elektrischen Maschine in einem oberen (ersten) Drehzahlbereich;
  • 3 schematisch eine Zuordnung von unterschiedlichen Algorithmen für unterschiedliche Drehzahlbereiche und für unterschiedliche Maschinenarten;
  • 4 schematisch einen zweiten Algorithmus zum Ermitteln eines elektrischen und eines mechanischen Drehmoments einer Synchronmaschine in einem unteren (zweiten) Drehzahlbereich;
  • 5 schematisch einen dritten Algorithmus zum Ermitteln eines elektrischen und eines mechanischen Drehmoments einer Asynchronmaschine in einem unteren (zweiten) Drehzahlbereich; und
  • 6 schematisch einen Ablauf eines Verfahrens zum Ermitteln eines elektrischen und eines mechanischen Drehmoments.
  • Die nachfolgend näher geschilderten Ausführungsbeispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar.
  • Die 1 zeigt ein Zeigerdiagramm ZD für eine Asynchronmaschine ASM. Das Zeigerdiagramm kann auch für eine Betrachtung des Verhaltens einer Synchronmaschine SM verwendet werden, indem der Winkel φ zwischen Läuferflussachse LFA und Läuferbezugsachse LA gleich null gesetzt wird. Die Bezugszeichen haben folgende Bedeutung: e ist die EMK (Elektromotorische Kraft), L1δ die Ständerstreuinduktivität, R1 der Ständerwiderstand, u die äußere Spannung, α, β mit Ständerfrequenz umlaufende kartesische Ständerachsen, d, q kartesischen Läuferachsen, φ ein mit Schlupffrequenz umlaufender Winkel und ΨL der Läuferfluss. Der Zeiger von ΨL zeigt in Richtung der Läuferflussachse LFA, die Linie LA zeigt in Richtung der Läuferbezugsachse, und die Linie LS zeigt in Richtung einer Ständerbezugsachse SA.
  • Die 2 zeigt einen ersten Algorithmus ah zum Ermitteln eines elektrischen Drehmoments melek und zum Ermitteln eines mechanischen mmech Drehmoments einer elektrischen Maschine mittels Berechnung eines Quotienten melek = (3zp/2)p1/(2π·dβ/dt) aus den Zwischengrößen Ständerleistung p1, Ständerfrequenz dβ/dt und Polpaarzahl zp.
  • Der Algorithmus ah, welcher dem Fachmann bekannt ist, liefert in einem oberen (ersten) Drehzahlbereich rωh sowohl für eine Synchronmaschine SM als auch für eine Asynchronmaschine ASM Ergebnisse, die für viele Anwendungen ausreichend genau sind. Dies liegt unter anderem daran, dass der temperaturabhängige Läuferwiderstand R2 einer Asynchronmaschine ASM bei höheren Drehzahlen nur einen minimalen und in der Regel vernachlässigbaren Einfluss auf das Drehmoment melek der elektrischen Maschine hat. Entsprechend hat bei einer permanenterregten Synchronmaschine PSM der temperaturabhängige, permanentmagnetische Läuferfluss ΨL bei hohen Drehzahlen nur noch einen minimalen und in der Regel vernachlässigbaren Einfluss auf das Drehmoment melek der elektrischen Maschine SM.
  • Bei kleinen Drehzahlen jedoch ist die Spannung u (siehe FIG 1) sehr klein, weil die EMK e und die Streuspannungsabfälle (diα/dt)L1δ, (diβ/dt)L1δ proportional der Ständerfrequenz dβ/dt sind. Außerdem dominiert der ohmsche Spannungsabfall iαR1, iβR1 zu kleineren Drehzahlen hin immer mehr. Dadurch führen kleinste Ungenauigkeiten in der Ständerwiderstands-, Fluss- und Frequenzbestimmung zu überproportionalen Fehlern in der Drehmomentbestimmung. Das Drehmoment melek im Stillstand der elektrischen Maschine SM, ASM kann auf diese Weise überhaupt nicht berechnet werden, weil dies zu einer Division durch null führen würde. Aus diesen Gründen ist bei niedrigen Drehzahlen ein Ermitteln des Drehmoments mittels des ersten Algorithmus ah über Leistungswerte p1 nicht oder allenfalls unter Inkaufnahme von Nachteilen möglich.
  • Um das Drehmoment auch im unteren Drehzahlbereich rωk mit ausreichender Genauigkeit ermitteln zu können, wird vorgeschlagen, das Drehmoment melek im unteren Drehzahlbereich rωk über Ströme iα, iβ, Maschinenparameter Ψd, Ψq und Transformationen VD, 26 mit Winkeln Λelek, β, φ zu ermitteln. Dabei wird von sicher erzeugten oder sicher erfassten Größen (wie Rotorlagewinkel Λmech, Drehzahl dΛmech/dt, Phasenströmen iR, iS, iT, Phasenspannungen uR, uS, uT und Temperaturen) ausgegangen. Zur sicheren Erzeugung oben genannter Größen ist eine Vielzahl von Varianten bekannt, die abhängig von der eingesetzten Hardware- und Softwaretopologie ausgewählt werden können.
  • Die 3 zeigt ein Beispiel für eine Zuordnung von unterschiedlichen Algorithmen ah, akASM, akSM zu unterschiedlichen Drehzahlbereichen rωh, rωk und für unterschiedliche Maschinenarten ASM, SM. Hierbei wird in einem ersten oberen Drehzahlbereich rωh für beide Maschinenarten ASM, SM derselbe gemeinsame Algorithmus ah verwendet. In dem zweiten unteren Drehzahlbereich rωk werden für unterschiedliche Maschinenarten ASM, SM unterschiedliche Algorithmen akASM und akSM verwendet. Für die beiden Algorithmen akASM und akSM wird im Folgenden je eine Ausführungsform beschrieben.
  • Die 4 zeigt ein Beispiel für einen Algorithmus akSM zum Ermitteln eines elektrischen Drehmoments melek und eines mechanischen Drehmoments mmech einer Synchronmaschine SM in einem unteren (zweiten) Drehzahlbereich rωk. Zunächst werden die Motorphasenströme iR, iS, iT mittels eines Koordinatenwandlers 22 in kartesische Ständerströme iα, iβ abgebildet. Dann wird ein elektrischer Läuferwinkel Λelek mittels Multiplikation 24 eines mechanischen Läuferwinkels Λmech mit der Polpaarzahl zp der elektrischen Maschine ermittelt. Daraufhin wird der Ständerstrom mittels eines Vektordrehers VD und des elektrischen Läuferwinkels Λelek in kartesische Läuferstromkomponenten id, iq transformiert. Aus den kartesischen Läuferstromkomponenten id, iq werden mittels einer weiteren Transformation 26 (beispielsweise mittels Tabellen) kartesische Läuferflusskomponenten Ψd, Ψq ermittelt. Dann wird der ermittelte Wert der kartesischen Läuferflusskomponente Ψd der Hauptrichtung d mit der ermittelten Läuferstromkomponente iq der Querrichtung q multipliziert. Außerdem wird der ermittelte Wert der kartesischen Läuferflusskomponente Ψq der Querrichtung q mit der ermittelten Läuferstromkomponente id der Hauptrichtung d multipliziert. Daraufhin werden die beiden Produkte Ψd·iq und Ψq·id summiert und das Ergebnis mit dem Eineinhalbfachen der Polpaarzahl zp multipliziert, um so das elektrische Drehmoment melek zu erhalten.
  • Die 5 zeigt ein Beispiel für einen Algorithmus akASM zum Ermitteln eines elektrischen Drehmoments melek und eines mechanischen Drehmoments mmech einer Asynchronmaschine ASM in einem unteren (zweiten) Drehzahlbereich rωk. Zunächst werden die Motorphasenströme iR, iS, iT mittels eines Koordinatenwandlers 22 in kartesische Ständerströme iα, iβ abgebildet. Dann wird ein elektrischer Läuferwinkel Λelek mittels Multiplikation 24 eines mechanischen Läuferwinkels Λmech mit der Polpaarzahl zp der elektrischen Maschine ermittelt. Hierzu wird aus kartesischen Läuferstromkomponenten id, iq und einem Strommodell 28 eine Änderungsgeschwindigkeit dφ/dt eines mit Schlupffrequenz umlaufenden Winkels φ ermittelt. Mittels Integration 30 wird daraus der mit Schlupffrequenz umlaufenden Winkel φ ermittelt. Der mit Schlupffrequenz umlaufende Winkel φ wird zu dem ermittelten elektrischen Läuferwinkel Λelek hinzuaddiert, wodurch sich ein mit Ständerfrequenz dΛelek/dt umlaufender Winkel β ergibt. Dann wird der Ständerstrom iα, iβ mittels eines Vektordrehers VD und dem (mit Ständerfrequenz dΛelek/dt umlaufenden) Winkel β in kartesische Läuferstromkomponenten id, iq transformiert. Aus der kartesischen Läuferstromkomponente id der Hauptrichtung d wird mittels einer Magnetisierungskennlinie 32 (beispielsweise mittels einer Tabelle) ein Läuferfluss ΨL berechnet. Hierbei wird ein Verhältnis (L2δ + Lh)/R2 aus einer Läuferinduktivität (L2δ + Lh) und einem Läuferwiderstand R2 berücksichtigt. Dann wird der ermittelte Wert des Läuferflusses ΨL mit der ermittelten Läuferstromkomponente iq der Querrichtung q multipliziert. Daraufhin wird das Produkt ΨL·iq mit dem Eineinhalbfachen der Polpaarzahl zp und einem Hauptfeldinduktivitätsanteil Lh/(L2δ + Lh) des Läufers multipliziert, um damit das elektrische Drehmoment melek zu erhalten.
  • Die 6 zeigt einen Ablauf eines Verfahrens 100 zum Ermitteln eines elektrischen Drehmoments melek einer elektrischen Maschine ASM, SM, das folgende Schritte umfasst: Ermitteln 110 eines elektrischen Drehmoments melek in einem ersten Drehzahlbereich rωh mittels eines ersten Algorithmus ah; und Ermitteln 120 des elektrischen Drehmoments melek in einem zweiten Drehzahlbereich rωk mittels eines zweiten Algorithmus akASM, akSM, der sich von dem ersten Algorithmus ah unterscheidet. Damit werden zur Drehmomenterfassung in den verschiedenen Drehzahlbereichen rωh, rωh unterschiedliche Algorithmen ah, akASM, AkSM genutzt.
  • Eine erhöhte Sicherheit kann mittels zweikanaliger Strukturen erzielt werden (beispielsweise um einen SIL- bzw. ASIL-Level zu erreichen).
  • Bei den gezeigten Algorithmen ah, akASM, AkSM wird zuerst das elektrische Drehmoment melek ermittelt. Dies ist für viele Anwendungen ausreichend, weil das mechanische Drehmoment mmech in der Regel verhältnismäßig wenig von dem elektrischen Drehmoment melek abweicht.
  • Auch ist das Ermitteln des elektrischen Drehmoments melek oder des mechanischen Drehmoments mmech gemäß der Algorithmen ah, akSM, akASM der 2 bis 5 für viele Anwendungen auch dann ausreichend genau, wenn eine Temperaturabhängigkeit (beispielsweise des Ständerwiderstands R1, des Läuferwiderstands R2, einer Magnetfeldstärke von Permanentmagneten und/oder von anderen Parametern) nicht berücksichtigt wird.
  • Zur weiteren Erhöhung der Messgenauigkeit beziehungsweise zum Ermitteln des mechanischen Drehmoments mmech können auch Eisenverluste, Wirbelstromverluste, Reibungsverluste und exemplarbedingte Kennwerte berücksichtigt werden. Dies erfolgt vorzugsweise eine Tabelle 34 die teilweise mehrdimensional sind. Die Eingangsgrößen können dabei Strom i, Spannung u, Drehzahl dΛmech/dt und andere Größen sein. Temperaturabhängige Parameter (wie R1, R2, ΨL) können durch Messung einer Temperatur (beispielsweise mittels eines Sensors in der Ständerwicklung) nachgeführt werden. Die Erfassung der Temperatur (beispielsweise einer Läufertemperatur) kann entweder zweikanalig ausgeführt sein. Oder es erfolgt eine Plausibilisierung über Modelle oder andere Messstellen (beispielsweise mittels einer Kühlmitteltemperatur). Alternativ sind auch berührungslose Messverfahren, beispielsweise über einen Thermopile-Sensor, denkbar.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102006042038 B3 [0007]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • IEC61800-5-2 (CD) mit der Bezeichnung 'safely limited Torque' (SLT) [0005]

Claims (10)

  1. Verfahren (100) zum Ermitteln eines elektrischen Drehmoments (melek) einer elektrischen Maschine (ASM, SM), wobei das Verfahren (100) einen ersten Schritt (110) des Ermittelns eines elektrischen Drehmoments (melek) in einem ersten Drehzahlbereich (rωh) mittels eines ersten Algorithmus (ah) umfasst; dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren einen zweiten Schritt (120) des Ermittelns (120) des elektrischen Drehmoments (melek) in einem zweiten Drehzahlbereich (rωk) mittels eines zweiten Algorithmus (akASM, akSM) umfasst, der sich von dem ersten Algorithmus (ah) unterscheidet.
  2. Verfahren (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt (110) des Ermittelns des elektrischen Drehmoments (melek) in dem ersten Drehzahlbereich (rωh) ein Ermitteln eines Maschinen- und/oder Betriebsparameters (R2, Ψ) der elektrischen Maschine (AMS, SM) umfasst, wobei der in dem ersten Drehzahlbereich (rωh) ermittelte Maschinen- und/oder Betriebsparameter (R2, Ψ) zum Ermitteln des elektrischen Drehmoments (melek) in dem Schritt (120) des Ermittelns des elektrischen Drehmoments (melek) in dem zweiten Drehzahlbereich (rωk) verwendet wird.
  3. Verfahren (100) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Maschinen- und/oder Betriebsparameter (R2, Ψ) ein Läuferwiderstand (R2) ist oder dass der Maschinen- und/oder Betriebsparameter (R2, Ψ) ein magnetischer Flusswert (Ψ) ist.
  4. Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Obergrenze (rωkmax) des zweiten Drehzahlbereichs (rωk) nicht oder nur geringfügig höher ist als eine Untergrenze (rωhmin) des ersten Drehzahlbereichs (rωh).
  5. Verfahren (100) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Umschaltung zwischen dem ersten Algorithmus (ah) und dem zweiten Algorithmus (akASM, akSM) von einer sicher ermittelten Drehzahlinformation (dΛ/dt) abhängig ist.
  6. Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Algorithmus (akASM), der in dem zweiten (rωk) Drehzahlbereich verwendet wird, in Abhängigkeit von einem Maschinentyp (ASM, SM) aus mindestens zwei unterschiedlichen Algorithmen (akASM, akSM) ausgewählt wird.
  7. Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Algorithmus (ah), der in dem ersten (rωh) Drehzahlbereich verwendet wird, in Abhängigkeit von einem Maschinentyp (ASM, SM) aus mindestens zwei unterschiedlichen Algorithmen ausgewählt wird.
  8. Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Drehzahlbereich (rωh) zur Drehmomentermittlung eine mittels eines Drehzahlsensors sicher ermittelte Drehzahlinformation (dΛ/dt) verwendet wird und/oder dass im zweiten Drehzahlbereich (rωk) zur Drehmomentermittlung ein sicher erfasster Rotorlagewinkel (Λmech) verwendet wird.
  9. Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren auch einen Schritt zum Ermitteln eines mechanischen Drehmoments (mmech) der elektrischen Maschine (ASM, SM) umfasst, in welchem für den ersten (rωh) Drehzahlbereich ein Schleppmoment (mSchlepp) unter Berücksichtigung von mechanischen Verlusten und/oder unter Berücksichtigung von Eisenverlusten ermittelt wird, und/oder dass das Verfahren auch einen Schritt zum Ermitteln eines mechanischen Drehmoments (mmech) der elektrischen Maschine (ASM, SM) umfasst, in welchem für den zweiten (rωk) Drehzahlbereich ein Schleppmoment (mSchlepp) unter Berücksichtigung von mechanischen Verlusten und/oder unter Berücksichtigung von Eisenverlusten ermittelt wird.
  10. Vorrichtung zum Ermitteln eines elektrischen Drehmoments (melek) einer elektrischen Maschine (ASM, SM), dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung dazu vorbereitet ist, das elektrische Drehmoment (melek) der elektrischen Maschine (ASM, SM) mittels eines Verfahrens (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 zu ermitteln.
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