DE102013100452A1

DE102013100452A1 - Method for current sensor-less engine control of e.g. asynchronous machine for electrical power steering apparatus for motor car, involves considering temperature of corresponding output stage branches during calculation of signals

Info

Publication number: DE102013100452A1
Application number: DE201310100452
Authority: DE
Inventors: Gebhard Hudelmaier; Oliver Boser; Markus Heger
Original assignee: ZF Lenksysteme GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2013-01-17
Filing date: 2013-01-17
Publication date: 2014-07-31

Abstract

The method involves considering a temperature behavior of an output stage (707). A temperature of corresponding output stage branches is considered during calculation of PWM signals (704) for controlling the individual output stage branches. The PWM signals corresponding to reference-voltages (701, 702) of the branches are corrected based on the temperature by allocation of PWM correction corresponding to a voltage drop at an inner resistance i.e. equivalent loss resistance, of the corresponding output stage branches based on an instantaneous phase current of the corresponding branches.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren für den Betrieb einer elektrischen Maschine in einer Hilfs- oder Fremdkraftlenkung. The invention relates to a method for the operation of an electric machine in an auxiliary or external power steering.

Erläuterungen zum technischen Hintergrund der Erfindung: Explanations on the technical background of the invention:

Aus dem Stand der Technik sind Verfahren zur Ansteuerung von Drehfeldmaschinen wie beispielsweise Asynchronmaschinen (ASM) oder Permanentmagnet erregten Synchronmaschinen (PMSM) bekannt. Hierbei erfolgt beispielsweise die Motoransteuerung im rotorfeldorientierten d/q-Koordinatensystem. Bei dieser Motoransteuerung kann es sich beispielsweise um eine feldorientierte Regelung (FOR) handeln. Als eine Ausführungsform können bei einer FOR zur Motorstromregelung gemessene Phasenströme die ins rotorfeldorientierte d/q-Koordinatensystem transformiert werden zurückgekoppelt werden. Als eine weitere Ausführungsform können bei einer stromsensorlosen Motoransteuerung mit einer FOR simulierte Ströme, die auf Basis der am Motor anliegenden Spannungen berechnet werden, zur Motorstromregelung zurückgekoppelt werden. Weiter ist das Prinzip der stromsensorlosen Motoransteuerung unter Verwendung eines inversen Motormodells bekannt. 1 zeigt die prinzipielle Funktion einer Motoransteuerung unter Verwendung eines inversen Motormodells bei einer PMSM. Wesentliche Größen sind hierbei das Sollmoment M(ref) 101, u_sd(ref) 102 und u_sq(ref) 103 als Sollspannungen sowie θ als der Rotorlagewinkel 104 des Motors 105 und ω als Winkelgeschwindigkeit 106. Die PWM-Inverter 107 Soll-Spannungen 102 und 103 werden mit Hilfe eines „inversen Motormodells“ 108 direkt aus dem Sollmoment 101 berechnet. Dabei wird auch gegebenenfalls die erforderliche Feldschwächung realisiert. Es handelt sich also um eine Stromsteuerung. Es sind keine Stromregelschleifen vorhanden. Diese beschriebenen Motoransteuerungen haben die Gemeinsamkeit das die eigentliche Motorstromregelung bzw. Motorstromsteuerung im rotorfeldorientierten d/q-Koordinatensystem erfolgt. Die Motorstromregelung bzw. Motorstromsteuerung bestimmt dabei die an den Motor anzulegende erforderlichen Spannungen in rotorfeldorientierten Koordinaten. Diese an den Motor anzulegende erforderlichen Spannungen aus dem rotorfeldorientierten d/q-Koordinatensystem werden dann mit Hilfe des Rotorlagewinkel in ein statorfestes Koordinatensystem transformiert und die entsprechenden PWM-Signale zur Ansteuerung der Endstufe berechnet. Alternativ können auch die erforderlichen PWM-Signale zur Ansteuerung der Endstufe direkt aus dem rotorfeldorientierten d/q-Koordinatensystem mit Hilfe des Rotorlagewinkels berechnet werden. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel zur Ermittlung der PWM-Signale zur Ansteuerung der Endstufe entsprechend den an den Motor anzulegenden erforderlichen Spannungen für eine dreiphasige Maschine. Der PWM Berechnung ist die eigentliche Stromregelung zum Beispiel bei einer FOR oder die eigentliche Stromsteuerung zum Beispiel bei einer stromsensorlosen Motoransteuerung unter Verwendung eines inversen Motormodells vorgeschaltet. Die Ausgangsgrößen dieser Stromregelung oder Stromsteuerung sind die Sollspannungen u_sd(ref) 201 und u_sq(ref) 202 im rotorfeldorientierten d/q-Koordinatensystem mit denen die Maschine angesteuert werden soll. Im Block PWM Berechnung 203 werden entsprechend den Sollspannungen u_sd(ref) 201 und u_sq(ref) 202 unter Verwendung des Rotorlagewinkels θ 210 der elektrischen Maschine 209 und der Zwischenkreisspannung U_ZK 211 die PWM-Signale 204 für die einzelnen Phasen zur Ansteuerung der elektrischen Maschine ermittelt. Aus diesen PWM-Signalen 204 werden im Block Ermittlung Endstufenansteuersignale 205 die Ansteuersignale 206 für die jeweiligen Leistungsschalter der Endstufe 207 ermittelt. Die Endstufe 207 ist über die Phasenanschlüsse 208 mit der elektrischen Maschine 209 verbunden. From the prior art methods for controlling induction machines such as asynchronous machines (ASM) or permanent magnet excited synchronous machines (PMSM) are known. In this case, for example, the motor control takes place in the rotor field-oriented d / q coordinate system. This motor control can be, for example, a field-oriented control (FOR). As an embodiment, phase currents measured in a FOR motor current control that are transformed into the rotor field-oriented d / q coordinate system can be fed back. As a further embodiment, in a current sensorless motor drive with a FOR simulated currents, which are calculated on the basis of the voltages applied to the motor, can be fed back to the motor current control. Further, the principle of current sensorless motor drive using an inverse motor model is known. 1 shows the principal function of a motor drive using an inverse motor model in a PMSM. Essential variables here are the desired torque M (ref) 101 , u _sd (ref) 102 and u _sq (ref) 103 as setpoint voltages and θ as the rotor position angle 104 of the motor 105 and ω as angular velocity 106 , The PWM inverters 107 Target voltages 102 and 103 become with the help of an "inverse engine model" 108 directly from the nominal torque 101 calculated. In this case, if necessary, the required field weakening is realized. So it is a power control. There are no current loop loops available. These described motor drives have the common feature that the actual motor current control or motor current control takes place in the rotor field-oriented d / q coordinate system. The motor current control or motor current control determines the voltage to be applied to the motor in rotor-field-oriented coordinates. These required voltages to be applied to the motor from the rotor field-oriented d / q coordinate system are then transformed by the rotor position angle into a stator-fixed coordinate system and the corresponding PWM signals are calculated to control the output stage. Alternatively, the required PWM signals for controlling the output stage can also be calculated directly from the rotor field-oriented d / q coordinate system with the aid of the rotor position angle. 2 shows an embodiment for determining the PWM signals to drive the power amplifier according to the voltage to be applied to the motor required voltages for a three-phase machine. The PWM calculation is the actual current regulation, for example in the case of a FOR or the actual current control, for example in the case of a current sensorless motor control using an inverse motor model. The output variables of this current regulation or current control are the setpoint voltages u _sd (ref) 201 and u _sq (ref) 202 in the rotor field-oriented d / q coordinate system with which the machine is to be controlled. In the block PWM calculation 203 be according to the setpoint voltages u _sd (ref) 201 and u _sq (ref) 202 using the rotor attitude angle θ 210 the electric machine 209 and the intermediate circuit _voltage U _ZK 211 the PWM signals 204 determined for the individual phases for controlling the electrical machine. From these PWM signals 204 are determined in the block determination power stage control signals 205 the drive signals 206 for the respective circuit breaker of the power amplifier 207 determined. The final stage 207 is about the phase connections 208 with the electric machine 209 connected.

Die Motorstromregelung bzw. Motorstromsteuerung im rotorfeldorientierten d/q-Koordinatensystem basiert dabei auf einem einsträngigen Ersatzschaltbild der elektrischen Maschine. 3 zeigt dies beispielsweise für eine PMSM. Das Ersatzschaltbild besteht aus der induzierten Spannung u_i,S 304 die auch als Gegen-EMK bezeichnet wird sowie aus dem Strangwiderstand R_S 301 und der Stranginduktivität L_S 303. Die Statorspannung u_S 305 ist die sich an einem Strang der elektrischen Maschine ergebende Spannung beim Ansteuern der elektrischen Maschine über deren Phasenanschlüsse durch die Endstufe. Der Strom i_S 302 ist der dabei fliesende Phasenstrom. The motor current control or motor current control in the rotor field-oriented d / q coordinate system is based on a single-circuit equivalent circuit diagram of the electrical machine. 3 shows this for example for a PMSM. The equivalent circuit consists of the induced voltage u _{i, S} 304 which is also referred to as counter-EMF and from the strand resistance R _S 301 and the strand inductance L _S 303 , The stator voltage u _S 305 is the resulting at a strand of the electric machine voltage when driving the electric machine through the phase connections through the power amplifier. The current i _S 302 is the flowing phase current.

Um dieses Verfahren zu verwenden ist es wichtig das alle Phasen der Maschine bezüglich der Werte ihrer Parameter, wie zum Beispiel des Strangwiderstand, der Stranginduktivität und der Gegen-EMK im Falle der PMSM, möglichst gering von einander abweichen damit das einsträngige Ersatzschaltbild alle Phasen möglichst gut repräsentiert. Treten Unterschiede in den Phasen bezüglich der Werte ihrer Parameter auf repräsentiert das einsträngige Ersatzschaltbild nicht alle Phasen gleichermaßen und es kommt zu Drehmomentwelligkeiten bei der Ansteuerung der Maschine welche sich beispielsweise beim Einsatz der Maschine in einer elektrischen Servolenkung störend auswirken. In order to use this method, it is important that all phases of the machine with respect to the values of their parameters, such as the strand resistance, the strand inductance and the back EMF in the case of PMSM differ as little as possible so that the single-ended equivalent circuit all phases as well as possible represents. If differences occur in the phases with regard to the values of their parameters, the single-circuit equivalent circuit diagram does not represent all phases equally and there are torque ripples in the control of the machine which, for example, interfere with the use of the machine in an electric power steering system.

Die elektrische Maschine lässt sich üblicherweise so fertigen, dass die Unterschiede zwischen den Phasen ausreichend klein sind um das einsträngige Ersatzschaltbild repräsentativ für alle Phasen verwenden zu können ohne das störende Drehmomentwelligkeiten bei der Ansteuerung auftreten. Weiter ist bei der Maschine die thermische Kopplung zwischen den Phasen und die thermische Zeitkonstante des Motors groß genug, dass bei den meisten Anwendungen von einer gleichmäßigen Erwärmung der Wicklung ausgegangen werden kann. In diesem Fall ändern sich die Werte der temperaturabhängigen Parameter der einzelnen Phasen gleichmäßig wodurch dies auch mit einem einsträngigen Ersatzschaltbild durch eine Temperaturabhängigkeit der entsprechenden Parameterwerte berücksichtigt werden kann. The electrical machine can usually be made so that the differences between the phases are sufficiently small to be able to use the single-ended equivalent circuit representative of all phases without disturbing torque ripples occurring during the control. Next is the thermal coupling with the machine between the phases and the thermal time constant of the motor large enough that in most applications of a uniform heating of the winding can be assumed. In this case, the values of the temperature-dependent parameters of the individual phases change uniformly, whereby this can also be taken into account with a single-circuit equivalent circuit diagram by a temperature dependence of the corresponding parameter values.

In bevorzugter Weise wird die Maschine dreiphasig mit drei Wicklungssträngen ausgeführt. 4 zeigt das Schaltbild einer dreiphasigen Brücke 401 als Endstufe einer Leistungselektronik mit der eine solche Maschine angesteuert werden kann. Die dreiphasige Brücke 401 besteht aus drei Halbbrücken die jeweils aus einem unteren Schalter 402 und einem oberen Schalter 410 besteht denen Freilaufdioden 403 parallel geschaltet sind. Als Schalter können elektronische Leistungsschalter wie beispielweise IGBTs oder MOSFETs verwendet werden. Im Fall von MOSFETs sind die dargestellten parallelen Dioden 403 bereits im MOSFET enthalten. Diese Halbbrücken werden auch, gegebenenfalls noch mit der realisierten Phasenstrommessung, als Endstufenzweige bezeichnet. Zwischen dem oberen Schalter 410 und dem unteren Schalter 402 befindet sich der Mittenabgriff der Halbbrücke. Die Mittenabgriffe der Halbbrücken sind mit den Phasenanschlüssen 408 der elektrischen Maschine 407 verbunden in denen die Phasenströme 409 fließen. Die oberen Anschlüsse der Halbbrücken sind mit der Zwischenkreisspannung U_ZK 404 und die unteren Anschlüsse der Halbbrücken mit dem Bezugspotential 0V 405 der Zwischenkreisspannung verbunden. Zwischen der Zwischenkreisspannung U_ZK 404 und der Bezugspotential 0V 405 der Zwischenkreisspannung befindet sich zur Stromglättung ein Zwischenkreiskondensator 406. Preferably, the machine is three-phase with three winding strands executed. 4 shows the circuit diagram of a three-phase bridge 401 as the power amplifier of a power electronics with which such a machine can be controlled. The three-phase bridge 401 consists of three half-bridges each consisting of a lower switch 402 and an upper switch 410 consists of those freewheeling diodes 403 are connected in parallel. As a switch, electronic circuit breakers such as IGBTs or MOSFETs can be used. In the case of MOSFETs, the illustrated parallel diodes 403 already included in the MOSFET. These half-bridges are also referred to as final stage branches, possibly even with the realized phase current measurement. Between the upper switch 410 and the lower switch 402 is the center tap of the half bridge. The center taps of the half bridges are with the phase terminals 408 the electric machine 407 connected in which the phase currents 409 flow. The upper terminals of the half bridges are connected to the intermediate circuit voltage U _ZK 404 and the lower terminals of the half-bridges with the reference potential 0V 405 connected to the DC link voltage. Between the intermediate circuit _voltage U _ZK 404 and the reference potential 0V 405 the DC link voltage is a DC link capacitor for current smoothing 406 ,

In der Leistungselektronik treten Verluste wie beispielsweise die Durchlassverluste der Schalter, die Schaltverluste, die Leitendverluste der Dioden sowie die Verluste in den Verbindungsleitungen der Leistungselektronik auf. Diese Verluste lassen sich beispielsweise den jeweiligen Endstufenzweigen als äquivalente Verlustwiderstände zuordnen. Die äquivalenten Verlustwiderstände stellen den Innenwiderstand der jeweiligen Endstufenzweige der Leistungselektronik dar. 5 zeigt ein entsprechendes Ersatzschaltbild einer dreiphasigen Endstufe. Das Ersatzschaltbild besteht aus einer Ersatzspannungsquelle für jeden Endstufenzweig. Jede dieser Ersatzspannungsquellen besteht aus einer Spannungsquelle 501 und dem Innenwiderstand 502 des jeweiligen Endstufenzweiges. Am Ausgang der Endstufe 503 werden die Phasen der elektrischen Maschine angeschlossen. In power electronics, losses such as the forward losses of the switches, the switching losses, the line losses of the diodes and the losses in the connection lines of the power electronics occur. For example, these losses can be assigned to the respective final stage branches as equivalent loss resistances. The equivalent loss resistances represent the internal resistance of the respective final stage branches of the power electronics. 5 shows a corresponding equivalent circuit diagram of a three-phase power amplifier. The equivalent circuit consists of a spare voltage source for each final stage branch. Each of these backup power sources consists of a voltage source 501 and the internal resistance 502 of the respective final stage branch. At the output of the power amplifier 503 The phases of the electric machine are connected.

Nach dem Stand der Technik wird der Innenwiderstand der jeweiligen Endstufenzweige bei der Motoransteuerung beispielweise dadurch berücksichtigt indem der Innenwiderstand des jeweiligen Endstufenzweiges mit dem jeweiligen Strangwiderstand der Phasen der Maschine zu einem jeweiligen Gesamtstrangwiderstand der Phasen addiert wird. Dieser Gesamtstrangwiderstand wird entsprechend als Gesamtstrangwiderstand im einsträngigen Ersatzschaltbild bei der Motoransteuerung berücksichtigt. 6 zeigt dies zum Beispiel für eine PMSM. Das Ersatzschaltbild besteht aus der induzierten Spannung u_i,S 604 die auch als Gegen-EMK bezeichnet wird sowie aus dem Gesamtstrangwiderstand R_S,g 601 und der Stranginduktivität L_S 603. Die Statorspannung u_S 605 ist die sich an einem Strang der elektrischen Maschine ergebende Spannung beim Ansteuern der elektrischen Maschine über deren Phasenanschlüsse durch die Endstufe. Der Strom i_S 602 ist der dabei fliesende Phasenstrom. Bei gleichmäßiger Erwärmung der Leistungselektronik kann dabei die Erwärmung der Leistungselektronik durch einen angepassten Temperaturkoeffizienten des Gesamtstrangwiderstandes berücksichtigt werden. According to the prior art, the internal resistance of the respective end stage branches in the motor control, for example, taken into account by the internal resistance of each end stage branch is added to the respective strand resistance of the phases of the machine to a respective total strand resistance of the phases. This total string resistance is taken into account as total string resistance in the single-string equivalent circuit diagram in the motor control. 6 shows this for example for a PMSM. The equivalent circuit consists of the induced voltage u _{i, S} 604 which is also referred to as counter-EMF and from the total strand resistance R _{S, g} 601 and the strand inductance L _S 603 , The stator voltage u _S 605 is the resulting at a strand of the electric machine voltage when driving the electric machine through the phase connections through the power amplifier. The current i _S 602 is the flowing phase current. With even heating of the power electronics, the heating of the power electronics can be taken into account by means of an adapted temperature coefficient of the overall line resistance.

Erwärmen sich die Endstufenzweige der Leistungselektronik nicht gleichmäßig treten aufgrund des thermischen Verhaltens unterschiedliche Innenwiderstände der Endstufenzweige auf. Die unterschiedliche Erwärmung der Endstufenzweige kann beispielsweise durch unterschiedliche Strombelastungen der einzelnen Endstufenzweige und kleinen thermischen Zeitkonstanten der elektronischen Leistungsschalter verursacht werden. Diese unterschiedlichen Strombelastungen der Endstufenzweige treten bei einer elektrischen Servolenkung auf wenn beispielweise unter hoher Belastung langsam gelenkt wird oder das Lenkrad gehalten wird wie es beim Lenken in Richtung Endanschlag oder beim Halten des Lenkrades im Endanschlag der Lenkung der Fall ist. Bei Verwendung von beispielsweise einer PMSM bei der Servolenkung dreht sich die Maschine dabei langsam oder bleibt stehen. Dabei fließen in den jeweiligen Phasen der Maschine über eine relativ lange Zeit, im Vergleich mit der thermischen Zeitkonstante der elektronischen Leistungsschalter, unterschiedlich hohe Ströme. Dies führt zu einer unterschiedlichen Strombelastung der einzelnen Endstufenzweige. Durch die unterschiedlichen Innenwiderstände der Endstufenzweige unterscheiden sind auch die Gesamtstrangwiderstände der jeweiligen Phasen. Die Gesamtstrangwiderstände weichen damit teilweise auch vom Gesamtstrangwiderstand des einsträngigen Ersatzschaltbildes für die Motoransteuerung ab. Dies ist auch der Fall wenn beispielsweise der Gesamtstangwiderstand des einsträngigen Ersatzschaltbildes mit einer Temperatur thermisch nachgeführt wird, da die Endstufenzweige unterschiedliche Temperaturen aufweisen. If the final stage branches of the power electronics do not heat up uniformly, different internal resistances of the final stage branches occur due to the thermal behavior. The different heating of the final stage branches can be caused, for example, by different current loads of the individual final stage branches and small thermal time constants of the electronic circuit breakers. These different current loads of Endstufenzweige occur in an electric power steering when, for example, slowly steered under high load or the steering wheel is held as it is when steering towards the end stop or when holding the steering wheel in the end stop of the steering. When using, for example, a PMSM in the power steering, the machine rotates slowly or stops. In the process, different currents flow in the respective phases of the machine over a relatively long time compared with the thermal time constant of the electronic circuit breakers. This leads to a different current load of the individual final stage branches. Due to the different internal resistances of the final stage branches, the total phase resistances of the respective phases are also different. The total string resistances thus deviate in part from the total string resistance of the single-string equivalent circuit diagram for the motor control. This is also the case if, for example, the total stator resistance of the single-circuit equivalent circuit diagram is thermally tracked with a temperature, since the final stage branches have different temperatures.

Diese unterschiedlichen Gesamtstrangwiderstände und deren Abweichung vom Gesamtstrangwiderstand des einsträngigen Ersatzschaltbildes führen zu Fehldrehmomenten bzw. Drehmomentschwankungen. Wird eine solche Motoransteuerung z.B. zur Ansteuerung des Motors einer elektrischen Servolenkung eingesetzt sind diese Fehldrehmomente bzw. Drehmomentschwankungen störend oder nicht akzeptabel. These different total string resistances and their deviation from the total string resistance of the single-string equivalent circuit lead to incorrect torques or torque fluctuations. If such a motor control used, for example, to control the motor of an electric power steering these misalignments or torque fluctuations are disturbing or unacceptable.

Aufgabe der Erfindung: Object of the invention:

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zur Motoransteuerung vorzuschlagen. The object of the invention is to propose a method for motor control which is improved over the prior art.

Lösung der Aufgabe: Solution of the task:

Die Erfindung sieht ein Verfahren zur Ansteuerung einer elektrischen Maschine vor, bei dem ein Temperaturverhalten einer Endstufe berücksichtigt wird, wobei bei der Berechnung von PWM-Signalen zur Ansteuerung der einzelnen Endstufenzweige eine Temperatur des entsprechenden Endstufezweiges berücksichtigt wird. The invention provides a method for controlling an electrical machine, in which a temperature behavior of an output stage is taken into account, wherein a temperature of the corresponding output stage branch is taken into account in the calculation of PWM signals for controlling the individual end stage branches.

Die PWM Signale entsprechend der Soll-Spannungen der einzelnen Endstufenzweige werden temperaturabhängig korrigiert. The PWM signals corresponding to the nominal voltages of the individual final stage branches are corrected as a function of the temperature.

Bei der Korrektur des PWM-Signals zur Ansteuerung des einzelnen Endstufenzweiges wird durch Verrechnung einer PWM-Korrektur entsprechend des Spannungsabfalls an dem Innenwiderstand des entsprechenden Endstufenzweiges auf Grundlage des momentanen Phasenstromes des entsprechenden Endstufenzweiges der Innenwiderstand des entsprechenden Endstufenzweiges mit der Temperatur des entsprechenden Endstufenzweiges thermisch nachgeführt Dabei handelt es sich bei dem Innenwiderstand des entsprechenden Endstufenzweiges um den äquivalenten Verlustwiderstand des Endstufenzweiges. In the correction of the PWM signal for driving the individual end stage branch, the internal resistance of the corresponding end stage branch is thermally tracked by offsetting a PWM correction corresponding to the voltage drop across the internal resistance of the corresponding final stage branch based on the instantaneous phase current of the corresponding final stage branch If the internal resistance of the corresponding end stage branch is the equivalent loss resistance of the final stage branch.

In vorteilhafter Weise wird das Verfahren bei einer Drehstrommaschine mit drei Phasen oder einer PMSM mit vorzugsweise drei Phasen angewendet. Advantageously, the method is applied to a three-phase machine or a PMSM preferably having three phases.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform gemäß der Erfindung handelt es sich bei der Ansteuerung der elektrischen Maschine um eine stromsensorlose Motoransteuerung unter Verwendung eines inversen Motormodells. In a further advantageous embodiment according to the invention, the control of the electric machine is a current sensorless motor drive using an inverse motor model.

Von Weiteren Vorteil ist es, dass die momentanen Phasenströme aus intern, im inversen Motormodell vorhanden Ströme, die in rotorfeldorientierten Koordinaten vorliegen, berechnet werden. Another advantage is that the instantaneous phase currents are calculated from internally currents present in rotor-field-oriented coordinates in the inverse motor model.

Ein weitere davon unabhängige Lösungsvariante sieht ein Verfahren zur Ansteuerung einer elektrischen Maschine vor, bei dem ein Temperaturverhalten der Strangwiderstände der Maschine berücksichtigt wird und bei der Berechnung von PWM-Signalen zur Ansteuerung der einzelnen Endstufenzweige die Temperatur des entsprechenden dem jeweiligen Endstufenzweig zugeordneten Strangwiderstandes berücksichtigt wird. Another variant of this independent solution provides a method for controlling an electrical machine, in which a temperature behavior of the string resistances of the machine is taken into account and in the calculation of PWM signals for controlling the individual Endstufenzweige the temperature of the corresponding endstufenzweig associated strand resistance is taken into account.

In vorteilhafter Weise wird diese zweite Lösungsvariante in Verbindung mit einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 kombiniert angewendet, wobei das korrigierte PWM-Signal zusätzlich eine Korrekturanteil zur Korrektur des jeweiligen temperaturabhängigen Strangwiderstands aufweist. Advantageously, this second solution variant is used in combination with a method according to one of claims 1 to 10 combined, wherein the corrected PWM signal additionally comprises a correction component for correcting the respective temperature-dependent strand resistance.

Beide vorgestellten Lösungsvarianten werden insbesondere bei der Ansteuerung von Elektromotoren einer elektrischen Servolenkung angewendet. Both solution variants presented are used in particular in the control of electric motors of an electric power steering.

Der Lösung der Aufgabe der Erfindung liegt die Idee zugrunde die Innenwiderstände der Endstufenzweige nicht mit dem Strangwiderstand der Maschine zum Gesamtstrangwiderstand zu addieren. Die Berücksichtigung der Spannungsabfälle an den temperaturabhängigen Innenwiderständen der einzelnen Endstufenzweige erfolgt für jeden Endstufenzweig einzeln. Die Spannungsabfälle an den Innenwiderständen der jeweiligen Endstufenzweige werden durch eine Korrektur der PWM-Signale bei der PWM-Berechnung der einzelnen Phasen berücksichtigt. Hierbei können dann die unterschiedlichen Innenwiderstände der Endstufenzweige aufgrund der unterschiedlichen Temperaturen der Endstufenzweige berücksichtigt werden. Die erforderlichen Temperaturen der jeweiligen Endstufenzweige können auf unterschiedlichste Weise ermittelt werden. Die Temperaturen können beispielsweise mit Temperatursensoren die direkt in der Nähe der Leistungsschalter der Endstufenzweige angebracht sind gemessen werden. Weiter besteht beispielsweise die Möglichkeit die inneren Temperaturen der Leistungsschalter über Modelle zu berechnen oder durch Beobachter zu ermitteln und die mittlere Temperatur der zwei Leistungsschalter der jeweiligen Endstufenzweige als Temperatur des jeweiligen Endstufenzweiges zu verwenden. The solution of the object of the invention is based on the idea not to add the internal resistance of the end stage branches with the strand resistance of the machine to the total string resistance. The consideration of the voltage drops in the temperature-dependent internal resistances of the individual final stage branches takes place individually for each final stage branch. The voltage drops at the internal resistances of the respective final stage branches are taken into account by a correction of the PWM signals during the PWM calculation of the individual phases. In this case, the different internal resistances of the final stage branches can be taken into account due to the different temperatures of the final stage branches. The required temperatures of the respective final stage branches can be determined in many different ways. The temperatures can be measured, for example, with temperature sensors mounted directly near the circuit breakers of the final stage legs. Furthermore, it is possible, for example, to calculate the internal temperatures of the circuit breakers via models or to determine them by observers and to use the average temperature of the two power switches of the respective final stage branches as the temperature of the respective final stage branch.

Die Berücksichtigung der temperaturabhängigen Innenwiderstände der Endstufenzweige erfolgt durch Ermittlung einer PWM-Korrektur für jede Phase in Abhängigkeit des Spannungsfalls an dem Innenwiderstand des Endstufenzweiges der jeweiligen Phase. In bevorzugter Weise erfolgt die Ermittlung der PWM-Korrektur der jeweiligen Phase durch Berechung entsprechend der Gleichung:

Mit:

x: = Nummer der Phase (Beispielsweise 1, 2 und 3 bei einer dreiphasigen Maschine)
KPWM_x: = PWM-Korrektur der jeweiligen Phasen
R_i,PCU,x: = Innenwiderstand des Endstufenzweiges der jeweiligen Phase
i_x: = Momentanwert des Phasenstromes der jeweiligen Phase
U_ZK: = aktuelle Zwischenkreisspannung der Endstufe

The consideration of the temperature-dependent internal resistances of the final stage branches takes place by determining a PWM correction for each phase as a function of the voltage drop across the internal resistance of the final stage branch of the respective phase. In a preferred manner, the determination of the PWM correction of the respective phase takes place by calculation in accordance with the equation:

With:

x: = Number of the phase (for example 1, 2 and 3 on a three-phase machine)
KPWM _x: = PWM correction of the respective phases
R _{i, PCU, x}: = Internal resistance of the final stage branch of the respective phase
i _x: = Instantaneous value of the phase current of the respective phase
U _ZK: = current DC link voltage of the output stage

Beim Phasenstrom der jeweiligen Phase handelt es sich um den Strom im Mittenabgriff der Halbbrücke der mit dem jeweiligen Phasenanschluss der elektrischen Maschine verbunden ist. Der Phasenstrom ist positiv wenn er aus dem Mittenabgriff der Halbbrücke zur elektrischen Maschine hin fließt. The phase current of the respective phase is the current in the center tap of the half-bridge which is connected to the respective phase connection of the electrical machine. The phase current is positive when it flows from the center tap of the half-bridge to the electric machine.

Der bei der Ermittlung der PWM-Korrektur verwendete Innenwiderstand des jeweiligen Endstufenzweiges wird dabei in Abhängigkeit der Temperatur des Endstufenzweiges nachgeführt. In bevorzugter Weise erfolgt die Ermittlung des temperaturabhängigen Innenwiderstandes des jeweiligen Endstufenzweiges durch Berechnung entsprechend der Formel: R_i,PCU,x = R_i,PCU,Ref,x·(1 + α_x·(Theta_x – Theta_Ref,x)) Mit:

x: = Nummer der Phase (Beispielsweise 1, 2 und 3 bei einer dreiphasigen Maschine)
R_i,PCU,x: = Innenwiderstand des Endstufenzweiges der jeweiligen Phase bei der Temperatur Theta_x
R_i,PCU,Ref,x: = Referenzinnenwiderstand des Endstufenzweiges der jeweiligen Phase für die Referenztemperatur Theta_Ref,x
α_x: = Temperaturbeiwert des Innenwiderstandes des jeweiligen Endstufenzweig
Theta_x: = Aktuelle Temperatur des Endstufenzweiges
Theta_Ref,x: = Temperatur für welche der Referenzinnenwiderstand R_i,PCU,Ref,x gilt

The internal resistance of the respective output stage branch used in the determination of the PWM correction is tracked as a function of the temperature of the final stage branch. Preferably, the determination of the temperature-dependent internal resistance of the respective end stage branch is carried out by calculation according to the formula:

R _{i, PCU, x} = R _{i, PCU, Ref, x} * (1 + α _x * (theta _x - theta _{Ref, x} ))

With:

x: = Number of the phase (for example 1, 2 and 3 on a three-phase machine)
R _{i, PCU, x}: = Internal resistance of the final stage branch of the respective phase at the temperature theta _x
R _{i, PCU, Ref, x}: = Reference internal resistance of the final stage branch of the respective phase for the reference temperature Theta _{Ref, x}
α _x: = Temperature coefficient of the internal resistance of the respective final stage branch
Theta _x: = Current temperature of the final stage branch
Theta _{Ref, x}: = Temperature for which the reference _internal resistance R _{i, PCU, Ref, x} applies

Alternativ können Kennlinien mit dem Innenwiderstand des jeweiligen Endstufenzweiges in Abhängigkeit der Temperatur des jeweiligen Endstufenzweiges verwendet werden. Alternatively, characteristic curves can be used with the internal resistance of the respective final stage branch as a function of the temperature of the respective final stage branch.

Mit der PWM-Korrektur der jeweiligen Phase wird dann die korrigierte PWM der jeweiligen Phasen ermittelt die dann von der Endstufe gestellt wird. In bevorzugter Weise erfolgt die Berechnung der korrigierten PWM der jeweiligen Phase entsprechend der Formel: PWM_x,K = PWM_x + KPWM_x Mit:

x: = Nummer der Phase (Beispielsweise 1, 2 und 3 bei einer dreiphasigen Maschine)
PWM_x,K: = Korrigiertes PWM-Signal der jeweiligen Phase
PWM_x: = PWM-Signal entsprechend der am Motor anzulegenden Spannung
KPWM_x: = PWM-Korrektur der jeweiligen Phasen

With the PWM correction of the respective phase then the corrected PWM of the respective phases is determined which is then provided by the power amplifier. Preferably, the calculation of the corrected PWM of the respective phase takes place according to the formula:

PWM _{x, K} = PWM _x + KPWM _x

With:

x: = Number of the phase (for example 1, 2 and 3 on a three-phase machine)
PWM _{x, K}: = Corrected PWM signal of the respective phase
PWM _x: = PWM signal according to the voltage to be applied to the motor
KPWM _x: = PWM correction of the respective phases

Gegebenenfalls ist noch anschließend eine Begrenzung des jeweiligen korrigierten PWM Signals auf die maximal und minimal von der Endstufe erzeugbaren PWM erforderlich. If necessary, a limitation of the respective corrected PWM signal to the maximum and minimum PWM that can be generated by the output stage is required subsequently.

Der Momentanwert des Phasenstromes der jeweiligen Phase lässt sich je nach Motoransteuerverfahren auf unterschiedliche Weise ermitteln. Es können zum Beispiel dazu:

– gemessener Phasenströme bei Ansteuerverfahren mit einer FOR mit Strommessung, oder
– simulierter Phasenströme, die aus simulierten Motorströmen in feldorientierten Koordinaten berechnet werden beispielsweise bei stromsensorlosen Ansteuerverfahren mit einer FOR mit Stromsimulator, oder
– berechnete Phasenströme, die aus intern in einem inversen Motormodell vorhandenen Motorströmen, die in feldorientierten Koordinaten vorliegen, berechnet werden beispielsweise bei stromsensorlosen Ansteuerverfahren mit einem inversen Motormodell verwendet werden.

The instantaneous value of the phase current of the respective phase can be determined differently depending on the motor drive method. It can for example:

- Measured phase currents in driving method with a FOR with current measurement, or
Simulated phase currents calculated from simulated motor currents in field-oriented coordinates, for example in current sensorless drive methods with a FOR with current simulator, or
Calculated phase currents calculated from motor currents internally present in an inverse motor model, which are present in field-oriented coordinates, are used, for example, in current sensorless drive methods with an inverse motor model.

Die intern in einem inversen Motormodell vorhanden Motorströme in feldorientierten Koordinaten können zum Beispiel mit einer bestimmten Dynamik eingestellte Motorströme in feldorientierten d/q-Koordinaten sein. Diese Ströme werden mit den bekannten Transformationen in das statorfeste α/β-Koordinatensystem und von dort in die Phasenströme beispielsweise eines drei Phasensystems umgerechnet. Die Umrechnung der Motorströme aus dem feldorientierten d/q-Koordinatensystem kann auch direkt in die Phasenströme beispielsweise eines drei Phasensystems erfolgen. The motor currents in field-oriented coordinates which are present internally in an inverse motor model can be, for example, motor currents set in a field-oriented d / q coordinates with a certain dynamic range. These currents are transformed with the known transformations into the stator-fixed α / β-coordinate system and from there into the phase currents converted, for example, a three-phase system. The conversion of the motor currents from the field-oriented d / q coordinate system can also be done directly in the phase currents of, for example, a three-phase system.

Zusammenfassend sieht die erste Lösungsvariante der Erfindung vor, dass ein Temperaturverhalten der Endstufe berücksichtigt wird, wobei bei der Berechnung von PWM-Signalen zur Ansteuerung der einzelnen Endstufenzweige eine Temperatur des entsprechenden Endstufezweiges berücksichtigt wird, wobei die PWM Signale entsprechend der Soll-Spannungen der einzelnen Endstufenzweige temperaturabhängig korrigiert werden. Bei der Korrektur des PWM-Signals zur Ansteuerung des einzelnen Endstufenzweiges wird durch Verrechnung einer PWM-Korrektur entsprechend des Spannungsabfalls an dem Innenwiderstand des entsprechenden Endstufenzweiges auf Grundlage des momentanen Phasenstromes des entsprechenden Endstufenzweiges der Innenwiderstand des entsprechenden Endstufenzweiges mit der Temperatur des entsprechenden Endstufenzweiges thermisch nachgeführt In summary, the first variant of the invention provides that a temperature behavior of the output stage is taken into account, wherein a temperature of the corresponding output stage branch is taken into account in the calculation of PWM signals for controlling the individual end stage branches, the PWM signals corresponding to the setpoint voltages of the individual end stage branches temperature-dependent be corrected. In the correction of the PWM signal for driving the individual end stage branch, the internal resistance of the corresponding end stage branch is thermally tracked by offsetting a PWM correction corresponding to the voltage drop across the internal resistance of the corresponding final stage branch based on the instantaneous phase current of the corresponding final stage branch

Hierzu nachfolgendes Ausführungsbeispiel For this purpose, the following embodiment

7 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit einer dreiphasigen PMSM. Die PWM Berechnung 712 besteht aus zwei Teilen. Diese sind der Block Basis PWM Berechnung 703 und der Block PWM Korrektur 713. Der Block Basis PWM Berechnung 703 entspricht dem Block PWM Berechnung 203 in 2. In diesem Block Basis PWM Berechnung 703 werden entsprechend den Sollspannungen u_sd(ref) 701 und u_sq(ref) 702 unter Verwendung des Rotorlagewinkels θ 710 der elektrischen Maschine 709 und der Zwischenkreisspannung U_ZK 711 die PWM-Signale 704 für die einzelnen Phasen zur Ansteuerung der elektrischen Maschine ermittelt. Anschließend daran werden dann im Block PWM Korrektur 713 die ermittelten PWM-Signal 704 der einzelnen Phasen entsprechend der oben beschriebenen Erfindung korrigiert. Es werden korrigierte PWM-Signale 720 für die einzelnen Phasen unter Berücksichtung des Momentanwertes des Phasenstromes der jeweiligen Phase i₁ 714, i₂ 715 und i₃ 716, der Zwischenkreisspannung U_ZK 711 und der aktuellen Temperatur des Endstufenzweiges der jeweiligen Phase Theta₁ 717, Theta₂ 718 und Theta₃ 719 ermittelt. Aus diesen korrigierten PWM-Signalen 720 werden im Block Ermittlung Endstufenansteuersignale 705 die Ansteuersignale 706 für die jeweiligen Leistungsschalter der Endstufe 707 ermittelt. Die Endstufe 707 ist über die Phasenanschlüsse 708 mit der elektrischen Maschine 709 verbunden. 7 shows an embodiment with a three-phase PMSM. The PWM calculation 712 consists of two parts. These are the block base PWM calculation 703 and the block PWM correction 713 , The block base PWM calculation 703 corresponds to the block PWM calculation 203 in 2 , In this block base PWM calculation 703 be according to the setpoint voltages u _sd (ref) 701 and u _sq (ref) 702 using the rotor attitude angle θ 710 the electric machine 709 and the intermediate circuit _voltage U _ZK 711 the PWM signals 704 determined for the individual phases for controlling the electrical machine. Subsequently, then in the block PWM correction 713 the detected PWM signal 704 the individual phases are corrected according to the invention described above. There will be corrected PWM signals 720 for the individual phases taking into account the instantaneous value of the phase current of the respective phase i ₁ 714 , i ₂ 715 and i ₃ 716 , the intermediate circuit _voltage U _ZK 711 and the current temperature of the final stage branch of the respective phase theta ₁ 717 , Theta ₂ 718 and theta ₃ 719 determined. From these corrected PWM signals 720 are determined in the block determination power stage control signals 705 the drive signals 706 for the respective circuit breaker of the power amplifier 707 determined. The final stage 707 is about the phase connections 708 with the electric machine 709 connected.

Aufgrund dieser Korrektur der PWM-Signale der einzelnen Phasen in Abhängigkeit der Temperatur der Endstufenzweige der jeweiligen Phasen treten keine Drehmomentwelligkeiten aufgrund der Temperaturdifferenzen der Endstufenzweige mehr auf. Die Ansteuerung einer elektrischen Maschine nach diesem Verfahren ist beim Einsatz der elektrischen Maschine in einer elektrischen Servolenkung von Vorteil da sich störende Drehmomentwelligkeiten und Geräusche dadurch reduzieren lassen. Due to this correction of the PWM signals of the individual phases as a function of the temperature of the end stage branches of the respective phases, no torque ripples occur due to the temperature differences of the final stage branches. The control of an electric machine according to this method is advantageous when using the electric machine in an electric power steering system because it can reduce disturbing torque ripples and noise.

Ist bei besonderen Anwendungen die thermische Kopplung zwischen den Wicklungen der Phasen der elektrischen Maschine und die thermische Zeitkonstante der elektrischen Maschine nicht groß genug um von einer gleichmäßigen Erwärmung der elektrischen Maschine ausgehen zu können, kann das oben beschriebene Prinzip gemäß einer weiteren Lösungsvariante der Aufgabenstellung auch auf die Strangwiderstände der elektrischen Maschine angewendet werden. If, in special applications, the thermal coupling between the windings of the phases of the electric machine and the thermal time constant of the electric machine is not large enough to start from a uniform heating of the electric machine, the principle described above according to another solution variant of the task also on the strand resistances of the electric machine are used.

Demnach werden gemäß der zweiten Lösungsvariante die Strangwiderstände entsprechend analog zu den in der ersten Lösungsvariante beschriebenen Verfahren bezüglich der Innenwiderstände der Endstufe betrachtet. Accordingly, according to the second variant of the solution, the strand resistances are considered analogously to the methods described in the first variant of the solution with regard to the internal resistances of the final stage.

Die Spannungsabfälle an den Strangwiderständen der jeweiligen Phasen werden dann durch eine Korrektur der PWM-Signale bei der PWM-Berechnung der einzelnen Phasen berücksichtigt. Hierbei können dann die unterschiedlichen Strangwiderstände der jeweiligen Phasen aufgrund der unterschiedlichen Temperaturen der jeweiligen Phasen berücksichtigt werden. The voltage drops at the phase resistances of the respective phases are then taken into account by a correction of the PWM signals in the PWM calculation of the individual phases. In this case, the different strand resistances of the respective phases due to the different temperatures of the respective phases can then be taken into account.

Insbesondere ist dies bei Betriebsbedingungen der Fall, bei denen sich die elektrische Maschine unter hoher Last langsam dreht oder still steht. In particular, this is the case under operating conditions in which the electric machine rotates slowly under high load or stands still.

Hierbei können sich aufgrund unterschiedlicher Erwärmung durch unterschiedliche Phasenströme die Werte der temperaturabhängigen Maschinenparameter wie beispielsweise die Strangwiderstände der einzelnen Phasen stark unterscheiden. Due to different heating by different phase currents, the values of the temperature-dependent machine parameters, such as, for example, the phase resistances of the individual phases, can differ greatly here.

Auch hier wird der aktuelle Strangwiderstand aufgrund seiner Temperatur ermittelt, indem die Temperatur gemessen oder mittels eines Modells geschätzt oder berechnet wird. Again, the current strand resistance is determined by its temperature by measuring or estimating or calculating the temperature using a model.

Beide vorgestellten Lösungsvarianten können sowohl unabhängig als auch oder in Kombination durchgeführt werden. Both solution variants presented can be carried out both independently and in combination.

Demnach kann also eine Korrektur zur Kompensation von thermisch verursachten Widerstandsänderungen in den Endstufenzeigen und/oder in den Strangwicklungen erfolgen. Accordingly, therefore, a correction for the compensation of thermally induced changes in resistance in the final stage displays and / or in the strand windings can take place.

Die vorgestellten beiden Lösungsvarianten beziehen sich unmittelbar auf ein zu stellendes PWM-Signal. Es ist jedoch auch möglich eine Stellgröße, die sich direkt oder indirekt auf das PWM-Signal auswirkt, zu beeinflussen, ohne dass der Schutzbereich vorliegender Erfindung verlassen wird. The two solution variants presented relate directly to a PWM signal to be set. However, it is also possible to have a manipulated variable that is directly or indirectly related to the PWM signal affects, without leaving the scope of the present invention.

Hierbei kommen insbesondere die Sollvorgaben für die einzelnen Phasenspannungen in Betracht. In particular, the setpoint specifications for the individual phase voltages come into consideration.

Bei beiden vorgestellten Lösungsvarianten erfolgt eine Ansteuerung des Motors ohne den störenden Einfluss auf das Drehmoment aufgrund von Temperaturunterschieden in den Endstufenzweigen der Endstufe bzw in den Strangwiderständen der elektrischen Maschine. Erfindungsgemäß werden die vorgeschlagenen Verfahren bei der Ansteuerung von Elektromotoren einer elektrischen Hilfs- oder Fremdkraftlenkung für ein Kraftfahrzeug angewendet werden. In both variants of the proposed solution, the motor is controlled without the disturbing influence on the torque due to temperature differences in the final stage branches of the output stage or in the string resistances of the electrical machine. According to the invention, the proposed methods will be used in the control of electric motors of an electric auxiliary or external power steering for a motor vehicle.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

101 101: Sollmoment M(ref) Desired torque M (ref)
102 102: Soll-Spannung in d-Richtung u_sd(ref) Target voltage in d-direction u _sd (ref)
103 103: Soll-Spannung in q-Richtung u_sq(ref) Target voltage in q-direction u _sq (ref)
104 104: Rotorlagewinkel θRotor position angle θ
105 105: Permanentmagnet erregte Synchronmaschine Permanent magnet excited synchronous machine
106 106: Winkelgeschwindigkeit ωAngular velocity ω
107 107: PWM-Inverter PWM inverter
108 108: Inverses Motormodell Inverse engine model
109 109: Element zur Berechnung der Winkelgeschwindigkeit aus dem Rotorlagewinkel Element for calculating the angular velocity from the rotor position angle
201 201: Soll-Spannung in d-Richtung u_sd(ref) Target voltage in d-direction u _sd (ref)
202 202: Soll-Spannung in q-Richtung u_sq(ref) Target voltage in q-direction u _sq (ref)
203 203: Berechnung der PWM-Signale der einzelnen Phasen entsprechend den SollspannungenCalculation of the PWM signals of the individual phases according to the setpoint voltages
204 204: PWM-Signale der einzelnen Phasen entsprechend den Sollspannungen PWM signals of the individual phases according to the setpoint voltages
205 205: Ermittlung der Endstufenansteuersignale, d.h. der Ansteuersignale der LeistungsschalterDetermining the Endstufeansteuersignale, i. the drive signals of the circuit breaker
206 206: Ansteuersignale der jeweiligen Leistungsschalter Control signals of the respective circuit breaker
207 207: Endstufe final stage
208 208: Phasenanschlüsse der elektrischen Maschine Phase connections of the electric machine
209 209: Permanentmagnet erregte Synchronmaschine Permanent magnet excited synchronous machine
210 210: Rotorlagewinkel θRotor position angle θ
211 211: Zwischenkreisspannung U_ZK DC link _voltage U _ZK
301 301: Strangwiderstand R_S des einsträngigen Ersatzschaltbildes einer PMSM Line resistance R _{S of} the single-circuit equivalent circuit diagram of a PMSM
302 302: Phasenstrom i_S Phase current i _S
303 303: Stranginduktivität L_S des einsträngigen Ersatzschaltbildes einer PMSM Line inductance L _{S of} the single-circuit equivalent circuit diagram of a PMSM
304 304: Induzierte Spannung u_i,S des einsträngigen Ersatzschaltbildes einer PMSM Induced voltage u _i, S of the single-circuit equivalent circuit diagram of a PMSM
305 305: Statorspannung u_S Stator voltage u _S
401 401: 3-Phasen-Brückenschaltung 3-phase bridge circuit
402 402: Unterer Schalter einer Halbbrücke der 3-Phasen-Brückenschaltung Lower switch of a half-bridge of the 3-phase bridge circuit
403 403: Freilaufdioden Freewheeling diodes
404 404: Zwischenkreisspannung U_ZK DC link _voltage U _ZK
405 405: Bezugspotential 0V der Zwischenkreisspannung Reference potential 0V of the DC link voltage
406 406: Zwischenkreiskondensator Link capacitor
407 407: Elektrische Maschine, zum Beispiel PMSM oder ASM Electric machine, for example PMSM or ASM
408 408: Anschluss der Endstufe an Phasen der elektrische Maschine Connection of the power amplifier to phases of the electrical machine
409 409: Phasenströme der jeweiligen Phase, i₁ für Phase 1, i₂ für Phase 2 und i₃ für Phase 3Phase currents of the respective phase, i ₁ for phase 1, i ₂ for phase 2 and i ₃ for phase 3
410 410: Oberer Schalter einer Halbbrücke der 3-Phasen-Brückenschaltung Upper switch of a half-bridge of the 3-phase bridge circuit
501 501: Spannungsquellen, u₁ für den Endstufenzweig der Phase 1, u₂ für den Endstufenzweig der Phase 2 und u₃ für den Endstufenzweig der Phase 3Voltage sources, u ₁ for the final phase branch of phase 1, u ₂ for the final stage branch of phase 2 and u ₃ for the final stage branch of phase 3
502 502: Innenwiderstand des jeweiligen Endstufenzweiges, R_i1 für den Endstufenzweig der Phase 1, R_i2 für den Endstufenzweig der Phase 2 und R_i3 für den Endstufenzweig der Phase 3Internal resistance of the respective final stage branch, R _i1 for the final stage branch of phase 1, R _i2 for the final stage branch of phase 2 and R _i3 for the final stage branch of phase 3
503 503: Ausgang der Endstufe zum Anschluss der Phasen der elektrischen Maschine Output of the output stage for connecting the phases of the electrical machine
601 601: Gesamtstrangwiderstand R_S,g des einsträngigen Ersatzschaltbildes einer PMSMTotal string resistance R _{S, g of} the single-stranded equivalent circuit of a PMSM
602 602: Phasenstrom i_S Phase current i _S
603 603: Stranginduktivität L_S des einsträngigen Ersatzschaltbildes einer PMSM Line inductance L _{S of} the single-circuit equivalent circuit diagram of a PMSM
604 604: Induzierte Spannung u_i,S des einsträngigen Ersatzschaltbildes einer PMSM Induced voltage u _{i, S of} the single-circuit equivalent circuit diagram of a PMSM
605 605: Statorspannung u_S Stator voltage u _S
701 701: Soll-Spannung in d-Richtung u_sd(ref) Target voltage in d-direction u _sd (ref)
702 702: Soll-Spannung in q-Richtung u_sq(ref) Target voltage in q-direction u _sq (ref)
703 703: Berechnung der PWM-Signale der einzelnen Phasen entsprechend den SollspannungenCalculation of the PWM signals of the individual phases according to the setpoint voltages
704 704: PWM-Signale der einzelnen Phasen entsprechend den Sollspannungen PWM signals of the individual phases according to the setpoint voltages
705 705: Ermittlung der Endstufenansteuersignale, d.h. der Ansteuersignale der LeistungsschalterDetermining the Endstufeansteuersignale, i. the drive signals of the circuit breaker
706 706: Ansteuersignale der jeweiligen Leistungsschalter Control signals of the respective circuit breaker
707 707: Endstufe final stage
708 708: Phasenanschlüsse der elektrischen Maschine Phase connections of the electric machine
709 709: Permanentmagnet erregte Synchronmaschine Permanent magnet excited synchronous machine
710 710: Rotorlagewinkel θRotor position angle θ
711 711: Zwischenkreisspannung U_ZK DC link _voltage U _ZK
712 712: PWM Berechnung PWM calculation
713 713: PWM Korrektur PWM correction
714 714: Momentanwert des Phasenstromes der Phase 1 Instantaneous value of the phase current of phase 1
715 715: Momentanwert des Phasenstromes der Phase 2 Instantaneous value of phase 2 phase current
716 716: Momentanwert des Phasenstromes der Phase 3 Instantaneous value of phase 3 phase current
717 717: Aktuelle Temperatur des Endstufenzweiges der Phase 1 Current temperature of the final stage branch of phase 1
718 718: Aktuelle Temperatur des Endstufenzweiges der Phase 2 Current temperature of the final stage branch of phase 2
719 719: Aktuelle Temperatur des Endstufenzweiges der Phase 3 Current temperature of the final stage branch of phase 3
720 720: Korrigierte PWM-Signale der einzelnen Phasen Corrected PWM signals of the individual phases

Claims

Verfahren zur Ansteuerung einer elektrischen Maschine wobei ein Temperaturverhalten einer Endstufe berücksichtigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Berechnung von PWM-Signalen zur Ansteuerung der einzelnen Endstufenzweige eine Temperatur des entsprechenden Endstufezweiges berücksichtigt wird. Method for controlling an electrical machine wherein a temperature behavior of an output stage is taken into account, characterized in that in the calculation of PWM signals for controlling the individual Endstufenzweige a temperature of the corresponding output stage branch is taken into account.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die PWM Signale entsprechend der Soll-Spannungen der einzelnen Endstufenzweige temperaturabhängig korrigiert werden. A method according to claim 1, characterized in that the PWM signals are temperature-dependent corrected according to the desired voltages of the individual Endstufenzweige.

Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrektur des PWM-Signals zur Ansteuerung des einzelnen Endstufenzweiges durch Verrechnung einer PWM-Korrektur entsprechend des Spannungsabfalls an dem Innenwiderstand des entsprechenden Endstufenzweiges auf Grundlage des momentanen Phasenstromes des entsprechenden Endstufenzweiges erfolgt und dieser Innenwiderstand des entsprechenden Endstufenzweiges mit der Temperatur des entsprechenden Endstufenzweiges thermisch nachgeführt wird. A method according to claim 2, characterized in that the correction of the PWM signal for driving the individual Endstufenzweiges by offsetting a PWM correction corresponding to the voltage drop across the internal resistance of the corresponding Endstufenzweiges based on the instantaneous phase current of the corresponding Endstufenzweiges and this internal resistance of the corresponding Endstufenzweiges is thermally tracked with the temperature of the corresponding Endstufenzweiges.

Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Innenwiderstand des entsprechenden Endstufenzweiges um den äquivalenten Verlustwiderstand des Endstufenzweiges handelt. A method according to claim 3, characterized in that it is the internal resistance of the corresponding Endstufenzweiges to the equivalent loss resistance of the final stage branch.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der elektrischen Maschine um eine Drehstrommaschine mit 3 Phasen handelt. Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that it is a three-phase machine with three phases in the electrical machine.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der elektrischen Maschine um eine PMSM handelt. Method according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the electrical machine is a PMSM.

Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die PMSM 3 Phasen aufweist. A method according to claim 6, characterized in that the PMSM has 3 phases.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Ansteuerung der elektrischen Maschine um eine stromsensorlose Motoransteuerung unter Verwendung eines inversen Motormodells handelt. Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that it is in the control of the electric machine to a current sensorless motor drive using an inverse engine model.

Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die momentanen Phasenströme aus intern, im inversen Motormodell vorhanden Ströme, die in rotorfeldorientierten Koordinaten vorliegen, berechnet werden. Method according to Claim 8, characterized in that the instantaneous phase currents are calculated from internally currents present in the inverse motor model which are present in rotor-field-oriented coordinates.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass dieses bei der Ansteuerung von Elektromotoren einer elektrischen Servolenkung angewendet wird. Method according to one of claims 1 to 9, characterized in that it is used in the control of electric motors of an electric power steering.

Verfahren zur Ansteuerung einer elektrischen Maschine, dadurch gekennzeichnet, dass ein Temperaturverhalten der Strangwiderstände der Maschine berücksichtigt wird und bei der Berechnung von PWM-Signalen zur Ansteuerung der einzelnen Endstufenzweige die Temperatur des entsprechenden Strangwiderstandes berücksichtigt wird. Method for controlling an electrical machine, characterized in that a temperature behavior of the string resistances of the machine is taken into account and in the calculation of PWM signals for controlling the individual Endstufenzweige the temperature of the corresponding strand resistance is taken into account.

Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass es in Verbindung mit einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 kombiniert angewendet wird, wobei das korrigierte PWM-Signal einen zusätzlichen Korrekturanteil zur Korrektur entsprechend des Einflusses des jeweiligen temperaturabhängigen Strangwiderstands aufweist. A method according to claim 11, characterized in that it is used in combination with a method according to one of claims 1 to 10 combined, wherein the corrected PWM signal has an additional correction component for correction according to the influence of the respective temperature-dependent strand resistance.