DE102014208139A1 - Steuervorrichtung für einen Elektromotor, Fahrzeug und Verfahren - Google Patents

Steuervorrichtung für einen Elektromotor, Fahrzeug und Verfahren Download PDF

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Abstract

Die vorliegende Erfindung offenbart eine Steuervorrichtung für einen Elektromotor mit mindestens einer Phase, mit einer Leistungseinrichtung, welche für jede Phase des Elektromotors ein erstes Schaltelement und ein dem ersten Schaltelement entsprechendes erstes Freilaufelement und ein zweites Schaltelement und ein dem zweiten Schaltelement entsprechendes zweites Freilaufelement aufweist, wobei das erste Schaltelement jeweils ausgebildet ist, einen entsprechenden Leistungsanschluss des Elektromotors mit einer positiven Versorgungsspannung zu koppeln, und das zweite Schaltelement jeweils ausgebildet ist, den entsprechenden Leistungsanschluss des Elektromotors mit einer negativen Versorgungsspannung zu koppeln, einer Steuereinrichtung, welche dazu ausgebildet ist, in jeder der Phasen separat einen ersten Strom zu erfassen, welcher durch das der Phase entsprechende zweite Schaltelement oder erste Schaltelement fließt, und einen zweiten Strom zu erfassen, welcher durch das dem jeweiligen zweiten Schaltelement oder ersten Schaltelement entsprechende Freilaufelement fließt, wobei die Steuereinrichtung ferner ausgebildet ist, die Schaltelemente der Leistungseinrichtung basierend auf den erfassten Strömen zu steuern. Die vorliegende Erfindung offenbart ferner ein Fahrzeug und ein Verfahren.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Steuervorrichtung für einen Elektromotor mit mindestens einer Phase. Ferner bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein entsprechendes Fahrzeug und ein entsprechendes Verfahren.
  • Stand der Technik
  • Elektromotoren, auch elektrische Maschinen genannt, werden heute in einer Vielzahl von Anwendung eingesetzt.
  • Beispielsweise können solche Motoren in Industrieanlagen eingesetzt werden, um z.B. unterschiedliche mechanische Vorrichtungen anzutreiben. Elektromotoren können aber z.B. auch in Fahrzeugen eingesetzt werden, um diese Fahrzeuge anzutreiben. Solche Fahrzeuge können z.B. Elektrofahrräder, Elektroautos, Hybridfahrzeuge oder dergleichen sein. Hybridfahrzeuge weisen z.B. einen herkömmlichen Verbrennungsmotor auf, der mit einem Elektromotor kombiniert wird, um den Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs zu reduzieren oder die Reichweite der Fahrzeugs zu erhöhen.
  • Zur Ansteuerung solcher Elektromotoren werden üblicherweise Steuerungen eingesetzt, die eine Gleichspannung, welche in Fahrzeugen z.B. von einer Batterie oder Brennstoffzelle bereitgestellt wird, in für die Ansteuerung des jeweiligen Motors geeignete Phasenspannungen wandeln.
  • Die DE 10 2011 01 38 957 A1 zeigt ein herkömmliches Verfahren zur Steuerung eines Elektromotors.
  • Es ist heute üblich, zum Betrieb und zur Überwachung der Funktion der Steuerung bzw. des Antriebssystems aus Batterie, Steuerung und Elektromotor die Ströme zu erfassen, welche durch die einzelnen Schaltelemente der Steuerung fließen. Dazu werden die erfassten Stromstärken z.B. mit vorgegebenen Maximalwerten verglichen und ein Fehler angezeigt, wenn einer der erfassten Ströme über dem entsprechenden Maximalwert liegt.
  • Die gemessenen Ströme können auch zur Regelung des Elektromotors eingesetzt werden. Dazu werden im Normalbetrieb ohne Fehler die einzelnen Phasenströme für die Phasen des Elektromotors bzw. der Gleichstromanteil des Motorstroms erfasst.
  • Eine solche Anordnung ist in 6 dargestellt. 6 zeigt einen dreiphasigen Elektromotor M, der mit einem Inverter I gekoppelt ist. Der Inverter I weist für jede der drei Phasen zwei Schaltelemente auf, die die jeweilige Phase mit einer positiven Spannung + bzw. einer negativen Spannung – koppeln können. In jeder der Phasen ist dabei ein Stromsensor SE-1, SE-2, SE-3 angeordnet, der den Strom in der jeweiligen Phase erfasst.
  • Zur Strommessung werden üblicherweise Sensoren verwendet, die außerhalb der Halbbrückenschalter liegen. Als Sensoren können z.B. Hall-Effekt-Sensoren oder Sensoren, die den GMR- oder AMR-Effekt nutzen, oder dergleichen genutzt werden.
  • Dabei sind die externen Sensoren relativ groß, was zu einer Vergrößerung des benötigten Bauraums und einem komplexeren Aufbau führt. Ferner werden durch die zusätzlichen Bauteile die Kosten erhöht.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung offenbart eine Steuervorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 8 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 9.
  • Demgemäß ist vorgesehen:
  • Eine Steuervorrichtung für einen Elektromotor mit mindestens einer Phase, mit einer Leistungseinrichtung, welche für jede Phase des Elektromotors ein erstes Schaltelement und ein dem ersten Schaltelement entsprechendes erstes Freilaufelement und ein zweites Schaltelement und ein dem zweiten Schaltelement entsprechendes zweites Freilaufelement aufweist, wobei das erste Schaltelement jeweils ausgebildet ist, einen entsprechenden Leistungsanschluss des Elektromotors mit einer positiven Versorgungsspannung zu koppeln, und das zweite Schaltelement jeweils ausgebildet ist, den entsprechenden Leistungsanschluss des Elektromotors mit einer negativen Versorgungsspannung zu koppeln, mit einer Steuereinrichtung, welche dazu ausgebildet ist, in jeder der Phasen separat einen ersten Strom zu erfassen, welcher durch das der Phase entsprechende zweite Schaltelement oder erste Schaltelement fließt, und einen zweiten Strom zu erfassen, welcher durch das dem jeweiligen zweiten Schaltelement oder ersten Schaltelement entsprechende Freilaufelement fließt, wobei die Steuereinrichtung ferner ausgebildet ist, die Schaltelemente der Leistungseinrichtung basierend auf den erfassten Strömen zu steuern.
  • Ferner ist vorgesehen:
  • Ein Fahrzeug mit einem Elektromotor mit mindestens einer Phase, mit einer Energiequelle, und mit einer erfindungsgemäßen Steuervorrichtung, welche für jede Phase des Motors ein erstes Schaltelement und ein dem ersten Schaltelement entsprechendes erstes Freilaufelement und ein zweites Schaltelement und ein dem zweiten Schaltelement entsprechendes zweites Freilaufelement aufweist.
  • Schließlich ist vorgesehen:
  • Ein Verfahren zum Steuern eines Elektromotors mit mindestens einer Phase, mit einer erfindungsgemäßen Steuervorrichtung, mit den Schritten Erfassen eines ersten Stroms für jede Phase, welcher durch das der jeweiligen Phase entsprechende zweite Schaltelement oder erste Schaltelement fließt, Erfassen eines zweiten Stroms für jede Phase, welcher durch das dem jeweiligen zweiten Schaltelement oder ersten Schaltelement entsprechende Freilaufelement fließt, und Steuern der Schaltelemente der Leistungseinrichtung der Steuervorrichtung basierend auf den erfassten Strömen.
  • Vorteile der Erfindung
  • Die der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegende Erkenntnis besteht darin, dass die herkömmliche Art der Strommessung mit externen Sensoren in den einzelnen Phasen sehr aufwändig ist.
  • Die der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegende Idee besteht nun darin, dieser Erkenntnis Rechnung zu tragen und eine Möglichkeit vorzusehen, bei welcher die Ströme in den Phasen direkt an den Schaltelementen bzw. den Freilaufelementen durchgeführt wird.
  • Demgemäß sieht die vorliegende Erfindung vor, dass die Leistungseinrichtung Schaltelemente und entsprechende Freilaufelemente aufweist, an welchen die Steuereinrichtung direkt die durch die jeweiligen Schaltelemente bzw. Freilaufelemente fließenden Ströme erfassen kann.
  • Dabei kann die Steuereinrichtung die Ströme in den Low-Side-Schaltelementen, also den zweiten Schaltelementen, oder den High-Side-Schaltelementen, also den ersten Schaltelementen, und den jeweiligen Freilaufelementen erfassen.
  • Da der Strom jeweils entweder durch das Schaltelement oder das Freilaufelement fließt, aber nie gleichzeitig durch beide Elemente, kann in einer Steuereinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung mit nur einer Auswerteeinheit für jede Phase der Strom in der jeweiligen Phase erfasst werden, ohne dass ein aufwändiger bzw. komplexer Sensor notwendig wäre.
  • Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren.
  • In einer Ausführungsform weisen die zweiten Schaltelemente und/oder die ersten Schaltelemente jeweils einen ersten Messabgriff auf, welcher mit der Steuereinrichtung gekoppelt ist, und welcher dazu ausgebildet ist, der Steuereinrichtung eine Information über den durch das jeweilige zweite Schaltelement und/oder erste Schaltelement fließenden Strom zu übermitteln. Sind die Messabgriffe direkt in den Schaltelementen integriert, kann ohne weitere Sensorik sehr einfach der durch das jeweilige Schaltelement fließende Strom erfasst werden.
  • In einer Ausführungsform sind die zweiten Schaltelemente und/oder ersten Schaltelemente als Transistoren ausgebildet. Ferner sind die ersten Messabgriffe jeweils in einem Substrat eines der Leistungsanschlüsse der Transistoren ausgebildet. Beispielsweise können die Messabgriffe als Stromspiegel ausgebildet sein. Dabei ist das Substrat eines der Leistungsanschlüsse in zwei elektrisch voneinander isolierte Teilbereiche unterteilt. Der durch den Transistor fließende Strom teilt sich im Flächenverhältnis der Teilbereiche unter diesen auf. Ist z.B. das Verhältnis der Flächen 1/1000, ist also die Fläche, welche dem Leistungsanschluss zugewiesen ist, 1000 Mal größer als die Fläche, welche dem Messabgriff zugewiesen ist, so wird an dem Messabgriff ein Strom ausgegeben, der um den Faktor 1000 kleiner ist, als der Strom, welcher über den Leistungsanschluss ausgegeben wird. Der über den Messabgriff ausgegebene Strom kann daraufhin von der Steuereinrichtung erfasst werden und daraus der durch das Schaltelement fließende Strom berechnet werden.
  • In einer Ausführungsform weisen die den zweiten Schaltelemente oder ersten Schaltelementen jeweils zugeordneten Freilaufelemente jeweils einen ersten Messabgriff auf, welcher mit der Steuereinrichtung gekoppelt ist, und welcher dazu ausgebildet ist, der Steuereinrichtung eine Information über den durch das jeweilige Freilaufelement fließenden Strom zu übermitteln. Sind die Messabgriffe direkt in den Freilaufelementen integriert, kann ohne weitere Sensorik sehr einfach der durch das jeweilige Freilaufelement fließende Strom erfasst werden.
  • In einer Ausführungsform sind die Freilaufelemente als Dioden ausgebildet und die zweiten Messabgriffe sind jeweils in dem Substrat einer Anode oder einer Kathode der Dioden ausgebildet. Beispielsweise können auch hier die Messabgriffe als Stromspiegel ausgebildet sein. Dabei ist das Substrat der Anode oder der Kathode in zwei elektrisch voneinander isolierte Teilbereiche unterteilt. Der durch die Diode fließende Strom teilt sich im Flächenverhältnis der Teilbereiche unter diesen auf. Ist z.B. das Verhältnis der Flächen 1/1000, ist also die Fläche, welche der Anode oder der Kathode zugewiesen ist, 1000 Mal größer als die Fläche, welche dem Messabgriff zugewiesen ist, so wird an dem Messabgriff ein Strom ausgegeben, der um den Faktor 1000 kleiner ist, als der Strom, welcher über die Diode ausgegeben wird. Der über den Messabgriff ausgegebene Strom kann daraufhin von der Steuereinrichtung erfasst werden und daraus der durch das Freilauelement fließende Strom berechnet werden.
  • In einer Ausführungsform weist die Steuereinrichtung für jede Phase einen Messeingang, insbesondere einen Analog-Digital-Wandler, auf, wobei jeweils der entsprechende erste Messabgriff und der entsprechende zweite Messabgriff in Parallelschaltung mit dem entsprechenden Messeingang gekoppelt sind. Da der Strom entweder durch das jeweilige Schaltelement oder das jeweilige Freilaufelement fließt, können die ersten Messabgriffe und die zweiten Messabgriffe parallel an jeweils einen Messeingang der Steuereinrichtung angeschlossen werden. Dadurch wird der Aufbau der Messeinrichtung vereinfacht.
  • In einer Ausführungsform weist der Elektromotor drei Phasen auf. Ferner weist die Leistungseinrichtung drei erste Schaltelemente und jeweils ein den ersten Schaltelementen entsprechendes erstes Freilaufelement und drei zweite Schaltelemente und jeweils ein den zweiten Schaltelementen entsprechendes zweites Freilaufelement auf. Dies ermöglicht es, die vorliegende Erfindung mit Elektromotoren einzusetzen, die sehr weit verbreitet sind und häufig im Automobilbereich eingesetzt werden.
  • Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmalen der Erfindung. Insbesondere wird dabei der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzufügen.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnungen angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen dabei:
  • 1 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 2 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform eines Fahrzeugs gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 3 ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsform eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 4 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 5 eine Darstellung einer Ausführungsform einer Diode gemäß der vorliegenden Erfindung; und
  • 6 ein Blockschaltbild einer herkömmlichen Motorsteuerung.
  • In allen Figuren sind gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente und Vorrichtungen – sofern nichts anderes angegeben ist – mit denselben Bezugszeichen versehen worden.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • 1 zeigt ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer Steuervorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • Die Steuervorrichtung 1 weist eine Steuereinrichtung 11 und eine Leistungseinrichtung 4 auf.
  • Die Leistungseinrichtung 4 weist ein erstes Schaltelement 5-1, zu dem anti-parallel eine Diode 6-1 als erstes Freilaufelement angeordnet ist, auf. Die Parallelschaltung aus erstem Schaltelement 5-1 und Diode 6-1 ist an der Kathodenseite der Diode mit einer positiven Versorgungsleitung + gekoppelt. Die Leistungseinrichtung 4 weist eine weitere Parallelschaltung aus einem zweiten Schaltelement 7-1 und einem zu dem zweiten Schaltelement 7-1 anti-parallel geschaltetem als Diode 6-4 ausgeführtem zweiten Freilaufelement 6-4, auf. Diese zweite Parallelschaltung ist mit der Kathodenseite der Diode 6-4 mit der Anodenseite der Diode 6-1 der ersten Parallelschaltung gekoppelt. zwischen den zwei Parallelschaltungen ist eine Phase 3-1 eines (nicht dargestellten) Elektromotors 2 mit der Leistungseinrichtung 4 gekoppelt. Die Anodenseite der Diode 6-4 der zweiten Parallelschaltung ist mit einer negativen Versorgungsleitung – gekoppelt, die eine negative Versorgungsspannung führt.
  • Die Steuereinrichtung 11 ist mit den Schaltelementen 5-1 und 7-1 gekoppelt, um diese zu steuern. Ferner ist die Steuereinrichtung 11 mit Messabgriffen 14-1 und 14-2 gekoppelt. Der erste Messabgriff 14-1 ist an dem zweiten Schaltelement 7-1 angeordnet und der zweite Messabgriff 14-2 ist auf der Anode der Diode 6-4 angeordnet.
  • Mit der in 1 dargestellten Steuervorrichtung 1 können Ströme in den Phasen eines E Elektromotors 2 auf sehr einfache Art und Weise erfasst werden. Insbesondere sind keine aufwändigen Sensoren in den einzelnen Phasen 3-1–3-3 notwendig.
  • 2 zeigt ein Blockschaltbild einer Ausführungsform eines Fahrzeugs 20 gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • Das Fahrzeug 20 der 2 ist als Automobil 20 ausgebildet. In weiteren Ausführungsformen kann das Fahrzeug 20 aber auch jedes beliebige andere Fahrzeug, z.B. ein Elektrofahrrad, ein Pedelec, ein LKW, ein Schienenfahrzeug, ein Wasserfahrzeug oder ein Luftfahrzeug sein.
  • Das Fahrzeug 20 weist eine Energiequelle 21 auf, die z.B. als Hochvoltbatterie 21 mit einer Nennspannung von 400 Volt ausgebildet sein kann. die Hochvoltbatterie 21 ist mit der Steuervorrichtung 1 gekoppelt, welche mit den drei Phasen 3-1–3-3 des Elektromotors 2 über dessen Leistungsanschlüsse 10-1–10-3 gekoppelt ist.
  • 3 zeigt ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Steuern eines Elektromotors 2 mit mindestens einer Phase 3-1–3-3 mit einer erfindungsgemäßen Steuervorrichtung 1.
  • In einem ersten Schritt S1 wird für jede Phase 3-1–3-3 ein erster Strom 12 erfasst, welcher durch das der jeweiligen Phase 3-1–3-3 entsprechende zweite Schaltelement 7-1–7-3 oder erste Schaltelement 5-1–5-3 fließt.
  • Ein zweiter Schritt S2 sieht für jede Phase 3-1–3-3 das Erfassen eines zweiten Stroms 13 vor, welcher durch das dem jeweiligen zweiten Schaltelement 7-1–7-3 oder ersten Schaltelement 5-1–5-3 entsprechende Freilaufelement 6-1–6-6 fließt. Die Schritte S1 und S2 können dabei im Wechsel oder parallel erfolgen.
  • Schließlich sieht das Verfahren in einem dritten Schritt S3 das Steuern der Schaltelemente 5-1–5-3, 7-1–7-3 der Leistungseinrichtung 4 der Steuervorrichtung 1 basierend auf den erfassten Strömen 12, 13 vor.
  • 4 zeigt ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer Steuervorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • Die Steuervorrichtung 1 der 4 basiert auf der Steuervorrichtung 1 der 1. Die Steuervorrichtung 1 der 4 weist ferner erste Schaltelemente 5-2, 5-3 und zweite Schaltelemente 7-2, 7-3 mit den jeweiligen Freilaufelementen 6-2, 6-3, 6-5, 6-6 für weitere zwei Phasen 3-2, 3-3 auf. Die zusätzlichen Elemente für die weiteren zwei Phasen 3-2, 3-3 sind dabei analog zu den unter 1 beschriebenen Elementen angeordnet.
  • Im Unterschied zu 1 sind in 4 die Leitungen jeweils eines zweiten Schaltelements 7-1–7-3 und der jeweiligen Freilaufelemente 6-4–6-6 parallel an einen einzelnen Messanschluss 16-1–16-3 der Steuereinrichtung 11 geführt. Dies ist möglich, da nur entweder durch das jeweilige Schaltelement 7-1–7-3 oder durch das jeweilige Freilaufelement 6-4–4-6 ein Strom fließen kann, nicht aber durch beide gleichzeitig.
  • In 4 ist zu erkennen, wie die Steuereinrichtung 11 mit lediglich 3 Messeingängen 16-1–16-3 die Ströme in den einzelnen Phasen 3-1–3-3 des Elektromotors erfassen kann.
  • Je nach Ausführungsform der Schaltelemente 7-1–7-3 und der Freilaufelemente 6-4–6-6 kann die Steuereinrichtung 11 den Strom aus dem über den jeweiligen Messabgriff 14-1–14-6 erfassten Strom berechnen. Z.B. kann die Steuereinrichtung 11 den erfassten Strom mit dem in 5 erklärten Flächenverhältnis multiplizieren.
  • In einer weiteren Ausführungsform können auch die ersten Schaltelemente 5-1–5-3 und deren entsprechende Freilaufelemente 6-1–6-3 die Messabgriffe 14-1–14-6 aufweisen.
  • Zur Steuerung der Schaltelemente 5-1–5-3 und 7-1–7-3 kann die Steuereinrichtung 11 ein bekanntes Verfahren einsetzen.
  • 5 zeigt eine Darstellung einer Ausführungsform einer Diode 6-4 gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • Die Diode 6-4 in 5 weist einen Anodenbereich A und einen Kathodenbereich K auf, die durch die Sperrschicht SP der Diode D getrennt werden.
  • Bei der Diode 6-4 weist der Anodenbereich ferner einen Teilbereich T auf, der elektrisch isoliert von dem Rest des Anodenbereichs angeordnet ist. Dabei ist der Rest des Anodenbereichs A deutlich größer, als der Teilbereich T.
  • Wird die Diode 6-4 von einem Strom durchflossen, teilt sich der Diodenstrom zwischen dem Anodenbereich A und dem Teilbereich T entsprechend deren Flächenverhältnis auf, wie oben bereits erläutert.
  • Ist z.B. der Anodenbereich A um den Faktor 1000 größer, als der Teilbereich T, so fließt durch den Anodenbereich A auch ein Strom, der um den Faktor 1000 größer ist, als der Strom, welcher durch den Teilbereich T fließt.
  • Beträgt der Strom durch den Anodenbereich A z.B. 800A, so beträgt der Strom durch den Teilbereich T 0,8A.
  • Das Flächenverhältnis des Anodenbereichs A zu dem Teilbereich T kann je nach Bedarf an unterschiedliche Anwendungen angepasst werden.
  • Die Schaltelemente 5-1–5-3, 7-1–7-3, die die Messabgriffe 14-1, 14-3 und 14-5 aufweisen, können als Transistoren auf die gleiche Art ausgebildet sein, wie die hier beschriebene Diode. Allerdings weist bei Transistoren jeweils das Substrat eines der Leistungsanschlüsse einen elektrisch isolierten Teilbereich auf.
  • Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar. Insbesondere lässt sich die Erfindung in mannigfaltiger Weise verändern oder modifizieren, ohne vom Kern der Erfindung abzuweichen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 1020110138957 A1 [0005]

Claims (10)

  1. Steuervorrichtung (1) für einen Elektromotor (2) mit mindestens einer Phase (3-1–3-3), mit einer Leistungseinrichtung (4), welche für jede Phase (3-1–3-3) des Elektromotors (2) ein erstes Schaltelement (5-1–5-3) und ein dem ersten Schaltelement (5-1–5-3) entsprechendes erstes Freilaufelement (6-1–6-3) und ein zweites Schaltelement (7-1–7-3) und ein dem zweiten Schaltelement (7-1–7-3) entsprechendes zweites Freilaufelement (6-4–6-6) aufweist, wobei das erste Schaltelement (5-1–5-3) jeweils ausgebildet ist, einen entsprechenden Leistungsanschluss (10-1–10-3) des Elektromotors (2) mit einer positiven Versorgungsspannung zu koppeln, und das zweite Schaltelement (7-1–7-3) jeweils ausgebildet ist, den entsprechenden Leistungsanschluss (10-1–10-3) des Elektromotors (2) mit einer negativen Versorgungsspannung zu koppeln, einer Steuereinrichtung (11), welche dazu ausgebildet ist, in jeder der Phasen (3-1–3-3) separat einen ersten Strom (12) zu erfassen, welcher durch das der Phase (3-1–3-3) entsprechende zweite Schaltelement (7-1–7-3) oder erste Schaltelement (5-1–5-3) fließt, und einen zweiten Strom (13) zu erfassen, welcher durch das dem jeweiligen zweiten Schaltelement (7-1–7-3) oder ersten Schaltelement (5-1–5-3) entsprechende Freilaufelement (6-1–6-6) fließt; wobei die Steuereinrichtung (11) ferner ausgebildet ist, die Schaltelemente (5-1–5-3, 7-1–7-3) der Leistungseinrichtung (4) basierend auf den erfassten Strömen (12, 13) zu steuern.
  2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Schaltelemente (7-1–7-3) und/oder die ersten Schaltelemente (5-1–5-3) jeweils einen ersten Messabgriff (14-1–14-6) aufweisen, welcher mit der Steuereinrichtung (11) gekoppelt ist, und welcher dazu ausgebildet ist, der Steuereinrichtung (11) eine Information über den durch das jeweilige zweite Schaltelement (7-1–7-3) und/oder erste Schaltelement (5-1–5-3) fließenden Strom zu übermitteln.
  3. Steuervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Schaltelemente (7-1–7-3) und/oder ersten Schaltelemente (5-1–5-3) als Transistoren ausgebildet sind und die ersten Messabgriffe (14-1–14-6) jeweils in einem Substrat eines der Leistungsanschlüsse der Transistoren ausgebildet sind.
  4. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die den zweiten Schaltelementen (7-1–7-3) oder ersten Schaltelemente (5-1–5-3) jeweils zugeordneten Freilaufelemente (6-1–6-6) jeweils einen ersten Messabgriff (14-1–14-6) aufweisen, welcher mit der Steuereinrichtung (11) gekoppelt ist, und welcher dazu ausgebildet ist, der Steuereinrichtung (11) eine Information über den durch das jeweilige Freilaufelement (6-1–6-6) fließenden Strom zu übermitteln.
  5. Steuervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Freilaufelemente (6-1–6-6) als Dioden ausgebildet sind und die zweiten Messabgriffe (14-1–14-6) jeweils in dem Substrat einer Anode oder einer Kathode der Dioden ausgebildet sind.
  6. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (11) für jede Phase (3-1–3-3) einen Messeingang (16-1– –16-3), insbesondere einen Analog-Digital-Wandler, aufweist, wobei jeweils der entsprechende erste Messabgriff (14-1–14-6) und der entsprechende zweite Messabgriff (14-1–14-6) in Parallelschaltung mit dem entsprechenden Messeingang (16-1–16-3) gekoppelt sind.
  7. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (2) drei Phasen (3-1–3-3) aufweist und die Leistungseinrichtung (4) drei erste Schaltelemente (5-1–5-3) und jeweils ein den ersten Schaltelementen (5-1–5-3) entsprechendes erstes Freilaufelement (6-1–6-6) und drei zweite Schaltelemente (7-1–7-3) und jeweils ein den zweiten Schaltelementen (7-1–7-3) entsprechendes zweites Freilaufelement (6-1–6-6) aufweist.
  8. Fahrzeug (20) mit einem Elektromotor (2) mit mindestens einer Phase (3-1–3-3); mit einer Energiequelle (21); und mit einer Steuervorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, welche für jede Phase (3-1–3-3) des Motors ein erstes Schaltelement (5-1–5-3) und ein dem ersten Schaltelement (5-1–5-3) entsprechendes erstes Freilaufelement (6-1–6-6) und ein zweites Schaltelement (7-1–7-3) und ein dem zweiten Schaltelement (7-1–7-3) entsprechendes zweites Freilaufelement (6-1–6-6) aufweist.
  9. Verfahren zum Steuern eines Elektromotors (2) mit mindestens einer Phase (3-1–3-3) mit einer Steuervorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit den Schritten: Erfassen (S1) für jede Phase (3-1–3-3) eines ersten Stroms (12), welcher durch das der jeweiligen Phase (3-1–3-3) entsprechende zweite Schaltelement (7-1–7-3) oder erste Schaltelement (5-1–5-3) fließt; Erfassen (S2) für jede Phase (3-1–3-3) eines zweiten Stroms (13), welcher durch das dem jeweiligen zweiten Schaltelement (7-1–7-3) oder ersten Schaltelement (5-1–5-3) entsprechende Freilaufelement (6-1–6-6) fließt; Steuern (S3) der Schaltelemente (5-1–5-3, 7-1–7-3) der Leistungseinrichtung (4) der Steuervorrichtung (1) basierend auf den erfassten Strömen (12, 13).
  10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die ersten Ströme und die zweiten Ströme für jede Phase (3-1–3-3) jeweils im Wechsel über einen einzelnen Messeingang (16-1–16-3) für jede Phase (3-1–3-3) gemessen werden.
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