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Die Erfindung betrifft ein Verfahren, ein Steuergerät und ein System zum Parametrisieren sowie zum Betreiben einer elektrischen Maschine.
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Verfahren, Steuergeräte und Systeme zum Parametrisieren sind aus dem Stand der Technik bekannt. Diese sind jedoch aufwändig und umständlich. Ebenso sind Verfahren, Steuergeräte und Systeme zum Betreiben einer elektrischen Maschine bekannt. Diese sind jedoch ungenau und verlustbehaftet.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren, ein verbessertes Steuergerät und ein verbessertes System zum Parametrisieren sowie ein verbessertes Verfahren, ein verbessertes Steuergerät und ein verbessertes System zum Betreiben einer elektrischen Maschine bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Parametrisieren einer elektrischen Maschine, umfassend die Schritte:
- Bereitstellen einer Spannung und einer Last an die elektrische Maschine zum Erreichen eines ersten Arbeitspunktes, wobei die Spannung aus einer Gleichspannungsquelle durch eine Leistungselektronik mit ersten Modulationsparametern erzeugt wird;
- Erfassen einer ersten Leistung, die von der Gleichspannungsquelle abgegeben wird; Verändern mindestens eines der ersten Modulationsparameter;
- Erfassen einer zweiten Leistung, die von der Gleichspannungsquelle abgegeben wird;
- Vergleichen der ersten und zweiten Leistung miteinander; und
- Speichern der zu der kleineren von der ersten und zweiten Leistung korrespondierenden Modulationsparameter zu dem ersten Arbeitspunkt.
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Dabei meint ein Verfahren zum Parametrisieren ein Verfahren, das Parameter für einen Betrieb einer elektrischen Maschine ermittelt und zwar durch Variation gewisser Eingangsparameter und Vergleichen der aus der Variation der Eingangsparameter resultierenden Ausgangsparameter. Das Verfahren wird dabei typischerweise auf dem Prüfstand unter reproduzierbaren Bedingungen durchgeführt.
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Das Verfahren stellt zunächst der elektrischen Maschine eine Spannung bereit. Bei der elektrischen Maschine handelt es sich typischerweise um eine Synchron- oder Asynchronmaschine, die sich üblicherweise im Antriebsmodus befindet, wofür sie eine Spannung, typischerweise eine dreiphasige Wechselspannung in eine Rotation umwandelt. Die elektrische Maschine ist beispielsweise ein in einem Fahrzeug verwendeter Elektroantrieb.
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Bei einer elektrischen Maschine wird die Spannung von einer Leistungselektronik, umfassend einen Wechselrichter, typischerweise einen Dreiphasen-Wechselrichter erzeugt und an die elektrische Maschine über eine bzw. drei elektrisch leitende Verbindung(en) bereitgestellt. Der Wechselrichter erzeugt dabei die der elektrischen Maschine bereitzustellende Spannung aus einer Gleichspannungsquelle, typischerweise eine Batterie oder ein Akkumulator, wie beispielsweise in einem Elektrofahrzeug verbaut, die bzw. der ebenso elektrisch mit dem Wechselrichter bzw. der Leistungselektronik verbunden ist. Die Leistungselektronik bzw. der Wechselrichter weist dabei Modulationsparameter auf, mit denen sie bzw. er betrieben wird und in Abhängigkeit derer sich die von dem Wechselrichter abgegebene Spannung, insbesondere der individuelle Spannungs- bzw. Sinuskurvenverlauf, die bzw. der der elektrischen Maschine bereitgestellt wird, verändert.
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Die von der Leistungselektronik erzeugte und an die elektrische Maschine abgegebene Spannung ist üblicherweise durch ihre Amplitude und ihre Kreisfrequenz definiert, wobei die Kreisfrequenz typischerweise direkt proportional zu der durch die elektrische Maschine erzeugten Drehzahl an dem Abtrieb ist. Die Last kann beispielsweise durch eine als Wirbelstrombremse ausgebildete Leistungsbremse am Abtrieb der elektrischen Maschine bereitgestellt werden. Durch das Bereitstellen der Last an die elektrischen Maschine ergibt sich daraus ein Drehmoment. Das Drehmoment und die Drehzahl definieren zusammen den ersten Arbeitspunkt der elektrischen Maschine. Die Ausgangsleistung der elektrischen Maschine ergibt sich weiter zu Paus = 2*Pi*n*M, wobei Pi die Kreiszahl, n die Drehzahl und M das Drehmoment darstellen.
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Die erste Leistung, die mit den ersten Modulationsparametern und in dem ersten Arbeitspunkt von der Gleichspannungsquelle abgegeben wird, wird erfasst bzw. gemessen, beispielsweise durch ein Leistungsmessgerät. Die Leistung, die von der Gleichspannungsquelle abgegeben wird, ist die Leistung, die der Leistungselektronik zugeführt wird. Diese Eingangsleistung der Leistungselektronik ergibt sich zu Pein = U*I, wobei U die von der Gleichspannungsquelle abgegebene Gleichspannung und I den von der Gleichspannungsquelle abgegebenen Gleichstrom darstellen.
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Im weiteren Verfahrensverlauf wird nun mindestens einer der ersten Modulationsparameter der Leistungselektronik unter Aufrechterhaltung des ersten Arbeitspunktes verändert. Eine Veränderung kann auch als Variation bezeichnet werden und meint, dass einer oder ggf. mehrere Modulationsparameter einen anderen Wert annehmen. Die Modulationsparameter umfassen mindestens einen Parameter, typischerweise aber zwei voneinander unabhängige Parameter. Die Veränderung des oder der Parameter kann dabei sowohl im einstelligen Prozentbereich im Vergleich zum ersten Modulationsparameter liegen, wie auch im Bereich von Größenordnungen, also im Bereich vom zehn- oder hundertfachen.
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Dann wird erneut die Leistung erfasst, die mit den veränderten, zweiten Modulationsparametern und in dem ersten Arbeitspunkt von der Gleichspannungsquelle abgegeben wird. Üblicherweise ändert sich der Arbeitspunkt durch die Veränderung des bzw. der Modulationsparameter nicht oder ist vernachlässigbar. Dennoch kann der Arbeitspunkt durch einen Regelkreis nachgeregelt bzw. gehalten werden. Der Arbeitspunkt kann beispielsweise durch einen Drehmomentsensor und/oder einen Drehzahlsensor am Abtrieb der elektrischen Maschine ermittelt bzw. gemessen werden. Alternativ kann er auch aus weiteren Größen der elektrischen Maschine zurückgerechnet werden.
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Anschließend werden die erste und zweite erfasste bzw. gemessene Leistung miteinander verglichen und die kleinere von den beiden Leistungen ermittelt. Die zu der kleineren Leistung korrespondierenden Modulationsparameter werden dann zusammen mit dem ersten Arbeitspunkt gespeichert, beispielsweise in einem Speicher.
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Das Verfahren hat den besonderen Vorteil, dass auf einfache Weise, bei einer durch einen festen Arbeitspunkt gegebenen, feststehenden Ausgangsleistung Paus eine minimale Eingangsleistung Pein für zwei unterschiedliche Modulationsparameter ermittelt werden kann. Hieraus kann dann, ebenfalls auf einfache Weise, der höchste Wirkungsgrad der elektrischen Maschine und der Leistungselektronik ermittelt werden. Der Wirkungsgrad berechnet sich zu eta = Paus/Pein. Somit kann durch Bereitstellen der Modulationsparameter, die eine kleinere Leistung am Ausgang der Gleichspannungsquelle erzeugen, an die Leistungselektronik eine möglichst hohe Nutzbarmachung einer durch die Gleichspannungsquelle, beispielsweise einen Akkumulator, bereitgestellten Energie erreicht werden.
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Das Verfahren kann dadurch weitergebildet werden, dass es weiter die Schritte umfasst:
- Verändern der an die elektrische Maschine bereitgestellten Spannung und/oder Last zum Erreichen eines zweiten Arbeitspunktes, wobei die Spannung durch die Leistungselektronik mit dritten Modulationsparametern erzeugt wird;
- Erfassen einer dritten Leistung, die von der Gleichspannungsquelle abgegeben wird; Verändern mindestens eines der dritten Modulationsparameter;
- Erfassen einer vierten Leistung, die von der Gleichspannungsquelle abgegeben wird; Vergleichen der dritten und vierten Leistung miteinander; und
- Speichern der zu der kleineren von der dritten und vierten Leistung korrespondierenden Modulationsparameter zu dem zweiten Arbeitspunkt.
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Dabei werden die Verfahrensschritte bevorzugt nach dem letzten Verfahrensschritt der oben zuerst angeführten Ausführungsform durchgeführt.
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Gemäß dieser Weiterbildung kann sowohl nur die Spannung als auch nur die Last an der elektrischen Maschine verändert werden. Ebenso können gleichzeitig die Spannung und die Last verändert werden. Alle drei Alternativen haben gemein, dass sich der Arbeitspunkt verschiebt, der sich somit durch eine veränderte Drehzahl und/oder ein verändertes Drehmoment definiert. Mit anderen Worten kann der zweite Arbeitspunkt durch das gleiche Drehmoment wie das erste Drehmoment und ein von der ersten verschiedenen Drehzahl definiert sein, oder durch die gleiche Drehzahl wie die erste Drehzahl und ein von dem ersten verschiedenes Drehmoment, oder durch eine von der ersten verschiedenen Drehzahl und ein von dem ersten verschiedenen Drehmoment definiert sein. Die dritten Modulationsparameter können mit den zweiten Modulationsparametern übereinstimmen oder davon verschieden sein kann. Das Verändern der Spannung betrifft insbesondere ein Verändern der Kreisfrequenz. Das Verändern der Last wird beispielsweise durch eine Veränderung der Leistungsbremse erreicht.
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Das Erfassen der dritten Leistung mit den dritten Modulationsparametern und in dem zweiten Arbeitspunkt, das Verändern mindestens eines der dritten Modulationsparameter unter Aufrechterhaltung des zweiten Arbeitspunktes und das Erfassen der vierten Leistung, die mit den veränderten, vierten Modulationsparametern und in dem zweiten Arbeitspunkt vollzieht sich darüber hinaus analog zu dem oben zuerst ausgeführten Ausführungsbeispiel.
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Diese Fortbildung hat insbesondere den Vorteil, dass für unterschiedliche Arbeitspunkte und somit verschiedene Lasten und/oder Drehzahlen der elektrischen Maschine die Modulationsparameter ermittelt werden können, mit denen der Betrieb der elektrischen Maschine den höchsten Wirkungsgrad erreicht.
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Das Verfahren kann dadurch fortgebildet werden, dass die Modulationsparameter eine Modulationsart und eine Schaltfrequenz umfassen.
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Die Leistungselektronik, die typischerweise mittels des Wechselrichters aus der Gleichspannung eine dreiphasige Wechselspannung erzeugt, weist üblicherweise zwei wesentlichen Charakteristika auf: die Modulationsart und die Schaltfrequenz. Die Modulationsart meint hier das Modulationsverfahren, wobei üblicherweise Pulsweitenmodulation oder Pulsamplitudenmodulation eingesetzt werden. Insbesondere bei der Pulsweitenmodulation gibt es weitere Unterverfahren. Diese sind beispielsweise Space Vector-Modulation und die Discontinuous Pulse Width-Modulation mit deren Unterverfahren, beispielsweise der Generalized Discontinuous Pulse Width-Modulation. Die Schaltfrequenz meint hier die Frequenz mit der der Wechselrichter schaltet liegt beispielsweise im Bereich von 1.000 Hz bis 12.000 Hz, typischerweise im Bereich von 8.000 Hz bis 10.000 Hz.
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Das Verfahren kann dadurch weitergebildet werden, dass es weiter die Schritte umfasst:
- Erfassen einer Umgebungsgröße; und
- Verändern der ersten, zweiten, dritten und/oder vierten Modulationsparameter, wenn die erfasste Umgebungsgröße einen festgelegten Schwellenwert überschreitet.
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Das Erfassen einer Umgebungsgröße wird beispielsweise durch einen oder mehrere Umgebungssensoren durchgeführt und beispielsweise in einem Speicher abgelegt. Die Umgebungsgröße wird dann mit einer, beispielsweise in demselben Speicher abgelegten, vordefinierten Umgebungsgröße verglichen und auf Basis des Ergebnisses eine Entscheidung getroffen, nämlich ob das Verfahren fortgesetzt wird oder ob es mit neuen Modulationsparametern neu gestartet werden soll.
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Diese Verfahrensschritte werden bevorzugt vor dem Schritt des Erfassens der ersten und/oder zweiten und/oder dritten und/oder vierten Leistung durchgeführt. Somit wird sichergestellt, dass nicht unnötig Leistungen gemessen werden für Arbeitspunkte und Modulationsparameter, die die elektrische Maschine oder damit zusammenhängende Komponenten in einen Zustand versetzen, der nicht erwünscht oder nicht erlaubt ist, beispielsweise durch gesetzliche Vorgaben oder Spezifikationen.
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Diese Weiterbildung hat insbesondere den Vorteil, dass die elektrische Maschine für nicht erwünschte oder nicht erlaubte Arbeitspunkte nicht parametrisiert und somit unnötiger Aufwand vermieden wird.
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Das Verfahren kann dadurch weitergebildet werden, dass die Umgebungsgröße zumindest eine der folgenden Umgebungsgrößen umfasst:
- Lautstärke;
- Spannungsrippel;
- Drehmomentrippel;
- Elektromagnetisches Feld.
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Die Lautstärke meint hier insbesondere die von der elektrischen Maschine im Betrieb abgegebene Lautstärke, welche beispielsweise von einem Mikrophon erfasst werden kann. Spannungsrippel können beispielsweise durch ein Oszilloskop erfasst werden. Drehmomentrippel können beispielsweise durch einen Drehmomentsensor am Abtrieb der elektrischen Maschine erfasst werden. Das Elektromagnetische Feld meint hier insbesondere das von der elektrischen Maschine im Betrieb abgegebene Feld bzw. die Strahlung, die mit um die elektrische Maschine angeordneten Komponenten unerwünschte Wechselwirkungen erzeugen kann. Das elektromagnetische Feld kann beispielsweise durch einen EM-Feldsensor erfasst werden.
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Diese Weiterbildung hat insbesondere den Vorteil, dass für den Betrieb relevante, insbesondere sicherheitsrelevante Umgebungsparameter in die Beurteilung, ob eine Leistung zu gegebenen Modulationsparametern erfasst werden soll, einfließen.
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Es versteht sich, dass einzelne Verfahrensschritte beliebig oft wiederholt werden können und somit für eine Vielzahl von Arbeitspunkten jeweilige Modulationsparameter ermittelt werden können. Damit ist es möglich, für praktisch jeden Arbeitspunkt der elektrischen Maschine, bestehend aus Drehzahl und Drehmoment optimale Modulationsparameter für die Leistungselektronik zu ermitteln, mit denen die elektrische Maschine durchgängig mit einem maximalen Wirkungsgrad betrieben werden kann.
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Es versteht sich weiterhin, dass auch weitere Parameter zur Parametrisierung der elektrischen Maschine in Betracht gezogen werden können. Insbesondere kann eine elektrische Maschine eine betriebstemperaturabhängige Arbeitspunktcharakteristik aufweisen. Eine zur Betriebstemperatur korrespondierende Größe ist die Temperatur des Kühlmittels, mit dem die elektrische Maschine gekühlt wird, die einfach gemessen werden kann. Dementsprechend könnte zu jedem Arbeitspunkt und darüber hinaus zu jeder Kühlmitteltemperatur die Modulationsparameter, bei der die von der Gleichspannungsquelle abgegebene Leistung minimal wird, ermittelt und hinterlegt werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die eingangs genannte Aufgabe gelöst durch ein Steuergerät zum Parametrisieren einer elektrischen Maschine, wobei das Steuergerät ausgebildet ist, ein Verfahren nach einem der vorherigen Ausführungsbeispiele auszuführen.
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Das Steuergerät kann beispielsweise ebenfalls Teil einer Leistungselektronik oder separat davon aufgebaut sein. Das Steuergerät hat Zugriff auf alle oben beschriebenen Sensoren und insbesondere auf den in der Leistungselektronik enthaltenen Wechselrichter bzw. ist elektrisch mit diesen Verbunden und kann Daten von diesen Empfangen sowie Daten an diese bereitstellen. Es umfasst typischerweise einen Mikroprozessor sowie einen Speicher, in dem Instruktionen gespeichert sind, durch die Teile oder alle Schritte der oben beschriebenen Verfahren durch den Mikroprozessor ausgeführt werden können. In dem Speicher können weiterhin auch von den oben beschriebenen Sensoren aufgenommenen Erfassungs- bzw. Messwerte zwischen- oder endgespeichert werden, ebenso wie die oben beschriebenen Vergleichswerte.
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Zu den Vorteilen und Ausgestaltungen des Steuergeräts wird auf die oben beschriebenen Verfahrensausführungen verwiesen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die eingangs genannte Aufgabe gelöst durch ein System zum Parametrisieren einer elektrischen Maschine, umfassend: ein oben beschriebenes Steuergerät; und eine elektrische Maschine.
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Zu den Vorteilen und Ausgestaltungen des Systems wird auf die oben beschriebenen Verfahrensausführungen verwiesen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die eingangs genannte Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Maschine, umfassend die Schritte:
- Erfassen eines Arbeitspunktes in dem die elektrische Maschine betrieben wird;
- Ermitteln von zwei zu dem Arbeitspunkt gehörigen, hinterlegten Modulationsparametern aus einer Menge von Modulationsparametern;
- Bereitstellen der ermittelten Modulationsparameter an eine Leistungselektronik; Erzeugen einer Spannung mit den bereitgestellten Modulationsparametern durch die Leistungselektronik; und
- Bereitstellen der erzeugten Spannung an die elektrische Maschine.
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Ein Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Maschine meint hier - in Abgrenzung zu dem oben beschriebenen Parametrisierungsverfahren - den Normalbetrieb in eingebauten Zustand der elektrischen Maschine, beispielsweise wenn bereits ein oder mehrere Modulationsparameter bekannt oder ermittelt worden sind, beispielsweise durch ein oben beschriebenes Parametrisierungsverfahren.
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Das Erfassen des Arbeitspunktes in dem die elektrische Maschine betrieben wird, kann, wie bereits oben zum Parametrisierungsverfahren beschrieben, beispielsweise durch einen Drehmoment- und/oder einen Drehzahlsensor am Abtrieb der elektrischen Maschine erfolgen. Die Menge von Modulationsparameter sind mindestens zwei Paare von Modulationsarten und Schaltfrequenzen und sind beispielsweise in einem Speicher hinterlegt. Diese werden durch ein Steuergerät ermittelt und an eine Leistungselektronik bereitgestellt. Die Leistungselektronik erzeugt dann eine Spannung mit den bereitgestellten Modulationsparametern und stellt diese erzeugte Spannung der elektrischen Maschine bereit. Das eine Paar von Modulationsparametern ermöglicht dabei in einem ersten Arbeitspunkt einen maximalen Wirkungsgrad der elektrischen Maschine und der Leitungselektronik und das zweite Paar von Modulationsparametern ermöglicht in einem zweiten, von dem ersten verschiedenen Arbeitspunkt einen maximalen Wirkungsgrad. Analog zum oben beschriebenen Parametrisierungsverfahren ist auch im Betrieb üblicherweise keine Nachregelung zum Aufrechterhalten des Arbeitspunkts notwendig, kann aber im Bedarfsfall über eine Regelungselektronik erfolgen.
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Diese Ausführungsform hat insbesondere den Vorteil, dass der elektrischen Maschine für einen bzw. alle gegebenen Arbeitspunkte eine Spannung von einer Leistungselektronik bereitgestellt werden kann, deren Erzeugung mit einem maximalen Wirkungsgrad erfolgt ist.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die eingangs genannte Aufgabe gelöst durch ein Steuergerät zum Betreiben einer elektrischen Maschine, wobei das Steuergerät ausgebildet ist, ein oben beschriebenes Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Maschine durchzuführen.
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Zu den Vorteilen und Ausgestaltungen des Steuergeräts wird auf die oben beschriebenen Verfahrensausführungen zum Betreiben einer elektrischen Maschine verwiesen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die eingangs genannte Aufgabe gelöst durch ein System zum Betreiben einer elektrischen Maschine, umfassend:
- ein oben beschriebenes Steuergerät zum Betreiben einer elektrischen Maschine; und
- eine elektrische Maschine.
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Zu den Vorteilen und Ausgestaltungen des Systems wird auf die oben beschriebenen Verfahrensausführungen zum Betreiben einer elektrischen Maschine verwiesen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die eingangs genannte Aufgabe gelöst durch ein Kraftfahrzeug, umfassend ein oben genanntes System zum Betreiben einer elektrischen Maschine.
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Zu den Vorteilen und Ausgestaltungen des Kraftfahrzeugs wird auf die oben beschriebenen Verfahrensausführungen zum Betreiben einer elektrischen Maschine verwiesen.
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Die Erfindung wird nun anhand der folgenden Figuren im Detail beschrieben, in denen
- 1 eine schematische Ansicht eines Systems zum Parametrisieren bzw. zum Betreiben einer elektrischen Maschine gemäß einer Ausführungsform;
- 2 eine schematische Ansicht eines beispielhaften Verfahrensablaufs zum Parametrisieren gemäß einer Ausführungsform;
- 3 eine schematische Ansicht eines weiteren beispielhaften Verfahrensablaufs zum Parametrisieren gemäß einer Ausführungsform;
- 4 eine schematische Ansicht eines beispielhaften Verfahrensablaufs zum Betreiben einer elektrischen Maschine gemäß einer Ausführungsform
zeigen.
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In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Merkmale.
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1 zeigt ein System 1 umfassend ein Steuergerät 10 und eine elektrische Maschine 20. Das Steuergerät 10 ist mit einer Leistungselektronik 30 verbunden, die einen Wechselrichter 31 umfasst. Die Leistungselektronik 30 erzeugt aus einer von einer Gleichspannungsquelle 40 abgegebenen Gleichspannung eine dreiphasige Wechselspannung und stellt diese an die elektrische Maschine 20 bereit, welche aus der Spannung eine Rotation an einem Abtrieb erzeugt. Das Steuergerät 10 ist weiterhin mit einem Drehmomentsensor 11, einem Drehzahlsensor 12, einem Leistungssensor 13, einem EM-Feldsensor 14 verbunden und empfängt von diesen Sensoren kontinuierlich erfasste Werte bzw. dazugehörige Daten. Dabei sind der Drehmomentsensor 11 und der Drehzahlsensor 12 an dem Abtrieb der elektrischen Maschine 20 angeordnet. Der EM-Feldsensor ist in unmittelbarer Nähe der elektrischen Maschine 20 angeordnet. Der Leistungssensor 13 ist am Ausgang der Gleichspannungsquelle 40 bzw. am Eingang der Leistungselektronik 30 angeordnet.
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Der Drehmomentsensor 11 erfasst das am Abtrieb der elektrischen Maschine bei einer gegebenen Last abgegebene Drehmoment. Der Drehzahlsensor 12 erfasst die sich am Abtrieb der elektrischen Maschine bei der angelegten Spannung einstellende Drehzahl. Der Leistungssensor 13 erfasst die von der Gleichspannungsquelle abgegebene und an die Leistungselektronik bereitgestellte Gleichleistung. Der EM-Feldsensor 14 erfasst das von der elektrischen Maschine 20 im Betrieb unmittelbar abgegebene EM-Feld.
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Das Steuergerät ist auch mit einem Speicher 15 verbunden bzw. umfasst diesen, in dem von den Sensoren 11, 12, 13 und 14 bereitgestellte Werte bzw. erfasste Daten zwischengespeichert oder hinterlegt werden. Ebenso sind in dem Speicher 15 vordefinierte Umgebungsgrößen, in diesem Beispiel insbesondere ein maximal zugelassenes EM-Feld hinterlegt. Ebenso sind in dem Speicher 15 zu mehreren Arbeitspunkten hinterlegte Modulationsparameterpaare, bestehend aus Schaltfrequenz und Modulationsart hinterlegt, zu denen jeweils die von der Gleichspannungsquelle 40 abgegebene Leistung minimal wird.
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Das in 1 gezeigte System 1 ist durch das Steuergerät 10 ausgebildet, sowohl ein oben beschriebenes Verfahren zum Parametrisieren als auch ein oben beschriebenes Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Maschine 20 durchzuführen.
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2 zeigt eine schematische Ansicht eines beispielhaften Verfahrensablaufs zum Parametrisieren gemäß einer Ausführungsform. In einem ersten Schritt 101 wird einer elektrischen Maschine eine Spannung und eine Last zum Erreichen eines ersten Arbeitspunktes, bestehend aus einer ersten Drehzahl und einem ersten Drehmoment bereitgestellt, wobei die Spannung aus einer Gleichspannungsquelle durch eine Leistungselektronik mit ersten Modulationsparametern, bestehend aus einer ersten Modulationsart und einer ersten Schaltfrequenz erzeugt wird.
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Im zweiten Schritt 102 wird ein von der elektrischen Maschine erzeugtes EM-Feld erfasst und überprüft, ob diese Umgebungsgröße des EM-Felds einen vorher festgelegten und in einem Speicher hinterlegten Schwellenwert überschreitet. Ist dies der Fall, wird die erste Schaltfrequenz und/oder die erste Modulationsart verändert und eine Spannung mit den veränderten Modulationsparametern der elektrischen Maschine bereitgestellt. Ist dies nicht der Fall, wird mit dem nächsten Schritt fortgefahren.
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Im dritten Schritt 103 wird eine erste Leistung, die mit den ersten Modulationsparametern und in dem ersten Arbeitspunkt von der Gleichspannungsquelle abgegeben wird, durch ein Steuergerät erfasst und in einem Speicher zwischengespeichert.
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Im vierten Schritt 104 wird, wenn noch nicht im zweiten Schritt 102 geschehen, einer der Modulationsparameter verändert, sodass sich diese zu zweiten Modulationsparametern, bestehend aus einer zweiten Schaltfrequenz und einer ersten Modulationsart, ergeben, und auf dieser Basis eine Spannung erzeugt, die der elektrischen Maschine bereitgestellt wird.
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Im fünften Schritt 105 wird dann eine zweite Leistung, die mit den zweiten Modulationsparametern und in dem ersten Arbeitspunkt von der Gleichspannungsquelle abgegeben wird, durch ein Steuergerät erfasst und in einem Speicher zwischengespeichert. Optional vor dem fünften Schritt kann erneut eine Umgebungsgröße, wie das EM-Feld, erfasst und mit einem hinterlegten Wert vergleichen werden, dies wurde jedoch aus Redundanzgründen nicht erneut dargestellt.
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In einem letzten, sechsten Schritt 106 werden dann die zu der kleineren von der erfassten ersten und zweiten Leistung korrespondierenden Modulationsparameter zu dem ersten Arbeitspunkt in einem Speicher hinterlegt.
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3 zeigt eine schematische Ansicht eines weiteren beispielhaften Verfahrensablaufs zum Parametrisieren gemäß einer Ausführungsform. Der erste Schritt 201 kann sich beispielsweise an den letzten Schritt 106 des in 2 gezeigten Verfahrensablaufs anschließen. In diesem ersten Schritt 201 wird die an die elektrische Maschine bereitgestellten Spannung und Last zum Erreichen eines zweiten Arbeitspunktes, bestehend aus einem zweiten Drehmoment und einer zweiten Drehzahl durch die Leistungselektronik mit dritten Modulationsparametern, bestehend aus einer dritten Schaltfrequenz und einer dritten Modulationsart, erzeugt.
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In einem zweiten Schritt 202 wird eine dritte Leistung, die mit den dritten Modulationsparametern und in dem zweiten Arbeitspunkt von der Gleichspannungsquelle abgegeben wird, durch ein Steuergerät erfasst und in einem Speicher zwischengespeichert.
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In einem dritten Schritt 203 werden beide der Modulationsparameter verändert, sodass sich diese zu vierten Modulationsparametern, bestehend aus einer vierten Schaltfrequenz und einer vierten Modulationsart, ergeben, und auf dieser Basis eine Spannung erzeugt, die der elektrischen Maschine bereitgestellt wird.
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In einem vierten Schritt 204 wird eine vierte Leistung, die mit den vierten Modulationsparametern und in dem zweiten Arbeitspunkt von der Gleichspannungsquelle abgegeben wird, durch ein Steuergerät erfasst und in einem Speicher zwischengespeichert.
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In einem fünften und letzten Schritt 205 werden dann die zu der kleineren von der erfassten dritten und vierten Leistung korrespondierenden Modulationsparameter zu dem zweiten Arbeitspunkt in einem Speicher hinterlegt.
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Es versteht sich, dass auch für den Verfahrensablauf wie in 3 gezeigt optional und analog zu oben zu 2 beschriebenem Schritt 102 vor jedem Erfassen der von der Gleichspannungsquelle abgegebenen Leistung geprüft werden kann, ob eine erfasste Umgebungsgröße, beispielsweise ein erzeugtes EM-Feld, einen festgelegten Wert überschreitet und die Modulationsparameter ggf. angepasst werden.
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Weiter versteht sich, dass die Schritte 101 bis 105 bzw. 101 bis 205 beliebig oft für weitere, veränderte Modulationsparameter und/oder veränderte Arbeitspunkte wiederholt werden können.
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4 zeigt eine schematische Ansicht eines beispielhaften Verfahrensablaufs zum Betreiben einer elektrischen Maschine gemäß einer Ausführungsform. Im ersten Schritt 301 wird ein Arbeitspunkt, bestehend aus einem Drehmoment und einer Drehzahl, in dem die elektrische Maschine betrieben wird, durch ein Steuergerät von einem Drehzahlsensor und einem Drehmomentsensor erfasst.
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In einem zweiten Schritt 302 werden die zu dem erfassten Arbeitspunkt gehörigen, in einem Speicher hinterlegten Modulationsparameter aus einer Menge von Modulationsparametern, bestehend aus einer Schaltfrequenz und einer Modulationsart ermittelt.
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In einem dritten Schritt 303 werden die ermittelten Modulationsparameter, bestehend aus einer Schaltfrequenz und einer Modulationsart, einer Leistungselektronik bereitgestellt.
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In einem vierten Schritt 304 erzeugt die Leistungselektronik mit den bereitgestellten Modulationsparametern eine Spannung.
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Im fünften und letzten Schritt 305 wird die mit den Modulationsparametern erzeugte Spannung der elektrischen Maschine durch die Leistungselektronik bereitgestellt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- System
- 10
- Steuergerät
- 11
- Drehmomentsensor
- 12
- Drehzahlsensor
- 13
- Leistungssensor
- 14
- EM-Feldsensor
- 15
- Speicher
- 20
- elektrische Maschine
- 30
- Leistungselektronik
- 31
- Wechselrichter
- 40
- Gleichspannungsquelle
- 101
- Verfahrensschritt
- 102
- Verfahrensschritt
- 103
- Verfahrensschritt
- 104
- Verfahrensschritt
- 105
- Verfahrensschritt
- 106
- Verfahrensschritt
- 201
- Verfahrensschritt
- 202
- Verfahrensschritt
- 203
- Verfahrensschritt
- 204
- Verfahrensschritt
- 205
- Verfahrensschritt
- 301
- Verfahrensschritt
- 302
- Verfahrensschritt
- 303
- Verfahrensschritt
- 304
- Verfahrensschritt
- 305
- Verfahrensschritt
