DE102019209229A1 - Steuersystem für eine elektrische Maschine zum Erzeugen eines Bremsmoments durch die elektrische Maschine und Verfahren zum Betreiben eines Steuersystems für eine elektrische Maschine - Google Patents

Steuersystem für eine elektrische Maschine zum Erzeugen eines Bremsmoments durch die elektrische Maschine und Verfahren zum Betreiben eines Steuersystems für eine elektrische Maschine Download PDF

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Abstract

Die vorliegende Erfindung schafft ein Steuersystem (10) für eine elektrische Maschine (EM) zum Erzeugen eines Bremsmoments durch die elektrische Maschine (EM) an einem Traktionsantrieb umfassend eine Steuereinrichtung (SE), wobei die Steuereinrichtung (SE) dazu eingerichtet ist, ein Drehmoment (BM) der elektrischen Maschine (EM) zu ermitteln und danach einen beim jeweiligen Drehmoment (BM) von der elektrischen Maschine (EM) erzeugten Generatorstrom (Is) zu ermitteln und den Generatorstrom (Is) der elektrischen Maschine derart zu regeln, dass während einer Bewegung des Traktionsantriebs eine elektrische Leistung (Pel) der elektrischen Maschine (EM) zumindest unterhalb eines vorbestimmten Minimalwertes eingrenzbar ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steuersystem für eine elektrische Maschine zum Erzeugen eines Bremsmoments durch die elektrische Maschine und ein Verfahren zum Betreiben eines Steuersystems für eine elektrische Maschine.
  • Stand der Technik
  • Bei elektrisch betriebenen Fahrzeugen erzeugt der Elektromotor während einer Bewegung des Elektrofahrzeugs eine Rekuperationsenergie, welche aus der kinetischen Bewegungsenergie des Fahrzeugs erzeugt wird. Die erzeugte Rekuperationsenergie wird meist als elektrische Energie an die Verbraucher Im Fahrzeug und an die Batterie weitergegeben. Für den Fall, dass die Batterie keine Energie mehr aufnehmen kann, da diese vollständig geladen, defekt oder nicht verbunden ist, sollte der Energiefluss zur Batterie hin unterdrückt werden. Üblicherweise könne Elektromotoren selbst kein Bremsmoment erzeugen, ohne dabei die Batterie oder einen Verbraucher mit Strom zu versorgen.
  • Andererseits kann bei längeren Fahrten bergab oder der Fahrt mit einer Anhängerlast, ein zusätzliches Bremsmoment von der Maschine notwendig sein um die Bremsanlage entlasten zu können. Wenn der Elektromotor selbst kein zusätzliches Bremsmoment erzeugen kann, muss die konventionelle Bremsanlage viel zu groß dimensioniert werden.
  • In der DE 10 2010 054 452 A1 wird eine Bremsregelvorrichtung für ein Elektrofahrzeug beschrieben, welche auf Basis der Räder ein Soll-Bremsmoment berechnet. Die Bremsregelvorrichtung kann eine ABS-Regelung bewirken. Die Bremsregelvorrichtung kann eine Batterie zur Speicherung regenerierter Energie umfassen und basierend auf einem Ladezustand einen Motordrehmomentsbefehl erzeugen.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung schafft ein Steuersystem für eine elektrische Maschine zum Erzeugen eines Bremsmoments durch die elektrische Maschine nach Anspruch 1 und ein Verfahren zum Betreiben eines Steuersystems für eine elektrische Maschine nach Anspruch 10.
  • Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Vorteile der Erfindung
  • Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin, ein Steuersystem für eine elektrische Maschine zum Erzeugen eines Bremsmoments durch die elektrische Maschine und ein Verfahren zum Betreiben eines Steuersystems für eine elektrische Maschine anzugeben, um auch bei einer defekten, vollgeladenen oder nicht angeschlossenen Batterie des Fahrzeugs noch ein kontrolliertes Bremsmoment durch die elektrische Maschine erzeugen zu können ohne dabei elektrische Leistung abzugeben oder diese innerhalb einer vorbestimmten Wertebereichs halten zu können. Durch ein solches zusätzliches Bremsmoment kann eine mechanische Bremse entlastet werden.
  • Erfindungsgemäß umfasst ein Steuersystem für eine elektrische Maschine zum Erzeugen eines Bremsmoments durch die elektrische Maschine an einem Traktionsantrieb eine Steuereinrichtung, wobei die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, ein Drehmoment der elektrischen Maschine zu ermitteln und einen beim jeweiligen Drehmoment von der elektrischen Maschine erzeugten Generatorstrom zu ermitteln und danach den Generatorstrom der elektrischen Maschine derart zu regeln, dass während einer Bewegung des Traktionsantriebs eine elektrische Leistung der elektrischen Maschine zumindest unterhalb eines vorbestimmten Minimalwertes eingrenzbar ist.
  • Das Steuersystem eignet sich vorteilhaft für Elektrofahrzeuge und Hybridfahrzeuge. Die elektrische Leistung, welche in einen Gleichstromkreis, etwa für eine Batterie des elektrischen Antriebs, eingespeist werden kann, kann vorteilhaft unter einem bestimmten Wert oder auf Null gehalten werden.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Steuersystems ist die Steuereinrichtung dazu eingerichtet, den zum jeweiligen von der elektrischen Maschine erzeugten Drehmoment zugehörigen Generatorstrom zu berechnen oder aus einem Kennfeld in Abhängigkeit von einer jeweiligen Drehzahl und dem jeweiligen Drehmoment der elektrischen Maschine zu ermitteln.
  • Das Bremsmoment kann durch die elektrische Maschine vorteilhaft dann erzeugt werden, wenn die elektrische Leistung Null oder nahe Null und die zugehörige Generatorspannung gleich Null oder nahe Null ist (unterhalb eines vorbestimmten Grenzwertes).
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Steuersystems umfasst die Steuereinrichtung eine Leistungsregeleinrichtung, welche dazu eingerichtet ist, einen Strom-Phasenwinkel des Generatorstroms derart zu erzeugen, dass die elektrische Leistung der elektrischen Maschine unterhalb des vorbestimmten Minimalwertes eingrenzbar ist oder auf Null setzbar ist.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Steuersystems umfasst die Steuereinrichtung eine Stromregeleinrichtung, welche dazu eingerichtet ist, für die jeweilig ermittelte Drehzahl der elektrischen Maschine jeweils einen ermittelten Wert für den Generatorstrom und einen zugehörigen Wert des Strom-Phasenwinkels zu empfangen und in Abhängigkeit von der ermittelten Drehzahl derart zu regeln, dass eine Generatorspannung und ein zugehöriger Spannungs-Phasenwinkel in der elektrischen Maschine erzeugt werden, so dass die elektrische Leistung der elektrischen Maschine unterhalb des vorbestimmten Minimalwertes eingrenzbar ist oder auf Null setzbar ist.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Steuersystems sind der Strom-Phasenwinkel und/oder der Spannungs-Phasenwinkel derart erzeugbar, dass der Kosinus der Differenz der beiden Phasenwinkel gleich Null wird.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Steuersystems beträgt ein Phasenwinkel zwischen dem Generatorstrom und der Generatorspannung + 90 ° oder - 90 °.
    Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Steuersystems ist die Stromregeleinrichtung mit der elektrischen Maschine verbunden und ein nach der Regelung durch die Stromregeleinrichtung an der elektrischen Maschine resultierender Generatorstrom erneut als eine Eingangsgröße für die Stromregeleinrichtung an dieser anlegbar.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Steuersystems ist die Steuereinrichtung dazu eingerichtet, aus dem an der elektrischen Maschine resultierenden Generatorstrom und/oder aus dem jeweilig zum resultierenden Generatorstrom zugehörigen Wert des Spannungs-Phasenwinkels und/oder aus dem jeweilig zum resultierenden Generatorstrom zugehörigen Wert der Generatorspannung eine resultierende elektrische Leistung der elektrischen Maschine zu ermitteln und als Eingangsgröße für die Leistungsregeleinrichtung zu erzeugen.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Steuersystems ist die Steuereinrichtung dazu eingerichtet, einen von der elektrischen Maschine maximal erzeugbaren Generatorstrom zu ermitteln und ein mit diesem maximal erzeugbaren Generatorstrom verbundenes maximales Drehmoment zu ermitteln und bei der Regelung zu berücksichtigen.
  • Erfindungsgemäß erfolgt bei dem Verfahren zum Betreiben eines Steuersystems für eine elektrische Maschine ein Ermitteln eines Drehmoments der elektrischen Maschine und eines beim jeweiligen Drehmoment von der elektrischen Maschine erzeugten Generatorstroms; und ein Regeln des Generatorstrom der elektrischen Maschine derart, dass während einer Bewegung des Traktionsantriebs eine elektrische Leistung der elektrischen Maschine zumindest unterhalb eines vorbestimmten Minimalwertes eingegrenzt wird und dabei ein Bremsmoment durch die elektrische Maschine am Traktionsantrieb erzeugt wird.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens erzeugt eine Leistungsregeleinrichtung der Steuereinrichtung einen zum Generatorstrom Strom-Phasenwinkel derart, dass die elektrische Leistung der elektrischen Maschine unterhalb des vorbestimmten Minimalwertes eingrenzbar ist oder auf Null setzbar ist.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens empfängt eine Stromregeleinrichtung für die jeweilig ermittelte Drehzahl der elektrischen Maschine jeweils den ermittelten Wert für den Generatorstrom und den zugehörigen Wert des Strom-Phasenwinkels und regelt in Abhängigkeit von der ermittelten Drehzahl den Generatorstrom derart, dass eine Generatorspannung und ein zugehöriger Spannungs-Phasenwinkel in der elektrischen Maschine erzeugt werden, so dass die elektrische Leistung der elektrischen Maschine unterhalb des vorbestimmten Minimalwertes eingrenzbar ist oder auf Null setzbar ist.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ist die Stromregeleinrichtung mit der elektrischen Maschine verbunden und ein nach der Regelung durch die Stromregeleinrichtung an der elektrischen Maschine resultierender Generatorstrom wird erneut als eine Eingangsgröße für die Stromregeleinrichtung an dieser angelegt.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ermittelt die Steuereinrichtung aus dem an der elektrischen Maschine resultierenden Generatorstrom und/oder aus dem jeweilig zum resultierenden Generatorstrom zugehörigen Wert des Spannungs-Phasenwinkels und/oder aus dem jeweilig zum resultierenden Generatorstrom zugehörigen Wert der Generatorspannung eine resultierende elektrische Leistung der elektrischen Maschine und erzeugt diese als Eingangsgröße für die Leistungsregeleinrichtung.
  • Das Verfahren kann sich vorteilhaft auch durch die bereits in Verbindung mit dem Steuersystem genannten Merkmale und deren Vorteile auszeichnen und umgekehrt.
  • Weitere Merkmale und Vorteile von Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen.
  • Figurenliste
  • Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand des in den schematischen Figuren der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiels näher erläutert.
  • Es zeigen:
    • 1 eine schematische Darstellung eines Steuersystems für eine elektrische Maschine gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung in einem Elektrofahrzeug; und
    • 2 ein schematisches Blockbild eines Steuersystems gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
  • In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente.
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Steuersystems für eine elektrische Maschine gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung in einem Elektrofahrzeug.
  • In einem Elektrofahrzeug F oder einem Hybridfahrzeug kann ein Traktionsantrieb T vorhanden sein, welcher von einer elektrischen Maschine EM angetrieben werden kann. Neben einer mechanischen Bremse kann auch die elektrische Maschine ein Bremsmoment erzeugen, vorteilhaft derart, dass die Batterie nicht durch die Rekuperationsenergie geladen wird.
  • Dazu kann eine Generatorspannung gleich oder nahe Null gesetzt werden um die elektrische Leistung Pel nahe oder gleich Null halten zu können. Um dies umsetzen zu können kann die elektrische Maschine an ein Steuersystem 10 angeschlossen sein.
  • 2 zeigt ein schematisches Blockbild eines Steuersystems gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
  • Das Steuersystem 10 für eine elektrische Maschine EM zum Erzeugen eines Bremsmoments durch die elektrische Maschine EM an einem Traktionsantrieb umfassteine Steuereinrichtung SE, wobei die Steuereinrichtung SE dazu eingerichtet ist, ein Drehmoment BM der elektrischen Maschine EM zu ermitteln und einen beim jeweiligen Drehmoment BM von der elektrischen Maschine EM erzeugten Generatorstrom Is zu ermitteln und danach den Generatorstrom Is der elektrischen Maschine derart zu regeln, dass während einer Bewegung des Traktionsantriebs eine elektrische Leistung Pel der elektrischen Maschine EM zumindest unterhalb eines vorbestimmten Minimalwertes eingrenzbar ist.
  • Das Drehmoment BM kann sich wie folgt berechnen: BM = 3 * np * ( FM * Iq + ( Ld − Lq ) * Id * Iq ,
    Figure DE102019209229A1_0001
    wobei
    Np die Anzahl der Polpaare der elektrischen Maschine ist, FM der Fluss der Permanentmagnete, Iq der Strom in drehmomentbildender Richtung, Ld die Induktivität in d-Richtung und Lq die Induktivität in q-Richtung.
  • Gemäß der üblicherweise eingesetzten feldorientierten Regelung von elektrischen Synchronmaschinen wird die d-Richtung als feldbildende Richtung und die q-Richtung als Querrichtung oder Drehmomentbildende Richtung bezeichnet.
  • Hierbei kann die Steuereinrichtung SE dazu eingerichtet sein, eine Drehzahl D der elektrischen Maschine EM zu ermitteln, also vorteilhaft aus einer Überwachung des Betriebs der elektrischen Maschine abzulesen, und daraus ein Kennfeld KF für einen von der elektrischen Maschine EM erzeugten Generatorstrom Is in Abhängigkeit von der Drehzahl D zu ermitteln (die Phase und der Strom sind dabei Funktionen der Drehzahl).
  • Die Steuereinrichtung SE kann weiter dazu eingerichtet sein, einen zum Generatorstrom Is zugehörigen Strom-Phasenwinkel ϕI aus dem Kennfeld KF in Abhängigkeit von der Drehzahl D zu ermitteln, also zu erkennen, in welcher Phase sich der Strom bei momentanem Rotorwinkel befindet.
  • Hierbei kann die Steuereinrichtung SE dazu eingerichtet sein, den zum jeweiligen von der elektrischen Maschine EM erzeugten Drehmoment BM zugehörigen Generatorstrom Is zu berechnen oder aus einem Kennfeld KF in Abhängigkeit von einer jeweiligen Drehzahl D und dem jeweiligen Drehmoment BM der elektrischen Maschine EM zu ermitteln.
  • Die Steuereinrichtung SE kann eine Leistungsregeleinrichtung (R umfassen, welche dazu eingerichtet ist, einen Strom-Phasenwinkel ϕI des Generatorstroms Is derart zu erzeugen, dass die elektrische Leistung Pel der elektrischen Maschine EM unterhalb des vorbestimmten Minimalwertes eingrenzbar ist oder auf Null setzbar ist.
  • Die Steuereinrichtung SE kann eine Stromregeleinrichtung StR umfassen, welche dazu eingerichtet sein kann, für die jeweilig ermittelte Drehzahl D der elektrischen Maschine EM jeweils einen ermittelten Wert für den Generatorstrom Is und einen zugehörigen Wert des Strom-Phasenwinkels ϕI zu empfangen und in Abhängigkeit von der ermittelten Drehzahl D derart zu regeln, dass eine Generatorspannung Us und ein zugehöriger Spannungs-Phasenwinkel ϕU in der elektrischen Maschine EM erzeugt werden, so dass die elektrische Leistung Pel der elektrischen Maschine EM unterhalb des vorbestimmten Minimalwertes eingrenzbar ist oder auf Null setzbar ist.
  • Der Strom-Phasenwinkel ϕI und/oder der Spannungs-Phasenwinkel ϕU können derart erzeugbar sein, dass der Kosinus der Differenz der beiden Phasenwinkel gleich Null wird. In diesem Fall kann eine elektrische Leistung für den Batteriekreis (Gleichspanngskreis) gleich Null werden.
  • Ein Phasenwinkel ϕUMI = mod (ϕU - ϕI + π, 2*π) - π) kann zwischen dem Generatorstrom Is und der Generatorspannung Us + 90 ° oder - 90 ° betragen, so dass die elektrische Leistung gleich Null werden kann, etwa, durch cos(ϕUMI) = 0, und auch cos(ϕU -ϕI) = 0. Somit kann sich vorteilhaft nur Verlustleistung ergeben, etwa für eine Feldschwächung oder Feldstärkung. Hierbei kann das magnetische Feld der Permanentmagnete von dem magnetischen Feld des Stators geschwächt oder gestärkt werden (der Strom des Stators erhält einen positiven (Feldstärkung) oder negativen (Feldschwächung) Anteil in die d-Richtung).
  • Somit kann auch ein Bremsmoment erzeugbar sein unter cos(ϕU -ϕI) = 0 so dass die elektrische Leistung gleich Null werden kann.
  • Es kann hierbei vorteilhaft die Generatorspannung Us als gleich Null gesetzt werden, und der Generatorstrom Is also derart in der Stromregeleinrichtung StR geregelt werden, dass sich die elektrische Leistung Pel = 3*Us*Is*cos(ϕUMI), mit ϕUMI = mod (ϕU - ϕI + π, 2*π) - π) ergibt, wobei ϕUMI eine Winkeldifferenz zwischen ϕU und ϕI, sein kann und die beiden Phasenwinkel können in feldbildender und drehmomentbildender Richtung darstellbar sein.
  • Die Regelung des Stroms Is kann beispielsweise mit einem Standardregler mit feldorientierter Regelung oder ähnlichen erfolgen.
  • Die Stromregeleinrichtung StR kann mit der elektrischen Maschine EM verbunden sein und ein nach der Regelung durch die Stromregeleinrichtung StR an der elektrischen Maschine EM resultierender Generatorstrom Is_i erneut als eine Eingangsgröße für die Stromregeleinrichtung StR an dieser anlegbar sein.
  • Bei dem Steuersystem 10 kann des Weiteren die Steuereinrichtung SE dazu eingerichtet sein, aus dem an der elektrischen Maschine EM im Betrieb und an deren Ausgang im jeweiligen Regelungsschritt resultierenden Generatorstrom Is_i und/oder aus dem jeweilig zum resultierenden Generatorstrom Is_i zugehörigen Wert des Spannungs-Phasenwinkels ϕU und/oder aus dem jeweilig zum resultierenden Generatorstrom Is_i zugehörigen Wert der Generatorspannung Us (der Regelung zugehörige sowie bestimmte oder errechnete Spannung Us um eine elektrische Leistung auf Null zu setzen) eine resultierende (tatsächlich im jeweiligen Regelungsschritt am Ausgang abgegebene) elektrische Leistung Pel der elektrischen Maschine zu ermitteln und als Eingangsgröße für die Leistungsregeleinrichtung LR zu erzeugen.
  • Das Erzeugen der neuen Eingangsgröße kann im Sinne einer rückkoppelnden Regelschleife realisiert werden, vorteilhaft den tatsächlich an der elektrischen Maschine EM vorherrschenden Strom Is-i nutzen um eine tatsächliche momentane elektrische Leistung der Maschine EM zu ermitteln und eine Differenz zur gewünschten Leistung Pel= 0 zu bestimmen. Diese Regelschleife kann durch die Steuereinrichtung SE realisiert sein. Hierzu können auch weitere Größen, wie etwa die Generatorspannung Us und deren Phasenwinkel ϕU berücksichtigt werden. Für diesen Zweck kann die Steuereinrichtung SE dazu eingerichtet sein, aus dem an der elektrischen Maschine EM resultierenden Generatorstrom Is_i und/oder aus dem jeweilig zum resultierenden Generatorstrom Is_i zugehörigen Wert des Spannungs-Phasenwinkels ϕU und/oder aus dem jeweilig zum resultierenden Generatorstrom Is_i zugehörigen Wert der Generatorspannung Us eine resultierende elektrische Leistung Pel-i der elektrischen Maschine zu ermitteln und als Eingangsgröße für die Leistungsregeleinrichtung LR, für eine erneute Regelung der Phase des Generatorstroms, zu erzeugen.
  • Die Steuereinrichtung SE kann dazu eingerichtet sein, einen von der elektrischen Maschine EM maximal erzeugbaren Generatorstrom Is_max zu ermitteln und ein mit diesem maximal erzeugbaren Generatorstrom Is_max verbundenes maximales Drehmoment BM_max zu ermitteln und bei der Regelung zu berücksichtigen.
  • Der Generatorstrom kann nach Is = min(sqrt(abs(BM_des * omega(np)/(3*R)), Is_max) berechnet werden, wobei BM_des das von der Fahrzeugsteuerung oder vom Fahrer gewünschte Drehmoment ist, omega die elektrische Drehgeschwindigkeit ist, np die Anzahl der Polpaare ist und R der Widerstand (der elektrischen Maschine) ist. Hierbei kann eine Verlustleistung am Statorwiderstand gemeint sein, was möglich wird durch cos(ϕUMI)= 0.
  • So kann die elektrische Leistung Pel der elektrischen Maschine EM unterhalb des vorbestimmten Minimalwertes eingrenzbar sein oder auf Null setzbar sein.
  • Die elektrische Maschine kann hierbei einen Inverter umfassen, an dem eine entsprechende Modulation anlegbar ist, etwa auch mit Transformationselementen (I/O).
  • Mit dem vorbestimmten Minimalwert kann sichergestellt werden, dass ausreichend wenig Leistung in den Gleichstromkreis für die Batterie fließt, besonders vorteilhaft jedoch gleich Null sein kann.
  • Für cos(ϕUMI) = 0 kann sich dann ergeben, dass Pel = 3*Us*Is*cos(ϕUMI) zu Pel = 0 wird oder zumindest unterhalb eines zu tolerierenden Grenzwertes verbleibt.
  • Es ist jedoch möglich, dass Abweichungen dieser Größen von den bestimmten Größen auftreten können und somit ein zu tolerierender vorbestimmter Grenzwert für die resultierende (tatsächlich im iterativen Schritt ermittelte) Leistung gesetzt werden kann, unterhalb welchen die Leistung dann gehalten werden kann.
  • Durch eine Regelung des Stroms, etwa durch die Stromregeleinrichtung StR, kann als direkte Folge daraus also auch das Drehmoment der elektrischen Maschine geregelt werden.
  • Es kann durch diese Regelung auch ein solches Drehmoment bereitgestellt werden, welches keine oder nahezu keine Schwingungen im Antriebsstrang erzeugt, es kann also ein Ruckeln im Drehmoment verringert oder vermieden werden.
  • Obwohl die vorliegende Erfindung anhand des bevorzugten Ausführungsbeispiels vorstehend vollständig beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar.
  • 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 102010054452 A1 [0004]

Claims (14)

  1. Steuersystem (10) für eine elektrische Maschine (EM) zum Erzeugen eines Bremsmoments durch die elektrische Maschine (EM) an einem Traktionsantrieb umfassend - eine Steuereinrichtung (SE), wobei die Steuereinrichtung (SE) dazu eingerichtet ist, ein Drehmoment (BM) der elektrischen Maschine (EM) zu ermitteln und einen beim jeweiligen Drehmoment (BM) von der elektrischen Maschine (EM) erzeugten Generatorstrom (Is) zu ermitteln und danach den Generatorstrom (Is) der elektrischen Maschine derart zu regeln, dass während einer Bewegung des Traktionsantriebs eine elektrische Leistung (Pel) der elektrischen Maschine (EM) zumindest unterhalb eines vorbestimmten Minimalwertes eingrenzbar ist.
  2. Steuersystem (10) nach Anspruch 1, bei welchem die Steuereinrichtung (SE) dazu eingerichtet ist, den zum jeweiligen von der elektrischen Maschine (EM) erzeugten Drehmoment (BM) zugehörigen Generatorstrom (Is) zu berechnen oder aus einem Kennfeld (KF) in Abhängigkeit von einer jeweiligen Drehzahl (D) und dem jeweiligen Drehmoment (BM) der elektrischen Maschine (EM) zu ermitteln.
  3. Steuersystem (10) nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem die Steuereinrichtung (SE) eine Leistungsregeleinrichtung (LR) umfasst, welche dazu eingerichtet ist, einen Strom-Phasenwinkel (Phi_I) des Generatorstroms (Is) derart zu erzeugen, dass die elektrische Leistung (Pel) der elektrischen Maschine (EM) unterhalb des vorbestimmten Minimalwertes eingrenzbar ist oder auf Null setzbar ist.
  4. Steuersystem (10) nach Anspruch 3, bei welchem die Steuereinrichtung (SE) eine Stromregeleinrichtung (StR) umfasst, welche dazu eingerichtet ist, für die jeweilig ermittelte Drehzahl (D) der elektrischen Maschine (EM) jeweils einen ermittelten Wert für den Generatorstrom (Is) und einen zugehörigen Wert des Strom-Phasenwinkels (Phi_I) zu empfangen und in Abhängigkeit von der ermittelten Drehzahl (D) derart zu regeln, dass eine Generatorspannung (Us) und ein zugehöriger Spannungs-Phasenwinkel (Phi_U) in der elektrischen Maschine (EM) erzeugt werden, so dass die elektrische Leistung (Pel) der elektrischen Maschine (EM) unterhalb des vorbestimmten Minimalwertes eingrenzbar ist oder auf Null setzbar ist.
  5. Steuersystem (10) nach Anspruch 4, bei welchem der Strom-Phasenwinkel (Phi_I) und/oder der Spannungs-Phasenwinkel (Phi_U) derart erzeugbar sind, dass der Kosinus der Differenz der beiden Phasenwinkel gleich Null wird.
  6. Steuersystem (10) nach Anspruch 5, bei welchem ein Phasenwinkel (Phi_UM) zwischen dem Generatorstrom (Is) und der Generatorspannung (Us) + 90 ° oder - 90 ° beträgt.
  7. Steuersystem (10) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, bei welchem die Stromregeleinrichtung (StR) mit der elektrischen Maschine (EM) verbunden ist und ein nach der Regelung durch die Stromregeleinrichtung (StR) an der elektrischen Maschine (EM) resultierender Generatorstrom (Is_i) erneut als eine Eingangsgröße für die Stromregeleinrichtung (StR) an dieser anlegbar ist.
  8. Steuersystem (10) nach Anspruch 7, soweit rückbezogen auf Anspruch 3, bei welchem die Steuereinrichtung (SE) dazu eingerichtet ist, aus dem an der elektrischen Maschine (EM) resultierenden Generatorstrom (Is_i) und/oder aus dem jeweilig zum resultierenden Generatorstrom (Is_i) zugehörigen Wert des Spannungs-Phasenwinkels (Phi_U) und/oder aus dem jeweilig zum resultierenden Generatorstrom (Is_i) zugehörigen Wert der Generatorspannung (Us) eine resultierende elektrische Leistung (Pel-i) der elektrischen Maschine zu ermitteln und als Eingangsgröße für die Leistungsregeleinrichtung (LR) zu erzeugen.
  9. Steuersystem (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei welchem die Steuereinrichtung (SE) dazu eingerichtet ist, einen von der elektrischen Maschine (EM) maximal erzeugbaren Generatorstrom (Is_max) zu ermitteln und ein mit diesem maximal erzeugbaren Generatorstrom (Is_max) verbundenes maximales Drehmoment (BM_max) zu ermitteln und bei der Regelung zu berücksichtigen.
  10. Verfahren zum Betreiben eines Steuersystems (10) für eine elektrische Maschine (EM) umfassend die Schritte: - Ermitteln (S1) eines Drehmoments (BMs) der elektrischen Maschine (EM) und eines beim jeweiligen Drehmoment (BM) von der elektrischen Maschine (EM) erzeugten Generatorstrom (Is); - Regeln (S2) des Generatorstrom (Is) der elektrischen Maschine derart, dass während einer Bewegung des Traktionsantriebs eine elektrische Leistung (Pel) der elektrischen Maschine (EM) zumindest unterhalb eines vorbestimmten Minimalwertes eingegrenzt wird und dabei ein Bremsmoment durch die elektrische Maschine am Traktionsantrieb erzeugt wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, bei welchem eine Leistungsregeleinrichtung (LR) der Steuereinrichtung (SE) einen zum Generatorstrom (Is) zugehörigen Strom-Phasenwinkel (Phi_I) derart erzeugt, dass die elektrische Leistung (Pel) der elektrischen Maschine (EM) unterhalb des vorbestimmten Minimalwertes eingrenzbar ist oder auf Null setzbar ist.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, bei welchem eine Stromregeleinrichtung (StR) für die jeweilig ermittelte Drehzahl (D) der elektrischen Maschine (EM) jeweils den ermittelten Wert für den Generatorstrom (Is) und den zugehörigen Wert des Strom-Phasenwinkels (Phi_I) empfängt und in Abhängigkeit von der ermittelten Drehzahl (D) den Generatorstrom (Is) derart regelt, dass eine Generatorspannung (Us) und ein zugehöriger Spannungs-Phasenwinkel (Phi_U) in der elektrischen Maschine (EM) erzeugt werden, so dass die elektrische Leistung (Pel) der elektrischen Maschine (EM) unterhalb des vorbestimmten Minimalwertes eingrenzbar ist oder auf Null setzbar ist.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, bei welchem die Stromregeleinrichtung (StR) mit der elektrischen Maschine (EM) verbunden ist und ein nach der Regelung durch die Stromregeleinrichtung (StR) an der elektrischen Maschine (EM) resultierender Generatorstrom (Is_i) erneut als eine Eingangsgröße für die Stromregeleinrichtung (StR) an dieser angelegt wird.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, bei welchem die Steuereinrichtung (SE) aus dem an der elektrischen Maschine (EM) resultierenden Generatorstrom (Is_i) und/oder aus dem jeweilig zum resultierenden Generatorstrom (Is_i) zugehörigen Wert des Spannungs-Phasenwinkels (Phi_U) und/oder aus dem jeweilig zum resultierenden Generatorstrom (Is_i) zugehörigen Wert der Generatorspannung (Us) eine resultierende elektrische Leistung (Pel-i) der elektrischen Maschine ermittelt und als Eingangsgröße für die Leistungsregeleinrichtung (LR) erzeugt.
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