WO2016119948A1 - Steuervorrichtung und verfahren zur gemeinsamen regelung von asynchronmaschinen eines kraftfahrzeugs - Google Patents

Steuervorrichtung und verfahren zur gemeinsamen regelung von asynchronmaschinen eines kraftfahrzeugs Download PDF

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asynchronous
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Ekard Grossmann
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Robert Bosch Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a method for common control of
  • Asynchronous machines of a motor vehicle and a control device for controlling such a method are Asynchronous machines of a motor vehicle and a control device for controlling such a method.
  • each electrical machine is regulated by a separate associated inverter and supplied with electrical energy.
  • inverters are realized, for example, as independent systems with an individual housing, wherein the electrical connection to the associated electrical machine is produced with corresponding plug-in and / or screw connections.
  • the power electronics including the inverter requires a not inconsiderable volume. Due to the fact that motor vehicles have an ever-increasing number of mechanical, hydraulic and electrical components, however, it is important to use the naturally limited space within the motor vehicle in an optimal manner. In order to simultaneously enable a minimization of the energy requirement, the weight of the motor vehicle must be kept as low as possible.
  • the present invention provides, in one aspect, a method for jointly controlling asynchronous machines of a motor vehicle having a first asynchronous machine and a second asynchronous machine for driving the motor vehicle and having an inverter configured to supply the first asynchronous machine and the second asynchronous machine with a common stator voltage to supply a common stator frequency.
  • the method includes the step of detecting a
  • the method comprises the step of detecting a first rotational speed of the first asynchronous machine and a second rotational speed of the second asynchronous machine. Furthermore, this includes
  • Procedure for setting an allowable value range for a first drive torque of the first asynchronous machine and an allowed value range for a second drive torque of the second asynchronous machine comprises the step of determining a common operating strategy of the first asynchronous machine and the second
  • the method comprises the step of controlling the stator voltage and the stator frequency of the inverter for setting the drive torques of the asynchronous machines in accordance with the operating strategy.
  • the present invention according to another aspect provides a
  • Control device for controlling a method for the common control of asynchronous machines of such a motor vehicle.
  • the control device is designed to detect a predetermined desired drive torque of the motor vehicle for a momentary driving situation of the motor vehicle. Further, the control device is adapted to a first speed of the first
  • control device is configured to set an allowed value range for a first drive torque of the first asynchronous machine and an allowed value range for a second drive torque of the second asynchronous machine. Furthermore, the control device is designed to provide a common operating strategy of the first asynchronous machine and the second asynchronous machine according to the predetermined
  • the control device is adapted to the stator voltage and the stator frequency of the inverter for adjusting the drive torque of the asynchronous machines according to the
  • a method for controlling a plurality of asynchronous machines of a motor vehicle by which the asynchronous machines are controllable together with the help of only a single inverter.
  • Asynchronous machine typically each requires a separate inverter. By eliminating additional inverters in the present invention, the considerable advantage that space and weight can be saved in a significant way compared to these conventional solutions.
  • Method according to the invention or the control device according to the invention for controlling the method are applicable to all types of motor vehicles which have at least two asynchronous machines or the like.
  • the present invention is inter alia on
  • the present invention is based on the finding that several
  • Asynchronous machines are simultaneously controlled by suitable choice of a common stator voltage and a common stator frequency in an optimal manner. For this purpose, the speeds and thus the slips of the asynchronous machines are continuously recorded and evaluated. Now, for example, by a driver request a target drive torque of
  • Prescribed vehicle it can be specified depending on the current driving situation and the detected speeds, in which range the respective torque supplied by the asynchronous motors may be. Based on this, the common stator voltage and the common stator frequency can be adjusted in an optimized manner in order to achieve an ideal distribution of the drive torques of the asynchronous machines in accordance with the respective driving situation. Consequently, this requires only a single inverter, which provides the corresponding stator voltage at the corresponding stator frequency. In the present method is thus the
  • Stator voltage and the stator frequency is adjustable.
  • Asynchronous machine and the second asynchronous machine depending on the stator voltage and the stator frequency of the inverter for the current driving situation of the motor vehicle include.
  • Asynchronous machine provides the drive torque delivered by this as a function of the speed or slip from.
  • the specific course of the characteristic depends, among other things, on the stator voltage and the
  • Drive torque supplies the respective asynchronous machine.
  • the method according to the invention advantageously determines a common characteristic curve for both asynchronous machines, taking into account the detected rotational speeds and the previously defined value ranges of the drive torques
  • Each asynchronous machine can at any time a coordinate pair from the respective speed and the respective
  • the method determines a common characteristic which is defined by the coordinates defined by the coordinate pairs
  • Coordinate points in the drive torque-speed level is running and adapted to the current current driving situation.
  • the specific shape of the respective characteristic determines which drive torques the two asynchronous machines supply and thus how the drive torques are distributed.
  • ESP data of an ESP system (ESP: Electronic Stability Program) can be taken into account in order to determine the permitted value range for the first drive torque of the first asynchronous machine and the permitted value range for the second drive torque of the second
  • ESP data may be taken into account to determine the common operating strategy of the first
  • Asynchronous machine and the second asynchronous machine for the current driving situation of the motor vehicle determine.
  • a typical ESP system advantageously provides detailed information about the current driving situation, for example about speed sensors, acceleration sensors, Angle sensors etc. This information can be used to find an optimal operating strategy of the ASM. For example, potential deviations of the current driving state from a desired state can be precisely detected and the distribution of driving torque can be adjusted accordingly by regulating the ASM.
  • the common operating strategy of the first asynchronous machine and the second asynchronous machine can be determined for a minimum energy consumption of the motor vehicle.
  • the common characteristic of the two asynchronous machines can advantageously be set in such a way that the operation of the
  • Asynchronous machines is regulated as energy efficient as possible. For example, it may happen that, depending on the driving situation and given rotational speeds of the asynchronous machines, several solutions for a common characteristic curve are possible. In such cases, in this development, the
  • an operating strategy can be brought forward that offers the greatest possible safety, for example in the event that one or more wheels lose their grip in poor weather conditions.
  • the first asynchronous machine can drive at least a first wheel on a first axis of the motor vehicle.
  • the second asynchronous machine may drive at least one second wheel on the first axle of the motor vehicle or at least one second wheel on a second axle of the motor vehicle.
  • an ASM can be a wheel of a
  • a vehicle may each have two ASM per axle, for example, two ASM with inverter on a rear axle and two ASM with inverter on a front axle.
  • two ASMs with inverters on one left side of the vehicle and two ASMs with an inverter on one side of the vehicle may each have two ASM per axle, for example, two ASM with inverter on a rear axle and two ASM with inverter on a front axle.
  • the first asynchronous machine can drive all wheels on a first axis of the motor vehicle and the second asynchronous machine on all wheels on a second axis of the motor vehicle.
  • Drive torques of the respective ASM can in this case be transmitted in each case via a differential to the wheels of the axle.
  • an electric vehicle with two ASM which are regulated by an inverter, with an ASM a
  • Front axle and the other ASM drives a rear axle.
  • the motor vehicle can continue a
  • Combustion engine which is coupled to the first asynchronous machine to drive a first axis of the motor vehicle, and which of the first asynchronous machine for driving the first axis and can be switched off.
  • the method may further comprise the step of turning on and off the internal combustion engine by the first asynchronous machine.
  • Hybrid electric vehicle can be used.
  • the built-in combustion engine drive train ASM can be operated while driving under a starting drive torque of the internal combustion engine.
  • the associated characteristic is then for example by changing the
  • Stator voltage and / or the stator frequency changed so that the instantaneous drive torque, the starting drive torque of the internal combustion engine
  • the Verbrenunngsmotor together with the coupled ASM a for example to provide more power.
  • the Verbrenunngsmotor together with the coupled ASM a for example to provide more power.
  • the method may further comprise the step of mechanically braking the wheels of the motor vehicle according to the operating strategy.
  • the mechanical braking torques or the mechanical braking can be regulated, for example, by an ESP system, which is coupled to the control device. This has many advantages, as it provides, among other things, more degrees of freedom for finding an optimal characteristic curve. A given
  • Target drive torque is thus determined not only by the individual drive torques of the ASM (which are adjustable via the stator voltage and the stator frequency depending on the respective speed).
  • the corresponding braking torque can be varied at the same time per ASM in order to create more scope for adjusting the torque distribution. For example, in certain current driving situations it may be difficult to find an optimum characteristic curve for a given setpoint torque taking into account the detected rotational speeds and the value ranges of the drive torques of the asynchronous machines. By appropriate adjustments of the braking torques it can be ensured that an optimal characteristic curve can always be found.
  • the first rotational speed and / or the second rotational speed can be detected by means of ESP rotational speed sensors of the ESP system.
  • the first speed and / or the second speed can be detected by means of speed sensors of the asynchronous machines.
  • speeds are advantageously provided directly by the ASM.
  • the speeds may be provided by an ESP system.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a motor vehicle with two
  • Asynchronous machines and a control device for controlling a method for the common control of the asynchronous machines according to an embodiment of the invention
  • FIG. 2a schematic characteristics of an asynchronous machine, as in the
  • FIG. 2b shows a schematic representation of an exemplary application of the method of the control device from FIG. 1;
  • FIG. 2c is a schematic representation of another exemplary application of the method of the control device of FIG. 1; FIG. and
  • FIG. 3 is a schematic representation of the method steps of the method of the control device from FIG. 1.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a motor vehicle with two asynchronous machines and a control device for controlling a
  • reference numeral 1 denotes the automobile.
  • the motor vehicle 1 is mounted on a first axle 12a, e.g. a front axle, with a first axle 12a, e.g. a front axle, with a first axle 12a, e.g. a front axle, with a first axle 12a, e.g. a front axle, with a first axle 12a, e.g. a front axle, with a first axle 12a, e.g. a front axle, with a first axle 12a, e.g. a front axle, with a first axle 12a, e.g. a front axle, with a first axle 12a, e.g. a front axle, with a first axle 12a, e.g. a front axle, with a first axle 12a, e.g. a front axle, with a first axle 12a, e.g. a front axle, with a first axle 12a, e.g. a front axle, with
  • Asynchronous machine 2 and a second asynchronous machine 3 is formed.
  • the motor vehicle 1 may be, for example, a passenger car or the like which has a rear axle (not shown) with two wheels and a front axle 12a with a first wheel 13a (right Front wheel) and a second wheel 13b (left front wheel) is formed.
  • the present invention is based on this embodiment of a passenger car with two asynchronous machines 2; 3 at the
  • the present invention can also be extended to applications in which more than two asynchronous machines are installed.
  • the invention is also applicable to all types of motor vehicles, which at least two asynchronous machines 2; 3 or the like. These may also be other types of motor vehicles, such as automobiles, motorcycles,
  • Trucks, etc. which may also have different drive topologies and axle arrangements. Furthermore, it may be pure
  • Electric vehicles or hybrid electric vehicles with additional drives act.
  • the first asynchronous machine 2 is shown in FIG.
  • both asynchronous machines 2; 3 together from a single inverter 4 with a common stator voltage 5 at a common
  • the inverter 4 is as
  • Inverter for converting an incoming DC voltage, which can be provided for example by a built-in motor vehicle 1 traction battery (not shown), in an AC voltage
  • the inverter 4 together with the asynchronous machines 2 coupled thereto; 3 is controlled by a control device 30.
  • the control device 30 is in turn coupled to an ESP system 18 (or an antilock braking system, a traction control system or a related system) of the motor vehicle 1, which may be configured, inter alia, individual wheels of the vehicle via corresponding brakes 16 for vehicle dynamics control slow down specifically.
  • the ESP system 18 can do this
  • Control system can be coupled, which offers the possibility of targeted influence on the wheels 13a; 13b to take, for example by means of transmission of braking torque 15th
  • the control device 30 is designed, inter alia, to detect a predetermined target drive torque 11 of the motor vehicle 1 for a momentary driving situation of the motor vehicle 1.
  • the target drive torque 11 may in this case be predetermined, for example, by a driver request.
  • the desired drive torque 11 can also be specified by the ESP system 18 or another control (for example, an adaptive cruise control system or the like), possibly after
  • the target drive torque 11 determines the desired acceleration of the motor vehicle 1.
  • control device 30 is configured to have a first rotational speed 7a of the first asynchronous machine 2 and a second rotational speed 7b of the second
  • Control device 30 the rotational speeds 7a; 7b of speed sensors, each in the asynchronous machines 2; 3 are installed. Alternatively or additionally, the rotational speeds 7a; 7b, however, also provided by specially designed ESP speed sensors or other speed sensors available.
  • the torque M of an asynchronous machine 2; 3 can be determined approximately from the speed n or the slip s via the so-called K lake's formula.
  • the dumpling formula is derived from a simplified equivalent circuit diagram of an asynchronous machine
  • Asynchronous machine 2; 3 denotes.
  • the tilting moment or the tilting slip are defined at the so-called tilting point, which corresponds to the point on the torque-speed characteristic curve (referred to below simply as characteristic curve 19) of the asynchronous machine 2; 3, in which it develops its maximum torque, the overturning moment (there is one tipping point each on positive
  • the overturning moment M k and the tilting slip s k in turn depend on the stator voltage 5 and the stator frequency 6 (ie the rotating field frequency).
  • the stator voltage 5 and the stator frequency 6 consequently, the torque of the asynchronous machine 2; 3 are changed depending on the rotational speed n.
  • control device 30 is designed to allow a permitted
  • Stator frequency 6 and the rotational speed 7a; 7b is.
  • the respective value range of the drive torques 9a; 9b, depending on the current driving situation, results, for example, from ESP data of the ESP system 18.
  • control device 30 is adapted to a common
  • Asynchronous machine 3 according to the predetermined target torque 11 of the motor vehicle 1, taking into account the detected rotational speeds 7a; 7b and the specified value ranges of the drive torques 9a; 9b the
  • the specific course of the characteristic curve 19 depends inter alia on the stator voltage 5 and the stator frequency 6.
  • An enlargement / reduction of the stator voltage 5 leads to a
  • FIG. 2a shows this schematic characteristics 19 of an asynchronous machine 2; 3, as used in the motor vehicle 1 in Fig. 1, for different values of the stator voltage 5 and the stator frequency 6. Die
  • Characteristics 19 are represented as a function of the drive torque 9 from the speed 7.
  • the stator frequency 6 is varied, while in the right-hand illustration the stator voltage 5 is varied.
  • the stator voltage 5 and the stator frequency 6 can building on this for a given speed 7a; 7b, which drive torque 9a; 9b the respective asynchronous machine 2; 3 supplies.
  • Control device 30 determines a common characteristic curve 19 for both asynchronous machines 2 by varying the stator voltage 5 and the stator frequency 6; 3 taking into account the detected rotational speeds 7a; 7b and the previously defined value ranges of the drive torques 9a; 9b the
  • Each asynchronous machine 2; 3 can be to everyone
  • Time a coordinate pair from the respective speed 7a; 7b and the respective drive torque 9a; 9b are assigned.
  • the control device 30 determines a common characteristic 19, which by the of
  • Coordinate pairs defined coordinate points in the drive torque-speed level runs and the current current driving situation is adjusted.
  • the specific shape of the respective characteristic curve 19 determines which drive torques 9a; 9b, the two asynchronous machines 2; 3 supply and thus also as the drive torque 9a; 9b on the two wheels 13a; 13b be distributed.
  • the determination of the common operating strategy of the first comprises
  • the instantaneous energy consumption can be minimally adjusted.
  • control device 30 is configured to control the stator voltage 5 and the stator frequency 6 of the inverter 4 for adjusting the drive torques 9a; 9b of the asynchronous machines 2; 3 according to the operating strategy.
  • Control device 30 may continuously during operation of the
  • Motor vehicle 1 are executed to the asynchronous machines 2; 3 continuously regulate.
  • the determination of the common operating strategy further mechanical braking torques 15 of the driven by the first asynchronous machine 2 and / or the second asynchronous machine 3 wheels 13a; 13b taken into account. Based on this, the additional braking torques of the individual wheels 13a; 13b may be used to set the margin for possible drive torques 9a; 9b effectively expand. This ensures that in each case an optimal solution for a common characteristic curve 19 or a drive torque distribution to the wheels 13a; 13b is findable.
  • FIG. 2 b shows a schematic illustration of an exemplary application of the method 20 of the control device 30 from FIG. 1.
  • the motor vehicle 1 is located
  • both wheels 13a; 13b For example, on a straight line and drives accordingly straight ahead.
  • both wheels 13a; 13b a same speed 7a; 7b and a same drive torque 9a; 9b on. Accordingly, both wheels 13a; 13b at a common point A on the characteristic.
  • the first wheel 13a comes to an ice surface or gravel surface or the like and "rotates.”
  • the revolving speed 7a of the first wheel 13a increases and the driving torque 9a correspondingly decreases, while the second wheel 13b remains unchanged at the point A, the first wheel 13a moves to point B on the characteristic line 19 (indicated by an arrow with the reference numeral 14) .
  • the control device 30 lowers after detecting the changed speed 7a of the first wheel 13a the stator 6 from (indicated by an arrow with the
  • control device 30 can also intervene in other typical driving situations, for example, when cornering with braking or alternatively also regenerative operation of the asynchronous machines 2; Third
  • Motor vehicle 1 also include an internal combustion engine (not shown here). This can be coupled to an asynchronous machine to a To drive axle of the motor vehicle 1.
  • the internal combustion engine can, for example, drive a rear axle together with a first asynchronous machine 2, while a front axle is driven by a second asynchronous machine 3. Both asynchronous machines 2; 3 are controlled in this case according to an inverter 4.
  • the internal combustion engine can be switched on and off by the first asynchronous machine 2 for driving the rear axle.
  • a corresponding control device 30 would be able to use this to regulate the drive torque 9a of the first asynchronous machine 2 in such a way that the internal combustion engine can optionally be switched on or off.
  • the second asynchronous machine 3 can drive the front axle at a fixed predetermined speed 7b and fixed drive torque 9b, while the internal combustion engine including the first asynchronous machine 2 can be freely varied in rotational speed 7a and drive torque 9a.
  • FIG. 2 c shows a schematic illustration of another exemplary application of the method 20 of the control device 30 from FIG. 1.
  • the characteristic curve 19 shown in FIG. 2c corresponds to an exemplary one
  • the stator voltage is 5 and the stator voltage
  • Stator frequency 6 the operating point of the first asynchronous machine 2 near the tipping point set (point A), while the operating point of the second
  • Asynchronmaschine 3 left of the break point is (point B or point C, which are in the unstable operating range of the asynchronous machine).
  • Point B hereby corresponds to an operating point in a curve with a large radius and point C represents an operating point in a curve with a smaller radius at which the rotational speed 7b and the driving torque 9b of the inside wheel 13b further fall (possible differences in the stator voltage 5 and the stator frequency 6 for these two curves are not considered here for the sake of simplicity).
  • the control device 30 of this embodiment is thus also capable of operating points in an unstable region
  • FIG. 3 shows a schematic representation of the method steps of the method 20 of the control device 30 from FIG. 1.
  • the method 20 includes, at 21, the step of detecting a
  • the method 20 comprises in a next step the detection of a first rotational speed 7a of the first asynchronous machine 2 and a second rotational speed 7b of the second
  • the method 20 in Fig. 23 includes the step of setting 23 an allowable value range for a first drive torque 9a of the first asynchronous machine 2 and an allowable value range for a second drive torque 9b of the second asynchronous machine 3.
  • the method 20 in Fig. 24 comprises the step the determination of a common operating strategy of the first asynchronous machine 2 and the second
  • Asynchronous machine 3 according to the predetermined target torque 11 of the motor vehicle 1, taking into account the detected rotational speeds 7a; 7b and the specified value ranges of the drive torques 9a; 9b the
  • the method 20 in FIG. 25 includes the step of controlling the stator voltage 5 and the stator frequency 6 of the inverter 4 to set the drive torques 9a; 9b of the asynchronous machines 2; 3 according to the operating strategy.
  • the individual steps of the method 20 can be carried out continuously during the operation of the motor vehicle 1.
  • an energy-optimized operating strategy is constantly updated, for example, because changes in driving situations or deviations necessitate a correction of the strategy.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur gemeinsamen Regelung von Asynchronmaschinen (2; 3) eines Kraftfahrzeugs (1) mit einer ersten Asynchronmaschine (2) und einer zweiten Asynchronmaschine (3) zum Antreiben des Kraftfahrzeugs (1); einem Inverter (4), der dazu ausgebildet ist, die erste Asynchronmaschine (2) und die zweite Asynchronmaschine (3) mit einer gemeinsamen Statorspannung (5) bei einer gemeinsamen Statorfrequenz (6) zu versorgen. Das Verfahren umfasst die Schritte des Erfassens eines vorgegebenen Sollantriebsmoments (11) des Kraftfahrzeugs (1) für eine momentane Fahrsituation des Kraftfahrzeugs (1); des Erfassens einer ersten Drehzahl (7a) der ersten Asynchronmaschine (2) und einer zweiten Drehzahl (7b) der zweiten Asynchronmaschine (3); des Ermittelns einer gemeinsamen Betriebsstrategie der ersten Asynchronmaschine (2) und der zweiten Asynchronmaschine (3) gemäß dem vorgegebenen Solldrehmoment (11) unter Berücksichtigung der erfassten Drehzahlen (7a; 7b); und des Regelns der Statorspannung (5) und der Statorfrequenz (6) zur Einstellung der Antriebsmomente (9a; 9b) der Asynchronmaschinen (2; 3) gemäß der Betriebsstrategie.

Description

Beschreibung Titel
Steuervorrichtung und Verfahren zur gemeinsamen Regelung von
Asynchronmaschinen eines Kraftfahrzeugs
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur gemeinsamen Regelung von
Asynchronmaschinen eines Kraftfahrzeugs sowie eine Steuervorrichtung zur Steuerung eines solchen Verfahrens.
Stand der Technik
Obwohl die vorliegende Erfindung und die ihr zugrundeliegende Problematik anhand eines Elektrofahrzeugs mit zwei Asynchronmaschinen (ASM) erläutert wird, welche jeweils ein Rad einer gemeinsamen Fahrzeugachse antreiben, ist sie auch auf beliebige andere Kraftfahrzeuge mit mehreren Asynchronmaschinen in unterschiedlichen Anordnungen an den Rädern und/oder den Fahrzeugachsen des jeweiligen Kraftfahrzeugs anwendbar.
In vielen Anwendungen der elektrischen Antriebstechnik treten Situationen auf, in denen es vorteilhaft ist, in einem Kraftfahrzeug zwei oder mehr elektrische Maschinen zu verbauen. Im Bereich von Elektro- oder Hybridelektrofahrzeugen wird auf eine Vielzahl verschiedener Topologien für den Aufbau des
Antriebsstrangs zurückgegriffen, in denen mehrere Asynchronmaschinen oder dergleichen in unterschiedlicher Weise angeordnet sein können. So existieren beispielsweise Lösungen für allradgetriebene Elektrofahrzeuge, bei denen jede Achse von jeweils einer ASM angetrieben wird, welche über ein Differential ein Antriebsmoment auf die an der jeweiligen Achse befindlichen Räder des
Kraftfahrzeugs überträgt. Alternativ gibt es Umsetzungen, in denen einzelne Räder jeweils von einer zugehörigen ASM getrieben werden. Im Falle eines Allradfahrzeugs kann hierbei beispielsweise das Differential an jeder Achse entfallen.
In typischen Anwendungen wird jede elektrische Maschine über einen separaten zugehörigen Inverter geregelt und mit elektrischer Energie versorgt. Häufig werden solche Inverter beispielsweise als eigenständige Systeme mit individuellem Gehäuse realisiert, wobei die elektrische Verbindung zu der zugehörigen elektrischen Maschine mit entsprechenden Steck- und/oder Schraubverbindungen hergestellt wird. Die Leistungselektronik einschließlich des Inverters benötigt dabei ein nicht unerhebliches Bauvolumen. Aufgrund der Tatsache dass Kraftfahrzeuge eine immer größer werdende Anzahl an mechanischen, hydraulischen und elektrischen Komponenten aufweisen, gilt es jedoch den naturgemäß begrenzten Raum innerhalb des Kraftfahrzeuges in optimaler Weise zu nutzen. Um gleichzeitig eine Minimierung des Energiebedarfs zu ermöglichen, muss auch das Gewicht des Kraftfahrzeugs möglichst gering gehalten werden.
Für eine effizientere Nutzung des Bauraums in Kraftfahrzeugen mit mehreren Asynchronmaschinen bedarf es demnach eines verbesserten Konzeptes zur Regelung der Asynchronmaschinen.
Offenbarung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung schafft gemäß einem Aspekt ein Verfahren zur gemeinsamen Regelung von Asynchronmaschinen eines Kraftfahrzeugs mit einer ersten Asynchronmaschine und einer zweiten Asynchronmaschine zum Antreiben des Kraftfahrzeugs und mit einem Inverter, der dazu ausgebildet ist, die erste Asynchronmaschine und die zweite Asynchronmaschine mit einer gemeinsamen Statorspannung bei einer gemeinsamen Statorfrequenz zu versorgen. Das Verfahren umfasst den Schritt des Erfassens eines
vorgegebenen Sollantriebsmoments des Kraftfahrzeugs für eine momentane Fahrsituation des Kraftfahrzeugs. Ferner umfasst das Verfahren den Schritt des Erfassens einer ersten Drehzahl der ersten Asynchronmaschine und einer zweiten Drehzahl der zweiten Asynchronmaschine. Ferner umfasst das
Verfahren den Schritt des Festlegens eines erlaubten Wertebereichs für ein erstes Antriebsmoment der ersten Asynchronmaschine und eines erlaubten Wertebereichs für ein zweites Antriebsmoment der zweiten Asynchronmaschine. Ferner umfasst das Verfahren den Schritt des Ermitteins einer gemeinsamen Betriebsstrategie der ersten Asynchronmaschine und der zweiten
Asynchronmaschine gemäß dem vorgegebenen Solldrehmoment des
Kraftfahrzeugs unter Berücksichtigung der erfassten Drehzahlen und der festgelegten Wertebereiche der Antriebsmomente der Asynchronmaschinen. Ferner umfasst das Verfahren den Schritt des Regeins der Statorspannung und der Statorfrequenz des Inverters zur Einstellung der Antriebsmomente der Asynchronmaschinen gemäß der Betriebsstrategie.
Die vorliegende Erfindung schafft gemäß einem weiteren Aspekt eine
Steuervorrichtung zur Steuerung eines Verfahrens zur gemeinsamen Regelung von Asynchronmaschinen eines solchen Kraftfahrzeugs. Die Steuervorrichtung ist dazu ausgebildet, ein vorgegebenes Sollantriebsmoment des Kraftfahrzeugs für eine momentane Fahrsituation des Kraftfahrzeugs zu erfassen. Ferner ist die Steuervorrichtung dazu ausgebildet, eine erste Drehzahl der ersten
Asynchronmaschine und eine zweite Drehzahl der zweiten Asynchronmaschine zu erfassen. Ferner ist die Steuervorrichtung dazu ausgebildet, einen erlaubten Wertebereich für ein erstes Antriebsmoment der ersten Asynchronmaschine und einen erlaubten Wertebereich für ein zweites Antriebsmoment der zweiten Asynchronmaschine festzulegen. Ferner ist die Steuervorrichtung dazu ausgebildet, eine gemeinsame Betriebsstrategie der ersten Asynchronmaschine und der zweiten Asynchronmaschine gemäß dem vorgegebenen
Solldrehmoment des Kraftfahrzeugs unter Berücksichtigung der erfassten Drehzahlen und der festgelegten Wertebereiche der Antriebsmomente der Asynchronmaschinen zu ermitteln. Ferner ist die Steuervorrichtung dazu ausgebildet, die Statorspannung und die Statorfrequenz des Inverters zur Einstellung der Antriebsmomente der Asynchronmaschinen gemäß der
Betriebsstrategie zu regeln.
Vorteile der Erfindung
Es ist eine Idee der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Regelung von mehreren Asynchronmaschinen eines Kraftfahrzeugs zu schaffen, durch welches die Asynchronmaschinen gemeinsam mit Hilfe nur eines einzelnen Inverters regelbar sind. In herkömmlichen Ausgestaltungen wird für jede
Asynchronmaschine typischerweise jeweils ein separater Inverter benötigt. Durch den Wegfall zusätzlicher Inverter entsteht bei der vorliegenden Erfindung der erhebliche Vorteil, dass Bauraum und Gewicht in signifikanter Weise gegenüber diesen herkömmlichen Lösungen eingespart werden können. Das
erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Steuervorrichtung zur Steuerung des Verfahrens sind auf alle Typen von Kraftfahrzeugen anwendbar, welche zumindest zwei Asynchronmaschinen oder dergleichen aufweisen.
Prinzipiell ist die vorliegende Erfindung dabei unter anderem auch auf
Anwendungen erweiterbar, in denen mehr als zwei Asynchronmaschinen verbaut sind.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass mehrere
Asynchronmaschinen gleichzeitig durch geeignete Wahl einer gemeinsamen Statorspannung und einer gemeinsamen Statorfrequenz in optimaler Weise regelbar sind. Hierzu werden die Drehzahlen und damit die Schlüpfe der Asynchronmaschinen kontinuierlich erfasst und ausgewertet. Wird nun beispielsweise durch einen Fahrerwunsch ein Sollantriebsmoment eines
Fahrzeugs vorgegeben, so kann je nach der momentanen Fahrsituation und der erfassten Drehzahlen vorgegeben werden, in welchem Bereich die jeweils von den Asynchronmaschinen gelieferten Antriebsmomente liegen dürfen. Darauf aufbauend können die gemeinsame Statorspannung und die gemeinsame Statorfrequenz in optimierter Weise eingestellt werden, um eine ideale Verteilung der Antriebsmomente der Asynchronmaschinen entsprechend der jeweiligen Fahrsituation zu erreichen. Hierzu bedarf es folglich lediglich eines einzelnen Inverters, der die entsprechende Statorspannung bei der entsprechenden Statorfrequenz bereitstellt. In dem vorliegenden Verfahren wird somit die
Tatsache ausgenutzt, dass bei gegebener Drehzahl einer Asynchronmaschine das von dieser gelieferte Antriebsmoment durch geeignete Wahl der
Statorspannung und der Statorfrequenz einstellbar ist.
Gemäß einer Weiterbildung kann das Ermitteln einer gemeinsamen
Betriebsstrategie das Ermitteln einer gemeinsamen Kennlinie der ersten
Asynchronmaschine und der zweiten Asynchronmaschine in Abhängigkeit von der Statorspannung und der Statorfrequenz des Inverters für die momentane Fahrsituation des Kraftfahrzeugs beinhalten. Die Kennlinie einer
Asynchronmaschine bildet das von diesem gelieferte Antriebsmoment als Funktion der Drehzahl bzw. des Schlupfes ab. Der spezifische Verlauf der Kennlinie hängt hierbei unter anderem von der Statorspannung und der
Statorfrequenz ab. Eine Vergrößerung/Verkleinerung der Statorspannung führt zu einer Streckung/Stauchung der Kennlinie in Richtung der
Antriebsmomentenachse, während eine Vergrößerung/Verkleinerung der Statorfrequenz die Kennlinie in Drehzahlachsenrichtung staucht und verschiebt. Durch die Wahl der Statorspannung und der Statorfrequenz kann darauf aufbauend für eine gegebene Drehzahl festgelegt werden, welches
Antriebsmoment die jeweilige Asynchronmaschine liefert. Das erfindungsgemäße Verfahren ermittelt vorteilhafterweise eine gemeinsame Kennlinie für beide Asynchronmaschinen unter Berücksichtigung der erfassten Drehzahlen und der zuvor festgelegten Wertebereiche der Antriebsmomente der
Asynchronmaschinen. Jede Asynchronmaschine kann zu jedem Zeitpunkt ein Koordinatenpaar aus der jeweiligen Drehzahl und dem jeweiligen
Antriebsmoment zugeordnet werden. Das Verfahren ermittelt eine gemeinsame Kennlinie, welche durch die von den Koordinatenpaaren definierten
Koordinatenpunkte in der Antriebsmoment-Drehzahl-Ebene läuft und der jeweiligen momentanen Fahrsituation angepasst ist. Die spezifische Form der jeweiligen Kennlinie legt hierbei fest, welche Antriebsmomente die beiden Asynchronmaschinen liefern und damit auch wie die Antriebsmomente verteilt sind.
Gemäß einer Weiterbildung können ESP-Daten eines ESP-Systems (ESP: Elektronisches Stabilitätsprogramm) berücksichtigt werden, um den erlaubten Wertebereich für das erstes Antriebsmoment der ersten Asynchronmaschine und den erlaubten Wertebereich für das zweite Antriebsmoment der zweiten
Asynchronmaschine festzulegen. Zusätzlich oder alternativ können ESP-Daten berücksichtigt werden, um die gemeinsame Betriebsstrategie der ersten
Asynchronmaschine und der zweiten Asynchronmaschine für die momentane Fahrsituation des Kraftfahrzeugs zu ermitteln. Ein typisches ESP-System liefert vorteilhafterweise ausführliche Informationen zur momentanen Fahrsituation, beispielsweise über Drehzahlsensoren, Beschleunigungssensoren, Winkelsensoren etc. Diese Informationen können zur Findung einer optimalen Betriebsstrategie der ASM genutzt werden. Beispielsweise können potenzielle Abweichungen des momentanen Fahrzustandes von einem Sollzustand präzise erfasst werden und die Verteilung der Antriebsmomente entsprechend durch Regelung der ASM angepasst werden. Darüber hinaus können sinnvolle
Wertebereiche für die Antriebsmomente bereits vor der Ermittlung der
Betriebsstrategie auf Basis der ESP-Daten festgestellt werden.
Gemäß einer Weiterbildung kann die gemeinsame Betriebsstrategie der ersten Asynchronmaschine und der zweiten Asynchronmaschine für einen minimalen Energieverbrauch des Kraftfahrzeugs ermittelt werden. In dieser beispielhaften Weiterbildung kann die gemeinsame Kennlinie der beiden Asynchronmaschinen vorteilhafterweise derart festgelegt werden, das der Betrieb der
Asynchronmaschinen möglichst energieeffizient geregelt wird. Beispielsweise kann es vorkommen, dass je nach Fahrsituation und vorgegebenen Drehzahlen der Asynchronmaschinen mehrere Lösungen für eine gemeinsame Kennlinie möglich sind. In solchen Fällen wird in dieser Weiterbildung die
energieeffizienteste Lösung für den Betrieb ausgewählt und die beiden
Asynchronmaschinen dementsprechend geregelt. Prinzipiell sind alternativ oder zusätzlich andere Optimierungsansätze für die Auswahl der Betriebsstrategie vorgesehen. So kann je nach Fahrsituation eine Betriebsstrategie vorgezogen werden, die größtmögliche Sicherheit bietet, beispielsweise im Falle dass eines oder mehrere Räder bei schlechten Wetterverhältnissen die Bodenhaftung verlieren.
Gemäß einer Weiterbildung kann die erste Asynchronmaschine zumindest ein erstes Rad an einer ersten Achse des Kraftfahrzeugs antreiben. Die zweite Asynchronmaschine kann zumindest ein zweites Rad an der ersten Achse des Kraftfahrzeugs oder zumindest ein zweites Rad an einer zweiten Achse des Kraftfahrzeugs antreiben. Beispielsweise kann eine ASM ein Rad einer
Fahrzeugachse antreiben, z.B. ein linkes Rad einer Vorderachse, während die andere ASM ein anderes Rad derselben Achse antreibt, z.B. ein rechtes Rad der Vorderachse. Die genaue Verteilung der Antriebsmomente auf die Räder kann prinzipiell hierbei mechanisch beeinflusst werden, indem mittels der Polpaarzahl der ASM oder mittels eines Getriebes erreicht wird, dass der Schlupf bei Belastung der ASM unterschiedlich hoch ist. In einer anderen Weiterbildung kann ein Fahrzeug jeweils zwei ASM pro Achse aufweisen, z.B. zwei ASM mit Inverter an einer Hinterachse und zwei ASM mit Inverter an einer Vorderachse. Alternativ können auch zwei ASM mit Inverter an einer linken Fahrzeugseite und zwei ASM mit Inverter an einer rechten Fahrzeugseite vorgesehen sein.
Gemäß einer Weiterbildung kann die erste Asynchronmaschine alle Räder an einer ersten Achse des Kraftfahrzeugs und die zweite Asynchronmaschine alle Räder an einer zweiten Achse des Kraftfahrzeugs antreiben. Die
Antriebsmomente der jeweiligen ASM können hierbei beispielsweise jeweils über ein Differential auf die Räder der Achse übertragen werden. In dieser
Weiterbildung kann beispielsweise ein Elektrofahrzeug mit zwei ASM ausgebildet sein, welche über einen Inverter geregelt werden, wobei eine ASM eine
Vorderachse und die andere ASM eine Hinterachse antreibt.
Gemäß einer Weiterbildung kann das Kraftfahrzeug weiterhin einen
Verbrennungsmotor umfassen, welcher mit der ersten Asynchronmaschine gekoppelt ist, um eine erste Achse des Kraftfahrzeugs anzutreiben, und welcher von der ersten Asynchronmaschine zum Antrieb der ersten Achse an- und ausschaltbar ist. Hierbei kann das Verfahren weiterhin den Schritt des An- und Ausschaltens des Verbrennungsmotors durch die erste Asynchronmaschine umfassen. Diese vorteilhafte Weiterbildung kann beispielsweise für ein
Hybridelektrofahrzeug genutzt werden. Der im Verbrenner-Antriebsstrang verbaute ASM kann während der Fahrt unter einem Start-Antriebsmoment des Verbrennungsmotors betrieben werden. Zum Start des Verbrennungsmotors wird die zugehörige Kennlinie dann beispielsweise durch Veränderung der
Statorspannung und/oder der Statorfrequenz so verändert, dass das momentane Antriebsmoment das Start-Antriebsmoment des Verbrennungsmotors
überschreitet und dieser gestartet wird. Je nach Fahrsituation kann so
vorteilhafterweise der Verbrennungsmotor hinzu geschaltet werden,
beispielsweise um mehr Leistung bereitzustellen. Beispielsweise kann der Verbrenunngsmotor zusammen mit der daran gekoppelten ASM eine
Hinterachse eines Fahrzeugs antreiben, wohingegen die andere ASM eine Vorderachse antreibt. Gemäß einer Weiterbildung kann das Ermitteln einer gemeinsamen
Betriebsstrategie mechanische Bremsmomente der von der ersten
Asynchronmaschine und/oder der zweiten Asynchronmaschine angetriebenen Räder des Kraftfahrzeugs berücksichtigen. Hierbei kann das Verfahren weiterhin den Schritt des mechanischen Abbremsens der Räder des Kraftfahrzeugs gemäß der Betriebsstrategie umfassen. Die mechanischen Bremsmomente bzw. das mechanische Abbremsen kann hierbei beispielsweise durch ein ESP-System geregelt werden, welches mit der Steuervorrichtung gekoppelt ist. Dies hat vielfache Vorteile, da hiermit unter anderem mehr Freiheitsgrade zur Findung einer optimalen Kennlinie geschaffen werden. Ein vorgegebenes
Sollantriebsmoment wird somit nicht nur durch die einzelnen Antriebsmomente der ASM festgelegt (welche über die Statorspannung und die Statorfrequenz in Abhängigkeit von der jeweiligen Drehzahl einstellbar sind). Zusätzlich kann je ASM das entsprechende Bremsmoment gleichzeitig variiert werden, um mehr Spielraum zur Einstellung der Momentenverteilung zu schaffen. Beispielsweise kann es in bestimmten momentanen Fahrsituationen schwierig sein, eine optimale Kennlinie für ein vorgegebenes Solldrehmoment unter Berücksichtigung der erfassten Drehzahlen und der Wertebereiche der Antriebsmomente der Asynchronmaschinen zu finden. Durch entsprechende Anpassungen der Bremsmomente kann sichergestellt werden, dass stets eine optimale Kennlinie auffindbar ist.
Gemäß einer Weiterbildung kann die erste Drehzahl und/oder die zweite Drehzahl mittels ESP-Drehzahlsensoren des ESP-Systems erfasst werden. Alternativ oder zusätzlich kann die erste Drehzahl und/oder die zweite Drehzahl mittels Drehzahlsensoren der Asynchronmaschinen erfasst werden. Die
Drehzahlen werden also beispielsweise vorteilhafterweise direkt von den ASM bereitgestellt. Alternativ oder zusätzlich können die Drehzahlen von einem ESP- System geliefert werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand von Ausführungsformen mit Bezug auf die Figuren erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit zwei
Asynchronmaschinen und einer Steuervorrichtung zur Steuerung eines Verfahrens zur gemeinsamen Regelung der Asynchronmaschinen gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2a schematische Kennlinien einer Asynchronmaschine, wie sie in dem
Kraftfahrzeug in Fig. 1 verwendet wird;
Fig. 2b eine schematische Darstellung einer beispielhaften Anwendung des Verfahrens der Steuervorrichtung aus Fig. 1;
Fig. 2c eine schematische Darstellung einer weiteren beispielhaften Anwendung des Verfahrens der Steuervorrichtung aus Fig. 1; und
Fig. 3 eine schematische Darstellung der Verfahrensschritte des Verfahrens der Steuervorrichtung aus Fig. 1.
Ausführungsformen der Erfindung
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit zwei Asynchronmaschinen und einer Steuervorrichtung zur Steuerung eines
Verfahrens zur gemeinsamen Regelung der Asynchronmaschinen gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
In Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 das Kraftfahrzeug. Das Kraftfahrzeug 1 ist an einer ersten Achse 12a, z.B. einer Vorderachse, mit einer ersten
Asynchronmaschine 2 und einer zweiten Asynchronmaschine 3 ausgebildet. Bei dem Kraftfahrzeug 1 kann es sich beispielsweise um einen Personenkraftwagen oder dergleichen handeln, welcher mit einer Hinterachse (nicht abgebildet) mit zwei Rädern und einer Vorderachse 12a mit einem ersten Rad 13a (rechtes Vorderrad) und einem zweiten Rad 13b (linkes Vorderrad) ausgebildet ist. Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand dieses Ausführungsbeispiels eines Personenkraftwagens mit zwei Asynchronmaschinen 2; 3 an der
Vorderachse 12a erläutert.
Prinzipiell ist die vorliegende Erfindung jedoch auch auf Anwendungen erweiterbar, in denen mehr als zwei Asynchronmaschinen verbaut sind.
Weiterhin ist die Erfindung darüber hinaus auf alle Typen von Kraftfahrzeugen anwendbar, welche zumindest zwei Asynchronmaschinen 2; 3 oder dergleichen aufweisen. Hierbei kann es sich insbesondere auch um andere Typen von Kraftfahrzeugen handeln, wie beispielsweise Automobile, Motorräder,
Lastkraftwagen etc., die darüber hinaus unterschiedliche Antriebstopologien und Achsanordnungen aufweisen können. Ferner kann es sich um reine
Elektrofahrzeuge oder Hybridelektrofahrzeuge mit zusätzlichen Antrieben handeln.
Im vorliegenden Fall ist in Fig. 1 die erste Asynchronmaschine 2 dazu
ausgebildet, das erste Rad 13a der ersten Achse 12a des Kraftfahrzeugs 1 mit einem ersten Antriebsmoment 9a anzutreiben. Die zweite Asynchronmaschine 3 ist hingegen dazu ausgebildet, das zweite Rad 13b der ersten Achse 12a des Kraftfahrzeugs 1 mit einem zweiten Antriebsmoment 9b anzutreiben. Hierzu werden beide Asynchronmaschinen 2; 3 gemeinsam von einem einzelne Inverter 4 mit einer gemeinsamen Statorspannung 5 bei einer gemeinsamen
Statorfrequenz 6 mit elektrischer Energie versorgt. Der Inverter 4 ist als
Wechselrichter zur Umsetzung einer eingehenden Gleichspannung, welche beispielsweise von einer in das Kraftfahrzeug 1 eingebauten Traktionsbatterie (nicht abgebildet) bereitgestellt werden kann, in eine Wechselspannung
(Statorspannung) ausgebildet.
Der Inverter 4 samt der daran gekoppelten Asynchronmaschinen 2; 3 wird von einer Steuervorrichtung 30 gesteuert. Die Steuervorrichtung 30 ist wiederum mit einem ESP-System 18 (oder einem Antiblockiersystem, einem System zur Antriebsschlupfregelung oder einem verwandten System) des Kraftfahrzeugs 1 gekoppelt, welches unter anderem dazu ausgebildet sein kann, einzelne Räder des Fahrzeugs über entsprechende Bremsen 16 zur Fahrdynamikregelung gezielt abzubremsen. Beispielsweise kann das ESP-System 18 hierzu
Bremsmomente 15 auf das erste Rad 13a und das zweite Rad 13b übertragen. Prinzipiell kann entsprechend dem ESP-System 18 auch ein anderes
Steuersystem eingekoppelt werden, welches die Möglichkeit bietet, gezielten Einfluss auf die Räder 13a; 13b zu nehmen, beispielsweise mittels Übertragung von Bremsmomenten 15.
Die Steuervorrichtung 30 ist unter anderem dazu ausgebildet, ein vorgegebenes Sollantriebsmoment 11 des Kraftfahrzeugs 1 für eine momentane Fahrsituation des Kraftfahrzeugs 1 zu erfassen. Das Sollantriebsmoment 11 kann hierbei beispielsweise durch einen Fahrerwunsch vorgegeben werden. Alternativ oder zusätzlich kann das Sollantriebsmoment 11 aber auch von dem ESP-System 18 oder einer anderweitigen Steuerung vorgegeben werden (beispielsweise einem Adaptive-Cruise-Control-System oder dergleichen), eventuell nach
Berücksichtigung des Fahrerwunsches. Das Sollantriebsmoment 11 bestimmt insbesondere die gewünschte Beschleunigung des Kraftfahrzeugs 1.
Ferner ist die Steuervorrichtung 30 dazu ausgebildet, eine erste Drehzahl 7a der ersten Asynchronmaschine 2 und eine zweite Drehzahl 7b der zweiten
Asynchronmaschine 3 zu erfassen. In dieser Ausgestaltung erhält die
Steuervorrichtung 30 die Drehzahlen 7a; 7b von Drehzahlsensoren, welche jeweils in die Asynchronmaschinen 2; 3 eingebaut sind. Alternativ oder zusätzlich können die Drehzahlen 7a; 7b jedoch auch von speziell dafür vorgesehenen ESP-Drehzahlsensoren oder anderweitigen Drehzahlsensoren zur Verfügung gestellt werden.
Die Drehzahlen 7a; 7b der Asynchronmaschinen 2; 3 legen unter anderem die Schlüpfe fest, d.h. die Drehzahl-Differenz zwischen dem Statordrehfeld und dem Rotor der Asynchronmaschine 2; 3 bezogen auf die Drehfelddrehzahl. Wird die Drehfelddrehzahl mit nD bezeichnet, so ergibt sich bei einer Drehzahl n der Schlupf zu s = ( nD - n ) / nD. Das Drehmoment M einer Asynchronmaschine 2; 3 kann näherungsweise aus der Drehzahl n bzw. dem Schlupf s über die so genannte Kloßsche Formel bestimmt werden. Die Kloßsche Formel leitet sich aus einem vereinfachten Ersatzschaltbild einer Asynchronmaschine her zu
M / Mk = 2 / ( sk / s + s / sk ), wobei Mk das Kippmoment und sk den Kippschlupf bezeichnen. Die durch die Kloßsche Formel angegebene Funktion wird auch als Kennlinie 19 der
Asynchronmaschine 2; 3 bezeichnet. Das Kippmoment bzw. der Kippschlupf sind am so genannten Kipppunkt definiert, welcher dem Punkt auf der Drehmoment - Drehzahl-Kennlinie (im Folgenden einfach als Kennlinie 19 bezeichnet) der Asynchronmaschine 2; 3 entspricht, in dem sie ihr maximales Drehmoment, das Kippmoment, entwickelt (es existiert jeweils ein Kipppunkt bei positiven
Drehmomenten im motorischen Bereich der Kennlinie 19 einer ASM, als auch ein entsprechender Kipppunkt im generatorischen Bereich bei negativen
Drehmomenten). Das Kippmoment Mk und der Kippschlupf sk hängen wiederum von der Statorspannung 5 und der Statorfrequenz 6 (d.h. der Drehfeldfrequenz) ab. Durch Variation der Statorspannung 5 und der Statorfrequenz 6 kann folglich das Drehmoment der Asynchronmaschine 2; 3 in Abhängigkeit von der Drehzahl n verändert werden.
Ferner ist die Steuervorrichtung 30 dazu ausgebildet, einen erlaubten
Wertebereich für ein erstes Antriebsmoment 9a der ersten Asynchronmaschine 2 und einen erlaubten Wertebereich für ein zweites Antriebsmoment 9b der zweiten Asynchronmaschine 3 festzulegen. Die momentanen Werte der
Antriebsmomente 9a; 9b zu jedem Zeitpunkt ergeben sich bei gegebenen Drehzahlen 7a; 7b aus der jeweiligen Kennlinie 19 für die eingestellte
Statorspannung 5 und die eingestellte Statorfrequenz 6. Den beiden
Asynchronmaschinen 2; 3 wird also jeweils ein Drehmoment-Wertebereich zugeordnet Mmax > M = M(U, f, n) > Mmin, wobei das Drehmoment bzw.
Antriebsmoment 9a; 9b jeweils eine Funktion der Statorspannung 5, der
Statorfrequenz 6 sowie der Drehzahl 7a; 7b ist. Der jeweilige Wertebereich der Antriebsmomente 9a; 9b ergibt sich je nach momentaner Fahrsituation beispielsweise aus ESP-Daten des ESP-Systems 18.
Ferner ist die Steuervorrichtung 30 dazu ausgebildet, eine gemeinsame
Betriebsstrategie der ersten Asynchronmaschine 2 und der zweiten
Asynchronmaschine 3 gemäß dem vorgegebenen Solldrehmoment 11 des Kraftfahrzeugs 1 unter Berücksichtigung der erfassten Drehzahlen 7a; 7b und der festgelegten Wertebereiche der Antriebsmomente 9a; 9b der
Asynchronmaschinen 2; 3 zu ermitteln. Wie schon weiter oben erläutert, hängt der spezifische Verlauf der Kennlinie 19 unter anderem von der Statorspannung 5 und der Statorfrequenz 6 ab. Eine Vergrößerung/Verkleinerung der Statorspannung 5 führt zu einer
Streckung/Stauchung der Kennlinie 19 in Richtung der Antriebsmomentenachse, während eine Vergrößerung/Verkleinerung der Statorfrequenz 6 die Kennlinie 19 in Drehzahlachsenrichtung staucht und verschiebt. Dies wird in Fig. 2a beispielhaft gezeigt. Fig. 2a zeigt hierzu schematische Kennlinien 19 einer Asynchronmaschine 2; 3, wie sie in dem Kraftfahrzeug 1 in Fig. 1 verwendet wird, für verschiedene Werte der Statorspannung 5 und der Statorfrequenz 6. Die
Kennlinien 19 werden dargestellt als Funktion des Antriebsmoments 9 von der Drehzahl 7. In der linken Abbildung in Fig. 2a wird die Statorfrequenz 6 variiert, während in der rechten Abbildung die Statorspannung 5 variiert wird. Durch die Wahl der Statorspannung 5 und der Statorfrequenz 6 kann darauf aufbauend für eine gegebene Drehzahl 7a; 7b festgelegt werden, welches Antriebsmoment 9a; 9b die jeweilige Asynchronmaschine 2; 3 liefert. Die
Steuervorrichtung 30 ermittelt durch Variation der Statorspannung 5 und der Statorfrequenz 6 eine gemeinsame Kennlinie 19 für beide Asynchronmaschinen 2; 3 unter Berücksichtigung der erfassten Drehzahlen 7a; 7b und der zuvor festgelegten Wertebereiche der Antriebsmomente 9a; 9b der
Asynchronmaschinen 2; 3. Jede Asynchronmaschine 2; 3 kann zu jedem
Zeitpunkt ein Koordinatenpaar aus der jeweiligen Drehzahl 7a; 7b und dem jeweiligen Antriebsmoment 9a; 9b zugeordnet werden. Die Steuervorrichtung 30 ermittelt eine gemeinsame Kennlinie 19, welche durch die von den
Koordinatenpaaren definierten Koordinatenpunkte in der Antriebsmoment- Drehzahl- Ebene läuft und der jeweiligen momentanen Fahrsituation angepasst ist. Die spezifische Form der jeweiligen Kennlinie 19 legt hierbei fest, welche Antriebsmomente 9a; 9b die beiden Asynchronmaschinen 2; 3 liefern und damit auch wie die Antriebsmomente 9a; 9b auf die beiden Räder 13a; 13b verteilt werden.
Bei dem Ermitteln der Betriebsstrategie bzw. bei dem entsprechenden Regeln der Asynchronmaschinen 2; 3 können neben den üblicherweise verwendeten Betriebspunkten zwischen den Kipppunkten einer Kennlinie 19 insbesondere auch Betriebspunkte links und rechts der Kipppunkte (im instabilen
Betriebsbereich der ASM) erlaubt sein. Ein Beispiel hierfür wird in Fig. 2c gezeigt und weiter unten erläutert.
In dem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung 30 in Fig. 1 umfasst das Ermitteln der gemeinsamen Betriebsstrategie der ersten
Asynchronmaschine 2 und der zweiten Asynchronmaschine 3 insbesondere eine Bestimmung einer Kennlinie 19 mit einem minimalen Energieverbrauch des Kraftfahrzeugs 1. Insbesondere kann hierbei der momentane Energieverbrauch minimal eingestellt werden.
Ferner ist die Steuervorrichtung 30 dazu ausgebildet, die Statorspannung 5 und die Statorfrequenz 6 des Inverters 4 zur Einstellung der Antriebsmomente 9a; 9b der Asynchronmaschinen 2; 3 gemäß der Betriebsstrategie zu regeln. Die einzelnen Verfahrensschritte des oben erläuterten Verfahrens 20 der
Steuervorrichtung 30 können kontinuierlich während des Betriebs des
Kraftfahrzeugs 1 ausgeführt werden, um die Asynchronmaschinen 2; 3 kontinuierlich zu regeln.
Je nach momentaner Fahrsituation kann es sich als schwierig herausstellen, eine Lösung für eine gemeinsame optimale Kennlinie 19 zu bestimmen. In solchen Fällen ist in der vorliegenden Ausführung vorgesehen, dass das Ermitteln der gemeinsamen Betriebsstrategie weiterhin mechanische Bremsmomente 15 der von der ersten Asynchronmaschine 2 und/oder der zweiten Asynchronmaschine 3 angetriebenen Räder 13a; 13b berücksichtigt. Darauf aufbauend können die zusätzlichen Bremsmomente der einzelnen Räder 13a; 13b dazu verwendet werden, um den Spielraum für mögliche Antriebsmomente 9a; 9b effektiv zu erweitern. Hierdurch wird sichergestellt, dass in jedem Fall eine optimale Lösung für eine gemeinsame Kennlinie 19 bzw. eine Antriebsmomentenverteilung auf die Räder 13a; 13b auffindbar ist.
Fig. 2b zeigt eine schematische Darstellung einer beispielhaften Anwendung des Verfahrens 20 der Steuervorrichtung 30 aus Fig. 1. Mittels der beiden in Fig. 2b abgebildeten Kennlinien 19 soll hier exemplarisch eine Fahrsituation erläutert werden. Das Kraftfahrzeug 1 befindet sich
beispielsweise auf einer geraden Strecke und fährt dementsprechend geradeaus. Zu Beginn weisen beide Räder 13a; 13b eine gleiche Drehzahl 7a; 7b und ein gleiches Antriebsmoment 9a; 9b auf. Dementsprechend befinden sich beide Räder 13a; 13b an einem gemeinsamen Punkt A auf der Kennlinie. Nun gerät beispielsweise das erste Rad 13a auf eine Eisfläche oder Schotterfläche oder dergleichen und„dreht durch". Dies führt dazu, dass die Drehzahl 7a des ersten Rads 13a ansteigt und das Antriebsmoment 9a entsprechend abfällt. Während das zweite Rad 13b sich unverändert an dem Punkt A befindet, wandert das erste Rad 13a zu Punkt B auf der Kennlinie 19 (angedeutet durch einen Pfeil mit dem Bezugszeichen 14). Um das erste Rad 13a wieder„einzufangen", senkt die Steuervorrichtung 30 nach Erfassung der geänderten Drehzahl 7a des ersten Rads 13a die Statorfrequenz 6 ab (angedeutet durch einen Pfeil mit dem
Bezugszeichen 6). Hierdurch wird die Kennlinie 19 in negative Achsenrichtung der Drehzahlachse 7 verschoben. Als Konsequenz hiervon fällt das
Antriebsmoment 9a des ersten Rads 13a bei gleicher Drehzahl 7a weiter ab, bis es sich bei Punkt C befindet. Das zweite Rad 13b befindet sich nun bei gleicher Drehzahl 7b ebenfalls bei einem entsprechend abgesenkten Antriebsmoment 9b an Punkt D wieder. Wie an der Kennlinie 19 in Fig. 2b ablesbar ist, weist das erste Rad 13a folglich nun ein negatives, d.h. abbremsendes, Antriebsmoment 9a auf, während des Antriebsmoment 9b des zweiten Rads 13b nahe bei Null liegt. Durch die abbremsende Wirkung wandert das erste Rad 13a auf der Kennlinie zu dem Punkt D (angedeutet durch einen Pfeil mit dem Bezugszeichen 15), bis sich beide Räder wieder an demselben Punkt befinden. Das erste Rad 13a wird somit erfolgreich wieder eingefangen.
Entsprechend kann die Steuervorrichtung 30 gemäß dieser Ausführungsform auch in anderen typischen Fahrsituationen regelnd eingreifen, beispielsweise bei Kurvenfahrten mit bremsendem oder alternativ auch generatorischem Betrieb der Asynchronmaschinen 2; 3.
In einer weiteren Ausführung der erfindungsgemäßen Lösung kann das
Kraftfahrzeug 1 zudem einen Verbrennungsmotor umfassen (hier nicht abgebildet). Dieser kann mit einer Asynchronmaschine gekoppelt sein, um eine Achse des Kraftfahrzeugs 1 anzutreiben. In einer alternativen Ausführung eines Hybridelektrofahrzeugs kann der Verbrennungsmotor zusammen mit einer ersten Asynchronmaschine 2 beispielsweise eine Hinterachse antreiben, während eine Vorderachse von einer zweiten Asynchronmaschine 3 angetrieben wird. Beide Asynchronmaschinen 2; 3 werden in diesem Fall entsprechend von einem Inverter 4 geregelt. Weiterhin kann der Verbrennungsmotor von der ersten Asynchronmaschine 2 zum Antrieb der Hinterachse an- und ausschaltbar sein. In dieser Ausführungsform würden eine entsprechende Steuervorrichtung 30 dies dazu nutzen können, das Antriebsmoment 9a der ersten Asynchronmaschine 2 derart zu regeln, dass der Verbrennungsmotor gegebenenfalls an- oder ausgeschaltet werden kann. Beispielsweise kann die zweite Asynchronmaschine 3 die Vorderachse bei fest vorgegebener Drehzahl 7b und fest vorgegebenem Antriebsmoment 9b antreiben, während der Verbrennungsmotor samt der ersten Asynchronmaschine 2 in Drehzahl 7a und Antriebsmoment 9a frei variierbar ist.
Fig. 2c zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren beispielhaften Anwendung des Verfahrens 20 der Steuervorrichtung 30 aus Fig. 1.
Die in Fig. 2c abgebildete Kennlinie 19 entspricht einer beispielhaften
Fahrsituation bei einer Kurvenfahrt des Kraftfahrzeugs 1, bei welcher das rechte Rad 13a das kurvenäußere Rad bildet und das linke Rad 13b das kurveninnere Rad bildet. In diesem Beispiel wird durch die Statorspannung 5 und die
Statorfrequenz 6 der Betriebspunkt der ersten Asynchronmaschine 2 nahe dem Kipppunkt eingestellt (Punkt A), während der Betriebspunkt der zweiten
Asynchronmaschine 3 links des Kipppunkts liegt (Punkt B bzw. Punkt C, welche im instabilen Betriebsbereich der Asynchronmaschine liegen). Punkt B entspricht hierbei einem Betriebspunkt bei einer Kurve mit einem großen Radius und Punkt C stellt einen Betriebspunkt bei einer Kurve mit kleinerem Radius dar, bei welcher die Drehzahl 7b und das Antriebsmoment 9b des kurveninneren Rads 13b weiter abfallen (eventuelle Unterschiede in der Statorspannung 5 und der Statorfrequenz 6 für diese beiden Kurven werden hierbei zur Vereinfachung nicht berücksichtigt). Die Steuervorrichtung 30 dieses Ausführungsbeispiels ist somit auch in der Lage Betriebspunkte im einem instabilen Bereich der
Asynchronmaschinen 2; 3 zu berücksichtigen. Gegebenenfalls macht dies ein schnelleres Nachregeln in kürzeren Intervallen erforderlich. Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung der Verfahrensschritte des Verfahrens 20 der Steuervorrichtung 30 aus Fig. 1.
Das Verfahren 20 umfasst unter 21 den Schritt des Erfassens eines
vorgegebenen Sollantriebsmoments 11 des Kraftfahrzeugs 1 für eine
momentane Fahrsituation des Kraftfahrzeugs 1. Unter 22 umfasst das Verfahren 20 in einem nächsten Schritt das Erfassen einer ersten Drehzahl 7a der ersten Asynchronmaschine 2 und einer zweiten Drehzahl 7b der zweiten
Asynchronmaschine 3. Weiterhin umfasst das Verfahren 20 unter 23 den Schritt des Festlegens 23 eines erlaubten Wertebereichs für ein erstes Antriebsmoment 9a der ersten Asynchronmaschine 2 und eines erlaubten Wertebereichs für ein zweites Antriebsmoment 9b der zweiten Asynchronmaschine 3. Ferner umfasst das Verfahren 20 unter 24 den Schritt des Ermitteins einer gemeinsamen Betriebsstrategie der ersten Asynchronmaschine 2 und der zweiten
Asynchronmaschine 3 gemäß dem vorgegebenen Solldrehmoment 11 des Kraftfahrzeugs 1 unter Berücksichtigung der erfassten Drehzahlen 7a; 7b und der festgelegten Wertebereiche der Antriebsmomente 9a; 9b der
Asynchronmaschinen 2; 3. Ferner umfasst das Verfahren 20 unter 25 den Schritt des Regeins der Statorspannung 5 und der Statorfrequenz 6 des Inverters 4 zur Einstellung der Antriebsmomente 9a; 9b der Asynchronmaschinen 2; 3 gemäß der Betriebsstrategie.
Prinzipiell sind die einzelnen Schritte des Verfahrens 20 kontinuierlich während dem Betrieb des Kraftfahrzeugs 1 immer wieder durchführbar. Somit wird auch beispielsweise eine energieoptimierte Betriebsstrategie laufend aktualisiert, beispielsweise weil fahrsituationsabhängige Änderungen oder Abweichungen eine Korrektur der Strategie notwendig machen.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren (20) zur gemeinsamen Regelung von Asynchronmaschinen (2; 3) eines Kraftfahrzeugs (1) mit
einer ersten Asynchronmaschine (2) und einer zweiten
Asynchronmaschine (3) zum Antreiben des Kraftfahrzeugs (1); und einem Inverter (4), der dazu ausgebildet ist, die erste
Asynchronmaschine (2) und die zweite Asynchronmaschine (3) mit einer gemeinsamen Statorspannung (5) bei einer gemeinsamen
Statorfrequenz (6) zu versorgen;
wobei das Verfahren die Schritte umfasst:
Erfassen (21) eines vorgegebenen Sollantriebsmoments (11) des
Kraftfahrzeugs (1) für eine momentane Fahrsituation des Kraftfahrzeugs (1); Erfassen (22) einer ersten Drehzahl (7a) der ersten Asynchronmaschine (2) und einer zweiten Drehzahl (7b) der zweiten Asynchronmaschine (3);
Festlegen (23) eines erlaubten Wertebereichs für ein erstes Antriebsmoment (9a) der ersten Asynchronmaschine (2) und eines erlaubten Wertebereichs für ein zweites Antriebsmoment (9b) der zweiten Asynchronmaschine (3); Ermitteln (24) einer gemeinsamen Betriebsstrategie der ersten
Asynchronmaschine (2) und der zweiten Asynchronmaschine (3) gemäß dem vorgegebenen Solldrehmoment (11) des Kraftfahrzeugs (1) unter
Berücksichtigung der erfassten Drehzahlen (7a; 7b) und der festgelegten Wertebereiche der Antriebsmomente (9a; 9b) der Asynchronmaschinen (2; 3); und
Regeln (25) der Statorspannung (5) und der Statorfrequenz (6) des Inverters
(4) zur Einstellung der Antriebsmomente (9a; 9b) der Asynchronmaschinen (2; 3) gemäß der Betriebsstrategie.
2. Verfahren (20) nach Anspruch 1,
wobei das Ermitteln (24) einer gemeinsamen Betriebsstrategie das Ermitteln einer gemeinsamen Kennlinie (19) der ersten Asynchronmaschine (2) und der zweiten Asynchronmaschine (3) in Abhängigkeit von der Statorspannung
(5) und der Statorfrequenz (6) des Inverters (4) für die momentane
Fahrsituation des Kraftfahrzeugs (1) beinhaltet. Verfahren (20) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
wobei das Kraftfahrzeug (1) weiterhin ein ESP-System (18) umfasst; und wobei ESP-Daten des ESP-Systems (18) berücksichtigt werden, um den erlaubten Wertebereich für das erste Antriebsmoment (9a) der ersten Asynchronmaschine (2) und den erlaubten Wertebereich für das zweite Antriebsmoment (9b) der zweiten Asynchronmaschine (3) festzulegen und/oder um die gemeinsame Betriebsstrategie der ersten
Asynchronmaschine (2) und der zweiten Asynchronmaschine (3) für die momentane Fahrsituation des Kraftfahrzeugs (1) zu ermitteln.
Verfahren (20) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
wobei die gemeinsame Betriebsstrategie der ersten Asynchronmaschine (2) und der zweiten Asynchronmaschine (3) für einen minimalen
Energieverbrauch des Kraftfahrzeugs (1) ermittelt wird.
Verfahren (20) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
wobei die erste Asynchronmaschine (2) zumindest ein erstes Rad (13a) an einer ersten Achse (12a) des Kraftfahrzeugs (1) antreibt; und
wobei die zweite Asynchronmaschine (3) zumindest ein zweites Rad (13b) an der ersten Achse (12a) des Kraftfahrzeugs (1) oder zumindest ein zweites
Rad (13b) an einer zweiten Achse (12b) des Kraftfahrzeugs (1) antreibt.
Verfahren (20) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
wobei die erste Asynchronmaschine (2) alle Räder (13a; 13b) an einer ersten Achse (12a) des Kraftfahrzeugs (1) antreibt und die zweite
Asynchronmaschine (3) alle Räder (13a; 13b) an einer zweiten Achse (12b) des Kraftfahrzeugs (1) antreibt.
Verfahren (20) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
wobei das Kraftfahrzeug (1) weiterhin einen Verbrennungsmotor umfasst, welcher mit der ersten Asynchronmaschine (2) gekoppelt ist, um eine erste Achse (12) des Kraftfahrzeugs (1) anzutreiben, und welcher von der ersten Asynchronmaschine (2) zum Antrieb der ersten Achse (12) an- und ausschaltbar ist; und wobei das Verfahren weiterhin den Schritt des An- und Ausschaltens (26) des Verbrennungsmotors durch die erste Asynchronmaschine (2) umfasst.
8. Verfahren (20) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
wobei das Ermitteln (24) einer gemeinsamen Betriebsstrategie mechanische Bremsmomente (15) der von der ersten Asynchronmaschine (2) und/oder der zweiten Asynchronmaschine (3) angetriebenen Räder (13a; 13b) des Kraftfahrzeugs (1) berücksichtigt; und
wobei das Verfahren weiterhin den Schritt des mechanischen Abbremsens (27) der Räder (13a; 13b) des Kraftfahrzeugs (1) gemäß der Betriebsstrategie umfasst.
9. Verfahren (20) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
wobei die erste Drehzahl (7a) und/oder die zweite Drehzahl (7b) mittels ESP- Drehzahlsensoren eines ESP-Systems (18) und/oder mittels
Drehzahlsensoren der Asynchronmaschinen (2; 3) erfasst werden.
10. Steuervorrichtung (30) zur Steuerung eines Verfahrens (20) zur
gemeinsamen Regelung von Asynchronmaschinen (2; 3) eines
Kraftfahrzeugs (1) mit
einer ersten Asynchronmaschine (2) und einer zweiten
Asynchronmaschine (3) zum Antreiben des Kraftfahrzeugs (1); und einem Inverter (4), der dazu ausgebildet ist, die erste
Asynchronmaschine (2) und die zweite Asynchronmaschine (3) mit einer gemeinsamen Statorspannung (5) bei einer gemeinsamen
Statorfrequenz (6) zu versorgen;
wobei die Steuervorrichtung (30) dazu ausgebildet ist:
ein vorgegebenes Sollantriebsmoment (11) des Kraftfahrzeugs (1) für eine momentane Fahrsituation des Kraftfahrzeugs (1) zu erfassen;
eine erste Drehzahl (7a) der ersten Asynchronmaschine (2) und eine zweite Drehzahl (7b) der zweiten Asynchronmaschine (3) zu erfassen;
einen erlaubten Wertebereich für ein erstes Antriebsmoment (9a) der ersten Asynchronmaschine (2) und einen erlaubten Wertebereich für ein zweites Antriebsmoment (9b) der zweiten Asynchronmaschine (3) festzulegen; eine gemeinsame Betriebsstrategie der ersten Asynchronmaschine (2) und der zweiten Asynchronmaschine (3) gemäß dem vorgegebenen
Solldrehmoment (11) des Kraftfahrzeugs (1) unter Berücksichtigung der erfassten Drehzahlen (7a; 7b) und der festgelegten Wertebereiche der Antriebsmomente (9a; 9b) der Asynchronmaschinen (2; 3) zu ermitteln; und die Statorspannung (5) und die Statorfrequenz (6) des Inverters (4) zur Einstellung der Antriebsmomente (9a; 9b) der Asynchronmaschinen (2; 3) gemäß der Betriebsstrategie zu regeln.
11. Kraftfahrzeug (1) mit einer Steuervorrichtung (30) nach Anspruch 10.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3346604A1 (de) * 2017-01-06 2018-07-11 Grzegorz Skarpetowski Verfahren zum betrieb einer elektrischen asynchronmaschine

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA3071649A1 (en) * 2017-08-02 2019-02-07 Lilac Solutions, Inc. Ion exchange system for lithium extraction
JP2020025407A (ja) * 2018-08-08 2020-02-13 コニカミノルタ株式会社 モーター駆動装置
DE102019132246A1 (de) * 2019-11-28 2021-06-02 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Antriebsvorrichtung mit koaxialem oder achsparallelem 2-Gang-Getriebe
CN113085552B (zh) * 2019-12-23 2022-07-19 蜂巢传动***(江苏)有限公司保定研发分公司 车辆电机的母线电压控制方法、***

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4335337A (en) * 1978-07-21 1982-06-15 Hitachi, Ltd. Control system for electric motor vehicle
DE19809712A1 (de) * 1997-03-07 1998-09-10 Fuji Electric Co Ltd Drehzahlvariable Antriebseinrichtung für Asynchronmaschinen
DE112011103765T5 (de) * 2010-11-15 2013-09-26 Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. Elektrisch angetriebenes Fahrzeug

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10025104B4 (de) * 2000-05-20 2009-09-10 Daimlerchrysler Rail Systems Gmbh Traktionsregelung für ein Schienenfahrzeug

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4335337A (en) * 1978-07-21 1982-06-15 Hitachi, Ltd. Control system for electric motor vehicle
DE19809712A1 (de) * 1997-03-07 1998-09-10 Fuji Electric Co Ltd Drehzahlvariable Antriebseinrichtung für Asynchronmaschinen
DE112011103765T5 (de) * 2010-11-15 2013-09-26 Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. Elektrisch angetriebenes Fahrzeug

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3346604A1 (de) * 2017-01-06 2018-07-11 Grzegorz Skarpetowski Verfahren zum betrieb einer elektrischen asynchronmaschine

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