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Title:
CONTROL SYSTEM FOR AN ELECTRIC MACHINE FOR PRODUCING A BRAKING TORQUE BY MEANS OF THE ELECTRIC MACHINE, AND METHOD FOR OPERATING A CONTROL SYSTEM FOR AN ELECTRIC MACHINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2020/260039
Kind Code:
A1
Abstract:
The present invention relates to a control system (10) for an electric machine (EM), for producing a braking torque, by means of the electric machine (EM), in a traction drive, said system comprising a control device (SE), the control device (SE) being configured to control a generator voltage or a generator current in or through a power electronics system (LE) of the electric machine such that during a movement of the traction drive, the electric power (Pel) of the electric machine (EM) can be limited to a level at least below a predefined minimum value.

Inventors:
PAULUS SEBASTIAN (DE)
SENGEBUSCH FALCO (DE)
GOETTING GUNTHER (DE)
Application Number:
EP2020/066320
Publication Date:
December 30, 2020
Filing Date:
June 12, 2020
Export Citation:
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Assignee:
BOSCH GMBH ROBERT (DE)
International Classes:
B60L7/00; B60L15/02; B60L58/15
Foreign References:
DE102011081173A12013-02-21
DE102016220602A12017-09-14
EP2644435A12013-10-02
EP1297992A22003-04-02
US20140156130A12014-06-05
DE102016210238A12017-12-14
DE102010054452A12011-06-22
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Claims:
Ansprüche

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, eine Generatorspannung oder einen Generatorstrom in oder durch eine Leistungselektronik (LE) der elektrischen Maschine derart zu regeln, dass während einer Bewegung des Traktionsantriebs eine elektrische Leistung (Pei) der elektrischen Maschine (EM) zumindest unterhalb eines vorbestimmten Minimalwertes eingrenzbar ist.

2. Steuersystem (10) nach Anspruch 1, bei welchem die Steuereinrichtung (SE) eine Schalteinheit (S) umfasst, welche mit Maschinenklemmen und/oder mit der

Leistungselektronik (LE) verbunden ist und welche dazu eingerichtet ist, einen Kurzschluss an den Maschinenklemmen und/oder an der Leistungselektronik (LE) zu schalten.

3. Steuersystem (10) nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem die Steuereinrichtung (SE) dazu eingerichtet ist, eine Drehzahl (D) der elektrischen Maschine (EM) zu ermitteln und daraus einen von der elektrischen Maschine (EM) erzeugten Generatorstrom (Is) zu berechnen oder zu erzeugen, derart dass eine zum Generatorstrom (Is) zugehörige elektrische Leistung (Pei) der elektrischen Maschine (EM) als kleiner einem vorbestimmten Grenzwert oder gleich Null erzielbar ist.

4. Steuersystem (10) nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem die Steuereinrichtung (SE) dazu eingerichtet ist, eine Drehzahl (D) der elektrischen Maschine (EM) zu ermitteln und daraus ein Kennfeld (KF) für einen von der elektrischen Maschine (EM) erzeugten Generatorstrom (Is) in Abhängigkeit von der Drehzahl (D) zu ermitteln und den Generatorstrom (Is) in Abhängigkeit von der Drehzahl (D) aus dem Kennfeld (KF) zu ermitteln.

5. Steuersystem (10) nach Anspruch 3 oder 4, bei welchem die Steuereinrichtung (SE) dazu eingerichtet ist einen zum Generatorstrom (Is) zugehörigen Strom- Phasenwinkel (fi) aus dem Kennfeld (KF) in Abhängigkeit von der Drehzahl (D) zu ermitteln.

6. Steuersystem (10) nach Anspruch 3 oder 4, bei welchem die Steuereinrichtung (SE) eine Leistungsregeleinrichtung (LR) umfasst, welche dazu eingerichtet ist, einen zum Generatorstrom (Is) zugehörigen Strom-Phasenwinkel (fi ) derart zu erzeugen, dass die elektrische Leistung (Pei) der elektrischen Maschine (EM) unterhalb des vorbestimmten Minimalwertes eingrenzbar ist oder auf Null setzbar ist.

7. Steuersystem (10) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, bei welchem die

Steuereinrichtung (SE) eine Stromregeleinrichtung (StR) umfasst, welche dazu eingerichtet ist, für die jeweilig ermittelte Drehzahl der elektrischen Maschine (EM) jeweils den ermittelten Wert für den Generatorstrom (Is) und den zugehörigen Strom- Phasenwinkel (fu - fi ) zu empfangen und in Abhängigkeit von der ermittelten Drehzahl (D) derart zu regeln, dass eine Generatorspannung (Us) und ein zugehöriger Spannungs-Phasenwinkel (fu) in der elektrischen Maschine (EM) erzeugt werden, so dass die elektrische Leistung (Pei) der elektrischen Maschine (EM) unterhalb des vorbestimmten Minimalwertes eingrenzbar ist oder auf Null setzbar ist.

8. Steuersystem (10) nach Anspruch 7, 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 (IsJ) erneut als eine Eingangsgröße für die Stromregeleinrichtung (StR) an dieser anlegbar ist.

9. Steuersystem (10) nach Anspruch 8, soweit rückbezogen auf Anspruch 6, bei

welchem die Steuereinrichtung (SE) dazu eingerichtet ist, aus dem an der elektrischen Maschine (EM) resultierenden Generatorstrom (IsJ) und/oder aus dem jeweilig zum resultierenden Generatorstrom (IsJ) zugehörigen Wert des Spannungs- Phasenwinkels (fu) und/oder aus dem jeweilig zum resultierenden Generatorstrom (IsJ) zugehörigen Wert der Generatorspannung (Us) eine resultierende elektrische Leistung (Peri) der elektrischen Maschine zu ermitteln und als Eingangsgröße für die Leistungsregeleinrichtung (LR) zu erzeugen.

10. Verfahren zum Betreiben eines Steuersystems (10) für eine elektrische Maschine (EM) umfassend die Schritte:

Regeln (Sl) einer Generatorspannung oder eines Generatorstroms in oder durch eine Leistungselektronik (LE) der elektrischen Maschine derart, dass während einer Bewegung des Traktionsantriebs eine elektrische Leistung (Pei) 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 die Steuereinrichtung (SE) eine Drehzahl (D) der elektrischen Maschine (EM) ermittelt und daraus ein Kennfeld (KF) für einen von der elektrischen Maschine (EM) erzeugten Generatorstrom (Is) in Abhängigkeit von der Drehzahl (D) ermittelt.

12. Verfahren nach Anspruch 11, bei welchem eine Leistungsregeleinrichtung (LR) einen zum Generatorstrom (Is) zugehörigen Strom-Phasenwinkel (Phi _l) derart erzeugt, dass die elektrische Leistung (Pei) der elektrischen Maschine (EM) unterhalb des vorbestimmten Minimalwertes eingegrenzt wird oder auf Null gesetzt wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, bei welchem eine

Stromregeleinrichtung (StR) für die jeweilig ermittelte Drehzahl der elektrischen Maschine (EM) jeweils den ermittelten Wert für den Generatorstrom (Is) und den zugehörigen Strom-Phasenwinkel (fi ) empfängt und in Abhängigkeit von der ermittelten Drehzahl (D) derart regelt, dass eine Generatorspannung (Us) und ein zugehöriger Spannungs-Phasenwinkel (fu ) in der elektrischen Maschine (EM) erzeugt werden, so dass die elektrische Leistung (Pei) der elektrischen Maschine (EM) unterhalb des vorbestimmten Minimalwertes eingegrenzt wird oder auf Null gesetzt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, bei welchem ein nach dem Regeln durch die

Stromregeleinrichtung (StR) an der elektrischen Maschine (EM) resultierender Generatorstrom (IsJ) erneut als eine Eingangsgröße für die Stromregeleinrichtung (StR) an dieser angelegt wird. 15. Verfahren nach Anspruch 14, bei welchem die Steuereinrichtung (SE) aus dem an der elektrischen Maschine (EM) resultierenden Generatorstrom (IsJ) und/oder aus dem jeweilig zum resultierenden Generatorstrom (IsJ) zugehörigen Wert des Spannungs-Phasenwinkels (fu ) und/oder aus dem jeweilig zum resultierenden Generatorstrom (IsJ) zugehörigen Wert der Generatorspannung (Us) eine resultierende elektrische Leistung (Peri) der elektrischen Maschine ermittelt und als Eingangsgröße für die Leistungsregeleinrichtung (LR) erzeugt.

Description:
Beschreibung

Titel

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

Steuersystems für eine elektrische Maschine

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, kann der Energiefluss zur Batterie hin unterdrückt werden. Üblicherweise können 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 Al 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, wobei 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, eine Generatorspannung oder einen Generatorstrom in oder durch eine Leistungselektronik 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 umfasst die Steuereinrichtung eine Schalteinheit, welche mit Maschinenklemmen und/oder mit der Leistungselektronik verbunden ist und welche dazu eingerichtet ist, einen Kurzschluss an den Maschinenklemmen und/oder an der Leistungselektronik zu schalten.

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). Die Generatorspannung kann dabei Null oder nahe Null werden, wenn ein Kurzschluss an den Maschinenklemmen der elektrischen Maschine, etwa über eine Schütze, oder an einem der elektronischen Bauteile erfolgt, beispielsweise an einem der Halbleiterbauelemente in der

Leistungselektronik (beispielsweise der Inverter) der elektrischen Maschine.

Beim Kurzschließen von Halbleiterelementen kann ein oberer und unterer Kurzschluss wechselnd erfolgen, etwa bei Halbleitern thermisch schonend in einer drei- oder mehrphasigen Halb- oder Vollbrücke.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Steuersystems ist die

Steuereinrichtung dazu eingerichtet, eine Drehzahl der elektrischen Maschine zu ermitteln und daraus einen von der elektrischen Maschine erzeugten

Generatorstrom zu berechnen oder zu erzeugen, derart dass eine zum

Generatorstrom zugehörige elektrische Leistung der elektrischen Maschine als kleiner einem vorbestimmten Grenzwert oder gleich Null erzielbar ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Steuersystems ist die

Steuereinrichtung dazu eingerichtet, eine Drehzahl der elektrischen Maschine zu ermitteln und daraus ein Kennfeld für einen von der elektrischen Maschine erzeugten Generatorstrom in Abhängigkeit von der Drehzahl zu ermitteln und den Generatorstrom in Abhängigkeit von der Drehzahl aus dem Kennfeld zu ermitteln.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Steuersystems ist die

Steuereinrichtung dazu eingerichtet, einen zum Generatorstrom zugehörigen Strom-Phasenwinkel aus dem Kennfeld in Abhängigkeit von der Drehzahl zu ermitteln.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Steuersystems umfasst die Steuereinrichtung eine Leistungsregeleinrichtung, welche dazu eingerichtet ist, einen zum Generatorstrom zugehörigen Strom-Phasenwinkel 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 den ermittelten Wert für den Generatorstrom und den zugehörigen Strom-Phasenwinkel 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 ist die

Stromregeleinrichtung mit der elektrischen Maschine verbunden und ein nach der Regelung durch die Stromregeleinrichtung an der elektrischen Maschine resultierender Generatorstrom ist 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.

Erfindungsgemäß erfolgt bei dem Verfahren zum Betreiben eines Steuersystems für eine elektrische Maschine ein Regeln einer Generatorspannung oder eines Generatorstroms in oder durch eine Leistungselektronik der elektrischen Maschine derart, dass während einer Bewegung eines 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 ermittelt die Steuereinrichtung eine Drehzahl der elektrischen Maschine und ermittelt daraus ein Kennfeld für einen von der elektrischen Maschine erzeugten Generatorstrom in Abhängigkeit von der Drehzahl. Die Steuereinrichtung kann den

Generatorstrom in Abhängigkeit von der Drehzahl aus dem Kennfeld ermitteln oder diesen berechnen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens erzeugt eine Leistungsregeleinrichtung einen zum Generatorstrom zugehörigen Strom- Phasenwinkel derart, dass die elektrische Leistung der elektrischen Maschine unterhalb des vorbestimmten Minimalwertes eingegrenzt wird oder auf Null gesetzt wird.

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 regelt den zugehörigen Strom-Phasenwinkel in Abhängigkeit von der ermittelten Drehzahl 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 eingegrenzt wird oder auf Null gesetzt wird. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird ein nach dem Regeln durch die Stromregeleinrichtung an der elektrischen Maschine resultierender Generatorstrom 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.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand des in den schematischen Figuren der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Steuersystems für eine elektrische Maschine gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden

Erfindung in einem Elektrofahrzeug; Fig. 2 ein schematisches Blockbild eines Steuersystems gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 ein schematisches Blockbild eines Steuersystems gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 4 ein schematisches Blockbild eines Steuersystems gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.

In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente.

Fig. 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 P ei nahe oder gleich Null halten zu können. Um dies umsetzen zu können kann die elektrische Maschine an ein Steuersystem 10 angeschlossen sein.

Eine Steuereinrichtung im Steuersystem 10 kann eine Schalteinheit S umfassen, welche mit Maschinenklemmen und/oder mit der Leistungselektronik der elektrischen Maschine EM verbunden ist und welche dazu eingerichtet ist, einen Kurzschluss an den Maschinenklemmen und/oder an der Leistungselektronik zu schalten.

Fig. 2 zeigt ein schematisches Blockbild eines Steuersystems gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung. Das Steuersystem 10 für eine elektrische Maschine EM umfasst eine

Steuereinrichtung SE, wobei die Steuereinrichtung SE dazu eingerichtet ist, eine Generatorspannung oder einen Generatorstrom in oder durch eine

Leistungselektronik LE der elektrischen Maschine derart zu regeln, dass während einer Bewegung des Traktionsantriebs eine elektrische Leistung P ei der elektrischen Maschine EM zumindest unterhalb eines vorbestimmten

Minimalwertes eingrenzbar ist.

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 mit einem Kennfeld KF 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 fi aus dem Kennfeld KF in Abhängigkeit von der Drehzahl D zu ermitteln, also zu erkennen, in welcher Phase sich der Strom bei momentaner Drehzahl befindet.

Die Steuereinrichtung SE kann weiterhin eine Stromregeleinrichtung StR umfassen, welche jeweils eine Wert für den Generatorstrom Is und den zugehörigen Strom-Phasenwinkel fi von der Steuereinrichtung erhalten kann.

Die Stromregeleinrichtung StR kann dazu eingerichtet sein, für die jeweilig ermittelte Drehzahl der elektrischen Maschine EM jeweils den ermittelten Wert für den Generatorstrom Is und den zugehörigen Strom-Phasenwinkel fi zu empfangen und in Abhängigkeit von der ermittelten Drehzahl D derart zu regeln, dass eine Generatorspannung Us und ein zugehöriger Spannungs-Phasenwinkel fu in der elektrischen Maschine EM erzeugt werden (also die

Generatorspannung Us mit der zugehörigen Phase fu erzeugt werden kann), so dass die elektrische Leistung P ei der elektrischen Maschine EM unterhalb des vorbestimmten Minimalwertes eingrenzbar ist oder auf Null setzbar ist. 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.

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 IsJ (am

Ausgang der elektrischen Maschine im jeweiligen Schritt vorherrschend) kann erneut als eine Eingangsgröße für die Stromregeleinrichtung StR an dieser anlegbar sein. So kann eine iterative Regelschleife erzielt werden und nach einer anfänglichen Regelung des Generatorstroms und dessen Phase zum Erzielen der Generatorspannung Us und der zugehörigen Phase fu derart mit jedem Schritt erneut angepasst werden um adaptiv den Bedingungen für eine elektrische Leistung unterhalb des vorbestimmten Minimalwertes oder auf Null näher zu kommen.

Es kann hierbei vorteilhaft die Generatorspannung Us als gleich Null gesetzt werden.

Alternativ oder zusätzlich kann der Generatorstrom Is derart in der

Stromregeleinrichtung StR geregelt werden, dass sich die elektrische Leistung P ei = 3*US*IS*COS(C|)UMI) ergibt, mit fuMΐ = mod (fu - fi + p, 2*p) - p) als eine Winkeldifferenz zwischen fu und fi, die beiden Phasenwinkel können in feldbildender und drehmomentbildender Richtung darstellbar sein.

So kann sich P ei der elektrischen Maschine EM unterhalb des vorbestimmten Minimalwertes oder Null ergeben. Die Regelung des Stroms Is kann

beispielsweise mit einem Standardregler mit feldorientierter Regelung oder ähnlichen erfolgen.

Fig. 3 zeigt ein schematisches Blockbild eines Steuersystems gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung. Die Ausführungsform der Fig. 3 unterscheidet sich dahingehend von jener der Fig. 2, dass die Bereitstellung des Generatorstroms Is oder dessen Wertes, zwar analog zur Ausführung in der Fig. 2 erfolgt, jedoch dessen Phasenwinkel fi derart von der Steuereinrichtung SE bestimmt und erzeugt wird, dass sich eine aus dem Generatorstrom und seiner Phase resultierende elektrische Leistung P ei der elektrischen Maschine EM unterhalb des vorbestimmten Minimalwertes oder auf Null ergeben kann. In Folge darauf können wie zur Fig. 2 beschrieben auch die Generatorspannung und deren Phase auf diesen Werten basierend geregelt werden. In iterativen Schritten kann dann eine tatsächliche Leistung P ei ermittelt werden und der Strom-Phasenwinkel fi und/oder die Generatorspannung und deren Phase erneut angepasst werden.

Zu diesem Zweck kann die Steuereinrichtung SE eine Leistungsregeleinrichtung LR umfassen, welche dazu eingerichtet ist, einen zum Generatorstrom Is zugehörigen Strom-Phasenwinkel fi derart zu erzeugen, dass die elektrische Leistung P ei der elektrischen Maschine EM unterhalb des vorbestimmten

Minimalwertes eingrenzbar ist oder auf Null setzbar ist. Es kann also bei gegebener Länge des Stroms Is der Phasenwinkel des Stroms so eingeregelt werden, dass die elektrische Leistung minimal oder Null wird und so keine oder nahezu keine Leistung in den Gleichstromkreis, etwa einer Batterie, fließt.

Hierbei kann die Steuereinrichtung SE anfänglich eine zu erzielende Leistung gleich Null setzen und die daraus nötige Phase für den bestimmten

Generatorstrom (aus der Drehzahl bestimmt) ermitteln, vorteilhaft erzeugen und als Eingangsgröße an die Stromregeleinrichtung StR weitergeben.

Des Weiteren kann das Ausführungsbeispiel der Fig. 3 noch eine weitere rückkoppelnde Regelschleife umfassen, 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 P ei = 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 fu berücksichtigt werden. Für diesen Zweck kann die

Steuereinrichtung SE dazu eingerichtet sein, aus dem an der elektrischen Maschine EM resultierenden Generatorstrom IsJ und/oder aus dem jeweilig zum resultierenden Generatorstrom IsJ zugehörigen Wert des Spannungs- Phasenwinkels fu und/oder aus dem jeweilig zum resultierenden Generatorstrom IsJ zugehörigen Wert der Generatorspannung Us eine resultierende elektrische Leistung P e ri der elektrischen Maschine zu ermitteln und als Eingangsgröße für die Leistungsregeleinrichtung LR, für eine erneute Regelung der Phase des Generatorstroms, zu erzeugen

Fig. 4 zeigt ein schematisches Blockbild eines Steuersystems gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.

Die Ausführungsform der Fig. 4 unterscheidet sich dahingehend von jener der Fig. 3, dass anstatt der anfänglichen Bestimmung des Generatorstroms Is zur jeweiligen Drehzahl D dieser nicht aus einem Kennfeld ermittelt wird, sondern eine gewünschte Generatorspannung Us ' =0, etwa von der Steuereinrichtung SE, vorgebbar sein kann, welche durch eine entsprechende Wahl des

Generatorstroms Is dann zu einer minimierten oder verschwindenden

elektrischen Leistung P ei führen kann (unter Bestimmung der weiteren Größen wie in der Fig.3 erläutert). Es kann so die Steuereinrichtung SE dazu eingerichtet sein, eine Drehzahl D der elektrischen Maschine EM zu ermitteln und daraus einen von der elektrischen Maschine EM erzeugten Generatorstrom Is zu berechnen oder zu erzeugen, derart dass eine zum Generatorstrom Is zugehörige elektrische Leistung der elektrischen Maschine EM als kleiner einem vorbestimmten Grenzwert oder gleich Null erzeugbar ist, wenn diese bestimmten Bedingungen der Spannungen, Ströme und/oder deren Phasen erfüllt sind.

Theoretisch würde sich bei einer Generatorspannung von Us = 0 dann eine elektrische Leistung gleich Null ergeben, wenn die übrigen Größen nach

Pei = 3*US*IS*COS(C| ) UMI) .

Für Us = 0 oder COS(C|)UMI) = 0 kann sich dann ergeben, dass

P ei = 0 oder zumindest unterhalb eines zu tolerierenden Grenzwertes.

Es können jedoch Abweichungen dieser Größen von den bestimmten Größen auftreten und somit ein zu tolerierender vorbestimmter Grenzwert für die resultierende (tatsächlich im iterativen Schritt ermittelte) Leistung gesetzt werden, 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 Ruckein 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.




 
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