Titel

Verfahren zum Betreiben eines Wechselrichters Steuervorrichtung für einen

Wechselrichter und Wechselrichter

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Wechselrichters und eine entsprechende Steuervorrichtung für einen Wechselrichter. Die Erfindung betrifft weiter einen Wechselrichter. Insbesondere ist die Erfindung auf Wechselrichter zum Antreiben elektrischer Maschinen gerichtet, etwa für Fahrzeuge.

Stand der Technik

Wechselrichter sind mit Energiequellen verbunden und wandeln einen bereitgestellten Gleichstrom in Wechselstrom um, welcher einer elektrischen Maschine bereitgestellt wird. Die Wechselrichter umfassen elektronische Komponenten und

Halbleiterbauelemente, welche bei hoher Beanspruchung überhitzen können. So tragen auftretende Leitverluste und Schaltverluste zu einer Erwärmung von Leistungsmodulen des Wechselrichters bei. Um eine Beschädigung oder gar Zerstörung der Komponenten des Wechselrichters zu vermeiden, muss daher der thermische Zustand dieser

Komponenten überwacht werden, um frühzeitig Gegenmaßnahmen einleiten zu können

Aus der DE 10 2011 076908 Al ist ein Verfahren zum Betreiben eines Wechselrichters bekannt, wobei die Temperaturen von Teilen der Phasensysteme des Wechselrichters ermittelt werden und in Abhängigkeit der Temperaturen ein Fehler einer Kühleinrichtung des Wechselrichters erkannt wird.

Offenbarung der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Wechselrichters mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, eine Steuervorrichtung für einen Wechselrichter mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9, sowie einen Wechselrichter mit den Merkmalen des Patentanspruchs 11. Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung demnach ein Verfahren zum Betreiben eines Wechselrichters, wobei zur Vermeidung von Überhitzung mindestens eine

Maßnahme aus einer Vielzahl von vorgegebenen Maßnahmen zum Abregeln des Wechselrichters ausgewählt und durchgeführt wird, wobei die Maßnahmen geeignet sind, Überhitzung zu vermeiden.

Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung eine Steuervorrichtung für einen Wechselrichter, wobei die Steuervorrichtung zur Vermeidung von Überhitzung mindestens eine Maßnahme aus einer Vielzahl von vorgegebenen Maßnahmen zum Abregeln des Wechselrichters auswählt und den Wechselrichter gemäß der ausgewählten mindestens einen Maßnahme abregelt, wobei die Maßnahmen geeignet sind, Überhitzung zu vermeiden.

Gemäß einem dritten Aspekt betrifft die Erfindung einen Wechselrichter mit einer Steuervorrichtung .

Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.

Vorteile der Erfindung

Um Überhitzung zu vermeiden, sieht die Erfindung Maßnahmen zum Abregeln des Wechselrichters vor. Darunter ist zu verstehen, dass die Leistung bzw. Energieaufnahme oder -abgabe des Wechselrichters reduziert wird, um eine Beschädigung oder Zerstörung temperatursensitiver Komponenten zu verhindern. Allgemein kann unter einem Abregeln die Begrenzung der Verlustleistung bzw. Abwärme des Wechselrichters verstanden werden. Verschiedene Maßnahmen unterscheiden sich durch das Steuern oder Regeln unterschiedlicher Betriebsparameter des Wechselrichters.

Unterschiedliche Maßnahmen haben unterschiedliche Vorteile und Nachteile, welche in verschiedenen Betriebssituationen von verschiedener Relevanz sein können.

Vorzugsweise werden daher eine einzelne Maßnahme bzw. eine Kombination mehrerer Maßnahmen derart ausgewählt, dass situationsabhängig besonders relevante Nachteile vermieden werden oder entsprechende Vorteile der Maßnahmen ausgenutzt werden. So können die Maßnahmen zum Abregeln beispielsweise eine Absenkung der

Schaltfrequenz umfassen, mit welcher der Wechselrichter angesteuert wird. Unter der Schaltfrequenz bzw. Taktfrequenz kann die Frequenz eines Pulsmusters verstanden werden, mit welchem die Schalter eines Leistungsmoduls angesteuert werden. Bei den Schaltern kann es sich um IGBTs oder Siliziumcarbid-Dioden (SiC-Dioden) und bei dem Leistungsmodul um eine B6-Brücke einer dreiphasigen elektrischen Maschine handeln, wobei die Erfindung jedoch nicht auf diese Anordnung beschränkt ist. Bei dem

Pulsmuster handelt es sich um ein pulsweitenmoduliertes Spannungssignal, um die von einer Batterie bereitgestellte Gleichspannung in Wechselspannungen umzuwandeln, etwa für die Phasen einer elektrischen Maschine. Die Schaltfrequenz kann kontinuierlich oder auch in diskreten Schritten abgesenkt werden. Bei dieser Art der Abregelung steht die abgerufene Antriebsleistung der angetriebenen elektrischen Maschine weiterhin in vollem Umfang zur Verfügung. Nachteilig ist eine Zunahme der Welligkeit des

Zwischengleichstroms und der Zwischenkreisspannung, d. h. das erhöhte Auftreten von Ripples. Dadurch kann es zu einer schnelleren elektrischen Alterung der Traktionsbatterie kommen. Weiter kann es zu einer erhöhten Geräuschentwicklung aufgrund der stärkeren Welligkeit kommen, was mit bestimmten Höchstgrenzen derartiger NVH (noise, Vibration, harshncssj-Effcktc unvereinbar sein kann.

Die Vorteile dieser Maßnahme überwiegen die Nachteile somit insbesondere in

Situationen, in denen eine Verringerung der Antriebsleistung auf jeden Fall verhindert werden muss. So sollte beispielsweise beim Befahren eines Bordsteins, beim Anfahren am Berg oder bei einem Überholvorgang die maximale Antriebsleistung bereitgestellt werden, ohne Berücksichtigung anderer negativer Effekte, etwa einer erhöhten

Geräuschentwicklung. In derartigen Situationen wird daher vorzugsweise die Absenkung der Schaltfrequenz ausschließlich oder besonders stark gewichtet und zur Begrenzung der Abwärme eingesetzt.

Eine weitere mögliche Maßnahme zum Abregeln des Wechselrichters besteht in einer Begrenzung eines Phasenstroms, mit welchem der Wechselrichter angesteuert wird. Ein Vorteil eines derartigen Verfahrens besteht darin, dass die Welligkeit des

Zwischengleichstroms bzw. des Phasenstroms nicht zunimmt. Daher treten die oben angesprochenen NVH-Probleme nicht auf. Nachteilig kann sich jedoch eine Reduktion der abgerufenen Antriebsleistung auswirken. Die Vorteile dieses Verfahrens überwiegen die Nachteile in Situationen, bei welchen auftretende Geräusche möglichst verhindert werden sollen, eine gewisse Reduktion der Antriebsleistung jedoch hinnehmbar ist. Insbesondere bei niedrigen Geschwindigkeiten des Fahrzeugs, etwa weniger als 60 km/h, treten wenig oder geringe Windgeräusche auf, sodass eine höhere Geräuschentwicklung vom Fahrer des Fahrzeugs besonders stark wahrgenommen werden würde. Von daher kann für geringere Geschwindigkeiten, welche einen vorgegebenen Schwellenwert von beispielsweise 60 km/h unterschreiten, die Begrenzung des Phasenstroms zum Abregeln des Wechselrichters besonders stark gewichtet werden bzw. bevorzugt ausgewählt werden.

Umgekehrt werden bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten die auftretenden PWM- Geräusche meist von Windgeräuschen überlagert und„maskiert“. Der Fahrer wird daher die zusätzlichen Geräusche nicht als störend wahmehmen, sodass für höhere

Geschwindigkeiten, welche einen vorgegebenen Schwellenwert von beispielsweise 60 km/h überschreiten, eine Absenkung der Schaltfrequenz der Begrenzung des

Phasenstroms vorgezogen wird. Zusätzlich kann bei hohen Geschwindigkeiten eine gute Performance dadurch weiterhin sichergestellt werden.

Eine weitere Maßnahme zum Abregeln des Wechselrichters kann in einer Begrenzung des Gleichstroms des Wechselrichters bestehen.

Durch Gewichten der einzelnen Maßnahmen kann ein Kompromiss gefünden werden, sodass keine der negativen Auswirkungen für sich alleine zu stark in Erscheinung tritt.

Gemäß weiteren Ausführungsformen werden mindestens zwei Maßnahmen zum

Abregeln des Wechselrichters parallel bzw. gleichzeitig durchgeführt.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird die mindestens eine Maßnahme zum Abregeln des Wechselrichters genau dann durchgeführt, wenn ein momentan bestehender oder in Zukunft drohender Überhitzungszustand des Wechselrichters oder der elektrischen Maschine festgestellt wird. Dies kann beispielsweise durch Messen der Temperatur des Wechselrichters oder der elektrischen Maschine erfolgen. Allgemeiner können sowohl die aktuelle als auch eine zukünftige Temperatur ermittelt werden. Die Temperaturwerte können durch Messen der Temperatur und/oder durch Berechnen bzw. Vorhersagen der Temperatur ermittelt werden. So können beispielweise die

Temperaturen von Leistungsmodulen des Wechselrichters gemessen werden. Weiter kann auch aus mehreren gemessenen Temperaturen das Maximum ermittelt werden und die Durchführung der Maßnahme zum Abregeln des Wechselrichters kann anhand des derart ermittelten Maximalwertes der Temperatur durchgeführt werden. Im normalen

Betriebsbereich kann die Schaltfrequenz auf einen hohen Wert eingestellt werden, etwa einen Ausgangswert von 10 kHz. Übersteigt die Temperatur einen vorgegebenen Schwellenwert, so wird die Schaltfrequenz abgesenkt. Beispielsweise kann die

Schaltfrequenz linear verringert werden. Die Schaltfrequenz kann auch stufenweise bzw. sprunghaft abgesenkt werden. Vorzugsweise wird hierbei eine Hysterese berücksichtigt, um ein häufiges Umschalten der Schaltfrequenz zu verhindern. So wird, falls die Temperatur einen ersten Temperaturschwellenwert übersteigt, die Schaltfrequenz von einem höheren ersten Wert auf einen niedrigeren zweiten Wert abgesenkt. Sinkt die Temperatur nun wieder unter einen zweiten Temperaturschwellenwert, wird die Schaltfrequenz wiederum auf den höheren ersten Wert erhöht. Unter Hysterese ist zu verstehen, dass der zweite Temperaturschwellenwert kleiner ist als der erste

Temperaturschwellenwert.

Während die Temperatur direkt gemessen werden kann, kann gemäß weiteren

Ausführungsformen auch eine Ermittlung der Temperatur anhand eines

Temperaturmodells durchgeführt werden. Hierunter ist zu verstehen, dass das thermische Verhalten von Komponenten des Wechselrichters oder des gesamten Wechselrichters in einem Softwaremodell nachgebildet wird. Die aktuelle oder zukünftige Temperatur der Komponenten oder des Wechselrichters kann anhand einer oder mehrerer Parameter berechnet werden. Die Parameter können einen Kühlmitteldurchfluss und/oder eine Kühlmitteltemperatur einer Kühlvorrichtung umfassen, wobei die Kühlvorrichtung den Wechselrichter oder die Komponenten des Wechselrichters kühlt. Je größer der

Kühlmitteldurchfluss und je niedriger die Kühlmitteltemperatur, desto effizienter erfolgt die Kühlung des Wechselrichters, was zu einer geringeren Temperatur bzw. zu einem geringeren Temperaturanstieg führt. Weitere Parameter können der Phasenstrom, mit welchem der Wechselrichter gesteuert wird, und die Batteriespannung sein. Während der Phasenstrom hauptsächlich den Beitrag der Ueitverluste bestimmt, besteht ein direkter Zusammenhang zwischen Batteriespannung und Schaltverlusten. Die zu

berücksichtigenden Parameter können weiter die aktuell gemessenen Temperaturen umfassen, um daraus eine Vorhersage einer zukünftigen Temperatur zu ermitteln.

Anhand des Modells kann abgeschätzt werden, welche Maßnahme zum Abregeln des Wechselrichters durchgeführt werden muss, damit eine vorgegebene Maximaltemperatur nicht überschritten wird. So kann etwa bestimmt werden, wie die Schaltfrequenz reduziert werden muss, um dies zu erreichen.

Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens können die Maßnahmen zum Abregeln des Wechselrichters in Abhängigkeit von einem Arbeitspunkt einer von dem Wechselrichter angesteuerten elektrischen Maschine durchgeführt werden. So können für verschiedene Arbeitspunkte, d. h. verschiedene Werte von Drehzahl und Drehmoment der elektrischen Maschine, unterschiedliche Maßnahmen zum Abregeln des Wechselrichters

unterschiedlich gewichtet werden. Etwa kann für Drehzahlen kleiner als ein vorgegebener Schwellenwert, etwa 100 Umdrehungen pro Minute, und für Drehmomente größer als ein vorgegebener Schwellenwert eine Absenkung der Schaltfrequenz, mit welcher der Wechselrichter angesteuert wird, besonders stark gewichtet werden. Derartige Situationen entsprechen etwa einem Anfahren am Berg oder einem Befahren von Bordsteinen. Weiter können für Drehzahlen kleiner als ein vorgegebener Wert, etwa 6000 Umdrehungen pro Minute, welcher jedoch auch von einem Übersetzungsverhältnis und einem Radumfang abhängen kann, eine Begrenzung des Phasenstroms besonders stark gewichtet werden.

Im Allgemeinen können sich die verschiedenen Gewichtungen der unterschiedlichen Maßnahmen kontinuierlich als Funktion des Arbeitspunkts ändern.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann die Absenkung der Schaltfrequenz in Abhängigkeit von einem gewünschten Phasenstrom durchgeführt werden. So kann beispielsweise die Schaltfrequenz im Normalzustand, d.h. für einen angeforderten Phasenstrom, welcher einen vorgegebenen Schwellenwert nicht überschreitet, auf einen hohen Ausgangswert eingestellt werden, etwa 10 kHz.

Überschreitet der angeforderte Phasenstrom den vorgegebenen Schwellenwert, so wird die Schaltfrequenz reduziert. Die Schaltfrequenz kann linear oder stufenförmig abgesenkt werden, wobei auch ein anderer fünktionaler Zusammenhang möglich ist.

Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens ist der Zusammenhang zwischen dem Arbeitspunkt und den Gewichtungen der unterschiedlichen Maßnahmen in einem

Betriebskennfeld vorgegeben. Insbesondere kann anhand einer Uook-Up-Tabelle eine schnelle Bestimmung der Gewichtungen der unterschiedlichen Maßnahmen zum

Abregeln des Wechselrichters durchgeführt werden. Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens wird für jede der Maßnahmen zum Abregeln eine Einflussgröße ermittelt. Die Gewichtungen der Maßnahmen zum Abregeln werden in Abhängigkeit von den ermittelten Einflussgrößen eingestellt. Die Einflussgrößen können negative Auswirkungen der verschiedenen Maßnahmen zum Abregeln parametrisieren. Wie negativ eine bestimmte Maßnahme bewertet wird, kann beispielsweise von der Fahrsituation des Fahrzeugs abhängen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann erkannt werden, ob verschiedene

Komponenten des Wechselrichters asymmetrisch belastet sind. Wird dies erkannt, so können die Maßnahmen zum Abregeln in Abhängigkeit von den erkannten

asymmetrischen Belastungen durchgeführt werden. Beispielsweise kann die

Kühlvorrichtung die verschiedenen Leistungsmodule des Wechselrichters in

unterschiedlich starker Weise kühlen. Fließt etwa ein Kühlmittel an einem ersten Leistungsmodul vorbei, wird es sich erwärmen, sodass ein nachfolgendes zweites Leistungsmodul in geringerer Weise gekühlt wird. Dadurch können sich die

Temperaturen der Leistungsmodule voneinander unterscheiden, d.h. die Leistungsmodule sind unterschiedlich stark bzw. asymmetrisch belastet. Asymmetrische Belastungen können auch bei kleinen Drehzahlen, d.h. kleinen elektrischen Frequenzen, und im Stillstand Vorkommen, da in diesem Fall nicht in allen Leistungsmodulen der gleiche Phasenstrom fließt. Bei asymmetrischen Belastungen kann nun gemäß einem Beispiel die Schaltfrequenz stärker abgesenkt werden. Asymmetrische Belastungen können auch anhand eines oben beschriebenen Temperaturmodells behandelt werden, indem weitere Parameter berücksichtigt werden, etwa eine elektrische Frequenz bzw. Drehzahlen und/oder ein elektrischer Winkel bzw. eine Rotorposition.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Steuervorrichtung gewichtet diese die Maßnahmen zum Abregeln in Abhängigkeit von einem Arbeitspunkt einer von dem Wechselrichter betriebenen elektrischen Maschine.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Es zeigen:

Figur 1 ein schematisches Blockschaltbild einer Steuervorrichtung für einen

Wechselrichter gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; Figur 2 eine beispielhafte abschnitsweise lineare Absenkung der Schaltfrequenz in Abhängigkeit von der Temperatur;

Figur 3 eine beispielhafte stufenweise Absenkung der Schaltfrequenz in

Abhängigkeit von der Temperatur;

Figur 4 eine beispielhafte lineare Absenkung der Schaltfrequenz in Abhängigkeit des angeforderten Phasenstroms;

Figur 5 schematische Temperaturabhängigkeiten von Abregelungsfaktoren

verschiedener Maßnahmen zum Abregeln eines Wechselrichters für eine erste Betriebssituation des Wechselrichters;

Figur 6 schematische Temperaturabhängigkeiten von Abregelungsfaktoren

verschiedener Maßnahmen zum Abregeln eines Wechselrichters für eine zweite Betriebssituation des Wechselrichters;

Figur 7 schematische Temperaturabhängigkeiten von Abregelungsfaktoren

verschiedener Maßnahmen zum Abregeln eines Wechselrichters für eine drite Betriebssituation des Wechselrichters;

Figur 8 ein schematisches Blockschaltbild eines Wechselrichters gemäß einer

Ausführungsform der Erfindung; und

Figur 9 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben eines

Wechselrichters gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.

In allen Figuren sind gleiche bzw. fünktionsgleiche Elemente und Vorrichtungen mit denselben Bezugszeichen versehen.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In Figur 1 ist ein schematisches Blockschaltbild einer Steuervorrichtung 1 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung illustriert.

Die Steuervorrichtung 1 weist eine Schnitstelle 3 auf, welche mit einem Wechselrichter 2 gekoppelt ist. Über die Schnitstelle 3 werden Betriebszustandsinformationen des Wechselrichters 2 empfangen und Steuersignale an den Wechselrichter 2 ausgesendet.

Der Wechselrichter 2 ist mit einer Energiequelle verbunden, welche Gleichstrom bereitstellt. Der Wechselrichter 2 wandelt den bereitgestellten Gleichstrom in

Wechselstrom um und betreibt eine elektrischen Maschine 5, welche etwa ein Fahrzeug antreiben kann. Die Steuervorrichtung 1 umfasst weiter eine Recheneinrichtung 4, welche einen oder mehrere Mikroprozessoren aufweist, und dazu ausgebildet ist, die über die Schnittstelle 3 empfangenen Betriebszustandsinformationen auszuwerten und die Steuersignale zum Ansteuem des Wechselrichters 2 zu generieren.

Die Betriebszustandsinformationen können beispielsweise die aktuelle oder eine anhand eines Modells vorherbestimmte Temperatur des Wechselrichters 2 bzw. eines oder mehrerer Bauelemente des Wechselrichters 2 umfassen. Die

Betriebszustandsinformationen können auch Informationen bezüglich des aktuellen Arbeitspunkts der elektrischen Maschine 5 umfassen, d. h. eine Drehzahl und ein Drehmoment der elektrischen Maschine 5. Weiter können die

Betriebszustandsinformationen Messgrößen umfassen, welche eine momentane

Antriebsleistung der elektrischen Maschine 5 oder eine momentane Geräuschentwicklung charakterisieren. Weiter können die Betriebszustandsinformationen Navigationsdaten des Fahrzeugs umfassen, etwa Informationen, ob das Fahrzeug bergauf fahrt.

Die Steuervorrichtung 1 kann nun eine oder mehrere Maßnahmen zum Abregeln eines Wechselrichters aus einer Menge von Abregelungsmaßnahmen auswählen. So kann die Steuervorrichtung 1, wie in Figur 2 gezeigt, die Schaltfrequenz des Wechselrichters linear reduzieren, falls die gemessene aktuelle oder vorherbestimmte Temperatur einen ersten Schwellenwert Tl übersteigt. Übersteigt die Temperatur einen zweiten Schwellenwert T2, kann eine stärkere lineare Absenkung erfolgen, bis zu einer maximal zulässigen Temperatur T3. Die Schaltfrequenz kann hierbei beispielsweise von ursprünglich 10 kHz auf 7 kHz am zweiten Schwellenwert T2 auf 4 kHz bei der maximal zulässigen

Temperatur abgesenkt werden. Diese Werte sind jedoch nur beispielhaft zu verstehen.

Wie in Figur 3 gezeigt, kann die Schaltfrequenz auch stufenweise abgesenkt werden, wobei vorzugsweise eine Hysterese berücksichtigt werden kann.

Wie in Figur 4 gezeigt, kann die Absenkung der Schaltfrequenz auch in Abhängigkeit eines angeforderten Phasenstroms durchgeführt werden.

In Abhängigkeit der Betriebszustandsinformationen kann die Steuervorrichtung 1 weiter Abregelungsfaktoren F_i für eine Vielzahl, d. h. mindestens zwei Maßnahmen zum - io -

Abregeln des Wechselrichters 2 ermitteln. Die Abregelungsfaktoren F_i quantifizieren eine Minderung der jeweiligen zugeordneten Ansteuerparameter.

Die Abregelungsfaktoren F_i können beispielsweise derart gewählt werden, dass eine gesamte Abregelung, also etwa eine Entwicklung der Abwärme, einem vorgegebenen Verlauf in Abhängigkeit der gemessenen Temperatur des Wechselrichters 2 folgt.

Beispielsweise kann die Abregelung zwischen einem unteren Temperaturwert T_u und einem oberen Temperaturwert T_o linear erfolgen. Die Abregelung beginnt bei einem anfänglichen Faktor von 1 (keine Abregelung) und reduziert sich zu einem niedrigeren Faktor, welcher größer als Null sein kann, jedoch vorzugsweise gleich Null ist. Die Abregelungsfaktoren F_i können von einem oder mehreren Gewichtungsparametem abhängen.

Beispielhaft soll dies für zwei verschiedene Maßnahmen zum Abregeln des

Wechselrichters 2 illustriert werden. Ein erster Abregelungsfaktor F_l entspricht einer Begrenzung des Phasenstroms des Wechselrichters 2 und ein zweiter Abregelungsfaktor F_2 entspricht einer Absenkung der Schaltfrequenz, etwa der Gate-Treiber-Frequenz des Wechselrichters 2. Die Abregelungsfaktoren F_l, F_2 können in Abhängigkeit von einem Gewichtungsparameter z zwischen dem unteren Temperaturwert T u und dem oberen Temperaturwert T_o wie folgt gewählt werden:

Das Produkt der beiden Abregelungsfaktoren F_l, F_2 ergibt somit einen linearen Verlauf.

In Figur 5 sind beispielhaft Verläufe der Abregelungsfaktoren F_l, F_2 für einen Wert des Gewichtungsparameters z von 1 abgebildet. In diesem Fall nimmt der zweite Abregelungsfaktor F_2 einen konstanten Wert von 1 an, d. h. es erfolgt keine Abregelung durch Absenkung der Schaltfrequenz. In diesem Fall erfolgt vielmehr lediglich eine Begrenzung des Phasenstroms, wobei der Phasenstrom oberhalb des unteren

Temperaturwert T u linear mit der Temperatur abnimmt.

In Figur 6 nimmt die Gewichtungsparameter z einen Wert von 0 an. In diesem Fall wird lediglich die Schaltfrequenz reduziert, der Phasenstrom bleibt jedoch unverändert.

In Figur 7 ist ein Verlauf der Abregelungsfaktoren F_l, F_2 für einen

Gewichtungsparameter z von 0,75 illustriert. In diesem Fall umfasst das Abregeln des Wechselrichters 2 sowohl eine Reduktion der Schaltfrequenz als auch eine Verringerung des Phasenstroms.

Allgemein wird der Abregelungsfaktor F_l bzw. F_2 übergewichtet, falls die entsprechende Maßnahme weniger Nachteile aufweist als die jeweils andere Maßnahme. Bei etwa gleichwertigen Nachteilen wird der Gewichtungsparameter gleich 0,5 gewählt. Allgemein sind beide Maßnahmen zum Abregeln des Wechselrichters 2 mit Nachteilen behaftet, sodass kein Entscheidungskonflikt aufgrund fehlender Nachteile auftreten kann. Im Allgemeinen wird der Gewichtungsparameter z auch größer als 0 und kleiner als 1 sein.

Der Gewichtungsparameter z kann von der Recheneinrichtung 4 in Abhängigkeit von den Betriebszustandsinformationen eingestellt werden. Der Gewichtungsparameter z kann beispielsweise anhand des aktuellen Betriebspunkts der elektrischen Maschine 5 eingestellt werden, etwa anhand eines Betriebskennfelds. Eine Einstellung des

Gewichtungsparameters z ist auch anhand der momentanen Antriebsleistung der elektrischen Maschine 5, anhand der momentanen Geräuschentwicklung oder anhand der Navigationsdaten möglich. Weiter können auch mehrere dieser Faktoren zum Einstellen des Gewichtungsparameters z berücksichtigt werden.

Während in diesem Beispiel lediglich zwei Maßnahmen zum Abregeln des

Wechselrichters 2 eingestellt werden, können beliebig viele Maßnahmen zum Abregeln des Wechselrichters 2 kombiniert werden.

Der Gewichtungsparameter z kann auch anhand aktueller Einflussgrößen N_i eingestellt werden. Die aktuellen Einflussgrößen N_i können die Nachteile der jeweiligen

Maßnahmen zum Abregeln quantifizieren. Je größer der Wert ist, desto stärker ist die Auswirkung des entsprechenden Nachteils. Der Wert der aktuellen Einflussgrößen N_i kann von der Betriebssituation des Wechselrichters 2 bzw. der elektrischen Maschine 5 abhängen und beispielsweise anhand der Betriebszustandsinformationen eingestellt werden. So können beispielsweise die Einflüsse von Ripples auf die

Geräuschentwicklung durch Messung von Strömen und Spannungen quantifiziert werden. Eine mangelnde Antriebsleistung kann anhand eines Soll-Ist-Momentenvergleichs quantifiziert werden.

Der Gewichtungsfaktor kann in Abhängigkeit der Einflussgrößen N_i gewählt werden. Beispielsweise sind die Einflussgrößen jeweils größer oder gleich 0 und kleiner oder gleich 1. Der Gewichtungsparameter z wird von der Recheneinrichtung 4 gemäß folgende Gleichung eingestellt:

A ^r _j - N ₂

0,5

2

Je nachteiliger eine bestimmte Maßnahme ist, desto weniger stark wird die Maßnahme gewichtet, solange bis lediglich die jeweils andere Maßnahme durchgeführt wird. Durch kontinuierliche Selbstoptimierung des Systems werden dadurch die Nachteile möglichst minimiert.

Falls die Temperatur den unteren Temperaturwert T u überschreitet, erzeugt die

Recheneinrichtung 4 ein entsprechendes Ansteuersignal zum Abregeln des

Wechselrichters 2, welches über die Schnittstelle 3 an den Wechselrichter 2 übertragen wird.

Figur 8 ist ein schematisches Blockschaltbild eines Wechselrichters 2 illustriert. Demnach kann die Steuervorrichtung 1 auch direkt in den Wechselrichter 2 integriert sein, d. h. der Wechselrichter 2 weist die oben beschriebene Steuervorrichtung 1 auf.

In Figur 9 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben eines Wechselrichters 2 illustriert.

In einem ersten Verfahrensschritt Sl wird erkannt, dass der Wechselrichter 2 oder eine von dem Wechselrichter 2 betriebenen elektrische Maschine 5 sich in einem

Überhitzungszustand befindet. Etwa kann ein Überhitzungszustand festgestellt werden, falls die Temperatur des Wechselrichters 2 oder der elektrischen Maschine 5 einen vorgegebenen Temperaturwert T_u überschreitet.

Falls ein Überhitzungszustand detektiert wird, wird in einem Verfahrensschritt S2 eine Gewichtung verschiedener Maßnahmen zum Abregeln des Wechselrichters 2 durchgeführt. Hierzu können weitere Informationen, insbesondere bezüglich eines Betriebspunkts der elektrischen Maschine 5 berücksichtigt werden.

In einem Verfahrensschritt S3 werden die Maßnahmen zum Abregeln des

Wechselrichters 2 durchgeführt, wobei die berechneten Gewichtungen berücksichtigt werden.