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 n _D bezeichnet, so ergibt sich bei einer Drehzahl n der Schlupf zu s = ( n _D - n ) / n _D . 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 / M _k = 2 / ( s _k / s + s / s _k ), wobei M _k das Kippmoment und s _k 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 M _k und der Kippschlupf s _k 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 M _max > M = M(U, f, n) > M _min , 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.