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Patent Searching and Data


Title:
METHOD FOR CONTROLLING A MULTI-PHASE ELECTRIC MACHINE BY MEANS OF SPACE VECTOR MODULATION, CONTROL DEVICE, AND DRIVE ARRANGEMENT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2020/212058
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for controlling a multi-phase electric machine (2), wherein: a stator (3) of the electric machine (2) comprises a first sub-system (4a) and a second sub-system (4b) having the same number of phases (Ph1a, Ph2a, Ph3a, Ph1b, Ph2b, Ph3b) and separate star points (S1, S2); an inverter device (9) is controlled by means of space vector modulation in order to generate output voltages for each of the phases (Ph1a, Ph2a, Ph3a, Ph1b, Ph2b, Ph3b); the output voltages are output as pulse sequences (UPh1a, UPh1b); and each of the pulse sequences (UPh1a, UPh1b) in the second sub-system (4b) are output inverted with respect to the pulse sequences (UPh1a, UPh1b) in the first sub-system (4a).

Inventors:
GLOSE DANIEL (DE)
Application Number:
PCT/EP2020/057402
Publication Date:
October 22, 2020
Filing Date:
March 18, 2020
Export Citation:
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Assignee:
BAYERISCHE MOTOREN WERKE AG (DE)
International Classes:
H02P27/06
Foreign References:
US20010054882A12001-12-27
US20160190972A12016-06-30
DE102012210670A12013-12-24
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Claims:
Patentansprüche

1. Verfahren zur Ansteuerung einer mehrphasigen elektrischen Maschine (2), wobei ein Stator (3) der elektrischen Maschine (2) ein erstes Teilsystem (4a) und ein zweites Teilsystem (4b) mit gleicher Anzahl an Phasen (Ph1a, Ph2a, Ph3a, Ph1 b, Ph2b, Ph3b) und getrennten Sternpunkten (S1 , S2) aufweist, wobei zum Erzeugen von Ausgangsspannungen für die jeweiligen Phasen (Ph1a, Ph2a, Ph3a, Ph1b, Ph2b, Ph3b) eine Wechselrichtervorrichtung (9) mittels Raumzeigermodulation angesteuert wird und wobei die Ausgangsspannungen als jeweilige Pulsfolge (Uphia, Uphi b) ausgeben werden,

dadurch gekennzeichnet, dass

die jeweiligen Pulsfolgen (Uphia, Uphi b) in dem zweiten Teilsystem (4b) invertiert zu den Pulsfolgen (Uphia, Uphi b) in dem ersten Teilsystem (4a) ausgegeben werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet, dass

die jeweiligen Pulsfolgen (Uphia, Uphi b) einen ersten Nullspannungszeiger und einen zweiten Nullspannungszeiger beschreiben, wobei der erste Nullspannungszeiger in dem ersten Teilsystem (4a) ausgeben wird, falls in dem zweiten Teilsystem (4b) der zweite Nullspannungszeiger ausgegeben wird und der zweite Nullspannungszeiger in dem ersten Teilsystem (4a) ausgeben wird, falls in dem zweiten Teilsystem (4b) der erste Nullspannungszeiger ausgegeben wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, dass

jeder Phase (Ph1a, Ph2a, Ph3a) des ersten Teilsystems (4a) eine

korrespondierende Phase (Ph1b, Ph2b, Ph3b) des zweiten Teilsystems (4b) zugeordnet ist, wobei die Pulsfolgen (Uphia) der Phasen (Ph1a, Ph2a, Ph3a) des ersten Teilsystems (4a) für die korrespondierenden Phasen (Ph1b, Ph2b, Ph3b) des zweiten Teilsystems (4b) invertiert werden.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass bei den jeweiligen Pulsfolgen (Uphia, Uphi b) eine positive Zwischenkreisspannung (+Udc/2) und eine negative Zwischenkreisspannung (-Udc/2) ausgegeben werden.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Pulsfolgen (Uphia, Uphi b) in den jeweiligen Teilsystemen (4a, 4b) derart ausgegeben werden, dass diese zentriert symmetrisch sind.

6. Steuereinrichtung (11) zur Ansteuerung einer Wechselrichtervorrichtung (9) für eine elektrische Maschine (2), wobei die Steuereinrichtung (11) zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgelegt ist.

7. Antriebsanordnung (1) für ein Fahrzeug umfassend eine Steuereinrichtung (11) nach Anspruch 6, eine Wechselrichtervorrichtung (9) und eine elektrische Maschine (2).

8. Antriebsanordnung (1) nach Anspruch 7,

dadurch gekennzeichnet, dass

die elektrische Maschine (2) sechsphasig ausgebildet ist.

9. Antriebsanordnung (1) nach Anspruch 7 oder 8,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Wechselrichtervorrichtung (9) einen ersten Wechselrichter (10a) für das erste Teilsystem (4a) und einen zweiten Wechselrichter (10b) für das zweite Teilsystem (4b) aufweist.

10. Computerprogramm, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch eine Steuereinrichtung (11) diese veranlassen, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 auszuführen.

Description:
Verfahren zur Ansteuerung einer mehrphasigen elektrischen Maschine mittels Raumzeigermodulation, Steuereinrichtung sowie Antriebsanordnung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung einer mehrphasigen elektrischen Maschine, wobei ein Stator der elektrischen Maschine ein erstes Teilsystem und ein zweites Teilsystem mit gleicher Anzahl an Phasen und getrennten Sternpunkten aufweist. Bei dem Verfahren wird zum Erzeugen von Ausgangsspannungen für die jeweiligen Phasen eine Wechselrichtervorrichtung mittels Raumzeigermodulation angesteuert. Ferner werden die Ausgangsspannungen als jeweilige Pulsfolge ausgeben. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung eine Steuereinrichtung sowie eine Antriebsanordnung. Schließlich betrifft die Erfindung ein Computerprogramm.

Elektrische Maschinen werden in Fahrzeugen als Antriebsmotoren eingesetzt. Hierzu ist es aus dem Stand der Technik bekannt, dass mehrphasige elektrische Maschinen verwendet werden. Dabei wird üblicherweise ein Wechselrichter verwendet, um das mehrphasige Drehstromsystem nachzubilden. Hierbei kann der Wechselrichter mit dem Verfahren der Raumzeigermodulation auf Basis der Pulsweitenmodulation betrieben werden. Die Wechselrichter weisen pro Phase eine Halbbrücke auf, mittels welcher der jeweilige Ausgang des Wechselrichters auf eine positive oder negative

Zwischenkreisspannung gelegt werden kann. Die jeweiligen Ausgangsspannungen des Wechselrichters werden also als Pulsfolgen ausgegeben.

Hierzu beschreibt die DE 10 2012 210 670 A1 ein Verfahren zur Ansteuerung eines Wechselrichters mittels Raumzeigermodulation, wobei der Wechselrichter eine Mehrzahl von steuerbaren Schaltern aufweist. Dabei wird der Wechselrichter angesteuert, um eine Mehrzahl von aufeinanderfolgenden unterschiedlichen Schaltzuständen der Schalter pulsweitenmoduliert einzurichten.

Bei mehrphasigen elektrischen Maschinen mit getrennten Sternpunkten können

Ausgleichsströme bei der Erzeugung von Nullspannungszeigern an den Phasen entstehen. Diese Ausgleichsströme sind in der Amplitude sehr gering, haben aber große Auswirkungen auf die Haltbarkeit der Rotorlager und die elektromagnetische

Verträglichkeit. Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Lösung aufzuzeigen, wie eine

mehrphasige elektrische Maschine angesteuert werden kann, sodass Schäden an der elektrischen Maschine minimiert werden und Störungen reduziert werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren, durch eine Steuereinrichtung, durch eine Antriebsanordnung sowie durch ein Computerprogramm mit den Merkmalen gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche und der Beschreibung.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren dient zur Ansteuerung einer mehrphasigen

elektrischen Maschine, wobei ein Stator der elektrischen Maschine ein erstes Teilsystem und ein zweites Teilsystem mit gleicher Anzahl an Phasen und getrennten Sternpunkten aufweist. Bei dem Verfahren wird zum Erzeugen von Ausgangsspannungen für die jeweiligen Phasen eine Wechselrichtervorrichtung mittels Raumzeigermodulation angesteuert. Dabei werden die Ausgangsspannungen als jeweilige Pulsfolge ausgeben. Hierbei ist vorgesehen, dass die jeweiligen Pulsfolgen in dem zweiten Teilsystem invertiert zu den jeweiligen Pulsfolgen in dem zweiten Teilsystem ausgegeben werden.

Mithilfe des Verfahrens soll eine elektrische Maschine für ein Fahrzeug angesteuert werden. Diese elektrische Maschine kann in einem zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Fahrzeug als Antriebsmotor verwendet werden. Die elektrische Maschine, welche angesteuert werden soll, ist mehrphasig ausgebildet beziehungsweise weist im Stator mehrere Phasen auf. Die elektrische Maschine weist das erste Teilsystem und das zweite Teilsystem auf. Dabei kann jedes der Teilsysteme zumindest eine Phase aufweisen. Bevorzugt weisen die Teilsysteme jeweils mehrere Phasen auf. Dabei entspricht die Anzahl der Phasen in dem ersten Teilsystem der Anzahl der Phasen in dem zweiten Teilsystem. Dabei kann jeder Phase in dem Stator der elektrischen Maschine ein Strang einer Wicklung zugeordnet sein. Diese Stränge der Wicklungen eines Teilsystems können an dem Sternpunkt elektrisch miteinander verbunden sein. Dabei sind die Sternpunkte des ersten Teilsystems und des zweiten Teilsystems elektrisch voneinander getrennt.

Das Verfahren kann mit einer entsprechenden Steuereinrichtung durchgeführt werden, mittels welcher die Wechselrichtervorrichtung angesteuert werden kann. Die

Wechselrichtervorrichtung dient dazu, die Ausgangsspannungen für die elektrische Maschine auszugeben. Dabei kann die Wechselrichtervorrichtung zumindest einen Wechselrichter aufweisen. Diese Wechselrichtervorrichtung kann eingangsseitig mit einem Zwischenkreis verbunden sein. Mit dem Zwischenkreis kann eine positive

Zwischenkreisspannung und eine negative Zwischenkreisspannung bereitgestellt werden. Die Wechselrichtervorrichtung kann für jede Phase eine Halbbrücke aufweisen. Jede der Halbbrücken kann wiederum eine obere Schaltelemente und eine untere Schaltelemente aufweisen. Diese Schaltelemente sind insbesondere steuerbar und können als

Halbleiterschalter ausgebildet sein. Bei jeder Schalterstellung ergibt sich eine andere Spannungskonstellation zwischen den Phasen und somit auch ein anderer

Spannungsraumzeiger. Um die Spannungsraumzeiger bereitzustellen, wird die

Pulsweitenmodulation genutzt. An den jeweiligen Ausgängen der

Wechselrichtervorrichtung werden Spannungspulse beziehungsweise Pulsfolgen ausgegeben. Diese Pulsfolgen werden an den jeweiligen Phasen angelegt, um die Spannungsraumzeiger zu erzeugen.

Gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung ist vorgesehen, dass die Pulsfolgen in dem zweiten Teilsystem invertiert zu den Pulsfolgen in dem ersten Teilsystem

ausgegeben werden. Die Pulsfolgen beschreiben, dass beispielsweise zwei verschiedene Spannungen gemäß einer vorbestimmten zeitlichen Abfolge ausgegeben werden. Unter dem Begriff„invertiert“ ist vorliegend zu verstehen, dass falls für eine bestimmte

Zeitdauer bei einer Pulsfolge in dem ersten Teilsystem die erste Spannung ausgegeben wird, für die gleiche Zeitdauer in dem zweiten Teilsystem die zweite Spannung

ausgegeben wird. Durch die Pulsfolgen an den Phasen können Ausgleichsströme in dem ersten Teilsystem und dem zweiten Teilsystem entstehen. Durch diese invertierte

Ansteuerung kann erreicht werden, dass sich die Ausgleichsströme in dem zweiten Teilsystem die Ausgleichsströme in dem ersten Teilsystem zumindest teilweise kompensieren. Die Pulsfolgen in dem zweiten Teilsystem werden also zeitlich so zu den Pulsfolgen in dem ersten Teilsystem versetzt, dass die Pulsfolge in dem zweiten

Teilsystem der invertierten Pulsfolge des ersten Teilsystems entspricht. Auf diese Weise kann ein elektrischer Stromfluss durch das Rotorlager verhindert oder zumindest verringert werden. Für die Realisierung der Ansteuerung der Wechselrichtervorrichtung werden keine zusätzlichen Komponenten beziehungsweise keine zusätzliche Hardware benötigt, da eine entsprechende Steuereinrichtung zur Ansteuerung üblicherweise vorhanden ist. Insgesamt kann eine Beschädigung der Rotorlager der elektrischen Maschine reduziert werden. Des Weiteren können die elektromagnetischen Störungen vermindert werden. In einer Ausführungsform beschreiben die jeweiligen Pulsfolgen einen ersten

Nullspannungszeiger und einen zweiten Nullspannungszeiger, wobei der erste

Nullspannungszeiger in dem ersten Teilsystem ausgeben wird, falls in dem zweiten Teilsystem der zweite Nullspannungszeiger ausgegeben wird und der zweite

Nullspannungszeiger in dem ersten Teilsystem ausgeben wird, falls in dem zweiten Teilsystem der erste Nullspannungszeiger ausgegeben wird. Die beiden Stellungen der Schaltelemente der Wechselrichtervorrichtung, bei denen entweder alle oberen oder alle unteren Schaltelemente geschlossen sind, dienen zur Erzeugung der sogenannten Nullspannungszeiger. Bei diesen Schalterstellungen werden die jeweiligen Phasen eines Teilsystems kurzgeschlossen. Somit ergibt sich zwischen den Phasen des Teilsystems kein Potentialunterschied. Diese Nullspannungszeiger können auch als

Nullspannungsraumzeiger oder passive Spannungsraumzeiger bezeichnet werden. Die übrigen Spannungsraumzeiger, welche sich von den Nullspannungszeigern

unterscheiden, können als aktive Spannungsraumzeiger bezeichnet werden. Es ist nun vorgesehen, dass falls in dem ersten Teilsystem der erste Nullspannungszeiger ausgegeben wird, in dem zweiten Teilsystem der zweite Nullspannungszeiger

ausgegeben wird und umgekehrt. Auf diese Weise können Ausgleichsströme deutlich reduziert werden. Messungen haben hier gezeigt, dass die Belastungen aufgrund von elektromagnetischen Störungen um bis zu 90 % reduziert werden konnten.

Bevorzugt ist jeder Phase des ersten Teilsystems eine korrespondierende Phase des zweiten Teilsystems zugeordnet, wobei die Pulsfolgen der Phasen des ersten

Teilsystems für die korrespondierenden Phasen des zweiten Teilsystems invertiert werden. Wie bereits erläutert, entspricht die Anzahl der Phasen in dem ersten Teilsystem der Anzahl der Phasen in dem zweiten Teilsystem. Dabei kann jeder Phase in dem ersten Teilsystem eine korrespondiere Phase in dem zweiten Teilsystem zugeordnet werden. Wenn beispielsweise in eine erste Phase des ersten Teilsystems eine erste Pulsfolge eingespeist wird, kann in die korrespondierende, erste Phase des zweiten Teilsystems die zu der ersten Pulsfolge invertierte Pulsfolge eingespeist werden. Dies gilt für alle Phasen des ersten Teilsystems und die dazu korrespondierenden Phasen des zweiten

Teilsystems. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass sich die Ausgleichsströme des ersten Teilsystems und des zweiten Teilsystems kompensieren.

In einer weiteren Ausführungsform werden bei den jeweiligen Pulsfolgen eine positive Zwischenkreisspannung und eine negative Zwischenkreisspannung ausgegeben. Die Wechselrichtervorrichtung kann eingangsseitig mit einem Zwischenkreis verbunden sein. Dieser Zwischenkreis ist insbesondere so ausgebildet, dass mit diesem die positive Zwischenkreisspannung und die negative Zwischenkreisspannung bereitgestellt werden können. Beispielsweise kann dieser Zwischenkreis zwei Kondensatoren aufweisen, wobei ein Mittelabgriff zwischen den Kondensatoren mit Massen verbunden ist. Die positive Zwischenkreisspannung und die negative Zwischenkreisspannung sind

Gleichspannungen. Insbesondere ist vorgesehen, dass der Betrag der positiven

Zwischenkreisspannung dem Betrag der negativen Zwischenkreisspannung entspricht. Somit kann davon ausgegangen werden, dass auch der Betrag der Ausgleichsströme in den beiden Teilsystemen gleich ist. Somit kann eine möglichst vollständige Kompensation der Ausgleichsströme erreicht werden.

In einer weiteren Ausführungsform werden die Pulsfolgen in den jeweiligen Teilsystemen derart ausgegeben, dass diese zentriert symmetrisch sind. Dies bedeutet, dass sich die Pulse für die jeweiligen Phasen bezüglich der Pulsdauer voneinander unterscheiden können. Dabei werden die Pulse so ausgegeben, dass die Zeitpunkte der halben

Pulsdauer übereinstimmen. Wenn die Ausgangsspannungen zentriert symmetrisch moduliert werden, ergibt sich der Vorteil, dass die Stromverzerrung in den Phasen reduziert werden kann. Es ergibt sich aber auch der Nachteil, dass der Effekt der

Ausgleichsströme am stärksten zu verzeichnen ist. Diesem Nachteil kann dadurch entgegnet werden, dass die Ausgangsspannungen in dem zweiten Teilsystem invertiert zu den Ausgangsspannungen in dem ersten Teilsystem ausgegeben werden. Hierdurch kann erreicht werden, dass sich die Ausgleichsströme zwischen dem ersten Teilsystem und dem zweiten Teilsystem ausgeglichen werden.

Eine erfindungsgemäße Steuereinrichtung dient zur Ansteuerung einer

Wechselrichtervorrichtung für eine elektrische Maschine. Die Steuereinrichtung ist zum Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens und der vorteilhaften Ausgestaltungen davon ausgebildet. Die Steuereinrichtung kann durch einen Prozessor, einen digitalen Signalprozessor, einen Rechner, ein Steuergerät oder dergleichen bereitgestellt werden. Mittels der Steuereinrichtung können Steuersignale für die jeweiligen Schaltelemente der Wechselrichtervorrichtung ausgegeben werden.

Eine erfindungsgemäße Antriebsanordnung für ein Fahrzeug umfasst eine

erfindungsgemäße Steuereinrichtung. Darüber hinaus umfasst die Antriebsanordnung eine Wechselrichtervorrichtung und eine elektrische Maschine. Mittels der

Steuereinrichtung kann die Wechselrichtervorrichtung beziehungsweise die

Schaltelemente der Wechselrichtervorrichtung angesteuert werden. Zudem kann die Antriebsvorrichtung einen Zwischenkreis aufweisen, mittels welchem eine positive Zwischenkreisspannung und eine negative Zwischenkreisspannung bereitgestellt werden können. Die Wechselrichtervorrichtung kann eingangsseitig mit dem Zwischenkreis und ausgangsseitig mit der elektrischen Maschine beziehungsweise den Phasen der elektrischen Maschine verbunden sein.

Bevorzugt ist die elektrische Maschine sechsphasig ausgebildet. Dies bedeutet, dass das erste Teilsystem drei Phasen aufweisen kann und das zweite Teilsystem drei Phasen aufweisen kann. Dabei können die drei Phasen des ersten Teilsystems mit einem ersten Sternpunkt verbunden sein und die drei Phasen des zweiten Teilsystems können mit einem zweiten Sternpunkt verbunden sein. Dabei sind der erste Sternpunkt und der zweite Sternpunkt elektrisch voneinander getrennt. Durch eine sechsphasige elektrische Maschine kann ein effizienter Antrieb für ein Fahrzeug bereitgestellt werden.

Grundsätzlich kann die elektrische Maschine beziehungsweise der Stator der elektrischen Maschine auch eine andere Anzahl an Phasen aufweisen.

In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Wechselrichtervorrichtung einen ersten Wechselrichter für das erste Teilsystem und einen zweiten Wechselrichter für das zweite Teilsystem. Jeder der Wechselrichter kann eine Halbbrücke für jede der Phasen aufweisen. Zudem kann jeder der Wechselrichter einen Ausgang für jede der Phasen aufweisen. Die jeweiligen Wechselrichter können in den Halbrücken jeweils zwei steuerbare Schaltelemente, wie beispielsweise Transistoren, Thyristoren oder dergleichen, aufweisen. Diese Schaltelemente können dann mittels der Steuereinrichtung angesteuert werden und somit geöffnet oder geschlossen werden.

Ein erfindungsgemäßes Fahrzeug umfasst eine erfindungsgemäße Antriebsanordnung. Bei dem Fahrzeug kann es sich um ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Fahrzeug handeln. Das Fahrzeug kann als Elektrofahrzeug oder als Hybridfahrzeug ausgebildet sein. Die elektrische Maschine kann ein Antriebsmotor des Fahrzeugs sein. Bevorzugt ist das Fahrzeug als Personenkraftwagen ausgebildet. Es kann auch vorgesehen sein, dass das Fahrzeug als Nutzfahrzeug ausgebildet ist.

Ein erfindungsgemäßes Computerprogramm umfasst Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch eine Steuereinrichtung diese veranlassen, ein erfindungsgemäßes Verfahren und die vorteilhaften Ausführungen davon auszuführen.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein computerlesbares (Speicherjmedium, umfassend Befehle, die bei der Ausführung durch eine Steuereinrichtung diese veranlassen, ein erfindungsgemäßes Verfahren und die vorteilhaften Ausführungen davon auszuführen.

Die mit Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren vorgestellten bevorzugten

Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für die erfindungsgemäße Steuereinrichtung, für die erfindungsgemäße Antriebsanordnung, für das

erfindungsgemäße Fahrzeug, für das erfindungsgemäße Computerprogrammprodukt sowie für das erfindungsgemäße computerlesbares (Speicher)medium.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen

Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar.

Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Antriebsanordnung für ein

Fahrzeug, wobei die Antriebsanordnung eine sechsphasige elektrische Maschine aufweist;

Fig. 2 eine Pulsfolge, welche in eine Phase eines ersten Teilsystems der elektrischen Maschine eingespeist wird, und eine Pulsfolge, welche in eine Phase eines zweiten Teilsystems der elektrischen Maschine eingespeist wird; und

Fig. 3 Messungen, welche die elektromagnetischen Störungen bei einer

Ansteuerung der elektrischen Maschine gemäß dem Stand der Technik und bei einer Ansteuerung gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren beschreiben.

In den Figuren werden gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen

Bezugszeichen versehen. Fig. 1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Antriebsanordnung 1 , welche in einem zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Fahrzeug verwendet werden kann. Die Antriebsanordnung 1 umfasst eine mehrphasige elektrische Maschine 2. Die elektrische Maschine 2 ist vorliegend sechsphasig ausgebildet. Die elektrische Maschine 2 umfasst einen Stator 3, welcher ein erstes Teilsystem 4a und ein zweites Teilsystem 4b aufweist. Dabei sind dem ersten Teilsystem 4a drei Phasen Ph1a, Ph2a und Ph3a zugeordnet und dem zweiten Teilsystem 4b sind drei Phasen Ph1b, Ph2b und Ph3b zugeordnet. Dabei sind die Phasen Ph1a, Ph2a und Ph3a des ersten Teilsystems 4a mit einem ersten Sternpunkt S1 verbunden und die Phasen Ph1 b, Ph2b und Ph3b des zweiten Teilsystems 4b sind mit einem zweiten Sternpunkt S2 verbunden. Dabei sind die Sternpunkte S1 , S2 getrennt voneinander beziehungsweise elektrisch nicht verbunden. Des Weiteren umfasst die elektrische Maschine 2 einen Rotor 5, welcher eine Welle 6 aufweist und drehbar zu dem Stator 3 ausgebildet ist. Diese Welle 6 ist mit einem Lager beziehungsweise Rotorlager drehbar gelagert.

Darüber hinaus umfasst die Antriebsanordnung 1 einen Zwischenkreis 7, welcher einen ersten Kondensator C1 und einen zweiten Kondensator C2 aufweist. Zwischen dem ersten Kondensator C1 und dem zweiten Kondensator C2 ist ein Mittelabgriff 8

vorgesehen, welcher mit Masse verbunden ist. An den jeweiligen Kondensatoren C1 , C2 ergibt sich ein Spannungsabfall von Udc/2. Des Weiteren umfasst die Antriebsanordnung 1 eine Wechselrichtervorrichtung 9, welche einen ersten Wechselrichter 10a und einen zweiten Wechselrichter 10b umfasst. Dabei ist der erste Wechselrichter 10a dem ersten Teilsystem 4a zugeordnet und der zweite Wechselrichter 10b ist dem zweiten Teilsystem 4b zugeordnet. Die jeweiligen Wechselrichter 10a, 10b weisen für jede der Phasen Ph1a, Ph2a, Ph3a, Ph1b, Ph2b und Ph3b eine Halbbrücke mit einem oberen Schaltelement und einem unteren Schaltelement auf.

Ferner umfasst die Antriebsanordnung 1 eine Steuereinrichtung 11 , welche zur

Ansteuerung der Wechselrichtervorrichtung 9 beziehungsweise der Wechselrichter 10a, 10b dient. Mittels der Steuereinrichtung 11 können Steuersignale an die jeweiligen Schaltelemente der Wechselrichter 10a, 10b übertragen werden. Durch diese

Steuersignale können die Schaltelemente geöffnet oder geschlossen werden. Dabei ist vorgesehen, dass die Steuereinrichtung 11 die Wechselrichter 10a, 10b beziehungsweise die Schaltelemente der Wechselrichter 10a, 10b mittels Raumzeigermodulation ansteuert. Als Ausgangsspannung an den jeweiligen Wechselrichtern 10a, 10b wird eine Pulsfolge ausgegeben. Hierzu zeigt Fig. 2 in dem oberen Bereich beispielhaft eine Pulsfolge Up hia , mit welcher die erste Phase Ph1a des ersten Teilsystems 4a angesteuert wird, in Abhängigkeit von der Zeit t. Diese Pulsfolge Up hia wechselt beispielhaft zwischen einer positiven

Zwischenkreisspannung +U dc /2 und einer negativen Zwischenkreisspannung -U dc /2. Bei diesem Beispiel wird die positive Zwischenkreisspannung +U dc /2 durch die Ausgabe eines ersten Nullspannungszeigers erzeugt und die negative Zwischenkreisspannung -U dc /2 durch die Ausgabe eines zweiten Nullspannungszeigers erzeugt. Zur Ausgabe des ersten Nullspannungszeigers werden beispielsweise alle oberen Schaltelemente in dem ersten Wechselrichter 10a geschlossen und zur Ausgabe des zweiten Nullspannungszeigers werden beispielsweise alle unteren Schaltelemente in dem ersten Wechselrichter 10a geschlossen.

Bei dem Erzeugen der jeweiligen Nullspannungszeiger ergibt sich kein

Spannungsunterschied zwischen den Phasen Ph1a, Ph2a und Ph3a in dem ersten Teilsystem 4a. Durch diese Ansteuerung beziehungsweise durch diese Pulsfolge Up hia ergibt sich in dem ersten Teilsystem 4a ein Ausgleichsstrom I d . Wie in dem

Ersatzschaltbild der elektrischen Maschine 2 von Fig. 1 zu erkennen ist, sind die

Teilsysteme 4a, 4b des Stators 3 mit der Masse kapazitive gekoppelt. Dies ist vorliegend durch die Kondensatoren C3 verdeutlicht. Ferner ergibt sich zwischen dem Stator 3 beziehungsweise den Teilsystemen 4a, 4b und dem Rotor 5 eine kapazitive Kopplung, welche durch die Kondensatoren C4 beschrieben ist.

Der Ausgleichsstrom I d in dem ersten Teilsystem 4a alleine hätte zur Folge, dass sich durch die kapazitive Kopplung zwischen dem ersten Teilsystem und dem Rotor 5 ein Stromfluss über das Rotorlager zur Masse ergibt. Das Rotorlager ist in dem

Ersatzschaltbild durch den Widerstand R b beschrieben. Dieser Strom durch das

Rotorlager würde zu einer Beschädigung des Rotorlagers führen. Zudem würden sich durch den Ausgleichsstrom elektromagnetische Störungen ergeben.

In dem unteren Bereich von Fig. 2 ist einer Pulsfolge Up hi b beziehungsweise Spannung dargestellt, mittels welcher die erste Phase Ph1 b in dem zweiten Teilsystem 4b angesteuert wird. Dabei korrespondiert die erste Phase Ph1b in dem zweiten Teilsystem 4b mit der ersten Phase Ph1a in dem ersten Teilsystem 4a. Auch durch die Pulsfolge ergibt sich ein Ausgleichsstrom Ic2 in dem zweiten Teilsystem 4b. Wie aus Fig. 2

ersichtlich ist, stellt die Pulsfolge Up hi b eine invertierte Pulsfolge zu der Pulsfolge Up hia dar. Wenn an der ersten Phase Ph1a in dem ersten Teilsystem 4a die positive

Zwischenkreisspannung +U dc /2 anliegt, liegt an der ersten Phase Ph1b in dem zweiten Teilsystem 4b die negative Zwischenkreisspannung -Udc/2 an. Wenn an der ersten Phase Ph1a in dem ersten Teilsystem 4a die negative Zwischenkreisspannung -Udc/2 anliegt, liegt an der ersten Phase Ph1 b in dem zweiten Teilsystem 4b die positive

Zwischenkreisspannung +Udc/2 an. Dies hat zur Folge, dass sich die Ausgleichsströme Id und Ic2 gegenseitig kompensieren. Auf diese Weise kann der Stromfluss durch das Rotorlager zumindest reduziert werden und eine Schädigung des Rotorlagers verhindert werden.

Des Weiteren kann durch die zuvor beschriebene Ansteuerung der Wechselrichter 10a, 10b eine Verbesserung der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) erreicht werden. Hierzu zeigt Fig. 3 ein Diagramm, bei welchem auf der Abszisse die Frequenz f und auf der Ordinate der Pegel P in dB aufgetragen ist. Dabei beschreibt eine Kurve 12 die Störungen für eine Ansteuerung der elektrischen Maschinen 2 gemäß dem Stand der Technik. Bei dieser Ansteuerung kompensieren sich die Ausgleichsströme I d und Ic2 des ersten Teilsystems 4a und des zweiten Teilsystems 4b nicht. Im Vergleich hierzu zeigt eine Kurve 13 die Störungen für eine Ansteuerung, bei welcher die Pulsfolgen Up hia und Up hi b in den Teilsystemen 4a, 4b invertiert ausgegeben werden. Die jeweiligen Kurven 12, 13 wurden bei Messungen in einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs zwischen einen positiven Hochvoltanschluss und einem negativen Hochvoltanschluss bestimmt. Im Vergleich der beiden Kurven 12 und 13 ist deutlich zu erkennen, dass durch den Versatz der Pulsfolgen Up hia und Up hi b zueinander eine deutliche Reduzierung der Störungen erreicht werden kann. Somit kann die elektromagnetische Verträglichkeit verbessert werden.

Bezugszeichenliste

1 Antriebsanordnung

2 elektrische Maschine

3 Stator

4a erstes Teilsystem

4b zweites Teilsystem

5 Rotor

6 Welle

7 Zwischenkreis

8 Zwischenabgriff

9 Wechselrichtervorrichtung

10a, 10b Wechselrichter

11 Steuereinrichtung

12, 13 Kurve

C1 , C2, C3, C4 Kondensator

f Frequenz

Id , Ic2 Ausgleichsstrom

P Pegel

Ph1a, Ph2a, Ph3a Phase

Ph1b, Ph2b, Ph3b Phase

Rb Widerstand

S1 , S2 Sternpunkt

t Zeit

U dc /2 Zwischenkreisspannung

Uphl a, Uphl b Spannung