Beschreibungseinleitung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Drehzahlhochlauf nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. Weiterhin betrifft die Erfindung einen Elektromotor.

In WO 2020 001 681 A1 ist ein Elektromotor mit einem Stator und einem diesem gegenüber verdrehbaren Rotor und ein Steuerungssystem beschrieben, das einen Stromimpuls an den Elektromotor ausgeben kann, wobei der Stromimpuls eine Drehbewegung des Rotors in eine erste Drehrichtung und um einen ersten Drehwinkel und dadurch eine induzierte Spannung bewirkt, die durch das Steuerungssystem empfangen wird und durch welche das Steuerungssystem die Drehrichtung und/oder die Drehlage des Rotors in Bezug auf den Stator ermittelt.

In DE 102018 120421 A1 ist ein Verfahren zur geberlosen Regelung permanentmagneterregter, synchroner Elektromotoren offenbart, bei dem eine Beschreibung eines Systems in einem ruhenden aß-Koordinatensystem eines Elektromotors durchgeführt wird. Das System umfasst ein elektromagnetisches Modell und ein mechanisches Modell eines Elektromotors mit Antriebstrang. Für das Model werden differentielle Induktivitäten, die jeweils von den Strömen des Elektromotors abhängig sind, in Form von Look-Up-Tabellen hinterlegt. Die Look-Up-Tabellen können für die Berechnung abgerufen werden. Auf Basis des elektromagnetischen und mechanischen Modells werden die Drehzahl und der Winkel des Elektromotors durch einen Kalman-Filter geschätzt, wobei dies hauptsächlich über das mechanische Modell geschieht. Über das elektrische Modell kann ein inneres Drehmoment für die Drehmomentgleichung geliefert werden, um daraus eine Drehzahländerung oder Winkeländerung zu bestimmen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, einen Drehzahlhochlauf des Elektromotors effizienter und leiser durchzuführen. Weiterhin soll der Elektromotor kostengünstiger und zuverlässiger ausgeführt werden.

Wenigstens eine dieser Aufgaben wird durch ein Verfahren zum Drehzahlhochlauf mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst. Dadurch kann der Drehzahlhochlauf des Elektromotors genauer und leiser durchgeführt werden. Die Drehposition des Rotors kann genauer erfasst werden. Eine Anwendung von Injektionssignalen während des Startvorgangs des Rotors zur Ermittlung der Drehposition des Rotors und/oder der Rotordrehzahl kann unterbleiben. Der Elektromotor kann in einem Antriebsstrang eines Fahrzeugs angeordnet sein. Der Antriebsstrang kann ein Hybridantriebsstrang, bevorzugt in einem P1-Aufbau, sein. Der Elektromotor kann eine Antriebsleistung zur Fortbewegung des Fahrzeugs bereitstellen. Das Fahrzeug kann ein Kraftfahrzeug sein.

Als geberloser Betrieb wird ein Betrieb ohne Einbezug einer mit einem Sensor, beispielsweise einem Positionssensor, gemessenen Drehposition verstanden.

Der Elektromotor kann über wenigstens drei Motorphasen angesteuert werden.

Mit der Steuerung des Elektromotors in dem ersten Ansteuerungsschritt über die Solldrehposition kann eine Einleitung von hochfrequenten Injektionsspannungen in den Motorphasen zur Erkennung der Drehposition ausbleiben.

Bei dem ersten Ansteuerungsschritt kann eine Regelung des Elektromotors abhängig von der berechneten Drehposition ausbleiben. Der Elektromotor kann in dem ersten Ansteuerungsschritt ausschließlich gesteuert betrieben werden.

Der Elektromotor kann bei dem zweiten Ansteuerungsschritt abhängig von einem induzierten elektromagnetischen Gegenfeld bei vorhandener Rotordrehzahl geregelt betrieben werden. Der Elektromotor kann bei dem zweiten Ansteuerungsschritt unabhängig von der Solldrehposition geregelt betrieben werden.

Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn die Ausgangsdrehposition zu Beginn des zweiten Ansteuerungsschritts als berechnete Drehposition verwendet wird. Dadurch kann der Elektromotor bei dem zweiten Ansteuerungsschritt beginnend mit der Ausgangsdrehposition als berechnete Drehposition, die gegebenenfalls durch den Drehpositionsabgleich angepasst wurde, geregelt betrieben werden.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist vorteilhaft, bei der durch den Drehpositionsabgleich die Ausgangsdrehposition gegenüber der Referenzdrehposition um 180° verschoben wird. Dadurch kann eine Korrektur der Referenzdrehposition und damit der Ausgangsdrehposition vorgenommen werden. Auch kann die Ausgangsdrehposition der Referenzdrehposition entsprechen, bevorzugt unter Auslassung einer derartigen Korrektur.

Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn bei dem Drehpositionsabgleich eine erste Differenz aus der zu einem ersten Zeitpunkt vorliegenden Solldrehposition und der Referenzdrehposition zu dem ersten Zeitpunkt gebildet wird. Die Ausgangsdrehposition kann abhängig von einem Überprüfungsergebnis als berechnete Drehposition für den zweiten Ansteuerungsschritt verwendet werden. Das Überprüfungsergebnis kann aus einer Überprüfung hervorgehen, bei der überprüft wird, inwieweit die erste Differenz zeitlich konstant ist. Die Überprüfung kann eine Bewertung der Genauigkeit der Ausgangsdrehposition ergeben. Die Überprüfung kann zeitlich vor dem oder zu Beginn von dem zweiten Ansteuerungsschritt ausgeführt werden.

Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn bei dem Drehpositionsabgleich weiterhin eine zweite Differenz aus einer um 180° gegenüber der zu dem ersten Zeitpunkt vorliegenden Referenzdrehposition verschobenen Referenzdrehposition und der Solldrehposition zu dem ersten Zeitpunkt gebildet wird. Dadurch kann eine in der Referenzdrehposition unerkannte 180°-Verschiebung erfasst werden.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist vorteilhaft, bei der die Ausgangsdrehposition abhängig von der ersten und zweiten Differenz berechnet wird. Die erste und zweite Differenz können miteinander verglichen werden.

Bei einer vorzugsweisen Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass wenn ein Betrag der ersten Differenz kleiner als ein Betrag der zweiten Differenz ist, die Ausgangsdrehposition der Referenzdrehposition entspricht. Dann kann eine Korrektur der Referenzdrehposition ausbleiben.

Bei einer vorzugsweisen Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass wenn ein Betrag der zweiten Differenz kleiner als ein Betrag der ersten Differenz ist, die Ausgangsdrehposition der um 180° verschobenen Referenzdrehposition entspricht. Damit kann eine Korrektur der Referenzdrehposition vorgenommen werden.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist vorteilhaft, bei der der erste Ansteuerungsschritt bis zu einer Drehzahlschwelle der Rotordrehzahl und der zweite Ansteuerungsschritt bei Überschreiten der Drehzahlschwelle ausgeführt wird. Die Drehzahlschwelle kann abhängig von einer Motordrehzahl eines mit dem Elektromotor mitdrehend verbundenen Verbrennungsmotors erfasst werden. Der Drehpositionsabgleich kann bei einer Rotordrehzahl durchgeführt werden, die unterhalb der Drehzahlschwelle liegt oder dieser entspricht. Bei dem ersten Zeitpunkt kann die Rotordrehzahl gleich der Drehzahlschwelle sein.

Weiterhin wird wenigstens eine der zuvor angegebenen Aufgaben durch einen Elektromotor mit den Merkmalen nach Anspruch 10 gelöst.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Figurenbeschreibung und den Abbildungen. Figurenbeschreibung

Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Abbildungen ausführlich beschrieben. Es zeigen im Einzelnen:

Figur 1 : Ein Verfahren zum Drehzahlhochlauf in einer speziellen Ausführungsform der Erfindung.

Figur 2: Einen zeitlichen Verlauf der Drehposition bei Ausführung des Verfahrens aus Figur 1.

Figur 1 zeigt ein Verfahren zum Drehzahlhochlauf in einer speziellen Ausführungsform der Erfindung. Das Verfahren zum Drehzahlhochlauf 10 eines in Figur 1 a) abgebildeten Elektromotors 12 kann zur Fortbewegung eines Fahrzeugs ausgeführt werden. Der Elektromotor 12 kann eine Antriebsleistung zur Fortbewegung des Fahrzeugs bereitstellen. Der Elektromotor 12 weist einen Stator 14 und einen gegenüber diesem unter Veränderung einer Drehposition mit einer Rotordrehzahl n drehbaren Rotor 16 auf.

Das in Figur 1 b) dargestellte Verfahren zum Drehzahlhochlauf 10 kann ausgehend von einem nichtdrehenden Rotor 16 zur Erhöhung der Rotordrehzahl n ausgeführt werden. Dabei wird der Rotor 16 in einem ersten Ansteuerungsschritt 18 wenigstens abhängig von einer Solldrehposition 20 des Rotors 16 elektrisch gesteuert betrieben und in einem anschließenden zweiten Ansteuerungsschritt 22 abhängig von einer berechneten Drehposition 24 des Rotors 16, die abhängig von der Istdrehposition 26 ist, elektrisch geregelt betrieben. Der erste Ansteuerungsschritt 18 wird bis zu einer Drehzahlschwelle 28 der Rotordrehzahl n und der zweite Ansteuerungsschritt 22 bei Überschreiten der Drehzahlschwelle 28 ausgeführt.

Die berechnete Drehposition 24 wird bereits bei dem ersten Ansteuerungsschritt 18 als Referenzdrehposition 30 berechnet und spätestens zu Beginn des zweiten Ansteuerungsschritts 22 wird ein Drehpositionsabgleich 32 durchgeführt, bei dem die Solldrehposition 20 mit der Referenzdrehposition 30 verglichen und abhängig von dem Drehpositionsabgleich 32 eine Ausgangsdrehposition 34 ermittelt wird. Die Ausgangsdrehposition 34 wird zu Beginn des zweiten Ansteuerungsschritts 22 als berechnete Drehposition 24 verwendet. Bei dem Drehpositionsabgleich 32 wird wie in Figur 1 c) gezeigt eine erste Differenz 36 aus der zu einem ersten Zeitpunkt vorliegenden Solldrehposition 20 und der Referenzdrehposition 30 zu dem ersten Zeitpunkt gebildet. Bei dem Drehpositionsabgleich 32 wird weiterhin eine zweite Differenz 38 aus einer um 180° gegenüber der zu dem ersten Zeitpunkt vorliegenden Referenzdrehposition 30 verschobenen Referenzdrehposition 40 und der Solldrehposition 20 zu dem ersten Zeitpunkt gebildet. Die Ausgangsdrehposition 34 wird anschließend abhängig von der ersten und zweiten Differenz 36, 38 berechnet.

Wenn ein Betrag der ersten Differenz 36 kleiner als ein Betrag der zweiten Differenz 38 ist, entspricht die Ausgangsdrehposition 34 der Referenzdrehposition 30. Wenn ein Betrag der zweiten Differenz 38 kleiner als ein Betrag der ersten Differenz 36 ist, entspricht die Ausgangsdrehposition 34 der um 180° verschobenen Referenzdrehposition 40.

Figur 2 zeigt einen zeitlichen Verlauf der Drehposition bei Ausführung des Verfahrens aus Figur 1. Der zeitliche Verlauf der Solldrehposition 20 ist im Vergleich zu der Referenzdrehposition 30 und der um 180° verschobenen Referenzdrehposition 40 abgebildet. Bei dem Drehpositionsabgleich wird die Solldrehposition 20 mit der Referenzdrehposition 30 und der verschobenen Referenzdrehposition 3040 verglichen. Dabei wird eine erste Differenz 36 aus der zu einem ersten Zeitpunkt t1 vorliegenden Solldrehposition 20 und der Referenzdrehposition 30 zu dem ersten Zeitpunkt t1 gebildet und eine zweiten Differenz 38 aus der zu dem ersten Zeitpunkt t1 vorliegenden Solldrehposition 20 und der verschobenen Referenzdrehposition 40 gebildet.

Abhängig von dem Drehpositionsabgleich wird die Ausgangsdrehposition 34, die in dem zweiten Ansteuerungsschritt als berechnete Drehposition 24 verwendet wird, ermittelt. Da ein Betrag der zweiten Differenz 38 kleiner als ein Betrag der ersten Differenz 36 ist, wird die Ausgangsdrehposition 34 als der um 180° verschobenen Referenzdrehposition 40 entsprechend angenommen und damit eine Korrektur der Referenzdrehposition 30 vorgenommen.

Bezugszeichenliste

10 Verfahren zum Drehzahlhochlauf

12 Elektromotor

14 Stator

16 Rotor

18 erster Ansteuerungsschritt

20 Solldrehposition

22 zweiter Ansteuerungsschritt

24 berechnete Drehposition

26 Istdrehposition

28 Drehzahlschwelle

30 Referenzdrehposition

32 Drehpositionsabgleich

34 Ausgangsdrehposition

36 erste Differenz

38 zweite Differenz

40 verschobene Referenzdrehposition n Rotordrehzahl t1 erster Zeitpunkt