用于控制电马达的方法与流程

本发明设计一种根据独立方法权利要求的前序部分所述的用于控制电马达、尤其磁阻马达的方法。此外，本发明涉及一种根据独立装置权利要求的前序部分所述的电马达。此外，本发明涉及一种根据独立系统权利要求的前序部分所述的用于控制电马达、尤其磁阻马达的系统。

背景技术：

在电动车的驱动中，大多将永磁体激励的同步机器用作电马达。永磁体激励的同步机器的缺点是由于使用稀土较高的成本。使用磁阻马达作为电马达是降低成本的备选方案。为了最佳地充分使用中间电路电压(zwischenkreisspannung)，常常使用电马达的调节，其应用电流的d分量作为调整参量。中间电路电压的这样的调节在调节段(regelstrecke)-参数改变的情况下然而可变得不稳定。调节器的保守设计又可具有不足的调节速度。

技术实现要素：

本发明的目的因此是部分地克服在调节电马达时至少一个由现有技术已知的缺点。本发明的目的尤其是提供一种用于控制电马达、尤其磁阻马达的方法，其可简单地且快速地来实施并且其实现电马达的可靠的、稳定的且安全的操控。

根据本发明的目的通过一种带有独立方法权利要求的特征的用于控制电马达、尤其磁阻马达的方法(尤其从特征部分)、通过一种带有独立装置权利要求的特征的相应的电马达以及通过一种带有独立系统权利要求的特征的用于控制电马达、尤其磁阻马达的系统(尤其从特征部分)来实现。在从属权利要求中列举本发明的优选的改进方案。对于各个发明方面所公开的特征能够以该方式来相互组合，即关于对于本发明的发明方面的公开始终可相互参考。

本发明提供一种用于控制电马达、尤其磁阻马达的方法，以便提供电马达的期望的转矩，其通过在场坐标中两个电流理论值来产生。对此，根据本发明设置成，电流理论值通过马达侧的控制单元借助于取决于运行点的特性场(kennfeld)来测定，其根据电马达的所施加的中间电路电压和/或转速描绘电马达的最大转矩和/或两个相应的电流值。

在本发明的范围中的特性场可被理解成函数，其根据电马达的施加的中间电路电压和/或转速描绘参量(电马达的最大转矩和/或两个相应的电流值)。对于每个参量，可提供至少一个、有利地多个特性场。对于每个参量的大量特性场可在电马达的不同的运行温度下来生成。可应用这两个相应于最大转矩的电流值作为调整参量。取决于运行点在本发明的意义中意味着将参量描绘为电马达的不同的、例如两个运行参数的函数。在此，电马达的中间电路电压和/或转速和/或温度可用作运行参数。运行参数在电马达的运行中是已知的并且/或者可测量的，从而从运行参数的总和可确定电马达的运行点。对于每个运行点，因此可简单地、在无高计算能力的情况下借助于尺寸较小的且成本有利的控制单元从特性场中读取电流理论值，其应被调节，以便获得电马达的期望的转矩。

发明构思在此在于，电马达不被调节(这伴随有在电马达的运行中转矩的复杂的测量和较高的计算要求)，而是在经典意义中被控制。所提出的理论值确定的方法利用预先计算的特性场用于电马达的控制。

提前将电马达在其拓扑的认识中模型化，以便如上面所限定的那样生成特性场。特性场的生成可完全独立于电马达进行。在生成特性场时电马达不需要被运行。全部的马达侧的控制单元可在生成特性场时保持离线。在电马达的运行中，模型化的、取决于运行点的特性场最终被用于操控电马达。特性场可被储存在马达侧的控制单元的存储器中，其现在可尺寸较小地且成本有利地来设计，因为其比在调节电马达的情况中须施加明显减小的计算能力。根据本发明，因此提供了磁阻马达的电流理论值的效率最佳的且节省cpu资源的计算。

此外，本发明可在用于控制电马达的方法的范围中设置成，在通过马达侧的控制单元测定电流理论值之前将取决于运行点的特性场通过外部的控制单元来模型化，而马达侧的控制单元离线。有利地，在马达侧的控制单元之前的计算能力因此可被分出(auslagern)至外部的控制单元。

此外，本发明可在用于控制电马达的方法的范围中设置成，在通过马达侧的控制单元测定电流理论值之前将取决于运行点的特性场储存在马达侧的控制单元的存储器中。因此可实现电马达的简单控制。在此，在场坐标中所测定的电流理论值被用作调整参量。电马达的可如此控制的转矩不被测量且因此不反作用于调整参量。因此对于电马达可提供简单的、稳定的且可靠的控制方法。

此外，本发明可在用于控制电马达的方法的范围中设置成，取决于运行点的特性场以人工神经网络的形式来提供。因此可提供能学习的智能控制或智能网络。换言之，特性场不仅可以是静态的，而且可以是可检验的、可训练的和可更新的。对此人工神经网络还可前瞻性地起作用，例如在等待红灯和/或堵塞中降低转矩。对此可使用导航系统的数据。也可前瞻性地考虑马达老化且相应地使转矩适配。此外在此有利的是，人工神经网络可将不完全的数据补充完整。在此可考虑将在特性场中缺少的区域补充完整或者甚至在特性场之间插值(interpolieren)用于产生新的特性场，例如用于电马达的(还未)模型化的运行温度。

此外，本发明可在用于控制电马达的方法的范围中设置成，在测定电流理论值时对于电流理论值考虑至少一个描绘函数(abbildungsfunktion)，其描绘在电马达的最大转矩与期望的转矩之间的比。可达到的最大转矩(以便最佳地充分利用中间电路电压)近似相应于最大效率且因此可以以高精度来模型化。在电马达的最大转矩与期望的转矩之间的比可简单地来计算且被用作对此的度量，在电马达的给定的运行点从特性场中读取的电流理论值须被降低多少，以达到电马达的期望的转矩。

此外，本发明可设置成，根据电马达的拓扑将描绘函数模型化。因此能够在操控马达时可靠地考虑马达的精确的构造或几何结构(也就是说拓扑)。在一定的近似中或在最佳的情况中，用于磁阻马达的描绘函数可以是简单的线性函数。

取决于运行点的特性场可在本发明的范围中在电马达的例如80℃的最佳运行温度下来模型化。由此可将对于电马达的最佳的运行温度适配的值模型化。原则上可考虑，这样的特性场最靠近马达的正常运行。

此外，本发明可设置成，在测定电流理论值时考虑至少一个校正特性场。经由该至少一个校正特性场，马达的当前温度可一起流入控制中。在校正特性场与在权利要求1的意义中的特性场之间可有利地插入另外的特性场。

在本发明的范围中可考虑，至少一个(有利地两个)校正特性场可通过外部的控制单元来模型化。因此这里也可将计算能力分出。

另外还可考虑，将至少一个校正特性场在电马达的尤其120℃或90℃的可选的运行温度下模型化。因此可覆盖在电马达的持续的运行中出现的典型的温度范围。

此外，本发明可在用于控制电马达的方法的范围中设置成，电马达的最大的转矩出于构件保护原因在允许的上限之下来模型化。因此可保护电马达的构件和邻近的构件免于损坏。

此外，本发明可在用于控制电马达的方法的范围中设置成，取决于运行点的特性场通过测量电马达来提供和/或验证和/或校正。同样可考虑用于建立特性场的电马达的测量(例如在试验台上)。所测量的值原则上可被用以检验、也就是说验证模型化的值。此外，所测量的值可被用于模型化的值的校正。由此，该方法可在本发明的范围中被改善，以便对于电流理论值提供更精确的结果。

此外，本发明可在用于控制电马达的方法的范围中设置成，取决于运行点的特性场以更新的形式从外部的控制单元被提供到马达侧的控制单元处。由此可保证可将特性场的版本更新。

此外，本发明可在用于控制电马达的方法的范围中设置成，在通过这两个所测定的电流理论值来产生的电马达的转矩与根据特性场所期待的电马达的期望的转矩偏离的情况下马达侧的控制单元将错误报告发出到外部的控制单元处和/或发出对更新的询问。因此可实现特性场的检验，其负责电马达的安全的且可靠的操控。在此可考虑，转矩抽样式地、例如以有规律的间隔来测量，以便检验特性场。

此外，根据本发明的目的通过一种电马达、尤其磁阻马达来实现，其具有马达侧的控制单元，以便提供电马达的期望的转矩，其通过在场坐标中两个电流转矩来产生。对此根据本发明设置有存储器，在其中储存有取决于运行点的特性场，其根据电马达的所施加的中间电路电压和/或转速描绘电马达的最大转矩和/或两个相应的电流值，并且马达侧的控制单元具有控制电子装置，以便借助于取决于运行点的特性场测定电流理论值。在本发明的范围中可考虑，应用上面所说明的方法来控制电马达。借助于根据本发明的电马达实现相同的优点，其在上面结合根据本发明的方法来说明。当前全面地参照这些优点。

此外，本发明对于电马达可设置成，马达侧的控制单元具有接口，经由其可构建与外部的控制单元的通讯连接，其实施成将取决于运行点的特性场模型化。因此可在马达侧的控制单元与外部的控制单元之间交换信息。作为可能的通讯连接，可考虑无接触的通讯连接、例如无线电连接，或者有接触的通讯连接、例如usb联接、总线联接，等。

此外可考虑，马达侧的控制单元可具有因特网端口(internetanschluss)。因此，马达侧的控制单元可从因特网调取信息并且必要时将错误报告和/或对更新的询问提供到网上。

在本发明的意义中可考虑，存储器可集成在马达侧的控制单元内。此外，在本发明的范围中可考虑，存储器可通过外部的数据存储器、例如云来提供。因此，在电马达的范围中不仅计算能力、而且存储能力可被分出。

此外，根据本发明的目的通过一种用于控制电马达、尤其磁阻马达的系统来实现，以便提供电马达的期望的转矩，其通过在场坐标中两个电流理论值来产生。对此根据本发明设置有马达侧的控制单元，以便借助于取决于运行点的特性场测定电流理论值，其根据电马达的所施加的中间电路电压和/或转速描绘电马达的最大转矩和/或两个相应的电流值。此外，设置有外部的控制单元，以便将取决于运行点的特性场模型化。在本发明的范围中可考虑，上面所说明的方法借助于该系统来实施。借助于根据本发明的系统实现相同的优点，其在上面结合根据本发明的方法和/或根据本发明的电马达来说明。当前完全参照这些优点。

此外，本发明对于系统可设置存储器，在其中储存有取决于运行点的特性场，其中，存储器集成在马达侧的控制单元内，或者其中，存储器通过外部的数据存储器、尤其云来提供。此外可考虑，外部的控制单元可通过外部的数据服务商、尤其云来提供。因此，在系统的范围中不仅计算能力、而且存储能力可被分出。

附图说明

接下来利用本发明的优选的实施例的说明根据附图更详细地示出另外的改善本发明的措施。在此，在权利要求中和在说明书中所提及的特征可分别本身单独地或以任意的组合对于本发明是重要的。在此应注意的是，附图仅具有描述性而不被认为以任意形式限制本发明。其中：

图1示出了用于控制电马达、尤其磁阻马达的系统的示意图。

附图标记清单

10电马达

11马达侧的控制单元

12外部的控制单元

13存储器

14控制电子装置

15控制电子装置，电流调整器(stromsteller)

16控制电子装置，电流调整器

17接口

18因特网端口

100系统

d场坐标

q场坐标

msoll转矩

mmax转矩

ldsoll电流

lqsoll电流

ldmax电流

lqmax电流

vdc中间电路电压

ωist转速

t温度

t1最佳的运行温度

t2可选的运行温度

t3可选的运行温度

mmax(vdc,ωist)特性场，校正特性场

idmax(vdc,ωist)特性场，校正特性场

iqmax(vdc,ωist))特性场，校正特性场

f1描绘函数

f2描绘函数。

具体实施方式

图1示出用于控制电马达10的系统100，其尤其可构造成磁阻马达的形式。系统100用于提供电马达10的期望的转矩msoll，其通过在场坐标d、q中的两个电流理论值idsoll、iqsoll来产生。对此，根据本发明设置成，电流理论值idsoll、iqsoll通过马达侧的控制单元11借助于取决于运行点的特性场mmax(vdc,ωist)、idmax(vdc,ωist),iqmax(vdc,ωist)来测定，其根据电马达10的所施加的中间电路电压vdc和/或转速ωist描绘电马达10的最大转矩mmax和/或两个相应的电流值idmax、iqmax。

为了产生电马达10的期望的转矩msoll或理论力矩，在本发明的范围中在场坐标id、iq中测定两个电流理论值idsoll、iqsoll。这些电流理论值idsoll、iqsoll用作对于在马达侧的控制单元11的控制电子装置14、15、16的范围中的两个电流调整器15、16的输入值。根据本发明提供电马达10的效率最佳的控制和电流理论值idsoll、iqsoll的节省cpu资源的计算。

在图1中示出理论值计算的结构。电马达10的期望的转矩msoll例如可出于构件保护原因以lim[%]来限制。

根据运行点(t,vdc,ωist)来测定以下参量：最大可实现的转矩mmax和在场坐标d、q中两个对于该最大转矩mmax适配的电流ldmax和lqmax。

对于特性场mmax(vdc,ωist)、idmax(vdc,ωist)、iqmax(vdc,ωist)的模型化，应用电马达10的三个所测量的运行参数t、vdc、ωist作为输入参量：电马达10的当前的中间电路电压vdc、转速ωist和温度t。

特性场mmax(vdc,ωist)、idmax(vdc,ωist)、iqmax(vdc,ωist)的模型化在外部的控制单元12中实现。

在马达侧的控制单元11离线期间，可实施特性场计算。

对于电马达10的两个输入参量或两个运行参数(中间电路电压vdc和/或转速ωist)预先计算三个特性场mmax(vdc,ωist)、idmax(vdc,ωist)、iqmax(vdc,ωist)。对于电马达10的最佳运行温度t1(例如80℃)来确定特性场mmax(vdc,ωist)、idmax(vdc,ωist)、iqmax(vdc,ωist)。

此外，可对于可选的运行温度t2、t3(例如0℃和/或120℃)对于每个模型化的参量mmax、ldmax和lqmax例如两个校正特性场mmax(vdc,ωist)、idmax(vdc,ωist)、iqmax(vdc,ωist)，以便考虑、有利地补偿温度影响。校正特性场mmax(vdc,ωist)、idmax(vdc,ωist)、iqmax(vdc,ωist)表示按百分比的校正因子。该表示减小了存储需要。

特性场mmax(vdc,ωist)、idmax(vdc,ωist)、iqmax(vdc,ωist)和必要时校正特性场mmax(vdc,ωist)、idmax(vdc,ωist)、iqmax(vdc,ωist)可被储存在存储器13中。

根据本发明的系统100实现了在电马达10的最大转矩mmax的情况下中间电路电压vdc的最佳的效率和最大的充分利用。对于电马达10的较小的期望的转矩mmax，根据在电马达10的期望的转矩msoll与最大转矩mmax之间的比使从表格中读取的电流值idmax和iqmax减小。为此，设置有两个描绘函数f1和f2。在最简单的情况中，这些描绘函数f1和f2可以是两个电流值ldmax和lqmax的成比例降低。在此谈及线性特性场。但是也可考虑，描绘函数f1和f2可实现为非线性特性场，其可相应于电马达10的具体的拓扑。在该情况中，对于较小的理论力矩msoll可实现电马达10的更好的操控。

对于与外部的控制单元12的通讯，马达侧的控制单元11可具有接口17。此外可考虑，马达侧的控制单元11可具有因特网端口18。

在本发明的范围中可考虑，存储器13可(在结构上)集成在马达侧的控制单元11内，或者存储器13可通过外部的数据存储器、尤其云来提供。

此外，在本发明的范围中可考虑，外部的控制单元12同样可通过外部的数据服务商、尤其云来提供。

附图的上述说明仅在示例的范围中描述了本发明。当然，只要在技术上有意义，可将实施形成的各个特征自由地相互组合，而不离开本发明的范围。