Fremderregte Synchronmaschinen erfüllen die Erfordernisse von Achsantrieben in Automobilanwendungen besonders aufgrund ihres über den gesamten Betriebsbereich hohen Wirkungsgrades, sowie der Vorteile bei der Realisierung der funktionalen Sicherheit. Da der Rotorstrom einen zusätzlichen Freiheitsgrad bietet, ergeben sich neue Möglichkeiten und zusätzliche Aufgabenstellungen, die eigene Herausforderungen in Bezug auf die Ansteuerung bergen. Ein verlustminimaler Betrieb ist erforderlich, um bei begrenzter Batteriekapazität gewünschte Fahrzeugreichweiten zu erreichen, und wird durch eine kennfeldbasierte Lösung zur Berechnung der Sollströme realisiert. Durch die Forderung nach maximaler thermischer Ausnutzung der Komponenten - hinsichtlich optimierter Systemkosten und -gewichte - wird einem kompatiblen Konzept zur Abregelung (Derating) besondere Aufmerksamkeit geschenkt. Da ein schnelles Ansprechverhalten des Drehmomentes für eine dynamische Stabilitätsregelung und Fahrdynamik elementar ist, wird gezeigt, dass trotz der vergleichsweise großen Rotorzeitkonstante bei geeigneter Systemauslegung und Regelungsstrukturierung eine hochdynamische Umsetzung der Drehmomentanforderungen realisierbar ist. Am Beispiel der Rotortemperaturbestimmung wird die Erfüllung von Sicherheitsanforderungen, welche durch hohe ASIL Klassifizierungen bei Automobilantrieben erzwungen werden, gezeigt. Abschließend wird das Vorgehen im Falle von Fehlfunktionen des Systems beschrieben, um entsprechendes Abschaltverhalten zu realisieren.
Externally excited synchronous machines exceptionally suit the needs of axle drives in automotive applications due to their high efficiency over the whole operation range and the advantages for the realization of the functional safety. With the rotor current giving an additional degree of freedom new possibilities and necessities come up, bearing special challenges regarding the control. A loss minimum operation of the machine is needed, to achieve the requested vehicle autonomy at limited battery capacity, and is realized by a loss optimized reference current processing. With both costs and system weight needing maximum thermal utilization of the components, special attention is paid to a compatible derating concept. Since a quick torque response is important for the vehicle stability control and the driving performance, it is shown, that even with the comparatively high rotor time constant a highly dynamic torque control is realizable by a suitable system design and control structure. Fulfilling safety requirements forced by high ASIL classifications of vehicle drives is shown at the determination of the rotor temperature. Finally the handling in case of a system malfunction to realize a proper shutoff behavior is described.
Control challenges of an externally excited synchronous machine in an automotive traction drive application
2010
6 Seiten, 9 Bilder, 4 Quellen
(nicht paginiert)
Aufsatz (Konferenz)
Datenträger
Englisch
EXCITER CIRCUIT FOR AN EXTERNALLY EXCITED SYNCHRONOUS MACHINE AND MOTOR VEHICLE
Europäisches Patentamt | 2023
|Low power traction drives with separately excited synchronous machine
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