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DE102018203355A1 - CONTROL SYSTEM FOR AN INDUCTION MACHINE AND ELECTRIC VEHICLE - Google Patents

CONTROL SYSTEM FOR AN INDUCTION MACHINE AND ELECTRIC VEHICLE Download PDF

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DE102018203355A1
DE102018203355A1 DE102018203355.2A DE102018203355A DE102018203355A1 DE 102018203355 A1 DE102018203355 A1 DE 102018203355A1 DE 102018203355 A DE102018203355 A DE 102018203355A DE 102018203355 A1 DE102018203355 A1 DE 102018203355A1
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Inventor
Masahiro Aoyama
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Suzuki Motor Corp
Original Assignee
Suzuki Motor Corp
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Abstract

[Gegenstand] Ein Steuersystem für eine Induktionsmaschine bereitzustellen, das in der Lage ist, zwei Rotoren selbst während einer Kurvenfahrt zweckmäßig anzutreiben:[Lösung] Es wird ein Steuersystem für eine Induktionsmaschine offenbart. Das Steuersystem umfasst als Steuereinheit eine ECU (5). Die ECU (5) berechnet Zieldrehmomente für die entsprechenden zwei Rotoren (22, 23), die beidseitig eines Stators (21) eines Motors (2) angeordnet sind, aufgrund einer Drehmomentverteilung zwischen den zwei Rotoren und eines vom Motor (2) zu erzeugenden Gesamtdrehmoments; und wählt als Frequenz für die Synchrondrehzahl des Motors (2) eine den zwei Rotoren (22, 23) gemeinsame Antriebsfrequenz aufgrund der Zieldrehmomente und der Drehzahlen der entsprechenden zwei Rotoren (22, 23) aus.[Article] To provide a control system for an induction machine capable of driving two rotors properly even during cornering: [solution] A control system for an induction machine is disclosed. The control system comprises as ECU a ECU (5). The ECU (5) calculates target torques for the respective two rotors (22, 23) disposed on both sides of a stator (21) of a motor (2) due to a torque distribution between the two rotors and a total torque to be generated by the motor (2) ; and selects, as a frequency for the synchronous speed of the motor (2), a drive frequency common to the two rotors (22, 23) based on the target torques and the speeds of the respective two rotors (22, 23).

Description

[Technisches Gebiet][Technical area]

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steuersystem für eine Induktionsmaschine.The present invention relates to a control system for an induction machine.

[Hintergrund der Technik][Background of the technique]

Die in der Folge als Patentliteratur 1 bezeichnete JP 2827502 B2 beschreibt ein elektrisches Fahrzeug mit einer Induktionsmaschine, die anhand einer Antriebsquelle durch eine Wechselspannung angetrieben wird. Um im elektrischen Fahrzeug durch Verwendung einer Doppelrotor-Induktionsmaschine als Differenzialgetriebe eine Verringerung des Gewichts des Antriebsstrangs zu erzielen, wird die Induktionsmaschine über einen einzigen Wechselrichter gesteuert, um eine Antriebssteuerung sowohl des linken als auch des rechten Antriebsrads durchzuführen.In the following referred to as Patent Literature 1 JP 2827502 B2 describes an electric vehicle with an induction machine, which is driven by a drive source by an AC voltage. In order to reduce the weight of the powertrain in the electric vehicle by using a twin-rotor induction machine as the differential gear, the induction machine is controlled by a single inverter to perform drive control of both the left and right drive wheels.

Im Einzelnen wird eine Spannung auf der Grundlage eines Durchschnitts bestimmt, der der Summe der Drehzahl eines Rotors für das linke Antriebsrad und der Drehzahl des anderen Rotors für das rechte Antriebsrad, geteilt durch zwei, entspricht. Anhand der bestimmten Spannung wird eine von unterschiedlichen Drehmoment/Schlupf-Kurven ausgewählt. Das Drehmoment wird durch Abfragen der ausgewählten Drehmoment/Schlupfkurve bestimmt.Specifically, a voltage is determined based on an average corresponding to the sum of the rotational speed of a rotor for the left driving wheel and the rotational speed of the other rotor for the right driving wheel divided by two. Based on the determined voltage, one of different torque / slip curves is selected. The torque is determined by querying the selected torque / slip curve.

Um während einer Kurvenfahrt das Auftreten einer ungewünschten Wendefähigkeit zu verhindern, wird ein Zieldrehmoment des Rotors für das auf der Innenseite befindliche Antriebsrad und ein Zieldrehmoment des Rotors für das auf der Außenseite befindliche Antriebsrad bestimmt, nachdem die Synchrondrehzahl der Induktionsmaschine im Sinne einer Erhöhung der Synchrondrehzahl aktualisiert worden ist, so dass das Drehmoment des Rotors für das äußere Antriebsrad größer ist als das Drehmoment des Rotors für das innere Antriebsrad.In order to prevent the occurrence of undesired turning ability during cornering, a target torque of the rotor for the inside drive wheel and a target torque of the outside drive wheel are determined after the synchronous speed of the induction machine is updated to increase the synchronous speed has been so that the torque of the rotor for the outer drive wheel is greater than the torque of the rotor for the inner drive wheel.

Um außerdem dasselbe Fahrgefühl bei einer Beschleunigung während einer Kurvenfahrt wie während einer Geradeausfahrt anzubieten, wird die Spannung reduziert, um die Drehmoment/Schlupf-Kurve in eine neue Kurve derart zu verändern, dass der Durchschnitt, der der Summe des Drehmoments des Rotors für das innere Antriebsrad und des Drehmoments des Rotors für das äußere Antriebsrad, geteilt durch zwei, entspricht, dem Drehmoment zur Geradeausfahrt entspricht, welches durch Abfragen der ausgewählten Drehmoment/Schlupf-Kurve bestimmt wird.In addition, to offer the same ride feel during acceleration during cornering, such as during straight-ahead driving, the tension is reduced to change the torque / slip curve to a new curve such that the average, which is the sum of the rotor's internal torque Drive wheel and the torque of the rotor for the outer drive wheel, divided by two, corresponds to the torque for driving straight ahead, which is determined by querying the selected torque / slip curve.

[Stand der Technik][State of the art]

[Patentliteratur][Patent Literature]

Patentliteratur 1: JP 2827502 B2 Patent Literature 1: JP 2827502 B2

[Zusammenfassung der Erfindung]Summary of the Invention

[Technische Aufgabe][Technical task]

In einem Fall, in dem, wie in JP 2827502 B2 beschrieben, die Synchrondrehzahl der Induktionsmaschine auf der Grundlage des Durchschnitts, welcher der Summe der Drehzahlen des linken und rechten Rotors gleich ist, bestimmt wird, ist wahrscheinlich, dass die Drehzahl des Rotors für das äußere Antriebsrad bei Kurvenfahrt mit hoher Geschwindigkeit die Synchrondrehzahl der Induktionsmaschine überschreitet. Infolgedessen nimmt das Drehmoment des Rotors für das äußere Antriebsrad, welches durch Abfragen der ausgewählten Drehmoment/Schlupf-Kurve bestimmt wird, einen Minuswert an, so dass der Rotor für das äußere Antriebsrad ein generatorisches Drehmoment erzeugt. Dies erschwert eine gleichmäßige Kurvenfahrt des Fahrzeugs.In a case where, as in JP 2827502 B2 is described, the synchronous speed of the induction machine based on the average, which is equal to the sum of the speeds of the left and right rotor is determined, it is likely that the speed of the rotor for the outer drive wheel when cornering at high speed exceeds the synchronous speed of the induction machine , As a result, the torque of the outer drive wheel rotor, which is determined by interrogating the selected torque / slip curve, assumes a minus value so that the outer drive wheel rotor generates regenerative torque. This complicates smooth cornering of the vehicle.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Steuersystem für eine Induktionsmaschine bereitzustellen, das in der Lage ist, zwei Rotoren selbst bei Kurvenfahrt ordnungsgemäß anzutreiben.The object of the present invention is to provide a control system for an induction machine capable of properly driving two rotors even when cornering.

[Lösung der Aufgabe][Solution of the task]

Es wird ein Steuersystem für eine Induktionsmaschine bereitgestellt, die zwei Rotoren umfasst, die in der Lage sind, mit unterschiedlichen Drehzahlen zu drehen. Das Steuersystem umfasst: eine Steuereinheit. Die Steuereinheit berechnet jeweils Zieldrehmomente für die zwei Rotoren, auf der Grundlage einer Drehmomentverteilung zwischen den zwei Rotoren und eines von der Induktionsmaschine zu erzeugenden Gesamtdrehmoments. Außerdem wählt die Steuereinheit als Frequenz der Synchrondrehzahl der Induktionsmaschine, auf der Grundlage der Zieldrehmomente und der Drehzahlen der entsprechenden zwei Rotoren, eine gemeinsame Antriebsfrequenz der zwei Rotoren aus.There is provided a control system for an induction machine comprising two rotors capable of rotating at different speeds. The control system comprises: a control unit. The control unit calculates target torques for the two rotors, respectively, based on a torque distribution between the two rotors and a total torque to be generated by the induction machine. In addition, the control unit selects a common drive frequency of the two rotors as a frequency of the synchronous speed of the induction machine, based on the target torques and the speeds of the corresponding two rotors.

[Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung][Advantageous Effects of Invention]

Dadurch werden die zwei Rotoren erfindungsgemäß selbst bei Kurvenfahrt ordnungsgemäß angetrieben.As a result, the two rotors according to the invention are driven properly even when cornering.

Figurenliste list of figures

  • 1 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Steuersystems für eine Induktionsmaschine. 1 is a schematic representation of an embodiment of a control system for an induction machine.
  • 2 ist eine perspektivische Ansicht eines Stators der Induktionsmaschine. 2 is a perspective view of a stator of the induction machine.
  • 3 ist eine perspektivische Ansicht zweier Rotoren der Induktionsmaschine. 3 is a perspective view of two rotors of the induction machine.
  • 4 ist eine Schnittansicht der Induktionsmaschine. 4 is a sectional view of the induction machine.
  • 5 zeigt ein Fahrzeug während einer Kurvenfahrt. 5 shows a vehicle while cornering.
  • 6 zeigt ein beispielhaftes Drehmoment/Schlupf-Kennfeld. 6 shows an exemplary torque / slip map.
  • 7 ist ein Blockdiagramm, das die Steuerung des Steuersystems darstellt. 7 FIG. 10 is a block diagram illustrating control of the control system. FIG.
  • 8 zeigt eine in dem Steuersystem ausgeführte Änderung des Drehmoment/Schlupf-Kennfelds. 8th shows a change in the torque / slip map performed in the control system.

[Ausführung der Erfindung][Embodiment of the Invention]

Vorliegend wird ein Steuersystem für eine Induktionsmaschine offenbart, die zwei Rotoren umfasst, die in der Lage sind, mit unterschiedlichen Drehzahlen zu drehen. Das Steuersystem umfasst: eine Steuereinheit. Die Steuereinheit berechnet Zieldrehmomente für die zwei entsprechenden Rotoren, auf der Grundlage einer Drehmomentverteilung zwischen den zwei Rotoren und eines von der Induktionsmaschine zu erzeugenden Gesamtdrehmoments. Außerdem wählt die Steuereinheit als Frequenz der Synchrondrehzahl der Induktionsmaschine, auf der Grundlage der Zieldrehmomente und der Drehzahlen der entsprechenden zwei Rotoren, eine gemeinsame Antriebsfrequenz der zwei Rotoren aus.In the present, there is disclosed a control system for an induction machine comprising two rotors capable of rotating at different speeds. The control system comprises: a control unit. The control unit computes target torques for the two respective rotors based on a torque distribution between the two rotors and a total torque to be generated by the induction machine. In addition, the control unit selects a common drive frequency of the two rotors as a frequency of the synchronous speed of the induction machine, based on the target torques and the speeds of the corresponding two rotors.

Dadurch werden die zwei Rotoren erfindungsgemäß selbst bei Kurvenfahrt ordnungsgemäß angetrieben.As a result, the two rotors according to the invention are driven properly even when cornering.

[Ausführungsformen][Embodiments]

In der Folge wird bezugnehmend auf die beigefügten Zeichnungen im Einzelnen beschrieben, wie eine Induktionsmaschine in der vorliegenden Ausführung gesteuert wird.In the following, it will be described in detail with reference to the accompanying drawings how to control an induction machine in the present embodiment.

In 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 im Allgemeinen ein Fahrzeug 1 in Form eines elektrischen Fahrzeugs. Das Fahrzeug 1 umfasst: eine Induktionsmaschine 2, die als Fahrmotor arbeitet; einen Wechselrichter 3; eine Batterie 4, und eine Steuereinheit in Form einer elektronischen Steuerungseinheit (ECU) 5.In 1 denotes the reference numeral 1 generally a vehicle 1 in the form of an electric vehicle. The vehicle 1 includes: an induction machine 2 that works as a traction motor; an inverter 3 ; a battery 4, and a control unit in the form of an electronic control unit (ECU) 5 ,

Die Induktionsmaschine 2 umfasst einen ringförmigen Stator 21, einen ersten scheibenförmigen Rotor 22 und einen zweiten scheibenförmigen Rotor 23. Der erste und zweite Rotor 22 und 23 sind um eine Achse drehbar und beidseitig des Stators 21 angeordnet. Im Einzelnen ist der erste Rotor 22 durch einen axialen Abstand von einer axialen Endfläche des Stators 21 axial beabstandet, und der zweite Rotor 23 ist durch einen anderen axialen Abstand von der anderen axialen Endfläche des Stators 21 axial beabstandet.The induction machine 2 includes an annular stator 21 , a first disk-shaped rotor 22 and a second disc-shaped rotor 23 , The first and second rotor 22 and 23 are rotatable about an axis and on both sides of the stator 21 arranged. In detail, the first rotor 22 by an axial distance from an axial end surface of the stator 21 axially spaced, and the second rotor 23 is at a different axial distance from the other axial end surface of the stator 21 axially spaced.

Eine Seite des ersten Rotors 22 liegt dem Stator 21 gegenüber, und die andere Seite liegt der einen Seite gegenüber. Von der gegenüberliegenden Seite der ersten Rotors 22 erstreckt sich eine erste Abtriebswelle 24. Die erste Abtriebswelle 24 ist als Drehwelle des ersten Rotors 22 drehbar.One side of the first rotor 22 lies the stator 21 opposite, and the other side faces the one side. From the opposite side of the first rotor 22 extends a first output shaft 24. The first output shaft 24 is a rotary shaft of the first rotor 22 rotatable.

Die erste Abtriebswelle 24 ist mit einem linken Antriebsrad 61 verbunden. Das linke Antriebsrad 61 dreht zusammen mit dem ersten Rotor 22.The first output shaft 24 is connected to a left drive wheel 61. The left drive wheel 61 rotates together with the first rotor 22 ,

Eine Seite des zweiten Rotors 23 liegt dem Stator 21 gegenüber und die andere Seite liegt der einen Seite gegenüber. Von der gegenüberliegenden Seite des zweiten Rotors 23 erstreckt sich eine zweite Abtriebswelle 25. Die zweite Abtriebswelle 25 ist als Drehwelle des zweiten Rotors 23 drehbar.One side of the second rotor 23 lies the stator 21 opposite and the other side faces the one side. From the opposite side of the second rotor 23, a second output shaft 25 extends. The second output shaft 25 is a rotary shaft of the second rotor 23 rotatable.

Die zweite Abtriebswelle 25 ist mit einem rechten Antriebsrad 62 verbunden. Das rechte Antriebsrad 62 dreht zusammen mit dem zweiten Rotor 23. Der erste und der zweite Rotor 22 und 23 können jeweils mit der ersten und zweiten Abtriebswelle 24 und 25 über Zahnräder verbunden sein.The second output shaft 25 is connected to a right drive wheel 62. The right drive wheel 62 rotates together with the second rotor 23 , The first and the second rotor 22 and 23 can each be connected to the first and second output shafts 24 and 25 via gears.

Die erste Abtriebswelle 24 und die zweite Abtriebswelle 25 sind nicht direkt verbunden, so dass die erste und die zweite Abtriebswelle 24 und 25 mit unabhängigen Drehzahlen drehen können. In der vorliegenden Ausführungsform fluchten die jeweiligen Drehachsen des ersten und des zweiten Rotors 22 und 23 mit der Mittellinie des Stators 21.The first output shaft 24 and the second output shaft 25 are not directly connected, so that the first and second output shafts 24 and 25 can rotate at independent speeds. In the present embodiment, the respective axes of rotation of the first and second rotors are aligned 22 and 23 with the center line of the stator 21 ,

Bezugnehmend auf die 2 umfasst der Stator 21 einen ringförmigen Statorkern 211 und eine im Statorkern 211 angeordnete Statorwicklung 212. Der Statorkern 211 besteht aus einem magnetischen Material.Referring to the 2 includes the stator 21 an annular stator core 211 and one in the stator core 211 arranged stator winding 212 , The stator core 211 is made of a magnetic material.

Der Statorkern 211 umfasst ein (nicht gezeigtes) ringförmiges Statorjoch und mehrere über den Umfang verteilte Statorzähne 213.The stator core 211 includes an annular stator yoke (not shown) and a plurality of circumferentially spaced stator teeth 213 ,

In der Beschreibung bezeichnen der Begriff „Umfangsrichtung“ und dessen Ableitungen die Umfangsrichtung in Bezug auf die Mittelachse des Stators 21. Außerdem bezeichnen der Begriff „axiale Richtung“ und dessen Ableitungen die axiale Richtung entlang der Mittelachse des Stators 21.In the specification, the term "circumferential direction" and its derivatives refer to the circumferential direction with respect to the center axis of the stator 21 , In addition, the term "axial Direction "and its derivatives, the axial direction along the central axis of the stator 21 ,

Ferner bezeichnen der Begriff „radiale Richtung“ und dessen Ableitungen eine der Richtungen entlang der Linien, die die Mittelachse im rechten Winkel kreuzen. Mit anderen Worten bezeichnen die radialen Richtungen die sich von der Mittelachse radial erstreckenden Richtungen. Der Betriff „Außenseite in der radialen Richtung“ bezeichnet die von der Mittelachse radial entfernte Seite. Der Begriff „Innenseite in der radialen Richtung“ bezeichnet eine radial nahe oder von der Mittelachse weniger entfernte Seite.Further, the term "radial direction" and its derivatives designate one of the directions along the lines crossing the central axis at right angles. In other words, the radial directions denote the directions extending radially from the central axis. The term "outside in the radial direction" refers to the side remote from the central axis. The term "inside in the radial direction" refers to a side that is radially near or less distant from the center axis.

Die Statorzähne 213 erstrecken sich vom Statorjoch nach außen. In der axialen Richtung gesehen, bildet jeder der Statorzähne 213 ein Trapezoid. In der Umfangsrichtung gesehen, weist der Statorzahn 213 ein rechteckiges Querschnittsprofil auf. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Statorzähne 213, die in einer Anzahl von sechsunddreißig (36) vorliegen, in der Umfangsrichtung des Statorjochs gleichmäßig verteilt.The stator teeth 213 extend outward from the stator yoke. As seen in the axial direction, each of the stator teeth forms 213 a trapezoid. As seen in the circumferential direction, the stator tooth 213 a rectangular cross-sectional profile. In the present embodiment, the stator teeth 213 , which are in a number of thirty-six (36), evenly distributed in the circumferential direction of the stator yoke.

Die Statorwicklung 212 ist toroidal um das ringförmige Statorjoch, unter Verwendung von jeweils zwischen zwei benachbarten Statorzähnen 213 gebildeten Spalten, gewickelt. Die toroidale Wicklung bezeichnet die Wicklung eines Drahts auf dem Statorjoch zur Bildung eines Toroids.The stator winding 212 is toroidal about the annular stator yoke, using between each two adjacent stator teeth 213 formed columns, wound. The toroidal winding refers to the winding of a wire on the stator yoke to form a toroid.

Mit der toroidalen Wicklung besteht die Möglichkeit, die Spulenenden konzentrisch auf der Innenseite in der radialen Richtung anzuordnen, was zur Verkleinerung der Induktionsmaschine 2 beiträgt. Dadurch, dass die Spulenenden konzentrisch auf der Innenseite in der radialen Richtung angeordnet werden, besteht die Möglichkeit, Wärmewege auf der Außenseite in der radialen Richtung anzuordnen, wodurch die Wärmeableitung verbessert wird.With the toroidal winding, it is possible to arrange the coil ends concentrically on the inside in the radial direction, resulting in the reduction of the induction machine 2 contributes. By arranging the coil ends concentrically on the inside in the radial direction, it is possible to arrange heat paths on the outside in the radial direction, thereby improving the heat dissipation.

Die Statorwicklung 212 ist eine dreiphasige Wicklung, die eine U-Phase, eine V-Phase und eine W-Phase aufweist. Die Statorwicklung 212 wird gebildet, indem ein Draht auf dem Statorjoch zur Bildung eines Toroids aufgewickelt wird. Mit der toroidalen Wicklung befinden sich die Spulenenden konzentrisch auf der Innenseite in der radialen Richtung, so dass eine Verteilungswicklung allein durch eine Schaltung der Verbindung zwischen den entsprechenden Spulenenden bereitgestellt wird.The stator winding 212 is a three-phase winding having a U-phase, a V-phase and a W-phase. The stator winding 212 is formed by winding a wire on the stator yoke to form a toroid. With the toroidal winding, the coil ends are concentric on the inner side in the radial direction, so that a distribution winding is provided solely by a circuit of the connection between the respective coil ends.

Bezugnehmend auf die 3 weist der erste Rotor 22 eine käfigläuferartige Struktur auf, die einen Rotorkern 221 und Rotorstromschienen 222 umfasst. Auf der dem Stator 21 gegenüberliegenden Fläche des Rotorkerns 221 sind Rotorzähne 223 vorgesehen. Die Rotorzähne 223 ragen vom Rotorkern 221 in der axialen Richtung hervor. In der axialen Richtung der Rotorzähne 223 gesehen, ist jeder der Rotorzähne 223 ein Trapezoid. Die Rotorzähne 223 sind umlaufend und gleichmäßig verteilt. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Rotorzähne 223, deren Anzahl vierzig (40) ist, umlaufend und gleichmäßig verteilt.Referring to the 3 points the first rotor 22 a squirrel-cage structure having a rotor core 221 and rotor busbars 222 includes. On the stator 21 opposite surface of the rotor core 221 are rotor teeth 223 intended. The rotor teeth 223 protrude from the rotor core 221 in the axial direction. In the axial direction of the rotor teeth 223 seen, is each of the rotor teeth 223 a trapezoid. The rotor teeth 223 are circulating and evenly distributed. In the present embodiment, the rotor teeth are 223 whose number is forty (40), circulating and evenly distributed.

Die Rotorstäbe 222 sind auf der gesamten Fläche des Rotorkerns 221, die mit den Rotorzähnen 223 ausgebildet ist, oberflächenmontiert. Die Rotorstäbe 222 bestehen zum Beispiel aus Kupfer oder Aluminium. Die Rotorstäbe 222 legen die Spitzenendflächen jedes der Rotorzähen frei und entblößen sie somit. Auf diese Weise ist der erste Rotor 22 als Käfigläuferrotor ausgebildet.The rotor bars 222 are on the entire surface of the rotor core 221 that with the rotor teeth 223 is formed, surface mounted. The rotor bars 222 consist for example of copper or aluminum. The rotor bars 222 expose the tip end surfaces of each of the rotor teeth and thus expose them. In this way, the first rotor 22 is formed as a cage rotor.

Der zweite Rotor 23 weist eine käfigläuferartige Struktur auf, die einen Rotorkern 231 und Rotorstromschienen 232 umfasst. Wie beim Rotor 22 sind in 3 nicht sichtbare Rotorzähne auf der dem Stator 21 gegenüberliegenden Fläche des Rotorkerns 221 vorgesehen.The second rotor 23 has a squirrel cage type structure comprising a rotor core 231 and rotor bus bars 232 includes. Like the rotor 22 are in 3 invisible rotor teeth on the stator 21 opposite surface of the rotor core 221 intended.

Wie beim ersten Rotor 22 sind die Rotorstäbe 232 sind auf der gesamten Fläche des Rotorkerns 231, die mit den Rotorzähnen des Rotorkerns 231 ausgebildet ist, oberflächenmontiert. Auf diese Weise ist der zweite Rotor 23 als Käfigläuferrotor ausgebildet.As with the first rotor 22 are the rotor bars 232 are on the entire surface of the rotor core 231 connected to the rotor teeth of the rotor core 231 is formed, surface mounted. In this way, the second rotor 23 designed as cage rotor.

Der erste Rotor 22 und der zweite Rotor 23 weisen die gleiche Struktur auf (hinsichtlich der Anzahl von Schlitzen, der Ausbildung der Rotorkerne und des Widerstands der Rotorstäbe).The first rotor 22 and the second rotor 23 have the same structure (in terms of the number of slots, the formation of the rotor cores and the resistance of the rotor bars).

Wie in 4 ersichtlich, liegt der Stator 21 zwischen dem ersten und dem zweiten Rotor 22 und 23, so dass eine Doppelrotor-Axialfluss-Induktionsmaschine bereitgestellt wird. Die Axialfluss-Induktionsmaschine weist die Konfiguration einer doppelseitigen Axialluftspalt-Induktionsmaschine auf, in der der Stator 21 vom ersten und vom zweiten Rotor 22 und 23 beabstandet ist, so dass ein vorbestimmter Axialluftspalt gebildet wird.As in 4 can be seen, the stator is located 21 between the first and the second rotor 22 and 23 to provide a double-rotor axial flow induction machine. The axial flow induction machine has the configuration of a double-sided axial air gap induction machine in which the stator 21 from the first and the second rotor 22 and 23 is spaced, so that a predetermined Axialluftspalt is formed.

Durch der Statorwicklung 212 zugeführte dreiphasige Statormagnetisierungs-Wechselströme wird ein rotierendes Magnetfeld erzeugt. In die Rotorstäbe 222 des ersten Rotors 22 und die Rotorstäbe 232 des zweiten Rotors 23 werden Spannungen induziert, und die Rotorstäbe 222 und 232 werden kurzgeschlossen. In den Rotorstäben 222 und 232 fließen Ströme (oder induzierte Ströme). Das Drehmoment des ersten Rotors 22 stammt von der Wechselwirkung zwischen dem rotierenden Magnetfeld und den Rotorströmen in den Rotorstäben 222, während das Drehmoment des zweiten Rotors 23 von der Wechselwirkung zwischen dem rotierenden Magnetfeld und den Rotorströmen in den Rotorstäben 232 stammt. Die Rotorströme werden aufgrund der Flussdichte (oder Flussverkettungen) und der relativen Drehzahl (ωs - ω0) induziert, wobei: ωs die Synchrondrehzahl, und ω0 die Drehzahl eines Rotors ist. Auf diese Weise funktioniert die Induktionsmaschine 2 wie ein Induktionsmotor.Through the stator winding 212 supplied three-phase stator magnetization alternating currents, a rotating magnetic field is generated. Into the rotor bars 222 of the first rotor 22 and the rotor bars 232 of the second rotor 23 voltages are induced, and the rotor bars 222 and 232 be shorted. In the rotor bars 222 and 232 flow currents (or induced currents). The torque of the first rotor 22 is due to the interaction between the rotating magnetic field and the rotor currents in the rotor bars 222 while the torque of the second rotor 23 from the interaction between the rotating magnetic field and the rotor currents in the rotor bars 232 comes. The rotor currents are due to the flux density (or flux linkages) and the induced relative speed (ω s - ω 0 ), where: ω s is the synchronous speed, and ω 0 is the speed of a rotor. In this way, the induction machine 2 functions like an induction motor.

Wieder bezugnehmend auf 1, wandelt der Wechselrichter 3 den Gleichstrom der Batterie in dreiphasige Wechselleistungen und führt diese, während des Motor-Modus oder während des Antriebsmodus, der Statorwicklung 212 zu. Während des Regenerationsmodus, wandelt der Wechselrichter 3 die dreiphasigen Wechselleistungen (AC) der Statorwicklung 212 in Gleichstrom (DC) und lädt die Batterie 4 auf.Referring again to 1 , the inverter converts 3 the direct current of the battery in three-phase alternating powers and this leads, during the motor mode or during the drive mode, the stator winding 212 to. During the regeneration mode, the inverter converts 3 the three-phase alternating powers (AC) of the stator winding 212 in DC (DC) and charges the battery 4.

Die Batterie 4 kann eine Nickel-Batterie oder eine Lithium-Batterie sein und umfasst mehrere in Reihe geschaltete Zellen. Die Batterie 4 speist Leistung in die Induktionsmaschine 2 über den Wechselrichter 3.The battery 4 may be a nickel battery or a lithium battery and includes a plurality of cells connected in series. The battery 4 feeds power to the induction machine 2 via the inverter 3 ,

Die ECU 5 umfasst eine Rechnereinheit. Die Rechnereinheit umfasst eine Zentraleinheit (CPU), einen Arbeitsspeicher (RAM), einen Festwertspeicher (ROM), einen Flash-Speicher zur Datensicherung, Eingangskanäle und Ausgangskanäle.The ECU 5 includes a computer unit. The computer unit comprises a central processing unit (CPU), a random access memory (RAM), a read-only memory (ROM), a flash memory for data backup, input channels and output channels.

Der ROM dieser Rechnereinheit speichert Programme, durch die diese Rechnereinheit die Funktion der ECU 5 erfüllt, sowie verschiedene Konstanten und verschiedene Kennfelder. Mit anderen Worten fungieren in der vorliegenden Ausführungsform diese Komponenten der Rechnereinheit als ECU 5 aufgrund der Durchführung der im ROM gespeicherten Programme durch die CPU.The ROM of this computer unit stores programs by which this computer unit performs the function of the ECU 5 met, as well as different constants and different maps. In other words, in the present embodiment, these components of the computer unit function as the ECU 5 due to the execution of the programs stored in the ROM by the CPU.

Verschiedene Sensoren sind mit den Eingangskanälen der ECU 5 verbunden. Diese Sensoren umfassen: einen Gaspedalstellungssensor 71; einen Bremsen-Hydraulikdrucksensor 72; einen Lenkwinkelsensor 73; einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 74; einen Winkelgeschwindigkeitssensor 75; einen Raddrehzahlsensor 76 für das linke Antriebsrad 61 und einen Raddrehzahlsensor 77 für das rechte Antriebsrad 62.Various sensors are connected to the input channels of the ECU 5 connected. These sensors include: an accelerator pedal position sensor 71; a brake hydraulic pressure sensor 72; a steering angle sensor 73; a vehicle speed sensor 74; an angular velocity sensor 75; a wheel speed sensor 76 for the left drive wheel 61 and a wheel speed sensor 77 for the right drive wheel 62.

Der Gaspedalstellungssensor 71 erfasst eine Gaspedalstellung eines nicht gezeigten Gaspedals. Das Gaspedal wird durch den Fahrzeugbetreiber (oder Fahrer) betätigt.The accelerator pedal position sensor 71 detects an accelerator pedal position of a not-shown accelerator pedal. The accelerator pedal is operated by the vehicle operator (or driver).

Der Bremsen-Hydraulikdrucksensor 72 stellt, als Sensor-Information, ein Spannungssignal bereit, das den bei oder während einer Bremsbetätigung ausgeübten Bremsdruck bezeichnet. Das Spannungssignal wird größer, je tiefer das Bremspedal niedergedrückt wird. Die ECU 5 bestimmt einen Steuereingang des Bremspedals ausgehend von den Sensor-Informationen des Bremsen-Hydraulikdrucksensors 72.The brake hydraulic pressure sensor 72 provides, as sensor information, a voltage signal indicative of the brake pressure applied during or during a brake application. The voltage signal increases as the brake pedal is depressed. The ECU 5 determines a control input of the brake pedal based on the sensor information of the brake hydraulic pressure sensor 72.

Der Lenkwinkelsensor 73 erfasst einen Lenkwinkel oder eine Position eines nicht gezeigten Lenkrads. Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 74 erfasst eine Fahrzeuggeschwindigkeit, mit der das Fahrzeug 1 fährt. Der Winkelgeschwindigkeitssensor 75 erfasst eine Giergeschwindigkeit um eine senkrechte Achse, die durch den Schwerpunkt des Fahrzeugs 1 führt, und eine Querbeschleunigung, der das Fahrzeug 1 ausgesetzt wird.The steering angle sensor 73 detects a steering angle or a position of a steering wheel, not shown. The vehicle speed sensor 74 detects a vehicle speed at which the vehicle 1 moves. The angular velocity sensor 75 detects a yaw rate about a vertical axis passing through the center of gravity of the vehicle 1 leads, and a lateral acceleration of the vehicle 1 is suspended.

Der Raddrehzahlsensor 76 erfasst eine Drehzahl der ersten Abtriebswelle 24, die mit dem linken Antriebsrad 61 verbunden ist. Der Raddrehzahlsensor 77 erfasst die Drehzahl der zweiten Abtriebswelle 25, die mit dem rechten Antriebsrad 62 verbunden ist.The wheel speed sensor 76 detects a rotational speed of the first output shaft 24 which is connected to the left drive wheel 61. The wheel speed sensor 77 detects the rotational speed of the second output shaft 25 which is connected to the right drive wheel 62.

Verschiedene Arten von Zielsteuerungsinstrumenten sind mit den Ausgangskanälen der ECU 5 verbunden. Die verschiedenartigen Zielsteuerungsinstrumente umfassen einen Wechselrichter 3.Various types of targeting instruments are associated with the output channels of the ECU 5 connected. The various targeting instruments include an inverter 3 ,

Die ECU 5 berechnet ein gesamtes Zieldrehmoment für das linke Antriebsrad 61 und das rechte Antriebsrad 62 aufgrund eines Leistungsbedarfssignals des Gaspedalstellungssensors 71 und eines Bremsbedarfssignals des Bremsen-Hydraulikdrucksensors 72. Die ECU 5 berechnet ein Zieldrehmoment für das linke Antriebsrad 61 und ein Zieldrehmoment für das rechte Antriebsrad 62 aufgrund des gesamten Zieldrehmoments. Die ECU 5 berechnet eine Frequenz des fundamentalen magnetischen Drehfelds, häufig „Antriebsfrequenz“ genannt, und Phasenstrom-Steuerwerte zum Antrieb des Motors 2 aufgrund eines Zieldrehmoments für das linke Antriebsrad 61, eines Zieldrehmoments für das rechte Antriebsrad 62, einer Drehzahl des linken Antriebsrads 61, einer Drehzahl des rechten Antriebsrads 62, und einer ausgewählten Drehmoment/Schlupf (charakteristischen) Kurve. Die ECU 5 steuert den Wechselrichter 3 aufgrund der bestimmten Antriebsfrequenz und der Phasenstrom-Steuerwerte, so dass der Wechselrichter 3 den Motor 2 antreibt.The ECU 5 calculates a total target torque for the left drive wheel 61 and the right drive wheel 62 based on a power demand signal of the accelerator pedal position sensor 71 and a brake demand signal of the brake hydraulic pressure sensor 72. The ECU 5 calculates a target torque for the left drive wheel 61 and a target torque for the right drive wheel 62 based on the total target torque. The ECU 5 calculates a frequency of the fundamental magnetic rotating field, often called "driving frequency", and phase current control values for driving the motor 2 based on a target torque for the left drive wheel 61, a target torque for the right drive wheel 62, a rotational speed of the left drive wheel 61, a rotational speed of the right drive wheel 62, and a selected torque / slip (characteristic) curve. The ECU 5 controls the inverter 3 due to the specific drive frequency and the phase current control values, so the inverter 3 the engine 2 drives.

Die ECU 5 bestimmt aufgrund einer Eingabe des Lenkwinkelsensors 73, ob eine Aufforderung für eine Kurvenfahrt besteht, und berechnet in Antwort auf die Aufforderung eine Antriebsfrequenz (d.h. eine Frequenz des fundamentalen magnetischen Drehfelds) und Phasenstrom-Steuerwerte zum Antrieb des Motors 2, die für eine Drehmomentverteilung für eine gleichmäßige Kurvenfahrt des Fahrzeugs 1 zweckmäßig sind. Zum Beispiel kann die ECU 5 bestimmen, dass eine Aufforderung für eine Kurvenfahrt besteht, wenn der durch den Lenkwinkelsensor 73 erfasste Lenkwinkel einen vorbestimmten Wert überschreitet.The ECU 5 determines whether there is a request for cornering based on an input of the steering angle sensor 73, and calculates a drive frequency (ie, a frequency of the fundamental magnetic rotating field) and phase current control values for driving the motor in response to the request 2 for torque distribution for smooth cornering of the vehicle 1 are appropriate. For example, the ECU 5 determine that there is a request for cornering when the steering angle detected by the steering angle sensor 73 exceeds a predetermined value.

Bezugnehmend auf die 5, berechnet die ECU 5 eine Ziel-Giergeschwindigkeit γ* im Fahrzeug 1 und eine Ziel-Querbeschleunigung Ay* im Fahrzeug 1 aufgrund von verschiedenen Eingaben, umfassend: eine Drehzahl n1 des mit dem linken Antriebsrad 61 gekuppelten ersten Rotors 22, eine Drehzahl n2 des mit dem rechten Antriebsrad 62 gekuppelten zweiten Rotors 23, einen Leistungsbedarf Ka (vom Gaspedalstellungssensor 71), einen Bremsbedarf Kb (vom Bremsen-Hydraulikdrucksensor 72), einen Lenkwinkel δ (vom Lenkwinkelsensor 73), eine Fahrzeuggeschwindigkeit V (vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 74), eine Giergeschwindigkeit γ (vom Winkelgeschwindigkeitssensor 75) einer Gierbewegung um die durch den Schwerpunkt G des Fahrzeugs 1 führende Gierachse, und eine Querbeschleunigung Ay (vom Winkelgeschwindigkeitssensor 75).Referring to the 5 , calculates the ECU 5 a target yaw rate γ * in the vehicle 1 and a target lateral acceleration A y * im vehicle 1 based on various inputs, comprising: a rotational speed n 1 of the first rotor coupled to the left drive wheel 61 22 , a rotational speed n 2 of the second rotor coupled to the right drive wheel 62 23 , a power demand K a (from the accelerator position sensor 71), a brake demand K b (from the brake hydraulic pressure sensor 72), a steering angle δ (from the steering angle sensor 73), a vehicle speed V (from the vehicle speed sensor 74), a yaw rate γ (from the angular velocity sensor 75) Yaw motion around the center of gravity G of the vehicle 1 leading yaw axis, and a lateral acceleration A y (from the angular velocity sensor 75).

Die ECU 5 bestimmt eine Ziel-Giergeschwindigkeit γ* und eine Ziel-Querbeschleunigung Ay* beispielsweise, indem sie auf ein Kennfeld mit den oben erwähnten verschiedenen Eingaben zurückgreift.The ECU 5 determines a target yaw rate γ * and a target lateral acceleration A y *, for example, by resorting to a map with the various inputs mentioned above.

Die ECU 5 berechnet ein von einer Drehmoment-Differenz ΔT zwischen dem Drehmoment T1 für das linke Antriebsrad 61 und dem Drehmoment T2 für das rechte Antriebsrad 62 abgeleitetes Ziel-Giermoment Mr* um den Schwerpunkt G des Fahrzeugs 1, aufgrund der Ziel-Giergeschwindigkeit γ* und der Ziel-Querbeschleunigung Ay*.The ECU 5 calculates a target yaw moment M r * about the center of gravity G of the vehicle derived from a torque difference ΔT between the left drive wheel torque T 1 and the right drive wheel torque T 2 62 1 , due to the target yaw rate γ * and the target lateral acceleration A y *.

Während einer Kurvenfahrt, die eine Differenz zwischen einer Drehzahl des linken Antriebrads 61 und einer Drehzahl des rechten Antriebrads 62 verursacht, ist das berechnete Ziel-Giermoment Mr* in derselben Richtung ausgerichtet, wie die Richtung in der die Giergeschwindigkeit γ ausgerichtet ist, wenn zum Beispiel die Querbeschleunigung Ay geringer ist als die Ziel-Querbeschleunigung Ay* oder wenn die Giergeschwindigkeit γ geringer ist als die Ziel-Giergeschwindigkeit γ*.During cornering, which causes a difference between a rotational speed of the left drive wheel 61 and a rotational speed of the right drive wheel 62, the calculated target yaw moment M r * is aligned in the same direction as the direction in which the yaw rate γ is aligned when For example, the lateral acceleration A y is less than the target lateral acceleration A y * or when the yaw rate γ is less than the target yaw rate γ *.

Während einer Kurvenfahrt ist das berechnete Giermoment Mr* in der entgegengesetzten Richtung zu der Richtung ausgerichtet, in der die Giergeschwindigkeit γ ausgerichtet ist, wenn zum Beispiel die Querbeschleunigung Ay größer ist als die Ziel-Querbeschleunigung Ay* oder wenn die Giergeschwindigkeit γ größer ist als die Ziel-Giergeschwindigkeit γ*.During cornering, the calculated yaw moment M r * is oriented in the opposite direction to the direction in which the yaw rate γ is aligned, for example, when the lateral acceleration A y is greater than the target lateral acceleration A y * or when the yaw rate γ is greater is the target yaw rate γ *.

Die ECU 5 berechnet eine Zieldrehmoment-Differenz ΔTr* zwischen dem linken Antriebsrad 61 und dem rechten Antriebsrad 62 aus dem Ziel-Giermoment Mr*. Mit anderen Worten berechnet die ECU 5 eine Drehmomentverteilung für den ersten Rotor 22 und den zweiten Rotor 23.The ECU 5 calculates a target torque difference ΔT r * between the left drive wheel 61 and the right drive wheel 62 from the target yaw moment M r *. In other words, the ECU calculates 5 a torque distribution for the first rotor 22 and the second rotor 23 ,

Die ECU 5 berechnet ein gesamtes Zieldrehmoment ∑Tr* für das linke Antriebsrad 61 und das rechte Antriebsrad 62 aufgrund einer Gaspedaleingabe Ka und einer Bremspedaleingabe Kb. Wenn zum Beispiel die Gaspedaleingabe Ka größer als 0 (null) ist, d.h. Ka > 0, und die Bremspedaleingabe Kb gleich 0 ist, d.h. Kb = 0, ist das gesamte Zieldrehmoment ∑Tr* in der Antriebsrichtung (d.h. in derselben Richtung wie die Drehrichtung) ausgerichtet, und das gesamte Zieldrehmoment ∑Tr* wird mit einer Erhöhung der Gaspedaleingabe Ka erhöht.The ECU 5 calculates a total target torque ΣT r * for the left drive wheel 61 and the right drive wheel 62 due to an accelerator pedal input K a and a brake pedal input K b . For example, if the accelerator pedal input K a is greater than 0 (zero), ie, K a > 0, and the brake pedal input K b is 0, ie, K b = 0, the total target torque ΣT r * in the drive direction (ie, in FIG the same direction as the direction of rotation), and the total target torque ΣT r * is increased with an increase in accelerator pedal input K a .

Die ECU 5 berechnet ein Zieldrehmoment T1* für das erste Antriebsrad 61 und ein Zieldrehmoment T2* für das zweite Antriebsrad 62 aufgrund der Zieldrehmoment-Differenz ΔTr* und des gesamten Zieldrehmoments ∑Tr*.The ECU 5 calculates a target torque T 1 * for the first drive gear 61 and a target torque T 2 * for the second drive gear 62 based on the target torque difference ΔT r * and the total target torque ΣT r *.

Gemäß dem Prinzip der dreiphasigen Induktionsmaschine rotiert der Rotor mit einer Drehzahl, die stets geringer als die Drehzahl des Statordrehfelds ist, welche Synchrondrehzahl genannt wird. Die relative Drehzahl zwischen dem Statorfeld und dem Rotor übt ein Drehmoment aus. Die Differenz zwischen der Synchrondrehzahl (ns) und der Ist-Drehzahl (nx) des Rotors wird „Schlupf (s)“ genannt. s = ( n s n x ) / n s

Figure DE102018203355A1_0001
According to the principle of the three-phase induction machine, the rotor rotates at a speed that is always lower than the speed of the stator rotating field, which is called synchronous speed. The relative speed between the stator field and the rotor exerts a torque. The difference between the synchronous speed (n s ) and the actual speed (n x ) of the rotor is called "slip (s)". s = ( n s - n x ) / n s
Figure DE102018203355A1_0001

Das Verhältnis zwischen Drehmoment und Schlupf in der Induktionsmaschine 2 wird durch eine in 6 dargestellte Drehmoment/Schlupf-Kennlinie ausgedrückt. In 6 ist ns die Synchrondrehzahl; n1 die Ist-Drehzahl des ersten Rotors 22, der mit dem linken Antriebsrad 61 gekuppelt sein kann; n2 die Ist-Drehzahl des zweiten Rotors 23, der mit dem rechten Antriebsrad 62 gekuppelt sein kann, Ns der Schlupf zwischen der Synchrondrehzahl ns und der Drehzahl (d.h. der Synchrondrehzahl ns) des Statordrehfelds; N1 der Schlupf zwischen der Synchrondrehzahl ns und der Ist-Drehzahl n1 des ersten Rotors 22; und N2 der Schlupf zwischen der Synchrondrehzahl ns und der Ist-Drehzahl n2 des zweiten Rotors 23.The relationship between torque and slip in the induction machine 2 is replaced by an in 6 represented expressed torque / slip characteristic. In 6 n s is the synchronous speed; n 1 is the actual speed of the first rotor 22 which may be coupled to the left drive wheel 61; n 2 is the actual speed of the second rotor 23 which may be coupled to the right drive wheel 62, N s is the slip between the synchronous speed n s and the speed (ie, the synchronous speed n s ) of the stator rotating field; N 1 is the slip between the synchronous speed n s and the actual speed n 1 of the first rotor 22 ; and N 2 is the slip between the synchronous speed n s and the actual speed n 2 of the second rotor 23 ,

Aus dieser Drehmoment/Schlupf-Kennlinie wird deutlich, dass das linke Antriebsrad 61 ein Drehmoment T1 erzeugt, wenn der Schlupf des ersten Rotors 22 N1 ist, und das rechte Antriebsrad 62 ein Drehmoment T2 erzeugt, wenn der Schlupf des zweiten Rotors N2 ist.From this torque / slip characteristic, it is clear that the left drive wheel 61 generates a torque T 1 when the slip of the first rotor 22 N 1 , and the right drive wheel 62 generates a torque T 2 when the slip of the second rotor is N 2 .

Die ECU 5 bestimmt eine Frequenz des fundamentalen magnetischen Statordrehfelds und Strombefehle oder Befehlswerte auf der Grundlage eines Zieldrehmoments T1* für das linke Antriebsrad 61, eines Zieldrehmoments T2* für das rechte Antriebsrad 62, der Ist-Drehzahl n1 des ersten Rotors 22, der Ist-Drehzahl n2 des zweiten Rotors 23, und eines ausgewählten Drehmoment/Schlupf-Kennfelds. Auf der Grundlage der bestimmten Frequenz und der bestimmten Strombefehle steuert die ECU 5 den Wechselrichter 3 zum Antrieb des Motors 2.The ECU 5 determines a frequency of the fundamental magnetic stator rotating field and current commands or command values based on a target torque T 1 * for the left driving wheel 61, a target torque T 2 * for the right driving wheel 62, the actual rotational speed n 1 of the first rotor 22 , the actual speed n 2 of the second rotor 23 , and a selected torque / slip map. Based on the determined frequency and the specific current commands, the ECU controls 5 the inverter 3 for driving the motor 2 ,

Die ECU 5 steuert den Motor 2 beispielsweise wie im Steuerungs-Blockdiagramm der 7. Aus diesem Grund umfasst die ECU 5 ein Drehmoment/Schlupf-Kennfeld-Auswahlmodul 51; einen automatischen Drehzahlregler (ASR) 52; ein Integral-Modul 53; ein cosθ1-&-sinθ1-Errechnungsmodul 54; ein Strombefehlberechnungsmodul 55 und ein Stromsteuerungsmodul 56. The ECU 5 controls the engine 2 for example, as in the control block diagram of 7 , For this reason, the ECU includes 5 a torque / slip map selection module 51; an automatic speed controller (ASR) 52; an integral module 53; a cosθ 1 - & - sinθ 1 calculation module 54; a current command calculation module 55 and a current control module 56.

Die ECU 5 wählt denjenigen der beiden Rotoren aus, der in einem unstabilen Betriebsbereich angetrieben wird, beispielsweise einen äußeren Rotor während einer Kurvenfahrt und verwendet die Drehzahl des ausgewählten Rotors als Ist-Drehzahl des zu steuernden Rotors des Motors 2. Da der äußere Rotor mit einer Drehzahl rotiert, die größer als die Drehzahl des inneren Rotors ist, ist ein regelbarer Drehzahlbereich des äußeren Rotors groß, so dass das Giermoment am Schwerpunkt G des Motors fein geändert werden kann, indem die Drehzahl des äußeren Rotors fein geändert wird. In der folgenden Beschreibung ist die Drehzahl des Rotors die Drehzahl des ersten Rotors 22.The ECU 5 selects that of the two rotors, which is driven in an unstable operating range, for example, an outer rotor during cornering and uses the speed of the selected rotor as the actual speed of the rotor to be controlled of the motor 2 , Since the outer rotor rotates at a speed greater than the speed of the inner rotor, a controllable speed range of the outer rotor is large, so that the yaw moment at the center of gravity G of the motor can be finely changed by finely changing the speed of the outer rotor becomes. In the following description, the rotational speed of the rotor is the rotational speed of the first rotor 22 ,

Das Drehmoment/Schlupf-Auswahlmodul 51 wählt eine der verschiedenen Drehmoment/Schlupf-Kennfelder aus, das das Zieldrehmoment T1* für das linke Antriebsrad 61, das Zieldrehmoment T2* für das rechte Antriebsrad 62, die Ist-Drehzahl n1 des ersten Rotors 22, und die Ist-Drehzahl n2 des zweiten Rotors 23 verwirklicht. Das ausgewählte Drehmoment/Schlupf-Kennfeld wird durch die durchgehende Linie in 8 dargestellt. Die 8 stellt einen Übergang von einem in 6 dargestellten Zustand, in dem das erste Antriebsrad 61 das Ist-Drehmoment T1 und das zweite Antriebsrad 62 das Ist-Drehmoment T2 aufweisen, zu dem in 8 dargestellten Zustand, in dem das Zieldrehmoment T1* für das linke Antriebsrad 61 und das Zieldrehmoment T2* für das rechte Antriebsrad 62 erreicht werden, dar.The torque / slip selection module 51 selects one of the various torque / slip maps including the target torque T 1 * for the left drive wheel 61, the target torque T 2 * for the right drive wheel 62, the actual speed n 1 of the first rotor 22 , and the actual speed n 2 of the second rotor 23 realized. The selected torque / slip map is indicated by the solid line in FIG 8th shown. The 8th represents a transition from an in 6 illustrated state in which the first drive gear 61, the actual torque T 1 and the second drive 62, the actual torque T 2 , to which in 8th shown state in which the target torque T 1 * for the left drive wheel 61 and the target torque T 2 * for the right drive wheel 62 are achieved, is.

Der ROM der ECU 5 speichert eine Vielzahl von verschiedenen Drehmoment/Schlupf-Kennfeldern, die durch elektromagnetische Feldsimulation erhalten werden. Das Drehmoment/Schlupf-Auswahlmodul 51 wählt dasjenige der Vielzahl von Drehmoment/Schlupf-Kennfeldern aus, welches die zuvor erwähnten Bedingungen erfüllt. Die Vielzahl von Drehmoment/Schlupf-Kennfeldern kann durch Versuche oder aufgrund von Ersatzschaltbildern bestimmt werden.The ROM of the ECU 5 stores a variety of different torque / slip maps obtained by electromagnetic field simulation. The torque / slip selection module 51 selects one of the plurality of torque / slip maps that satisfies the aforementioned conditions. The plurality of torque / slip maps may be determined by trial or substitute schematics.

Das Drehmoment/Schlupf-Auswahlmodul 51 bestimmt eine Ziel-Synchrondrehzahl, ns*, des Statorfelds im Stator 21 aufgrund des ausgewählten Drehmoment/Schlupf-Kennfelds. Das Drehmoment/Schlupf-Auswahlmodul 51 berechnet einen Statormagnetisierungsstrom, im*, zur Bildung eines Magnetfelds, eine synchrone Winkelgeschwindigkeit, ωst*, und eine Ziel-Winkelgeschwindigkeit, ω1*, für den ersten Rotor 22 aufgrund der Ziel-Synchrondrehzahl, ns*.The torque / slip selection module 51 determines a target synchronous speed, n s *, of the stator field in the stator 21 due to the selected torque / slip map. The torque / slip selection module 51 calculates a stator magnetization current, i m *, to form a magnetic field, a synchronous angular velocity, ω st *, and a target angular velocity, ω 1 *, for the first rotor 22 due to the target synchronous speed, n s *.

Der ASR 52 berechnet einen Rotor- oder Drehmomentstrom, iτ1, so dass eine Abweichung der aktuellen oder der Ist-Winkelgeschwindigkeit, ω1, im ersten Rotor 22 von der Ziel-Winkelgeschwindigkeit, ω1*, für den ersten Rotor 22 auf null reduziert wird.The ASR 52 calculates a rotor or torque current, i τ1 , such that a deviation of the current or actual angular velocity, ω 1 , in the first rotor 22 from the target angular velocity, ω 1 *, for the first rotor 22 is reduced to zero.

Das Integral-Modul 53 integriert die synchrone Winkelgeschwindigkeit, ωst*, in Beziehung auf die Zeit, um eine synchrone Winkelbewegung θst anzubieten. Das Berechnungsmodul 54 berechnet eine Winkelbewegung θ1 für den ersten Rotor 22 aufgrund der synchronen Winkelbewegung θst und stellt cos θ1 & sin θ1 bereit.Integral module 53 integrates the synchronous angular velocity, ω st *, with respect to time to provide synchronous angular motion θ st . The calculation module 54 calculates an angular movement θ 1 for the first rotor 22 due to the synchronous angular movement θ st and cos θ 1 & sin θ 1 .

Das Strombefehlberechnungsmodul 55 berechnet dreiphasige Wechselstrombefehle ia1*, ib1* und ic1* (d.h. Ströme im Koordinatensystem im Ruhezustand) durch Verarbeitung des Statorstroms im* und des Rotorstroms iτ1*, aufgrund des vom Berechnungsmodul 54 bereitgestellten cos θ1 und sin θ1.The current command calculation module 55 calculates three-phase AC commands i a1 *, i b1 * and i c1 * (ie currents in the coordinate system at rest) by processing the stator current i m * and the rotor current i τ1 *, based on the cos θ 1 and sin provided by the calculation module 54 θ 1 .

Das Stromsteuerungsmodul 56 berechnet Spannungsbefehle vu*, vv*, und vw*, für entsprechende U, V und W-Phasen in Antwort auf die Strombefehle iu*, iv*, und iw*, die Abweichungen von erfassten dreiphasigen Ist-Wechselströmen von den entsprechenden Strombefehlen ia1*, ib1*, und ic1* darstellen, die durch das Strombefehlberechnungsmodul 55 bereitgestellt werden. Die Spannungsbefehle vu*, vv*, und vw*, werden zum Antrieb eines spannungsgesteuerten Wechselrichters 3 gebraucht.The current control module 56 calculates voltage commands v u *, v v *, and v w * for corresponding U, V, and W phases in response to the current commands i u *, i v *, and i w *, the deviations from detected three-phase Actual AC currents from the corresponding current commands i a1 *, i b1 *, and i c1 * provided by the current command calculation module 55. The voltage commands v u *, v v *, and v w * become the drive of a voltage controlled inverter 3 second hand.

Der Wechselrichter 3, der als spannungsgesteuerter Wechselrichter 3 ausgebildet ist, stellt als Ausgang zum Antrieb des Motors 2 notwendige dreiphasige Wechselströme (AC) bereit, aufgrund von Spannungsbefehlen, vu*, vv*, und vw*.The inverter 3 , the voltage-controlled inverter 3 is formed, provides as an output to drive the motor 2 necessary three-phase alternating currents (AC), due to voltage commands, v u *, v v *, and v w *.

Obwohl in der vorliegenden Ausführungsform die Drehmoment/Schlupf-Kennfelder selektiv zur Bestimmung der Synchrondrehzahl ns verwendet werden, können Analyse-Kennfelder eines elektromagnetischen Felds, die durch die Analyse von elektromagnetischen Feldern bestimmt werden, oder Kennfelder, die durch Versuche bestimmt werden, zur Bestimmung der Synchrondrehzahl, ns, verwendet werden.Although in the present embodiment, the torque / slip maps are selectively used to determine the synchronous speed n s , analysis maps of an electromagnetic field determined by the analysis of electromagnetic fields or maps determined by experiments may be used for determination the synchronous speed, n s , are used.

Obwohl in der vorliegenden Ausführungsform die Anzahl von Schlitzen im Stator 21 36 ist, und die Anzahl von Schlitzen sowohl im ersten Rotor 22 als auch im zweiten Rotor 23 40 ist, kann die vorliegende Offenbarung auch in Motoren angewendet werden, die andere Schlitz-Kombinationen aufweisen.Although in the present embodiment, the number of slots in the stator 21 is 36, and the number of slots in both the first rotor 22 as well as in the second rotor 23 40, the present disclosure may also be applied to motors having other slot combinations.

Obwohl in der vorliegenden Ausführungsform der erste Rotor 22 und der zweite Rotor 23 als Käfigläufer ausgebildet sind, ist die vorliegende Offenbarung bei Rotoren mit einer Wicklung anwendbar.Although in the present embodiment, the first rotor 22 and the second rotor 23 when Squirrel cage trained, the present disclosure is applicable to rotors with a winding.

Obwohl in der vorliegenden Ausführungsform ein einziger Stator zwei Rotoren antreibt, kann die vorliegende Offenbarung auch in einem einzigen Wechselrichter angewendet werden, der zum Antrieb von zwei Motoren gleicher Struktur verwendet wird.Although a single stator drives two rotors in the present embodiment, the present disclosure may be applied to a single inverter used to drive two motors of the same structure.

Wie zuvor beschrieben, werden in der vorliegenden Ausführungsform das Zieldrehmoment T1* für das linke Antriebsrad 61 und das Zieldrehmoment T2* für das rechte Antriebsrad 62 aufgrund der Zieldrehmoment-Differenz Δ Tr* und des gesamten Zieldrehmoments ∑Tr* berechnet. Die Frequenz f0 und der Strombefehl A0 für das fundamentale magnetische Drehfeld im Stator 21 werden von dem ausgewählten Drehmoment/Schlupf-Kennfeld abgeleitet, das das Zieldrehmoment T1* für das linke Antriebsrad 61, das Zieldrehmoment T2* für das rechte Antriebsrad 62, die Drehzahl n1 für den ersten Rotor 22 und die Drehzahl n2 für den zweiten Rotor 23 angibt.As described above, in the present embodiment, the target torque T 1 * for the left drive wheel 61 and the target torque T 2 * for the right drive wheel 62 are calculated based on the target torque difference ΔT r * and the total target torque ΣT r *. The frequency f 0 and the current command A 0 for the fundamental magnetic rotating field in the stator 21 are derived from the selected torque / slip map which includes the target torque T 1 * for the left drive wheel 61, the target torque T 2 * for the right drive wheel 62, the speed n 1 for the first rotor 22 and the speed n 2 for the second rotor 23 indicates.

Dadurch können der erste Rotor 22 und der zweite Rotor 23 während des Antriebs des ersten Rotors 22 und des zweiten Rotors 23, die mit unterschiedlichen Drehzahlen mit dem einzigen Stator 21 rotieren können, mit einer gewünschten Drehmomentverteilung rotieren.This allows the first rotor 22 and the second rotor 23 during the drive of the first rotor 22 and the second rotor 23 that with different speeds with the single stator 21 rotate with a desired torque distribution.

Wenn der Motor 2 als Antriebsquelle zum Antrieb eines Fahrzeugs verwendet wird, kann der Motor 2 infolgedessen während einer Kurvenfahrt beide Rotoren zweckmäßig antreiben, indem lediglich die zur Drehmomentverteilung zwischen dem inneren Rad und dem äußeren Rad für eine abgestimmte Kurvenfahrt notwendige Antriebsfrequenz ausgewählt wird.If the engine 2 is used as a drive source for driving a vehicle, the engine 2 As a result, during cornering, both rotors are appropriately driven by merely selecting the drive frequency necessary for torque distribution between the inner wheel and the outer wheel for a smooth cornering.

Ferner kann die Antriebsfrequenz einfach dadurch angenommen werden, dass ein Drehmoment/Schlupf-Kennfeld unter einer Vielzahl von Drehmoment/Schlupf-Kennfeldern ausgewählt wird, das dem Zieldrehmoment T1* für das linke Antriebsrad 61 und dem Zieldrehmoment T2* für das rechte Antriebsrad 62 entspricht, und die Frequenz fo und der Strombefehl A0 für das fundamentale magnetische Drehfeld im Stator 21 vom ausgewählten Kennfeld abgeleitet werden.Further, the drive frequency may be simply adopted by selecting a torque / slip map from among a plurality of torque / slip maps corresponding to the target torque T 1 * for the left drive wheel 61 and the target torque T 2 * for the right drive wheel 62 corresponds, and the frequency fo and the current command A 0 for the fundamental magnetic rotating field in the stator 21 derived from the selected map.

Ferner wird die Drehzahlsteuerung dadurch durchgeführt, dass als Drehzahlen die Drehzahl des Rotors auf der Außenradseite verwendet wird, dessen Drehmoment gering ist und unstabil wird.Further, the speed control is performed by using, as the rotational speeds, the rotational speed of the rotor on the outer wheel side, the torque of which is low and becomes unstable.

Dies verbessert die Stabilität des Fahrzeugs während einer Kurvenfahrt, im Vergleich zu, wenn die Drehzahlsteuerung aufgrund der Drehzahl des Rotors auf der Innenradseite durchgeführt wird.This improves the stability of the vehicle during cornering, as compared to when the speed control is performed due to the rotational speed of the rotor on the Innenradseite.

Ferner sind der erste Rotor 22 und der zweite Rotor 23 derart angeordnet, dass der Stator 21 zwischen ihnen liegt, aber mit einem Abstand zu den entsprechenden axialen Endflächen des Stators 21.Further, the first rotor 22 and the second rotor 23 arranged such that the stator 21 between them but at a distance from the corresponding axial end faces of the stator 21 ,

Dadurch wird eine elektrische Induktionsmaschine mit einer Differenzialfunktion kostensparend ausgeführt, ohne dass die Anzahl von Komponenten erhöht wird, da es nicht notwendig ist, ein Differenzialgetriebe und einen Stator und einen Wechselrichter für jeden der zwei Rotoren bereitzustellen. Dies führt zu einer Verringerung des Gewichts des Fahrzeugs und einer Reduzierung der Herstellungskosten des Motors 2 und des Wechselrichters 3.Thereby, an electric induction machine with a differential function is performed cost-effectively without increasing the number of components, since it is not necessary to provide a differential gear and a stator and an inverter for each of the two rotors. This leads to a reduction in the weight of the vehicle and a reduction in the manufacturing cost of the engine 2 and the inverter 3 ,

Obwohl die Offenbarung die vorliegende Ausführungsform betrifft, aber nicht darauf beschränkt ist, ist offensichtlich, dass der Fachmann Änderungen vornehmen könnte, ohne vom Grundsatz der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Alle möglichen Modifikationen und Äquivalente sind als durch die beigefügten Ansprüche bedeckt zu betrachten.Although the disclosure is directed to, but not limited to, the present embodiment, it will be obvious that those skilled in the art could make changes without departing from the spirit of the present invention. All possible modifications and equivalents are to be considered covered by the appended claims.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Fahrzeugvehicle
22
Motor (oder Induktionsmaschine)Motor (or induction machine)
33
Wechselrichterinverter
55
Elektronische Steuereinheit (ECU) (oder Steuereinheit)Electronic control unit (ECU) (or control unit)
2121
Statorstator
2222
Erster RotorFirst rotor
2323
Zweiter RotorSecond rotor
7676
Radgeschwindigkeitssensor für das linke AntriebsradWheel speed sensor for the left drive wheel
7777
Radgeschwindigkeitssensor für das rechte AntriebsradWheel speed sensor for the right drive wheel
211211
Statorkernstator core
212212
Ankerspulearmature coil
213213
Statorzähnestator teeth
221221
Rotorkernrotor core
222222
Stromschieneconductor rail
223223
Rotorzähnerotor teeth
231231
Rotorkernrotor core
232232
Stromschieneconductor rail

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • JP 2827502 B2 [0002, 0006, 0007]JP 2827502 B2 [0002, 0006, 0007]

Claims (4)

Steuersystem für eine Induktionsmaschine, die zwei Rotoren umfasst, die in der Lage sind mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten zu drehen, wobei das Steuersystem Folgendes umfasst: eine Steuereinheit, wobei die Steuereinheit Zieldrehmomente für die zwei entsprechenden Rotoren, auf der Grundlage einer Drehmomentverteilung zwischen den zwei Rotoren und eines von der Induktionsmaschine zu erzeugenden Gesamtdrehmoments berechnet; und die Steuereinheit als Frequenz der Synchrondrehzahl der Induktionsmaschine, auf der Grundlage der Zieldrehmomente und der Drehzahlen der entsprechenden zwei Rotoren, eine gemeinsame Antriebsfrequenz der zwei Rotoren auswählt.A control system for an induction machine comprising two rotors capable of rotating at different speeds, the control system comprising: a control unit, wherein the control unit calculates target torques for the two respective rotors based on a torque distribution between the two rotors and a total torque to be generated by the induction machine; and the control unit selects a common drive frequency of the two rotors as a frequency of the synchronous speed of the induction machine, based on the target torques and the speeds of the corresponding two rotors. Steuersystem nach Anspruch 1, wobei die Auswahl der Antriebsfrequenz Folgendes umfasst: die Auswahl eines Kennfelds unter einer Vielzahl von Kennfeldern, die jeweils das Verhältnis zwischen dem Drehmoment und der Drehzahl der zwei Rotoren darstellen, das den Zieldrehmomenten der entsprechenden zwei Rotoren und den Drehzahlen der entsprechenden Rotoren entspricht; und die Ableitung der Antriebsfrequenz vom ausgewählten Kennfeld.Control system after Claim 1 wherein the selection of the drive frequency comprises: selecting a map among a plurality of maps respectively representing the relationship between the torque and the rotational speed of the two rotors corresponding to the target torques of the respective two rotors and the rotational speeds of the respective rotors; and the derivative of the drive frequency from the selected map. Elektrisches Fahrzeug, umfassend eine Induktionsmaschine, die zwei Rotoren umfasst, die in der Lage sind, mit verschiedenen Drehzahlen zu drehen, sowie ein Steuersystem für die Induktionsmaschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die zwei Rotoren als entsprechende Antriebsquellen des linken und rechten Antriebsrads verwendet werden; die Drehmomentverteilung zwischen den zwei Rotoren eine während einer Kurvenfahrt angeforderte Drehmomentverteilung ist; das Gesamtdrehmoment ein vom elektrischen Fahrzeug angefordertes Drehmoment ist; und die Steuereinheit eine Steuerung der Induktionsmaschine aufgrund der Drehzahl eines äußeren der linken und rechten Antriebsräder während der Kurvenfahrt durchführt.An electric vehicle comprising an induction machine comprising two rotors capable of rotating at different speeds, and a control system for the induction machine according to any one of Claims 1 or 2 wherein the two rotors are used as respective drive sources of the left and right drive wheels; the torque distribution between the two rotors is a torque distribution requested during cornering; the total torque is a torque requested by the electric vehicle; and the control unit performs control of the induction machine based on the rotational speed of an outer one of the left and right drive wheels during cornering. Elektrisches Fahrzeug nach Anspruch 3, wobei die Induktionsmaschine eine Axialspalt-Induktionsmaschine ist, in der die zwei Rotoren den entsprechenden axialen Endflächen des Stators gegenüberliegen. der Stator zwischen den zwei Rotoren liegt.Electric vehicle after Claim 3 wherein the induction machine is an axial gap induction machine in which the two rotors face the respective axial end surfaces of the stator. the stator lies between the two rotors.
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