特許 7340690 電気的な機械を運転するためのコントロールユニット、電気的な機械および方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-08-30

(45)【発行日】2023-09-07

(54)【発明の名称】電気的な機械を運転するためのコントロールユニット、電気的な機械および方法

(51)【国際特許分類】

   H02P 23/16 20160101AFI20230831BHJP

【ＦＩ】

H02P23/16

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2022509698

(86)(22)【出願日】2020-07-01

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-10-17

(86)【国際出願番号】 EP2020068508

(87)【国際公開番号】W WO2021032349

(87)【国際公開日】2021-02-25

【審査請求日】2022-02-15

(31)【優先権主張番号】102019212493.3

(32)【優先日】2019-08-21

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】591245473

【氏名又は名称】ロベルト・ボッシュ・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング

【氏名又は名称原語表記】ＲＯＢＥＲＴ ＢＯＳＣＨ ＧＭＢＨ

(74)【代理人】

【識別番号】100177839

【弁理士】

【氏名又は名称】大場 玲児

(74)【代理人】

【識別番号】100172340

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 始

(74)【代理人】

【識別番号】100182626

【弁理士】

【氏名又は名称】八島 剛

(72)【発明者】

【氏名】エムデ，クリストフ

(72)【発明者】

【氏名】シュミットレイン，アンドレアス

【審査官】柏崎 翔

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－７３４２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－３４８８７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平８－１６８２８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－４６０００（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｐ ２３／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電気的な機械を運転するためのコントロールユニットであって、前記機械（１）が、回転子（２）、固定子（４）およびパワーエレクトロニクス（７）を有しており、前記回転子（２）が、ハウジング内に回転可能に軸受けされた軸（３）に相対回動不能に配置されており、前記固定子（４）がハウジングに固定的に配置されていて、少なくとも３つの相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）を備えた固定子巻線（５）を有しており、前記パワーエレクトロニクス（７）が複数のスイッチ素子を有していて、これらのスイッチ素子によって前記相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）が電気エネルギアキュムレータ（６）に電気的に接続されている／接続可能であって、前記コントロールユニット（８）が、第１のコンピュータユニット（１０）と第２のコンピュータユニット（１１）とを有していて、これらのコンピュータユニット（１０，１１）を用いて前記スイッチ素子を制御するための制御信号を決定するために構成されている形式のものにおいて、
前記第１のコンピュータユニット（１０）が、前記回転子（２）のための目標回転数（ＲＰＭＳｏｌｌ）および前記回転子（２）の実際回転数に依存して、前記相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）のための目標電圧ベクトルの量｜Ｕ｜を決定するために構成されており、前記第２のコンピュータユニット（１１）が、前記第１のコンピュータユニット（１０）に通信技術的に接続されていて、前記目標電圧ベクトルの量｜Ｕ｜および前記回転子（２）の実際回転角度（φＩｓｔ）に依存して、前記制御信号を決定するために構成されており、
前記コントロールユニット（８）がマイクロコントローラ（８）として構成されており、
前記第１のコンピュータユニット（１０）が前記マイクロコントローラ（８）のメインコンピュータユニット（１０）であり、
前記第１のコンピュータユニット（１０）が第１のサイクルタイムを有していて、前記第２のコンピュータユニット（１１）が第２のサイクルタイムを有しており、前記第２のサイクルタイムが前記第１のサイクルタイムよりも短いことを特徴とする、電気的な機械を運転するためのコントロールユニット。

【請求項2】

前記第２のコンピュータユニット（１１）が、前記マイクロコントローラ（８）のサブコンピュータユニット（１１）、特にタイマー（１１）であることを特徴とする、請求項１記載のコントロールユニット。

【請求項3】

前記電気的な機械（１）の特に回転角度センサ（９）と通信技術的に接続されている／接続可能である装置（１６）が設けられており、前記第２のコンピュータユニット（１１）が、前記装置（１６）によって受信されたデータに依存して前記実際回転角度（φＩｓｔ）を算出するために構成されていることを特徴とする、請求項１または２記載のコントロールユニット。

【請求項4】

前記第１のコンピュータユニット（１０）が、少なくとも１つの許容可能な最大相電流（ＩＭａｘ）を決定し、かつ決定された前記最大相電流（ＩＭａｘ）を前記第２のコンピュータユニット（１１）にプリセットするために構成されており、前記第２のコンピュータユニット（１１）が、前記制御信号を前記最大相電流（ＩＭａｘ）に依存して決定するために構成されていることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項記載のコントロールユニット。

【請求項5】

前記第１のコンピュータユニット（１０）が、少なくとも１つの目標整流角度（φＯｆｆｓｅｔ）を決定し、かつ前記第２のコンピュータユニット（１１）に前記決定された目標整流角度（φＯｆｆｓｅｔ）をプリセットするために構成されており、前記第２のコンピュータユニット（１１）が、前記制御信号を前記目標整流角度（φＯｆｆｓｅｔ）に依存して決定するために構成されていることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項記載のコントロールユニット。

【請求項6】

回転子（２）と固定子（４）とパワーエレクトロニクス（７）とを備えた電気的な機械（１）であって、前記回転子（２）が、ハウジング内に回転可能に軸受けされた軸（３）に相対回動不能に配置されており、前記固定子（４）がハウジングに固定的に配置されていて、少なくとも３つの相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）を備えた固定子巻線（５）を有しており、前記パワーエレクトロニクス（７）が複数のスイッチ素子を有していて、これらのスイッチ素子によって前記相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）が電気エネルギアキュムレータ（６）に電気的に接続されている／接続可能である形式のものにおいて、
請求項１から５までのいずれか１項記載のコントロールユニット（８）が設けられていることを特徴とする、電気的な機械（１）。

【請求項7】

前記回転子（２）の前記実際回転角度（φＩｓｔ）を監視するための回転角度センサ（９）が設けられていることを特徴とする、請求項６記載の電気的な機械。

【請求項8】

回転子（２）と固定子（４）とパワーエレクトロニクス（７）とコントロールユニット（８）とを備えた電気的な機械（１）を運転するための方法であって、前記回転子（２）が、ハウジング内に回転可能に軸受けされた軸（３）に相対回動不能に配置されており、前記固定子（４）がハウジングに固定的に配置されていて、少なくとも３つの相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）を備えた固定子巻線（５）を有しており、前記パワーエレクトロニクス（７）が複数のスイッチ素子を有しており、これらのスイッチ素子を制御するための制御信号が前記コントロールユニット（８）によって決定され、前記スイッチ素子は、前記制御信号に依存して、前記相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）を前記スイッチ素子によって選択的に、電気エネルギアキュムレータ（６）に電気的に接続するかまたは前記電気エネルギアキュムレータ（６）から電気的に分離する方法において、
前記回転子（２）のための目標回転数（ＲＰＭＳｏｌｌ）および前記回転子（２）の実際回転数に依存して、前記相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）のための目標電圧ベクトルの量（｜Ｕ｜）を、前記コントロールユニット（８）の第１のコンピュータユニット（１０）によって決定し、前記目標電圧ベクトルの前記量（｜Ｕ｜）および前記回転子（２）の実際回転角度（φＩｓｔ）に依存して、前記制御信号を、前記第１のコンピュータユニット（１０）に通信技術的に接続された、前記コントロールユニット（８）の第２のコンピュータユニット（１１）によって決定し、
前記コントロールユニット（８）がマイクロコントローラ（８）として構成されており、
前記第１のコンピュータユニット（１０）が前記マイクロコントローラ（８）のメインコンピュータユニット（１０）であり、
前記第１のコンピュータユニット（１０）が第１のサイクルタイムを有していて、前記第２のコンピュータユニット（１１）が第２のサイクルタイムを有しており、前記第２のサイクルタイムが前記第１のサイクルタイムよりも短い、ことを特徴とする、電気的な機械（１）を運転するための方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電気的な機械を運転するためのコントロールユニットであって、この電気的な機械が、回転子、固定子およびパワーエレクトロニクスを有しており、回転子が、ハウジング内に回転可能に軸受けされた軸に相対回動不能に配置されており、固定子がハウジングに固定的に配置されていて、少なくとも３つの相を備えた固定子巻線を有しており、パワーエレクトロニクスが複数のスイッチ素子を有していて、これらのスイッチ素子によって相が電気エネルギアキュムレータに電気的に接続されている／接続可能であって、コントロールユニットが、第１のコンピュータユニットと第２のコンピュータユニットとを有していて、コンピュータユニットを用いてスイッチ素子を制御するためのコントロールユニットを決定するために構成されている形式のものに関する。

【0002】

本発明はさらに、このような形式のコントロールユニットを有する電気的な機械に関する。

【0003】

さらに本発明は、このような形式のコントロールユニットを用いて電気的な機械を運転するための方法に関する。

【背景技術】

【0004】

電気的な機械は、一般的に回転子および固定子を有している。回転子は、ハウジング内に回転可能に軸受けされた軸に相対回動不能に配置されている。固定子はハウジングに固定的に配置されており、従って回転子と固定子とは互いに回転可能である。大抵の場合、固定子は、少なくとも３つの相を備えた固定子巻線を有している。この場合、これらの相は、相への適切な通電によって回転子が駆動可能であるかまたは回転可能であるように、回転子のまわりに分配して配置されている。相への適切な通電を保証するために、複数のスイッチ素子を備えたパワーエレクトロニクスが設けられている。パワーエレクトロニクスまたはスイッチ素子によって、相は電気エネルギアキュムレータに電気的に接続されているかまたはエネルギアキュムレータから電気的に分離されている。

【0005】

電気的な機械を運転するために、従来技術によれば、第１のコンピュータユニットと第２のコンピュータユニットとを有するコントロールユニットが公知であって、この場合、コントロールユニットは、コンピュータユニットを用いてスイッチ素子を制御するための制御信号を決定するために構成されている。この場合、公知のコントロールユニットによれば、一般的な形式で第１のコンピュータユニットは、回転子のための目標回転数、回転子の実際回転数および回転子の実際回転角度に依存して、個別の相のための目標相電圧を決定するために構成されている。第２のコンピュータユニットは、決定された目標相電圧に依存して、スイッチ素子を制御するための制御信号を決定するために構成されている。制御信号に依存してスイッチ素子を制御することによって、相は所望の目標相電圧で負荷される。このために、例えばパワーエレクトロニクスのスイッチ素子がパルス幅変調されて接続される。

【発明の概要】

【発明の効果】

【0006】

請求項１の特徴を有する本発明によるコントロールユニットは、制御信号を決定するために第１のコンピュータユニットにおいて必要とされる計算能力を、公知のコントロールユニットと比較して低下させることができるという利点を有している。本発明によれば、このために、第１のコンピュータユニットが、回転子のための目標回転数および回転子の実際回転数に依存して、相のための目標電圧ベクトルの量を決定するために構成されており、第２のコンピュータユニットが、目標電圧ベクトルの量および回転子の回転角度に依存して、制御信号を決定するために構成されている。このために本発明によれば、第２のコンピュータユニットは第１のコンピュータユニットと通信技術的に接続されているので、第１のコンピュータユニットは第２のコンピュータユニットに目標電圧ベクトルの量を供給することができる。この場合、目標回転数とは、制御信号に依存してスイッチ素子の制御によって得られるべき、プリセットされた回転数であると解釈されてよい。目標電圧ベクトルは、目標相電圧に対応する電圧ベクトルである。例えば目標相電圧は、目標電圧ベクトルによって、回転子と一緒に回転する座標または固定子に固定された座標に記述される。この場合、第１のコンピュータユニットによって、目標電圧ベクトルの量だけが決定される。好適な形式で、第２のコンピュータユニットは、目標電圧ベクトルの配向および／または個別の目標相電圧を算出するために構成されている。この場合、制御信号は好適には、パワーエレクトロニクスの制御時に、制御信号に依存して正弦波形の変化を有するそれぞれ１つの電気的な実際相電圧を各相に印加するように決定される。

【0007】

好適な実施例によれば、コントロールユニットは、マイクロコントローラとして構成されている。つまり、コントロールユニットは、電気的な構成部品、すなわち第１のコンピュータユニットも第２のコンピュータユニットも有するマイクロコントローラである。この場合、コンピュータユニットは、特にマイクロコントローラの同一のプリント配線板上に配置されている。マイクロコントローラとしてのコントロールユニットの構成により、コントロールユニットは取り付けスペースを節約して構成されている。

【0008】

好適な形式で、第１のコンピュータユニットは、マイクロコントローラのメインコンピュータユニットである。第１のコンピュータユニットがメインコンピュータユニットであることによって、制御信号を決定するために、マイクロコントローラのメインコンピュータユニットの、低下された計算能力を必要とするだけである。従って、メインコンピュータユニットは、さもなければメインコンピュータユニットによって実行しようとする計算プロセスのために、なお十分な計算能力を有している。

【0009】

好適な形式で、第２のコンピュータユニットは、マイクロコントローラのサブコンピュータユニットである。このような形式のサブコンピュータユニットは通常は、周辺ユニットとしていずれにしてもマイクロコントローラ内に既に含まれている。従って、追加しなければ設けられていない、制御信号を決定するためのコンピュータユニットは、必要ない。好適な形式で、サブコンピュータユニットは、マイクロコントローラのタイマーである。タイマーは特に短いサイクルタイムを有しているので、制御信号間で短い時間間隔を保って時間的に連続する制御信号が決定可能である。これにより、電気的な機械の精確な閉ループ制御がコントロールユニットによって可能である。

【0010】

好適な実施例によれば、第１のコンピュータユニットが第１のサイクルタイムを有していて、第２のコンピュータユニットが第２のサイクルタイムを有しており、この場合、第２のサイクルタイムが第１のサイクルタイムよりも短い。時間的に連続する制御信号を決定する際に、制御信号間の特に短い時間間隔が有利である。時間的に連続する目標電圧ベクトルの量を算出する際に、このような短い時間間隔は必要ない。従って、より短い第２のサイクルタイムを有する第２のコンピュータユニット、およびより長い第１のサイクルタイムを有する第１のコンピュータユニットを設ければ、特に好適である。特に、第１のコンピュータユニットは、低速の第１の制御器または回転数制御器を形成し、第２のコンピュータユニットは、第１の制御器と比較して高速の制御器を形成する。第１のコンピュータユニットは、例えば概ね１ｍｓのサイクルタイムを有している。第２のコンピュータユニットは、例えば概ね５０μｓのサイクルタイムを有している。

【0011】

好適な実施例によれば、コントロールユニットが１つの装置を有しており、この場合、第２のコンピュータユニットは、この装置によって受信されたデータに依存して回転子の実際回転角度を算出するために構成されている。実際回転角度は第２のコンピュータユニットによって制御信号を決定するために必要とされているので、第２のコンピュータユニットは、特に第２のコンピュータユニットの短いサイクルタイムに基づいて回転角度を算出するために特に適している。この装置は特に電気的な機械の回転角度センサと通信技術的に接続されている／接続可能であるので、回転角度センサによって検出されたデータは装置に供給可能である。

【0012】

好適な実施例によれば、第１のコンピュータユニットが、少なくとも１つの許容可能な最大相電流を決定し、かつこの決定された最大相電流を第２のコンピュータユニットにプリセットするために構成されており、この場合、第２のコンピュータユニットが、制御信号を最大相電流に依存して決定するために構成されている。この場合、最大相電流とは、複数の相を通って流れる電流の最大許容可能な値であると解釈されてよい。最大相電流をプリセットすることによって、回転子の実際回転数の特に滑らかな変化が得られる。

【0013】

好適な実施例によれば、第１のコンピュータユニットが、少なくとも１つの目標整流角度を決定し、この決定された目標整流角度を第２のコンピュータユニットにプリセットするために構成されており、第２のコンピュータユニットが、制御信号を目標整流角度に依存して決定するために構成されている。この場合、目標整流角度とは、複数の相を予め整流するためにプリセットされる角度であると解釈されてよい。所望の予整流または目標整流角度は、通常は回転数に依存してプリセットされる。目標電圧ベクトルの量を決定するための第１のコンピュータユニットの目標回転数および実際回転数はいずれにしても既知であるので、第１のコンピュータユニットは、目標整流角度を決定するために特に適している。

【0014】

本発明による電気的な機械は、回転子と固定子とパワーエレクトロニクスとを有しており、この場合、回転子は、ハウジング内に回転可能に軸受けされた軸に相対回動不能に配置されており、固定子は、ハウジングに固定的に配置されていて、少なくとも３つの相を備えた固定子巻線を有しており、パワーエレクトロニクスが複数のスイッチ素子を有していて、これらのスイッチ素子によって相が電気エネルギアキュムレータに電気的に接続されている／接続可能であって、本発明によるコントロールユニットによって請求項９の特徴を備えていることを特徴としている。このことから、既に前述した利点も得られる。その他の好適な特徴および特徴の組み合わせは、前記説明および請求項から得られる。

【0015】

好適な実施例によれば、この機械は、回転子の実際回転角度を監視するための回転角度センサを有している。好適な形式で、回転角度センサは、回転子と共に回転する測定値発信器、特に磁界発生器と、ハウジングに固定された受信器、特に磁界感知素子とを有している。

【0016】

回転子と固定子とパワーエレクトロニクスとコントロールユニットとを備えた電気的な機械を運転するための本発明による方法であって、回転子が、ハウジング内に回転可能に軸受けされた軸に相対回動不能に配置されており、固定子がハウジングに固定的に配置されていて、少なくとも３つの相を備えた固定子巻線を有しており、パワーエレクトロニクスが複数のスイッチ素子を有しており、スイッチ素子を制御するための制御信号がコントロールユニットによって決定され、スイッチ素子が制御信号に依存して、複数の相がスイッチ素子によって選択的に電気エネルギアキュムレータに電気的に接続されるかまたは電気エネルギアキュムレータから電気的に分離されるようになっている、方法は、請求項１１の特徴に従って、回転子のための目標回転数および回転子の実際回転数に依存して、複数の相のための目標電圧ベクトルの量をコントロールユニットの第１のコンピュータユニットによって決定し、目標電圧ベクトルの量および回転子の実際回転角度に依存して制御信号を、第１のコンピュータユニットに通信技術的に接続された、コントロールユニットの第２のコンピュータユニットによって決定することを特徴としている。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】コントロールユニットを有する電気的な機械を示す図である。

【図2】コントロールユニットの概略的な詳細図である。

【図3】電気的な機械を運転するための方法を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下に、図面を用いて本発明を詳しく説明する。

【0019】

図１は、電気的な機械１の概略図を示す。この機械１はここでは電気的に整流された機械１である。この機械１は回転子２を有しており、この回転子２はここでは永久磁石である。回転子２は回転子軸３に配置されており、この回転子軸３は、機械１の図示していないハウジング内に軸受けされている。この機械１は、さらに固定子巻線５を備えた固定子４を有している。固定子巻線５は、図１に図示された実施例によれば、３つの相Ｕ，ＶおよびＷを有している。相Ｕ，ＶおよびＷは、回転子２が相Ｕ，ＶおよびＷの適切な通電によって駆動可能または回転可能であるように、回転子２の周囲に分配して配置されている。

【0020】

機械１に、電気エネルギアキュムレータ６が対応配設されている。エネルギアキュムレータ６は、機械１のパワーエレクトロニクス７を用いて、相Ｕ，ＶおよびＷに電気的に接続されている／接続可能である。このために、パワーエレクトロニクス７は、例えば相Ｕ，ＶおよびＷの数に相当する数のハーフブリッジを有しており、この場合、各ハーフブリッジはそれぞれ２つの半導体スイッチを有していて、各相Ｕ，ＶおよびＷは、それぞれ１つの別のハーフブリッジによってエネルギアキュムレータ６に接続されている／接続可能である。

【0021】

機械１はさらに、回転子２の実際回転角度φ_Ｉｓｔを監視するために回転角度センサ９を有している。回転角度センサ９は、例えば測定値発信器としての磁界発生器と、受信器としての磁界感知素子とを有している。

【0022】

さらに、電気的な機械１は電流測定装置１７を有しており、この電流測定装置１７は、相Ｕ，ＶおよびＷを通って流れる電気的な実際相電流Ｉ_Ｓｕｍを検出するために構成されている。ここでは、電流測定装置１７はパワーエレクトロニクス７と電気的に接続されていて、パワーエレクトロニクス７の領域内の実際相電流Ｉ_Ｓｕｍを検出するために構成されている。

【0023】

また、機械１はコントロールユニット８を有しており、このコントロールユニット８は、パワーエレクトロニクス７のスイッチ素子を制御するための制御信号を決定し、かつこの制御信号に依存してパワーエレクトロニクス７を制御するために構成されている。コントロールユニット８は、通信技術的に回転角度センサ９と接続されているので、コントロールユニット８に、回転角度センサ９によって検出された、制御信号を算出するためのデータが供給可能である。コントロールユニット８はさらに、電流測定装置１７と通信技術的に接続されているので、コントロールユニット８に検出された実際相電流Ｉ_Ｓｕｍが供給可能である。

【0024】

図２は、コントロールユニット８の概略的な詳細図を示す。コントロールユニット８はマイクロコントローラ８である。マイクロコントローラ８は、マイクロコントローラ８のメインコンピュータユニット１０である第１のコンピュータユニット１０と、マイクロコントローラ８のタイマー１１またはサブコンピュータユニット１１である第２のコンピュータユニット１１とを有している。この場合、コンピュータユニット１０と１１とは、そのサイクルタイムに関して相異している。第１のコンピュータユニット１０は、第２のコンピュータユニット１１の第２のサイクルタイムよりも長い第１のサイクルタイムを有している。

【0025】

この場合、第１のコンピュータユニット１０は、回転子２のための目標回転数ＲＰＭ_Ｓｏｌｌおよび回転子２の実際回転数に依存して、相Ｕ，ＶおよびＷのための目標電圧ベクトルの量｜Ｕ｜を決定するために構成されている。第２のコンピュータユニット１１は、第１のコンピュータユニット１０に通信技術的に接続されていて、目標電圧ベクトルの特定された量｜Ｕ｜および回転子２の実際回転角度φ_Ｉｓｔに依存して制御信号を決定するために構成されている。

【0026】

このために、第１のコンピュータユニット１０は、量算出ユニット１２、整流角度プリセットユニット１３および最大電流プリセットユニット１４を有している。第２のコンピュータユニット１１は、制御信号決定ユニット１５と、回転子角度算出ユニット１６である装置１６とを有している。

【0027】

コントロールユニット８は、回転子角度算出ユニット１６によって回転角度センサ９と通信技術的に接続されている。回転子角度算出ユニット１６は、回転角度センサ９によって検出されたデータに依存して回転子２の実際回転角度φ_Ｉｓｔを算出するために構成されている。また、回転子角度算出ユニット１６は、制御信号決定ユニット１５および量算出ユニット１２に実際回転角度φ_Ｉｓｔを供給するために、これらのユニット１５および１２と通信技術的に接続されている。

【0028】

コントロールユニット８は、制御信号決定ユニット１５によって通信技術的に電流測定装置１７に接続されているので、この電流測定装置１７によって検出された、制御信号決定ユニット１５の実際相電流Ｉ_Ｓｕｍが供給可能である。

【0029】

量算出ユニット１２は、実際回転角度φ_Ｉｓｔに依存して、または実際回転角度φ_Ｉｓｔの変化に依存して、回転子２の実際回転数を算出するために構成されている。さらに、量算出ユニット１２は、回転子２のための目標回転数ＲＰＭ_Ｓｏｌｌを受信するために構成されている。このために、量算出ユニット１２は、図示していない別のコントロールユニットに通信技術的に接続されている。量算出ユニット１２は、目標回転数ＲＰＭ_Ｓｏｌｌおよび実際回転数に依存して、目標電圧ベクトルの量｜Ｕ｜を決定するために構成されている。出力側で、量算出ユニット１２は、整流角度プリセットユニット１３、最大電流プリセットユニット１４および制御信号決定ユニット１５に、特定された量｜Ｕ｜を供給するために、これらのユニット１３，１４および１５と通信技術的に接続されている。

【0030】

整流角度プリセットユニット１３は、制御信号決定ユニット１５と通信技術的に接続されているので、整流角度プリセットユニット１３の実際相電流Ｉ_Ｓｕｍは制御信号決定ユニット１５によって供給可能である。整流角度プリセットユニット１３は、受信した量｜Ｕ｜および受信した実際相電流Ｉ_Ｓｕｍに依存して目標整流角度φ_{Ｏｆｆｓｅｔ}を算出し、かつ制御信号決定ユニット１５の目標整流角度φ_{Ｏｆｆｓｅｔ}を供給するために構成されている。

【0031】

最大電流プリセットユニット１４は、受信した量｜Ｕ｜に依存して許容可能な電気的な最大相電流Ｉ_Ｍａｘを決定し、かつ制御信号決定ユニット１５に許容可能な最大相電流Ｉ_Ｍａｘを供給するために構成されている。

【0032】

最後に制御信号決定ユニット１５は、量｜Ｕ｜、目標整流角度φ_{Ｏｆｆｓｅｔ}、許容可能な最大相電流Ｉ_Ｍａｘ、実際回転角度φ_Ｉｓｔおよび実際相電流Ｉ_Ｓｕｍに依存して、パワーエレクトロニクス７のスイッチ素子のための制御信号を決定するために構成されている。

【0033】

以下に図３に関連して、コントロールユニット８により電気的な機械１を運転するための好適な方法について、フローチャートを用いて説明する。

【0034】

第１のステップＳ１で、回転角度センサ９は回転子２の実際回転角度φ_Ｉｓｔを監視する。

【0035】

第２のステップＳ２で、第２のコンピュータユニット１１は、回転角度センサ９によって検出されたデータに依存して、回転子２の実際回転角度φ_Ｉｓｔを算出する。さらに、算出された実際回転角度φ_Ｉｓｔは、ステップＳ２で第１のコンピュータユニット１０に供給される。

【0036】

第３のステップＳ３で、第１のコンピュータユニット１０は実際回転角度φ_Ｉｓｔに依存して回転子２の実際回転数を算出する。選択的に、ステップＳ３は好適な形式で省かれる。この場合、実際回転数は好適な形式で第２のコンピュータユニット１１によって既にステップＳ２で算出され、第２のコンピュータユニット１１によって算出された実際回転数が第１のコンピュータユニット１０に供給される。

【0037】

ステップＳ４で、第１のコンピュータユニット１０は、回転子２のための目標回転数ＲＰＭ_Ｓｏｌｌおよび回転子２の実際回転数に依存して、目標電圧ベクトルの量｜Ｕ｜を決定する。さらに、決定された量｜Ｕ｜は、ステップＳ４で第２のコンピュータユニット１１に供給される。

【0038】

ステップＳ５で、第２のコンピュータユニット１１は、量｜Ｕ｜および実際回転角度φ_Ｉｓｔに依存して、パワーエレクトロニクス７のスイッチ素子を制御するための制御信号を決定する。

【0039】

最後にステップＳ６で、パワーエレクトロニクス７のスイッチ素子は、決定された制御信号に依存して制御されるので、相Ｕ，ＶおよびＷは、スイッチ素子によって電気エネルギアキュムレータ６と電気的に接続されるかまたは電気エネルギアキュムレータ６から電気的に分離される。

【0040】

好適な形式で、ステップＳ１乃至Ｓ６は連続的に実施される。その結果から、コントロールユニット８によって相Ｕ，ＶおよびＷの通電の好適な閉ループ制御が得られる。第１のコンピュータユニット１０は、第２のコンピュータユニット１１と比較して、より長いサイクルタイムを有しているので、時間的にすぐに連続して決定される目標電圧ベクトルの量｜Ｕ｜の間の時間間隔は、時間的にすぐに連続して決定される、パワーエレクトロニクス７のための制御信号の間の時間間隔よりも大きい。

【符号の説明】

【0041】

１ 電気的な機械
２ 回転子
３ 回転子軸
４ 固定子
５ 固定子巻線
６ 電気エネルギアキュムレータ
７ パワーエレクトロニクス
８ コントロールユニット、マイクロコントローラ
９ 回転角度センサ
１０ 第１のコンピュータユニット、メインコンピュータユニット
１１ 第２のコンピュータユニット、サブコンピュータユニット、タイマー
１２ 量算出ユニット
１３ 整流角度プリセットユニット
１４ 最大電流プリセットユニット
１５ 制御信号決定ユニット
１６ 回転子角度算出ユニット、装置
１７ 電流測定装置
Ｕ，Ｖ，Ｗ 相
φ_Ｉｓｔ 実際回転角度
Ｉ_Ｓｕｍ 実際相電流
ＲＰＭ_Ｓｏｌｌ 目標回転数
｜Ｕ｜ 目標電圧ベクトルの量
φ_{Ｏｆｆｓｅｔ} 目標整流角度
ＲＰＭ_Ｓｏｌｌ 回転子２のための目標回転数

【図1】

【図2】

【図3】