具有电机和两个车载电网子系统的车辆的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种具有N相电机的车辆，所述车辆具有第一车载电网子系统和具有 第二车载电网子系统，其中，所述电机包括转子和定子系统，第一车载电网子系统包括逆变 器，定子系统配设于逆变器，并且能电机根据磁场定向调节原理利用逆变器调节器运行。
【背景技术】
[0002] 通常在车辆中，车载能量系统为作为电能消耗器的组件提供14伏额定电压水平。 次级12伏蓄能器和14伏发电机按照在车辆中提供2~3kW的电功率来设计，该次级12伏 蓄能器在车载电网中根据运行情况承担能量源的功能或能量接收器（Energiesenke)的功 能。
[0003] 特别是当具有提高的功率需求的多个消耗器集成到车辆的车载电网中时，车载电 网可以具有两个车载电网子系统。于是直流调节器在所述两个车载电网子系统之间传送电 功率。在具有电气化传动系的车辆中也能电动机式地运行的电机如每个车载电网子系统的 至少一个蓄能器那样具有作为车辆中的电能源或电能接收器的功能。这样的车载电网子系 统拓扑例如在文献DE 102 44 229 Al中示出。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于，描述一种改进的、具有多相电机的车辆，所述车辆具有第一车 载电网子系统和具有第二车载电网子系统，其中，所述电机包括转子和定子系统，所述第一 车载电网子系统包括逆变器，定子系统配设于逆变器，并且电机能根据磁场定向调节原理 利用逆变器调节器运行。
[0005] 通过根据权利要求1的车辆达到该目的。由从属权利要求得出本发明的有利的实 施形式和进一步扩展方案。
[0006] 根据本发明，定子系统以星形连接实施，星形接点与第二车载电网子系统连接或 者能通过星形接点开关与第二车载电网子系统连接，并且逆变器调节器包括电流调节器和 星形接点调节器。
[0007] 这意味着，电机的星形接点可以通过星形接点开关与第二车载电网子系统的电位 连接或者持续地相连接。因此，能实现经过星形接点的电流，所述电流被称为星形接点电 流。如果电机通过星形接点开关与第二车载电网子系统连接，那么星形接点电流作为附加 的自由度被引入到电机中。通过如下方式扩展电机的调节原理，即，调节电机并且具有用于 定子系统的电流调节器的逆变器调节器补充有星形接点调节器。通过该星形接点调节器可 调节经过星形接点的电流。第二车载电网子系统例如可以通过电消耗器或者备选地或补充 地通过电机的星形连接或三角连接中的其他的定子系统构成。此外，中间电路电容器可以 配设于逆变器。
[0008] 根据本发明的一种优选的实施方式，定子系统的N个相电流中能测量至少N-I个 相电流，所测量的相电流通过扩展的克拉克一帕克变换能变换为如下的电流矢量，所述电 流矢量具有形成磁通量的分量、形成磁矩的分流、零电流分量的磁磁场定向的电流矢量，其 中，星形接点电流是零电流分量的三倍。
[0009] 持续的电连接理解为：未断开的并不可断开的电流通路。这例如意味着二极管可 以被引入到电流通路中。
[0010] 因此，电机能根据本领域技术人员对电机已知的磁场定向调节原理来调节。根据 该原理，例如在三相电机中，定子系统的两个相电流被测量并且通过二维克拉克一帕克变 换被变换为两个转子不变的电流值。所述两个转子不变的电流值称作形成磁通量的电流分 量和形成磁矩的电流分量。通过控制单元例如通过控制器进行变换。
[0011] 根据一种优选的实施方式，测量两个相电流以及星形接点电流或者可选地测量三 个相电流。
[0012] 在测量三个相电流时，将所述三个相电流提供给扩展的三维克拉克一帕克变换， 该扩展的三维克拉克一帕克变换以灵巧的方式修改对于本领域技术人员已知的二维克拉 克一帕克变换。除了形成磁通量的电流分量和形成磁矩的电流分量以外，得到零电流分量 作为另外的分量。该电流零分量是星形接点电流的三分之一、即经过电机的星形接点的通 过电流的三分之一。
[0013] 通常地，即在任意多相电机中，总共设有数量至少等于电机的相的数量N的经由 电流测量器件的电流测量部位。
[0014] 此外，特别有利的是，逆变器调节器将形成磁通量的电流分量作为一个调节参量， 将形成磁矩的电流分量作为一个调节参量、将零电流分量作为一个调节参量、将形成磁通 量的电流分量的第一理论电流参量作为一个理论参量、以及将形成磁矩的电流分量的第二 理论电流参量作为一个理论参量、以及将星形接点电流的星形接点理论电流作为一个理论 参量、并且输出配设于形成磁通量的电流分量的第一定子调整电压作为一个调整参量，输 出配设于形成磁矩的电流分量的第二定子调整电压作为一个调整参量，以及输出配设于零 电流分量的第三定子调整电压作为一个调整参量。
[0015] 基于零电流分量和星形接点电流之间的关系，第三定子调整电压直接配设于星形 接点电流。因此，第三定子调整电压可被理解为星形接点调节器的调整参量，所述第一和第 二定子调整电压用作用于定子系统的电流调节器的调整参量。
[0016] 根据本发明的一种特别优选实施方式，所述电流调节器和星形接点调节器基本上 实施为PI调节器。
[0017] 基于调节对象，电流调节器和星形接点调节器设计为鲁棒的PI调节器是特别有 利的，该调节对象描述电机的参量如转速、接收的（abnehmen)转矩、达到的（eingehen)转 矩、转子相对于定子的角位置、穿过定子和转子的磁通量以及相电压和相电流之间的关系。
[0018] 备选地，在同样小的复杂性的情况下可应用具有与PI调节可相比较的动态性和 精确度的调节电路，例如PID调节器或具有预调的调节器。
[0019] 根据本发明的另一种实施方式，N相电机构成为三相电机并且逆变器包括六个逆 变器开关，所述逆变器开关设置在用于定子系统的三相的三个半桥中，并且逆变器在开关 周期中根据脉冲宽度调制原理切换用于每个所述相的相电压，其中，第一定子调整电压、第 二定子调整电压和第三定子调整电压通过扩展的克拉克一帕克逆变换可变换为定子系统 要切换的相电压。
[0020] 因此，要切换的相电压通过修改的克拉克一帕克逆变换来确定，其中，克拉克一帕 克逆变换的修改对应于克拉克一帕克变换对于扩展的克拉克一帕克变换的修改。所得到的 相电压可通过逆变器脉冲宽度调制来切换，就是说，相电压通过如下方式来调整，即，通过 断开半桥中心和第一车载电网子系统的较低电位之间的逆变器开关和接通半桥的其他开 关来将相应半桥中心切换到第一车载电网子系统的较高电位上一段确定的时间，其中，开 关时间与周期时间的比例与要调征的相电压成正比。以此在周期的时间中点调整相电压。
[0021] 根据本发明另一种变型方案，在星形接点开关闭合的情况下并且在星形接点电流 具有从星形接点到第二车载电网子系统的电流方向的情况下，电机引起电功率从第一车载 电网子系统传送到第二车载电网子系统。
[0022] 这意味着，如果电机预定和调整星形接点理论电流，所述星形接点理论电流对应 于从星形接点到第二车载电网子系统的通过电流，那么电机作为降压变流器起作用。
[0023] 根据本发明另一种变型方案，在星形接点开关闭合的情况下并且在星形接点电流 具有从第二车载电网子系统到星形接点的电流方向的情况下，电机引起电功率从第二车载 电网子系统传送到第一车载电网子系统。
[0024] 这意味着，当电机预定和调整星形接点理论电流，所述星形接点理论电流对应于 从第二车载电网到星形接点的