1.本发明涉及一种用于对电驱动系统进行控制的设备和方法。此外本发明涉及一种电驱动系统。
背景技术：
2.电驱动系统例如应用在完全或者至少部分电驱动的车辆中。在此，电能由所谓的牵引电池提供并且借助于电的变流器转化成交流电压，该交流电压适合于按照所期望的目标值预设来运行电机。
3.公开文献de 10 2017 203 668 a1说明了一种用来运行用于驱动系统的逆变器的方法和设备。在此所介绍的方法包括用于在使用工作点信号的情况下确定用于逆变器切换频率的步骤。此外，该方法具有用于提供频率信号以便在逆变器处设定预先给定的切换频率的步骤。
技术实现要素：
4.本发明实现了具有独立权利要求的特征的用于操控电驱动系统的一种控制设备和一种方法以及一种电驱动系统。另外的有利的实施方式是从属权利要求的主题。
5.相应地设置了：用于电驱动系统、尤其具有变流器和电机的电驱动系统的控制设备。控制设备包括监测装置和控制装置。监测装置设计用于求取电机的转动频率。作为附加方案或替代方案，监测装置能够求取电机的转矩。此外，监测装置设计用于，确定所求取的转动频率的和/或所求取的转矩的变化。控制装置设计用于，确定用于变流器的切换频率的调节范围。能够尤其在使用转动频率的或者转矩的通过监测装置所确定的变化的情况下确定该调节范围。此外，控制装置设计用于，用所确定的调节范围中的切换频率来操控变流器。
6.此外设置了：电驱动系统，其具有：电机、被设计用于操控电机的变流器、以及按照本发明的控制装置。
7.最后设置了：用于操控电驱动系统、尤其具有变流器和电机的电驱动系统的方法。该方法包括用于求取电机的当前的转动频率和/或当前的转矩的步骤。此外，该方法包括用于确定所求取的转动频率的和/或所求取的转矩的变化的步骤。此外，该方法包括用于确定用于变流器的切换频率的调节范围的步骤。特别地，能够在使用转动频率的变化和/或转矩的变化的情况下确定用于变流器的切换频率的调节范围。最后，该方法包括用于用所确定的调节范围中的切换频率来操控变流器的步骤。
8.本发明所基于的认识是，电驱动系统通常包括变流器，该变流器包含开关元件，该开关元件以预先给定的切换频率来操控。该切换频率导致电驱动系统中的特定的噪声生成。特别地，在现代的电驱动系统中，用于操控开关元件的切换频率能够变化。切换频率的
这种变化对电驱动系统的多个运行特性有影响。例如，对切换频率的选择对驱动系统之内的电损耗又或者变流器的输入端处可能出现的电压波纹产生不好的影响。此外，对切换频率的选择也对电驱动系统的声学上的特性和噪声排放有影响。所出现的噪声排放尤其能够被驱动系统的周围环境中的人员、如例如电动车辆的车辆驾驶员感知到。
9.在此，车辆驾驶员根据当前的行驶状况通常预期对于该行驶状况而言典型的噪声。于是车辆驾驶员例如在加速过程中预期具有上升的或者至少不变的频率的噪声，而会将加速过程中的具有下降的频率的噪声更容易感觉为是刺激的。相反，车辆驾驶员在车辆减速时更容易预期具有下降的或者至少不变的频率的噪声，而在减速过程期间具有上升的频率的噪声生成会导致刺激。
10.因此本发明的构思是，考虑到这种认识并且根据相应的运行特性来以合适的方式对切换频率进行适配，该切换频率用来对用于电驱动系统的变流器中的开关元件进行操控。特别地，用于操控变流器的切换频率应该以合适的方式考虑到电驱动系统的运行特性、如例如转速或者转矩中的变化。以这种方式，同样地根据运行特性、如例如转动频率的或者说转矩的变化来对电驱动系统的与切换频率对应的噪声生成进行适配。因此能够实现电驱动系统的引起积极的精神-声学上的感觉的噪声生成。于是例如电动车辆的车辆驾驶员感受到与车辆的行驶特性相对应的噪声生成。由此能够尤其避免对车辆驾驶员的刺激。
11.具有按照本发明的控制设备的电驱动系统能够例如是完全或者至少部分电驱动的车辆的驱动系统。这样的驱动系统例如能够由电能存储器、如例如牵引电池以直流电压来馈电。在这种情况下，变流器能够将由能量存储器所提供的直流电压转化成合适的单相或多相的交流电压并且在电机处提供该交流电压。在此，变流器尤其能够考虑到目标值预设、如例如电机的有待设定的转动频率或者有待提供的转矩。此外，变流器不言而喻地也能够考虑到任意的另外的目标值预设，以便在电机处提供相应的合适的电压。
12.电的变流器能够例如包括分别具有两个开关元件的一个或者多个半桥，根据目标值预设来操控并且因此断开或者说闭合这些开关元件。这些开关元件能够例如的具有绝缘栅极接头（igbt）的双极晶体管又或者是mosfet-开关元件。特别地，基于碳化硅（si-c）的现代的晶体管能够在此应用在用于切换频率的宽的频率范围中。在此，例如在5与40 khz之间的范围中的切换频率是可行的。
13.按照本发明的控制设备的控制装置因此能够根据相应当前的框架条件来以合适的方式对用于操控变流器中的开关元件的切换频率进行适配。例如能够如此调节控制频率，从而使得电驱动系统中的损耗最小化，将干扰性的效果、如例如变压器的输入端处的电压波纹保持在预先给定的极限值之下，或者遵循任意的另外的框架条件。为此，在此能够根据马达转速的或者说马达转矩的当前的走向来预先给定用于切换频率的调节范围。以这种方式能够影响电驱动系统的噪声生成。特别地，能够例如避免或者至少最小化会导致刺激用户的精神-声学上的不利影响。
14.按照一种实施方式，监测装置能够设计用于，在使用当前所检测的转动频率走向的梯度的情况下计算转动频率的变化。作为附加方案或替代方案，也能够在使用当前所检测的转矩走向的梯度的情况下计算转矩的变化。梯度在此通常对应于函数关于时间的一阶导数。此外，原则上任意的另外的合适的计算方法也是可行的，例如计算关于时间的二阶导数等。
15.按照一种实施方式，监测装置设计用于，基于测量值来检测当前的转动频率。作为附加方案或替代方案，也能够基于当前的实际转矩的测量值来检测转矩。作为检测实际值的附加方案或替代方案，该监测也能够接收针对转动频率和/或转矩的目标值。相应地，用于切换频率的调节范围因此能够基于当前的实际值和/或目标值预设来预先给定。
16.按照一种实施方式，控制装置设计用于，如果转动频率和/或转矩提高，则将当前的切换频率确定为用于切换频率的调节范围的下极限频率。作为附加方案或替代方案，如果转动频率和/或转矩降低，则控制装置能够将当前的切换频率确定为用于切换频率的调节范围的上极限频率。用于调节范围的下极限频率或者说上极限频率必要时能够与当前的切换频率偏差预先给定的阈值。例如，如果转动频率提高，则下频率能够比当前的极限频率低了预先给定的阈值。相应地，如果转动频率降低，则能够将比当前的切换频率高了预先给定的阈值的频率使用作为上极限频率。以这种方式能够保证，电驱动系统的噪声生成、尤其噪声生成的频率以与驱动系统的动态特性相协调的方式改变。
17.按照一种实施方式，控制装置设计用于，如果转动频率和/或转矩提高，则将预先确定的最大切换频率确定为用于切换频率的调节范围的上极限频率。作为附加方案或替代方案，如果转动频率和/或转矩降低，则能够将预先确定的最小切换频率确定为用于切换频率的调节范围的下极限频率。以这种方式，能够在转动频率变化时在较宽的范围中充分利用用于切换频率的调节范围，而在此不产生对用户的精神声学上的不利影响。
18.按照一种实施方式，控制装置设计用于，在使用所求取的转动频率和/或所求取的转矩的情况下对用于操控变流器的调制方法进行适配。作为可行的调制方法，除了传统的脉冲宽度调制（英语是：pulse width modulation，pwm）、尤其svpwm之外，也能够应用另外的特殊的调制方法，如例如块运行、平顶调制等。在此，对于选择所使用的调制方法而言也能够一同考虑当前的转动频率或者说当前的转矩以及转动频率的或者说转矩的当前的变化。
19.按照一种实施方式，控制设备包括特性曲线存储器。该特性曲线存储器能够设计用于，存储并且提供适合于操控变流器的至少一个特性曲线。控制装置能够尤其设计用于，在使用存储在特性曲线存储器中的特性曲线的情况下操控变流器。特性曲线能够代表运行参数和/或目标值的任意的合适的关系。例如，存储在特性曲线存储器中的特性曲线能够例如代表之前在测量技术方面或者基于模拟所求取的关系，例如电损耗（如例如半导体开关元件中的切换损耗）、电机的损耗、有待预期的电压波纹、温度走向等。然而不言而喻的是，也能够在特性曲线存储器中存储任意的另外的关系。
20.按照一种实施方式，控制装置设计用于，在使用至少一个另外的运行参数的情况下来适配对变流器的操控。该至少一个另外的运行参数能够例如是变流器的输入端处的在测量技术方面或者基于模拟所求取的电压波纹。此外，例如也能够一同考虑驱动系统的在测量技术方面或在数学方面所求取的温度或者说温度走向，例如电机的转子中的或者变流器的开关元件处的温度或者说温度走向。此外不言而喻的是，任意的其他运行参数也是可行的，对于操控变流器而言能够一同考虑这些运行参数。
21.上述设计方案和改进方案只要有意义就能够任意地彼此组合。本发明的另外的设计方案、改进方案和实现方式也包括本发明的前述或者接下来关于实施例所说明的特征的没有明确提及的组合。特别地，在此，技术人员也会将各个方面添加为对本发明相应的基本
形式的改善或者补充。
附图说明
22.接下来根据附图的示意性图示中规定的实施例来更详细地阐释本发明。在此示出了：图1示出了按照一种实施方式的具有控制设备的电驱动系统的方框图的示意图；图2示出了按照一种实施方式的用于适配用于切换频率的调节范围的示意图；并且图3示出了按照一种实施方式的用于操控电驱动系统的方法所基于的流程图。
具体实施方式
23.图1示出了按照一种实施方式的电驱动系统的方框图的示意图。电驱动系统包括电机3。电机3能够由变流器、尤其单相或多相逆变器2来馈电。变流器2在输入侧由电源4、尤其由电能存储器（如例如电动车辆的牵引电池）来馈电。变流器2将由电源4提供的电能转化成电压，该电压适合于在电机3处设定所期望的运行状态，例如所期望的转动频率或者所期望的转矩。为此，变流器2能够包括多个开关元件、尤其半导体开关元件，如例如具有绝缘栅极接头（igbt）或者碳化硅-晶体管的双极晶体管等。变流器2的开关元件能够借助于合适的控制信号来断开和闭合。为此，变流器2的各个开关元件能够借助于相应的控制信号来操控。该控制信号能够例如由控制设备1提供。特别地，控制信号能够以预先确定的时钟频率产生。特别地，半导体开关元件能够借助于脉冲宽度调制（英语是：pulse width modulation，pwm）来操控。用于设定确定的运行状态、如转动频率或转矩的预设能够例如借助于相应的控制设备1处的目标值预设s来提供。
24.此外，控制设备1能够检测电机3的当前的转动频率f_m和/或当前由电机3提供的转矩m。为此，能够例如设置合适的传感器装置、如例如分解器等。然而不言而喻的是，当前的转动频率f_m或者说转矩m也能够以任意的其它方式检测。例如用于求取转动频率f_m的无发送器的方法也是可行的。
25.控制设备1能够包括监测装置11，该监测装置接收目标值预设s以及必要时电机3的当前的转动频率f_m和/或当前的转矩m的信号。特别地，监测装置11能够监测电机3的转动频率f_m或者说转矩m的走向并且检测转动频率f_m或者说转矩m的变化或者说改变。为此能够例如计算梯度、也就是说关于时间的一阶导数，或者必要时也计算任意的其他合适的参量、如例如值关于时间的二阶导数等。为此例如能够检测针对转动频率f_m或者说转矩m的实际值并且针对预先确定的持续时间存储该实际值。例如这些值能够存储在循环的存储器中。例如，循环的存储器能够存储预先确定的数目的测量值。在预先确定的数目的测量值已经写入存储器中之后，将接下来的下一个值覆盖写入最先之前所存储的值。不言而喻的是，用于存储这些值的或者说用于求取转动频率f_m或者说转矩m中的变化的任意的其他合适的方法也是可行的。
26.除了考虑针对电机3的转动频率f_m或者说转矩m的实际值之外，作为附加方案或替代方案也能够考虑针对转动频率或者说转矩的目标值预设。
27.监测装置11在控制设备1的控制装置12处提供针对转动频率f_m或者说转矩m的所
求取的数据、也就是说所检测的值以及尤其从关于转动频率f_m或者说转矩m的变化进行的分析中得到的结果。控制装置12能够基于由监测装置11提供的数据来确定用于用来操控变流器2中的开关元件的可行的切换频率的调节范围。在此，控制装置12能够例如如此限制用于切换频率的调节范围，使得在转动频率f_m提高时避免切换频率的降低。类似地，在电机3处的转动频率f_m下降时能够通过相应地适配用于切换频率的调节范围来避免切换频率的提高。以这种方式能够防止电驱动系统的噪声生成的频率份额相对于电机的转速变化反向地响应。
28.控制装置12能够随后在考虑到用于切换频率的所确定的调节范围的情况下以合适的方式操控变压器2以及尤其变压器2中的开关元件。为此，控制装置12尤其能够例如采用存储在控制设备1的特性曲线存储器13中的可行的特性曲线或者说特性曲线族。该特性曲线或者说特性曲线族例如能够表征根据切换频率的电损耗、根据另外的运行参数的在变压器2的输入端处的可能的或者说有待预期的电压波纹、根据另外的运行参数的温度走向等。
29.图2示出了按照一种实施方式的用于适配用于切换频率的调节范围的示意图。在此，曲线走向100显示出电机3的当前的目标或实际转速。如在此能够识别出的那样，电机3在第一时间区段i、第三时间区段iii以及第五时间区段v中分别以恒定的或者至少近似恒定的转速运行。在第二时间区段ii中电机3的转速f_m提高。在第四时间区段iv中电机3的转速f_m减小。
30.在其下方所示出的曲线图中示出了用于变压器2的开关元件的切换频率的调节范围。在此，曲线走向200显示出了相应当前的切换频率。上方的曲线走向210绘出了用于切换频率的调节范围的上极限频率，并且下方的曲线走向220绘出了用于切换频率的调节范围的下极限频率。
31.在电机3以近似恒定的转速转动所在的第一时间区段i中，切换频率例如能够完全在最小切换频率f_min与最大切换频率f_max之间变化。在确定电机3的转速f_m提高或者说应该提高之后，在时间区段ii中限制该调节范围。例如，用于切换频率的调节范围的下极限能够限制到相应当前的切换频率上。因此作为用于切换频率的调节范围仅还有当前的切换频率与最大允许的切换频率f_max之间的范围可供使用。以这种方式能够避免的是，在提高电机3的转动频率f_m时降低切换频率并且因此产生在声学上会与电机3的特性相冲突的噪声生成。
32.在区段iii中确定了电机3的转动频率f_m又是恒定的或者至少近似恒定的之后，能够扩大用于切换频率的调节范围。例如在该阶段中又能够使切换频率完全在最小切换频率f_min与最大切换频率f_max之间变化。
33.如果在时间区段iv中随后检测到电机3的转动频率f_m减小，那么随后也能够相应地限制用于切换频率的调节范围。在这种情况下例如能够将相应当前的切换频率规定为最大允许的切换频率。因此，切换频率能够在转动频率f_m下降期间仅在当前的切换频率与最小允许的切换频率f_min之间运动。在随后在区段v中又确定了电机3的转动频率f_m又是恒定的或者至少近似恒定的之后，调节范围又能够扩大到最小切换频率f_min与最大切换频率f_max之间的完全的调节范围上。
34.除了在考虑到电机3的转动频率或者说转矩的情况下对切换频率的前述所说明的
限制之外，此外作为附加方案也还能够考虑到任意的另外的运行参数。特别地，这些另外的运行参数例如也能够预先给定用于切换频率的调节范围的另外的限制。例如，对于限定变压器2的输入端处的电压波纹而言能够同样需要合适地限制用于变压器2的切换频率。此外，对切换频率的选择也与变压器2的开关元件中的切换损耗以及电机3中的另外的损耗相对应。这也能够在必要时引起对用于切换频率的调节范围的进一步限制。可能的温度效应、如例如电机3的转子的升温必要时也能够使得需要对用于切换频率的调节范围进行进一步限制。不言而喻的是，也能够考虑到任意的另外的运行参数，以便相应地适配用于切换频率的调节范围。
35.图3示出了按照一种实施方式的用于操控电驱动系统的方法所基于的流程图的示意图。该方法原则上能够包括任意的步骤，如其已经在前面结合电驱动系统所说明的那样。相应地，电驱动系统也能够具有任意的组件，如其结合用于操控的方法接下来所说明的那样。
36.在步骤s1中首先能够求取电机的当前的转动频率和/或当前的转矩。在步骤s2中随后能够确定所求取的转动频率的和/或所求取的转矩的变化。接着能够在步骤s3中确定用于变流器的切换频率的调节范围。特别地，能够在使用转动频率的变化和/或转矩的变化的情况下确定用于切换频率的调节范围。基于该调节范围能够在步骤s4中实现对变流器的操控，其中，能够将切换频率设定在之前所确定的调节范围之内。
37.总结来说，本发明涉及对电驱动系统操控，其中，在考虑到电机的转动频率或者说转矩的走向的情况下能够在这样的驱动系统中对用于变流器的切换频率的调节范围进行适配。以这种方式能够避免精神-声学上的刺激。