具有電機和兩個車載電網子系統的車輛的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種具有N相電機的車輛，所述車輛具有第一車載電網子系統和具有 第二車載電網子系統，其中，所述電機包括轉子和定子系統，第一車載電網子系統包括逆變 器，定子系統配設于逆變器，并且能電機根據磁場定向調節原理利用逆變器調節器運行。
【背景技術】
[0002] 通常在車輛中，車載能量系統為作為電能消耗器的組件提供14伏額定電壓水平。 次級12伏蓄能器和14伏發電機按照在車輛中提供2~3kW的電功率來設計，該次級12伏 蓄能器在車載電網中根據運行情況承擔能量源的功能或能量接收器（Energiesenke)的功 能。
[0003] 特別是當具有提高的功率需求的多個消耗器集成到車輛的車載電網中時，車載電 網可以具有兩個車載電網子系統。于是直流調節器在所述兩個車載電網子系統之間傳送電 功率。在具有電氣化傳動系的車輛中也能電動機式地運行的電機如每個車載電網子系統的 至少一個蓄能器那樣具有作為車輛中的電能源或電能接收器的功能。這樣的車載電網子系 統拓撲例如在文獻DE 102 44 229 Al中示出。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的在于，描述一種改進的、具有多相電機的車輛，所述車輛具有第一車 載電網子系統和具有第二車載電網子系統，其中，所述電機包括轉子和定子系統，所述第一 車載電網子系統包括逆變器，定子系統配設于逆變器，并且電機能根據磁場定向調節原理 利用逆變器調節器運行。
[0005] 通過根據權利要求1的車輛達到該目的。由從屬權利要求得出本發明的有利的實 施形式和進一步擴展方案。
[0006] 根據本發明，定子系統以星形連接實施，星形接點與第二車載電網子系統連接或 者能通過星形接點開關與第二車載電網子系統連接，并且逆變器調節器包括電流調節器和 星形接點調節器。
[0007] 這意味著，電機的星形接點可以通過星形接點開關與第二車載電網子系統的電位 連接或者持續地相連接。因此，能實現經過星形接點的電流，所述電流被稱為星形接點電 流。如果電機通過星形接點開關與第二車載電網子系統連接，那么星形接點電流作為附加 的自由度被引入到電機中。通過如下方式擴展電機的調節原理，即，調節電機并且具有用于 定子系統的電流調節器的逆變器調節器補充有星形接點調節器。通過該星形接點調節器可 調節經過星形接點的電流。第二車載電網子系統例如可以通過電消耗器或者備選地或補充 地通過電機的星形連接或三角連接中的其他的定子系統構成。此外，中間電路電容器可以 配設于逆變器。
[0008] 根據本發明的一種優選的實施方式，定子系統的N個相電流中能測量至少N-I個 相電流，所測量的相電流通過擴展的克拉克一帕克變換能變換為如下的電流矢量，所述電 流矢量具有形成磁通量的分量、形成磁矩的分流、零電流分量的磁磁場定向的電流矢量，其 中，星形接點電流是零電流分量的三倍。
[0009] 持續的電連接理解為：未斷開的并不可斷開的電流通路。這例如意味著二極管可 以被引入到電流通路中。
[0010] 因此，電機能根據本領域技術人員對電機已知的磁場定向調節原理來調節。根據 該原理，例如在三相電機中，定子系統的兩個相電流被測量并且通過二維克拉克一帕克變 換被變換為兩個轉子不變的電流值。所述兩個轉子不變的電流值稱作形成磁通量的電流分 量和形成磁矩的電流分量。通過控制單元例如通過控制器進行變換。
[0011] 根據一種優選的實施方式，測量兩個相電流以及星形接點電流或者可選地測量三 個相電流。
[0012] 在測量三個相電流時，將所述三個相電流提供給擴展的三維克拉克一帕克變換， 該擴展的三維克拉克一帕克變換以靈巧的方式修改對于本領域技術人員已知的二維克拉 克一帕克變換。除了形成磁通量的電流分量和形成磁矩的電流分量以外，得到零電流分量 作為另外的分量。該電流零分量是星形接點電流的三分之一、即經過電機的星形接點的通 過電流的三分之一。
[0013] 通常地，即在任意多相電機中，總共設有數量至少等于電機的相的數量N的經由 電流測量器件的電流測量部位。
[0014] 此外，特別有利的是，逆變器調節器將形成磁通量的電流分量作為一個調節參量， 將形成磁矩的電流分量作為一個調節參量、將零電流分量作為一個調節參量、將形成磁通 量的電流分量的第一理論電流參量作為一個理論參量、以及將形成磁矩的電流分量的第二 理論電流參量作為一個理論參量、以及將星形接點電流的星形接點理論電流作為一個理論 參量、并且輸出配設于形成磁通量的電流分量的第一定子調整電壓作為一個調整參量，輸 出配設于形成磁矩的電流分量的第二定子調整電壓作為一個調整參量，以及輸出配設于零 電流分量的第三定子調整電壓作為一個調整參量。
[0015] 基于零電流分量和星形接點電流之間的關系，第三定子調整電壓直接配設于星形 接點電流。因此，第三定子調整電壓可被理解為星形接點調節器的調整參量，所述第一和第 二定子調整電壓用作用于定子系統的電流調節器的調整參量。
[0016] 根據本發明的一種特別優選實施方式，所述電流調節器和星形接點調節器基本上 實施為PI調節器。
[0017] 基于調節對象，電流調節器和星形接點調節器設計為魯棒的PI調節器是特別有 利的，該調節對象描述電機的參量如轉速、接收的（abnehmen)轉矩、達到的（eingehen)轉 矩、轉子相對于定子的角位置、穿過定子和轉子的磁通量以及相電壓和相電流之間的關系。
[0018] 備選地，在同樣小的復雜性的情況下可應用具有與PI調節可相比較的動態性和 精確度的調節電路，例如PID調節器或具有預調的調節器。
[0019] 根據本發明的另一種實施方式，N相電機構成為三相電機并且逆變器包括六個逆 變器開關，所述逆變器開關設置在用于定子系統的三相的三個半橋中，并且逆變器在開關 周期中根據脈沖寬度調制原理切換用于每個所述相的相電壓，其中，第一定子調整電壓、第 二定子調整電壓和第三定子調整電壓通過擴展的克拉克一帕克逆變換可變換為定子系統 要切換的相電壓。
[0020] 因此，要切換的相電壓通過修改的克拉克一帕克逆變換來確定，其中，克拉克一帕 克逆變換的修改對應于克拉克一帕克變換對于擴展的克拉克一帕克變換的修改。所得到的 相電壓可通過逆變器脈沖寬度調制來切換，就是說，相電壓通過如下方式來調整，即，通過 斷開半橋中心和第一車載電網子系統的較低電位之間的逆變器開關和接通半橋的其他開 關來將相應半橋中心切換到第一車載電網子系統的較高電位上一段確定的時間，其中，開 關時間與周期時間的比例與要調征的相電壓成正比。以此在周期的時間中點調整相電壓。
[0021] 根據本發明另一種變型方案，在星形接點開關閉合的情況下并且在星形接點電流 具有從星形接點到第二車載電網子系統的電流方向的情況下，電機引起電功率從第一車載 電網子系統傳送到第二車載電網子系統。
[0022] 這意味著，如果電機預定和調整星形接點理論電流，所述星形接點理論電流對應 于從星形接點到第二車載電網子系統的通過電流，那么電機作為降壓變流器起作用。
[0023] 根據本發明另一種變型方案，在星形接點開關閉合的情況下并且在星形接點電流 具有從第二車載電網子系統到星形接點的電流方向的情況下，電機引起電功率從第二車載 電網子系統傳送到第一車載電網子系統。
[0024] 這意味著，當電機預定和調整星形接點理論電流，所述星形接點理論電流對應于 從第二車載電網到星形接點的