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DE102016106564B4 - METHOD AND CONTROL CIRCUIT FOR CURRENT MEASUREMENT IN A MULTIPHASE ELECTRICAL MACHINE - Google Patents

METHOD AND CONTROL CIRCUIT FOR CURRENT MEASUREMENT IN A MULTIPHASE ELECTRICAL MACHINE Download PDF

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DE102016106564B4
DE102016106564B4 DE102016106564.1A DE102016106564A DE102016106564B4 DE 102016106564 B4 DE102016106564 B4 DE 102016106564B4 DE 102016106564 A DE102016106564 A DE 102016106564A DE 102016106564 B4 DE102016106564 B4 DE 102016106564B4
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Robert Bosch GmbH
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    • H02P6/28Arrangements for controlling current
    • HELECTRICITY
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    • H02P2205/00Indexing scheme relating to controlling arrangements characterised by the control loops
    • H02P2205/01Current loop, i.e. comparison of the motor current with a current reference

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  • Power Engineering (AREA)
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Abstract

Verfahren zur Strommessung bei einer mehrphasigen elektrischen Maschine (100), welche zumindest ein erstes m-phasiges Wicklungssystem (110) mit m Phasen (u, v , w) und ein zweites m-phasiges Wicklungssystem (120) mit m Phasen (u', v', w') aufweist, wobei pro Phase (u, v, w; u', v', w') ein Highside-Schalter (HS) und ein Lowside-Schalter (LS) vorgesehen sind, wobei jedes Wicklungssystem eine Teilmaschine (110; 120) der elektrischen Maschine (100) bildet, dadurch gekennzeichnet, dass die Strommessung unter Verwendung von m Shunt-Widerständen (R1, R2, R3) vorgenommen wird, wobei die gleichartigen Phasen (u, u'; ...) der Wicklungsanschlüsse (111, 121; ...) der Teilmaschinen (110, 120) zusammen über einen der Shunt-Widerstände (R1, R2, R3) geführt werden.Method for current measurement in a multi-phase electrical machine (100), which has at least a first m-phase winding system (110) with m phases (u, v, w) and a second m-phase winding system (120) with m phases (u', v', w'), a high-side switch (HS) and a low-side switch (LS) being provided for each phase (u, v, w; u', v', w'), with each winding system being a sub-machine (110; 120) of the electrical machine (100), characterized in that the current measurement is carried out using m shunt resistors (R1, R2, R3), the phases (u, u'; ...) of the same type being of the winding connections (111, 121; ...) of the sub-machines (110, 120) are routed together via one of the shunt resistors (R1, R2, R3).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Strommessung bei einer mehrphasigen elektrischen Maschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine zur Durchführung des Verfahrens beschaffene Steuerschaltung.The invention relates to a method for current measurement in a multi-phase electrical machine according to the preamble of claim 1 and to a control circuit designed to carry out the method.

Grundsätzlich ist es bekannt, mehrphasige elektrische Maschine bzw. elektrischen Drehfeldantriebe mit Hilfe einer geeigneten Modulation und Kommutierung anzusteuern. Insbesondere für bürstenlose Gleichstrom-Maschinen hat sich die Pulsweitenmodulation (PWM) bewährt, wobei in Abhängigkeit von den jeweils vorliegenden Erfordernissen die jeweilige Kommutierungsart, wie z.B. Sinuskommutierung oder Blockkommutierung, verwendet wird. Diese Art der Steuerschaltung bzw. Regelung kann auf elektrische Maschine mit einer beliebigen Phasenzahl angewendet werden. In der Praxis findet man jedoch am Häufigsten elektrische Maschinen mit drei Phasen. Es gibt aber auch elektrische Maschinen mit einer höheren Phasenzahl, beispielsweise elektrische Maschinen mit sechs oder neun Phasen. Bei einer sechs-phasigen Maschine kann diese aus zwei Wicklungssystemen mit jeweils drei Phasen (u, v, w) aufgebaut werden wodurch sich die Maschine elektrisch in zwei Teilmaschinen mit jeweils dreiphasigem Aufbau unterteilt werden kann. Bei den genannten Maschinen und Betriebsarten, insbesondere bei einer block-kommutierten PWM, ist eine genaue Strommessung von besonderer Bedeutung, da bei diesen Betriebsarten eine Stromregelung durchgeführt wird, für die eine genaue Messung der Istströme erforderlich ist.In principle, it is known to control polyphase electric machines or electric rotary field drives with the aid of suitable modulation and commutation. Pulse width modulation (PWM) has proven particularly effective for brushless DC machines, with the respective type of commutation, such as sine commutation or block commutation, being used depending on the requirements at hand. This type of control circuit or regulation can be applied to electrical machines with any number of phases. In practice, however, three-phase electrical machines are most commonly found. However, there are also electrical machines with a higher number of phases, for example electrical machines with six or nine phases. In the case of a six-phase machine, this can be constructed from two winding systems, each with three phases (u, v, w), which means that the machine can be divided electrically into two sub-machines, each with a three-phase structure. In the machines and operating modes mentioned, in particular in the case of a block-commutated PWM, an exact current measurement is of particular importance, since in these operating modes current regulation is carried out, for which an exact measurement of the actual currents is necessary.

Die üblichen Verfahren zur Strommessung bei einer mehrphasigen elektrischen Maschine sollen anhand der beigefügten Zeichnungen, 1 und 2, hier kurz erläutert werden:

  • Wie die 1 zeigt, ist es bei einer dreiphasiger Maschine bzw. bei einem Drehstromantrieb üblich, eine Steuerschaltung einzusetzen die pro Phasen u, v und w jeweils einen Highside-Schalter HS und einen Lowside-Schalter LS aufweist, welche z.B. durch angesteuerte MOSFET realisiert werden. Der jeweils zwischen HS und LA liegende Verbindungspunkt führt zu einer der drei Wicklungen des Motors. Die Schaltung wird auf der Einspeiseseite von einer Gleichstromquelle (z.B. Batterie) versorgt, wobei in den Gleichstromzwischenkreis ZK (in Reihenschaltung mit dem Kondensator) ein Shunt-Widerstand R eingesetzt wird, der eine Strommessung für die Ansteuerung der Maschine ermöglicht. Dadurch, dass nur ein Shunt verwendet wird, kann eine kostengünstige Strommessung realisiert werden. Allerdings kann eine Fehlfunktion des einzigen Stromsensors die Messung unbrauchbar machen; auch kann nicht erkannt werden, wenn Verzerrungen in den einzelnen Phasen auftreten.
The usual methods of measuring the current in a multi-phase electrical machine should be explained using the attached drawings, 1 and 2 , briefly explained here:
  • As the 1 shows, it is usual in a three-phase machine or in a three-phase drive to use a control circuit which has a high-side switch HS and a low-side switch LS for each phase u, v and w, which are implemented, for example, by controlled MOSFETs. The connection point between HS and LA leads to one of the three windings of the motor. The circuit is supplied on the feed side by a direct current source (e.g. battery), with a shunt resistor R being used in the direct current intermediate circuit ZK (connected in series with the capacitor), which enables current measurement for controlling the machine. Because only one shunt is used, a cost-effective current measurement can be implemented. However, a malfunction of the single current sensor can render the measurement unusable; nor can it be recognized if distortions occur in the individual phases.

Es sind grundsätzlich auch Maschinen mit mehr als drei Phasen bekannt, wobei darunter auch Drehstromantriebe fallen, bei denen z.B. 2x3 Phasen vorgesehen sind, wodurch sich ein erstes dreiphasige Wicklungssystem mit m=3 Phasen (u, v , w) und ein zweites dreiphasiges Wicklungssystem mit m=3 Phasen (u', v' , w') ausbildet, so dass jedes Wicklungssystem eine Teilmaschine der elektrischen Maschine darstellt, hier also z.B. zwei Teilmaschinen mit je drei Phasen vorliegen. Insbesondere bei Maschinen, die mehr als drei Phasen aufweisen (siehe 2) wird zur Strommessung ein Shunt-Widerstand pro Phase verwendet, indem z.B. jeweils auf der Lowside ein Shunt eingesetzt wird (siehe 2). Hierdurch fällt zwar eine evtl. auftretende Fehlfunktion eines einzelnen Stromsensors nicht so stark ins Gewicht. Allerdings ist der Kostenaufwand deutlich höher. Wenn z.B. eine sechs-phasige Maschine verwendet wird, dann werden üblicherweise sechs Shunts benötigt.In principle, machines with more than three phases are also known, including three-phase drives in which, for example, 2x3 phases are provided, resulting in a first three-phase winding system with m=3 phases (u, v, w) and a second three-phase winding system with m=3 phases (u′, v′, w′) forms, so that each winding system represents a sub-machine of the electrical machine, ie here there are, for example, two sub-machines each with three phases. Especially for machines that have more than three phases (see 2 ) one shunt resistor per phase is used to measure the current, for example by using a shunt on the low side (see 2 ). As a result, a malfunction that may occur in an individual current sensor is not so significant. However, the cost is significantly higher. For example, if a six-phase machine is used, then six shunts are typically required.

Demnach sind Verfahren und Steuerungen bekannt, die zur Strommessung bei einer mehrphasigen elektrischen Maschine geeignet sind, welche zumindest ein erstes m-phasiges Wicklungssystem mit m Phasen (u, v , w) und ein zweites m-phasiges Wicklungssystem mit m Phasen (u', v' , w') aufweist, wobei pro Phase (u, v, w; u', v', w') ein Highside-Schalter (HS) und ein Lowside-Schalter (LS) vorgesehen sind, wobei jedes Wicklungssystem eine Teilmaschine (110; 120) der elektrischen Maschine (10) bildet. Ein derartiges Verfahren sowie eine derartige Steuerung, bei welcher die Strommessung unter Verwendung von Shunt-Widerständen vorgenommen wird, ist beispielsweise aus der US 8 421 388 B2 bekannt.Accordingly, methods and controls are known which are suitable for current measurement in a multi-phase electrical machine which has at least a first m-phase winding system with m phases (u, v, w) and a second m-phase winding system with m phases (u', v', w'), wherein per phase (u, v, w; u', v', w') a high-side switch (HS) and a low-side switch (LS) are provided, each winding system being a sub-machine (110; 120) of the electrical machine (10). Such a method and such a control, in which the current measurement is made using shunt resistors, for example, from U.S. 8,421,388 B2 known.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine danach arbeitende Steuerschaltung zur Strommessung bei einer mehrphasigen elektrischen Maschine vorzuschlagen, die die oben genannten Nachteile nicht aufweist, sondern in vorteilhafter Weise überwindet. Insbesondere sollen eine Verfahren und eine Steuerschaltung vorgeschlagen werden, die weniger anfällig gegen Fehlfunktionen der Stromsensoren ist und dennoch kostengünstig realisiert werden kann.It is the object of the present invention to propose a method and a control circuit that works according to it for current measurement in a multi-phase electrical machine, which does not have the above-mentioned disadvantages but rather overcomes them in an advantageous manner. In particular, a method and a control circuit are to be proposed which are less susceptible to malfunctions of the current sensors and can nevertheless be implemented at low cost.

Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch eine Steuerschaltung mit den Merkmalen des nebengeordneten Patentanspruchs.The object is achieved by a method having the features of patent claim 1 and by a control circuit having the features of the independent patent claim.

Demnach wird bei einer N-phasigen Maschine die Strommessung unter Verwendung von N/2 Shunt-Widerständen vorgenommen, wobei die gleichartigen Phasen der Wicklungsanschlüsse der Teilmaschinen, welche in einem fixen Phasenversatz (≥0) zueinander stehen, zusammen über einen der Shunt-Widerstände geführt werden. Es werden also die gleichartigen Phasen (welche phasengleich sind oder auch einen fixen Phasenversatz >0 aufweisen zueinander aufweisen können) der Teilmaschinen jeweils gemeinsam auf einen Shunt-Widerstand zusammengeführt. Bei einem sechs-phasigen Drehfeldantrieb bedeutet dies, dass von den 2 Teilmaschinen die jeweils beiden insbesondere phasengleichen Phasen (z.B. u und u') auf einen Shunt-Widerstand geführt werden. Es werden also nur drei Shunts (N/2 = 3) benötigt, wodurch Kosten gespart werden, ohne dass Einbußen bei der Qualität der Strommessung hingenommen werden müssten. Die Shunts können vorzugsweise auf einem Substrat ausgebildet sein, wie z.B. DBC oder IMS; sie können aber auch auf einer Leiterplatte (PCB) oder einem Moldmodul ausgebildet sein.Accordingly, in an N-phase machine, the current measurement is made using N/2 shunt resistors, with the like phases of the winding terminals of the sub-machines, which are in a fixed phase offset (≥0) to each other, are routed together via one of the shunt resistors. The phases of the same type (which are in phase or can also have a fixed phase offset >0 to one another) of the sub-machines are each combined together on a shunt resistor. In the case of a six-phase rotary field drive, this means that the two particular in-phase phases (eg u and u′) of the 2 sub-machines are routed to a shunt resistor. Only three shunts (N/2 = 3) are therefore required, which saves costs without sacrificing the quality of the current measurement. The shunts may preferably be formed on a substrate such as DBC or IMS; however, they can also be formed on a printed circuit board (PCB) or a mold module.

Die nach dem Verfahren arbeitende Steuerschaltung kann vorzugsweise in einem Steuergerät für eine elektrische Hilfskraftlenkung implementiert werden.The control circuit working according to the method can preferably be implemented in a control unit for an electric power steering system.

Diese und weitere Vorteile gehen auch aus den Unteransprüchen hervor.These and other advantages also emerge from the dependent claims.

Wenn die mehrphasige elektrische Maschine beispielsweise zwei Wicklungssysteme und somit zwei Teilmaschinen aufweist, welche jeweils drei (m= 3) Phasen aufweisen, dann werden die ersten gleichartigen (insbesondere phasengleichen) Phasen zusammen über den ersten Shunt-Widerstand geführt; die zweiten gleichartigen (insbesondere phasengleichen) Phasen werden zusammen über den zweiten Shunt-Widerstand geführt und die dritten gleichartigen (insbesondere phasengleichen) Phasen werden zusammen über den dritten Shunt-Widerstand geführt.If the multi-phase electrical machine has, for example, two winding systems and thus two sub-machines, each of which has three (m=3) phases, then the first phases of the same type (in particular of the same phase) are conducted together via the first shunt resistor; the second similar (particularly in-phase) phases are routed together through the second shunt resistor and the third similar (particularly in-phase) phases are routed together through the third shunt resistor.

Die Shunt-Widerstände sind jeweils direkt an den Highside-Schaltern oder direkt an den Lowside-Schaltern angeordnet; sie können auf einem Substrat ausgebildet sein, insbesondere auf einem DBC-Substrat (Direct-Bonded-Copper Substrate) oder einem IMS (Insulated Metal Substrate). Sie können auch auf einer Leiterplatte (Printed Circuit Board, PCB) oder einem Moldmodul ausgebildet sein.The shunt resistors are each arranged directly on the high-side switches or directly on the low-side switches; they can be formed on a substrate, in particular on a DBC substrate (Direct Bonded Copper Substrate) or an IMS (Insulated Metal Substrate). They can also be formed on a printed circuit board (PCB) or a molded module.

Die Strommessung erfolgt vorzugsweise so, dass sie pro Teilmaschine und jeweils in einem Zeitinterval oder Zeitpunkt vorgenommen wird, in welchem alle Highside-Schalter oder alle Lowside-Schalter durchgesteuert sind.The current measurement is preferably carried out in such a way that it is carried out for each sub-machine and in each case at a time interval or point in time in which all the high-side switches or all the low-side switches are turned on.

Nachfolgend werden die Erfindung und die sich daraus ergebenden Vorteile im Detail anhand von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, die die folgenden schematischen Darstellungen wiedergeben:

  • 1 zeigt eine herkömmliche Steuerschaltung für eine dreiphasige elektrische Maschine mit zentralem Shunt im Zwischenkreis;
  • 2 zeigt eine herkömmliche Steuerschaltung für eine n-phasige elektrische Maschine mit Shunts in jeder Phase;
  • 3 zeigt eine erfindungsgemäße Steuerschaltung für eine sechsphasige elektrische Maschine mit jeweils einem Shunt für zwei gleichartige Phasen, die hier z.B. zueinander phasengleich sind; und
  • 4 zeigt ein Zeitverlauf für die Steuerungssignale und für Zeitpunkte, in denen Strommessungen durchgeführt werden.
The invention and the resulting advantages are described in detail below using exemplary embodiments and with reference to the accompanying drawings, which show the following schematic representations:
  • 1 shows a conventional control circuit for a three-phase electrical machine with a central shunt in the intermediate circuit;
  • 2 Figure 12 shows a conventional control circuit for an n-phase electric machine with shunts in each phase;
  • 3 shows a control circuit according to the invention for a six-phase electrical machine, each with a shunt for two similar phases, which are here, for example, in phase with one another; and
  • 4 shows a time course for the control signals and for points in time at which current measurements are carried out.

Die 1 und 2, welche herkömmliche Schaltungen zeigen, wurden bereits eingangs beschrieben.the 1 and 2 , which show conventional circuits have already been described above.

Im Unterschied dazu zeigt die 3 eine Steuerschaltung 10, die gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung ausgeführt ist. Beispielhaft soll eine N=6 Phasen aufweisende Maschine angesteuert werden, wobei 2x3 (m=3) Phasen ausgebildet sind, so dass die Maschine als in 2 Teilmaschinen unterteilbar angesehen werden kann. Die 3 Wicklungen der einen Teilmaschine sind mit 110 bezeichnet; die 3 Wicklungen der anderen Teilmaschine sind mit 120 bezeichnet. Beide Teilmaschinen werden parallel angesteuert, indem die Phase u mit der Phase u' phasengleich (oder in einem fixen Phasenversatz dazu) ist, die Phase v mit v' und die Phase w mit w'.In contrast, the 3 a control circuit 10 implemented according to a first embodiment of the invention. For example, a machine having N=6 phases is to be controlled, with 2×3 (m=3) phases being formed, so that the machine can be viewed as being divisible into 2 sub-machines. The 3 windings of one sub-machine are denoted by 110; the 3 windings of the other sub-machine are denoted by 120. Both sub-machines are controlled in parallel, in that phase u is in phase with phase u' (or in a fixed phase offset thereto), phase v with v' and phase w with w'.

Gemäß der Erfindung werden nun jeweils zwei Phasen, die zueinander gleichartig sind, auf einen Shunt-Widerstand geführt. Hier werden also die ersten Phasen u und u' auf den Shunt-Widerstand R1 geführt, werden die zweiten Phasen v und v' auf den Shunt R2 geführt und werden die dritten Phasen w und w' auf den Shunt R3 geführt. In der 3 sind die Shunt-Widerstände R1-R3 auf der Lowside LS angebracht; sie können auch auf der Highside HS angebracht werden. Insgesamt sind lediglich halb soviele (N/2) Shunts erforderlich wie die Maschine Phasen aufweist.According to the invention, two phases that are identical to one another are now fed to a shunt resistor. So here the first phases u and u' are led to the shunt resistor R1, the second phases v and v' are led to the shunt R2 and the third phases w and w' are led to the shunt R3. In the 3 are the shunt resistors R1-R3 attached to the lowside LS; they can also be attached to the Highside HS. Overall, only half as many (N/2) shunts are required as there are phases in the machine.

Der Begriff „gleichartige Phasen“ bringt zum Ausdruck, dass es sich Phasen handelt, die zueinander einen fixen Phasenversatz X aufweisen, der auch Null sein kann (Phasengleichheit). Dies lässt sich durch folgende Formeln zum Ausdruck bringen: u = U*sin ( w*t ) und u' = U*sin ( w*t X )

Figure DE102016106564B4_0001
v = V*sin ( w*t ) und v' = V*sin ( w*t X )
Figure DE102016106564B4_0002
w = W*sin ( w*t ) und w' = W*sin ( w*t X )
Figure DE102016106564B4_0003
wobei X = {0 ... 360° }The term "phases of the same type" expresses the fact that these are phases that have a fixed phase offset X to one another, which can also be zero (phase equality). This can be expressed by the following formulas: and = U*sin ( w*t ) and u' = U*sin ( w*t X )
Figure DE102016106564B4_0001
v = V*sin ( w*t ) and V' = V*sin ( w*t X )
Figure DE102016106564B4_0002
w = W*sin ( w*t ) and w' = W*sin ( w*t X )
Figure DE102016106564B4_0003
where X = {0 ... 360° }

Anhand der 4 wird eine bevorzugte Ansteuerung der Highside-Schalter HS und der Lowside-Schalter LS bzw. der Phasen veranschaulicht. Wenn alle drei Phasen u, v und w der ersten Teilmaschine durchgesteuert werden, hier in Bereich des Zeitpunktes T1, dann kann eine erste Strommessung an den Shunts R1-R3 erfolgen. Hierdurch kann eine Strommessung für die erste Teilmaschine 110 durchgeführt werden. Zu einem späteren Zeitpunkt T2, wenn alle drei Phasen u', v' und w' der zweiten Teilmaschine durchgesteuert werden, wird abermals eine Strommessung an den Shunts R1-R3 durchgeführt, wobei die Messung nun für diese Teilmaschine 120 gilt.Based on 4 a preferred control of the high-side switch HS and the low-side switch LS or the phases is illustrated. If all three phases u, v and w of the first sub-machine are switched through, here in the area of time T1, then a first current measurement can be carried out at the shunts R1-R3. As a result, a current measurement for the first sub-machine 110 can be carried out. At a later point in time T2, when all three phases u′, v′ and w′ of the second sub-machine are switched on, a current measurement is again carried out at the shunts R1-R3, the measurement now applying to this sub-machine 120 .

Die Ansteuerung mit Hilfe der hier erläuterten block-kommutierter PWM ist so einstellbar, dass keine zusätzlichen Verzerrungen auftreten und somit die Qualität der Strommessungen sehr hoch ist. Denn durch die Mehrphasigkeit wird der Strom im Zwischenkreiskondensator weniger wellig.
Des Weiteren ist im Vergleich zu den herkömmlichen Verfahren (s. 1) auch ein Notbetrieb selbst nach Ausfall eines Shunts möglich.
Die hier beschriebene Zusammenfassung von je zwei Phasen der beiden Teilmaschinen auf einen Shunt kann dadurch realisiert werden, dass die Zusammenführung jeweils auf ein Substrat erfolgt, wie z.B. DBC oder IMS.
The control using the block-commutated PWM explained here can be adjusted in such a way that no additional distortions occur and the quality of the current measurements is therefore very high. This is because the current in the intermediate circuit capacitor becomes less ripple due to the multi-phase nature.
Furthermore, compared to the conventional methods (s. 1 ) emergency operation is also possible even after a shunt failure.
The combination of two phases of the two sub-machines on a shunt as described here can be implemented by combining them on a substrate, such as DBC or IMS.

Zusammenfassend werden ein Verfahren und eine Steuerschaltung 10 zur Strommessung bei einer mehrphasigen elektrischen Maschine 100 vorgeschlagen, welche zumindest ein erstes m-phasiges Wicklungssystem 110 mit m Phasen u, v , w und ein zweites m-phasiges Wicklungssystem 120 mit m Phasen u', v', w' aufweist, wobei pro Phase u, v, w; u', v', w' ein Highside-Schalter HS und ein Lowside-Schalter LS vorgesehen sind, wobei jedes Wicklungssystem eine Teilmaschine 110; 120 der elektrischen Maschine 10 bildet. Demnach hat die Maschine N=2m=6 Phasen. Die wird Strommessung unter Verwendung von lediglich m=N/2 Shunt-Widerständen R1, R2, R3 vorgenommen, wobei die Phasen u, u'; ... der Wicklungsanschlüsse 111, 121; ... der Teilmaschinen 110, 120, die in ihren Phasen gleichartig sind, also in einem fixen Phasenversatz ≥0 zueinander stehen, zusammen über einen der Shunt-Widerstände R1, R2, R3 geführt werden.In summary, a method and a control circuit 10 for current measurement in a multi-phase electrical machine 100 are proposed, which has at least a first m-phase winding system 110 with m phases u, v, w and a second m-phase winding system 120 with m phases u', v ', w', where per phase u, v, w; u′, v′, w′, a high-side switch HS and a low-side switch LS are provided, each winding system having a sub-machine 110; 120 of the electrical machine 10 forms. Accordingly, the machine has N=2m=6 phases. The current measurement is made using only m=N/2 shunt resistors R1, R2, R3, the phases u, u'; ... of the winding terminals 111, 121; ... of the sub-machines 110, 120, which have the same phases, i.e. have a fixed phase offset ≥0 to one another, are routed together via one of the shunt resistors R1, R2, R3.

BezugszeichenlisteReference List

1010
Steuerungsschaltungcontrol circuit
100100
elektrische Maschineelectric machine
110, 120110, 120
erste bzw. zweite Teilmaschine (erstes bzw. zweites Wicklungssystem)first or second sub-machine (first or second winding system)
u,v,wand many more
Phasen (Spannungen/Ströme) der ersten TeilmaschinePhases (voltages/currents) of the first sub-machine
u',v',w'and many more'
Phasen (Spannungen/Ströme) der zweiten Teilmaschine Phases (voltages/currents) of the second sub-machine
HS, LSHS, LS
Highside- bzw. Lowside-Schalter Highside or lowside switch
1515
Zwischenkreis-Kondensatorintermediate circuit capacitor
R1, R2, R2R1, R2, R2
Shunt-Widerstände shunt resistors
T1, T2T1, T2
Zeitpunkte für StrommessungenTimes for current measurements

Claims (10)

Verfahren zur Strommessung bei einer mehrphasigen elektrischen Maschine (100), welche zumindest ein erstes m-phasiges Wicklungssystem (110) mit m Phasen (u, v , w) und ein zweites m-phasiges Wicklungssystem (120) mit m Phasen (u', v', w') aufweist, wobei pro Phase (u, v, w; u', v', w') ein Highside-Schalter (HS) und ein Lowside-Schalter (LS) vorgesehen sind, wobei jedes Wicklungssystem eine Teilmaschine (110; 120) der elektrischen Maschine (100) bildet, dadurch gekennzeichnet, dass die Strommessung unter Verwendung von m Shunt-Widerständen (R1, R2, R3) vorgenommen wird, wobei die gleichartigen Phasen (u, u'; ...) der Wicklungsanschlüsse (111, 121; ...) der Teilmaschinen (110, 120) zusammen über einen der Shunt-Widerstände (R1, R2, R3) geführt werden.Method for current measurement in a multi-phase electrical machine (100), which has at least a first m-phase winding system (110) with m phases (u, v, w) and a second m-phase winding system (120) with m phases (u', v', w'), a high-side switch (HS) and a low-side switch (LS) being provided for each phase (u, v, w; u', v', w'), with each winding system being a sub-machine (110; 120) of the electrical machine (100), characterized in that the current measurement is carried out using m shunt resistors (R1, R2, R3), the phases (u, u'; ...) of the same type being of the winding connections (111, 121; ...) of the sub-machines (110, 120) are routed together via one of the shunt resistors (R1, R2, R3). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die gleichartigen Phasen (u, u', ...) zueinander in einem fixen Phasenversatz stehen, der größer oder gleich Null ist.procedure after claim 1 , characterized in that the phases of the same type (u, u', ...) are in a fixed phase offset with respect to one another, which is greater than or equal to zero. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mehrphasige elektrische Maschine (100) zwei Wicklungssysteme (110; 120) und somit zwei Teilmaschinen aufweist, welche jeweils drei (m= 3) Phasen (u, v, w; ...) aufweisen, wodurch die Maschine (100) insgesamt sechs (N=2·m = 6) Phasen aufweist, wobei die ersten gleichartigen Phasen (u, u') zusammen über den ersten Shunt-Widerstand (R1), die zweiten gleichartigen Phasen (v, v') zusammen über den zweiten Shunt-Widerstand (R2) und die dritten gleichartigen Phasen (w, w') zusammen über den dritten Shunt-Widerstand (R3) geführt werden.procedure after claim 1 or 2 , characterized in that the multi-phase electrical machine (100) has two winding systems (110; 120) and thus two sub-machines, which each have three (m = 3) phases (u, v, w; ...), whereby the machine (100) has a total of six (N=2*m=6) phases, the first similar phases (u, u') together via the first shunt resistor (R1), the second similar phases (v, v') together via the second shunt resistor (R2) and the third similar phases (w, w') together via the third shunt resistor (R3). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Shunt-Widerstände (R1, R2, R3) jeweils direkt an den Highside-Schaltern (HS) oder direkt an den Lowside-Schaltern (LS) angeordnet sind.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the shunt resistors (R1, R2, R3) each directly the high-side switches (HS) or directly on the low-side switches (LS). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Shunt-Widerstand (R1, R2, R3) auf einem Substrat ausgebildet ist und insbesondere auf einem DBC-Substrat (Direct-Bonded-Copper Substrate), einem IMS (Insulated Metal Substrate) ausgebildet ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that each shunt resistor (R1, R2, R3) is formed on a substrate and in particular on a DBC substrate (Direct Bonded Copper Substrate), an IMS (Insulated Metal Substrate) is trained. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Shunt-Widerstand (R1, R2, R3) auf einer Leiterplatte (Printed Circuit Board, PCB) oder einem Moldmodul ausgebildet ist.Procedure according to one of Claims 1 - 4 , characterized in that each shunt resistor (R1, R2, R3) is formed on a printed circuit board (PCB) or a mold module. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strommessung pro Teilmaschine (110; 120) in einem Zeitintervall oder Zeitpunkt (T1) vorgenommen wird, in welchem alle Highside-Schalter (HS) oder alle Lowside-Schalter (LS) durchgesteuert sind.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the current measurement per sub-machine (110; 120) is carried out in a time interval or point in time (T1) in which all high-side switches (HS) or all low-side switches (LS) are turned on . Steuerschaltung (10) für eine mehrphasige elektrische Maschine (100), welche zumindest ein erstes m-phasiges Wicklungssystem (110) mit m Phasen (u, v , w) und ein zweites m-phasiges Wicklungssystem (120) mit m Phasen (u', v', w') aufweist, wobei pro Phase (u, v, w; u', v', w') ein Highside-Schalter (HS) und ein Lowside-Schalter (LS) vorgesehen sind, wobei jedes Wicklungssystem eine Teilmaschine (110; 120) der elektrischen Maschine (100) bildet, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung zur Strommessung unter Verwendung von m Shunt-Widerständen (R1, R2, R3) beschaffen ist, wobei die Phasen (u, u'; ...) der Wicklungsanschlüsse (111, 121; ...) der Teilmaschinen (110, 120), die die gleichartig sind, zusammen über einen der Shunt-Widerstände (R1, R2, R3) geführt werden.Control circuit (10) for a multi-phase electrical machine (100), which has at least a first m-phase winding system (110) with m phases (u, v, w) and a second m-phase winding system (120) with m phases (u' , v', w'), wherein per phase (u, v, w; u', v', w') a high-side switch (HS) and a low-side switch (LS) are provided, each winding system having a Sub-machine (110; 120) of the electrical machine (100), characterized in that the control circuit for measuring the current is designed using m shunt resistors (R1, R2, R3), the phases (u, u'; .. .) the winding connections (111, 121; ...) of the sub-machines (110, 120), which are of the same type, are routed together via one of the shunt resistors (R1, R2, R3). Steuerschaltung (10) für eine mehrphasige elektrische Maschine (100) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung (10) beschaffen ist, das Verfahren nach einem der Ansprüche 2-7 auszuführen.Control circuit (10) for a multi-phase electrical machine (100). claim 8 , characterized in that the control circuit (10) is designed, the method according to any one of claims 2 - 7 to execute. Steuerschaltung (10) für eine mehrphasige elektrische Maschine (100) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung (10) in einem Steuergerät einer elektrischen Hilfskraftlenkung integriert ist, wobei die elektrische Maschine (100) als elektrischer Hilfskraftmotor ausgebildet ist.Control circuit (10) for a multi-phase electrical machine (100). claim 8 or 9 , characterized in that the control circuit (10) is integrated in a control unit of an electric power steering, wherein the electric machine (100) is designed as an electric power motor.
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