Titel

Vorrichtung und Verfahren zur Regelung eines elektrischen Antriebssystems sowie elektrisches Antriebssystem

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Regelung eines elektrischen Antriebssystems. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein elektrisches Antriebssystem mit einer solchen Vorrichtung.

Stand der Technik

Elektrisch angetriebene Fahrzeuge gewinnen zunehmend an Bedeutung. Kern derartiger Fahrzeuge ist ein elektrisches Antriebssystem, welches elektrische Energie von einer Traktionsbatterie nutzt, um eine elektrische Maschine anzusteuern. Ein Verfahren zum Betreiben einer als Fahrzeugantrieb vorgesehenen elektrischen Maschine ist beispielsweise in der Druckschrift DE 10 2009 049 005 Al beschrieben.

Die Ansteuerung der elektrischen Maschine erfolgt in der Regel mittels eines elektrischen Stromrichters, der die elektrische Maschine unter Verwendung von Sollwertvorgaben, wie beispielsweise einem einzustellenden Drehmoment, ansteuert. Hierzu kann beispielsweise bei einer Serienfertigung am Ende der Produktionslinie auch eine geeignete Parametrisierung des elektrischen Antriebssystems erfolgen.

Offenbarung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung schafft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Regelung eines elektrischen Antriebssystems, sowie ein elektrisches Antriebssystem mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.

Demgemäß ist vorgesehen:

Eine Vorrichtung zur Regelung eines elektrischen Antriebssystems mit mindestens einem mikroelektromechanischen Sensor (MEMS), einer Steuereinrichtung und einer Regeleinrichtung. Der mindestens eine MEMS ist dazu ausgelegt, Sensordaten einer durch den Sensor überwachten Sensorgröße bereitzustellen. Insbesondere kann der MEMS Sensordaten einer Sensorgröße für eine Komponente des elektrischen Antriebssystems bereitstellen. Die Steuereinrichtung ist dazu ausgelegt, Steuersignale zur Ansteuerung des elektrischen Antriebssystems zu generieren. Insbesondere kann die Steuereinrichtung die Steuersignale unter Verwendung von vorbestimmten Steuerparametern generieren. Die Regeleinrichtung ist dazu ausgelegt, die Sensordaten von dem mindestens einen MEMS zu empfangen. Ferner ist die Regeleinrichtung dazu ausgelegt, die vorbestimmten Steuerparameter für die Steuereinrichtung anzupassen. Insbesondere kann die Regeleinrichtung die vorbestimmten Steuerparameter für die Steuereinrichtung unter Verwendung der empfangenen Sensordaten anpassen.

Weiterhin ist vorgesehen:

Ein elektrisches Antriebssystem mit einer elektrischen Maschine, einem elektrischen Stromrichter und einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Regelung des elektrischen Antriebssystems. Der Stromrichter kann dazu ausgelegt sein, die elektrische Maschine anzusteuern. Ferner können mindestens die elektrische Maschine und der elektrische Stromrichter in einem gemeinsamen Antriebsmodul angeordnet sein. Ferner kann auch die Vorrichtung zur Regelung des elektrischen Antriebssystems gemeinsam mit der elektrischen Maschine und dem elektrischen Stromrichter in dem gemeinsamen Antriebsmodul angeordnet sein.

Schließlich ist vorgesehen: Ein Verfahren zur Regelung eines elektrischen Antriebssystems. Das Verfahren umfasst einen Schritt zum Ansteuern des elektrischen Antriebssystems unter Verwendung von vorbestimmten Steuerparametern. Ferner umfasst das Verfahren einen Schritt zum Erfassen von Sensordaten. Die Sensordaten können insbesondere durch mindestens einen MEMS erfasst werden, der eine Sensorgröße einer Komponente des elektrischen Antriebssystems überwacht. Schließlich umfasst das Verfahren einen Schritt zum Anpassen der vorbestimmten Steuerparameter unter Verwendung der erfassten Sensordaten.

Vorteile der Erfindung

Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei einer Serienfertigung von elektrischen Antriebssystemen sich die einzelnen Antriebssysteme minimal unterscheiden können. Darüber hinaus können sich über die Betriebsdauer aufgrund von Alterungseffekten oder Verschleiß auch Änderungen im Betriebsverhalten des elektrischen Antriebssystems ergeben.

Es ist daher eine Idee der vorliegenden Erfindung, dieser Erkenntnis Rechnung zu tragen und eine Regelung für ein elektrisches Antriebssystem zu schaffen, welche auf derartige Abweichungen und/oder Veränderungen im Betriebsverhalten des elektrischen Antriebssystems reagieren kann. Insbesondere sieht die vorliegende Erfindung vor, Steuerparameter des elektrischen Antriebssystems während des Betriebs und somit nach Beendigung des Herstellungsprozesses dynamisch anzupassen. Auf diese Weise ist es möglich, jedes elektrische Antriebssystem individuell möglichst optimal anzusteuern. Hierdurch können einerseits Toleranzen und Abweichungen während des Fertigungsprozesses der einzelnen Komponenten eines elektrischen Antriebssystems ausgeglichen werden. Darüber hinaus können auch während des Betriebs Veränderungen, beispielsweise aufgrund von Alterung oder Verschleiß kompensiert werden. Auf diese Weise können die einzelnen elektrischen Antriebssysteme individuell über ihre Betriebsdauer hinweg möglichst optimal betrieben werden.

Bei den Steuerparametern kann es sich um beliebige Parameter handeln, welche zur Spezifikation des Betriebsverhaltens des elektrischen Antriebssystems genutzt werden können. Beispielsweise können die Steuerparameter eine Frequenz oder einen Frequenzbereich vorgeben, in welchem ein elektrischer Stromrichter des elektrischen Antriebssystems arbeiten kann. Darüber hinaus können beispielsweise auch Vorgaben zu Grenzwerten, wie zum Beispiel einem maximal einstellbaren Drehmoment, einer maximalen Drehzahl oder ähnlichem durch die Steuerparameter spezifiziert werden. Aber auch beliebige andere Steuerparameter, die beispielsweise Einfluss auf den Rundlauf der elektrischen Maschine, mögliche Vibrationen innerhalb des elektrischen Antriebssystems oder die Geräuschentwicklung haben, sind möglich. Ferner kann auch beispielsweise die maximale elektrische Leistungsaufnahme, Grenzwerte für Temperaturen innerhalb des elektrischen Antriebssystems oder ähnliches durch die Steuerparameter spezifiziert werden. Es versteht sich jedoch, dass auch beliebige andere Steuerparameter möglich sind.

Wie im Nachfolgenden noch näher erläutert wird, können für die dynamische Anpassung der Steuerparameter Sensordaten von beliebigen geeigneten Sensoren, insbesondere mikroelektromechanischen Sensoren (MEMS) genutzt werden. Insbesondere können diese Sensoren Sensorgrößen innerhalb des elektrischen Antriebssystems, beispielsweise in oder an der elektrischen Maschine des elektrischen Antriebssystems oder einer mit der elektrischen Maschine gekoppelten Komponente erfassen und korrespondierende Sensordaten bereitstellen. Diese Sensordaten können beispielsweise Sensordaten für eine Temperatur, eine Geräuschentwicklung, eine Beschleunigung, insbesondere Beschleunigungswerte für mögliche Vibrationen oder ähnliches, aber auch elektrische Größen wie beispielsweise einen Strom oder eine elektrische Spannung sowie auch ein Magnetfeld oder ähnliches umfassen.

Auf diese Weise können basierend auf den erfassten Sensordaten ein oder mehrere Steuerparameter für die Ansteuerung des elektrischen Antriebssystems dynamisch angepasst werden. Somit kann der Betrieb des elektrischen Antriebssystems optimiert werden. Insbesondere können beispielsweise negative Eigenschaften, wie zum Beispiel auftretende Vibrationen, eine erhöhte Geräuschentwicklung, ein zu starker Temperaturanstieg oder ähnliches kompensiert oder vermindert werden. Da die Steuerparameter nicht nur einmalig, beispielsweise am Ende eines Fertigungsprozesses des elektrischen Antriebssystems, fest vorgegeben werden, sondern während des Betriebs und der Lebenszeit des elektrischen Antriebssystems dynamisch angepasst werden, können die Eigenschaften des elektrischen Antriebssystems über den gesamten Betriebszeitraum hinweg optimiert werden. Dies verbessert einerseits die Betriebseigenschaften des elektrischen Antriebssystems. Darüber hinaus kann durch den optimierten Betrieb des elektrischen Antriebssystems auch der Verschleiß bzw. die Alterung des elektrischen Antriebssystems verringert werden, sodass sich durch den optimierten Betrieb des elektrischen Antriebssystems auch eine höhere zu erwartende Lebensdauer des gesamten Systems ergeben kann.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Regeleinrichtung dazu ausgelegt, eine Variation in den Sensordaten zu ermitteln. Insbesondere kann die Variation in den Sensordaten in Abhängigkeit von den durch die Steuereinrichtung generierten Steuerparameter ermittelt werden. Mit anderen Worten, die Regeleinrichtung überwacht die Reaktion des elektrischen Antriebssystems, die sich durch eine Variation der Steuerparameter ergibt. Entsprechend kann die Regeleinrichtung dazu ausgelegt sein, die Steuerparameter unter Verwendung der ermittelten Variation anzupassen. Auf diese Weise kann die Regeleinrichtung während des Betriebs des elektrischen Antriebssystems feststellen, wie die Variation der Steuerparameter mit einer entsprechenden Variation in dem Betriebsverhalten des elektrischen Antriebssystems korrespondiert. Aufgrund dieser festgestellten Zusammenhänge zwischen Änderungen der Steuerparameter und den daraus folgenden Reaktionen des elektrischen Antriebssystems kann die Regeleinrichtung die Steuerparameter im Weiteren in geeigneter Weise anpassen, um beispielsweise das Betriebsverhalten des elektrischen Antriebssystems in gewünschter Weise zu optimieren.

Beispielsweise kann die Regeleinrichtung während des Betriebs des elektrischen Antriebssystems feststellen, wie sich eine Variation der Steuerparameter auf Änderungen, wie beispielsweise Geräuschentwicklung, Vibrationsverhalten, Temperaturentwicklung oder ähnliches auswirkt. Entsprechend kann die Regeleinrichtung daraufhin die Steuerparameter derart anpassen, dass die entsprechenden Parameter sich innerhalb eines vorgegebenen Bereiches, beispielsweise eines vorgegebenen Regelbereiches oder ähnlichem bewegen.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Regeleinrichtung einen Datenspeicher. Dieser Datenspeicher kann dazu ausgelegt sein, die empfangenen Sensordaten abzuspeichern. Ferner kann die Regeleinrichtung dazu ausgelegt sein, die Anpassung der Steuerparameter unter Verwendung von zuvor abgespeicherten Sensordaten anzupassen. Auf diese Weise kann die Regeleinrichtung auch historische Sensordaten und ggf. auch die jeweils dazu korrespondierenden Steuerparameter berücksichtigen, um die Steuerparameter im weiteren Betriebsverlauf zu optimieren.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Regeleinrichtung dazu ausgelegt, die Anpassung der Steuerparameter unter Verwendung eines selbstlernenden Algorithmus anzupassen. Ein derartiger selbstlernender Algorithmus kann beispielsweise aus den aktuellen und ggf. historischen Daten eigenständig die Bestimmung bzw. Berechnung der geeigneten Steuerparameter optimieren. Beispielsweise können hierzu Algorithmen auf Basis von künstlicher Intelligenz und/oder neuronalen Netzen eingesetzt werden. Darüber hinaus sind selbstverständlich auch beliebige andere geeignete selbstlernende Verfahren zur Optimierung der Steuerparameter während der Betriebsdauer des elektrischen Antriebssystems möglich.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung zur Regelung des elektrischen Antriebssystems einen nichtflüchtigen Parameterspeicher. Der Parameterspeicher kann dazu ausgelegt sein, die von der Regeleinrichtung angepassten vorbestimmten Steuerparameter abzuspeichern. Ferner kann der Parameterspeicher die abgespeicherten vorbestimmten Steuerparameter bei Bedarf bereitstellen. Durch die Verwendung eines nichtflüchtigen Parameterspeichers können auch die durch die Regeleinrichtung angepassten Steuerparameter selbst beim Herunterfahren bzw. Abschalten des elektrischen Antriebssystems erhalten werden. Auf diese Weise stehen bei einem Neustart des elektrischen Antriebssystems auch die angepassten, optimierten Steuerparameter sofort zur Verfügung. Hierdurch ist nicht bei jedem Neustart des Antriebssystems eine erneute Optimierung von initialen fest vorgegebenen Basisparametern erforderlich.

Gemäß einer Ausführungsform umfassen der mindestens eine MEMS mindestens einen Beschleunigungssensor, einen akustischen Sensor, einen pyroelektrischen Sensor, einen induktiven Sensor und/oder einen Magnetfeldsensor. Darüber hinaus sind selbstverständlich auch beliebige andere Sensoren, insbesondere beliebige anderen mikroelektromechanische Sensoren möglich.

Gemäß einer Ausführungsform ist der mindestens eine mikroelektromechanische Sensor an einer Komponente des elektrischen Antriebssystems angeordnet. Beispielsweise kann der MEMS in oder an der elektrischen Maschine oder an einer mit der elektrischen Maschine verbundenen Komponente, beispielsweise einer Antriebswelle oder einer Getriebekomponente vorgesehen sein.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Regeleinrichtung dazu ausgelegt, eine Signalisierung auszugeben, falls die empfangenen Sensordaten nach dem Anpassen der Steuerparameter weiterhin von einem vorbestimmten Sollwert um mehr als einen vorgegebenen Schwellwert abweichen. Ist es beispielsweise trotz dynamischer Anpassung der Steuerparameter nicht möglich, die Betriebseigenschaften des elektrischen Antriebssystems derart anzupassen, dass eine oder mehrere Eigenschaften sich innerhalb vorgegebener Toleranzwerten befinden, so kann dies auf einen schwerwiegenderen Fehler oder ähnliches hinweisen. In einem solchen Fall kann entweder dem Benutzer ein Hinweis darauf gegeben werden, dass eine Störung des elektrischen Antriebssystems vorliegt. Dies kann beispielsweise mittels einer optischen oder akustischen Signalisierung erfolgen. Darüber hinaus kann auch der Betrieb des elektrischen Antriebssystems eingeschränkt werden. Beispielsweise kann das elektrische Antriebssystem mit begrenzter Leistung betrieben werden, wenn die vorgegebenen Toleranzwerte nicht länger eingehalten werden können. Entsprechend kann die von der Regeleinrichtung ausgegebene Signalisierung dazu genutzt werden, um beispielsweise das elektrische Antriebssystem in einen Notlaufmodus zu überführen. Ferner kann die Signalisierung beispielsweise auch ein Datensignal umfassen, welches in einen Fehlerspeicher geschrieben werden kann. Darüber hinaus sind selbstverständlich auch beliebige andere Signalisierungen zum Anzeigen eines entsprechenden Betriebsverhaltens des elektrischen Antriebssystems möglich.

Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, soweit sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Insbesondere lässt sich die Signalverarbeitung auch auf mehr als eine dreistufige Einrichtung zur Signalverarbeitung erweitern. Weitere Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich den Ausführungsbeispielen beschriebenen Merkmalen der Erfindung. Insbesondere wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu den jeweiligen Grundformen der Erfindung hinzufügen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1: eine schematische Darstellung eines Blockschaubilds eines elektrischen Antriebssystems gemäß einer Ausführungsform;

Fig. 2: eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Regelung eines elektrischen Antriebsystem gemäß einer weiteren Ausführungsform; und

Fig. 3: eine schematische Darstellung eines Blockschaubilds eines

Ablaufdiagram, wie es einem Verfahren zur Regelung eines elektrischen Antriebssystems gemäß einer Ausführungsform zugrunde liegt.

Beschreibung von Ausführungsformen

Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Blockschaubilds für ein elektrisches Antriebssystem 1 mit einer Vorrichtung zur Regelung des elektrischen Antriebssystems 1. Das elektrische Antriebssystem 1 kann beispielsweise eine elektrische Maschine 50 umfassen. Diese elektrische Maschine 50 kann beispielsweise über eine Antriebsachse 51 mit einem Getriebe 3 oder auch mit beliebigen anderen anzutreibenden Komponenten mechanisch gekoppelt werden. Das elektrische Antriebssystem 1 kann zum Beispiel von einer elektrischen Energiequelle 2 wie beispielsweise einer Batterie, insbesondere einer Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs mit elektrischer Energie versorgt werden. Die von der elektrischen Energiequelle 2 bereitgestellte elektrische Energie kann mittels eines Stromrichters 40 in eine elektrische Spannung gewandelt werden, welche dazu geeignet ist, an der elektrischen Maschine 50 bereitgestellt zu werden und somit die elektrische Maschine 50 anzutreiben. Zum Beispiel kann eine von der elektrischen Energiequelle 2 bereitgestellte Gleichspannung mittels eines ein- oder mehrphasigen Wechselrichters in eine Wechselspannung konvertiert werden, um an der elektrischen Maschine 50 einen vorbestimmten Sollwert, beispielsweise ein vorbestimmtes Drehmoment oder eine vorbestimmte Drehzahl einzustellen.

Für die Ansteuerung des Stromrichters 40 kann zum Beispiel eine Steuereinrichtung 30 vorgegebene Sollwerte S empfangen. Auf Grundlage dieser empfangenen Sollwerte S kann die Steuervorrichtung 30 Steuersignal generieren, um den Stromrichters 40, insbesondere die Schaltelemente des Stromrichters 40 entsprechend anzusteuern. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 30 ein Tastverhältnis für eine pulsbreitenmodulierte Ansteuerung gemäß den empfangenen Sollwerten S anpassen. Hierzu kann die Steuervorrichtung 30 ggf. auch berechnete und/oder sensorisch erfasste Parameter des aktuellen Betriebszustandes, insbesondere der elektrischen Maschine 50 mitberücksichtigen.

Die Ansteuerung des elektrischen Stromrichters 40 kann dabei beispielsweise unter Verwendung vorgegebener Betriebsparameter erfolgen. Solche Betriebsparameter können beispielsweise eine vorbestimmte Frequenz oder ein vorbestimmter Frequenzbereich für eine pulsbreitenmodulierte Ansteuerung des elektrischen Stromrichters 40 umfassen. Darüber hinaus sind selbstverständlich auch beliebige andere geeignete Betriebsparameter möglich. Beispielsweise können die Betriebsparameter auch einen oder mehrere mögliche Betriebsmodi für die Ansteuerung des elektrischen Stromrichters 40 umfassen. Auch können durch die Betriebsparameter beispielsweise spezielle Vorgaben für die Ansteuerung gemacht werden, welche die Geräuschentwicklung des elektrischen Antriebssystems, insbesondere der elektrischen Maschine 50 beeinflussen. Beispielsweise können auch Spannungs- oder Stromspitzen durch die Betriebsparameter begrenzt werden, um Belastungsspitzen zu limitieren und somit die maximale Beanspruchung einzelner Komponenten in dem elektrischen Antriebssystem 1 zu begrenzen. Es versteht sich, dass die hier angeführten Beispiele für die Betriebsparameter des elektrischen Antriebssystems 1 nur eine kleine exemplarische Auswahl darstellen. Darüber hinaus sind selbstverständlich auch beliebige andere Vorgaben für Betriebsparameter des elektrischen Antriebssystems 1 möglich.

Die Betriebsparameter für das elektrische Antriebssystem 1 können beispielsweise zunächst auf initiale Vorgaben eingestellt werden. Darüber hinaus ist es möglich, diese Betriebsparameter für die Steuereinrichtung 30 des elektrischen Antriebssystems 1 während des Betriebs und über die Lebensdauer des elektrischen Antriebssystems 1 dynamisch anzupassen.

Um die Parametrisierung für die Ansteuerung des elektrischen Antriebssystems 1 während des Betriebs und über die Lebensdauer des elektrischen Antriebssystems 1 anzupassen, kann das elektrische Antriebssystem 1, und insbesondere die einzelnen Komponenten wie zum Beispiel der Stromrichter 40, die elektrische Maschine 50, die Antriebswelle 51 oder aber auch beliebige andere Komponenten, wie zum Beispiel ein angeschlossenes Getriebe 3 sensorisch überwacht werden. Die aus dieser Überwachung herrührenden Sensordaten können dazu verwendet werden, um eine Anpassung der Parametrisierung für die Ansteuerung des elektrischen Antriebssystems 1 vorzunehmen.

Beispielsweise können für die Überwachung des Betriebsverhaltens des elektrischen Antriebssystems 1 ein oder mehrere Sensoren, insbesondere mikroelektromechanische Sensoren (MEMS) verwendet werden. Derartige Sensoren können beliebige Betriebseigenschaften des elektrischen Antriebssystems erfassen und korrespondierende Sensordaten bereitstellen. Beispielsweise können Temperaturen innerhalb des elektrischen Antriebssystems, zum Beispiel am Rotor und/oder Stator der elektrischen Maschine 50, an Komponenten des elektrischen Stromrichters 40 oder einer beliebigen anderen Position überwacht werden. Hierzu können beispielsweise pyroelektrische Sensoren eingesetzt werden. Ferner sind zum Beispiel Beschleunigungssensoren oder ähnliches möglich, welche Vibrationen oder andere Bewegungsverläufe innerhalb des elektrischen Antriebssystems 1 erfassen und korrespondierende Sensordaten bereitstellen. Weiterhin sind zum Beispiel auch induktive und/oder magnetische Sensoren möglich, die eine Drehzahl am Rotor oder der Welle der elektrischen Maschine 50 oder an den Zahnrädern des Getriebes 3 erfassen. Darüber hinaus können beispielsweise auch akustische Sensoren einen Schallpegel erfassen, der beispielsweise auf Abweichungen im Betriebsverhalten des elektrischen Antriebssystems 1 hinweisen kann. Darüber hinaus sind selbstverständlich auch beliebige andere Sensoren, insbesondere mikroelektromechanische Sensoren möglich.

Die von den MEMS 10-i bereitgestellten Sensordaten können in einer Regeleinrichtung 20 erfasst und ausgewertet werden. Auf Grundlage der empfangenen Sensordaten kann die Regeleinrichtung 20 die Parametrisierung für die Ansteuerung des elektrischen Antriebssystems 1 anpassen. Auf diese Weise kann während des Betriebs und über die Lebensdauer des elektrischen Antriebssystems 1 die Parametrisierung dynamisch angepasst werden. Somit kann beispielsweise während des Betriebs die Parametrisierung des elektrischen Antriebssystems 1 individuell und optimal auf die jeweiligen Komponenten eines elektrischen Antriebssystems 1 angepasst werden. Ferner können beispielsweise auch Veränderungen während des Betriebs aufgrund von Verschleiß oder Alterung erkannt werden, und die Parametrisierung kann daraufhin ebenfalls entsprechend angepasst werden, sodass auch bei Veränderungen innerhalb des elektrischen Antriebssystems 1 über die Lebensdauer durch eine angepasste Parametrisierung kompensiert werden können.

Für die sensorische Überwachung des Betriebsverhaltens des elektrischen Antriebssystems 1 können beispielsweise zumindest teilweise Sensoren 10-i verwendet werden, welche auch ggf. für weitere Überwachungs- oder Regelungszwecke eingesetzt werden. Insbesondere können zum Beispiel zumindest teilweise Sensoren 10-i verwendet werden, wie sie auch bei konventionellen elektrischen Antriebssystemen 1 eingesetzt werden. Auf diese Weise kann der zusätzliche Aufwand an Sensoren für die Überwachung des elektrischen Antriebssystems 1 minimiert werden. Für den Fall, dass zumindest teilweise auch zusätzliche Sensoren 10-i für die Überwachung des elektrischen Antriebssystems 1 eingesetzt werden sollen, ist es möglich, diese Sensoren ggf. zumindest teilweise auch an bestehende Signal- oder Kommunikationsleitungen für die Übertragung der Sensordaten anzubinden. Auf diese Weise können der Aufwand und ein ggf. zusätzlich erforderlicher Bauraum minimiert werden.

Für die Auswertung der Sensordaten von den Sensoren 10-i und die dynamische Anpassung der Parametrisierung können grundsätzlich beliebige geeignete Verfahren eingesetzt werden. Insbesondere können zum Beispiel Verfahren eingesetzt werden, welche neben dem aktuellen Betriebsverhalten aufgrund der aktuell verwendeten Parametrisierung auch Kenntnisse den Einfluss einer Variation der Parametrisierung auf das Betriebsverhalten mitberücksichtigen. Wird beispielsweise festgestellt, dass bei einer Veränderung eines Steuerparameters in eine Richtung sich ein oder mehrere Sensorwerte verändern, so kann ggf. hieraus auf einen Zusammenhang zwischen der Variation des Steuerparameters und den Sensorwerten geschlossen werden. Dieser Zusammenhang kann im weiteren Verlauf bei der Anpassung der Steuerparameter mitberücksichtigt werden. Auf diese Weise ist es möglich, selbstlernende Verfahren zur Anpassung der Steuerparameter unter Verwendung der von den Sensoren 10-i bereitgestellten Sensordaten einzusetzen. Insbesondere können derartige selbstlernende Verfahren für die Anpassung der Steuerparameter auch Algorithmen mit künstlicher Intelligenz (Kl) oder ähnlichem einsetzen. Ferner können ggf. auch neuronale Netze oder ähnliches für die Anpassung der Steuerparameter unter Verwendung der von den Sensoren 10-i bereitgestellten Sensordaten bereitgestellt werden. Darüber hinaus sind selbstverständlich auch beliebige andere geeignete Verfahren, insbesondere Verfahren mit selbstlernenden Eigenschaften oder ähnlichem möglich.

Für die Anpassung der Steuerparameter können beispielsweise auch Schwelloder Grenzwerte definiert werden, welche während des Betriebs des elektrischen Antriebssystems eingehalten werden sollen. Bewegen sich ein oder mehrere Sensorwerte in Richtung einer vorgegebenen Grenze oder überschreitet ggf. die vorgegebene Grenze, so können durch die Regeleinrichtung 20 ein oder mehrere Steuerparameter angepasst werden, um dieser Entwicklung entgegen zu wirken. Insbesondere können die Steuerparameter derart angepasst werden, dass auch weiterhin ein Betrieb des elektrischen Antriebssystems 1 innerhalb der vordefinierten Grenz- oder Schwellwerte möglich ist. Werden zum Beispiel mittels Beschleunigungssensoren oder akustischen Sensoren Vibrationen oder eine Unwucht innerhalb des elektrischen Antriebssystems 1 detektiert, so kann zum Beispiel durch ein optimiertes Ansteuerungsverfahren, ähnlich einem sog. Harmonie Current Injection-Verfahren diesem entgegen gewirkt werden und kritische Betriebszustände können ggf. geglättet oder gar ganz vermieden werden. Selbstverständlich sind auch beliebige andere Verfahren möglich.

Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Regeleinrichtung 20 für ein elektrisches Antriebssystem 1 gemäß einer Ausführungsform. Die Regeleinrichtung 20 kann beispielsweise eine Verarbeitungseinrichtung 21 umfassen, welche die aktuellen Sensordaten von einem oder mehreren Sensoren 10-i empfängt und auswertet, und unter Verwendung der empfangenen Sensordaten daraufhin bei Bedarf die Parametrisierung für die Ansteuerung des elektrischen Antriebssystems 1 anpasst. Die Verarbeitungseinrichtung 21 kann dabei neben den aktuellen Sensorwerten auch ggf. Sensorwerte und/oder Parametrisierungen aus der Vergangenheit mit in Betracht ziehen. Insbesondere für eine Anpassung der Steuerparameter mittels selbstlernender Verfahren können beispielsweise auch historische Sensordaten und/oder Steuerparametrisierungen ausgewertet werden. Hierzu kann beispielsweise ein Datenspeicher 22 vorgesehen sein. In dem Datenspeicher 22 können beispielsweise die von den Sensoren 10-i bereitgestellten Sensordaten und ggf. auch eine korrespondierende Zeitinformation oder ähnliches abgespeichert werden. Darüber hinaus ist es beispielsweise auch möglich, die empfangenen Sensordaten in Zusammenhang mit den jeweils dabei angewendeten Betriebseigenschaften und insbesondere der korrespondierenden Parametrisierung mittels der Steuerparameter abzuspeichern. Auf diese Weise können beispielsweise durch die Verarbeitungseinrichtung 21 Zusammenhänge zwischen den jeweils verwendeten Steuerparametern und den daraus resultierenden Sensordaten ermittelt werden. Aus diesem Zusammenhang kann das durch die Verarbeitungseinrichtung 21 verwendete Verfahren trainiert werden oder auf beliebige andere geeignete Weise mittels selbstlernender Eigenschaften die Anpassung der Steuerparameter gemäß den empfangenden Sensordaten optimieren.

Darüber hinaus können beispielsweise in einer weiteren Speichereinrichtung, beispielsweise in einem nichtflüchtigen Parameterspeicher 23 die von der Verarbeitungseinrichtung 21 ermittelten Steuerparameter abgespeichert werden. Die in einem solchen nichtflüchtigen Parameterspeicher 23 abgespeicherten Steuerparameter können somit auch bei einem Neustart des elektrischen Antriebssystems 1 sofort bereitgestellt werden. Auf diese Weise ist es nicht erforderlich, die Parametrisierung der Steuerparameter stets ausgehend von bei der Fertigung festgelegten initialen Steuerparameter aus anzupassen, sondern unmittelbar bei jedem Neustart die zuvor optimierten Steuerparameter zu verwenden.

Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Ablaufdiagramms, wie es einem Verfahren zur Regelung eines elektrischen Antriebssystems 1 gemäß einer Ausführungsform zugrunde liegt. Das Verfahren kann grundsätzlich beliebige Schritte umfassen, wie sie zuvor bereits in Zusammenhang mit der Regelung des elektrischen Antriebssystems 1 beschrieben worden sind. Analog kann das zuvor beschriebene elektrische Antriebssystem auch beliebige Komponenten aufweisen, die zur Implementierung des nachfolgend beschriebenen Verfahrens erforderlich sind.

In einem Schritt S1 kann das elektrische Antriebssystem unter Verwendung von vorbestimmten Steuerparametern angesteuert werden.

Dabei können in Schritt S2 Sensordaten erfasst werden. Die Sensordaten können insbesondere durch mindestens einen mikroelektromechanischen Sensor 10-i erfasst werden. Der MEMS 10-i kann dabei insbesondere mindestens eine Komponente des elektrischen Antriebssystems 1 überwachen. In Schritt S3 erfolgt eine Anpassung der vorbestimmten Steuerparameter für die Ansteuerung des elektrischen Antriebssystems. Die Anpassung der Steuerparameter erfolgt insbesondere unter Verwendung der in Schritt S2 erfassten Sensordaten.

Die zuvor beschriebene Regelung des elektrischen Antriebssystems 1 kann grundsätzlich auf ein beliebiges elektrisches Antriebssystem angewendet werden. Insbesondere kann es sich bei dem elektrischen Antriebssystem 1 dabei um ein kompaktes elektrisches Antriebssystem handeln, bei welchem zumindest die leistungselektronischen Komponenten wie beispielsweise der elektrische Stromrichter 40, als auch die elektrische Maschine 50 in einem gemeinsamen Modul angeordnet sind. Darüber hinaus können in diesem gemeinsamen Modul auch noch weitere Komponenten, wie beispielsweise ein mit der elektrischen Maschine 50 gekoppeltes Getriebe 3 vorgesehen sein. Auch weitere Komponenten, insbesondere Komponenten für die Regelung des elektrischen Antriebssystems 1 können ebenfalls in diesem gemeinsamen Modul vorgesehen sein. Solche kompakten Anordnungen eines elektrischen Antriebssystems sind beispielsweise unter dem Begriff "e-Achse" bekannt.

Zusammenfassend betrifft die vorliegende Erfindung eine dynamische Anpassung von Steuerparametern für ein elektrisches Antriebssystem. Für diese dynamische Anpassung der Steuerparameter werden mittels mikroelektromechanischer Sensoren Betriebseigenschaften des elektrischen Systems überwacht und unter Verwendung der Sensordaten die Steuerparameter für die Parametrisierung der Ansteuerung des elektrischen Antriebssystems während des Betriebs und über die Lebensdauer des elektrischen Antriebssystems angepasst. Die Anpassung der Steuerparameter kann dabei insbesondere unter Verwendung von selbstlernenden Algorithmen erfolgen.