AT527766A1 - Verfahren zur Optimierung eines effizienten Betriebes von Elektromotoren - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zur Optimierung eines effizienten Betriebes von Elektromotoren mit Fertigungstoleranzen. Unter anderem umfasst das Verfahren die Schritte: Testen (S10) von Elektromotoren mit individuellen Abweichungen zu einer Maßhaltigkeit von Motorelementen an Rotor- und/oder Statorpolen unter Messung einer individuellen Motoreigenschaft (M); und Anpassen (S30) einer optimierten Motorsteuerung für einen effizienten Betrieb von wenigstens einem getesteten Elektromotor durch einen Einsatz von wenigstens einem vorbestimmten optimierten Steuerungsparameter (S), welcher der gemessenen individuellen Motoreigenschaft (M) des wenigstens einen getesteten Elektromotors zugeordnet ist, wobei der wenigstens eine optimierte Steuerungsparameter (S) durch Schritte des Simulierens (S21) eines Motorbetriebes, sowie des Variierens (S22) und des Bestimmens (S23) des Steuerungsparameters (S) vorbestimmt wird.

Description

Verfahren zur Optimierung eines effizienten Betriebes von Elektromotoren
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Optimierung eines effizienten Betriebes von Elektromotoren mit Fertigungstoleranzen.
Die Erfindung findet beispielsweise Anwendung in einer Qualitätskontrolle einer Motorproduktion und in einer Fahrzeugproduktion von elektrisch angetriebenen Fahrzeugen, die mit den Elektromotoren aus der Motorproduktion sowie einer Motorsteuerung bestückt werden.
Herkömmlicherweise wird während einer Entwicklungsphase von elektrisch angetriebenen Fahrzeugen eine Motorsteuerung für den elektrischen Antrieb entwickelt, für die ein Steuerungskennfeld basierend auf einem Layout von Strömen in dem Elektromotordesign, insbesondere einer Id/Iq-Stromverteilung eines verwendeten Motortyp optimiert wird, d.h. in Bezug auf eine orthogonale Ausrichtung von Strömen zu den Magnetfeldern der Rotorpole, um ein Drehmoment zu maximieren. Ein solches Optimierungsverfahren kann methodisch lediglich auf einen Betriebspunkt oder wenige Betriebspunkte fokussiert werden.
So ergeben sich im Stand der Technik Nachteile, dass eine Motorsteuerung des einen oder von mehreren Elektromotoren in dem Antrieb eines Fahrzeuges, abgesehen von wenigen Betriebspunkten, über größere Teile eines Betriebsbereiches hinweg kein optimales Ergebnis in Bezug auf eine Effizienz oder auf ein Drehmoment erzielt. Dies führt wiederum zu einer schlechteren Gesamteffizienz des Fahrzeugs bei Vergleichswerten in dem Kontext eines Fahrzyklus wie dem WLTP oder im realen Fahrbetrieb.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung eine Technik zu schaffen, die eine Optimierung eines effizienten Betriebes eines Elektromotors unter Berücksichtigung von individuellen Eigenschaften desselben ermöglicht oder erleichtert.
Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Schritten des Anspruchs 1. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
In der vorliegenden Offenbarung umfasst der Begriff einer Motoreigenschaft, wie später ausführlicher erläutert, eine im Betrieb messbare Größe wie eine Leistungseigenschaft in Bezug auf eine umgesetzte Antriebsleistung des
Das erfindungsgemäße Verfahren dient zur Optimierung eines effizienten Betriebes von Elektromotoren mit Fertigungstoleranzen. Das Verfahren umfasst in mehreren Varianten von Abfolgen die Schritte: Testen von Elektromotoren mit individuellen Abweichungen zu einer Maßhaltigkeit von Motorelementen an Rotor- und/oder Statorpolen unter Messung einer individuellen Motoreigenschaft; und Anpassen einer optimierten Motorsteuerung für einen effizienten Betrieb von wenigstens einem getesteten Elektromotor durch einen Einsatz von wenigstens einem vorbestimmten, optimierten Steuerungsparameter, welcher der gemessenen individuellen Motoreigenschaft des wenigstens einen getesteten Elektromotors zugeordnet ist.. Dabei beruht eine Erlangung des wenigstens einen optimierten Steuerungsparameter auf den Schritten: Simulieren eines Betriebes von wenigstens einem virtuellen Elektromotor, dessen individuelle Motoreigenschaft jeweils derjenigen des wenigstens einen getesteten Elektromotors entspricht, mit einer virtuellen Motorsteuerung unter Erzeugung einer über den simulierten Betrieb charakterisierten Effizienzeigenschaft des wenigstens einen virtuellen Elektromotors; Variieren des wenigstens einen Steuerungsparameters in der virtuellen Motorsteuerung mit einer Regelung zur Maximierung der erzeugten Effizienzeigenschaft des wenigstens einen virtuellen Elektromotors in dem simulierten Betrieb; und Bestimmen des wenigstens einen optimierten Steuerungsparameters aus der virtuellen Motorsteuerung, welche auf die Maximierung der Effizienzeigenschaft des wenigstens einen virtuellen Elektromotors eingeregelt ist, unter Zuordnung zu dem wenigstens einen getesteten Elektromotor, dessen individuelle Motoreigenschaft jeweils derjenigen des wenigstens einen virtuellen Elektromotors entspricht.
Die Erfindung sieht somit erstmals ein Verfahren vor, das Parameter einer optimierten Motorsteuerung dezidiert zu möglichen Varianten charakterisiert und in einem Designraum der Methodik des „Design of Experiment“ (DoE) aufnimmt, ebenso wie eine Optimierungsmethodik einer Topologie, und zwar in einer möglichst
Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann zu einer Vielfalt an Mikrogeometrien, die sich aus möglichen größeren und kleineren Abweichungen zu unterschiedlichen Maßhaltigkeiten wie einer Abmessung, Position oder Ausrichtungswinkel ergeben, ein Id/Iq Kennfeld zu jeder Mikrogeometrie erstellt werden, und in ein aktualisierbares optimiertes Steuerungskennfeld integriert werden. Dadurch wird eine exaktere Ansteuerung eines individuellen Elektromotors und ein effizienterer Betrieb desselben erlangt.
Als ein großer Vorteil der Erfindung wird somit im Vergleich zum Stand der Technik eine an einen Elektromotor individuell angepassten Motorsteuerung ermöglicht, die einen optimierten Betrieb über einen vollständigen Betriebsbereich, anstatt lediglich
in einem oder wenigen Betriebspunkten, erzielt.
Als ein weiterer Vorteil der Erfindung wird ein Effizienzkennfeld mit einer optimalen Steuerungscharakterisierung einschließlich einem simulierten Fahrzyklus für jede geometrische Variante innerhalb des „Design of Experiments“, geometrische Topologieoptimierung oder Herstellungstoleranz erstellt. Dabei kann das Fahrprofil des Fahrzyklus, wie z.B. dem zu Vergleichszwecken dienenden WLTP, sowie ein Zusammenwirken mit Eigenschaften eines Fahrzeuges, wie Gewicht, Luftwiderstand in eine Optimierung von Steuerungsparametern für jede einzelne geometrische
Variante des Elektromotors mit einbezogen werden.
Zusammengefasst bietet die Erfindung den Vorteil einer Bereitstellung verschiedener Motorsteuerungen für verschiedene Varianten von Abweichungen der individuellen Motoren bei geringem Aufwand.
Darüber hinaus bietet das Verfahren die Möglichkeit auf einen Rückschluss von kompensierbaren oder tolerierbaren Grenzwerten von Abweichungen als Vorgabe für
Fertigungstoleranzen, wie einer Qualitätskontrolle in der Motorfertigung, wie später
beschrieben.
Gemäß einem vorteilhaften Aspekt der Erfindung können die Schritte des Simulierens eines Betriebes, sowie Variierens und Bestimmens des wenigstens einen Steuerungsparameters vorab für eine Vielzahl von Elektromotoren durchgeführt werden, und zwar vor dem Schritt des Testens von Elektromotoren und vor dem Schritt des Anpassens einer optimierten Motorsteuerung, sowie ferner mit dem Schritt: Bereitstellen einer Zuordnung von optimierten Steuerungsparametern zu Werten der individuellen Motoreigenschaft aus der Vielzahl von Elektromotoren in einer Datenbank, für den Schritt des Anpassens einer Motorsteuerung. Somit kann eine schnelle Abwicklung des Verfahrens in einer Serienfertigung mit eine Zuweisung von Parametern aus einem geeignet großen Datenbestand einer Datenbank ohne
Bedarf einer weiteren Simulation erfolgen.
Gemäß einem alternativen vorteilhaften Aspekt der Erfindung können die Schritte des Simulierens eines Betriebes, sowie Variierens und Bestimmens des wenigstens einen Steuerungsparameters für jeden getesteten Elektromotor erneut durchgeführt werden, und zwar nach dem Schritt des Testens und Ausmessens von Dimensionen oder Eigenschaften von Elektromotoren und vor dem Schritt des Anpassens einer Motorsteuerung. Somit kann das Optimierungsverfahren flexibel zu jeder Variante optimierte Steuerungsparameter ermitteln.
Ergänzend zu dem vorhergehenden Aspekt kann das Verfahren vorteilhaft zusätzlich den Schritt aufweisen: Bereitstellen einer Zuordnung von optimierten Steuerungsparametern zu den Werten der individuellen Motoreigenschaft der getesteten Elektromotoren in einer Datenbank. Somit werden auch die neu ermittelten Parameter hinterlegt.
Gemäß einem alternativen vorteilhaften Aspekt der Erfindung kann der Schritt des Anpassens einer Motorsteuerung in Bezug auf gemessene Werte aus einem durch die Fertigungstoleranzen gestreuten Wertebereich der individuellen Motoreigenschaft einer Vielzahl der getesteten Elektromotoren durchgeführt, zur Optimierung einer universellen Motorsteuerung für beliebige Elektromotoren aus der Vielzahl der getesteten Elektromotoren.
Gemäß einem alternativen vorteilhaften Aspekt der Erfindung werden die Schritte des Simulierens eines Betriebes, sowie Variierens und Bestimmens des wenigstens einen Steuerungsparameters für getestete Elektromotoren durchgeführt, deren individuelle Motoreigenschaft aus den durch die Fertigungstoleranzen bedingten individuellen Abweichungen zu einer Maßhaltigkeit von Motorelementen an Rotorund/oder Statorpolen resultieren.
Gemäß einem alternativen vorteilhaften Aspekt der Erfindung werden die Schritte des Simulierens eines Betriebes, sowie Variierens und Bestimmens des wenigstens einen Steuerungsparameters für virtuelle Elektromotoren, die auf einer systematischen Variierung der individuellen Motoreigenschaft basieren, durchgeführt. Somit kann die Datenbank durch eine hohe Dichte an Datensätze mittels
Interpolation und Simulation erweitert werden.
Gemäß einem alternativen vorteilhaften Aspekt der Erfindung werden die Schritte des Simulierens eines Betriebes, sowie Variierens und Bestimmens des wenigstens einen Steuerungsparameters für virtuelle Elektromotoren durchgeführt, deren individuelle Motoreigenschaft auf einer systematischen Variierung der Abweichungen zu einer Maßhaltigkeit von Motorelementen an Rotor- und/oder Statorpolen resultiert. Somit kann die Datenbank durch weitere Datensätze mittels Interpolation und
Simulation erweitert werden.
Gemäß einem alternativen vorteilhaften Aspekt der Erfindung kann das Verfahren den Schritt aufweisen: Bereitstellen einer Zuordnung von optimierten Steuerungsparametern zu Werten der variierten Abweichungen zu einer Maßhaltigkeit von Motorelementen an Rotor- und/oder Statorpolen der Vielzahl von Elektromotoren in der Datenbank. Somit wird ein Rückschluss auf zulässige Grenzwerte für eine Fertigungstoleranz im Rahmen tolerierbarer Motoreigenschaften und Steuerungsoptimierung ermöglicht.
Gemäß einem alternativen vorteilhaften Aspekt der Erfindung kann das Verfahren den Schritt aufweisen: Ableiten von Grenzwerten für Abweichungen zu einer Maßhaltigkeit von Motorelementen an Rotor- und/oder Statorpolen eines Elektromotors in Abhängigkeit von Grenzwerten der optimierten Steuerungsparameter basierend auf der bereitgestellten Zuordnung von optimierten Steuerungsparametern zu Werten der Abweichungen zu einer Maßhaltigkeit von Motorelementen an Rotor- und/oder Statorpolen der Vielzahl von Elektromotoren in der Datenbank, für eine Vorgabe von Fertigungstoleranzen der Elektromotoren in Bezug auf eine Optimierung eines effizienten Betriebes.
Gemäß einem alternativen vorteilhaften Aspekt der Erfindung kann die Maßhaltigkeit von Motorelementen an Rotor- und/oder Statorpolen eine Abmessung, eine Position
und/oder eine Ausrichtung eines Permanentmagnets umfassen.
Gemäß einem alternativen vorteilhaften Aspekt der Erfindung kann die wenigstens eine Motoreigenschaft eine Leistungseigenschaft, vorzugsweise ein Verhältnis von
Drehmoment zu einer Drehzahl umfassen.
Gemäß einem alternativen vorteilhaften Aspekt der Erfindung kann die wenigstens eine Motoreigenschaft ein Verhältnis von Strömen Id/Iq in Ausrichtung zu den Rotorpolen umfassen.
Gemäß einem alternativen vorteilhaften Aspekt der Erfindung kann der Steuerungsparameter einen Phasenvoreilwinkel und Stromamplitude umfassen.
Gemäß einem alternativen vorteilhaften Aspekt der Erfindung kann die Effizienzeigenschaft ein Verhältnis von einer Verlustleistung zu einem
lastabhängigen Drehmoment bei konstanter Drehzahl umfassen.
Gemäß einem vorteilhaften Aspekt der Erfindung kann das Verfahren durch ein
Computerprogramm auf einem bereitgestellten Computer ausgeführt werden.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale und Ausführungsformen jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Es zeigen schematisch:
Fig. 1 ein Flussdiagramm zu einer Abfolge von teilweise zeitlich unabhängigen Schritten des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einer Ausführungsform;
Fig. 2 ein Flussdiagramm zu einer anderen Abfolge der teilweise zeitlich unabhängigen Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einer anderen Ausführungsform;
Fig. 3 ein Flussdiagramm zu einer selektiven Abfolge der Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einer weiteren Ausführungsform;
Fig. 4 ein Flussdiagramm zu einem optionalen Schritt eines weiterführenden Verfahrensabschnittes gemäß einer Ausführungsform;
Fig. 5 eine erläuternde Grafik zur Darstellung von Motoreigenschaften, die aus demselben Motortyp mit gleichen Spezifikationen, jedoch geringen Abweichungen aus Fertigungstoleranzen resultieren, und
Fig. 6 eine erläuternde Grafik zu den Ergebnissen einer Effizienzoptimierung, welche durch das erfindungsgemäße Verfahren gegenüber einer Motorsteuerung aus dem Stand der Technik erzielbar ist.
Fig. 1 zeigt ein Flussdiagramm zu einer Ausführungsform des Optimierungsverfahrens mit einer aktiven DoE Methodik, d.h. einer Erneuerung, oder optional einer aktualisierenden Erweiterung eines Designraumes durch Aufnahme und Speicherung von Daten zu neugewonnen Parametern mit jedem neuen
Elektromotor, wie später nachstehend erläutert.
Zusammenwirkung mit einem Fahrzeugmodell einbeziehen.
Während der Simulation wird in Schritt S22 ein Steuerungsparameter, wie insbesondere ein Voreilwinkel und eine Stromamplitude und/oder das Verhältnis Id/Iq variiert und in Rückkoppelung zu einer in der Simulation erzeugten Effizienzeigenschaft E eingeregelt, so dass letztere optimiert wird. Die Effizienzeigenschaft E ist oder steht im Verhältnis zu einer Verlustleistung des Elektromotors über den gesamten Betriebsbereich von Drehzahl und Last. Die Effizienzeigenschaft E kann über ein einfaches Belastungsprofil oder optional wiederum über das Fahrprofil des Fahrzyklus in Zusammenwirkung mit dem Fahrzeugmodell charakterisiert werden. Dabei prägen sich in zeitlicher Kumulation eines Profilverlaufes häufiger auftretende Betriebspunkte von Belastung und Drehzahl und weniger häufige Betriebspunkte aus, welche eine Integration der genannten Faktoren in die Optimierung ermöglichen.
In Schritt S23 werden diejenigen Steuerungsparameter S bestimmt, die nach zielführende Variierung derselben in der virtuellen Motorsteuerung nach absoluten Werten die höchste Effizienzeigenschaft E des individuellen virtuellen Elektromotors nach Charakterisierung über den Simulationsbetrieb erzielt haben.
Vorzugsweise werden danach in Schritt S24 die Steuerungsparameter S der gemessenen individuellen Motoreigenschaft M und einer Identifizierung des Elektromotors für eine spätere Zuordnung gespeichert.
Basierend auf den so gewonnen, optimierten Steuerungsparametern S können dezidierte Motorsteuerungen angepasst werden für einen effizienten Betrieb der individuellen Motoren mit unterschiedlichen Abweichungen.
Messungen, Interpolationen und Simulationen zu den stammen, wie später erläutert.
Zunächst wird initial eine Datenbank in den Schritten S21, S22 und S23 erstellt. Es werden Motoren mit unterschiedlichen Abweichungen simuliert und/oder getestet und die individuelle Motoreigenschaft gemessen und gespeichert. Nach der bereits beschriebenen geregelten Variierung der Steuerungsparameter S der virtuellen Motorsteuerung zur Maximierung der Effizienzeigenschaft E von virtuellen Motoren in der Simulation werden diese bestimmt und ebenfalls zugeordnet abgespeichert. Darüber hinaus können weitere virtuelle Motoren simuliert werden, die eine systematische Variierung von Abweichungen zu jeder Maßhaltigkeit von Abmessung, Position oder Ausrichtung von Elementen aufweisen. Einelnterpolation der realen Messerwerte ermöglicht eine Erzeugung der individuellen Motoreigenschaft M dieser virtuellen Motoren und eine anschließende Optimierung und Speicherung zugeordneter Steuerungsparameter S.
Das Optimierungsverfahren greift auf diese Datenbank mittels einer Datenschnittstelle zu. Zunächst werden Elektromotoren, beispielsweise am Ende einer Fertigung in Schritt S10 getestet und die individuelle Motoreigenschaft M gemessen. Danach wird in Schritt S24 ein gleicher oder nächstliegender Wert oder ein Kennfeld zu der individuellen Motoreigenschaft M mit zugeordneten optimierten Steuerungsparameter S oder Steuerungsparametern S aus der Datenbank erlangt. Anschließend wird eine zugeordneten Motorsteuerung zu dem vorliegenden getesteten Elektromotor mit den optimierten Steuerungsparametern S aus der Datenbank angepasst.
In Fig. 3 ist ein Flussdiagramm zu einer dualen Ausführungsform des Optimierungsverfahrens dargestellt, das Aspekte der Ausführungsformen aus Fig. 1 und Fig. 2 vereint. Die Schritte des Testens und Messens S10, des Simulierens S21, des Variierens S22, des Bestimmens S23 und des Anpassens S30 entsprechen jeweils für sich den bereits beschriebenen Verfahrensschritten. Wie bei der Ausführungsform aus Fig. 2 erfolgt nach dem Schritt S10 des Messens und Testens
der Schritt S24 der Bereitstellung von Daten aus der Datenbank für einen Abgleich
zwischen den gemessenen Werten und den gespeicherten Werten.
Im Unterschied zu den vorhergehenden Ausführungsformen erfolgt anschließend eine Unterscheidung zwischen zwei weiteren Abfolgen des Verfahrens. In Abhängigkeit eines Vorhandenseins geeigneter gespeicherter Wertepaare von Motoreigenschaft M und optimierten Steuerungsparametern S in der Datenbank, werden solche aus dieser für eine darauffolgende Anpassung der Motorsteuerung ausgelesen und verwendet, oder mittels der Schritte des Simulierens S21, des Variierens S22 und des Bestimmens $S23 in bereits erläuterter Weise ermittelt.
Fig. 4 zeigt ein Flussdiagramm eines optionalen Verfahrensabschnittes, der mittels eines Rückschlusses auf die Steuerungsparameter S eine Bestimmung von Fertigungstoleranzen oder akzeptabler Motoreigenschaften M im Sinne einer Qualitätssicherung zulässt.
Im Rahmen der Bereitstellung S24 der Parameter in der Datenbank werden Grenzwerte einer Variierung in Bezug auf einen effektive Kompensierung von Ineffizienzen der individuellen Motoreigenschaft infolge der Abweichungen ermittelt. In einer einfacheren Ausführungsform werden lediglich absolute Werte einer Verschiebung oder eines Bereiches der Variierungen der Steuerungsparameter S ausgewertet. So können Grenzwerte für einen durch eine optimierte Motorsteuerung kompensierbaren oder tolerierbaren Bereich von Abweichungen der Motoreigenschaft M für Testungen am Ende einer Produktionsstraße oder einer Qualitätskontrolle bestimmt werden.
Im Falle der virtuellen Elektromotoren zu denen auch die systematisch variierten Abweichungen zu Maßhaltigkeiten hinterlegt und bekannt sind, können ferner Grenzwerte für die Fertigungstoleranz zu jeder Maßhaltigkeit von Motorelementen in Bezug auf Abmessung, Position und Ausrichtung bestimmt werden. Die so bestimmten Grenzwerte können für eine Auslegung der Fertigungsstraße, einen Bezug von Lieferanten von Elementen oder für eine Kostenreduktion in der Serienfertigung genutzt werden.
Fig. 5 zeigt wie bereits erwähnt eine erläuternde Grafik zu der Motoreigenschaft M, die in dem dargestellten Beispiel durch eine Messung eines Drehmomentes über einer Drehzahl sowie einem Phasenstrom abgebildet ist. Daraus abgeleitet ist ein in
In Fig. 6 ist eine empirische Erhebung zu einer Streuung von Messwerten einer Produktionscharge von Elektromotoren abgebildet, die auf eine Verlustleistung in Abhängigkeit einer angelegten Last bei einer konstanten Drehzahl von 900 U/min abzielt. Die Messwerte, die in Bezug zu der Effizienz des Betriebes stehen, wurden mit einer herkömmlichen Motorsteuerung erzielt, d.h. mit einer auf den Motortyp abgestimmten Motorsteuerung ohne eine Optimierung unter Berücksichtigung individueller Abweichungen aus Fertigungstoleranzen. Dabei zeichnet sich ein ausgeprägter Anstieg der Verlustleistung bei steigender Belastung entgegen dem Antriebsdrehmoment ab, wie z.B. im Falle von Beschleunigungsvorgängen oder Steigungen einer Fahrbahn.
Im Vergleich hierzu sind entsprechende Messungen an der gleichen Charge von Elektromotoren im Betrieb mit einer gemäß dem Optimierungsverfahren angepassten Motorsteuerung durchgeführt worden. Das Diagramm zeigt eine erhebliche Verbesserung der Effizienz im Betrieb der gleichen Elektromotoren insbesondere anhand eines durchgängig geringeren Niveaus der Verlustleistung und einem geringeren Anstieg in dem zuvor genannten, kritischen Bereich einer höheren
Belastung entgegen dem Antriebsdrehmoment.
Die voranstehenden Erläuterungen der Ausführungsformen beschreiben die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. Selbstverständlich können einzelne Merkmale der Ausführungsformen, sofern technisch sinnvoll, frei miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu
verlassen.

Claims (18)

Patentansprüche
1. Verfahren zur Optimierung eines effizienten Betriebes von Elektromotoren mit Fertigungstoleranzen, mit den Schritten:
Testen (S10) von Elektromotoren mit individuellen Abweichungen zu einer Maßhaltigkeit von Motorelementen an Rotor- und/oder Statorpolen unter Messung einer individuellen Motoreigenschaft (M); und
Anpassen (S30) einer optimierten Motorsteuerung für einen effizienten Betrieb von wenigstens einem getesteten Elektromotor durch einen Einsatz von wenigstens einem vorbestimmten, optimierten Steuerungsparameter (S), welcher der gemessenen individuellen Motoreigenschaft (M) des wenigstens einen getesteten Elektromotors zugeordnet ist, wobei der wenigstens eine optimierte Steuerungsparameter (S) durch die folgenden Schritte vorbestimmt
wird:
Simulieren (S21) eines Betriebes von wenigstens einem virtuellen Elektromotor, dessen individuelle Motoreigenschaft (M) jeweils derjenigen des wenigstens einen getesteten Elektromotors entspricht, mit einer virtuellen Motorsteuerung unter Erzeugung einer über den simulierten Betrieb charakterisierten Effizienzeigenschaft (E) des wenigstens einen virtuellen Elektromotors;
Variieren (S22) des wenigstens einen Steuerungsparameters (S) in der virtuellen Motorsteuerung mit einer Regelung zur Maximierung der erzeugten Effizienzeigenschaft (E) des wenigstens einen virtuellen Elektromotors in dem simulierten Betrieb; und
Bestimmen (S23) des wenigstens einen optimierten Steuerungsparameters (S) aus der virtuellen Motorsteuerung, welche auf die Maximierung der Effizienzeigenschaft (E) des wenigstens einen virtuellen Elektromotors eingeregelt ist, unter Zuordnung zu dem wenigstens einen getesteten Elektromotor, dessen individuelle Motoreigenschaft (M) jeweils derjenigen des
wenigstens einen virtuellen Elektromotors entspricht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Schritte des Simulierens (S21) eines Betriebes, sowie Varlierens (S22) und Bestimmens (S23) des wenigstens einen Steuerungsparameters (S) vorab für eine Vielzahl von Elektromotoren
Bereitstellen (S14) einer Zuordnung von optimierten Steuerungsparametern (S) zu Werten der individuellen Motoreigenschaft (M) aus der Vielzahl von Elektromotoren in einer Datenbank, für den Schritt des Anpassens (S30) einer optimierten Motorsteuerung.
3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Schritte des Simulierens (S21) eines Betriebes, sowie Variierens (S22) und Bestimmens (S23) des wenigstens einen Steuerungsparameters (S) für jeden getesteten Elektromotor erneut durchgeführt werden, und zwar nach dem Schritt des Testens (S10) von Elektromotoren und vor dem Schritt des Anpassens (S30) einer optimierten Motorsteuerung.
4. Verfahren nach Anspruch 3, mit dem Schritt:
Bereitstellen (S14) einer Zuordnung von optimierten Steuerungsparametern (S) zu den Werten der individuellen Motoreigenschaft (M) der getesteten Elektromotoren in einer Datenbank.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schritt des Anpassens (S30) einer Motorsteuerung in Bezug auf gemessene Werte aus einem durch die Fertigungstoleranzen gestreuten Wertebereich der individuellen Motoreigenschaft (M) einer Vielzahl der getesteten Elektromotoren durchgeführt wird, zur Optimierung einer universellen Motorsteuerung für beliebige Elektromotoren aus der Vielzahl der getesteten Elektromotoren.
6. Verfahren nach einem der Anspruch 1 bis 5, wobei der Schritt des Anpassens (S30) einer optimierten Motorsteuerung in Bezug auf gemessene Werte von lediglich der individuellen Motoreigenschaft (M) eines bestimmten getesteten Elektromotors durchgeführt wird, zur Optimierung einer individuellen Motorsteuerung für den einen bestimmten getesteten Elektromotor.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schritte des Simulierens (S21) eines Betriebes, sowie Variierens (S22) und Bestimmens (S23) des wenigstens einen Steuerungsparameters (S) für getestete
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schritte des Simulierens (S21) eines Betriebes, sowie Variierens (S22) und Bestimmens (S23) des wenigstens einen Steuerungsparameters (S) für virtuelle Elektromotoren, die auf einer systematischen Variierung der individuellen Motoreigenschaft (M) basieren, durchgeführt werden.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schritte des Simulierens (S21) eines Betriebes, sowie Variierens (S22) und Bestimmens (S23) des wenigstens einen Steuerungsparameters (S) für virtuelle Elektromotoren durchgeführt werden, deren individuelle Motoreigenschaft (M) auf einer systematischen Variierung der Abweichungen zu einer Maßhaltigkeit von Motorelementen an Rotor- und/oder Statorpolen resultiert.
10. Verfahren nach Anspruch 9, mit dem Schritt:
Bereitstellen (S14) einer Zuordnung von optimierten Steuerungsparametern (S) zu Werten der variierten Abweichungen zu einer Maßhaltigkeit von Motorelementen an Rotor- und/oder Statorpolen der Vielzahl von Elektromotoren in der Datenbank.
11. Verfahren nach den Ansprüchen 2 und 8, mit dem Schritt:
Ableiten (S41) von Grenzwerten der individuellen Motoreigenschaft (M) in Abhängigkeit von Grenzwerten der optimierten Steuerungsparameter (S) basierend auf der bereitgestellten Zuordnung von optimierten Steuerungsparametern (S) zu Werten der individuellen Motoreigenschaft (M) in der Datenbank, für eine Vorgabe einer Bedingung in einer Qualitätsprüfung der Elektromotoren in Bezug auf eine Optimierung eines effizienten Betriebes.
12. Verfahren nach Anspruch 10, mit dem Schritt: Ableiten (S42) von Grenzwerten für Abweichungen zu einer Maßhaltigkeit von
Motorelementen an Rotor- und/oder Statorpolen eines Elektromotors in
Abhängigkeit von Grenzwerten der optimierten Steuerungsparameter ($S) basierend auf der bereitgestellten Zuordnung von optimierten Steuerungsparametern (S) zu Werten der Abweichungen zu einer Maßhaltigkeit von Motorelementen an Rotor- und/oder Statorpolen der Vielzahl von Elektromotoren in der Datenbank, für eine Vorgabe von Fertigungstoleranzen der Elektromotoren in Bezug auf eine Optimierung eines effizienten Betriebes.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Maßhaltigkeit von Motorelementen an Rotor- und/oder Statorpolen eine Abmessung, eine Position und/oder eine Ausrichtung eines Permanentmagnets umfasst.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die wenigstens eine Motoreigenschaft (M) eine Leistungseigenschaft, vorzugsweise ein
Verhältnis von Drehmoment zu einer Drehzahl umfasst.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die wenigstens eine Motoreigenschaft (M) ein Verhältnis von Strömen Id/Iq in Ausrichtung zu den Rotorpolen umfasst.
16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Steuerungsparameter (S) einen Phasenvoreilwinkel und eine Stromamplitude
umfasst.
17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Effizienzeigenschaft (E) ein Verhältnis von einer Verlustleistung zu einem lastabhängigen Drehmoment bei konstanter Drehzahl umfasst.
18. Computerprogramm, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Computerprogramms durch einen Computer diesen veranlassen, die Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 17 auszuführen.
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