BRPI0913938B1

BRPI0913938B1 - SYSTEM AND METHOD FOR CONTROLING MOTOR OUTPUT POWER.

Info

Publication number: BRPI0913938B1
Application number: BRPI0913938-9A
Authority: BR
Inventors: Mohan Gangadurai; Sugantha Krishnamoorthy; Rengarajan Babu; Samraj Jabez Dhinagar
Original assignee: Tvs Motor Company Limited
Priority date: 2008-07-02
Filing date: 2009-07-02
Publication date: 2019-04-16
Also published as: MY175273A; WO2010001415A4; BRPI0913938A2; WO2010001415A1

Abstract

sistema e método para controlar uma potência de saída de um motor a presente invenção refere-se a um sistema que inclui um controlador de limite de potência (306) e um motor (308). o controlador de limite de potência (306) é configurado para modular a potência não modulada (312) recebida de uma fonte de potência (304). o controlador de limite de potência (306) modula a potência não modulada (312) baseado em um sinal de posição do acelerador (310) para prover potência modulada (314). a potência modulada (314) é retirada pelo motor (308). adicionalmente, o controlador de limite de potência (306) ajusta a potência modulada (314) baseado em uma faixa de velocidades predefinida (403) do motor (308), de tal maneira que uma potência de saída do motor (308) é mantida dentro de um limite de potência predefinido (412).The system and method for controlling an engine's output power The present invention relates to a system including a power limit controller (306) and a motor (308). The power limit controller (306) is configured to modulate the unmodulated power (312) received from a power source (304). power limit controller (306) modulates unmodulated power (312) based on an accelerator position signal (310) to provide modulated power (314). modulated power (314) is withdrawn by motor (308). additionally, the power limit controller 306 adjusts the modulated power 314 based on a predefined speed range 403 of the motor 308 such that an output power of the motor 308 is maintained within a preset power limit (412).

Description

[001] A presente invenção refere-se a um sistema de tração elétrica para veículos e, em particular, refere-se a um controlador para um motor elétrico no sistema de tração elétrica.[001] The present invention relates to an electric traction system for vehicles and, in particular, relates to a controller for an electric motor in the electric traction system.

Antecedentes [002] Tipicamente, em veículos elétricos ou híbridos, um sistema de tração elétrica inclui um motor elétrico, uma fonte de potência, e um controlador eletrônico. O motor elétrico, intercambiavelmente referido daqui em diante como motor, é usado para gerar a potência de condução ou tração requerida. O motor geralmente implementado em tais sistemas de tração é um motor de corrente contínua sem escovas (BLDC). O motor tem uma capacidade de render torque de início alto, controle de velocidade preciso, e características de velocidade de torque linear.Background [002] Typically, in electric or hybrid vehicles, an electric drive system includes an electric motor, a power source, and an electronic controller. The electric motor, interchangeably referred to hereinafter as the motor, is used to generate the required driving or traction power. The motor generally implemented in such traction systems is a brushless direct current motor (BLDC). The motor has the ability to yield high start torque, precise speed control, and linear torque speed characteristics.

[003] O motor extrai quantidades variadas de corrente da fonte de potência, por exemplo, uma bateria, baseada nas condições operacionais do veículo, por exemplo, requisitos de torque inicial, velocidade etc. Uma extração de corrente não controlada a partir de uma fonte pode causar superaquecimento e pode prejudicar não somente o motor, mas também o conjunto de circuitos associados. Geralmente, para prevenir o dano associado com excesso de corrente retirada pelo motor, um controlador eletrônico de limitação de corrente é empregado. A aplicação de um limite de corrente resulta em limitar o torque máximo que pode ser provido pelo motor, reduzindo a eficácia do motor.[003] The engine extracts varying amounts of current from the power source, for example, a battery, based on the operating conditions of the vehicle, for example, requirements for initial torque, speed, etc. Extraction of uncontrolled current from a source can cause overheating and can damage not only the motor, but also the associated circuitry. Generally, to prevent damage associated with excess current drawn by the motor, an electronic current limiting controller is employed. The application of a current limit results in limiting the maximum torque that can be provided by the motor, reducing the efficiency of the motor.

[004] Adicionalmente, a eficiência do motor é diretamente proporcional à sua velocidade, e dessa maneira a eficiência do motor[004] Additionally, the efficiency of the engine is directly proportional to its speed, and thus the efficiency of the engine

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2/15 diminui com a diminuição em sua velocidade. Na essência, a eficiência do motor será baixa se ele está operando em velocidades baixas ou uma velocidade muito mais baixa do que a velocidade estimada. Em geral, os motores são projetados para alcançar uma eficiência ideal, quando eles atuam em suas velocidades estimadas. A velocidade estimada de qualquer motor é a velocidade máxima permitida do motor para um desempenho confiável contínuo, e é preestabelecida durante a fabricação. Dessa maneira, para alcançar eficiência próxima da eficiência ideal, o motor deve ser operado próximo de sua velocidade estimada.2/15 decreases with a decrease in your speed. In essence, the efficiency of the engine will be low if it is operating at low speeds or a much lower speed than the estimated speed. In general, engines are designed to achieve optimal efficiency when they operate at their estimated speeds. The estimated speed of any engine is the maximum allowable engine speed for continuous reliable performance, and is pre-set during manufacture. Thus, to achieve efficiency close to the ideal efficiency, the engine must be operated close to its estimated speed.

[005] Tipicamente, para operar o motor em sua velocidade estimada e para atender os requisitos iniciais de torque, uma grande potência de consumo tem de ser suprida. Em tal caso, a potência de pico de saída Pmax derivada do motor é também alta. Entretanto, em alguns casos, pode ser necessário limitar a potência de pico Pmax derivada do motor para um valor abaixo de um valor de limiar particular, por exemplo, devido aos padrões ou regulamentos de veículos prevalecentes. Consequentemente, em adição ao limite de extração de corrente pelo motor, o controlador eletrônico também limita o pico da potência Pmax. O pico da potência de saída Pmax distribuído pelo motor é limitado pelo controlador eletrônico convencional às custas da velocidade operacional do motor.[005] Typically, to operate the engine at its estimated speed and to meet the initial torque requirements, a large consumption power has to be supplied. In such a case, the peak output power Pmax derived from the motor is also high. However, in some cases, it may be necessary to limit the peak power Pmax derived from the engine to a value below a particular threshold value, for example, due to prevailing vehicle standards or regulations. Consequently, in addition to the limit of current drawn by the motor, the electronic controller also limits the peak power Pmax. The peak output power Pmax distributed by the motor is limited by the conventional electronic controller at the expense of the operating speed of the motor.

[006] Dessa maneira, quando a corrente extraída pelo motor e o pico de potência de saída Pmax distribuído pelo motor são limitados pelo controlador, existe uma perda na velocidade estimada do motor, e os requisitos de torque inicial do veículo podem também ser atendidos. Também, é visto que a potência do pico de saída Pmax é distribuída pelo motor sobre uma faixa muito estreita de velocidades de motor, dessa maneira reduzindo a eficácia do motor.[006] In this way, when the current drawn by the motor and the peak output power Pmax distributed by the motor are limited by the controller, there is a loss in the estimated motor speed, and the vehicle's initial torque requirements can also be met. Also, it is seen that the peak output power Pmax is distributed by the motor over a very narrow range of motor speeds, thereby reducing the efficiency of the motor.

Sumáriosummary

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3/15 [007] O tema descrito aqui no presente é dirigido para um sistema de tração elétrica com um controlador de limite de potência para um motor elétrico. Em uma modalidade, o sistema de tração elétrica inclui um controlador eletrônico tendo uma configuração de limite de potência, intercambiavelmente referida como controlador de limite de potência aqui no presente, e um motor elétrico. O controlador de limite de potência é configurado para modular a potência não modulada recebida de uma fonte de potência. A potência não modulada é modulada com base em uma dada atuação de um dispositivo de acelerador. Adicionalmente, a potência modulada é ajustada pelo controlador de limite de potência de tal maneira que uma potência de saída do motor elétrico é mantida dentro de um limite de potência predefinido.3/15 [007] The theme described here is directed to an electric traction system with a power limit controller for an electric motor. In one embodiment, the electric drive system includes an electronic controller having a power limit configuration, interchangeably referred to as the power limit controller here at present, and an electric motor. The power limit controller is configured to modulate the unmodulated power received from a power source. Unmodulated power is modulated based on a given actuation of an accelerator device. In addition, the modulated power is adjusted by the power limit controller in such a way that an output power of the electric motor is maintained within a predefined power limit.

[008] Desse modo, o controlador de limite de potência auxilia o motor a atender os requisitos iniciais do acelerador de um veículo em baixas velocidades do motor. Adicionalmente, em altas velocidades do motor, o motor é capaz de operar em velocidades perto de uma velocidade máxima permitida em uma dada atuação do dispositivo de acelerador. Além disso, usando o controlador de limite de potência, o motor pode operar sobre uma ampla faixa de velocidades dentro do limite de potência predefinido.[008] In this way, the power limit controller helps the engine to meet the initial requirements of a vehicle's accelerator at low engine speeds. Additionally, at high engine speeds, the engine is capable of operating at speeds close to the maximum speed allowed in a given actuation of the accelerator device. In addition, using the power limit controller, the engine can operate over a wide range of speeds within the predefined power limit.

[009] Estas e outras características, aspectos, e vantagens do presente tema serão mais bem compreendidos com referência a descrição a seguir e reivindicações em anexo. Este sumário é provido para introduzir uma seleção de conceitos e não se destina a identificar características chave ou essenciais do tema reivindicado, nem é destinado a ser usado para limitar o escopo do tema reivindicado.[009] These and other characteristics, aspects, and advantages of the present theme will be better understood with reference to the description below and the attached claims. This summary is provided to introduce a selection of concepts and is not intended to identify key or essential features of the claimed theme, nor is it intended to be used to limit the scope of the claimed theme.

Breve Descrição dos Desenhos [0010] Os aspectos e as vantagens do tema descritos acima e outras características se tornarão melhor compreendidas com respeito à descrição à seguir, reivindicações anexadas e desenhos queBrief Description of the Drawings [0010] The aspects and advantages of the theme described above and other characteristics will become better understood with respect to the following description, attached claims and drawings that

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4/15 acompanham em que:4/15 follow that:

Figura 1 mostra um traçado característico típico para um motor em um sistema de tração elétrica convencional empregando um controlador de limite de corrente convencional para o motor.Figure 1 shows a typical characteristic trace for an engine in a conventional electric traction system employing a conventional current limit controller for the engine.

Figura 2 mostra outro traçado característico típico para o motor no sistema de tração elétrica convencional, empregando uma corrente convencional e um controlador eletrônico de limite de pico de potência.Figure 2 shows another typical characteristic trace for the motor in the conventional electric traction system, employing a conventional current and an electronic peak power limit controller.

Figura 3 ilustra um diagrama de bloco de um sistema de tração elétrica exemplar com um controlador de limite de potência, de acordo com a modalidade.Figure 3 illustrates a block diagram of an exemplary electric traction system with a power limit controller, according to the modality.

Figura 4 mostra um traçado de característica exemplar para um motor controlado através de controlador de limite de potência, de acordo com uma modalidade do presente tema.Figure 4 shows an outline of an exemplary characteristic for an engine controlled through a power limit controller, according to a modality of the present theme.

Figura 5 mostra um fluxograma exemplar ilustrando o trabalho do controlador de limite de potência.Figure 5 shows an exemplary flow chart illustrating the work of the power limit controller.

Descrição Detalhada [0011] O tema descrito refere-se a um sistema de tração elétrica para veículos elétricos e híbridos. O sistema de tração elétrica emprega um controlador de limite de potência para operar um motor elétrico, por exemplo motor BLDC, intercambiavelmente referido como motor aqui no presente. O controlador de limite de potência limita a potência máxima de saída, distribuída pelo motor, sobre uma faixa de velocidades de motor predeterminada. A potência máxima de saída do motor é limitada abaixo de um limite de potência predefinido. Tal controlador de limite de potência facilita a operação do motor mesmo em velocidades próximas à velocidade máxima permitida, por exemplo, uma velocidade estimada.Detailed Description [0011] The theme described refers to an electric traction system for electric and hybrid vehicles. The electric drive system employs a power limit controller to operate an electric motor, for example BLDC motor, interchangeably referred to as the motor here at present. The power limit controller limits the maximum output power delivered by the motor over a predetermined range of motor speeds. The maximum output power of the motor is limited below a predefined power limit. Such a power limit controller facilitates engine operation even at speeds close to the maximum permitted speed, for example, an estimated speed.

[0012] O presente tema pode ser compreendido à luz do sistema de tração elétrica convencional e controlador convencional como descrito[0012] The present theme can be understood in the light of the conventional electric traction system and conventional controller as described

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5/15 com referência a figura 1 e figura 2.5/15 with reference to figure 1 and figure 2.

[0013] Figura 1 mostra um traçado 100 que ilustra as características típicas de um motor com respeito à velocidade em uma dada atuação de um dispositivo de acelerador. Na figura, as curvas pontilhadas 104, 108, 110 ilustram a corrente, o acelerador e as características da potência de saída do motor respectivamente, sem aplicação de qualquer controlador. As curvas sólidas 102, 105 e 106 ilustram corrente, acelerador e características de potência do motor respectivamente, na aplicação de um controlador de limite de corrente convencional.[0013] Figure 1 shows a trace 100 that illustrates the typical characteristics of an engine with respect to speed in a given actuation of an accelerator device. In the figure, the dotted curves 104, 108, 110 illustrate the current, the accelerator and the characteristics of the motor output power respectively, without the application of any controller. Solid curves 102, 105 and 106 illustrate current, throttle and power characteristics of the engine respectively, when applying a conventional current limit controller.

[0014] Como está claro, a partir da curva sólida 102, uma corrente máxima extraída pelo motor é limitada a um limite de corrente 103 pelo controlador de limite de corrente convencional. Em tal caso, o motor extrai uma corrente constante igual ao limite de corrente 103 até o motor atingir uma velocidade de motor na qual a curva sólida 102 intercepta a curva pontilhada 104. Além desta velocidade do motor, a corrente do motor reduz junto com a curva pontilhada 104.[0014] As is clear, from solid curve 102, a maximum current drawn by the motor is limited to a current limit 103 by the conventional current limit controller. In such a case, the motor extracts a constant current equal to the current limit 103 until the motor reaches a motor speed at which solid curve 102 intersects dotted curve 104. In addition to this motor speed, the motor current reduces along with the dotted curve 104.

[0015] A curva sólida 105 ilustra que o acelerador inicial gerado em velocidades muito baixas é também reduzido devido à aplicação de um limite de corrente. A curva sólida 106 mostra que a característica de potência do motor também muda devido à aplicação de um limite de corrente.[0015] The solid curve 105 illustrates that the initial accelerator generated at very low speeds is also reduced due to the application of a current limit. Solid curve 106 shows that the power characteristic of the motor also changes due to the application of a current limit.

[0016] Figura 2 mostra um traçado 200 que ilustra as características de um motor controlado com uma corrente convencional e controlador de limite de pico de potência. O traçado 200 ilustra as características de um motor em uma dada atuação de um dispositivo de acelerador. Na figura, as curvas pontilhadas ilustram as características do motor sem aplicação de qualquer controlador, as linhas baralhadas ilustram as características do motor em aplicação de um controlador de limite de corrente convencional, as linhas sólidas ilustram as características do motor na aplicação de uma corrente convencional e controlador de limite[0016] Figure 2 shows a trace 200 that illustrates the characteristics of a motor controlled with a conventional current and peak power limit controller. Trace 200 illustrates the characteristics of an engine in a given actuation of an accelerator device. In the figure, the dotted curves illustrate the characteristics of the motor without application of any controller, the shuffled lines illustrate the characteristics of the motor in application of a conventional current limit controller, the solid lines illustrate the characteristics of the motor in the application of a conventional current and limit controller

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6/15 de pico de potência.6/15 peak power.

[0017] Na figura, a curva 202 ilustra características de torque do motor, a curva 204 ilustra as características da corrente correspondente, e a curva 206 define as características de potência do motor correspondentes. As curvas 202, 204, 206 ilustram as diversas características do motor com respeito à velocidade do motor.[0017] In the figure, curve 202 illustrates motor torque characteristics, curve 204 illustrates the corresponding current characteristics, and curve 206 defines the corresponding motor power characteristics. Curves 202, 204, 206 illustrate the various characteristics of the motor with respect to the motor speed.

[0018] A linha horizontal 212 ilustra o limite da potência de saída PmaxL à qual a potência do pico de saída Pmax do motor está limitada usando a corrente convencional do controlador de limite da potência de pico. A perda em torque 208 do motor e a perda da velocidade máxima permitida 210 do motor devido à aplicação da corrente e limite da potência de pico são também ilustradas no 200. Dessa maneira, como mostrado na figura, quando a potência do pico de saída Pmax distribuída pelo motor é limitada a PmaxL, depois a velocidade operacional máxima do motor que pode ser alcançada e o torque máximo que pode ser obtido são muito menos do que aquela que pode ser distribuída pelo motor sem aplicar o limite da potência de pico.[0018] Horizontal line 212 illustrates the output power limit PmaxL to which the peak output power Pmax of the motor is limited using conventional current from the peak power limit controller. The loss in torque 208 of the motor and the loss of the maximum permitted speed 210 of the motor due to the application of the current and peak power limit are also illustrated in the 200. In this way, as shown in the figure, when the peak power output Pmax distributed by the motor is limited to PmaxL, then the maximum operating speed of the motor that can be achieved and the maximum torque that can be obtained are much less than that that can be distributed by the motor without applying the peak power limit.

[0019] Figura 3 ilustra um diagrama de bloco de um sistema de tração elétrica exemplar 300 com um controlador de limite de potência para um veículo elétrico ou híbrido. O sistema de tração elétrica 300 inclui um dispositivo de acelerador 302, uma fonte de potência 304, um controlador de limite de potência 306, e um motor 308. O motor 308 pode ser um motor BLDC. Será evidente para a pessoa versada na técnica que outros motores, que são conhecidos na técnica, podem também ser usados.[0019] Figure 3 illustrates a block diagram of an exemplary electric traction system 300 with a power limit controller for an electric or hybrid vehicle. The electric drive system 300 includes an accelerator device 302, a power source 304, a power limit controller 306, and an engine 308. The engine 308 can be a BLDC engine. It will be apparent to the person skilled in the art that other engines, which are known in the art, can also be used.

[0020] Na operação, dependendo da atuação do dispositivo do acelerador 302 por um usuário, um sinal de posição de acelerador 310, intercambiavelmente referido como sinal de TP 310 aqui no presente, pode ser gerado, por exemplo, por um sensor de posição do acelerador. O dispositivo do acelerador pode ser, por exemplo, um acelerador de[0020] In operation, depending on the actuation of the accelerator device 302 by a user, an accelerator position signal 310, interchangeably referred to as TP signal 310 here at present, can be generated, for example, by a position sensor of the accelerator. The accelerator device can be, for example, an accelerator of

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7/15 cabo de torção, um pedal de acelerador etc. O controlador do limite de potência 306 recebe o sinal de TP 310 e, com base no sinal de TP 310, modula a potência não modulada 312 recebida da fonte de potência 304. Em uma implementação, o controlador do limite de potência 306 regula a potência não modulada 312 usando uma técnica de modulação, por exemplo, modulação da largura de pulso (PWM).7/15 twist cable, an accelerator pedal etc. The power limit controller 306 receives the signal from TP 310 and, based on the signal from TP 310, modulates the unmodulated power 312 received from power source 304. In one implementation, the power limit controller 306 regulates the power unmodulated 312 using a modulation technique, for example, pulse width modulation (PWM).

[0021] Além disso, o controlador de limite de potência 306 limita a potência de saída do motor 308 para um valor abaixo do predefinido. A potência de saída do motor 308 pode ser limitada, por exemplo, na base dos padrões predominantes na indústria. Em uma implementação, o limite de potência predefinido permanece constante para atuações de percentagens diferentes do dispositivo do acelerador 302. Em outra implementação, o limite de potência predefinido varia com a percentagem de atuação do dispositivo do acelerador 302.[0021] In addition, the 306 power limit controller limits the output power of the 308 motor to a value below the preset. The output power of the 308 engine can be limited, for example, on the basis of prevailing industry standards. In one implementation, the predefined power limit remains constant for performances of different percentages of the accelerator device 302. In another implementation, the predefined power limit varies with the percentage of actuation of the accelerator device 302.

[0022] Em um modo de operação do controlador de limite de potência 306, uma característica do motor, por exemplo corrente do motor, é variada pelo controlador de limite de potência 306 de tal modo que a potência distribuída pelo motor 308 não é ajustada até um limite de potência predefinido é alcançado. No dito modo, os requisitos iniciais de torque do motor 308 são realizados deixando o motor 308 retirar uma corrente alta inicialmente. Adicionalmente, abaixo do limite inferior da faixa predeterminada de velocidades do motor 403, o controlador de limite de potência 306 pode aplicar um limite de corrente de maneira a evitar dano dos componentes elétricos e eletrônicos devido a correntes excessivamente altas. Em uma implementação, a potência de saída derivada do motor 308 é limitada ou controlada usando uma lógica de controle no controlador de limite de potência 306. A lógica de controle pode ser implementada usando hardware, software, ou uma combinação de ambos.[0022] In a 306 power limit controller operating mode, a motor characteristic, for example motor current, is varied by the power limit controller 306 in such a way that the power distributed by the 308 motor is not adjusted until a predefined power limit is reached. In said mode, the initial torque requirements of the 308 motor are realized by letting the 308 motor draw a high current initially. Additionally, below the lower limit of the predetermined speed range of motor 403, the power limit controller 306 can apply a current limit in order to avoid damage to electrical and electronic components due to excessively high currents. In an implementation, the output power derived from the 308 motor is limited or controlled using a control logic on the 306 power limit controller. The control logic can be implemented using hardware, software, or a combination of both.

[0023] Em uma modalidade, para limitar a potência de saída do[0023] In one mode, to limit the output power of the

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8/15 motor, a entrada de corrente para o motor 308 é continuamente variada pelo controlador de limite de potência 306 como uma função da velocidade do motor. Por exemplo, a corrente pode ser variada de acordo com valores predeterminados da corrente do motor como uma função da velocidade do motor, que será explicada com detalhes mais tarde.8/15 motor, the current input for motor 308 is continuously varied by the power limit controller 306 as a function of motor speed. For example, the current can be varied according to predetermined values of the motor current as a function of the motor speed, which will be explained in detail later.

[0024] Para isto, o controlador de limite de potência 306 recebe uma indicação da velocidade do motor na forma de um sinal de velocidade 316. Por exemplo, um sensor de velocidade pode ser usado medir a velocidade do motor e gerar o sinal de velocidade 316. Ficará entendido que a medição da velocidade do motor pode também ser implementada através de outras técnicas conhecidas na técnica.[0024] For this, the power limit controller 306 receives an indication of the motor speed in the form of a speed signal 316. For example, a speed sensor can be used to measure the motor speed and generate the speed signal 316. It will be understood that the measurement of engine speed can also be implemented using other techniques known in the art.

[0025] O controlador de limite de potência 306 depois determina se a velocidade do motor está na faixa range de velocidade dos motores predeterminada em uma dada atuação do dispositivo do acelerador 302. Se a velocidade medida do motor fica dentro da faixa predeterminada, então a corrente extraída pelo motor 308 é ajustada para um valor predeterminado de corrente correspondendo à velocidade medida do motor de tal modo que a potência de saída obtida do motor 308 é limitada a um valor abaixo do limite de potência predefinido. Se a velocidade medida do motor fica fora da faixa predeterminada das velocidades do motor, então o controlador de limite de potência 306 pode não ajustar a corrente retirada pelo motor 308.[0025] The power limit controller 306 then determines whether the engine speed is in the predetermined range of engine speed in a given actuation of the accelerator device 302. If the measured engine speed is within the predetermined range, then the current drawn by the motor 308 is adjusted to a predetermined current value corresponding to the measured speed of the motor in such a way that the output power obtained from the motor 308 is limited to a value below the predefined power limit. If the measured motor speed falls outside the predetermined range of the motor speeds, then the 306 power limit controller may not adjust the current drawn by the motor 308.

[0026] Em uma implementação, uma faixa de valores de corrente predeterminados é provida para uma predeterminada faixa de velocidades do motor. Por exemplo, a faixa de valores predeterminados de corrente, pode ser armazenada em uma tabela de pesquisa no controlador de limite de potência 306. A tabela de pesquisa pode ser referida pelo controlador de limite de potência 306 para variar a corrente extraída pelo motor 308.[0026] In an implementation, a range of predetermined current values is provided for a predetermined range of motor speeds. For example, the range of current predetermined values can be stored in a lookup table on the power limit controller 306. The lookup table can be referred to by the power limit controller 306 to vary the current drawn by the motor 308.

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9/15 [0027] Como resultado, o motor 308 provê o torque inicial requerido a velocidades baixas do motor e, em velocidades mais altas, o motor 308 opera próximo da velocidade máxima permitida correspondente para a dada atuação do dispositivo do acelerador 302. Dessa maneira, uma dada atuação do dispositivo do acelerador 302, o controlador de limite de potência 306 facilita a operação do motor 308 sobre uma ampla faixa de velocidades do motor e adicionalmente atende os requisitos iniciais do torque do veículo, enquanto a potência máxima de saída obtida do motor é limitada.9/15 [0027] As a result, the 308 engine provides the required initial torque at low engine speeds and, at higher speeds, the 308 engine operates close to the maximum allowed speed corresponding to the given actuation of the 302 accelerator device. Thus, given the actuation of the accelerator device 302, the power limit controller 306 facilitates the operation of the 308 engine over a wide range of engine speeds and additionally meets the initial requirements of the vehicle's torque, while the maximum output power obtained engine is limited.

[0028] Figura 4 mostra um traçado 400 exemplar de características do motor contra diferentes velocidades do motor. No traçado 400, a velocidade do motor é plotada no eixo x e as características do motor, isto é, torque, corrente, e potência de saída, são plotadas no eixo y. As curvas pontilhadas no traçado 400 ilustram as características do motor na aplicação de um limite de controlador de corrente convencional como discutido na figura 1, enquanto as curvas sólidas ilustram as características de potência para o motor 308 controlado pelo controlador de limite de potência 306, de acordo com uma modalidade do presente tema. O traçado 400 ilustra as características do motor em uma dada atuação do dispositivo do acelerador 302.[0028] Figure 4 shows an exemplary 400 tracing of engine characteristics against different engine speeds. In plot 400, the motor speed is plotted on the x axis and the characteristics of the motor, that is, torque, current, and output power, are plotted on the y axis. The dotted curves in trace 400 illustrate the characteristics of the motor in applying a conventional current controller limit as discussed in figure 1, while the solid curves illustrate the power characteristics for the 308 motor controlled by the 306 power limit controller, according to one modality of this theme. Trace 400 illustrates the characteristics of the engine in a given actuation of the accelerator device 302.

[0029] A curva sólida 402 representa a potência de saída do motor 308 devido à aplicação do controlador de limite de potência 306. Como está claro a partir da figura, em velocidades baixas, a variação da potência de saída do motor 308 na aplicação do controlador de limite de potência 306 é similar àquela na aplicação do corrente controlador de limite convencional. Isto é verdadeiro até que a velocidade do motor 308 é menos do que um limite inferior da faixa predeterminada de velocidades do motor 403. O controlador de limite de potência 306 pode aplicar um limite de corrente em velocidades do motor abaixo do limite mais baixo da predeterminada faixa de velocidades do motor 403, de tal[0029] The solid curve 402 represents the output power of the motor 308 due to the application of the power limit controller 306. As is clear from the figure, at low speeds, the variation of the output power of the motor 308 in the application of the power limit controller 306 is similar to that in applying the current conventional limit controller. This is true until motor speed 308 is less than a lower limit of the predetermined range of motor speeds 403. The power limit controller 306 can apply a current limit at motor speeds below the lower limit of the predetermined one 403 engine speed range, so

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10/15 maneira a evitar dano de componentes elétricos e eletrônicos devido a correntes excessivamente altas.10/15 way to avoid damage to electrical and electronic components due to excessively high currents.

[0030] Em uma implementação, o limite mais baixo da faixa de velocidade predeterminada do motor 403 corresponde a um limite de potência predefinido. No traçado 400, a linha horizontal 412 ilustra o limite de potência predefinido para o qual a potência de saída obtida do motor 308 é limitada pelo controlador de limite de potência 306. Em uma implementação, o limite de potência predefinido é uma constante para qualquer dada percentagem de atuação do dispositivo do acelerador 302. Em outra implementação, o limite de potência predefinido varia com a percentagem de atuação do dispositivo do acelerador 302. Além disso, em uma implementação, a faixa predeterminada de velocidades do motor 403 pode variar com a percentagem de atuação do dispositivo do acelerador 302.[0030] In an implementation, the lower limit of the predetermined speed range of the 403 motor corresponds to a predefined power limit. On track 400, horizontal line 412 illustrates the predefined power limit for which the output power obtained from the engine 308 is limited by the power limit controller 306. In an implementation, the predefined power limit is a constant for any given percentage of throttle device 302. In another implementation, the predefined power limit varies with the percentage of throttle device 302. In addition, in an implementation, the predetermined speed range of engine 403 may vary with the percentage of actuation of the accelerator device 302.

[0031] Como mostrado na curva sólida 402, uma vez que a potência de saída do motor 308 alcança o limite de potência predefinido do motor 308, a potência de saída é limitada ao limite de potência predefinido sobre a faixa predeterminada de velocidades do motor 403, como mostrado pela linha 404. Em uma implementação, a faixa predeterminada de velocidades do motor 403 é determinada na base do limite de potência predefinido. A faixa predeterminada de velocidades do motor 403 corresponde à faixa de velocidades do motor na qual convencionalmente a potência de saída será maior do que o limite de potência predefinido se o controlador de limite de potência não é aplicado.[0031] As shown in solid curve 402, once the output power of the motor 308 reaches the preset power limit of the motor 308, the output power is limited to the power limit preset over the predetermined speed range of the motor 403 , as shown by line 404. In an implementation, the predetermined speed range of motor 403 is determined on the basis of the predefined power limit. The predetermined speed range of engine 403 corresponds to the engine speed range in which conventionally the output power will be greater than the predefined power limit if the power limit controller is not applied.

[0032] Uma vez que a velocidade do motor aumenta para um valor além da faixa predeterminada de velocidades do motor 403, a potência de saída do motor 308 diminui com um aumento na velocidade do motor e segue a curva sólida 406. Dessa maneira, a curva sólida 406 ilustra a potência de saída derivada do motor 308 correspondendo às[0032] Since the motor speed increases to a value beyond the predetermined speed range of motor 403, motor output power 308 decreases with an increase in motor speed and follows the solid curve 406. In this way, the solid curve 406 illustrates the output power derived from the 308 motor corresponding to the

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11/15 velocidades do motor mais do que um limite superior da faixa predeterminada de velocidades do motor 403.11/15 engine speeds more than an upper limit of the predetermined 403 engine speed range.

[0033] Adicionalmente, as curvas 408 e 410 ilustram as características de corrente e torque respectivamente. Pode se ver que as áreas no traçado 400 em que a potência de saída do motor 308 é menos do que o limite predefinido da saída de potência 412 (e correspondentemente, fora da faixa predeterminada de velocidades do motor 403), as características do motor 308 com o controlador de limite de potência 306 seguem as características do motor com controlador de limite de corrente convencional.[0033] Additionally, curves 408 and 410 illustrate the current and torque characteristics respectively. It can be seen that the areas on track 400 where the output power of the engine 308 is less than the predefined limit of the power output 412 (and correspondingly, outside the predetermined speed range of the engine 403), the characteristics of the engine 308 with the 306 power limit controller follow the characteristics of the motor with conventional current limit controller.

[0034] Dessa maneira, a curva sólida 408 ilustra que uma corrente alta inicial pode ser provida para atender os requisitos iniciais de torque do veículo, até a velocidade do motor ser menos do que um limite inferior da faixa predeterminada de velocidades do motor 403. A limitação de potência é alcançada variando a corrente retirada pelo motor 308 como uma função de velocidades do motor. Para isto, a corrente é variada sobre a faixa predeterminada de velocidades do motor 403 seguindo a curva sólida 408. Na faixa predeterminada de velocidades do motor 403, a corrente retirada pelo motor 308 é diminuída com um aumento na velocidade do motor. Para velocidades do motor maiores do que o limite superior da faixa predeterminada de velocidades do motor 403, a corrente extraída pelo motor 308 é como a característica de limite de corrente convencional.[0034] In this way, the solid curve 408 illustrates that an initial high current can be provided to meet the vehicle's initial torque requirements, until the engine speed is less than a lower limit of the predetermined range of engine speeds 403. The power limitation is achieved by varying the current drawn by the 308 motor as a function of motor speeds. For this, the current is varied over the predetermined speed range of the motor 403 following the solid curve 408. In the predetermined speed range of the motor 403, the current drawn by the motor 308 is decreased with an increase in the motor speed. For motor speeds greater than the upper limit of the predetermined speed range of motor 403, the current drawn by motor 308 is like the conventional current limit characteristic.

[0035] A curva sólida 410 ilustra uma curva de torque para o controlador de limite de potência 306. Como pode ser visto, um torque alto inicial pode ser gerado em velocidades baixas do motor abaixo da faixa predeterminada de velocidades do motor 403. Dentro da faixa predeterminada de velocidades 403, a aplicação do limite de potência resulta em uma curva de torque mais baixa quando comparada à curva de torque convencional. Ainda, com base nas velocidades do motor[0035] Solid curve 410 illustrates a torque curve for the 306 power limit controller. As can be seen, a high initial torque can be generated at low motor speeds below the predetermined speed range of motor 403. Within predetermined speed range 403, the application of the power limit results in a lower torque curve when compared to the conventional torque curve. Also, based on engine speeds

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12/15 maiores do que o limite superior da faixa predeterminada de velocidades do motor 403, o torque do motor 308 varia de acordo com a curva de torque convencional.12/15 greater than the upper limit of the predetermined speed range of engine 403, engine torque 308 varies according to the conventional torque curve.

[0036] Como pode ser observado a partir do traçado 400, usando o controlador de limite de potência 306, é possível alcançar torques iniciais altos em velocidades baixas do motor. É também possível alcançar velocidades máximas próximo da velocidade máxima permitida do motor 308 em uma dada atuação do dispositivo do acelerador 302, enquanto operando o motor 308 dentro do limite de potência predefinido 412. Com efeito, em velocidades do motor dentro da faixa predeterminada de velocidades do motor 403, um aumento em velocidade é obtido às custas do torque gerado, dessa maneira mantendo a saída de potência dentro do limite predefinido 412.[0036] As can be seen from trace 400, using the 306 power limit controller, it is possible to achieve high initial torques at low engine speeds. It is also possible to reach maximum speeds close to the maximum permissible speed of the engine 308 in a given actuation of the accelerator device 302, while operating the engine 308 within the predefined power limit 412. Indeed, at engine speeds within the predetermined speed range of the 403 motor, an increase in speed is obtained at the expense of the generated torque, thus keeping the power output within the predefined limit 412.

[0037] Figura 5 mostra o fluxograma exemplar 500 ilustrando o trabalho do sistema de tração elétrica 300 empregando o controlador de limite de potência 306 em um veículo elétrico ou híbrido. O método no fluxograma 500 tem sido descrito com referência à figura 1 a figura 4. A ordem em que o método é descrito não é destinada a ser interpretado como uma limitação, e qualquer número dos blocos de método descritos pode ser combinado em qualquer ordem para implementar os métodos, ou alternar os métodos. Adicionalmente, blocos individuais podem ser apagados do método sem se afastar do espírito e escopo do tema descrito aqui no presente.[0037] Figure 5 shows the exemplary flowchart 500 illustrating the work of the electric traction system 300 employing the power limit controller 306 in an electric or hybrid vehicle. The method in flowchart 500 has been described with reference to figure 1 to figure 4. The order in which the method is described is not intended to be interpreted as a limitation, and any number of the described method blocks can be combined in any order to implement the methods, or switch the methods. In addition, individual blocks can be deleted from the method without departing from the spirit and scope of the theme described here at present.

[0038] No bloco 502, um sinal de TP 310 gerado, por exemplo, por um sensor de posição do acelerador, baseado na atuação de um dispositivo do acelerador 302 de um veículo é monitorado. Na dita modalidade, o sinal de TP 310 é recebido pelo controlador de limite de potência 306. Além disso, a potência não modulada, provida pela fonte de potência 304, por exemplo, uma bateria, é recebida pelo controlador de limite de potência 306.[0038] In block 502, a TP 310 signal generated, for example, by an accelerator position sensor, based on the actuation of a vehicle accelerator device 302 is monitored. In said mode, the TP signal 310 is received by the power limit controller 306. In addition, the unmodulated power provided by the power source 304, for example, a battery, is received by the power limit controller 306.

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13/15 [0039] No bloco 504, a modulação da potência não modulada 312 suprida a partir da fonte de potência 304 para o controlador de limite de potência 306 é realizada. Em uma modalidade, esta potência não modulada 312 é modulada com base no sinal de TP 310 recebido pelo controlador de limite de potência 306. Em uma implementação, a potência não modulada 312 é modulada usando uma técnica tal como modulação de largura de pulso.13/15 [0039] In block 504, the modulation of the unmodulated power 312 supplied from the power source 304 to the power limit controller 306 is performed. In one embodiment, this unmodulated power 312 is modulated based on the TP signal 310 received by the power limit controller 306. In one implementation, unmodulated power 312 is modulated using a technique such as pulse width modulation.

[0040] No bloco 506, a velocidade do motor é recebida. Em uma implementação, a potência modulada 314 é suprida para o motor 308 para sua operação de uma velocidade correspondente do motor 308 é medida. Por exemplo, um sensor de velocidade pode ser usado para medir a velocidade do motor 308.[0040] In block 506, the motor speed is received. In one implementation, the modulated power 314 is supplied to the motor 308 for its operation to measure a corresponding speed of the motor 308. For example, a speed sensor can be used to measure the speed of the 308 engine.

[0041] No bloco 508, é determinado se a velocidade medida do motor está dentro de uma faixa predeterminada de velocidades do motor 403 na dada atuação do dispositivo do acelerador 302 correspondendo ao sinal de TP 310. A faixa predeterminada de velocidades do motor 403 corresponde às velocidades entre as quais a saída de potência máxima obtida a partir do motor 308 deve ser mantida dentro do limite de potência predefinido 412. Em uma implementação, o controlador do limite de potência 306 determina se a velocidade do motor está dentro da faixa predeterminada de velocidades do motor 403 ou não. Quando a velocidade do motor está dentro da faixa predeterminada de velocidades do motor 403, então as instruções no bloco 512 são executadas, diversas instruções no bloco 510 são executadas.[0041] In block 508, it is determined whether the measured engine speed is within a predetermined range of engine speeds 403 in the given actuation of the accelerator device 302 corresponding to the signal of TP 310. The predetermined range of engine speeds 403 corresponds at speeds between which the maximum power output obtained from engine 308 must be kept within the predefined power limit 412. In one implementation, the power limit controller 306 determines whether the engine speed is within the predetermined range of 403 engine speeds or not. When the motor speed is within the predetermined speed range of the motor 403, then the instructions in block 512 are executed, several instructions in block 510 are executed.

[0042] O bloco 510 é invocado quando a velocidade medida do motor não se encontra dentro da faixa predeterminada de velocidades do motor 403 em uma dada atuação do dispositivo do acelerador 302. No bloco 510, é determinado pelo controlador do limite de potência 306 se a corrente retirada é maior do que um limite de corrente. Se a corrente retirada é maior do que o limite de corrente, depois, no bloco[0042] Block 510 is invoked when the measured motor speed is not within the predetermined range of motor speeds 403 in a given actuation of the accelerator device 302. In block 510, it is determined by the power limit controller 306 if the current drawn is greater than a current limit. If the withdrawal current is greater than the current limit, then in the block

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14/1514/15

514, o limite de corrente é aplicado para o sinal de potência modulada através de métodos conhecidos na técnica e o limite de o sinal de potência modulada limitada da corrente pode depois ser enviada para o motor 508. E ainda, se a corrente retirada é menos do que o limite de corrente, no bloco 516 o sinal de potência modulada é enviado para o motor 308.514, the current limit is applied to the power modulated signal using methods known in the art and the limit of the current limited power modulated signal can then be sent to the 508 motor. And yet, if the current drawn is less than the current limit, in block 516 the power modulated signal is sent to motor 308.

[0043] No bloco 512, quando a velocidade do motor se encontra dentro da faixa predeterminada de velocidades do motor 403, a potência modulada 314 é ajustada ajustando a corrente retirada. Como discutido anteriormente, o controlador de limite de potência 306 ajusta a potência modulada 314 baseado na velocidade medida do motor 308 e a faixa predeterminada range de velocidades do motor 403. Quando a velocidade do motor se encontra dentro da faixa predeterminada de velocidades do motor 403, o controlador de limite de potência 306 reduz a corrente retirada pelo motor 308, e dessa maneira, a potência modulada 314 retirada pelo motor 308 é ajustada. Com esta regulagem de corrente do motor, a velocidade do motor aumenta e se aproxima da velocidade máxima permitida para determinada atuação do dispositivo do acelerador 302.[0043] In block 512, when the motor speed is within the predetermined range of motor speeds 403, the modulated power 314 is adjusted by adjusting the withdrawal current. As discussed earlier, the power limit controller 306 adjusts the modulated power 314 based on the measured speed of the engine 308 and the predetermined range of engine speeds 403. When the engine speed is within the predetermined range of engine speeds 403 , the power limit controller 306 reduces the current drawn by the motor 308, and in this way, the modulated power 314 drawn by the motor 308 is adjusted. With this motor current regulation, the motor speed increases and approaches the maximum allowed speed for a specific actuation of the accelerator device 302.

[0044] Em uma implementação, para ajustar a potência modulada 314, a corrente extraída pelo motor 308 é variada pelo controlador do limite de potência 306 de tal maneira que a saída de potência máxima obtida a partir do motor 308 é mantida dentro do limite de potência predefinido 412, durante a faixa predeterminada de velocidades 403. A corrente retirada pelo motor 308 é variada de acordo com a faixa de valores predeterminados da corrente associada com a faixa predeterminada de velocidades do motor 403. Na dita implementação, a faixa de valores predeterminados da corrente é provida em uma tabela de pesquisa no controlador de limite de potência 306. Estes valores de corrente predeterminados podem ser obtidos por experimentação[0044] In an implementation, to adjust the modulated power 314, the current drawn by the motor 308 is varied by the power limit controller 306 in such a way that the maximum power output obtained from the motor 308 is kept within the limit of predefined power 412, during the predetermined speed range 403. The current drawn by the motor 308 is varied according to the range of predetermined values of the current associated with the predetermined speed range of the motor 403. In said implementation, the range of predetermined values current is provided in a lookup table on the 306 power limit controller. These predetermined current values can be obtained by experimentation

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15/15 medindo os valores de corrente requeridos em várias velocidades do motor para distribuição de potência limitada constante.15/15 measuring the current values required at various motor speeds for constant limited power distribution.

[0045] Dessa maneira, o controlador de limite de potência 306 para um sistema de tração elétrica 300 garante a segurança do motor 308 de corrente alta sem comprometer a eficiência do motor 308 implementando a potência e o limite da corrente. Em uma dada atuação do dispositivo do acelerador 302, o controlador de limite de potência 306 permite o motor 308 operar ainda a velocidades próximas da velocidade máxima permitida, por exemplo, velocidade estimada. O controlador de limite de potência 306 também ajuda o motor 308 gerar um torque inicial alto mesmo quando a saída de potência do motor 308 é limitada. Além disso, com o controlador de limite de potência 306, o motor 308 distribui uma potência de saída constante limitada ao limite de potência predefinido 412, sobre uma faixa predeterminada de velocidades do motor 403.[0045] In this way, the power limit controller 306 for an electric traction system 300 ensures the safety of the high current motor 308 without compromising the efficiency of the motor 308 by implementing the power and current limit. In a given actuation of the accelerator device 302, the power limit controller 306 allows the engine 308 to still operate at speeds close to the maximum allowed speed, for example, estimated speed. The 306 power limit controller also helps the 308 engine generate high starting torque even when the power output of the 308 engine is limited. In addition, with the power limit controller 306, the motor 308 delivers a constant output power limited to the predefined power limit 412, over a predetermined speed range of the motor 403.

[0046] Embora o tema tenha sido descrito em consideráveis detalhes com referência a certas modalidades preferidas do mesmo, outras modalidades são possíveis. Como tal, o espírito e o escopo das reivindicações em anexo não devem ser limitadas à descrição da modalidade preferida contida aqui no presente.[0046] Although the topic has been described in considerable detail with reference to certain preferred modalities of the same, other modalities are possible. As such, the spirit and scope of the appended claims should not be limited to the description of the preferred modality contained herein.

Claims

1. System (300) comprising:

a power limit controller (306) configured to modulate the unmodulated power (312) received from a power source (304) based on an accelerator position signal (310) to provide modulated power (314); and a motor (308) for receiving said modulated power (314); characterized by the fact that said power limit controller (306) adjusts said modulated power (314) based on a predetermined range of speeds (403) of said motor (308) and maintains an output power of the motor ( 308) within a predefined power limit (412) determining whether a motor speed is within said predetermined speed range (403) and varying a current consumed by said motor (308) as a function of said motor speed when the said motor is within said predetermined speed range (403).

2. System (300), according to claim 1, characterized by the fact that said motor (308) is a brushless direct current motor.

System (300), according to claim 1, characterized by the fact that said power limit controller (306) receives said unmodulated power (312) from a battery.

4. Method for controlling an engine's output power (308), the method characterized by the fact that it comprises:

receiving, by said motor (308), unmodulated power (312); modulating, by a power limit controller, said unmodulated power (312) based on an accelerator position signal (310) to provide modulated power (314) to drive said motor (308);

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2/2 determining, by said power limit controller (306), whether a motor speed is within a predetermined range of motor speeds (403); and adjusting, by said power limit controller, said modulated power (314) based on said predetermined speed range of said motor (308) to maintain the output power of said motor (308) within a power limit (412), the setting comprising:

varying current consumed by said motor (308) based on predetermined current values corresponding to said motor speeds when said motor speed is within a predetermined range of motor speeds (403).

5. Method, according to claim 4, characterized by the fact that said adjustment of said modulated power (314) is achieved through modulation of the pulse width.

6. Method, according to claim 4, characterized by the fact that said modulation of said unmodulated power (312) from said power source (304) is achieved by modulating the pulse width.

7. Method according to claim 4, characterized by the fact that said range of predetermined current values corresponds to said predetermined range of motor speeds (403).