CN103958317A - 用于控制至少两个电机的系统的运行的方法和机动车 - Google Patents
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Abstract
一种用于控制至少两个电机(6)的系统的运行的方法,所述至少两个电机与机动车(1)的不同的车轮(2)运动耦合并且与电池(9)连接,所述电池(9)为电机(6)提供当前最小的极限电流和当前最大的极限电流(24),其中由驱动控制逻辑装置(14)为所述电机(6)提供预期转矩(15、16),其中对于每个电机(6)确定由所述预期转矩(15、16)得出的预期电流,将所述电机(6)的预期电流的总和与最大的和最小的极限电流(24)比较,其中当该总和位于通过所述极限电流(24)规定的区间外时根据至少一个变化规则(25)来更改预期电流,使得预期电流的总和位于极限电流(24)内,并且由所更改的预期电流确定出所更改的预期转矩(26、27),将所更改的预期转矩用于控制电机(6)。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于控制至少两个电机的系统的运行的方法,所述至少两个电机与机动车的不同的车轮运动耦合并且与电池连接,所述电池为电机提供当前最小的极限电流和当前最大的极限电流,其中由驱动控制逻辑装置为所述电机提供预期转矩。此外本发明涉及一种机动车。
背景技术
在机动车的领域中不仅对于电动车辆而且对于混合动力车辆都提出了驱动装置,给机动车的车桥的至少两个车轮、特别是所有四个车轮分别分配有一个电机,从而可以独立驱动设置在同一车桥上的机动车车轮。各个车轮的有目的的加速在几个驾驶员辅助系统的运行中、例如在防抱死系统、防滑系统、电子稳定系统、行驶动力系统和诸如此类系统中是有用的。然而特别也可以考虑,通过电机的相应控制实现转向过程。如此可以例如将在一侧上的驱动转矩减小一确定的值并且在另一侧上提高一确定的值,以便产生转向过程。这样的途径在现有技术中以电动转矩矢量、eTV和行驶动力横向分布的概念已知。
这样的机动车——其中给一个车桥的驱动轮分别分配有一个电机——例如在文献DE102007056301A1中是已知的。在那里,车桥的驱动轮可以被相互独立地驱动或者相互独立地发电机式地制动。电机有目的地用于产生驱动转矩和/或制动转矩,由此在第一车桥上能实现可主动调节的横向转矩分布并且在危急情况下可以稳定机动车。
然而关于电动转矩矢量在下述环境中总是出现问题:用于电机的驱动的电池——特别是高伏特电池——是满的或空的,因此占据确定的荷电状态,在该荷电状态下大幅限制充电电流和放电电流。那么例如在满电池的情况下有可能出现过强的充电电流,从而危害电池。类似的问题可能在空的或几乎空的电池的情况下出现,此时在系统中存在过大的能量需要。因此在满的或者空的电池的情况下不能实现行驶动力横向分布(电动转矩矢量)。在混合动力车辆中,如果电池非常冷或非常热——这表示低于或超出确定的极限温度,则也可能出现这样的排除行驶动力横向分布的问题,这是因为也大幅限制了充电电流或放电电流。在纯电动车辆中不会出现该问题,这是因为纯电动车辆在电池冷的情况下不能行驶。
对各个被分配给机动车的同一车桥的电机的控制在此通常由驱动控制装置通过确定预期转矩来实施,该预期转矩应该在电机上产生。在控制的范围中也就是说随后为电机“预测”电流(电流预测),以便实现该预期转矩。虽然现在在简单的设计方案中可以考虑:如果电池充满并且驱动电机,那么总是通过在驱动系统中相应的通信来预测相对设置的电机的实际电流作为附加的发电机电流,而在电池空的情况下在电机重新起动时可以预测相对设置的电机的得出的实际电流作为附加的电机电流。也就是说如此进行实际电流的偏移,使得调节延迟通过通信总是在电池电流的不重要的一侧存在,然而出现了这样的严重缺点:由于总线通信需要的时间而使得调节延迟出现,这可能导致不期望的效应并且导致对舒适度的限制。
发明内容
因此本发明的目的在于,提出一种方法,在该方法中可以更动态地、特别是更快地实现电机的控制,而不会超出电池电流限制,特别是在行驶动力横向分布的范围中。
为了实现该目的,按照本发明在开始所述类型的方法中设定,对于每个电机确定由所述预期转矩得出的预期电流,并且将所述电机的预期电流的总和与最大的和最小的极限电流比较,其中当该总和位于通过所述极限电流规定的区间外时根据至少一个变化规则如此更改所述预期电流,使得预期电流的总和在极限电流内,并且由所更改的预期电流确定所更改的预期转矩,将所更改的预期转矩用于控制电机。
在此,当然可自动实施的按照本发明的方法例如可以在驱动控制装置中实现。因此一旦通过控制逻辑装置确定用于电机——其中特别是考虑两个被分配给一个车桥的电机或四个电机,其中一个车桥分别对应两个电机——的预期转矩,那么由此确定电流,该电流用于产生该预期转矩。现在已经在电机的实际控制进行之前检测:是否超出或低于电池电流限制、也就是极限电流,这表示,检查是否电机的预期电流的总和位于通过最大的和最小的极限电流规定的区间内。在超出最大极限电流或低于最小极限电流的情况下如此——也就是在电机的控制之前已经再次地——根据至少一个变化规则如此更改所述预期电流,使得预期电流的总和位于通过极限电流规定的区间中。在此可以如此选择变化规则,使得获得机动车的尽可能舒适的、但同时符合驾驶员的操作规定的性能,对此在下文中还将进一步讨论。由所更改的预期电流现在可以确定所更改的预期转矩,将所述预期转矩用于电机的实际的控制。
按照本发明的方法通过这种方式实现了,通过预期转矩的变化鉴于电池电流限制已经从一开始引起电机的考虑到电池的极限电流的控制,从而可以总体上实现特别是在行驶动力横向分布中控制的动态转换,因为没有出现由于总线通信引起的时间延迟。按照本发明的方法可容易地实现,因为该方法最后仅仅形成特别是用于结束处理链的另一处理步骤。通常无论如何都经由在机动车中存在的总线、特别是CAN总线或FlexRay总线提供电池的当前极限电流。
在本发明的有利的设计方案中可以设定,使用至少一个综合特性曲线来由预期电流计算出预期转矩以及由预期转矩计算出预期电流。那么特别是在驱动控制装置中可以设有综合特性曲线,该综合特性曲线实现了将预期转矩计算出对于预期转矩的产生是必要的电流。这样的综合特性曲线——也可以称为效率综合特性曲线——可以在认识到电机的特性的情况下被容易地确定并且大多时候无论如何都特别是在对应于电机的功率电子装置中已经已知并且存在。在此特别有利的是,综合特性曲线与所述电机的至少一个另外的运行参数、特别是电压水平和/或转速相关。大多时候附加地考虑当前电压水平和转速就足以获得从预期转矩到预期电流的足够精确的换算。越精确地实现从预期转矩到预期电流的换算,那么就能越精确地遵循电池的极限电流。
在本发明的另一设计方案中可以设定,对于每个电机、特别是在配设给电机的运算单元中,在考虑电机的运行参数——特别是电机的温度和/或电机的功率电子装置的温度和/或与电机功率能力相关的参数——的情况下确定出电机的最大可能的极限转矩和最小可能的极限转矩,其中,对于由控制逻辑装置提供的预期转矩不处于极限转矩范围内的情况,将所述预期转矩设置到被超出的极限转矩。在该情况下也就附加地提供电机的另外的信息,所述另外的信息提供最大的和最小的可能的转矩,而不取决于当前的电池极限并且仅仅取决于电机的当前物理极限、特别是温度。这样的极限转矩可以例如由功率电子装置——如果涉及异步电机,则其特别包括变流器——自身确定并且作为转矩预测提供给驱动控制装置。有利地可以在此设定,在确定所述极限转矩时也考虑电池的理论上可能的最大电流和理论上可能的最小电流(充电电流)。高伏特电池的该理论上最大的和最小的电流——其也可以称为“目录值”——在此也经由总线发送,从而该最大和最小电流特别是可以在电机自身的控制单元内使用,以便在转矩预测的范围中总是命名最大或最小可能的极限转矩,其因此不取决于当前电池极限并且仅仅取决于电机的当前状态。那么这些极限转矩可以用于在此已经实现先决限制,其考虑电机的功率能力和当前状态。然而这不是强制必要的,因为在必要时可以超出“目录值”,此时例如对于电池而言不允许理论上可能的最大电流并且附加地由另一电机还提供另一电流,从而总计超出理论上可能的最大电流。
此外可以设定,特别是在通过对电机的控制有待产生的转向作用的范围中,作为变化规则使用的是:使通过对电机的控制而产生的转向作用保持不变、和/或使总转矩保持不变、和/或在——特别是加权考虑的——标准方面进行优化,所述标准是使通过对电机的控制而产生的转向作用保持不变和使总转矩保持不变。那么正好关于行驶动力横向分布——其中应该实现转向作用——可以例如如此设定变化规则,使得不会由于可能是必要的电流下调而影响到行驶动力横向分布,而是仅仅影响到作为电机的单个转矩的总和产生的车辆驱动转矩。然而也可以考虑,遵循总转矩,以便避免机动车的速度下降或类似情况;最后也可能的是,设有优化方法,该优化方法加权地用于相应良好地至少部分地满足两个规定。
除了方法之外,本发明也涉及一种机动车,包括至少两个电机的系统,所述至少两个电机与机动车的不同的车轮运动耦合并且与电池连接;该机动车还包括控制电机的运行的驱动控制装置,该驱动控制装置构成为用于实施按照本发明的方法。
可以类似地将关于按照本发明的方法的全部实施方案转用于按照本发明的机动车,从而也可以由此获得本发明的优点。
特别是在按照本发明的机动车中实现的按照本发明的方法就实现了已经在理论上并且在控制之前适合地使得电流偏移,以便满足电池的极限电流。当总体上如此连接各电机之后,使得各电机共同地连接到电池,如此各电流总体上也在实际中平衡,使得实现了之前确定的总电流。
附图说明
由在下文中所述的实施例以及根据附图得出本发明的另外的优点和细节。其中:
图1示出了按照本发明的机动车的原理简图;
图2示出了按照本发明的方法的过程的简图。
具体实施方式
图1示出了按照本发明的机动车1的实施例的原理简图。在此该机动车是纯电动车辆,其中本发明也能在混合动力车辆的范围中应用。
机动车具有前桥3的两个车轮2和后桥5的两个车轮4。前桥3的每个车轮分配有一个电机6,该电机经由运动耦合装置7、特别是传动装置与车轮2运动耦合并且由此可以对车轮进行驱动或者可以在发电机式运行中根据车轮2的运动产生电流。电机6经由功率电子装置8——其也包括用于电机6的控制单元——与电池9、在此为高伏特电池连接。在该例子中电机6是异步电机,从而功率电子装置8相应地包含变流器。
示出的驱动装置的运行通过驱动控制装置10控制,该驱动控制装置可以经由在此仅仅设置的车辆总线11与电机6以及另外的以12标明的车辆系统交换数据。
电池9也具有电池控制装置13,其可以经由车辆总线11与驱动控制装置10、电机6以及另外的车辆系统12通信。电池9经由车辆总线11不仅提供其理论上的最大电流及其理论上的最小电流(目录值)而且还提供当前最大的和最小的极限电流,其特别是与电池9的荷电状态相关。
驱动控制装置10现在构成为用于实施按照本发明的方法,应该考虑到图2进一步阐述该方法。
在驱动控制装置10中首先如原则上已知的那样设有能够通过算法和/或硬件实现的控制逻辑装置14,其输出是分别用于左电机6和右电机6的预期转矩15、16。同时由驱动控制装置10自身或直接在电机6的控制单元中确定用于左电机和右电机6的最大的和最小的可能的极限转矩17、18。在此不仅考虑电机6特别是还有功率电子装置8的当前状态、特别是热流以及其功率,而且也考虑通过方框19表示的、电池9的已经提及的最大电流和最小电流。
在一个对于两侧而言相同的步骤20中随后检查是否相应的预期转矩15、16在通过极限转矩17、18规定的区间内运动,其中当超出区间边界时将预期转矩再次回调到区间边界,以便通过这种方式考虑电机6的(当前的)实际的功率。
随后借助于综合特性曲线21、22由可能被这样匹配的预期转矩15、16来计算出产生该预期转矩所需的预期电流。在这些综合特性曲线中也考虑电压水平和电机的转速。
在步骤23中对所确定的预期电流进行相加,据此检查总电流是否处在通过由电池9提供的极限电流24——亦即当前的极限电流——所形成的区间内,所述极限电流特别是与荷电状态相关。如果是(处在该区间内),那么预期转矩15、16保持不变。然而如果极限电流24之一被超出或低于,亦即总电流位于通过极限电流24规定的区间外,那么对预期电流进行匹配,其中考虑变化规则25。
在本实施例中如此设计变化规则,使得通过对电机6的控制产生的转向作用保持不变,从而最后在电机6的总驱动转矩中产生变化。
然而也可能的是,变化规则是不同的,特别是考虑到优化,其中例如可以加权地考虑标准“使通过电机的控制产生的转向作用保持不变”和“使总转矩保持不变”。而且在不针对转向作用、亦即不包含行驶动力学的横向分配的控制过程中可以考虑相应的变化规则。
通过现在再次利用的综合特性曲线21、22可以从可能更改的预期电流确定更改的预期转矩26、27,其随后用于电机6的具体的控制,从而结果为使电池9的极限电流24不被超出或低于。
在此还应该说明,也可以考虑这样的设计方案,其中后桥5的车轮4也分配有电机6。
Claims (7)
1.一种用于控制至少两个电机(6)的系统的运行的方法,所述至少两个电机与机动车(1)的不同的车轮(2)运动耦合并且与电池(9)连接,所述电池(9)为电机(6)提供当前最小的极限电流和当前最大的极限电流(24),其中由驱动控制逻辑装置(14)为所述电机(6)提供预期转矩(15、16),
其特征在于,
对于每个电机(6)确定由所述预期转矩(15、16)得出的预期电流,将所述电机(6)的预期电流的总和与最大的和最小的极限电流(24)比较,其中当该总和位于通过所述极限电流(24)规定的区间外时根据至少一个变化规则(25)来更改预期电流,使得预期电流的总和位于极限电流(24)内,并且由所更改的预期电流确定出所更改的预期转矩(26、27),将所更改的预期转矩用于控制电机(6)。
2.根据权利要求1所述的方法,
其特征在于,
使用至少一个综合特性曲线(20、21)来由预期电流计算出预期转矩(15、16、26、27)以及由预期转矩计算出预期电流。
3.根据权利要求2所述的方法,
其特征在于,
综合特性曲线(20、21)与所述电机(6)的至少一个另外的运行参数、特别是电压水平和/或转速相关。
4.根据上述权利要求中任一项所述的方法,
其特征在于,
对于每个电机(6),特别是在配设给电机(6)的运算单元中,在考虑电机(6)的运行参数——特别是电机(6)的温度和/或电机(6)的功率电子装置(8)的温度和/或与电机(6)功率能力相关的参数——的情况下确定出电机(6)的最大可能的极限转矩和最小可能的极限转矩(17、18),其中,对于由控制逻辑装置(14)提供的预期转矩(15、16)不处于极限转矩(17、18)范围内的情况,将所述预期转矩(15、16)设置到被超出的极限转矩(17、18)。
5.根据权利要求4所述的方法,
其特征在于,
在确定所述极限转矩(17、18)时也考虑电池(9)的理论上可能的最大电流和理论上可能的最小电流。
6.根据上述权利要求中任一项所述的方法,
其特征在于,
特别是在通过对电机(6)的控制有待产生的转向作用的范围中,作为变化规则(25)使用的是:使通过对电机(6)的控制而产生的转向作用保持不变、和/或使总转矩保持不变、和/或在——特别是加权考虑的——标准方面进行优化,所述标准是使通过对电机(6)的控制而产生的转向作用保持不变和使总转矩保持不变。
7.一种机动车(1),包括至少两个电机(6)的系统,所述至少两个电机与机动车(1)的不同的车轮(2)运动耦合并且与电池(9)连接;该机动车还包括控制电机(6)的运行的驱动控制装置(10),该驱动控制装置构成为用于实施根据上述权利要求中任一项所述的方法。
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