DE10153585A1 - Verfahren zur Regelung eines Elektro-Antriebs eines Fahrzeugs - Google Patents
Verfahren zur Regelung eines Elektro-Antriebs eines FahrzeugsInfo
- Publication number
- DE10153585A1 DE10153585A1 DE10153585A DE10153585A DE10153585A1 DE 10153585 A1 DE10153585 A1 DE 10153585A1 DE 10153585 A DE10153585 A DE 10153585A DE 10153585 A DE10153585 A DE 10153585A DE 10153585 A1 DE10153585 A1 DE 10153585A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- load
- motor
- current
- dependent
- fuel cell
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Ceased
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L15/00—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
- B60L15/20—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed
- B60L15/2045—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed for optimising the use of energy
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
- B60L58/30—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling fuel cells
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
- H02P29/02—Providing protection against overload without automatic interruption of supply
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L2220/00—Electrical machine types; Structures or applications thereof
- B60L2220/10—Electrical machine types
- B60L2220/12—Induction machines
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/72—Electric energy management in electromobility
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02T90/40—Application of hydrogen technology to transportation, e.g. using fuel cells
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Abstract
Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung eines gewünschten Drehmoment-(Last-)Wertes für ein lastabhängiges, stromerzeugendes System wie ein Brennstoffzellensystem in einem Elektrofahrzeug. Das Verfahren berechnet eine Last, die verschiedene Anforderungen des Fahrens wie Stellung des Gaspedals, Bremsenstellung, Zündschlüssel eingeschaltet/ausgeschaltet, Stellung des Gangwählers und Temperaturen von Systemkomponenten zu Grunde gelegt ist. Außerdem berücksichtigt das Verfahren die Stromgröße, die von dem lastabhängigen Stromerzeugungssystem verfügbar ist und paßt diesen Strom an den Strom an, der durch den Elektromotor entnommen wird. Das Verfahren kann auf einen elektrischen Antriebsmotor mit Gleichstrom (DC) oder einen Wechselstrom-Asynchronmotor angewendet werden.
Description
Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit Elektromotor und ein Verfahren zur
Steuerung einer Abgabe von einem lastabhängigen stromerzeugenden System
in einem solchen Elektrofahrzeug.
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Regelung für ein Fahrzeug mit
einem elektromotorischen Antriebssystem, das ein lastabhängiges Stromerzeu
gungssystem wie ein Brennstoffzellensystem als Energiequelle aufweist, und
betrifft spezieller ein Verfahren und ein System zur Erkennung der Stromgröße
in der Gleichstromleitung (DC), die benötigt wird, um den Elektromotor wie vom
Fahrer gewünscht anzutreiben, während die effektive Größe des entnommenen
Stroms in der Gleichstromleitung geregelt wird, um die von dem lastabhängigen
Stromerzeugungssystem zur Verfügung gestellte Stromgröße anzupassen.
Es ist die Notwendigkeit bekannt, den Verbrauch von fossilem Brennstoff und
Schadstoffe von Autos und anderen Fahrzeugen, die durch einen
Verbrennungsmotor (ICE) angetrieben werden, zu reduzieren. Fahrzeuge, die
durch alternative Energiequellen angetrieben werden, befinden sich in der
Entwicklung. Zum Beispiel sind im Stand der Technik Fahrzeuge mit
batteriebetriebenen elektrischen Antriebsmotoren bekannt. Es sind auch weitere
elektrisch angetriebene Motorfahrzeuge bekannt, die lastabhängige
Stromgeneratoren aufweisen. Beispiel eines solchen lastabhängigen Systems
ist ein Brennstoffzellensystem.
Brennstoffzellen erzeugen elektrische Energie durch elektrochemische Reaktion
eines Brennstoffes und Oxidationsmittels wie Wasserstoff und Sauerstoff.
Wasser ist das Produkt dieser elektrochemischen Reaktion in einer Wasserstoff
und Sauerstoff verwendenden Brennstoffzelle, ein Produkt, das leicht entsorgt
wird (US-Patentschrift 5 991 670).
Es ist klar, dass ein mit Elektromotor betriebenes Fahrzeug wünschenswert ist.
Trotzdem bleibt erheblicher Raum zur Entwicklung von Möglichkeiten zur
Steuerung dieser Fahrzeuge. In einem typischen batteriebetriebenen
Elektrofahrzeug bezieht das elektromotorische Antriebssystem zum Beispiel
Strom aus der Batterie, die zum Antreiben des Elektromotors benötigt wird.
Batteriesteuerungen werden typischerweise angeordnet, um zu gewährleisten,
dass das elektromotorische Antriebssystem verschiedene Grenzen nicht
überschreitet. Solche Grenzen können den von der Batterie maximal bezogenen
Strom einschließen, wobei die Mindestspannung der Batterie gesenkt werden
kann, während der Motor Strom entnimmt, wobei der maximale Strom zum
Laden der Batterie und die maximale Spannung der Batterie beim Aufladen
erhöht werden können.
In einigen Regelungen werden für diese Grenzen konstante Werte verwendet.
Für die meisten Betriebsbedingungen des Fahrzeugs werden die Steuerungen
nicht aktiviert, weil diese Grenzen selten erreicht werden. Kurz, das
Antriebssystem mit Elektromotor bezieht Strom aus der Batterie in Form eines
"offenen Regelkreises".
Eine Brennstoffzellen-Energiequelle oder andere lastabhängige Stromerzeuger
stellen eine komplexere Herausforderung dar. Hier kann das Antriebssystem mit
Elektromotor nicht länger Strom in der oben beschriebenen Form "im offenen
Regelkreis" beziehen. Im Stand der Technik sind Steuerungen bekannt, die
diesen Typen von Systemen zugeordnet sind. Optimal ist es, dass diese
Steuerungen erkennen sollten, wieviel Strom der Gleichstromleitung von der
Last ("Motor"), die verschiedenen Anforderungen des Fahrers zu Grunde gelegt
ist, benötigt wird, denen eine spezielle Anweisung eines Iq oder Drehmoments
vorgegeben wird, und die die Last auf die Stromgröße beschränken, die das
Brennstoffzellensystem (FCS) als verfügbar erkennt. Mit anderen Worten, die
Steuerungen müssen einen "aktuellen Befehl" an das FCS geben, der vom FCS
genutzt wird, um seine Leistungsabgabe einzustellen, was zu einem sofort
verfügbaren Strom führt, der an die Steuerungen zurückgegeben wird, um den
durch die Last entnommenen effektiven Strom der Gleichstromleitung
anzupassen.
Probleme mit nicht erwünschten Effekten ergeben sich, wenn der durch die Last
entnommene effektive Strom nicht die Größe von "verfügbarem Strom"
entnimmt. Erstens wird, wenn der durch die Last entnommene effektive Strom
der Gleichstromleitung größer ist als der durch das Brennstoffzellensystem FCS
bereitgestellte, die durch das FCS erzeugte, sich ergebende hohe Spannung
der Gleichstromleitung in nicht gewünschter Art und Weise abfallen, das heißt,
sie kann auf eine niedrigere als die von dem FCS zu erwartende abfallen, was
Probleme innerhalb des FCS verursachen wird. Zweitens kann, wenn der durch
die Last entnommene effektive Strom der Gleichstromleitung geringer ist als der,
den das FCS verfügbar macht, dieses FCS beginnen, sich zu überhitzen undl
oder der Wirkungsgrad des gesamten Systems wird abnehmen.
Kurz, das Brennstoffzellensystem folgt nicht, wie eine Batterie, der Belastung.
Das System benötigt ein genaues Verfahren zur Bestimmung des Strombedarfs
in der Gleichstromleitung und erfordert es, dass die Last (der elektromotorische
Antrieb) den in der Gleichstromleitung verfügbaren Strom nutzt.
Im Stand der Technik sind einfache doch unter dem Optimum liegende
Regelungen für Elektroantriebsfahrzeuge, die mit Brennstoffzellensystemen
angetrieben werden, bekannt. Die US- Patentschrift 5 877 600 offenbart ein
Verfahren zur Bestimmung der Größe des Stroms in der Gleichstromleitung, der
von dem Antriebssystem mit Elektromotor benötigt wird, und liefert diese Größe
an das FCS, um die Größe der von ihm erzeugten Energie zu steuern. Die
einzige angegebene Veränderliche, die verwendet wird, um eine
Lastbestimmung vorzunehmen, ist die Stellung des Gaspedals. Außerdem stellt
dieses Patent kein Verfahren für den Lastregler zur Verfügung, um der Größe
des in der Gleichstromleitung verfügbaren Stroms synchron zu folgen oder diese
zu beachten.
Es wird auch kein Verfahren erwähnt, um den vom Brennstoffzellensystem
verfügbaren maximalen Strom zu bestimmen. Ohne diese wichtige Bestimmung
könnte das Antriebssystem mit Elektromotor potenziell mehr Strom anfordern
als dieses Brennstoffzellensystem möglicherweise verfügbar machen könnte,
was zu Potenzialproblemen innerhalb des FCS führt.
Von daher liegt der Erfindung das Problem zugrunde, ein Fahrzeug mit
Elektromotor zu verbessern und ein dafür verwendbares genaueres Verfahren
für die Regelung des Elektromotors ("Last") zu entwickeln, um die Größe des
Stroms der Gleichstromleitung genau zu bestimmen, der von einem
lastabhängigen stromerzeugenden System benötigt wird.
Das Problem wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Ansprüche
1 und 7. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen
Ansprüchen erfasst.
Der Lösung liegt die Erkenntnis zugrunde: Um den Elektromotor auf der Basis
von verschiedenen Eingangsgrößen des Fahrzeugs wie Stellung des
Gaspedals, Bremsenstellung, Zündschlüssel Ein/Aus, Stellung des
Gangwahlhebels und den Temperaturen verschiedener Komponenten zu
bedienen, sollte man den von einem beliebigen Elektromotor in einem
lastabhängigen, stromerzeugenden System entnommenen kontrollierten Strom
der Gleichstromleitung nutzen, um zu gewährleisten, dass der durch den Motor
entnommene Strom der Gleichstromleitung der Größe des verfügbaren Stroms
in der Gleichstromleitung angepaßt ist.
Mit der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung des kontrollierten Stroms der
Gleichstromleitung, der speziell von einem preiswerten elektrischen
Wechselstrom-Asynchronmotor in einem lastabhängigen, stromerzeugenden
System entnommen wird, gewährleistet, sodass der entnommene Strom der
Gleichstromleitung der Größe des in der Gleichstromleitung verfügbaren Stroms
angepaßt ist.
Die erste Lösung umfasst ein Verfahren zur Steuerung einer Abgabe von einem
lastabhängigen stromerzeugenden System in einem Elektrofahrzeug, mit den
Schritten:
Lesen von Fahrzeug-Sensoren zur Bestimmung der Forderung des Fahrers an das Drehmoment;
Berechnen der Stromanforderung des Motors (Last) für einen elektrischen Antriebsmotor, die der Forderung des Fahrers an das Drehmoment zu Grunde gelegt ist;
Berechnen eines gewünschten Stromausgangs für das lastabhängige Stromerzeugungssystem, das den gewünschten Werten für angeforderte Motorströme zu Grunde gelegt ist; und
Berechnen des verfügbaren Stromausgangs von dem lastabhängigen Stromerzeugungssystem.
Lesen von Fahrzeug-Sensoren zur Bestimmung der Forderung des Fahrers an das Drehmoment;
Berechnen der Stromanforderung des Motors (Last) für einen elektrischen Antriebsmotor, die der Forderung des Fahrers an das Drehmoment zu Grunde gelegt ist;
Berechnen eines gewünschten Stromausgangs für das lastabhängige Stromerzeugungssystem, das den gewünschten Werten für angeforderte Motorströme zu Grunde gelegt ist; und
Berechnen des verfügbaren Stromausgangs von dem lastabhängigen Stromerzeugungssystem.
Die zweite Lösung beinhaltet ein Fahrzeug mit Elektromotor und ein System zur
Steuerung einer Abgabe von einem lastabhängigen stromerzeugenden System,
betreibbar nach dem oben erwähnten erfindungsgemäßen Verfahren.
Anhand von schematisch in Blockschaltbildern erläuterten Beispielen wird die
Erfindung deutlich.
Die Blockschaltbilder zeigen in
Fig. 1 die allgemeinen Systemsteuerungen im Fahrzeug für das
Brennstoffzellensystem unter Verwendung eines beliebigen elektrischen
Antriebsmotors;
Fig. 2 die Einzelheit der Anwendungs- Steuerungen von Fig. 1;
Fig. 3 die allgemeinen Systemsteuerungen im Fahrzeug für das
Brennstoffzellensystem unter spezieller Verwendung eines
Wechselstrom-Asynchronmotors;
Fig. 4 die Einzelheit der Anwendungs-Steuerungen für ein System gemäß
Fig. 3.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf ein Fahrzeug mit
einem Elektromotorantrieb mit Wechselstrom oder Gleichstrom und ein
lastabhängigen, stromerzeugenden System wie ein Brennstoffzellensystem.
Obwohl im Ausführungsbeispiel ein Brennstoffzellensystem beschrieben ist,
betrifft die vorliegende Erfindung jedes elektrisch angetriebene Fahrzeug mit
einem lastabhängigen Stromerzeugungssystem und ein entsprechendes
Betriebsverfahren.
Fig. 1 zeigt ein Diagramm der Hauptkomponenten eines Ausführungsbeispiels
einer Brennstoffzelle der vorliegenden Erfindung, in dem ein beliebiger
allgemeiner elektrischer Antriebsmotor verwendet wird. Die Anforderung des
Fahrers wird durch einen Anwendungs-Kontroller 18 in einer Fahrzeug-
Systemsteuerung ("VSC") 20 bestimmt, der das Ausgangssignal eines Sensors
22 für Gaspedalstellung, einen Sensor 24 für Bremsenstellung, einen Sensor 26
für Zündschlüssel Ein-/Aus, einen Sensor 28 für Gangwahl und verschiedene
Temperatursensoren des Systems (Temperaturen) 30 aufnimmt. Bei der
Bestimmung einer Forderung des Fahrers können auch andere Begrenzungen
und Zustände im System berücksichtigt werden.
Der Anwendungs-Kontroller 18 gibt eine Iq/Drehmoment-Anforderung 32 an
einen Motor-Regler 34, der dementsprechend einen elektrischen Antriebsmotor
36 des Fahrzeugs anweist. Der Anwendungs-Kontroller 18 nimmt außerdem
Motor-Regler-Rückkopplungsdaten 38 vom Motor-Regler 34 auf. Der Motor-
Regler 34 ist verantwortlich für die schnelle, gleichmäßige und effiziente
Ausführung der Drehmoment-Anweisung des Anwendungs-Kontrollers 18 für
den von dem System verwendeten Motortyp 36.
Auf der Basis einer Forderung des Fahrers gibt der Anwendungs-Kontroller 18
auch einen Abruf can_out_curr_demand 40 (die gewünschte Stromanweisung
an das Brennstoffzellensystem 44) an den Regler 42 des
Brennstoffzellensystems, der ein Brennstoffzellensystem 44 des Fahrzeugs
entsprechend anweist. Der Anwendungs-Kontroller 18 nimmt außerdem (die
Abrufe) can_in_curr_aval 46 und can_in_max_curr 52 vom Regler 42 des
Brennstoffzellensystems auf. Die Eingangssignale can_in_curr_aval 46 und
can_in_max_curr 52 in den Anwendungs-Kontroller 18 vom Regler 42 des
Brennstoffzellensystems stellen die maximale Größe des Stroms 48, die das
Brennstoffzellensystem 44 zur Verfügung stellen kann (can_in_max_curr 52),
und die sofortige Größe des Stroms 48 dar, die zur Nutzung (can_in_curr_aval
46) verfügbar ist.
Der Regler 42 für das Brennstoffzellensystem ist für die Steuerung des
Brennstoffzellensystems 44 verantwortlich. Dieser soll nämlich das
Brennstoffzellensystem 44 anweisen, die angeforderte Stromgröße 48 (bei
systembezogenen Spannungen) dem Elektromotor 36 zur Verfügung zu stellen.
Kurz, wie es in Fig. 1 gezeigt wird, ist das wesentliche Ausgangssignal von dem
Anwendungs-Kontroller 18 zum Regler 42 des Brennstoffzellensystems der
laufende Abruf can_out_curr_demand 40. Das wesentliche Ausgangssignal vom
Anwendungs-Kontroller 18 zum Motor-Regler 34 ist die Größe des
angeforderten Drehmoments Iq/Drehmomentanforderung 32. Die wesentlichen
Eingangssignale zum Anwendungs-Kontroller 18 vom Motor-Regler 34 sind
verschiedene Rückkopplungsdaten 38 der Motorsteuerung. Die wesentlichen
Eingangssignale zum Anwendungs-Kontroller 18 vom Regler 42 des
Brennstoffzellensystems ist die Stromgröße 48, die das Brennstoffzellensystem
44 (can_in_max_curr 52) liefern kann, und die sofortige Stromgröße 48, die zur
Verwendung (can_in_curr_aval 46) ist. Außerdem gewährleistet der
Anwendungs-Kontroller 18, wenn der Zündschlüssel-Sensor 26 eine
Zündschlüssel- Aus- Stellung fühlt, dass Null-Strom 48 angefordert wird, wenn
das Elektromotor- Antriebssystem 36 ausgeschaltet oder behindert ist.
In diesem Zusammenhang ist der Umfang der Erfindung in dem Anwendungs-
Kontroller 18 enthalten, der in Fig. 2 deutlicher dargestellt ist. Im allgemeinen
nimmt innerhalb des Anwendungs-Kontrollers 18 eine Steuerfunktion 58 zur
Anwendung der Iq/Drehmoment- Bestimmung das Ausgangssignal der oben
beschriebenen, verschiedenen Sensoren für Anforderungen des Fahrers auf.
Die Steuerfunktion 58 zur Anwendung der Iq/Drehmoment-Bestimmung gibt
ein PwrLimit 64 und ein TqLimit 65 an eine ibat-Abruf-Berechnung 50 und ein
IqTqCommand 60 an eine Vorwärtsübertragung ibat-Begrenzung 54 und die
ibat-Abruf-Berechnung 50.
Die ibat- Abruf- Berechnung 50 nimmt außerdem die Rückkopplungsdaten 38
der Motorsteuerung und den can_in_max_curr 52 (Abruf) auf, um den korrekten
can_out_curr_demand 40 (Stromanforderung in der Gleichstromleitung) zu
generieren.
Eine Vorwärtsübertragung-ibat-Begrenzung 54 und eine ibat-Rückkopplung-
Regelung 56 haben damit zu tun, dass gewährleistet wird, dass der
Elektromotor 36 die Stromgröße 48 entnimmt, welche die Regelung 42 der
Brennstoffzelle unmittelbar zur Verfügung stellt. Dies wird durchgeführt, indem
can_in_curr_val 46 in eine Minimiereinrichtung 66 eingegeben wird. Zusätzlich
wird auch IqTqCommand in die Vorwärtsübertragung-ibat-Begrenzung 54
eingegeben.
Die Vorwärtsübertragung-ibat-Begrenzung 54 wird genutzt, um IqTqCommand
60 zu blockieren, so dass deren Ausgangssignal IqTqLim 68 ein Wert ist, der
bewirken wird, dass der entnommene effektive Strom 48 entweder so "nahe" am
kleineren von entweder dem letzten Wert des Brennstoffzellensystems des
sofort verfügbaren Gleichstroms, can_in_curr_aval 47, oder des Gleichstroms
ist, der dem Brennstoffzellensystem 42 mit can_out_curr_demand 40
angewiesen wurde. Es wird der kleinere der beiden Werte genommen, weil
erwartet wird, dass can_in_curr_aval 46 gleichzeitig can_out_curr_demand 40
nacheilen wird; oder falls potenziell aus Gründen eines Ausfalls das
Brennstoffzellensystem 42 einen zu hohen Wert liefert. Dies gewährleistet, dass
der Motor 36 nicht mehr iq oder Drehmoment erzeugt als die Bedienperson des
Fahrzeugs anfordert.
In Fig. 2 ist der geringere dieser beiden Werte von der Minimiereinrichtung 66
als dc_bus_current_target 70 erkannt. Ein Blockierwert wird unter Verwendung
von dc_bus_current_target 70 und der Rückkopplungsdaten der Motorsteuerung
38 generiert.
Der Wert IqTqLim 68 wird anschließend durch einen Proportional-Integral-
Regler (PI-Regler) in einer den Wert IqTqRegelung 72 generierenden ibat-
Rückkopplungs-Regelung 56, geregelt, so dass sich ein Rückkopplungswert
des effektiven Stroms in der Gleichstromleitung, dc_bus_current_fb 86 (Fig. 3),
dem eingegebenen dc_bus_current_target 70 anpaßt. Der wesentliche Zweck
des ibat-Rückkopplungs-Regelungsblocks 56 ist, beliebige Ungenauigkeiten zu
korrigieren, die durch die in der Verarbeitungskette stromauf genutzten
Vorwärtsübertragung-ibat-Begrenzung erzeugt werden, oder eine beliebige
Verschiebung der Stromhöhe, die durch Verarbeitung von Blöcken stromab in
der Verarbeitungskette erzeugt wird.
Der generierte Wert IqTqRegelung 72 wird dann an zusätzliche Funktionen 76
des Anwendungs-Kontrollers, wie Schwingungsdämpfungsfunktionen,
weitergeleitet und durch diese verarbeitet, bevor er als gesamte iq/Dremoment-
Anforderung zum Motor-Regler 34 durchgeleitet wird.
Fig. 3 stellt ein spezielleres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
dar, bei dem der Motor 36 ein Wechselstrom-Asynchronmotor ist. Diese Figur
ist die gleiche wie Fig. 1 mit der Ausnahme, dass die Rückkopplungsdaten 38
der Motorsteuerung vom Motor-Regler 34 zum Anwendungs-Kontroller 18 mit
mehr Besonderheit spezifiziert sind. Hier enthalten die Rückkopplungsdaten 38
der Motorsteuerung motor_flux_ref 78 (gewünschte Stärke des Magnetfeldes),
motor_flux_fb 80 (berechnete effektive Stärke des Magnetfeldes),
DC_bus_voltage 82 (am Regler gemessene Spannung der Gleichstromleitung),
Motordrehzahl (motor_speed 84) und DC_bus_current_fb 86 (Berechnung des
Stroms der Gleichstromleitung, der durch den Regler des Motor entnommen
wird).
Ebenso stellt Fig. 4 den Anwendungs-Kontroller 18 für ein Fahrzeug mit
Wechselstrom-Asynchronmotor dar, welche die gleiche ist wie Fig. 2 mit der
Ausnahme, dass in ihr jetzt ein Detail ergänzt ist, indem die spezifischen Daten
vom Motor-Regler 34 verwendet werden.
Berechnungen zur Veranschaulichung für ein System mit Wechselstrom-
Asynchronmotor 36 sind möglich, indem die in den Fig. 3 und 4
dargestellten spezifischen Rückkopplungsdaten 38 der Motorsteuerung
verwendet werden. Berechnungen und Schaltungslogik für die ibat-Abruf-
Berechnung 50 sind:
can_out_curr_demand 40 = Minimum (can_in_max_curr 52,
TqPwrLimit, Commandl)
wobei:
tqPwrLimit = [Minimum(PwrLimit 64, (TqLimit 65.motor speed 84.K1)).K2]/ dc_bus_voltage 82 ist,
wobei bedeuten:
PwrLimit 64 = Variable für Leistungsgrenze
TqLimit 65 = Variable für Drehmomentgrenze,
K1 = Maßstabskonstante und
K2 = fn (Motordrehzahl) = Wirkungsgrad-Variable,
wenn (motor speed 84 < K3 rpm) motor_flux = motor_flux_ref 78 oder aber motor_flux = motor_flux_fb 80 ist,
wobei
K3 eine Kalibrierungskonstante für die Motordrehzahl ist.
Command1 = [IqTqCommand 60.motor_flux.motor speed 84.K4]/ dc_bus_voltage 82;
wobei
K4 eine Funktion der Motordrehzahl ist, die einer Wirkungsgrad-Variablen entspricht.
can_out_curr_demand 40 = Minimum (can_in_max_curr 52,
TqPwrLimit, Commandl)
wobei:
tqPwrLimit = [Minimum(PwrLimit 64, (TqLimit 65.motor speed 84.K1)).K2]/ dc_bus_voltage 82 ist,
wobei bedeuten:
PwrLimit 64 = Variable für Leistungsgrenze
TqLimit 65 = Variable für Drehmomentgrenze,
K1 = Maßstabskonstante und
K2 = fn (Motordrehzahl) = Wirkungsgrad-Variable,
wenn (motor speed 84 < K3 rpm) motor_flux = motor_flux_ref 78 oder aber motor_flux = motor_flux_fb 80 ist,
wobei
K3 eine Kalibrierungskonstante für die Motordrehzahl ist.
Command1 = [IqTqCommand 60.motor_flux.motor speed 84.K4]/ dc_bus_voltage 82;
wobei
K4 eine Funktion der Motordrehzahl ist, die einer Wirkungsgrad-Variablen entspricht.
Berechnungen und Schaltungslogik für den Vorwärtsübertragung- ibat-
Begrenzungsblock 54 sind wie folgt:
IqTqLim 68 = Minimum(IqTqCommand 60, IqTqClamp),
wobei (nur zur Veranschaulichung):
wenn (motor speed 84 < 1850 rpm) motor_flux =
motor_flux_ref 78
oder aber:
motor_flux = motor_flux_fb 80 ist.
IqTqClamp =
{(dc bus_current_target 70.dc_bus_voltage 82/motor speed 84/motor_flux).K5
wobei
K5 eine Funktion der Motordrehzahl ist, die der Wirkungsgrad-Variablen entspricht.
IqTqLim 68 = Minimum(IqTqCommand 60, IqTqClamp),
wobei (nur zur Veranschaulichung):
wenn (motor speed 84 < 1850 rpm) motor_flux =
motor_flux_ref 78
oder aber:
motor_flux = motor_flux_fb 80 ist.
IqTqClamp =
{(dc bus_current_target 70.dc_bus_voltage 82/motor speed 84/motor_flux).K5
wobei
K5 eine Funktion der Motordrehzahl ist, die der Wirkungsgrad-Variablen entspricht.
Es gibt außerdem eine einbezogene Schaltungslogik, welche diese Blockierung
bei niedriger Drehzahl, die kalibriert werden kann, entfernt, diese Blockierung
bei hoher Drehzahl, die kalibriert werden kann, anwendet und sie bei
dazwischen liegenden Drehzahlen hinein- oder herausmischt. Der ibat
Regelblock 56 mit Rückführung ist ein PI-Regler, der auf die Differenz zwischen
dc_bus_current_target 70 und dc_bus_current_fb 86 Einfluß hat, um IqTqLim 68
zur Generierung von IqTqRegelung 72 zu modifizieren.
Dieses auf ein Antriebssystem mit Wechselstrom-Asynchronmotor angewandte
Verfahren, das mit einem hier beschriebenen Brennstoffzellensystem arbeitet,
sorgt für ein erfolgreiches Gefühl des Fahrers und einen erfolgreichen
elektrischen Betrieb.
Es klar, dass diese Beschreibung nicht als Begrenzung aufgefasst werden soll.
Geist und Umfang der Erfindung sollen nur durch den Umfang der angefügten
Patenansprüche beschränkt sein.
Claims (7)
1. Verfahren zur Steuerung einer Abgabe von einem lastabhängigen
stromerzeugenden System in einem Elektrofahrzeug, mit den Schritten:
Lesen von Fahrzeug-Sensoren zur Bestimmung der Forderung des Fahrers an das Drehmoment;
Berechnen der Stromanforderung des Motors (Last) für einen elektrischen Antriebsmotor, die der Forderung des Fahrers an das Drehmoment zu Grunde gelegt ist;
Berechnen eines gewünschten Stromausgangs für das lastabhängige Stromerzeugungssystem, das den gewünschten Werten für angeforderte Motorströme zu Grunde gelegt ist; und
Berechnen des verfügbaren Stromausgangs von dem lastabhängigen Stromerzeugungssystem.
Lesen von Fahrzeug-Sensoren zur Bestimmung der Forderung des Fahrers an das Drehmoment;
Berechnen der Stromanforderung des Motors (Last) für einen elektrischen Antriebsmotor, die der Forderung des Fahrers an das Drehmoment zu Grunde gelegt ist;
Berechnen eines gewünschten Stromausgangs für das lastabhängige Stromerzeugungssystem, das den gewünschten Werten für angeforderte Motorströme zu Grunde gelegt ist; und
Berechnen des verfügbaren Stromausgangs von dem lastabhängigen Stromerzeugungssystem.
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch den Schritt
Anpassen des gewünschten Stromausgangs mit dem verfügbaren
Stromausgang.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der
Schritt des Lesens von den Fahrzeugsensoren einbezieht:
Fühlen der Stellung des Gaspedals;
Fühlen der Bremsenstellung;
Fühlen, ob der Zündschlüssel eingeschaltet ist;
Fühlen der Stellung des Gangwählers;
Fühlen der Temperatur des lastabhängigen Stromerzeugungssystems.
Fühlen der Stellung des Gaspedals;
Fühlen der Bremsenstellung;
Fühlen, ob der Zündschlüssel eingeschaltet ist;
Fühlen der Stellung des Gangwählers;
Fühlen der Temperatur des lastabhängigen Stromerzeugungssystems.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass als lastabhängiges, stromerzeugendes System eine
Brennstoffzelle verwendet wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass als Antriebsmotor ein beliebiger elektrischer
Antriebsmotor verwendet wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass als Antriebsmotor ein Wechselstrom-Asynchronmotor
verwendet wird.
7. Fahrzeug mit Elektromotor und einem System zur Steuerung einer Abgabe
von einem lastabhängigen stromerzeugenden System, betreibbar mit einem
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US09/705,236 US6452352B1 (en) | 2000-11-02 | 2000-11-02 | Method of current interaction in an electric motor drive system having a load-dependent current generating system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10153585A1 true DE10153585A1 (de) | 2002-09-26 |
Family
ID=24832600
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE10153585A Ceased DE10153585A1 (de) | 2000-11-02 | 2001-11-02 | Verfahren zur Regelung eines Elektro-Antriebs eines Fahrzeugs |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6452352B1 (de) |
JP (1) | JP2002186114A (de) |
CA (1) | CA2360696C (de) |
DE (1) | DE10153585A1 (de) |
GB (1) | GB2371631A (de) |
Families Citing this family (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4525112B2 (ja) * | 2004-03-08 | 2010-08-18 | 日産自動車株式会社 | 燃料電池車両の制御装置 |
US7495403B2 (en) * | 2004-03-30 | 2009-02-24 | Continental Automotive Systems Us, Inc. | Method, apparatus and article for vibration compensation in electric drivetrains |
JP4364845B2 (ja) * | 2005-07-05 | 2009-11-18 | 本田技研工業株式会社 | 燃料電池車両の制御装置および燃料電池車両の制御方法 |
JP4727354B2 (ja) * | 2005-09-07 | 2011-07-20 | 本田技研工業株式会社 | 電動車両の制御装置 |
JP4352339B2 (ja) * | 2005-12-27 | 2009-10-28 | 株式会社デンソー | ハイブリッド車両の回転電機制御装置 |
JP4381408B2 (ja) * | 2006-02-17 | 2009-12-09 | 株式会社デンソー | 電気自動車の制御装置 |
DE102007046289A1 (de) * | 2007-09-27 | 2009-04-02 | L-3 Communications Magnet-Motor Gmbh | Verfahren und Steuerungssystem zur Steuerung einer elektrischen Synchronmaschine |
US8253357B2 (en) * | 2008-09-15 | 2012-08-28 | Caterpillar Inc. | Load demand and power generation balancing in direct series electric drive system |
DE102011119207A1 (de) * | 2011-11-23 | 2013-05-23 | Audi Ag | Verfahren zur Steuerung des Betriebs einer Anordnung von wenigstens zwei Elektromaschinen und Kraftfahrzeug |
CN103158722B (zh) * | 2013-03-19 | 2015-11-18 | 南车南京浦镇车辆有限公司 | Apm牵引制动系统的自动控制方法 |
CN104554299B (zh) * | 2014-11-21 | 2017-05-31 | 交控科技股份有限公司 | 基于atp/td环线制式的列车自动驾驶方法 |
Family Cites Families (21)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3686549A (en) | 1971-02-01 | 1972-08-22 | Gen Motors Corp | Power control system |
US4931947A (en) | 1983-09-29 | 1990-06-05 | Engelhard Corporation | Fuel cell/battery hybrid system having battery charge-level control |
US5389825A (en) | 1991-04-24 | 1995-02-14 | Aisin Aw Co., Ltd. | System of controlling changeover of an electric power source for an electric motor vehicle |
JP3066622B2 (ja) * | 1992-08-04 | 2000-07-17 | 本田技研工業株式会社 | 電気自動車用同期モータ制御装置 |
DE4322765C1 (de) | 1993-07-08 | 1994-06-16 | Daimler Benz Ag | Verfahren und Vorrichtung zur dynamischen Leistungsregelung für ein Fahrzeug mit Brennstoffzelle |
US5678647A (en) * | 1994-09-07 | 1997-10-21 | Westinghouse Electric Corporation | Fuel cell powered propulsion system |
US5532573A (en) * | 1994-09-07 | 1996-07-02 | Westinghouse Electric Corporation | Reconfigurable hybrid power generation system |
JP3515619B2 (ja) * | 1994-11-30 | 2004-04-05 | 株式会社日立製作所 | 電気車の駆動装置及び駆動制御方法 |
JP3329991B2 (ja) * | 1995-07-03 | 2002-09-30 | 本田技研工業株式会社 | 電動車両の制御装置 |
JP3608017B2 (ja) * | 1996-07-22 | 2005-01-05 | トヨタ自動車株式会社 | 電源システム |
DE19541575C2 (de) * | 1995-11-08 | 1998-12-17 | Dbb Fuel Cell Engines Gmbh | Verfahren zur Ermittlung eines Last-Sollwertes für ein lastabhängiges Stromerzeugungssystem in einem Elektrofahrzeug |
EP0782209A1 (de) | 1995-12-29 | 1997-07-02 | FINMECCANICA S.p.A. AZIENDA ANSALDO | Versorgungsanordnung mit Brennstoffzellen und Pufferbatterie für energieautonome Fahrzeug mit elektrischem Antrieb |
US5771476A (en) * | 1995-12-29 | 1998-06-23 | Dbb Fuel Cell Engines Gmbh | Power control system for a fuel cell powered vehicle |
FR2743342B1 (fr) | 1996-01-05 | 1998-02-13 | Smh Management Services Ag | Procede et dispositif pour regler la repartition de la puissance electrique dans un vehicule automobile, notamment la propulsion hybride |
JP4049833B2 (ja) | 1996-07-26 | 2008-02-20 | トヨタ自動車株式会社 | 電源装置および電気自動車 |
CA2182630C (en) * | 1996-08-02 | 2003-02-11 | Piotr Drozdz | A control system for a hybrid vehicle |
JP3389850B2 (ja) | 1997-03-31 | 2003-03-24 | 豊田合成株式会社 | 燃料キャップ |
US6124645A (en) * | 1997-11-21 | 2000-09-26 | Lockheed Martin Corporation | Electric motor rotor holding arrangement |
JP2000036308A (ja) * | 1998-07-16 | 2000-02-02 | Toyota Motor Corp | 燃料電池システム |
EP1084895A1 (de) | 1999-09-09 | 2001-03-21 | Siemens Canada Limited | Regelsystem für ein elektrisches Fahrzeug |
US6242873B1 (en) * | 2000-01-31 | 2001-06-05 | Azure Dynamics Inc. | Method and apparatus for adaptive hybrid vehicle control |
-
2000
- 2000-11-02 US US09/705,236 patent/US6452352B1/en not_active Expired - Lifetime
-
2001
- 2001-10-26 JP JP2001329649A patent/JP2002186114A/ja active Pending
- 2001-10-31 CA CA2360696A patent/CA2360696C/en not_active Expired - Fee Related
- 2001-11-02 DE DE10153585A patent/DE10153585A1/de not_active Ceased
- 2001-11-02 GB GB0126364A patent/GB2371631A/en not_active Withdrawn
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CA2360696C (en) | 2010-12-14 |
JP2002186114A (ja) | 2002-06-28 |
CA2360696A1 (en) | 2002-05-02 |
GB0126364D0 (en) | 2002-01-02 |
GB2371631A (en) | 2002-07-31 |
US6452352B1 (en) | 2002-09-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE602004009181T2 (de) | Stromversorgungsvorrichtung, motorantriebsregelungsvorrichtung dieselbige anwendend und motorfahrzeug mit derselben darin untergebracht | |
DE10296705B4 (de) | Hybridfahrzeug-Antriebssteuergerät, Hybridfahrzeug-Antriebssteuerverfahren und deren Programm | |
DE69936796T2 (de) | Dynamotor für ein hybridfahrzeug und verfahren zu seiner regelung | |
DE60224466T2 (de) | Antriebssystem eines Fahrzeuges, mit Brennstoffzelle oder Brennkraftmaschine | |
DE4322765C1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur dynamischen Leistungsregelung für ein Fahrzeug mit Brennstoffzelle | |
DE10049015B4 (de) | Motorsteuer/regelvorrichtung für ein Hybridfahrzeug | |
DE102006061181A1 (de) | Steuervorrichtung für einen Motor-Generator eines Hybridfahrzeugs | |
EP0771688B1 (de) | Verfahren zur dynamischen Einstellung der Leistung für ein Fahrzeug mit Brennstoffzelle | |
DE3810871C2 (de) | ||
DE3619703C2 (de) | ||
DE102011076073B4 (de) | Verfahren zur Steuerung und Regelung eines Brennkraftmaschinen-Generator-Systems, Einrichtung zur Steuerung und Regelung sowie Brennkraftmaschinen-Generator-System und Land- oder Wasserfahrzeug oder stationäre Anlage zur Erzeugung elektrischer Energie | |
DE102017103324B4 (de) | Spannungssteuersystem, Brennstoffzellensystem und Steuerverfahren für das Spannungssteuersystem | |
DE102013102977A1 (de) | Steuervorrichtung für eine Spannungswandlervorrichtung | |
DE19949773A1 (de) | Steuervorrichtung und Steuerverfahren für das Starten eines Motors | |
DE10205886A1 (de) | Elektrisches Servolenk-Steuer- bzw. Regelsystem und Regelverfahren hierfür | |
DE102018201584B4 (de) | Hybridfahrzeug | |
DE112007002040T5 (de) | Brennstoffzellensystem und mobile Karosserie | |
DE10153585A1 (de) | Verfahren zur Regelung eines Elektro-Antriebs eines Fahrzeugs | |
DE4430671B4 (de) | Steuerungssytem zum Steuern des Luftüberschußverhältnisses einer einen Generator/Motor verwendenden Brennkraftmaschine | |
DE102013224401A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zum steuern eines stromrichters in einem brennstoffzellenfahrzeug | |
DE10336758A1 (de) | Leerlaufdrehzahl-Regelungssystem für ein Hybridfahrzeug | |
DE102015210187B4 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Steuern eines Ladens einer Niederspannungsbatterie | |
DE102012214256A1 (de) | System und Verfahren zum Steuern des Motors eines Elektrofahrzeugs | |
DE102006000266A1 (de) | Steuerungsvorrichtung für einen Fahrzeuggenerator | |
DE102018102687A1 (de) | Brennstoffzellensystem |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8131 | Rejection |