DE102011012315A1 - Method for controlling e.g. permanently-actuated synchronous machine of electrical vehicle, involves controlling running speed of vehicle such that rotation speed of machine is adjusted if gradient is larger than predetermined gradient - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung einer Elektromaschine eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs.The invention relates to a method and a device for controlling an electric machine of an electric or hybrid vehicle.
Elektromaschinen, beispielsweise permanenterregte Synchronmaschinen oder Asynchronmaschinen, werden zum Antrieb von Elektro- oder Hybridfahrzeugen eingesetzt. Hierbei erzeugen die Elektromaschinen in einem motorischen Betriebsmodus ein mechanisches Drehmoment, wobei in z. B. einer Traktionsbatterie gespeicherte elektrische Energie mittels der Elektromaschine in mechanische Antriebsenergie umgesetzt wird. In einem generatorischen Betriebsmodus wandelt die Elektromaschine überschüssige kinetische Energie des Elektro- oder Hybridfahrzeugs in elektrische Energie, die dann z. B. in der Traktionsbatterie gespeichert werden kann. Die Ansteuerung der Elektromaschine erfolgt in der Regel mittels so genannter Wechselrichter, z. B. mittels dreiphasiger Wechselrichter. Diese Wechselrichter dienen der Erzeugung von Wechselspannungen/Wechselströmen aus einer von der Traktionsbatterie zur Verfügung gestellten Gleichspannung (motorischer Betriebsmodus). Im generatorischen Betriebsmodus dienen die Wechselrichter einer Gleichrichtung von generatorisch erzeugten Wechselgrößen. Der Wechselrichter bzw. elektrische oder elektronische Elemente des Wechselrichters werden hierbei mittels einer Einrichtung zur Steuerung oder Regelung der Elektromaschine angesteuert. Üblich ist, dass die Einrichtung zur Steuerung oder Regelung als Mikrocontroller ausgeführt ist, die Eingangssignale für eine Treiberstufe erzeugt, wobei die Treiberstufe wiederum Eingangssignale, z. B. Gate-Spannungen, für elektrische oder elektronische Elemente, z. B. IGBTs oder MOSFETs, der Elektromaschine erzeugt. Die Einrichtung zur Steuerung oder Regelung kann hierbei beispielsweise eine Drehzahl der Elektromaschine steuern oder regeln.Electric machines, for example permanent-magnet synchronous machines or asynchronous machines, are used to drive electric or hybrid vehicles. In this case, the electric machines generate a mechanical torque in a motor operating mode, wherein in z. B. a traction battery stored electrical energy is converted by means of the electric machine into mechanical drive energy. In a regenerative operating mode, the electric machine converts excess kinetic energy of the electric or hybrid vehicle into electrical energy, which then z. B. can be stored in the traction battery. The control of the electric machine is usually by means of so-called inverter, z. B. by means of a three-phase inverter. These inverters are used to generate alternating voltages / alternating currents from a DC voltage provided by the traction battery (motor operating mode). In regenerative operating mode, the inverters are used to rectify generator-generated alternating quantities. The inverter or electrical or electronic elements of the inverter are controlled in this case by means of a device for controlling or regulating the electric machine. It is usual that the means for controlling or regulating is designed as a microcontroller, which generates input signals for a driver stage, wherein the driver stage in turn input signals, for. As gate voltages, for electrical or electronic elements, eg. As IGBTs or MOSFETs, the electric machine generates. The device for control or regulation can control or regulate, for example, a rotational speed of the electric machine.
So ist z. B. aus der
Das Erzeugen von hohen Momenten bei geringer Drehzahl der Elektromaschine, insbesondere beim Anfahren des Elektro- oder Hybridfahrzeugs aus einem Stillstand, stellt an leistungselektronische Elemente, z. B. IGBTs oder MOSFETs, hohe Anforderungen bezüglich einer thermischen Belastbarkeit. Dies gilt für permanenterregte Synchronmaschinen wie auch für Asynchronmaschinen. Bei Asynchronmaschinen kommt es beim Anfahren aufgrund eines hohen Schlupfes zwischen einem Rotor der Asynchronmaschine und einem Startordrehfeld zu einer hohen thermischen Belastung im Käfig-Läufer.The generation of high torque at low speed of the electric machine, in particular when starting the electric or hybrid vehicle from a standstill, provides power electronic elements, eg. As IGBTs or MOSFETs, high requirements for thermal stability. This applies to permanent-magnet synchronous machines as well as asynchronous machines. In asynchronous machines it comes when starting due to a high slip between a rotor of the asynchronous machine and a rotating field to a high thermal load in the cage rotor.
Es stellt sich das technische Problem, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung einer Elektromaschine zu schaffen, welche eine reduzierte thermische Belastung der Elektromaschine und der einer Ansteuerung der Elektromaschine dienenden leistungselektronischen Elementen, insbesondere beim Anfahren des Elektro- oder Hybridfahrzeugs, gewährleisten.The technical problem arises of providing a method and a device for controlling an electric machine which ensure a reduced thermal load on the electric machine and the power electronic elements serving to actuate the electric machine, in particular when the electric or hybrid vehicle starts up.
Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch die Gegenstände mit den Merkmalen der Ansprüche 1, 7 und 8. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.The solution of the technical problem results from the objects with the features of
Vorgeschlagen wird ein Verfahren zur Regelung einer Elektromaschine eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs. Hierbei wird eine Fahrgeschwindigkeit des Elektro- oder Hybridfahrzeugs geregelt. In Abhängigkeit der gewünschten Fahrgeschwindigkeit wird eine Drehzahl der Elektromaschine eingestellt. Weiter wird eine gewünschte Fahrtrichtung und eine gewünschte Fahrgeschwindigkeit in Bezug auf die gewünschte Fahrtrichtung bestimmt, d. h. es wird beispielsweise die Wählhebelstellung („D” oder „R”) für die Fahrtrichtungsbestimmung ausgewertet, und in Bezug auf die Fahrgeschwindigkeit werden beispielsweise Signale von Raddrehzahlsensoren herangezogen. In Bezug auf die gewünschte Fahrtrichtung bedeutet hierbei, dass eine gewünschte Fahrgeschwindigkeit positiv ist, falls sich das Elektro- oder Hybridfahrzeug mit der gewünschten Fahrgeschwindigkeit in die gewünschte Fahrtrichtung bewegen würde. Weiter wird eine aktuelle Fahrgeschwindigkeit ebenfalls in Bezug auf die gewünschte Fahrtrichtung bestimmt. Die aktuelle Fahrgeschwindigkeit ist also positiv, falls sich das Elektro- oder Hybridfahrzeug mit dieser aktuellen Fahrgeschwindigkeit in die gewünschte Fahrtrichtung bewegt. Ebenfalls wird eine Fahrbahnsteigung in gewünschter Fahrtrichtung bestimmt. Eine Fahrbahnsteigung ist positiv, falls die Fahrbahn in die gewünschte Fahrtrichtung ansteigt, sie ist negativ, falls die Fahrbahn in die gewünschte Fahrtrichtung hin abfällt. Hierbei kann die Fahrbahnsteigung auch in Fahrzeugrichtung ermittelt werden und das derart ermittelte Vorzeichen der Fahrbahnsteigung entsprechend der gewünschten Fahrtrichtung angepasst werden.Proposed is a method for controlling an electric machine of an electric or hybrid vehicle. Here, a driving speed of the electric or hybrid vehicle is regulated. Depending on the desired driving speed, a rotational speed of the electric machine is set. Further, a desired direction of travel and a desired travel speed with respect to the desired direction of travel are determined, i. H. For example, the selector lever position ("D" or "R") is evaluated for the direction of travel determination, and signals relating to wheel speed are used, for example, for wheel speed sensors. With reference to the desired direction of travel, this means that a desired driving speed is positive if the electric or hybrid vehicle would move in the desired direction of travel at the desired driving speed. Furthermore, an actual driving speed is also determined in relation to the desired direction of travel. The current driving speed is therefore positive if the electric or hybrid vehicle moves at the current driving speed in the desired direction of travel. Also, a road gradient in the desired direction is determined. A road gradient is positive if the roadway increases in the desired direction, it is negative if the roadway in the desired direction of travel drops. In this case, the road gradient can also be determined in the vehicle direction and the sign of the roadway slope determined in this way can be adapted according to the desired direction of travel.
Erfindungsgemäß wird die Fahrgeschwindigkeit auf eine erste Minimalgeschwindigkeit geregelt, wobei die Drehzahl der Elektromaschine auf eine erste vorbestimmte Minimal-Drehzahl eingestellt wird, falls die Fahrbahnsteigung größer als eine erste vorbestimmte Fahrbahnsteigung ist und eine gewünschte Fahrgeschwindigkeit größer als Null und geringer als eine erste Minimalgeschwindigkeit ist. Die erste Minimalgeschwindigkeit entspricht hierbei der ersten vorbestimmten Minimal-Drehzahl. Somit wird die einzuregelnde erste Minimalgeschwindigkeit in Abhängigkeit der ersten vorbestimmten Minimal-Drehzahl bestimmt. Hierbei wird ein Zusammenhang zwischen Fahrgeschwindigkeit und Drehzahl als bekannt vorausgesetzt. Hierbei wird die Drehzahl der Elektromaschine in der jeweiligen Drehrichtung auf die erste vorbestimmte Minimal-Drehzahl eingestellt, insbesondere wird also ein Betrag der Drehzahl der Elektromaschine auf die erste vorbestimmte Minimal-Drehzahl eingestellt. Hiermit wird also ein Anfahren des Elektro- oder Hybridfahrzeugs geregelt (Anfahrregelung). Dieser Anfahrregler kann durch leichte Betätigung des Gaspedals oder eines allgemeinen Vortriebsbedienelements ausgelöst werden. Sogar eine Vortriebspedalbetätigung, die üblicherweise zu keinem Vortrieb führen würde, da die entsprechende Gaspedalstellung ein zu geringes Moment anfordern würde, führt dann mit dem Anfahrregler zu einer Bewegung in Wunschfahrtrichtung. Steigt die Fahrbahn in der gewünschten Fahrtrichtung hin an und ist die z. B. von einem Kraftfahrzeugführer gewünschte Fahrgeschwindigkeit größer als Null, so wird durch das erfindungsgemäße Verfahren sichergestellt, dass die Drehzahl der Elektromaschine zumindest der ersten vorbestimmten Minimal-Drehzahl entspricht. Hierbei gilt, dass eine Geschwindigkeit des Elektro- oder Hybridfahrzeugs in eine Drehzahl der Elektromaschine umrechenbar ist, insbesondere unter Berücksichtigung von Übertragungsverhältnissen eines Getriebes. Somit entspricht eine Bewegung des Elektro- oder Hybridfahrzeugs mit der ersten Minimalgeschwindigkeit der Minimal-Drehzahl der Elektromaschine. Hierbei ist die erste Minimalgeschwindigkeit positiv. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise erreicht, dass ein Kraftfahrzeugführer keinen Arbeitspunkt bzw. keine Minimal-Drehzahl der Elektromaschine in einem Drehzahlbereich zwischen Null und der ersten vorbestimmten Minimal-Drehzahl einstellen kann, falls das Elektro- oder Hybridfahrzeug in Richtung der ansteigenden Fahrbahn bewegt werden soll. Hierdurch werden in vorteilhafter Weise thermische Anforderungen bei hohen Anfahrmomenten, insbesondere beim Anfahren eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs in Richtung einer ansteigenden Fahrbahn, reduziert, was zu einer geringeren thermischen Belastung der Bauteile der Elektromaschine sowie der zur Ansteuerung der Elektromaschine benötigten leistungselektronischen Elemente führt.According to the invention, the travel speed is regulated to a first minimum speed, wherein the rotational speed of the electric machine is set to a first predetermined minimum speed, if the lane slope is greater than a first predetermined lane slope and a desired vehicle speed is greater than zero and less than a first minimum vehicle speed. The first minimum speed corresponds to the first predetermined minimum speed. Thus, the einzuegelnde first minimum speed is determined in dependence on the first predetermined minimum speed. Here, a relationship between vehicle speed and speed is assumed to be known. Here, the rotational speed of the electric machine is set in the respective direction of rotation to the first predetermined minimum speed, in particular, therefore, an amount of the rotational speed of the electric machine is set to the first predetermined minimum speed. This is thus a startup of the electric or hybrid vehicle regulated (start-up). This start-up controller can be triggered by a slight operation of the accelerator pedal or a general propulsion control element. Even a propulsion pedal operation, which would usually lead to no propulsion, since the corresponding accelerator pedal position would request too little torque, then leads with the Anfahrregler to movement in the desired direction of travel. If the roadway increases in the desired direction and the z. B. desired by a motor vehicle driver speed greater than zero, it is ensured by the inventive method that the speed of the electric machine corresponds to at least the first predetermined minimum speed. In this case, a speed of the electric or hybrid vehicle can be converted into a rotational speed of the electric machine, in particular taking into account transmission conditions of a transmission. Thus, a movement of the electric or hybrid vehicle at the first minimum speed corresponds to the minimum speed of the electric machine. Here, the first minimum speed is positive. In this way, it is advantageously achieved that a motor vehicle driver can not set an operating point or minimum rotational speed of the electric machine in a rotational speed range between zero and the first predetermined minimum rotational speed if the electric or hybrid vehicle is to be moved in the direction of the rising roadway. As a result, thermal requirements at high starting torques, in particular when starting an electric or hybrid vehicle in the direction of a rising road, are reduced in an advantageous manner, which leads to a lower thermal load of the components of the electric machine and required for driving the electric machine power electronic elements.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird hierbei angewendet, wenn die gewünschte Fahrtrichtung eine Vorwärts-Fahrtrichtung in Bezug auf das Elektro- oder Hybridfahrzeug ist und die Fahrbahn in dieser Vorwärts-Fahrtrichtung hin ansteigt. Ebenfalls wird das erfindungsgemäße Verfahren angewendet, wenn die gewünschte Fahrtrichtung eine Rückkehr-Fahrtrichtung bezüglich des Elektro- oder Hybridfahrzeugs ist und die Fahrbahn in Rückwärts-Fahrtrichtung ansteigt (und somit in Vorwärts-Fahrtrichtung abfällt).The method according to the invention is used in this case if the desired direction of travel is a forward direction of travel with respect to the electric or hybrid vehicle and the road surface increases in this forward direction of travel. Also, the inventive method is applied when the desired direction of travel is a return direction with respect to the electric or hybrid vehicle and the roadway in the reverse direction increases (and thus falls in the forward direction).
Die erste vorbestimmte Minimal-Drehzahl kann hierbei in Abhängigkeit von Spezifikationen der Elektromaschine und/oder Spezifikationen der leistungselektronischen Elemente zur Ansteuerung der Elektromaschine gewählt werden. Beispielsweise kann der Betrag der ersten vorbestimmten Minimal-Drehzahl 250 U/min betragen. Die erste vorbestimmte Minimal-Drehzahl gilt hierbei vorzugsweise für beide mögliche Drehrichtungen eines Rotors der Elektromaschine. So kann die erste vorbestimmte Minimal-Drehzahl z. B. beim Anfahren des Elektro- oder Hybridfahrzeugs in Vorwärtsrichtung auf einer in Vorwärtsrichtung ansteigenden Fahrbahn als auch beim Anfahren des Elektro- oder Hybridfahrzeugs in Rückwärtsrichtung auf einer in Rückwärtsrichtung ansteigenden Fahrbahn eingestellt werden.In this case, the first predetermined minimum rotational speed can be selected as a function of specifications of the electric machine and / or specifications of the electronic power elements for controlling the electric machine. For example, the amount of the first predetermined minimum speed may be 250 rpm. The first predetermined minimum speed in this case preferably applies to both possible directions of rotation of a rotor of the electric machine. Thus, the first predetermined minimum speed z. B. when starting the electric or hybrid vehicle in the forward direction on a rising in the forward direction roadway and when starting the electric or hybrid vehicle in the reverse direction on a rising in the reverse direction roadway.
In einer weiteren Ausführungsform wird die Fahrgeschwindigkeit auf eine zweite Minimalgeschwindigkeit geregelt, wobei die Drehzahl oder ein Betrag der Drehzahl der Elektromaschine auf eine zweite vorbestimmte Minimal-Drehzahl eingestellt wird, falls die Fahrbahnsteigung größer als eine zweite vorbestimmte Fahrbahnsteigung und die Bremse nicht oder nicht ausreichend betätigt wurde und eine aktuelle Fahrgeschwindigkeit kleiner als eine zweite Minimalgeschwindigkeit ist. Die zweite Minimalgeschwindigkeit entspricht der zweiten vorbestimmten Minimal-Drehzahl. Somit wird die einzuregelnde zweite Minimalgeschwindigkeit ebenfalls in Abhängigkeit der zweiten vorbestimmten Minimal-Drehzahl bestimmt. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise eine Geschwindigkeit eines Rückrollens des Elektro- oder Hybridfahrzeugs begrenzt (Rückroll-Regelung). Die aktuelle Fahrgeschwindigkeit und die zweite Minimalgeschwindigkeit ist also negativ. Ein Rückrollen bezieht sich auf ein Rollen des Elektro- oder Hybridfahrzeugs entgegen der gewünschten Fahrtrichtung, nicht auf eine Rückwärtsbewegung des Elektro- oder Hybridfahrzeugs. Beim Anfahren des Elektro- oder Hybridfahrzeugs in Richtung einer ansteigenden Fahrbahn wird z. B. beim Lösen einer Feststellbremse und ohne Einstellen einer gewünschten Fahrgeschwindigkeit durch den Kraftfahrzeugführer das Elektro- oder Hybridfahrzeug sich in Richtung der abfallenden Fahrbahn mit zunehmender (negativer) Geschwindigkeit bewegen. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird eine aktuelle (negative) Fahrgeschwindigkeit des Elektro- oder Hybridfahrzeugs auf eine zweite Minimalgeschwindigkeit begrenzt, wobei die zweite Minimalgeschwindigkeit zu der zweiten vorbestimmten Minimal-Drehzahl korrespondiert. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise eine durch eine Fahrbahnsteigung verursachte Bewegung des Elektro- oder Hybridfahrzeugs entgegen einer gewünschten Fahrtrichtung in einer Geschwindigkeit begrenzt. Dies ermöglicht ein komfortables Anfahren des Elektro- oder Hybridfahrzeugs am Berg durch Verhinderung eines z. B. zu schnellen Rückrollens des Elektro- oder Hybridfahrzeugs.In a further embodiment, the vehicle speed is controlled to a second minimum speed, wherein the rotational speed or an amount of rotational speed of the electric machine is set to a second predetermined minimum rotational speed if the road gradient is greater than a second predetermined road gradient and the brake is not or not sufficiently applied and an actual vehicle speed is less than a second minimum speed. The second minimum speed corresponds to the second predetermined minimum speed. Thus, the einzufegelnde second minimum speed is also determined in dependence on the second predetermined minimum speed. As a result, a speed of a rollback of the electric or hybrid vehicle is limited in an advantageous manner (rollback control). The current driving speed and the second minimum speed is therefore negative. Rollback refers to rolling the electric or hybrid vehicle against the desired direction of travel, not backward movement of the electric or hybrid vehicle. When starting the electric or hybrid vehicle in the direction of a rising road is z. B. when releasing a parking brake and without setting a desired driving speed by the motor vehicle driver, the electric or hybrid vehicle in the direction of the sloping road with increasing (negative) speed to move. By the method according to the invention, a current (negative) driving speed of the electric or hybrid vehicle is limited to a second minimum speed, wherein the second minimum speed corresponds to the second predetermined minimum speed. As a result, an advantageous by a Road gradient caused movement of the electric or hybrid vehicle against a desired direction of travel at a speed limited. This allows a comfortable start of the electric or hybrid vehicle on the mountain by preventing a z. B. too fast rewinding of the electric or hybrid vehicle.
Die Einstellung der Drehzahl der Elektromaschine auf die zweite vorbestimmten Minimal-Drehzahl kann hierbei in einem generatorischen Betriebsmodus erfolgen, insbesondere in einem so genannten Rekuperationsmodus. Hierbei wird das Elektro- oder Hybridfahrzeug generatorisch auf die zweite Minimalgeschwindigkeit geregelt. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise ein Laden z. B. einer Traktionsbatterie des Elektro- oder Hybridfahrzeugs während des erfindungsgemäßen Verfahrens ermöglicht.The setting of the rotational speed of the electric machine to the second predetermined minimum rotational speed can take place here in a generator operating mode, in particular in a so-called recuperation mode. Here, the electric or hybrid vehicle is regenerated to the second minimum speed. As a result, a loading z. B. a traction battery of the electric or hybrid vehicle during the process of the invention.
Die zweite vorbestimmte Fahrbahnsteigerung kann hierbei gleich der ersten vorbestimmten Fahrbahnsteigung sein. Es ist jedoch auch vorstellbar, das Anfahren und Rückrollen des Elektro- oder Hybridfahrzeugs bei unterschiedlichen Fahrbahnsteigungen mittels der erfindungsgemäßen Verfahren zu regeln. Auch ein Betrag der zweiten vorbestimmten Minimal-Drehzahl kann gleich einem Betrag der ersten vorbestimmten Minimal-Drehzahl sein. Selbstverständlich können diese aber auch unterschiedlich gewählt werden. Auch kann ein Betrag der ersten Minimalgeschwindigkeit einem Betrag der zweiten Minimalgeschwindigkeit entsprechen, diese können aber auch unterschiedlich sein.In this case, the second predetermined roadway increase may be equal to the first predetermined roadway gradient. However, it is also conceivable to control the starting and rewinding of the electric or hybrid vehicle at different road inclinations by means of the method according to the invention. Also, an amount of the second predetermined minimum speed may be equal to an amount of the first predetermined minimum speed. Of course, these can also be chosen differently. Also, an amount of the first minimum speed may correspond to an amount of the second minimum speed, but these may be different.
In einer weiteren Ausführungsform ist eine Stellgröße zur Einstellung der Drehzahl ein Drehmoment. Ein Stellbereich des Drehmoments ist erfindungsgemäß abhängig von der Fahrbahnsteigung. Somit kann in vorteilhafter Weise eine Stellgröße an beispielsweise durch steilere Fahrbahnsteigungen erforderliche steigende Anfahrmomente angepasst werden.In a further embodiment, a manipulated variable for setting the rotational speed is a torque. A setting range of the torque according to the invention depends on the road gradient. Thus, advantageously a manipulated variable to be adapted to, for example, steeper road gradients required increasing starting torques.
In einer weiteren Ausführungsform steigt zumindest in einem Teilbereich von Fahrbahnsteigungen eine maximale Stellgröße mit steigender Fahrbahnsteigung monoton oder streng monoton, vorzugsweise stetig, an. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise gewährleistet, dass das für das erfindungsgemäße Verfahren benötigte Drehmoment zur Regelung der Drehzahl auf die erste oder zweite Minimal-Drehzahl mit steigender Fahrbahnsteigung zunimmt, wodurch die z. B. zum Anfahren des Elektro- oder Hybridfahrzeugs erforderlichen Drehmomente bereitgestellt werden können.In a further embodiment, at least in a partial area of road inclines, a maximum control variable increases monotonically or strictly monotonically, preferably steadily, with increasing road gradient. This ensures in an advantageous manner that the torque required for the inventive method for controlling the speed increases to the first or second minimum speed with increasing road gradient, causing the z. B. required for starting the electric or hybrid vehicle torques can be provided.
Zu beachten ist, dass das zumindest die Anfahrregelung bei keiner Fahrbahnsteigung (ebener Fahrbahn) oder bei Fahrbahnsteigungen, die kleiner als die erste vorbestimmte Fahrbahnsteigung sind, nicht angewendet wird. Allerdings kann die Rückroll-Regelung in diesem Fall angewendet werden, falls die Fahrbahnsteigung zwar größer als die zweite, aber kleiner als die erste vorbestimmte Fahrbahnsteigung ist.It should be noted that the at least the starting control is not applied to any road gradient (flat roadway) or to roadway slopes which are smaller than the first predetermined roadway gradient. However, the rollback control can be applied in this case, if the road gradient is greater than the second, but smaller than the first predetermined road gradient.
In einer weiteren Ausführungsform ist eine maximale Stellgröße für Fahrbahnsteigungen, die kleiner als die erste oder die zweite vorbestimmte Fahrbahnsteigung sind, Null. Weiter steigt die maximale Stellgröße für Fahrbahnsteigungen, die größer als die erste oder die zweite vorbestimmte Fahrbahnsteigung oder gleich der ersten oder der zweiten Fahrbahnsteigung sind, mit steigender Fahrbahnsteigung monoton oder streng monoton, vorzugsweise stetig, an. Durch die erfindungsgemäße Beschränkung der maximalen Stellgröße auf den Wert Null, falls die Fahrbahnsteigung kleiner als die erste oder zweite vorbestimmte Fahrbahnsteigung ist, wird gewährleistet, dass das erfindungsgemäße Verfahren nur beim Anfahren oder Rückrollen an ansteigenden Fahrbahnen und nicht in der Ebene angewendet wird. Vorzugsweise ergibt sich somit über alle Fahrbahnsteigungen ein stetiger Verlauf der maximalen Stellgröße. Hierdurch werden in vorteilhafter Weise sprunghafte Änderungen der verfügbaren Stellgröße bei sich ändernden Fahrbahnsteigungen und somit auch ein unregelmäßiges Anfahr- oder Rückrollverhalten des Elektro- oder Hybridfahrzeugs vermieden.In a further embodiment, a maximum manipulated variable for road inclinations which are smaller than the first or the second predetermined road gradient is zero. Further, the maximum manipulated variable for road gradients which are greater than the first or the second predetermined road gradient or equal to the first or the second road gradient increases monotonically or strictly monotone, preferably steadily, with increasing road gradient. Due to the inventive limitation of the maximum manipulated variable to the value zero, if the road gradient is less than the first or second predetermined road gradient, it is ensured that the inventive method is applied only when starting or rolling back on rising lanes and not in the plane. Preferably, therefore, results over all road gradients a steady course of the maximum manipulated variable. As a result, sudden changes in the available manipulated variable with changing roadway slopes and thus also an irregular start-up or roll-back behavior of the electric or hybrid vehicle are avoided in an advantageous manner.
In einer weiteren Ausführungsform wird die Fahrbahnsteigung in Abhängigkeit einer Längsbeschleunigung des Elektro- oder Hybridfahrzeugs und einer aus einer Raddrehzahl bestimmten Beschleunigung des Elektro- oder Hybridfahrzeugs bestimmt. Beispielsweise kann die Fahrbahnsteigung wie folgt bestimmt werden:
Weiter kann eine gewünschte Fahrtrichtung in Abhängigkeit einer Wählhebelposition und/oder eine gewünschte Fahrgeschwindigkeit in Abhängigkeit einer Fahrpedalstellung bestimmt werden. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise erreicht, dass für das erfindungsgemäße Verfahren notwendige Informationen mittels bereits im Fahrzeug integrierter Verfahren und Vorrichtungen bestimmt werden können.Furthermore, a desired direction of travel can be determined as a function of a selector lever position and / or a desired driving speed as a function of an accelerator pedal position. As a result, it is advantageously achieved that information necessary for the method according to the invention can be determined by means of methods and devices already integrated in the vehicle.
Die Rückroll-Regelung stellt hierbei eine eigene Erfindung dar. Weiter vorgeschlagen wird daher ein Verfahren zur Regelung einer Elektromaschine eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs. Hierbei wird eine Fahrgeschwindigkeit des Elektro- oder Hybridfahrzeugs geregelt, wobei in Abhängigkeit der Fahrgeschwindigkeit eine Drehzahl der Elektromaschine eingestellt wird. Weiter wird eine gewünschte Fahrtrichtung und eine gewünschte Fahrgeschwindigkeit in Bezug auf die gewünschte Fahrtrichtung bestimmt. Weiter wird eine aktuelle Fahrgeschwindigkeit ebenfalls in Bezug auf die gewünschte Fahrtrichtung bestimmt. Ebenfalls wird eine Fahrbahnsteigung in gewünschter Fahrtrichtung bestimmt. Erfindungsgemäß wird die Fahrgeschwindigkeit auf eine zweite Minimalgeschwindigkeit geregelt, wobei die Drehzahl oder ein Betrag der Drehzahl der Elektromaschine auf eine zweite vorbestimmte Minimal-Drehzahl eingestellt wird, falls die Fahrbahnsteigung größer als eine zweite vorbestimmte Fahrbahnsteigung und eine gewünschte Fahrgeschwindigkeit Null und eine aktuelle Fahrgeschwindigkeit kleiner als eine zweite Minimalgeschwindigkeit ist. Die zweite Minimalgeschwindigkeit entspricht der zweiten vorbestimmten Minimal-Drehzahl. Somit wird die einzuregelnde zweite Minimalgeschwindigkeit in Abhängigkeit der zweiten vorbestimmten Minimal-Drehzahl bestimmt. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass eine Geschwindigkeit eines Rückrollens des Elektro- oder Hybridfahrzeugs begrenzt wird, wobei eine Drehzahl aus einem Drehzahlbereich zwischen Null und der zweiten vorbestimmten Minimal-Drehzahl vermieden wird, was zu einer geringeren thermischen Belastung der Elektromaschine und der einer Ansteuerung der Elektromaschine dienenden leistungselektronischen Elemente führt.The rollback control here represents a separate invention. It is also proposed Therefore, a method for controlling an electric machine of an electric or hybrid vehicle. Here, a driving speed of the electric or hybrid vehicle is regulated, wherein a speed of the electric machine is set depending on the driving speed. Further, a desired direction of travel and a desired travel speed with respect to the desired direction of travel is determined. Furthermore, an actual driving speed is also determined in relation to the desired direction of travel. Also, a road gradient in the desired direction is determined. According to the invention, the vehicle speed is regulated to a second minimum speed, wherein the speed or an amount of the rotational speed of the electric machine is set to a second predetermined minimum speed, if the road gradient greater than a second predetermined road gradient and a desired vehicle speed zero and a current vehicle speed less than is a second minimum speed. The second minimum speed corresponds to the second predetermined minimum speed. Thus, the einzuegelnde second minimum speed is determined in dependence on the second predetermined minimum speed. This results in an advantageous manner that a speed of a rollback of the electric or hybrid vehicle is limited, wherein a speed is avoided from a speed range between zero and the second predetermined minimum speed, resulting in a lower thermal load of the electric machine and a drive the electric machine serving power electronic elements leads.
Weiter vorgeschlagen wird eine Vorrichtung zur Regelung einer Elektromaschine eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs. Die Vorrichtung umfasst mindestens eine Einrichtung zur Einstellung, eine Einrichtung zur Bestimmung einer gewünschten Fahrtrichtung und einer gewünschten Fahrgeschwindigkeit, eine Einrichtung zur Bestimmung einer aktuellen Fahrgeschwindigkeit und mindestens eine Einrichtung zur Bestimmung einer Fahrbahnsteigung. Hierbei ist mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung in vorteilhafter Weise eines der vorhergehend genannten Verfahren, insbesondere die Anfahrregelung und/oder die Rückroll-Regelung, durchführbar. Insbesondere kann die Einrichtung zur Einstellung ein bereits existierendes Steuergerät einer Elektromaschine sein. Die Einrichtung zur Bestimmung einer gewünschten Fahrtrichtung kann die gewünschte Fahrtrichtung beispielsweise in Abhängigkeit einer Wählhebelposition bestimmen. Weiter kann die Einrichtung eine gewünschte Fahrgeschwindigkeit in Abhängigkeit einer Fahrpedalstellung bestimmen, wobei die Fahrpedalstellung beispielsweise mittels eines Fahrpedalsensors erfasst wird. Eine Einrichtung zur Bestimmung einer aktuellen Fahrgeschwindigkeit kann beispielsweise ein existierender Geschwindigkeitssensor sein. Die Einrichtung zur Bestimmung einer Fahrbahnsteigung kann hierbei eine Fahrbahnsteigung in Abhängigkeit einer von einem Längsbeschleunigungssensor erfassten Längsbeschleunigung und einer von einem Raddrehzahlsensor erfassten Raddrehzahl, z. B. gemäß Formel 1, bestimmen.Further proposed is a device for controlling an electric machine of an electric or hybrid vehicle. The device comprises at least one device for setting, a device for determining a desired direction of travel and a desired driving speed, a device for determining a current driving speed and at least one device for determining a road gradient. In this case, by means of the device according to the invention advantageously one of the aforementioned methods, in particular the starting control and / or the roll-back control, feasible. In particular, the device for adjusting can be an already existing control device of an electric machine. The device for determining a desired direction of travel can determine the desired direction of travel, for example as a function of a selector lever position. Furthermore, the device can determine a desired driving speed as a function of an accelerator pedal position, wherein the accelerator pedal position is detected, for example, by means of an accelerator pedal sensor. A device for determining a current driving speed may for example be an existing speed sensor. The device for determining a road gradient may in this case be a road gradient as a function of a longitudinal acceleration detected by a longitudinal acceleration sensor and a wheel speed detected by a wheel speed sensor, for example a wheel speed sensor. B. according to
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Fig. zeigen:The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment. The figures show:
Nachfolgend bezeichnen gleiche Bezugszeichen Elemente mit gleichen oder ähnlichen technischen Merkmalen.Hereinafter, like reference numerals designate elements having the same or similar technical features.
In
In
In
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Vorrichtungcontraption
- 22
- Elektromaschineelectric machine
- 33
- FahrpedalsensorAccelerator pedal sensor
- 44
- Einrichtung zur EinstellungSetting device
- 55
- Sensor zur Erfassung einer WählhebelstellungSensor for detecting a selector lever position
- 66
- Geschwindigkeitssensorspeed sensor
- 77
- LängsbeschleunigungssensorLongitudinal acceleration sensor
- 88th
- Raddrehzahlsensorwheel speed sensor
- 99
- DrehzahlsensorSpeed sensor
- 1010
- Elektro- oder HybridfahrzeugElectric or hybrid vehicle
- ωω
- Drehzahlrotation speed
- mm
- Fahrbahnsteigungroad gradient
- m1m1
- erste vorbestimmte Fahrbahnsteigungfirst predetermined road gradient
- Mmax M max
- maximales Drehmomentmaximum torque
- a1a1
- Längsbeschleunigunglongitudinal acceleration
- gG
- Erdbeschleunigungacceleration of gravity
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 19503500 C2 [0003] DE 19503500 C2 [0003]
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DE102011012315B4 (en) | 2022-04-28 |
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