DE102012024573A1 - Method for operating internal combustion engine of electric car, involves controlling prime mover in state in which maximum producible electrical power from current braking torque is larger than electrical power receptible in energy store - Google Patents

Method for operating internal combustion engine of electric car, involves controlling prime mover in state in which maximum producible electrical power from current braking torque is larger than electrical power receptible in energy store Download PDF

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Abstract

The method involves converting produced braking torque into electrical power by using a prime mover in generator mode of the prime mover. The electrical energy is partly stored in an energy store i.e. heavy-duty battery. The prime mover with a four-quadrant control is controlled in a state in which maximum producible electrical power from current braking torque is larger than the electrical power receptible in the energy store, so that electrical efficiency in generator mode is smaller than maximum possible electrical efficiency.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer elektrischen Antriebsmaschine eines Fahrzeugs, wobei ein von der Antriebsmaschine erzeugtes Bremsmoment in einem Generatorbetrieb der Antriebsmaschine in elektrische Energie umgewandelt und zumindest teilweise in einem Energiespeicher gespeichert wird.The invention relates to a method for operating an electric drive machine of a vehicle, wherein a braking torque generated by the drive machine is converted into electrical energy in a generator operation of the drive machine and stored at least partially in an energy store.
  • Aus dem Stand der Technik sind allgemein Fahrzeuge mit elektrischen Antriebsmaschinen und elektrischen Energiespeichern bekannt. Während eines Betriebs der Fahrzeuge treten Fahrsituationen auf, in welchen die elektrische Antriebsmaschine kinetische Energie in elektrische Energie umwandelt. Derartige Fahrsituation sind eine so genannte Rekuperation oder ein Reversierbetrieb. In diesen Fahrsituationen wird das Fahrzeug mittels der elektrischen Antriebsmaschine abgebremst, wobei die Antriebsmaschine in einem Generatorbetrieb arbeitet und dem Energiespeicher elektrische Energie zuführt.From the prior art vehicles with electric drive machines and electrical energy storage devices are generally known. During operation of the vehicles occur driving situations in which the electric drive engine converts kinetic energy into electrical energy. Such driving situation are a so-called recuperation or a reversing operation. In these driving situations, the vehicle is braked by means of the electric drive machine, wherein the prime mover operates in a generator mode and supplies electrical energy to the energy store.
  • Aus der WO 2005/048446 A1 ist ein Verfahren zum Bremsen einer Synchronmaschine bekannt, bei dem Ankerwicklungen der Synchronmaschine unter Zwischenschaltung wenigstens eines Bremswiderstandes kurzgeschlossen werden. Der Kurzschlussstrom wird durch eine Pulsweitenmodulation in Abhängigkeit von einer Differenz zwischen einem einem Sollwert eines Bremsmoments entsprechenden Sollwert und einem Istwert des Kurzschlussstroms geregelt.From the WO 2005/048446 A1 a method for braking a synchronous machine is known, are short-circuited in the armature windings of the synchronous machine with the interposition of at least one braking resistor. The short-circuit current is controlled by a pulse width modulation as a function of a difference between a nominal value of a braking torque corresponding setpoint and an actual value of the short-circuit current.
  • Weiterhin ist aus der DE 100 60 368 B4 ein Verfahren zum Regeln eines Asynchronmotors mit einem Regelgerät bekannt. Der Asynchronmotor ist mit einem Wechselrichter zum Steuern eines Stroms versehen. Zu dieser Steuerung wird beim Start des Asynchronmotors in einem ersten Verfahrensschritt dem stillstehenden Asynchronmotor eine Erregerstromkomponente (ids) zugeführt, während eine Drehmomentstromkomponente (iqs) gleich Null bleibt. In einem zweiten Verfahrensschritt wird die Erregerstromkomponente (ids) vermindert, während gleichzeitig die Drehmomentstromkomponente (iqs) auf ein Niveau erhöht wird, das durch iqs* = (Imax2 – ids*2)1/2 gegeben ist, wobei Imax einen zulässigen Maximalstrom darstellt.Furthermore, from the DE 100 60 368 B4 a method for controlling an asynchronous motor with a control device known. The asynchronous motor is provided with an inverter for controlling a current. For this control, when the asynchronous motor is started, a starting current component (ids) is supplied to the stationary asynchronous motor in a first method step, while a torque current component (iqs) remains equal to zero. In a second process step, the excitation current component (ids) is decreased while simultaneously increasing the torque current component (iqs) to a level given by iqs * = (Imax 2 - ids * 2 ) 1/2 , where Imax represents a maximum allowable current ,
  • Ferner beschreibt die DE 10 2004 018 945 A1 ein Verfahren zum Betrieb einer geschalteten Reluktanzmaschine für ein Fahrzeug mit einem Rotor und einer Anzahl von Spulen, bei dem ein Ist-Drehmoment, das die Spulen auf den Rotor ausüben, durch Anlegen einer positiven Spannung an die Spulen in einem ersten Drehmomentband gehalten wird. Das Ist-Drehmoment wird durch Anlegen einer negativen Spannung an die Spulen in einem vom ersten unterschiedlichen zweiten Drehmomentband gehalten, wobei ein Übergang des Ist-Drehmoments von einem in das andere Drehmomentband in Abhängigkeit von einem Energiefluss zwischen dem Rotor und den Spulen erfolgt. Zum Abbremsen des Fahrzeugs bei vorwärts gerichteter Fahrt wird auf die Reluktanzmaschine ein positives Drehmoment vom Rad des Fahrzeugs übertragen. Die Reluktanzmaschine ist dann im generatorischen Betrieb und überträgt ein negatives Drehmoment auf das Rad.Furthermore, the describes DE 10 2004 018 945 A1 A method of operating a switched reluctance machine for a vehicle having a rotor and a number of coils, wherein an actual torque exerted by the coils on the rotor is maintained by applying a positive voltage to the coils in a first torque band. The actual torque is maintained by applying a negative voltage to the coils in a different second torque band from the first, with a transition of the actual torque from one to the other torque band in response to a flow of energy between the rotor and the coils. To decelerate the vehicle in forward travel, a positive torque is transmitted from the wheel of the vehicle to the reluctance machine. The reluctance machine is then in regenerative operation and transmits a negative torque to the wheel.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zum Betrieb einer elektrischen Antriebsmaschine eines Fahrzeugs anzugeben.The invention is based on the object to provide a comparison with the prior art improved method for operating an electric drive machine of a vehicle.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren gelöst, welches die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist.The object is achieved by a method having the features specified in claim 1.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
  • In dem Verfahren zum Betrieb einer elektrischen Antriebsmaschine eines Fahrzeugs wird ein von der Antriebsmaschine erzeugtes Bremsmoment in einem Generatorbetrieb der Antriebsmaschine in elektrische Energie umgewandelt und zumindest teilweise in einem Energiespeicher gespeichert.In the method for operating an electric drive machine of a vehicle, a braking torque generated by the drive machine is converted into electrical energy in a generator operation of the drive machine and stored at least partially in an energy store.
  • Erfindungsgemäß wird zumindest in einem Zustand, in welchem eine aus einem aktuellen Bremsmoment theoretisch maximal erzeugbare elektrische Energie größer ist als die vom Energiespeicher aufnehmbare elektrische Energie, die Antriebsmaschine derart gesteuert, dass ein elektrischer Wirkungsgrad im Generatorbetrieb kleiner ist als ein maximal möglicher elektrischer Wirkungsgrad.According to the invention, the drive machine is controlled such that an electrical efficiency in the generator mode is smaller than a maximum possible electrical efficiency, at least in a state in which a theoretically maximum generated by a current braking torque electrical energy is greater than the recordable energy storage.
  • Bei Fahrzeugen mit elektrischen Antriebsmaschinen, beispielsweise Elektrofahrzeugen, Brennstoffzellenfahrzeugen und Hybridfahrzeugen, werden elektrische Energiespeicher, wie beispielsweise Hochleistungsbatterien, Schwungräder, elektrische Kondensatoren und andere Speicher, verwendet. Diese Energiespeicher zeichnen sich dadurch aus, dass sie bei bestimmten Randbedingungen, wie z. B. tiefen Temperaturen, vollem Ladezustand oder einem hohen Alterungszustand, keine oder nur sehr wenig elektrische Energie während eines Ladevorgangs, d. h. Ladeleistung, aufnehmen können. Die elektrische Antriebsmaschine wird während des so genannten Rekuperierens oder Reversierens als Generator betrieben. In diesem Generatorbetrieb wird kinetische Energie in elektrische Energie umgewandelt. Die Energiespeicher können diese Energie jedoch beispielsweise bei den genannten Randbedingungen aber nicht oder nur eingeschränkt aufnehmen. Wird in einer derartigen Situation jedoch nur ein Bremsmoment in einer solchen Höhe ausgeübt, dass die elektrische Energie beim rekuperierenden Bremsen vom Energiespeicher oder anderen Verbrauchern auch aufgenommen werden kann, besteht die Gefahr, dass das erzeugte Bremsmoment zu gering ist. Das heißt, dass die elektrische Antriebsmaschine ein angesteuertes Bremsmoment oder eine vom Fahrer mittels eines Bremspedals geforderte Bremsleistung nicht einstellen kann, so dass in nachteiliger Weise eine zusätzliche Nutzung einer mechanischen Bremse des Fahrzeugs erforderlich ist.In vehicles with electric drive machines, such as electric vehicles, fuel cell vehicles and hybrid vehicles, electrical energy storage, such as high-performance batteries, flywheels, electrical capacitors and other memory used. These energy storage are characterized by the fact that they are at certain boundary conditions, such. As low temperatures, full state of charge or a high degree of aging, no or very little electrical energy during a charging, ie charging power record. The electric drive machine is operated as a generator during the so-called recuperation or reversing. In this generator mode kinetic energy is converted into electrical energy. However, the energy storage can not or only partially absorb this energy, for example, in the aforementioned boundary conditions. In such a situation, however, only a braking torque is applied in such a height that the electrical energy in recuperating Brakes can be absorbed by the energy storage or other consumers, there is a risk that the generated braking torque is too low. This means that the electric drive machine can not set a controlled braking torque or a braking power demanded by the driver by means of a brake pedal, so that an additional use of a mechanical brake of the vehicle is disadvantageously required.
  • Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Steuerung und/oder Regelung der elektrischen Antriebsmaschine realisiert, welche die Erzeugung des erforderlichen Bremsmoments ermöglichen, jedoch die elektrische Energie nur in dem Maße zur Verfügung stellen, welches auch vom Energiespeicher aufgenommen werden kann.By means of the method according to the invention, a control and / or regulation of the electric drive machine is realized, which allow the generation of the required braking torque, but provide the electrical energy only to the extent available, which can also be absorbed by the energy storage.
  • Daraus ergibt sich in besonders vorteilhafter Weise eine Erhöhung der Lebensdauer des Energiespeichers. Diese Erhöhung der Lebensdauer resultiert aus einer Verringerung des Ladeleistungsumsatzes, insbesondere auch bei geringen Umgebungstemperaturen, da Bremsvorgänge des Fahrzeugs nicht ausschließlich mittels Rekuperation, sondern mittels der Wirkungsgradsteuerung optimiert erfolgen. Weiterhin ist eine hohe Reproduzierbarkeit des Fahrzeugverhaltens insbesondere in Fahrzuständen, in welchen dieses abgebremst werden soll, realisierbar. Derartige Fahrzustände sind beispielsweise ein Anfahren an einer Steigung, bei welchem eine Rückrollsituation entgegen der gewünschten Fahrtrichtung auftritt, ein Reversieren, bei welchem eine Gangumschaltung oder eine Fahrtrichtungsumkehr erfolgen, und eine Rekuperation, bei welcher ein regeneratives Bremsen erfolgt.This results in a particularly advantageous manner, an increase in the life of the energy storage. This increase in the service life results from a reduction in the charging power conversion, in particular even at low ambient temperatures, since braking operations of the vehicle are not carried out exclusively by means of recuperation, but by means of the efficiency control. Furthermore, a high reproducibility of the vehicle behavior, in particular in driving conditions in which this is to be braked feasible. Such driving conditions are, for example, a start on a slope in which a rollback situation occurs opposite to the desired direction of travel, a reversing, in which a gear change or reversing occur, and a recuperation, in which a regenerative braking occurs.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to drawings.
  • Dabei zeigen:Showing:
  • 1 schematisch Wirkungsrichtungsrichtungen einer Drehzahl und eines Drehmoments einer elektrischen Antriebsmaschine bei einem so genannten Vierquadrantenbetrieb, 1 schematically direction of action directions of a rotational speed and a torque of an electric drive machine in a so-called four-quadrant operation,
  • 2 schematisch einen Drehmomentenverlauf bei dreiphasigem Kurzschluss der Antriebsmaschine in Abhängigkeit einer Drehzahl der Antriebsmaschine, 2 schematically a torque curve in the case of a three-phase short circuit of the drive machine as a function of a rotational speed of the drive machine,
  • 3 schematisch eine Steuerschaltung der Antriebsmaschine während des dreiphasigen Kurzschlusses, 3 schematically a control circuit of the prime mover during the three-phase short circuit,
  • 4 schematisch eine Steuerschaltung der Antriebsmaschine während eines Leerlaufs der Antriebsmaschine, 4 schematically a control circuit of the prime mover during idling of the prime mover,
  • 5 schematisch einen Drehmoment-Drehzahl-Verlauf während einer Rekuperation, und 5 schematically a torque-speed curve during recuperation, and
  • 6 schematisch einen Drehmoment-Drehzahl-Verlauf während einer Rekuperation und eine Grenzkennlinie eines Drehmoment-Drehzahl-Verlaufs bei dreiphasigem Kurzschluss der Antriebsmaschine. 6 schematically a torque-speed curve during a recuperation and a limit characteristic of a torque-speed curve in three-phase short circuit of the prime mover.
  • Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided in all figures with the same reference numerals.
  • In 1 sind schematisch Wirkungsrichtungsrichtungen einer Drehzahl und eines Drehmoments einer in den 2 und 3 schematisch dargestellten elektrischen Antriebsmaschine 1 eines Fahrzeugs bei einem so genannten Vierquadrantenbetrieb dargestellt.In 1 are schematic direction of action directions of a speed and a torque in the 2 and 3 schematically illustrated electric drive machine 1 a vehicle in a so-called four-quadrant operation shown.
  • Bei dem Fahrzeug handelt es sich um ein rein elektrisch angetriebenes Fahrzeug oder ein Hybridfahrzeug, wobei das Fahrzeug zumindest einen Energiespeicher umfasst, in welchem elektrische Energie, die während eines Generatorbetriebs der Antriebsmaschine 1 von dieser erzeugt wird, gespeichert wird. In einem Motorbetrieb der Antriebsmaschine 1 wird dem Energiespeicher Energie entnommen, welche die Antriebsmaschine 1 in kinetische Energie umsetzt.The vehicle is a purely electrically driven vehicle or a hybrid vehicle, wherein the vehicle comprises at least one energy store, in which electrical energy generated during a generator operation of the prime mover 1 is generated by this is stored. In a motor operation of the prime mover 1 Energy is taken from the energy storage, which is the prime mover 1 into kinetic energy.
  • Beim Vierquadrantenbetrieb bzw. bei der so genannten Vierquadrantensteuerung wird zwischen dem Motorbetrieb und dem Generatorbetrieb der Antriebsmaschine 1 unterschieden. Der Motorbetrieb, d. h. die elektrische Leistungsaufnahme der Antriebsmaschine 1, erfolgt im ersten Quadranten I und im dritten Quadranten III. Der Generatorbetrieb, d. h. die elektrische Leistungsabgabe, erfolgt im zweiten Quadranten II und im vierten Quadranten IV.When four-quadrant operation or in the so-called four-quadrant control is between the engine operation and the generator operation of the prime mover 1 distinguished. The engine operation, ie the electrical power consumption of the prime mover 1 , takes place in the first quadrant I and in the third quadrant III. The generator operation, ie the electrical power output, takes place in the second quadrant II and in the fourth quadrant IV.
  • Im ersten Quadranten I wird die Antriebsmaschine 1 im Zustand des so genannten ”Treibens” betrieben. Hierbei wird das Fahrzeug von der Antriebsmaschine 1 angetrieben und beschleunigt. Sowohl die Drehzahl n als auch das Drehmoment M der Antriebsmaschine 1 wirken im Uhrzeigersinn, d. h. im Rechtslauf. Dabei bewegt sich das Fahrzeug in Vorwärtsrichtung.In the first quadrant I becomes the prime mover 1 operated in the state of so-called "driving". In this case, the vehicle from the prime mover 1 driven and accelerated. Both the speed n and the torque M of the prime mover 1 act in a clockwise direction, ie clockwise. The vehicle moves in the forward direction.
  • Auch im dritten Quadranten III wird die Antriebsmaschine 1 im Zustand des ”Treibens” betrieben. Jedoch wirken sowohl die Drehzahl n als auch das Drehmoment M der Antriebsmaschine 1 entgegengesetzt zum Uhrzeigersinn, d. h. im Linkslauf. Dabei bewegt sich das Fahrzeug in Rückwärtsrichtung.Also in the third quadrant III is the prime mover 1 operated in the state of "driving". However, both the speed n and the torque M of the prime mover act 1 counterclockwise, ie in reverse. The vehicle is moving in the reverse direction.
  • Im zweiten Quadranten II und vierten Quadranten IV wird die Antriebsmaschine 1 dagegen im Zustand des ”Bremsens” betrieben. Hierbei bremst das Fahrzeug ab und führt der Antriebsmaschine 1 kinetische Energie zu. Das heißt, die Drehzahl n und das Drehmoment M der Antriebsmaschine 1 wirken in entgegengesetzten Richtungen. Im zweiten Quadranten II bewegt sich das Fahrzeug in Vorwärtsrichtung, im vierten Quadranten IV in Rückwärtsrichtung.In the second quadrant II and fourth quadrant IV is the prime mover 1 operated in contrast in the state of "braking". Here, the vehicle brakes and leads the prime mover 1 kinetic energy too. That is, the rotational speed n and the torque M of the prime mover 1 act in opposite directions. In the second quadrant II, the vehicle moves in the forward direction, in the fourth quadrant IV in the reverse direction.
  • Der Energiespeicher kann bei bestimmten Randbedingungen, wie z. B. bei tiefen Temperaturen, vollem Ladezustand oder einem hohen Alterungszustand, keine oder nur sehr wenig elektrische Energie während des Generatorbetriebes der Antriebsmaschine 1 aufnehmen. Um zu vermeiden, dass daraus folgend die Antriebsmaschine 1 ein angesteuertes bzw. ein vom Fahrer des Fahrzeugs beispielsweise mittels eines Bremspedals in den 5 und 6 näher dargestelltes angefordertes Bremsmoment MW oder so genanntes Wunsch-Bremsmoment nicht einstellen kann, wird in einem Zustand, in welchem eine aus einem aktuellen Bremsmoment der Antriebmaschine theoretisch maximal erzeugbare elektrische Energie größer ist als die vom Energiespeicher aufnehmbare elektrische Energie, die Antriebsmaschine 1 derart gesteuert, dass ein elektrischer Wirkungsgrad im Generatorbetrieb kleiner ist als ein maximal möglicher elektrischer Wirkungsgrad.The energy storage can under certain conditions, such. B. at low temperatures, full state of charge or a high degree of aging, no or very little electrical energy during generator operation of the prime mover 1 take up. In order to avoid that, consequently, the prime mover 1 a controlled or one of the driver of the vehicle, for example by means of a brake pedal in the 5 and 6 Described requested braking torque M W or so-called desired braking torque can not set, in a state in which a theoretically maximum of a current braking torque of the drive motor can be generated electrical energy is greater than the recordable from the energy storage electrical energy, the prime mover 1 controlled such that an electrical efficiency in the generator mode is less than a maximum possible electrical efficiency.
  • Zur Durchführung dieses Verfahrens wird mittels einer nicht gezeigten ersten Steuereinheit, beispielsweise einem Batteriesteuergerät des Energiespeichers, eine mögliche Leistungsaufnahme des elektrischen Energiespeichers erfasst und als Signal P_el_zul_Energiespeicher zur Verfügung gestellt.For carrying out this method, a possible power consumption of the electrical energy store is detected by means of a first control unit (not shown), for example a battery control device of the energy store, and provided as signal P_el_zul_Energiespeicher .
  • Mittels der ersten Steuereinheit oder einer zweiten Steuereinheit wird eine resultierende elektrische Leistung P_el_zul_Antrieb, welche von der Antriebsmaschine 1 im Generatorbetrieb erzeugt werden darf, unter Berücksichtigung einer Leistungsaufnahme P_el_Nebenverbraucher von elektrischen Nebenverbrauchern des Fahrzeugs gemäß folgender Gleichung ermittelt. P_el_zul_Antrieb = P_el_zul_Energiespeicher + P_el_Nebenverbraucher (1) By means of the first control unit or a second control unit, a resulting electric power P_el_zul_Antrieb , which of the prime mover 1 may be generated in generator mode , taking into account a power consumption P _el_Nebenverbraucher determined by auxiliary electrical consumers of the vehicle according to the following equation. P _el_zul_Antrieb = P _el_zul_Energiespeicher + P _el_Nebenverbraucher (1)
  • Mittels einer dritten Steuereinheit wird das vom Fahrer des Fahrzeugs gewünschte, insbesondere mittels eines Bremspedals angeforderte Bremsmoment MW als Funktion von verschiedenen Informationen, wie z. B. einer Fahrpedalstellung, einem Bremspedaldruck, einer Information eines eingelegten Getriebeganges oder einer Fahrstufe, einer Fahrtrichtung, einer Fahrgeschwindigkeit und weiteren Informationen ermittelt.By means of a third control unit, the desired by the driver of the vehicle, in particular by means of a brake pedal requested braking torque M W as a function of various information, such. B. an accelerator pedal position, a brake pedal pressure, information of an engaged gear or a gear, a direction of travel, a driving speed and other information determined.
  • Eine vierte Steuereinheit, beispielsweise ein Motorsteuergerät der Antriebsmaschine 1, ermittelt aus der Größe des einzustellenden angeforderten Bremsmoments MW und der zulässigen elektrischen Leistung P_el_zul_Antrieb der Antriebsmaschine 1 die Möglichkeiten zur bestmöglichen Umsetzung angeforderten Bremsmoments MW bei Einhaltung der zulässigen elektrischen Leistung P_el_zul_Antrieb der Antriebsmaschine 1. Hierzu werden verschiedene Ansteuerungsmethoden der Antriebsmaschine 1 verwendet, welche anhand der 2 bis 6 näher erläutert werden.A fourth control unit, for example an engine control unit of the prime mover 1 , determined from the size of the requested braking torque M W to be set and the permissible electric power P _el_zul_Antrieb the prime mover 1 the possibilities for the best possible implementation of requested braking torque M W while maintaining the permissible electrical power P _el_zul_Antrieb the prime mover 1 , For this purpose, different driving methods of the prime mover 1 used, which by the 2 to 6 be explained in more detail.
  • Mittels der von der vierten Steuereinheit ermittelten Ansteuerungsmethode wird ein aus der zulässigen elektrischen Leistung P_el_zul_Antrieb resultierendes maximal umsetzbares Moment Mmax der Antriebsmaschine 1 erzeugt, mittels welchem das Fahrzeug entsprechend abgebremst wird. Ein möglicher Verlauf des maximal umsetzbaren Moments Mmax ist in 6 näher dargestellt.By means of the control method determined by the fourth control unit, a maximum implementable torque M max of the drive machine resulting from the permissible electrical power P_el_zul_Antrieb 1 generated by means of which the vehicle is braked accordingly. A possible course of the maximum implementable torque M max is in 6 shown in more detail.
  • Bleibt der Betrag des maximal umsetzbaren Moments Mmax der Antriebsmaschine 1 unter dem Betrag des angeforderten Bremsmoments MW, so wird innerhalb des Fahrzeugs vorzugsweise eine optische und/oder akustische Warnung erzeugt, welche dem Fahrer anzeigt, dass das angeforderte Bremsmoment MW nicht oder nur teilweise von der Antriebsmaschine 1 umgesetzt werden kann.Remains the amount of the maximum implementable torque M max of the prime mover 1 below the amount of the requested braking torque M W , an optical and / or audible warning is preferably generated within the vehicle, which indicates to the driver that the requested braking torque M W is not or only partially from the prime mover 1 can be implemented.
  • Da sich die Größen des maximal umsetzbaren Moments Mmax der Antriebsmaschine 1 des angeforderten Bremsmoments MW dynamisch in Abhängigkeit von verschiedenen Größen, beispielsweise der Fahrgeschwindigkeit, von Fahreraktionen, umfassend Fahrpedal- und Bremspedalbetätigungen, und Systemveränderungen, wie beispielsweise dem Ladezustand des Energiespeichers, verändern können, wird das maximal umsetzbare Moment Mmax fortlaufend berechnet und gegebenenfalls eingestellt.Since the sizes of the maximum implementable torque M max of the prime mover 1 the requested braking torque M W dynamically depending on different sizes, such as the driving speed of driver actions, including accelerator pedal and brake pedal operations, and system changes, such as the state of charge of the energy storage, change, the maximum implementable torque M max is continuously calculated and adjusted if necessary ,
  • Anhand der folgenden 2 bis 6 wird beschrieben, wie das angeforderte Bremsmoment MW im Generatorbetrieb mittels der Antriebsmaschine 1 erzeugt wird, auch wenn eine aus einem aktuellen Bremsmoment theoretisch maximal erzeugbare elektrische Energie größer ist als die vom Energiespeicher aufnehmbare elektrische Energie.Based on the following 2 to 6 is described as the requested braking torque M W in generator mode by means of the prime mover 1 is generated, even if one of a current braking torque theoretically maximum generated electrical energy is greater than the recordable by the energy storage electrical energy.
  • 2 zeigt einen Drehmomentenverlauf bei dreiphasigem Kurzschluss der Antriebsmaschine 1 in Abhängigkeit der Drehzahl n der Antriebsmaschine 1, wobei es sich bei der Antriebsmaschine 1 insbesondere um eine permanent erregte Synchronmaschine handelt. Die 3 und 4 zeigen eine Steuerschaltung 2 der Antriebsmaschine 1 während des dreiphasigen Kurzschlusses und während eines Leerlaufs der Antriebsmaschine 1. 2 shows a torque curve at three-phase short circuit of the prime mover 1 depending on the speed n of the prime mover 1 , wherein it is the prime mover 1 in particular is a permanently excited synchronous machine. The 3 and 4 show a control circuit 2 the prime mover 1 during the three-phase short circuit and during idling of the prime mover 1 ,
  • Bei derartigen permanent erregten Synchronmaschinen wird durch den dreiphasigen Kurzschluss über Endstufen eines Leistungsumrichters ein drehzahlabhängiges Bremsmoment MB erzeugt.In such permanently excited synchronous machines, a speed-dependent braking torque M B is generated by the three-phase short circuit via power amplifiers of a power converter.
  • Die Realisierung eines ersten Betriebszustands der Antriebsmaschine 1 mit dem dreiphasigen Kurzschluss erfolgt mittels des Leistungsumrichters und somit mit der Schaltfrequenz des Leistungsumrichters, welche sich üblicherweise im Bereich von mehreren kHz bewegt. Hierzu werden Leistungsschalter 2.1 bis 2.3 der Steuerschaltung 2 derart geschaltet, dass die drei Phasen der Antriebsmaschine 1 kurzgeschlossen sind. Dieser Schaltzustand ist in 3 anhand der gestrichelten Linie näher dargestellt. The realization of a first operating state of the prime mover 1 with the three-phase short circuit takes place by means of the power converter and thus with the switching frequency of the power converter, which usually moves in the range of several kHz. These are circuit breakers 2.1 to 2.3 the control circuit 2 switched such that the three phases of the prime mover 1 are shorted. This switching state is in 3 Shown in more detail by the dashed line.
  • Dadurch kann ein dauerhaft anstehendes Bremsmoment MB gemäß 2 erzeugt werden.This allows a permanently pending braking torque M B according to 2 be generated.
  • Auch kann ein geringeres als das in 2 dargestellte Bremsmoment MB erzeugt werden. Dies erfolgt dadurch, dass mit einem in Abhängigkeit des angeforderten Bremsmoments M eingestellten Tastverhältnis zwischen dem ersten Betriebszustand und einem zweiten Betriebszustand, in welchem sich die Antriebsmaschine 1 im Leerlauf befindet, umgeschaltet wird. Das heißt, es wird unter Einstellung des Tastverhältnisses zwischen der Aktivierung des dreiphasigen Kurzschlusses gemäß 3 einerseits und einer Abschaltung der Leistungsschalter 2.1 bis 2.3 der Steuerschaltung 2 gemäß 4 umgeschaltet, wobei das Tastverhältnis zwischen dem ersten Betriebszustand und dem zweiten Betriebszustand in Abhängigkeit des zu realisierenden Wirkungsgrads gewählt wird, wobei zur Erhöhung des Wirkungsgrads das Tastverhältnis erhöht wird und zur Verringerung des Wirkungsgrads das Tastverhältnis verringert wird.Also may be less than that in 2 shown brake torque M B are generated. This takes place in that with a duty cycle set in dependence on the requested braking torque M between the first operating state and a second operating state, in which the driving machine 1 idle, is switched. That is, by setting the duty ratio between the activation of the three-phase short circuit according to FIG 3 on the one hand and a shutdown of the circuit breaker 2.1 to 2.3 the control circuit 2 according to 4 is switched, wherein the duty cycle between the first operating state and the second operating state is selected depending on the efficiency to be realized, wherein the duty cycle is increased to increase the efficiency and the duty cycle is reduced to reduce the efficiency.
  • Dies führt zu einer sehr schnellen Umschaltung zwischen dem beim dreiphasigen Kurzschluss erzeugten Bremsmoment MB und einem Nullmoment, so dass sich abhängig vom Tastverhältnis ein mittleres Bremsmoment einstellt, das kleiner als das bei dreiphasigem Kurzschluss erzeugte Bremsmoment MB ist.This leads to a very fast switching between the braking torque M B generated during the three-phase short circuit and a zero torque, so that, depending on the duty cycle, an average braking torque which is smaller than the braking torque M B generated in the case of a three-phase short circuit is established.
  • Aufgrund der hochfrequenten Umschaltung zwischen den Betriebszuständen und der Trägheit der Antriebsmaschine 1 filtert diese die aus dem schnellen Umschalten resultierende hochfrequente Schwingung, so dass diese für den Fahrer des Fahrzeugs nicht oder zumindest nur in geringem Maße spürbar ist.Due to the high-frequency switching between the operating states and the inertia of the prime mover 1 this filters the high-frequency oscillation resulting from the fast switching, so that it is not noticeable to the driver of the vehicle or at least only to a small degree.
  • In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird der Wirkungsgrad der Antriebsmaschine 1, wenn diese als permanenterregte Synchronmaschine ausgebildet ist, dadurch eingestellt, dass ein erster elektrischer Strom in die als so genannte d-Richtung bezeichnete Feldrichtung und ein um einen vorgegebenen Winkel zu diesem verschobener zweiter elektrischer Strom in die so genannte q-Richtung eingeprägt werden. Dabei werden ein Betrag der Ströme und der Winkel derart gewählt, dass der zu realisierende Wirkungsgrad erzeugt wird.In a further embodiment of the method, the efficiency of the prime mover 1 if this is designed as a permanently excited synchronous machine, adjusted by impressing a first electric current in the field direction referred to as the so-called d-direction and a second electric current shifted by a predetermined angle in the so-called q-direction. In this case, an amount of the currents and the angle are selected such that the efficiency to be realized is generated.
  • Hierdurch wird ein Moment eingeprägt. Dabei bestimmt nicht nur die Höhe, sondern auch die Orientierung des Stromes das resultierende Drehmoment M. Bevorzugt werden d-Komponenten und q-Komponenten des elektrischen Stromes derart gewählt, dass bei kleinst möglichem Betrag des Stromes und damit minimalen Verlusten ein maximales Drehmoment M erzeugt wird. Dies führt bei Momenten M im zweiten Quadranten II und vierten Quadranten IV zu einer größtmöglichen Energierückspeisung in den Energiespeicher, da die Momente M eine mechanische Bremsleistung abzüglich der Verluste in der Antriebsmaschine 1 und im zugehörigen Leistungsumrichter sind.This imprints a moment. Not only the height, but also the orientation of the current determines the resulting torque M. Preferably, d-components and q-components of the electric current are chosen so that a maximum torque M is generated at the smallest possible amount of current and thus minimal losses , This results in moments M in the second quadrant II and fourth quadrant IV to a maximum energy recovery in the energy storage, since the moments M mechanical braking power minus the losses in the drive machine 1 and in the associated power converter.
  • Um die Höhe des erzeugten Momentes M an das angeforderte Bremsmoment MW und das maximal umsetzbare Moment Mmax anzupassen, wird der Strom in Feldrichtung derart eingeprägt, dass definiert eine Verlustleistung erzeugt wird.In order to adjust the height of the generated torque M to the requested braking torque M W and the maximum implementable torque M max , the current in the field direction is impressed in such a way that defined power loss is generated.
  • In Abhängigkeit des angeforderten Bremsmoment MB im zweiten Quadranten II oder vierten Quadrant IV werden dabei der Betrag des Stromes und dessen Orientierung derart gewählt, dass die Verlustleistung so groß ist wie das über das angeforderte Bremsmoment MW hinausgehende theoretisch maximal mögliche von der Antriebsmaschine 1 erzeugbare Bremsmoment. In diesem Fall erfolgt keine Energierückspeisung in den Energiespeicher.Depending on the requested braking torque M B in the second quadrant II or fourth quadrant IV while the amount of current and its orientation are chosen such that the power loss is as large as the requested braking torque M W beyond theoretical maximum possible of the prime mover 1 Generable braking torque. In this case, no energy recovery takes place in the energy storage.
  • Befindet sich der Energiespeicher in einem Zustand, in welchem dieser elektrische Energie speichern kann, wird der Betrag des Stromes und dessen Orientierung derart gewählt, dass die Verlustleistung so groß ist wie die Summe aus dem über das angeforderte Bremsmoment MW hinausgehende theoretisch maximal mögliche erzeugbare Bremsmoment und der von dem Energiespeicher aufnehmbaren Energie. Dabei ist die Verlustleistung stufenlos einstellbar.The energy storage is in a state in which this can store electrical energy, the amount of the current and its orientation is chosen such that the power loss is as large as the sum of the above the requested braking torque M W beyond theoretical maximum possible producible braking torque and the energy consumable by the energy storage. The power loss is infinitely adjustable.
  • In einer weiteren Ausgestaltung erfolgt die Einstellung des mittels der Antriebsmaschine 1 erzeugten Bremsmoments MB und deren Wirkungsgrad mittels einer Kombination aus dem Betrieb mit dauerhaften oder gepulsten Betrieb im dreiphasigen Kurzschluss und der gezielten Erzeugung der Verlustleistung anhand der definierten Einprägung des Stromes im Betrag und Winkel.In a further embodiment, the setting of the means of the prime mover 1 generated braking torque M B and their efficiency by means of a combination of the operation with permanent or pulsed operation in three-phase short circuit and the targeted generation of power loss based on the defined impression of the current in magnitude and angle.
  • Somit sind Betriebspunkte realisierbar, bei welchen geringe elektrische Leistungen an den Klemmen der Antriebsmaschine 1 entstehen. Insbesondere ist eine kombinierte Anwendung aus dauerhaftem oder gepulstem Betrieb im dreiphasigen Kurzschluss und der gezielten Erzeugung der Verlustleistung dann vorgesehen, wenn der Energiespeicher zwar keine elektrische Energie aufnehmen kann, aber die elektrischen Nebenverbraucher, wie beispielsweise ein elektrischer Innenraumheizer des Fahrzeugs, elektrische Energie aufnehmen können. Mittels einer dynamischen Umschaltung zwischen dauerhaftem oder gepulstem dreiphasigen Kurzschluss und der gezielten Erzeugung der Verlustleistung lässt sich exakt die elektrische Leistung einstellen, die der Verbraucher aufnimmt.Thus, operating points can be realized in which low electrical power to the terminals of the drive machine 1 arise. In particular, a combined application of permanent or pulsed operation in three-phase short circuit and the targeted generation of power loss provided when the energy storage device can not absorb electrical energy, but the electrical auxiliary consumers, such as an electric vehicle interior heater, can absorb electrical energy. By means of a dynamic switchover between permanent or pulsed three-phase short circuit and the targeted generation of the power loss, it is possible to set exactly the electrical power that the consumer picks up.
  • Auch ist die Kombination aus dem Betrieb mit dauerhaftem oder gepulstem dreiphasigen Kurzschluss und der gezielten Erzeugung der Verlustleistung anhand der definierten Einprägung des Stromes bei Betriebszuständen anwendbar, bei denen der Energiespeicher geringe Leistungen aufnehmen kann, wobei alle einzustellenden Ladeleistungen stufenlos erzeugbar sind.Also, the combination of the operation with a permanent or pulsed three-phase short circuit and the targeted generation of power loss on the basis of the defined impression of the current in operating conditions applicable, in which the energy storage can absorb low power, all charging power to be adjusted are continuously generated.
  • Sowohl die bei der Erzeugung des dreiphasigen Kurzschlusses als auch bei der Einprägung des definierten Stromes erzeugte Verlustleistung wird in Form von Wärme erzeugt. Diese Wärme ist in besonders vorteilhafter Weise zur schnellen Aufwärmung eines Kühlkreislaufes der Antriebsmaschine 1, der verwendeten Leistungselektronik zur Steuerung derselben und/oder eines Kühlkreislaufes einer weiteren Antriebsmaschine 1 des Fahrzeugs, beispielsweise einer Verbrennungskraftmaschine in einem Hybridfahrzeug, verwendbar.Both the power generated during the generation of the three-phase short circuit as well as the impressing of the defined current is generated in the form of heat. This heat is in a particularly advantageous manner for rapid warming of a cooling circuit of the prime mover 1 , the power electronics used to control the same and / or a cooling circuit of another drive machine 1 of the vehicle, for example, an internal combustion engine in a hybrid vehicle usable.
  • Des Weiteren ist die gezielte Erzeugung der Verlustleistung mittels der genannten Ansteuermethoden auch bei einem Kaltstart des Fahrzeugs einsetzbar, um die Antriebsmaschine 1 und die Leistungselektronik schnell zu erwärmen. Dabei könnte eine indirekte und langwierigere Erwärmung über den Kühlkreislauf entfallen.Furthermore, the targeted generation of the power loss by means of the aforementioned driving methods can also be used for a cold start of the vehicle to the prime mover 1 and quickly heat up the power electronics. Indirect and protracted heating via the cooling circuit could be omitted.
  • Um ein Fahrverhalten bei Anwendung der oben genannten Ansteuerungsmethoden der Antriebsmaschine 1 für den Fahrer in verschiedenen Betriebs- und Fahrzuständen reproduzierbar und somit nachvollziehbar durchzuführen, werden in Abhängigkeit eines aktuellen Betriebs- und Fahrzustandes verschiedene Steuerungs- und/oder Regelungseingriffe in das Antriebssystem, insbesondere die Antriebsmaschine 1, durchführt.To a driving behavior using the above-mentioned driving methods of the prime mover 1 For the driver in different operating and driving conditions reproducible and thus perform comprehensible, depending on a current operating and driving condition different control and / or regulation interventions in the drive system, in particular the prime mover 1 , performs.
  • Ein möglicher Betriebs- und Fahrzustand des Fahrzeugs ist eine während eines Anfahrvorgangs an einer Steigung auftretende Rückrollsituation entgegen der gewünschten Fahrtrichtung, bei welchem ein Gang oder eine Fahrstufe zur Fahrt in die vorgesehene Richtung eingelegt ist.One possible operating and driving state of the vehicle is a rollback situation occurring on a slope during a start-up process counter to the desired direction of travel, in which a gear or a drive step is engaged for driving in the intended direction.
  • Der bei dieser Situation vom Fahrer vorgegebene Istzustand ist insbesondere durch eine konstante Ganghebelposition und eine Betätigung des Fahrpedals und/oder Bremspedals zur Abbremsung des Fahrzeugs gekennzeichnet. Hiermit versucht der Fahrer beispielsweise, ein Zurückrollen am Berg abzubremsen.The actual state predetermined by the driver in this situation is characterized in particular by a constant gear lever position and an actuation of the accelerator pedal and / or brake pedal for braking the vehicle. For example, the driver tries to slow down a roll back on the mountain.
  • Ein Sollzustand des Energiespeichers zeichnet sich dadurch aus, dass die mittels der im Generatorbetrieb arbeitenden Antriebsmaschine 1 erzeugte elektrische Energie als Ladeleistung aufgenommen werden soll.A desired state of the energy storage is characterized in that the working by means of generator operating in the prime mover 1 generated electrical energy is to be absorbed as charging power.
  • Ein Istzustand des Energiespeichers zeichnet sich dagegen dadurch aus, dass dieser bereits vollständig geladen ist und keine weitere elektrische Energie aufnehmen kann.An actual state of the energy storage, on the other hand, is characterized by the fact that it is already fully charged and can not absorb any further electrical energy.
  • Ein Istzustand der Antriebsmaschine 1 ist dadurch gekennzeichnet, dass deren Betriebspunkt sich im vierten Quadranten IV im Generatorbetrieb befindet.An actual state of the prime mover 1 is characterized in that its operating point is in the fourth quadrant IV in the generator mode.
  • Als Sollzustand der Antriebsmaschine 1 ist vorgesehen, dass diese das Fahrzeug abbremsen soll.As a target state of the prime mover 1 is provided that this is to slow down the vehicle.
  • Die Steuerung und/oder Regelung der Antriebsmaschine 1 erfolgt gemäß der beschriebenen Ansteuerungsmethoden, wobei ein geeignetes Bremsmoment MB eingestellt wird. In Abhängigkeit der zulässigen Ladeleistung des Energiespeichers wird der dauerhafte oder gepulste dreiphasige Kurzschluss erzeugt und/oder der Strom wird zur gezielten Erzeugung der Verlustleistung entsprechend eingeprägt. Somit wird mittels der Steuerung und/oder Regelung der Antriebsmaschine 1 ein ungebremstes Bergabrollen des Fahrzeugs verhindert.The control and / or regulation of the drive machine 1 takes place according to the described driving methods, wherein a suitable braking torque M B is set. Depending on the permissible charging power of the energy storage, the permanent or pulsed three-phase short circuit is generated and / or the current is impressed correspondingly for targeted generation of the power loss. Thus, by means of the control and / or regulation of the prime mover 1 prevents an unrestrained downhill rolling of the vehicle.
  • Auch ist es möglich, ohne die Betätigung des Fahrpedals in der genannten Situation langsam mit Bremsunterstützung der Antriebsmaschine 1 zurückrollen. Somit wird eine langsame Rückwärtsfahrt, beispielsweise zur Einparken in einer Parklücke, bei eingelegtem Vorwärtsgang oder eingelegter, für eine Vorwärtsfahrt vorgesehener Fahrstufe mit einem immer gleichen Bremsmoment MB möglich, ohne dass eine Betätigung des Bremspedals erforderlich ist.It is also possible, without the operation of the accelerator pedal in the said situation slowly with brake assistance of the prime mover 1 roll back. Thus, a slow reverse drive, for example, for parking in a parking space, with engaged forward gear or inserted, provided for forward driving gear with an always same braking torque M B is possible without an operation of the brake pedal is required.
  • Ein weiterer möglicher Betriebs- und Fahrzustand des Fahrzeugs ist ein so genannter Reversiervorgang. Hierbei handelt es sich beispielsweise um ein Wendemanöver oder einen Einparkvorgang, bei dem der Fahrer in Vorwärtsfahrt ankommt und noch während der Vorwärtsfahrt, beispielsweise beim Ausrollen, in den Rückwärtsgang bzw. eine entsprechende Fahrstufe wechselt, um dann ohne Betätigung des Fahrpedals und des Bremspedals das Fahrzeug durch die im Generatorbetrieb befindliche Antriebsmaschine 1 abzubremsen.Another possible operating and driving state of the vehicle is a so-called reversing process. This is, for example, a turning maneuver or a parking maneuver in which the driver arrives in forward motion and, during the forward travel, for example during coasting, changes into reverse or a corresponding driving position, in order then to drive the vehicle without actuating the accelerator pedal and the brake pedal by the drive machine located in generator mode 1 decelerate.
  • Der Reversiervorgang kann auch durch einen Wechsel in einen Vorwärtsgang bzw. eine entsprechende Fahrstufe während einer Rückwärtsfahrt gekennzeichnet sein. Die Steuerung und/oder Regelung der Antriebsmaschine 1 in einer derartigen Fahrsituation wird im Folgenden beschrieben. The reversing process can also be characterized by a change to a forward gear or a corresponding gear during a reverse drive. The control and / or regulation of the drive machine 1 in such a driving situation will be described below.
  • Das Fahrzeug befindet sich in einer Rückwärtsfahrsituation bei eingelegtem Rückwärtsgang oder eingelegter Fahrstufe zum Rückwärtsfahren. Dabei wird die Antriebsmaschine 1 im dritten Quadranten III betrieben.The vehicle is in a reverse driving situation with reverse gear engaged or gear engaged to reverse. This is the prime mover 1 operated in the third quadrant III.
  • Der Sollzustand des Fahrzeugs besteht darin, dass dieses aus der Rückfahrsituation, gegebenenfalls bis zum Stillstand, abgebremst werden soll. Optional besteht der Sollzustand darin, dass das Fahrzeug bei weiter betätigtem Fahrpedal aus der Rückwärtsbewegung anschließend vorwärts beschleunigt werden soll.The nominal state of the vehicle is that it should be braked from the reversing situation, possibly to a standstill. Optionally, the target state is that the vehicle is to be further accelerated forward from the backward movement when the accelerator pedal is further actuated.
  • Der Istzustand der Fahrervorgabe ist, dass der Fahrer die Ganghebelposition vom Rückwärtsgang oder der entsprechenden Fahrstufe in den Vorwärtsgang bzw. die entsprechende Fahrstufe bei konstant betätigtem Fahrpedal wechselt. Das Fahrpedal ist dabei beispielsweise zu 50% betätigt.The actual state of the driver specification is that the driver changes the gear lever position from the reverse gear or the corresponding gear stage into the forward gear or the corresponding gear stage with the accelerator pedal constantly pressed. The accelerator pedal is for example 50% actuated.
  • Der Sollzustand des Energiespeichers zeichnet sich dadurch aus, dass die mittels der im Generatorbetrieb arbeitenden Antriebsmaschine 1 erzeugte elektrische Energie als Ladeleistung aufgenommen werden soll.The desired state of the energy storage is characterized in that the working by means of generator operating in the prime mover 1 generated electrical energy is to be absorbed as charging power.
  • Der Istzustand des Energiespeichers zeichnet sich dagegen dadurch aus, dass dieser bereits vollständig geladen ist und keine weitere elektrische Energie aufnehmen kann.The actual state of the energy storage, on the other hand, is characterized by the fact that it is already fully charged and can not absorb any further electrical energy.
  • Der Istzustand der Antriebsmaschine 1 ist dadurch gekennzeichnet, dass deren Betriebspunkt sich bei eingelegtem Rückwärtsgang oder entsprechender Fahrstufe, d. h. vor dem Wechsel in den Vorwärtsgang bzw. die entsprechende Fahrstufe, im dritten Quadranten III befindet.The actual state of the prime mover 1 Is characterized in that the operating point is in reverse gear engaged or corresponding gear, ie before switching to the forward gear or the corresponding gear, in the third quadrant III.
  • Der Sollzustand der Antriebsmaschine 1 besteht darin, dass diese das Fahrzeug nach der Gangumschaltung abbremsen soll. Das heißt, es soll ein Wechsel des Betriebspunktes der Antriebsmaschine 1 vom dritten Quadranten III in den vierten Quadranten IV erfolgen.The nominal state of the prime mover 1 is that it should brake the vehicle after the gear shift. That is, it should be a change of the operating point of the prime mover 1 from the third quadrant III into the fourth quadrant IV.
  • Um die Sollzustände zu realisieren, erfolgt die Steuerung und/oder Regelung der Antriebsmaschine 1 gemäß der beschriebenen Ansteuerungsmethoden, wobei nach der Gangumschaltung ein geeignetes Bremsmoment MB eingestellt wird. In Abhängigkeit der zulässigen Ladeleistung des Energiespeichers wird der dauerhafte oder gepulste dreiphasige Kurzschluss erzeugt und/oder der Strom wird zur gezielten Erzeugung der Verlustleistung entsprechend eingeprägt. Somit ist es möglich, dem Fahrer des Fahrzeugs die Fahrfunktion ”Reversieren” zur Verfügung zu stellen.In order to realize the desired states, the control and / or regulation of the drive machine takes place 1 according to the described driving methods, wherein after the gear change a suitable braking torque M B is set. Depending on the permissible charging power of the energy storage, the permanent or pulsed three-phase short circuit is generated and / or the current is impressed correspondingly for targeted generation of the power loss. Thus, it is possible to provide the driver of the vehicle, the driving function "reversing" available.
  • Ein weiterer möglicher Betriebs- und Fahrzustand des Fahrzeugs ist die so genannte Rekuperation, bei welcher im Generatorbetrieb der Antriebsmaschine 1 erzeugte elektrische Energie dem Energiespeicher zugeführt wird. Dieser Vorgang ist schematisch in 5 anhand eines Verlaufs des angeforderten Bremsmoments MW in Abhängigkeit der Drehzahl n der Antriebsmaschine 1 im zweiten Quadranten II dargestellt.Another possible operating and driving state of the vehicle is the so-called recuperation, in which in the generator mode of the prime mover 1 generated electrical energy is supplied to the energy storage. This process is schematic in 5 based on a curve of the requested braking torque M W as a function of the rotational speed n of the drive machine 1 shown in the second quadrant II.
  • Der Istzustand des Fahrzeugs ist dabei der, dass sich das Fahrzeug im Schiebbetrieb in einer Vorwärtsfahrsituation bei eingelegtem Vorwärtsgang bzw. entsprechender Fahrstufe befindet und das Fahrpedal nicht betätigt ist.The actual state of the vehicle is that the vehicle is in a forward driving situation in forward driving position with engaged forward gear or corresponding driving position and the accelerator pedal is not actuated.
  • Die Antriebsmaschine 1 wird hierbei im zweiten Quadranten II betrieben.The prime mover 1 is operated here in the second quadrant II.
  • Der Sollzustand des Fahrzeugs besteht darin, dass dieses bei kontinuierlich abnehmender zulässiger elektrischer Ladeleistung des Energiespeichers, da sich diese beispielsweise einem Vollladezustand annähert, mit gleichbleibender Verzögerung abgebremst werden soll. Dies ist beispielsweise bei dem Befahren einer Gefällestrecke der Fall.The desired state of the vehicle is that this is to be decelerated with a constant delay with continuously decreasing allowable electrical charging power of the energy storage, as this approach, for example, a full charge state. This is the case, for example, when driving on a downward slope.
  • Der Istzustand der Fahrervorgabe zeichnet sich dadurch aus, dass dieser eine konstante Ganghebelposition gewählt hat und das Fahrpedal nicht betätigt, um die so genannte Motorbremse und Rekuperation zu ermöglichen.The actual state of the driver's specification is characterized by the fact that this has chosen a constant gear lever position and the accelerator pedal is not actuated to allow the so-called engine brake and recuperation.
  • Der Sollzustand des Energiespeichers ist der, dass die von der im Generatorbetrieb betriebenen Antriebsmaschine 1 erzeugte elektrische Leistung als Ladeleistung aufgenommen werden soll.The desired state of the energy storage is that of the operated in the generator mode prime mover 1 generated electrical power is to be recorded as charging power.
  • Der Istzustand des Energiespeichers zeichnet sich dagegen dadurch aus, dass dieser bereits vollständig geladen ist und keine weitere elektrische Energie aufnehmen kann.The actual state of the energy storage, on the other hand, is characterized by the fact that it is already fully charged and can not absorb any further electrical energy.
  • Der Istzustand der Antriebsmaschine 1 ist dadurch gekennzeichnet, dass deren Betriebspunkt sich im Generatorbetrieb im zweiten Quadranten II befindet.The actual state of the prime mover 1 is characterized in that its operating point is in the generator operation in the second quadrant II.
  • Der Sollzustand der Antriebsmaschine 1 besteht darin, dass diese das Fahrzeug abbremsen soll.The nominal state of the prime mover 1 is that it should slow down the vehicle.
  • Um die Sollzustände zu realisieren, erfolgt die Steuerung und/oder Regelung der Antriebsmaschine 1 gemäß der beschriebenen Ansteuerungsmethoden, wobei ein geeignetes Bremsmoment MB bzw. das angeforderte Bremsmoment MW eingestellt wird. In Abhängigkeit der zulässigen Ladeleistung des Energiespeichers wird der dauerhafte oder gepulste dreiphasige Kurzschluss erzeugt und/oder der Strom wird zur gezielten Erzeugung der Verlustleistung entsprechend eingeprägt. Somit ist es möglich, dem Fahrer des Fahrzeugs eine reproduzierbare Verzögerung bzw. Abbremsung des Fahrzeugs innerhalb der technischen Grenzen der Antriebsmaschine 1 zu ermöglichen. Somit verhält sich das Fahrzeug aus Sicht des Fahrers im Betriebsmodus ”Rekuperation” immer gleich.In order to realize the desired states, the control and / or regulation of the drive machine takes place 1 according to the described Control methods, wherein a suitable braking torque M B and the requested braking torque M W is set. Depending on the permissible charging power of the energy storage, the permanent or pulsed three-phase short circuit is generated and / or the current is impressed correspondingly for targeted generation of the power loss. Thus, it is possible for the driver of the vehicle, a reproducible deceleration or deceleration of the vehicle within the technical limits of the prime mover 1 to enable. Thus, the vehicle always behaves the same from the perspective of the driver in the operating mode "recuperation".
  • Diese Steuerung und/oder Regelung der Antriebsmaschine 1 während der Rekuperation wird durch die 6 verdeutlicht, wobei das mittels des dreiphasigen Kurzschlusses von der Antriebsmaschine 1 im Generatorbetrieb umsetzbare Moment Mmax im Vergleich zu dem mittels der beschriebenen Ansteuerungsmethoden erzeugten angeforderten Bremsmoments MW dargestellt ist.This control and / or regulation of the prime mover 1 during the recuperation is through the 6 clarified, the means of the three-phase short circuit of the prime mover 1 can be implemented in generator mode convertible torque M max in comparison to the requested braking torque M W generated by means of the described control methods.
  • BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
  • 11
    Antriebsmaschineprime mover
    22
    Steuerschaltungcontrol circuit
    2.1 bis 2.32.1 to 2.3
    Leistungsschalterbreakers
    II
    erster Quadrantfirst quadrant
    IIII
    zweiter Quadrantsecond quadrant
    IIIIII
    dritter Quadrantthird quadrant
    IVIV
    vierter Quadrantfourth quadrant
    MM
    Drehmomenttorque
    MB M B
    Bremsmomentbraking torque
    MW M W
    angefordertes Bremsmomentrequested braking torque
    Mmax M max
    maximal umsetzbares Momentmaximum feasible moment
    nn
    Drehzahlrotation speed
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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  • Zitierte PatentliteraturCited patent literature
    • WO 2005/048446 A1 [0003] WO 2005/048446 A1 [0003]
    • DE 10060368 B4 [0004] DE 10060368 B4 [0004]
    • DE 102004018945 A1 [0005] DE 102004018945 A1 [0005]

Claims (6)

  1. Verfahren zum Betrieb einer elektrischen Antriebsmaschine (1) eines Fahrzeugs, wobei ein von der Antriebsmaschine (1) erzeugtes Bremsmoment (MB) in einem Generatorbetrieb der Antriebsmaschine (1) in elektrische Energie umgewandelt und zumindest teilweise in einem Energiespeicher gespeichert wird, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest in einem Zustand, in welchem eine aus einem aktuellen Bremsmoment (MB) theoretisch maximal erzeugbare elektrische Energie größer ist als die vom Energiespeicher aufnehmbare elektrische Energie, die Antriebsmaschine (1) derart gesteuert wird, dass ein elektrischer Wirkungsgrad im Generatorbetrieb kleiner ist als ein maximal möglicher elektrischer Wirkungsgrad.Method for operating an electric drive machine ( 1 ) of a vehicle, one of the engine ( 1 ) generated braking torque (M B ) in a generator operation of the prime mover ( 1 ) is converted into electrical energy and stored at least partially in an energy store, characterized in that at least in a state in which one of a current braking torque (M B ) theoretically maximum producible electrical energy is greater than the recordable by the energy storage electrical energy, the Drive machine ( 1 ) is controlled such that an electrical efficiency in the generator mode is smaller than a maximum possible electrical efficiency.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Höhe des erzeugten Bremsmoments (MB) in Abhängigkeit eines insbesondere mittels eines Bremspedals angeforderten Bremsmoments (MW) eingestellt wird.A method according to claim 1, characterized in that a height of the generated braking torque (M B ) in dependence of a particular requested by means of a brake pedal braking torque (M W ) is set.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Einstellung des Wirkungsgrades ein erster Betriebszustand der Antriebsmaschine (1) eingestellt wird, wobei zur Erzeugung des ersten Betriebszustands ein dreiphasiger Kurzschluss der Antriebsmaschine (1) erzeugt wird.A method according to claim 1 and 2, characterized in that for setting the efficiency, a first operating state of the drive machine ( 1 ) is set, wherein for generating the first operating state, a three-phase short circuit of the prime mover ( 1 ) is produced.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten Betriebszustand und einem zweiten Betriebszustand, in welchem sich die Antriebsmaschine (1) im Leerlauf befindet, umgeschaltet wird, wobei ein Tastverhältnis zwischen dem ersten Betriebszustand und dem zweiten Betriebszustand in Abhängigkeit des zu realisierenden Wirkungsgrads gewählt wird, wobei zur Erhöhung des Wirkungsgrads das Tastverhältnis erhöht wird und zur Verringerung des Wirkungsgrads das Tastverhältnis verringert wird.A method according to claim 3, characterized in that between the first operating state and a second operating state in which the driving machine ( 1 ) is switched, wherein a duty cycle between the first operating state and the second operating state is selected depending on the realized efficiency, wherein for increasing the efficiency of the duty cycle is increased and to reduce the efficiency, the duty cycle is reduced.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer permanenterregten Antriebsmaschine (1) ein erster Strom in Feldrichtung und ein um einen vorgegebenen Winkel zu diesem verschobener zweiter Strom eingeprägt werden, wobei ein Betrag der Ströme und der Winkel derart gewählt werden, dass der zu realisierende Wirkungsgrad erzeugt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that in a permanent-magnet drive machine ( 1 ) are impressed a first current in the field direction and a shifted by a predetermined angle to this second current, wherein an amount of the currents and the angle are chosen such that the realized efficiency is generated.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – die Antriebsmaschine (1) mit einer Vierquadrantensteuerung gesteuert wird, wobei – in einem ersten Quadranten (I) bei einem Rechtslauf der Antriebsmaschine (1) in Drehrichtung dieser ein Drehmoment (M) aufgeprägt wird, – in einem zweiten Quadranten (II) bei einem Rechtslauf der Antriebsmaschine (1) entgegengesetzt zur Drehrichtung dieser ein Drehmoment (M) aufgeprägt wird, – in einem dritten Quadranten (III) bei einem Linkslauf der Antriebsmaschine (1) in Drehrichtung dieser ein Drehmoment (M) aufgeprägt wird, – in einem vierten Quadranten (IV) bei einem Linkslauf der Antriebsmaschine (1) entgegengesetzt zur Drehrichtung dieser ein Drehmoment (M) aufgeprägt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that - the drive machine ( 1 ) is controlled with a four-quadrant control, wherein - in a first quadrant (I) during a clockwise rotation of the drive machine ( 1 ) in the direction of rotation of this one torque (M) is impressed, - in a second quadrant (II) during a clockwise rotation of the drive machine ( 1 ) opposite to the direction of rotation of these a torque (M) is impressed, - in a third quadrant (III) in a reverse rotation of the drive machine ( 1 ) in the direction of rotation of this a torque (M) is impressed, - in a fourth quadrant (IV) in a reverse rotation of the drive machine ( 1 ) opposite to the direction of rotation of this torque (M) is impressed.
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