DE102013219691A1 - Antriebsstrang und steuersystem für ein hybridelektrofahrzeug - Google Patents

Abstract

Bei mindestens einer Ausführungsform wird ein Fahrzeug bereitgestellt, das eine variable Spannungssteuerung (VVC), einen Elektromotor, der zur Zuführung eines unterstützenden Drehmoments zu einer Kraftmaschine konfiguriert ist, und eine einzige Steuerung, die zum Auslesen mehrerer analoger Signale, die Betriebsbedingungen des Fahrzeugs anzeigen, konfiguriert ist, umfasst. Die Steuerung kann auch während jeder einer wiederholenden Sequenz von Zeitperioden analog-zu-digital(ATD-)Umwandlungen an den analogen Signalen durchführen und ferner dem Elektromotor und der VVC Befehlssignale basierend auf den ATD-Umwandlungen und Messwerten zuführen.

Description

• Die vorliegende Offenbarung betrifft Hybridelektrofahrzeug-Antriebsstränge mit mindestens einer elektrischen Maschine und die Steuerung davon. Batterieelektrische Fahrzeuge (BEVs – BEV – battery electric vehicle) enthalten eine Traktionsbatterie, die von einer externen elektrischen Energiequelle wiederaufladbar ist und die die elektrische Maschine versorgt. Hybridelektrofahrzeuge oder HEVs (HEV – hybrid electric vehicle) enthalten eine Brennkraftmaschine, eine oder mehrere elektrische Maschinen und eine Traktionsbatterie, die die elektrische Maschine zumindest zum Teil versorgt. Im Zusammenhang mit der Sensibilität von Befehls-Timing der elektrischen Maschinen ist bekannt, eigens vorgesehene Mikrosteuerungen einzusetzen, um jede Maschine zu überwachen und anzusteuern. Diese Konfiguration ist mit Einschränkungen bei der Kommunikationsgeschwindigkeit über die verschiedenen Steuerungen verbunden. Die Verwendung von mehreren Mikrosteuerungen trägt ferner zu Fahrzeugkosten und Packungs-Ineffizienz bei.
• Bei mindestens einer Ausführungsform wird ein Fahrzeug mit einer variablen Spannungssteuerung (VVC – variable voltage controller), einem Elektromotor, der zur Zuführung eines unterstützenden Drehmoments zu einer Kraftmaschine konfiguriert ist, und einer einzigen Steuerung, die zum Auslesen mehrerer analoger Signale, die Betriebsbedingungen des Fahrzeugs anzeigen, konfiguriert ist, bereitgestellt. Die Steuerung kann während jeder einer Wiederholungssequenz von Zeitperioden analog-zu-digital-Umwandlungen (ATD-Umwandlungen, ATD – analog to digital) an den analogen Signalen durchführen und ferner dem Elektromotor und der VVC Befehlssignale basierend auf den ATD-Umwandlungen und Messwerten zuführen. Bei mindestens einer Ausführungsform wird ein Verfahren zum Steuern eines Antriebssystems für ein Fahrzeug mit einer einzigen Steuerung bereitgestellt. Das Verfahren umfasst Auslesen mehrerer analoger Signale, die Betriebsbedingungen des Fahrzeugs anzeigen, während jeder einer Wiederholungssequenz von Zeitperioden Durchführen von ATD-Umwandlungen an den analogen Signalen und Zuführen von Befehlssignalen zu einem Elektromotor und der VVC basierend auf den ATD-Umwandlungen und Messwerten, so dass der Elektromotor und die VVC gemäß den Befehlssignalen betrieben werden.
• Bei einer zusätzlichen Ausführungsform wird ein Verfahren zum Steuern mehrerer elektrischer Maschinen bereitgestellt. Das Verfahren umfasst Empfangen von analogen Signalen, die einen Betriebsstatus der mehreren elektrischen Maschinen anzeigen, Durchführen von ATD-Umwandlungen an den analogen Signalen, Speichern von Spitzenwerten der analogen Signale in einen Speicher und Zuführen von Befehlssignalen, so dass ein Wechselrichter einen den elektrischen Maschinen zugeführten Strom basierend auf den umgewandelten digitalen Signalen regelt. Des Weiteren werden Befehlssignale gemäß vorbestimmten Ablaufplänen entsprechend jeder der elektrischen Maschinen zugeführt.
• 1 zeigt ein Schemadiagramm eines Hybridelektrofahrzeug-Antriebsstrangsystems; und
• 2 zeigt ein Zeitachsendiagramm einer Ablaufplanungssequenz.
• Es werden hier Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und andere Ausführungsformen verschiedene und alternative Formen annehmen können. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstäblich; einige Merkmale können übertrieben oder minimiert sein, um Details besonderer Komponenten zu zeigen. Die speziellen strukturellen und funktionalen Details, die hierin offenbart werden, sollen deshalb nicht als einschränkend interpretiert werden, sondern lediglich als eine repräsentative Basis, um einem Fachmann zu lehren, wie die vorliegende Erfindung auf verschiedene Weise einzusetzen ist. Für einen Durchschnittsfachmann liegt auf der Hand, dass verschiedene Merkmale, die unter Bezugnahme auf eine der Figuren dargestellt und beschrieben werden, mit anderen Merkmalen kombiniert werden können, die in einer oder mehreren anderen Figuren dargestellt sind, um Ausführungsformen zu schaffen, die nicht explizit dargestellt oder beschrieben werden. Die Kombinationen von dargestellten Merkmalen liefern Ausführungsbeispiele für typische Anwendungen. Es können jedoch verschiedene Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, die den Lehren der vorliegenden Offenbarung entsprechen, für bestimmte Anwendungen oder Implementierungen erwünscht sein.
• In 1 wird ein Schemadiagramm eines Hybridelektrofahrzeug-Antriebsstrangsystems 10 gemäß der vorliegenden Offenbarung dargestellt. Die beanspruchte Erfindung kann jedoch auf andere Antriebsstrang-Topologien angewandt werden. Eine Brennkraftmaschine 20 treibt einen Träger 22 eines Planetenradsatzes 24 an. Das Kraftmaschinendrehmoment wird durch den Zahnradsatz 24 zwischen einem Sonnenrad 26 und einem Hohlrad 28 aufgeteilt. Das Hohlraddrehmoment wird mechanisch zu einer Ausgangswelle 30 übertragen. Das Sonnenraddrehmoment wird von einem mit dem Sonnenrad 26 in Verbindung stehenden elektrischen Generator 32 aufgenommen. Weiterhin ist ein elektrischer Traktionsmotor 34 mit der Ausgangswelle 30 antriebsverbunden. In dieser Beschreibung werden die Begriffe Generator und Motor durchweg lediglich als Bezeichnungen zur Identifizierung dieser Komponenten verwendet. Sowohl der Generator 32 als auch der Motor 34 sind reversible elektrische Maschinen, die sowohl mechanische Wellenleistung in elektrische Leistung als auch elektrische Leistung in mechanische Wellenleistung umwandeln können. Die Antriebswelle ist mit einem Differenzial 38 antriebsverbunden, das die Leistung zwischen den Rädern 40 aufteilt, während gewissen Raddrehzahldifferenzen Rechnung getragen wird.
• Weiterhin auf 1 Bezug nehmend, werden der Generator 32 bzw. der Motor 34 durch die Wechselrichter 42 bzw. 44 über Dreiphasenstromkreise elektrisch angetrieben. Elektrische Stromanschlüsse werden durch gestrichelte Linien mit langen Strichen dargestellt. Die Wechselrichter 42 und 44 beziehen von einem elektrischen DC-Bus 50 Energie oder führen diesem Energie zu. In der Batterie 46 gespeicherte elektrische Energie wird durch einen DC-DC-Spannungswandler gesendet, um den Fahrzeugspannungspegel gemäß den angetriebenen Vorrichtungen zu modifizieren. Die variable Spannungssteuerung (VVC – variable voltage control) 48 wandelt den Gleichspannungspegel der Batterie 46 in den Sollgleichspannungspegel des elektrischen Hochspannungsbusses 50 um.
• Die Batterie 46 weist eine elektrische Zweiwegeverbindung auf, so dass sie zum Beispiel elektrische Energie durch Nutzbremsung empfängt und speichert und die Energie außerdem einer elektrischen Maschine zuführt. Von durch den Generator 32 aufgenommenes Drehmoment erzeugte elektrische Energie kann durch elektrische Verbindungen zur Batterie 46 übertragen werden. Die Batterie 46 führt dem Motor 34 für den Betrieb gespeicherte Energie zu. Der Motor 34 verwendet elektrische Energie zur Zuführung von unterstützendem Drehmoment zur Kraftmaschine 20. Ein Teil der von der Kraftmaschine 20 dem Generator 32 zugeführten Energie kann auch direkt zum Motor 34 übertragen werden.
• Ein Antriebsstrangsteuermodul (PCM – powertrain control module) 52 gibt Steuersignale an die VVC 48 ab, die die Sollspannung für den elektrischen DC-Bus 50 angeben. Steuersignalverbindungen werden durch gestrichelte Linien mit kurzen Strichen dargestellt. Das PCM 52 erfasst auch Spannungspegel sowohl der Batterie 46 als auch der Ausgangsspannung der VVC 48. Als Reaktion auf eine Fahrereingabe gibt das PCM 52 Steuerbefehlssignale an die Kraftmaschine 20 und die Wechselrichter 42 und 44 ab, um das durch die Kraftmaschine 20, den Generator 32 und den Motor 34 erzeugte Gesamtdrehmoment zu regeln. Das PCM 52 erfasst weiterhin die Istausgabe der Wechselrichter 42 und 44. Wenn sich das durch den Motor 34 tatsächlich gelieferte Drehmoment wesentlich von dem angeforderten Drehmoment unterscheidet, dann entspricht die Fahrzeugbeschleunigung nicht der Erwartung des Fahrers. Wenn sich das durch den Generator 32 tatsächlich gelieferte Drehmoment wesentlich von dem angeforderten Drehmoment unterscheidet, dann weicht die Kraftmaschinendrehzahl von dem erwarteten Verhalten ab.
• Obgleich das Fahrzeugantriebsstrangsystem 10 in der Darstellung ein PCM aufweist, kann solch ein Steuersystem mehr oder weniger als zwei Steuerungen enthalten, falls gewünscht. Zum Beispiel kann ein separates Batteriesteuermodul (BCM) die Batterie 46 direkt steuern. Des Weiteren kann ein separates Motorsteuermodul direkt mit dem Motor 34 und mit anderen Steuerungen im Fahrzeug verbunden sein. Es versteht sich, dass alle in Betracht kommenden Antriebssteuerungen im Fahrzeug jeweils bei der PCM-Ausführungsform charakterisiert werden.
• Die durch den Generator 32 erzeugte elektrische Energie kann in Form von Dreiphasen-Wechselströmen bereitgestellt werden. Ebenso kann die Last des Elektromotors 34 auch ein analoger Dreiphasen-Wechselstrom sein. Das PCM 52 erfasst Ausgaben sowohl des Generators 32 als auch des Motors 34 als analoge Signale. Weitere erfasste Werte werden durch das PCM 52 auch in analoger Form erfasst. Zum Beispiel können die Spannung des DC-Busses 50, die Spannung der Batterie 46, zusätzliche Fahrzeug-Bordspannungen und mehrere Temperatursensoren alle durch das PCM 52 überwacht werden. Die Fahrzeugbetriebsbedingungen anzeigenden analogen Signale können durch Verarbeitung durch Mikrosteuerungen in dem PCM 52 in digitale Signale umgewandelt werden. Mikrosteuerungen sind oftmals mit höchstens zwei Analog/Digital-Wandlern (ADCs, ADC – analog to digital converter) ausgestattet. Jeder ADC stellt einen unabhängigen Kanal bereit, auf dem gleichzeitig analog-zu-digital(ATD-)Umwandlungen durchgeführt werden können. Darüber hinaus werden Befehlssignale für den Motor und den Generator von dem PCM 52 in einer digitalen Form erzeugt. Zur Steuerung des Motors 34, des Generators 32 und der VVC 48 müssen die ADCs bereit zur Umwandlung der erfassten analogen Stromsignale, die dem Motor 34 bzw. dem Generator 43 zugeordnet sind, sowie der erfassten Spannung, die der VVC 48 zugeordnet ist, sein. Als Reaktion auf die überwachten Werte, gibt das PCM 52 Befehlssignale an den Motor 34, den Generator 32 und die VVC 48, alle mit einem vorbestimmten Takt, ab. Falls alle drei Vorrichtungen die gleiche Frequenz aufweisen, gibt es möglicherweise keine Konflikte. Eine praktische Implementierung kann jedoch so sein, dass alle drei Vorrichtungen verschiedene Befehls- und Überwachungsfrequenzen erfordern. Mindestens eine Ausführungsform verwaltet die mehreren erforderlichen Umwandlungen und Datenerfassungen unter Verwendung einer einzigen Mikrosteuerung. Dies gestattet die gleichzeitige Durchführung einer Anzahl von ATD-Umwandlungssequenzen, die größer ist als die Gesamtzahl der zur Verfügung stehenden unabhängigen Kanäle.
• Es wird hier Pulsweitenmodulation (PWM) eingesetzt, um eine digitale Steuerlogik zur Bereitstellung einer analogen Äquivalenz zu verwenden. Von der Batterie 46 zugeführter Gleichstrom wird in einen Dreiphasen-Wechselstrom umgewandelt, um die elektrischen Maschinen ordnungsgemäß anzutreiben. Die offenbarten Mikrosteuerungen haben eingebaute PWM-Fähigkeit. Die Wechselrichter 42, 44, die dem Generator 32 bzw. dem Motor 34 entsprechen, empfangen digitale pulsweitenmodulierte Befehlssignale von der PCM 52 für jede der drei Stromphasen jeder Vorrichtung. Ein Schaltkreis innerhalb der Wechselrichter 42, 44 kann mehrere Schaltvorrichtungen enthalten, die schnell ein- und ausschalten, um die Reaktion eines analogen Wechselstromausgangs anzunähern. Das PCM 52 steuert verschiedenste Pulsweiten für Ein- und Ausperioden jeder der internen Schaltvorrichtungen an. Die Pulsweiten werden für jedes der einzelnen Stromsteuersignale moduliert, um Wechselstrom-Wellenformen für jeden der Dreiphasen-Versorgungsströme nachzubilden. Das PCM 52 führt weiterhin der VVC 48 ein digitales Befehlssignal zu, um den Spannungsumwandlungsgrad zu steuern. Im Zusammenhang mit der Rate, mit der die ADCs arbeiten, sind gemeinhin drei separate Mikrosteuerungen vorgesehen, die den Motor, den Generator bzw. die VVC steuern. Dieser Ansatz ist jedoch mit höheren Kosten verbunden und erfordert aufgrund der zusätzlichen Hardware mehr Packungsraum. Es kann von Vorteil sein, eine einzige Mikrosteuerung zu konfigurieren, um die Umwandlungen für die mehreren elektrischen Maschinen durchzuführen.
• Eindeutige Ablaufplanung von ATD-Umwandlungen kann als Verhältnisse einer Zeiteinheitsperiode beschrieben werden, um die Durchführung mehrerer Umwandlungen durch den gleichen Prozessor unter Vermeidung von Timing-Konflikten zu gestatten. Die Timing-Erfordernisse für periodische Umwandlungen der Dreiphasenströme des Generators und Motors unterscheiden sich von den Umwandlungserfordernissen der variablen Spannungsteuerung. Eine programmierbare Timing-Peripherie kann verwendet werden, um die Umwandlungen unter Verwendung von Timing-Zählungen zum Verfolgen von Erfordernissen für jede Komponente zu planen. Die Timing-Peripherie erleichtert vorbestimmte Ablaufpläne zum Speichern von analogen Messwerten, das Durchführen der ATD-Umwandlungen sowie das Erzeugen von PWM-Wellenformen. Die von den elektrischen Antriebsvorrichtungen ausgelesenen Signale werden in einem Speicher des PCM gespeichert. Die Phasenstrommesswerte erfordern eine ATD-Umwandlung, wenn sie ohne Konflikt gebraucht werden. Die Timing-Peripherie verwendet einen internen Timing-Zyklus, der als Tick bezeichnet wird. Der Tick stellt einzelne Zählungen oder Schritte in einer Tick-Zeitperiode dar. Die Zeiteinheits-Tickperiode ist in der Regel kurz und ist bei mindestens einer Ausführungsform auf 15 µs eingestellt. Jede der Zeittick-Perioden hat eine im Wesentlichen ähnliche Dauer. Die Tickperiode kann jedoch abhängig von der Art der Anwendung auf ein größeres Intervall, zum Beispiel 30 µs, eingestellt werden. Die Zeittick-Perioden werden in einen Gesamtablaufplan umfassenden Sequenzen wiederholt. Die PWM-Perioden für den Motor 34, den Generator 32 und die VVC 48 sind als Verhältnisse von Zeiteinheits-Tickperioden eingestellt. Wenn zum Beispiel die Motorperiode 90 µs ist und die Tickperiode 15 µs ist, würde das erforderliche Periodenverhältnis 6,0 (15 µs × 6 = 90 µs) sein. Aufgrund der Granularität der Tickperiode ist die sich ergebende PWM-Periode möglicherweise nicht genau wie angegeben, kann aber für die gegebene Anwendung akzeptabel sein. Innerhalb jeder Tickperiode werden die geplanten ATD-Umwandlungen vermischt durchgeführt. Bei verschiedenen vorbestimmten Verhältnissen von Tickperioden kann das PCM jeden der Dreiphasenströme für den Motor, der Dreiphasenströme für den Generator und den Drosselspulenstrom umwandeln. Auf diese Weise kann verschiedenen Umwandlungs- und/oder Befehlsablaufplanfrequenzen, die mehreren Vorrichtungen entsprechen, von einer einzigen Mikrosteuerung Rechnung getragen werden.

  
• Tabelle 1 oben stellt ein generisches Beispiel für eine innerhalb einer vorbestimmten Tickperiode durchgeführte ATD-Umwandlungssequenz dar. Diese Ablaufplanung nimmt an, dass der Mikroprozessor zwei unabhängige ADC-Kanäle hat, die so eingerichtet werden können, dass sie Signale in eine Sequenz unabhängig umwandeln. Die Umwandlungen werden durch Auslösesignale von dem Komponentenzähler der Timing-Peripherie, die geplanten Ereignissen entsprechen, veranlasst. Die Timing-Peripherie-Verarbeitungseinheit kann Zähler enthalten, die jeder der Vorrichtungen zugeordnet sind, die Befehle und/oder Messwerte in einem Takt erfordern. Analoge Messwerte von anderen Vorrichtungen, die nicht in einem bestimmten Takt vorliegen müssen, können bei geöffneten Zeitsegmenten, die von Vorrichtungen mit erforderlichen Zeittakten nicht subskribiert sind, für ATD-Umwandlung geplant sein. Jede ATD-Umwandlung kann in ungefähr 2,5 µs durchgeführt werden. In Tabelle 1 ist zu sehen, dass in der Sequenz drei geöffnete Positionen zur Verfügung stehen, um zusätzliche Fahrzeugbetriebsbedingungen anzeigende analoge Signale umzuwandeln. Die zusätzlichen Vorrichtungsmesswerte können zwischen anderen Ablaufplänen mit einer höheren Timing-Priorität verschachtelt sein. Die Anzahl zusätzlicher Signale, die umgewandelt werden sollen, kann die für eine Gesamtumwandlungsstrategie ausgewählte Gesamtanzahl von Sequenzen beeinflussen. Bei Betrachtung der generischen Sequenz von Tabelle 1 würden zum Beispiel zur Durchführung von ATD-Umwandlungen für zehn zusätzliche Signale vier Gesamtsequenzen mit insgesamt zwölf zur Verfügung stehenden Positionen erforderlich sein. Es kommt in Betracht, dass eine andere Anzahl von periodischen Vorrichtungsumwandlungen die Anzahl von zur Verfügung stehenden Positionen innerhalb einer gegebenen Zeitperiodensequenz beeinflussen kann.

  

  Tabelle 2 – Sequenzen Nr. 1 bis Nr. 3 einer beispielhaften Umwandlungssequenzimplementierung
• Tabelle 2 oben zeigt Umwandlungen einer Ablaufplanungsstrategie mit drei Sequenzen gemäß mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Es kommt in Betracht, dass Ablaufplanungsstrategien eine beliebige Anzahl von aufeinanderfolgenden Sequenzen haben können, um Flexibilität der Vorrichtungsüberwachung zu gewährleisten, während Timing-Erfordernisse unterstützt werden. Bei Betrachtung der obigen Konfiguration mit drei Sequenzen zeigt diese Ausführungsform ein Vermögen, neun (3 × 3) zusätzliche Signale über die des Motors, des Generators und der VVC hinaus umzuwandeln. Der Zyklus kann durch den Generator-Zähler der Timing-Peripherie ausgelöst werden. Nachdem Initiieren beginnen Umwandlungen der Generatorphasen-A- und -phasen-B-Ströme auf den ADC-Kanälen 1 bzw. 2 zum Zeitpunkt null. Nach Beendigung des ersten Umwandlungssatzes werden Steuersignale basierend auf den erfassten Werten zu den Wechselrichtern übertragen, und die Mikrosteuerung geht zu dem zweiten Schritt in der Sequenz über, um den Generatorphasen-C-Strom umzuwandeln. Im zweiten Schritt in der Sequenz wird einem ersten Temperatursignalmesswert Rechnung getragen. Der dritte Schritt in der ersten Sequenz kann durch den Motorzähler ausgelöst werden und enthält ATD-Umwandlungen jedes Signals der Motor-Dreiphasenströme. Auf ähnliche Weise werden zwei der Dreiphasenstrom-Signalumwandlungen durchgeführt, und dann wird die Signalumwandlung der dritten Phase durchgeführt. Zu diesem Zeitpunkt gibt es eine zusätzliche geöffnete Position, wobei ein Messwert genommen wird, der eine zweite Temperatur anzeigt. Die Temperaturmesswerte können dazu geeignet sein, einen Wärmestatus irgendeiner gegebenen Vorrichtung, die für den Betrieb des hybridelektrischen Antriebsstrangsystems relevant ist, anzuzeigen. Zum Beispiel können die Batterietemperatur, die Energieversorgungshöhe und die Motortemperatur jeweils geeignete Eingaben in die geöffneten Positionen der obigen Sequenz sein.
• Wie anhand der Sequenz Nr. 2 und der Sequenz Nr. 3 gemäß Tabelle 2 zu sehen, durchläuft der Zähler der Timing-Peripherie zyklisch ein Protokoll und vermischt jeden der Ablaufpläne des Motors, Generators und der VVC. Sowohl die Sequenz Nr. 2 als auch die Sequenz Nr. 3 haben zusätzlich geöffnete Positionen, die durch das Überwachen der Spannung an verschiedenen Stellen im Antriebsstrangsystem sowie die Energieversorgungsüberwachung verwendet werden. Jegliche Anzahl von Datensignalen kann als Eingaben in den geöffneten Positionen der verschiedenen Sequenzen geeignet sein, damit Steuerungsalgorithmen der Antriebsstrangleistung Rechnung tragen.
• Frequenzen und/oder Phasen, die jeder der ATD-Umwandlungen der drei Antriebskomponenten entsprechen, können sich voneinander unterscheiden, weshalb die Positionen gegebener Umwandlungen auf verschiedenen Kanälen und/oder Positionen über die Sequenzen hinweg erfolgen können. Wie oben erwähnt, ist der programmierbare Ablaufplan flexibel, um Umwandlungsdaten in verschiedenen Positionen in einer gegebenen Sequenz insofern Rechnung zu tragen, dass den entsprechenden Vorrichtungen zu erforderlichen Zeiten immer noch Befehlsinformationen zugeführt werden.
• 2 ist ein Zeitdiagramm, das eine Ausführungsform zeigt, die die Timing-Strategie gemäß der obigen Beschreibung implementiert. Für jede der für den Motor, den Generator und die VVC erforderlichen Umwandlungen wird ein periodischer Zyklus gezeigt. Die Wellenformen für jede Vorrichtung haben in der Darstellung versetzte Phasen und/oder verschiedene Perioden. Bei der vorliegenden Ausführungsform haben die Generator-Wellenform 60 und die Motor-Wellenform 62 beide ein Tickperiodenverhältnis von 8,0 (15 µs × 8 = 120 µs), es gibt jedoch eine Verzögerung zwischen den beiden Signalen. Gleichzeitig wird die VVC-Wellenform 64 mit einer einzigen Periode mit einem Tickperiodenverhältnis von 4,0 (15 µs × 4 = 60 µs) gezeigt. Es werden mehrfache ATD-Sequenzen zyklisch betrieben, bis alle ATD-Sequenzen ausgelesen sind. Wie in der beispielhaften Implementierung von 2 zu sehen, wiederholt sich der Takt der Sequenzen nach der dritten Sequenz. Die Verzögerung zwischen den Wellenformen des Motors und des Generators stellt eine Phasenverschiebung zwischen den Wellenformen dar. Des Weiteren wechselt sich die VVC-Wellenform zweimal so oft wie die Dreiphasenströme des Generators und des Motors ab, wodurch eine einzige Wellenformperiode gezeigt wird. Die maximalen und minimalen Spitzen jeder Wellenformen können deshalb während des Prozesses zu verschiedenen Zeitpunkten auftreten. Die gezeigten Wellenformen haben in der Darstellung beispielhafte Perioden, bei der tatsächlichen Implementierung verwendete Perioden können sich jedoch unterscheiden.
• Bei mindestens einer Ausführungsform werden alle Stromsensoren mit jeder Tickperiode ausgelesen. Jedoch werden nur die Stromsensormesswerte, die maximalen oder minimalen Spitzenwerten jeder Wellenformen entsprechen, im Speicher gespeichert und anschließend zur weiteren Verarbeitung verwendet. Die gespeicherten Stromsensormesswerte werden für Berechnungen zur Bestimmung von Befehlen für jede elektrische Vorrichtung verwendet. Das Speichern von nur jenen Spitzenwertmesswerten, die von höherer Wichtigkeit sind, kann eine eigens vorgesehene Software erfordern. Die Software enthält Funktionen zur Erzeugung der PWM-Signale zum Induzieren von Versorgungswechselstromwellenformen und auch zur Steuerung der ATD-Umwandlungen, die jeweils dem Motor, dem Generator und der VVC entsprechen, so dass keine der Umwandlungen einen Timing-Konflikt erzeugt.
• Bei einer weiteren Ausführungsform wird ein Verfahren zum Halten der den PWM-Wellenformen zugeordneten Spitzenwerte dargestellt. Eine erste DMA-Übertragung (DMA – direct memory access) von Daten erfolgt nach Beendigung jeder ATD-Umwandlung. Die erste DMA-Übertragung kopiert die Ergebnisse der ATD-Umwandlungen zu einer ersten Speicherplatzstelle. Eine zweite DMA-Übertragung wird durch die Timing-Peripherie gezielt ausgelöst und überträgt Werte von der ersten Speicherplatzstelle zu einer zweiten Speicherplatzstelle. Basierend auf der Konfiguration des Ablaufplans in der Timing-Peripherie erfolgt die zweite DMA-Übertragung nur in der Mitte oder am Ende der PWM-Wellenformperioden. Die zweite DMA-Übertragung gewährleistet, dass die Steuerung die maximalen und minimalen Spitzenwerte der Wellenformen der PWM-Periode zur anschließenden Verwendung bei der Verarbeitung behält.
• Die hier offenbarten Prozesse, Methoden oder Algorithmen können zu einer Verarbeitungseinrichtung, einer Steuerung oder einem Computer, die eine beliebige existierende programmierbare elektronische Steuereinheit oder eigens vorgesehene elektronische Steuereinheit umfassen können, lieferbar sein oder durch sie implementiert werden. Ebenso können die Prozesse, Methoden oder Algorithmen als Daten und Anweisungen, die durch eine Steuerung oder einen Computer ausführbar sind, in vielen Formen gespeichert werden, darunter, aber nicht darauf beschränkt, Informationen, die auf nicht beschreibbaren Speichermedien, wie etwa ROM-Einrichtungen, permanent gespeichert sind, und Informationen, die auf beschreibbaren Speichermedien, wie etwa Disketten, Magnetbändern, CDs, RAM-Einrichtungen und anderen magnetischen und optischen Medien, veränderbar gespeichert sind. Die Prozesse, Methoden oder Algorithmen können auch in einem ausführbaren Softwareobjekt implementiert werden. Als Alternative können die Prozesse, Methoden oder Algorithmen ganz oder teilweise unter Verwendung von geeigneten Hardwarekomponenten, wie etwa ASICs (anwendungsspezifische integrierte Schaltungen), FPGAs (Field-Programmable Gate Arrays), Zustandsautomaten, Steuerungen oder anderen Hardwarekomponenten oder -einrichtungen oder einer Kombination von Hardware-, Software- und Firmwarekomponenten, realisiert werden.
• Obgleich oben beispielhafte Ausführungsformen beschrieben werden, ist nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen beschreiben, die von den Ansprüchen umfasst werden. Die in der Beschreibung verwendeten Ausdrücke dienen der Darstellung und nicht der Einschränkung, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Gedanken und Schutzumfang der Offenbarung abzuweichen. Wie zuvor beschrieben, können die Merkmale verschiedener Ausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden, die möglicherweise nicht explizit beschrieben oder dargestellt sind. Verschiedene Ausführungsformen könnten zwar als Vorteile bietend oder bevorzugt gegenüber anderen Ausführungsformen oder Implementierungen des Stands der Technik hinsichtlich einer oder mehrerer gewünschter Eigenschaften beschrieben worden sein, jedoch können, wie für den Durchschnittsfachmann offensichtlich ist, zwischen einem oder mehreren Merkmalen oder einer oder mehreren Eigenschaften Kompromisse geschlossen werden, um die gewünschten Gesamtsystemmerkmale zu erreichen, was von der besonderen Anwendung und Implementierung abhängig ist. Diese Merkmale können Kosten, Festigkeit, Langlebigkeit, Lebenszykluskosten, Marktfähigkeit, Erscheinungsbild, Packaging, Größe, Wartungsfreundlichkeit, Gewicht, Herstellbarkeit, Leichtigkeit der Montage usw. umfassen, sind aber nicht darauf beschränkt. Ausführungsformen, die bezüglich einer oder mehrerer Eigenschaften als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder Implementierungen des Stands der Technik beschrieben werden, liegen somit nicht außerhalb des Schutzbereichs der Offenbarung und können für bestimmte Anwendungen wünschenswert sein.

Claims (7)

1. Fahrzeug, das Folgendes umfasst: eine variable Spannungssteuerung (VVC); einen Elektromotor, der dazu konfiguriert ist, einer Kraftmaschine ein unterstützendes Drehmoment zuzuführen; und eine einzige Steuerung, die dazu konfiguriert ist, mehrere analoge Signale, die Betriebsbedingungen des Fahrzeugs anzeigen, auszulesen, um während jeder einer sich wiederholenden Sequenz von Zeitperioden analog-zu-digital-Umwandlungen (ATD-Umwandlungen) an den analogen Signalen durchzuführen und dem Elektromotor und der VVC basierend auf den ATD-Umwandlungen und Messwerten Befehlssignale zuzuführen.
2. Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die einzige Steuerung mehrere unabhängige Kanäle enthält und ferner dazu konfiguriert ist, gleichzeitig eine Anzahl von analogen Signalen umzuwandeln, die größer ist als die Anzahl unabhängiger Kanäle.
3. Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei jede der Zeitperioden eine Reihe von Tickperioden enthält, und wobei die einzige Steuerung ferner dazu konfiguriert ist, während jeder Tickperiode zwei ATD-Umwandlungen an den analogen Signalen für den Elektromotor durchzuführen, nur eine ATD-Umwandlung an den analogen Signalen für den Elektromotor durchzuführen oder nur eine ATD-Umwandlung an den analogen Signalen für die VVC durchzuführen.
4. Fahrzeug nach Anspruch 3, wobei die einzige Steuerung ferner dazu konfiguriert ist, bei Durchführung von nur einer ATD-Umwandlung an den analogen Signalen ein zusätzliches analoges Signal zu erfassen, das eine Fahrzeugbetriebsbedingung anzeigt.
5. Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Zeitperioden alle von im Wesentlichen gleicher Dauer sind.
6. Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei eine Dauer jeder der Zeitperioden auf dem Elektromotor zugeführten Perioden von Wechselstromwellenformen basiert.
7. Fahrzeug nach Anspruch 6, wobei die einzige Steuerung ferner dazu konfiguriert ist, Spitzenwerte für die Wellenformen zu speichern.

Images