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TECHNISCHER BEREICH
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Der technische Bereich bezieht sich im Allgemeinen auf das Steuern von Proportional-Integralgliedern, und spezieller ausgedrückt bezieht er sich auf Systeme und Verfahren für das Kombinieren einer Proportional-Integrierglied-Steuerung und einer Schlupfrate-Begrenzung.
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HINTERGRUND
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Proportional-Integrierglieder sind ein Steuerkreis-Rückkopplungssystem, welches allgemein in Fahrzeug-Leistungselektroniksystemen benutzt wird. Zum Beispiel benutzen Brennstoffzelle-elektrische Fahrzeuge oder hybridelektrische Fahrzeuge häufig zwei getrennte Spannungsquellen (z. B. eine Batterie und eine Brennstoffzelle), um elektrische Motoren mit Leistung zu versorgen, welche die Räder antreiben. Derartige Systeme wenden Leistungswandler (oder Boost-Wandler) an, welche eines oder mehrere Proportional-Integrierglieder benutzen, um den Boost-Wandler zu steuern oder zu regeln.
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In bestimmten Anwendungen (z. B. Brennstoffzellenanwendungen) ist der höchste, die Leistungsfähigkeit begrenzende Faktor die Boost-Wandler-Schlupfrate-Grenze. Jedoch in dem aktuellen Modus des Betriebes eines Boost-Wandlers kann das Proportional-Integrierglied gesättigt werden, was umgekehrt dazu führt, dass die die Schlupfrate begrenzende Funktion die Steuerung über die aktuelle Schlupfrate verliert. Je tiefer das Proportional-Integrierglied in die Sättigung gerät, desto länger dauert es, um in den normalen Betrieb zurückzukehren und die Steuerung für das Schützen der Brennstoffzelle wiederzugewinnen.
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Entsprechend ist es wünschenswert, ein Proportional-Integrierglied bereitzustellen, welches in einer Brennstoffzellen-Implementierung angewendet werden kann, welche die Brennstoffzelle gegenüber einem Schaden schützt. Zusätzlich ist es wünschenswert, Boost-Wandler-Steuersysteme und Verfahren bereitzustellen, welche nicht durch das Proportional-Integrierglied behindert werden, um gesättigt zu werden, während die Schlupfrate-Begrenzung aufrechterhalten wird. Außerdem werden andere wünschenswerte Merkmale und Charakteristika der vorliegenden Erfindung aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung und den angehängten Ansprüchen offensichtlich, welche in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen und dem vorhergegangenen technischen Bereich und Hintergrund gegeben werden.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Ein Verfahren für das Steuern eines Proportional-Integriergliedes wird bereitgestellt. Das Verfahren bearbeitet ein Befehlssignal in einer Schlupfrate-Begrenzungsschaltung, um zu bestimmen, ob das Befehlssignal zu begrenzen ist. Das Ausgangssignal der Schlupfrate-Begrenzungsschaltung wird dann bearbeitet, wobei ein oder mehrere Rückkopplungsparameter von dem Proportional-Integralglied benutzt werden, um ein bearbeitetes Befehlssignal bereitzustellen. Das bearbeitete Befehlssignal wird mit einem gesteuerten Signal bearbeitet, um ein Fehlersignal bereitzustellen, welches dem Proportional-Integralglied bereitgestellt wird, um ein aktuelles Befehlssignal bzw. Strombefehlssignal bereitzustellen.
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Ein Gerät wird für das Steuern eines Proportional-Integriergliedes bereitgestellt, welches ein Fehlersignal bearbeitet, und stellt ein Strombefehlssignal bereit. Das Gerät beinhaltet eine Fehlererzeugungsschaltung, welche konfiguriert ist, ein bearbeitetes Befehlssignal bereitzustellen, wobei einer oder mehrere Rückkopplungsparameter von dem Proportional-Integrierglied benutzt werden, und um das Fehlersignal durch das Subtrahieren eines Signals, welches zu steuern ist, von dem bearbeiteten Befehlssignal, bereitzustellen. Eine Schlupfrate-Begrenzungsschaltung wird benutzt, um ein Befehlssignal zu empfangen und um zu bestimmen, ob das Befehlssignal vor dem Bereitstellen eines Ausgangssignals für die Fehlererzeugungsschaltung zu begrenzen ist.
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Ein System wird bereitgestellt, um ein Proportional-Integrierglied zu steuern. Das System beinhaltet eine Energiequelle und einen Boost-Wandler, welcher an die Energiequelle gekoppelt ist, welche eine Ausgangsspannung (ein Signal, welches zu steuern ist) in Antwort auf ein Strombefehlssignal bereitstellt. Ein Wechselrichter ist an den Boost-Wandler gekoppelt, um die Ausgangsspannung zu bearbeiten und um mehrphasige Ströme für einen Mehrphasenmotor für ein Fahrzeug bereitzustellen. Ein Steuerglied ist an den Boost-Wandler gekoppelt, um das Strombefehlssignal durch das Bearbeiten eines Befehlssignals in einem Strom-Begrenzungssteuerglied bereitzustellen. Das Strom-Begrenzungssteuerglied beinhaltet eine Fehlererzeugungsschaltung, welche konfiguriert ist, ein bearbeitetes Befehlssignal bereitzustellen, wobei einer oder mehrere Rückkopplungsparameter von einem Proportional-Integralglied bereitgestellt werden, und um ein Fehlersignal bereitzustellen, durch das Subtrahieren des Signals, welches zu steuern ist, von dem bearbeiteten Befehlssignal. Eine Schlupfrate-Begrenzungsschaltung wird benutzt, um das Befehlssignal zu empfangen und um zu bestimmten, ob das Befehlssignal, vor dem Bereitstellen eines Ausgangsignals für die Fehlererzeugungsschaltung, zu begrenzen ist.
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BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die vorliegende Offenbarung wird hier nachfolgend in Verbindung mit den folgenden gezeichneten Figuren beschrieben, wobei gleiche Ziffern gleiche Elemente bezeichnen, und worin:
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1 ein Blockdiagramm eines Hochspannungs-Motorsystems für ein Fahrzeug ist, welches einen Boost-Wandler entsprechend einer Ausführungsform beinhaltet;
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2 ein Blockdiagramm des integrierten Proportional-Integriergliedes und des Schlupfrate-Steuergliedes für den Boost-Wandler der 1 entsprechend einer Ausführungsform ist; und
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3 ein Ablaufdiagramm ist, welches ein beispielhaftes Verfahren für das Proportional-Integrierglied entsprechend einer beispielhaften Ausführungsform darstellt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Die folgende detaillierte Beschreibung ist in ihrer Art nur beispielhaft, und es ist nicht beabsichtigt, dass sie den Gegenstand der Offenbarung oder seine Anwendung eingrenzt. Außerdem gibt es keine Absicht, an irgendwelche ausgedrückte oder beinhaltete Theorie gebunden zu sein, welche in dem vorhergegangenen technischen Bereich, Hintergrund, der kurzen Zusammenfassung oder der folgenden detaillierten Beschreibung präsentiert wird.
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In diesem Dokument können Bezugsterme, wie z. B. erster und zweiter und Ähnliche, nur benutzt werden, um zwischen einer Einheit oder einer Aktion oder einer anderen Einheit oder Aktion zu unterscheiden, ohne dass notwendigerweise eine aktuelle derartige Beziehung oder Reihenfolge zwischen derartigen Einheiten oder Aktionen erforderlich ist. Numerische Ordnungszahlen, wie z. B. ”erster”, ”zweiter”, ”dritter” etc. bezeichnen einfach unterschiedliche einzelne Dinge aus einer Vielzahl und beinhalten nicht irgendeine Reihenfolge oder Folge, es sei denn, es wird speziell durch die Sprache des Anspruchs definiert.
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Zusätzlich bezieht sich die folgende Beschreibung auf Elemente oder Merkmale, welche miteinander ”verbunden” oder ”gekoppelt” sind. Wie es hier benutzt wird, kann sich ”verbunden” auf ein Element/Merkmal beziehen, welches direkt mit einem anderen Element/Merkmal verbunden ist (oder direkt mit diesem kommuniziert), und nicht notwendigerweise auf mechanische Weise. In ähnlicher Weise kann sich ”gekoppelt” auf ein Element/Merkmal beziehen, welches direkt oder indirekt mit einem anderen Element oder Merkmal verbunden ist (oder direkt oder indirekt mit diesem kommuniziert), und nicht notwendigerweise auf mechanische Weise. Jedoch sollte davon ausgegangen werden, dass, obwohl zwei Elemente nachfolgend in einer Ausführungsform beschrieben werden können, dass sie ”verbunden” sind, in alternativen Ausführungsformen ähnliche Elemente ”gekoppelt” sein können, und umgekehrt. Demnach, obwohl die schematischen Zeichnungen, welche hier gezeigt sind, beispielhafte Anordnungen von Elemente zeigen, können zusätzliche dazwischen liegende Elemente, Einrichtungen, Merkmale oder Bauteile in einer aktuellen Ausführungsform vorhanden sein.
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Schließlich können, der Kürze wegen, herkömmliche Techniken und Komponenten, welche sich auf elektrische und mechanische Fahrzeugteile und andere funktionelle Gesichtspunkte des Systems (und die individuellen Betriebskomponenten des Systems) beziehen, hier nicht im Detail beschrieben werden. Außerdem ist beabsichtigt, dass die Verbindungslinien, welche in den verschiedenen Figuren gezeigt sind, welche hier enthalten sind, beispielhafte Funktionsbeziehungen und/oder physikalische Kopplungen zwischen den verschiedenen Elementen repräsentieren. Es sollte beachtet werden, dass viele alternative oder zusätzliche funktionelle Beziehungen oder physikalische Verbindungen in einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden sein können.
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Mit Bezug auf die Zeichnungen, wobei ähnliche bzw. gleiche Referenzzahlen sich auf ähnliche bzw. gleiche Komponenten beziehen, zeigt 1 ein elektrisches Motorsystem 10, welches einen Boost-Wandler 12 entsprechend den beispielhaften Ausführungsformen zeigt. Das elektrische Motorsystem 10 beinhaltet einen elektrischen Motor 14 (zum Beispiel einen dreiphasigen elektrischen Motor), wie zum Beispiel eine Induktionsmaschine oder einen Permanentmagnet-Elektromotor, welcher arbeitet, um ein Fahrzeug entsprechend den beispielhaften Ausführungsformen anzutreiben. Um Leistung für den elektrischen Motor 14 zu liefern, wird Leistung von einer Leistungsquelle 16 über Leitungen 18 und 20 dem Boost-Wandler 12 bereitgestellt. Der Boost-Wandler 12 arbeitet, um die Ausgangsspannung anzuheben (und den Strom aufgrund der Wandlung der Energie zu reduzieren), welche an den Zuleitungen 22 und 24, welche den Boost-Wandler 12 an einen Wechselrichter 26 (oder eine andere Motorsteuerschaltung) koppeln, und an eine Energiespeichereinheit (z. B. Batterie) 28 über die Zuleitungen 22' und 24' bereitgestellt wird. Die Energiespeichereinheit 28 wird als Energiepuffer betrieben, welcher die Spannung an dem Eingang des Wechselrichters 26 konstant hält. Der Wechselrichter 26 arbeitet in einer herkömmlichen Weise in Abhängigkeit zu Betriebssteuersignalen 30 von einem Steuerglied 32, um Spannung für jede Phase oder Motorwicklung des elektrischen Motors 14 zu liefern.
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Das Steuerglied 32 führt die Berechnung und Steuerfunktionen des elektrischen Motorsystems 10 durch, und kann jeglichen Typ von Prozessor oder viele Prozessoren, einzelne integrierte Schaltungen, wie zum Beispiel einen Mikroprozessor, oder jegliche geeignete Anzahl von integrierten Schaltungseinrichtungen und/oder Schaltungsplatinen aufweisen, welche in Kooperation arbeiten, um die Funktionen einer Bearbeitungseinheit zu erfüllen. Das Steuerglied 32 kann einen Speicher beinhalten, welcher Bedienungsprogramme bzw. Arbeitsprogramme, Instruktionen und/oder Variable oder Parameter enthält, welche für das Betreiben des elektrischen Motorsystems 10 nützlich sind. Ein derartiger Speicher könnte verschiedene Arten von dynamischem Zugriffspeicher (DRAM), wie zum Beispiel SDRAM, verschiedene Typen von statischen RAM (SRAM) und verschiedene Typen von nichtflüchtigem Speicher (PROM, EPROM und Flash) beinhalten.
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Entsprechend zu den beispielhaften Ausführungsformen beinhaltet das elektrische Motorsystem 10 auch ein Strombegrenzungssteuerglied 34, welches bestimmt, ob Systemzustände vorhanden sind, welche eine Modifikation oder Begrenzung eines Eingangsstrombefehls 36 garantieren, welcher in einigen Ausführungsformen durch das Steuerglied 32 bereitgestellt werden kann. Das heißt, während des normalen Betriebes kann der Eingangsbefehlsstrom 36 einfach entlang des Strombegrenzungs-Steuerglieds 34 zu dem Boost-Wandler 12 als das Boost-Wandler-Strombefehlssignal 38 geführt werden. Während Systemsituationen, welche einen begrenzenden Zustand garantieren, begrenzt jedoch das Strombegrenzungs-Steuerglied 34 das Strombefehlssignal 38, welches für den Boost-Wandler 12 bereitgestellt wird, für den Gesamtschutz des Systems. Wie nachfolgend detaillierter beschrieben wird, beinhaltet das Strombegrenzungssteuerglied 34 eine Vielzahl von Strombegrenzungsschaltungen, von welchen jede eine strombegrenzende Funktion bereitstellt, um zu bestimmen, ob der Eingangsstrombefehl 36 zu begrenzen ist, um das Strombefehlssignal 38 an den Boost-Wandler 12 zu liefern. Beim Durchführen dieser Bestimmungen bearbeitet das Strombegrenzungssteuerglied 34 andere programmierte Parameter oder Variable, welche über die Programmierleitungen 40 von dem Steuerglied 32 bereitgestellt werden, ebenso wie Rückkopplungssignale 42 von dem Boost-Wandler 12.
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Mit Bezug nun auf 2 wird ein Blockdiagramm des Strom-Begrenzungssteuergliedes 34, wie es eine Schlupfrate-Begrenzungsschaltung 200 beinhaltet, eine Fehlererzeugungsschaltung 300 und ein Proportional-Integrierglied 400 gezeigt. Es wird gewürdigt werden, dass mehr, weniger oder andere Strombegrenzungsschaltungen in jeglicher speziellen Implementierung des Strombegrenzungssteuergliedes 34 angewendet werden können, und die Strombegrenzungskonfiguration, welche nachfolgend diskutiert wird, repräsentiert jedoch eine der zahlreichen Ausführungsformen, welche durch die vorliegende Offenbarung betrachtet wird.
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Die Schlupfrate-Begrenzungsschaltung 200 arbeitet, um zu bestimmen, ob der Eingangsbefehl 36 zu begrenzen ist, um den Boost-Wandler (12 in 1) davor zu bewahren, über eine Ausgangsspannung-Schlupfratenbegrenzung hinauszugehen. Um dies durchzuführen, wird ein Eingangsbefehl 36 (welcher ein Spannungsbefehlssignal sein kann, welcher durch das Steuerglied 32 der 1 bereitgestellt wird) an einem Begrenzungsglied 202 angelegt. In einer Ausführungsform werden die obere Grenze 204 und die untere Grenze 206 so eingestellt, wie dies in Gleichungen (1) und (2) jeweils beschrieben wird: Obere Grenze 204: Vorheriger bearbeiteter Spannungsbefehl + obere Schlupfratengrenze (1) Untere Grenze 206: Vorheriger bearbeiteter Spannungsbefehl – untere Schlupfratengrenze (2) wobei: der vorherige bearbeitete Spannungsbefehl durch die Fehlererzeugungsschaltung 300 (welche nachfolgend diskutiert wird) bereitgestellt wird; und
die obere und untere Schlupfratengrenze vordefiniert sind, zum Beispiel plus oder minus (jeweils) 0,3 V pro Zeiteinheit (Abtastung).
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Das Ausgangssignal 208 des Begrenzungsgliedes 202 ist eine Schlupfrate-begrenzte Version des Eingangsbefehls 36, welcher an der Fehlererzeugungsschaltung 300 angelegt ist.
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Die Fehlererzeugungsschaltung 300 erzeugt ein Fehlersignal 316, welches das Proportional-Steuerglied 400 steuert, so dass es geringfügig in einem gesättigten Zustand beibehalten wird. Um dies durchzuführen, wird das Ausgangssignal 208 der Schlupfrate-Begrenzungsschaltung 200 durch ein Begrenzungsglied 302 empfangen. Die obere Grenze 306 des Begrenzungsgliedes 302 wird als die Summe (über ein Summierglied 304) des Signals, welches zu steuern gewünscht wird (in diesem Beispiel die Ausgangspannung 42 des Boost-Wandlers 12 in 1), und einem oberen Grenzwert, welcher, wie in Gleichung (3) nachfolgend beschrieben, eingestellt ist, bereitgestellt. Die untere Grenze 310 des Begrenzungsgliedes 302 wird als die Summe (über ein Summierglied 308) des Signals, welches zu steuern gewünscht wird (42 in diesem Beispiel), und einem unteren Grenzwert, welcher wie in Gleichung (4) nachfolgend beschrieben wird, eingestellt. Obere Grenze 306: Plim – Previous Iterm – FF / Kp + Ki (3) Untere Grenze 310: Nlim – Previous Iterm – FF / Kp + Ki (4) wobei:
Plim der positive proportionale begrenzende Term ist;
Nlim der negative proportionale begrenzende Term ist;
Previous Iterm der vorherige Abtastwert des integralen Pfades des Proportional-Integriergliedes 400 ist;
FF der nach vorne gerichtete Term ist, welcher in einigen Ausführungsformen einen Nullwert besitzen kann;
Kp der Verstärkungsfaktor des proportionalen Pfades des Proportional-Integriergliedes 400 ist; und
Ki der Verstärkungsfaktor des Integralpfades des Proportional-Integriergliedes 400 ist.
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All diese Werte werden von dem Proportional-Integrierglied 400 rückgekoppelt (aktueller Abtastwert oder vorheriger Abtastwert), und der Ursprung jedes Wertes wird nachfolgend im Detail in Verbindung mit dem Proportional-Integrierglied 400 diskutiert.
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Das Ausgangssignal 312 des Begrenzungsgliedes 302 weist ein Bearbeitetes Befehlssignal auf, wobei der vorherige Abtastwert dessen (Vorheriger Bearbeiteter Spannungsbefehl) in den Gleichungen (1) und (2) oben benutzt wird, um die oberen und unteren Grenzen (jeweils) des Begrenzungsgliedes 202 einzustellen. Der Bearbeitete Spannungsbefehl 312 wird an einem Summierglied 314 angelegt, welches auch ein gesteuertes Signal (d. h. das Signal, welches zu steuern gewünscht wird, welches in diesem Beispiel die Ausgangsspannung 42 des Boost-Wandlers 12 in 1 ist) empfängt. Das gesteuerte Signal wird von dem Bearbeiteten Befehlssignal subtrahiert, wobei ein Fehlersignal 316 erzeugt wird, welches an dem Proportional-Integrierglied 400 angelegt wird.
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Das Proportional-Integrierglied 400 arbeitet, um zu bestimmen, ob der Ausgangsstrombefehl 38 zu begrenzen ist, um den Boost-Wandler (12 in 1) davor zu bewahren, dass eine maximale Ausgangsspannungsgrenze überschritten wird. Um dies durchzuführen, wird das Ausgangssignal 316 von der Fehlererzeugungsschaltung 300 durch einen proportionalen Zweig 402 und einen integralen Zweig 404 bearbeitet. Das Bearbeiten in dem proportionalen Zweig 402 beginnt mit einer Verstärkungseinstellung in der Verstärkungsstufe 406. Die Verstärkungseinstellung wird durch einen Verstärkungsfaktor (Kp) durchgeführt, welcher auch in den Gleichungen (3) und (4) oben benutzt wird, und kann ein fester Wert sein, welcher durch das Anwenden bestimmt ist oder durch das Steuerglied (32 in 1) über die Programmierleitungen (40 in 1) bereitgestellt wird. Das in der Verstärkung eingestellte Fehlersignal wird (über das Summierglied 408) mit einem nach vorne gerichteten (FF-)Wert 410 summiert, welcher auch in den Gleichungen (3) und (4) oben benutzt wurde, und in einigen Ausführungsformen kann er einen Nullwert besitzen. In einigen Ausführungsformen kann der FF-Wert 410 eine empirisch bestimmte Konstante sein. In einigen Ausführungsformen kann der FF-Wert 410 adaptiv irgendwo berechnet werden, zum Beispiel in dem Steuerglied (32 in 1). In einigen Ausführungsformen kann der FF-Wert 410 durch einen anderen Berechnungspfad aus dem System bereitgestellt werden, wie dies durch die Systemgestalter bestimmt wird.
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Das Fehlersignal 316 wird auch durch einen integralen Zweig 404 des Proportional-Integrierglieds 400 bearbeitet. Das Bearbeiten in diesem integralen Zweig 404 beginnt mit einer Verstärkungseinstellung in der Verstärkungsstufe 414. Die Verstärkungseinstellung wird durch einen Verstärkungsfaktor (Ki) durchgeführt, welcher auch in den Gleichungen (3) und (4) oben benutzt wird, und kann ein fester Wert sein, welcher durch das Anwenden bestimmt ist oder durch das Steuerglied (32 in 1) über die Programmierleitungen (40 in 1) bereitgestellt wird. Das durch die Verstärkung eingestellte Fehlersignal wird (über das Summierglied 416) mit einem vorherigen Abtastwert des Iterm 418 summiert, welcher auch in den Gleichungen (3) und (4) oben benutzt wurde, und weist den vorherigen Iterm-Wert auf, welcher als das Ausgangssignal des Begrenzungsgliedes 422 bereitgestellt ist, welches unten diskutiert wird. Das Ausgangssignal 420 des Summiergliedes 416 wird durch das Begrenzungsglied 422 empfangen und zwischen einer oberen Grenze und einer unteren Grenze 426 geführt oder durch diese begrenzt. Die oberen und unteren Grenzwerte werden durch die Gleichungen (5) und (6) jeweils gegeben. Obere Grenze 424: Plim + 10 – Pterm (5) Untere Grenze 426: Nlim – 10 – Pterm (6) wobei:
Plim der positive proportionale Begrenzungsterm ist (nachfolgend diskutiert);
Nlim der negative proportionale begrenzende Term ist (nachfolgend diskutiert);
Pterm der proportionale Term 412 ist (oben diskutiert); und
10 ein konstanter Wert ist, welcher für die Begrenzungs-/Rauschtoleranz benutzt wird. Diese Konstante kann ein fester Wert wie in diesem Beispiel sein oder kann durch das Steuerglied (32 in 1) bereitgestellt werden.
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Das Ausgangsignal des Begrenzungsgliedes 422 weist den Iterm 428 auf, dessen vorheriger Abtastwert in den Gleichungen (3) und (4) und als ein Eingangssignal des Summiergliedes 416 benutzt wird. Der Iterm 428 und der Pterm 412 werden dann (über das Summierglied 430) aufsummiert, um ein kombiniertes Pterm/Iterm-Signal 432 bereitzustellen. Das Pterm/Iterm-Signal 432 ist zwischen einer oberen (positiven) Grenze 436 (Plim) und einer unteren (negativen) Grenze 438 (Nlim) begrenzt, welche in einigen Ausführungsformen feste Werte sein können oder durch das Steuerglied (32 in 1) über die Programmierleitungen (40 in 1) bereitgestellt werden. Das Ausgangssignal des Begrenzungsglieds 434 weist das Strombefehlssignal 38 für den Boost-Wandler (12 der 1) in dem dargestellten Beispiel auf.
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Während des Betriebes ist das Fehlersignal 316 positiv, welches das Proportional-Integrierglied 400 geringfügig in die Sättigung treibt. Wenn ein großes Störsignal auftreten sollte (z. B. höher als die obere Schlupfratengrenze 204), wird das Fehlersignal negativ, und das Proportional-Integrierglied 400 erholt sich von dem gesättigten Zustand und reduziert den Ausgangsstrombefehl 38, was umgekehrt die Boost-Wandler-Ausgangsspannung 42 zwingt, dem bearbeiteten Spannungssignal 312 zu folgen. Durch das Rückführen der Parameter des Proportional-Integriergliedes 400 auf die Fehlererzeugungsschaltung 300, und den bearbeiteten Spannungsbefehl 312 auf die Schlupfrate-Begrenzungsschaltung 200, besitzt das Strombegrenzungs-Steuerglied (34 in 1) den Vorteil, den richtigen Betrieb der Schlupfrate-Begrenzungsschaltung 200 aufrechtzuerhalten, ungeachtet des Betriebszustandes des Boost-Wandlers (z. B. Spannungsmodus oder Strommodus), und ungeachtet davon, ob das Proportional-Integrierglied in der Sättigung ist oder nicht.
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Mit Bezug nun auf 3 wird ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 500 gezeigt, welches nützlich für das Steuern des Betriebs eines Boost-Wandlers (12 der 1) ist. Die verschiedenen Aufgaben, welche in Verbindung mit dem Verfahren 500 der 3 durchgeführt werden, können in einigen Ausführungsformen durch ein Bearbeitungsgerät, welches die Software ausführt, durchgeführt werden. Für erläuternde Zwecke kann sich die folgende Beschreibung des Verfahrens der 3 auf Elemente beziehen, welche oben in Verbindung mit 1–2 erwähnt sind. In der Praxis können Teilbereiche des Verfahrens der 1 durch unterschiedliche Elemente des beschriebenen Systems durchgeführt werden. Es sollte auch gewürdigt werden, dass das Verfahren der 3 jegliche Anzahl von zusätzlichen oder alternativen Aufgaben beinhalten kann und dass das Verfahren der 3 in einer mehr umfassenden Prozedur oder einem Prozess beinhaltet sein kann, welcher eine zusätzliche Funktionalität, welche hier nicht im Detail beschrieben ist, besitzt. Darüber hinaus können eine oder mehr der Aufgaben, welche in 3 gezeigt werden, von einer Ausführungsform des Verfahrens der 3 weggelassen werden, solange die beabsichtigte gesamte Funktionalität intakt bleibt.
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Die Routine beginnt im Schritt 502, in welchem der Eingangsbefehl 36 (2) empfangen wird. Als Nächstes bestimmt die Entscheidung 504, ob eine Schlupfrate-Grenzfunktion (200 in 2) anzuwenden ist. Eine bejahende Bestimmung wendet die Grenze an (Schritt 506), wie dies oben in Verbindung mit 2 diskutiert wird, und zwar vor dem Weitergehen zu der Entscheidung 508. Eine negative Bestimmung führt zu der Entscheidung 508, wobei das bearbeitete Spannungsbefehlssignal (312 in 2) bereitgestellt wird. Als Nächstes wird im Schritt 510 das Fehlersignal (316 in 2) als die Summe der Ausgangsspannung (42 in 2) des Boost-Wandlers (12 in 1) berechnet. Der bearbeitete Spannungsbefehl und das Fehlersignal werden bestimmt, wobei die Rückkopplungsparameter des Proportional-Integriergliedes (400 in 2) benutzt werden, wie oben diskutiert.
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Das Fehlersignal, welches im Schritt 510 berechnet ist, wird als Nächstes in dem Proportional-Integrierglied bearbeitet. Als Erstes werden die skalierten proportionalen und integralen Terme des Fehlersignals im Schritt 512 bestimmt. In der Entscheidung 514 wird dann bestimmt, ob eine Grenze an dem Ausgangsstrombefehl (38 in 2) anzuwenden ist. Eine bejahende Bestimmung legt die Grenze an (Schritt 516), und dann ist die Routine für den Stromabtastwert vollständig, und sie kann zurück zum Beginn wieder mit dem Schritt 502 für den nächsten Abtastwert zurückschleifen.
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Entsprechend werden ein Verfahren und Systeme für das Steuern eines Proportional-Integriergliedes (und demnach eines Boost-Wandlers) für den Gebrauch in einem Fahrzeug bereitgestellt. Das Gebrauchen des Strombegrenzungs-Steuergliedes 34, welches die Parameter des Proportional-Integriergliedes 400 auf die Fehlererzeugungsschaltung 300 zurückführt, und des bearbeiteten Spannungsbefehls 312 für die Schlupfrate-Begrenzungsschaltung 200, stellt den Vorteil bereit, einen richtigen Betrieb der Schlupfrate-Begrenzungsschaltung 200 aufrechtzuerhalten, ungeachtet des Arbeitszustandes des Boost-Wandlers (z. B. Spannungsmodus oder Strommodus), und ungeachtet davon, ob das Proportional-Integrierglied in Sättigung ist oder nicht.
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Während wenigstens eine beispielhafte Ausführungsform in der vorausgegangenen detaillierten Beschreibung präsentiert wurde, sollte gewürdigt werden, dass eine große Anzahl von Variationen existiert. Es sollte gewürdigt werden, dass die beispielhafte Ausführungsform oder Ausführungsformen, nur Beispiele sind und sie sollen nicht den Umfang, die Anwendbarkeit oder die Konfiguration der Offenbarung in irgendeiner Weise eingrenzen. Vielmehr wird die vorausgegangene detaillierte Beschreibung Fachleuten eine bequeme Anleitung für das Implementieren der beispielhaften Ausführungsform oder der beispielhaften Ausführungsformen liefern. Es sollte davon ausgegangen werden, dass verschiedene Änderungen in der Funktion und in der Anordnung der Elemente durchgeführt werden können, ohne vom Umfang der Erfindung, wie er in den Ansprüchen und den rechtlichen Äquivalenten davon dargelegt ist, abzuweichen.
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WEITERE AUSFÜHRUNGSFORMEN
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- 1. Verfahren für das Steuern eines Proportional-Integriergliedes, reagierend auf ein Befehlssignal, welches die folgenden Schritte aufweist:
Bearbeiten des Befehlssignals über eine Schlupfrate-Begrenzungsschaltung, um zu bestimmen, ob das Befehlssignal zu begrenzen ist;
Bearbeiten eines Ausgangssignals der Schlupfrate-Begrenzungsschaltung, wobei ein oder mehrere Rückkopplungsparameter von dem Proportional-Integrierglied benutzt werden, um ein bearbeitetes Befehlssignal bereitzustellen;
Bearbeiten des bearbeiteten Befehlssignals und eines gesteuerten Signals, um ein Fehlersignal bereitzustellen; und
Bearbeiten des Fehlersignals in dem Proportional-Integrierglied, um ein Strombefehlssignal bereitzustellen.
- 2. Verfahren nach Ausführungsform 1, wobei das Bearbeiten des Befehlssignals das Bearbeiten des Befehlssignals in der Schlupfrate-Begrenzungsschaltung aufweist, so dass es einen oberen Grenzwert und einen unteren Grenzwert besitzt.
- 3. Verfahren nach Ausführungsform 2, wobei der obere Grenzwert und der untere Grenzwert berechnet werden, wobei einer oder mehrere Rückkopplungsparameter von einer Fehlererzeugungsschaltung benutzt werden.
- 4. Verfahren nach Ausführungsform 3, wobei der obere Grenzwert und der untere Grenzwert berechnet werden, wobei ein vorheriger Abtastwert des bearbeiteten Befehlssignals benutzt wird.
- 5. Verfahren nach Ausführungsform 1, welches ferner das Bearbeiten des Strombefehlssignals in einem Boost-Wandler aufweist, um die gesteuerte Spannung bereitzustellen.
- 6. Verfahren für das Steuern eines Proportional-Integriergliedes, um eine Ausgangsspannung von einem Boost-Wandler zu steuern, wobei das Proportional-Integrierglied, welches reagierend auf ein Befehlssignal ist, die folgenden Schritte aufweist:
Bearbeiten des Befehlssignals über eine Schlupfrate-Begrenzungsschaltung, um zu bestimmen, ob das Befehlssignal zu begrenzen ist;
Bearbeiten eines Ausgangssignals der Schlupfrate-Begrenzungsschaltung, wobei ein oder mehrere Rückkopplungsparameter von dem Proportional-Integrierglied benutzt werden, um ein bearbeitetes Befehlssignal bereitzustellen;
Subtrahieren eines Signals, welches von dem bearbeiteten Befehlssignal zu steuern ist, um ein Fehlersignal bereitzustellen;
Bearbeiten des Fehlersignals in dem Proportional-Integrierglied, um ein Strombefehlssignal bereitzustellen; und
Bearbeiten des Strombefehlssignals in dem Boost-Wandler, um das gesteuerte Signal bereitzustellen.
- 7. Verfahren nach Ausführungsform 1, wobei das Bearbeiten des Befehlssignals das Bearbeiten des Befehlssignals in der Schlupfrate-Begrenzungsschaltung aufweist, wobei es einen oberen Grenzwert und einen unteren Grenzwert besitzt.
- 8. Verfahren nach Ausführungsform 2, wobei der obere Grenzwert und der untere Grenzwert berechnet werden, indem ein vorheriger Abtastwert des bearbeiteten Befehlssignals benutzt wird.
- 9. System, welches aufweist:
ein Proportional-Integrierglied, welches konfiguriert ist, ein Fehlersignal zu bearbeiten und ein Strombefehlssignal bereitzustellen;
eine Fehlererzeugungsschaltung, welche konfiguriert ist, ein bearbeitetes Befehlssignal bereitzustellen, wobei ein oder mehrere Rückkopplungsparameter von dem Proportional-Integrierglied benutzt werden, und um das Fehlersignal durch das Subtrahieren eines Signals, welches zu steuern ist, von dem bearbeiteten Befehlssignal, bereitzustellen; und
eine Schlupfrate-Begrenzungsschaltung, welche konfiguriert ist, ein Befehlssignal zu empfangen und zu bestimmen, ob das Befehlssignal, vor dem Bereitstellen eines Ausgangssignals für die Fehlererzeugungsschaltung, zu begrenzen ist.
- 10. System nach Ausführungsform 9, wobei die Schlupfrate-Begrenzungsschaltung das Befehlssignal zwischen einer oberen Grenze und einer unteren Grenze begrenzt.
- 11. System nach Ausführungsform 10, wobei die obere Grenze und die untere Grenze berechnet werden, indem Rückkopplungsparameter von der Fehlererzeugungsschaltung benutzt werden.
- 12. System nach Ausführungsform 11, wobei die obere Grenze und die untere Grenze berechnet werden, indem ein vorheriger Abtastwert des bearbeiteten Befehlssignals benutzt wird.
- 13. System nach Ausführungsform 9, welches einen Boost-Wandler beinhaltet, welcher das Signal bereitstellt, welches zu steuern ist, reagierend auf das Strombefehlssignal.
- 14. System nach Ausführungsform 13, wobei das bearbeitete Befehlssignal durch eine Begrenzungsschaltung bereitgestellt wird, welche konfiguriert ist, um zu bestimmen, ob das Ausgangssignal der Schlupfrate-Begrenzungsschaltung zu begrenzen ist.
- 15. System nach Ausführungsform 14, wobei die begrenzende Schaltung eine obere Grenze und eine untere Grenze besitzt.
- 16. System nach Ausführungsform 15, wobei die obere Grenze und die untere Grenze berechnet werden, indem ein oder mehrere Rückkopplungsparameter von dem Proportional-Integrierglied benutzt werden.
- 17. System, welches aufweist:
eine Energiequelle;
einen Boost-Wandler, welcher an die Energiequelle gekoppelt ist und welcher eine Ausgangsspannung, reagierend auf ein Strombefehlssignal, bereitstellt;
einen Wechselrichter, welcher an den Boost-Wandler gekoppelt ist, um die Ausgangsspannung zu bearbeiten und um mehrphasige Ströme für einen Mehrphasenmotor für ein Fahrzeug bereitzustellen;
ein Steuerglied, welches an den Boost-Wandler gekoppelt ist, um das Strombefehlssignal durch das Bearbeiten eines Befehlssignals in einem Strombegrenzungs-Steuerglied bereitzustellen, welches aufweist:
ein Proportional-Integrierglied, welches konfiguriert ist, ein Fehlersignal zu bearbeiten und ein Strombefehlssignal bereitzustellen;
eine Fehlererzeugungsschaltung, welche konfiguriert ist, ein bearbeitetes Befehlssignal bereitzustellen, wobei ein oder mehrere Rückkopplungsparameter von dem Proportional-Integrierglied benutzt werden, und um das Fehlersignal durch das Subtrahieren eines Signals, welches zu steuern ist, von dem bearbeiteten Befehlssignal, bereitzustellen; und
eine Schlupfrate-Begrenzungsschaltung, welche konfiguriert ist, ein Befehlssignal zu empfangen, und um zu bestimmen, ob das Befehlssignal, vor dem Bereitstellen eines Ausgangssignals für die Fehlererzeugungsschaltung, zu begrenzen ist.
- 18. System nach Ausführungsform 17, wobei die Schlupfrate-Begrenzungsschaltung das Befehlssignal zwischen einer oberen Grenze und einer unteren Grenze begrenzt.
- 19. System nach Ausführungsform 18, wobei die obere Grenze und die untere Grenze berechnet werden, indem ein vorheriger Abtastwert des bearbeiteten Befehlssignals benutzt wird.
- 20. System nach Ausführungsform 17, wobei die Energiequelle eine Brennstoffzelle aufweist.
