DE102014210388A1

DE102014210388A1 - Fahrzeug und verfahren zum steuern einer elektromaschine

Info

Publication number: DE102014210388A1
Application number: DE201410210388
Authority: DE
Inventors: David Crist Gabriel; William David Treharne
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2013-06-04
Filing date: 2014-06-03
Publication date: 2014-12-04
Also published as: CN104210382B; CN105644372A; CN104210382A; US8862302B1; CN105644372B

Abstract

Ein Fahrzeug weist eine Elektromaschinenanordnung auf, die eine Elektromaschine, die zum Antreiben des Fahrzeugs betrieben werden kann, und ein Steuersystem mit mindestens einer Steuerung aufweist. Das Steuersystem ist zum Umsetzen eines Verfahrens zur Wärmeminderung der Elektromaschinenanordnung konfiguriert. Die Wärmeminderungsstrategie wird derart gesteuert, dass sich eine Zeit zwischen aufeinanderfolgenden Umsetzungen der Strategie umgekehrt zu einer Temperatur mindestens eines Abschnitts der Elektromaschinenanordnung verhält, wobei die Zeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Umsetzungen der Wärmeminderungsstrategie mit jedem aufeinanderfolgenden Paar von Umsetzungen abnehmen kann.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeug und ein Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs zum Umsetzen einer Wärmeminderungsstrategie für eine Elektromaschinenanordnung, die eine Elektromaschine aufweist, die zum Antreiben des Fahrzeugs betrieben wird.
Das Stationärhalten eines Fahrzeugs auf einer geneigten Oberfläche stellt gerade für Elektrofahrzeuge eine besondere Herausforderung dar. Zum Beispiel kann, wenn eine Elektromaschine wie ein Elektromotor ausschließlich zum Halten der Fahrzeugposition verwendet wird – d. h. die Reibungsbremsen nicht betätigt sind – der Elektromotor überhitzen, wenn er zu lange an einer Position gehalten wird. Dies kann zu einer hohen Stromkonzentration innerhalb einer oder zwei Phasen des Umrichters und Stators führen, was, zusätzlich zum Erhöhen der Temperatur des Elektromotors, zu einer uneinheitlichen Temperaturzunahme führen kann und damit die Möglichkeit einer lokalisierten Komponentenschädigung schafft.
Einige Steuersysteme für Elektrofahrzeuge können eine Minderungsstrategie einsetzen, die den Elektromotor bei Auftreten eines unerwünschten Ereignisses abschaltet, wie zum Beispiel beim Erreichen einer kritischen Temperatur. Dies kann zu einem Fahrzeugverhalten führen, das von dem Fahrzeugbediener nicht erwartet wird, und ist somit nicht wünschenswert. Daher besteht ein Bedarf an einem Fahrzeug und einem Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs zum Umsetzen einer Wärmeminderungsstrategie, die dem Fahrzeug ermöglicht, für einen längeren Zeitraum in einer stationären Position gehalten zu werden, bevor der Elektromotor vollständig abgeschaltet werden muss.
Mindestens einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung schließen ein Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs mit einer Elektromaschinenanordnung ein, die eine Elektromaschine aufweist, die zum Antreiben des Fahrzeugs betrieben werden kann, wobei das Verfahren das Steuern eines Zeitpunkts zwischen Umsetzungen einer Wärmeminderungsstrategie für die Elektromaschinenanordnung beinhaltet, sodass sich eine Zeit zwischen aufeinanderfolgenden Umsetzungen der Wärmeminderungsstrategie umgekehrt zu einer Temperatur der Elektromaschine verhält.
Mindestens einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung schließen ein Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs mit einer Elektromaschinenanordnung ein, die eine Elektromaschine aufweist, die zum Antreiben des Fahrzeugs betrieben werden kann, wobei das Verfahren das Steuern eines Zeitpunkts zwischen Umsetzungen einer Wärmeminderungsstrategie für die Elektromaschinenanordnung beinhaltet, sodass eine Zeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Umsetzungen der Wärmeminderungsstrategie geringer als eine Zeit zwischen zwei vorherigen aufeinanderfolgenden Umsetzungen der Wärmeminderungsstrategie ist.
Mindestens einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung weisen ein Fahrzeug mit einer Elektromaschinenanordnung auf, die eine Elektromaschine aufweist, die zum Antreiben des Fahrzeugs betrieben werden kann, wobei das Fahrzeug ein Steuersystem mit mindestens einer Steuerung aufweist. Das Steuersystem ist zum Steuern einer Zeit zwischen Umsetzungen einer Wärmeminderungsstrategie für die Elektromaschinenanordnung konfiguriert, sodass eine Zeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Umsetzungen der Wärmeminderungsstrategie geringer als eine Zeit zwischen zwei vorherigen aufeinanderfolgenden Umsetzungen der Wärmeminderungsstrategie ist.
Es zeigen:
1 ein vereinfachtes schematisches Diagramm eines Fahrzeugs gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
3 einen Verlauf, der die Zeit zwischen aufeinanderfolgenden Umsetzungen gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung darstellt.
Ausführliche Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung sind hierin wie erforderlich offenbart; jedoch muss man verstehen, dass die offenbarten Ausführungsformen die Erfindung rein beispielhaft darstellen und in verschiedenen und alternativen Formen ausgeführt werden können. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgetreu, da einige Merkmale übertrieben oder minimiert dargestellt sein können, um Details bestimmter Komponenten aufzuzeigen. Daher sind spezifische hierin offenbarte strukturelle und funktionelle Details nicht als einschränkend auszulegen, sondern nur als repräsentative Grundlage, um einen Fachmann verschiedene Anwendungen der vorliegenden Erfindung zu lehren.
1 zeigt ein vereinfachtes schematisches Diagramm eines Abschnitts eines Fahrzeugs 10 gemäß der vorliegenden Erfindung. Das Fahrzeug 10 weist ein Reibungsbremssystem 12 auf, das von einer Bremsensteuerung 14 gesteuert wird. Das Fahrzeug 10 weist auch eine Elektromaschinenanordnung 16 auf, die mindestens eine Elektromaschine aufweist, wie einen Elektromotor, der zum Antreiben des Fahrzeugs 10 betrieben werden kann und der zum Erfassen von regenerativer Bremsenergie fähig sein kann. Die Elektromaschinenanordnung 16 kann auch Komponenten wie Umrichter, Spannungssteuerungen, Verdrahtung und/oder andere Komponenten in Zusammenhang mit Elektromaschine(n) einschließen. In der Ausführungsform aus 1 wird die Elektromaschinenanordnung 16 von einer Fahrzeugsystemsteuerung (VSC) 18 gesteuert; in anderen Ausführungsformen können jedoch eine oder mehrere dazu vorgesehene Steuerungen wie Elektromotorsteuerungen die Elektromaschinenanordnung 16 direkt steuern, während sie mit anderen Systemsteuerungen wie der VSC kommunizieren. Die VSC 18 kann andere Steuerungen wie ein Antriebsstrangsteuermodul (PCM) einschließen. Tatsächlich kann die Bremsensteuerung 14 aus 1 als separate Steuerung in der VSC 18 integriert sein. Daher können die verschiedenen Systeme innerhalb des Fahrzeugs 10 von einer einzelnen Steuerung, separaten Softwaresteuerungen innerhalb einer einzelnen Hardwarevorrichtung oder einer Kombination aus separater Software- und Hardwaresteuerung gesteuert werden.
Die Bremsensteuerung 14 empfängt Fahrzeugbedienereingaben von einem Bremspedal 20 und die VSC 18 erhält Bedienereingaben von einem Gaspedal 22. Insbesondere ist ein Bremspedalwinkelsensor 24 (der mehr als ein Sensor oder Typ Sensor sein kann) zum Erfassen der Position des Bremspedals 20 sowie zum Senden eines oder mehrerer Signale an die Bremsensteuerung 14 konfiguriert. Auf die gleiche Weise ist der Gaspedalsensor 26 (der auch mehr als ein Sensor sein kann) zum Erfassen der Position des Gaspedals 22 sowie zum Senden eines oder mehrerer Signale an die VSC 18 konfiguriert. Die VSC 18 und die Bremsensteuerung 14 verwenden verschiedene Eingaben, einschließlich Eingaben von den Sensoren 24, 26, um zu entscheiden, wie das Reibungsbremssystem 12 und ein regeneratives Bremssystem, das die Elektromaschinenanordnung 16 benutzt, zu steuern sind. Das Reibungsbremssystem 12 wird zum Verlangsamen der Geschwindigkeit der Fahrzeugräder 28 durch Anwenden eines oder mehrere Reibungselemente gemäß den gut bekannten Verfahren aus dem Stand der Technik betrieben. Auf die gleiche Weise können die Elektromaschinenanordnung 16 und insbesondere eine oder mehrere Elektromaschinen innerhalb der Elektromaschinenanordnung 16 zum Reduzieren der Geschwindigkeit der Fahrzeugräder 28 durch Erzeugen eines negativen Drehmoments betrieben werden, das über den Antriebsstrang der Fahrzeugräder 28 übertragen wird.
Das Reibungsbremssystem 12 weist einen oder mehrere Sensoren auf, die in 1 von einem einzelnen Sensor 30 dargestellt werden. Der Sensor 30 ist zum Senden von Signalen an die Bremsensteuerung 14 in Beziehung mit verschiedenen Bedingungen innerhalb des Reibungsbremssystems 12 konfiguriert. Zum Beispiel kann, wenn das Reibungsbremssystem 12 eine reduzierte Bremsfähigkeit erfahren sollte, vielleicht aufgrund eines Verstärkungsverlusts oder des Verlusts einer hydraulischen Schaltung, der Sensor 30 diese Bedingung an die Bremsensteuerung 14 kommunizieren, welche dies wiederum der VSC 18 kommuniziert. Auf die gleiche Weise weist die Elektromaschinenanordnung 16 einen oder mehrere Sensoren auf, die in 1 von dem Sensor 32 repräsentiert werden. Der Sensor oder die Sensoren 32 können solche Bedingungen wie Motordrehzahl, Motordrehmoment, Leistung, Komponententemperatur – z. B. die Temperatur des Rotors, Stators, Umrichters, usw. – Komponentenposition usw. erfassen. Der Sensor 32 kommuniziert direkt mit der VSC 18, die diese Eingaben in Verbindung mit den anderen Eingaben zum Steuern verschiedener Funktionen des Fahrzeugs 10 verwenden kann, wie z. B. die unten beschriebene Wärmeminderungsstrategie.
Das Fahrzeug 10 weist auch ein Körper-/Karosseriesystem 34 auf. Das Körper-/Karosseriesystem 34 weist strukturelle Elemente des Fahrzeugs 10 auf, die solche Dinge wie das Fahrzeugaufhängungssystem enthalten. Die Fahrzeugräder 28, die in 1 separat dargestellt sind, können als Teil des übergeordneten Körper-/Karosseriesystems 34 angesehen werden. Einer oder mehrere Sensoren, in 1 als einzelner Sensor 36 dargestellt, sind zum Erfassen verschiedener Bedingungen des Körper-/Karosseriesystems 34 konfiguriert, um mit der VSC 18 zu kommunizieren. Der Sensor 36 kann solche Bedingungen als Durchbiegung oder Belastung verschiedener Elemente des Körper-/Karosseriesystems 34 erfassen. Auf die gleiche Weise ist ein Sensor 38, der einen oder mehrere Sensoren repräsentiert, zum Erfassen von Bedingungen der Fahrzeugräder 28 einschließlich der Raddrehzahl konfiguriert. Der Sensor 38 aus 1 kommuniziert mit dem übergeordneten Körper-/Karosseriesystem 34, das wiederum mit der VSC 18 kommuniziert. Alternativ kann der Sensor 38 direkt mit der VSC 18 verbunden sein.
Die VSC 18 kann allein oder zusammen mit einer oder mehreren anderen Steuerungen in dem Fahrzeug 10 zum Umsetzen einer Wärmeminderungsstrategie gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung programmiert sein. Die Wärmeminderungsstrategie zielt auf die Steuerung eines Elektromotors ab, wie eines Traktionsmotors – d. h. eines Elektromotors, der zum Antreiben des Fahrzeugs verwendet wird – sodass dieser nicht von sehr hohen Temperaturen beschädigt wird, die über einen längeren Zeitraum aufrechterhalten bleiben. Die Wärmeminderungsstrategie kann zum Beispiel umgesetzt werden, wenn ein Fahrzeug sich auf einer geneigten Oberfläche befindet und ausschließlich durch die Verwendung eines Motordrehmoments stationär gehalten wird. 2 zeigt ein Flussdiagramm 40, das ein solches Verfahren darstellt. Bei Schritt 42 wird das Verfahren gestartet und eine Entscheidung an Entscheidungsblock 44 getroffen, ob bestimmte Eingangsbedingungen erfüllt sind.
Die Eingangsbedingungen können in einer Steuerung wie der VSC 18 vorprogrammiert sein und können in mindestens einigen Ausführungsformen die Motorposition beinhalten, die sich um weniger als eine vorbestimmte Menge pro Zeiteinheit verändert, und mindestens eines der folgenden weiteren Kriterien: die Gaspedalposition, die sich um weniger als eine vorbestimmte Menge pro Zeiteinheit verändert; eine Motorspulentemperatur, die schneller als eine vorbestimmte Menge pro Zeiteinheit ansteigt; die Motorumrichtertemperatur, die ebenfalls schneller als eine vorbestimmte Menge pro Zeiteinheit ansteigt; oder die Elektromotortemperatur, die schneller als eine vorbestimmte Menge pro Zeiteinheit ansteigt. Selbstverständlich handelt es sich hierbei um Beispiele von Kriterien, die als Eingangsbedingungen in Ausführungsformen der Erfindung verwendet werden können, wobei andere solcher Kriterien verschiedene Kombinationen der zuvor genannten Kriterien beinhalten können, oder oben nicht aufgeführte Kriterien, die aber eine Anzeige bereitstellen würden, dass eine Wärmeminderungsstrategie für die Elektromaschinenanordnung gewünscht wird. Mindestens einige dieser Kriterien zeigen an, dass ein Fahrzeug auf einer geneigten Oberfläche angeordnet ist, während ein Bediener des Fahrzeugs ein Gaspedal ausschließlich dazu benutzt, das Fahrzeug an einer im Wesentlichen konstanten Position zu halten. Ein weiterer Weg, über den ein solcher Fahrzeugzustand angezeigt werden kann, ist, dass, wenn ein Bremspedal des Fahrzeugs gelöst wird, der Elektromotor ein Drehmoment von ungleich null erzeugt und die Geschwindigkeit des Fahrzeugs im Wesentlichen null beträgt.
Wenn bestimmt wird, dass die Eingangsbedingungen nicht erfüllt sind, geht das Verfahren zurück zum Start bei Schritt 42; wenn jedoch die Eingangsbedingungen erfüllt sind, wird eine primäre oder anfängliche Minderungsstrategie bei Schritt 46 umgesetzt. Die primäre Minderungsstrategie kann zum Beispiel solche Abläufe wie das Erhöhen einer Durchflussrate von Kühlmitteln in Verbindung mit der Elektromaschinenanordnung wie zum Beispiel Elektromotor und/oder Elektromotorelektronik beinhalten. Dies könnte solche Dinge wie das Erhöhen der Drehzahl der Ölpumpen, Kühlmittelpumpen oder Gebläse beinhalten. Obgleich es möglich ist, dass die primäre Minderungsstrategie die Elektromaschinenanordnung ausreichend kühlen könnte, sodass die Eingangsbedingungen nicht mehr erfüllt wären – in welchem Fall das Verfahren zurück zum Start bei Schritt 42 gehen würde – ist es wahrscheinlicher, dass die spezifischere Wärmeminderungsstrategie notwendig ist, die allgemein durch Block 48 angezeigt wird und mit „Antriebsbasierte Minderungsstrategie“ bezeichnet ist.
Die Wärmeminderungsstrategie bei Block 48 beinhaltet eine Reihe von Schritten, die mit Schritt 50 starten, bei dem das Elektromotordrehmoment verringert wird, bis eine spezifische Drehung erreicht wird. In dem Fall, dass sich das Fahrzeug auf einer geneigten Oberfläche befindet, ermöglicht diese Verringerung des Drehmoments eine Umkehrbewegung des Fahrzeugs (oder nach vorne, wenn das Fahrzeug nach unten bezüglich der Neigung zeigt) und eine relative Bewegung zwischen dem Rotor und den Wicklungen in dem Elektromotor. Bei Schritt 52 wird das Motordrehmoment auf den angewiesenen Wert zurückgesetzt – d. h. auf den Wert, der von dem Fahrer basierend auf der Gaspedalposition angewiesen wird – nachdem die relative Drehbewegung zwischen dem Rotor und den Wicklungen des Elektromotors eine vorbestimmte Menge erreicht hat. Dies kann zum Beispiel von einem Positionssensor gemessen werden: solche Sensoren werden herkömmlich in Elektromotoren vorgefunden und werden für verschiedene Zwecke verwendet. In mindestens einigen Ausführungsformen repräsentiert die vorgegebene Menge eine Drehung einer oder zwei elektrischer Phasen. Dies verteilt die Stromkonzentrationen auf verschiedene Statorwicklungen und Umrichterhardware um und mindert gleichzeitig die Abweichung von der Fahrerabsicht. Auf diese Weise kann die Wärme gleichmäßiger auf die drei Phasen von Elektromotor und Umrichter verteilt werden, und stellt ferner eine kleine, taktile Mitteilung an den Fahrer bereit, den Fahrmodus zu wechseln.
Wenn der Fahrer nicht handelt und das Fahrzeug weiterhin stationär gehalten wird und von dem Elektromotor vor Ort gehalten wird, kann ein erneuter Durchlauf der Wärmeminderungsstrategie erforderlich sein. Nachdem das Motordrehmoment zu dem angewiesenen Wert zurückgekehrt ist, wird das Fahrzeug eine vorbestimmte Zeit lang vor Ort gehalten – dies ist bei Schritt 54 dargestellt. Wie weiter unten näher beschrieben, kann die vorbestimmte Zeit auf einer Reihe von Faktoren basieren, wie der Temperatur von mindestens einem Abschnitt der Elektromaschinenanordnung. Dies kann zum Beispiel u. a. die derzeitige Temperatur des Elektromotors, eine maximal zulässige Temperatur des Elektromotors und eine Rate des Temperaturanstiegs des Elektromotors (oder einer anderen Komponente) sein. Wenn sich der Zustand des Fahrzeugs nicht geändert hat, nachdem die vorbestimmte Zeit abgelaufen ist, geht das Verfahren zurück zu Entscheidungsblock 44, um zu bestimmen, ob die Eingangsbedingungen immer noch erfüllt werden; wenn ja, wird ein weiterer Durchlauf der primären und antriebsbasierten Minderungsstrategien umgesetzt. Beim Durchlaufen dieser Schleife ist es wahrscheinlich, dass die primäre Minderungsstrategie von Schritt 46 immer noch umgesetzt wird – d.h. die Durchflussraten für Kühlmittel immer noch erhöht Pegel aufweisen; wenn dies der Fall ist, geht die Strategie unverzüglich zu dem zweiten Durchlauf der antriebsbasierten Minderungsstrategie 48.
Während des zweiten Durchlaufs der antriebsbasierten Minderungsstrategie 48 wird das Motordrehmoment erneut verringert (Schritt 50) und zu dem angewiesenen Wert nach einer vorbestimmten Menge der Elektromotordrehung (Schritt 52) zurückgesetzt und wird danach eine vorbestimmte Zeit lang (Schritt 54) erneut gehalten; es ist jedoch wahrscheinlich, dass die vorbestimmte Zeit kürzer ist als die vorbestimmte Zeit während des ersten Durchlaufs. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eine frequenzbasierte Minderungsstrategie einsetzen, die kleine Bewegungen des Elektromotors zum wiederholten Stattfinden mit zunehmend kürzeren Haltezeiten ermöglicht, bevor der Elektromotor letztendlich zu heiß wird und abgeschaltet werden muss. Obgleich jede beliebige Anzahl von Formeln oder Beziehungen zum Definieren eines Haltezeitraums verwendet werden kann, ist eine solche Formel unten aufgeführt.
Worin: Zeitraum – Dauer eines Raddrehmomentreduktions/-wiederherstellungszyklus

K_per: – Kalibrierbare Konstante
T_max: – maximale Komponententemperatur für volle Leistung
T₀: – derzeitige Temperatur der Komponente, und
ΔT: – Rate des Komponententemperaturanstiegs ist.

Mit Bezug auf die Formel aus Gleichung 1 mit Flussdiagramm 40 aus 2 repräsentiert der Zeitraum die vorbestimmte Zeit, die das Fahrzeug stationär gehalten wird (Schritt 54), bevor es zu Beginn der Schleife zurückkehrt. Der Wert von K_per kann zum Beispiel auf verschiedenen Parametern basieren, wie Fahrzeuggewicht, Scherverhältnis zwischen der Motorausgabe und der Getriebeausgabe, Reifengrößen usw. Dieser Wert kann in eine Steuerung wie die VSC 18 vorprogrammiert sein und in einigen Ausführungsformen einen Wert von etwa 0,4 annehmen.
Wie in Gleichung 1 gut zu sehen ist, verhält sich der Zeitraum umgekehrt zu der derzeitigen Temperatur der Komponente (T₀) der Elektromaschinenanordnung bei Gewichtung und verhält sich ferner umgekehrt zu der Rate des Temperaturanstiegs der Komponente (ΔT). Während jeder Durchlauf der antriebsbasierten Minderungsstrategie 48 stattfindet, ist es wahrscheinlich, dass die Zeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Umsetzungen – d.h. dem derzeitigen Zeitraum – geringer als die Zeit zwischen zwei vorherigen aufeinanderfolgenden Umsetzungen – d. h. dem vorherigen Zeitraum – ist. Daher ist es offensichtlich, dass, wie hierin verwendet, der Ausdruck "vorbestimmte Zeit" keinen statischen oder konstanten Wert impliziert, sondern vielmehr einen Wert, der iterativ auf laufender Basis berechnet wird – obwohl es möglich ist, dass während dieser Durchläufe der Wert der Berechnung einer "vorbestimmten Zeit" der gleiche wie der zuvor berechnete Wert sein kann. Dies ist in dem Schaubild 56 in 3 dargestellt. Das Schaubild 56 zeigt eine konstante Fahreranforderung, die von der gestrichelten Linie 58 dargestellt ist, was eine konstante Gaspedalposition anzeigt. Wie oben beschrieben, beträgt die Fahrzeuggeschwindigkeit im Wesentlichen null, auch wenn die Drehmomentausgabe des Elektromotors positiv ist. Daher wäre auch ohne die Umsetzung der Wärmeminderungsstrategie der Drehmomentbefehl, der von der durchgezogenen Linie 60 in 3 angezeigt wird, ebenfalls konstant. Dies ist jedoch nicht der Fall und die Drehmomentlinie 60 zeigt drei getrennte Drehmomentverringerungen 62, 64, 66.
Bei Anwenden des Verfahrens aus dem Flussdiagramm 40 aus 2 zusammen mit der Formel aus Gleichung 1 ergibt das Schaubild 56 folgendes Ergebnis. Die Drehmomentverringerung 62 zeigt eine erste Umsetzung der antriebsbasierten Minderungsstrategie 48 an. Die bei Schritt 54 vorbestimmte Zeit ist grafisch in 3 als Zeitraum 1 dargestellt. Unter der Voraussetzung, dass das Fahrzeug an der Neigung weiterhin stationär gehalten wird, wird die antriebsbasierte Minderungsstrategie ein zweites Mal umgesetzt. Dieses Mal sind jedoch einer oder mehrere Parameter aus der Gleichung 1 anders, zum Beispiel die derzeitige Temperatur des Elektromotors oder einer anderen Komponente der Elektromaschinenanordnung, oder die Rate des Temperaturanstiegs in dem Elektromotor oder einer anderen Komponente oder beider ist höher. Daher wird die vorbestimmte Zeit von Schritt 54 aus 2 so berechnet (Gleichung 1), dass diese weniger als während des ersten Durchlaufs beträgt – d. h. Zeitraum 2 ist kürzer als Zeitraum 1. Dies ist grafisch in 3 dargestellt. Auf andere Weise ausgedrückt beträgt die Zeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Umsetzungen der Wärmeminderungsstrategie – die von den Drehmomentverringerungen 64, 66 angezeigt wird – weniger als die Zeit zwischen zwei vorherigen aufeinanderfolgenden Umsetzungen der Wärmeminderungsstrategie – die von den Drehmomentverringerungen 62, 64 angezeigt wird. Wie hierein verwendet, bezeichnet der Ausdruck "aufeinanderfolgende Umsetzungen" Umsetzungen der Strategie innerhalb einer iterativen Schleife aus Flussdiagramm 40 von 2. Das heißt, dass, sobald die Eingangsbedingungen nicht mehr erfüllt sind und die Wärmeminderungsstrategie nicht mehr umgesetzt wird, ein neuer Eingang in die Minderungsstrategie nicht mehr als "aufeinanderfolgend" auf die vorherige Umsetzung angesehen wird.
Wie in dem Schaubild 56 in 3 dargestellt, wird die Befehlslinie 60 über die Drehmomentverringerung 66 hinausgehend angezeigt. Es wird berücksichtigt, dass Ausführungsformen der frequenzbasierten Wärmeminderungsstrategie der vorliegenden Erfindung – z. B. der antriebsbasierten Minderungsstrategie 48 aus 2 – mehrere Durchläufe anhält, bevor der Motor zu heiß wird und es notwendig ist, diesen vollständig abzuschalten. Während dieser Zeit nimmt die Frequenz der Umsetzung zu, was bedeutet, dass die Zeiträume kürzer werden. Auf diese Weise kann der Fahrer eine gewünschte Position länger als gewünscht im Vergleich zu Steuersystemen aufrechterhalten, die keine zunehmenden Drehmomentverringerungen bereitstellen, sondern einfach warten, bis der Elektromotor eine maximale Temperatur vor Abschaltung erreicht hat. Selbstverständlich ist es möglich, dass das Fahrzeug auf einer Neigung so lange stationär gehalten werden kann, dass eine derzeitige Temperatur mindestens eines Abschnitts der Elektromaschinenanordnung, zum Beispiel des Elektromotors, eine maximal zulässige Temperatur erreichen könnte, auch wenn die oben beschriebene Wärmeminderungsstrategie wiederholt umgesetzt wird. Mit Bezug auf die Gleichung 1 könnte dies auftreten, wenn T₀ = T_max ist. Wenn dies auftritt, kann eine abschließende Minderungsstrategie umgesetzt werden, wodurch die Drehmomentausgabe des Elektromotors auf null angewiesen wird.
Wenngleich vorstehend Ausführungsbeispiele beschrieben wurden, sollen diese Ausführungsformen nicht alle möglichen Formen der Erfindung beschreiben. Vielmehr sind die Begriffe, die in der Spezifikation verwendet werden, beschreibende und nicht einschränkende Begriffe, wobei es sich versteht, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Geist und Schutzbereich der Erfindung abzuweichen. Außerdem können die Merkmale verschiedener implementierender Ausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden.

Claims

Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs mit einer Elektromaschinenanordnung mit einer Elektromaschine, die zum Antreiben des Fahrzeugs betrieben werden kann, umfassend: Steuern einer Zeit zwischen Umsetzungen einer Wärmeminderungsstrategie für die Elektromaschinenanordnung, sodass sich eine Zeit zwischen aufeinanderfolgenden Umsetzungen der Wärmeminderungsstrategie umgekehrt zu einer Temperatur mindestens eines Abschnitts der Elektromaschinenanordnung verhält.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei sich die Zeit zwischen aufeinanderfolgenden Umsetzungen der Wärmeminderungsstrategie ferner umgekehrt zu einer Rate des Temperaturanstiegs mindestens eines Abschnitts der Elektromaschinenanordnung verhält.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Wärmeminderungsstrategie umgesetzt wird, wenn ein Satz von Bedingungen erfüllt wird, einschließlich der Folgenden: das Fahrzeug ist auf einer geneigten Oberfläche angeordnet und der Bediener des Fahrzeugs verwendet ein Gaspedal ausschließlich, um das Fahrzeug an einer im Wesentlichen konstanten Position zu halten.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Wärmeminderungsstrategie Folgendes beinhaltet: Reduzieren des von der Elektromaschine erzeugten Drehmoments und dadurch Erleichtern einer Umkehrbewegung des Fahrzeugs und einer relativen Drehbewegung zwischen einem Rotor und Wicklungen in der Elektromaschine, und Erhöhen des von der Elektromaschine erzeugten Drehmoments, wenn die relative Drehbewegung zwischen dem Rotor und den Wicklungen eine vorbestimmte Menge erreicht hat.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend das Umsetzen einer anfänglichen Minderungsstrategie vor dem Umsetzen der Wärmeminderungsstrategie, wobei die anfängliche Minderungsstrategie das Erhöhen eines Kühlmitteldurchsatzes beinhaltet, der im Zusammenhang mit der Elektromaschinenanordnung steht.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend das Umsetzen einer abschließenden Minderungsstrategie, wenn eine derzeitige Temperatur mindestens eines Abschnitts der Elektromaschinenanordnung eine maximal zulässige Temperatur der Elektromaschine erreicht, wobei die abschließende Minderungsstrategie das Anweisen des von der Elektromaschine erzeugten Drehmoments auf null beinhaltet.
Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs mit einer Elektromaschinenanordnung mit einer Elektromaschine, die zum Antreiben des Fahrzeugs betrieben werden kann, umfassend: Steuern einer Zeit zwischen Umsetzungen einer Wärmeminderungsstrategie für die Elektromaschinenanordnung, sodass eine Zeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Umsetzungen der Wärmeminderungsstrategie geringer als eine Zeit zwischen zwei vorherigen aufeinanderfolgenden Umsetzungen der Wärmeminderungsstrategie ist.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Wärmeminderungsstrategie umgesetzt wird, wenn ein Satz von Bedingungen erfüllt wird, einschließlich der Folgenden: ein Bremspedal des Fahrzeugs wird gelöst, wobei die Elektromaschine ein Drehmoment ungleich null erzeugt, und eine Fahrzeuggeschwindigkeit beträgt im Wesentlichen null.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Wärmeminderungsstrategie Folgendes beinhaltet: Reduzieren des von der Elektromaschine erzeugten Drehmoments und dadurch Erleichtern einer Umkehrbewegung des Fahrzeugs und einer relativen Drehbewegung zwischen einem Rotor und Wicklungen in der Elektromaschine, und Erhöhen des von der Elektromaschine erzeugten Drehmoments, wenn die relative Drehbewegung zwischen dem Rotor und den Wicklungen eine vorbestimmte Menge erreicht hat.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei eine Zeit zwischen aufeinanderfolgenden Umsetzungen der Wärmeminderungsstrategie einen Zeitraum definiert und der Zeitraum auf mindestens einer derzeitigen Temperatur mindestens eines Abschnitts der Elektromaschinenanordnung und einer maximal zulässigen Temperatur des mindestens einen Abschnitts der Elektromaschinenanordnung basiert.