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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Maschine, insbesondere Antriebsmaschine eines Kraftfahrzeugs, wobei die elektrische Maschine angesteuert wird, um ein Wunschdrehmoment zu erzeugen, wobei das Wunschdrehmoment in Abhängigkeit von einer Ist-Drehzahl der elektrischen Maschine zur Dämpfung von Schwankungen der Drehzahl der elektrischen Maschine beeinflusst wird.
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Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Betreiben einer elektrischen Maschine, eine Antriebsmaschine, sowie ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen Antriebsmaschine.
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Stand der Technik
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Verfahren, Vorrichtungen, Antriebsmaschinen und Kraftfahrzeuge der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bekannt. Immer häufiger werden in heutigen Kraftfahrzeugen elektrische Maschinen als Antriebsmaschinen eingesetzt, die sowohl ein positives als auch ein negatives Drehmoment erzeugen können, um das Kraftfahrzeug anzutreiben oder den Antrieb des Kraftfahrzeugs zu unterstützen. Insbesondere dann, wenn die elektrische Maschine als einzige Antriebsmaschine vorgesehen ist, kommt dem Drehzahlverhalten der elektrischen Maschine eine besondere Bedeutung zu. Damit der Fahrbetrieb für Insassen eines derartigen Kraftfahrzeugs komfortabel und nachvollziehbar erfolgt, ist es bekannt, Schwankungen der Drehzahl der elektrischen Maschine zu dämpfen, da sie ansonsten zu Beschleunigungsschwankungen führen würden. Dabei ist es bekannt, die Drehzahl einfach oder mehrfach zu filtern, den Filterausgang zu verstärken und als Dämpfungsmoment von dem Drehmoment abzuziehen. Dabei ergibt sich der Nachteil, dass aufgrund eines dabei verwendeten Speicherelements eines Integrators, beispielsweise eines DT2-Glieds, bei einem abrupten Stopp der elektrischen Maschine sich das Speicherelement entlädt und dadurch ein unerwünschtes Drehmoment der elektrischen Maschine erzeugen kann.
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Offenbarung der Erfindung
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Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass eine unerwünschte Energieentladung bei einem abrupten Stopp der elektrischen Maschine sicher verhindert und gleichzeitig eine vorteilhafte Dämpfung von Drehzahlschwankungen gewährleistet wird. Erfindungsgemäß ist hierzu vorgesehen, dass das Wunschdrehmoment zur Dämpfung der Drehzahl nur in Abhängigkeit von einem schwingenden Anteil der Ist-Drehzahl beeinflusst wird. Es ist also vorgesehen, dass nur ein schwingender Anteil der Ist-Drehzahl für die Dämpfung berücksichtigt wird. Damit ist gewährleistet, dass bei einem abrupten Stopp der elektrischen Maschine das Be- und Entladen des Speicherelements, insbesondere eines Integrators, nur von dem schwingenden Anteil der Drehzahl abhängt, sodass auch bei einem abrupten Stopp aus einem Bereich hoher Drehzahlen das unerwünschte Verhalten, insbesondere das unerwünschte Erzeugen eines Drehmoments verhindert, zumindest aber deutlich verringert wird.
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Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass ein schwingender Ist-Anteil der Ist-Drehzahl ermittelt und der schwingende Anteil zum Zeitpunkt der Beeinflussung des Wunschdrehmoments vorherbestimmt wird. Damit wird in Abhängigkeit von dem schwingenden Ist-Anteil der schwingende Anteil vorherbestimmt, sodass dann, wenn das Wunschdrehmoment beeinflusst wird, dies in Abhängigkeit von dem vorherbestimmten schwingenden Anteil erfolgt, sodass eine besonders genaue und vorteilhafte Dämpfung der Drehzahl der elektrischen Maschine durchgeführt wird.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist außerdem vorgesehen, dass der schwingende Anteil mit einem vorgebbaren Offset korrigiert wird. Durch den Offset wird insbesondere die Prädiktion beziehungsweise Vorherbestimmung des schwingenden Anteils durchgeführt. Bei dem Offset handelt es sich insoweit gemäß einer ersten Ausführungsform um einen zeitlichen Offset, der insbesondere die Zeit berücksichtigt, die zur Auswertung und Ermittlung des schwingenden Anteils sowie zur Beeinflussung des Wunschdrehmomentes notwendig ist.
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Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass der schwingende, insbesondere korrigierte Anteil integral gefiltert wird. Weil das Wunschdrehmoment nur in Abhängigkeit von dem schwingenden Anteil beeinflusst werden soll, wird entsprechend auch nur der schwingende insbesondere korrigierte Anteil der Ist-Drehzahl integral gefiltert, um das von dem Wunschdrehmoment abzuziehende oder aufzuschlagende Dämpfungsmoment zu bestimmen.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 5 zeichnet sich dadurch aus, dass das Steuergerät speziell dafür ausgebildet ist, das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen. Es ergeben sich hierdurch die bereits genannten Vorteile für den Betrieb der elektrischen Maschine.
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Die Antriebsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 6 zeichnet sich durch die erfindungsgemäße Vorrichtung aus. Hierdurch ergeben sich die bereits genannten Vorteile.
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Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 7 zeichnet sich durch die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung aus, wodurch sich für den Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs die zuvor bereits genannten Vorteile ergeben.
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Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus dem zuvor Beschriebenen sowie aus den Ansprüchen.
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Im Folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Dazu zeigen
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1 ein erstes Diagramm, das eine Drehzahl-Dämpfung aus dem Stand der Technik zeigt,
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2 ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines vorteilhaften Verfahrens und
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3 ein Diagramm, dass das Ergebnis des vorteilhaften Verfahrens zeigt.
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1 zeigt in einem Diagramm über die Zeit t aufgetragen die Drehzahl n einer elektrischen Maschine, das von der elektrischen Maschine bereitgestellte Antriebsdrehmoment Md sowie die Raddrehzahl nR, die an zumindest einem von der elektrischen Maschine angetriebenen Rad eines die elektrische Maschine als Antriebsmaschine aufweisenden Kraftfahrzeugs anliegt.
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Dabei ist vorgesehen, dass die Drehzahl der elektrischen Maschine gedämpft wird, um ein komfortables Fahrverhalten des Kraftfahrzeugs zu gewährleisten. Dazu ist beispielsweise vorgesehen, die Ist-Drehzahl n zu filtern und daraus ein Dämpfungsmoment abzuleiten, das von einem Wunschdrehmoment abgezogen oder auf dieses aufgeschlagen wird, um Drehzahlschwankungen zu dämpfen.
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Mit Bezug auf 2 soll ein vorteilhaftes Verfahren vorgestellt werden, mittels dessen eine besonders vorteilhafte Dämpfung der Drehzahl der elektrischen Maschine und damit ein besonders komfortabler und sicherer Betrieb gewährleistet wird. Hierzu zeigt 2 ein Flussdiagramm, das ausgehend von der Ist-Drehzahl n der elektrischen Maschine das Dämpfungsmoment M erzeugt, durch welches das Wunschdrehmoment variiert beziehungsweise beeinflusst wird, indem es zu dem Wunschdrehmoment hinzuaddiert oder von diesem subtrahiert wird.
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Das vorteilhafte Verfahren sieht vor, dass nur der schwingende Anteil der Ist-Drehzahl n integral gefiltert wird. Dadurch ergibt sich, dass bei einem abrupten Stopp der elektrischen Maschine, insbesondere bei einer Vollbremsung, ein Überschwinger in Form eines sich unerwünscht entladenden und ein Antriebsdrehmoment erzeugenden elektrischen Speichers verhindert oder zumindest im Vergleich zu bekannten Dämpfungsverfahren deutlich verringert wird. Das vorteilhafte Verfahren ist in mehrere Abschnitte I, II und III gliederbar.
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In dem ersten Abschnitt I wird ein schwingender Anteil der Drehzahl der elektrischen Maschine vorherbestimmt. Dazu wird in Abhängigkeit von der Ist-Drehzahl n zunächst eine Zeitverzögerung TD(time Delay) modelliert. Anschließend wird die zeitverzögerte Drehzahl einem DT2-Filter zugeführt. Anschließend wird eine Korrektur der Zeitverzögerung TDC (Time Delay Correction) durchgeführt. Das Ergebnis wird mit dem zeitverzögerten Signal der Drehzahl addiert oder verglichen. Weiterhin wird die zeitverzögerte Drehzahl von der Ist-Drehzahl n subtrahiert und anschließend das Ergebnis in dem Abschnitt II durch einen Offsetwert OC korrigiert (Offset Correction).
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Aus den beiden korrigierten Signalen wird in Abschnitt III ein Summensignal gebildet und von dem Signal der Ist-Drehzahl n abgezogen und einem DT1-Filter zugeführt, der wiederum das Dämpfungsmoment M erzeugt. Der Integrator des DT1-Glieds DT1 erfasst/enthält nur den Schwingungsanteil der Ist-Drehzahl n und dient nur zum Erhalten der Mittelwertfreiheit.
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Aus der Vorherbestimmung des schwingenden Anteils der Drehzahl ergibt sich ein Drehzahl- und Drehmomentverhalten, wie es in 3 gezeigt ist. Insbesondere am Ende der Kurven wird der Unterschied zu dem in 1 gezeigten Verfahren ersichtlich, wodurch trotz eines abrupten Stopps der elektrischen Maschine kein unerwünschtes Drehmoment aufgrund einer elektrischen Entladung eines elektrischen Speichers der Ansteuervorrichtung erzeugt wird.
