DE102016125161A1 - Adaptive derating - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung eines Elektromotors (12), insbesondere als Antriebsmotor eines Fahrzeugs (10), wobei der Elektromotor (12) in einem Motorbetrieb, in dem er das Fahrzeug (10) antreibt, und einem Generatorbetrieb, in dem er kinetische Energie des Fahrzeugs (10) in elektrische Energie umwandelt, betreibbar ist, umfassend die Schritte Bereitstellen einer Kennlinie eines Anpassungsfaktors (f_d_mot) für den Motorbetrieb, Bereitstellen einer Kennlinie eines Anpassungsfaktors (f_d_gen) für den Generatorbetrieb, Ermitteln einer Temperatur (T_wk) des Elektromotors (12), Ermitteln eines aktuellen Anpassungsfaktors (f_d_mot, f_d_gen) basierend auf der bestimmten Temperatur (T_wk) des Elektromotors (12), und Bestimmen eines freigegebenen Drehmoments (M_em_mot, M_em_gen) mit dem aktuellen Anpassungsfaktor (f_d_mot, f_d_gen) und unter Berücksichtigung einer Dämpfung. Außerdem betrifft die Erfindung eine Steuerungseinheit (16), um den Elektromotor (12) gemäß dem obigen Verfahren anzusteuern und Fahrzeug (10) mit einer solchen Steuerungseinheit (16).The invention relates to a method for controlling an electric motor (12), in particular as a drive motor of a vehicle (10), wherein the electric motor (12) in a motor operation, in which he drives the vehicle (10), and a generator operation, in which he kinetic Energy of the vehicle (10) converts into electrical energy, is operable, comprising the steps of providing a characteristic of an adaptation factor (f_d_mot) for the engine operation, providing a characteristic of an adaptation factor (f_d_gen) for the generator operation, determining a temperature (T_wk) of the electric motor ( 12), determining a current adjustment factor (f_d_mot, f_d_gen) based on the determined temperature (T_wk) of the electric motor (12), and determining a released torque (M_em_mot, M_em_gen) with the current adjustment factor (f_d_mot, f_d_gen) and taking into account attenuation , In addition, the invention relates to a control unit (16) to control the electric motor (12) according to the above method and vehicle (10) with such a control unit (16).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung eines Elektromotors angegeben, insbesondere als Antriebsmotor eines Fahrzeugs, wobei der Elektromotor in einem Motorbetrieb, in dem er das Fahrzeug antreibt, und einem Generatorbetrieb, in dem er kinetische Energie des Fahrzeugs in elektrische Energie umwandelt, betreibbar ist.The present invention relates to a method for controlling an electric motor specified, in particular as a drive motor of a vehicle, wherein the electric motor in an engine operation in which it drives the vehicle, and a generator operation, in which it converts kinetic energy of the vehicle into electrical energy, operable ,
Zusätzlich betrifft die Erfindung eine Steuerungseinheit zur Ansteuerung eines Elektromotors, insbesondere als Antriebsmotor eines Fahrzeugs, wobei der Elektromotor in einem Motorbetrieb, in dem er das Fahrzeug antreibt, und einem Generatorbetrieb, in dem er kinetische Energie des Fahrzeugs in elektrische Energie umwandelt, betreibbar ist, wobei die Steuerungseinheit ausgeführt ist, den Elektromotor nach dem obigen Verfahren zur Ansteuerung eines Elektromotors anzusteuern.In addition, the invention relates to a control unit for controlling an electric motor, in particular as a drive motor of a vehicle, wherein the electric motor in an engine operation in which it drives the vehicle, and a generator operation, in which it converts kinetic energy of the vehicle into electrical energy, operable, wherein the control unit is designed to control the electric motor according to the above method for driving an electric motor.
Weiterhin betrifft die Erfindung auch ein Fahrzeug mit einem Elektromotor als Antriebsmotor, wobei der Elektromotor in einem Motorbetrieb, in dem er das Fahrzeug antreibt, und einem Generatorbetrieb, in dem er kinetische Energie des Fahrzeugs in elektrische Energie umwandelt, betreibbar ist, und einer oben angegebenen Steuerungseinheit zur Ansteuerung des Elektromotors.Furthermore, the invention also relates to a vehicle with an electric motor as a drive motor, wherein the electric motor in an engine operation in which it drives the vehicle, and a generator operation, in which it converts kinetic energy of the vehicle into electrical energy, operable, and one stated above Control unit for controlling the electric motor.
Elektromotoren in elektrisch angetriebenen Fahrzeugen, mitunter auch als elektrische Maschinen bezeichnet, geraten bei hohen, andauernden Belastungen an ihre thermischen Belastungsgrenzen. Dies ist beispielsweise bei Fahrzeugen für den Motorsport im Rundstreckenbetrieb der Fall, da hier üblicherweise die maximale Leistung mit nur kurzen Unterbrechungen abgerufen wird. Der Elektromotor kann dabei als einzelner, zentraler Elektromotor ausgeführt und in dem Fahrzeug angeordnet sein, um beispielsweise eine Achse oder zwei Achsen des Fahrzeugs anzutreiben.Electric motors in electrically driven vehicles, sometimes referred to as electrical machines, get at their high thermal load limits at high, sustained loads. This is the case, for example, in vehicles for motorsport in circuit operation, since here usually the maximum power is called up with only brief interruptions. The electric motor can be designed as a single, central electric motor and arranged in the vehicle to drive, for example, an axis or two axes of the vehicle.
Für den Elektromotor ist dabei zwischen einem Motorbetrieb und eine Generatorbetrieb zu unterscheiden. Im Motorbetrieb wird dem Elektromotor aus einem elektrischen Energiespeicher des Fahrzeugs gespeicherte Energie zugeführt, so dass er das Fahrzeug antreiben kann, während im Generatorbetrieb kinetische Energie des Fahrzeugs im Elektromotor in elektrische Energie umgewandelt und in dem elektrischen Energiespeicher gespeichert wird. Im Generatorbetrieb wird das Fahrzeug von dem Elektromotor somit abgebremst, da das Fahrzeug kinetische Energie verliert.For the electric motor is to distinguish between a motor operation and a generator operation. During engine operation, the electric motor is supplied with energy stored in an electrical energy store of the vehicle so that it can drive the vehicle, while in generator operation kinetic energy of the vehicle in the electric motor is converted into electrical energy and stored in the electrical energy store. In generator mode, the vehicle is thus decelerated by the electric motor, since the vehicle loses kinetic energy.
Um eine Beschädigung der Komponenten der elektrischen Maschine zu verhindern, ist es erforderlich, die Temperatur des Elektromotors zu begrenzen. Dazu wird die freigegebene Leistung des Elektromotors oberhalb einer Schwelltemperatur zunehmend reduziert. Ab einer Grenztemperatur wird dann kein Drehmoment mehr freigegeben. Diese Reduktion der bereitgestellten Leistung wird allgemein als „Derating“ bezeichnet.In order to prevent damage to the components of the electric machine, it is necessary to limit the temperature of the electric motor. For this purpose, the released power of the electric motor is increasingly reduced above a threshold temperature. From a limit temperature then no more torque is released. This reduction in provided power is commonly referred to as derating.
Derating ist prinzipiell für einen Motorbetrieb wie auch für einen Generatorbetrieb des Elektromotors bekannt. Entsprechend kann mit aktiviertem Derating im Motorbetrieb weniger elektrische Energie zum Antrieb des Fahrzeugs verwendet werden, und im Generatorbetrieb kann weniger kinetische Energie in elektrische Energie umgewandelt werden.Derating is known in principle for a motor operation as well as for a generator operation of the electric motor. Accordingly, with derating enabled in engine operation, less electrical energy can be used to drive the vehicle, and in generator mode, less kinetic energy can be converted to electrical energy.
In einem Fahrzeug ist neben der Performance auch die Fahrbarkeit entscheidend. Unter der Fahrbarkeit wird in diesem Fall verstanden, dass sich ein Fahrer auf eine Reaktion des Fahrzeugs verlassen kann. Bei herkömmlichen Derating-Methoden wird ab einer Schwelltemperatur T_der das freigegebene Drehmoment reduziert, wie beispielsweise in der
Die Temperaturen der elektrischen Maschine können sich dabei sehr dynamisch verändern, so dass das freigegebene Drehmoment Schwankungen unterliegen kann, wie beispielhaft in
Zwar ist es prinzipiell durchaus bekannt, dem Fahrer durch Anzeigekonzepte anzuzeigen, wie viel Leistung aktuell zur Verfügung steht. Beispielsweise im Rundstreckenbetrieb kann dem Fahrer aber auch mit einem Anzeigekonzept nicht zugemutet werden, dass ihm beispielsweise nach jeder Kurve ein anderes Drehmoment, und damit einhergehend eine andere Beschleunigung, zur Verfügung steht. Dies kann die Fahrstabilität beeinträchtigen und die Fahrsicherheit verringern.Although it is in principle well known to display to the driver by display concepts, how much power is currently available. For example, in the circuit operation, the driver can also not be expected with a display concept that, for example, after each curve, another torque, and concomitantly another acceleration, is available. This can affect the driving stability and reduce the driving safety.
In diesem Zusammenhang ist aus der
Auch ist aus der
Weiterhin ist aus der
Ausgehend von dem oben genannten Stand der Technik liegt der Erfindung somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Ansteuerung eines Elektromotors der oben genannten Art, eine Steuerungseinheit zur Ansteuerung eines Elektromotors nach dem obigen Verfahren sowie ein Fahrzeug mit einem Elektromotor als Antriebsmotor und einer oben angegebenen Steuerungseinheit anzugeben, die eine einfache, zuverlässige Ansteuerung des Elektromotors bereitstellen und das Fahren des Fahrzeugs mit hoher Performance und großer Sicherheit ermöglichen.Based on the above-mentioned prior art, the invention is thus the object of a method for driving an electric motor of the type mentioned above, a control unit for controlling an electric motor according to the above method and a vehicle with an electric motor as the drive motor and a control unit specified above to provide a simple, reliable control of the electric motor and allow the driving of the vehicle with high performance and high security.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.The object is achieved by the features of the independent claims. Advantageous embodiments of the invention are specified in the subclaims.
Erfindungsgemäß ist somit ein Verfahren zur Ansteuerung eines Elektromotors angegeben, insbesondere als Antriebsmotor eines Fahrzeugs, wobei der Elektromotor in einem Motorbetrieb, in dem er das Fahrzeug antreibt, und einem Generatorbetrieb, in dem er kinetische Energie des Fahrzeugs in elektrische Energie umwandelt, betreibbar ist, umfassend die Schritte Bereitstellen einer Kennlinie eines Anpassungsfaktors für den Motorbetrieb, Bereitstellen einer Kennlinie eines Anpassungsfaktors für den Generatorbetrieb, Ermitteln einer Temperatur des Elektromotors, Ermitteln eines aktuellen Anpassungsfaktors basierend auf der bestimmten Temperatur des Elektromotors, und Bestimmen eines freigegebenen Drehmoments mit dem aktuellen Anpassungsfaktor und unter Berücksichtigung einer Dämpfung.According to the invention, therefore, a method for controlling an electric motor is specified, in particular as a drive motor of a vehicle, wherein the electric motor is operable in an engine operation in which it drives the vehicle, and a generator operation in which it converts kinetic energy of the vehicle into electrical energy, comprising the steps of providing a characteristic of an adaptation factor for the engine operation, providing a characteristic of an adjustment factor for the generator operation, determining a temperature of the electric motor, determining a current adjustment factor based on the determined temperature of the electric motor, and determining a released torque with the current adjustment factor and below Consideration of damping.
Erfindungsgemäß ist weiterhin eine Steuerungseinheit zur Ansteuerung eines Elektromotors angegeben, insbesondere als Antriebsmotor eines Fahrzeugs, wobei der Elektromotor in einem Motorbetrieb, in dem er das Fahrzeug antreibt, und einem Generatorbetrieb, in dem er kinetische Energie des Fahrzeugs in elektrische Energie umwandelt, betreibbar ist, wobei die Steuerungseinheit ausgeführt ist, den Elektromotor gemäß dem obigen Verfahren zur Ansteuerung eines Elektromotors anzusteuern.According to the invention, a control unit for controlling an electric motor is further specified, in particular as a drive motor of a vehicle, wherein the electric motor is operable in an engine operation in which it drives the vehicle, and a generator operation in which it converts kinetic energy of the vehicle into electrical energy, wherein the control unit is adapted to drive the electric motor according to the above method for driving an electric motor.
Erfindungsgemäß ist auch ein Fahrzeug mit einem Elektromotor als Antriebsmotor angegeben, wobei der Elektromotor in einem Motorbetrieb, in dem er das Fahrzeug antreibt, und einem Generatorbetrieb, in dem er kinetische Energie des Fahrzeugs in elektrische Energie umwandelt, betreibbar ist, und einer oben angegebenen Steuerungseinheit zur Ansteuerung des Elektromotors.According to the invention, a vehicle is also provided with an electric motor as the drive motor, wherein the electric motor is operable in an engine operation in which it drives the vehicle and a generator operation in which it converts kinetic energy of the vehicle into electrical energy, and a control unit specified above for controlling the electric motor.
Grundidee der vorliegenden Erfindung ist es also, abhängig von der Temperatur des Elektromotors zunächst aus zwei Kennlinien für den Motorbetrieb bzw. den Generatorbetrieb einen aktuellen Anpassungsfaktor als Zwischengröße zu bestimmen, um daraus mit der Dämpfung das freigegebene Drehmoment zu bestimmen. Dabei wird der Anpassungsfaktor im Motorbetrieb und im Generatorbetrieb unterschiedlich bestimmt, indem sich die motorische und die generatorische Derating-Kennlinie unterscheiden. Damit können Schwankungen des freigegebenen Drehmoments vermieden werden, so dass ein Fahrer auf ein gleichmäßig freigegebenes Drehmoment zurückgreifen kann. Ein unvorhergesehenes Verhalten des Fahrzeugs kann dadurch vermieden und die Fahrsicherheit verbessert werden. Durch ein gleichmäßiges bereitgestelltes Drehmoment wird somit eine gute Performance erreicht und auch eine gute Fahrbarkeit des Fahrzeugs gewährleistet. Fahrbarkeit bedeutet dabei, dass sich ein Fahrer auf eine Reaktion des Fahrzeugs verlassen kann.The basic idea of the present invention is therefore to determine, depending on the temperature of the electric motor, first of all two characteristic curves for engine operation or generator operation, a current adaptation factor as an intermediate variable in order to determine the released torque with the damping. In this case, the adjustment factor is determined differently in motor operation and in generator operation, in that the motor and the generator derating characteristic differ. This allows fluctuations of the released torque can be avoided, so that a driver can rely on a uniformly released torque. An unforeseen behavior of the vehicle can be avoided and the driving safety can be improved. By a uniform torque provided thus a good performance is achieved and also ensures good driveability of the vehicle. Driveability means that a driver can rely on a reaction of the vehicle.
In Abhängigkeit der Motortemperatur des Elektromotors, auch elektrische Maschine genannt, werden die Anpassungsfaktoren aus der jeweiligen Kennlinie ausgelesen. Depending on the engine temperature of the electric motor, also called electrical machine, the adjustment factors are read from the respective characteristic curve.
Die Motortemperatur kann dabei beispielsweise eine Temperatur des Wickelkopfes oder des Rotors sein. Prinzipiell können dabei unterschiedliche Anpassungsfaktor-Kennlinien bereitgestellt werden abhängig von dem Ort der als Motortemperatur bestimmten Temperatur.The engine temperature may be, for example, a temperature of the winding head or the rotor. In principle, different adjustment factor characteristics can be provided depending on the location of the temperature determined as the engine temperature.
Prinzipiell kann das Fahrzeug auch eine Mehrzahl Elektromotoren aufweisen, die gemeinsam wie oben beschrieben angesteuert werden. Beispielsweise kann das Fahrzeug einen separaten Elektromotor für den Antrieb jedes Rades aufweisen. Um ein gleichmäßiges Fahrverhalten sicherzustellen, können dann die Elektromotoren zum Antrieb einer Achse oder des gesamten Fahrzeugs jeweils mit dem gleichen Derating angesteuert werden. Dabei kann das Derating basierend auf einzelnen Temperaturen der Elektromotoren oder einer ausgewählten oder einer gemittelten Temperatur durchgeführt werden.In principle, the vehicle may also have a plurality of electric motors, which are jointly controlled as described above. For example, the vehicle may have a separate electric motor for driving each wheel. In order to ensure a uniform driving behavior, then the electric motors for driving an axle or the entire vehicle can be controlled in each case with the same derating. In this case, the derating can be carried out based on individual temperatures of the electric motors or a selected or an averaged temperature.
Im Motorbetrieb wird in einem elektrischen Energiespeicher des Fahrzeugs gespeicherte Energie dem Elektromotor zugeführt, so dass dieser das Fahrzeug antreiben kann, während im Generatorbetrieb kinetische Energie des Fahrzeugs im Elektromotor in elektrische Energie umgewandelt wird zur Speicherung in dem elektrischen Energiespeicher. Im Generatorbetrieb wird das Fahrzeug von dem Elektromotor somit abgebremst, da das Fahrzeug kinetische Energie verliert. Im Motorbetrieb treibt der Elektromotor das Fahrzeug an.During engine operation, energy stored in an electrical energy store of the vehicle is supplied to the electric motor so that it can drive the vehicle, while in generator operation kinetic energy of the vehicle in the electric motor is converted into electrical energy for storage in the electrical energy store. In generator mode, the vehicle is thus decelerated by the electric motor, since the vehicle loses kinetic energy. During engine operation, the electric motor drives the vehicle.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfassen die Schritte des Bereitstellens einer Kennlinie eines Anpassungsfaktors für den Motorbetrieb und für den Generatorbetrieb das Bereitstellen einer Kennlinie des Anpassungsfaktors jeweils mit einer Schwelltemperatur für die Temperatur des Elektromotors, wobei der Anpassungsfaktor oberhalb der Schwelltemperatur betragsmäßig abnimmt, und wobei die Schwelltemperatur für den Motorbetrieb höher ist als die Schwelltemperatur für den Generatorbetrieb. Dadurch setzt das generatorische Derating bei einer steigenden Motortemperatur zuerst ein, d.h. bei niedrigeren Temperaturen als das motorische Derating. Entsprechend wird die Erwärmung des Elektromotors zunächst nur im Generatorbetrieb durch das Derating reduziert, indem die Rekuperation reduziert oder ausgesetzt wird, während weiterhin die maximale positive Beschleunigung bereitgestellt wird. Entsprechend kann ein Fahrer noch ein maximales Drehmoment im Motorbetrieb abrufen, während der Generatorbetrieb bereits mit einem reduzierten freigegebenen Drehmoment erfolgt.In an advantageous embodiment of the invention, the steps of providing a characteristic curve of an adaptation factor for engine operation and for generator operation comprise providing a characteristic of the adaptation factor each with a threshold temperature for the temperature of the electric motor, wherein the adjustment factor decreases in magnitude above the threshold temperature, and wherein the threshold temperature for engine operation is higher than the threshold temperature for generator operation. As a result, generator derating begins first as the motor temperature rises, i. at lower temperatures than the motor derating. Accordingly, the heating of the electric motor is initially reduced only in the generator mode by the derating, by the recuperation is reduced or suspended, while still providing the maximum positive acceleration. Accordingly, a driver can still retrieve a maximum torque during engine operation, while the generator operation already takes place with a reduced released torque.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Schritt des Ermittelns einer Temperatur des Elektromotors das Messen einer Temperatur des Elektromotors. Die Temperatur des Elektromotors kann prinzipiell an verschiedenen Stellen gemessen werden, beispielsweise als Temperatur des Wickelkopfes oder des Rotors. Abhängig von dem genauen Ort der Messung sind evtl. unterschiedliche Derating-Kennlinien anzuwenden. Prinzipiell können aber auch mehrere Temperaturen gemessen werden, und die Motortemperatur als Mittelwert der verschiedenen Messungen bereitgestellt werden, ggf. mit einer Gewichtung der einzelnen Messungen.In an advantageous embodiment of the invention, the step of determining a temperature of the electric motor comprises measuring a temperature of the electric motor. The temperature of the electric motor can in principle be measured at various locations, for example as the temperature of the winding head or of the rotor. Depending on the exact location of the measurement, different derating characteristics may have to be applied. In principle, however, it is also possible to measure a plurality of temperatures, and to provide the engine temperature as the mean value of the various measurements, possibly with a weighting of the individual measurements.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Schritt des Ermittelns einer Temperatur des Elektromotors das Modellieren einer Temperatur des Elektromotors. Das Modellieren der Temperatur ermöglicht die Temperaturbestimmung ohne Temperatursensor, wodurch das Verfahren auf besonders einfache Weise umgesetzt werden kann. Außerdem kann auf diese Weise auch eine Temperatur bestimmt werden, die mit Sensoren nur schwer zu bestimmen ist.In an advantageous embodiment of the invention, the step of determining a temperature of the electric motor comprises modeling a temperature of the electric motor. The modeling of the temperature allows the temperature determination without a temperature sensor, whereby the method can be implemented in a particularly simple manner. In addition, a temperature can be determined in this way, which is difficult to determine with sensors.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Schritt des Ermittelns einer Temperatur des Elektromotors das Messen einer Temperatur des Elektromotors und das Modellieren einer Temperatur des Elektromotors. Einzelne Temperaturwerte können dann in an sich beliebiger Weise zu der Motortemperatur kombiniert werden.In a further embodiment of the invention, the step of determining a temperature of the electric motor comprises measuring a temperature of the electric motor and modeling a temperature of the electric motor. Individual temperature values can then be combined in any desired manner to the engine temperature.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Schritt des Bestimmens eines freigegebenen Drehmoments mit dem aktuellen Anpassungsfaktor und unter Berücksichtigung einer Dämpfung das Ermitteln eines Dämpfungsfaktors für die Dämpfung. Damit kann die Dämpfung beispielsweise an verschiedene Fahrsituationen angepasst werden, in denen ein besonders konstantes oder ein eher dynamisches abzurufendes Drehmoment bevorzugt sind. Dies beinhaltet auch, dass für den Motorbetrieb und den Generatorbetrieb jeweils unterschiedliche Dämpfungsfaktoren ermittelt werden können, d.h. abhängig von der Betriebsart Motorbetrieb oder Generatorbetrieb.In an advantageous embodiment of the invention, the step of determining a released torque with the current adjustment factor and taking into account a damping comprises determining a damping factor for the damping. Thus, the damping can for example be adapted to different driving situations in which a particularly constant or a more dynamic torque to be retrieved are preferred. This also implies that different damping factors can be determined for engine operation and generator operation, respectively. depending on the operating mode motor operation or generator operation.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist der Schritt des Ermittelns eines Dämpfungsfaktors für die Dämpfung das Ermitteln eines Dämpfungsfaktors auf, wobei der Dämpfungsfaktor in negativer Richtung größer ist als in positiver Richtung. Vorzugsweise ist der Dämpfungsfaktor in negativer Richtung deutlich größer als in positiver Richtung, beispielsweise um einen Faktor 1,3 oder mehr. Somit hat der Dämpfungsfaktor jeweils einen positiven und einen negativen Wert. Dabei kann sich die Dämpfung, d.h. der Dämpfungsfaktor, zusätzlich für den Motorbetrieb und den Generatorbetrieb unterscheiden. Es ergeben sich also beispielsweise vier unterschiedliche Dämpfungsfaktoren, nämlich ein Dämpfungsfaktor für den Motorbetrieb in positiver Richtung d_mot_pos, ein Dämpfungsfaktor für den Motorbetrieb in negativer Richtung d_mot_neg, ein Dämpfungsfaktor für den Generatorbetrieb in positiver Richtung d_gen_pos und ein Dämpfungsfaktor für den Generatorbetrieb in negativer Richtung d_gen_neg. Der Dämpfungsfaktor in negativer Richtung bezieht sich auf die Dämpfung in Richtung eines betragsmäßig größeren Drehmoments, während sich der Dämpfungsfaktor in positiver Richtung auf die Dämpfung in Richtung eines betragsmäßig geringeren Drehmoments bezieht. Das bedeutet, dass wenn die Motortemperatur die Schwelltemperatur T_der überschreitet, das freigegebene Drehmoment betragsmäßig zunächst schnell herabgesetzt wird, was der geringeren positiven Dämpfung entspricht, um Überhitzungen zu vermeiden. Sinkt die Motortemperatur wieder ab, wird das freigegebene Drehmoment nur langsam wieder erhöht, was der größeren negativen Dämpfung entspricht. Dadurch werden Schwankungen des freigegebenen Drehmoments effektiv reduziert.In an advantageous embodiment of the invention, the step of determining a damping factor for the damping on the determination of a damping factor, wherein the damping factor in the negative direction is greater than in the positive direction. Preferably, the damping factor in the negative direction is significantly greater than in the positive direction, for example by a factor of 1.3 or more. Thus, the damping factor has a positive and a negative value. In this case, the damping, ie the damping factor, in addition to the engine operation and the generator operation differ. Thus, for example, there are four different damping factors, namely a damping factor for engine operation in the positive direction d_mot_pos, a damping factor for engine operation in the negative direction d_mot_neg, a damping factor for the generator operation in the positive direction d_gen_pos and a damping factor for the generator operation in the negative direction d_gen_neg. The damping factor in the negative direction refers to the damping in the direction of a magnitude larger torque, while the damping factor in the positive direction refers to the damping in the direction of a lower magnitude torque. This means that when the engine temperature exceeds the threshold temperature T_der, the released torque is initially reduced in magnitude, which corresponds to the lower positive damping, in order to avoid overheating. If the engine temperature drops again, the released torque is increased only slowly, which corresponds to the greater negative damping. This effectively reduces fluctuations in the released torque.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Schritt des Bestimmens eines freigegebenen Drehmoments mit dem aktuellen Anpassungsfaktor und unter Berücksichtigung einer Dämpfung das Bestimmen eines freigegebenen Drehmoments nach der Art einer Regelung. Mit der Regelung kann beispielsweise ein von einem Fahrer angerufenes Drehmoment als Störgröße erfasst und berücksichtigt werden, um den Elektromotor mit einem geeigneten Drehmoment anzusteuern.In an advantageous embodiment of the invention, the step of determining a released torque with the current adjustment factor and taking into account a damping comprises determining a released torque in the manner of a control. With the control, for example, a torque called by a driver can be detected as a disturbance and taken into account in order to control the electric motor with a suitable torque.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Schritt des Bestimmens eines freigegebenen Drehmoments mit dem aktuellen Anpassungsfaktor und unter Berücksichtigung einer Dämpfung das Bestimmen des freigegebenen Drehmoments aus wenigstens einem Drehmoment-Drehzahl-Kennfeld. Somit kann in Abhängigkeit von der Temperatur des Elektromotors ein angepasstes Drehmoment aus der Derating-Kennlinie ausgelesen werden. Jeder ausgelesene Anpassungsfaktor wird zunächst gedämpft, bevor aus dem gedämpften Anpassungsfaktor und dem Drehmoment-Drehzahl-Kennfeld das freigegebene Drehmoment bestimmt wird.In an advantageous embodiment of the invention, the step of determining a released torque with the current adjustment factor and taking into account a damping comprises determining the released torque from at least one torque-rpm map. Thus, depending on the temperature of the electric motor, an adapted torque can be read out of the derating characteristic curve. Each read-out adjustment factor is first attenuated before the released torque is determined from the damped adjustment factor and the torque-speed map.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Verfahren den zusätzlichen Schritt des Optimierens wenigstens eines Parameters aus der motorischen Schwelltemperatur, der generatorischen Schwelltemperatur, einer Steigung der Kennlinie des Anpassungsfaktors für den Motorbetrieb, einer Steigung der der Kennlinie des Anpassungsfaktors für den Generatorbetrieb und dem Dämpfungsfaktor. Durch das Optimieren kann ein optimaler Kompromiss aus Performance und Fahrbarkeit des Fahrzeugs gefunden werden, wodurch beispielsweise auf einer Rundstrecke ein näherungsweise schwankungsfreies Fahren am thermischen Limit des Elektromotors erreicht werden kann. Für das Optimieren dieser Parameter kann beispielsweise ein Optimierungsalgorithmus eingesetzt werden.In an advantageous embodiment of the invention, the method comprises the additional step of optimizing at least one parameter from the engine threshold temperature, the generator threshold temperature, a slope of the characteristic of the adaptation factor for engine operation, a slope of the characteristic of the adjustment factor for the generator operation and the damping factor. By optimizing an optimal compromise between performance and drivability of the vehicle can be found, which can be achieved, for example on a circuit an approximately fluctuation-free driving at the thermal limit of the electric motor. For example, an optimization algorithm can be used to optimize these parameters.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist das Fahrzeug eine mechanische Bremse auf und ist ausgeführt, eine Reduktion des gegenüber dem Normalbetrieb freigegebenen Drehmoments im Generatorbetrieb mit der mechanischen Bremse zu verblenden. Damit kann auch im Generatorbetrieb sichergestellt werden, dass der Fahrer das Fahrzeug wie gewohnt steuern kann. Durch das Verblenden kann die Verzögerung des Fahrzeugs derart eingestellt werden, dass die Verzögerung derjenigen im Generatorbetrieb mit maximalem Drehmoment entspricht. Somit wird eine gute Fahrbarkeit erzielt.In an advantageous embodiment of the invention, the vehicle has a mechanical brake and is designed to blind a reduction of the released relative to normal operation torque in the generator mode with the mechanical brake. This can also be ensured in generator mode that the driver can control the vehicle as usual. By blending, the deceleration of the vehicle can be adjusted such that the deceleration corresponds to that in generator operation with maximum torque. Thus, a good drivability is achieved.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können.The invention will now be described by way of example with reference to the accompanying drawings with reference to preferred embodiments, wherein the features shown below, both individually and in combination may represent an aspect of the invention.
Es zeigen:
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1 : eine Derating-Kennlinie mit einem über die Temperatur des Elektromotors aufgetragenen relativen, freigegebenen Drehmoments gemäß dem Stand der Technik, -
2 : eine beispielhafte Kurve eines freigegebenen Drehmoments ausgehend von der Derating-Kennlinie aus 1 gemäß dem Stand der Technik für einen Rundstreckenbetrieb über 6 Runden, -
3 : eine Derating-Kennlinie mit einem über die Temperatur des Elektromotors aufgetragenen Anpassungsfaktor für einen Motorbetrieb und für einen Generatorbetrieb gemäß einer ersten, bevorzugten Ausführungsform, -
4 : eine beispielhafte Kurve eines freigegebenen Drehmoments ausgehend von der Derating-Kennlinie aus 3 gemäß der ersten, bevorzugten Ausführungsform für einen Rundstreckenbetrieb über 6 Runden, -
5 : eine schematische Darstellung der Bestimmung eines freigegebenen Drehmoments gemäß der Derating-Kennlinie aus 3 nach der Art einer Regelung in Übereinstimmung mit der ersten, bevorzugten Ausführungsform, -
6 : ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Bestimmung des freigegebenen Drehmoments gemäß der ersten, bevorzugten Ausführungsform, und -
7 : eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem Elektromotor, einem elektrischen Energiespeicher und einer Steuerungseinheit in Übereinstimmung mit der ersten, bevorzugten Ausführungsform.
-
1 : a derating characteristic with a relative, applied torque, plotted against the temperature of the electric motor, according to the prior art, -
2 : an exemplary curve of a released torque from the derating characteristic1 according to the state of the art for a circuit operation over 6 rounds, -
3 : a derating characteristic with an adjustment factor plotted over the temperature of the electric motor for a motor operation and for a generator operation according to a first, preferred embodiment, -
4 : an exemplary curve of a released torque from the derating characteristic3 according to the first preferred embodiment for a circuit operation over 6 rounds, -
5 : A schematic representation of the determination of a released torque according to the derating characteristic3 according to the type of regulation in accordance with the first, preferred embodiment, -
6 FIG. 1 is a flowchart of a method for determining the released torque according to the first preferred embodiment, and FIG -
7 a schematic representation of a vehicle with an electric motor, an electrical energy storage and a control unit in accordance with the first preferred embodiment.
Die
Die Erfindung ist in dem ersten Ausführungsbeispiel in einem Fahrzeug
Der Elektromotor
Der Betrieb wird von der Steuerungseinheit
Das Verfahren beginnt mit Schritt S100, der das Bereitstellen einer Kennlinie eines Anpassungsfaktors f_d_mot für den Motorbetrieb betrifft. Die Kennlinie ist in
Nachfolgend wird in Schritt S110 eine Kennlinie eines Anpassungsfaktors f_d_gen für den Generatorbetrieb bereitgestellt. Auch diese Kennlinie ist in
Dabei werden die Kennlinien des Anpassungsfaktors f_d_mot, f_d_gen für den Motorbetrieb und für den Generatorbetrieb jeweils mit einer Schwelltemperatur T_der_mot, T_der_gen für eine Temperatur T_wk des Elektromotors
In Schritt S120 wird zunächst die Temperatur T_wk des Elektromotors
In Schritt S130 wird zusätzlich die Temperatur T_wk des Elektromotors
In Schritt S140 wird der Anpassungsfaktor f_d_mot, f_d_gen basierend auf der Temperatur T_wk des Elektromotors
In Schritt S150 wird ein Dämpfungsfaktor d_mot*, d_gen* bestimmt. Dies umfasst das Ermitteln des Dämpfungsfaktors d_mot*, d_gen* abhängig von dem Betrieb des Elektromotors
In Schritt S160 wird ein freigegebenes Drehmoment M_em_mot, M_em_gen mit dem aktuellen Anpassungsfaktor f_d_mot, f_d_gen und unter Berücksichtigung einer Dämpfung mit dem Dämpfungsfaktor d_mot*, d_gen* bestimmt. Dazu wird, wie in
Zusätzlich ist die Steuerungseinheit
In Schritt S170 erfolgt das Optimieren wenigstens eines Parameters aus der motorischen Schwelltemperatur T_der_mot, der generatorischen Schwelltemperatur T_der_gen, einer Steigung der der Kennlinie des Anpassungsfaktors f_d_mot für den Motorbetrieb, einer Steigung der der Kennlinie des Anpassungsfaktors f_d_gen für den Generatorbetrieb und dem Dämpfungsfaktor d_mot*, d_gen*. Für das Optimieren dieser Parameter wird ein Optimierungsalgorithmus eingesetzt. Durch das Optimieren wird ein optimaler Kompromiss aus Performance und Fahrbarkeit des Fahrzeugs
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