DE102016207333A1 - Method and device for controlling an electric machine during a pulse start of an internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung einer elektrischen Maschine (27) während eines Impulsstartes eines Verbrennungsmotors (36), bevorzugt eines Kraftfahrzeuges, insbesondere eines Hybrid-Kraftfahrzeuges, wobei der Verbrennungsmotor (36) vor dem Impulsstart von der elektrischen Maschine (27) abgekoppelt und nach dem Impulsstart an die elektrische Maschine (27) angekoppelt ist und wobei die elektrischen Maschine (27) für den Impulsstart auf eine Startdrehzahl (6) beschleunigt wird.The invention relates to a method for controlling an electric machine (27) during a pulse start of an internal combustion engine (36), preferably a motor vehicle, in particular a hybrid motor vehicle, wherein the internal combustion engine (36) decoupled from the electric machine (27) and before the pulse start is coupled after the pulse start to the electric machine (27) and wherein the electric machine (27) for the pulse start to a starting speed (6) is accelerated.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung einer elektrischen Maschine während eines Impulsstartes eines Verbrennungsmotors, bevorzugt eines Kraftfahrzeuges, insbesondere eines Hybrid-Kraftfahrzeuges, gemäß des Oberbegriffes des Anspruches 1, wobei der Verbrennungsmotor vor dem Impulsstart von der elektrischen Maschine abgekoppelt und nach dem Impulsstart an die elektrische Maschine angekoppelt ist, und wobei die elektrischen Maschine für den Impulsstart auf eine Startdrehzahl beschleunigt wird. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine entsprechende Vorrichtung gemäß des Oberbegriffes des Anspruches 6. The invention relates to a method for controlling an electrical machine during a pulse start of an internal combustion engine, preferably a motor vehicle, in particular a hybrid motor vehicle, according to the preamble of
Vor einem Impulsstart eines Verbrennungsmotors, insbesondere in einem Hybridfahrzeug, ist der Verbrennungsmotor vom Antriebsstrang, insbesondere von einer elektrischen Maschine, abgekoppelt. Die elektrische Maschine kann dabei ebenfalls als ein Elektromotor oder ein Startergenerator bezeichnet werden. Die elektrische Maschine wird zum Starten des Verbrennungsmotors auf eine bestimmte Drehzahl, eine sogenannte Startdrehzahl, beschleunigt. Beim Erreichen der Startdrehzahl wird eine Kupplung zwischen der elektrischen Maschine und dem Verbrennungsmotor geschlossen. Durch das Ankoppeln des Verbrennungsmotors, während der Verbrennungsmotor durch die elektrische Maschine angeschleppt wird, erfolgt ein schnelles Absinken, ein sogenannter Einbruch der Drehzahl der elektrischen Maschine. Hierbei wird vorrangig die Energie ausgenutzt, die in den durch die elektrische Maschine angetriebenen rotierenden Massen gespeichert ist. Die Startdrehzahl kann verringert werden, wenn die elektrische Maschine während und nach dem Schließen der Kupplung ihr maximales Drehmoment liefert. Hierdurch verringert sich die nötige Zeit zum Erreichen der Startdrehzahl und damit insgesamt die Startdauer. Während des Impulsstarts, d. h. während des Anschleppens des Verbrennungsmotors, ist es oft schwierig die elektrische Maschine an ihren Betriebsgrenzen (maximaler Strom und maximales Moment) zu betreiben. Dies ist jedoch nötig, um eine möglichst kurze Startdauer zu erreichen. Um die elektrische Maschine während dieser hochdynamischen Betriebsphase nahe ihrer Betriebsgrenzen zu betreiben, ist ein sehr genaues Modell zur Regelung (typischerweise feldorientierte bzw. Vektorregelung) der elektrischen Maschine nötig. Insbesondere steht die Modellgüte in einem direkten Zusammenhang mit der möglichen Ausnutzung der Betriebsgrenzen. Aus verschiedenen Gründen (Streuung zwischen Elektromotoren gleichen Typs, Umgebungseinflüsse, etc.) ist jedoch häufig kein hochgenaues Modell verfügbar. Before a pulse start of an internal combustion engine, in particular in a hybrid vehicle, the internal combustion engine is decoupled from the drive train, in particular from an electrical machine. The electric machine can also be referred to as an electric motor or a starter generator. The electric machine is accelerated to start the internal combustion engine to a certain speed, a so-called starting speed. Upon reaching the starting speed, a clutch between the electric machine and the internal combustion engine is closed. By coupling the internal combustion engine, while the internal combustion engine is being towed by the electric machine, there is a rapid decrease, a so-called collapse of the rotational speed of the electric machine. In this case, the energy which is stored in the rotating masses driven by the electric machine is primarily used. The starting speed may be reduced if the electric machine provides its maximum torque during and after the clutch is closed. This reduces the time required to reach the starting speed and thus the total starting time. During the pulse start, d. H. During towing of the internal combustion engine, it is often difficult to operate the electric machine at its operating limits (maximum current and maximum torque). However, this is necessary to achieve the shortest possible starting time. In order to operate the electric machine close to its operating limits during this highly dynamic operating phase, a very accurate model of control (typically field-oriented or vector control) of the electric machine is required. In particular, the model quality is directly related to the possible utilization of the operating limits. For various reasons (dispersion between electric motors of the same type, environmental influences, etc.), however, a highly accurate model is often not available.
Um diesem Problem zu begegnen, verlässt man sich entweder auf die Robustheit der unterlagerten Regelung der elektrischen Maschine oder die elektrische Maschine wird nach dem Erreichen der Startdrehzahl abgeschaltet und der Start wird nur mit der Energie durchgeführt, die in den rotierenden Massen zuvor gespeichert wurde. Im ersten Fall bei nicht ausreichender Modellgüte wird die Regelung des Elektromotors bei einer sehr schnellen Veränderung der Drehzahl in der Nähe der Betriebsgrenzen (maximaler Strom) der elektrischen Maschine instabil und die Betriebsgrenzen werden verletzt. Dies kann zum Versagen der elektrischen Maschine führen. Wird die elektrische Maschine hingegen, wie im zweiten Fall, beim schließen der Kupplung ausgeschaltet dauert der Impulsstart länger. Dies führt zu einem verminderten Startkomfort. To address this problem, one either relies on the robustness of the subordinate control of the electric machine or the electric machine is switched off after reaching the starting speed and the start is carried out only with the energy previously stored in the rotating masses. In the first case with insufficient model quality, the control of the electric motor at a very rapid change in speed in the vicinity of the operating limits (maximum current) of the electric machine becomes unstable and the operating limits are violated. This can lead to failure of the electrical machine. If, on the other hand, the electric machine is switched off when closing the clutch, as in the second case, the pulse start lasts longer. This leads to a reduced starting comfort.
Die
Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, mindestens einen aus dem Stand der Technik bekannten Nachteil zumindest zum Teil zu überwinden. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Regelung einer elektrischen Maschine während eines Impulsstartes eines Verbrennungsmotors, bevorzugt eines Kraftfahrzeuges, insbesondere eines Hybrid-Kraftfahrzeuges, bereitzustellen, welche einfach und dennoch zuverlässig auch beim Einbruch der Drehzahl ist.It is therefore the object of the present invention to overcome at least in part a disadvantage known from the prior art. In particular, it is an object of the present invention, a control of an electric machine during a pulse start of an internal combustion engine, preferably a motor vehicle, in particular a hybrid motor vehicle to provide, which is simple and yet reliable even at the onset of speed.
Die voranstehende Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Regelung einer elektrischen Maschine während eines Impulsstartes eines Verbrennungsmotors, bevorzugt eines Kraftfahrzeuges, insbesondere eines Hybrid-Kraftfahrzeuges, gelöst, wobei der Verbrennungsmotor vor dem Impulsstart von der elektrischen Maschine abgekoppelt und nach dem Impulsstart an die elektrische Maschine angekoppelt ist, und wobei die elektrischen Maschine für den Impulsstart auf eine Startdrehzahl beschleunigt wird. Hierzu weist das Verfahren folgende Schritte auf:
- a) Vermessen der elektrischen Maschine beim Beschleunigen auf die Stardrehzahl, insbesondere während der gesamten Zeit des Beschleunigens oder während eines Teils der Zeit des Beschleunigens, indem in einem Kennfeld für eine Drehzahl, d. h. für jede gemessene Drehzahl, ein entsprechender Strom und eine entsprechende Spannung aufgezeichnet wird,
- b) Nutzen von Daten aus dem Kennfeld, das im Schritt a) aufgezeichnet wurde, für die Regelung der elektrischen Maschine, wenn die Drehzahl der elektrischen Maschine beim Ankoppeln an den Verbrennungsmotor sinkt bzw. einbricht.
- a) measuring the electric machine when accelerating to the Stardrehzahl, in particular during the entire time of acceleration or during a portion of the time of acceleration by recording in a map for a speed, ie for each measured speed, a corresponding current and a corresponding voltage becomes,
- b) use of data from the map, which was recorded in step a), for the control of the electric machine, when the speed of the electric machine decreases or collapses when coupling to the internal combustion engine.
Der Erfindungsgedanke liegt dabei darin, für den Fall, wenn die Drehzahl der elektrischen Maschine sinkt bzw. schlagartig einbricht und infolge dessen eine übliche feldorientierte Regelung bzw. Vektorregelung der elektrischen Maschine an ihre Grenzen stößt und versagt, auf eine einfache Regelung gemäß dem kurz zuvor vermessenen Kennfeld umzuschalten. Die feldorientierte Regelung ist ein Regelungskonzept, bei dem die im Wesentlichen sinusförmige Spannungen und Ströme an einem Stator einer elektrischen Maschine nicht direkt in ihrem zeitlichen Momentanwert, sondern in einem um einen Phasenwinkel innerhalb der Periode bereinigten Momentanwert geregelt werden. Zu diesem Zweck werden die erfassten Wechselgrößen am Stator jeweils in ein rotierendes Koordinatensystem eines Rotors der elektrischen Maschine übertragen. Innerhalb des rotierenden Koordinatensystems des Rotors ergeben sich aus den Wechselgrößen Gleichgrößen, auf die alle üblichen Verfahren der Regelungstechnik angewandt werden können. Aufgrund von Modellungenauigkeiten, starken Näherungen im Modell und Verlusten im System liefert die feldorientierte Regelung lediglich Näherungswerte für die Spannungen und Ströme, die normalerweise durch den Integrator eines sogenannten PI-Regler kompensiert werden. Allerdings benötigen die PI-Regler eine bestimmte, wenn auch kurze Zeit, um die Modellungenauigkeiten zu kompensieren. Ändert sich die Drehzahl der elektrischen Maschine jedoch zu schnell, wie beim Ankoppeln der elektrischen Maschine an den Verbrennungsmotor, können die PI-Regler die Modellunsicherheiten nicht mehr schnell genug kompensieren. Als Folge wird der gesamte Regelkreis instabil und die Betriebsgrenzen der elektrischen Maschine werden verletzt. Darüber hinaus bleibt in der Nähe der Betriebsgrenzen wenig Stellreserve, um mit Hilfe des PI-Reglers Störungen oder Modellunsicherheiten ausgleichen zu können, da bereits die ganze verfügbare Stellspannung ausgenutzt wird, um die elektrische Maschine in diesem Betriebszustand zu betreiben. Erfindungsgemäß werden diese Probleme während eines Impulsstarts, wenn beim Ankoppeln des Verbrennungsmotors an die elektrischen Maschine deren Drehzahl stark sinkt, dadurch gelöst, dass auf eine einfache Regelung mittels des Kennfeldes umgeschaltet wird, welches zuvor beim Hochdrehen der elektrischen Maschine aufgezeichnet wurde. Die Erfindung stellt somit eine vorausschauende adaptive bzw. vorausschauende lernfähige Regelung der elektrischen Maschine bereit. Hierbei wird zum einen dem Umstand Rechnung getragen, dass der Einbruch in der Drehzahl der elektrischen Maschine beim Ankoppeln an den Verbrennungsmotor voraussagbar ist und zum anderen, dass die elektrische Maschine beim Beschleunigen auf die Startdrehzahl alle Drehzahlen bis zum gewünschten Betriebspunkt durchläuft und somit welche die Größen, wie Spannungen und Ströme, aufgezeichnet werden können. Diese Aufzeichnung kann sowohl in statorfesten Koordinaten als auch in rotorfesten Koordinaten aufgezeichnet werden. Die Auswertung erfolgt typischerweise in rotorfesten Koordinaten. Somit kann mit einfachen Mitteln, lediglich mit einem zusätzlichen Speicher, ein Kennfeld aufgezeichnet werden, gemäß welchem die elektrische Maschine betrieben werden kann, und zwar sogar dann, wenn sich ihre Drehzahl schlagartig sinkt. Das Kennfeld kann dabei vorteilhafterweise bei jedem Impulsstart aktualisiert werden, um Abweichungen infolge von Umgebungstemperatur, Materialalterung im gesamten Antriebsstrang oder dergleichen entgegenzuwirken. Nachdem der Ankoppelvorgang abgeschlossen ist und die elektrische Maschine mit der gleichen Drehzahl wie der Verbrennungsmotor läuft, kann erfindungsgemäß zurück auf die ursprüngliche feldorientierte Regelung umgeschaltet werden. Diese kann hierzu gemäß der neuen Betriebssituation initialisiert werden. The idea of the invention lies therein, in the case when the rotational speed of the electric machine decreases or abruptly collapses and as a result, a conventional field-oriented control or vector control of the electric machine reaches its limits and fails, to a simple control according to the previously measured Switch map. The field-oriented control is a control concept in which the substantially sinusoidal voltages and currents at a stator of an electric machine are not regulated directly in their time instantaneous value, but in an instantaneous value adjusted by a phase angle within the period. For this purpose, the detected alternating variables are respectively transmitted to the stator in a rotating coordinate system of a rotor of the electric machine. Within the rotating coordinate system of the rotor arise from the alternating variables of the same sizes, to which all conventional methods of control engineering can be applied. Due to model inaccuracies, strong model approximations, and system losses, field-oriented control provides only approximate values for the voltages and currents that are normally compensated by the integrator of a so-called PI controller. However, the PI controllers need a certain, albeit short, time to compensate for the model inaccuracies. However, if the speed of the electric machine changes too quickly, such as when the electric machine is coupled to the internal combustion engine, the PI controllers can no longer compensate the model uncertainties fast enough. As a result, the entire control loop becomes unstable and the operating limits of the electric machine are violated. In addition, there is little reserve in the vicinity of the operating limits in order to be able to compensate for disturbances or model uncertainties with the aid of the PI controller since all the available actuating voltage is already utilized in order to operate the electric machine in this operating state. According to the invention, these problems are solved during a pulse start, when coupling the internal combustion engine to the electric machine whose speed drops sharply, that is switched to a simple control by means of the map, which was previously recorded during the revving of the electric machine. The invention thus provides a predictive adaptive or predictive adaptive control of the electric machine. This is on the one hand taken into account the fact that the slump in the speed of the electric machine when coupling to the engine is predictable and on the other hand that the electric machine when accelerating to the starting speed passes through all the speeds to the desired operating point and thus which the sizes how voltages and currents can be recorded. This recording can be recorded both in fixed-stator coordinates and in rotor-fixed coordinates. The evaluation typically takes place in rotor-fixed coordinates. Thus, a map can be recorded by simple means, only with an additional memory, according to which the electric machine can be operated, even if their speed drops abruptly. The map can be advantageously updated at each pulse start to counteract variations due to ambient temperature, material aging throughout the drive train or the like. After the coupling process has been completed and the electric machine is running at the same speed as the internal combustion engine, according to the invention it is possible to switch back to the original field-oriented control. This can be initialized according to the new operating situation.
Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Sicherheit im Kraftfahrzeug erhöht werden. Des Weiteren oder alternativ dazu kann ein verbesserter, schnellerer Impulsstart des Verbrennungsmotors ermöglicht werden. By means of the method according to the invention, the safety in the motor vehicle can be increased. Furthermore or alternatively, an improved, faster pulse start of the internal combustion engine can be made possible.
Ferner kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass das Verfahren mindestens einen weiteren Schritt aufweisen kann:
- a1) Reduzieren eines Drehmoments der elektrischen Maschine kurz vor dem Erreichen der Startdrehzahl.
- a1) reducing a torque of the electric machine just before reaching the starting speed.
Hierzu kann ein Arbeitspunkt der elektrischen Maschine (ein bestimmter Stromvektor in rotorfesten Koordinaten) gewählt werden, bei dem das maximale Drehmoment für eine verwendete Stellspannung erreicht wird. Hierzu können im Vorfeld drehzahlabhängige Kennlinien berechnet werden, die die Arbeitspunkte mit maximalem Drehmoment pro Spannung beschreiben. Dieser Schritt ist vorteilhaft, da die maximale Stellspannung begrenzt ist. Vorteilhafterweise wird durch den Schritt a1) die für den störungsfreien, nominalen, Betrieb nötig Stellspannung reduziert. Dies vergrößert direkt die für die Regelung zur Verfügung stehende verbleibende Stellspannung. Da für die Regelung nun mehr Stellspannung zur Verfügung steht, können Störungen durch die Regelung besser ausgeglichen werden. For this purpose, an operating point of the electric machine (a specific current vector in rotor-fixed coordinates) can be selected, in which the maximum torque is achieved for a control voltage used. For this purpose, speed-dependent characteristics which describe the operating points with maximum torque per voltage can be calculated in advance. This step is advantageous because the maximum control voltage is limited. Advantageously, step a1) reduces the control voltage required for trouble-free, nominal operation. This directly increases the remaining control voltage available for the control. Since more control voltage is now available for the control, disturbances can be better compensated by the control.
Weiterhin kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass die elektrische Maschine sich in einem Normalbetrieb befindet, wenn die elektrische Maschine im Schritt a) beschleunigt wird oder wenn die elektrische Maschine an den Verbrennungsmotor angekoppelt ist, wobei im Normalbetrieb eine feldorientierte Regelung der elektrischen Maschine erfolgen kann. Vorteilhafterweise kann dadurch die vorhandene Regelung benutzt werden. Der Normalbetrieb der elektrischen Maschine kann mit anderen Worten als ein Betrieb bezeichnet werden, wenn die Drehzahl der elektrischen Maschine im abgekoppelten oder angekoppelten Zustand an den Verbrennungsmotor sich lediglich stetig verändert, wobei die übliche feldorientierte Regelung alle Modellunsicherheiten ausgleichen kann. Furthermore, it can be provided in the context of the invention that the electric machine is in normal operation, when the electric machine is accelerated in step a) or when the electric machine to the Internal combustion engine is coupled, wherein in normal operation, a field-oriented control of the electric machine can be done. Advantageously, thereby the existing control can be used. In other words, the normal operation of the electric machine can be referred to as an operation when the rotational speed of the electric machine in the decoupled or coupled state to the internal combustion engine only changes continuously, wherein the usual field-oriented control can compensate for all model uncertainties.
Des Weiteren kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass die elektrische Maschine sich im Schritt b) in einer Betriebsphase eines Ankoppelns des Verbrennungsmotors (Ankopplungsbetrieb oder Impulsstart) befindet, wobei die Regelung der elektrischen Maschine von einer feldorientierten Regelung auf eine Regelung gemäß des Kennfelds umgeschaltet werden kann, das im Schritt a) aufgezeichnet wurde. Furthermore, it can be provided within the scope of the invention that the electric machine is in step b) in an operating phase of coupling the internal combustion engine (coupling operation or pulse start), wherein the control of the electric machine switched from a field-oriented control to a control according to the map which was recorded in step a).
Vorteilhafterweise ist dabei, dass dadurch eine einfache Regelung für den Ankopplungsbetrieb bzw. Impulsstart bereitgestellt werden kann, die lediglich ein Speicherplatz für das Kennfeld benötigt. Der Ankopplungsbetrieb kann dabei mit anderen Worten als eine Betriebsphase zum Ankoppeln des Verbrennungsmotors an die elektrische Maschine oder einen mit der elektrischen Maschine verbunden Antriebsstrang bezeichnet werden, bei dem die Drehzahl der elektrischen Maschine absinkt, bis eine Kupplung zwischen der elektrischen Maschine und dem Verbrennungsmotor geschlossen ist und der Verbrennungsmotor anfängt, sich synchron mit der elektrischen Maschine zu drehen. Advantageously, it is thereby possible to provide a simple control for the coupling operation or pulse start, which merely requires a storage space for the characteristic diagram. In other words, the coupling operation may be referred to as an operating phase for coupling the internal combustion engine to the electric machine or a drive train connected to the electric machine, in which the rotational speed of the electric machine decreases until a coupling between the electric machine and the internal combustion engine is closed and the engine starts to rotate synchronously with the electric machine.
Zudem kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass das Verfahren mindestens einen weiteren Schritt aufweisen kann:
- c) Umschalten auf die feldorientierte Regelung der elektrischen Maschine, wenn die Drehzahl der elektrischen Maschine nach dem, insbesondere vollständigen, Ankoppeln an den Verbrennungsmotor nur noch vergleichsweise zum Ankopplungsbetrieb langsamen, stetigen Veränderungen unterliegt.
- c) switching to the field-oriented control of the electric machine, when the speed of the electric machine after the, in particular complete, coupling to the engine is subject to slow, steady changes only comparatively to the coupling operation.
Somit kann vorteilhafterweise im Normalbetrieb, der wieder eingeleitet wurde, mit einer vorhandenen feldorientierten Regelung mittels Stell- und Regelgrößen wie Spannung und Strom ein bestimmtes Drehmoment an der elektrischen Maschine bereitgestellt werden. Thus, advantageously in normal operation, which has been reintroduced, with an existing field-oriented control by means of manipulated and controlled variables such as voltage and current, a certain torque can be provided to the electric machine.
Im Zusammenhang des erfinderischen Gedankens steht auch eine Vorrichtung zur Regelung einer elektrischen Maschine während eines Impulsstartes eines Verbrennungsmotors, bevorzugt eines Kraftfahrzeuges, insbesondere eines Hybrid-Kraftfahrzeuges, gelöst, die mit einem Entkoppelungsnetzwerk zum Einstellen einer Spannung der elektrischen Maschine, am Stator oder am Rotor der elektrischen Maschine, einer Steuerung zum Einstellen eines Stroms für eine geforderte Drehzahl der elektrischen Maschine, am Stator oder am Rotor der elektrischen Maschine, und einer ersten Regelung zum Ausgleichen von Ungenauigkeiten des Entkoppelungsnetzwerkers ausgebildet ist. Hierzu sieht die Erfindung einen Speicher zum Aufzeichnen eines Kennfeldes für eine Drehzahl, einen entsprechenden Strom und eine entsprechende Spannung beim Beschleunigen der elektrischen Maschine auf die Stardrehzahl und eine zweite Regelung, die unabhängig vom Entkoppelungsnetzwerk arbeitet, zum Einstellen einer Spannung an der elektrischen Maschine gemäß dem Kennfeld im Speicher vor. Dabei ist es vorteilhaft, dass eine vorhandene Regelung der elektrischen Maschine mit einfachen Mitteln aufgerüstet oder ergänzt werden kann, um Modellunsicherheiten in der Regelung der elektrischen Maschine in einem Normalbetrieb auszugleichen oder in einem Ankopplungsbetrieb durch eine vorrausschauende adaptive bzw. eine Ausgleichsregelung auszuschließen. Ferner werden mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung die gleichen Vorteile erreicht, die auch im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben wurden. Um eine Wiederholung zu vermeiden, wird hierbei vollumfänglich darauf Bezug genommen. In the context of the inventive idea is also a device for controlling an electrical machine during a pulse start of an internal combustion engine, preferably a motor vehicle, in particular a hybrid motor vehicle, solved with a decoupling network for adjusting a voltage of the electric machine, the stator or the rotor electrical machine, a controller for adjusting a current for a required speed of the electric machine, the stator or the rotor of the electric machine, and a first control for compensating for inaccuracies of the decoupling network is formed. For this purpose, the invention provides a memory for recording a map for a rotational speed, a corresponding current and a corresponding voltage when accelerating the electric machine to the Stardrehzahl and a second control, which operates independently of the Entkoppelungsnetzwerk, for setting a voltage to the electric machine according to the Map in memory before. It is advantageous that an existing control of the electric machine can be upgraded or supplemented with simple means to compensate for model uncertainties in the control of the electric machine in a normal mode or exclude in a coupling operation by a predictive adaptive or a compensation control. Furthermore, the same advantages are achieved with the device according to the invention, which were also described in connection with the device according to the invention. In order to avoid a repetition, reference is made to this in full.
Erfindungsgemäß kann ferner vorgesehen sein, dass das Entkoppelungsnetzwerk einen ersten Speicher zum Einstellen einer Spannung im Normalbetrieb der elektrischen Maschine gemäß einer feldorientierten Regelung aufweisen kann, und dass der erfindungsgemäße Speicher als ein zweiter Speicher zum Einstellen einer Spannung im Ankopplungsbetrieb der elektrischen Maschine gemäß dem Kennfeld verwendet werden kann. Im ersten Speicher können somit Daten für Stellgrößen an der elektrischen Maschine gespeichert werden, die gemäß einem Vektormodell für die feldorientierte Regelung berechnet werden und die für die Regelung der elektrischen Maschine im Normallbetrieb verwendet werden. Der erfindungsgemäße bzw. zweite Speicher kann dabei während des Beschleunigens der elektrischen Maschine mit dem aktuellen Kennfeld beschrieben werden. Diese Daten werden dann als eine Hilfsregelung für den Ankopplungsbetrieb benutzt. Somit kann im Normallbetrieb eine Vektorregelung und im Ankopplungsbetrieb eine einfache, adaptive, zuvor aktualisierte und somit vorrausschauende und lernfähige Kennfeld-Regelung genutzt werden. According to the invention, it can further be provided that the decoupling network can have a first memory for setting a voltage during normal operation of the electrical machine according to a field-oriented regulation, and that the memory according to the invention can be used as a second memory for setting a voltage in the coupling operation of the electric machine according to the characteristic diagram can be. Data for manipulated variables can thus be stored in the first memory on the electric machine, which are calculated in accordance with a vector model for field-oriented control and which are used for regulating the electric machine in normal operation. The inventive or second memory can be described during the acceleration of the electric machine with the current map. This data is then used as an auxiliary control for the docking operation. Thus, in normal operation, a vector control and in the coupling operation, a simple, adaptive, previously updated and thus anticipatory and adaptive map control can be used.
Die erste Regelung kann erfindungsgemäß zwei Verstärkungen mit Integratoren und zwei Verstärkungen ohne Integratoren aufweisen. Somit können vorteilhafterweise im Normallbetrieb der elektrischen Maschine die Modellunsicherheiten der feldorientierten Regelung reaktiv, d. h. in Antwort auf gemessenen Abweichungen bei den Stellgrößen, ausgleichen. According to the invention, the first control can have two gains with integrators and two gains without integrators. Thus, advantageously in normal operation of the electric machine, the model uncertainties of field-oriented control reactive, ie in response to measured deviations in the control variables, compensate.
Ferner kann die zweite erfindungsgemäße Regelung durch die erste Regelung realisiert werden, indem zwei Verstärkungen mit Integratoren auf null umgeschaltet werden können. Die zweite Regelung liefert erfindungsgemäß eine vorteilhafte vorausschauende Regelung. Diese vorteilhafte zweite Regelung kann somit auf eine einfache Weise mit vorhandenen Mitteln der ersten Regelung realisiert werden. Furthermore, the second control according to the invention can be realized by the first control in that two gains with integrators can be switched to zero. The second control provides according to the invention an advantageous anticipatory control. This advantageous second control can thus be realized in a simple manner with existing means of the first control.
Des Weiteren ist es gemäß der Erfindung ebenfalls möglich, dass die zweite Regelung als eine unabhängige Regelung von der ersten Regelung ausgebildet sein kann. Somit kann die erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. die vorhandene erste Regelung vorteilhafterweise ergänzt werden. Furthermore, it is also possible according to the invention that the second control can be designed as an independent control of the first control. Thus, the device according to the invention or the existing first control can advantageously be supplemented.
Die Erfindung kann in einem Kraftfahrzeug, insbesondere einem Hybrid-Kraftfahrzeug, zum Einsatz gelangen. Der Verbrennungsmotor kann ein Teil des Antriebsstrangs des Kraftfahrzeugs sein. Die elektrische Maschine kann ein Startmotor oder ein elektrischer Antriebsmotor des Kraftfahrzeugs und damit ebenfalls Teil des Antriebsstrangs sein. The invention can be used in a motor vehicle, in particular a hybrid motor vehicle. The internal combustion engine may be a part of the drive train of the motor vehicle. The electric machine may be a starter motor or an electric drive motor of the motor vehicle and thus also part of the drive train.
Weitere, die Erfindung weiterentwickelnde, insbesondere verbessernde Maßnahmen werden nachstehend mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Dabei ist zu beachten, dass die Figuren nur einen beschreibenden Charakter haben und nicht dazu gedacht sind, die Erfindung in irgendeiner Form einzuschränken. Es zeigen: Further, further developing the invention, in particular improving measures are shown below with the description of the preferred embodiments of the invention with reference to the figures. The features mentioned in the claims and in the description may each be essential to the invention individually or in any desired combination. It should be noted that the figures have only a descriptive character and are not intended to limit the invention in any way. Show it:
Die
Es zeigt sich bei den Induktivititäten eine starke Abhängigkeit von der Drehzahl ΩEL(t) der elektrischen Maschine
In der
Die
Die
Das Entkopplungsnetzwerk
Erfindungsgemäß werden diese Probleme während des Impulsstarts des Verbrennungsmotors
Die zweite Regelung
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1, 2, 3 1, 2, 3
- Betriebspunkte beim Beschleunigen einer elektrischen Maschine Operating points when accelerating an electrical machine
- 4, 5 4, 5
- Einbruch einer Drehzahl der elektrischen Maschine Collapse of a speed of the electric machine
- 66
- Startdrehzahl Starting speed
- 77
- Entkoppelungsnetzwerk Entkoppelungsnetzwerk
- 88th
- Transformationsblock: rotierendes Koordinatensystem / stehendes Koordinatensystem Transformation block: rotating coordinate system / stationary coordinate system
- 99
- Steuerung control
- 10, 11, 13, 1410, 11, 13, 14
- Verstärkungen reinforcements
- 12, 15 12, 15
- Integratoren integrators
- 16 16
- maximales Drehmoment pro Strom maximum torque per stream
- 17 17
- Stromgrenze current limit
- 18 18
- drehzahlabhängige Kennlinien mit maximalem Drehmoment pro Spannung Speed-dependent characteristics with maximum torque per voltage
- 19 19
- Wechselrichter inverter
- 20 20
- Transformationsblock: stehendes Koordinatensystem / rotierendes Koordinatensystem Transformation block: stationary coordinate system / rotating coordinate system
- 21, 22 21, 22
- Stellspannungen adjusting voltages
- 23, 24 23, 24
- Vorsteuerung feedforward
- 25, 26 25, 26
- Ausgleichskomponenten der Spannung Compensation components of the voltage
- 27 27
- elektrische Maschine electric machine
- 28, 29 28, 29
- gemessene Stromwerte measured current values
- 30 30
- Vorrichtung contraption
- 31 31
- Block mit der elektrischen Maschine Block with the electric machine
- 32 32
- zweiter Speicher second memory
- 33 33
- erste Regelung first regulation
- 34 34
- zweite Regelung second regulation
- 35 35
- virtueller Schalter zwischen der ersten und der zweiten Regelung virtual switch between the first and the second control
- 36 36
- Verbrennungsmotor internal combustion engine
- ΩΩ
- Drehzahl der elektrischen Maschine Speed of the electric machine
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- WO 2007131838 A1 [0004, 0004, 0004] WO 2007131838 A1 [0004, 0004, 0004]
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