DE102017203670A1 - Reglersystem und Verfahren zur Regelung eines Antriebs durch Vorgabe eines Antriebsdrehmomentwerts - Google Patents

Reglersystem und Verfahren zur Regelung eines Antriebs durch Vorgabe eines Antriebsdrehmomentwerts Download PDF

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Abstract

Es sind ein System und ein entsprechendes Verfahren zur Regelung eines Antriebs durch Vorgabe eines Antriebsdrehmomentwerts beschrieben. Ausgehend von einer Drehzahldifferenz zwischen einer Ist- und einer Soll-Drehzahl des Antriebs wird ein Drehmoment-Korrekturwert ermittelt. Ein Drehmoment-Sollwert wird um den Drehmoment-Korrekturwert korrigiert, sodass ein korrigierter Antriebsdrehmomentwert ermittelt wird. Basierend auf dem korrigierten Antriebsdrehmomentwert regelt ein Stromregler den Strom, welcher dem elektrischen Motor zugeführt wird.

Description

  • Stand der Technik
  • Nachfolgend werden ein Reglersystem sowie ein Verfahren zur Regelung eines Antriebs durch Vorgabe eines Antriebsdrehmomentwerts beschrieben, bevorzugt für einen Motor und besonders bevorzugt für einen elektrischen Motor eines Kraftfahrzeugs.
  • Immer mehr Kraftfahrzeuge weisen anstelle eines herkömmlichen Verbrennungsmotors einen elektrischen Motor als Antrieb auf. Antriebsstränge für Kraftfahrzeuge mit elektrischen Motoren für den Antrieb weisen geringe Trägheitsmomente auf und verhalten sich wesentlich dynamischer bei einer Änderungen von Antriebsdrehmomenten. Typischerweise werden bei solchen Kraftfahrzeugen eine oder mehrere Achsen bzw. ein oder mehrere Räder direkt von einem oder mehreren elektrischen Motoren angetrieben. Dabei können durch Elastizitäten oder Getriebelose im Antriebsstrang oder durch äußere Anregung störende Schwingungen im Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs entstehen. Neben Beeinträchtigungen im Komfort für Insassen des Kraftfahrzeugs können diese Schwingungen auch Schädigungen des Antriebsstrangs verursachen. Das nachfolgend für einen elektrischen Motor beschriebene System kann wahlweise zur Regelung elektrischer Motoren oder zur Regelung von Verbrennungsmotoren eingesetzt werden, sofern diese ein vergleichbar dynamisches Verhalten zeigen.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Im Folgenden werden ein Reglersystem zur Regelung eines Antriebs gemäß dem unabhängigen Anspruch 1, ein entsprechend eingerichtetes Kraftfahrzeug, ein Verfahren zur Regelung eines Antriebs, ein Computerprogramm sowie ein maschinenlesbares Speichermedium gemäß der weiteren unabhängigen Ansprüche offenbart. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche. Die in den Ansprüchen aufgeführten Merkmale sind in beliebiger, technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können durch erläuternde Sachverhalte aus der nachfolgenden Beschreibung ergänzt werden.
  • Eine Lösung des oben beschriebenen Problems wird insbesondere durch ein Reglersystem zur Regelung eines Antriebs durch Vorgabe eines Antriebsdrehmomentwerts basierend auf einem Drehmoment-Sollwert, bevorzugt für einen Elektromotor und besonders bevorzugt für einen elektrischen Traktionsmotor eines Kraftfahrzeugs, erreicht. Dabei ermittelt das Reglersystem eine Drehzahldifferenz zwischen einer Ist-Drehzahl des Antriebs und einer Soll-Drehzahl des Antriebs. Basierend auf der Drehzahldifferenz ermittelt das Reglersystem einen Drehmoment-Korrekturwert. Zudem korrigiert das Reglersystem einen Antriebsdrehmomentwert, indem es den Drehmoment-Korrekturwert zu dem Drehmoment-Sollwert addiert.
  • Ein Fahrzeug mit einem solchen Reglersystem weist typischerweise ein Referenzgeschwindigkeitsmodul zum Ermitteln einer Referenzgeschwindigkeit und ein Drehzahlmodul auf. Das Referenzgeschwindigkeitsmodul ermittelt eine gewünschte Referenzgeschwindigkeit und übermittelt diese an das Drehzahlmodul, welches basierend auf der ermittelten Referenzgeschwindigkeit eine Soll-Drehzahl ermittelt. Zudem ist die Motorsteuerung zum Ermitteln der Ist-Drehzahl des Antriebs mittels eines Drehzahlermittlers eingerichtet. Weiterhin ist das Reglersystem dabei mit dem Drehzahlermittler und der Motorsteuerung kommunikativ verbunden.
  • Das Reglersystem ist weiterhin zum Ermitteln der Schwingungen mittels der Drehzahldifferenz eingerichtet, indem das Reglersystem die Differenz zwischen Soll- und Ist-Drehzahl ermittelt, den zeitlichen Verlauf der Differenz analysiert und daraus die Schwingungen in Frequenz und/oder Amplitude und/oder Phase sowie deren zeitlichen Verlauf ermittelt. Diese ermittelten Schwingungen zwischen Soll- und Ist-Drehzahl sind die unerwünschten Schwingungen im Antriebsstrang des Fahrzeugs.
  • Um diesen Abweichungen zwischen Ist- und Soll-Drehzahl und damit den Schwingungen entgegen zu wirken, ist das Reglersystem zum Berechnen des Drehmoment-Korrekturwerts eingerichtet. Der Drehmoment-Korrekturwert basiert dabei auf einem berechneten Gegendrehmoment, das den Phasen der ermittelten Schwingungen entgegengerichtet ist. Das entsprechend entgegen den Phasen der erkannten Schwingungen errechnete Gegendrehmoment, das dem Drehmoment-Sollwert überlagert wird, z. B. durch Addition auf den ermittelten Drehmoment-Sollwert, wirkt damit den ermittelten Schwingungen entgegen und dämpft diese. Das Reglersystem verhindert oder dämpft Schwingungen des Antriebsstrangs des Fahrzeugs und verhindert insbesondere ein Aufschaukeln der Schwingungen des Antriebs bzw. des Antriebsstrangs.
  • Der Antriebsdrehmomentwert kann dabei in einem Dämpfungsregler und bevorzugt in einem PDT1-Regler geregelt bzw. korrigiert werden, um die Schwingungen im Antrieb bzw. Antriebsstrang besonders effektiv zu dämpfen. Ein solcher korrigierter Antriebsdrehmomentwert wird dann einem Stromregler eines Inverters zugeführt, welcher weiterhin einerseits mit einer Spannungs-/Stromquelle und andererseits mit einem elektrischen Antrieb elektrisch verbunden ist, und in Abhängigkeit von dem zugeführten Antriebsdrehmomentwert dem elektrischen Antrieb einen elektrischen Strom oder eine Spannung bereitstellt. Auf diese Weise wird das von dem Antrieb erzeugte Antriebsdrehmoment korrigiert, sodass das Antriebsdrehmoment unerwünschte Schwingungen im Antriebsstrang minimiert oder diese zumindest verringert.
  • Damit wird durch das vorliegende Reglersystem der Fahrkomfort gesteigert und zudem eine Schädigung des Antriebs bzw. des Antriebsstrangs vermieden, indem auftretende Schwingungen nahezu vollständig herausgedämpft werden.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt werden zumindest zwei Antriebe, insbesondere eines Kraftfahrzeugs mittels des Reglersystems geregelt.
  • Wenn zwei oder mehr Antriebe in einem Kraftfahrzeug, bspw. zwei oder mehr elektrische Traktionsmotoren, zur Erzeugung von Traktion zum Einsatz kommen, erhöht sich die Dynamik des Gesamtsystems und es kann häufiger und zu stärkeren Schwingungen im Gesamtsystem kommen. Das vorliegende Reglersystem stellt dabei eine antriebsindividuelle Drehmomentvorgabe bzw. Drehmomentkorrektur mit externer Drehmomentregelung für jeden der Antriebe bereit. Durch das gezielte Dämpfen der ermittelten Schwingungen mittels eines jeweiligen Drehmoment-Korrekturwertes für jeden der Antriebe, wobei die Drehmoment-Korrekturwerte geeignete Gegendrehmomente zu jeweiligen Schwingungen eines Antriebsstrangs eines Motors sind, kann ein Aufschwingen des Gesamtsystems verhindert werden. Auf diese Weise kann mit dem vorliegenden Reglersystem durch eine antriebsindividuelle Drehmomentvorgabe/-korrektur auch ein hochdynamisches System mit zwei oder mehr Antrieben nahezu schwingungsfrei betrieben werden.
  • Das Reglersystem kann in einer weiteren Ausführungsform den Drehmoment-Korrekturwert zusätzlich basierend auf einem Kontrollmodussignal (Control-Mode-Signal) oder basierend auf Informationen bezüglich der Fahrbahnbeschaffenheit ermitteln.
  • Das Kontrollmodussignal gibt an, in welchem Fahrzustand sich das Kraftfahrzeug momentan befindet. Dabei liegt ein Freirollen vor, wenn kein Antreiben oder Bremsen des Fahrzeugs erfolgt und typischerweise alle Radregelsysteme eines elektronischen Stabilitätsprogramms (ESP) passiv sind. Zu den Radregelsystemen gehören das an sich bekannte Antiblockiersystem (ABS), eine Schleppmoment- bzw. Rekuperationsmomentregelung (DTC), eine Antriebsschlupfregelung (Traction Control System (TCS)) usw. Beim Freirollen ist ein Radschlupf gering und es kann direkt auf die Fahrzeuggeschwindigkeit bzw. die Einzelradreferenzgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs Bezug genommen werden. Dies kann bspw. in dem Drehzahlmodul, das Teil des ESP sein kann, zur Bestimmung der jeweiligen Soll-Drehzahl geschehen. Beim Antreiben bzw. Bremsen oder einem bzw. mehreren aktiven Radregelsystemen wird eine jeweils passende Soll-Radgeschwindigkeit bzw. ein entsprechender Soll-Radschlupf berechnet. Je nachdem ob Antreiben, Bremsen oder Freirollen erfolgt und ob das ABS, DTC, TCS oder ähnliches aktiv ist, wird ein entsprechendes Kontrollmodussignal erzeugt und an das Reglersystem übermittelt. Unter Zuhilfenahme von Sensorik des ESP, mit dem der Lenkwinkel, Beschleunigungen, Gierrate, usw. des Kraftfahrzeugs bestimmt werden kann und basierend auf den jeweiligen Geschwindigkeiten der über den/die Antriebe angetriebenen Räder sowie Antriebs- und Bremsmomente wird von dem ESP in einem Referenzgeschwindigkeitsmodul die Fahrzeuggeschwindigkeit als Referenzgeschwindigkeit ermittelt. Basierend auf der Referenzgeschwindigkeit und dem jeweilig ermittelten Soll-Radschlupf bzw. den Einzelradgeschwindigkeiten wird wiederum die Soll-Drehzahl für den Antrieb bzw. die einzelnen Antriebe ermittelt. Bei einem radindividuellen Antrieb kann die Soll-Drehzahl des Motors ermittelt werden als: n MotE_target = 30/ π ⋅ i G /r whl ⋅ V whltar
    Figure DE102017203670A1_0001
    wobei nMotE_target die Soll-Drehzahl des Motors, iG die Übersetzung eines Getriebes zwischen dem Motor und dem angetriebenen Rad, rwhl der Radius des Rads und Vwhltar die Sollradgeschwindigkeit des angetriebenen Rads bezeichnet.
  • Entsprechend kann die Soll-Drehzahl bei einem Achsantrieb ermittelt werden als: n MotE_target = 30/ π ⋅ ( i D ⋅ i G ) /r whl ⋅ V whltar
    Figure DE102017203670A1_0002
    wobei nMotE_target die Soll-Drehzahl des Motors, iD die Übersetzung eines Differentialgetriebes zwischen dem Motor und den angetriebenen Rädern, iG als Getriebeübersetzung, rwhl den Radius der angetriebenen Räder und Vwhltar die mittlere Sollradgeschwindigkeit der angetriebenen Räder bezeichnet.
  • Somit wird basierend auf den jeweils aktiven Radregelsystemen und dem jeweiligen Fahrzustand (Antreiben, Freirollen oder Bremsen) das entsprechende Kontrollmodussignal in die Ermittlung des Drehmoment-Korrekturwerts durch das Reglersystem mit aufgenommen und es erfolgt eine situationsbezogene Drehzahlvorgabe. Alternativ oder zusätzlich können auch Fahrbahnbeschaffenheitsinformationen, die durch Sensoren oder andere externe Systeme (z. B. GPS-Informationen) bereitgestellt werden können, in die Ermittlung des Drehmoment-Korrekturwerts einfließen.
  • Durch die Berücksichtigung des Kontrollmodussignals und/oder von Fahrbahnbeschaffenheitsinformationen können die Schwingungen in dem Antrieb bzw. Antriebsstrang noch effektiver gedämpft werden, da die Drehzahldifferenz und somit die Eigenschaften der Schwingungen mit einer höheren Präzision und in Abhängigkeit der aktuell ermittelten Fahrsituation bestimmt werden.
  • D ermittelte Antriebsdrehmomentwert wird dann einem Stromregler zugeführt, welcher dem Antrieb einen entsprechenden Strom oder eine Spannung bereitstellt. Der Stromregler kann dabei Teil eines Inverters sein.
  • Die Regelung des Antriebs, also des elektrischen Motors, erfolgt in dem vergleichsweise schnellen Regelsystem in Form eines Stromreglers des Inverters eines Kraftfahrzeugs. Das mittels des Drehmoment-Korrekturwerts korrigierte Antriebsdrehmoment wird als Führungsgröße dem Stromregler des Inverters (Regelsystem) zugeführt, der eine bereitgestellte Gleichspannung oder einen entsprechenden Strom zur elektrischen Versorgung des Antriebs, bspw. des elektrischen Motors, in eine für den Antrieb geeignete Spannung (z. B. dreiphasige Wechselspannung für einen Permanentsynchronmotor (PSM) oder einen Asynchronmotor (ASM) und dergleichen) umwandelt. Der Stromregler kann zudem die bereitgestellte elektrische Leistung über einen von der Stromquelle bereitgestellten elektrischen Strom regeln.
  • Das oben beschriebene Reglersystem kann in einem Kraftfahrzeug mit mindestens einem elektrischen Motor in vorteilhafter Weise eingesetzt werden. Dabei kann mittels des zuvor beschriebenen Reglersystems der Antrieb bzw. der Antriebsstrang von unerwünschten Schwingungen nahezu befreit werden. Dies steigert zum einen den Fahrkomfort und reduziert zum anderen gleichzeitig die Belastung und den Verschleiß des Antriebsstrangs.
  • Weiterhin wird ein Verfahren beschrieben, welches dem oben beschriebenen Regelsystem entspricht. Das Verfahren betrifft eine Regelung eines Antriebs durch Vorgabe eines Antriebsdrehmoments basierend auf einem Drehmoment-Sollwert, bevorzugt für einen Elektromotor und besonders bevorzugt für einen elektrischen Motor eines Kraftfahrzeugs, insbesondere mittels eines Reglersystems. Das Verfahren umfasst die Schritte:
    • a) Ermitteln einer geeigneten Solldrehzahl basierend auf einer Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit;
    • b) Ermitteln einer Drehzahldifferenz zwischen einer Ist-Drehzahl des Antriebs und einer Soll-Drehzahl des Antriebs;
    • b) Ermitteln eines Drehmoment-Korrekturwerts basierend auf der Drehzahldifferenz;
    • c) Ermitteln eines Antriebsdrehmoments mittels Addieren des Drehmoment-Korrekturwerts zu dem Drehmoment-Sollwert.
  • In einem Referenzgeschwindigkeitsmodul wird eine Referenzgeschwindigkeit, bspw. des Fahrzeugs, ermittelt. Die ermittelte Referenzgeschwindigkeit wird an ein Drehzahlmodul übertragen, das eine Soll-Drehzahl des Antriebs basierend auf der Referenzgeschwindigkeit ermittelt. In einer Motorsteuerung wird eine aktuelle Ist-Drehzahl des Antriebs ermittelt. Die Schwingungen des Antriebsstrangs werden mittels der Drehzahldifferenz zwischen der Ist- und der Soll-Drehzahl ermittelt. Dazu analysiert das Reglersystem den zeitlichen Verlauf der Drehzahldifferenz und ermittelt daraus die Schwingungen in Frequenz und/oder Amplitude und/oder Phase sowie deren zeitlichen Verlauf.
  • Zur Dämpfung der Schwingungen wird anschließend ein Drehmoment-Korrekturwert ermittelt, welcher der Phase einer ermittelten Schwingung entgegen gerichtet ist. Dieser Drehmomentkorrekturwert wird dem Drehmoment-Sollwert überlagert, das heißt der Drehmoment-Korrekturwert wird auf den Drehmoment-Sollwert addiert, sodass dadurch ein korrigierter Drehmomentwert bestimmt wird. Dieser korrigierte Drehmomentwert ist das Antriebsdrehmoment und wird einem Stromregler zugeführt, der basierend auf dem korrigierten Drehmomentwert dem Antrieb elektrische Energie bereitstellt, sodass die ermittelten Schwingungen des Antriebsstrangs gedämpft werden. Das Korrigieren bzw. Regeln des Antriebsdrehmoments des Antriebs erfolgt also durch das Überlagern des Drehmoment-Sollwerts und des Drehmoment-Korrekturwerts. Dieses Verfahren verhindert damit effektiv ein Aufschaukeln des Antriebs bzw. des Antriebsstrangs, indem basierend auf der Drehzahldifferenz zwischen Soll-Drehzahl und Ist-Drehzahl des Antriebs Schwingungen in dem Antrieb bzw. dem Antriebsstrang ermittelt werden und entsprechend dazu ein Drehmoment-Korrekturwert abgeleitet bzw. ermittelt wird, der zu dem Drehmoment-Sollwert addiert wird.
  • Das Korrigieren beziehungsweise Regeln des Antriebsdrehmoments kann dabei durch Dämpfen mittels eines Dämpfungsreglers und bevorzugt durch Multiplizieren mit einem Faktor, zeitliches Differenzieren und Verzögern bspw. mittels eines PDT1-Reglers erfolgen, um die Schwingungen im Antrieb beziehungsweise im Antriebsstrang besonders effektiv zu dämpfen.
  • Insbesondere können auch zwei Antriebe eines Kraftfahrzeugs mit einem jeweils zugeordneten Reglersystem geregelt werden.
  • Wenn zwei oder mehr Antriebe in einem Kraftfahrzeug, bspw. zwei oder mehr elektrische Motoren, zur Erzeugung von Traktion oder zur Erzeugung eines Rekuperationsmoments zum Einsatz kommen, so erhöht sich die Dynamik des Gesamtsystems und es kann häufiger und zu stärkeren Schwingungen im Gesamtsystem kommen. Das vorliegende Verfahren stellt dabei eine antriebsindividuelle Drehmomentvorgabe bzw. Drehmomentkorrektur basierend auf externem Drehmomentregeln für jeden der Antriebe bereit. Durch das gezielte Herausregeln bzw. Dämpfen der ermittelten Schwingungen mittels Drehmoment-Korrekturwerten für jeden einzelnen der Antriebe, wobei die Drehmoment-Korrekturwerte geeigneten Gegendrehmomenten zu den Schwingungen entsprechen, kann ein Aufschwingen des Gesamtsystems verhindert werden.
  • Durch das vorliegende Verfahren mit individueller Drehmomentvorgabe/- korrektur für einen jeden Antrieb eines Kraftfahrzeugs kann auch ein hochdynamisches System mit zwei oder mehr Antrieben nahezu schwingungsfrei betrieben werden.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt kann der Drehmoment-Korrekturwert zusätzlich basierend auf einem Kontrollmodussignal (Control-Mode-Signal) oder Fahrbahnbeschaffenheitsinformationen ermittelt werden.
  • Das Kontrollmodussignal gibt an, in welchem Fahrzustand sich das Kraftfahrzeug momentan befindet. Ein sogenanntes Freirollen liegt dabei vor, wenn das Fahrzeug weder wesentlich angetrieben noch wesentlich gebremst wird und alle Radregelsysteme eines elektronischen Stabilitätsprogramms (ESP) passiv sind. Beim Freirollen ist der Radschlupf gering, sodass die Fahrzeuggeschwindigkeit bzw. die Einzelradreferenzgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs unmittelbar ermittelt und in den Berechnungen in Bezug genommen werden kann. Im Falle des Freirollens kann anhand der Fahrzeuggeschwindigkeit die Soll-Drehzahl bspw. in dem Drehzahlmodul erfolgen. Beim Antreiben bzw. Bremsen des Fahrzeugs oder wenn mindestens ein Radregelsystem aktiv ist, d.h. in die Regelung eingreift, wird eine jeweils passende Soll-Radgeschwindigkeit bzw. ein entsprechender Soll-Radschlupf berechnet. Je nachdem ob Antreiben, Bremsen oder Freirollen erfolgt und ob das ABS, DTC, TCS oder ähnliches am betreffenden Antrieb aktiv ist, wird ein entsprechendes Kontrollmodussignal erzeugt. Dementsprechend wird basierend auf den jeweils aktiven Radregelsystemen und dem jeweiligen Fahrzustand (Antreiben, Freirollen oder Bremsen) das entsprechende Kontrollmodussignal in die Ermittlung des Drehmoment-Korrekturwerts mit aufgenommen und das Antriebsdrehmoment bzw. die Soll-Drehzahl wird auf die Situation bezogen. Alternativ oder zusätzlich können auch Fahrbahnbeschaffenheitsinformationen, die bspw. durch Sensoren oder andere externe Systeme (z. B. GPS) bereitgestellt werden können, in die Ermittlung des Drehmoment-Korrekturwerts einfließen.
  • Durch die Berücksichtigung des Kontrollmodussignals und/oder von Fahrbahnbeschaffenheits-informationen können die Schwingungen in dem Antrieb bzw. Antriebsstrang noch effektiver gedämpft werden, da die Drehzahldifferenz und somit die Eigenschaften der Schwingungen mit einer höheren Präzision und je nach Fahrsituation bestimmt werden.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt wird in einem weiteren Schritt der Antrieb basierend auf dem ermittelten Antriebsdrehmoment angesteuert.
  • Die Ansteuerung und somit Regelung des Antriebs (z. B. elektrischer Motor) über den korrigierten Drehmoment-Sollwert, d.h. das Antriebsdrehmoment, erfolgt in einem vergleichsweise schnellen Regelsystem bspw. in Form eines Stromreglers des Inverters eines Kraftfahrzeugs. Der mittels des Drehmoment-Korrekturwerts korrigierte Drehmoment-Sollwert wird alsoals Antriebsdrehmoment und als Führungsgröße dem Stromregler des Inverters (Regelsystem) zugeführt. Ein Benutzer kann den Drehmoment-Sollwert bspw. über ein Gaspedal eines Kraftfahrzeugs und ein damit verbundenes Modul oder dergleichen vorgeben. Der Drehmoment-Sollwert spiegelt dabei eine gewünschte Beschleunigung oder Verzögerung wieder, d.h. typischerweise steuert der Fahrer des Kraftfahrzeugs die Geschwindigkeit und/oder eine Beschleunigung über das Betätigen des Gasbeziehungsweise des Bremspedals. Basierend auf dem vom Benutzer vorgegebenen Drehmoment-Sollwert und dem Drehmoment-Korrekturwert wird ein Antriebsdrehmoment als Addition dieser beiden Werte ermittelt. Der Antrieb wird dann basierend auf dem Antriebsdrehmoment angesteuert und geregelt, wobei eine von einer Stromquelle (z. B. Batterie) bereitgestellte Gleichspannung zur elektrischen Versorgung des Antriebs, bspw. des elektrischen Motors, in eine für den Antrieb geeignete Spannung (z. B. dreiphasige Wechselspannung für einen Permanentsynchronmotor (PSM) oder einen Asynchronmotor (ASM) und dergleichen) durch den Inverter umgewandelt werden kann, wobei der Inverter einen Stromregler zur Regelung des Stroms aufweisen kann. Mit anderen Worten erzeugt der Inverter mit dem Stromregler aus der bereitgestellten Gleichspannung die für den Motor geeignete Wechselspannung in Abhängigkeit des Antriebsdrehmoments.
  • Auf diese Weise wird der Rechen- und Regelaufwand zwischen dem Reglersystem (externer Drehmomentregelung) und dem Inverter bzw. Regelsystem aufgeteilt und zum anderen der Kommunikationsaufwand zwischen dem Reglersystem und dem Stromregler des Inverters auf die Übertragung des Antriebsdrehmoments beschränkt. Dies steigert die Effizienz der Dämpfung von Schwingungen im Antrieb bzw. Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs. Weiterhin ermöglicht das System eine nahezu verzögerungsfreie Regelung, d.h. nahezu ohne eine regelungstechnisch unerwünschte Totzeit.
  • Das oben beschriebene Verfahren kann in einem Computerprogramm, das eingerichtet ist, das Verfahren wie zuvor beschrieben auszuführen, implementiert sein, welches auf einem maschinenlesbaren Speichermedium gespeichert sein kann.
  • Die Ausführungsformen sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Figur eine besonders bevorzugte Ausführungsvariante zeigt, jedoch nicht auf diese beschränkt ist. Es zeigt:
    • 1 zeigt ein Schema der Funktionsblöcke des oben beschriebenen Reglersystems 1 für einen elektrischen Motor 2. In einer Ausführungsform kann das Reglersystem in einem elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeug eingesetzt werden. Die Sensoren für die Ermittlung der Ist-Drehzahl des Motors 2 sowie der Radgeschwindigkeit eines angetriebenen Rades sind nicht dargestellt.
  • Aus einer ermittelten Ist-Drehzahl 3 des Motors und einer Soll-Drehzahl 4 wird durch Subtrahieren der Ist-Drehzahl 3 von der Soll-Drehzahl 4 eine Drehzahldifferenz 5 gebildet. Die Ist-Drehzahl 3 kann dabei Schwingungen aufweisen, typischerweise aber nicht zwingend in einem Frequenzbereich von 5 bis 50 Hertz. Demzufolge kann auch die ermittelte Drehzahldifferenz Schwingungen in diesem Frequenzband aufweisen. Basierend auf der Drehzahldifferenz 5 wird ein Drehmoment-Korrekturwert 6 in einem Drehmomentmodul 7 ermittelt. Aus einem Drehmoment-Sollwert 8 und dem Drehmoment-Korrekturwert 6 wird ein Antriebsdrehmomentwert 9 berechnet. Der Antriebsdrehmomentwert 9 wird einem Stromregler 10 zugeführt. Der Stromregler 10 wandelt in Abhängigkeit des Antriebsdrehmomentwerts 9 eine breitgestellte Gleichspannung 11 einer Batterie 12 zur Versorgung des elektrisch elektrischen Motors 2 mit elektrischer Leistung in eine geeignete Wechselspannung 13 um, wobei die elektrische Leistung, die dem elektrischen Motor 2 zur Verfügung gestellt wird, von dem Stromregler geregelt ist. Ein elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP) 14 stellt ein Kontrollmodussignal 15 über ein Kontrollmodusmodul 16 an ein Dämpfungskontrollmodul 17 bereit. Das Dämpfungskontrollmodul 17 liefert einen Kontrollmoduskorrekturwert 18 an das Drehmomentmodul 7, wobei der Kontrollmoduskorrekturwert 18 auf dem Kontrollmodussignal basiert. Der Kontrollmoduskorrekturwert 18 fließt in die Ermittlung des Drehmoment-Korrekturwerts 6 in dem Drehmomentmodul 7 ein. Das ESP 14 umfasst mehrere Kontrollmodule 19 wie z. B. ABS, DTC, TCS und dergleichen. Die Kontrollmodule 19 können in an sich bekannter Weise aktiv in das Fahrverhalten eines Fahrzeugs eingreifen. Je nachdem welches Kontrollmodul aktiv ist und in welchem Fahrzustand (Antreiben, Freirollen oder Bremsen), wird ein entsprechend angepasstes Kontrollmodussignal 15 an das Dämpfungskontrollmodul 17 weitergegeben. Ein Drehzahlmodul 20 des ESP 14 stellt die Solldrehzahl 4 bereit. Basierend auf der ermittelten Ist-Drehzahl und der Soll-Drehzahl 4 wird die Differenz zwischen diesen als Drehzahldifferenz 5 mittels eines Addierers ermittelt, dem in diesem Fall die negative Ist-Drehzahl zugeführt wird. Das ESP 14 umfasst ferner ein Referenzgeschwindigkeitsmodul 21, in dem eine Referenzgeschwindigkeit des Fahrzeugs ermittelt werden kann. Die Solldrehzahl 4 wird basierend auf der Referenzgeschwindigkeit ermittelt, wobei die Referenzgeschwindigkeit von dem Referenzgeschwindigkeitsmodul 21 ermittelt wird.
  • Das gewünschte Soll-Drehmoment 8 wird von einem Benutzer bzw. Fahrzeugführer eines Kraftfahrzeugs vorgegeben. Der Benutzer kann dazu über eine Eingabeeinrichtung, wie bspw. ein Gaspedal, eine vorgeben, dass das Fahrzeug beschleunigen bzw. nicht verzögern soll. Oder der Fahrzeugführer kann durch Betätigen eines Bremspedals eine Verzögerung des Kraftfahrzeugs vorgeben bzw. eine Beschleunigung bremsen oder verhindern, beispielsweise wenn das Fahrzeug bergab fährt. Die gewünschte Beschleunigung wird in einen entsprechenden Drehmoment-Sollwert 8 mittels eines Moduls 23 umgewandelt. Im Falle eines autonom fahrenden Fahrzeugs kann das Fahrzeug den Drehmoment-Sollwert selbstständig ermitteln, beispielsweise basierend auf einem gewünschten Fahrverhalten.

Claims (13)

  1. Reglersystem (1) zur Regelung eines Antriebs (2) durch Vorgabe eines Antriebsdrehmomentwerts (9) basierend auf einem Drehmoment-Sollwert (8), bevorzugt für einen Motor und besonders bevorzugt für einen elektrischen Motor eines Kraftfahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass das Reglersystem (1) eine Drehzahldifferenz zwischen einer Ist-Drehzahl (3) des Antriebs (2) und einer Soll-Drehzahl (4) des Antriebs (2) ermittelt und basierend auf der Drehzahldifferenz (5) einen Drehmoment-Korrekturwert (6) ermittelt und einen Antriebsdrehmomentwert (9) ermittelt, indem es den Drehmoment-Korrekturwert (6) zu dem Drehmoment-Sollwert (8) addiert.
  2. Reglersystem (1) gemäß Anspruch 1, wobei das Reglersystem eine geeignete Soll Drehzahl (4) basierend auf einer Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit ermittelt.
  3. Reglersystem (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei zumindest zwei Antriebe (2), insbesondere eines Kraftfahrzeugs mittels des Reglersystems (1) geregelt werden.
  4. Reglersystem (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Reglersystem (1) den Drehmoment-Korrekturwert (6) zusätzlich basierend auf einem Kontrollmodussignal (14), Control-Mode-Signal, oder Fahrbahnbeschaffenheitsinformationen ermittelt.
  5. Reglersystem (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Antriebsdrehmoment (9) einem Stromregler (10) zugeführt wird, welcher dem Antrieb (2) einen elektrische Strom oder eine Spannung bereitstellt.
  6. Kraftfahrzeug umfassend zumindest einen Antrieb (2), insbesondere zumindest einen Elektromotor, und ein Reglersystem (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche.
  7. Verfahren zur Regelung eines Antriebs (2) durch Vorgabe eines Antriebsdrehmoments (9) basierend auf einem Drehmoment-Sollwert (8), bevorzugt für einen Elektromotor und besonders bevorzugt für einen elektrischen Motor eines Kraftfahrzeugs, insbesondere mittels eines Reglersystems (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, umfassend die Schritte: a) Ermitteln einer Drehzahldifferenz (5) zwischen einer Ist-Drehzahl (3) des Antriebs (2) und einer Soll-Drehzahl (4) des Antriebs (2); b) Ermitteln eines Drehmoment-Korrekturwerts (6) basierend auf der Drehzahldifferenz; c) Ermitteln eines Antriebsdrehmoments (9) mittels Addieren des Drehmoment-Korrekturwerts (6) zu dem Drehmoment-Sollwert (8).
  8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei vor dem Schritt a) das Reglersystem (1) eine geeignete Soll-Drehzahl (4) basierend auf einer Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit ermittelt
  9. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 7-8, wobei zumindest zwei Antriebe (2), insbesondere eines Kraftfahrzeugs geregelt werden.
  10. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei in Schritt b) das Ermitteln zusätzlich basierend auf einem Kontrollmodussignal (14), Control-Mode-Signal, oder Fahrbahnbeschaffenheitsinformationen erfolgt.
  11. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei in einem Schritt d) der Antrieb (2) basierend auf dem korrigierten Antriebsdrehmoment (9) oder Solldrehmoment (8) angesteuert wird, wobei das Soll-Drehmoment (8) auf einer von einem Benutzer vorgegebenen Geschwindigkeit oder Beschleunigung basiert.
  12. Computerprogramm, das eingerichtet ist, das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 7 bis 11 auf einem Rechner auszuführen.
  13. Maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogramm gemäß Anspruch 12 gespeichert ist.
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