DE102018104077A1

DE102018104077A1 - System und verfahren für eine drehmelderausrichtung im fahrzeug

Info

Publication number: DE102018104077A1
Application number: DE102018104077.6A
Authority: DE
Inventors: William David Treharne; Jonathan Andrew Butcher; Xuemei SUN
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2017-03-01
Filing date: 2018-02-22
Publication date: 2018-09-06
Also published as: US10148209B2; CN108528427A; CN108528427B; US20180251119A1

Abstract

Ein Verfahren, das in einer oder mehreren Steuerungen in einem Fahrzeug umgesetzt wird, beinhaltet, in einer Gegenwart eines Antriebsbedarfs des Fahrzeugs, das von einem Verbrennungsmotor und einer elektrischen Maschine angetrieben wird, Halten des Stroms der elektrischen Maschine bei einer vorbestimmten Größe und Abtasten eines Winkels, der zwischen einem Referenzstrom und einer Referenz-Iq-Komponente definiert ist, durch einen vorbestimmten Bereich. Das Verfahren beinhaltet ferner anschließendes Betreiben der elektrischen Maschine gemäß einem Drehmelderversatz, der von einem Wert des Winkels gemäß einer Iq-Komponente, die null überquert, abgeleitet ist

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Anmeldung betrifft im Allgemeinen das Kalibrieren einer Geschwindigkeitsmessvorrichtung, die an eine elektrische Maschine in einem Fahrzeug gekoppelt ist.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Elektrifizierte Fahrzeug beinhalten eine elektrische Maschine, die von einem Wechselrichter gesteuert wird. Die elektrische Maschine beinhaltet einen Rotor, der an eine Welle gekoppelt ist. Die Welle ist an einen Antriebsstrang gekoppelt, um dem Antriebsstrang Drehmoment bereitzustellen oder Drehmoment vom Antriebsstrang zu empfangen. Der Wechselrichter steuert die Rotationsgeschwindigkeit der elektrischen Maschine durch Umsetzen einer Steuerstrategie. Die Steuerstrategie kann eine Stromkurve zur elektrischen Maschine auf Grundlage einer Rotorposition steuern. Um die Steuerstrategie effektiv umzusetzen, wird genaue Kenntnis über die Rotorposition benötigt. Die Rotorposition wird von einem Sensor gemessen, der an die Rotorwelle gekoppelt ist.
KURZDARSTELLUNG
Ein Verfahren beinhaltet, in einer Gegenwart eines Antriebsbedarfs eines Fahrzeugs, das von einem Verbrennungsmotor und einer elektrischen Maschine angetrieben wird, Halten des Stroms der elektrischen Maschine bei einer vorbestimmten Größe und Abtasten eines Winkels, der zwischen einem Referenzstrom und einer Referenz-Iq-Komponente definiert ist, durch einen vorbestimmten Bereich. Das Verfahren beinhaltet ferner anschließendes Betreiben der elektrischen Maschine gemäß einem Drehmelderversatz, der von einem Wert des Winkels gemäß einer Iq-Komponente, die null überquert, abgeleitet ist.
Das Verfahren kann ferner Betreiben des Verbrennungsmotors und der elektrischen Maschine beinhalten, um den Antriebsbedarf zu erfüllen, indem der Verbrennungsmotor bei einem Verbrennungsmotorleistungsausgang betrieben wird, um eine Differenz zwischen dem Antriebsbedarf und einer Ausgangsleistung der elektrischen Maschine zu erfüllen, wenn der Strom der elektrischen Maschine bei der vorbestimmten Größe ist. Das Verfahren kann ferner Halten des Stroms der elektrischen Maschine bei der vorbestimmten Größe für eine vorbestimmte Dauer durch Anpassen einer Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors beinhalten, um beliebige Veränderungen des Antriebsbedarfs während der vorbestimmten Dauer zu erfüllen. Der Antriebsbedarf kann durch einen Fahrerbedarf definiert sein, der von einem Gaspedal eingegeben wird. Das Verfahren kann ferner Betreiben einer elektrischen Last im Fahrzeug beinhalten, um den Strom der elektrischen Maschine bei der vorbestimmten Größe beizubehalten. Der Antriebsbedarf kann einer vorbestimmten Fahrzeugbeschleunigung zugeordnet sein. Der Antriebsbedarf kann einer vorbestimmten Fahrzeuggeschwindigkeit zugeordnet sein. Der vorbestimmte Bereich kann zwischen 80 Grad und 100 Grad liegen. Der Drehmelderversatz kann der Wert sein, der der Iq-Komponente, die null überquert, minus neunzig Grad entspricht. Das Verfahren kann ferner Begrenzen der Beschleunigung des Fahrzeugs auf eine vom Fahrer angeforderte Beschleunigung beinhalten. Das Verfahren kann ferner, vor dem Antriebsbedarf, Aufladen einer Antriebsbatterie, die elektrisch an die elektrische Maschine gekoppelt ist, auf einen vorbestimmten Ladezustand, der den Betrieb der elektrischen Maschine bei einem Strom der elektrischen Maschine der vorbestimmten Größe für eine vorbestimmte Dauer erlaubt, beinhalten.
Ein Fahrzeug, das von einem Verbrennungsmotor und einer elektrischen Maschine angetrieben wird, beinhaltet eine Steuerung, die dazu programmiert ist, als Reaktion darauf, dass ein Antriebsbedarf während einer Drehmelderabstimmungsanforderung einen Schwellenwert überschreitet, einen Strom der elektrischen Maschine bei einer vorbestimmten Größe zu halten, einen Winkel, der dem Strom zugeordnet ist, durch einen vorbestimmten Bereich abzutasten und anschließend die elektrische Maschine gemäß einem Drehmelderversatz zu betreiben, der von dem Winkel abgeleitet ist, der einer Iq-Komponente entspricht, die null überquert.
Der Winkel kann zwischen einem Referenzstrom und einer Referenz-Iq-Komponente liegen. Die Steuerung kann ferner dazu programmiert sein, den Strom der elektrischen Maschine bei der vorbestimmten Größe für eine vorbestimmte Dauer durch Anpassen einer Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors zu halten, um beliebige Veränderungen des Antriebsbedarfs während der vorbestimmten Dauer zu erfüllen. Die Steuerung kann ferner dazu programmiert sein, den Verbrennungsmotor und die elektrische Maschine zu betreiben, um den Antriebsbedarf zu erreichen, indem der Verbrennungsmotor bei einem Verbrennungsmotorleistungsleistungsausgang betrieben wird, um eine Differenz zwischen dem Antriebsbedarf und einer Ausgangsleistung der elektrischen Maschine zu erfüllen, wenn der Strom der elektrischen Maschine bei der vorbestimmten Größe ist.
Ein Verfahren beinhaltet Beschleunigen eines Fahrzeugs, das von einem Verbrennungsmotor und einer elektrischen Maschine bei einer vorbestimmten Beschleunigung angetrieben wird. Das Verfahren beinhaltet ferner Halten eines Stroms der elektrischen Maschine, der von einer Größe und einem Winkel zwischen einem Referenzstrom und einer Referenz-Iq-Komponente definiert ist, bei einer vorbestimmten Größe. Das Verfahren beinhaltet ferner Abtasten des Winkels durch einen vorbestimmten Bereich. Das Verfahren beinhaltet ferner anschließendes Betreiben der elektrischen Maschine gemäß einem Drehmelderversatz, der von dem Winkel abgeleitet ist, der einer Iq-Komponente entspricht, die null überquert.
Das Verfahren kann ferner Halten des Stroms der elektrischen Maschine bei der vorbestimmten Größe für eine vorbestimmte Dauer beinhalten. Das Verfahren kann ferner Freigeben des Stroms der elektrischen Maschine als Reaktion auf das Verlangsamen des Fahrzeugs beinhalten. Das Verfahren kann ferner Betreiben des Verbrennungsmotors und der elektrischen Maschine beinhalten, um das Fahrzeug zu beschleunigen, indem der Verbrennungsmotor bei einem Verbrennungsmotorleistungsausgang betrieben wird, um eine Differenz zwischen einer angeforderten Antriebsleistung und einer Ausgangsleistung der elektrischen Maschine zu erfüllen, wenn der Strom der elektrischen Maschine bei der vorbestimmten Größe ist. Das Verfahren kann ferner Beschleunigen des Fahrzeugs zu einer vorbestimmten Fahrzeuggeschwindigkeit und Beibehalten der Geschwindigkeit des Fahrzeugs bei der vorbestimmten Fahrzeuggeschwindigkeit für eine vorbestimmte zeit beinhalten.
Figurenliste

1 stellt eine mögliche Konfiguration eines elektrifizierten Fahrzeugs dar.
2 stellt eine mögliche Konfiguration für ein Fahrzeugsystem dar, das Leistungselektronik beinhaltet, die einer elektrischen Maschine zugeordnet ist.
3 stellt ein mögliches Blockdiagramm für die Steuerlogik in einer Steuerung für eine elektrische Maschine dar.
4 stellt mögliche Reaktionen des Drehmoments der elektrischen Maschine auf ein Abtasten eines Phasenwinkels, der den Strom kennzeichnet, dar.
5 ist ein Ablaufdiagramm für eine mögliche Abfolge von Vorgängen zum Bestimmen eines Drehmelderversatzes.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Hier werden Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und andere Ausführungsformen verschiedene und alternative Formen annehmen können. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgetreu; einige Merkmale könnten vergrößert oder verkleinert dargestellt sein, um Details bestimmter Komponenten zu zeigen. Daher sind hier offenbarte konkrete strukturelle und funktionelle Details nicht als einschränkend auszulegen, sondern lediglich als repräsentative Grundlage, um den Fachmann die vielfältige Verwendung der vorliegenden Erfindung zu lehren. Für einen Durchschnittsfachmann versteht es sich, dass verschiedene Merkmale, die in Bezug auf beliebige der Figuren veranschaulicht und beschrieben sind, mit Merkmalen kombiniert werden können, die in einer oder mehreren anderen Figuren veranschaulicht sind, um Ausführungsformen zu erzeugen, die nicht explizit veranschaulicht oder beschrieben sind. Die Kombinationen aus veranschaulichten Merkmalen stellen repräsentative Ausführungsformen für typische Anwendungen bereit. Verschiedene Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, die mit den Lehren dieser Offenbarung vereinbar sind, könnten jedoch für bestimmte Anwendungen oder Umsetzungen wünschenswert sein.
1 zeigt ein elektrifiziertes Fahrzeug 112, das als Plug-in-Hybridelektrofahrzeug (plug-in hybrid electric vehicle - PHEV) bezeichnet werden kann. Ein Plug-in-Hybridelektrofahrzeug 112 kann eine oder mehrere elektrische Maschinen 114 umfassen, die mechanisch an ein Getriebe oder ein Hybridgetriebe 116 gekoppelt sind. Die elektrischen Maschinen 114 können dazu in der Lage sein, als Elektromotor und Generator betrieben zu werden. Außerdem ist das Hybridgetriebe 116 mechanisch an einen Verbrennungsmotor 118 gekoppelt. Das Hybridgetriebe 116 kann zu einem Differential 162, das dazu konfiguriert ist, die Drehzahl der Antriebswellen 120 anzupassen, die mechanisch an die Antriebsräder 122 des Fahrzeugs 112 gekoppelt sind, mechanisch sein. Die Antriebswellen 120 können als die Antriebsachse bezeichnet werden. In einigen Konfigurationen kann eine Kupplung zwischen dem Hybridgetriebe 116 und dem Differential 162 angeordnet sein. Die elektrischen Maschinen 114 können Vortriebs- und Verlangsamungsfähigkeit bereitstellen, wenn der Verbrennungsmotor 118 an- oder ausgeschaltet wird. Die elektrischen Maschinen 114 können zudem als Generatoren fungieren und können Kraftstoffeffizienzvorteile durch Zurückgewinnen von Energie bereitstellen, die normalerweise in einem Reibungsbremssystem als Wärme verloren gehen würde. Die elektrischen Maschinen 114 können zudem Fahrzeugemissionen reduzieren, indem ermöglicht wird, dass der Verbrennungsmotor 118 bei effizienteren Drehzahlen betrieben wird, und ermöglicht wird, dass das Hybridelektrofahrzeug 112 im Elektromodus betrieben wird, wobei der Verbrennungsmotor 118 unter bestimmten Bedingungen ausgeschaltet ist. Bei einem elektrifizierten Fahrzeug 112 kann es sich ferner um ein Batterieelektrofahrzeug (battery electric vehicle - BEV) handeln. Bei einer BEV-Konfiguration ist der Verbrennungsmotor 118 möglicherweise nicht vorhanden. Bei anderen Konfigurationen kann das elektrifizierte Fahrzeug 112 ein Vollhybridelektrofahrzeug (full hybrid-electric vehicle - FHEV) ohne Plug-in-Fähigkeit sein.
Ein Batteriepack oder eine Traktionsbatterie 124 speichert Energie, die von den elektrischen Maschinen 114 verwendet werden kann. Die Traktionsbatterie 124 kann einen Hochspannungsgleichstromausgang (direct current - DC) bereitstellen. Ein Schützmodul 142 kann eines oder mehrere Schütze beinhalten, die dazu konfiguriert sind, die Traktionsbatterie 124 von einem Hochspannungsbus 152 zu trennen, wenn dieser geöffnet ist, und die Traktionsbatterie 124 mit dem Hochspannungsbus 152 zu verbinden, wenn dieser geschlossen ist. Der Hochspannungsbus 152 kann Leistungs- und Rückleiter zum Transport von Strom über den Hochspannungsbus 152 beinhalten. Das Schützmodul 142 kann sich in der Traktionsbatterie 124 befinden. Ein oder mehrere Leistungselektronikmodule 126 können elektrisch an den Hochspannungsbus 152 gekoppelt sein. Die Leistungselektronikmodule 126 sind zudem elektrisch an die elektrischen Maschinen 114 gekoppelt und stellen die Fähigkeit bereit, Energie bidirektional zwischen der Traktionsbatterie 124 und den elektrischen Maschinen 114 zu übertragen. Zum Beispiel kann eine Traktionsbatterie 124 eine Gleichspannung bereitstellen, während die elektrischen Maschinen 114 mit einem Dreiphasenwechselstrom (alternating current - AC) betrieben werden können, um zu funktionieren. Das Leistungselektronikmodul 126 kann die Gleichspannung in einen Dreiphasenwechselstrom umwandeln, um die elektrischen Maschinen 114 zu betreiben. In einem Regenerationsmodus kann das Leistungselektronikmodul 126 den Dreiphasen-AC-Strom von den elektrischen Maschinen 114, die als Generatoren fungieren, in die DC-Spannung umwandeln, die mit der Traktionsbatterie 124 kompatibel ist.
Zusätzlich zum Bereitstellen von Vortriebsenergie kann die Traktionsbatterie 124 Energie für andere elektrische Fahrzeugsysteme bereitstellen. Das Fahrzeug 112 kann ein Gleichspannungswandlermodul 128 beinhalten, das den Hochspannungsgleichstromausgang des Hochspannungsbus 152 in einen Niederspannungsgleichstrompegel eines Niederspannungsbus 154 umwandelt, der mit Niederspannungslasten 156 kompatibel ist. Ein Ausgang des Gleichspannungswandlermoduls 128 kann elektrisch an eine Zusatzbatterie 130 (z. B. eine 12-V-Batterie) zum Laden der Zusatzbatterie 130 gekoppelt sein. Die Niederspannungslasten 156 können über den Niederspannungsbus 154 elektrisch an die Zusatzbatterie 130 gekoppelt sein. Eine oder mehrere elektrische Hochspannungslasten 146 können an den Hochspannungsbus 152 gekoppelt sein. Die elektrischen Hochspannungslasten 146 können eine zugeordnete Steuerung aufweisen, welche die elektrischen Hochspannungslasten 146 gegebenenfalls betreibt und steuert. Beispiele für elektrische Hochspannungslasten 146 können ein Gebläse, ein elektrisches Heizelement und/oder ein Klimakompressor sein.
Das elektrifizierte Fahrzeug 112 kann dazu konfiguriert sein, die Traktionsbatterie 124 über eine externe Leistungsquelle 136 wieder aufzuladen. Die externe Leistungsquelle 136 kann eine Verbindung zu einer Steckdose sein. Die externe Leistungsquelle 136 kann elektrisch an eine Ladestation oder ein Elektrofahrzeugversorgungsgerät (electric vehicle supply equipment - EVSE) 138 gekoppelt sein. Die externe Leistungsquelle 136 kann ein elektrisches Leistungsverteilungsnetz sein, wie es von einem Elektrizitätsversorgungsunternehmen bereitgestellt wird. Das EVSE 138 kann eine Schaltung und Steuerungen bereitstellen, um die Übertragung von Energie zwischen der Leistungsquelle 136 und dem Fahrzeug 112 zu regeln und zu verwalten. Die externe Leistungsquelle 136 kann dem EVSE 138 elektrische Leistung als Gleichstrom oder Wechselstrom bereitstellen. Das EVSE 138 kann einen Ladestecker 140 zum Koppeln an einen Ladeanschluss 134 des Fahrzeugs 112 aufweisen. Der Ladeanschluss 134 kann jede Art von Anschluss sein, der dazu konfiguriert ist, Leistung vom EVSE 138 an das Fahrzeug 112 zu übertragen. Der Ladeanschluss 134 kann elektrisch an ein fahrzeuginternes Leistungsumwandlungsmodul oder eine fahrzeuginterne Ladevorrichtung 132 gekoppelt sein. Die Ladevorrichtung 132 kann die Leistung bedingen, die vom EVSE 138 zugeführt wird, um der Traktionsbatterie 124 und dem Hochspannungsbus 152 die richtigen Spannungs- und Strompegel bereitzustellen. Die Ladevorrichtung 132 kann mit dem EVSE 138 eine Schnittstelle bilden, um die Abgabe von Leistung an das Fahrzeug 112 zu koordinieren. Der EVSE-Stecker 140 kann Stifte aufweisen, die mit entsprechenden Aussparungen des Ladeanschlusses 134 zusammenpassen. Alternativ dazu können verschiedene Komponenten, die als elektrisch gekoppelt oder verbunden beschrieben sind, Leistung unter Verwendung einer drahtlosen induktiven Kopplung übertragen.
Eine oder mehrere Radbremsen 144 können bereitgestellt sein, um das Fahrzeug 112 abzubremsen und eine Bewegung des Fahrzeugs 112 zu verhindern. Die Radbremsen 144 können hydraulisch betätigt, elektrisch betätigt oder eine Kombination davon sein. Die Radbremsen 144 können Teil eines Bremssystems 150 sein. Das Bremssystem 150 kann weitere Komponenten beinhalten, um die Radbremsen 144 zu betätigen. Der Einfachheit halber zeigt die Figur eine einzige Verbindung zwischen dem Bremssystem 150 und einer der Radbremsen 144. Eine Verbindung zwischen dem Bremssystem 150 und den weiteren Radbremsen 144 wird impliziert. Das Bremssystem 150 kann eine Steuerung beinhalten, um das Bremssystem 150 zu überwachen und zu koordinieren. Das Bremssystem 150 kann die Bremskomponenten überwachen und die Radbremsen 144 zum Verlangsamen des Fahrzeugs steuern. Das Bremssystem 150 kann auf Fahrerbefehle reagieren und kann außerdem autonom betrieben werden, um Funktionen, wie etwa eine Fahrdynamikregelung, umzusetzen. Die Steuerung des Bremssystems 150 kann ein Verfahren zum Ausüben einer angeforderten Bremskraft umsetzen, wenn dies von einer weiteren Steuerung oder einer Unterfunktion angefordert wird.
Elektronische Module in dem Fahrzeug 112 können über ein oder mehrere Fahrzeugnetzwerke kommunizieren. Das Fahrzeugnetzwerk kann eine Vielzahl von Kanälen zur Kommunikation beinhalten. Bei einem Kanal des Fahrzeugnetzwerks kann es sich um einen seriellen Bus, wie etwa ein Controller Area Network (CAN), handeln. Einer der Kanäle des Fahrzeugnetzwerks kann ein Ethernet-Netzwerk laut der Definition durch die Normengruppe 802 des Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) beinhalten. Zusätzliche Kanäle des Fahrzeugnetzwerks können diskrete Verbindungen zwischen Modulen beinhalten und können Leistungssignale von der Zusatzbatterie 130 beinhalten. Unterschiedliche Signale können über unterschiedliche Kanäle des Fahrzeugnetzwerks übertragen werden. Zum Beispiel können Videosignale über einen Hochgeschwindigkeitskanal (z. B. Ethernet) übertragen werden, während Steuersignale über ein CAN oder diskrete Signale übertragen werden können. Das Fahrzeugnetzwerk kann beliebige Hardware- und Softwarekomponenten beinhalten, die eine Übertragung von Signalen und Daten zwischen Modulen unterstützen. Das Fahrzeugnetzwerk ist in 1 nicht gezeigt, aber es kann impliziert werden, dass sich das Fahrzeugnetzwerk mit jedem elektronischen Modul verbinden kann, das im Fahrzeug 112 vorhanden ist. Eine Fahrzeugsystemsteuerung (vehicle system controller - VSC) 148 kann vorhanden sein, um den Betrieb der verschiedenen Komponenten zu koordinieren. Man beachte, dass Vorgänge und Prozeduren, die hierin beschrieben sind, in einer oder mehreren Steuerungen umgesetzt sein können. Die Umsetzung von Merkmalen, die derart beschrieben sein können, dass sie von einer bestimmten Steuerung umgesetzt werden, ist nicht notwendigerweise auf die Umsetzung von dieser bestimmten Steuerung begrenzt. Die Funktionen können unter mehreren Steuerungen, die über das Fahrzeugnetzwerk kommunizieren, aufgeteilt werden.
Das Fahrzeug 112 kann eine Benutzerschnittstelle 164 zum Verbinden mit dem Bediener beinhalten. Die Benutzerschnittstelle 164 kann Anzeigeelemente beinhalten, wie etwa Lampen oder ein Flüssigkristallanzeige(liquid-crystal display - LCD)-Modul. Die Anzeigeelemente können einen Touchscreen beinhalten. Die Benutzerschnittstelle 164 kann ferner Eingabevorrichtungen, wie etwa Schalter, Tasten oder Touchscreen-Eingaben beinhalten. Die Benutzerschnittstelle 164 kann ferner einen Diagnoseanschluss beinhalten, der eine Verbindung mit einem externen Diagnosemodul herstellt. Der Diagnoseanschluss kann Leiter beinhalten, die an das Fahrzeugnetzwerk gekoppelt sind. Der Diagnoseanschluss kann dem externen Diagnosemodul erlauben, eine Verbindung mit der Steuerung im Fahrzeug 112 herzustellen. Das externe Diagnosemodul kann dazu konfiguriert sein, Befehle an die Steuerungen zu senden. Zum Beispiel können verschiedene Testmodi durch Befehle vom Diagnosemodul eingegeben werden. Steuerungen im Fahrzeug können Mitteilungsdaten zum Diagnosemodul übertragen werden. Die Mitteilungsdaten können Reaktionen auf Diagnoseanforderungen sowie Statusinformationen beinhalten.
Ein Bediener des Fahrzeugs kann einen Bedarf nach Antriebsleistung durch Betätigen eines Gaspedals bereitstellen. Die Antriebsleistung kann ein Betrag der Leistung sein, die den Antriebswellen 120 zugeführt wird, um das Fahrzeug anzutreiben. Das Niederdrücken des Gaspedals kann zu einer Erhöhung der Antriebsleistung, die vom Hybrid-Antriebsstrang angefordert wird, führen. Das Lösen des Gaspedals kann zu einer Reduzierung der angeforderten Antriebsleistung führen. Der Hybrid-Antriebsstrang kann dazu konfiguriert sein, auf die Gaspedaleingabe zu reagieren, indem die den Antriebsrädern zugeführte Antriebsleistung verändert wird.
In Konfigurationen, die eine Kupplung beinhalten, kann die Kupplung elektrisch aktiviert und gesteuert werden. Kupplungssteuersignale können mit einer Antriebsstrangsteuerung verbunden werden. Andere Module können eine offene Kupplung oder eine geschlossene Kupplung über das Fahrzeugnetzwerk anfordern. Wenn die Kupplung geöffnet ist, wird kein Drehmoment von den elektrischen Maschinen 114 und dem Verbrennungsmotor 118 zur Antriebsachse 120 übertragen. Wenn die Kupplung geschlossen ist, wird Drehmoment vom Verbrennungsmotor 118 und von den elektrischen Maschinen 114 zur Antriebsachse 122 übertragen. Die Kupplung kann die Drehmoment-produzierenden Komponenten selektiv von der Antriebsachse 122 isolieren.
Der Hybridantriebsstrang 116 kann eine Konfiguration mit Leistungsverzweigung sein. Die Konfiguration mit Leistungsverzweigung kann eine erste elektrische Maschine beinhalten, die dazu konfiguriert ist, primär als ein Generator zu arbeiten. Die Konfiguration mit Leistungsverzweigung kann eine zweite elektrische Maschine beinhalten, die dazu konfiguriert ist, den Antriebsrädern Antriebsleistung bereitzustellen. Der Verbrennungsmotor 118 kann betrieben werden, um den Generator anzutreiben und den Antriebswellen 120 Antriebsleistung bereitzustellen. Während eines Bedarfs nach Antriebsleistung können der Verbrennungsmotor, der Generator und der Elektromotor betrieben werden, um den Bedarf zu erreichen. Leistung kann zwischen dem Verbrennungsmotor, dem Generator und dem Elektromotor aufgeteilt werden, um den Bedarf zu erreichen. Man beachte, dass Leistung zum Betreiben der elektrischen Maschinen von der Traktionsbatterie 124 zugeführt werden kann. Die verfügbare Leistung für den Elektromotor kann durch Ladungs- und Entladungsgrenzen der Traktionsbatterie 124 beeinflusst werden. Es sind verschiedene Betriebsmodi möglich. Zum Beispiel kann der Verbrennungsmotor 118 den Generator antreiben, um der Traktionsbatterie 124, dem Elektromotor und/oder anderen elektrischen Lasten Leistung zuzuführen.
Bei den elektrischen Maschinen 114 kann es sich um eine Maschine mit permanenterregtem Synchronmotor (permanent magnet synchronous motor - PMSM) handeln. Eine elektrische PMSM-Maschine beinhaltet einen Rotor und einen Stator. Der Stator kann Windungen beinhalten, um ein Magnetfeld zu erzeugen, um den Rotor zu drehen. Der Strom durch die Statorwindungen kann gesteuert werden, um das Magnetfeld zu variieren, das auf dem Rotor wirkt. Der Rotor eines PMSM beinhaltet Dauermagneten, die ein Magnetfeld erzeugen, das mit dem Magnetfeld des Stators interagiert, um eine Drehung des Rotors zu verursachen. Die Rotordrehzahl kann durch die Frequenz des Magnetfeldes, das von dem Stator erzeugt wird, gesteuert werden.
Die elektrischen Maschinen 114 können aus einem Stator bestehen, der Statorwindungen und einen Rotor beinhaltet. Der Rotor kann sich um eine zentrale Achse relativ zum Stator drehen. Die elektrischen Maschinen 114 können gesteuert werden, indem ein im Allgemeinen sinusförmiger Strom durch die Statorwindungen strömt. Die Amplitude und Frequenz des Stroms kann variiert werden, um das Drehmoment und die Drehzahl des Rotors zu steuern. Der Statorstrom erzeugt ein elektromagnetisches Feld, das mit den Dauermagneten, die Teil des Rotors sind, interagiert. Dieses elektromagnetische Feld führt dazu, dass sich der Rotor dreht. Die elektrischen Maschinen 114 können als dreiphasige Maschinen konfiguriert sein. Das heißt, dass die Statorwindungen drei getrennte Phasenwindungen beinhalten können. Um die elektrischen Maschinen 114 zu steuern, wird eine dreiphasige Spannung oder Stromkurve auf die Phasenwindungen angewandt. Die dreiphasige Kurve ist derart, dass jedes Phasensignal durch eine Phasendifferenz von 120 Grad getrennt ist.
Die elektrischen Maschinen 114 können über einen oder mehrere Leiter, die jeder der Phasenwindungen zugeordnet sind, an das Leistungselektronikmodul 126 gekoppelt sein. 2 stellt ein Blockdiagramm eines Fahrzeugsystems dar, das ein Elektromotorsteuersystem beinhaltet. Das Fahrzeug 112 kann eine oder mehrere Leistungselektroniksteuerungen 200 beinhalten, die dazu konfiguriert sind, das Leistungselektronikmodul 126 zu überwachen und zu steuern. Die Leiter können Teil eines Kabelstrangs zwischen der elektrischen Maschine 114 und dem Leistungselektronikmodul 126 sein. Eine dreiphasige elektrische Maschine 114 kann drei Leiter aufweisen, die an das Leistungselektronikmodul 126 gekoppelt sind. Das Leistungselektronikmodul 126 kann dazu konfiguriert sein, Plus- und Minuspole des Hochspannungsbus 152 auf Phasenanschlüsse der elektrischen Maschinen 114 zu schalten.
Das Leistungselektronikmodul 126 kann gesteuert werden, um der elektrischen Maschine 114 sinusförmige Spannungs- und Stromsignale bereitzustellen. Die Frequenz der Signale kann proportional zur Rotationsgeschwindigkeit der elektrischen Maschine 114 sein.
Die Steuerung 200 kann dazu konfiguriert sein, den Spannungs- und Stromausgang des Leistungselektronikmoduls 126 bei einer vorbestimmten Schaltfrequenz anzupassen. Die Schaltfrequenz kann die Rate sein, bei der die Zustände der Schaltvorrichtungen innerhalb des Leistungselektronikmoduls 126 verändert werden. Die Frequenz der Injektionsspannung kann als ein vorbestimmtes Vielfaches der Schaltfrequenz ausgewählt werden.
Das Leistungselektronikmodul 126 kann mit einer Positions-/Drehzahlrückmeldungsvorrichtung 202 eine Verbindung herstellen, die an den Rotor der elektrischen Maschine 114 gekoppelt ist. Zum Beispiel kann die Positions-/Drehzahlrückmeldungsvorrichtung 202 ein Drehmelder oder ein Codierer sein. Die Positions-/Drehzahlrückmeldungsvorrichtung 202 kann Signale bereitstellen, die eine Position und/oder Drehzahl des Rotors der elektrischen Maschine 114 anzeigen. Die Leistungselektronik 126 kann eine Leistungselektroniksteuerung 200 beinhalten, die mit der Drehzahlrückmeldungsvorrichtung 202 eine Verbindung herstellt und Signale von der Drehzahlrückmeldungsvorrichtung 202 verarbeitet. Die Leistungselektroniksteuerung 200 kann dazu programmiert sein, die Drehzahl- und Positionsrückmeldung zu verwenden, um den Betrieb der elektrischen Maschine 114 zu steuern.
Die Leistungselektronik 126 kann eine Leistungsschaltkreisanordnung 240 beinhalten, die eine Vielzahl von Schaltvorrichtungen 210, 212, 214, 216, 218, 220 beinhaltet. Die Schaltvorrichtungen können Bipolartransistoren mit isolierter Gateelektrode (Insulated Gate Bipolar Junction Transistors - IGBTs) oder andere Festkörperschaltvorrichtungen sein. Die Schaltvorrichtungen können dazu konfiguriert sein, einen Pluspol und einen Minuspol des Hochspannungsbus 152 selektiv an jeden Phasenanschluss oder -zweig (z. B. mit U, V und W gekennzeichnet) der elektrischen Maschine 114 zu koppeln. Jede der Schaltvorrichtungen innerhalb der Leistungsschaltkreisanordnung 240 kann eine zugeordnete Diode 222, 224, 226, 228, 230, 232 aufweisen, die parallelgeschaltet ist, um dem Induktionsstrom einen Weg bereitzustellen, wenn sich die Schaltvorrichtung in einem nichtleitenden Zustand befindet. Jede der Schaltvorrichtungen 210, 212, 214, 216, 218, 220 kann einen Steueranschluss zum Steuern des Betriebs der zugeordneten Schaltvorrichtung aufweisen. Die Steueranschlüsse können elektrisch an die Leistungselektroniksteuerung 200 gekoppelt sein. Die Leistungselektroniksteuerung 200 kann zugeordnete Schaltungen beinhalten, um die Steueranschlüsse anzutreiben und zu überwachen. Zum Beispiel können die Steueranschlüsse an den Gateeingang der Festkörperschaltvorrichtungen gekoppelt sein.
Eine erste Schaltvorrichtung 210 kann den Pluspol des HV-Bus selektiv an einen ersten Phasenanschluss (z. B. U) der elektrischen Maschine 114 koppeln. Eine erste Diode 222 kann mit der ersten Schaltvorrichtung 210 parallelgeschaltet sein. Eine zweite Schaltvorrichtung 212 kann den Minuspol des HV-Bus selektiv an den ersten Phasenanschluss (z. B. U) der elektrischen Maschine 114 koppeln. Eine zweite Diode 224 kann mit der zweiten Schaltvorrichtung 212 parallelgeschaltet sein. Eine dritte Schaltvorrichtung 214 kann den Pluspol des HV-Bus selektiv an einen zweiten Phasenanschluss (z. B. V) der elektrischen Maschine 114 koppeln. Eine dritte Diode 226 kann mit der dritten Schaltvorrichtung 214 parallelgeschaltet sein. Eine vierte Schaltvorrichtung 216 kann den Minuspol des HV-Bus selektiv an den zweiten Phasenanschluss (z. B. V) der elektrischen Maschine 114 koppeln. Eine vierte Diode 228 kann mit der vierten Schaltvorrichtung 216 parallelgeschaltet sein. Eine fünfte Schaltvorrichtung 218 kann den Pluspol des HV-Bus selektiv an einen dritten Phasenanschluss (z. B. W) der elektrischen Maschine 114 koppeln. Eine fünfte Diode 230 kann mit der fünften Schaltvorrichtung 218 parallelgeschaltet sein. Eine sechste Schaltvorrichtung 220 kann den Minuspol des HV-Bus selektiv an den dritten Phasenanschluss (z.B. W) der elektrischen Maschine 114 koppeln. Eine sechste Diode 232 kann mit der sechsten Schaltvorrichtung 220 parallelgeschaltet sein.
Die Leistungselektroniksteuerung 200 kann dazu programmiert sein, die Schaltvorrichtungen 210, 212, 214, 216, 218, 220 zu betreiben, um die Spannung und den Strom zu steuern, die auf die Phasenwindungen der elektrische Maschine 114 angelegt werden. Die Leistungselektroniksteuerung 200 kann die Schaltvorrichtungen 210, 212, 214, 216, 218, 220 betreiben, sodass jeder Phasenanschluss nur an einen des Pluspols des HV-Bus oder des Minuspols des HV-Bus zu einer bestimmten Zeit gekoppelt ist.
Es sind unterschiedliche Elektromotorsteueralgorithmen und -strategien zur Umsetzung in der Leistungselektroniksteuerung 200 verfügbar. Das Leistungselektronikmodul 126 kann außerdem Stromsensoren 204 beinhalten. Die Stromsensoren 204 können induktive oder Halleffektvorrichtungen sein, die dazu konfiguriert sind, ein Signal zu erzeugen, das den Strom anzeigt, der die zugeordnete Schaltung durchquert. In einigen Konfigurationen können zwei Stromsensoren 204 verwendet werden und der dritte Phasenstrom kann anhand der zwei gemessenen Ströme berechnet werden. Die zugeordnete Steuerung 200 kann die Stromsensoren 204 bei einer vorbestimmten Abtastrate abtasten. Messwerte für die Phasenströme der elektrischen Maschine 114 können im Speicher der Steuerung für spätere Berechnungen gespeichert werden.
Das Leistungselektronikmodul 126 kann einen oder mehrere Spannungssensoren beinhalten. Die Spannungssensoren können dazu konfiguriert sein, eine Eingangsspannung zum Leistungselektronikmodul 126 und/oder eine oder mehrere Ausgangsspannungen des Leistungselektronikmoduls 126 zu messen. Die Spannungssensoren können Widerstandsnetzwerke sein und Isolierungselemente beinhalten, um hohe Spannungslevel vom Niederspannungssystem zu trennen. Zusätzlich kann das Leistungselektronikmodul 126 eine zugehörige Schaltung zum Skalieren und Filtern der Signale von den Stromsensoren 204 und den Spannungssensoren beinhalten.
Unter normalen Betriebsbedingungen steuert die Leistungselektroniksteuerung 200 den Betrieb der elektrischen Maschine 114. Zum Beispiel kann die Leistungselektroniksteuerung 200 als Reaktion auf Drehmoment- und/oder Drehzahlsollwerte die Schaltvorrichtungen 210, 212, 214, 216, 218, 220 betreiben, um das Drehmoment und die Drehzahl der elektrischen Maschine 114 zu steuern, um die Sollwerte zu erreichen. Die Drehmoment- und/oder Drehzahlsollwerte können verarbeitet werden, um ein gewünschtes Schaltmuster für die Schaltvorrichtungen 210, 212, 214, 216, 218, 220 zu erzeugen. Die Steueranschlüsse der Schaltvorrichtungen 210, 212, 214, 216, 218, 220 können mit impulsbreitenmodulierten (Pulse Width Modulated - PWM) Signalen angetrieben werden, um das Drehmoment und die Drehzahl der elektrischen Maschine 114 zu steuern. Die Leistungselektroniksteuerung 200 kann unterschiedliche bekannte Schaltersteuerstrategien umsetzen, um die elektrische Maschine 114 unter Verwendung der Schaltvorrichtungen zu steuern, wie zum Beispiel als Vektorsteuerung und/oder Sechs-Stufen-Steuerung. Unter normalen Betriebsbedingungen werden die Schaltvorrichtungen 210, 212, 214, 216, 218, 220 aktiv gesteuert, um einen gewünschten Strom durch jede Phase der elektrischen Maschine 114 zu erreichen.
3 stellt ein Blockdiagramm einer Steuerlogik dar, die in der Leistungselektroniksteuerung 200 umgesetzt werden kann. Das Leistungselektronikmodul 126 kann dazu konfiguriert sein, der elektrischen Maschine 114 eine Spannung bereitzustellen, die dazu führt, dass Strom durch die elektrische Maschine 114 strömt. Die Steuerung 200 kann ein feldorientiertes Steuerschema umsetzen, um die elektrische Maschine 114 zu steuern. Die feldorientierte Steuerung von elektrischen Maschinen 114 ist auf dem Fachgebiet bekannt, sodass hierin nur begrenzte Aspekte beschrieben sind.
Die Leistungselektroniksteuerung 200 kann eine Positions-/Drehzahlrückkopplungsschnittstelle 302 beinhalten. Die Positions-/Drehzahlrückkopplungsschnittstelle 302 kann Hardware und Software beinhalten, die dazu konfiguriert ist, Signale von der Positions-/Drehzahlrückkopplungsvorrichtung 202 zu verarbeiten. Wenn beispielsweise die Positions-/Drehzahlrückkopplungsvorrichtung 202 ein Drehmelder ist, kann die Schnittstelle eine integrierte Schaltung beinhalten, die die Drehmeldersignale verarbeitet, um einen digitalen Winkelpositionswert zu generieren. Die Positions-/Drehzahlrückkopplungsschnittstelle 302 kann einen Winkelpositionswert des Rotors ausgeben. Die Winkelgeschwindigkeit des Rotors kann von einer Ableitung des Winkelpositionswerts in Bezug auf die Zeit abgeleitet werden. In einigen Konfigurationen kann die Positions-/Drehzahlrückkopplungsschnittstelle 302 eine Winkelgeschwindigkeit des Rotors ausgeben. Die Positions-/Drehzahlrückkopplungsschnittstelle 302 kann Skalieren der Signale beinhalten, um die Anzahl an Polen der elektrischen Maschine und die Anzahl an Polen des Drehmelders zu berücksichtigen. Der Drehmelder kann zwei Sätze von Windungen beinhalten. Ein erster Satz von Windungen kann ein Signal zurückgeben, das der Sinus des Drehwinkels ist, und ein zweiter Satz von Windungen kann ein Signal zurückgeben, dass der Kosinus des Drehwinkels der Drehmelderwelle ist. Der Drehmelderwinkel kann als der Arkustangens des Winkels, geteilt durch den Kosinus des Winkels berechnet werden.
Die feldorientierte Steuerung der elektrischen Maschine kann ein wechselndes Koordinatensystem zum Steuern von Spannungen und Strömen der elektrischen Maschine 114 definieren. Das ausgewählte Koordinatensystem ermöglicht eine einfachere Steuerlogik als das dreiphasige Koordinatensystem der elektrischen Maschine 114. Das ausgewählte Koordinatensystem kann die dreiphasige Wechselspannung und -ströme in ein Koordinatensystem umwandeln, in dem die Spannungen und ströme durch DC-Spannungen und -Ströme dargestellt werden. Die Umwandlung in DC-Werte ermöglicht effektivere umzusetzende Steuerungen.
Die Dreiphasenwerte können unter Verwendung von einer oder mehreren Koordinatentransformationen in ein zweiachsiges Koordinatensystem umgewandelt werden. Die Dreiphasenwerte können gemessene oder berechnete Werte (z. B. Spannungen und/oder Ströme) sein. Zum Beispiel sind Koordinatentransformationen, wie etwa die Park- und Clarke-Koordinatentransformationen, bei feldorientierter Steuerung der elektrischen Maschine bekannt. Der Ausgang einer Koordinatentransformation kann ein Vektor in einem stationären zweiachsigen Referenzrahmen sein. Eine mögliche Transformation aus den dreiphasigen Mengen ist die Clarke-Transformation, die folgendermaßen ausgedrückt werden kann $[\begin{matrix} X_{α} \\ X_{β} \end{matrix}] = [\begin{array}{l} \frac{2}{3} & \frac{- 1}{3} & \frac{- 1}{3} \\ 0 & \frac{1}{\sqrt{3}} & \frac{- 1}{\sqrt{3}} \end{array}] [\begin{matrix} X_{U} \\ X_{V} \\ X_{W} \end{matrix}]$
wobei X_U, X_V und X_W die dreiphasigen Werte sind, die als ein Strom (1) oder eine Spannung (V) dargestellt werden können. Man beachte, dass die dreiphasigen Werte sich um einen Phasenwinkel unterscheiden können. Zum Beispiel kann X_U ein sinusförmiges Signal sein, Xv kann um 120 Grad von X_U verschoben sein und X_W kann um 240 Grad von X_U verschoben sein. Eine Achse des stationären Rahmens kann an der U-Phase ausgerichtet sein, sodass die stationäre Rahmenkomponente und der Wert X_U bei einem Winkel von null gleich sind.
Die Clarke-Transformation wandelt ein dreiphasiges System in den stationären zweiachsigen Referenzrahmen um. Zu Steuerzwecken kann es wünschenswert sein, Berechnungen in Bezug auf einen zweiachsigen Referenzrahmen durchzuführen, der sich in Bezug auf den stationären Rahmen dreht. Eine mögliche Transformation ist die Park-Transformation, die folgendermaßen ausgedrückt werden kann $[\begin{matrix} X_{d} \\ X_{q} \end{matrix}] = [\begin{matrix} cos (θ) & sin (θ) \\ - sin (θ) & cos (θ) \end{matrix}] [\begin{matrix} X_{α} \\ X_{β} \end{matrix}]$
wobei θ der Winkel des sich drehenden Rahmens in Bezug auf den stationären Rahmen ist. Der Winkel θ kann relativ zur U-Phase der ursprünglichen dreiphasigen Wellenform sein, sodass die q-Achse bei einem Winkel von null an der U-Phase ausgerichtet ist. Der sich drehende Referenzrahmen hat sich zu Elektromotorsteuerzwecken als nützlich erwiesen, da ein sich drehender Referenzrahmen ausgewählt werden kann, in dem die d-Achse und die q-Achse Werte aufweisen, die sich als DC-Werte anstelle von wechselnden Werten verhalten. Zum Beispiel kann ein Stromvektor mit einer d-Komponente und einer q-Komponente zum Steuern des Stroms in der elektrischen Maschine 114 verwendet werden. Die d-Komponente kann eine Flusskomponente darstellen und die q-Komponente kann eine Drehmomentkomponente darstellen. Das Anpassen des Drehmoments der elektrischen Maschine 114 wird dann durch Anpassen der Drehmomentkomponente erreicht.
Der Fluss und das Drehmoment der elektrischen Maschine 114 kann dann durch Anpassen der d-Komponente und der q-Komponente der Spannung oder des Stroms gesteuert werden. Eine Flusssteuerung kann umgesetzt werden, um die d-Komponente anzupassen. Die Flusssteuerung kann einen Fehler zwischen einem Referenzflussstrom und dem gemessenen Flussstrom (d-Komponente) eingeben. Die Flusssteuerung kann einen Spannungsbedarf der d-Komponente ausgeben, die den Referenzflussstrom erreichen kann. Eine Drehmomentsteuerung kann umgesetzt werden, um die q-Komponente anzupassen. Die Drehmomentsteuerung kann einen Fehler zwischen einem Referenzdrehmomentstrom und dem gemessenen Drehmomentstrom (q-Komponente) eingeben. Die Drehmomentsteuerung kann einen Spannungsbedarf der q-Komponente ausgeben, die den Referenzdrehmomentstrom erreichen kann.
Der Vorteil für den sich drehenden Referenzrahmen ist offensichtlich, wenn eine dreiphasige Sinusform mit einer konstanten Amplitude und Frequenz berücksichtigt wird. In dem stationären zweiachsigen Referenzrahmen variieren die Komponenten X_α und X_β bei der Frequenz des sinusförmigen Signals. Das gleiche Signal kann in einem sich drehenden Referenzrahmen dargestellt werden, der sich bei der gleichen konstanten Frequenz dreht. In dem sich drehenden Referenzrahmen scheinen die Komponenten X_d und X_q konstante Werte zu sein. Die Steuervorgänge können an den Variablen des sich drehenden Referenzrahmens durchgeführt und dann zurück zu den äquivalenten dreiphasigen Werten umgewandelt werden.
Mengen in dem sich drehenden Referenzrahmen können durch die Umkehrung der Park-Transformation, die folgendermaßen ausgedrückt werden kann, zum stationären Referenzrahmen zurückgegeben werden $[\begin{matrix} X_{α} \\ X_{β} \end{matrix}] = [\begin{matrix} cos (θ) & - sin (θ) \\ sin (θ) & cos (θ) \end{matrix}] [\begin{matrix} X_{d} \\ X_{q} \end{matrix}]$
Eine Menge in dem stationären zweiachsigen Referenzrahmen können mithilfe der Umkehrung der Clarke-Transformation, die folgendermaßen ausgedrückt werden kann, zum dreiphasigen Rahmen zurückgegeben werden $[\begin{matrix} X_{U} \\ X_{V} \\ X_{W} \end{matrix}] = [\begin{matrix} 1 & 0 \\ \frac{- 1}{2} & \frac{\sqrt{3}}{2} \\ \frac{- 1}{2} & - \frac{\sqrt{3}}{2} \end{matrix}] [\begin{matrix} X_{α} \\ X_{β} \end{matrix}]$
Die vorstehende Beschreibung stellt ein mögliches Schema für die Koordinatentransformation dar. Andere Transformationen sind möglich. In der tatsächlichen Umsetzung können die Transformationsmatrizen kombiniert werden, um die Anzahl an erforderlichen Berechnungen zu reduzieren.
3 stellt ein Blockdiagramm für ein Steuersystem dar, das in einer Leistungselektroniksteuerung 200 umgesetzt werden kann, die Teil des Leistungselektronikmodul 126 ist. Die Steuerstrategie kann eine Drehmoment-/Flusssteuerfunktion 312 umsetzen. Die Drehmoment-/Flusssteuerfunktion 312 kann Signal ausgeben, um Referenzwerte für die Komponenten der d-Achse und der q-Achse zu erreichen. Die Drehmoment -/Flusssteuerfunktion 312 kann eine Drehmomentkomponentenreferenz, I_qref, und eine Flusskomponentenreferenz, I_drcf, eingeben. Zusätzlich können eine gemessene Drehmomentkomponente, I_q, und eine gemessene Flusskomponente, I_d, außerdem in die Drehmoment-/Flusssteuerfunktion 312 eingegeben werden.
Die Werte der Komponente der d-Achse und der q-Achse können zu einem 2-3-phasigen Transformationsblock 310 übertragen werden. Der 2-3-phasige Transformationsblock 310 kann die Komponente der d-Achse und der q-Achse in eine dreiphasige Spannungs- oder Stromkurve umwandeln. Zum Beispiel kann der 2-3-phasige Transformationsblock 310 die Gleichungen (3) und (4) umsetzen. Der 2-3-phasige Transformationsblock 310 kann die Drehmelderposition eingeben.
Die dreiphasigen Werte können zu einer Funktion der Schaltvorrichtungssteuerung 306 übertragen werden. Die Schaltvorrichtungssteuerfunktion 306 kann die dreiphasigen Werte in einem Schaltmuster für die Schaltvorrichtungen der Leistungschaltanordnung 240 verarbeiten. Zum Beispiel kann die Schaltvorrichtungssteuerfunktion 306 sechs Gate-Antriebssignale ausgeben. Die Schaltvorrichtungssteuerfunktion 306 kann die dreiphasigen Werte in impulsbreitenmodulierte Gate-Antriebssignale umwandeln.
Die Leistungsschaltanordnung 240 ist elektrisch an die Traktionsbatterie 124 gekoppelt. Die Leistungsschaltanordnung 240 kann dreiphasige Signale an die elektrische Maschine 114 ausgeben, die dazu führen, dass die elektrische Maschine 114 Drehmoment erzeugt. Die Winkelposition des Rotors der elektrischen Maschine 114 kann von dem Drehmelder 202 gemessen werden. Eine Positions-/Drehzahlrückkopplungsschnittstelle 302 kann umgesetzt werden, um Signale vom Drehmelder zu einer absoluten Position des Rotors umzuwandeln. Die Rotorposition von der Positions-/Drehzahlrückkopplungsschnittstelle 302 kann in den 2-3-phasigen Transformationsblock 310 eingegeben werden.
Die Leistungselektroniksteuerung 200 kann eine Stromsensorschnittstelle 304 beinhalten, um Signale von den Stromsensoren in digitale Werte zur Verwendung durch die Steuerstrategie umzuwandeln. Die dreiphasigen Ströme, die gemessen und umgewandelt werden, können zu einem 3-2-phasigen Transformationsblock 308 ausgegeben werden. Die Rotorposition von der Positions-/Drehzahlrückkopplungsschnittstelle 302 kann in den 3-2-phasigen Transformationsblock 308 eingegeben werden.
Der 3-2-phasige Transformationsblock 308 kann die dreiphasigen Werte im sich drehenden Referenzrahmen in zweiphasige Werte umwandeln. Das heißt, dass die dreiphasigen Ströme in eine Drehmomentkomponente in der q-Achse (I_q) und eine Flusskomponente in der d-Achse (Id) umgewandelt werden können. Zum Beispiel kann der 3-2-phasige Transformationsblock die Gleichungen (1) und (2) umsetzen. Die Werte des Stroms in dem sich drehenden Referenzrahmen können zu einer Versatzbestimmungsfunktion 314 zur weiteren Verarbeitung gesendet werden. Der Ausgang der Versatzbestimmungsfunktion 314 kann ein Drehmelder- oder Positionsversatz für eine ordnungsgemäße Ausrichtung des Drehmelders 202 und der elektrischen Maschine 114 sein.
Wie vorstehend beobachtet, hängen die Transformationen vom Winkel des sich drehenden Rahmens in Bezug auf den stationären Rahmen ab. Der Winkel kann von der Positionsrückkopplungsmessvorrichtung, die an die Welle der elektrischen Maschinen 114 gekoppelt ist, erhalten werden. Zum Beispiel stellt ein Drehmelder einen absoluten Positionswerte auf Grundlage des Drehwinkels der Drehmelderwelle bereit. Das heißt, dass der Drehmelder bei einer bestimmten Position den gleichen Wert zurückgibt, und zwar jedes Mal, wenn der Drehmelder zur bestimmten Position zurückgebracht wird. Um die Drehmelderwerte in den Transformationen zu verwenden, sollte die Beziehung zwischen dem Drehmelderwert und dem Winkel zwischen dem stationären und dem sich drehenden Rahmen ermittelt werden. Um effektiv zu arbeiten, sollte die d-Achse am Dauermagnetfeld des Rotors (z. B. Rotorflussfeld) ausgerichtet sein. Das heißt, dass die Drehmelderposition, die die Rotorposition darstellt, wenn die d-Achse und das Rotorflussfeld ausgerichtet sind, unter Umständen bekannt sein müssen.
Während des Zusammenbaus muss die Drehmelderwelle an die Rotorwelle gekoppelt werden. Eine Nullposition des Drehmelders kann am erwarteten Rotorflussfeld des Rotors und der d-Achse des Steuerfeldes ausgerichtet werden. Zum Beispiel kann die Rotorwelle einen Ausschnitt beinhalten, der dem Rotorflussfeld entspricht. Die Drehmelderwelle kann eine Aussparung beinhalten, die dazu konfiguriert ist, mit dem Ausschnitt in der Rotorwelle übereinzustimmen, um eine anfängliche Ausrichtung zwischen dem Drehmelderwert und dem Rotorflussfeld bereitzustellen. Die gewünschte Ausrichtung kann derart sein, dass die U-Phase des Elektromotors bei einem Winkel von null am Mittelpunkt der Drehmomentsinuswindung ausgerichtet ist. Zusätzlich kann der Drehmelder in einer festen Weise relativ zum Stator montiert sein, sodass das Rotorflussfeld an der d-Achse ausgerichtet ist. Dies kann eine anfängliche Schätzung der Rotorflussfeldposition und der d-Achse bereitstellen. Allerdings ist die Ausrichtung aufgrund von Herstellungs- und Montagetoleranzen womöglich nicht präzise. Aufgrund dessen sind die d-Achse und das Rotorflussfeld womöglich nicht präzise ausgerichtet und der Drehmelderwert für die Ausrichtung ist womöglich nicht genau bekannt. Ein Verfahren zur Feinabstimmung der Ausrichtung kann verwendet werden, um die Steuerung zu verbessern. Zum Beispiel muss ein Drehmelderwert, der einem Versatzwinkel zwischen dem sich drehenden Rahmen und dem stationären Rahmen entspricht, gelernt werden. Diese Beziehung kann als ein Drehmelderversatz ausgedrückt werden. Zum Beispiel kann ein Versatz, der zum Drehmelderwinkel hinzugefügt wird, den richtigen Drehmelderwert erbringen, bei dem das Rotorflussfeld und die d-Achse des sich drehenden Referenzrahmens ausgerichtet sind. Sobald er ermittelt wurde, kann der Drehmelderversatz zur fortgesetzten Verwendung in nichtflüchtigem Speicher gespeichert werden. Das Thema zu Steuerzwecken besteht darin, diesen Drehmelderversatzwert zu ermitteln.
Wenn der Versatz zwischen der Drehmelderposition und dem stationären Rahmen nicht genau bekannt ist, kann die Drehmomentsteuerung ungenau sein. Ein Ausrichtungsvorgang kann durchgeführt werden, um die Genauigkeit der Rotorwinkelposition zu verbessern.
Für ein PMSM wird das erzeugte Drehmoment der elektrischen Maschine folgendermaßen erhalten: $τ_{e} = \frac{3 P}{2} [λ_{m} + (L_{d} - L_{q}) i_{d}] i_{q}$
wobei P die Anzahl an Polpaaren des PMSM ist, λ_m die magnetische Flussverbindung des PMSM ist, L_d und L_q die äquivalenten Induktivitäten der elektrischen Maschinen entlang der d- und q-Achse sind, i_d und i_q die Motorströme sind, wie sie im dq-Koordinatenrahmen ausgedrückt werden. Es wird beobachtet, dass das Drehmoment null beträgt, wenn i_q gleich null ist. Wenn der Phasenwinkel 90 Grad beträgt, beträgt das Drehmoment ebenfalls null.
Ein Referenzstrom kann in die elektrische Maschine 114 eingespritzt werden, um den Drehmelderversatz zu ermitteln. Ein Referenzstrom kann folgendermaßen definiert werden: $I q_{r e f} = I_{m a g} * cos (φ_{r e f})$
$I d_{r e f} = I_{m a g} * sin (φ_{r e f})$
wobei I_mag einen Referenzstromvektor im sich drehenden Referenzrahmen dar, der um einen Winkel φ_ref von der q-Achse versetzt ist. Die Gleichungen (6) und (7) sind Vorausberechnungen des Stromvektors auf der q-Achse und der d-Achse. Wenn der Drehmelder 202 und die elektrische Maschine 114 ordnungsgemäß ausgerichtet sind, sollte die Drehmomentkomponente (z. B. I_q) null sein, wenn φ_rcf neunzig Grad beträgt. Wenn jedoch eine ordnungsgemäße Ausrichtung nicht vorhanden ist, kann die Drehmomentkomponente bei einem anderen Winkel von φ_ref null sein. Diese Eigenschaft kann verwendet werden, um einen Drehmelderversatz zu bestimmen. Der Referenzstromvektor kann in dem sich drehenden Referenzrahmen mit einer I_q-Komponente (Wert entlang der q-Achse) und einer I_d-Achse (Wert entlang der d-Achse) definiert sein.
Eine Steuerstrategie kann umgesetzt werden, um einen Strom mit einer vorbestimmten Stärke über einen Bereich von Winkeln, φ_ref, anzulegen. Die Ströme der Drehmomentkomponente (I_q) können während des Abtastens durch den Winkelbereich gemessen und gespeichert werden. Das Abtasten des Winkels kann für mehr als eine vorbestimmte Stärke wiederholt werden. Die Ströme der Drehmomentkomponente können analysiert werden, um zu bestimmen, bei welchem Winkel die Drehmomentkomponente null überquert. Der Drehmelderversatz kann auf dem Winkel beruhen, bei dem die Drehmomentkomponente null überquert.
4 stellt eine mögliche Reihe von Drehmomentkurven dar, die für verschiedene Stromstärken auftreten können, die durch einen Bereich von Winkel abgetastet werden. Zum Beispiel kann eine erste Drehmomentkurve 402 für eine erste vorbestimmte Stromstärke (z. B. 100 A) erhalten werden. Eine zweite Drehmomentkurve 404 kann für eine zweite vorbestimmte Stromstärke (z. B. 150 A) erhalten werden. Eine dritte Drehmomentkurve 406 kann für eine dritte vorbestimmte Stromstärke (z. B. 200 A) erhalten werden. Da das Drehmoment eine Funktion der I_q-Komponente (Wert des Stromvektors entlang der q-Achse) ist, stellen die Kurven außerdem den I_q-Wert über den Bereich von Winkeln dar. Das heißt, dass der Winkel, bei dem die Iq-Komponente null überquert, der gleiche Winkel ist, bei dem das Drehmoment null überquert.
Im Allgemeinen sollten sich die erste Drehmomentkurve 402, die zweite Drehmomentkurve 404 und die dritte Drehmomentkurve 406 bei null an einem Nullüberquerungswinkel 410 überschneiden. Der Nullüberquerungswinkel 410 ist der Winkel, bei dem die Drehmomentkurven (oder entsprechende I_q-Kurven) null überqueren. Eine Winkelabtastregion 408 kann vorhanden sein, die am wahrscheinlichsten den Nullüberquerungswinkel 410 enthält. Zum Beispiel kann es sich bei der Abtastregion 408 um die Winkel von 80 Grad bis 100 Grad handeln. Wenn der Drehmelder 202 und die elektrische Maschine 114 in ordnungsgemäßer Ausrichtung sind, wäre zu erwarten, dass der Nullüberquerungswinkel 410 90 Grad beträgt.
Der tatsächliche Drehmelderversatz ist gleich dem Winkel am Kreuzungspunkt minus 90 Grad. Der Drehmelderversatz kann in nichtflüchtigem Speicher gespeichert werden. Der Drehmelderversatz kann während weiteren Vorgängen zur Drehmelderposition hinzugefügt werden. Zum Beispiel kann die Positions-/Drehzahlrückkopplungsschnittstelle 302 den Drehmelderversatz automatisch zum Drehmelderwert hinzufügen, um die Ausrichtung zu korrigieren. Auf diese Weise wird der ordnungsgemäße Winkel den Funktionen bereitgestellt, die von dem Winkel abhängen.
Die Bestimmung des Drehmelderversatzes kann als eine Serviceroutine umgesetzt werden. Ein Diagnoseprotokoll kann für das Fahrzeug 112 definiert werden. Das Diagnoseprotokoll kann die Interaktionen zwischen den Steuerungen am Fahrzeugen und dem externen Diagnosemodul definieren. Das Diagnoseprotokoll kann eine Mitteilung oder einen Befehl (z. B. eine Drehmelderabstimmungsanforderung) beinhalten, um die Bestimmung des Drehmelderversatzes einzuleiten. Wenn der Befehl für die Bestimmung des Drehmelderversatzes empfangen wird, kann das Fahrzeugsteuersystem die Bestimmung des Drehmelderversatzes einleiten. Das Fahrzeugsteuersystem kann überprüfen, dass sich das Fahrzeug in einer Bedingung zum Einleiten des Drehmelderversatztests befindet. Zum Beispiel kann die Bestimmung des Drehmelderversatzes in einigen Konfigurationen nur durchgeführt werden, wenn das Fahrzeug steht. Andere Bedingungen können eine Abwesenheit von Fehlerbedingungen beinhalten. In anderen Konfigurationen kann ein Bediener aufgefordert werden, ein oder mehrere Fahrmanöver durchzuführen, wenn die Drehmelderabstimmungsanforderung aktiv ist.
In einigen Konfigurationen kann die elektrische Maschine 114 bei einer vorbestimmten Drehzahl gedreht werden, um Bedingungen zum Bestimmen des Drehmelderversatzes zu erlauben. In einer Montageumgebung kann die Drehung der elektrischen Maschine 114 durch einen separaten Motor erreicht werden, der an die Welle der elektrischen Maschine gekoppelt ist. In einem montierten Fahrzeug ist dies nicht praktisch. In einigen Konfigurationen kann die Drehung der elektrischen Maschine 114 durch das Betreiben des Verbrennungsmotors 118 bei einer vorbestimmten Verbrennungsmotordrehzahl erreicht werden. Vor dem Durchführen der beschriebenen Steuerstrategie kann die Antriebsachse 122 während des Abstimmungsvorgangs vom Verbrennungsmotor 118 und von der elektrischen Maschine 114 isoliert werden. In Konfigurationen mit einer Kupplung kann das Isolieren der Antriebsachse 122 vom Verbrennungsmotor 118 und von der elektrischen Maschine 114 durch Öffnen der Kupplung erreicht werden. In einigen Konfigurationen, wie etwa einem leistungsverzweigten Hybridgetriebe, in dem die Kupplung nicht vorhanden ist, können andere Prozeduren verwendet werden, um die elektrische Maschine 114 bei einem angemessenen Strompegel zu betreiben.
Um den Drehmelderversatz zu bestimmen, müssen Bedingungen zum Betreiben der elektrischen Maschine 114 bei den vorbestimmten Stromstärken vorhanden sein. In einigen Konfigurationen können die vorbestimmten Stromstärken während des Fahrzeugbetriebs erhalten werden. Das heißt, dass Antriebsleistung angefordert werden kann, um den Antriebsstrang derart zu betreiben, dass die vorbestimmten Stromstärken erreicht werden. Zum Beispiel kann ein Bediener aufgefordert werden, einen Fahrzyklus durchzuführen, der Zeiträume der Beschleunigung, Verlangsamung und/oder des Betriebs mit konstanter Drehzahl beinhaltet.
Ein Modus für die Bestimmung des Drehmelderversatzes kann über einen Diagnosebefehl aufgerufen werden. Das System kann den Bediener über die Benutzerschnittstelle 164 auffordern. Wenn beispielsweise der Drehmelderversatztestmodus aufgerufen wird, kann eine Mittelung angezeigt werden, die dem Bediener zusätzliche Informationen bereitstellt. Die Aufforderung kann den Bediener auffordern, das Fahrzeug auf eine vorbestimmte Geschwindigkeit zu beschleunigen. Die Aufforderung kann eine Angabe beinhalten, dass die Beschleunigung einen gewünschten Betrag beträgt, und kann Indikatoren beinhalten, die eine Erhöhung oder Reduzierung der Beschleunigung fordern. Das System kann umgehend auf beliebigen Fahrerbedarfe nach einer Reduzierung der Beschleunigung reagieren.
Um die vorbestimmten Stromstärken zu erreichen, kann die elektrische Maschine 114 unter Lastbedingungen (z. B. während eines Fahrzeugfahrzyklus) betrieben werden. Ein Antriebsleistungsbedarf kann von dem Bediener über das Gaspedal angefordert werden. Der Antriebsleistungsbedarf kann ein Betrag der Leistung und/oder des Drehmoments sein, der auf die Antriebsräder angewandt wird. Zum Beispiel kann die Systemsteuerung 148 dazu programmiert sein, den Antriebsleistungsbedarf zwischen dem Verbrennungsmotor 118 und der elektrischen Maschine 114 aufzuteilen, um den Antriebsbedarf zu erfüllen. Im Drehmelderversatzabstimmungsmodus kann die Systemsteuerung 148 dazu programmiert sein, zumindest einen Teil des Antriebsbedarfs mithilfe der elektrischen Maschine 114, die bei der vorbestimmten Stromstärke arbeitet, zu erfüllen. Der übrige Teil des Antriebsbedarfs kann mithilfe von Leistung vom Verbrennungsmotor erfüllt werden. Die Steuerung 148 kann dazu programmiert sein, Effizienz und Systemverluste zu berücksichtigen, wenn die Arbeitspunkte des Verbrennungsmotors 118 und der elektrischen Maschine 114 bestimmt werden.
Die Systemsteuerung 148 kann überwachen, wenn der Antriebsbedarf einen Leistungspegel überschreitet, der der vorbestimmten Stromstärke zugeordnet ist. Wenn der Antriebsbedarf den Leistungspegel, der der vorbestimmten Stromstärke zugeordnet ist, überschreitet, kann die Systemsteuerung 148 den Strom der elektrischen Maschine 114 bei der vorbestimmten Stärke halten. Beliebige Veränderungen des Antriebsbedarfs während des Haltezeitraums können durch Verändern der Verbrennungsmotorleistung erfüllt werden. Während der Strom bei der vorbestimmten Stromstärke gehalten wird, kann der Winkel, der dem Strom zugeordnet ist, durch den vorbestimmten Bereich abgetastet werden.
Das Betreiben des Verbrennungsmotors 118 und der elektrischen Maschine 114, um den Bedarf nach Antriebsleistung zu erfüllen, kann durch Betrieben des Verbrennungsmotors 118 bei einem Verbrennungsmotorleistungsausgang erreicht werden, um eine Differenz zwischen der angeforderten Antriebsleistung und einer Ausgangsleistung der elektrischen Maschine 114 zu erfüllen, wenn der Strom der elektrischen Maschine bei der vorbestimmten Größe ist. Während der Strom der elektrischen Maschine bei der vorbestimmten Größe gehalten wird, kann zusätzlich eine beliebige Veränderung des Antriebsbedarfs durch Verändern des Verbrennungsmotorleistungsausgangs erfüllt werden. Zusätzlich können andere elektrische Lasten des Fahrzeugs betrieben werden, um den Strom der elektrischen Maschine bei der vorbestimmten Stärke beizubehalten. Zum Beispiel können elektrische Lasten während des Tests abgeschaltet werden, um sicherzustellen, dass das elektrische System den Betrieb der elektrischen Maschine 114 bei der vorbestimmten Stromstärke unterstützen kann. Während des Testmodus kann die Aufteilungsstrategie modifiziert werden, um den Antriebsstrang vorzuspannen, um die elektrische Maschine 114 bei der vorbestimmten Stromstärke zu betreiben. Die Beschleunigung des Fahrzeugs kann auf eine vom Fahrer angeforderte Beschleunigung begrenzt werden. Das heißt, dass das System dazu konfiguriert sein kann, sicherzustellen, dass das Fahrzeug nicht schneller beschleunigt als vom Fahrer angefordert.
Der Bedarf nach Antriebsleistung kann einer vorbestimmten Fahrzeugbeschleunigung und/oder einer vorbestimmten Fahrzeuggeschwindigkeit zugeordnet sein. Zum Beispiel können Modellierungsergebnisse angeben, dass das Betreiben der elektrischen Maschine 114 bei einer vorbestimmten Stromstärke das Fahrzeug veranlassen kann, bei einer vorbestimmten Fahrzeuggeschwindigkeit zu fahren. Der Bediener kann über die Benutzerschnittstelle 164 angewiesen werden, zur vorbestimmten Fahrzeuggeschwindigkeit zu beschleunigen.
Vor dem Bedarf nach Antriebsleistung kann das System die Traktionsbatterie 124 aufladen, um sicherzustellen, dass ausreichend Leistung vorhanden ist, um die elektrische Maschine 114 bei der vorbestimmten Stromstärke zu betreiben. Zum Beispiel kann der Verbrennungsmotor 118 einen Generator (z. B. eine andere elektrische Maschine) antreiben, um die Traktionsbatterie 124 aufzuladen. Zusätzlich kann der Verbrennungsmotor 118 den Generator während des Bedarfs nach Antriebsleistung antreiben, um zusätzliche Leistung der elektrischen Maschine 114 zuzuführen. Die Testprozedur kann Ruheperioden beinhalten, in denen die Traktionsbatterie 124 aufgeladen wird, bevor zusätzliche Perioden von Antriebsbedarf ausgeführt werden.
In einem System, das einen Generator beinhaltet, kann zusätzliches Abstimmen für einen Drehmelder, der dem Generator zugeordnet ist, erforderlich sein. In diesem Fall kann die Steuerung eine Prozedur einleiten, um die Traktionsbatterie 124 zu entladen, um sicherzustellen, dass der Generator bei einer vorbestimmten Stromstärke für ein vorbestimmtes Zeitintervall betrieben werden kann. Zusätzlich können elektrische Lasten im Fahrzeug betrieben werden, um Leistung, die vom Generator zugeführt wird, der bei der vorbestimmten Stromstärke betrieben wird, zu ziehen. Die Prozedur kann während des Bedarfs nach Antriebsleistung durch Betreiben der elektrischen Maschine, um Antrieb bereitzustellen, und des Generators, um der elektrischen Maschine Leistung bereitzustellen, durchgeführt werden. Auf diese Weise ist die Abstimmungsprozedur für den Generator ähnlich wie die Prozedur für die elektrische Maschine, die Antrieb bereitstellt.
5 stellt ein Ablaufdiagramm für eine mögliche Abfolge von Vorgängen zum Umsetzen der Bestimmung des Drehmelderversatzes in der Leistungselektroniksteuerung 200, die Teil eines Fahrzeugantriebsstrangsteuersystems sein kann, dar. Bei Vorgang 500 kann die Steuerung 200 dazu programmiert sein, den Drehmelderabstimmungsmodus (z. B. Testmodus) aufzurufen. Das Aufrufen des Testmodus kann als Reaktion auf das Empfangen einer Diagnoseanforderung erfolgen, um den Drehmelderabstimmungsmodus aufzurufen. Zu diesem Zeitpunkt kann die Steuerung 200 veranlassen, dass dem Bediener Informationen und Anweisungen in Bezug auf den Drehmelderabstimmungsmodus angezeigt werden.
Bei Vorgang 501 kann die Steuerung 200 einen Bedarf nach Antriebsleistung vom Bediener überwachen. Der gewünschte Bedarfspegel kann dem Bediener über die Benutzerschnittstellen 164 angegeben werden. Die Steuerung 200 kann den Bedarf überwachen, um sicherzustellen, dass sich der Bedarf bei einem Pegel befindet, der einen Betrag der Antriebsleistung überschreitet, der von der elektrischen Maschine 114 veranlasst wurde, die bei den vorbestimmten Stromstärken arbeitet. Bei Vorgang 502 kann die Steuerung 200 die Leistung zwischen dem Verbrennungsmotor 118 und der elektrischen Maschine 114 aufteilen, um den Antriebsbedarf zu erfüllen und die elektrische Maschine 114 bei der vorbestimmten Stromstärke zu betreiben.
Während des Betriebs können zusätzliche Bedingungen überprüft werden, um zu bestimmen, ob der Test fortgesetzt werden sollte. Zum Beispiel können Drehzahlen des Verbrennungsmotors und der elektrischen Maschine überprüft werden, um zu bestimmen, ob sich die Drehzahlen in einem Bereich um eine vorbestimmte Drehzahl befinden. Verschiedene Fehlerbedingungen können überprüft werden, um sicherzustellen, dass die Prozedur fortgesetzt werden kann. Zum Beispiel können beliebige Fehlerbedingungen im Leistungselektronikmodul 126 verhindern, dass die Prozedur abschließt. Zusätzlich können Signale und Status, die dem Drehmelder 202 zugehörig sind, überprüft werden, um sicherzustellen, dass die Drehmelderrückkopplung verfügbar ist. Wenn die Bedingungen nicht erfüllt sind, kann der Vorgang 518 durchgeführt werden, um den Verbrennungsmotor zu stoppen.
Bei Vorgang 504 kann der Strom der elektrischen Maschine 114 bei einer vorbestimmten Stromstärke gehalten werden. Der Strom kann teilweise durch den Winkel zwischen einem Referenzstromvektor und einer Referenz-I_q-Komponente definiert werden. Der Strom kann wie in den Gleichungen (6) und (7) definiert sein. Der Strom kann durch einen Referenzstromvektor, der durch eine Stärke und einen Phasenwinkel zwischen dem Stromvektor und der q-Achse des sich drehenden Referenzrahmens definiert ist, gekennzeichnet sein. Während des ersten Durchgangs kann der Winkel auf einen Startwert des Abtastens initialisiert werden. Der Strom kann bei der vorbestimmten Stärke für eine vorbestimmte Dauer gehalten werden. Die vorbestimmte Dauer kann eine vorbestimmte Zeitdauer sein, die ausreichend ist, um den Phasenwinkel durch den gewünschten Bereich von Winkel abzutasten. Der Referenzstrom kann in die Drehmoment-/Flusssteuerung 312 eingegeben werden, um zu veranlassen, dass der Referenzstrom in die elektrische Maschine 114 strömt.
Bei Vorgang 506 werden die dreiphasigen Ströme gemessen und wie beschrieben in den sich drehenden Referenzrahmen umgewandelt. Zum Beispiel kann die gemessene Drehmomentkomponente (I_q-Komponente) des Stroms wie beschrieben von der Stromsensorschnittstelle 304 und der 3-2-Transformationsfunktion 308 abgeleitet werden.
Bei Vorgang 508 wird die Drehmomentkomponente des Stroms berechnet und gespeichert. Die Drehmomentkomponente (I_q) kann im Speicher zusammen mit dem zugehörigen Phasenwinkel des Referenzstromvektors gespeichert werden. Der I_q kann über eine Reihe von Abtastintervallen gemessen werden, um sicherzustellen, dass der Wert stabilisiert ist. In einigen Konfigurationen kann ein Durchschnitt der gemessenen Werte gespeichert werden, um Messrauschen zu reduzieren. Andere Filterschemata können verwendet werden.
Bei Vorgang 510 kann eine Überprüfung durchgeführt werden, um zu bestimmen, ob das Abtasten des Phasenwinkels abgeschlossen ist. Wenn das Abtasten des Phasenwinkels nicht abgeschlossen ist, kann der Vorgang 520 durchgeführt werden, um den Phasenwinkel zu erhöhen. Die Vorgänge 504 bis 510 können dann wiederholt werden. Der Phasenwinkel des Referenzstromvektors kann über einen vorbestimmten Bereich von Winkeln abgetastet werden. Zum Beispiel kann das Abtasten des Phasenwinkels Referenzstromvektorphasenwinkel von 80 Grad bis 100 Grad beinhalten. Der Phasenwinkel kann um einen Grad für jede Iteration durch das Abtasten des Phasenwinkels erhöht werden.
Wenn das Abtasten des Phasenwinkels abgeschlossen ist, kann der Vorgang 512 durchgeführt werden. Bei Vorgang 512 wird eine Überprüfung durchgeführt, um zu bestimmen, ob das Abtasten der Stärke abgeschlossen ist. Wenn das Abtasten der Stärke nicht abgeschlossen ist, kann der Vorgang 522 durchgeführt werden, um die vorbestimmte Stromstärke zu verändern.
Der Vorgang 524 kann dann durchgeführt werden, um den Phasenwinkel für das nächste Abtasten zurückzusetzen. Die Vorgänge 501 bis 512 können dann bei der aktualisierten vorbestimmten Stromstärke wiederholt werden. Der Referenzstromvektor kann über einen vorbestimmten Bereich von Stärken abgetastet werden. Zum Beispiel kann das Abtasten der Stärke für drei verschiedene Stromvektorstärken durchgeführt werden, 100 A, 150 A und 200 A. Wenn sich die vorbestimmte Stromstärke verändert, müssen sich der Antriebsleistungsbedarf sowie das Aufteilen der Antriebsleistung womöglich verändern.
Wenn das Abtasten der Stromstärke abgeschlossen ist, kann der Vorgang 514 durchgeführt werden. Bei Vorgang 514 werden die Nullüberquerungen für jede der Drehmomentkomponenten(I_q)-Kurven für jede der Abtastungen der Stärke/Phase berechnet. Für jede der Abtastungen der Stärke/Phase kann der Phasenwinkel, bei dem die Drehmomentkomponente null überquert, durch Durchsuchen der gespeicherten Daten gefunden werden. Aufgrund des Messrauschens ist die Nullüberquerung womöglich nicht für jede der Abtastungen der Stärke/Phase gleich. Ein Durchschnitt von allen der Nullüberquerungen kann berechnet werden.
In einigen Konfigurationen kann die Nullüberquerung in Echtzeit bestimmt werden, ohne die Ströme und Winkel zur späteren Verarbeitung zu speichern. Zum Beispiel kann die I_q-Komponente während des Abtastens des Phasenwinkels überwacht werden. Die Steuerung kann dazu programmiert sein, den Winkel zu ermitteln, bei dem die I_q-Komponente den Wert verändert (z. B. positiv zu negativ oder negativ zu positiv) oder null wird. Das Abtasten des Phasenwinkels kann dann für die nächste Stärke wiederholt werden. Der Winkel kann für ein späteres Verarbeiten und zum Vergleich mit den Winkeln aus jedem Abtasten der Stärke gespeichert werden.
Bei Vorgang 516 kann der Drehmelderversatz auf Grundlage des Phasenwinkels an der Nullüberquerung eingestellt werden. Der Drehmelderversatz kann als der Phasenwinkel an der Nullüberquerung minus 90 Grad eingestellt werden. Der Drehmelderversatz kann ein Durchschnittswinkel sein, bei dem die Drehmomentkomponente null überquert, wobei der Durchschnitt den Nullüberquerungswinkel beinhaltet, der jeder der Stärken entspricht. Der Drehmelderversatz kann gespeichert und während des Betriebs der elektrischen Maschine von der Motorsteuerstrategie verwendet werden. Der Drehmelderversatz kann zum vorhandenen Drehmelderwert hinzugefügt werden, um einen ausgeglichenen Positionswert zu Steuerzwecken bereitzustellen.
Bei Vorgang 518 kann der Testmodus beendet werden und die elektrische Maschine 114 kann anschließend unter Verwendung des Drehmelderversatzwerts betrieben werden. Mit dem feinabgestimmten Drehmelderversatzwert kann die Drehmomentsteuerung genauer sein. Eine konsistentere Fahrzeugantriebsstrangsteuerung wird durch Kenntnis über den Drehmelderversatz erreicht. Das Betreiben der elektrischen Maschine 114 beinhaltet Steuern des Stroms und/oder Drehmoments der elektrischen Maschine 114 unter Verwendung der Drehmelderposition, die durch den Drehmelderversatzwert angepasst wird. Zum Beispiel wird der Strom unter Verwendung der beschriebenen Transformationen gesteuert, die von einer genauen Drehmelderposition für beste Ergebnisse abhängen.
Die hier offenbarten Prozesse, Verfahren oder Algorithmen können einer Verarbeitungsvorrichtung, einer Steuerung oder einem Computer zuführbar sein/davon umgesetzt werden, die/der jede bereits bestehende programmierbare elektronische Steuereinheit oder dedizierte elektronische Steuereinheit beinhalten kann. In ähnlicher Weise können die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen als Daten und Anweisungen gespeichert werden, die von einer Steuerung oder einem Computer in vielen Formen, darunter unter anderem Informationen, die permanent auf nicht beschreibbaren Speichermedien, wie etwa ROM-Vorrichtungen, gespeichert sind, und Informationen, die veränderbar auf beschreibbaren Speichermedien, wie etwa Disketten, Magnetbändern, CDs, RAM-Vorrichtungen und sonstigen magnetischen und optischen Medien, gespeichert sind, ausführbar sind. Die Prozesse, Verfahren und Algorithmen können ferner in einem von Software ausführbaren Objekt umgesetzt sein. Alternativ können die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen ganz oder teilweise unter Verwendung geeigneter Hardwarekomponenten, wie zum Beispiel anwendungsspezifischer integrierter Schaltungen (application specific integrated circuits - ASICs), feldprogrammierbarer Gate-Auslegungen (field-programmable gate arrays - FPGAs), Zustandsmaschinen, Steuerungen oder anderer Hardwarekomponenten oder Vorrichtungen oder einer Kombination aus Hardware-, Software- und Firmwarekomponenten, ausgeführt sein.
Während vorstehend Ausführungsbeispiele beschrieben sind, ist nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen beschreiben, die von den Ansprüchen eingeschlossen sind. Bei den in der Beschreibung verwendeten Ausdrücken handelt es sich um beschreibende, nicht um einschränkende Ausdrücke, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der Offenbarung abzuweichen. Wie zuvor beschrieben, können die Merkmale verschiedener Ausführungsformen miteinander kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden, die unter Umständen nicht ausdrücklich beschrieben oder veranschaulicht sind. Obwohl verschiedene Ausführungsformen eventuell so beschrieben wurden, dass sie gegenüber anderen Ausführungsformen oder Umsetzungen nach dem Stand der Technik in Bezug auf eine oder mehrere erwünschte Eigenschaften Vorteile bereitstellen oder bevorzugt werden, erkennt der Durchschnittsfachmann, dass auf ein oder mehrere Merkmale oder eine oder mehrere Eigenschaften verzichtet werden kann, um die gewünschten Gesamtattribute des Systems zu erreichen, die sich nach der spezifischen Anwendung und Umsetzung richten. Zu diesen Attributen gehören u. a. Kosten, Festigkeit, Lebensdauer, Lebenszykluskosten, Marktfähigkeit, Erscheinungsbild, Verpackung, Größe, Wartbarkeit, Gewicht, Herstellbarkeit, einfache Montage usw. Daher liegen Ausführungsformen, welche in Bezug auf eine oder mehrere Eigenschaften als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder Umsetzungen aus dem Stand der Technik beschrieben werden, nicht außerhalb des Umfangs der Offenbarung und können für bestimmte Anwendungen wünschenswert sein.

Claims

Verfahren, umfassend: in einer Gegenwart eines Antriebsbedarfs von einem Fahrzeug, das von einem Verbrennungsmotor und einer elektrischen Maschine angetrieben wird, Halten des Stroms der elektrischen Maschine bei einer vorbestimmten Größe, und Abtasten eines Winkels, der zwischen einem Referenzstrom und einer Referenz-Iq-Komponente definiert ist, durch einen vorbestimmten Bereich; und anschließendes Betreiben der elektrischen Maschine gemäß einem Drehmelderversatz, der von einem Wert des Winkels gemäß einer Iq-Komponente, die null überquert, abgeleitet ist.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend Betreiben des Verbrennungsmotors und der elektrischen Maschine, um den Antriebsbedarf zu erfüllen, indem der Verbrennungsmotor bei einem Verbrennungsmotorleistungsausgang betrieben wird, um eine Differenz zwischen dem Antriebsbedarf und einer Ausgangsleistung der elektrischen Maschine zu erfüllen, wenn der Strom der elektrischen Maschine bei der vorbestimmten Größe ist.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend Halten des Stroms der elektrischen Maschine bei der vorbestimmten Größe für eine vorbestimmte Dauer durch Anpassen einer Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors, um beliebige Veränderungen des Antriebsbedarfs während der vorbestimmten Dauer zu erfüllen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Antriebsbedarf durch einen Fahrerbedarf definiert ist, der von einem Gaspedal eingegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend Betreiben einer elektrischen Last im Fahrzeug, um den Strom der elektrischen Maschine bei der vorbestimmten Größe beizubehalten.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Antriebsbedarf einer vorbestimmten Fahrzeugbeschleunigung zugeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Antriebsbedarf einer vorbestimmten Fahrzeuggeschwindigkeit zugeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der vorbestimmte Bereich zwischen 80 Grad und 100 Grad beträgt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Drehmelderversatz der Wert ist, der der Iq-Komponente, die null überquert, minus neunzig Grad entspricht.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend Begrenzen der Beschleunigung des Fahrzeugs auf eine vom Fahrer angeforderte Beschleunigung.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend, vor dem Antriebsbedarf, Aufladen einer Antriebsbatterie, die elektrisch an die elektrische Maschine gekoppelt ist, auf einen vorbestimmten Ladezustand, der den Betrieb der elektrischen Maschine bei einem Strom der elektrischen Maschine der vorbestimmten Größe für eine vorbestimmte Dauer erlaubt.
Fahrzeug, das von einem Verbrennungsmotor und einer elektrischen Maschine angetrieben wird, umfassend: eine Steuerung, die dazu programmiert ist, als Reaktion darauf, dass ein Antriebsbedarf während einer Drehmelderabstimmungsanforderung einen Schwellenwert überschreitet, einen Strom der elektrischen Maschine bei einer vorbestimmten Größe zu halten, einen Winkel, der dem Strom zugeordnet ist, durch einen vorbestimmten Bereich abzutasten und anschließend die elektrische Maschine gemäß einem Drehmelderversatz zu betreiben, der von dem Winkel abgeleitet ist, der einer Iq-Komponente entspricht, die null überquert.
Fahrzeug nach Anspruch 12, wobei der Winkel zwischen einem Referenzstrom und einer Referenz-Iq-Komponente liegt.
Fahrzeug nach Anspruch 12, wobei die Steuerung ferner dazu programmiert ist, den Strom bei der vorbestimmten Größe für eine vorbestimmte Dauer zu halten, indem eine Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors angepasst wird, um beliebige Veränderungen des Antriebsbedarfs während der vorbestimmten Dauer zu erfüllen.
Fahrzeug nach Anspruch 12, wobei die Steuerung ferner dazu programmiert ist, den Verbrennungsmotor und die elektrische Maschine zu betreiben, um den Antriebsbedarf zu erreichen, indem der Verbrennungsmotor bei einem Verbrennungsmotorleistungsausgang betrieben wird, um eine Differenz zwischen dem Antriebsbedarf und einer Ausgangsleistung der elektrischen Maschine zu erfüllen, wenn der Strom der elektrischen Maschine bei der vorbestimmten Größe ist.