DE102018107930B4 - Verfahren für Drehmomentregelungssysteme und auf der Rotortemeperatur basierende Verfahren - Google Patents

Verfahren für Drehmomentregelungssysteme und auf der Rotortemeperatur basierende Verfahren Download PDF

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Abstract

Elektromotor-Steuersystem für ein Fahrzeug, umfassend:ein Strombefehlsmodul (408), welches dazu konfiguriert ist, basierend auf einer Motordrehmomentanforderung (234) für einen Elektromotor (198) des Fahrzeugs einen ersten d-Achsenstrombefehl für den Elektromotor (198) und einen ersten q-Achsenstrombefehl für den Elektromotor (198) zu erzeugen;ein Einstellmodul (428) konfiguriert, basierend auf einer Drehzahl (432) eines Rotors des Elektromotors (198) und der Motordrehmomentanforderung (234), selektiv mindestens einen von einer d-Achsenstromeinstellung und einer q-Achsenstromeinstellung, basierend auf einer Temperatur (414) des Rotors des Elektromotors (198), zu ermitteln;ein Einstellungsmodul (418) dazu konfiguriert, einen zweiten d-Achsenstrombefehl für den Elektromotor (198) durch Einstellen des ersten d-Achsenstrombefehls basierend auf der d-Achsenstromeinstellung zu erzeugen und einen zweiten q-Achsenstrombefehl für den Elektromotor (198) durch Einstellen des ersten q-Achsenstrombefehls basierend auf der q-Achsenstromeinstellung zu erzeugen; undein Schaltsteuermodul (404) dazu konfiguriert ist, basierend auf dem zweiten d-Achsenstrombefehl und dem zweiten q-Achsenstrombefehl, ein Schalten eines Wechselrichtermoduls (256) zu steuern und Energie von einer Energiespeichervorrichtung (199) an die Statorwicklungen des Elektromotors (198) anzulegen;wobei das Einstellmodul (428) zu Folgendem konfiguriert ist:wenn die Drehzahl (432) größer als eine vorbestimmte Drehzahl ist, dem Einstellen sowohl der d-Achsenstromeinstellung als auch der q-Achsenstromeinstellung auf einen vorbestimmten Wert; undwenn die Drehzahl (432) kleiner als die vorbestimmte Drehzahl ist, basierend darauf, ob die Motordrehmomentanforderung (234) größer als ein vorbestimmtes Drehmoment ist, dem selektiven Ermitteln von mindestens einer der d-Achsenstromeinstellung oder der q-Achsenstromeinstellung, basierend auf der Rotortemperatur (414) des Elektromotors (198); undwobei das Einstellungsmodul (418) für Folgendes konfiguriert ist:basierend auf der d-Achsenstromeinstellung, die gleich dem vorbestimmten Wert ist, das Einstellen des zweiten d-Achsenstrombefehls gleich dem ersten d-Achsenstrombefehl; undbasierend auf der q-Achsenstromeinstellung, die gleich dem vorbestimmten Wert ist, das Einstellen des zweiten q-Achsenstrombefehls gleich dem ersten q-Achsenstrombefehl;wobei das Einstellungsmodul (418) für Folgendes konfiguriert ist:basierend auf der d-Achsenstromeinstellung, die nicht gleich dem vorbestimmten Wert ist, eine der Optionen Erhöhen oder Verringern des ersten d-Achsenstrombefehls, basierend auf der d-Achsenstromeinstellung, um den zweiten d-Achsenstrombefehl zu erzeugen; undbasierend auf der q-Achsenstromeinstellung, die nicht gleich dem vorbestimmten Wert ist, eine der Optionen Erhöhen oder Verringern des ersten q-Achsenstrombefehls, basierend auf der q-Achsenstromeinstellung, um den zweiten q-Achsenstrombefehl zu erzeugen.

Description

  • EINLEITUNG
  • Die Informationen in diesem Abschnitt dienen der allgemeinen Darstellung des Kontextes der Offenbarung. Die Arbeit der gegenwärtig genannten Erfinder in dem in diesem Abschnitt beschriebenen Umfang, sowie Aspekte der Beschreibung, die zum Zeitpunkt der Anmeldung ansonsten nicht als Stand der Technik gelten, gelten gegenüber der vorliegenden Offenbarung weder ausdrücklich noch implizit als Stand der Technik.
  • Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Fahrzeugantriebssysteme und insbesondere auf Systeme und Verfahren zum Steuern eines Elektromotors eines Fahrzeugs basierend auf einer Temperatur eines Rotors des Elektromotors.
  • Einige Fahrzeugtypen beinhalten nur einen Verbrennungsmotor, der Antriebsdrehmoment erzeugt. Hybridfahrzeuge beinhalten sowohl einen Verbrennungsmotor als einen oder mehrere Elektromotoren. Einige Arten von Hybridfahrzeugen verwenden den Elektromotor und den Verbrennungsmotor, um eine größere Kraftstoffeffizienz zu erreichen, als wenn nur der Verbrennungsmotor verwendet würde. Einige Arten von Hybridfahrzeugen verwenden den Elektromotor und den Verbrennungsmotor, um eine größere Drehmomentabgabe zu erreichen, als der Verbrennungsmotor selbst erreichen könnte.
  • Einige exemplarische Arten von Hybridfahrzeugen beinhalten Parallelhybridfahrzeuge, Serienhybridfahrzeuge und andere Arten von Hybridfahrzeugen. In einem Parallelhybridfahrzeug arbeitet der Elektromotor parallel mit dem Motor, um Leistungs- und Reichweitenvorteile des Motors mit Effizienz- und regenerativen Bremsvorteilen von Elektromotoren zu kombinieren. In einem Serienhybridfahrzeug treibt der Motor einen Generator an, um Elektrizität für den Elektromotor zu erzeugen, und der Elektromotor treibt ein Getriebe an. Dies ermöglicht, dass der Elektromotor einen Teil der Leistungsverantwortlichkeiten des Motors übernimmt, was die Verwendung eines kleineren und möglicherweise effizienteren Motors ermöglichen kann.
  • US 2014 / 0 015 468 A1 beschreibt Verfahren, Systeme und Vorrichtungen zum Anpassen von Strom- und/oder Drehmomentbefehlen, die verwendet werden, um den Betrieb einer Asynchronmaschine basierend auf dem Rotorfluss der Asynchronmaschine zu steuern.
  • US 2012 / 0 217 908 A1 beschreibt ein Verfahren und ein System zum Steuern eines Elektromotors bei oder nahe einem Stillstandbetriebszustand. Ein Sensor erfasst eine Drehposition eines Rotors des Elektromotors. Ein Datenprozessor bestimmt, ob ein zusammengesetzter Drehmomentbefehl für ein Zeitintervall größer als ein voreingestellter Drehmomentschwellenwert ist. Der zusammengesetzte Drehmomentbefehl ist in einen Direktachsenstrombefehl und einen Quadraturachsenstrombefehl umwandelbar. Der Datenprozessor bestimmt, ob eine Motordrehzahl des Rotors für das Zeitintervall kleiner als ein voreingestellter Drehzahlschwellenwert ist. Der Datenprozessor, ein Stromanpassungsmodul oder ein Stromformungsmodul passt den Direktachsenstrombefehl und den Quadraturachsenstrombefehl an, um einen revidierten Direktachsenstrombefehl und einen revidierten Quadraturachsenstrombefehl für das Zeitintervall zu erhalten, wenn der zusammengesetzte Drehmomentbefehl größer als der voreingestellte Drehmomentschwellenwert ist und wenn die Rotordrehzahl kleiner als der voreingestellte Drehzahlschwellenwert ist, wobei die überarbeiteten Strombefehle (oder der Drehmomentabrisskoeffizient) um die erfasste Drehposition des Rotors variieren, um einen im Allgemeinen konstanten Wellendrehmomentausgang zu erreichen.
  • US 2012 / 0 212 169 A1 beschreibt ein Temperaturschätzmodul, das eine Temperaturänderung der dem Rotor des Motors zugeordneten Magnete schätzt, basierend auf einer magnetischen Betriebsflussstärke, die mit einer Referenzmagnetflussstärke verglichen wird, die bei einer bekannten Umgebungstemperatur und für einen vorbestimmten Betriebsbereich des Motors bestimmt wurde.
  • KURZDARSTELLUNG
  • Erfindungsgemäß wird ein Elektromotor-Steuersystem für ein Fahrzeug beschrieben. Ein Strombefehlsmodul ist dazu konfiguriert, basierend auf einer Motordrehmomentanforderung für einen Elektromotor des Fahrzeugs einen ersten d-Achsenstrombefehl für den Elektromotor und einen ersten q-Achsenstrombefehl für den Elektromotor zu erzeugen. Ein Einstellmodul ist dazu konfiguriert, basierend auf einer Drehzahl eines Rotors des Elektromotors und der Motordrehmomentanforderung, selektiv mindestens eine der Optionen d-Achsenstromeinstellung und q-Achsenstromeinstellung, basierend auf einer Temperatur des Rotors des Elektromotors, zu ermitteln. Ein Einstellungsmodul ist dazu konfiguriert, einen zweiten d-Achsenstrombefehl für den Elektromotor durch Einstellen des ersten d-Achsenstrombefehls, basierend auf der d-Achsenstromeinstellung, zu erzeugen und um einen zweiten q-Achsenstrombefehl für den Elektromotor durch Einstellen des ersten q-Achsenstrombefehls, basierend auf der q-Achsenstromeinstellung, zu erzeugen. Ein Schaltsteuermodul ist dazu konfiguriert, basierend auf dem zweiten d-Achsenstrombefehl und dem zweiten q-Achsenstrombefehl, ein Schalten eines Wechselrichtermoduls zu steuern und Energie von einer Energiespeichervorrichtung an die Statorwicklungen des Elektromotors anzulegen.
  • Erfindungsgemäß ist das Einstellmodul für Folgendes konfiguriert: ist die Drehzahl höher als eine vorgegebene Geschwindigkeit, das Einstellen von sowohl der d-Achsenstromeinstellung als auch der q-Achsenstromeinstellung auf einen vorbestimmten Wert, und wenn die Drehzahl geringer ist als die vorgegebene Drehzahl, basierend darauf, ob die Drehmomentanforderung größer als ein vorbestimmtes Drehmoment ist, das selektive Ermitteln von mindestens einer der Optionen d-Achsenstromeinstellung und q-Achsenstromeinstellung, basierend auf der Temperatur des Rotors des Elektromotors; und das Einstellungsmodul ist für Folgendes konfiguriert: basierend darauf, ob die d-Achsenstromeinstellung gleich dem vorbestimmten Wert ist, das Einstellen des zweiten d-Achsenstrombefehl gleich dem ersten d-Achsenstrombefehl; und basierend darauf, ob der q-Achsenstromeinstellung gleich dem vorbestimmten Wert ist, das Einstellen des zweiten q-Achsenstrombefehls gleich dem ersten q-Achsenstrombefehl.
  • Erfindungsgemäß ist das Einstellungsmodul für Folgendes konfiguriert: Basierend auf der d-Achsenstromeinstellung, die nicht gleich dem vorbestimmten Wert ist, eine der Optionen Erhöhen oder Verringern des ersten d-Achsenstrombefehls, basierend auf der d-Achsenstromeinstellung, um den zweiten d-Achsenstrombefehl zu erzeugen; und basierend auf der q-Achsenstromeinstellung, die nicht gleich dem vorbestimmten Wert ist, eine der Optionen Erhöhen oder Verringern des ersten q-Achsenstrombefehls, basierend auf der q-Achsenstromeinstellung, um den zweiten q-Achsenstrombefehl zu erzeugen.
  • Gemäß einem Beispiel ist das Einstellungsmodul für eine der folgenden Optionen konfiguriert: das Einstellen des zweiten d-Achsenstrombefehls gleich dem ersten d-Achsenstrombefehl plus die d-Achsenstromeinstellung; und das Einstellen des zweiten d-Achsenstrombefehls gleich dem ersten d-Achsenstrombefehl multipliziert mit der d-Achsenstromeinstellung; und das Einstellen des zweiten q-Achsenstrombefehls gleich dem ersten q-Achsenstrombefehl plus die q-Achsenstromeinstellung; und das Einstellen des zweiten d-Achsenstrombefehls gleich dem ersten q-Achsenstrombefehl multipliziert mit der q-Achsenstromeinstellung.
  • In weiteren Ausführungsformen ist das Einstellmodul für Folgendes konfiguriert: wenn die Drehzahl geringer als die vorbestimmte Drehzahl ist und die Motordrehmomentanforderung größer als das vorbestimmte Drehmoment ist, das Ermitteln der d-Achsenstromeinstellung basierend auf der Temperatur des Rotors des Elektromotors; und wenn die Drehzahl geringer als die vorbestimmte Drehzahl ist und die Motordrehmomentanforderung kleiner als das vorbestimmte Drehmoment ist, das Ermitteln der q-Achsenstromeinstellung basierend auf der Temperatur des Rotors des Elektromotors.
  • In weiteren Ausführungsformen ist das Einstellungsmodul ferner, wenn die Drehzahl geringer als die vorbestimmte Drehzahl ist und die Motordrehmomentanforderung größer als das vorbestimmte Drehmoment ist, konfiguriert zum Einstellen der q-Achsenstromeinstellung auf den vorbestimmten Wert.
  • In weiteren Ausführungsformen ist das Einstellungsmodul ferner, wenn die Drehzahl geringer als die vorbestimmte Drehzahl ist und die Motordrehmomentanforderung geringer als das vorbestimmte Drehmoment ist, konfiguriert zum Einstellen der d-Achsenstromeinstellung auf den vorbestimmten Wert.
  • In weiteren Ausführungsformen ist das Einstellmodul ferner, wenn die Drehzahl geringer als die vorbestimmte Drehzahl ist und die Motordrehmomentanforderung kleiner als das vorbestimmte Drehmoment ist, konfiguriert zum Ermitteln der d-Achsenstromeinstellung, basierend auf dem ersten d-Achsenstrombefehl, einer d-Achseninduktivität des Elektromotors, einer q-Achseninduktivität des Elektromotors und einer vorbestimmten Verstärkung.
  • In weiteren Ausführungsformen ist das Einstellmodul, wenn die Drehzahl geringer als die vorbestimmte Drehzahl ist und die Motordrehmomentanforderung kleiner als das vorbestimmte Drehmoment ist, für Folgendes konfiguriert: das Ermitteln einer Magnetflussverkettung des Elektromotors basierend auf der Temperatur des Rotors; das Ermitteln einer Variation in der Magnetflussverkettung basierend auf der Temperatur des Rotors; und das Ermitteln der q-Achsenstromeinstellung basierend auf der Magnetflussverkettung und der Variation der Magnetflussverkettung.
  • In weiteren Ausführungsformen ist das Einstellmodul, wenn die Drehzahl kleiner als die vorbestimmte Drehzahl ist und die Motordrehmomentanforderung größer als das vorbestimmte Drehmoment ist, für Folgendes konfiguriert: das Ermitteln einer Variation der Magnetflussverkettung des Elektromotors basierend auf der Temperatur des Rotors; und das Ermitteln der d-Achsenstromeinstellung basierend auf der Variation der Magnetflussverkettung, einer d-Achseninduktanz des elektrischen Motors und einer q-Achseninduktanz des elektrischen Motors.
  • In einer Ausführungsform beinhaltet ein Elektromotor-Steuerungsverfahren für ein Fahrzeug: Basierend auf einer Motordrehmomentanforderung für einen Elektromotor des Fahrzeugs, das Erzeugen eines ersten d-Achsenstrombefehls für einen Elektromotor des Fahrzeugs und eines ersten q-Achsenstrombefehls für den Elektromotor; basierend auf einer Drehzahl eines Rotors des Elektromotors und der Motordrehmomentanforderung, selektives Bestimmen von entweder einer d-Achsenstromeinstellung oder einer q-Achsenstromeinstellung, basierend auf einer Temperatur des Rotors des Elektromotors; Erzeugen eines zweiten d-Achsenstrombefehls für den Elektromotor durch Einstellen des ersten d-Achsenstrombefehls, basierend auf der d-Achsenstromeinstellung; Erzeugen eines zweiten q-Achsenstrombefehls für den Elektromotor durch Einstellen des ersten q-Achsenstrombefehls, basierend auf der q-Achsenstromeinstellung; und basierend auf dem zweiten d-Achsenstrombefehl und dem zweiten q-Achsenstrombefehl, Steuern des Schaltens eines Wechselrichtermoduls und Zuführen von Energie von einer Energiespeichervorrichtung an die Statorwicklungen des Elektromotors.
  • In weiteren Ausführungsformen beinhaltet das selektive Ermitteln von entweder der d-Achsenstromeinstellung oder der q-Achsenstromeinstellung: wenn die Drehzahl größer als eine vorbestimmte Drehzahl ist, das Einstellen sowohl der d-Achsenstromeinstellung als auch der q-Achsenstromeinstellung auf einen vorbestimmten Wert; und wenn die Drehzahl kleiner als die vorbestimmte Drehzahl ist, basierend darauf, ob die Motordrehmomentanforderung größer als ein vorbestimmtes Drehmoment ist, das selektive Ermitteln entweder der d-Achsenstromeinstellung oder der q-Achsenstromeinstellung, basierend auf der Temperatur des Rotors des Elektromotors; das Erzeugen des zweiten d-Achsenstrombefehls beinhaltet, basierend auf der d-Achsenstromeinstellung, die gleich dem vorbestimmten Wert ist, das Einstellen des zweiten d-Achsenstrombefehls gleich dem ersten d-Achsenstrombefehl; und das Erzeugen des zweiten q-Achsenstrombefehls beinhaltet, basierend auf der q-Achsenstromeinstellung, die gleich dem vorbestimmten Wert ist, das Einstellen des zweiten q-Achsenstrombefehls gleich dem ersten q-Achsenstrombefehl.
  • Gemäß weiteren Ausführungsformen: das Erzeugen des zweiten d-Achsenstrombefehls beinhaltet, basierend auf der d-Achsenstromeinstellung, die nicht gleich dem vorbestimmten Wert ist, eine der Optionen Erhöhen und Verringern des ersten d-Achsenstrombefehls basierend auf der d-Achsenstromeinstellung, um den zweiten d-Achsenstrombefehl zu erzeugen; und das Erzeugen des zweiten q-Achsenstrombefehls beinhaltet, basierend auf der q-Achsenstromeinstellung, die nicht gleich dem vorbestimmten Wert ist, eine der Optionen Erhöhen oder Verringern des ersten q-Achsenstrombefehls, basierend auf der q-Achsenstromeinstellung, zum Erzeugen des zweiten q-Achsenstrombefehls.
  • In weiteren Ausführungsformen eines der Folgenden: das Erzeugen des zweiten d-Achsenstrombefehls beinhaltet das Einstellen des zweiten d-Achsenstrombefehls gleich dem ersten d-Achsenstrombefehl plus der d-Achsenstromeinstellung; und das Erzeugen des zweiten d-Achsenstrombefehls beinhaltet das Einstellen des zweiten d-Achsenstrombefehls gleich dem ersten d-Achsenstrombefehl multipliziert mit der d-Achsenstromeinstellung; und eines der Folgenden: das Erzeugen des zweiten q-Achsenstrombefehls beinhaltet das Einstellen des zweiten q-Achsenstrombefehls gleich dem ersten q-Achsenstrombefehl plus der q-Achsenstromeinstellung; und das Erzeugen des zweiten q-Achsenstrombefehls beinhaltet das Einstellen des zweiten d-Achsenstrombefehls gleich dem ersten q-Achsenstrombefehl multipliziert mit der q-Achsenstromeinstellung.
  • In weiteren Ausführungsformen beinhaltet das selektive Ermitteln von mindestens einer der Optionen d-Achsenstromeinstellung und q-Achsenstromeinstellung: wenn die Drehzahl kleiner als die vorbestimmte Drehzahl ist und die Motordrehmomentanforderung größer als das vorbestimmte Drehmoment ist, das Ermitteln der d- Achsenstromeinstellung, basierend auf der Temperatur des Rotors des Elektromotors; und wenn die Drehzahl kleiner als die vorbestimmte Drehzahl ist und die Motordrehmomentanforderung kleiner als das vorbestimmte Drehmoment ist, das Ermitteln der q-Achsenstromeinstellung basierend auf der Temperatur des Rotors des Elektromotors.
  • In weiteren Ausführungsformen beinhaltet das selektive Ermitteln von mindestens einer der Optionen d-Achsenstromeinstellung und q-Achsenstromeinstellung, dass, wenn die Drehzahl kleiner als die vorbestimmte Drehzahl ist und die Motordrehmomentanforderung größer als das vorbestimmte Drehmoment ist, das Einstellen der q-Achsenstromeinstellung auf den vorbestimmten Wert.
  • In weiteren Ausführungsformen beinhaltet das selektive Ermitteln von mindestens einer der Optionen d-Achsenstromeinstellung und q-Achsenstromeinstellung, wenn die Drehzahl kleiner als die vorbestimmte Drehzahl ist und die Motordrehmomentanforderung größer als das vorbestimmte Drehmoment ist, das Einstellen der d-Achsenstromeinstellung auf den vorbestimmten Wert.
  • In weiteren Ausführungsformen beinhaltet das selektive Ermitteln von mindestens einer der Optionen d-Achsenstromeinstellung und q-Achsenstromeinstellung, wenn die Drehzahl kleiner als die vorbestimmte Drehzahl ist und die Motordrehmomentanforderung kleiner als das vorbestimmte Drehmoment ist, das Ermitteln der d-Achsenstromeinstellung, basierend auf dem ersten d-Achsenstrombefehl, einer d-Achseninduktivität des Elektromotors, einer q-Achseninduktivität des Elektromotors und einer vorbestimmten Verstärkung.
  • In weiteren Ausführungsformen beinhaltet das selektive Ermitteln mindestens eine der Optionen d-Achsenstromeinstellung und q-Achsenstromeinstellung, wenn die Drehzahl kleiner als die vorbestimmte Drehzahl ist und die Motordrehmomentanforderung kleiner als das vorbestimmte Drehmoment ist: das Ermitteln einer Magnetflussverkettung des Elektromotors basierend auf der Temperatur des Rotors; das Ermitteln einer Variation der Magnetflussverkettung basierend auf der Temperatur des Rotors; und das Ermitteln der q-Achsenstromeinstellung auf Grundlage der Magnetflussverkettung und der Variation der Magnetflussverkettung.
  • In weiteren Ausführungsformen beinhaltet das selektive Ermitteln von mindestens einer der Optionen d-Achsenstromeinstellung oder q-Achsenstromeinstellung, wenn die Drehzahl kleiner als die vorbestimmte Drehzahl ist und die Motordrehmomentanforderung größer als das vorbestimmte Drehmoment ist: das Ermitteln einer Änderung von Magnetflussverkettung des Elektromotors basierend auf der Temperatur des Rotors; und das Ermitteln der d-Achsenstromeinstellung basierend auf der Variation der Magnetflussverkettung, einer d-Achseninduktivität des Elektromotors und einer q-Achseninduktivität des Elektromotors.
  • Weitere Anwendungsbereiche der vorliegenden Offenbarung ergeben sich aus der ausführlichen Beschreibung, den Ansprüchen und den Zeichnungen. Die ausführliche Beschreibung und die spezifischen Beispiele dienen lediglich der Veranschaulichung und schränken den Umfang der Offenbarung nicht ein.
  • Figurenliste
  • Die vorliegende Offenbarung wird verständlicher unter Zuhilfenahme der ausführlichen Beschreibung und der zugehörigen Zeichnungen, worin gilt:
    • 1 ein Funktionsblockdiagramm eines exemplarischen Motorsteuersystems ist;
    • 2 ist ein Funktionsblockdiagramm eines exemplarischen Motors und eines Motorsteuersystems;
    • 3 ist eine schematische Darstellung, die eine exemplarische Implementierungen eines Wechselrichtermoduls beinhaltet;
    • 4 ein Funktionsblockdiagramm einschließlich einer exemplarischen Implementierung eines Hybridsteuermoduls ist;
    • 5 ist ein exemplarisches Diagramm des Drehmomentes im Vergleich zur Drehzahl eines Elektromotors; und
    • 6 ist ein Flussdiagramm mit einem exemplarischen Verfahren zur Steuerung eines Elektromotors.
  • In den Zeichnungen werden dieselben Bezugszeichen für ähnliche und/oder identische Elemente verwendet.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Ein Verbrennungsmotor eines Fahrzeugs verbrennt Luft und Kraftstoff innerhalb von Zylindern, um ein Antriebsdrehmoment zu erzeugen. Der Motor überträgt ein Drehmoment über ein Getriebe auf die Räder des Fahrzeugs. Einige Arten von Fahrzeugen beinhalten möglicherweise keinen Verbrennungsmotor, oder der Verbrennungsmotor ist möglicherweise nicht mechanisch mit einem Antriebsstrang des Fahrzeugs gekoppelt.
  • Ein Elektromotor ist mechanisch mit einer Welle des Getriebes gekoppelt. Unter bestimmten Umständen kann ein Hybridsteuermodul des Fahrzeugs Spannung von einer Batterie an den Elektromotor anlegen, um den Elektromotor zu veranlassen, ein Drehmoment für den Fahrantrieb auszugeben. Unter anderen Umständen kann das Hybridsteuermodul den Leistungsfluss zu dem Elektromotor sperren und ermöglichen, dass das Getriebe die Drehung des Elektromotors antreibt. Der Elektromotor erzeugt Strom, wenn dieser durch das Getriebe angetrieben wird. Durch den Elektromotor erzeugte Energie kann zum Wiederaufladen der Batterie verwendet werden, wenn eine über den Elektromotor erzeugte Spannung größer ist als eine Spannung der Batterie.
  • Das Hybridsteuermodul ermittelt einen d-Achsenstrombefehl und einen q-Achsenstrombefehl für den Elektromotor, basierend auf einer angeforderten Drehmomentabgabe des Elektromotors. Die Drehmomentabgabe des Elektromotors kann jedoch mit der Temperatur des Rotors des Elektromotors variieren. Zum Beispiel kann sich die Drehmomentabgabe des Elektromotors verringern, wenn die Rotortemperatur steigt und umgekehrt.
  • Gemäß der vorliegenden Offenbarung passt das Hybridsteuermodul selektiv mindestens einen vom d-Achsenstrombefehl oder dem q-Achsenstrombefehl, basierend auf der Rotortemperatur an. Zum Beispiel kann das Hybridsteuermodul den d-Achsenstrombefehl basierend auf der Rotortemperatur einstellen, wenn eine Drehzahl des Rotors kleiner als eine vorbestimmte Drehzahl und die angeforderte Drehmomentabgabe größer als ein vorbestimmtes Drehmoment ist. Das Hybridsteuermodul kann den q-Achsenstrombefehl basierend auf der Rotortemperatur einstellen, wenn die Drehzahl des Rotors kleiner als die vorbestimmte Drehzahl und die angeforderte Drehmomentabgabe kleiner als das vorbestimmte Drehmoment ist. Die Einstellung hilft dabei, einen Unterschied zwischen der tatsächlichen Drehmomentabgabe des Motors und der angeforderten Drehmomentabgabe zu minimieren.
  • Nun mit Verweis auf 1 wird ein Funktionsblockdiagramm eines Beispiels für einen Antrieb 100 präsentiert. Der Antrieb 100 enthält einen Motor 102, der zur Erzeugung von Drehmoment ein Luft-Kraftstoff-Gemisch verbrennt. Das Fahrzeug kann ein nichtautonomes oder ein autonomes Modell sein.
  • Luft wird durch ein Einlasssystem 108 in den Motor 102 gezogen. Das Ansaugsystem 108 kann einen Ansaugkrümmer 110 und eine Drosselklappe 112 beinhalten. Ausschließlich als Beispiel kann das Drosselventil 112 eine Drosselklappe mit einem drehbaren Flügel beinhalten. Ein Motorsteuergerät (ECM) 114 steuert ein Drosselklappenstellgliedmodul 116 und das Drosselklappenstellgliedmodul 116 reguliert das Öffnen der Drosselklappe 112, um den Luftstrom in den Ansaugkrümmer 110 zu steuern.
  • Die Luft vom Ansaugkrümmer 110 wird in die Zylinder des Motors 102 gesaugt. Obwohl der Motor 102 mehrere Zylinder beinhaltet, ist zu Veranschaulichungszwecken ein einzelner repräsentativer Zylinder 118 dargestellt. Nur als Beispiel kann der Zylinder 102 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10 und/oder 12 Zylinder beinhalten. Das ECM 114 kann ein Zylinderstellgliedmodul 120 anweisen, einige der Zylinder unter manchen Umständen selektiv zu deaktivieren, wie nachfolgend abgehandelt, was die Kraftstoffeffizienz verbessern kann.
  • Der Motor 102 kann unter Verwendung eines Viertaktzyklus oder eines anderen geeigneten Motorzyklus arbeiten. Die vier Takte eines Viertaktzyklus, der nachfolgend beschrieben wird, werden als der Einlasstakt, der Verdichtungstakt, der Verbrennungstakt und der Auslasstakt bezeichnet. Während jeder Umdrehung einer Kurbelwelle (nicht dargestellt) erfolgen zwei der vier Takte innerhalb des Zylinders 118. Demzufolge sind zwei Umdrehungen der Kurbelwelle erforderlich, damit der Zylinder 118 alle vier Takte ausführen kann. Bei Viertaktmotoren kann ein Motorzyklus zwei Kurbelwellenumdrehungen entsprechen.
  • Wenn der Zylinder 118 aktiviert ist, dann wird Luft von dem Ansaugkrümmer 110 während des Einlasstakts durch ein Einlassventil 122 in den Zylinder 118 gezogen. Das ECM 114 steuert ein Kraftstoffstellgliedmodul 124, das die Kraftstoffeinspritzung reguliert, um ein erwünschtes Kraftstoff-/Luft-Gemisch zu erzielen. Kraftstoff kann in den Ansaugkrümmer 110 an einer zentralen Stelle oder mehreren Stellen, wie beispielsweise nahe am Einlassventil 122 jedes Zylinders, eingespritzt werden. Bei unterschiedlichen Implementierungen (nicht dargestellt) kann Kraftstoff direkt in die Zylinder oder in mit den Zylindern verbundenen Mischkammern/-anschlüssen eingespritzt werden. Das Kraftstoffstellgliedmodul 124 kann das Einspritzen von Kraftstoff in die deaktivierten Zylinder stoppen.
  • Der eingespritzte Kraftstoff vermischt sich mit Luft und bildet innerhalb des Zylinders 118 ein Kraftstoff-/Luftgemisch. Während des Verdichtungstaktes komprimiert ein Kolben (nicht dargestellt) im Zylinder 118 das Kraftstoff-/Luftgemisch. Der Motor 102 kann ein Kompressionszündungsmotor sein, wobei in diesem Fall die Kompression die Zündung des Luft-/Kraftstoffgemischs verursacht. Alternativ kann der Motor 102 ein Fremdzündungsmotor sein, wobei in diesem Fall das Zündfunkenstellgliedmodul 126 eine Zündkerze 128 im Zylinder 118 basierend auf einem Signal von dem ECM 114 mit Strom beaufschlagt, wodurch das Luft-Kraftstoff-Gemisch gezündet wird. Einige Arten von Motoren, wie z. B. homogene Dieselverbrennungsmotoren (HCCI), können sowohl Kompressions- als auch Fremdzündung ausführen. Der Zeitpunkt des Zündfunkens kann im Verhältnis zu der Zeit spezifiziert werden, wenn sich der Kolben in seiner obersten Position befindet, was als oberer Totpunkt (TDC) bezeichnet wird.
  • Das Zündfunkenstellgliedmodul 126 kann durch ein Zeitsignal gesteuert werden, das festlegt, wie lange vor oder nach dem OT der Funke ausgelöst werden soll. Da die Kolbenposition direkt mit der Kurbelwellenumdrehung in Zusammenhang steht, kann der Betrieb des Zündstellgliedmoduls 126 mit der Position der Kurbelwelle synchronisiert werden. Das Zündfunkenstellgliedmodul 126 kann die Bereitstellung von Zündfunken für deaktivierte Zylinder deaktivieren oder Zündfunken für deaktivierte Zylinder bereitstellen.
  • Während des Verbrennungstakts treibt die Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemischs den Kolben nach unten und treibt dadurch die Kurbelwelle an. Der Verbrennungstakt kann als die Zeit definiert werden, die zwischen dem Erreichen des TDC des Kolbens und der Rückkehr des Kolbens zu einer untersten Position, die als unterer Totpunkt (BDC) bezeichnet wird.
  • Während des Auslasstakts beginnt der Kolben, sich von dem BDC aus aufwärts zu bewegen und stößt die Nebenprodukte der Verbrennung durch ein Auslassventil 130 aus. Die Verbrennungsabfallprodukte werden über ein Abgassystem 134 aus dem Fahrzeug ausgestoßen.
  • Das Einlassventil 122 kann durch eine Einlassnockenwelle 140 gesteuert werden, während das Auslassventil 130 durch eine Auslassnockenwelle 142 gesteuert werden kann. In unterschiedlichen Anwendungen können mehrere Einlassnockenwellen (einschließlich der Einlassnockenwelle 140) mehrere Einlassventile (einschließlich des Einlassventils 122) für den Zylinder 118 steuern und/oder können die Einlassventile (einschließlich des Einlassventils 122) mehrerer Zylinderbänke (einschließlich des Zylinders 118) steuern. Auf ähnliche Weise können mehrere Auslassnockenwellen (einschließlich der Auslassnockenwelle 142) mehrere Auslassventile für den Zylinder 118 steuern und/oder können Auslassventile (einschließlich des Auslassventils 130) mehrerer Zylinderbänke (einschließlich des Zylinders 118) steuern. Obwohl die nockenwellenbasierte Ventilbetätigung dargestellt und abgehandelt wurde, können nockenlose Ventilstellglieder implementiert werden. Obwohl separate Einlass- und Auslassnockenwellen dargestellt sind, kann eine Nockenwelle verwendet werden, die Nocken für die Einlass- und Auslassventile aufweist.
  • Das Zylinderstellgliedmodul 120 kann den Zylinder 118 durch Deaktivieren des Öffnens des Einlassventils 122 und/oder des Auslassventils 130 deaktivieren. Die Zeit, wenn das Einlassventil 122 geöffnet wird, kann im Verhältnis zum TDC des Kolbens durch einen Einlassnockenverstell 148 variiert werden. Die Zeit, wenn das Auslassventil 130 geöffnet wird, kann im Verhältnis zum TDC des Kolbens durch einen Auslassnockenversteller 150 variiert werden. Ein Verstellstellgliedmodul 158 kann den Einlassnockenverstell 148 und den Auslassnockenverstell 150 basierend auf Signalen vom ECM 114 steuern. In verschiedenen Anwendungen kann Nockenwellenverstellung entfallen. Variabler Ventilhub (nicht dargestellt) kann ebenfalls durch das Verstellstellgliedmodul 158 gesteuert werden. Bei unterschiedlichen anderen Implementierungen können das Einlassventil 122 und/oder das Auslassventil 130 durch Stellglieder außer einer Nockenwelle, wie z. B. durch elektromechanische Stellglieder, elektrohydraulische Stellglieder, elektromagnetische Stellglieder usw., gesteuert werden.
  • Der Motor 102 kann keine, eine oder mehrere Ladevorrichtung(en) enthalten, die dem Ansaugkrümmer 110 unter Druck stehende Luft zuführt/zuführen. 1 stellt beispielsweise einen Turbolader mit einer Turbine 160-1 dar, die durch Abgase angetrieben wird, die durch das Abgassystem 134 strömen. Ein Kompressor ist eine andere Art einer Ladevorrichtung.
  • Der Turbolader enthält auch einen Turbolader-Verdichter 160-2, der durch die Turbolader-Turbine 160-1 angetrieben wird und die Luft komprimiert, die in die Drosselklappe 112 geleitet wird. Ein Ladedruckregelventil 162 steuert Abgasströmung durch die Turbolader-Turbine 160-1 und deren Bypass. Ladedruckregelventile können auch als (Turbolader-)Turbinen-Bypassventile bezeichnet werden. Das Ladedruckregelventil 162 kann die Abgase an der Turbine 160-1 vorbei leiten und dadurch den vom Turbolader erzeugten Ladedruck (die Stärke der Einlassluftkompression) reduzieren. Das ECM 114 kann den Turbolader über ein Wastegatestellgliedmodul 164 steuern. Das Stellgliedmodul 164 des Ladedruckregelventils kann die Verstärkung des Turboladers durch Steuern der Öffnung des Ladedruckregelventils 162 verändern.
  • Ein Kühler (z. B. ein Ladeluftkühler oder Intercooler) kann einen Teil der in der Druckluftladung enthaltenen Hitze ableiten, die erzeugt werden kann, wenn die Luft komprimiert wird. Obwohl zum Zwecke der Veranschaulichung getrennt dargestellt, können die Turbine 160-1 und der Kompressor 160-2 mechanisch miteinander verbunden sein, wobei Ansaugluft sehr nahe bei heißen Abgasen positioniert wird. Die Druckluftladung kann Wärme von Komponenten des Abgassystems 134 absorbieren.
  • Der Motor 102 kann ein Abgasrückführventil (AGR) 170 enthalten, das die Abgase selektiv zum Ansaugkrümmer 110 zurückführt. Das AGR-Ventil 170 kann Abgas stromaufwärts von der Turbine des Turboladers 160-1 im Abgassystem 134 erhalten. Das AGR-Ventil 170 kann durch ein AGR-Stellgliedmodul 172 gesteuert werden.
  • Die Kurbelwellenstellung kann unter Verwendung eines Kurbelwellenstellungssensors 180 gemessen werden. Eine Motordrehzahl kann basierend auf der Kurbelwellenstellung ermittelt werden, die unter Verwendung des Kurbelwellenstellungssensors 180 gemessen wird. Eine Temperatur des Motorkühlmittels kann unter Verwendung eines Motorkühlmittel-Temperatursensors (ECT) 182 gemessen werden. Der ECT-Sensor 182 kann innerhalb des Motors 102 oder an anderen Stellen angeordnet sein, an denen das Kühlmittel umgewälzt wird, wie beispielsweise ein Radiator (nicht dargestellt).
  • Der Druck im Ansaugkrümmer 110 kann unter Verwendung eines Krümmerabsolutdruck (MAP)-Sensors 184 gemessen werden. In verschiedenen Ausführungen kann der aus der Differenz zwischen dem Umgebungsluftdruck und dem Druck im Ansaugkrümmer 110 bestehende Motorunterdruck gemessen werden. Der Massenstromdurchsatz der Luft, die durch den Ansaugkrümmer 110 strömt, kann unter Verwendung eines Luftstrommassen (MAF)-Sensors 186 gemessen werden. In unterschiedlichen Implementierungen kann der MAF-Sensor 186 in einem Gehäuse positioniert sein, das auch die Drosselklappe 112 beinhaltet.
  • Die Position der Drosselklappe 112 kann unter Verwendung eines oder mehrerer Drosselklappenpositionssensoren (TPS) 190 gemessen werden. Eine Temperatur von Luft, die in den Motor 102 gezogen wird, kann unter Verwendung eines Ansauglufttemperatursensors (IAT) 192 gemessen werden. Ein oder mehrere Sensor(en) 193 können ebenfalls implementiert werden. Zu den anderen Sensoren 193 gehören ein Gaspedalpositions-Sensor (APP), ein Bremspedalpositions-Sensor (BPP) sowie möglicherweise ein Kupplungspedalpositions-Sensor (CPP) (z. B. bei einem Schaltgetriebe) und ein oder mehrere andere Arten von Sensoren. Ein APP-Sensor misst eine Position eines Fahrpedals innerhalb einer Fahrgastzelle des Fahrzeugs. Ein BPP-Sensor misst eine Position eines Bremspedals innerhalb einer Fahrgastzelle des Fahrzeugs. Ein CPP-Sensor misst eine Position eines Kupplungspedals innerhalb der Fahrgastzelle des Fahrzeugs. Zu den anderen Sensoren 193 können auch ein oder mehrere Beschleunigungssensor(en) gehören, mit dem/denen die Längsbeschleunigung (d. h. entlang der Linie vom Heck zur Front) des Fahrzeugs gemessen werden kann. Ein Beschleunigungsmesser ist ein Beispiel für eine Art von Beschleunigungssensor, obwohl auch andere Arten von Beschleunigungssensoren verwendet werden können. Das ECM 114 kann Signale der Sensoren verwenden, um Entscheidungen für die Steuerung des Motors 102 zu treffen.
  • Das ECM 114 kann z. B. mit einem Getriebesteuermodul 194 kommunizieren, um den Betrieb des Motors mit dem Schalten von Gängen in einem Getriebe 195 zu koordinieren. Das ECM 114 kann z. B. mit einem Hybridsteuermodul 196 kommunizieren, um den Betrieb des Motors 102 und eines Elektromotors 198 zu koordinieren. Während das Beispiel einen Elektromotor verwendet, können auch mehrere Elektromotoren implementiert werden. Der Elektromotor 198 kann ein Permanentmagnet-Elektromotor oder ein anderer geeigneter Typ eines Elektromotors sein, der eine Spannung basierend auf der elektromagnetischen Gegenkraft (Gegen-EMK) beim freien Drehen ausgibt, wie beispielsweise ein Gleichstrom-Elektromotor (DC-Elektromotor) oder ein Synchronelektromotor. In verschiedenen Ausführungen können verschiedene Funktionen des ECM 114, des Getriebesteuermoduls 194 und des Hybridsteuermoduls 196 in ein oder mehrere Module integriert werden.
  • Jedes System, das einen Motorparameter beeinflusst, kann als Motorstellglied bezeichnet werden. Jedes Motorstellglied weist einen zugehörigen Stellgliedwert auf. Das Drosselklappenstellgliedmodul 116 kann beispielsweise als ein Motorstellglied bezeichnet werden und der Drosselklappenöffnungsbereich kann als der Stellgliedwert bezeichnet werden. Im Beispiel der 1 erreicht das Drosselklappenstellgliedmodul 116 den Drosselklappenöffnungsbereich durch Einstellen eines Winkels des Flügels des Drosselventils 112.
  • Das Zündstellgliedmodul 126 kann auch als ein Motorstellglied bezeichnet werden, obwohl der entsprechende Stellgliedwert der Frühzündungsgrad in Bezug auf den TDC des Zylinders sein kann. Andere Motorstellglieder können das Zylinderstellgliedmodul 120, das Kraftstoffstellgliedmodul 124, das Verstellstellgliedmodul 158, das Verstärkerstellgliedmodul 164 und das AGR-Stellgliedmodul 172 beinhalten. Für diese Stellglieder können die Stellgliedwerte jeweils einer Zylinderaktivierungs-/-deaktivierungsfolge, Kraftstoffversorgungsrate, Einlass- und Auslassnockenverstellwinkeln, Wastegate-Sollöffnungen und AGR-Ventilöffnungsbereich jeweils entsprechen.
  • Das ECM 114 kann die Stellgliedwerte steuern, um den Motor 102 zu veranlassen, das angeforderte Ausgangsdrehmoment zu produzieren. Das ECM 114 kann die Drehmomentanforderung beispielsweise aufgrund von einer oder mehreren Fahrereingaben festlegen, wie eine APP, eine BPP, eine CPP, und/oder einer oder mehreren anderen passenden Fahrereingaben. Das ECM 114 kann die Drehmomentanforderung zum Beispiel anhand einer oder mehrerer Funktionen oder Nachschlagetabellen festlegen, welche die Fahrereingabe(n) zu den Drehmomentanforderungen in Beziehung setzen.
  • Unter bestimmten Umständen steuert das Hybridsteuermodul 196 die MGU 198 an, um Ausgangsdrehmoment zu liefern, beispielsweise zur Ergänzung des Ausgangsdrehmoments des Motors. Das Hybridsteuermodul 196 kann den Elektromotor 198 auch ansteuern, um ein Ausgangsdrehmoment für den Fahrzeugantrieb zu Zeiten auszugeben, zu denen der Motor 102 abgeschaltet ist.
  • Das Hybridsteuermodul 196 legt elektrische Energie von einer Energiespeichervorrichtung (ESD Energy Storage Device) 199 an den Elektromotor 198 an, damit der Elektromotor 198 ein positives Drehmoment abgibt. Die ESD 199 kann beispielsweise eine oder mehrere Batterien beinhalten. Die ESD 199 kann für einen Stromfluss zu und von dem Elektromotor 198 vorgesehen sein, und eine oder mehrere andere Batterie(n) oder Energiespeichervorrichtungen können Energie für weiterer Fahrzeugfunktionen bereitstellen.
  • Der Elektromotor 198 kann ein Drehmoment beispielsweise an eine Eingangswelle des Getriebes 195 oder an eine Abtriebswelle des Getriebes 195 ausgeben. Eine Kupplung 200 ist eingerückt, um den Elektromotor 198 mit dem Getriebe 195 zu koppeln, und ausgerückt, um den Elektromotor 198 von dem Getriebe 195 zu entkoppeln. Eine oder mehrere Getriebevorrichtungen können zwischen einem Ausgang der Kupplung 200 und einem Eingang des Getriebes 195 implementiert sein, um ein vorgegebenes Verhältnis zwischen der Drehung des Elektromotors 198 und der Drehung des Eingangs des Getriebes 195 bereitzustellen.
  • Das Hybridsteuermodul 196 kann mechanische Energie des Fahrzeugs ebenfalls selektiv in elektrische Energie umwandeln. Genauer gesagt erzeugt und gibt der Elektromotor 198 über die Gegen-EMK Leistung aus, wenn der Elektromotor 198 durch das Getriebe 195 angetrieben wird und das Hybridsteuermodul 196 keine Leistung von der ESD 199 an den Elektromotor 198 anlegt. Das Hybridsteuermodul 196 kann die ESD 199 über die von dem Elektromotor 198 ausgegebene Energie laden. Dies kann als Regeneration bezeichnet werden.
  • Mit Verweis auf 2 wird ein Funktionsblockdiagramm eines exemplarischen Motorsteuersystems dargestellt. Das ECM 114 beinhaltet ein Fahrer-Drehmomentmodul 204, das eine Fahrerdrehmomentanforderung 208 basierend auf Fahrereingaben 212 ermittelt. Die Fahrereingaben 212 können beispielsweise eine Fahrpedalstellung (APP), eine Bremspedalstellung (BPP) und Eingaben in ein Fahrtreglersystem beinhalten. In verschiedenen Implementierungen kann die Fahrtreglereingabe durch ein adaptives Fahrtreglersystem erfolgen, das bestrebt ist, zumindest einen vorgegebenen Abstand zwischen dem Fahrzeug und Objekten zu halten, die sich in der Bahn des Fahrzeugs befinden. Das Fahrer-Drehmomentmodul 204 ermittelt die Fahrerdrehmomentanforderung 208 basierend auf einer oder mehreren Nachschlagetabellen, die die Fahrereingaben mit den Fahrerdrehmomentanforderungen in Verbindung bringen. Die APP und BPP können jeweils mit einem oder mehreren APP-Sensoren und BPP-Sensoren gemessen werden.
  • Die Fahrerdrehmomentanforderung 208 ist eine Achsdrehmomentanforderung. Achsmomente (einschließlich Achsmomentanforderung) beziehen sich auf Drehmoment an den Rädern. Wie weiter unten erörtert, unterscheiden sich Antriebsmomente (einschließlich Antriebsmomentanforderungen) von Achsmomenten darin, dass sich Antriebsmomente auf das an einer Getriebeantriebswelle anliegende Drehmoment beziehen können.
  • Ein Achsmoment-Arbitriermodul 216 arbitriert zwischen der Fahrerdrehmomentanforderung 208 und anderen Achsen-Drehmomentanforderungen 220. Das Achsmoment (Drehmoment an den Rädern) kann aus verschiedenen Quellen erzeugt werden, darunter der Verbrennungsmotor 102 und/oder eine oder mehrere Elektromotoren wie der Elektromotor 198. Beispiele anderer Achsmomentanforderungen 220 beinhalten unter anderem eine von einem Antriebsschlupfregelungssystem angeforderte Drehmomentreduzierung, wenn positiver Radschlupf erfasst wird, eine Drehmomenterhöhungsanforderung, um negativem Radschlupf entgegenzuwirken, Bremsmanagmentanforderungen, um das Achsmoment zu verringern, um zu gewährleisten, dass das Achsmoment nicht die Fähigkeit der Bremsen zum Anhalten des Fahrzeugs überschreitet, wenn das Fahrzeug gestoppt wird und Fahrzeugübergeschwindigkeits-Drehmomentanforderungen, die das Achsmoment verringern, um zu verhindern, dass das Fahrzeug eine vorgegebene Geschwindigkeit überschreitet. Das Achsmoment-Arbitriermodul 216 gibt eine oder mehrere Achsmomentanforderungen 224 basierend auf den Ergebnissen der Arbitrierung zwischen den empfangenen Achsmomentanforderungen 208 und 220 aus.
  • Ein Hybridmodul 228 kann ermitteln, wie viel von dem einen oder mehreren Achsmomentanforderungen 224 durch den Motor 102 erzeugt werden soll und wie viel von der einen oder mehreren Achsmomentanforderungen 224 durch den Elektromotor 198 erzeugt werden soll. Das Beispiel des Elektromotors 198 wird der Einfachheit halber fortgesetzt, es können jedoch auch mehrere Elektromotoren verwendet werden. Das Hybridmodul 228 gibt eine oder mehrere V-Motordrehmomentanforderungen 232 an ein Antriebsmoment-Arbitriermodul 236 aus. Die V-Motordrehmomentanforderung 232 gibt eine angeforderten Drehmomentabgabe des Motors 102 an. Der Hybridbaustein 228 gibt auch eine Motordrehmomentanforderung 234 an das Hybridsteuermodul 196 aus. Die Motordrehmomentanforderung 234 zeigt ein gefordertes Abtriebsdrehmoment (positiv oder negativ) des Elektromotors 198 an. Bei Fahrzeugen, bei denen der Motor 102 weggelassen wird oder nicht mit dem Abtriebsdrehmoment des Fahrzeugs verbunden ist, kann das Achsmoment-Arbitriermodul 216 eine Achsmomentanforderung ausgeben und die Motordrehmomentanforderung 234 kann dieser Achsmomentanforderung entsprechen.
  • Das Antriebsmoment-Arbitriermodul 236 wandelt die V-Motordrehmomentanforderungen 232 von einem Achsmomentbereich (Drehmoment an den Rädern) in einen Antriebsmomentbereich (Drehmoment an der Kurbelwelle) um. Das Antriebsmoment-Arbitriermodul 236 arbitriert zwischen den umgewandelten Antriebsmomentanforderungen 240 und anderen Antriebsmomentanforderungen. Beispiele für andere Antriebsmomentanforderungen 240 beinhalten unter anderem zum Schutz vor Motorüberdrehzahlen angeforderte Drehmomentsenkungen und zur Blockierverhinderung angeforderte Drehmomenterhöhungen. Das Antriebsmoment-Arbitriermodul 236 kann eine oder mehrere Antriebsmomentanforderungen 244 als Ergebnis der Arbitrierung ausgeben.
  • Ein Stellglied-Steuermodul 248 steuert die Stellglieder 252 des Motors 102 basierend auf den Antriebsdrehmomentanforderungen 244. Basierend auf die Antriebsmomentanforderungen 244 kann das Stellglied-Steuermodul 248 die Öffnung der Drosselklappe 112, den Zündzeitpunkt von Zündkerzen, Zeitpunkt und Menge des eingespritzten Kraftstoffs, die Zylinderaktivierung/-deaktivierung, die Ansaug- und Abgasventilverstellung, die Ausgaben einer oder mehrerer Aufladeeinrichtungen (z. B. Turbolader, Kompressoren usw.), das Öffnen des EGR-Ventils 170 und/oder ein oder mehrere andere Motorstellglieder steuern. In verschiedenen Anwendungen können die Antriebsmomentanforderungen 244 vor der Nutzung durch das Stellglied-Steuermodul 248 eingestellt oder verändert werden, z. B. um eine Drehmomentreserve zu schaffen.
  • Das Hybridsteuermodul 196 steuert das Schalten eines Wechselrichtermoduls 256 basierend auf der Drehmomentanforderung 234. Das Schalten des Wechselrichtermoduls 256 steuert den Energiefluss von der ESD 199 zu dem Elektromotor 198. Demnach steuert das Schalten des Wechselrichtermoduls 256 das Drehmoment des Elektromotors 198. Das Wechselrichtermodul 256 wandelt auch die vom Elektromotor 198 erzeugte Leistung um und gibt die Leistung an die ESD 199 ab, um zum Beispiel die ESD 199 zu laden.
  • Das Wechselrichtermodul 256 beinhaltet eine Vielzahl von Schaltern. Die Schalter werden zur Umwandlung von Gleichspannung von der ESD 199 in Wechselspannung und zum Anlegen der Wechselspannung an den Elektromotor 198, um den Elektromotor 198 anzutreiben, umgeschaltet. So kann beispielsweise das Wechselrichtermodul 256 die Gleichspannung von der ESD 199 in eine 3-Phasen-Wechselspannung umwandeln und die 3-Phasen-Wechselspannung (z. B. a, b und c oder u, v und W) an die Statorwicklungen des Elektromotors 198 anlegen. Der Magnetfluss, der durch den Stromfluss durch die Statorwicklungen erzeugt wird, treibt einen Rotor des Elektromotors 198 an. Der Rotor ist mit einer Abtriebswelle des Elektromotors 198 verbunden und treibt deren Drehung an.
  • In verschiedenen Implementierungen können ein oder mehrere Filter zwischen dem Wechselrichtermodul 256 und der ESD 199 elektrisch verbunden sein. Der eine oder die mehreren Filter können zum Beispiel implementiert werden, um den Energiefluss zu und von der ESD 199 zu filtern. Als ein Beispiel kann ein Filter, der einen oder mehrere Kondensatoren und Widerstände beinhaltet, elektrisch parallel mit dem Wechselrichtermodul 256 und der ESD 199 verbunden sein.
  • 3 zeigt eine schematische Darstellung, die eine exemplarische Implementierungen des Wechselrichtermoduls 256 beinhaltet. Positive und negative Anschlüsse der ESD 199 sind an der High (positiv)- und Low(negativ)-Side 304 bzw. 308 angeschlossen. Das Wechselrichtermodul 256 ist ebenfalls zwischen der High- und Low-Side 304 und 308 angeschlossen.
  • Das Wechselrichtermodul 256 beinhaltet drei Schenkel, wobei ein Schenkel mit jeder Phase des Elektromotors 198 verbunden ist. Ein erster Schenkel 312 beinhaltet erste und zweite Schalter 316 und 320. Die Schalter 316 und 320 beinhalten jeweils einen ersten Anschluss, einen zweiten Anschluss und einen Steueranschluss. Jeder der Schalter 316 und 320 kann ein Bipolartransistor mit isoliertem Gate (IGBT), ein Feldeffekttransistor (FET) wie etwa ein Metalloxidhalbleiter-FET (MOSFET) oder ein anderer geeigneter Schaltertyp sein. In dem Beispiel von IGBTs und FETs wird der Steueranschluss als ein Gate bezeichnet.
  • Der erste Anschluss des ersten Schalters 316 ist mit der High-Side 304 verbunden. Der zweite Anschluss des ersten Schalters 316 ist mit dem ersten Anschluss des zweiten Schalters 320 verbunden. Der zweite Anschluss des zweiten Schalters 320 kann mit der Low-Side 308 verbunden sein. Ein Knoten, der mit dem zweiten Anschluss des ersten Schalters 316 und dem ersten Anschluss des zweiten Schalters 320 verbunden ist, kann mit einer ersten Phase (z. B. a) des Elektromotors 198 verbunden sein.
  • Der erste Schenkel 312 enthält auch eine erste und eine zweite Diode 324 und 328, die antiparallel zu den Schaltern 316 bzw. 320 angeschlossen sind. Mit anderen Worten ist eine Anode der ersten Diode 324 mit dem zweiten Anschluss des ersten Schalters 316 verbunden, und eine Kathode der ersten Diode 324 ist mit dem ersten Anschluss des ersten Schalters 316 verbunden. Eine Anode der zweiten Diode 328 ist mit dem zweiten Anschluss des zweiten Schalters 320 verbunden, und eine Kathode der zweiten Diode 328 ist mit dem ersten Anschluss des zweiten Schalters 320 verbunden. Wenn die Schalter 316 und 320 ausgeschaltet (und offen) sind, wird die durch den Elektromotor 198 erzeugte Leistung über die Dioden 324 und 328 übertragen, wenn die Ausgabespannung des Elektromotors 198 größer als die Spannung der ESD 199 ist. Dies lädt die ESD 199 auf. Die Dioden 324 und 328 bilden eine Phase eines Dreiphasengleichrichters.
  • Das Wechselrichtermodul 256 beinhaltet auch zweite und dritte Schenkel 332 und 336. Der zweite und dritte Schenkel 332 und 336 können (schaltungstechnisch) dem ersten Schenkel 312 ähnlich oder mit diesem identisch sein. Mit anderen Worten, der zweite und der dritte Schenkel 332 und 336 können jeweils Schalter und Dioden, wie die Schalter 316 und 320 und die Dioden 324 und 328 beinhalten, die in der gleichen Weise wie beim ersten Schenkel 312 angeschlossen sind. So enthält beispielsweise der zweite Schenkel 332 Schalter 340 und 344 und antiparallele Dioden 348 und 352. Ein Knoten, der mit dem zweiten Anschluss des Schalters 340 und dem ersten Anschluss des zweiten Schalters 344 verbunden ist, wird mit einer zweiten Statorwicklung (z. B. b) des Elektromotors 198 verbunden. Der dritte Schenkel 336 beinhaltet Schalter 356 und 360 und antiparallele Dioden 364 und 368. Ein Knoten, der mit dem zweiten Anschluss des Schalters 356 und dem ersten Anschluss des Schalters 360 verbunden ist, wird mit einer dritten Statorwicklung (z. B. c) des Elektromotors 198 verbunden.
  • 4 ist ein Funktionsblockdiagramm einschließlich einer exemplarischen Implementierung des Hybridsteuermoduls 196. Das Schaltsteuermodul 404 steuert das Schalten der Schalter 316 und 320 unter Verwendung von Pulsweitenmodulationssignalen (PWM-Signalen). So kann beispielsweise das Schaltsteuermodul 404 PWM-Signale an die Steueranschlüsse der Schalter 316, 320, 340, 344, 356 und 360 anlegen. Sind diese eingeschaltet, fließt Leistung von der ESD 199 zu dem Elektromotor 198, um den Elektromotor 198 anzutreiben.
  • Zum Beispiel kann das Schaltsteuermodul 404 im Allgemeinen komplementäre PWM-Signale an die Steueranschlüsse der Schalter 316 und 320 anlegen, wenn Energie von der ESD 199 an den Elektromotor 198 angelegt wird. Mit anderen Worten, das PWM-Signal, das an den Steueranschluss des ersten Schalters 316 angelegt wird, ist in der Polarität entgegengesetzt zu dem PWM-Signal, das an den Steueranschluss des zweiten Schalters 320 angelegt wird. Ein Kurzschlussstrom kann jedoch fließen, wenn sich das Einschalten eines der Schalter 316 oder 320 das Ausschalten eines der anderen Schalter 316 oder 320 überlappt. Somit kann das Schaltsteuermodul 404 die PWM-Signale erzeugen, um beide Schalter 316 und 320 während einer Totzeit auszuschalten, bevor einer der Schalter 316 oder 320 eingeschaltet wird. In Anbetracht dessen kann komplementär allgemein bedeuten, dass zwei Signale für die meisten ihrer Zeiten entgegengesetzte Polaritäten aufweisen, wenn Leistung an den Elektromotor 198 ausgegeben wird. Bei Übergängen können jedoch beide PWM-Signale für eine gewisse Überlappungstotzeit die gleiche Polarität (aus) aufweisen.
  • Die von den Schaltern der zweiten und dritten Schenkel 332 und 336 bereitgestellten PWM-Signale können ebenfalls allgemein pro Schenkel komplementär sein. Die PWM-Signale, die an die zweiten und dritten Schenkel 332 und 336 geliefert werden, können zueinander und von den PWM-Signalen, die an die Schalter 316 und 320 des ersten Schenkels 312 geliefert werden, phasenverschoben sein. So können beispielsweise die PWM-Signale für jeden Schenkel um 120° (360°/3 Schenkel = 120° Verschiebung pro Schenkel) zueinander phasenverschoben sein. Auf diese Weise sind die Ströme durch die Statorwicklungen (Phasen) des Elektromotors 198 um 120° zueinander phasenverschoben.
  • Ein Strombefehlsmodul 408 ermittelt einen ersten d-Achsenstrombefehl (Id-Befehl) und einen ersten q-Achsenstrombefehl (Iq-Befehl) für den Elektromotor 198 basierend auf der Motordrehmomentanforderung 234. Der erste d-Achsenstrombefehl und der erste q-Achsenstrombefehl sind zusammen bei 412 dargestellt. Das Strombefehlsmodul 408 ermittelt den ersten d-Achsenstrombefehl und den ersten q-Achsenstrombefehl unter Verwendung einer oder mehrerer Gleichungen und/oder Nachschlagetabellen, die Drehmomente (z. B. Drehmomentanforderungen oder Befehle) und d- und q-Achsenstrombefehle in Beziehung setzen.
  • Die Drehmomentabgabe des Elektromotors 198 variiert jedoch, wenn sich die Temperatur des Rotors des Elektromotors 198 ändert. Zum Beispiel kann unter denselben Bedingungen die Drehmomentabgabe des Elektromotors 198 abnehmen, wenn die Temperatur des Rotors zunimmt und umgekehrt. Die Beziehung zwischen Rotortemperatur und Drehmomentabgabe kann linear oder nichtlinear sein. Unter einigen Drehmoment- und Drehzahlbedingungen passt das Hybridsteuermodul 196 selektiv mindestens einen vom ersten d-Achsenstrombefehl oder dem ersten q-Achsenstrombefehl, basierend auf einer Rotortemperatur 414 des Elektromotors 198 an. Die Rotortemperatur 414 ist eine Temperatur des Rotors des Elektromotors 198.
  • Die Rotortemperatur 414 kann z. B. unter Verwendung eines Rotortemperatursensors 416 gemessen werden. In verschiedenen Implementierungen kann die Rotortemperatur 414 durch ein Rotortemperaturschätzmodul geschätzt werden. Ein Beispiel für die Schätzung der Rotortemperatur 414 befindet sich in dem gemeinsam übertragenen US-Patent Nr. 9.166.518 , das hierin in seiner Gesamtheit aufgenommen ist.
  • Ein Einstellungsmodul 418 stellt selektiv den ersten d-Achsenstrombefehl und den ersten q-Achsenstrombefehl, basierend auf einer d-Achsenstromeinstellung (Id-Einst.) und einer q-Achsenstromeinstellung (Iq-Einst.), ein. Genauer gesagt stellt das Einstellungsmodul 418 den ersten d-Achsenstrombefehl basierend auf der d-Achsenstromeinstellung selektiv ein, um einen zweiten d-Achsenstrombefehl zu erzeugen. Das Einstellungsmodul 418 kann zum Beispiel den zweiten d-Achsenstrombedarf einstellen, basierend auf oder gleich einem von (i) einer Summe der ersten d-Achsenstromanforderung und der d-Achsenstromeinstellung und (ii) dem ersten einstellen d-Achsenstromanforderung multipliziert mit der d-Achsenstromeinstellung. Das Einstellungsmodul 418 stellt den ersten q-Achsenstrombefehl basierend auf der q-Achsenstromeinstellung selektiv ein, um einen zweiten q-Achsenstrombefehl zu erzeugen. Das Einstellungsmodul 418 kann beispielsweise den zweiten q-Achsenstrombedarf, basierend auf oder gleich (i) einer Summe der ersten q-Achsenstromanforderung und der q-Achsenstromeinstellung oder (ii) der ersten q-Achsenstromanforderung multipliziert mit der q-Achsenstromeinstellung, einstellen. Die d-Achsenstromeinstellung und die q-Achsenstromeinstellung sind zusammen bei 420 dargestellt. Der zweite d-Achsenstrombefehl und der zweite q-Achsenstrombefehl sind zusammen bei 424 dargestellt.
  • Ein Einstellmodul 428 ermittelt die d-Achsenstromeinstellung und die q-Achsenstromeinstellung, basierend auf der Rotortemperatur 414, der Motordrehmomentanforderung 234 und einer Rotordrehzahl 432. Die Rotordrehzahl 432 ist eine Drehzahl des Rotors des Elektromotors. Die Rotordrehzahl 432 kann beispielsweise mit einem Rotordrehzahlsensor 436 gemessen werden. In verschiedenen Implementierungen kann die Rotordrehzahl 432 durch ein Rotordrehzahlmodul, basierend auf einem oder mehreren anderen Parametern, ermittelt werden, wie z. B. einer Positionsänderung des Rotors über die Zeit, wobei die Position basierend auf Strömen 440 (z. B. Ia, Ib, Ic). die durch die Statorwicklungen des Elektromotors 198 fließen, ermittelt wird. Stromsensoren 442 können die Ströme 440 messen.
  • 5 beinhaltet ein exemplarisches Diagramm des Drehmomentes 504 im Vergleich zur Rotordrehzahl 508. Die Spur 512 entspricht einer maximalen Drehmomentabgabe des Elektromotors 198 bei gegebener Rotordrehzahl. Nun unter Bezugnahme auf 4 und 5, wenn die Rotordrehzahl 432 größer als eine vorbestimmte Drehzahl ist, stellt das Einstellmodul 428 die d-Achsenstromeinstellung und die q-Achsenstromeinstellung auf einen vorbestimmten nicht einstellbaren Wert ein. Die vorbestimmte Drehzahl ist größer als null und kann basierend auf einer Drehzahl kalibriert werden, bei der eine Variation der Drehmomentabgabe des Elektromotors 198 mit einer vorbestimmten Rotortemperaturvariation kleiner als ein vorbestimmter Wert ist. Eine exemplarische vorbestimmte Drehzahl ist in 5 bei 516 dargestellt.
  • Die d-Achsenstromeinstellung, die auf den vorbestimmten nicht einstellbaren Wert eingestellt ist, wird bewirken, dass das Einstellungsmodul 418 den zweiten d-Achsenstrombefehl gleich dem ersten d-Achsenstrombefehl einstellt. Die q-Achsenstromeinstellung, die auf den vorbestimmten nicht einstellbaren Wert eingestellt ist, wird bewirken, dass das Einstellungsmodul 418 den zweiten q-Achsenstrombefehls gleich dem ersten q-Achsenstrombefehls einstellt. Lediglich exemplarisch kann der vorbestimmte nicht einstellbare Wert im Beispiel der Summierung der Stromeinstellungen mit den ersten Strombefehlen 0,0 sein und im Beispiel der Multiplikation der Stromeinstellungen mit den ersten Strombefehlen 1,0 sein.
  • Wenn die Rotordrehzahl 432 kleiner als die vorbestimmte Drehzahl und die Motordrehmomentanforderung 234 größer als ein vorbestimmtes Drehmoment ist, ermittelt das Einstellmodul 428 die d-Achsenstromeinstellung basierend auf der Rotortemperatur 414 und setzt die q-Achsenstromeinstellung auf den vorbestimmten nicht einstellbaren Wert. Auf diese Weise wird nur der erste d-Achsenstrombefehl eingestellt. Das vorbestimmte Drehmoment ist größer als null und kann kalibriert werden. Ein exemplarisches vorbestimmtes Drehmoment ist in 5 bei 520 dargestellt.
  • Das Einstellmodul 428 kann die d-Achsenstromeinstellung unter Verwendung einer oder mehrerer Gleichungen und/oder Nachschlagetabellen ermitteln, die Rotortemperaturen mit d-Achsenstromeinstellungen in Beziehung setzen. Zum Beispiel kann das Einstellmodul 428 die d-Achsenstromeinstellung basierend auf oder gleich Folgendem einstellen: Δ λ f L d − L q ,
    Figure DE102018107930B4_0001
    wobei Δλƒ eine Variation der Magnetflussverkettung des Elektromotors 198 ist, Ld die d-Achseninduktivität des Elektromotors 198 und Lq die q-Achseninduktivität des Elektromotors 198 ist.
  • Die Variation der Magnetflussverkettung des Elektromotors 198 kann mit der Rotortemperatur 414 variieren, und das Einstellungsmodul 428 kann die Variation der Magnetflussverkettung des Elektromotors 198 basierend auf der Rotortemperatur 414 ermitteln. Zum Beispiel kann das Einstellmodul 428 die Variation der Magnetflussverkettung des Elektromotors 198 unter Verwendung einer oder mehrerer Gleichungen und/oder Nachschlagetabellen ermitteln, die die Rotortemperaturen mit der Variation der Magnetflussverkettung in Beziehung setzen. Das Einstellmodul 428 kann die d-Achseninduktivität des Elektromotors 198 und die q-Achseninduktivität des Elektromotors 198, basierend auf dem d-Achsenstrom des Elektromotors 198 und dem q-Achsenstrom des Elektromotors 198, ermitteln. Der d-Achsenstrom und der q-Achsenstrom sind zusammen bei 444 dargestellt. Ein Bezugsrahmen (FOR - Frame Of Reference)-Modul 448 kann die Ströme 440 in die d- und q-Achsenströme durch Anwenden einer Clarke-Transformation und einer Park-Transformation transformieren.
  • Ist die Rotordrehzahl 432 kleiner als die vorbestimmte Drehzahl und ist die Motordrehmomentanforderung 234 kleiner als das vorbestimmte Drehmoment, kann das Einstellmodul 428 in verschiedenen Implementierungen die q-Achsenstromeinstellung basierend auf der Rotortemperatur 414 ermitteln und die d-Achsenstromeinstellung auf den vorgegebenen nicht einstellbaren Wert einstellen. Auf diese Weise wird nur der erste q-Achsenstrombefehl eingestellt. Das Einstellmodul 428 kann die q-Achsenstromeinstellung unter Verwendung einer oder mehrerer Gleichungen und/oder Nachschlagetabellen ermitteln, die Rotortemperaturen mit q-Achsenstromeinstellungen in Beziehung setzen. Zum Beispiel kann das Einstellmodul 428 die q-Achsenstromeinstellung basierend auf oder gleich Folgendem einstellen: Δ λ f ( L d − L q ) ∗ I d C o m + λ f + Δ λ f ∗ I q C o m ,
    Figure DE102018107930B4_0002
    wobei Δλƒ die Variation in der Magnetflussverkettung des Elektromotors 198 ist, Ld die d-Achseninduktivität des Elektromotors 198, Lq die q-Achseninduktivität des Elektromotors 198, IdCom der erste d-Achsenstrombefehl, IqCom der erste q-Achsenstrombefehl und λƒ die Magnetflussverkettung des Elektromotors 198 ist. Die Magnetflussverkettung des Elektromotors 198 kann mit der Rotortemperatur 414 variieren, und das Einstellmodul 428 kann die Magnetflussverkettung des Elektromotors 198 basierend auf der Rotortemperatur 414 ermitteln. Zum Beispiel kann das Einstellmodul 428 die Magnetflussverkettung des Elektromotors 198 mittels einer oder mehrerer Gleichungen und/oder Nachschlagetabellen ermitteln, die die Rotortemperaturen mit Magnetflussverkettungen in Beziehung setzen.
  • In verschiedenen Implementierungen kann das Einstellmodul 428, wenn die Rotordrehzahl 432 geringer als die vorbestimmte Drehzahl und die Motordrehmomentanforderung 234 kleiner als das vorbestimmte Drehmoment ist, die q-Achsenstromeinstellung basierend auf der Rotortemperatur 414 und d-Achsenstromeinstellung basierend auf der Rotortemperatur 414 ermitteln. Auf diese Weise werden sowohl der erste q-Achsenstrombefehl als auch der erste d-Achsenstrombefehl eingestellt. Das Einstellmodul 428 kann die q-Achsenstromeinstellung mittels einer oder mehrerer Gleichungen und/oder Nachschlagetabellen, die die Rotortemperaturen mit q-Achsenstromeinstellungen in Beziehung setzen und eine oder mehrere Gleichungen und/oder Nachschlagetabellen, die die Rotortemperaturen mit d-Achsenstromeinstellungen in Beziehung setzen, ermitteln. Zum Beispiel kann das Einstellmodul 428 die d-Achsenstromeinstellung basierend auf oder gleich Folgendem einstellen: K ∗ ( L d − L q ) ∗ I q C o m ,
    Figure DE102018107930B4_0003
    wobei K ein vorbestimmter Verstärkungswert, Ld die d-Achseninduktivität des Elektromotors 198, Lq die q-Achseninduktivität des Elektromotors 198 und IqCom der erste q-Achsenstrombefehl ist. Das Einstellmodul 428 kann die q-Achsenstromeinstellung, basierend auf oder gleich mit, einstellen: K ∗ [ ( L d − L q ) ∗ I d C o m + λ f + Δ λ f ] ,
    Figure DE102018107930B4_0004
    wobei K ein vorbestimmter Verstärkungswert, Ld die d-Achseninduktanz des Elektromotors 198, Lq die q-Achseninduktanz des Elektromotors 198, Δλƒ die Variation in der Magnetflussverkettung des Elektromotors 198, IdCom der erste d-Achsenstrombefehl und λƒ die Magnetflussverkettung des Elektromotors 198 ist.
  • Ein Begrenzungsmodul 452 begrenzt den zweiten d-Achsenstrombefehl und den zweiten q-Achsenstrombefehl innerhalb eines vorbestimmten Strombereichs, der durch einen vorbestimmten maximalen Strom und einen vorbestimmten minimalen Strom (z. B. 0) begrenzt ist. Ein Spannungsbefehlsmodul 456 ermittelt die Spannungsbefehle 460 für Spannungen, die basierend auf dem zweiten d-Achsenstrombefehl und dem zweiten q-Achsenstrombefehl und den d- und q-Achsenströmen 444 an die Statorwicklungen angelegt werden. Das Spannungsbefehlsmodul 456 kann die Spannungsbefehle 460 mittels einer oder mehrerer Gleichungen und/oder Nachschlagetabellen, die die d- und q-Achsenstrombefehle und die d- und q-Achsenströme mit den Spannungsbefehlen in Beziehung setzen, ermitteln. In verschiedenen Implementierungen kann das Spannungsbefehlsmodul 456 die Spannungsbefehle 460 mittels einer Regelung im geschlossenen Regelkreis erzeugen, um die d- und q-Achsenströme 444 auf oder zwei der zweiten d- und q-Achsenstrombefehle einzustellen.
  • Das Schaltsteuermodul 404 ermittelt die Tastverhältnisse der PWM-Signale, die an die Statorwicklungen angelegt werden, basierend auf den jeweiligen Spannungsbefehlen für die Statorwicklungen. Zum Beispiel kann das Schaltsteuermodul 404 die Arbeitszyklen mittels einer oder mehrerer Gleichungen oder Nachschlagetabellen, die die Spannungsbefehle mit PWM-Arbeitszyklen in Beziehung setzen, ermitteln.
  • 6 ist ein Flussdiagramm, das ein exemplarisches Verfahren zur Steuerung eines Elektromotors 198, basierend auf der Rotortemperatur 414, ist. Die Steuerung beginnt bei 604, wo das Strombefehlsmodul 408 die Motordrehmomentanforderung 234 empfängt und den ersten d-Achsenstrombefehl und den ersten q-Achsenstrombefehl, basierend auf der Motordrehmomentanforderung 234, bestimmt. Bei 608 ermittelt das Einstellmodul 428, ob die gemessene Rotordrehzahl 432 größer als die zuvor festgelegte Drehzahl ist. Ist 608 wahr, stellt das Einstellmodul 428 die d- und q-Achsenstromeinstellungen auf den vordefinierten nicht einstellbaren Wert bei 612 ein, und die Steuerung wird mit 628 fortgesetzt. 628 wird nachstehend weiter abgehandelt. Wenn 608 falsch ist, fährt die Steuerung mit 616 fort.
  • Bei 616 ermittelt das Einstellmodul 428, ob die Motordrehmomentanforderung 234 kleiner als das vorbestimmte Drehmoment ist. Ist 616 falsch, stellt bei 620 das Einstellmodul 428 die q-Achsenstromeinstellung auf den vordefinierten nicht einstellbaren Wert bei Raumtemperatur 414 ein, ermittelt die d-Achsenstromeinstellung, basierend auf der Rotortemperatur, und setzt die Steuerung mit 628 fort. Zum Beispiel kann das Einstellmodul 428 die d-Achsenstromeinstellung basierend auf oder gleich Folgendem einstellen: Δ λ f L d − L q ,
    Figure DE102018107930B4_0005
    wobei Δλƒ eine Variation in der Magnetflussverkettung des Elektromotors 198 ist und basierend auf der Rotortemperatur 414, Ld die d-Achseninduktivität des Elektromotors 198 und Lq die q-Achseninduktivität des Elektromotors 198 ist, ermittelt wird. Wenn 616 wahr ist, fährt die Steuerung mit 624 fort.
  • Das Einstellmodul 428 kann die q-Achsenstromeinstellung basierend auf der Rotortemperatur 414 ermitteln und die d-Achsenstromeinstellung auf den vorbestimmten nicht einstellbaren Wert bei 624 einstellen. Zum Beispiel kann das Einstellmodul 428 die q-Achsenstromeinstellung basierend auf oder gleich Folgendem einstellen: Δ λ f ( L d − L q ) ∗ I d C o m + λ f + Δ λ f ∗ I q C o m ,
    Figure DE102018107930B4_0006
    wobei Δλƒ die Variation in der Magnetflussverkettung des Elektromotors 198 ist, Ld die d-Achseninduktivität des Elektromotors 198, Lq die q-Achseninduktivität des Elektromotors 198, IdCom der erste d-Achsenstrombefehl, IqCom der erste q-Achsenstrombefehl und λƒ die Magnetflussverkettung des Elektromotors 198 ist. Das Einstellmodul 428 ermittelt die Magnetflussverkettung und die Variation der Magnetflussverkettung basierend auf der Rotortemperatur 414.
  • Alternativ kann das Einstellmodul 428 die q-Achsenstromeinstellung basierend auf der Rotortemperatur 414 bei 624 ermitteln und kann ebenfalls die d-Achsenstromeinstellung ermitteln. Zum Beispiel kann das Einstellmodul 428 die d-Achsenstromeinstellung basierend auf oder gleich Folgendem einstellen: K ∗ ( L d − L q ) ∗ I q C o m ,
    Figure DE102018107930B4_0007
    wobei K ein vorbestimmter Verstärkungswert, Ld die d-Achseninduktivität des Elektromotors 198, Lq die q-Achseninduktivität des Elektromotors 198 und IqCom der erste q-Achsenstrombefehl ist. Das Einstellmodul 428 kann die q-Achsenstromeinstellung, basierend auf oder gleich mit, einstellen: K ∗ [ ( L d − L q ) ∗ I d C o m + λ f + Δ λ f ] ,
    Figure DE102018107930B4_0008
    wobei K ein vorbestimmter Verstärkungswert, Ld die d-Achseninduktanz des Elektromotors 198, Lq die q-Achseninduktanz des Elektromotors 198, Δλƒ die Variation in der Magnetflussverkettung des Elektromotors 198, IdCom der erste d-Achsenstrombefehl und λƒ die Magnetflussverkettung des Elektromotors 198 ist. Das Einstellmodul 428 ermittelt die Magnetflussverkettung und die Variation der Magnetflussverkettung basierend auf der Rotortemperatur 414.
  • Das Einstellungsmodul 418 stellt selektiv die ersten d- und q-Achsenstrombefehle basierend auf den d- und q-Achsenstromeinstellungen ein, um bei 628 jeweils die zweiten d- und q-Achsenstrombefehle zu erzeugen. Lediglich exemplarisch kann das Einstellungsmodul 418 den zweiten d-Achsenstrombefehl, basierend auf oder gleich (i) der Summe des ersten d-Achsenstrombefehls und der d-Achsenstromeinstellung oder (ii) dem ersten d-Achsenstrombefehl multipliziert mit der d-Achsenstromeinstellung, einstellen. Das Einstellungsmodul 418 kann den zweiten q-Achsenstrombefehl, basierend auf oder gleich (i) der Summe des ersten q-Achsenstrombefehls und der q-Achsenstromeinstellung oder (ii) dem ersten q-Achsenstrombefehl multipliziert mit der q-Achsenstromeinstellung, einstellen. Die Einstellung, die auf den d- und/oder q-Achsenstromeinstellungen basiert, berücksichtigt eine Änderung der Drehmomentabgabe des Elektromotors 198, die der Rotortemperatur 414 zuzuschreiben ist und dazu führt, dass die tatsächliche Drehmomentabgabe des Elektromotors 198 näher an der Motordrehmomentanforderung 234 liegt.
  • Bei 632 steuert das Schaltsteuermodul 404 das Schalten der Schalter des Wechselrichtermoduls 256, um die zweiten d- und q-Achsenstrombefehle zu erzielen. Zum Beispiel kann das Spannungsbefehlsmodul 456 die Spannungsbefehle 460, basierend auf den zweiten d- und q-Achsenstrombefehlen, und die Arbeitszyklen von PWM-Signalen, die an die Schalter des Wechselrichtermoduls 256 angelegt werden, um Spannungsbefehle 460 an die jeweilige Statorwicklungen anzulegen, ermitteln. In verschiedenen Implementierungen kann das Begrenzungsmodul 452 die zweiten d- und q-Achsenstrombefehle begrenzen, bevor diese von dem Spannungsbefehlsmodul 456 verwendet werden.
  • Die vorhergehende Beschreibung ist rein illustrativ und soll die vorliegende Offenbarung sowie ihre Ausführungen oder Verwendungen keineswegs einschränken. Die beinhaltenden Lehren der Offenbarung können in zahlreichen Formen umgesetzt werden. Obwohl die vorliegende Offenbarung also bestimmte Beispiele beinhaltet, ist der eigentliche Umfang der Offenbarung hierdurch in keiner Weise eingeschränkt und weitere Modifikationen gehen aus dem Studium der Zeichnungen, der Beschreibung und den folgenden Patentansprüchen hervor. Es sei darauf hingewiesen, dass einer oder mehrere Schritte innerhalb eines Verfahrens in anderer Reihenfolge (oder gleichzeitig) ausgeführt werden können, ohne die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung zu verändern. Ferner, obwohl jede der Ausführungsformen oben dahingehend beschrieben ist, dass sie bestimmte Merkmale aufweist, kann/können eines oder mehrere dieser Funktionen, die in Bezug auf jede Ausführungsform der Offenbarung beschrieben sind, in jeder der anderen Ausführungsformen implementiert und/oder kombiniert werden, selbst wenn diese Kombination nicht explizit beschrieben wird. Mit anderen Worten ausgedrückt, schließen sich die beschriebenen Ausführungsformen nicht gegenseitig aus, und Permutationen von einer oder mehreren Ausführungsformen gegeneinander bleiben innerhalb des Schutzumfangs dieser Offenbarung.
  • Räumliche und funktionale Beziehungen zwischen Elementen (z. B. zwischen Modulen, Schaltkreiselementen, Halbleiterschichten usw.) werden unter Verwendung von verschiedenen Begriffen beschrieben, einschließlich „verbunden“, „eingerastet“, „gekoppelt“, „benachbart“, „neben“, „oben auf“, „über“, „unter“ und „angeordnet“. Sofern nicht ausdrücklich als „direkt“ beschrieben, kann eine Beziehung eine direkte Beziehung sein, wenn eine Beziehung zwischen einem ersten und zweiten Element in der oben genannten Offenbarung beschrieben wird, wenn keine anderen intervenierenden Elemente zwischen dem ersten und zweiten Element vorhanden sind, kann jedoch auch eine indirekte Beziehung sein, wenn ein oder mehrere intervenierende(s) Element(e) (entweder räumlich oder funktional) zwischen dem ersten und zweiten Element vorhanden ist/sind. Wie hierin verwendet, sollte der Satz „zumindest eines von A, B und C“ so zu verstehen sein, dass damit eine Logik gemeint ist (A ODER B ODER C), unter Verwendung eines nicht ausschließlichen logischen ODER, und sollte nicht dahingehend zu verstehen sein, dass gemeint ist „zumindest eines von A, zumindest eines von B und zumindest eines von C.“
  • In den Figuren bezeichnen die Pfeilrichtungen, wie angezeigt, durch die Pfeilspitze im Allgemeinen den Fluss von Informationen (wie Daten oder Befehlen), die im Kontext der Darstellung relevant sind. Wenn beispielsweise Element A und Element B eine Vielzahl von Informationen austauschen, aber die Informationen, die von Element A nach Element B übertragen werden, für die Darstellung relevant sind, kann der Pfeil von Element A nach Element B zeigen. Diese unidirektionalen Pfeile implizieren nicht, dass keine anderen Informationen von Element B nach Element A übertragen werden. Zudem kann Element B im Zusammenhang mit Informationen, die von Element A nach Element B gesendet werden, Anforderungen oder Bestätigungen dieser Informationen zu Element A senden.
  • In dieser Anwendung kann einschließlich der folgenden Definitionen der Begriff „Modul“ oder der Begriff „Steuerung“ ggf. durch den Begriff „Schaltung“ ersetzt werden. Der Begriff „Modul“ kann auf Folgendes verweisen bzw. Teil von Folgendem sein oder Folgendes beinhalten: einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC); eine digitale, analoge oder gemischt analog/digitale diskrete Schaltung; eine digitale, analoge oder gemischt analog/digitale integrierte Schaltung; eine kombinatorische Logikschaltung; ein feldprogrammierbares Gate-Array (FPGA); eine Prozessorschaltung (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppe), die Code ausführt; eine Memory-Schaltung (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppe), die einen von der Prozessorschaltung ausgeführten Code speichert; andere geeignete Hardware-Komponenten, die die beschriebene Funktionalität bereitstellen; oder eine Kombination von einigen oder allen der oben genannten, wie zum Beispiel in einem System-on-Chip.
  • Das Modul kann eine oder mehrere Schnittstellenschaltungen beinhalten. In einigen Beispielen können die Schnittstellenschaltungen kabelgebundene oder -lose Schnittstellen beinhalten, die mit einem lokalen Netzwerk (LAN), dem Internet, einem Weitverkehrsnetz (WAN) oder Kombinationen hier aus verbunden sind. Die Funktionalität der in vorliegender Offenbarung genannten Module kann auf mehrere Module verteilt werden, die über Schnittstellenschaltungen verbunden sind. So können zum Beispiel mehrere Module einen Lastenausgleich zulassen. In einem anderen Beispiel können von einem Servermodul (z. B. Remote-Server oder Cloud) ermittelte Funktionen eines Client-Moduls übernommen werden.
  • Der Begriff Code, wie oben verwendet, kann Software, Firmware und/oder Mikrocode beinhalten und auf Programme, Routinen, Funktionen, Klassen, Datenstrukturen und/oder Objekte verweisen. Der Begriff „gemeinsame Prozessorschaltung“ bezieht sich auf eine einzelne Prozessorschaltung, die ermittelten oder vollständigen Code von mehreren Modulen ausführt. Der Begriff „gruppierte Prozessorschaltung“ bezieht sich auf eine Prozessorschaltung, die in Kombination mit zusätzlichen Prozessorschaltungen ermittelten oder vollständigen Code von ggf. mehreren Modulen ausführt. Verweise auf mehrere Prozessorschaltungen umfassen mehrere Prozessorschaltungen auf diskreten Matrizen, mehrere Prozessorschaltungen auf einer einzelnen Scheibe, mehrere Kerne auf einer einzelnen Prozessorschaltung, mehrere Threads einer einzelnen Prozessorschaltung oder eine Kombination der oben genannten. Der Begriff „gemeinsame Memory-Schaltung“ bezieht sich auf eine einzelne Memory-Schaltung, die ermittelten oder vollständigen Code von mehreren Modulen speichert. Der Ausdruck „gruppierte Memory-Schaltung“ bezieht sich auf eine Memory-Schaltung, die in Kombination mit zusätzlichem Speicher ermittelte oder vollständige Codes von ggf. mehreren Modulen speichert.
  • Der Begriff Memory-Schaltung ist dem Begriff computerlesbares Medium untergeordnet. Der Begriff „computerlesbares Medium“, wie er hier verwendet wird, bezieht sich nicht auf flüchtige elektrische oder elektromagnetische Signale, die sich in einem Medium ausbreiten (z. B. im Falle einer Trägerwelle); der Ausdruck „computerlesbares Medium“ ist daher als konkret und nichtflüchtig zu verstehen. Nicht einschränkende Beispiele eines nichtflüchtigen konkreten computerlesbaren Mediums sind nichtflüchtige Memory-Schaltungen (z. B. Flash-Memory-Schaltungen, löschbare programmierbare ROM-Schaltungen oder Masken-ROM-Schaltungen), flüchtige Memory-Schaltungen (z. B. statische oder dynamische RAM-Schaltungen), magnetische Speichermedien (z. B. analoge oder digitale Magnetbänder oder ein Festplattenlaufwerk) und optische Speichermedien (z. B. CD, DVD oder Blu-ray).
  • Die im Rahmen dieser Anmeldung beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren können teilweise oder vollständig mit einem speziellen Computer, der für die Ausführung ermittelter Computerprogrammfunktionen konfiguriert ist, implementiert werden. Die Funktionsblöcke, Flussdiagramm-Komponenten und weiter oben beschriebenen Elemente dienen als Softwarespezifikationen, die von entsprechend geschulten Technikern oder Programmierern in Computerprogramme umgesetzt werden können.
  • Die Computerprogramme beinhalten prozessorausführbare Anweisungen, die auf zumindest einem nicht-flüchtigen, konkreten, computerlesbaren Medium gespeichert sind. Die Computerprogramme können ebenfalls gespeicherte Daten enthalten oder auf gespeicherten Daten basieren. Die Computerprogramme können ein Basic-Input-Output-System (BIOS) umfassen, das mit der Hardware des speziellen Computers zusammenwirkt, Vorrichtungstreiber, die mit ermittelten Vorrichtungen des speziellen Computers, einem oder mehreren Betriebssystemen, Benutzeranwendungen, Hintergrunddiensten, im Hintergrund laufenden Anwendungen usw. zusammenwirken.
  • Die Computerprogramme können Folgendes beinhalten: (i) beschreibenden Text, der gegliedert wird, wie z. B. HTML (Hypertext Markup Language), XML (Extensible Markup Language) oder JSON (JavaScript Object Notation), (ii) Assembler Code, (iii) Objektcode, der von einem Quellcode durch einen Compiler erzeugt wurde, (iv) Quellcode zur Ausführung durch einen Interpreter, (v) Quellcode zur Kompilierung und zur Ausführung durch einen Justin-Time-Compiler usw. Nur exemplarisch kann der Quellcode mittels des Syntaxes der Sprachen, einschließlich C, C++, C#, Objective-C, Swift, Haskell, Go, SQL, R, Lisp, Java®, Fortran, Perl, Pascal, Curl, OCaml, Javascript®, HTML5 (Hypertext Markup Language 5. Version), Ada, ASP (Active Server Pages), PHP (PHP: Hypertext Preprocessor), Scala, Eiffel, Smalltalk, Erlang, Ruby, Flash®, Visual Basic®, Lua, AMTLAB, SIMULINK und Python®, geschrieben werden.

Claims (7)

  1. Elektromotor-Steuersystem für ein Fahrzeug, umfassend: ein Strombefehlsmodul (408), welches dazu konfiguriert ist, basierend auf einer Motordrehmomentanforderung (234) für einen Elektromotor (198) des Fahrzeugs einen ersten d-Achsenstrombefehl für den Elektromotor (198) und einen ersten q-Achsenstrombefehl für den Elektromotor (198) zu erzeugen; ein Einstellmodul (428) konfiguriert, basierend auf einer Drehzahl (432) eines Rotors des Elektromotors (198) und der Motordrehmomentanforderung (234), selektiv mindestens einen von einer d-Achsenstromeinstellung und einer q-Achsenstromeinstellung, basierend auf einer Temperatur (414) des Rotors des Elektromotors (198), zu ermitteln; ein Einstellungsmodul (418) dazu konfiguriert, einen zweiten d-Achsenstrombefehl für den Elektromotor (198) durch Einstellen des ersten d-Achsenstrombefehls basierend auf der d-Achsenstromeinstellung zu erzeugen und einen zweiten q-Achsenstrombefehl für den Elektromotor (198) durch Einstellen des ersten q-Achsenstrombefehls basierend auf der q-Achsenstromeinstellung zu erzeugen; und ein Schaltsteuermodul (404) dazu konfiguriert ist, basierend auf dem zweiten d-Achsenstrombefehl und dem zweiten q-Achsenstrombefehl, ein Schalten eines Wechselrichtermoduls (256) zu steuern und Energie von einer Energiespeichervorrichtung (199) an die Statorwicklungen des Elektromotors (198) anzulegen; wobei das Einstellmodul (428) zu Folgendem konfiguriert ist: wenn die Drehzahl (432) größer als eine vorbestimmte Drehzahl ist, dem Einstellen sowohl der d-Achsenstromeinstellung als auch der q-Achsenstromeinstellung auf einen vorbestimmten Wert; und wenn die Drehzahl (432) kleiner als die vorbestimmte Drehzahl ist, basierend darauf, ob die Motordrehmomentanforderung (234) größer als ein vorbestimmtes Drehmoment ist, dem selektiven Ermitteln von mindestens einer der d-Achsenstromeinstellung oder der q-Achsenstromeinstellung, basierend auf der Rotortemperatur (414) des Elektromotors (198); und wobei das Einstellungsmodul (418) für Folgendes konfiguriert ist: basierend auf der d-Achsenstromeinstellung, die gleich dem vorbestimmten Wert ist, das Einstellen des zweiten d-Achsenstrombefehls gleich dem ersten d-Achsenstrombefehl; und basierend auf der q-Achsenstromeinstellung, die gleich dem vorbestimmten Wert ist, das Einstellen des zweiten q-Achsenstrombefehls gleich dem ersten q-Achsenstrombefehl; wobei das Einstellungsmodul (418) für Folgendes konfiguriert ist: basierend auf der d-Achsenstromeinstellung, die nicht gleich dem vorbestimmten Wert ist, eine der Optionen Erhöhen oder Verringern des ersten d-Achsenstrombefehls, basierend auf der d-Achsenstromeinstellung, um den zweiten d-Achsenstrombefehl zu erzeugen; und basierend auf der q-Achsenstromeinstellung, die nicht gleich dem vorbestimmten Wert ist, eine der Optionen Erhöhen oder Verringern des ersten q-Achsenstrombefehls, basierend auf der q-Achsenstromeinstellung, um den zweiten q-Achsenstrombefehl zu erzeugen.
  2. Elektromotor-Steuersystem nach Anspruch 1, worin das Einstellmodul (428) für Folgendes konfiguriert ist: wenn die Drehzahl (432) geringer als die vorbestimmte Drehzahl ist und die Motordrehmomentanforderung (234) größer als das vorbestimmte Drehmoment ist, das Ermitteln der d-Achsenstromeinstellung basierend auf der Temperatur (414) des Rotors des Elektromotors (198); und wenn die Drehzahl (432) geringer als die vorbestimmte Drehzahl ist und die Motordrehmomentanforderung (234) kleiner als das vorbestimmte Drehmoment ist, das Ermitteln der q-Achsenstromeinstellung basierend auf der Temperatur (414) des Rotors des Elektromotors (198).
  3. Elektromotor-Steuersystem nach Anspruch 2, worin das Einstellmodul (428) ferner dazu konfiguriert ist, wenn die Drehzahl (432) kleiner als die vorbestimmte Drehzahl ist und die Motordrehmomentanforderung (234) größer als das vorbestimmte Drehmoment ist, die q-Achsenstromeinstellung auf den vorbestimmten Wert einzustellen.
  4. Elektromotor-Steuersystem nach Anspruch 2, worin das Einstellmodul (428) ferner dazu konfiguriert ist, wenn die Drehzahl (432) kleiner als die vorbestimmte Drehzahl ist und die Motordrehmomentanforderung (234) kleiner als das vorbestimmte Drehmoment ist, die d-Achsenstromeinstellung auf den vorbestimmten Wert einzustellen.
  5. Elektromotor-Steuersystem nach Anspruch 2, worin das Einstellmodul (428) ferner dazu konfiguriert ist, wenn die Drehzahl (432) kleiner als die vorbestimmte Drehzahl ist und die Motordrehmomentanforderung (234) kleiner als das vorbestimmte Drehmoment ist, die d-Achsenstromeinstellung, basierend auf dem ersten d-Achsenstrombefehl, einer d-Achseninduktivität des Elektromotors (198), einer q-Achseninduktivität des Elektromotors (198) und einer vorbestimmten Verstärkung, zu ermitteln.
  6. Elektromotor-Steuersystem nach Anspruch 2, worin das Einstellmodul (428) zu Folgendem konfiguriert ist, wenn die Drehzahl kleiner als die vorbestimmte Drehzahl ist und die Motordrehmomentanforderung (234) kleiner als das vorbestimmte Drehmoment ist: Ermitteln einer magnetischen Flussverkettung des Elektromotors (198) auf Grundlage der Temperatur (414) des Rotors; Ermitteln einer Variation der magnetischen Flussverkettung auf Grundlage der Temperatur (414) des Rotors; und Ermitteln der q-Achsenstromeinstellung, basierend auf der magnetischen Flussverkettung und der Variation der magnetischen Flussverkettung.
  7. Elektromotor-Steuersystem nach Anspruch 2, worin das Einstellmodul (428) zu Folgendem konfiguriert ist, wenn die Drehzahl kleiner als die vorbestimmte Drehzahl ist und die Motordrehmomentanforderung (234) größer als das vorbestimmte Drehmoment ist: Ermitteln einer Variation der magnetischen Flussverkettung des Elektromotors (198) auf Grundlage der Temperatur (414) des Rotors; und Ermitteln der d-Achsenstromeinstellung, basierend auf der Variation der magnetischen Flussverkettung, einer d-Achseninduktivität des Elektromotors (198) und einer q-Achseninduktivität des Elektromotors (198).
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