DE102018207005A1 - System for operating an electric machine - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein System (2) zum Betreiben einer Elektromaschine (10), die zum Antreiben eines Fahrzeugs ausgebildet ist, wobei das Fahrzeug folgende Komponenten aufweist: einen Antriebsstrang, der von der Elektromaschine (10) angetrieben wird, mindestens ein Rad (13) als erste mechanische Last, die über eine erste Kupplung (21) an den Antriebsstrang ankoppelbar ist, und mindestens eine zweite mechanische Last, die über eine jeweilige zweite Kupplung an den Antriebsstrang ankoppelbar und über ein jeweiliges Stellglied ansteuerbar ist, wobei das System (2) dazu ausgebildet ist, bei Schließen der jeweiligen zweiten Kupplung (23) von der Elektromaschine (10) Drehmoment zu der mindestens einen zweiten mechanischen Last zu übertragen, wobei das jeweilige Stellglied dazu ausgebildet ist, einen Wert des übertragenen Drehmoments zu regeln. The invention relates to a system (2) for operating an electric machine (10), which is designed to drive a vehicle, the vehicle comprising the following components: a drive train, which is driven by the electric machine (10), at least one wheel (13) as a first mechanical load, which can be coupled to the drive train via a first clutch (21), and at least one second mechanical load, which can be coupled to the drive train via a respective second clutch and controlled via a respective actuator, wherein the system (2) configured to transmit torque to the at least one second mechanical load from the electric machine (10) upon closure of the respective second clutch (23), wherein the respective actuator is configured to control a value of the transmitted torque.
Description
Die Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zum Betreiben einer Elektromaschine.The invention relates to a system and a method for operating an electric machine.
Bei einem aktuellen Antriebskonzept für ein Elektrofahrzeug bzw. Elektroauto wird ein elektrischer Antriebsmotor lediglich für einen Vortrieb des Elektrofahrzeugs verwendet. Für eine Klimatisierung eines Innenraums des Elektrofahrzeugs wird ein separater elektrischer Klimakompressor verwendet, der direkt über eine Hochvoltbatterie des Elektrofahrzeugs versorgt wird. Somit ist es möglich, den elektrischen Antriebsmotor und den elektrischen Klimakompressor als Komponenten des Elektrofahrzeugs maximal unabhängig voneinander zu betreiben. Allerdings muss hierbei für jede Komponente jeweils eine Leistungselektronik verbaut und betrieben werden, wodurch höhere Verluste als notwendig erzeugt werden.In a current drive concept for an electric vehicle or electric car, an electric drive motor is used only for propulsion of the electric vehicle. For air conditioning of an interior of the electric vehicle, a separate electric air conditioning compressor is used, which is powered directly via a high-voltage battery of the electric vehicle. Thus, it is possible to operate the electric drive motor and the electric air compressor as components of the electric vehicle maximum independently of each other. However, in each case a power electronics must be installed and operated for each component, whereby higher losses than necessary are generated.
Die Druckschrift
Ein Verfahren zum Betreiben eines Klimakompressors einer Klimaanlage ist in der Druckschrift
Eine Anordnung zur Anbindung eines Nebenaggregatantriebs an einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs ist aus der Druckschrift
Vor diesem Hintergrund war es eine Aufgabe, einen Betrieb einer Elektromaschine eines Fahrzeugs zu verbessern.Against this background, it was an object to improve an operation of an electric machine of a vehicle.
Diese Aufgabe wird mit einem System und einem Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Ausführungsformen des Systems und des Verfahrens gehen aus den abhängigen Patentansprüchen hervor.This object is achieved by a system and a method having the features of the independent patent claims. Embodiments of the system and method are evident from the dependent claims.
Das erfindungsgemäße System ist zum Betreiben einer Elektromaschine, die zum Antreiben eines Fahrzeugs ausgebildet ist, vorgesehen. Das System weist als Komponenten einen Antriebsstrang, der von der Elektromaschine angetrieben wird bzw. anzutreiben ist, mindestens ein Rad zum Fortbewegen des Fahrzeugs als erste mechanische Last, das bzw. die über eine erste Kupplung an den Antriebsstrang ankoppelbar ist, und mindestens eine zweite, weitere mechanische Last, die über eine jeweilige zweite, weitere Kupplung an den Antriebsstrang ankoppelbar und über ein bspw. in der mindestens einen zweiten mechanischen Last vorgesehenes jeweiliges, bspw. als Taumelscheibe ausgebildetes, Stellglied ansteuerbar ist, auf. Das System ist dazu ausgebildet, bei Schließen der jeweiligen zweiten, weiteren Kupplung von der Elektromaschine Drehmoment zu der mindestens einen zweiten mechanischen Last zu übertragen. Das jeweilige Stellglied, bspw. die Taumelscheibe, ist als Übersetzer des Drehmoments dazu ausgebildet, einen Wert des übertragenen Drehmoments zu regeln.The system according to the invention is intended for operating an electric machine, which is designed to drive a vehicle. The system includes as components a powertrain driven by the electric machine, at least one wheel for propelling the vehicle as a first mechanical load to be coupled to the powertrain via a first clutch, and at least one second, Further mechanical load, which can be coupled via a respective second, further coupling to the drive train and via an example. In the at least one second mechanical load provided respective, for example, designed as a swash plate, actuator is controlled on. The system is designed to transmit torque to the at least one second mechanical load when the respective second, further clutch is closed by the electric machine. The respective actuator, for example, the swash plate, is designed as a translator of the torque to control a value of the transmitted torque.
Das jeweilige Stellglied, das bspw. als Taumelscheibe ausgebildet ist, ist in möglicher Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems in der zweiten Last angeordnet und/oder als Teil der zweiten Last ausgebildet.The respective actuator, for example, is designed as a swash plate, is arranged in a possible embodiment of the system according to the invention in the second load and / or formed as part of the second load.
In Ausgestaltung ist die zu betreibende Elektromaschine auch eine Komponente des erfindungsgemäßen Systems.In an embodiment, the electric machine to be operated is also a component of the system according to the invention.
Mit dem System ist durch Einstellen bzw. Verstellen des jeweiligen Stellglieds (Taumelscheibe) eine Verdichtungsleistung der mindestens einen zweiten mechanischen Last zu regeln bzw. regelbar, wobei mit der Verdichtungsleistung in Ausgestaltung eine zusätzliche mechanische Belastung der Elektromaschine eingestellt wird, wobei bzw. wodurch das an die mindestens eine zweite, weitere mechanische Last übertragene Drehmoment zu regeln bzw. regelbar ist bzw. geregelt wird.By adjusting or adjusting the respective actuator (swash plate) with the system, a compression capacity of the at least one second mechanical load to regulate or regulated, with the compaction performance in an embodiment, an additional mechanical load of the electric machine is set, and or whereby the on the at least one second, further mechanical load transmitted torque to regulate or is regulated or regulated.
Das System weist in Ausgestaltung ein Steuergerät auf, in dem ein Kennfeld für einen Wirkungsgrad der Elektromaschine abgelegt ist, wobei das Steuergerät dazu ausgebildet ist, einen insbesondere aktuellen, bspw. ursprünglichen Betriebspunkt der Elektromaschine auf dem Kennfeld mit einem wirkungsgradoptimalen Betriebspunkt, bspw. einem lokalen oder globalen Hochpunkt bzw. einem lokalen oder globalen Maximum des Kennfelds, zu vergleichen und den aktuellen Betriebspunkt durch Öffnen der jeweiligen zweiten Kupplung, oder durch Schließen der jeweiligen zweiten Kupplung und durch Einstellen des jeweiligen Stellglieds zu dem wirkungsgradoptimalen Betriebspunkt zu verschieben. Das Kennfeld beschreibt in einer 3D-Darstellung einen funktionalen Zusammenhang bzw. Abhängigkeit zwischen Drehzahl, Drehmoment und Wirkungsgrad der Elektromaschine. In der Regel ist die Elektromaschine bei einer gegebenen, d. h. festen bzw., bspw. von einem Fahrer, eingestellten Drehzahl zu betreiben, so dass eine zweidimensionale Abhängigkeit zwischen Drehmoment und Wirkungsgrad zu betrachten ist, um einen optimalen Wirkungsgrad, in der Regel maximalen Wirkungsgrad, der Elektromaschine bei gegebener Drehzahl einzustellen.The system has in design a control unit in which a map for efficiency of the electric machine is stored, wherein the control device is adapted to a particular current, for example. Original operating point of the electric machine on the map with an efficiency optimal operating point, eg. A local or global peak or a local or global maximum of the map to compare and move the current operating point by opening the respective second clutch, or by closing the respective second clutch and by setting the respective actuator to the efficiency optimal operating point. The map describes in a 3D representation of a functional relationship or dependence between speed, torque and efficiency of the electric machine. In general, the electric machine is at a given, ie fixed or, for example, operated by a driver, set speed, so that a two-dimensional dependence between torque and efficiency is to be considered, to optimum efficiency, as a rule maximum efficiency, set the electric machine at a given speed.
Die mindestens eine zweite mechanische Last ist als Kompressor, insbesondere Klimakompressor oder Luftkompressor, oder Pumpe und somit bspw. als Arbeitsmaschine, insbesondere zum Behandeln, d. h. Fördern, Verdrängen und/oder Komprimieren bzw. Verdichten eines flüssigen oder gasförmigen Mediums ausgebildet und weist in der Regel die Taumelscheibe als Stellglied auf. Durch Einstellen bzw. Verstellen des Stellglieds wird die Verdichtungsleistung der zweiten mechanischen Last variiert, wobei bzw. wodurch eine Übersetzung des Drehmoments von der Elektromaschine zu der mindestens einen zweiten mechanischen Last eingestellt wird.The at least one second mechanical load is as a compressor, in particular air conditioning compressor or air compressor, or pump and thus, for example. As a working machine, in particular for treating, d. H. Conveying, displacing and / or compressing or compressing a liquid or gaseous medium formed and usually has the swash plate as an actuator. By adjusting the actuator, the compression power of the second mechanical load is varied, whereby a translation of the torque from the electric machine to the at least one second mechanical load is adjusted.
Die Taumelscheibe als Stellglied der zweiten mechanischen Last und somit des Kompressors ist unter einem variabel einstellbaren Winkel α relativ zu einem Kolben, insbesondere einem Verdichterkolben, des Kompressors positioniert. Durch Einstellen bzw. Verstellen dieses Winkels α wird ein Hub des Verdichterkolbens und somit eine Verdichtungsleistung des Kompressors eingestellt. Dabei ist die Förderleistung unabhängig von der Drehzahl. Weiterhin wird das zu übersetzende bzw. zu übertragende Drehmoment abhängig von dem Winkel α geregelt. Eine Leistung zum Fördern des Mediums durch den Kompressor sowie der Hub des Kompressors sind umso größer, je größer der Winkel α ist. Falls α = 0°, ist die Leistung zum Fördern des Mediums 0. In diesem Fall kann die zweite Kupplung geöffnet werden, um etwaige Schleppverluste zu entkoppeln.The swash plate as an actuator of the second mechanical load and thus of the compressor is positioned at a variably adjustable angle α relative to a piston, in particular a compressor piston, of the compressor. By adjusting or adjusting this angle α, a stroke of the compressor piston and thus a compression capacity of the compressor is set. The delivery rate is independent of the speed. Furthermore, the torque to be translated or transmitted is regulated as a function of the angle α. A power for conveying the medium through the compressor and the stroke of the compressor are greater, the greater the angle α. If α = 0 °, the power to convey the medium is 0. In this case, the second clutch can be opened to decouple any drag losses.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist zum Betreiben einer Elektromaschine vorgesehen, die zum Antreiben eines Fahrzeugs ausgebildet ist. Das Fahrzeug weist als Komponenten die Elektromaschine, einen Antriebsstrang, der von der Elektromaschine angetrieben wird, mindestens ein Rad als erste mechanische Last, die über eine erste Kupplung an den Antriebsstrang ankoppelbar ist bzw. angekoppelt wird, und mindestens eine zweite, weitere mechanische Last, die über eine jeweilige zweite, weitere Kupplung an den Antriebsstrang ankoppelbar ist bzw. angekoppelt wird und über ein jeweiliges Stellglied ansteuerbar ist bzw. angesteuert wird, auf. Bei dem Verfahren wird ein aktueller Betriebspunkt der Elektromaschine und ein wirkungsgradoptimaler Betriebspunkt für die Elektromaschine bestimmt. In Abhängigkeit einer relativen Lage des aktuellen Betriebspunkts zu dem wirkungsgradoptimalen Betriebspunkt wird die jeweilige zweite Kupplung geschlossen oder geöffnet, wobei bei bzw. durch Schließen der jeweiligen zweiten Kupplung von der Elektromaschine neben Drehmoment, das an die erste mechanische Last übertragen wird, zu der mindestens einen zweiten mechanischen Last zusätzlich Drehmoment übertragen wird. Bei geschlossener jeweiliger zweiter Kupplung wird mit dem jeweiligen Stellglied ein Wert des von der Elektromaschine zu der mindestens einen zweiten mechanischen Last zu übertragenden Drehmoments geregelt und/oder eingestellt, und das Drehmoment von der Elektromaschine zu der mindestens einen zweiten Last entsprechend dem eingestellten und/oder geregelten Wert übertragen.The method according to the invention is provided for operating an electric machine which is designed to drive a vehicle. The vehicle has as components the electric machine, a drive train, which is driven by the electric machine, at least one wheel as the first mechanical load, which is coupled or coupled to the drive train via a first clutch, and at least one second, additional mechanical load, which can be coupled or coupled to the drive train via a respective second, further clutch and can be actuated or actuated via a respective actuator. In the method, a current operating point of the electric machine and an efficiency-optimal operating point for the electric machine is determined. Depending on a relative position of the current operating point to the optimum operating point, the respective second clutch is closed or opened, wherein at or by closing the respective second clutch of the electric machine in addition to torque, which is transmitted to the first mechanical load to the at least one second mechanical load in addition torque is transmitted. When the respective second clutch is closed, a value of the torque to be transmitted from the electric machine to the at least one second mechanical load is regulated and / or adjusted, and the torque from the electric machine to the at least one second load corresponding to the set and / or transferred regulated value.
Das bspw. als Taumelscheibe ausgebildete Stellglied ist üblicherweise in der zweiten mechanischen Last angeordnet.The example designed as a swash plate actuator is usually arranged in the second mechanical load.
Wie voranstehend beschrieben, wird bei dem Verfahren in Ausgestaltung ein Kennfeld verwendet, mit dem eine Abhängigkeit eines Wirkungsgrads der Elektromaschine von dem Drehmoment und einer Drehzahl der Elektromaschine beschrieben wird. Die Elektromaschine wird in dem aktuellen, bspw. ursprünglichen Betriebspunkt mit einem aktuellen, bspw. ursprünglichen Wert der Drehzahl und einem aktuellen, bspw. ursprünglichen Wert des Drehmoments betrieben. Aus dem Kennfeld wird für diesen aktuellen Wert der Drehzahl eine Kennlinie bestimmt, wobei der wirkungsgradoptimale Betriebspunkt in der Regel als Hochpunkt bzw. als Maximum dieser Kennlinie ermittelt wird, d. h. als der Punkt auf der Kennlinie ermittelt wird, bei dem der Wirkungsgrad einen maximalen Wert annimmt. Der diesem maximalen Wert des Wirkungsgrads zugeordnete Wert des Drehmoments auf der Kennlinie wird im Folgenden als wirkungsgradoptimaler Wert des Drehmoments bezeichnet. Außerdem wird der Betriebspunkt, insbesondere Lastpunkt, der Elektromaschine auf der Kennlinie ermittelt, der von dem aktuellen Wert des Drehmoments abhängig ist. Unter Berücksichtigung einer Lage des aktuellen Betriebspunkts relativ zu dem wirkungsgradoptimalen Betriebspunkt wird der aktuelle Wert des Drehmoments in Richtung des wirkungsgradoptimalen Werts bzw. zu dem wirkungsgradoptimalen Wert des Drehmoments verschoben, wobei bzw. wodurch der aktuelle Betriebspunkt auf der Kennlinie in Richtung des bzw. zu dem wirkungsgradoptimalen Betriebspunkt/s verschoben wird.As described above, in the method in the embodiment, a map is used to describe a dependency of an efficiency of the electric machine on the torque and a rotational speed of the electric machine. The electric machine is operated in the current, for example, original operating point with a current, for example, original value of the rotational speed and a current, for example, original value of the torque. From the map, a characteristic curve is determined for this current value of the rotational speed, with the operating point that is optimal in terms of efficiency usually being determined as a high point or as the maximum of this characteristic curve, ie. H. is determined as the point on the characteristic curve at which the efficiency assumes a maximum value. The value of the torque on the characteristic curve associated with this maximum value of the efficiency is referred to below as the efficiency-optimal value of the torque. In addition, the operating point, in particular load point, the electric machine is determined on the characteristic curve, which is dependent on the current value of the torque. Taking into account a position of the current operating point relative to the optimum operating point of operation, the current value of the torque is shifted in the direction of the optimum efficiency value or to the optimum value of the torque, or whereby the current operating point on the characteristic in the direction of or to efficiency optimal operating point / s is shifted.
Während einer Fahrt des Fahrzeugs wird ein erster Anteil des Drehmoments der Elektromaschine über den Antriebsstrang des Fahrzeugs zu dem mindestens einen Rad des Fahrzeugs übertragen. Über das jeweilige Stellglied wird ein zweiter Anteil des Drehmoments der Elektromaschine an die mindestens eine zweite mechanische Last übertragen, wobei dieser zweite Anteil des Drehmoments einen Wert größer oder gleich null aufweist. Dabei wird der zweite Anteil des Drehmoments, das von der Elektromaschine an die mindestens eine zweite mechanische Last übertragen wird, abhängig davon, wie der aktuelle Betriebspunkt verschoben wird, verändert bzw. bestimmt bzw. gesteuert bzw. eingestellt.During a drive of the vehicle, a first portion of the torque of the electric machine is transmitted via the drive train of the vehicle to the at least one wheel of the vehicle. Via the respective actuator, a second portion of the torque of the electric machine is transmitted to the at least one second mechanical load, wherein said second portion of the torque has a value greater than or equal to zero. Here, the second portion of the torque, which is transmitted from the electric machine to the at least one second mechanical load, depending on how the current operating point is moved, changed or determined or controlled or adjusted.
In Ausgestaltung des Verfahrens wird für die Elektromaschine der aktuelle Wert des Drehmoments mit dem wirkungsgradoptimalen Wert des Drehmoments verglichen. In einem ersten Fall, wenn der aktuelle Wert kleiner als der wirkungsgradoptimale Wert ist, wird der aktuelle Wert hin zu dem wirkungsgradoptimalen Wert erhöht und der mindestens einen zweiten mechanischen Last durch Schließen der jeweiligen zweiten Kupplung und/oder durch Einstellen des jeweiligen Stellglieds mehr Drehmoment als im ursprünglich aktuellen Betriebspunkt bereitgestellt. In einem zweiten Fall, wenn der aktuelle Wert des Drehmoments größer als der wirkungsgradoptimale Wert des Drehmoments ist, wird der aktuelle Wert hin zu dem wirkungsgradoptimalen Wert reduziert und der mindestens einen zweiten mechanischen Last durch Einstellen des jeweiligen Stellglieds weniger Drehmoment als im ursprünglich aktuellen Betriebspunkt und/oder durch Öffnen der jeweiligen zweiten Kupplung kein Drehmoment bereitgestellt. In an embodiment of the method, the current value of the torque is compared with the efficiency-optimal value of the torque for the electric machine. In a first case, when the current value is less than the optimum efficiency value, the current value is increased toward the optimum efficiency value and the at least one second mechanical load is increased by closing the respective second clutch and / or adjusting the respective actuator provided in the original current operating point. In a second case, if the current value of the torque is greater than the torque efficiency value, the current value is reduced to the optimum efficiency value and the at least one second mechanical load is less torque by adjusting the respective actuator than at the original operating point and / or no torque is provided by opening the respective second clutch.
In einer aktuellen, bspw. ursprünglichen Betriebssituation der Elektromaschine wird folglich zunächst überprüft, ob die jeweilige zweite Kupplung in der aktuellen, bspw. ursprünglichen Betriebssituation geschlossen oder geöffnet ist. Bei zunächst geschlossener jeweiliger zweiter Kupplung ist der zweite Anteil des übertragenen Drehmoments größer oder gleich null, wobei die jeweilige zweite Kupplung in dem ersten Fall geschlossen bleibt und über das Stellglied, bspw. die Taumelscheibe, das für die mindestens eine zweite Last bereitzustellende Drehmoment gesteuert wird. In dem zweiten Fall wird zunächst bei geschlossener jeweiliger zweiter Kupplung das für die mindestens eine zweite Last bereitzustellende Drehmoment durch Steuerung bzw. Einstellung des Stellglieds, bspw. der Taumelscheibe, in Richtung wirkungsgradoptimalem Drehmoment zumindest reduziert und ggf. die jeweilige zweite Kupplung geöffnet. Bei zunächst geöffneter jeweiliger zweiter Kupplung ist der zweite Anteil des übertragenen Drehmoments gleich null, wobei die jeweilige zweite Kupplung in dem ersten Fall geschlossen wird und in dem zweiten Fall geöffnet bleibt.In a current, for example, original operating situation of the electric machine, it is therefore first checked whether the respective second clutch is closed or opened in the current, for example, the original operating situation. When initially closed respective second clutch, the second portion of the transmitted torque is greater than or equal to zero, wherein the respective second clutch remains closed in the first case and via the actuator, for example. The swash plate is controlled to be provided for the at least one second load torque , In the second case, the torque to be provided for the at least one second load is first at least reduced in the direction of efficiency-optimal torque by controlling or adjusting the actuator, for example the swash plate, and possibly opening the respective second clutch. When the respective second clutch is initially opened, the second component of the transmitted torque is equal to zero, the respective second clutch being closed in the first case and remaining open in the second case.
Die zweite Last ist bspw. als Kompressor bzw. Verdichter, insbesondere als Taumelscheibenverdichter, ausgebildet. Dabei ist es möglich, dass die zweite Last durch Einstellen des Stellglieds entweder intern oder extern geregelt wird. Falls die zweite Last, bspw. der Verdichter, intern geregelt wird, wird die Taumelscheibe als Stellglied anhand eines Druckgefälles des Mediums vor und nach dem Verdichter geregelt. Falls der Verdichter als zweite Last extern geregelt wird, wird die Taumelscheibe als Stellglied ebenfalls extern geregelt. Bei einem extern geregelten Verdichter ist es möglich, einen Gradienten des Drehmoments beliebig zu stellen, so dass eine Zuschaltung der zweiten Last durch Schließen der zweiten Kupplung ruckelfrei möglich ist. Die Zuschaltung bzw. ein Zuschaltvorgang eines intern geregelten Verdichters wird ähnlich durchgeführt, wobei jedoch eine höherer Gradient für das Drehmoment vorgesehen wird, das durch die antreibende Elektromaschine jedoch nicht immer ruckelfrei ausgeregelt werden kann.The second load is, for example, designed as a compressor or compressor, in particular as a swash plate compressor. It is possible that the second load is regulated by adjusting the actuator either internally or externally. If the second load, for example, the compressor, is controlled internally, the swash plate is controlled as an actuator based on a pressure gradient of the medium before and after the compressor. If the compressor is externally controlled as a second load, the swash plate is also externally controlled as an actuator. In an externally controlled compressor, it is possible to arbitrarily set a gradient of the torque, so that a connection of the second load by closing the second clutch is smoothly possible. The connection or a connection operation of an internally controlled compressor is carried out similarly, but with a higher gradient for the torque is provided, which can not always be smoothed out by the driving electric machine smoothly.
Mit einer Ausführungsform des Systems ist bei Durchführung einer Ausführungsform des Verfahrens eine Verbesserung des Wirkungsgrads der Elektromaschine und somit des Fahrzeugs durch Verschiebung des als Lastpunkt zu bezeichnenden und/oder ausgebildeten Betriebspunkts der Elektromaschine möglich, der von einer Batterie als Energiespeicher des Fahrzeugs elektrische Energie bereitgestellt wird. Hierbei wird die zweite mechanische Last, insbesondere der Klimakompressor, an den Antriebsstrang des Fahrzeugs angebunden bzw. über eine jeweilige zweite Kupplung angekoppelt. Somit entsteht analog, wie im Fall einer Verbrennungskraftmaschine, die Möglichkeit, den Lastpunkt der Elektromaschine als Antriebsmaschine durch die zweite mechanische Last zu verschieben. Primär wird die Elektromaschine zum Vortrieb des Fahrzeugs genutzt. Bei Bedarf wird mittels der jeweiligen zweiten Kupplung und mittels des Stellglieds als Übersetzung die zweite mechanische Last direkt an die Elektromaschine angebunden. Mit der zweiten mechanischen Last, die in einer Ausführungsform als Taumelscheibenverdichter ausgebildet ist, besteht die Möglichkeit, die Verdichtungsleistung der zweiten mechanischen Last durch Verstellen der Taumelscheibe als Stellglied zu bestimmen. Dabei entspricht die Verdichtungsleistung einer zusätzlichen mechanischen Belastung, die durch die Elektromaschine bei einer Ausführungsform des Verfahrens aufgebracht wird, wenn die Elektromaschine der mindestens einen zweiten mechanischen Last Drehmoment bereitstellt.With an embodiment of the system, when carrying out an embodiment of the method, it is possible to improve the efficiency of the electric machine and thus of the vehicle by shifting the operating point of the electric machine to be designated as the load point, which electric energy is provided by a battery as the energy store of the vehicle , Here, the second mechanical load, in particular the air conditioning compressor, connected to the drive train of the vehicle or coupled via a respective second clutch. Thus arises analogously, as in the case of an internal combustion engine, the possibility to move the load point of the electric machine as a prime mover by the second mechanical load. Primarily, the electric machine is used to propel the vehicle. If necessary, the second mechanical load is connected directly to the electric machine by means of the respective second clutch and by means of the actuator as a translation. With the second mechanical load, which is designed in one embodiment as a swash plate compressor, it is possible to determine the compression capacity of the second mechanical load by adjusting the swash plate as an actuator. The compaction performance corresponds to an additional mechanical load applied by the electric machine in one embodiment of the method when the electric machine provides torque to the at least one second mechanical load.
Je nachdem, in welchem Betriebspunkt die Elektromaschine als Antriebsmaschine betrieben wird, wird durch die zusätzliche Belastung, die von der mindestens einen zweiten mechanischen Last auf die Elektromaschine wirkt, der Betriebspunkt der Elektromaschine verschoben und somit beeinflusst, wodurch für die Elektromaschine ein besserer Wirkungsgrad erreicht wird bzw. erreicht werden kann. Weiterhin wird berücksichtigt, dass eine Anforderung an Leistung, die an die Elektromaschine gestellt wird und zum Antreiben des mindestens einen Rads an dieses übertragen wird, üblicherweise von einem Wunsch eines Fahrers des Fahrzeugs vorgegeben wird. So ist es möglich, dass bspw. bei einer maximal möglichen Beschleunigung des Fahrzeugs die Elektromaschine als Antriebsmaschine in einem Betriebspunkt betrieben wird, in dem ein großer erster Anteil des Drehmoments von der Elektromaschine zu dem mindestens einen Rad, in der Regel zu vier Rädern im Falle eines Autos, übertragen wird. In diesem Fall wird eine mechanische Belastung der Elektromaschine durch die mindestens eine zweite mechanische Last durch das Stellglied, bspw. die Taumelscheibe, reduziert und/oder durch Öffnen der jeweiligen zweiten Kupplung auf Null gesetzt, wodurch der Wirkungsgrad der Elektromaschine verbessert wird.Depending on the operating point at which the electric machine is operated as a drive machine, the additional load which acts on the electric machine by the at least one second mechanical load shifts and thus influences the operating point of the electric machine, thereby achieving a better efficiency for the electric machine or can be achieved. It is further contemplated that a demand for power applied to the electric machine and transmitted thereto for driving the at least one wheel is usually dictated by a desire of a driver of the vehicle. Thus, it is possible that, for example, at a maximum possible acceleration of the vehicle, the electric machine is operated as a prime mover in an operating point in which a large first portion of the torque from the electric machine to the at least one wheel, usually four wheels in the case a car, is transmitted. In this Case, a mechanical load of the electric machine by the at least one second mechanical load by the actuator, for example. The swash plate, reduced and / or set by opening the respective second clutch to zero, whereby the efficiency of the electric machine is improved.
Im Rahmen des Verfahrens wird für die Elektromaschine eine Betriebsstrategie durchgeführt, die den aktuellen Betriebspunkt auf einen wirkungsgradoptimalen Betriebspunkt regelt. Diese Betriebsstrategie kann in Abhängigkeit des jeweils aktuellen Betriebspunkts und dem Kennfeld für den Wirkungsgrad der Elektromaschine ausgeregelt werden. Der aktuelle Betriebspunkt der Elektromaschine wird durch Laständerung, d. h. in Abhängigkeit von der relativen Lage des aktuellen Betriebspunkts zum wirkungsgradoptimalen Betriebspunkt durch Lastanhebung bzw. Erhöhung der mechanischen Belastung oder durch Lastabwurf bzw. Reduzierung der mechanischen Belastung der Elektromaschine durch die mindestens eine zweite mechanische Last, positiv beeinflusst bzw. zum wirkungsgradoptimalen Betriebspunkt verschoben, wodurch der Wirkungsgrad der Elektromaschine erhöht wird. Hierdurch kann weiterhin eine Erhöhung der Reichweite der Elektromaschine erreicht werden.Within the scope of the method, an operating strategy is carried out for the electric machine, which regulates the current operating point to an operating point that is optimal in terms of efficiency. This operating strategy can be adjusted depending on the respective current operating point and the characteristic diagram for the efficiency of the electric machine. The current operating point of the electric machine is changed by load change, i. H. depending on the relative position of the current operating point to the optimal operating point by load increase or increase the mechanical load or by load shedding or reducing the mechanical load of the electric machine by the at least one second mechanical load, positively influenced or shifted to the efficiency optimum operating point, whereby the Efficiency of the electric machine is increased. As a result, an increase in the range of the electric machine can be achieved.
Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination sowie auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or alone, without departing from the scope of the present invention.
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen schematisch und ausführlich beschrieben.
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1 zeigt in schematischer Darstellung eine aus dem Stand der Technik bekannte Anordnung. -
2 zeigt in schematischer Darstellung eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems bei Durchführung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. -
3 zeigt Diagramme, die bei Durchführung der Ausführungsform des Verfahrens gemäß2 berücksichtigt werden.
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1 shows a schematic representation of an arrangement known from the prior art. -
2 shows a schematic representation of an embodiment of the system according to the invention when carrying out an embodiment of the method according to the invention. -
3 shows diagrams that in carrying out the embodiment of the method according to2 be taken into account.
Die Figuren werden zusammenhängend und übergreifend beschrieben. Gleichen Komponenten sind dieselben Bezugsziffern zugeordnet.The figures are described coherently and comprehensively. Same components are assigned the same reference numerals.
Die in
Die in
Zum Antreiben bzw. Fortbewegen des Fahrzeugs wird elektrische Energie aus dem elektrischen Energiespeicher
Die Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems
Der hier mechanische Klimakompressor
Abhängig von dem aktuellen Betriebspunkt der Elektromaschine
Das Diagramm aus
In das Diagramm aus
Für eine mechanische Leistung der Elektromaschine
Für die elektrische Leistung der Elektromaschine
Dabei ist Pmech hier die mechanische Leistung an einer Rotorwelle der Elektromaschine
Für den Wirkungsgrad der Elektromaschine
Für den Wirkungsgrad der Elektromaschine
Der Wirkungsgrad kann im Bereich von 0 bis 100 % liegen.The efficiency can be in the range of 0 to 100%.
Bei einer Fahrt des Fahrzeugs wird der motorisch betriebenen Elektromaschine
Bei dem Betrieb der Elektromaschine
In einem ersten Szenario bzw. Fall (
Im zweiten Fall (
Zusammenfassend wird auf das Diagramm aus
Bei dem Verfahren wird von dem Steuergerät
Die Taumelscheibe ist hier in einem Gehäuse des Kompressors
Die in dem Gehäuse des Kompressors
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 22
- Systemsystem
- 44
- Energiespeicherenergy storage
- 66
- Leistungselektronikpower electronics
- 88th
- Steuergerätcontrol unit
- 1010
- Elektromaschineelectric machine
- 1212
- Getriebetransmission
- 1313
- Radwheel
- 1414
- Kompressorcompressor
- 16, 1816, 18
- elektrische Verbindungelectrical connection
- 20, 2220, 22
- mechanische Verbindungmechanical connection
- 2121
- erste Kupplungfirst clutch
- 2323
- zweite Kupplungsecond clutch
- 2424
- Recheneinheitcomputer unit
- 2626
- Kennfeldmap
- 28, 30, 3228, 30, 32
- Leitungmanagement
- 3434
- Abszisseabscissa
- 3636
- Ordinateordinate
- 3838
- Applikateapplicate
- 4040
- Ebenelevel
- 4242
- Kennliniecurve
- 44, 46, 48, 5044, 46, 48, 50
- Betriebspunktoperating point
- 52, 5452, 54
- Pfeilarrow
- 5656
- Linieline
- 58, 6058, 60
- Pfeilarrow
- 100100
- Steuergerätcontrol unit
- 102102
- HochvoltbatterieHigh-voltage battery
- 104104
- Leistungselektronikpower electronics
- 106106
- Elektromaschineelectric machine
- 108108
- Getriebetransmission
- 110110
- Klimakompressorair compressor
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- AT 512443 B1 [0003]AT 512443 B1 [0003]
- DE 102005022210 B4 [0004]DE 102005022210 B4 [0004]
- DE 102014212874 A1 [0005]DE 102014212874 A1 [0005]
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-
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Also Published As
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