DE102020132360A1

DE102020132360A1 - Drehmomentsteuersystem für eine elektrische maschine

Info

Publication number: DE102020132360A1
Application number: DE102020132360.3A
Authority: DE
Inventors: Mahammad Sameer Khan; Wei Xu
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2019-12-09
Filing date: 2020-12-04
Publication date: 2021-06-10
Also published as: CN113022325A; US20210175832A1; US11296642B2

Abstract

Die Offenbarung stellt ein Drehmomentsteuersystem für eine elektrische Maschine bereit. Ein Fahrzeug beinhaltet eine Batterie, eine elektrische Maschine, einen Rotorpositionssensor, einen Wechselrichter und eine Steuerung. Die elektrische Maschine ist konfiguriert, um das Fahrzeug anzutreiben. Die elektrische Maschine weist einen Stator und einen Rotor auf. Der Wechselrichter ist zwischen der Batterie und der elektrischen Maschine angeordnet. Der Wechselrichter ist konfiguriert, um eine elektrische DC-Leistung von der Batterie in eine elektrische AC-Leistung umzuwandeln. Die Batterie ist konfiguriert, um die elektrische AC-Leistung der elektrischen Maschine zuzuführen. Die Steuerung ist programmiert, um die Versatzposition des Rotorpositionssensors einzustellen und das Drehmoment der elektrischen Maschine auf Grundlage der Versatzposition des Rotorpositionssensors zu steuern.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft Hybrid-/Elektrofahrzeuge und Steuersysteme für Hybridfahrzeuge
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Hybrid-/Elektrofahrzeuge können eine elektrische Maschine aufweisen, die konfiguriert ist, um das Fahrzeug anzutreiben.
KURZDARSTELLUNG
Ein Fahrzeug beinhaltet eine Batterie, eine elektrische Maschine, einen Rotorpositionssensor, einen Wechselrichter und eine Steuerung. Die elektrische Maschine ist konfiguriert, um das Fahrzeug anzutreiben. Die elektrische Maschine weist einen Stator und einen Rotor auf. Der Wechselrichter ist zwischen der Batterie und der elektrischen Maschine angeordnet. Der Wechselrichter ist konfiguriert, um eine elektrische DC-Leistung von der Batterie in eine elektrische AC-Leistung umzuwandeln. Die Batterie ist konfiguriert, um die elektrische AC-Leistung der elektrischen Maschine zuzuführen. Der Wechselrichter ist außerdem konfiguriert, um eine elektrische AC-Leistung von der elektrischen Maschine in eine elektrische DC-Leistung umzuwandeln. Der Wechselrichter ist außerdem konfiguriert, um die elektrische DC-Leistung der Batterie zuzuführen. Die Steuerung ist zu Folgendem programmiert: Empfangen eines Signals von dem Rotorpositionssensor, das eine Winkelposition des Rotors angibt; als Reaktion darauf, dass der Wechselrichter in einem ersten Schaltmodus betrieben wird, Steuern eines elektrischen Stroms, der dem Stator zugeführt wird, bezogen auf die Winkelposition des Rotors, um ein erstes geschätztes Drehmoment der elektrischen Maschine in Richtung eines befohlenen Drehmoments zu lenken; Berechnen eines gemessenen Drehmoments der elektrischen Maschine auf Grundlage einer Drehzahl des Rotors und einer elektrischen DC-Leistung, die von der Batterie über den Wechselrichter in die elektrische Maschine eingegeben wird; und als Reaktion darauf, dass eine Differenz zwischen dem gemessenen Drehmoment und dem ersten geschätzten Drehmoment einen Schwellenwert überschreitet, Einstellen des Signals von dem Rotorpositionssensor, um einen ersten Versatzwert einzuschließen und den elektrischen Strom, der dem Stator zugeführt wird, bezogen auf die Winkelposition plus dem ersten Versatzwert zu steuern, um das erste geschätzte Drehmoment der elektrischen Maschine in Richtung eines befohlenen Drehmoments zu lenken.
Ein Fahrzeug beinhaltet eine Batterie, eine elektrische Maschine, einen Rotorpositionssensor, einen Wechselrichter und eine Steuerung. Die elektrische Maschine ist konfiguriert, um das Fahrzeug anzutreiben. Die elektrische Maschine weist einen Stator und einen Rotor auf. Der Wechselrichter ist zwischen der Batterie und der elektrischen Maschine angeordnet. Der Wechselrichter ist konfiguriert, um eine elektrische DC-Leistung von der Batterie in eine elektrische AC-Leistung umzuwandeln. Die Batterie ist konfiguriert, um die elektrische AC-Leistung der elektrischen Maschine zuzuführen. Der Wechselrichter ist außerdem konfiguriert, um eine elektrische AC-Leistung von der elektrischen Maschine in eine elektrische DC-Leistung umzuwandeln. Der Wechselrichter ist außerdem konfiguriert, um die elektrische DC-Leistung der Batterie zuzuführen. Die Steuerung ist zu Folgendem programmiert: Empfangen eines Signals von dem Rotorpositionssensor, das eine Winkelposition des Rotors angibt; als Reaktion darauf, dass der Wechselrichter in einem ersten Schaltmodus betrieben wird, Steuern einer elektrischen Spannung, die dem Stator zugeführt wird, bezogen auf die Winkelposition des Rotors, um ein erstes geschätztes Drehmoment der elektrischen Maschine in Richtung eines befohlenen Drehmoments zu lenken; Berechnen eines gemessenen Drehmoments der elektrischen Maschine auf Grundlage einer Drehzahl des Rotors und einer elektrischen DC-Leistung, die von der Batterie über den Wechselrichter in die elektrische Maschine eingegeben wird; und als Reaktion darauf, dass eine Differenz zwischen dem befohlenen Drehmoment und dem gemessenen Drehmoment oder eine Differenz zwischen dem befohlenen Drehmoment und dem ersten geschätzten Drehmoment einen Schwellenwert überschreitet, Einstellen des Signals von dem Rotorpositionssensor, um einen ersten Versatzwert einzuschließen und den elektrischen Strom, der dem Stator zugeführt wird, bezogen auf die Winkelposition plus dem ersten Versatzwert zu steuern, um das erste geschätzte Drehmoment der elektrischen Maschine in Richtung des befohlenen Drehmoments zu lenken.
Ein Fahrzeug beinhaltet eine Batterie, eine elektrische Maschine, einen Rotorpositionssensor, einen Wechselrichter und eine Steuerung. Die elektrische Maschine ist konfiguriert, um das Fahrzeug anzutreiben. Die elektrische Maschine weist einen Stator und einen Rotor auf. Der Wechselrichter ist zwischen der Batterie und der elektrischen Maschine angeordnet. Der Wechselrichter ist konfiguriert, um eine elektrische DC-Leistung von der Batterie in eine elektrische AC-Leistung umzuwandeln. Die Batterie ist konfiguriert, um die elektrische AC-Leistung der elektrischen Maschine zuzuführen. Der Wechselrichter ist außerdem konfiguriert, um eine elektrische AC-Leistung von der elektrischen Maschine in eine elektrische DC-Leistung umzuwandeln. Der Wechselrichter ist außerdem konfiguriert, um die elektrische DC-Leistung der Batterie zuzuführen. Die Steuerung ist zu Folgendem programmiert: Empfangen eines Signals von dem Rotorpositionssensor, das eine Winkelposition des Rotors angibt; als Reaktion darauf, dass der Wechselrichter in einem ersten Schaltmodus betrieben wird, Steuern eines elektrischen Stroms, der dem Stator zugeführt wird, bezogen auf die Winkelposition des Rotors, um ein erstes geschätztes Drehmoment der elektrischen Maschine in Richtung eines befohlenen Drehmoments zu lenken; als Reaktion darauf, dass der Wechselrichter in einem zweiten Schaltmodus betrieben wird, Steuern einer elektrischen Spannung, die dem Stator zugeführt wird, bezogen auf die Winkelposition des Rotors, um ein zweites geschätztes Drehmoment der elektrischen Maschine in Richtung des befohlenen Drehmoments zu lenken; Berechnen eines gemessenen Drehmoments der elektrischen Maschine auf Grundlage einer Drehzahl des Rotors und einer elektrischen DC-Leistung, die von der Batterie über die Wechselrichterschaltung in die elektrische Maschine eingegeben wird; als Reaktion auf einen Übergang aus dem ersten Modus in den zweiten Modus, der dazu führt, dass eine entsprechende Änderung der elektrischen DC-Leistungseingabe einen ersten Schwellenwert überschreitet, und darauf, dass eine Differenz zwischen dem befohlenen Drehmoment und dem zweiten geschätzten Drehmoment oder eine Differenz zwischen dem befohlenen Drehmoment und dem gemessenen Drehmoment nach dem Übergang einen zweiten Schwellenwert überschreitet, Einstellen des Signals von dem Rotorpositionssensor, um einen ersten Versatzwert einzuschließen und die elektrische Spannung, die dem Stator zugeführt wird, bezogen auf die Winkelposition plus dem ersten Versatzwert zu steuern, um das zweite geschätzte Drehmoment der elektrischen Maschine in Richtung des befohlenen Drehmoments zu lenken; und als Reaktion auf einen Übergang aus dem zweiten Modus in den ersten Modus, der dazu führt, dass eine entsprechende Änderung der elektrischen DC-Leistungseingabe einen dritten Schwellenwert überschreitet, und darauf, dass die Differenz zwischen dem befohlenen Drehmoment und dem zweiten geschätzten Drehmoment oder die Differenz zwischen dem befohlenen Drehmoment und dem gemessenen Drehmoment vor dem Übergang einen vierten Schwellenwert überschreitet, Einstellen des Signals von dem Rotorpositionssensor, um einen zweiten Versatzwert einzuschließen und den elektrische Strom, der dem Stator zugeführt wird, bezogen auf die Winkelposition plus dem zweiten Versatzwert zu steuern, um das erste geschätzte Drehmoment der elektrischen Maschine in Richtung des befohlenen Drehmoments zu lenken.
Figurenliste

1 ist eine schematische Veranschaulichung eines beispielhaften Antriebsstrangs eines Hybridelektrofahrzeugs;
2 ist ein Schaltplan einer Leistungssteuerung, der einen Wechselrichter veranschaulicht, der an eine DC-Leistungsquelle und eine elektrische Maschine gekoppelt ist;
3 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Vorwärtskopplungssteuerverfahren zum Korrigieren eines Versatzfehlers eines Rotorpositionssensors einer elektrischen Maschine veranschaulicht; und
4A und 4B sind ein Ablaufdiagramm, das einen Vorwärtskopplungssteueralgorithmus zum Korrigieren des Versatzfehlers des Rotorpositionssensors der elektrischen Maschine veranschaulicht.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
In dieser Schrift sind Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Dabei versteht es sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und andere Ausführungsformen verschiedenartige und alternative Formen annehmen können. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgetreu; einige Merkmale könnten vergrößert oder verkleinert dargestellt sein, um Details bestimmter Komponenten zu zeigen. Deshalb sind in dieser Schrift offenbarte konkrete strukturelle und funktionelle Einzelheiten nicht als einschränkend auszulegen, sondern lediglich als repräsentative Grundlage, um den Fachmann die verschiedenen Einsatzmöglichkeiten der Ausführungsformen zu lehren. Der Durchschnittsfachmann wird erkennen, dass verschiedene Merkmale, die in Bezug auf eine beliebige der Figuren veranschaulicht und beschrieben werden, mit Merkmalen kombiniert werden können, welche in einer oder mehreren anderen Figuren veranschaulicht werden, um Ausführungsformen herzustellen, die nicht explizit veranschaulicht oder beschrieben sind. Die veranschaulichten Kombinationen von Merkmalen stellen repräsentative Ausführungsformen für typische Anwendungen bereit. Verschiedene Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, die mit den Lehren dieser Offenbarung vereinbar sind, könnten jedoch für bestimmte Anwendungen oder Umsetzungen wünschenswert sein.
Unter Bezugnahme auf 1 ist eine schematische Darstellung eines Hybridelektrofahrzeugs (hybrid electric vehicle - HEV) 10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht. 1 veranschaulicht repräsentative Beziehungen zwischen den Komponenten. Die physische Platzierung und Ausrichtung der Komponenten innerhalb des Fahrzeugs können variieren. Das HEV 10 beinhaltet einen Antriebsstrang 12. Der Antriebsstrang 12 beinhaltet einen Verbrennungsmotor 14, der ein Getriebe 16 antreibt, das als ein modulares Hybridgetriebe (modular hybrid transmission - MHT) bezeichnet werden kann. Wie nachfolgend ausführlicher beschrieben, beinhaltet das Getriebe 16 eine elektrische Maschine, wie etwa einen Elektromotor/Generator (M/G) 18, eine zugeordnete Traktionsbatterie 20, einen Drehmomentwandler 22 und ein mehrstufiges Automatikgetriebe oder Schaltgetriebe 24 mit mehreren Übersetzungen. Der M/G 18 kann einen Rotor 17 und einen Stator 19 beinhalten. Ein Rotorpositionssensor 21, wie etwa ein Drehmelder, kann konfiguriert sein, um die Position des Rotors 17 bezogen auf den Stator 19 an eine Steuerung (z. B. die nachfolgend beschriebene Steuerung 50) zu kommunizieren (d. h., Signale zu senden und zu empfangen), um die Drehzahl, das Drehmoment und/oder die Leistung des M/G 18 zu steuern. Der Rotorpositionssensor 21 kann direkt an dem Rotor 17 oder an einer Welle befestigt sein, die mit dem Rotor 17 verbunden ist, der konfiguriert ist, um die Leistung und das Drehmoment des M/G 18 auf andere Komponenten innerhalb des Antriebsstrangs 12 (z. B. siehe M/G-Welle 30 unten) zu übertragen.
Der Verbrennungsmotor 14 und der M/G 18 sind beide Antriebsquellen für das HEV 10. Der Verbrennungsmotor 14 stellt im Allgemeinen eine Leistungsquelle dar, die eine Brennkraftmaschine, wie etwa einen mit Benzin, Diesel oder Erdgas betriebenen Verbrennungsmotor, oder eine Brennstoffzelle beinhalten kann. Der Verbrennungsmotor 14 erzeugt eine Motorleistung und ein entsprechendes Motordrehmoment, das dem M/G 18 zugeführt wird, wenn eine Trennkupplung 26 zwischen dem Verbrennungsmotor 14 und dem M/G 18 zumindest teilweise eingekuppelt ist. Der M/G 18 kann durch eine beliebige einer Vielzahl von Arten elektrischer Maschinen umgesetzt sein. Beispielsweise kann es sich bei dem M/G 18 um einen Dauermagnet-Synchronmotor handeln. Leistungselektronik konditioniert die Gleichstromleistung (direct current power - DC-Leistung), den die Batterie 20 bereitstellt, auf die Anforderungen des M/G 18, wie nachfolgend beschrieben. Beispielsweise kann die Leistungselektronik Dreiphasenwechselstrom (three phase alternating current - Dreiphasen-AC) an dem M/G 18 bereitstellen.
Wenn die Trennkupplung 26 zumindest teilweise eingekuppelt ist, ist Leistungsfluss von dem Verbrennungsmotor 14 zu dem M/G 18 oder von dem M/G 18 zu dem Verbrennungsmotor 14 möglich. Beispielsweise kann die Trennkupplung 26 eingekuppelt sein und kann der M/G 18 als Generator betrieben werden, um durch eine Kurbelwelle 28 und eine M/G-Welle 30 bereitgestellte Drehenergie in elektrische Energie umzuwandeln, um in der Batterie 20 gespeichert zu werden. Die Trennkupplung 26 kann zudem ausgekuppelt werden, um den Verbrennungsmotor 14 von dem übrigen Antriebsstrang 12 zu isolieren, sodass der M/G 18 als alleinige Antriebsquelle für das HEV 10 fungieren kann. Die Welle 30 erstreckt sich durch den M/G 18. Der M/G 18 ist durchgehend mit der Welle 30 antriebsverbunden, wohingegen der Verbrennungsmotor 14 nur dann mit der Welle 30 antriebsverbunden ist, wenn die Trennkupplung 26 zumindest teilweise eingekuppelt ist.
Der M/G 18 ist über die Welle 30 mit dem Drehmomentwandler 22 verbunden. Der Drehmomentwandler 22 ist daher mit dem Verbrennungsmotor 14 verbunden, wenn die Trennkupplung 26 zumindest teilweise eingekuppelt ist. Der Drehmomentwandler 22 beinhaltet ein an der M/G-Welle 30 befestigtes Pumpenrad und ein an einer Getriebeeingangswelle 32 befestigtes Turbinenrad. Der Drehmomentwandler 22 stellt somit eine hydraulische Kopplung zwischen der Welle 30 und der Getriebeeingangswelle 32 bereit. Der Drehmomentwandler 22 überträgt Leistung von dem Pumpenrad auf das Turbinenrad, wenn sich das Pumpenrad schneller dreht als das Turbinenrad. Der Betrag des Turbinenraddrehmoments und des Pumpenraddrehmoments hängt im Allgemeinen von den relativen Drehzahlen ab. Wenn das Verhältnis der Pumpenraddrehzahl zur Turbinenraddrehzahl ausreichend hoch ist, beträgt das Turbinenraddrehmoment ein Vielfaches des Pumpenraddrehmoments. Eine Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung (auch als Drehmomentwandler-Sperrkupplung bekannt) 34, die im eingekuppelten Zustand das Pumpenrad und das Turbinenrad des Drehmomentwandlers 22 reibschlüssig oder mechanisch aneinanderkoppelt, kann ebenfalls bereitgestellt sein, wodurch eine effizientere Leistungsübertragung ermöglicht wird. Die Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 34 kann als eine Anfahrkupplung betrieben werden, um eine sanfte Anfahrt des Fahrzeugs bereitzustellen. Alternativ oder in Kombination damit kann für Anwendungen, die keinen Drehmomentwandler 22 oder keine Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 34 beinhalten, eine Anfahrkupplung ähnlich der Trennkupplung 26 zwischen dem M/G 18 und dem Schaltgetriebe 24 bereitgestellt sein. Bei einigen Anwendungen wird die Trennkupplung 26 im Allgemeinen als stromaufwärtige Kupplung und die Anfahrkupplung 34 (bei der es sich um eine Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung handeln kann) im Allgemeinen als stromabwärtige Kupplung bezeichnet.
Das Schaltgetriebe 24 kann Zahnradsätze (nicht gezeigt) beinhalten, die durch selektives Einkuppeln von Reibungselementen, wie etwa Kupplungen und Bremsen (nicht gezeigt), selektiv in unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen platziert werden, um die gewünschten mehreren separaten oder stufenweisen Antriebsverhältnisse zu erreichen. Die Reibungselemente können über einen Schaltplan gesteuert werden, der bestimmte Elemente der Zahnradsätze verbindet und trennt, um das Übersetzungsverhältnis zwischen einer Getriebeausgangswelle 36 und der Getriebeeingangswelle 32 zu steuern. Das Schaltgetriebe 24 wird auf Grundlage verschiedener Fahrzeug- und Umgebungsbetriebsbedingungen durch eine zugeordnete Steuerung, wie etwa eine Antriebsstrangsteuereinheit (powertrain-control unit - PCU), automatisch aus einem Übersetzungsverhältnis in ein anderes geschaltet. Leistung und Drehmoment sowohl von dem Verbrennungsmotor 14 als auch von dem M/G 18 können dem Schaltgetriebe 24 zugeführt und von diesem empfangen werden. Das Schaltgetriebe 24 stellt dann Antriebsstrangausgangsleistung und -drehmoment an der Ausgangswelle 36 bereit.
Es versteht sich, dass das mit einem Drehmomentwandler 22 verwendete hydraulisch gesteuerte Schaltgetriebe 24 lediglich ein Beispiel für ein Schaltgetriebe oder eine Getriebeanordnung darstellt; ein beliebiges Schaltgetriebe mit mehreren Übersetzungsverhältnissen, das (ein) Eingangsdrehmoment(e) von einem Verbrennungsmotor und/oder einem Elektromotor annimmt und dann Drehmoment mit den unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen an einer Ausgangswelle bereitstellt, ist für eine Verwendung mit Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung annehmbar. Beispielsweise kann das Schaltgetriebe 24 durch ein automatisiertes mechanisches (oder manuelles) Getriebe (automated mechanical transmission - AMT) umgesetzt sein, das einen oder mehrere Servomotoren beinhaltet, um Schaltgabeln entlang einer Schaltstange zu verschieben/zu drehen, um ein gewünschtes Übersetzungsverhältnis auszuwählen. Nach allgemeinem Verständnis des Durchschnittsfachmanns kann ein AMT zum Beispiel bei Anwendungen mit einem höheren Drehmomentbedarf verwendet werden.
Wie in der repräsentativen Ausführungsform aus 1 gezeigt, ist die Ausgangswelle 36 mit einem Differential 40 verbunden. Das Differential 40 treibt ein Paar Räder 42 über entsprechende Achsen 44 an, die mit dem Differential 40 verbunden sind. Das Differential überträgt ein ungefähr gleiches Drehmoment an jedes Rad 42, während es geringfügige Drehzahldifferenzen ermöglicht, wie etwa, wenn das Fahrzeug um eine Kurve fährt. Unterschiedliche Arten von Differentialen oder ähnlichen Vorrichtungen können verwendet werden, um das Drehmoment von dem Antriebsstrang auf ein Rad oder mehrere Räder zu verteilen. In einigen Anwendungen kann die Drehmomentverteilung zum Beispiel in Abhängigkeit von dem konkreten Betriebsmodus oder der konkreten Betriebsbedingung variieren.
Der Antriebsstrang 12 beinhaltet ferner eine zugeordnete Steuerung 50, wie etwa eine Antriebsstrangsteuereinheit (powertrain control unit - PCU). Wenngleich sie als eine Steuerung veranschaulicht ist, kann die Steuerung 50 Teil eines größeren Steuersystems sein und durch verschiedene andere Steuerungen im gesamten Fahrzeug 10, wie etwa eine Fahrzeugsystemsteuerung (vehicle system controller - VSC), gesteuert werden. Dementsprechend versteht es sich, dass die Antriebsstrangsteuereinheit 50 und eine oder mehrere andere Steuerungen gemeinsam als eine „Steuerung“ bezeichnet werden können, die verschiedene Aktoren als Reaktion auf Signale von verschiedenen Sensoren steuert, um Funktionen zu steuern, wie etwa Starten/Ausschalten des Verbrennungsmotors 14, Betreiben des M/G 18, um Raddrehmoment bereitzustellen oder die Batterie 20 zu laden, Auswählen oder Planen von Gangwechseln usw. Die Steuerung 50 kann einen Mikroprozessor oder eine zentrale Verarbeitungseinheit (central processing unit - CPU) beinhalten, der/die mit verschiedenen Arten computerlesbarer Speichervorrichtungen oder -medien in Kommunikation steht. Computerlesbare Speichervorrichtungen oder -medien können zum Beispiel ein flüchtiges und nichtflüchtiges Speichern in Festwertspeicher (read-only memory - ROM), Direktzugriffsspeicher (random-access memory - RAM) und Keep-Alive-Speicher (keep-alive memory - KAM) beinhalten. Beim KAM handelt es sich um einen Dauer- oder nicht flüchtigen Speicher, der zum Speichern verschiedener Betriebsvariablen verwendet werden kann, während die CPU heruntergefahren wird. Computerlesbare Speichervorrichtungen oder -medien können unter Verwendung von beliebigen einer Reihe bekannter Speichervorrichtungen umgesetzt sein, wie etwa PROMs (programmierbaren Festwertspeichern), EPROMs (elektrischen PROMs), EEPROMs (elektrisch löschbaren PROMs), Flash-Speicher oder beliebigen anderen elektrischen, magnetischen, optischen Speichervorrichtungen oder Kombinationsspeichervorrichtungen, die zum Speichern von Daten in der Lage sind, von denen einige ausführbare Anweisungen darstellen, die durch die Steuerung beim Steuern des Verbrennungsmotors oder Fahrzeugs verwendet werden.
Die Steuerung kommuniziert mit verschiedenen Verbrennungsmotor-/Fahrzeugsensoren und -aktoren über eine Eingangs-/Ausgangs-(E/A-)Schnittstelle (einschließlich eines Eingangs- und eines Ausgangskanals), die als eine einzelne integrierte Schnittstelle umgesetzt sein kann, die verschiedene Rohdaten oder Signalkonditionierung, - verarbeitung und/oder -umwandlung, Kurzschlussschutz und dergleichen bereitstellt. Alternativ können ein oder mehrere dedizierte Hardware- oder Firmware-Chips verwendet werden, um bestimmte Signale zu konditionieren und zu verarbeiten, bevor diese der CPU zugeführt werden. Wie in der repräsentativen Ausführungsform aus 1 allgemein veranschaulicht, kann die Steuerung 50 Signale an den Verbrennungsmotor 14, an die Trennkupplung 26, an den M/G 18, an die Batterie 20, an die Anfahrkupplung 34, an das Übertragungsgetriebe 24 und an die Leistungselektronik 56 und/oder von diesen kommunizieren. Wenngleich sie nicht ausdrücklich veranschaulicht sind, wird der Durchschnittsfachmann verschiedene Funktionen oder Komponenten erkennen, die jeweils innerhalb der vorangehend identifizierten Teilsysteme durch die Steuerung 50 gesteuert werden können. Repräsentative Beispiele für Parameter, Systeme und/oder Komponenten, die unter Verwendung von Steuerlogik und/oder -algorithmen, die von der Steuerung ausgeführt wird/werden, direkt oder indirekt betätigt werden können, beinhalten den Einspritzzeitpunkt, die Einspritzmenge und die Einspritzdauer, die Position der Drosselklappe, den Zündzeitpunkt der Zündkerzen (bei fremdgezündeten Verbrennungsmotoren), die zeitliche Abstimmung und Dauer für Einlass-/Auslassventile, Frontend-Zubehörantriebskomponenten (front-end accessory drive components - FEAD-Komponenten), wie etwa eine Lichtmaschine, einen Klimakompressor, das Laden oder Entladen der Batterie (einschließlich Bestimmen der maximalen Lade- und Entladeleistungsgrenzen), die Nutzbremsung, den M/G-Betrieb, die Kupplungsdrücke für die Trennkupplung 26, die Anfahrkupplung 34 und das Übertragungsgetriebe 24 und dergleichen. Sensoren, die Eingaben über die E/A-Schnittstelle kommunizieren, können verwendet werden, um zum Beispiel Folgendes anzugeben: den Turbolader-Ladedruck, die Kurbelwellenposition (PIP), die Motordrehzahl (RPM), die Raddrehzahlen (WS1, WS2), die Fahrzeuggeschwindigkeit (VSS), die Kühlmitteltemperatur (ECT), den Ansaugkrümmerdruck (MAP), die Gaspedalposition (PPS), die Zündschalterposition (IGN), die Drosselklappenposition (TP), die Lufttemperatur (TMP), den Sauerstoffgehalt im Abgas (EGO) oder die Konzentration oder das Vorhandensein anderer Abgaskomponenten, den Ansaugluftstrom (MAF), den Gang, das Übersetzungsverhältnis oder den Modus des Getriebes, die Getriebeöltemperatur (TOT), die Drehzahl des Getriebeturbinenrads (TS), den Status der Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 34 (TCC), den Abbrems- oder Schaltmodus (MDE), die Batterietemperatur, die Batteriespannung, den Batteriestrom oder den Ladezustand (SOC) der Batterie.
Die Steuerlogik oder die von der Steuerung 50 durchgeführten Funktionen können in einer oder mehreren Figuren durch Ablaufdiagramme oder ähnliche Diagramme wiedergegeben sein. Diese Figuren stellen repräsentative Steuerstrategien und/oder eine repräsentative Steuerlogik bereit, die unter Verwendung einer oder mehrerer Verarbeitungsstrategien, wie etwa ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multi-Tasking, Multi-Threading und dergleichen, umgesetzt sein können/kann. Demnach können unterschiedliche veranschaulichte Schritte oder Funktionen in der veranschaulichten Abfolge oder parallel durchgeführt oder in einigen Fällen weggelassen werden. Wenngleich dies nicht immer explizit veranschaulicht ist, wird der Durchschnittsfachmann erkennt, dass eine(r) oder mehrere der veranschaulichten Schritte oder Funktionen in Abhängigkeit von der konkret verwendeten Verarbeitungsstrategie wiederholt durchgeführt werden können. Gleichermaßen ist die Verarbeitungsreihenfolge nicht zwingend erforderlich, um die in dieser Schrift beschriebenen Merkmale und Vorteile zu erzielen, sondern ist vielmehr zur Vereinfachung der Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt. Die Steuerlogik kann primär in Software umgesetzt sein, die durch eine mikroprozessorbasierte Fahrzeug-, Verbrennungsmotor und/oder Antriebsstrangsteuerung, wie etwa die Steuerung 50, ausgeführt wird. Selbstverständlich kann die Steuerlogik in Abhängigkeit von der konkreten Anwendung in Software, Hardware oder einer Kombination aus Software und Hardware in einer oder mehreren Steuerungen umgesetzt sein. Bei einer Umsetzung als Software kann die Steuerlogik in einer/einem Speichervorrichtung oder -medium oder mehreren computerlesbaren Speichervorrichtungen oder -medien bereitgestellt sein, auf denen Daten gespeichert sind, welche einen Code oder Anweisungen darstellen, der/die durch einen Computer zum Steuern des Fahrzeugs oder von dessen Teilsystemen ausgeführt wird/werden. Die computerlesbaren Speichervorrichtungen oder -medien können eine oder mehrere einer Reihe bekannter physischer Vorrichtungen einschließen, die elektrischen, magnetischen und/oder optischen Speicher nutzen, um ausführbare Anweisungen und zugeordnete Kalibrierungsinformationen, Betriebsvariablen und dergleichen aufzubewahren.
Ein Gaspedal 52 wird durch den Fahrer des Fahrzeugs verwendet, um ein gefordertes Drehmoment, eine geforderte Leistung oder einen geforderten Antriebsbefehl bereitzustellen, um das Fahrzeug anzutreiben. Im Allgemeinen wird durch das Herunterdrücken und Freigeben des Gaspedals 52 ein Gaspedalpositionssignal erzeugt, das durch die Steuerung 50 als Bedarf an einer erhöhten oder verringerten Leistung ausgelegt werden kann. Ein Bremspedal 58 wird ebenfalls durch den Fahrer des Fahrzeugs verwendet, um ein gefordertes Bremsmoment zum Abbremsen des Fahrzeugs bereitzustellen. Im Allgemeinen wird durch das Herunterdrücken und Freigeben des Bremspedals 58 ein Bremspedalpositionssignal erzeugt, das durch die Steuerung 50 als Bedarf an einer Verringerung der Fahrzeuggeschwindigkeit ausgelegt werden kann. Auf Grundlage von Eingaben von dem Gaspedal 52 und dem Bremspedal 58 weist die Steuerung 50 das Drehmoment an dem Verbrennungsmotor 14, dem M/G 18 und den Reibungsbremsen 60 an. Die Steuerung 50 steuert zudem die zeitliche Abfolge von Gangwechseln in dem Schaltgetriebe 24 sowie das Einkuppeln oder Auskuppeln der Trennkupplung 26 und der Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 34. Wie die Trennkupplung 26 kann die Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 34 über einen Bereich zwischen der eingekuppelten und der ausgekuppelten Position moduliert werden. Hierdurch wird ein variabler Schlupf in dem Drehmomentwandler 22 zusätzlich zu dem variablen Schlupf erzeugt, der durch die hydrodynamische Kopplung zwischen dem Pumpenrad und dem Turbinenrad erzeugt wird. Alternativ kann die Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 34 in Abhängigkeit von der konkreten Anwendung als verriegelt oder offen betrieben werden, ohne einen modulierten Betriebsmodus zu verwenden.
Um das Fahrzeug mithilfe des Verbrennungsmotors 14 anzutreiben, ist die Trennkupplung 26 zumindest teilweise eingekuppelt, um zumindest einen Teil des Motordrehmoments über die Trennkupplung 26 an den M/G 18 und anschließend von dem M/G 18 durch den Drehmomentwandler 22 und das Schaltgetriebe 24 zu übertragen. Der M/G 18 kann den Verbrennungsmotor 14 dadurch unterstützen, dass er zusätzliche Leistung zum Drehen der Welle 30 bereitstellt. Dieser Betriebsmodus kann als „Hybridmodus“ oder „elektrisch unterstützter Modus“ bezeichnet werden.
Um das Fahrzeug mithilfe des M/G 18 als alleiniger Leistungsquelle anzutreiben, bleibt der Leistungsfluss gleich, mit der Ausnahme, dass die Trennkupplung 26 den Verbrennungsmotor 14 vom übrigen Antriebsstrang isoliert. Die Verbrennung im Verbrennungsmotor 14 kann während dieser Zeit deaktiviert oder anderweitig AUSGESCHALTET sein, um Kraftstoff zu sparen. Die Traktionsbatterie 20 überträgt die gespeicherte elektrische Energie über Drähte 54 an die Leistungselektronik 56, die zum Beispiel einen Wechselrichter beinhalten kann. Die Leistungselektronik 56 wandelt DC-Spannung von der Batterie 20 in AC-Spannung zur Verwendung durch den M/G 18 um. Die Steuerung 50 gibt der Leistungselektronik 56 den Befehl, die Spannung von der Batterie 20 in eine AC-Spannung umzuwandeln, die an dem M/G 18 bereitgestellt wird, um positives oder negatives Drehmoment an der Welle 30 bereitzustellen. Dieser Betriebsmodus kann als „rein elektrischer“ oder „EV“-Betriebsmodus bezeichnet werden.
In jedem Betriebsmodus kann der M/G 18 als Elektromotor fungieren und eine Antriebskraft für den Antriebsstrang 12 bereitstellen. Alternativ kann der M/G 18 als Generator fungieren und kinetische Energie von dem Antriebsstrang 12 in elektrische Energie umwandeln, die in der Batterie 20 gespeichert wird. Der M/G 18 kann zum Beispiel als Generator fungieren, während der Verbrennungsmotor 14 Antriebsleistung für das Fahrzeug 10 bereitstellt. Der M/G 18 kann zudem während Zeiten von Nutzbremsung als ein Generator fungieren, während der Drehmoment und Rotationsenergie (oder Bewegungsenergie) von den sich drehenden Rädern 42 durch das Schaltgetriebe 24, den Drehmomentwandler 22, (und/oder die Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 34) zurück übertragen und in elektrische Energie umgewandelt werden, welche in der Batterie 20 gespeichert wird.
Es versteht sich, dass das in 1 veranschaulichte Schema lediglich beispielhafter Natur ist und nicht einschränkend sein soll. Andere Konfigurationen werden in Betracht gezogen, die ein selektives Einkuppeln sowohl eines Verbrennungsmotors als auch eines Elektromotors nutzen, um über das Getriebe zu übertragen. Beispielsweise kann der M/G 18 gegenüber der Kurbelwelle 28 versetzt sein, kann ein zusätzlicher Elektromotor zum Anlassen des Verbrennungsmotors 14 bereitgestellt sein und/oder kann der M/G 18 zwischen dem Drehmomentwandler 22 und dem Schaltgetriebe 24 bereitgestellt sein. Andere Konfigurationen werden in Betracht gezogen, ohne dabei vom Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
Es versteht sich, dass die in dieser Schrift beschriebene Fahrzeugkonfiguration lediglich beispielhafter Natur ist und nicht einschränkend sein soll. Andere nicht hybride, elektrische oder hybride Fahrzeugkonfigurationen sollten so betrachtet werden, dass sie hierin offengelegt sind. Andere Fahrzeugkonfigurationen schließen unter anderem Folgendes ein: Mikrohybridfahrzeuge, Reihenhybridfahrzeuge, Parallelhybridfahrzeuge, Reihen-ParallelHybridfahrzeuge, Plugin-Hybridelektrofahrzeuge (plug-in hybrid electric vehicles - PHEVs), Brennstoffzellen-Hybridfahrzeuge, batteriebetriebene Elektrofahrzeuge (battery operated electric vehicles - BEV) oder eine beliebige andere einem Durchschnittsfachmann bekannte Fahrzeugkonfiguration.
Unter Bezugnahme auf 2 ist ein Schaltplan einer Leistungssteuerung (oder Leistungsversorgungsvorrichtung) 62, die an eine Leistungsquelle 64 (z. B. die Batterie 20) und eine elektrische Maschine 66 (z. B. den M/G 18) gekoppelt ist, veranschaulicht. Die Leistungsquelle 64 kann an die Leistungssteuerung 62 gekoppelt sein, um die elektrische Maschine 66 anzutreiben. Die Leistungssteuerung 62 kann einen Wechselrichter 68 und einen Spannungswandler 70 beinhalten. Der Spannungswandler 70 kann ein DC/DC-Wandler sein. Alternativ kann der Spannungswandler 70 eine separate Komponente sein, die nicht in die Leistungssteuerung 62 integriert ist. Der Wechselrichter 68 und der Spannungswandler 70 können konfiguriert sein, um der elektrischen Maschine 66 elektrische Leistung zuzuführen.
Der Wechselrichter 68 beinhaltet eine Wechselrichterschaltung. Die Wechselrichterschaltung kann Schalteinheiten 72 beinhalten. Die Schalteinheiten 72 können jeweils einen Transistor 74, wie etwa einen Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode (insulated gate bipolar transistor - IGBT), antiparallel mit einer Diode 76 geschaltet, umfassen. Die Schalteinheiten 72 können konfiguriert sein, um Wechselstrom an der elektrischen Maschine 66 bereitzustellen. Insbesondere kann der Wechselrichter 68 konfiguriert sein, um elektrischen Gleichstrom, der durch die Leistungsquelle 64 bereitgestellt wird, in elektrischen Wechselstrom umzuwandeln, der dann der elektrischen Maschine 66 zugeführt wird. Die Leistungssteuerung 62 kann einen Koppelkondensator 78 beinhalten. Der Koppelkondensator 78 kann zwischen der Leistungsquelle 64 und dem Wechselrichter 68 angeordnet sein. Der Koppelkondensator 78 kann konfiguriert sein, um Welligkeitsströme, die an dem Wechselrichter 68 oder der Leistungsquelle 64 erzeugt werden, zu absorbieren und die DC-Koppelspannung, Vo, zur Steuerung des Wechselrichters 68 zu stabilisieren. Anders ausgedrückt kann der Koppelkondensator 78 dazu ausgelegt sein, eine Spannungsvariation bei einem Eingang der Wechselrichterschaltung aufgrund von Welligkeitsströmen einzuschränken, die durch die Wechselrichterschaltung oder eine Batterie, wie etwa eine Traktionsbatterie, erzeugt werden, welche die Leistungsquelle 64 umfassen kann. Die Leistungssteuerung 62 kann eine Ansteuerungsplatte 80 zum Steuern der Wechselrichterschaltung beinhalten. Die Ansteuerungsplatte 80 kann eine Gate-Ansteuerungsplatte sein, die konfiguriert ist, um die Transistoren 74 der Schalteinheiten 72 des Wechselrichters 68 zu betreiben, wenn der Gleichstrom der Leistungsquelle 64 in Wechselstrom umgewandelt und der Wechselstrom der elektrischen Maschine 66 zugeführt wird.
Der Spannungswandler 70 kann einen Induktor beinhalten. Die Schaltung des Spannungswandlers (nicht gezeigt), einschließlich des Induktors, kann konfiguriert sein, um die Spannung der elektrischen Leistung, die von der Leistungsquelle 64 der elektrischen Maschine 66 zugeführt wird, zu verstärken oder zu erhöhen. Auf der Gleichstromseite des Wechselrichters 68 kann eine Sicherung 82 angeordnet sein, um die Wechselrichterschaltung vor Überspannungen in der elektrischen Leistung zu schützen.
Diese Offenbarung soll nicht als auf den Schaltplan aus 2 eingeschränkt ausgelegt werden, sondern soll Leistungssteuervorrichtungen beinhalten, die andere Arten von Wechselrichtern, Kondensatoren, Wandlern oder Kombinationen davon beinhalten. Beispielsweise kann der Wechselrichter 68 ein Wechselrichter sein, der eine beliebige Anzahl an Schalteinheiten beinhaltet und nicht auf die in 2 abgebildete Anzahl an Schalteinheiten beschränkt ist. Alternativ kann der Koppelkondensator 78 konfiguriert sein, um einen Wechselrichter oder eine Vielzahl von Wechselrichtern an eine Leistungsquelle zu koppeln.
Die Steuerung 50 kann mit der Leistungsquelle 64 (z. B. der Batterie 20), der elektrischen Maschine 66 (z.B. dem M/G 18) und der Ansteuerungsplatte 80 in Kommunikation stehen. Als Reaktion auf einen Befehl zum Bereitstellen von Drehmoment und Leistung zum Antreiben des HEV 10 kann die Steuerung 50 die Leistungsquelle 64, die Ansteuerungsplatte 80 und die elektrische Maschine 66 derart betreiben, dass die gewünschte Leistung von der Leistungsquelle 64 über den Wechselrichter 68 der Leistungssteuerung 62 der elektrischen Maschine 66 zugeführt wird. Die Leistung, die elektrische Spannung und/oder der elektrische Strom können/kann an verschiedenen Stellen innerhalb des Systems überwacht und an die Steuerung 50 kommuniziert und/oder über diese eingestellt werden, um die gewünschte Drehmoment- und/oder Leistungsausgabe der elektrischen Maschine 66 zu erhalten. Die DC-Leistung, die elektrische DC-Spannung und/oder der elektrische DC-Strom, die/der dem Wechselrichter 68 zugeführt werden/wird, können/kann durch den Sensor 84 bestimmt werden. Die DC-Leistung, die elektrische DC-Spannung und/oder der elektrische DC-Strom, die/der durch die Leistungsquelle 64 erzeugt werden/wird, können/kann durch einen oder mehrere Sensoren 86 bestimmt werden. Die AC-Leistung, die elektrische AC-Spannung und/oder der elektrische AC-Strom, die/der jeder Wicklungsphase 88 der elektrischen Maschine 66 zugeführt werden/wird, kann durch einen oder mehrere Sensoren 90 bestimmt werden. Die Steuerung 50 kann einen Algorithmus beinhalten, der die verschiedenen Messwerte in ein Drehmoment oder eine Leistung umwandelt, das/die von der elektrischen Maschine 66 ausgegeben wird.
Der Zweck dieser Offenbarung besteht darin, einen Versatzfehler in dem Rotorpositionssensor 21 zu erfassen und zu korrigieren. Der korrekte Positionsversatz des Rotorpositionssensors 21 führt zu einer genaueren Drehmomentüberwachungssteuerung des M/G 18. Durch das Identifizieren des korrekten Positionssensorversatzes kann außerdem eine Vermeidung einer unbeabsichtigten Fahrzeugbeschleunigung und/oder einer unbeabsichtigten Fahrzeugbewegung unterstützt werden. Die Rotorposition wird durch Software in der Steuerung 50 genutzt, um den Wechselrichter 68 zu steuern, um entweder den Strom oder die Spannung des M/G 18 genau zu steuern, um den M/G 18 in Richtung eines gewünschten oder befohlenen Drehmoments zu lenken.
Die Antriebssteuerstrategie des M/G 18 kann bezüglich eines minimalen Verlustes und einer hoher DC-Spannungsnutzung optimiert sein. Eine solche Antriebssteuerstrategie betreibt den Wechselrichter 68, um den M/G 18 in einem Pulsbreitenmodulationsschaltmodus (pulse width modulation switching mode - PWM-Schaltmodus) oder in einem sechsstufigen Schaltmodus auf Grundlage von Drehzahl- und Drehmomentbefehlen an den M/G 18 anzutreiben. In dem PWM-Schaltmodus wird der elektrische Strom des M/G 18 gesteuert. In dem sechsstufigen Schaltmodus wird die elektrische Spannung des M/G 18 gesteuert. Außerdem ist eine solche Antriebssteuerstrategie konfiguriert, um bei vordefinierten Motordrehzahlen auf Grundlage der DC-Spannung der Batterie 20 oder der DC-Spannung, die in den Wechselrichter 68 eingegeben wird, zwischen dem PWM-Schaltmodus und dem sechsstufigen Schaltmodus überzugehen. Das Ausgangsdrehmoment des M/G 18 weist im Vergleich zu dem Strom des M/G 18 eine höhere Empfindlichkeit gegenüber der Spannung des M/G 18 auf. In dieser Offenbarung wird der Unterschied in der Empfindlichkeit der Spannung und des Stroms des M/G 18 genutzt, um einen Positionsfehler des Rotorpositionssensors 21 zu erfassen und geeignete Korrekturmaßnahmen zu ergreifen. Der Wechselrichter 68 kann außerdem eine Schaltung (z.B. Gleichrichtungsschaltung - nicht gezeigt), beinhalten, die konfiguriert ist, um eine elektrische AC-Leistung von der elektrischen Maschine 66 in eine elektrische DC-Leistung umzuwandeln. Die DC-Leistung kann dann der Leistungsquelle 64 zugeführt werden, um die Leistungsquelle 64 aufzuladen.
In der Antriebssteuerstrategie muss die DC-Spannung von der Leistungsquelle 64 durch die Wechselrichterschaltung 68 für den AC-Motorbetrieb in AC-Spannung umgewandelt werden. Diese DC-in-AC-Spannungswandlung in dem Wechselrichter könnte entweder durch Impulsbreitenmodulation oder eine sechsstufige Schalttechnik erreicht werden.
Wenngleich viele PWM-Schaltschemata vorhanden sind, haben alle Techniken das gleiche Ziel, den Arbeitszyklus für Wechselrichterschalter 74 (IGBT/MOSFET) bei einer hohen Schaltfrequenz im Wesentlichen zu variieren, um eine befohlene durchschnittliche Ausgangsspannung oder einen befohlenen durchschnittlichen Ausgangsstrom mit niedrigerer Frequenz zu erreichen. Die PWM-Technik wird typischerweise für eine Motorstromsteuerung mit geschlossenem Regelkreis verwendet, wobei der Motorstrombefehl mit der Motorstromrückkopplung von dem Sensor 90 verglichen wird, um den Spannungsbefehl mit niedrigerer Frequenz durch eine Stromsteuerung mit geschlossenem Regelkreis zu erzeugen. Dieser Spannungsbefehl mit niedrigerer Frequenz wird in dieser Technik genutzt, um einen Arbeitszyklus mit hoher Schaltfrequenz für Wechselrichterschalter zu erzeugen.
In einer sechsstufigen Schalttechnik könnte eine konkrete Phase des Dreiphasenmotors abwechselnd zwischen einem positivem und negativem Pol der Batterie geschaltet werden, sodass eine bestimmte Phase abwechselnd mit den verbleibenden zwei Phasen, die parallel geschaltet sind, in Reihe geschaltet ist oder mit einer der anderen Phasen parallel und mit der dritten Phase in Reihe geschaltet ist. Der Spannungsabfall über jeder Motorphase könnte entweder 1/3 oder 2/3 der Batteriespannung ausmachen und die Polarität des Spannungsabfalls hängt davon ab, ob die Phase mit dem positiven oder negativen Pol der Batterie verbunden ist. Diese Schalttechnik wird als sechsstufig bezeichnet, da die sechs Stufen eine Wellenform des Phasenspannungsabfalls des Motors bilden. Die sechsstufige Schalttechnik wird typischerweise zur Motorspannungssteuerung mit offenem Regelkreis verwendet.
Wenngleich das in dieser Offenbarung vorgeschlagene Verfahren in allen Arten von Elektromotoren oder elektrischen Maschinen verwendet werden könnte, kann die Lösung insbesondere auf Grundlage eines inneren Dauermagnet-Synchronmotors (interior permanent magnet synchronous motor - IPMSM) beschrieben werden. Der gleiche Ansatz könnte verallgemeinert und verwendet werden, um Korrekturmaßnahmen für Positionssensorversatzfehler in anderen Elektromotoren oder elektrischen Maschinen zu erfassen und zu ergreifen.
Der IPMSM, der den lM/G 18 beinhalten kann, kann auf Grundlage von Gleichung (1) und (2) mathematisch modelliert werden: $V_{s}^{e} = [\begin{matrix} v_{d}^{e} \\ v_{q}^{e} \end{matrix}] = [\begin{matrix} R_{s} + s L_{d} & - w_{r} L_{q} \\ w_{r} L_{d} & R_{s} + s L_{d} \end{matrix}] [\begin{matrix} i_{d}^{e} \\ i_{q}^{e} \end{matrix}] + [\begin{matrix} 0 \\ w_{r} λ_{p m} \end{matrix}]$
$I_{s}^{e} = [\begin{matrix} i_{d}^{e} \\ i_{q}^{e} \end{matrix}]$
wobei $V_{s}^{e}$
der Motoranschlussspannungsvektor in dem Rotorreferenzrahmen ist, $I_{s}^{e}$
der Motorankerstromvektor (z. B. Stromvektor des Stators 19) in dem Rotorreferenzrahmen ist $v_{d}^{e}$
und $v_{q}^{e}$
jeweils die D-Achsen- und Q-Achsen-Komponente der Motorankerspannung in dem Rotorreferenzrahmen ist, R_s der Motorankerwiderstand ist L_d und L_q jeweils die D-Achsen und Q-Achsenkomponente der Eigeninduktivität des Motorankers ist, w_r die Winkelgeschwindigkeit des Motors oder insbesondere die Drehzahl des Rotors des Motors ist, $i_{d}^{e}$
und $i_{q}^{e}$
jeweils die D-Achsen- und Q-Achsenkomponente des Motorankerstroms in dem Rotorreferenzrahmen ist und λ_pm die Flussverbindung des Dauermagnetrotors ist.
Das elektromagnetische Drehmoment (T_e) eines IPMSM kann auf Grundlage von Gleichung (3) und (4) mathematisch modelliert werden: $T_{e} = \frac{3}{2} \frac{P}{2} (λ_{p m} i_{q}^{e} + L_{d i f f} i_{d}^{e} i_{q}^{e})$
$T_{e} = \frac{3}{2} \frac{P}{2} (λ_{p m} I_{s}^{e} cos β + \frac{1}{2} L_{d i f f} I_{s}^{e^{2}} sin 2 β)$
wobei P die Polpaare des Elektromotors ist, L_{dif f} die Differenz in der Eigeninduktivität des Ankers der D- und Q-Achse ist und β der Phasenwinkel des Motorankerstroms in dem Rotorreferenzrahmen ist.
Der stationäre D-Achsenstrom $(i_{d}^{e})$
und Q-Achsenstrom $(i_{q}^{e})$
des Motorankers können auf Grundlage von Gleichung (5) und (6) mathematisch modelliert werden: $i_{d}^{e} = \frac{v_{q}^{e}}{L_{d} w_{r}} - \frac{λ_{p m}}{L_{d}}$
$i_{q}^{e} = - \frac{v_{d}^{e}}{L_{q} w_{r}}$
Das elektromagnetische Drehmoment des Drehmoments (T_e) eines IPMSM kann auch mathematisch als Terme der Spannung des Ankers (z. B. des Stators 19) bei einer stationären Bedingung auf Grundlage von Gleichung (7) und (8) modelliert werden: $T_{e} = - \frac{3 P}{4 L_{d} L_{q} w_{r}^{2}} (2 L_{q} w_{r} λ_{p m} v_{d}^{e} + L_{d i f f} v_{q}^{e} v_{d}^{e})$
$T_{e} = - \frac{3 P}{8 L_{d} L_{q} w_{r}^{2}} (2 L_{q} w_{r} λ_{p m} V_{s}^{e} cos θ + L_{d i f f} V_{s}^{e^{2}} sin 2 θ)$
wobei θ der Phasenwinkel der Motorankerspannung in dem Rotorreferenzrahmen ist.
Wenn der Motor (z. B. der M/G 18) in dem PWM-Modus betrieben wird, kann er gemäß einer Steuerung des maximalen Drehmoments pro Ampere (maximum torque per ampere - MTPA) betrieben werden und kann der Stromwinkel auf Grundlage von Gleichung (9) mathematisch modelliert werden: $β = {sin}^{- 1} (\frac{- λ_{p m} + \sqrt{λ_{p m}^{2} + 8 {(L_{d i f f} I_{s}^{e})}^{2}}}{4 L_{d i f f} I_{s}^{e}})$
Während des Betriebs in dem PWM-Schaltmodus stellt das Signal von dem Rotorpositionssensor 21 plus einem Versatzwert den Phasenwinkel des Stroms des Motorankers (z. B. des Stators 19) β dar, der wiederum genutzt wird, um das elektromagnetische Drehmoment T_e des Motors gemäß Gleichung (4) zu steuern. Während des Betriebs in dem sechsstufigen Schaltmodus stellt das Signal von dem Rotorpositionssensor 21 plus einem Versatzwert den Phasenwinkel der Spannung des Motorankers θ dar, der wiederum genutzt wird, um das elektromagnetische Drehmoment T_e des Motors gemäß Gleichung (8) zu steuern. Bei der hierin beschriebene Lösung wird davon ausgegangen, dass die Steuerung (z. B. die Steuerung 50) in der Lage ist, den Elektromotor (z. B. den M/G 18) in dem PWM-Schaltmodus und dem sechsstufigen Schaltmodus zu steuern, und dass das System (z. B. der M/G 18, die Batterie 20, der Wechselrichter 68, die zugeordnete Steuerung 50 usw.) frei von Fehlern ist, welche sich auf die Steuerbarkeit des Systems auswirken könnten. Die Steuerbarkeitsfehler können erfasst werden und es können Maßnahmen gemäß den entsprechenden nachfolgend beschriebenen Algorithmen ergriffen werden.
Für ein Steuersystem eines Elektromotors oder einer elektrischen Maschine, das einen Rotorpositionssensor nutzt, würde durch einen Fehler in dem Positionsversatz des Rotorpositionssensors eine wahrnehmbare Änderung des Ausgangsdrehmoments des Motors, eine wahrnehmbare Änderung der DC-Leistungsausgabe des Leistungsquelle (z. B. der Batterie 20) oder eine erkennbare Änderung der DC-Leistung erzeugt werden, die in den Wechselrichter (z. B. den Wechselrichter 68) eingegeben wird, wenn das System aus dem PWM-Schaltmodus in den sechsstufigen Schaltmodus übergeht oder umgekehrt. Eine solche Diskrepanz des Ausgangsdrehmoments des Motors, der DC-Leistungsausgabe der Leistungsquelle oder der DC-Leistung, die beim Übergehen zwischen dem PWM- oder sechsstufigen Schaltmodus in den Wechselrichter (z. B. den Wechselrichter 68) eingegeben wird, wird aufgrund eines Unterschieds der Empfindlichkeit des elektromagnetischen Motordrehmoments gegenüber einem Spannungsvektorwinkelfehler und einem Stromvektorwinkelfehler bei einem ähnlichen Antriebsbetriebspunkt in Bezug auf DC-Spannung, Motordrehzahl und Motordrehmomentbefehl beobachtet. Im Allgemeinen ist das elektromagnetische Drehmoment des Motors empfindlicher gegenüber einem Fehler in dem Spannungsvektorwinkel θ als gegenüber einem Fehler in dem Stromvektorwinkel β. Durch den Positionsfehler würde eine wahrnehmbare Drehmomentdifferenz erzeugt werden, die als eine wahrnehmbare Differenz in der DC-Leistung des Systems (d. h. Motor, Leistungsquelle, Wechselrichter, Steuerung usw.) zwischen dem PWM-Schaltmodus und dem sechsstufigen Schaltmodus kurz vor und nach dem Übergehen zwischen dem PWM-Schaltmodus und dem sechsstufigen Schaltmodus beobachtet werden könnte. Das Ausgangsdrehmoment des Motors kann anhand der DC-Antriebsleistung, die von der Leistungsquelle (z. B. der Batterie 20) und in den Wechselrichter (z.B. den Wechselrichter 68) ausgegeben wird, der Drehzahl der Motorwelle oder des Rotors und der Effizienz des Systems (z. B. der Effizienz der Batterie 20, des Wechselrichters 68 und des M/G 18) geschätzt oder gemessen werden.
Unter Bezugnahme auf 3, 4A und 4B sind jeweils ein Vorwärtskopplungssteuerverfahren 100 zum Korrigieren eines Versatzfehlers des Rotorpositionssensors 21 und ein Vorwärtskopplungssteueralgorithmus 200 zum Korrigieren des Versatzfehlers des Rotorpositionssensors 21 veranschaulicht. Die in 3 und 4 beschriebenen Verfahren, Algorithmen, Steuerhandlungen usw. können als Steuerlogik und/oder ein Algorithmus in der Steuerung 50 gespeichert sein.
Unter besonderer Bezugnahme auf 3 wird ein Messwert der DC-Leistung 102, die von der Leistungsquelle (z. B. der Batterie 20) ausgegeben wird, oder der DC-Leistung, die dem Wechselrichter 68 zugeführt wird, in den Vorwärtskopplungssteueralgorithmus 200 eingegeben. Der Vorwärtskopplungssteueralgorithmus 200 nutzt die DC-Leistungsmessung, um eine Versatzposition des Rotorpositionssensors 21 zu korrigieren, die dann in den Steuerblock 104 der elektrischen Maschine eingespeist wird. Bei Block 104 werden die Leistungsquelle (z B. die Batterie 20), der Wechselrichter (z. B. der Wechselrichter 68) und die elektrische Maschine (z. B. der M/G 18) gesteuert, um das Drehmoment der elektrischen Maschine in Richtung eines befohlenen Drehmoments T_cmd zu lenken. Der befohlene Drehmomentbedarf T_cmd kann auf einer Position des Gaspedals beruhen. Wenn das System in dem PWM-Schaltmodus betrieben wird, wird der Strom des Ankers (z. B. des Stators 19) gemäß Gleichung (4) gesteuert und der korrigierte Versatz des Rotorpositionssensors 21 als der Phasenwinkel β des Elektromotorankerstroms $I_{s}^{e}$
in Gleichung (4) eingegeben, um das Drehmoment t_e der elektrischen Maschine in Richtung des befohlenen Drehmoments T_cmd zu lenken. Wenn Gleichung (4) genutzt wird, kann das Drehmoment T_e der elektrischen Maschine als ein erstes geschätztes Drehmoment T_{est_first} bezeichnet werden. Wenn das System in dem sechsstufigen Schaltmodus betrieben wird, wird die Spannung des Ankers (z. B. des Stators 19) gemäß Gleichung (8) gesteuert und der korrigierte Versatz des Rotorpositionssensors 21 als der Phasenwinkel θ der Elektromotorankerspannung $V_{s}^{e}$
in Gleichung (4) eingegeben, um das Drehmoment t_e der elektrischen Maschine in Richtung des befohlenen Drehmoments T_cmd zu lenken. Wenn Gleichung (8) genutzt wird, kann das Drehmoment T_e der elektrischen Maschine als ein zweites geschätztes Drehmoment Test second bezeichnet werden.
Nun unter besonderer Bezugnahme auf 4A und 4B wird der Vorwärtskopplungsalgorithmus 200 bei Startblock 202 eingeleitet. Der Vorwärtskopplungsalgorithmus 200 geht dann zu Block 204 über, bei dem der Vorwärtskopplungsalgorithmus 200 durch einen Stromprüfsummenalgorithmus oder einen beliebigen ähnlichen Algorithmus, der eine Prüfung bezüglich eines möglichen Problems mit einem Sensor, der den Strom, die Spannung oder die Leistung in dem System erfasst, vornimmt, eine Prüfung bezüglich möglichen Sensorfehlern vornimmt (z. B. prüft das System auf Fehler in dem/den Sensor(en) 84, 86 und/oder 90). Wenn ein Fehler bei einem oder mehreren der Sensoren vorliegt, geht der Vorwärtskopplungsalgorithmus 200 zu Block 206 über. Bei Block 206 erzeugt der Vorwärtskopplungsalgorithmus 200 eine Sensorfehlermeldung/-warnung und kann dieser die weitere Verarbeitung beenden, bis die aktuelle Sensorfehlermeldung/-warnung beseitigt ist. Wenn kein Fehler bei einem oder mehreren der Sensoren vorliegt, geht der Vorwärtskopplungsalgorithmus 200 zu Block 208 über, bei dem verschiedene Parameter in dem System gemessen werden und ein stationäres Motordrehmoment T_calc auf Grundlage dieser gemessenen Parameter berechnet wird. Das berechnete Motordrehmoment T_calc kann daher als gemessenes Drehmoment des Motors oder der elektrischen Maschine (z. B. des M/G 18) bezeichnet werden. Insbesondere kann das gemessene Motordrehmoment T_calc auf Grundlage der gemessenen DC-Leistung P_dc, die von der Leistungsquelle (z. B. der Batterie 20) ausgegeben wird, einer Antriebswellendrehzahl ω (z. B. der Drehzahl des Rotors 17 oder der M/G-Welle 30, die durch einen Sensor gemessen werden kann) und die Effizienz des Systems η (z.B. die Effizienz der Batterie 20, des Wechselrichters 68, des M/G 18, der Steuerung 50 usw.) geschätzt werden.
Das gemessene Motordrehmoment T_calc kann auf Grundlage von Gleichung (10) mathematisch modelliert werden: $T_{c a l c} = \frac{P_{d c}}{ω * η}$
Der Vorwärtskopplungsalgorithmus 200 geht dann zu Block 210 über. Bei Block 210 wird, wenn der Motor oder die elektrische Maschine in dem PWM-Schaltmodus gesteuert wird, bestimmt, ob eine Differenz zwischen dem gemessenen Drehmoment T_calc und dem ersten geschätzten Drehmoment T_{est_first} oder dem befohlenen Drehmoment T_cmd größer als ein erster Schwellenwert ist. Wenn der Motor oder die elektrische Maschine in dem sechsstufigen Schaltmodus gesteuert wird, wird bei Block 210 bestimmt, ob eine Differenz zwischen dem gemessenen Drehmoment T_calc und dem befohlenen Drehmoment T_cmd größer als ein zweiter Schwellenwert ist oder ob eine Differenz zwischen dem zweiten geschätzten Drehmoment Test second und dem befohlenen Drehmoment T_cmd größer als der zweite Schwellenwert ist. Wenn die Differenz zwischen dem gemessenen Drehmoment T_calc und dem ersten geschätzten Drehmoment T_{est_first} in dem PWM-Schaltmodus größer als der erste Schwellenwert ist, geht der Vorwärtskopplungsalgorithmus 200 zu Block 212 über, bei dem die Versatzposition (d. h. das Signal, das die Versatzposition darstellt) des Rotorpositionssensors 21 durch einen ersten Wert eingestellt wird und der Motorankerstrom $I_{s}^{e}$
bezogen auf den Phasenwinkel β (der nun durch den ersten Versatzwert eingestellt ist) gemäß Gleichung (4) gesteuert wird, um das erste geschätzte Drehmoment T_{est_first} in Richtung des befohlenen Drehmoments T_cmd zu lenken. Wenn die Differenz zwischen dem gemessenen Drehmoment T_calc und dem befohlenen Drehmoment T_cmd oder die Differenz zwischen dem zweiten geschätzten Drehmoment Test second und dem befohlenen Drehmoment T_cmd in dem sechsstufigen Schaltmodus größer als der zweite Schwellenwert ist, geht der Vorwärtskopplungsalgorithmus 200 zu Block 212 über, bei dem die Versatzposition des Rotorpositionssensors 21 durch den ersten Wert eingestellt wird und die Motorankerspannung $V_{s}^{e}$
bezogen auf den Phasenwinkel θ (der nun durch den ersten Versatzwert eingestellt ist) gemäß Gleichung (8) gesteuert wird, um das zweite geschätzte Drehmoment Test second in Richtung des befohlenen Drehmoments T_cmd zu lenken. Es ist anzumerken, dass der erste Wert, um den die Versatzposition eingestellt wird, je nach dem Ausmaß der erforderlichen Korrektur und/oder abhängig davon, in welchem Schaltmodus (PWM oder sechsstufig) das System betrieben wird, verschieden sein kann.
Wenn keine der Bedingungen bei Block 210 wahr ist (d. h., wenn die Antwort auf die Bedingungen „Nein“ ist), geht der Vorwärtskopplungsalgorithmus 200 zu Block 214 über, bei dem die gemessene DC-Leistung P_dc, die durch die Leistungsquelle (z. B. die Batterie 20) ausgegeben wird, das geschätzte Drehmoment Test (dies könnte entweder das erste geschätzte Drehmoment T_{est_first} oder das zweite geschätzte Drehmoment Test second sein, abhängig davon, ob das System in dem PWM-Schaltmodus oder dem sechsstufigen Schaltmodus betrieben wird) und das befohlene Drehmoment T_cmd während stationären Bedingungen kurz vor und kurz nach einem Übergang zwischen dem PWM-Schaltmodus und dem sechsstufigen Schaltmodus überwacht werden. Der Vorwärtskopplungsalgorithmus 200 geht dann zu Block 216 über.
Bei Block 216 wird bestimmt, ob eine Änderung der DC-Leistung Pdc, die durch die Leistungsquelle (z. B. die Batterie 20) ausgegeben wird, während des Übergangs zwischen dem PWM-Schaltmodus und dem sechsstufigen Schaltmodus beobachtet wurde und ob diese Änderung der DC-Leistung P_dc einen dritten Schwellenwert überschritten hat. Wenn eine beobachtete Änderung der DC-Leistung P_dc den dritten Schwellenwert nicht überschritten hat, endet der Vorwärtskopplungsalgorithmus 200 bei 218. Wenn eine beobachtete Änderung der DC-Leistung P_dc den dritten Schwellenwert überschritten hat, geht der Vorwärtskopplungsalgorithmus 200 zu Block 220 über.
Bei Block 220 bestimmt der Vorwärtskopplungsalgorithmus 200, dass eine Differenz zwischen dem gemessenen Drehmoment T_calc und dem befohlenen Drehmoment T_cmd oder eine Differenz zwischen dem zweiten geschätzten Drehmoment Test second und dem befohlenen Drehmoment T_cmd in dem sechsstufigen Schaltmodus während einer stationären Bedingung kurz vor (wenn aus dem sechsstufigen Modus in den PWM-Modus gewechselt wird) oder kurz nach (wenn aus dem PWM-Modus in den sechsstufigen Modus gewechselt wird) dem Übergang zwischen dem PWM-Schaltmodus und dem sechsstufigen Schaltmodus einen vierten Schwellenwert überschritten hat. Wenn die Differenz zwischen dem gemessenen Drehmoment T_calc und dem befohlenen Drehmoment T_cmd oder die Differenz zwischen dem zweiten geschätzten Drehmoment Test second und dem befohlenen Drehmoment T_cmd in dem sechsstufigen Schaltmodus kurz vor oder kurz nach dem Übergang den vierten Schwellenwert nicht überschritten hat, endet der Vorwärtskopplungsalgorithmus 200 bei 218. Wenn die Differenz zwischen dem gemessenen Drehmoment T_calc und dem befohlenen Drehmoment T_cmd oder die Differenz zwischen dem zweiten geschätzten Drehmoment Test second und dem befohlenen Drehmoment T_cmd in dem sechsstufigen Schaltmodus kurz vor oder kurz nach dem Übergang den vierten Schwellenwert überschritten hat, geht der Vorwärtskopplungsalgorithmus 200 zu Block 222 über.
Wenn die Bedingung bei Block 220 erfüllt ist, kann der Positionsversatzfehler unter Verwendung von Gleichung (8) durch Vergleichen der Differenz zwischen dem befohlenen Drehmoment T_cmd und dem zweiten geschätzten Drehmoment Test second oder durch Vergleichen der Differenz zwischen dem befohlenen Drehmoment T_cmd und dem gemessene Drehmoment T_calc berechnet werden. Der Versatzpositionsfehler kann dann verwendet werden, um sowohl einen kleinen als auch einen großen Positionsversatzfehler zu korrigieren. In einer möglichen Umsetzung könnte der berechnete Positionsversatzfehler mit einem vordefinierten Schwellenwert verglichen werden, um einen großen oder kleinen Positionsversatzfehler zu quantifizieren.
Bei Block 222 bestimmt der Vorwärtskopplungsalgorithmus 200, ob eine Differenz zwischen dem gemessenen Drehmoment T_caberechnet und dem ersten geschätzten Drehmoment T_{est_first} in dem PMW-Schaltmodus während einer stationären Bedingung kurz vor (wenn aus dem PWM-Modus in den sechsstufigen Modus gewechselt wird) oder kurz nach (wenn aus dem sechsstufigen Modus in den PWM-Modus gewechselt wird) dem Übergang zwischen dem PWM-Schaltmodus und dem sechsstufigen Schaltmodus einen fünften Schwellenwert überschritten hat. Wenn die Differenz zwischen dem gemessenen Drehmoment T_berechnet und dem ersten geschätzten Drehmoment T_{est_first} in dem PWM-Schaltmodus kurz vor oder kurz nach dem Übergang den fünften Schwellenwert überschritten hat, geht der Vorwärtskopplungsalgorithmus 200 zu Block 224 über.
Wenn der Übergang aus dem sechsstufigen Modus in den PWM-Modus erfolgt ist, sodass der Motor oder die elektrische Maschine (z. B. der M/G 18) nun gemäß dem PWM-Schaltmodus gesteuert wird, wird die Versatzposition (d. h. das Signal, das die Versatzposition darstellt) des Rotorpositionssensors 21 bei Block 224 durch einen zweiten Wert eingestellt und wird der Motorankerstrom $I_{s}^{e}$
bezogen auf den Phasenwinkel β (der nun durch den zweiten Versatzwert eingestellt ist) gemäß Gleichung (4) gesteuert, um das erste geschätzte Drehmoment in Richtung T_{est_first} des befohlenen Drehmoments T_cmd zu lenken. Wenn der Übergang aus dem PWM-Modus in den sechsstufigen Modus erfolgt ist, sodass der Motor oder die elektrische Maschine (z. B. der M/G 18) nun gemäß dem sechsstufigen Schaltmodus gesteuert wird, wird die Versatzposition des Rotorpositionssensors 21 durch den zweiten Wert eingestellt und wird die Motorankerspannung $V_{s}^{e}$
bezogen auf den Phasenwinkel θ (der nun durch den zweiten Versatzwert eingestellt ist) gemäß Gleichung (8) gesteuert, um das zweite geschätzte Drehmoment Test second in Richtung des befohlenen Drehmoments T_cmd zu lenken.
Zurückkehrend zu Block 222 geht der Vorwärtskopplungsalgorithmus 200 zu Block 226 über, wenn die Differenz zwischen dem gemessenen Drehmoment T und dem ersten geschätzten Drehmoment T_{est_first} in dem PWM-Schaltmodus kurz vor oder kurz nach dem Übergang den fünften Schwellenwert nicht überschritten hat. Bei Block 220 wird bestimmt, ob eine Differenz zwischen dem gemessenen Drehmoment T_calc und dem befohlenen Drehmoment T_cmd oder eine Differenz zwischen dem ersten geschätzten Drehmoment T_{est_first} und dem befohlenen Drehmoment T_cmd in dem PWM-Schaltmodus während einer stationären Bedingung kurz vor (wenn aus dem PWM-Modus in den sechsstufigen Modus gewechselt wird) oder kurz nach (wenn aus dem sechsstufigen Modus in den PWM-Modus gewechselt wird) dem Übergang zwischen dem PWM-Schaltmodus und dem sechsstufigen Schaltmodus geringer als der fünfte Schwellenwert war. Wenn die Differenz zwischen dem gemessenen Drehmoment T_calc und dem befohlenen Drehmoment T_cmd und die Differenz zwischen dem ersten geschätzten Drehmoment T_{est_first} und dem befohlenen Drehmoment T_cmd in dem PWM-Schaltmodus kurz vor oder kurz nach dem Übergang nicht geringer als der fünfte Schwellenwert war, endet der Vorwärtskopplungsalgorithmus 200 bei Block 218. Wenn die Differenz zwischen dem gemessenen Drehmoment T_calc und dem befohlenen Drehmoment T_cmd oder die Differenz zwischen dem ersten geschätzten Drehmoment T_{est_first} und dem befohlenen Drehmoment T_cmd in dem PWM-Schaltmodus kurz vor oder kurz nach dem Übergang geringer als der fünfte Schwellenwert war, geht der Vorwärtskopplungsalgorithmus 200 zu Block 228 über.
Bei Block 228 wird die Versatzposition (d. h. das Signal, das die Versatzposition darstellt) des Rotorpositionssensors 21 durch einen dritten Versatzwert eingestellt. Insbesondere kann der dritte Versatzwert bei Block 228 auf einer Änderung des Wertes des gemessenen DrehmomentsT_calc, die während des Übergangs zwischen dem PWM-Modus und dem sechsstufigen Modus aufgetreten ist, oder einer Differenz zwischen dem ersten geschätzten DrehmomentT_{est_first} und dem zweiten geschätzten Drehmoment Test second unmittelbar vor und nach dem Übergang zwischen dem PWM-Modus und dem sechsstufigen Modus basieren. Die Einstellung bei Block 228 kann für kleine Versatzfehler des Versatzwinkels des Rotorpositionssensors 21 vorgesehen sein, während die Einstellung bei Block 224 für große Versatzfehler (bezogen auf die Einstellung bei Block 228) des Versatzwinkels des Rotorpositionssensors 21 vorgesehen sein kann. Wenn der Übergang in den PWM-Schaltmodus erfolgt ist, wird der Motorankerstrom $I_{s}^{e}$
bezogen auf den Phasenwinkel β (der nun durch den dritten Versatzwert eingestellt ist) gemäß Gleichung (4) gesteuert, um das erste geschätzte Drehmoment T_{est_first} in Richtung des befohlenen Drehmoments T_cmd zu lenken. Wenn der Übergang in den sechsstufigen Schaltmodus erfolgt ist, wird die Motorankerspannung $V_{s}^{e}$
bezogen auf den Phasenwinkel θ (der nun durch den zweiten Versatzwert eingestellt ist) gemäß Gleichung (8) gesteuert, um das zweiten geschätzte Drehmoment Test second in Richtung des befohlenen Drehmoments T_cmd zu lenken.
Eine erfüllte Bedingung bei Block 222 bestätigt einen großen Positionsversatzfehler, während, wenn die Bedingung bei Block 226 erfüllt ist, dies auf einen kleinen Positionsversatzfehler hinweist. In einer der optimalen Umsetzungen dieses Algorithmus könnten die Bedingungen bei Block 222 und 226 verwendet werden, um die unter Verwendung von Gleichung (8) bei Block 220 berechneten Werte zu verifizieren.
Es versteht sich, dass die Ablaufdiagramme aus 3 und 4 lediglich dem Zwecke der Veranschaulichung dienen und dass diese Offenbarung nicht als auf die Ablaufdiagramme aus 3 und 4 beschränkt ausgelegt werden soll. Einige der Schritte können neu geordnet werden, während andere ganz weggelassen werden können. Ferner versteht es sich, dass die Bezeichnungen erste, zweite, dritte, vierte usw. für geschätzte Drehmomente, Versatzwerte, Schwellenwerte, eine Differenz zwischen Werten oder einen beliebigen anderen Faktor, der für die Ablaufdiagramme aus 3 oder 4 relevant ist, in den Ansprüchen anders angeordnet sein können, sodass sie in Bezug auf die Ansprüche eine chronologische Reihenfolge aufweisen.
Bei den in der Beschreibung verwendeten Ausdrücken handelt es sich eher um beschreibende als um einschränkende Ausdrücke und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der Offenbarung abzuweichen. Wie vorangehend beschrieben, können die Merkmale verschiedener Ausführungsformen miteinander kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen zu bilden, die unter Umständen nicht explizit beschrieben oder dargestellt sind. Verschiedene Ausführungsformen sind in Bezug auf andere Ausführungsformen oder Umsetzungen nach dem Stand der Technik hinsichtlich einer oder mehrerer gewünschter Eigenschaften zwar als vorteilhaft oder bevorzugt beschrieben, doch erkennt der Durchschnittsfachmann, dass bei einem oder mehreren Merkmalen oder einer oder mehreren Eigenschaften Kompromisse eingegangen werden können, um gewünschte Gesamtattribute des Systems zu erreichen, die von der konkreten Anwendung und Umsetzung abhängen. Demnach liegen Ausführungsformen, die hinsichtlich einer oder mehrerer Eigenschaften als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder Umsetzungen des Stands der Technik beschrieben worden sind, nicht außerhalb des Umfangs der Offenbarung und können für bestimmte Anwendungen wünschenswert sein.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Fahrzeug bereitgestellt, das Folgendes aufweist: eine Batterie; eine elektrische Maschine, die konfiguriert ist, um das Fahrzeug anzutreiben, wobei die elektrische Maschine einen Stator und einen Rotor aufweist; einen Rotorpositionssensor; einen Wechselrichter, der zwischen der Batterie und der elektrischen Maschine angeordnet und konfiguriert ist, um eine elektrische DC-Leistung von der Batterie in eine elektrische AC-Leistung umzuwandeln, der konfiguriert ist, um die elektrische AC-Leistung der elektrischen Maschine zuzuführen, der konfiguriert ist, um eine elektrische AC-Leistung von der elektrischen Maschine in eine elektrische DC-Leistung umzuwandeln, und der konfiguriert ist, um die elektrische DC-Leistung der Batterie zuzuführen; und eine Steuerung, die zu Folgendem programmiert ist: Empfangen eines Signals von dem Rotorpositionssensor, das eine Winkelposition des Rotors angibt; als Reaktion darauf, dass der Wechselrichter in einem ersten Schaltmodus betrieben wird, Steuern einer elektrischen Spannung, die dem Stator zugeführt wird, bezogen auf die Winkelposition des Rotors, um ein erstes geschätztes Drehmoment der elektrischen Maschine in Richtung eines befohlenen Drehmoments zu lenken; Berechnen eines gemessenen Drehmoments der elektrischen Maschine auf Grundlage einer Drehzahl des Rotors und einer elektrischen DC-Leistung, die von der Batterie über den Wechselrichter in die elektrische Maschine eingegeben wird; und als Reaktion darauf, dass eine Differenz zwischen dem befohlenen Drehmoment und dem ersten geschätzten Drehmoment einen Schwellenwert überschreitet, Einstellen des Signals von dem Rotorpositionssensor, um einen ersten Versatzwert einzuschließen und den elektrischen Strom, der dem Stator zugeführt wird, bezogen auf die Winkelposition plus dem ersten Versatzwert zu steuern, um das erste geschätzte Drehmoment der elektrischen Maschine in Richtung des befohlenen Drehmoments zu lenken.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung ferner programmiert, um als Reaktion darauf, dass der Wechselrichter in einem zweiten Schaltmodus betrieben wird, eine elektrische Spannung, die dem Stator zugeführt wird, bezogen auf die Winkelposition des Rotors zu steuern, um ein zweites geschätztes Drehmoment der elektrischen Maschine in Richtung des befohlenen Drehmoments zu lenken.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung ferner programmiert, um als Reaktion darauf, dass eine Differenz zwischen dem befohlenen Drehmoment und dem gemessenen Drehmoment oder eine Differenz zwischen dem befohlenen Drehmoment und dem zweiten geschätzten Drehmoment einen zweiten Schwellenwert überschreitet, und darauf, dass der Wechselrichtung in dem zweiten Schaltmodus betrieben wird, das Signal von dem Rotorpositionssensor einzustellen, um einen zweiten Versatzwert einzuschließen und den elektrischen Strom, der dem Stator zugeführt wird, bezogen auf die Winkelposition plus dem zweiten Versatzwert zu steuern, um das zweite geschätzte Drehmoment der elektrischen Maschine in Richtung des befohlenen Drehmoments zu lenken.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung ferner programmiert, um als Reaktion auf einen Übergang aus dem ersten Modus in den zweiten Modus, der dazu führt, dass eine entsprechende Änderung der elektrischen DC-Leistungseingabe einen dritten Schwellenwert überschreitet, und darauf, dass eine Differenz zwischen dem befohlenen Drehmoment und dem zweiten geschätzten Drehmoment oder eine Differenz zwischen dem befohlenen Drehmoment und dem gemessenen Drehmoment nach dem Übergang einen vierten Schwellenwert überschreitet, das Signal von dem Rotorpositionssensor einzustellen, um einen zweiten Versatzwert einzuschließen und die elektrische Spannung, die dem Stator zugeführt wird, bezogen auf die Winkelposition plus dem zweiten Versatzwert zu steuern, um das zweite geschätzte Drehmoment der elektrischen Maschine in Richtung des befohlenen Drehmoments zu lenken.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung ferner programmiert, um als Reaktion auf einen Übergang aus dem zweiten Modus in den ersten Modus, der dazu führt, dass eine entsprechende Änderung der elektrischen DC-Leistungseingabe einen dritten Schwellenwert überschreitet, und darauf, dass die Differenz zwischen dem befohlenen Drehmoment und dem zweiten geschätzten Drehmoment oder die Differenz zwischen dem befohlenen Drehmoment und dem gemessenen Drehmoment vor dem Übergang einen vierten Schwellenwert überschreitet, das Signal von dem Rotorpositionssensor einzustellen, um einen zweiten Versatzwert einzuschließen und den elektrische Strom, der dem Stator zugeführt wird, bezogen auf die Winkelposition plus dem zweiten Versatzwert zu steuern, um das erste geschätzte Drehmoment der elektrischen Maschine in Richtung des befohlenen Drehmoments zu lenken.
Gemäß einer Ausführungsform ist der zweite Schaltmodus ein sechsstufiger Schaltbetriebsmodus.
Gemäß einer Ausführungsform ist der erste Schaltmodus ein Pulsweitenmodulationsschaltbetriebsmodus.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Fahrzeug bereitgestellt, das Folgendes aufweist: eine Batterie; eine elektrische Maschine, die konfiguriert ist, um das Fahrzeug anzutreiben, wobei die elektrische Maschine einen Stator und einen Rotor aufweist; einen Rotorpositionssensor; einen Wechselrichter, der zwischen der Batterie und der elektrischen Maschine angeordnet und konfiguriert ist, um eine elektrische DC-Leistung von der Batterie in eine elektrische AC-Leistung umzuwandeln, der konfiguriert ist, um die elektrische AC-Leistung der elektrischen Maschine zuzuführen, der konfiguriert ist, um eine elektrische AC-Leistung von der elektrischen Maschine in eine elektrische DC-Leistung umzuwandeln, und der konfiguriert ist, um die elektrische DC-Leistung der Batterie zuzuführen; und eine Steuerung, die zu Folgendem programmiert ist: Empfangen eines Signals von dem Rotorpositionssensor, das eine Winkelposition des Rotors angibt, als Reaktion darauf, dass der Wechselrichter in einem ersten Schaltmodus betrieben wird, Steuern einer elektrischen Spannung, die dem Stator zugeführt wird, bezogen auf die Winkelposition des Rotors, um ein erstes geschätztes Drehmoment der elektrischen Maschine in Richtung eines befohlenen Drehmoments zu lenken, Berechnen eines gemessenen Drehmoments der elektrischen Maschine auf Grundlage einer Drehzahl des Rotors und einer elektrischen DC-Leistung, die von der Batterie über den Wechselrichter in die elektrische Maschine eingegeben wird, und als Reaktion darauf, dass eine Differenz zwischen dem befohlenen Drehmoment und dem gemessenen Drehmoment oder eine Differenz zwischen dem befohlenen Drehmoment und dem ersten geschätzten Drehmoment einen Schwellenwert überschreitet, Einstellen des Signals von dem Rotorpositionssensor, um einen ersten Versatzwert einzuschließen und den elektrischen Strom, der dem Stator zugeführt wird, bezogen auf die Winkelposition plus dem ersten Versatzwert zu steuern, um das erste geschätzte Drehmoment der elektrischen Maschine in Richtung des befohlenen Drehmoments zu lenken.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung ferner programmiert, um als Reaktion darauf, dass der Wechselrichter in einem zweiten Schaltmodus betrieben wird, einen elektrische Strom, der dem Stator zugeführt wird, bezogen auf die Winkelposition des Rotors zu steuern, um ein zweites geschätztes Drehmoment der elektrischen Maschine in Richtung des befohlenen Drehmoments zu lenken.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung ferner programmiert, um als Reaktion darauf, dass eine Differenz zwischen dem gemessenen Drehmoment und dem zweiten geschätzten Drehmoment einen zweiten Schwellenwert überschreitet, und darauf, dass der Wechselrichtung in dem zweiten Schaltmodus betrieben wird, das Signal von dem Rotorpositionssensor einzustellen, um einen zweiten Versatzwert einzuschließen und den elektrischen Strom, der dem Stator zugeführt wird, bezogen auf die Winkelposition plus dem zweiten Versatzwert zu steuern, um das zweite geschätzte Drehmoment der elektrischen Maschine in Richtung eines befohlenen Drehmoments zu lenken.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung ferner programmiert, um als Reaktion auf einen Übergang aus dem zweiten Modus in den ersten Modus, der dazu führt, dass eine entsprechende Änderung der elektrischen DC-Leistungseingabe einen dritten Schwellenwert überschreitet, und darauf, dass eine Differenz zwischen dem befohlenen Drehmoment und dem zweiten geschätzten Drehmoment oder eine Differenz zwischen dem befohlenen Drehmoment und dem gemessenen Drehmoment nach dem Übergang einen vierten Schwellenwert überschreitet, das Signal von dem Rotorpositionssensor einzustellen, um einen zweiten Versatzwert einzuschließen und die elektrische Spannung, die dem Stator zugeführt wird, bezogen auf die Winkelposition plus dem zweiten Versatzwert zu steuern, um das zweite geschätzte Drehmoment der elektrischen Maschine in Richtung des befohlenen Drehmoments zu lenken.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung ferner programmiert, um als Reaktion auf einen Übergang aus dem ersten Modus in den zweiten Modus, der dazu führt, dass eine entsprechende Änderung der elektrischen DC-Leistungseingabe einen dritten Schwellenwert überschreitet, und darauf, dass die Differenz zwischen dem befohlenen Drehmoment und dem zweiten geschätzten Drehmoment oder die Differenz zwischen dem befohlenen Drehmoment und dem gemessenen Drehmoment vor dem Übergang einen vierten Schwellenwert überschreitet, das Signal von dem Rotorpositionssensor einzustellen, um einen zweiten Versatzwert einzuschließen und den elektrische Strom, der dem Stator zugeführt wird, bezogen auf die Winkelposition plus dem zweiten Versatzwert zu steuern, um das erste geschätzte Drehmoment der elektrischen Maschine in Richtung des befohlenen Drehmoments zu lenken.
Gemäß einer Ausführungsform ist der zweite Schaltmodus ein Pulsweitenmodulationsschaltbetriebsmodus.
Gemäß einer Ausführungsform ist der erste Schaltmodus ein Pulsweitenmodulationsschaltbetriebsmodus.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Fahrzeug bereitgestellt, das Folgendes aufweist: eine Batterie; eine elektrische Maschine, die konfiguriert ist, um das Fahrzeug anzutreiben, wobei die elektrische Maschine einen Stator und einen Rotor aufweist; einen Rotorpositionssensor; einen Wechselrichter, der zwischen der Batterie und der elektrischen Maschine angeordnet und konfiguriert ist, um eine elektrische DC-Leistung von der Batterie in eine elektrische AC-Leistung umzuwandeln, der konfiguriert ist, um die elektrische AC-Leistung der elektrischen Maschine zuzuführen, der konfiguriert ist, um eine elektrische AC-Leistung von der elektrischen Maschine in eine elektrische DC-Leistung umzuwandeln, und der konfiguriert ist, um die elektrische DC-Leistung der Batterie zuzuführen; und eine Steuerung, die zu Folgendem programmiert ist: Empfangen eines Signals von dem Rotorpositionssensor, das eine Winkelposition des Rotors angibt, als Reaktion darauf, dass der Wechselrichter in einem ersten Schaltmodus betrieben wird, Steuern eines elektrischen Stroms, der dem Stator zugeführt wird, bezogen auf die Winkelposition des Rotors, um ein erstes geschätztes Drehmoment der elektrischen Maschine in Richtung eines befohlenen Drehmoments zu lenken, als Reaktion darauf, dass der Wechselrichter in einem zweiten Schaltmodus betrieben wird, Steuern einer elektrischen Spannung, die dem Stator zugeführt wird, bezogen auf die Winkelposition des Rotors, um ein zweites geschätztes Drehmoment der elektrischen Maschine in Richtung des befohlenen Drehmoments zu lenken, Berechnen eines gemessenen Drehmoments der elektrischen Maschine auf Grundlage einer Drehzahl des Rotors und einer elektrischen DC-Leistung, die von der Batterie über die Wechselrichterschaltung in die elektrische Maschine eingegeben wird, als Reaktion auf einen Übergang aus dem ersten Modus in den zweiten Modus, der dazu führt, dass eine entsprechende Änderung der elektrischen DC-Leistungseingabe einen ersten Schwellenwert überschreitet, und darauf, dass eine Differenz zwischen dem befohlenen Drehmoment und dem zweiten geschätzten Drehmoment oder eine Differenz zwischen dem befohlenen Drehmoment und dem gemessenen Drehmoment nach dem Übergang einen zweiten Schwellenwert überschreitet, Einstellen des Signals von dem Rotorpositionssensor, um einen ersten Versatzwert einzuschließen und die elektrische Spannung, die dem Stator zugeführt wird, bezogen auf die Winkelposition plus dem ersten Versatzwert zu steuern, um das zweite geschätzte Drehmoment der elektrischen Maschine in Richtung des befohlenen Drehmoments anzutreiben, und als Reaktion auf einen Übergang aus dem zweiten Modus in den ersten Modus, der dazu führt, dass eine entsprechende Änderung der elektrischen DC-Leistungseingabe einen dritten Schwellenwert überschreitet, und darauf, dass die Differenz zwischen dem befohlenen Drehmoment und dem zweiten geschätzten Drehmoment oder die Differenz zwischen dem befohlenen Drehmoment und dem gemessenen Drehmoment vor dem Übergang einen vierten Schwellenwert überschreitet, Einstellen des Signals von dem Rotorpositionssensor, um einen zweiten Versatzwert einzuschließen und den elektrische Strom, der dem Stator zugeführt wird, bezogen auf die Winkelposition plus dem zweiten Versatzwert zu steuern, um das erste geschätzte Drehmoment der elektrischen Maschine in Richtung des befohlenen Drehmoments zu lenken.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung ferner programmiert, um als Reaktion darauf, dass der Wechselrichter in dem ersten Schaltmodus betrieben wird, kein Übergang zwischen den Modi vorliegt und eine Differenz zwischen dem gemessenen Drehmoment und dem ersten geschätzten Drehmoment einen fünften Schwellenwert überschreitet, das Signal von dem Rotorpositionssensor einzustellen, um einen dritten Versatzwert einzuschließen und den elektrischen Strom, der dem Stator zugeführt wird, bezogen auf die Winkelposition plus dem dritten Versatzwert zu steuern, um das erste geschätzte Drehmoment der elektrischen Maschine in Richtung eines befohlenen Drehmoments zu lenken.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung ferner programmiert, um als Reaktion darauf, dass der Wechselrichter in dem zweiten Schaltmodus betrieben wird, kein Übergang zwischen den Modi vorliegt und eine Differenz zwischen dem befohlenen Drehmoment und dem gemessenen Drehmoment oder eine Differenz zwischen dem befohlenen Drehmoment und dem zweiten geschätzten Drehmoment einen fünften Schwellenwert überschreitet, das Signal von dem Rotorpositionssensor einzustellen, um einen dritten Versatzwert einzuschließen und den elektrischen Strom, der dem Stator zugeführt wird, bezogen auf die Winkelposition plus dem dritten Versatzwert zu steuern, um das zweite geschätzte Drehmoment der elektrischen Maschine in Richtung des befohlenen Drehmoments zu lenken.
Gemäß einer Ausführungsform ist der erste Schaltmodus ein Pulsweitenmodulationsschaltbetriebsmodus.
Gemäß einer Ausführungsform ist der zweite Schaltmodus ein sechsstufiger Schaltbetriebsmodus.

Claims

Fahrzeug, umfassend: eine Batterie; eine elektrische Maschine, die konfiguriert ist, um das Fahrzeug anzutreiben, wobei die elektrische Maschine einen Stator und einen Rotor aufweist; einen Rotorpositionssensor; einen Wechselrichter, der zwischen der Batterie und der elektrischen Maschine angeordnet und konfiguriert ist, um eine elektrische DC-Leistung von der Batterie in eine elektrische AC-Leistung umzuwandeln, der konfiguriert ist, um die elektrische AC-Leistung der elektrischen Maschine zuzuführen, der konfiguriert ist, um eine elektrische AC-Leistung von der elektrischen Maschine in eine elektrische DC-Leistung umzuwandeln, und der konfiguriert ist, um die elektrische DC-Leistung der Batterie zuzuführen; und eine Steuerung, die zu Folgendem programmiert ist: Empfangen eines Signals von dem Rotorpositionssensor, das eine Winkelposition des Rotors angibt, als Reaktion darauf, dass der Wechselrichter in einem ersten Schaltmodus betrieben wird, Steuern eines elektrischen Stroms, der dem Stator zugeführt wird, bezogen auf die Winkelposition des Rotors, um ein erstes geschätztes Drehmoment der elektrischen Maschine in Richtung eines befohlenen Drehmoments zu lenken, Berechnen eines gemessenen Drehmoments der elektrischen Maschine auf Grundlage einer Drehzahl des Rotors und einer elektrischen DC-Leistung, die von der Batterie über den Wechselrichter in die elektrische Maschine eingegeben wird, und als Reaktion darauf, dass eine Differenz zwischen dem gemessenen Drehmoment und dem ersten geschätzten Drehmoment einen Schwellenwert überschreitet, Einstellen des Signals von dem Rotorpositionssensor, um einen ersten Versatzwert einzuschließen und den elektrischen Strom, der dem Stator zugeführt wird, bezogen auf die Winkelposition plus dem ersten Versatzwert zu steuern, um das erste geschätzte Drehmoment der elektrischen Maschine in Richtung eines befohlenen Drehmoments zu lenken.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Steuerung ferner programmiert ist, um als Reaktion darauf, dass der Wechselrichter in einem zweiten Schaltmodus betrieben wird, eine elektrische Spannung, die dem Stator zugeführt wird, bezogen auf die Winkelposition des Rotors zu steuern, um ein zweites geschätztes Drehmoment der elektrischen Maschine in Richtung des befohlenen Drehmoments zu lenken.
Fahrzeug nach Anspruch 2, wobei die Steuerung ferner programmiert ist, um als Reaktion darauf, dass eine Differenz zwischen dem befohlenen Drehmoment und dem gemessenen Drehmoment oder eine Differenz zwischen dem befohlenen Drehmoment und dem zweiten geschätzten Drehmoment einen zweiten Schwellenwert überschreitet, und darauf, dass der Wechselrichtung in dem zweiten Schaltmodus betrieben wird, das Signal von dem Rotorpositionssensor einzustellen, um einen zweiten Versatzwert einzuschließen und den elektrischen Strom, der dem Stator zugeführt wird, bezogen auf die Winkelposition plus dem zweiten Versatzwert zu steuern, um das zweite geschätzte Drehmoment der elektrischen Maschine in Richtung des befohlenen Drehmoments zu lenken.
Fahrzeug nach Anspruch 2, wobei die Steuerung ferner programmiert ist, um als Reaktion auf einen Übergang aus dem ersten Modus in den zweiten Modus, der dazu führt, dass eine entsprechende Änderung der elektrischen DC-Leistungseingabe einen dritten Schwellenwert überschreitet, und darauf, dass eine Differenz zwischen dem befohlenen Drehmoment und dem zweiten geschätzten Drehmoment oder eine Differenz zwischen dem befohlenen Drehmoment und dem gemessenen Drehmoment nach dem Übergang einen vierten Schwellenwert überschreitet, das Signal von dem Rotorpositionssensor einzustellen, um einen zweiten Versatzwert einzuschließen und die elektrische Spannung, die dem Stator zugeführt wird, bezogen auf die Winkelposition plus dem zweiten Versatzwert zu steuern, um das zweite geschätzte Drehmoment der elektrischen Maschine in Richtung des befohlenen Drehmoments zu lenken.
Fahrzeug nach Anspruch 2, wobei die Steuerung ferner programmiert ist, um als Reaktion auf einen Übergang aus dem zweiten Modus in den ersten Modus, der dazu führt, dass eine entsprechende Änderung der elektrischen DC-Leistungseingabe einen dritten Schwellenwert überschreitet, und darauf, dass die Differenz zwischen dem befohlenen Drehmoment und dem zweiten geschätzten Drehmoment oder die Differenz zwischen dem befohlenen Drehmoment und dem gemessenen Drehmoment vor dem Übergang einen vierten Schwellenwert überschreitet, das Signal von dem Rotorpositionssensor einzustellen, um einen zweiten Versatzwert einzuschließen und den elektrische Strom, der dem Stator zugeführt wird, bezogen auf die Winkelposition plus dem zweiten Versatzwert zu steuern, um das erste geschätzte Drehmoment der elektrischen Maschine in Richtung des befohlenen Drehmoments zu lenken.
Fahrzeug nach Anspruch 2, wobei der zweite Schaltmodus ein sechsstufiger Schaltbetriebsmodus ist.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei der erste Schaltmodus ein Pulsweitenmodulationsschaltbetriebsmodus ist.
Fahrzeug, umfassend: eine Batterie; eine elektrische Maschine, die konfiguriert ist, um das Fahrzeug anzutreiben, wobei die elektrische Maschine einen Stator und einen Rotor aufweist; einen Rotorpositionssensor; einen Wechselrichter, der zwischen der Batterie und der elektrischen Maschine angeordnet und konfiguriert ist, um eine elektrische DC-Leistung von der Batterie in eine elektrische AC-Leistung umzuwandeln, der konfiguriert ist, um die elektrische AC-Leistung der elektrischen Maschine zuzuführen, der konfiguriert ist, um eine elektrische AC-Leistung von der elektrischen Maschine in eine elektrische DC-Leistung umzuwandeln, und der konfiguriert ist, um die elektrische DC-Leistung der Batterie zuzuführen; und eine Steuerung, die zu Folgendem programmiert ist: Empfangen eines Signals von dem Rotorpositionssensor, das eine Winkelposition des Rotors angibt, als Reaktion darauf, dass der Wechselrichter in einem ersten Schaltmodus betrieben wird, Steuern einer elektrischen Spannung, die dem Stator zugeführt wird, bezogen auf die Winkelposition des Rotors, um ein erstes geschätztes Drehmoment der elektrischen Maschine in Richtung eines befohlenen Drehmoments zu lenken, Berechnen eines gemessenen Drehmoments der elektrischen Maschine auf Grundlage einer Drehzahl des Rotors und einer elektrischen DC-Leistung, die von der Batterie über den Wechselrichter in die elektrische Maschine eingegeben wird, und als Reaktion darauf, dass eine Differenz zwischen dem befohlenen Drehmoment und dem gemessenen Drehmoment oder eine Differenz zwischen dem befohlenen Drehmoment und dem ersten geschätzten Drehmoment einen Schwellenwert überschreitet, Einstellen des Signals von dem Rotorpositionssensor, um einen ersten Versatzwert einzuschließen und den elektrischen Strom, der dem Stator zugeführt wird, bezogen auf die Winkelposition plus dem ersten Versatzwert zu steuern, um das erste geschätzte Drehmoment der elektrischen Maschine in Richtung des befohlenen Drehmoments zu lenken.
Fahrzeug nach Anspruch 8, wobei die Steuerung ferner programmiert ist, um als Reaktion darauf, dass der Wechselrichter in einem zweiten Schaltmodus betrieben wird, einen elektrische Strom, der dem Stator zugeführt wird, bezogen auf die Winkelposition des Rotors zu steuern, um ein zweites geschätztes Drehmoment der elektrischen Maschine in Richtung des befohlenen Drehmoments zu lenken.
Fahrzeug nach Anspruch 9, wobei die Steuerung ferner programmiert ist, um als Reaktion darauf, dass eine Differenz zwischen dem gemessenen Drehmoment und dem zweiten geschätzten Drehmoment einen zweiten Schwellenwert überschreitet, und darauf, dass der Wechselrichtung in dem zweiten Schaltmodus betrieben wird, das Signal von dem Rotorpositionssensor einzustellen, um einen zweiten Versatzwert einzuschließen und den elektrischen Strom, der dem Stator zugeführt wird, bezogen auf die Winkelposition plus dem zweiten Versatzwert zu steuern, um das zweite geschätzte Drehmoment der elektrischen Maschine in Richtung eines befohlenen Drehmoments zu lenken.
Fahrzeug nach Anspruch 9, wobei die Steuerung ferner programmiert ist, um als Reaktion auf einen Übergang aus dem zweiten Modus in den ersten Modus, der dazu führt, dass eine entsprechende Änderung der elektrischen DC-Leistungseingabe einen dritten Schwellenwert überschreitet, und darauf, dass eine Differenz zwischen dem befohlenen Drehmoment und dem zweiten geschätzten Drehmoment oder eine Differenz zwischen dem befohlenen Drehmoment und dem gemessenen Drehmoment nach dem Übergang einen vierten Schwellenwert überschreitet, das Signal von dem Rotorpositionssensor einzustellen, um einen zweiten Versatzwert einzuschließen und die elektrische Spannung, die dem Stator zugeführt wird, bezogen auf die Winkelposition plus dem zweiten Versatzwert zu steuern, um das zweite geschätzte Drehmoment der elektrischen Maschine in Richtung des befohlenen Drehmoments zu lenken.
Fahrzeug nach Anspruch 9, wobei die Steuerung ferner programmiert ist, um als Reaktion auf einen Übergang aus dem ersten Modus in den zweiten Modus, der dazu führt, dass eine entsprechende Änderung der elektrischen DC-Leistungseingabe einen dritten Schwellenwert überschreitet, und darauf, dass die Differenz zwischen dem befohlenen Drehmoment und dem zweiten geschätzten Drehmoment oder die Differenz zwischen dem befohlenen Drehmoment und dem gemessenen Drehmoment vor dem Übergang einen vierten Schwellenwert überschreitet, das Signal von dem Rotorpositionssensor einzustellen, um einen zweiten Versatzwert einzuschließen und den elektrische Strom, der dem Stator zugeführt wird, bezogen auf die Winkelposition plus dem zweiten Versatzwert zu steuern, um das erste geschätzte Drehmoment der elektrischen Maschine in Richtung des befohlenen Drehmoments zu lenken.
Fahrzeug nach Anspruch 9, wobei der zweite Schaltmodus ein Pulsweitenmodulationsschaltbetriebsmodus ist.
Fahrzeug nach Anspruch 8, wobei der erste Schaltmodus ein Pulsweitenmodulationsschaltbetriebsmodus ist.
Fahrzeug, umfassend: eine Batterie; eine elektrische Maschine, die konfiguriert ist, um das Fahrzeug anzutreiben, wobei die elektrische Maschine einen Stator und einen Rotor aufweist; einen Rotorpositionssensor; einen Wechselrichter, der zwischen der Batterie und der elektrischen Maschine angeordnet und konfiguriert ist, um eine elektrische DC-Leistung von der Batterie in eine elektrische AC-Leistung umzuwandeln, der konfiguriert ist, um die elektrische AC-Leistung der elektrischen Maschine zuzuführen, der konfiguriert ist, um eine elektrische AC-Leistung von der elektrischen Maschine in eine elektrische DC-Leistung umzuwandeln, und der konfiguriert ist, um die elektrische DC-Leistung der Batterie zuzuführen; und eine Steuerung, die zu Folgendem programmiert ist: Empfangen eines Signals von dem Rotorpositionssensor, das eine Winkelposition des Rotors angibt, als Reaktion darauf, dass der Wechselrichter in einem ersten Schaltmodus betrieben wird, Steuern eines elektrischen Stroms, der dem Stator zugeführt wird, bezogen auf die Winkelposition des Rotors, um ein erstes geschätztes Drehmoment der elektrischen Maschine in Richtung eines befohlenen Drehmoments zu lenken, als Reaktion darauf, dass der Wechselrichter in einem zweiten Schaltmodus betrieben wird, Steuern einer elektrischen Spannung, die dem Stator zugeführt wird, bezogen auf die Winkelposition des Rotors, um ein zweites geschätztes Drehmoment der elektrischen Maschine in Richtung des befohlenen Drehmoments zu lenken, Berechnen eines gemessenen Drehmoments der elektrischen Maschine auf Grundlage einer Drehzahl des Rotors und einer elektrischen DC-Leistung, die von der Batterie über die Wechselrichterschaltung in die elektrische Maschine eingegeben wird, als Reaktion auf einen Übergang aus dem ersten Modus in den zweiten Modus, der dazu führt, dass eine entsprechende Änderung der elektrischen DC-Leistungseingabe einen ersten Schwellenwert überschreitet, und darauf, dass eine Differenz zwischen dem befohlenen Drehmoment und dem zweiten geschätzten Drehmoment oder eine Differenz zwischen dem befohlenen Drehmoment und dem gemessenen Drehmoment nach dem Übergang einen zweiten Schwellenwert überschreitet, Einstellen des Signals von dem Rotorpositionssensor, um einen ersten Versatzwert einzuschließen und die elektrische Spannung, die dem Stator zugeführt wird, bezogen auf die Winkelposition plus dem ersten Versatzwert zu steuern, um das zweite geschätzte Drehmoment der elektrischen Maschine in Richtung des befohlenen Drehmoments zu lenken, und als Reaktion auf einen Übergang aus dem zweiten Modus in den ersten Modus, der dazu führt, dass eine entsprechende Änderung der elektrischen DC-Leistungseingabe einen dritten Schwellenwert überschreitet, und darauf, dass die Differenz zwischen dem befohlenen Drehmoment und dem zweiten geschätzten Drehmoment oder die Differenz zwischen dem befohlenen Drehmoment und dem gemessenen Drehmoment vor dem Übergang einen vierten Schwellenwert überschreitet, Einstellen des Signals von dem Rotorpositionssensor, um einen zweiten Versatzwert einzuschließen und den elektrische Strom, der an dem Stator zugeführt wird, bezogen auf die Winkelposition plus dem zweiten Versatzwert zu steuern, um das erste geschätzte Drehmoment der elektrischen Maschine in Richtung des befohlenen Drehmoments zu lenken.