DE102022126458A1 - Impedanzschätzung von stromquellen mittels motorwechselrichterschaltungen - Google Patents

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Lei Hao
Yue-Yun Wang
Steven E. Muldoon
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Abstract

Ein Motoransteuerungssystem eines Fahrzeugs enthält Folgendes: einen Wechselrichter, der Energie von einer Stromquelle mittels eines Busses aufnimmt, wobei der Wechselrichter mit einem Motor des Fahrzeugs verbunden ist; einen Treiber, der den Wechselrichter ansteuert; ein Filter, das ein Stromsignal, das vom Bus aufgenommen wurde, filtert, um ein gefiltertes Signal zu erzeugen; und ein Steuerungsmodul, das in einem Impedanzbestimmungsmodus arbeitet. Der Impedanzbestimmungsmodus enthält Folgendes: Steuern des Treibers und des Wechselrichters auf der Grundlage des gefilterten Signals, um ein gepulstes Signal, das an die Stromquelle angelegt wird, zu erzeugen; Bestimmen eines Strompegels und einer Spannung der Stromquelle aufgrund der Erzeugung des gepulsten Signals und Bestimmen einer Impedanz auf der Grundlage des Strompegels und der Spannung. Die Steuerungsmodule sind konfiguriert zum: Bestimmen eines Charakterisierungsparameters der Stromquelle auf der Grundlage der Impedanz und Durchführen einer Steuerungsoperation oder einer Gegenmaßnahme auf der Grundlage des Charakterisierungsparameters.

Description

  • EINFÜHRUNG
  • Die in diesem Abschnitt bereitgestellten Informationen dienen dem Zweck der allgemeinen Darstellung des Kontexts der Offenbarung. Sowohl die Arbeit der gegenwärtig genannten Erfinder, in dem Ausmaß, in dem sie in diesem Abschnitt beschrieben ist, als auch die Aspekte der Beschreibung, die sich zum Zeitpunkt des Einreichens nicht anderweitig als Stand der Technik qualifizieren können, werden weder ausdrücklich noch implizit als Stand der Technik gegenüber der vorliegenden Offenbarung anerkannt.
  • Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Stromquellen für Elektrofahrzeuge.
  • Elektrofahrzeuge enthalten eine oder mehrere Stromquellen zum Zuführen elektrischer Energie zu einem oder mehreren Elektromotoren. Die Elektromotoren werden für Antriebszwecke verwendet und können auch verwendet werden, um die Geschwindigkeit der Fahrzeuge zu verringern und z. B. Zellen der Stromquellen aufzuladen. Beispielsweise können die Elektromotoren während einer Regenerationsbremsoperation als Generatoren betrieben werden, um die Fahrzeuge zu verzögern und/oder die Stromquellen aufzuladen.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Es wird ein Motoransteuerungssystem eines Fahrzeugs offenbart. Das Motoransteuerungssystem umfasst: einen Wechselrichter, der konfiguriert ist, Energie von einer Stromquelle mittels eines Busses aufzunehmen, wobei der Wechselrichter mit einem Motor des Fahrzeugs verbunden ist; einen Treiber, der konfiguriert ist, den Wechselrichter anzusteuern; ein Filter, das konfiguriert ist, ein Stromsignal, das vom Bus aufgenommen wurde, zu filtern, um ein gefiltertes Signal zu erzeugen; und ein oder mehrere Steuerungsmodule, die konfiguriert sind, in einem Impedanzbestimmungsmodus zu arbeiten. Der Impedanzbestimmungsmodus enthält Folgendes: Steuern des Treibers und des Wechselrichters auf der Grundlage des gefilterten Signals, um ein gepulstes Signal zu erzeugen, das an die Stromquelle angelegt wird; Bestimmen eines Strompegels und einer Spannung der Stromquelle aufgrund der Erzeugung des gepulsten Signals und Bestimmen einer Impedanz auf der Grundlage des Strompegels und der Spannung. Das eine oder die mehreren Steuerungsmodule sind konfiguriert zum: Bestimmen eines Charakterisierungsparameters der Stromquelle auf der Grundlage der Impedanz und Durchführen einer Steuerungsoperation oder einer Gegenmaßnahme auf der Grundlage des Charakterisierungsparameters.
  • Gemäß weiteren Merkmalen sind das eine oder die mehreren Steuerungsmodule konfiguriert, während sie im Impedanzbestimmungsmodus sind, das gepulste Signal derart zu erzeugen, dass es (i) einen Motormagnetisierungsflussstrom und (ii) einen drehmomenterzeugenden Strom, der geringer als ein vorgegebener Schwellenwert ist, enthält.
  • Gemäß weiteren Merkmalen sind das eine oder die mehreren Steuerungsmodule konfiguriert, während sie im Impedanzbestimmungsmodus sind, das gepulste Signal derart zu erzeugen, dass es (i) einen Motormagnetisierungsflussstrom und (ii) null drehmomenterzeugenden Strom enthält.
  • Gemäß weiteren Merkmalen sind das eine oder die mehreren Steuerungsmodule konfiguriert zum: Bestimmen, ob das Fahrzeug gestoppt ist und/oder eine elektromagnetische Gegenkraft des Motors kleiner als ein erster vorgegebener Schwellenwert ist und/oder ein Rotor des Motors sich nicht dreht und/oder ein Ausgangsdrehmoment des Motors kleiner als ein zweiter vorgegebener Schwellenwert ist; und dann, wenn das Fahrzeug gestoppt ist und/oder die elektromagnetische Gegenkraft des Motors kleiner als der erste vorgegebene Schwellenwert ist und/oder der Rotor des Motors sich nicht dreht und/oder das Ausgangsdrehmoment des Motors kleiner als der zweite vorgegebene Schwellenwert ist, Steuern des Treibers, das gepulste Signal, das durch die Stromquelle erfahren wird, zu erzeugen.
  • Gemäß weiteren Merkmalen ist das Filter ein Tiefpassfilter.
  • Gemäß weiteren Merkmalen sind das eine oder die mehreren Steuerungsmodule konfiguriert, das gepulste Signal derart zu erzeugen, dass es einen Frequenzbereich durchläuft, eine Impedanzantwort über dem Frequenzbereich zu bestimmen und den Charakterisierungsparameter auf der Grundlage der Impedanzantwort über dem Frequenzbereich zu bestimmen.
  • Gemäß weiteren Merkmalen sind das eine oder die mehreren Steuerungsmodule konfiguriert, während sie im Impedanzbestimmungsmodus sind, Phasenmagnituden von Phasen des Motors einzustellen, um die Wärmeenergie der Phasen des Motors auszugleichen.
  • Gemäß weiteren Merkmalen sind das eine oder die mehreren Steuerungsmodule konfiguriert, im Impedanzbestimmungsmodus zu arbeiten, während sie die Stromquelle laden.
  • Gemäß weiteren Merkmalen sind das eine oder die mehreren Steuerungsmodule konfiguriert, im Impedanzbestimmungsmodus zu arbeiten, während sie die Stromquelle nicht laden.
  • Gemäß weiteren Merkmalen sind das eine oder die mehreren Steuerungsmodule konfiguriert zum: Bestimmen einer Temperatur auf der Grundlage der Impedanz und Einstellen der Kühlung der Stromquelle auf der Grundlage der Temperatur.
  • Gemäß weiteren Merkmalen enthält das Motoransteuerungssystem ferner die Stromquelle, wobei das eine oder die mehreren Steuerungsmodule konfiguriert sind, eine zugewiesene Verbindung von Zellen der Stromquelle mit Lastanschlüssen auf der Grundlage der Impedanz zu steuern.
  • Gemäß weiteren Merkmalen enthält das Motoransteuerungssystem ferner die Stromquelle, wobei das eine oder die mehreren Steuerungsmodule konfiguriert sind, Verbindungszustände von Zellen der Stromquelle auf der Grundlage der Impedanz zu steuern.
  • Gemäß weiteren Merkmalen wird ein Verfahren zum Betreiben eines Motoransteuerungssystems bereitgestellt. Das Verfahren umfasst Folgendes: Aufnehmen von Leistung bei einem Wechselrichter von einer Stromquelle mittels eines Busses, wobei der Wechselrichter mit einem Motor eines Fahrzeugs verbunden ist; Ansteuern des Wechselrichters mittels eines Treibers; Filtern eines Stromsignals, das vom Bus aufgenommen wurde, um ein gefiltertes Signal zu erzeugen; und Betreiben in einem Impedanzbestimmungsmodus. Der Impedanzbestimmungsmodus enthält Folgendes: Steuern des Treibers und des Wechselrichters auf der Grundlage des gefilterten Signals, um ein gepulstes Signal zu erzeugen, das an die Stromquelle angelegt wird; Bestimmen eines Strompegels und einer Spannung der Stromquelle aufgrund des Erzeugen des gepulsten Signals und Bestimmen einer Impedanz auf der Grundlage des Strompegels und der Spannung. Das Verfahren umfasst ferner Folgendes: Bestimmen eines Charakterisierungsparameters der Stromquelle auf der Grundlage der Impedanz und Durchführen einer Steuerungsoperation oder einer Gegenmaßnahme auf der Grundlage des Charakterisierungsparameters.
  • Gemäß weiteren Merkmalen umfasst das Verfahren ferner, während es im Impedanzbestimmungsmodus ist, ein Erzeugen des gepulsten Signals derart, dass es (i) einen Motormagnetisierungsflussstrom und (ii) einen drehmomenterzeugenden Strom, der geringer als ein vorgegebener Schwellenwert ist, enthält.
  • Gemäß weiteren Merkmalen umfasst das Verfahren ferner, während es im Impedanzbestimmungsmodus ist, ein Erzeugen des gepulsten Signals derart, dass es (i) einen Motormagnetisierungsflussstrom und (ii) null drehmomenterzeugenden Strom enthält.
  • Gemäß weiteren Merkmalen umfasst das Verfahren ferner Folgendes: Bestimmen, ob das Fahrzeug gestoppt ist und/oder eine elektromagnetische Gegenkraft des Motors kleiner als ein erster vorgegebener Schwellenwert ist und/oder ein Rotor des Motors sich nicht dreht und/oder ein Ausgangsdrehmoment des Motors kleiner als ein zweiter vorgegebener Schwellenwert ist; und Steuern des Treibers, das gepulste Signal, das durch die Stromquelle erfahren wird, zu erzeugen, wenn das Fahrzeugs gestoppt ist und/oder die elektromagnetische Gegenkraft des Motors kleiner als der erste vorgegebene Schwellenwert ist und/oder der Rotor des Motor sich nicht dreht und/oder das Ausgangsdrehmoment des Motors kleiner als der zweite vorgegebene Schwellenwert ist.
  • Gemäß weiteren Merkmalen umfasst das Verfahren ferner Folgendes: Erzeugen des gepulsten Signals derart, dass es einen Frequenzbereich durchläuft; Bestimmen einer Impedanzantwort über dem Frequenzbereich und Bestimmen des Charakterisierungsparameters auf der Grundlage der Impedanzantwort über dem Frequenzbereich.
  • Gemäß weiteren Merkmalen umfasst das Verfahren ferner, während es im Impedanzbestimmungsmodus ist, ein Einstellen von Phasenmagnituden von Phasen des Motors, um die Wärmeenergie der Phasen des Motors auszugleichen.
  • Gemäß weiteren Merkmalen umfasst das Verfahren ferner Folgendes: Bestimmen auf der Grundlage der Impedanz eines Ladezustands der Stromquelle und/oder eines Gesundheitszustands der Stromquelle und Durchführen der Gegenmaßnahme auf der Grundlage des Ladezustands der Stromquelle und/oder des Gesundheitszustands der Stromquelle.
  • Gemäß weiteren Merkmalen umfasst das Verfahren ferner ein Betreiben im Impedanzbestimmungsmodus, während die Stromquelle nicht geladen wird.
  • Weitere Anwendungsbereiche der vorliegenden Offenbarung werden aus der ausführlichen Beschreibung, den Ansprüchen und den Zeichnungen offensichtlich. Die ausführliche Beschreibung und die spezifischen Beispiele dienen nur der Veranschaulichung und sind nicht dazu bestimmt, den Umfang der Offenbarung zu beschränken.
  • Figurenliste
  • Die vorliegende Offenbarung wird aus der ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen vollständiger verstanden; es zeigen:
    • 1 ein Funktionsblockdiagramm eines Beispiels eines Antriebssystems, das ein Antriebssteuerungsmodul mit einem Busstromsteuerungsmodul gemäß der vorliegenden Offenbarung enthält;
    • 2 ein Funktionsblockdiagramm eines Beispiels einer Motorwechselrichterschaltung, die durch das Busstromsteuerungsmodul gesteuert wird, das einen Entladestrom gemäß der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht;
    • 3 ein Funktionsblockdiagramm eines Beispiels einer Motoransteuerungsschaltung, die eine Busstromsteuerungsschleife gemäß der vorliegenden Offenbarung enthält;
    • 4A eine graphische Beispieldarstellung eines ungefilterten oszillierenden Busstroms, der für Impedanzantwortberechnungen zugeführt wird, vor dem Filtern gemäß der vorliegenden Offenbarung;
    • 4B eine graphische Beispieldarstellung eines gefilterten oszillierenden Busstroms, der für Impedanzantwortberechnungen gemäß der vorliegenden Offenbarung eingebracht wird;
    • 5 eine graphische Beispieldarstellung oszillierender Strompegel von zwei Phasen eines Motors, die für Impedanzantwortberechnungen gemäß der vorliegenden Offenbarung zugeführt werden;
    • 6 ein Funktionsblockdiagramm einer Beispielbatteriebaugruppe gemäß der vorliegenden Offenbarung;
    • 7 ein schematisches Diagramm, das eine Beispielimplementierung der Batteriebaugruppe von 6 enthält;
    • 8 ein Funktionsblockdiagramm eines weiteren Beispiels eines Fahrzeugsteuerungssystems, das ein Fahrzeugsteuerungsmodul mit einem aktiven Sicherheitsmanagementmodul (ASM-Modul) gemäß der vorliegenden Offenbarung enthält;
    • 9 ein Funktionsblockdiagramm eines Beispiel-Stromquellenkühlungssystems gemäß der vorliegenden Offenbarung;
    • 10A-10B ein impedanzbasiertes Beispielverfahren, das gemäß der vorliegenden Offenbarung implementiert ist; und
    • 11 eine graphische Beispieldarstellung eines Id-Stromprofils gemäß der vorliegenden Offenbarung.
  • In den Zeichnungen können Bezugszeichen mehrfach verwendet werden, um ähnliche und/oder identische Elemente zu identifizieren.
  • GENAUE BESCHREIBUNG
  • In einem Laborumfeld kann elektrochemische Spektroskopie (EIS) verwendet werden, um eine Batteriezellenleistungsfähigkeit zu kennzeichnen. EIS erfordert typischerweise ein spezialisiertes und teures Gerät.
  • Die hier dargelegten Beispiele enthalten eine Einbeziehung einer Busstromsteuerungsschleife, um gepulste Signale in eine Stromquelle in einem Fahrzeug für Impedanzantwortberechnungen in einem Fahrzeug einzubringen. Impedanzen der Stromquelle werden auf der Grundlage von detektierten Strom- und Spannungspegeln der Stromquelle als Ergebnis des Erzeugens der gepulsten Signale berechnet. Die gepulsten Signale werden unter bestimmten Bedingungen und mittels eines Wechselrichters einer Motorwechselrichterschaltung eingebracht. Die Motorwechselrichterschaltung enthält einen Motor (z. B. einen Motor, der für Antriebszwecke verwendet wird) und einen Wechselrichter, der einen Betrieb des Motors steuert. Der Wechselrichter kann gesteuert werden, Pulse in vorausgewählten und/oder variierenden Frequenzen für Impedanzantwortberechnungen zu erzeugen.
  • Die offenbarten Beispiele enthalten eine Charakterisierungsanalyse von Stromquellen, die ein Bestimmen von verschiedenen Stromquellencharakterisierungsparametern wie z. B. Ladezustand (SOC), Gesundheitszustand (SOH), Temperatur usw. enthält. Die Charakterisierungsparameter werden auf der Grundlage von Impedanzantworten bestimmt. SOC bezieht sich auf einen Pegel einer Ladung einer Stromquelle in Bezug auf eine Kapazität der Stromquelle. SOH bezieht sich auf ein Verhältnis einer aktuellen Maximalladung einer Stromquellenladung in Bezug auf eine Nennkapazität der Stromquelle. SOH bezieht sich auf ein Altern der Stromquelle. Die Charakterisierungsparameter können zur Stromquellenzuweisung und -steuerung und für Wärmeminderungszwecke verwendet werden, wie unten weiter beschrieben ist. Die Charakterisierungsanalyse kann in einen Stromquellenladeprozess und/oder -dienst eingebettet sein, um die Charakterisierungsparameter für Steuerungs-, Diagnose- und Prognosezwecke zu überwachen. Die Diagnose- und Prognoseoperationen können vorausschauend sein.
  • Der Begriff „Stromquelle“, wie er hier verwendet wird, kann sich auf eine Batteriebaugruppe, ein Batteriemodul einer Batteriebaugruppe und/oder eine Zelle eines Moduls einer Batteriebaugruppe beziehen. Eine Batteriebaugruppe kann mehrere Batteriemodule enthalten, die wiederum jeweils hunderte von Zellen enthalten kann. Somit kann eine Stromquelle mehrere Stromquellen enthalten. Eine Stromquelle kann ferner einen Kühlkreis, Sensoren, Schalter, Anschlüsse, ein Steuerungsmodul usw. enthalten,
  • 1 zeigt ein Antriebssystem 100 eines Fahrzeugs 102, das eine Stromquelle 103 enthält, die Batteriebaugruppen 105 enthält. Die Batteriebaugruppen 105 können eine beliebige Anzahl von Batteriebaugruppen enthalten. Jede Batteriebaugruppe kann eine beliebige Anzahl von Batteriemodulen enthalten und jedes Batteriemodul kann eine beliebige Anzahl Zellen enthalten. Beispiele von Stromquellen sind in 2-3 und 6-10 gezeigt.
  • Die Stromquelle 103 kann eine Leistung zu einem Wechselrichter 106 liefern, der wiederum einen Motor 108 (z. B. einen Motor mit innenliegendem Permanentmagneten (IPM-Motor)) antreibt. Obwohl der Motor 108 als ein IPM-Motor gezeigt ist, kann der Motor 108 ein Oberflächenpermanentmagnetmotor oder ein weiterer Typ eines Elektromotors sein. Obwohl hier verschiedene Beispiele in Bezug auf einen Motor offenbart sind, sind die Beispiele auf weitere elektrische Maschinen anwendbar. Die Stromquelle 103 kann mehrere Zellen, Batteriemodule und/oder Batteriebaugruppen enthalten, die in Reihe und/oder parallelgeschaltet sind, um vorgegebene Spannungsausgaben bereitzustellen.
  • Das Antriebssystem 100 wird verwendet, um das Fahrzeug 102 zu bewegen und enthält ferner eine Welle 110, eine Achse 112, die ein Differenzial 114 enthält, und Räder 116. Der Wechselrichter 106 setzt eine Gleichspannung in einen Dreiphasenwechselstrom (AC) um, um den Motor 108 mit Energie zu versorgen. Der Motor 108 dreht die Welle 110, die wiederum die Achse 112 mittels des Differenzials 114 dreht.
  • Das Antriebssystem 100 enthält ferner ein Fahrzeugsteuerungsmodul 120, ein Antriebssteuerungsmodul 122 und einen Treiber 124. Das Fahrzeugsteuerungsmodul 120 kann ein Drehmomentanforderungssignal erzeugen. Das Drehmomentanforderungssignal kann erzeugt werden, auf der Grundlage eines Drehmoments, das z. B. durch ein Fahrpedal 126 angewiesen wird, wenn es enthalten ist. Das Antriebssteuerungsmodul 122 kann den Treiber 124 auf der Grundlage des Drehmomentanforderungssignals steuern. Der Treiber 124 kann z. B. Pulsbreitenmodulationssignale (PWM-Signale) erzeugen, um Zustände von Transistoren des Wechselrichters 106 auf der Grundlage der Ausgabe des Antriebssteuerungsmoduls 122 zu steuern.
  • Das Antriebssteuerungsmodul 122 kann ein Busstromsteuerungsmodul 123 enthalten, das einen Algorithmus implementieren kann, um Frequenzentladungsstrompulse für eine oder mehrere Stromquellen (z. B. Zellen, und/oder Module der Batteriebaugruppen 105) zu erzeugen. Das Busstromsteuerungsmodul 123 erzeugt Frequenzentladungsstrompulse mittels des Wechselrichters 106, die durch die einen oder die mehreren Stromquellen erfahren werden. Das Batteriemanagementmodul 140 detektiert Strom- und Spannungspegel der einen oder der mehreren Stromquellen, um Impedanzantworten der einen oder der mehreren Stromquellen zu bestimmen. Ein Signal verschiedener Frequenz (oder ein gepulstes Signal) kann durch verschiedene Zellen, Batteriemodule und/oder Batteriebaugruppen auf der Grundlage von selektivem Koppeln der Zellen, Batteriemodule und/oder Batteriebaugruppen an den Wechselrichter erfahren werden. Als Beispiel kann jedes Batteriemodul einen jeweiligen chemischen Aufbau, eine jeweilige Größe, eine jeweilige Form usw. aufweisen und ihm somit ein jeweiliger Satz eines oder mehrerer Frequenzsignale zugewiesen werden. Jedes Frequenzsignal kann ein jeweiliges Arbeitszyklusprofil, Amplitudenprofil und Frequenzprofil aufweisen. In einer Ausführungsform wird derselbe Satz von Frequenzsignalen erzeugt und durch zwei oder mehr Stromquellen erfahren. Ein Anlegen der Frequenzsignale und ein Überwachen von Impedanzantworten der Stromquellen ermöglicht eine fahrzeuginterne Charakterisierungsanalyse der Stromquellen. Impedanzen 141 können berechnet und im Speicher 143 gespeichert werden. Das Batteriemanagementmodul 140 kann die Impedanzantworten und/oder Impedanzwerte im Speicher 143 speichern. Die Impedanzantwortbestimmung ist ferner unten in Bezug auf 2-11 beschrieben.
  • Das Antriebssteuerungsmodul 122 steuert den Treiber 124 auf der Grundlage von Ausgaben von Sensoren. Die Sensoren können Stromsensoren (z. B. Hall-Effekt-Sensoren 130), einen Drehgeber 132, einen Temperatursensor 134 und/oder weitere Sensoren 136 (z. B. einen Beschleunigungsaufnehmer) enthalten. Die Stromsensoren können Sensoren außer Hall-Effekt-Sensoren enthalten.
  • Das Antriebssteuerungsmodul 122 führt eine Transformation von Stromphasensignalen la, Ib und Ic für die drei Phasen des Motors zu Stromvektorsignalen Id und Iq durch. Das Antriebssteuerungsmodul 122 bestimmt, wie viel Strom fließt und wie viel Strom benötigt (oder angefordert) wird und modifiziert Eingangsstrompegel des Motors 108 durch Einstellen von Ausgangsspannungsvektorsignalen, die zum Treiber 124 zugeführt werden. Dies verwendet als Grundlage (i) die Stromvektorsignale Id, Iq, (ii) das Stellungssignal vom Drehgeber 132 und (iv) das Drehmomentanforderungssignal vom Fahrzeugsteuerungsmodul 120.
  • Ein Antriebssystem 100 kann einen oder mehrere Elektromotoren enthalten. Jeder Elektromotor kann verwendet werden, um eine oder mehrere Achsen und/oder ein oder mehrere Räder des Fahrzeugs 102 anzutreiben. Als Beispiel kann ein Elektromotor verwendet werden, um eine Achse des Fahrzeugs 102 mittels eines Differenzials anzutreiben. Das Fahrzeugsteuerungsmodul 120 kann auf der Grundlage einer Drehmomentanforderung dem Elektromotor signalisieren, ein Eingangszahnrad des Differenzials und als Ergebnis die Räder, die an der Achse angebracht sind, zu drehen. Das Fahrzeugsteuerungsmodul 120 kann Strom-, Spannungs- und/oder Leistungspegel des Elektromotors einstellen, um die Beschleunigung, die Verzögerung und/oder die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 102 zu steuern.
  • Das Antriebssystem 100 enthält ferner ein Telematikmodul 138, ein Batteriemanagementmodul 140 und Stromquellensensoren und/oder Statusüberwachungsvorrichtungen (die als Stromquellensensoren 142 bezeichnet werden). Wie unten weiter beschrieben ist, kann das Batteriemanagementmodul 140 die Stromquelle 103 auf der Grundlage einer Ausgabe der oben angegebenen Sensoren, Geschwindigkeitsanforderungen, der aktuellen Bewegungsgeschwindigkeit, Drehmomentanforderungen, Ladungszuständen von Batteriebaugruppen der Stromquelle 103 usw. konfigurieren. Die Stromquellensensoren 142 können Spannungssensoren, Stromsensoren und/oder weitere Schaltungselemente enthalten, die verwendet werden, um Leerlaufspannungen (VOCs), SOCs und/oder Kapazitäten der Batteriebaugruppen 105 und/oder Zellen und/oder Module der Batteriebaugruppen 105 zu überwachen. Die Stromquellensensoren 142 können von den Batteriebaugruppen 105 getrennt oder in den Batteriebaugruppen 105 enthalten sein und Spannungen, Strompegel, SOCs, VOCs, Kapazitäten usw. von Zellen und/oder Modulen der Batteriebaugruppen und/oder jede der Batteriebaugruppen 105 als eine gesamte Einheit überwachen. Das Batteriemanagementmodul 140 kann eine oder mehrere Zellen und/oder Batteriebaugruppen 105 isolieren, wenn sie: ungeeignet Arbeiten; nicht zu einem vorgegebenen Spannungspegel laden; eine Spannung und/oder eine Strommenge bei einem oder mehreren Pegeln unter einem oder mehreren vorgegebenen Mindestpegeln ausgeben und/oder eine weitere Anomalie aufweisen. Die Module 120, 138, 140 und Sensoren 136 können miteinander mittels eines Netzes 160 oder einer weiteren Kommunikationsform verbunden sein und/oder kommunizieren.
  • 2 zeigt eine Motorwechselrichterschaltung 200, die durch das Busstromsteuerungsmodul 123 gesteuert wird. Die Motorwechselrichterschaltung 200 enthält eine Stromquelle 202, einen Wechselrichter 204, einen Motor 206 und das Antriebssteuerungsmodul 122. Die Stromquelle 202 kann beliebige der Stromquellen enthalten, die hier offenbart sind und die mit dem Wechselrichter 204 wahlweise verbunden werden können. 6-7 und 9 stellen Beispielschaltungen für selektive Verbindung von Zellen zu einem Wechselrichter bereit, wobei eine oder mehrere der gezeigten Lasten eine Motorwechselrichterschaltung sind.
  • Das Busstromsteuerungsmodul 123 kann in einem Spektrummodus (oder einem Impedanzbestimmungsmodus) arbeiten, um Lade-/Entladestrompulse zu erzeugen. Das Busstromsteuerungsmodul 123 steuert den Betrieb des Wechselrichters 106, der Zustände der Transistoren T1-T6 enthält, mittels Steuersignalen X1-X6, um z. B. ein Entladestromprofil für Stromquellenimpedanzberechnungen zu erzeugen. Die Steuerung von Zuständen von Wechselrichtertransistoren ist unten weiter beschrieben. Gestrichelte Linien 212 sind gezeigt, um einen Entladestrom zu repräsentieren, der durch die Transistor/Dioden-Paare des Wechselrichters 106, die Induktivitäten L1-L3 des Motors 206 und die Stromquelle 202 fließt.
  • In einer Ausführungsform werden die Strompulse erzeugt, wenn das entsprechende Fahrzeug gestoppt ist (d. h. sich nicht bewegt) und der Motor 206 (i) weniger als ein vorgegebener Pegel eines Drehmoments (z. B. weniger als 2,5 Newton-Meter (Nm)) oder (ii) null Ausgangsdrehmoment erzeugt. Die Strompulse werden in einem Bus 207 zwischen der Stromquelle 202 und dem Wechselrichter 204 erfahren. In einer Ausführungsform bewegt sich der Rotor des Motors 206 während des Betriebs im Impedanzbestimmungsmodus nicht. Das Fahrzeug kann geparkt oder in einem Ruhemodus sein. Während dieses Zeitraums kann die elektromagnetische Gegenkraft (BEMF) des Motors 206 unter einem ersten vorgegebenen Schwellenwert (z. B. kleiner als 1 Volt) oder null sein. Während des Betriebs im Impedanzbestimmungsmodus ist der Hauptstrom oder einzige Strom, der zum Motor 206 zugeführt wird, ein Id-Strom (der als der Motormagnetisierungsflussstrom bezeichnet wird). Der Iq-Strom (der als der drehmomenterzeugende Strom bezeichnet wird) ist unter einem kalibrierten Wert, bei dem das Maschinendrehmoment unter einem zweiten vorgegebenen Schwellenwert (z. B. 5 Nm) oder null ist. Der zweite vorgegebene Schwellenwert kann sich auf einen Schwellenwert beziehen, bei dem der Motor 206 einen Rotor des Motors 206 drehen und/oder das entsprechende Fahrzeug bewegen würde. Unter dem zweiten vorgegebenen Schwellenwert dreht der Rotor des Motors nicht und/oder bewegt sich das Fahrzeug nicht. Wenn der Rotor sich drehen würde, wäre es schwierig, zwischen einem erzeugten Signalstrom, der an eine Stromquelle angelegt wird, und einem Rückstrom, der aufgrund einer Drehung des Rotors des Motors 206 erzeugt wird, zu unterscheiden. Eine profilierte Busstromsteuerungsschleife wird verwendet, um den Id-Strom zu erzeugen, wie unten in Bezug auf 3-4 und 10A-10B weiter beschrieben ist. Für einfache Steuerungsanwendungen können ein kalibrierter Leerlauf-Id-Strom und null Iq-Strom erzeugt werden.
  • Das Antriebssteuerungsmodul 122 und/oder das Batteriemanagementmodul 140 von 1 können Spannungen V1-VN von Zellen und/oder Batteriemodulen der Stromquelle 202 detektieren. Diese Spannungen und der Strom können durch die Stromquelle verwendet werden, um Impedanzen der Zellen und/oder der Batteriemodule zu bestimmen, wie hier beschrieben ist.
  • 3 zeigt ein Beispiel eines Motoransteuerungssystems (oder einer Motoransteuerungsschaltung) 300, das ein Antriebssteuerungsmodul 302, einen Treiber 304, einen Wechselrichter 306, eine Stromquelle 308, einen Motor 310 und eine Busstromsteuerungsschleife 311 enthält. Die Busstromsteuerungsschleife 311 enthält ein Tiefpassfilter 312, ein Busstromsteuerungsmodul 314 und/oder das Antriebssteuerungsmodul 302. Das Busstromsteuerungsmodul 314 kann vom Antriebssteuerungsmodul 302 getrennt sein und mit ihm kommunizieren, wie gezeigt ist, oder kann Teil des Antriebssteuerungsmoduls 302 sein. Die Module 302, 314 können ähnlich als weitere Antriebs- und Busstromsteuerungsmodule, die hier offenbart sind, implementiert werden.
  • Der Treiber kann Summierer 320, 322, Proportional-Integral-Steuerungsmodule (Pl-Steuerungsmodule) 324, 326, ein Begrenzungsmodul 328, einen ersten Umrichter 330, ein Pulsbreitenmodulationsmodul (PWM-Modul) 332 und einen zweiten Umrichter 334 enthalten. Der erste Summierer 320 empfängt ein I*q-Signal vom Antriebssteuerungsmodul 302, das eine Anforderung von null Iq-Strom angibt. Der zweite Summierer 322 empfängt ein I*d-Signal vom Busstromsteuerungsmodul 314, das einen Betrag eines zu erzeugenden Id-Stroms angibt. Ein Id-Stromprofil, das erzeugt werden soll, wird durch das Busstromsteuerungsmodul 314 bereitgestellt.
  • Eine Differenz zwischen I*q und Iq vom zweiten Umrichter 334 wird als ein erstes Fehlersignal zum ersten PI-Steuerungsmodul 324 bereitgestellt. Eine Differenz zwischen I*d und Id vom zweiten Umrichter 334 wird als ein zweites Fehlersignal zum zweiten PI-Steuerungsmodul 326 bereitgestellt. Spannungsausgaben der PI-Steuerungsmodule 324, 326 sind dq, dd. Die Spannungen dq, dd werden am Begrenzungsmodul 328 bereitgestellt, was die Ausgaben des Begrenzungsmoduls derart begrenzt, dass sie in vorgegebenen Spannungsbereichen liegen. Der erste Umrichter 330 setzt die Spannungen dq, dd zu Spannungen dα, dβ zum Steuern einer Erzeugung von PWM-Signalen aus dem PWM-Modul 332 um. Die Spannungen dα, dβ werden, auf der Grundlage eines Stellungsanpassungssignals θ oder eines Summationssignals θs erzeugt. Das Stellungssignal θ wird durch das Busstromsteuerungsmodul 314 erzeugt. Das Stellungssummationssignal θs wird unten beschrieben. Das PWM-Modul 332 erzeugt sechs PWM-Signale, um Zustände der Transistoren des Wechselrichters 306 zu steuern.
  • Der zweite Umrichter 334 stellt eine Rückkopplungsschleife 335 bereit und detektiert Ströme von zwei Phasen des Motors 310 und setzt den Strom Ia und Ib mit ortsfestem Rahmen in Iq- und Id-Stromsignale mit drehendem Rahmen, die die Iq- und Id-Strompegel angeben, um. Diese Umsetzung verwendet als Grundlage das Stellungsanpassungssignal θ. Das Stellungsanpassungssignal θ wird mit einem Stellungssignal θr summiert, das eine Stellung eines Rotors des Motors 310 angibt. Das Stellungssignal θr kann durch einen Sensor 340 erzeugt werden. Insbesondere verwendet die Umsetzung, die durch den zweiten Umrichter 334 vorgenommen wird, eine Summe des Stellungsanpassungssignals θ und des Stellungssignals θr, die als das Summationssignal θs repräsentiert ist, als Grundlage. Das Stellungssignal θr steht direkt in Beziehung mit einem Drehwinkel ωr des Rotors.
  • Das Tiefpassfilter 312 nimmt eine Tiefpassfilterung des Busstroms des Busses 342, der von der Stromquelle 308 zum Wechselrichter 306 zugeführt wird, vor. Der gefilterte Busstrom wird als Ibusfil bezeichnet. Der gefilterte Busstrom Ibusfil wird dem Busstromsteuerungsmodul 314 bereitgestellt. Das Busstromsteuerungsmodul 314 erzeugt das I*d-Stromsignal und das Stellungsanpassungssignal auf der Grundlage des gefilterten Busstroms.
  • Das Busstromsteuerungsmodul 314 steuert eine Erzeugung des I*d-Stromsignal und des Stellungsanpassungssignals θ, um ein Ziel-Id-Stromprofil bereitzustellen, das durch die Stromquelle 308 erfahren wird. Das Busstromsteuerungsmodul 314 steuert den Busstrom (oder den Strom, der die Stromquelle 308 passiert) durch Steuern des Id-Stroms. Dies tritt auf, während der Iq-Strom null ist oder unter einem vorgegebenen Schwellenwert ist. Als Beispiel kann der angewiesene Busstrom (oder der Strom Id) zwischen null und 5 Ampere (A)(oder 0-200 A für den Id-Strom) variieren, wie in 4A und 4B gezeigt ist. In einer Ausführungsform wird der Busstrom zwischen 1-3 A variiert. Das Busstromsteuerungsmodul 314 kann den Strom Id steuern, wenn der angewiesene Strom Id größer als null ist. Wenn der angewiesene Busstrom Id null ist, dann kann das Busstromsteuerungsmodul 314 umgangen werden und wird der angewiesene Busstrom Id bei einem konstanten Wert gehalten.
  • Ein Beispiel des Ziel-Id-Stromprofils ist in 11 gezeigt. 11 zeigt eine graphische Darstellung eines Id-Stromprofils und wird als 1100 bezeichnet. Das Id-Stromprofil enthält Pulse, die bei zwei verschiedenen Frequenzen bereitgestellt werden. Eine beliebige Anzahl von Pulsen kann bei einer beliebigen Anzahl von Frequenzen erzeugt werden. In einer Ausführungsform durchläuft das Busstromsteuerungsmodul 314 einen Frequenzbereich, wobei die Frequenzen eines erzeugten gepulsten Signals über dem Frequenzbereich variieren. Spannungs- und Stromantworten der Stromquelle 308 werden gemessen und Impedanzen werden über dem Frequenzbereich berechnet, um ein Impedanzprofil für den Frequenzbereich bereitzustellen. Als Beispiel können die Frequenzen im Bereich von 0 Hertz (Hz) bis 10000 Hz variieren. Als ein weiteres Beispiel können die Frequenzen im Bereich von 0-1000 Hz variieren. In einer weiteren Ausführungsform werden eine oder mehrere Unterfrequenzbereiche im Bereich von 0-10000 Hz gewählt.
  • 4A zeigt eine graphische Darstellung 400 eines ungefilterten oszillierenden Busstroms, der für Impedanzantwortberechnungen vor dem Filtern zugeführt wird. 4A enthält eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts der graphischen Darstellung 400. Die vergrößerte Ansicht enthält eine graphische Darstellung 402 einer Magnitude von Strom, der als einer der Pulse der graphischen Darstellung 400 zugeführt wird. Wie im Bereich 403 ersichtlich ist, enthält der Busstrom eine Hochfrequenzschwingung aufgrund des Schaltens in einem Wechselrichter. Die Schwingung kann herausgefiltert werden, wie durch 4B gezeigt ist.
  • 4B zeigt eine graphische Darstellung 404 eines gefilterten oszillierenden Busstroms, der für Impedanzantwortberechnungen eingebracht wird. 4B enthält eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts der graphischen Darstellung 404. Die vergrößerte Ansicht enthält eine graphische Darstellung 406 einer Magnitude von Strom, der als einer der Pulse der graphischen Darstellung 404 zugeführt wird.
  • Da ein profilierter Busstrom klein ist, ist die ungefilterte Stromwelligkeit (oder die Hochfrequenzschwingung) aufgrund des Schaltens hoch genug, um eine Störung für eine Proportionalintegralableitungssteuerung (PID-Steuerung) zu verursachen. Das Busstromsteuerungsmodul 314 von 3 kann als eine PID-Steuereinheit implementiert sein und kann dann, wenn das I*d-Stromsignal und das Stellungsanpassungssignal θ erzeugt werden, eine PID-Steuerung durchführen. Die PID-Steuerung kann implementiert sein, um Stromübergänge zu verringern. Aus diesem Grund wird der detektierte Busstrom durch das Tiefpassfilter 312 gefiltert. Der Strom und die Spannung der Stromquelle 308 können für Impedanzberechnungen und eine entsprechende Analyse gefiltert werden. Die Strom- und Spannungspegel können mittels Sensoren detektiert werden, wofür Beispiele in 1 und 8 gezeigt sind. Das Filtern der Strom- und/oder Spannungssignale ändert nicht die zeitliche Ausrichtung des Stromsignals in Bezug auf das Spannungssignal, wenn z. B. der gleiche oder ein ähnlicher Typ eines Filters verwendet wird. Die Impedanz Z(ω) kann durch Gleichung (1) repräsentiert werden, wobei V(ω) die Spannung ist, I(ω) der Strom ist und F(ω) die Tiefpassfilterfunktion repräsentiert. Z ( ω ) = V ( ω ) ∗ F ( ω ) I ( ω ) ∗ F ( ω ) = V ( ω ) I ( ω )
    Figure DE102022126458A1_0001
  • 5 zeigt eine graphische Darstellung von Dreiphasenströmen eines Motors, die für Impedanzantwortberechnungen zugeführt werden. Zwei Phasenströme mit negativen Werten (502), z. B. Ib und Ic, sind gleich und können in den graphischen Darstellungen nicht getrennt identifiziert werden. In einer Ausführungsform kann das Busstromsteuerungsmodul 314 von 3 die Magnituden der Strompulse, die in den drei Phasen des Motors 310 erzeugt werden, einstellen. Dies wird vorgenommen, um eine thermische Belastung der Spulen des Motors 310 auszugleichen. Zum Beispiel können Magnituden von Strom, der an die Phasen des Motors 310 angelegt wird, eingestellt werden, um die thermische Belastung der Phasen des Motors 310 auszugleichen. Für eine erste vorgegebene Anzahl von Zyklen kann die Phase A höhere Strommagnitudenpulse aufweisen als die Phasen B und C. Für eine zweite vorgegebene Anzahl von Zyklen kann die Phase B höhere Strommagnitudenpulse aufweisen als die Phasen A und C. Die Phase C kann höhere Strommagnitudenpulse aufweisen als die Phasen B und C. Jeder „Zyklus“ in diesem Fall kann sich auf Zyklen der gepulsten Stromsignale beziehen, die an die Phasen A-C angelegt werden.
  • Die Phasenpulssignale weisen einen verschiedenen RMS-Strom auf, da der Rotor des Motors 310 nicht gedreht wird (was als in einem „Stillstand“ befindlich oder in einer festen Stellung befindlich bezeichnet wird). Der verschiede RMS-Strom kann dazu führen, dass eine der Phasen überhitzt wird, wenn dies nicht durch Ausgleichen der thermische Belastung ausgeglichen wird, wie hier offenbart ist. Das Busstromsteuerungsmodul 314 implementiert einen Wechselphasenstromerzeugungsalgorithmus, um die Magnituden der gepulsten Phasensignale und den Zeitablauf der gepulsten Phasensignale einzustellen.
  • 5 zeigt Strommagnitudenpulse für eine erste Phase und eine zweite Phase. Das erste Phasenpulssignal wird als 500 bezeichnet und das zweite Phasenpulssignal wird als 502 bezeichnet. Das zweite Phasenpulssignal ist als negative Werten aufweisend gezeigt und weist geringere Magnitudenpulse auf als das erste Phasenpulssignal. Obwohl es in 5 nicht gezeigt ist, ist eine dritte Phase vorhanden, die in der Magnitude gleich der zweiten Phase ist. Da angenommen wird, dass die Maschine in einer Sternverbindungsanordnung verbunden ist, ist die Summe von drei Phasen zu jedem Zeitpunkt null. Die Begriffe „erste“, „zweite“ und „dritte“ werden willkürlich verwendet und können sich abhängig von einem Zyklus (oder einem Zeitraum) des Wärmeausgleichsvorgangs, der durchgeführt wird, auf beliebige der Phasen A, B, C des Motors 310 beziehen. In diesem Fall kann sich ein „Zyklus“ auf einen vorgegebenen Zeitraum des Wärmeausgleichsvorgangs beziehen.
  • Zum Beispiel kann ein Wärmeausgleichsvorgang drei verschiedene Zyklen enthalten, die wiederholt werden können. Der erste Zyklus kann eine Phase A enthalten, die Strompulse höherer Magnitude aufnimmt als die Phasen B und C. Ein zweiter Zyklus kann eine Phase B enthalten, die Strompulse höherer Magnitude aufnimmt als die Phasen A und C. Ein dritter Zyklus kann eine Phase C enthalten, die Strompulse höherer Magnitude aufnimmt als die Phasen A und B. Dies kann durch Erzeugen des Stellungsanpassungssignals θ erreicht werden, um das Rotorstellungssignal θr einzustellen. Im ersten Zyklus kann θ gleich 0 sein. Im zweiten Zyklus kann θ gleich 2 π 3
    Figure DE102022126458A1_0002
    sein. Im dritten Zyklus kann θ gleich 4 π 3
    Figure DE102022126458A1_0003
    sein. Als Ergebnis ist der durchschnittliche RMS-Strom über drei Zyklen gleich. Dies verhindert ein Überhitzen einer Phase des Motors 310. Für jeden der drei Zyklen weist eine der Phasen hohe Strompulsmagnituden auf, wie entsprechend durch das Signal 500 von 5 gezeigt ist. Die weiteren zwei Phasen weisen kleine Strompulsmagnituden auf, wie durch das Signal 502 von 5 entsprechend gezeigt ist.
  • 6 zeigt eine Batteriebaugruppe 608, die mehrere Quellenanschlüsse enthalten kann. Die Batteriebaugruppe 608 ist eine Beispielstromquelle, die als eine der Stromquellen von 1-3 implementiert sein kann. Drei Beispiel-Quellenanschlüsse 610, 614, 616 sind gezeigt, obwohl eine beliebige Anzahl von Quellenanschlüssen enthalten sein kann. Die Quellenanschlüsse, die als positive Ausgangsanschlüsse bezeichnet werden können, liefern jeweilige Gleichstrombetriebsspannungen (DC-Betriebsspannungen). Die Batteriebaugruppe 608 kann lediglich einen negativen Anschluss enthalten oder kann einen negativen Anschluss für jeden Quellenanschluss enthalten. Die Anschlüsse können Hochspannungsanschlüsse (z. B. 400 Volt (V)) oder weitere Anschlüsse bei weiteren Spannungspegeln sein. Die Batteriebaugruppe 608 kann einen ersten negativen Anschluss 612 und einen zweiten negativen Anschluss 620 aufweisen.
  • Die Batteriebaugruppe 608 enthält Zellen und/oder Blöcke von Zellen wie z. B. einen ersten Block (oder eine erste Kette) 624-1 bis zu einem N-ten Block (oder einer N-ten Kette) 624- N (die „Blöcke 624“), wobei N eine ganze Zahl größer oder gleich 2 ist. Jeder der Blöcke (oder jedes der Module) 624 kann eine oder mehrere Zellen enthalten. Die Blöcke 624 sind auch einzeln isolierbar, z. B. im Falle eines Fehlers in einem Block.
  • Jeder der Blöcke 624 weist seine eigene getrennte Kapazität (z. B. in Amperestunden, Ah) auf. Die Batteriebaugruppe 608 enthält Schalter wie z. B. erste Schalter im Bereich von 632-1 bis 632- N (die gemeinsam als die „Schalter 632“ bezeichnet werden). Die Schalter 632 ermöglichen, dass die Blöcke 624 in Reihe, parallel oder in einer Kombination von in Reihe und parallelgeschaltet sind, um gewünschte Ausgangsspannungen und Kapazitäten an den Ausgangsanschlüssen zu liefern. Obwohl Beispiele von einigen Schalter gezeigt sind, können weitere Schalter enthalten sein, um die verschiedenen Operationen durchzuführen, die hier offenbart sind.
  • Ein Batteriesteuerungsmodul 640 enthält ein aktives Sicherheitsmanagementmodul (ASM-Modul) 642 und kann die Schalter 632 steuern, gewünschte Ausgangsspannungen und Kapazitäten an den Quellenanschlüssen bereitzustellen. Das Batteriesteuerungsmodul 240 steuert die Schalter 632, um die Kapazität, die an den Quellenanschlüssen bereitgestellt wird, auf der Grundlage eines vorliegenden Betriebsmodus des Fahrzeugs zu variieren, wie unten weiter diskutiert wird. Das ASM-Modul 642 kann auch die angegebenen Schalter 632 steuern, um Blöcke von Zellen vom Hochspannungsnetz zu trennen, zu isolieren, zu prüfen und/oder wiederzuverbinden, was die weiteren Blöcke von Zellen, die Quellenanschlüsse, negative Anschlüsse usw. enthält. Operationen des ASM-Moduls 642 sind unten weiter beschrieben.
  • 7 zeigt ein elektrisches Fahrzeugsystem 700, das eine Beispielimplementierung der Batteriebaugruppe 608 enthält. Die Batteriebaugruppe 608 enthält den Quellenanschluss 614, jeweilige Stromschienen 701, 702, 703, das Batteriesteuerungsmodul 640 und eine Leistungssteuerungsschaltung 705, die mit dem Batteriesteuerungsmodul 640 und dem Fahrzeugsteuerungsmodul (VCM) und/oder dem Karosseriesteuerungsmodul (BCM) 706 verbunden sein kann. Das VCM und/oder das BCM 706 können ähnlich arbeiten wie ein Elektroniksteuerungsmodul (ECM), es enthalten und/oder als es implementiert sein. Die Stromschiene 703 kann eine redundante Stromschiene sein und/oder für verschiedene Lasten als die Stromschiene 702 verwendet werden. Das Batteriesteuerungsmodul 640, das das ASM-Modul 642 enthält, die Leistungssteuerungsschaltung 705, das VCM, und/oder das BCM 706 können mittels eines Steuereinheitsbereichsnetzes (CAN), ein lokales Verbindungsnetz (LIN), ein serielles Netz, ein drahtloses und/oder ein weiteres geeignetes Netz und/oder eine weitere geeignete Schnittstelle miteinander kommunizieren. Das Batteriesteuerungsmodul 640 kann mit dem VCM und/oder dem BCM 706 direkt oder indirekt mittels der Leistungssteuerungsschaltung 705 kommunizieren, wie gezeigt ist.
  • Im Beispiel von 7 sind Sätze von 4 der Blöcke 624 (z. B. 100 V-Blöcke) (mittels eines der Schalter 632) mit dem positiven Anschluss 614 und dem ersten negativen Anschluss 612 in Reihe schaltbar, um eine erste Ausgangsspannung (z. B. 400 V) bereitzustellen. Einzelne Blöcke 624 können (mittels eines der Schalter 632) mit einem weiteren positiven Anschluss und dem zweiten negativen Anschluss 620 verbunden werden, um eine zweite Ausgangsspannung bereitzustellen. Wie viele Blöcke 624 mit dem positiven Anschluss 614 und den weiteren positiven Anschlüssen verbunden sind, bestimmt die Abschnitte der Gesamtkapazität der Batteriebaugruppe 608, die jeweils an den positiven Anschlüssen verfügbar sind. Eine beliebige Anzahl von Blöcken kann in Reihe geschaltet sein und eine beliebige Anzahl von Reihensätzen kann parallelgeschaltet sein. Im Beispiel von 7 sind die Blöcke 624 mit Batteriesymbolen gezeigt. Jeder Block kann eine beliebige Anzahl Zellen enthalten. Der Anschluss 614 kann mit einer Motorwechselrichterschaltung 720 verbunden sein, die eine beliebige der Motorwechselrichterschaltungen, auf die hier Bezug genommen wird, sein kann.
  • 8 zeigt ein Beispiel-Batterieüberwachungssystemmodul (oder Beispiel-Batteriemanagementsystemmodul) (Beispiel-BMS-Modul) 800 für einen Block von Zellen 802, der eine beliebige Anzahl Zellen wie z. B. beliebig der Zellen und/oder Blöcke von 1-3 und 6-7 enthält. In einer Ausführungsform ist das Batterieüberwachungssystemmodul 800 für jeden Block von Zellen als Teil eines ASM-Systems bereitgestellt. Im gezeigten Beispiel überwacht das BMS-Modul 800 Spannungen, Temperaturen, Gaspegel, Leistungspegel und/oder Strompegel des entsprechenden Blocks von Zellen 802 und bestimmt bestimmte Parameter.
  • Die Parameter können momentane Leistungs- und Stromgrenzen für Laden und Entladen, kurzzeitige Leistungs- und Stromgrenzen für Laden und Entladen und kontinuierliche Leistungs- und Stromgrenzen für Laden und Entladen enthalten. Die Parameter können auch Mindest- und Höchstspannungen, Mindest- und Höchstbetriebstemperaturen und SOX-Grenzen und/oder -Werte enthalten. Die Abkürzung „SOX“ bezieht sich auf einen Ladezustand (SOC), einen Gesundheitszustand (SOH), einen Leistungszustand (SOP) und/oder einen Funktionszustand (SOF). Der SOC einer Zelle, einer Baugruppe und/oder einer Gruppe kann sich auf die Spannung den Strom und/oder den Betrag einer verfügbaren Leistung, die in der Zelle, der Baugruppe und/oder der Gruppe gespeichert sind, beziehen. Der SOH einer Zelle, einer Baugruppe und/oder einer Gruppe kann sich auf Folgendes beziehen: das Alter (oder die Betriebsstunden); ob ein Kurzschluss vorliegt; ob ein loser Draht oder eine schlechte Verbindung vorliegt; Temperaturen, Spannungen, Leistungspegel und/oder Strompegel, die zur Zelle, Baugruppe und/oder Gruppe während bestimmter Betriebsbedingungen zugeführt oder aus ihr bezogen werden; und/oder weitere Parameter, die die Gesundheit der Zelle, der Baugruppe und/oder der Gruppe beschreiben. Der SOF einer Zelle, einer Baugruppe und/oder einer Gruppe kann sich auf eine aktuelle Temperatur, eine aktuelle Spannung und/oder einen aktuellen Strompegel beziehen, die zu der Zelle, der Baugruppe und/oder der Gruppe zugeführt oder von ihr bezogen werden, und/oder weitere Parameter, die einen aktuellen Funktionszustand der Zelle, der Baugruppe und/oder der Gruppe beschreiben.
  • Die Parameter, die durch das BMS-Modul 800 ausgegeben werden, können auf der Grundlage der Spannungen, der Temperaturen und/oder der Strompegel, die überwacht werden, bestimmt werden. Die Lade- und Entladeleistung und die Stromfähigkeit eines Blocks oder einer Baugruppe werden durch die Mindest- und Höchstspannungen, die Mindest- und Höchstbetriebstemperaturen und SOX-Grenzen und/oder -Werte der entsprechenden Zellen beeinflusst. Das BMS-Modul 800 kann einzelne Zellenspannungen, Temperaturen, Gaspegel und Strompegel überwachen und auf der Grundlage dieser Informationen die angegebenen Parameter bestimmen. Die Parameter, die durch das BMS-Modul 800 ausgegeben werden, sind als Pfeil aus dem BMS-Modul 800 gezeigt. Die Parameter, die durch das BMS-Modul 800 empfangen werden, sind als Pfeil gezeigt, der auf das BMS-Modul 800 gerichtet ist. Das BMS-Modul 800 kann Sicherheitsfehlersignale erzeugen, wenn bestimmte Sicherheitsfehlerzustände z. B. die Sicherheitsfehlerzustände, die hier bezeichnet sind, detektiert werden wie.
  • Als Beispiel kann das BMS-Modul 800 Sensoren wie z. B. einen Stromsensor 804, die Gassensoren und einen Temperatursensor 806 enthalten und/oder mit ihnen verbunden sein, die verwendet werden können, um Strompegel durch den Block von Zellen 802 (oder die Baugruppe von Zellen), Gaspegel von Gasen in Zellen und Temperaturen des Blocks von Zellen 802 (oder der Baugruppe von Zellen) zu detektieren. Als Beispiel kann eine Spannung über den Block oder der Baugruppe detektiert werden, wie gezeigt ist. In einer Ausführungsform können ein oder mehrere Spannungssensoren enthalten sein, um Spannungen des Blocks von Zellen 802 zu detektieren. Der Stromsensor 804 kann z. B. zwischen dem Block von Zellen 802 und einem Quellenanschluss 808, der mit einer Last 810 verbunden sein kann, verbunden sein. Die Temperaturen, die Gaspegel, die Spannungen und der Strompegel werden zum BMS-Modul 800 und/oder dem ASM-Modul 242 (die in 6 und 7 gezeigt sind) als ein Teil der Parameter, die durch das BMS-Modul 800 empfangen werden, berichtet.
  • Während des Betriebs eines Elektrofahrzeugs können die Batteriezellen ein Erwärmen aufgrund des Ladens und Entladens erfahren. Die Batterielebensdauer kann durch einen Betrieb für ausgedehnte Zeiträume bei höheren Temperaturen negativ beeinflusst werden. Als Ergebnis können Batteriekühlungssysteme verwendet werden, um die Temperatur des Batteriesystems in einem vorgegebenen Temperaturumfang zu halten.
  • 9 zeigt ein Beispiel-Stromquellenkühlungssystem 900, das eine Stromquelle 902, ein Steuerungsmodul 904, eine Kühlmittelpumpe 910, Ventile 912, Kühlmittelkanäle 914, Batteriezellen 916 (oder Batteriemodule oder Batteriebaugruppen) und Sensoren 918 enthalten kann. Das Steuerungsmodul 904 kann ein Batteriemanagementmodul oder ein weiteres Steuerungsmodul, das hier offenbart ist, sein. Das Steuerungsmodul 904 kann Zustände der Pumpe 910 und der Ventile 912 steuern, um den Fluss eines Kühlmittels zu und von den Batteriezellen 916 zu steuern. Dies kann auf der Grundlage von Ausgaben der Sensoren 918 erfolgen, die die Sensoren von 8 und/oder weitere Sensoren enthalten können. Diese Steuerung kann außerdem oder alternativ auf der Grundlage von Impedanzberechnungen und/oder Stromquellencharakterisierungsparametern erfolgen, die hier bezeichnet werden.
  • 10A-10B veranschaulichen ein impedanzbasiertes Beispielverfahren, das durch ein oder mehrere der Steuerungsmodule implementiert ist, die hier offenbart sind. 10 zeigt ein Beispielverfahren, das durch Steuerungsmodule und Vorrichtungen implementiert ist, die hier offenbart sind, wie z. B. das Antriebssteuerungsmodul 302, das Tiefpassfilter 312, das Busstromsteuerungsmodul 314, das Fahrzeugsteuerungsmodul 120 und/oder das Batteriemanagementmodul 140 von 1 und 3 oder ein weiteres Steuerungsmodul und/oder eine weitere Vorrichtung, die hier offenbart sind. Obwohl die folgenden Operationen im Wesentlichen in Bezug auf die Implementierung von 1-9 beschrieben sind, können die Operationen einfach geändert werden, um für weitere Implementierungen der vorliegenden Offenbarung zu gelten. Die Operationen können iterativ durchgeführt werden.
  • Die folgenden Operationen können während des Betreibens im Impedanzbestimmungsmodus durchgeführt werden. Die folgenden Operationen können während des Ladens von Batteriebaugruppen oder darauffolgend durchgeführt werden. In einer Ausführungsform werden bei jedem vorgegebenen (z. B. 20 %) Zuwachs eines SOC die Operationen durchgeführt und/oder arbeitet das Busstromsteuerungsmodul 314 im Impedanzbestimmungsmodus. In einer weiteren Ausführungsform werden, wenn Batteriebaugruppen nicht geladen werden und/oder Batteriebaugruppen nicht in eine Ladestation eingesteckt sind, die Operationen durchgeführt und/oder arbeitet das Busstromsteuerungsmodul 314 im Impedanzbestimmungsmodus. Dies kann in einem vorgegebenen SOC für Diagnose- und Prognosezwecke ausgeführt werden.
  • Die folgenden Operationen können für eine oder mehrere Stromquellen durchgeführt werden. Die Operationen können für verschiedene Stromquellen iterativ durchgeführt werden. Während verschiedener Iterationen dieses Verfahrens können verschiedene Pulssignale erzeugt werden. Während einer einzelnen Iteration können dieselben erzeugten Pulssignale zu einer oder mehreren Stromquellen zugeführt werden.
  • Das Verfahren kann bei 1000 beginnen. Bei 1002 kann das Busstromsteuerungsmodul 314 bestimmen, ob sich das entsprechende Fahrzeug (z. B. das Fahrzeug 102) bewegt und/oder ob die Maschinen-BEMF gleich 0 ist. Die Maschinen-BEMF kann sich auf die BEMF des Motors 310 beziehen.
  • Bei 1004 kann das Busstromsteuerungsmodul 314 ein Entladestromprofil zur Anwendung auf eine oder mehrere Stromquellen wie z. B. beliebig der Stromquellen, die hier bezeichnet werden, bestimmen. Dies kann ein Bestimmen von Arbeitszyklen, Magnituden, Frequenzen von Pulssignalen, die erzeugt und durch die Stromquellen erfahren werden sollen, enthalten. Die Operation 1004 kann parallel zu den Operationen 1006, 1008 durchgeführt werden. Verschiedene Profile können für verschiedene Stromquellen, die verschieden Geometrien, chemische Eigenschaften usw. besitzen, erzeugt werden
  • Bei 1006 detektiert (oder empfängt) das Tiefpassfilter 312 ein Stromsignal vom Bus 342. Bei 1008 filtert das Tiefpassfilter 312 das Stromsignal.
  • Bei 1010 steuern das Antriebssteuerungsmodul 302 und/oder das Busstromsteuerungsmodul 314 den Betrieb des Umrichter 330, 334, um die Id-Strom während des Haltens des Iq-Stroms unter einem vorgegebenen Schwellenwert und/oder oder bei null zu erzeugen.
  • Bei 1012 können Sensoren wie z. B. die Sensoren von 1 und/oder 8 verwendet werden, um Strom- und Spannungspegel der Stromquellen zu detektieren. Wenn diese Operation für mehrere Stromquellen durchgeführt wird, kann ein einzelner Stromsensor verwendet werden, um den Strom durch Stromquellen, die in Reihe geschaltet sind, zu detektieren, während mehrere Spannungssensoren verwendet werden können, um Spannungen jeweils über den Stromquellen zu detektieren.
  • Bei 1014 können das Batteriemanagementmodul 140, 800 und/oder ein weiteres Steuerungsmodul die Impedanzantwort (oder Impedanzen) der Stromquellen, die überwacht werden, bestimmen und speichern. Eine Impedanz kann auf der Grundlage der Strom- und Spannungsmessungen, die bei 1012 vorgenommen werden, bestimmt werden. Als Beispiel kann eine Impedanz gleich einer detektierten Spannung geteilt durch einen detektierten Strompegel für jede Stromquelle gesetzt werden. Die Impedanzen der Stromquellen können in den folgenden Operationen für Diagnose- und Prognosezwecke verwendet werden. Die Impedanzen, die während der Operation 1014 gemessen werden, können im Speicher 143 gespeichert werden.
  • Es kann eine Stromneuzuweisung durchgeführt werden, um die thermische Belastung einer Motorwechselrichterschaltung auszugleichen. Zum Beispiel können Magnituden von Strompulsen, die an Phasen des Motors 310 angelegt werden, eingestellt werden, um die thermische Belastung der Phasen des Motors 310 auszugleichen, wie oben in Bezug auf 5 beschrieben ist. Dies kann durch die Operationen 1016, 1018 und 1020 implementiert werden. Die Operationen 1016, 1018, 1020 können während des Durchführens der Operationen 1010, 1012, 1014 durchgeführt werden. Bei 1016 kann das Busstromsteuerungsmodul 314 bestimmen, ob die Operationen für einen ersten Zyklus durchgeführt werden. Wenn ja, wird die Operation 1018 durchgeführt, andernfalls wird die Operation 1020 durchgeführt.
  • Bei 1018 unterlässt das Busstromsteuerungsmodul 314 ein Modifizieren des Stellungssignals θr, das zum zweiten Umrichter 334 zugeführt wird. Bei 1020 stellt das Busstromsteuerungsmodul 314 das Stellungssignal θr, auf der Grundlage des Stromzyklus (z. B. zweiter oder dritter Zyklus) ein. Dies kann ausgeführt werden, wie oben beschrieben ist.
  • Die Operation 1022 kann auf die Operationen 1014, 1018, 1020 folgend durchgeführt werden. Bei 1022 kann das Busstromsteuerungsmodul 314 bestimmen, ob ein weiterer Zyklus durchgeführt werden soll. Wenn ja, kann die Operation 1002 durchgeführt werden, andernfalls kann die Operation 1024 durchgeführt werden.
  • Bei 1024 können weitere Parameter wie z. B. Parameter, die durch weitere Sensoren bestimmt werden, gesammelt werden. Beispiele von Parametern wie z. B. die Parameter, auf die in Bezug auf 8 Bezug genommen wird, werden oben beschrieben. Bei 1026 können ein oder mehrere der angegebenen Steuerungsmodule SOCs, SOHs und/oder weitere Charakterisierungsparameter der Stromquellen auf der Grundlage der Impedanzantworten (oder der Impedanzen), die bei 1014 bestimmt wurden, bestimmen.
  • Als Beispiel nimmt ein SOC einer Stromquelle mit einer Zunahme der Impedanz zu. Diese Beziehung ist nichtlinear. Jede Stromquelle kann einen jeweiliges SOCgegen Impedanz-Beziehungsprofil aufweisen. Als ein weiteres Beispiel kann ein Dendritenwachstum in der Stromquelle im Zeitablauf auftreten und der Betrag des Dendritenwachstum kann auf der Grundlage der Impedanz detektiert werden. Der SOC und der Betrag des Dendritenwachstums stehen mit dem SOH der Stromquelle in Beziehung. Graphische Darstellungen und/oder Beziehungen von SOC, Dendritenwachstum und SOH können im Speicher 143 gespeichert und verwendet werden, um den SOH der Stromquelle zu bestimmen.
  • Während jeder Iteration des Impedanzbestimmungsmodus kann der SOH bestimmt und im Speicher 143 gespeichert werden. Dies kann für jede Stromquelle wie z. B. jede Zelle einer Batteriebaugruppe ausgeführt werden. Der Verlauf von SOHs der Batteriezellen kann gespeichert und für Diagnose- und Prognosezwecke verwendet werden. Als Beispiel können SOHs von verschiedenen Zellen verglichen werden, um eine oder mehrere Zellen zu detektieren, die nicht geeignet arbeiten und/oder Problematiken und/oder Eigenschaften, die dem Altern zugeordnet sind, aufweisen.
  • Bei 1028 können ein oder mehrere der angegebenen Steuerungsmodule Diagnoseoperationen durchführen, um eine oder mehrere Stromquellenproblematiken zu detektieren. Als Beispiel können verschiedene Impedanzantworten verschiedenen Problematiken wie z. B. einem Kurzschluss, einer überhitzenden Zelle, einer gealterten Zelle usw. zugeordnet sein. Wenn eine Stromquelle altert, sinkt die Kapazität der Stromquell, was den SOC und den SOH beeinträchtigen kann. Kennlinien der Änderungen im Zeitablauf (oder historische Daten) können überprüft werden, um Problematiken zu festzustellen. Bei 1030 können ein oder mehrere der angegebenen Steuerungsmodule Prognoseoperationen durchführen, um Zustände von Zellen, Modulen und/oder Batteriebaugruppen vorherzusagen und Gegenmaßnahmen bestimmen, die durchgeführt werden sollen, um die eine oder die mehreren Problematiken zu beheben.
  • Bei 1032 können ein oder mehrere der angegebenen Steuerungsmodule eine oder mehrere Gegenmaßnahmen durchführen. Dies kann ein Isolieren und/oder Trennen von fehlerhaften und/oder unsachgemäß arbeitenden Batteriezellen und/oder Modulen, ein Informieren eines Betreibers über Fehler, ein Erzeugen eines oder mehrerer Diagnoseproblemcodes usw. enthalten. Warnsignale können erzeugt werden, um einen Fahrzeugbediener und/oder eine zentrale Überwachungsstation bezüglich detektierter Problematiken zu warnen und/oder Angaben bereitzustellen, dass eine Wartung nötig ist.
  • Bei 1034 kann das Batteriemanagementmodul Lastanforderungen von Lasten bestimmen, die durch die Stromquellen mit Energie versorgt werden. Bei 1036 kann das Batteriemanagementmodul Verbindungszustände der Zellen der Stromquellen auf der Grundlage der bestimmten Impedanzen und/oder der weiteren bestimmten Parameter steuern.
  • Bei 1038 können ein oder mehrere der angegebenen Steuerungsmodule erhöhte Stromquellentemperaturen und/oder einen oder mehrere Wärme-Hotspots in den Stromquellen auf der Grundlage der bestimmten Impedanzen detektieren. Eine Temperatur jeder Stromquelle kann unter Verwendung einer bestimmten Impedanz für diese Stromquelle bestimmt werden. Die Verwendung der Stromquellentemperaturschätzungen auf der Grundlage der Impedanz in Verbindung mit der gemessenen Temperatur von Sensoren an der Stromquelle ermöglicht eine verbesserte Überwachung und ein verbessertes Management der thermischen Gesundheit von Batterien.
  • Als Beispiel kann ein Stromerregungssignal mit geringer Amplitude bei einer gewählten Frequenz zu den Stromquellen zugeführt werden und werden die entsprechende Strom- und/oder Spannungsantwort der Stromquellen gemessen. Dies kann während der oben angegebenen Operationen 1010, 1012, 1014 durchgeführt werden. Diese Messwerte können verwendet werden, um Impedanzen der Stromquellen zu bestimmen und Temperaturen der Stromquellen zu schätzen. Wenn die Strom- und/oder Spannungsantwortmessungen bei verschiedenen Frequenzen, SOCs und Temperaturen durchgeführt werden, können Impedanzspektren der Stromquellen erhalten werden.
  • Die Antwortergebnisse werden typischerweise mit Nyquist-Diagrammen der imaginären gegen die reelle Impedanz für verschiedene Frequenzen und SOCs graphisch gezeigt. Mit anderen Worten ist die interne Temperatur einer Stromquelle eine Funktion einer bestimmten Impedanz der Stromquelle, des SOC der Stromquelle und der Frequenz (z. B. Temperatur (T) = f(Z, SOC, Frequenz). Wenn die Impedanzen SOCs und Frequenzen bekannt sind, kann die Batterieinnentemperatur geschätzt werden. In einigen Beispielen werden Nachschlagtabellen oder ein mathematisches Modell verwendet. Als Ergebnis kann das Batteriemanagementmodul und/oder ein weiteres Steuerungsmodul die individuelle Stromquellentemperatur als einen Eingangsparameter verwenden, der Bestimmungen eines SOC, eines SOH und/oder weitere Charakterisierungsparameter der Stromquelle ergänzt und/oder verbessert.
  • Temperaturbestimmungen auf der Grundlage von bestimmten Impedanzen verbessern eine Genauigkeit und eine Robustheit von Temperaturprofilen einer Stromquelle. Dies verbessert Diagnose- und/oder Prognoseoperationen, die Stromquellentemperaturschätzungen als eine Eingabe für das Stromquellenmanagement und die Stromquellensteuerung verwenden.
  • Bei 1040 kann das Steuerungsmodul 1004 auf der Grundlage der geschätzten und/oder der bestimmten Temperaturen die Kühlung einer oder mehrerer Stromquellen erhöhen, eine auf einem oder mehrere Wärme-Hotspots gerichtete Kühlung bereitstellen und/oder weitere Gegenmaßnahmen durchführen, um thermische Durchgehvorgänge und/oder ein Überhitzen zu verhindern. Dies kann einen erhöhten Strom von Kühlmittel um und durch die eine oder die mehreren Stromquellen enthalten.
  • Die oben beschriebenen Operationen von 11 sind dazu bestimmt, veranschaulichende Beispiele zu sein. Die Operationen können abhängig von der Anwendung sequenziell, synchron, gleichzeitig, kontinuierlich, während überlappender Zeiträume oder in einer verschiedenen Reihenfolge durchgeführt werden. Außerdem können abhängig von der Implementierung und/oder der Abfolge von Ereignissen beliebige Operationen nicht durchgeführt oder ausgelassen werden.
  • Die vorhergehende Beschreibung ist lediglich veranschaulichender Art und ist in keiner Weise dazu vorgesehen, die Offenbarung, ihre Anwendung oder Verwendungen einzuschränken. Die umfassenden Lehren der Offenbarung können in verschiedenen Formen implementiert sein. Während diese Offenbarung spezielle Beispiele enthält, sollte deshalb der wahre Schutzumfang der Offenbarung nicht so eingeschränkt werden, weil andere Modifikationen bei einem Studium der Zeichnungen, der Beschreibung und der folgenden Ansprüche offensichtlich werden. Es sollte erkannt werden, dass ein oder mehrere Schritte innerhalb eines Verfahrens in unterschiedlicher Reihenfolge (oder zeitlich überlappend) ausgeführt werden können, ohne die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung zu ändern. Obwohl jede der Ausführungsformen oben mit bestimmten Merkmalen beschrieben worden ist, können ferner eines oder mehrere dieser Merkmale, die bezüglich irgendeiner Ausführungsform der Offenbarung beschrieben worden sind, in irgendeiner der anderen Ausführungsform implementiert und/oder mit den Merkmalen irgendeiner der anderen Ausführungsform kombiniert sein, selbst wenn diese Kombination nicht explizit beschrieben ist. Mit anderen Worten schließen die beschriebenen Ausführungsformen einander nicht aus und Permutationen einer oder mehrerer Ausführungsformen miteinander bleiben im Schutzumfang dieser Offenbarung.
  • Räumliche und funktionale Beziehungen zwischen Elementen (z. B. zwischen Modulen, Schaltungselementen, Halbleiterschichten usw.) werden unter Verwendung verschiedener Begriffe, z. B. „verbunden“, „im Eingriff, „gekoppelt“, „benachbart“, „neben“, „oben auf”, „über“, „unter“ und „angeordnet“, beschrieben. Sofern sie nicht ausdrücklich als „direkt“ beschrieben ist, kann dann, wenn in der oben beschriebenen Offenbarung eine Beziehung zwischen einem ersten und einem zweiten Element beschrieben wird, diese Beziehung eine direkte Beziehung sein, bei der keine weiteren dazwischenliegenden Elemente zwischen dem ersten und dem zweiten Element vorhanden sind, sie kann jedoch auch eine indirekte Beziehung sein, bei der ein oder mehrere dazwischenliegende Elemente (entweder räumlich oder funktional) zwischen dem ersten und dem zweiten Element vorhanden sind. Wie der Ausdruck wenigstens eines von A, B und C hier verwendet wird, sollte er derart ausgelegt werden, dass er ein logisches (A ODER B ODER C) unter Verwendung eines nicht ausschließlichen logischen ODER bedeutet, und nicht ausgelegt werden, dass er „mindestens eines von A, mindestens eines von B und mindestens eines von C“ bedeutet.
  • In den Figuren demonstriert die Richtung eines Pfeils, die durch die Pfeilspitze angegeben ist, im Allgemeinen den Informationsfluss (wie z. B. Daten oder Befehle), der zur Veranschaulichung von Interesse ist. Wenn z. B. das Element A und das Element B verschiedene Informationen austauschen, aber die vom Element A zum Element B übertragenen Informationen für die Veranschaulichung relevant sind, kann der Pfeil vom Element A zum Element B zeigen. Dieser unidirektionale Pfeil impliziert nicht, dass keine weiteren Informationen von Element B zu Element A gesendet werden. Ferner kann das Element B für die vom Element A zum Element B gesendeten Informationen Anforderungen für die oder Empfangsquittungen der Informationen an das Element A senden.
  • In dieser Anmeldung einschließlich der Definitionen unten kann der Begriff „Modul“ oder der Begriff „Steuereinheit“ durch den Begriff „Schaltung“ ersetzt werden. Der Begriff „Modul“ kann sich auf Folgendes beziehen, Teil davon sein oder es enthalten: eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC); eine digitale, analoge oder gemischt analoge/digitale diskrete Schaltung; eine digitale, analoge oder gemischt analoge/digitale integrierte Schaltung; eine kombinatorische Logikschaltung; ein feldprogrammierbares Gate-Array (FPGA); eine Prozessorschaltung (gemeinsam verwendet, fest zugeordnet oder Gruppe), die einen Code ausführt; eine Speicherschaltung (gemeinsam verwendet, fest zugeordnet oder Gruppe), die einen Code speichert, der durch die Prozessorschaltung ausgeführt wird; weitere geeignete Hardware-Komponenten, die die beschriebene Funktionalität bereitstellen; oder eine Kombination aus einigen oder allen der Obigen, wie z. B. in einem System auf einem Chip.
  • Das Modul kann eine oder mehrere Schnittstellenschaltungen enthalten. In einigen Beispielen können die Schnittstellenschaltungen drahtgebundene oder drahtlose Schnittstellen enthalten, die mit einem lokalen Netz (LAN), dem Internet, einem Großraumnetz (WAN) oder Kombinationen davon verbunden sind. Die Funktionalität eines beliebigen gegebenen Moduls der vorliegenden Offenbarung kann unter mehreren Modulen verteilt sein, die mittels Schnittstellenschaltungen verbunden sind. Zum Beispiel können mehrere Module einen Lastausgleich ermöglichen. In einem weiteren Beispiel kann ein Servermodul (das außerdem als ein entferntes oder Cloud-Modul bekannt ist) einige Funktionalität im Auftrag eines Client-Moduls ausführen.
  • Der Begriff Code, wie er oben verwendet wird, kann Software, Firmware und/oder Mikrocode enthalten und kann sich auf Programme, Routinen, Funktionen, Klassen, Datenstrukturen und/oder Objekte beziehen. Der Begriff gemeinsam verwendete Prozessorschaltung umfasst eine Einzelprozessorschaltung, die einen Teil des oder den gesamten Code von mehreren Modulen ausführt. Der Begriff Gruppenprozessorschaltung umfasst eine Prozessorschaltung, die in Kombination mit zusätzlichen Prozessorschaltungen einen Teil des oder den gesamten Code von einem oder mehreren Modulen ausführt. Bezüge zu Mehrprozessorschaltungen umfassen Mehrprozessorschaltungen auf diskreten Chips, Mehrprozessorschaltungen auf einem einzelnen Chip, mehrere Kerne einer Einzelprozessorschaltung, mehrere Threads einer Einzelprozessorschaltung oder eine Kombination aus den Obigen. Der Begriff gemeinsam verwendete Speicherschaltung umfasst eine einzelne Speicherschaltung, die einen Teil des oder den gesamten Code von einem oder mehreren Modulen speichert. Der Begriff Gruppenspeicherschaltung umfasst eine Speicherschaltung, die in Kombination mit zusätzlichen Speichern einen Teil des oder den gesamten Code von einem oder mehreren Modulen speichert.
  • Der Begriff Speicherschaltung ist eine Teilmenge des Begriffs computerlesbares Medium. Der Begriff computerlesbares Medium, wie er hier verwendet wird, umfasst keine transitorischen elektrischen oder elektromagnetischen Signale, die sich durch ein Medium (wie z. B. auf einer Trägerwelle) ausbreiten; der Begriff computerlesbares Medium kann deshalb als greifbar und nicht transitorisch betrachtet werden. Nicht einschränkende Beispiele eines nicht transitorischen, greifbaren computerlesbaren Mediums sind nichtflüchtige Speicherschaltungen (wie z. B. eine Flash-Speicherschaltung, eine löschbare programmierbare Festwertspeicherschaltung oder eine Maskenfestwertspeicherschaltung), flüchtige Speicherschaltungen (z. B. eine statische Schreib-Lese-Speicher-Schaltung oder eine dynamische Schreib-Lese-Speicher-Schaltung), magnetische Speichermedien (wie z. B. ein analoges oder digitales Magnetband oder ein Festplattenlaufwerk) und optische Speichermedien (wie z. B. eine CD, eine DVD oder eine Blu-Ray-Disc).
  • Die in dieser Anmeldung beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren können teilweise oder vollständig durch einen Computer für einen besonderen Zweck implementiert sein, der durch das Konfigurieren eines allgemein verwendbaren Computers erzeugt wird, um eine oder mehrere spezielle in Computerprogrammen verkörperte Funktionen auszuführen. Die oben beschriebenen Funktionsblöcke, Ablaufplankomponenten und anderen Elemente dienen als Software-Spezifikationen, die durch die Routinearbeit eines ausgebildeten Technikers oder Programmierers in die Computerprogramme übersetzt werden können.
  • Die Computerprogramme enthalten prozessorausführbare Befehle, die in mindestens einem nicht transitorischen materiellen computerlesbaren Medium gespeichert sind. Die Computerprogramme können außerdem gespeicherte Daten enthalten oder darauf zurückgreifen. Die Computerprogramme können ein System zur grundlegenden Eingabe/Ausgabe (BIOS), das mit der Hardware des Computers für einen besonderen Zweck interagiert, Vorrichtungstreiber, die mit bestimmten Vorrichtungen des Computers für einen besonderen Zweck interagieren, ein oder mehrere Betriebssysteme, Anwenderanwendungen, Hintergrunddienste, Hintergrundanwendungen usw. umfassen.
  • Die Computerprogramme können Folgendes enthalten: (i) beschreibenden Text, der zu parsen ist, wie z. B. HTML (Hypertext-Auszeichnungssprache), XML (erweiterbare Auszeichnungssprache) oder JSON (JavaScript-Objektbezeichnung), (ii) Assemblercode, (iii) Objektcode, der durch einen Kompilierer aus Quellcode erzeugt wird, (iv) Quellcode zur Ausführung durch einen Interpretierer, (v) Quellcode zur Kompilierung und Ausführung durch einen Kompilierer während der Laufzeit usw. Lediglich als Beispiele kann der Quellcode unter Verwendung der Syntax von Sprachen einschließlich C, C++, C#, Objective-C, Swift, Haskell, Go, SQL, R, Lisp, Java®, Fortran, Perl, Pascal, Curl, OCaml, Javascript®, HTML5 (Hypertext-Auszeichnungssprache, 5. Überarbeitung), Ada, ASP (Aktive Server-Seiten), PHP (PHP: Hypertext-Vorprozessor), Scala, Eiffel, Smalltalk, Erlang, Ruby, Flash®, Visual Basic®, Lua, MATLAB, SIMULINK und Python® geschrieben sein.

Claims (10)

  1. Motoransteuerungssystem eines Fahrzeugs, wobei das Motoransteuerungssystem umfasst: einen Wechselrichter, der konfiguriert ist, Energie von einer Stromquelle mittels eines Busses aufzunehmen, wobei der Wechselrichter mit einem Motor des Fahrzeugs verbunden ist; einen Treiber, der konfiguriert ist, den Wechselrichter anzusteuern; ein Filter, das konfiguriert ist, ein Stromsignal, das vom Bus aufgenommen wurde, zu filtern, um ein gefiltertes Signal zu erzeugen; und ein oder mehrere Steuerungsmodule, die konfiguriert sind zum Arbeiten in einem Impedanzbestimmungsmodus, das Folgendes enthält: Steuern des Treibers und des Wechselrichters auf der Grundlage des gefilterten Signals, um ein gepulstes Signal, das an die Stromquelle angelegt wird, zu erzeugen, Bestimmen eines Strompegels und einer Spannung der Stromquelle aufgrund der Erzeugung des gepulsten Signals und Bestimmen einer Impedanz auf der Grundlage des Strompegels und der Spannung, Bestimmen eines Charakterisierungsparameters der Stromquelle auf der Grundlage der Impedanz und Durchführen einer Steuerungsoperation oder einer Gegenmaßnahme auf der Grundlage des Charakterisierungsparameters.
  2. Motoransteuerungssystem nach Anspruch 1, wobei das eine oder die mehreren Steuerungsmodule konfiguriert sind, während sie im Impedanzbestimmungsmodus sind, das gepulste Signal derart zu erzeugen, dass es (i) einen Motormagnetisierungsflussstrom und (ii) einen drehmomenterzeugenden Strom, der geringer als ein vorgegebener Schwellenwert ist, enthält.
  3. Motoransteuerungssystem nach Anspruch 1, wobei das eine oder die mehreren Steuerungsmodule konfiguriert sind, während sie im Impedanzbestimmungsmodus sind, das gepulste Signal derart zu erzeugen, dass es (i) einen Motormagnetisierungsflussstrom und (ii) null drehmomenterzeugenden Strom enthält.
  4. Motoransteuerungssystem nach Anspruch 1, wobei das eine oder die mehreren Steuerungsmodule konfiguriert sind zum Bestimmen, ob das Fahrzeug gestoppt ist und/oder eine elektromagnetische Gegenkraft des Motors kleiner als ein erster vorgegebener Schwellenwert ist und/oder ein Rotor des Motors sich nicht dreht und/oder ein Ausgangsdrehmoment des Motors kleiner als ein zweiter vorgegebener Schwellenwert ist; und Steuern des Treibers dann, wenn das Fahrzeug gestoppt ist und/oder die elektromagnetische Gegenkraft des Motors kleiner als der erste vorgegebene Schwellenwert ist und/oder der Rotor des Motors sich nicht dreht und/oder das Ausgangsdrehmoment des Motors kleiner als der zweite vorgegebene Schwellenwert ist, das gepulste Signal, das durch die Stromquelle erfahren wird, zu erzeugen.
  5. Motoransteuerungssystem nach Anspruch 1, wobei das Filter ein Tiefpassfilter ist.
  6. Motoransteuerungssystem nach Anspruch 1, wobei das eine oder die mehreren Steuerungsmodule konfiguriert sind, das gepulste Signal derart, dass es einen Frequenzbereich durchläuft, zu erzeugen, eine Impedanzantwort über dem Frequenzbereich zu bestimmen und den Charakterisierungsparameter auf der Grundlage der Impedanzantwort über dem Frequenzbereich zu bestimmen.
  7. Motoransteuerungssystem nach Anspruch 1, wobei das eine oder die mehreren Steuerungsmodule konfiguriert sind, während sie im Impedanzbestimmungsmodus sind, Phasenmagnituden von Phasen des Motors einzustellen, um die Wärmeenergie der Phasen des Motors auszugleichen.
  8. Motoransteuerungssystem nach Anspruch 1, wobei das eine oder die mehreren Steuerungsmodule konfiguriert sind, im Impedanzbestimmungsmodus zu arbeiten, während sie die Stromquelle laden.
  9. Motoransteuerungssystem nach Anspruch 1, wobei das eine oder die mehreren Steuerungsmodule konfiguriert sind, im Impedanzbestimmungsmodus zu arbeiten, während sie die Stromquelle nicht laden.
  10. Motoransteuerungssystem nach Anspruch 1, wobei das eine oder die mehreren Steuerungsmodule konfiguriert sind zum Bestimmen einer Temperatur auf der Grundlage der Impedanz und Einstellen der Kühlung der Stromquelle auf der Grundlage der Temperatur.
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