DE102022212644A1

DE102022212644A1 - Verfahren zum Steuern einer Elektromaschine

Info

Publication number: DE102022212644A1
Application number: DE102022212644.0A
Authority: DE
Inventors: Michael Krenn
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2022-11-28
Filing date: 2022-11-28
Publication date: 2024-05-29
Also published as: WO2024115385A1

Abstract

Es ist ein Verfahren zum Steuern einer Elektromaschine (2) eines Fahrzeugs (6) gezeigt, wobei die Elektromaschine (2) in einem von einem Lastbetrieb (B1) und einem Lastlosbetrieb (B2) betreibbar ist, mit den Schritten: Regeln (S1) der Elektromaschine (2) im Lastbetrieb (B1); Erfassen (S2) einer Zustandsgröße der Elektromaschine (2); Bestimmen (S3) eines Zustands der Elektromaschine (2) in Abhängigkeit von der erfassten Zustandsgröße; falls der Zustand dem Lastbetrieb (B1) entspricht, Regeln (S1) der Elektromaschine (2) im Lastbetrieb (B1); und falls der Zustand dem Lastlosbetrieb (B2) entspricht, Regeln (S4) der Elektromaschine (2) im Lastlosbetrieb (B2); wobei das Regeln (S1) der Elektromaschine (2) im Lastbetrieb (B1) unterschiedlich zum Regeln (S4) der Elektromaschine (2) im Lastlosbetrieb (B2) ist. Ferner ist ein Steuergerät (4) gezeigt, welches eingerichtet ist, ein solches Verfahren zum Steuern einer Elektromaschine (2) auszuführen. Zudem ist ein Fahrzeug (6) mit einem solchen Steuergerät (4) gezeigt.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Steuern einer Elektromaschine eines Fahrzeugs. Ferner bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Steuergerät, welches eingerichtet ist, ein solches Verfahren auszuführen. Ferner bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Fahrzeug mit einem solchen Steuergerät.
Stand der Technik
Zum Steuern oder Regeln einer Elektromaschine eines Fahrzeugs werden Parameter verwendet, wobei die Parameter im Laufe des Steuerns oder Regelns der Elektromaschine nicht verändert werden. Die Parameter sind auf einen speziellen Anwendungsfall optimiert.
Darstellung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft in einem ersten Aspekt ein Verfahren zum Steuern einer Elektromaschine eines Fahrzeugs. Das Steuern kann ein Regeln sein. Die Elektromaschine kann eingerichtet sein, ein Arbeitsgerät des Fahrzeugs zu betätigen. Beispielsweise kann die Elektromaschine eingerichtet sein, eine Hydraulik zum Heben eines Arbeitsgeräts des Fahrzeugs zu betätigen. Alternativ oder zusätzlich kann die Elektromaschine eingerichtet sein, zum Vortrieb des Fahrzeugs, beispielsweise über ein Getriebe, verwendet zu werden. Das Fahrzeug kann ein Personenkraftwagen, ein Lastkraftwagen oder eine Arbeitsmaschine, wie eine Land- oder Baumaschine, sein. Die Elektromaschine ist in einem von einem Lastbetrieb und einem Lastlosbetrieb betreibbar. Ein erster Betriebsmodus kann dabei der Lastbetrieb sein, und ein zweiter Betriebsmodus kann der Lastlosbetrieb sein. Im Lastbetrieb kann dabei die Elektromaschine belastet sein, beispielsweise mit einer trägen Masse. Im Lastlosbetrieb kann die Elektromaschine unbelastet sein, beispielsweise unabhängig von einer trägen Masse. Die träge Masse kann beispielsweise ein Getriebe, beispielsweise ein Abtriebselement des Getriebes des Fahrzeugs, welches beispielsweise mit angetriebenen Rädern des Fahrzeugs verbunden sein kann, umfassen. Schritte des Verfahrens, wie im Folgenden beschrieben, können durch ein Steuergerät ausgeführt werden. Dieses Steuergerät kann Schnittstellen umfassen, beispielsweise zum Erfassen von Daten oder zum Ausgeben von Daten, wie zum Regeln oder Steuern.
Das Verfahren weist ein Regeln der Elektromaschine im Lastbetrieb auf. Beispielsweise kann initial die Elektromaschine im Lastbetrieb geregelt werden. Alternativ oder zusätzlich kann initial das Regeln der Elektromaschine im Lastlosbetrieb erfolgen. Das Regeln der Elektromaschine im Lastbetrieb kann dabei ein Regeln der Elektromaschine sein, welches für einen Betrieb der Elektromaschine mit einer Last, beispielsweise einer trägen Masse, optimiert sein kann. Ferner umfasst das Verfahren ein Erfassen zumindest einer Zustandsgröße der Elektromaschine. Ferner umfasst das Verfahren ein Bestimmen eines Zustands der Elektromaschine in Abhängigkeit von der erfassten Zustandsgröße, alternativ in Abhängigkeit von zumindest einer erfassten Zustandsgröße, beispielsweise mehrerer oder aller erfasster Zustandsgrößen. In dem Schritt des Bestimmens des Zustands der Elektromaschine kann beispielsweise bestimmt werden, dass die Elektromaschine belastet oder unbelastet betrieben wird. Dabei kann der bestimmte Zustand einen Soll-Zustand der Elektromaschine bezüglich des Regelns der Elektromaschine mit einer verbundenen Last darstellen. Das vorherige Regeln der Elektromaschine kann einen Ist-Zustand des Regelns der Elektromaschine widerspiegeln. Ferner umfasst das Verfahren, falls der bestimmte Zustand dem Lastbetrieb entspricht, ein Regeln der Elektromaschine im Lastbetrieb. Falls der bestimmte Zustand dem Lastlosbetrieb entspricht, erfolgt ein Regeln der Elektromaschine im Lastlosbetrieb. Somit kann durch das Verfahren der Ist-Zustand an den Soll-Zustand der Elektromaschine bezüglich einer Last an der Elektromaschine angepasst werden. Das Regeln der Elektromaschine im Lastbetrieb ist unterschiedlich zum Regeln der Elektromaschine im Lastlosbetrieb.
Durch das Regeln der Elektromaschine im Lastbetrieb beziehungsweise im Lastlosbetrieb kann das jeweilige Regeln auf den jeweiligen Betrieb oder Betriebsmodus spezifiziert und ausgerichtet sein. Das Regeln muss nicht mehr auf einen einzelnen speziellen Anwendungsfall hin optimiert sein. Dadurch kann ein Stabilisieren des Regelns in jedem Betrieb oder Betriebsmodus erfolgen. Die Elektromaschine kann über weite Arbeitsbereiche der Elektromaschine, beispielsweise den Lastbetrieb und den Lastlosbetrieb umfassend, geregelt werden. Somit kann ein Konflikt zwischen einem Betrieb der Elektromaschine im Lastbetrieb und im Lastlosbetrieb hinsichtlich Dynamik oder Instabilität des Regelns vermieden werden. Somit kann chaotisches und potenziell gefährliches Verhalten der Elektromaschine durch das Steuern oder Regeln unterbunden werden. Durch den Abgleich des Zustands der Elektromaschine mit dem jeweiligen Betriebsmodus, beispielsweise dem Lastbetrieb oder dem Lastlosbetrieb, kann das Regeln oder Steuern der Elektromaschine während des Betriebs des Fahrzeugs und während des Betriebs der Elektromaschine dynamisch eingestellt werden. Dabei kann darauf verzichtet werden, ein das Verfahren ausführendes Steuergerät umkodieren zu müssen. Parameter zum Regeln in einem bestimmten Modus müssen dabei nicht zuvor fest auf das Steuergerät codiert und auf diesem gespeichert werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Erfassen der Zustandsgröße der Elektromaschine ein Erfassen eines Drehzahlverlaufs der Elektromaschine umfassen. Das Erfassen des Drehzahlverlaufs kann ein Einlesen und alternativ oder zusätzlich ein Messen des Drehzahlverlaufs der Elektromaschine umfassen. Das Erfassen des Drehzahlverlaufs kann ein Empfangen von Daten, beispielsweise ein Empfangen eines Signals bezüglich Information zum Drehzahlverlauf der Elektromaschine, umfassen. Es kann ein Erfassen von zeitabhängiger Information zur Drehzahl der Elektromaschine erfolgen, wobei Information zur Drehzahl der Elektromaschine zu zumindest zwei unterschiedlichen Zeitpunkten erfasst wird. Es kann eine Drehzahl oder ein Drehzahlverlauf eines Abtriebselements der Elektromaschine erfasst werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das Bestimmen des Zustands der Elektromaschine ein Erkennen eines Schwingverhaltens des erfassten Drehzahlverlaufs der Elektromaschine umfassen. Beispielsweise kann, wenn ein Regeln der Elektromaschine im Lastbetrieb erfolgt, der bestimmte Zustand dem Lastlosbetrieb entsprechen, falls in einem stationären Bereich ein starkes Schwingen der Drehzahl, beispielsweise größer als ein vorbestimmtes Delta, vorliegt. Alternativ oder zusätzlich kann der Zustand der Elektromaschine durch ein Erkennen einer Einschwingzeit bestimmt werden. Eine Einschwingzeit kann die Zeit beschreiben, welche notwendig ist, um den Drehzahlverlauf auf einem neuen Level zu stabilisieren. Ist die Einschwingzeit länger als eine vorbestimmte Referenzzeit, kann beispielsweise der Lastbetrieb oder der Lastlosbetrieb als Zustand der Elektromaschine bestimmt werden. Alternativ oder zusätzlich kann der Zustand der Elektromaschine in Abhängigkeit von einem undulierenden Verlauf der Drehzahl bestimmt werden. So kann, wenn der Drehzahlverlauf über eine lange Zeit unduliert, also beispielsweise zwischen einem maximalen und einem minimalen Wert hin und her schwingt, der Zustand der Elektromaschine als Lastbetrieb oder Lastlosbetrieb bestimmt und erkannt werden. Alternativ oder zusätzlich kann ein unruhiges Verhalten im stationären Arbeitspunkt erkannt werden, und in Abhängigkeit davon kann der Zustand der Elektromaschine bestimmt werden. Alternativ oder zusätzlich kann, falls ein Regeln der Elektromaschine in Lastlosbetrieb erfolgt, ein starker Drehzahleinbruch zu einem Bestimmen des Lastbetriebs als einem der Elektromaschine entsprechenden Zustand erfolgen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Bestimmen des Zustands der Elektromaschine ein Erkennen eines Gradienten des erfassten Drehzahlverlaufs der Elektromaschine umfassen. Ein Gradient des erfassten Drehzahlverlaufs kann dabei eine Anstiegszeit und alternativ oder zusätzlich eine Abfallzeit des Drehzahlverlaufs beschreiben. Ferner kann, wenn beispielsweise ein Regeln der Elektromaschine im Lastlosbetrieb erfolgt, der bestimmte Zustand dem Lastbetrieb entsprechen, falls der Gradient kleiner als ein Grenzwert ist. Ferner kann, wenn beispielsweise ein Regeln der Elektromaschine im Lastbetrieb erfolgt, der bestimmte Zustand dem Lastlosbetrieb entsprechen, falls der Gradient größer als der Grenzwert ist. Der Grenzwert kann dabei ein vorbestimmbarer oder vorbestimmter Grenzwert sein. Bei Überschreiten des Gradienten kann beispielsweise die Elektromaschine nicht mit einer trägen Masse verbunden sein, was zu einem sprunghaften Anstieg der Drehzahl führen kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Erfassen der Zustandsgröße der Elektromaschine ein Erfassen eines Drehmomentverlaufs der Elektromaschine umfassen. Das Erfassen des Drehmomentverlaufs der Elektromaschine kann ein Messen, ein Empfangen oder Einlesen des Drehmomentverlaufs der Elektromaschine umfassen. Dabei kann das Drehmoment an einem Element der Elektromaschine, beispielsweise einem Abtriebselement, gegen die Zeit als Drehmomentverlauf gemessen und erfasst werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Bestimmen des Zustands der Elektromaschine ein Erkennen eines Schwingverhaltens des erfassten Drehmomentverlaufs der Elektromaschine umfassen. Ein Schwingverhalten des erfassten Drehmomentverlaufs kann dabei auch einen Drehmomentsprung umfassen. Das Bestimmen des Zustands der Elektromaschine kann dabei eine Kombination des Erkennens des Schwingverhaltens des erfassten Drehzahlverlaufs und des Erkennens des Schwingverhaltens des erfassten Drehmomentverlaufs umfassen. Beispielsweise kann, falls die Elektromaschine im Lastlosbetrieb geregelt wird, ein Bestimmen eines Zustands gemäß dem Lastbetrieb erfolgen, wenn eine vergleichsweise große Drehzahländerung bei einem Drehmomentsprung erkannt wird. Darauffolgend kann ein Regeln der Elektromaschine im Lastbetrieb erfolgen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Bestimmen des Zustands der Elektromaschine ein Erkennen einer Drehmomentspitze des erfassten Drehmomentverlaufs der Elektromaschine umfassen. Wenn eine Drehmomentspitze erkannt wird, kann beispielsweise ein dem aktuellen Betrieb nicht dazugehöriger Zustand der Elektromaschine bestimmt werden. Beispielsweise kann die Elektromaschine im Lastbetrieb oder alternativ im Lastlosbetrieb geregelt werden, wobei der Zustand der Elektromaschine dem entgegengesetzten Betrieb, beispielsweise dem Lastlosbetrieb oder dem Lastbetrieb, entsprechen kann, wenn eine Drehmomentspitze erkannt wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Erfassen der Zustandsgröße der Elektromaschine ein Erfassen eines Stromverlaufs von einem die Elektromaschine versorgenden Versorgungsstrom umfassen. Das Erfassen kann ein Empfangen eines Signals bezüglich des Stromverlaufs und alternativ oder zusätzlich ein Messen eines solchen Stromverlaufs umfassen. Der Stromverlauf kann einen Verlauf eines Stroms zwischen einer Energiespeichereinrichtung und der Elektromaschine umfassen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Bestimmen des Zustands der Elektromaschine ein Erkennen eines Schwingverhaltens des erfassten Stromverlaufs des Versorgungsstroms umfassen. Beispielsweise kann bei einem unruhigen Schwingverhalten, bei einem Überschwingverhalten oder bei einer besonders langen Einschwingzeit des erfassten Stromverlaufs bestimmt werden, dass der aktuelle Zustand dem aktuellen Betrieb nicht entsprechen kann. Das Bestimmen des Zustands der Elektromaschine kann in Kombination mit dem Erkennen von Verhalten des Drehzahlverlaufs und alternativ oder zusätzlich des Drehmomentverlaufs erfolgen. Sodann kann ein Regeln gemäß des aktuell bestimmten Zustands erfolgen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Bestimmen des Zustands der Elektromaschine ein Erkennen einer Stromspitze des erfassten Stromverlaufs des Versorgungsstroms umfassen. Beim Erkennen einer solchen Stromspitze kann bestimmt werden, dass der aktuelle Zustand dem aktuellen Betrieb nicht entsprechen kann. Folgend kann ein Regeln der Elektromaschine gemäß dem bestimmten aktuellen Zustand erfolgen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Regeln der Elektromaschine mit einem Regler erfolgen, wobei der Regler mit einem ersten Satz Parametern oder mit einem zweiten Satz Parametern definierbar ist. Dabei kann eine solche Definierbarkeit eine Codierbarkeit umfassen. Der Regler kann beispielsweise ein PID-Regler sein, und der erste oder zweite Satz an Parametern kann die Eigenschaften dieses PID-Reglers definieren. Der erste und der zweite Satz Parameter können unterschiedlich sein. Beispielsweise kann ein differenzieller Anteil der beiden Sätze von Parametern unterschiedlich sein. Alternativ oder zusätzlich kann ein integraler Anteil oder proportionaler Anteil der Sätze von Parametern unterschiedlich sein. Beispielsweise können alle Anteile unterschiedlich sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann beim Regeln der Elektromaschine im Lastbetrieb der erste Satz Parameter für einen dynamischen Regler verwendet werden. Beim Regeln der Elektromaschine im Lastlosbetrieb kann der zweite Satz Parameter für einen trägen Regler verwendet werden. Somit kann beispielsweise ein Schwingen des Drehzahlverlaufs während des Regelns im Lastlosbetrieb, falls auch der Zustand der Elektromaschine als Lastlosbetrieb bestimmt wird, durch den trägen Regler vermieden werden. Durch Verwenden des dynamischen Reglers im Lastbetrieb kann, falls auch der Zustand der Elektromaschine als dem Lastbetrieb entsprechend bestimmt wird, eine kürzere Einschwingzeit von Drehmoment und Drehzahlverlauf erfolgen. Gleichzeitig kann das Verfahren sicherstellen, dass, falls bestimmter Zustand und aktuelles Regeln nicht übereinstimmen, das Regeln der Elektromaschine mit dem passenden Regler erfolgt. Ein stabiles und dynamisches Verhalten des Regelns der Elektromaschine kann somit sowohl im Lastbetrieb wie im Lastlosbetrieb gewährleistet sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Regeln der Elektromaschine ein Begrenzen der Drehzahl der Elektromaschine umfassen. Das Begrenzen der Drehzahl der Elektromaschine kann auf einen vorbestimmbaren oder vorbestimmten Wert der Drehzahl erfolgen. Durch das Begrenzen der Drehzahl der Elektromaschine kann ein Regeln mit zu hohen Drehzahlen vermieden werden. Ein stabileres Verhalten der Drehzahl oder des Drehzahlverlaufs beim Regeln der Elektromaschine, in zumindest einem von dem Lastbetrieb und dem Lastlosbetrieb, kann dadurch erreicht werden.
Ferner kann das Verfahren gemäß einer weiteren Ausführungsform dadurch gekennzeichnet sein, dass das Regeln der Elektromaschine ein Begrenzen des Drehmoments der Elektromaschine umfassen kann. Das Begrenzen kann bis zu einem vorbestimmbaren oder vorbestimmten Wert des Drehmoments erfolgen. Dadurch kann ein Regeln der Elektromaschine mit einem zu hohen Drehmoment vermieden werden. Zu hohe Drehmomentspitzen und alternativ oder zusätzlich ein zu starkes Überschwingverhalten des Drehmoments kann somit vermieden werden. Dadurch kann ein stabileres Regeln der Elektromaschine sowohl im Lastbetrieb wie auch im Lastlosbetrieb erfolgen.
Ferner kann das Regeln der Elektromaschine ein Begrenzen des Versorgungsstroms umfassen. Das Begrenzen kann bis zu einem vorbestimmbaren oder vorbestimmten Wert des Versorgungsstroms erfolgen. Durch das Begrenzen des Versorgungsstroms kann die Elektromaschine, in Verbindung mit einer bestimmten Versorgungsspannung, bis zu einem maximalen Wert einer Ausgangsleistung geregelt werden. Somit kann weiter ein Überschwingverhalten des Versorgungsstroms beispielsweise unterbunden oder zumindest vermindert werden, so dass das Regeln der Elektromaschine im Lastbetrieb und alternativ oder zusätzlich im Lastlosbetrieb stabiler erfolgen kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann im Fall von einem Regeln der Elektromaschine im Lastlosbetrieb das Erfassen zumindest einer Zustandsgröße der Elektromaschine erfolgen. Ferner kann das Bestimmen des Zustands der Elektromaschine in Abhängigkeit von dieser erfassten Zustandsgröße, alternativ weiterer erfasster Zustandsgrößen, erfolgen. Und ferner kann, falls der bestimmte Zustand dem Lastbetrieb entspricht, das Regeln der Elektromaschine im Lastbetrieb erfolgen. Somit kann ein Wechseln des Regelns der Elektromaschine vom Lastbetrieb und in den Lastlosbetrieb und andersherum erfolgen. Somit kann gewährleistet werden, dass mittels des Verfahrens die Elektromaschine im jeweiligen Modus oder Betrieb, beispielsweise dem Lastbetrieb oder dem Lastlosbetrieb, passend geregelt werden kann. Passendes Regeln dabei umfassen, dass der Ist-Zustand dem Soll-Zustand angepasst wird. Dabei kann ein Übergang vom Regeln im Lastbetrieb in den Lastlosbetrieb und auch andersherum zugelassen werden. Dieser Übergang kann beliebig oft vollzogen werden.
Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Steuergerät, welches eingerichtet ist, ein Verfahren nach einer Ausführungsform des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung auszuführen. Das Steuergerät kann Schnittstellen zum Einlesen und Ausgeben von Daten und Information aufweisen. Beispielsweise kann das Erfassen zumindest einer Zustandsgröße über eine Schnittstelle erfolgen. Ferner kann das Regeln der Elektromaschine über zumindest eine Schnittstelle erfolgen, wobei ein Signal mit einer Information zum Regeln der Elektromaschine über die Schnittstelle des Steuergeräts ausgegeben werden kann.
Ein dritter Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einem Steuergerät gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung. Das Fahrzeug kann ein Personenkraftwagen, ein Lastkraftwagen oder eine Arbeitsmaschine, wie eine Land- oder Baumaschine sein. Das Fahrzeug kann eine Energiespeichereinrichtung, wie eine Batterie, zum Versorgen der Elektromaschine mit elektrischer Energie aufweisen. Ferner kann das Fahrzeug Sensoren zum Messen zumindest einer Zustandsgröße aufweisen.
Kurze Beschreibung der Figuren

1 zeigt schematisch ein Fahrzeug sowie ein Steuergerät gemäß Ausführungsformen der Erfindung.
2 zeigt ein Verfahren zum Steuern einer Elektromaschine eines Fahrzeugs aus 1.
3 zeigt schematisch verschiedenen Betriebsmodi der Elektromaschine des Fahrzeugs aus 1.
4a zeigt schematisch einen Drehzahlverlauf der Elektromaschine des Fahrzeugs von 1.
4b-d zeigen jeweils schematisch einen Drehzahl- und Drehmomentverlauf der Elektromaschine des Fahrzeugs von 1.

Detaillierte Beschreibung von Ausführungsformen
1 zeigt schematisch ein Fahrzeug 6 mit einer Elektromaschine 2 und einem Steuergerät 4. Das Steuergerät 4 ist über eine Schnittstelle elektrisch und elektronisch mit der Elektromaschine 2 verbunden. Nicht gezeigt ist eine Energiespeichereinrichtung des Fahrzeugs 6, welche mit der Elektromaschine 2 sowie dem Steuergerät 4 elektrisch und elektronisch verbunden ist. Die Elektromaschine 2 weist ferner einen Inverter zwischen der Energiespeichereinrichtung und der Elektromaschine 2 auf. Das Steuergerät 4 ist eingerichtet, ein Verfahren zum Steuern der Elektromaschine 2 gemäß schematisch in 2 dargestellten Schritten auszuführen.
Im Verfahren zum Steuern der Elektromaschine 2 erfolgt ein Regeln S1 der Elektromaschine 2 im Lastbetrieb B1. 3 zeigt dabei verschiedene Betriebsmodi der Elektromaschine 2. Neben dem Lastbetrieb B1 ist die Elektromaschine 2 ferner in einem Lastlosbetrieb B2 betreibbar. Sodann erfolgt ein Erfassen S2 einer Zustandsgröße der Elektromaschine 2. Im Erfassen S2 erfolgt ein Erfassen S2.1 eines Drehzahlverlaufs der Elektromaschine 2. Ferner erfolgt ein Erfassen S2.2 eines Drehmomentverlaufs der Elektromaschine 2. Zudem erfolgt ein Erfassen S2.3 eines Stromverlaufs von einem die Elektromaschine 2 versorgenden Versorgungsstroms. Der Versorgungsstrom ist dabei der Strom zwischen der Energiespeichereinrichtung und der Elektromaschine 2. Für die Schritte des Erfassens S2.1, S2.2, S2.3 erfolgen Messschritte mit jeweiligen Sensoren.
Ferner erfolgt ein Bestimmen S3 eines Zustands der Elektromaschine 2 in Abhängigkeit von den erfassten Zustandsgrößen. Zum Bestimmen S3 des Zustands der Elektromaschine 2 erfolgt ein Erkennen S3.1 eines Schwingverhaltens des erfassten Drehzahlverlaufs der Elektromaschine 2. In 4a ist eine Drehzahl n gegen die Zeit t als Drehzahlverlauf der Elektromaschine 2 gezeigt. Zu größeren Zeiten hin nimmt eine Amplitude einer Schwingung des erfassten Drehzahlverlaufs ab. Beispielsweise kann, wenn ein Regeln S1 der Elektromaschine 2 im Lastbetrieb B1 erfolgt, mit einem dynamischen Regler geregelt werden. Dabei kann es, wenn keine Masse an die Elektromaschine 2 angeschlossen ist, zu einem instabilen Verhalten und damit zu einem starken Schwingen kommen. Dies ist durch eine große Amplitude des Drehzahlverlaufs bei kleinen Zeiten t ersichtlich. Ist dies der Fall, kann im Schritt des Bestimmens S3 der Zustand der Elektromaschine 2 als dem Lastlosbetrieb B2 entsprechend bestimmt werden.
Ferner weist das Bestimmen S3 des Zustands der Elektromaschine 2 ein Erkennen S3.2 eines Gradienten des erfassten Drehzahlverlaufs der Elektromaschine 2 auf. Ein Gradient des Drehzahlverlaufs der Elektromaschine 2, schematisch gekennzeichnet durch Bereiche a in 4d, kann dabei erkannt werden. Im Bestimmen S3 kann der Zustand der Elektromaschine 2 dann als dem Lastbetrieb B1 entsprechend bestimmt werden, falls der Gradient kleiner als ein Grenzwert ist, wenn ein Regeln S4 der Elektromaschine 2 im Lastlosbetrieb B2 erfolgt. Ein Regeln S4 der Elektromaschine 2 im Lastlosbetrieb B2 kann durch einen trägen Regler erfolgen. Erfolgt hingegen ein Regeln S1 der Elektromaschine 2 im Lastbetrieb B1 mit einem dynamischen Regler und erfolgt ein Erkennen S3.2 eines Gradienten, welcher größer als ein Grenzwert ist, so wird als der Zustand der Elektromaschine 2 der Lastlosbetrieb B2 entsprechend bestimmt.
Ferner erfolgt für das Bestimmen S3 des Zustands der Elektromaschine 2 ein Erkennen S3.3 eines Schwingverhaltens des erfassten Drehmomentverlaufs der Elektromaschine 2. So ist das Drehmoment M in der unteren Hälfte von 4d gegen die Zeit t aufgetragen. In einem zentralen Bereich b der Darstellung ist ein undulierender Verlauf des Drehmoments M gegen die Zeit t ersichtlich. Dieses Schwingverhalten des erfassten Drehmomentverlaufs kann dann auftreten, wenn ein dynamischer Regler, beispielsweise beim Regeln S1 der Elektromaschine 2 im Lastbetrieb B1, verwendet wird, und sich die Elektromaschine 2 jedoch im Lastlosbetrieb B2 befindet. Im Bestimmen S3 wird sodann der Zustand der Elektromaschine 2 als dem Lastlosbetrieb B2 entsprechend bestimmt. Ferner erfolgt im Bestimmen S3 ein Erkennen S3.4 zumindest einer Drehmomentspitze des erfassten Drehmomentverlaufs der Elektromaschine 2. Solche sind in Bereichen c in der unteren Hälfte der Darstellung in 4d gekennzeichnet. Beispielsweise können diese Drehmomentspitzen, oder Momentenstöße, detektiert werden, wenn ein träger Regler, beispielsweise beim Regeln S4 der Elektromaschine 2 im Lastlosbetrieb B2, verwendet wird. Oft tritt dies mit einer starken Änderung der Drehzahl n zur gleichen Zeit auf, wie auch in 4d ersichtlich. Sodann kann im Bestimmen S3 der Zustand der Elektromaschine 2 als dem Lastbetrieb B1 entsprechend bestimmt werden.
Ferner erfolgt ein Erkennen S3.5 eines Schwingverhaltens des erfassten Stromverlaufs des Versorgungsstroms. Zudem erfolgt ein Erkennen S3.6 einer Stromspitze des erfassten Stromverlaufs des Versorgungsstroms. Qualitativ, vergleichbar mit den Schritten des Erkennens S3.1 bis S3.4 bezüglich des erfassten Drehzahlverlaufs und des erfassten Drehmomentverlaufs, werden auch das Erkennen S3.5 und das Erkennen S3.6 zum Bestimmen S3 des Zustands der Elektromaschine 2 verwendet. Beispielsweise wird bei Überschreiten eines maximalen Gradienten des Stromverlaufs des Versorgungsstroms bestimmt, dass das Regeln S1 der Elektromaschine 2 im Lastbetrieb B1 erfolgt, und damit mit einem dynamischen Regler. Der Zustand der Elektromaschine 2 wird jedoch als dem Lastlosbetrieb B2 entsprechend bestimmt. Analog wird für das Regeln S4 mit einem trägen Regler im Lastlosbetrieb B2 und einem Unterschreiten eines maximal möglichen Gradienten der Zustand im Bestimmen S3 der Elektromaschine 2 als dem Lastbetrieb B1 entsprechend bestimmt.
Wird während des Regelns S1 der Elektromaschine 2 im Lastbetrieb B1 im Schritt des Bestimmens S3 bestimmt, dass der Zustand der Elektromaschine 2 dem Zustand gemäß dem Lastbetrieb B1 entspricht, so erfolgt weiter ein Regeln S1 der Elektromaschine 2 im Lastbetrieb B1. Wird jedoch im Schritt des Bestimmens S3 der Zustand der Elektromaschine 2 als dem Lastlosbetrieb B2 entsprechend bestimmt, so erfolgt ein Regeln S4 der Elektromaschine 2 im Lastlosbetrieb B2. Wie gezeigt in 3, erfolgt somit ein Zustandsübergang von B1 zu B2.
Erfolgt ein solcher Zustandsübergang, wird, wie in 4a ersichtlich, durch Verwenden eines trägen Reglers bei größeren Zeiten t die Amplitude der Schwingung des Drehzahlverlaufs verringert. Das Regeln S4 der Elektromaschine 2 wird dadurch stabilisiert.
Es können erneut der Schritt des Erfassens S2 und der Schritt des Bestimmens S3 erfolgen. Wird im Schritt S3 bestimmt, dass, wenn das Regeln S4 der Elektromaschine 2 im Lastlosbetrieb B2 erfolgt, der Zustand dem Lastlosbetrieb B2 entspricht, so erfolgt weiterhin ein Regeln S4 im Lastlosbetrieb B2. Wird jedoch im Bestimmen S3 der Zustand dem Lastbetrieb B1 entsprechend bestimmt, so erfolgt ein Regeln S1 der Elektromaschine 2 im Lastbetrieb B1. Es erfolgt ein Zustandsübergang vom Lastlosbetrieb B2 zum Lastbetrieb B1, gezeigt in 3. Diese Übergänge können beliebig oft und so lange erfolgen, wie das Verfahren zum Steuern der Elektromaschine 2 des Fahrzeugs 6 durch das Steuergerät 4 ausgeführt wird.
Zusätzlich zeigen 4b und 4c Drehzahlverläufe und Drehmomentverläufe gegen die Zeit t. Im Fall gezeigt in 4b erfolgt ein Regeln S4 der Elektromaschine 2 im Lastlosbetrieb B2 mit einem trägen Regler. Im Fall gezeigt in 4c erfolgt ein Regeln S1 der Elektromaschine 2 im Lastbetrieb B1 mit einem dynamischen Regler. Qualitativ vergleichend erfolgt ein Regeln S1 der Drehzahl n auf einen stationären Wert im Fall von 4c schneller als beim Regeln S4 im Fall von 4b. Dies erfolgt aufgrund der Verwendung des dynamischen Reglers. Somit ist ersichtlich, dass es, wenn ein dynamischer Regler verwendet wird, zu einem geringeren Drehzahleinbruch kommt, gezeigt in den oberen Hälften von 4b und 4c, im Vergleich zu einer Verwendung des trägen Regler. Erfolgt bei einem Drehmomentsprung, gezeigt in der unteren Hälfte von den jeweiligen 4b und 4c, eine Drehzahländerung, so kann im Schritt des Bestimmens S3 der Zustand der Elektromaschine 2 als dem Lastbetrieb B1 entsprechend bestimmt werden, da dies einer an die Elektromaschine 2 angeschlossenen trägen Masse entsprechen kann. Sodann kann der Zustand als dem Lastbetrieb B1 entsprechend bestimmt werden und das Regeln S1 der Elektromaschine 2 im Lastbetrieb B1 erfolgen.
Bezugszeichen

2: Elektromaschine
4: Steuergerät
6: Fahrzeug
S1: (Schritt) Regeln einer Elektromaschine im Lastbetrieb
S2: (Schritt) Erfassen einer Zustandsgröße der Elektromaschine
S2.1: (Schritt) Erfassen eines Drehzahlverlaufs der Elektromaschine
S2.2: (Schritt) Erfassen eines Drehmomentverlaufs der Elektromaschine
S2.3: (Schritt) Erfassen eines Stromverlaufs der Elektromaschine
S3: (Schritt) Bestimmen eines Zustands der Elektromaschine
S3.1: (Schritt) Erkennen eines Schwingverhaltens des erfassten Drehzahlverlaufs
S3.2: (Schritt) Erkennen eines Gradienten des erfassten Drehzahlverlaufs
S3.3: (Schritt) Erkennen eines Schwingverhaltens des erfassten Drehmomentverlaufs
S3.4: (Schritt) Erkennen einer Drehmomentspitze des erfassten Drehmomentverlaufs
S3.5: (Schritt) Erkennen eines Schwingverhaltens des erfassten Stromverlaufs
S3.6: (Schritt) Erkennen einer Stromspitze des erfassten Stromverlaufs
S4: (Schritt) Regeln der Elektromaschine im Lastlosbetrieb
B1: Lastbetrieb
B2: Lastlosbetrieb
a: Bereich eines Gradienten des Drehzahlverlaufs
b: Bereich eines undulierenden Drehmomentverlaufs
c: Bereich einer Drehmomentspitze
n: Drehzahl
M: Drehmoment
t: Zeit

Claims

Verfahren zum Steuern einer Elektromaschine (2) eines Fahrzeugs (6), wobei die Elektromaschine (2) in einem von einem Lastbetrieb (B1) und einem Lastlosbetrieb (B2) betreibbar ist, mit den Schritten: Regeln (S1) der Elektromaschine (2) im Lastbetrieb (B1); Erfassen (S2) einer Zustandsgröße der Elektromaschine (2); Bestimmen (S3) eines Zustands der Elektromaschine (2) in Abhängigkeit von der erfassten Zustandsgröße; falls der bestimmte Zustand dem Lastbetrieb (B1) entspricht, Regeln (S1) der Elektromaschine (2) im Lastbetrieb (B1); und falls der bestimmte Zustand dem Lastlosbetrieb (B2) entspricht, Regeln (S4) der Elektromaschine (2) im Lastlosbetrieb (B2); wobei das Regeln (S1) der Elektromaschine (2) im Lastbetrieb (B1) unterschiedlich zum Regeln (S4) der Elektromaschine (2) im Lastlosbetrieb (B2) ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Erfassen (S2) der Zustandsgröße der Elektromaschine (2) ein Erfassen (S2.1) eines Drehzahlverlaufs der Elektromaschine (2) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Bestimmen (S3) des Zustands der Elektromaschine (2) ein Erkennen (S3.1) eines Schwingverhaltens des erfassten Drehzahlverlaufs der Elektromaschine (2) umfasst.
Verfahren nach einem Ansprüche 2 oder 3, wobei das Bestimmen (S3) des Zustands der Elektromaschine (2) ein Erkennen (S3.2) eines Gradienten des erfassten Drehzahlverlaufs der Elektromaschine (2) umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Erfassen (S2) der Zustandsgröße der Elektromaschine (2) ein Erfassen (S2.2) eines Drehmomentverlaufs der Elektromaschine (2) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Bestimmen (S3) des Zustands der Elektromaschine (2) ein Erkennen (S3.3) eines Schwingverhaltens des erfassten Drehmomentverlaufs der Elektromaschine (2) umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, wobei das Bestimmen (S3) des Zustands der Elektromaschine (2) ein Erkennen (S3.4) einer Drehmomentspitze des erfassten Drehmomentverlaufs der Elektromaschine (2) umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Erfassen (S2) der Zustandsgröße der Elektromaschine (2) ein Erfassen (S2.3) eines Stromverlaufs von einem die Elektromaschine (2) versorgenden Versorgungsstroms umfasst.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Bestimmen (S3) des Zustands der Elektromaschine (2) ein Erkennen (S3.5) eines Schwingverhaltens des erfassten Stromverlaufs des Versorgungsstroms umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, wobei das Bestimmen (S3) des Zustands der Elektromaschine (2) ein Erkennen (S3.6) einer Stromspitze des erfassten Stromverlaufs des Versorgungsstroms umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Regeln (S1; S4) der Elektromaschine (2) mit einem Regler erfolgt, wobei der Regler mit einem ersten Satz Parametern oder mit einem zweiten Satz Parametern definierbar ist, wobei der erste und der zweite Satz Parameter unterschiedlich sind.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei beim Regeln (S1) der Elektromaschine (2) im Lastbetrieb (B1) der erste Satz Parameter für einen dynamischen Regler verwendet wird, und wobei beim Regeln (S4) der Elektromaschine (2) im Lastlosbetrieb (B2) der zweite Satz Parameter für ein trägen Regler verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Regeln (S1; S4) der Elektromaschine (2) ein Begrenzen einer Drehzahl (n) der Elektromaschine (2) umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Regeln (S1; S4) der Elektromaschine (2) ein Begrenzen eines Drehmoments (M) der Elektromaschine (2) umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Regeln (S1; S4) der Elektromaschine (2) ein Begrenzen des Versorgungsstroms umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner, im Fall von einem Regeln (S4) der Elektromaschine (2) im Lastlosbetrieb (B2), Erfassen (S2) zumindest einer Zustandsgröße der Elektromaschine (2) und Bestimmen (S3) des Zustands der Elektromaschine (2) in Abhängigkeit von der erfassten Zustandsgröße, und falls der Zustand dem Lastbetrieb (B1) entspricht, Regeln (S1) der Elektromaschine (2) im Lastbetrieb (B1).
Steuergerät (4), welches eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche auszuführen.
Fahrzeug (6) mit einem Steuergerät (4) nach Anspruch 17.