DE112008002805B4

DE112008002805B4 - Steuervorrichtung für eine drehende elektrische Maschine

Info

Publication number: DE112008002805B4
Application number: DE112008002805.2T
Authority: DE
Inventors: Atsushi Imai
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-10-22
Filing date: 2008-10-01
Publication date: 2022-06-15
Anticipated expiration: 2028-10-02
Also published as: DE112008002805T5; CN101836356A; WO2009054239A1; CN101836356B; US20100207559A1; JP2009106021A; US8269443B2

Abstract

Steuervorrichtung (60) für eine drehende elektrische Maschine (12), aufweisend:eine Antriebsleistungszulassungs-Berechnungseinheit (66), die eine zulässige Antriebsleistung für eine drehende elektrische Maschine (12) durch Erfassen eines Zustands einer Leistungsquelle (32, 44) der drehenden elektrischen Maschine (12) berechnet;eine Einheit, die eine Drehzahl der drehenden elektrischen Maschine (12) erfasst;eine Drehmomentgrenzen-Berechnungseinheit (68), die eine Drehmomentgrenze für die drehende elektrische Maschine (12) auf Basis der zulässigen Antriebsleistung und der Drehzahl der drehenden elektrischen Maschine (12) berechnet; undeine Einheit, die basierend auf der Drehmomentgrenze, die einem Filterverfahren unterzogen wurde, und einer Drehmomentforderung für die drehende elektrische Maschine (12) einen Drehmomentbefehl ausgibt; gekennzeichnet durcheine Filterverarbeitungseinheit (70), die eine Tiefpassfilterverarbeitung für die berechnete Drehmomentgrenze ausführt;wobei die Filterverarbeitungseinheit (70) eine Zeitkonstante der Tiefpassfilterverarbeitung auf Basis der zulässigen Antriebsleistung und der Drehzahl der drehenden elektrischen Maschine (12) auswählt, undwobei das Filterverfahren in einem Vibrationserzeugungsbereich, in dem möglicherweise eine Vibration beim Starten der drehenden elektrischen Maschine (12) erzeugt wird, in dem die zulässige Antriebsleistung für die drehende elektrische Maschine (12) höchstens so hoch ist wie ein vorab definierter Vorgabewert für die zulässige Leistung, und in dem die Drehzahl der drehenden elektrischen Maschine (12) höchstens so hoch ist wie ein zuvor definierter Vorgabewert für die Drehzahl, ausgeführt wird, wobei eine Zeitkonstante des Tiefpassfilters höher eingestellt ist als wenn der vorgegebene Wert für die zulässige Leistung oder der vorgegebene Wert für die Drehzahl überschritten wird.

Description

GEBIET DER TECHNIK
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für eine drehende elektrische Maschine und genauer eine Steuervorrichtung für eine drehende elektrische Maschine, die eine Betriebssteuerung einer drehenden elektrischen Maschine abhängig von einem Zustand einer Leistungsquelle durchführt.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Eine drehende elektrische Maschine wird in einem Elektrofahrzeug, das mit einer Brennstoffzelle ausgestattet ist, oder in einem Hybridfahrzeug, das mit einem Verbrennungsmotor und einer drehenden elektrischen Maschine ausgestattet ist, als Fahrzeug-Antriebsquelle verwendet. Die drehende elektrische Maschine ist mit einer Leistungsquelle, wie einer Brennstoffzelle oder einer Hochspannungs-Elektrizitätsspeichereinrichtung, verbunden. Die Betriebssteuerung der drehenden elektrischen Maschine wird durchgeführt, während ein Zustand der Leistungsquelle überwacht wird.
Beispielsweise offenbart die JP 2003 - 61 212 A eine Steuereinrichtung eines Brennstoffzellen-Fahrzeugs mit einer Brennstoffzelle und einem elektrischen Doppelschichtkondensator, die beinhaltet: Ermitteln der Obergrenze für die Gesamtleistung, die ausgegeben werden kann, auf Basis der Obergrenze für die Leistungsmenge, die von der Brennstoffzelle erzeugt werden kann, und der Obergrenze für die Kondensator-Entladungsmenge, um die Obergrenze für einen Drehmomentbefehl auf den Bereich zu begrenzen. Es wird beschrieben, dass, wenn die Brennstoffzelle eine Störung aufweist und die Obergrenze für die Leistung, die erzeugt werden kann, sinkt, die Senkung der Obergrenze für die Gesamtleistungsmenge durch die Entladungsleistung vom Kondensator beschränkt wird, und dass der abrupte Abfall des vom Motor ausgegebenen Drehmoments auf Basis des Drehmomentbefehls beschränkt wird.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Problem, das mit der Erfindung zu lösen ist
Die JP 2003 - 61 212 A ermöglicht eine Durchführung einer Betriebssteuerung für eine drehende elektrische Maschine, während die Obergrenze für eine Leistungsmenge, die von einer Leistungsquelle erzeugt werden kann, erreicht ist. Falls die maximal erzeugbare Leistungsmenge als für den Betrieb der drehenden elektrischen Maschine zulässige Leistung zugeführt wird, wie oben angegeben, wird an die drehende elektrische Maschine ein Drehmomentbefehl innerhalb eines Bereichs der zulässigen Leistung gemäß einer Beziehung: Leistung = Drehmoment x Drehzahl ausgegeben. Da die Beziehung zwischen einem Drehmoment T und einer Drehzahl N hyperbolische Eigenschaften hat, falls gilt: zulässige Leistung = konstant, nimmt eine Drehmoment-Änderungsrate zu, wenn die Drehzahl sinkt. Beispielsweise werden beim Starten der elektrischen Maschine übermäßige Drehmomentschwankungen durch Schwankungen der Drehzahl bewirkt, und dies bewirkt beispielsweise Vibrationen eines Fahrzeugs, was für den Nutzer unangenehm ist. Aus der US 5 808 428 A ist eine Steuervorrichtung für eine drehende elektrische Maschine bekannt, aufweisend eine Antriebsleistungszulassungs-Berechnungseinheit, die eine zulässige Antriebsleistung für eine drehende elektrische Maschine durch Erfassen eines Zustands einer Leistungsquelle der drehenden elektrischen Maschine berechnet, eine Einheit, die eine Drehzahl der drehenden elektrischen Maschine erfasst, eineeine Drehmomentgrenzen-Berechnungseinheit, die eine Drehmomentgrenze für die drehende elektrische Maschine auf Basis der zulässigen Antriebsleistung und der Drehzahl der drehenden elektrischen Maschine berechnet, und eine Einheit, die basierend auf der Drehmomentgrenze, die dem Filterverfahren unterzogen wurde, und einer Drehmomentforderung für die drehende elektrische Maschine einen Drehmomentbefehl ausgibt. Weiterer Stand der Technik findet sich in der US 5 610 483 A , der US 6 859 693 B2 , der JP 2005 - 151 797 A sowie der US 2006 / 0 025 906 A1 .
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Steuervorrichtung für eine drehende elektrische Maschine, welcher eine Funktion hat, bzw. welche in der Lage ist, Vibrationen einer drehenden elektrischen Maschine zu unterdrücken. Diese Aufgabe wird gelöst mit der Steuervorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Mittel zur Lösung des Problems
Eine Steuervorrichtung für eine drehende elektrische Maschine gemäß der vorliegenden Erfindung weist auf: eine Drehmomentgrenzen-Berechnungseinheit, die eine Drehmomentgrenze für eine drehende elektrische Maschine auf Basis einer zulässigen Antriebsleistung für eine drehende elektrische Maschine berechnet, die abhängig von einem Zustand einer Leistungsquelle der drehenden elektrischen Maschine eingestellt wird; und eine Filterverarbeitungseinheit, die eine Tiefpassfilterverarbeitung für die Drehmomentgrenzen-Berechnung ausführt.
In der Steuervorrichtung für eine drehende elektrische Maschine gemäß der vorliegenden Erfindung ändert die Filterverarbeitungseinheit vorzugsweise eine Zeitkonstante des Tiefpassfilterverfahrens abhängig von einer zulässigen Antriebsleistung für eine drehende elektrische Maschine und/oder einer Drehzahl einer drehenden elektrischen Maschine.
Wenn die zulässige Antriebsleistung für die drehende elektrische Maschine höchstens so hoch ist wie ein zuvor definierter Vorgabewert, stellt die Filterverarbeitungseinheit in der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung für eine drehende elektrische Maschine eine Zeitkonstante vorzugsweise größer ein als wenn der vorgegebene Wert überschritten wird.
Wenn die Drehzahl der drehenden elektrischen Maschine höchstens so hoch ist wie ein zuvor definierter Vorgabewert, stellt die Filterverarbeitungseinheit in der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung für eine drehende elektrische Maschine eine Zeitkonstante vorzugsweise größer ein als wenn der vorgegebene Wert überschritten wird.
In der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung für eine drehende elektrische Maschine bestimmt die Drehmomentgrenzen-Berechnungseinheit die zulässige Antriebsleistung für die drehende elektrische Maschine vorzugsweise abhängig von einem Zustand einer Brennstoffzelle und/oder einer Elektrizitätsspeichereinrichtung, aus der bzw. denen die Leistungsquelle der drehenden elektrischen Maschine besteht.
In der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung für eine drehende elektrische Maschine wird die Filterverarbeitungseinheit vorzugsweise in einem Bereich ausgeführt, in dem ein Verhältnis einer Änderung des maximal verfügbaren Ausgangsdrehmoments zu einer Änderung der Drehzahl der drehenden elektrischen Maschine mindestens so groß ist wie ein zuvor definierter Vorgabewert.
Wirkung der Erfindung
Mit dem oben beschriebenen Aufbau führt eine Steuervorrichtung für eine drehende elektrische Maschine ein Tiefpassfilterverfahren für eine Drehmomentgrenze einer drehenden elektrischen Maschine aus, die auf Basis einer zulässigen Antriebsleistung für die drehende elektrische Maschine berechnet wird. Das Tiefpassfilterverfahren ist ein Filterverfahren, mit dem eine Hochfrequenzkomponente weggeschnitten wird. Dadurch können Vibrationen der drehenden elektrischen Maschine durch geeignetes Einstellen eines wegzuschneidenden Frequenzbandes unterdrückt werden.
In der Steuervorrichtung für eine drehende elektrische Maschine wird eine Zeitkonstante des Tiefpassfilterverfahrens abhängig von einer zulässigen Antriebsleistung für die drehende elektrische Maschine und/oder einer Drehzahl der drehenden elektrischen Maschine geändert. Falls beispielsweise Vibrationen der drehenden elektrischen Maschine im Zusammenhang mit der zulässigen Antriebsleistung für die drehende elektrische Maschine und der Drehzahl der drehenden elektrischen Maschine erzeugt werden, kann eine Zeitkonstante so eingestellt werden, dass das Tiefpassfilterverfahren sich auf einen Teilbereich der Erzeugung auswirkt, damit beispielsweise das Ansprechverhalten der drehenden elektrischen Maschine in anderen Teilbereichen direkt gezeigt wird, um unter der höheren zulässigen Antriebsleistung ein höhere Ansprechempfindlichkeit zu gewährleisten. Dies ermöglicht sowohl eine Unterdrückung der Vibration unter der niedrigeren zulässigen Antriebsleistung als auch die höhere Ansprechempfindlichkeit unter der höheren zulässigen Antriebsleistung.
Wenn die zulässige Antriebsleistung für die drehende elektrische Maschine höchstens so hoch ist wie ein vorab definierter Vorgabewert, wird in der Steuervorrichtung für eine drehende elektrische Maschine eine Zeitkonstante höher eingestellt als wenn der vorgegebene Wert überschritten wird. Falls beispielsweise beim Starten, d.h. dann, wenn die zulässige Antriebsleistung für die drehende elektrische Maschine niedrig ist, Vibrationen der drehenden elektrischen Maschine erzeugt werden, kann eine Zeitkonstante höher eingestellt werden, so dass das Tiefpassfilterverfahren sich auf einen Teilbereich der Erzeugung auswirkt, um die Vibrationsunterdrückung wirksam durchzuführen.
Wenn die Drehzahl der drehenden elektrischen Maschine höchstens so hoch ist wie ein vorab definierter Vorgabewert, wird in der Steuervorrichtung für eine drehende elektrische Maschine eine Zeitkonstante höher eingestellt als wenn der vorgegebene Wert überschritten wird. Falls beispielsweise beim Starten, d.h. dann, wenn die Drehzahl der drehenden elektrischen Maschine niedrig ist, Vibrationen der drehenden elektrischen Maschine erzeugt werden, kann eine Zeitkonstante höher eingestellt werden, so dass das Tiefpassfilterverfahren sich auf einen Teilbereich der Erzeugung auswirkt, um die Vibrationsunterdrückung wirksam durchzuführen.
In der Steuervorrichtung für eine drehende elektrische Maschine wird die zulässige Antriebsleistung für die drehende elektrische Maschine abhängig von einem Zustand einer Brennstoffzelle und/oder einer Elektrizitätsspeichereinrichtung, aus der bzw. denen eine Leistungsquelle der drehenden elektrischen Maschine besteht, bestimmt. Falls die Brennstoffzelle und die Elektrizitätsspeichereinrichtung als Leistungsquelle für die drehende elektrische Maschine verwendet werden, wird die zulässige Antriebsleistung für die drehende elektrische Maschine abhängig vom Zustand der Leistungsquelle bestimmt, um eine Drehmomentgrenze auf dieser Basis einzustellen, und dadurch können Vibrationen unterdrückt werden.
In der Steuervorrichtung für eine drehende elektrische Maschine wird die Filterverarbeitungseinheit innerhalb eines Bereichs ausgeführt, in dem das Verhältnis einer Änderung des maximal verfügbaren Ausgangsdrehmoments zu einer Änderung der Drehzahl der drehenden elektrischen Maschine bei oder über einem vorab definierten Vorgabewert liegt. Da die Drehmoment/Drehzahl-Kurve der drehenden elektrischen Maschine unter der Bedingung einer konstanten Leistung hyperbolische Eigenschaften hat, wird ein Verhältnis einer Änderung des Drehmoments zu einer Änderung der Drehzahl größer, wenn die Drehzahl kleiner ist, und die Vibrationen der drehenden elektrischen Maschine werden in diesem Teilbereich stark wahrgenommen. Daher kann die Vibrationsunterdrückung durch Ausführen des Filterverfahrens in diesem Teilbereich wirksam durchgeführt werden.
Figurenliste

1 ist eine Skizze eines Aufbaus eines Antriebssteuersystems eines mit einer Brennstoffzelle ausgestatteten Fahrzeugs, das eine drehende elektrische Maschine aufweist, in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ist ein Kennfeld einer Beziehung zwischen einem Drehmoment und einer Drehzahl;
3 ist ein Diagramm, das Zustände von Änderungen der Drehzahl und Änderungen des Drehmoments beim Starten der drehenden elektrischen Maschine erläutert;
4 ist ein Diagramm, das einen Zustand eines Filterverfahrens in der Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert;
5 ist ein Diagramm, das ein Filterverarbeitungsbereichs-Kennfeld in der Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert;
6 ist ein Diagramm eines anderen Filterverarbeitungsbereichs-Kennfelds in der Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung; und
7 ist ein Blockschema von Funktionen einer Steuereinheit in der Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung.

Bezugszeichenliste

10: Fahrzeugantriebs-Steuersystem,
12: drehende elektrische Maschine,
14: BZ-Hilfsmaschine,
16: Bremspedalgrad-Sensor,
18: Bremsen-ECU,
20: Gaspedalöffnungsgrad-Sensor,
22: Batterie-ECU,
30: Leistungsversorgungsschaltung,
32: Elektrizitätsspeichervorrichtung,
34, 38: Glättungskondensator,
36: Spannungswandler,
40: Spannungsdetektor,
42: Stromdetektor,
44: Brennstoffzelle,
46: M/G-Wechselrichter,
48: Hilfsmaschinen-Wechselrichter,
60: Steuereinheit,
62: Speichereinrichtung,
64, 65: Filterverarbeitungsbereichs-Kennfeld,
66: Antriebsleistungszulassungs- Berechnungsmodul,
68: Drehmomentgrenzen-Berechnungsmodul,
70: Filterverarbeitungsmodul,
72, 76: Kennlinie,
74, 78: Pulsations-Kennlinie,
77: Tiefpassfilterverfahren,
79: Vibrationsunterdrückungs-Drehmomentkennlinie,
80: Kennlinie, die einem zulässigen Antriebsleistungswert entspricht,
81: (einheitliche) Drehmoment-Obergrenze und
82, 84: Vibrationsunterdrückungs-Filterverfahrensbereich.

BESTE WEISE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Eine Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun ausführlich mit Bezug auf die folgende Zeichnung beschrieben. Obwohl in der folgenden Beschreibung davon ausgegangen wird, dass eine drehende elektrische Maschine in einem Fahrzeug eingebaut ist, kann die drehende elektrische Maschine eine sein, die in einer anderen Anwendung als in einem Fahrzeug verwendet wird, beispielsweise eine stationäre drehende elektrische Maschine. Obwohl in der folgenden Beschreibung eine Brennstoffzelle und eine Elektrizitätsspeichereinrichtung als Leistungsquelle der drehenden elektrischen Maschine enthalten sind, kann auch nur eine Sekundärzelle als Leistungsquelle verwendet werden, und es kann ein Verbrennungsmotor enthalten sein, der die Sekundärzelle auflädt. Obwohl in der folgenden Beschreibung ein Fahrzeug, in dem eine Brennstoffzelle eingebaut ist, nur eine elektrische Maschine aufweist, kann auch eine Vielzahl von drehenden elektrischen Maschinen enthalten sein. Obwohl die drehende elektrische Maschine als Motorgenerator beschrieben wird, der eine Motorfunktion und eine Generatorfunktion aufweist, kann die drehende elektrische Maschine auch nur eine Motorfunktion aufweisen, und ein Fahrzeug kann einen Motor und einen Generator aufweisen, die separat sind.
Obwohl der Fall einer Drehmomentbegrenzung für eine Vibrationsunterdrückung beim Starten ausführlich als Begrenzung eines zulässigen Fahrzeug-Antriebsleistungswerts beschrieben wird, dient dieses Beispiel nur der Erläuterung. Die vorliegende Erfindung kann auch in anderen Fällen implementiert werden, solange eine zulässige Fahrzeug-Antriebsleistung durch eine zuvor definierte Vorgabebedingung begrenzt wird. Beispielsweise kann die vorliegende Erfindung implementiert werden, wenn die zulässige Fahrzeug-Antriebsleistung abhängig von einer Fahrzeug-Fahrbedingung oder einer Umweltsituation eines Fahrzeugs begrenzt wird. Obwohl in der folgenden Beschreibung eine Leistungsversorgungsschaltung eine Gestaltung aufweist, die eine Hochspannungs-Elektrizitätsspeichereinrichtung, eine Brennstoffzelle, einen Spannungswandler und einen bei hoher Spannung betriebenen Wechselrichter aufweist, können auch andere Elemente enthalten sein. Beispielsweise können ein System-Hauptrelais, eine Niederspannungszelle, ein bei niedriger Spannung betriebener Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler usw. enthalten sein.
1 ist ein Aufbauschema eines Antriebssteuersystems 10 eines mit einer Brennstoffzelle ausgestatteten Fahrzeugs, das eine drehende elektrische Maschine aufweist. Insbesondere wird hierin eine Steuerung für eine drehende elektrische Maschine beschrieben, die ein Filterverfahren für eine Drehmomentgrenze einer drehenden elektrischen Maschine ausführt, die auf Basis der zulässigen Antriebsleistung für die drehende elektrische Maschine berechnet wird, um Vibrationen zu unterdrücken, die beim Starten eines Fahrzeugs erzeugt werden.
Das Antriebssteuersystem 10 weist auf: eine Leistungsversorgungsschaltung 30 mit einer Brennstoffzelle 44 und einer Elektrizitätsspeichereinrichtung 32, bei der es sich um eine Sekundärzelle handelt; eine drehende elektrische Maschine 12 und eine damit verbundene Brennstoffzellen-Hilfsmaschine (BZ-Hilfsmaschine) 14; einen Bremspedalgrad-Sensor 16 und eine Bremsen-ECU (elektrische Steuerschaltung), die eine Antriebsforderung des Fahrzeugs definieren; einen Gaspedalöffnungsgrad-Sensor 20; eine Batterie-ECU 22, die das Aufladen/Entladen der Elektrizitätssteuereinrichtung 32 steuert; eine Steuereinheit 60; und eine Speichereinrichtung 62, die mit der Steuereinheit 60 verbunden ist.
Die drehende elektrische Maschine 12 ist ein Motor/Generator (M/G), der in dem Fahrzeug eingebaut ist, und ist eine dreiphasige drehende elektrische Synchronmaschine, die, wenn Leistung zugeführt wird, als Motor und während des Bremsens als Generator fungiert. Die Drehzahl der drehenden elektrischen Maschine 12 wird von einer geeigneten Detektoreinheit erfasst, und der Erfassungswert wird an die Steuereinheit 60 übermittelt.
Die BZ-Hilfsmaschine 14 ist eine Hilfsmaschine, die von der Brennstoffzelle 44 verwendet wird, und weist einen Luftkompressor (ACP), der in einem Oxidierungsgas-Strömungskanal vorgesehen ist, eine Wasserstoffpumpe, die an einem Brenngas-Strömungskanal vorgesehen ist, eine Brennstoffzellen-Kühlungspumpe usw. auf. Die BZ-Hilfsmaschine 14 wird beispielsweise mit Hochspannungsleistung in der Größenordnung von etwa 200 V versorgt und betrieben. BZ ist eine Abkürzung für Brennstoff-Zelle und steht für die Brennstoffzelle 44. Die Brennstoffzelle 44 wird im Folgenden bei Bedarf als BZ bezeichnet.
Die Leistungsversorgungsschaltung 30 ist eine Schaltung, die mit der drehenden elektrischen Maschine 12, bei der es sich um einen Motor/Generator handelt, und der BZ-Hilfsmaschine verbunden ist. Was die drehende elektrische Maschine 12 betrifft, so ist die Leistungsversorgungsschaltung 30 in der Lage, die drehende elektrische Maschine 12 mit Leistung zu versorgen, wenn die drehende elektrische Maschine 12 als Antriebsmotor fungiert, oder regenerative Leistung aufzunehmen, um die Elektrizitätsspeichereinrichtung 32, bei der es sich um eine Sekundärzelle handelt, aufzuladen, wenn die drehende elektrische Maschine 12 als Generator fungiert. Was die BZ-Hilfsmaschine 14 betrifft, so ist die Leistungsversorgungsschaltung 30 in der Lage, eine erforderliche Hochspannungsleistung für den Betrieb der BZ-Hilfsmaschine 14 zu liefern.
Die Leistungsversorgungsschaltung 30 weist auf: die Elektrizitätsspeichereinrichtung 32, bei der es sich um die Sekundärzelle handelt, einen Glättungskondensator 34 auf der Seite der Elektrizitätsspeichereinrichtung, einen Spannungswandler 36, einen Glättungskondensator 38 auf der Seite der Brennstoffzelle, die Brennstoffzelle 44, einen M/G-Wechselrichter 46, der mit der drehenden elektrischen Maschine verbunden ist, und einen Hilfsmaschinen-Wechselrichter 48, der mit der BZ-Hilfsmaschine 14 verbunden ist.
Die Elektrizitätsspeichereinrichtung 32 ist eine aufladbare/entladbare Hochspannungs-Sekundärzelle und hat die Funktion, über den Spannungswandler 36 elektrische Leistung mit der Brennstoffzelle 44 zu tauschen, um die Lastschwankungen der drehenden elektrischen Maschine 12, der BZ-Hilfsmaschine 14 usw. aufzufangen. Die Elektrizitätsspeichereinrichtung 32 kann ein Lithiumionen-Batteriepack bzw. -Akku oder ein Nickel/Wasserstoff-Akku oder ein Kondensator mit einer Polspannung von beispielsweise etwa 200 V bis 300 V sein. Die Elektrizitätsspeichereinrichtung 32 ist eine sogenannte Hochspannungsbatterie, und die Elektrizitätsspeichereinrichtung 32 wird häufig auch einfach als Batterie bezeichnet. Daher wird die Elektrizitätsspeichereinrichtung im Folgenden nach Bedarf als Batterie bezeichnet.
Der Spannungswandler 36 ist eine Schaltung, die in der Lage ist, einem Spannungsunterschied gemäß, elektrische Leistung zwischen einer Hochspannung auf der Seite der Elektrizitätsspeichereinrichtung 32 und einer Hochspannung auf der Seite der Brennstoffzelle 44 auszutauschen. Falls beispielsweise eine Spannung auf der Seite der Brennstoffzelle 44 niedriger ist, wird eine Hochspannungsleistung von der Seite der Elektrizitätsspeichereinrichtung 32 zur Seite der Brennstoffzelle 44 geliefert, während die Spannungswandlung durchgeführt wird, und umgekehrt wird, falls eine Spannung auf der Seite der Elektrizitätsspeichereinrichtung 32 niedriger ist, eine Hochspannungsleistung von der Seite der Brennstoffzelle 44 zur Seite der Elektrizitätsspeichereinrichtung 32 geliefert, während die Spannungswandlung durchgeführt wird. Der Spannungswandler 36 kann ein bidirektionaler Wandler sein, der einen Reaktor aufweist.
Auf jeder der beiden Seiten des Spannungswandlers 36 ist ein Glättungskondensator vorgesehen. Der Glättungskondensator 34 auf der Seite der Elektrizitätsspeichereinrichtung ist zwischen einer Busleitung einer positiven Elektrode und einer Busleitung einer negativen Elektrode vorgesehen, die den Spannungswandler 36 und die Elektrizitätsspeichereinrichtung 32 miteinander verbinden, und der Glättungskondensator 38 auf der Brennstoffzellenseite ist zwischen der Busleitung der positiven Elektrode und der Busleitung der negativen Elektrode vorgesehen, die den Spannungswandler 36 und die Brennstoffzelle 44 miteinander verbinden.
Die Brennstoffzelle 44 ist eine Art Akku, der durch Kombinieren einer Vielzahl von Batterie-Brennstoffzellen aufgebaut wird, um Hochspannung, die in der Größenordnung von etwa 200 V bis etwa 300 V erzeugt wird, abzunehmen, und wird als Brennstoffzellenstapel bezeichnet. Jede der Batterie-Brennstoffzellen dient dazu, Wasserstoff als Brenngas zur Anodenseite und Luft als Oxidierungsgas zur Kathodenseite zu liefern, um aus der chemischen Reaktion in der Batterie über eine Elektrolytmembran, bei der es sich um eine Feststoff-Polymermembran handelt, notwendige elektrische Leistung zu ziehen. Der Betrieb der BZ-Hilfsmaschine 14 ist notwendig, um die Brennstoffzelle 44 zu betreiben.
Ein Spannungswandler 40 ist zwischen der Busleitung der positiven Elektrode und der Busleitung der negativen Elektrode, welche die Brennstoffzelle 44 und den Spannungswandler 36 verbinden, vorgesehen, und ist in der Lage, einen Ausgangsspannungswert der Brennstoffzelle 44 zu erfassen. Ein Stromdetektor 42 ist an der Busleitung der positiven Elektrode oder der Busleitung der negativen Elektrode vorgesehen und ist in der Lage, einen Ausgangsstromwert der Brennstoffzelle 44 zu erfassen. Der vom Spannungsdetektor 40 erfasste Wert und der vom Stromdetektor 42 erfasste Wert werden über eine geeignete Signalleitung zur Steuereinheit 60 übertragen.
Der M/G-Wechselrichter 46 ist eine Schaltung, die in der Lage ist, unter der Steuerung der Steuereinheit 60 Hochspannungs-Gleichstromleistung in Dreiphasen-Wechselstromantriebsleistung für die Leistungsversorgung der drehenden elektrischen Maschine 12 umzuwandeln, und andererseits regenerative Dreiphasen-Wechselstromleistung in Hochspannungs-Gleichstromladeleistung umzuwandeln. Der M/G-Wechselrichter 46 kann aus einer Schaltung bestehen, die ein Schaltelement, eine Diode usw. aufweist.
Der Hilfsmaschinen-Wechselrichter 48 ist in der Lage, unter der Steuerung der Steuereinheit 60 Hochspannungs-Gleichstromleistung in Dreiphasen-Wechselstromantriebsleistung für die Leistungsversorgung der BZ-Hilfsmaschine 14 umzuwandeln. Der Aufbau des Hilfsmaschinen-Wechselrichters 48 ist im Grunde der gleiche wie der des M/G-Wechselrichters 46.
Nun werden die Elemente beschrieben, die mit der Steuereinheit 60 verbunden sind. Der Bremspedalgrad-Sensor 16 ist ein Sensor, der einen Betätigungsumfang eines Bremspedals usw. erfasst. Eine Bremsen-ECU 18 ist in der Lage, einen vom Bremspedalgrad-Sensor 16 erfassten Wert in ein Bremsforderungs-Drehmoment für die drehende elektrische Maschine 12 umzuwandeln, um es in die Steuereinheit 60 einzugeben. Der Gaspedalöffnungsgrad-Sensor 20 ist in der Lage, einen Betätigungsumfang eines Gaspedals, usw. zu erfassen und in ein Antriebsforderungs-Drehmoment für die drehende elektrische Maschine umzuwandeln, um es in die Steuereinheit 60 einzugeben. Der Bremspedalgrad-Sensor 16 und der Gaspedalöffnungsgrad-Sensor 20 sind Mittel, die von einem Nutzer betätigt werden, um Anweisungen für die Drehmomentforderungen an die drehende elektrische Maschine 12 auszugeben.
Die Batterie-ECU 22 ist eine Steuereinrichtung, die in der Lage ist, einen Zustand der Elektrizitätsspeichereinrichtung 32, bei der es sich um eine Hochspannungsbatterie handelt, zu erfassen, um deren Ladungs-/Entladungszustand so zu steuern, dass der geeignete Zustand erreicht wird. Beispielsweise werden eine Ausgangsspannung, ein Eingangs-/Ausgangsstrom, eine Temperatur, ein SOC (Ladezustand) usw. als Zustände der Elektrizitätsspeichereinrichtung 32 überwacht, und ihre Werte werden nach Bedarf an die Steuereinheit 60 übermittelt.
Die Speichereinrichtung 62, die mit der Steuereinheit 60 verbunden ist, ist in der Lage, Programme usw., die in der Steuereinheit 60 ausgeführt werden, zu speichern, und ist insbesondere in der Lage, ein Filterverfahrensbereichs-Kennfeld 64, das verwendet wird, wenn ein Filterverfahren für die Vibrationsunterdrückung ausgeführt wird, zu speichern.
Bevor der Inhalt des Filterverfahrensbereichs-Kennfelds 64 beschrieben wird, wird als Hintergrund dafür die Vibrationsunterdrückung beim Starten mit Bezug auf 2 und 3 beschrieben. In der folgenden Beschreibung werden die Bezugszahlen der 1 verwendet. 2 ist ein Kennfeld einer Beziehung zwischen einem Drehmoment T und einer Drehzahl N. 3 ist ein Zustandsdiagramm für Änderungen der Drehzahl N und Änderungen des Drehmoments T beim Starten der drehenden elektrischen Maschine 12.
Wie in 2 dargestellt, zeigen das Drehmoment T und eine Drehzahl N der drehenden elektrischen Maschine 12 bei Zufuhr elektrischer Leistung, d.h. konstanter Leistung, zur drehenden elektrischen Maschine 12, eine hyperbolische Kurve. Dies beruht auf einer Beziehung: elektrische Leistung = Leistung = Drehmoment T x Drehzahl N. Da eigentlich die Obergrenze für das Drehmoment beschrieben wird, ist die hyperbolischen Kurve an der Obergrenze gekappt. 2 zeigt fünf T/N-Kennlinien, die fünf Arten von zugeführter Leistung entsprechen.
Betrachtet man den Start der rotierenden elektrischen Maschine 12, so ändert sich die Drehzahl N, wenn die Drehzahl N allmählich ausgehend von null steigt, wenn die geeignete Startleistung zugeführt wird, an einem steilen Abschnitt einer hyperbolischen Kurve, da die Startleistung niedrig ist und die Drehzahl N niedrig ist. In 2 wird die Änderung von einem Pfeil der T/N-Kennlinie angezeigt, der der niedrigsten zugeführten Leistung entspricht, und es ist zu sehen, dass ein Wert von ΔT, d.h. der Änderung des Drehmoments T, größer ist als ΔN, d.h. als die Änderung der Drehzahl. Im äußersten Fall nähert sich ΔT/ΔN Unendlich an.
3 zeigt die tatsächlichen Änderungen der Drehzahl N und die tatsächlichen Änderungen des Drehmoments T beim Starten der drehenden elektrischen Maschine 12. In 3 ist in einer oberen Ansicht die Zeit als horizontale Achse aufgetragen, und die Drehzahl N ist als vertikale Achse aufgetragen, und in einer unteren Ansicht ist die Zeit als horizontale Achse aufgetragen und das Drehmoment T ist als vertikale Achse aufgetragen. Die ursprünglichen Zeitpunkte sind auf der oberen und der unteren Seiten angeglichen. Beim Starten wird die Drehzahl N gemäß dem Befehl vom Steuerabschnitt 60 allmählich von null auf eine höhere Drehrate erhöht. In 3 wird die Drehzahl N durch eine Kennlinie 72 dargestellt, die im Lauf der Zeit im Wesentlichen linear ansteigt. Dementsprechend wird das Drehmoment T von einer Kennlinie 76 dargestellt, die unter der Bedingung: konstanter Wert für die zugeführte Leistung = Leistungswert im Lauf der Zeit sinkt. Da ΔT/ΔN ein hoher Wert ist, wie oben angegeben, schwankt das Drehmoment T bei einer Änderung der Drehzahl N erheblich.
In einem Fall, wo die drehende elektrische Maschine 12 in einem Fahrzeug eingebaut ist, wird ein Vibrationssystem von der Masse der drehenden elektrischen Maschine 12 und einer Federkomponente einer Trägerstruktur gebildet. Wenn die drehende elektrische Maschine 12 in Betrieb ist, überlagern sich daher Vibrationen des Vibrationssystems und eine Kennlinie der Drehzahl N. Da Vibrationen auch in einem Sensorsystem erzeugt werden, zeigt die Anstiegskurve der Drehzahl N beim Starten Kennwerte, die als Pulsationskennlinie 74 dargestellt werden. Da Pulsationen der Drehzahl N erzeugt werden, wenn eine pulsierende Wellenform Änderungen der Drehzahl N auf diese Weise überlagert, steigt die Pulsation des Drehmoments, wie von einer Pulsationskennlinie 78 dargestellt, da ΔT/ΔN hoch ist, wie oben angegeben. Dies führt zu den Vibrationen beim Starten, was für den Nutzer unangenehm ist.
Ein Filterverfahren kann als Methode für die Unterdrückung der Variationen beim Starten, wie oben beschrieben, verwendet werden. 4 ist ein Zustandsdiagramm des Filterverfahrens. Der Filterverfahren ist ein Verfahren zur Verringerung einer Verstärkung an einem vorgegebenen Frequenzband, und ein Tiefpassfilterverfahren wird ausgeführt, um eine Verstärkung eines Frequenzbandes zu verringern, die in diesem Fall mindestens so hoch ist wie eine vorgegebene Frequenz f. Das Tiefpassfilterverfahren wird dargestellt als: Verstärkung = 1 / (1+τs), wobei τ eine Zeitkonstante ist, und wird daher auch als Verzögerungs-Filterverfahren erster Ordnung bezeichnet. Diese Zeitkonstante τ kann bei der Frequenz verwendet werden, bei der die Verstärkung abzufallen beginnt. Eine linke Ansicht von 4 entspricht der unteren Ansicht von 3 und zeigt die Pulsationskennlinie 78 des Drehmoments. Wenn die Drehmomentkurve einem Tiefpassfilterverfahren 77 unterzogen wird, wird eine Vibrationsunterdrückungs-Drehmomentkurve 79 gebildet, aus der die Pulsation der Hochfrequenzkomponente entfernt wurde, wie in der rechten Ansicht von 4 dargestellt.
Wenn die Drehmomentkurve der drehenden elektrischen Maschine dem Tiefpassfilterverfahren unterzogen wird, wird die Ansprechempfindlichkeit des Drehmoments der drehenden elektrischen Maschine niedrig. Wenn beispielsweise die drehende elektrische Maschine mit einer höheren zulässigen Antriebsleistung versorgt wird, und mit einem höheren Drehmoment und einer höheren Drehzahl betrieben wird, ist eine Hochgeschwindigkeitsantwort auf einen Drehmomentbefehl gewünscht. Da die Vibrationen beim Starten im Falle einer niedrigeren zulässigen Antriebsleistung oder einer niedrigeren Drehzahl erzeugt werden, wie oben angegeben, können dadurch, falls das Filterverfahren nur für den Teilbereich, in dem Vibrationen erzeugt werden, ausgeführt wird, sowohl die Vibrationsunterdrückung unter der niedrigeren zulässigen Antriebsleistung als auch die hohe Ansprechempfindlichkeit unter der höheren zulässigen Antriebsleistung erhalten werden.
Für diesen Zweck wird das Filterverfahrensbereichs-Kennfeld 64 verwendet, das mit Bezug auf 1 genannt wurde. In der folgenden Beschreibung werden Bezugszahlen von 1 bis 4 verwendet. Die Vibrationen beim Starten sind ausgeprägt, wenn die Geschwindigkeit bei der niedrigen Drehzahl N niedrig ist, und ΔT/ΔN ist einigermaßen hoch. Das Filterverfahren kann für die Drehmomentkurve der drehenden elektrischen Maschine 12 in einem Bereich durchgeführt werden, in dem N kleiner ist als ein Vorgabewert und ΔT/ΔN größer ist als ein vordefinierter Wert im Kennfeld: Drehmoment T / Drehzahl N. Der Bereich, in dem das Filterverfahren ausgeführt wird, wird in Korrelation mit der zulässigen Antriebsleistung und der Drehzahl eingestellt. 5 ist ein Diagramm, welches das Filterverfahrensbereichs-Kennfeld 64 erläutert, das den Bereich angibt, in dem das Filterverfahren für die Vibrationsunterdrückung beim Starten durchgeführt wird.
5 zeigt fünf Arten von Kennlinien 80, die den Leistungsversorgungswerten, d.h. den zulässigen Antriebsleistungswerten für die drehende elektrische Maschine 12, entsprechen. Ein Bereich, in dem der zulässige Antriebsleistungswert höchstens so hoch ist wie die Kennlinie des viertgrößten Antriebsleistungswerts, ist schraffiert, und der schraffierte Teilbereich des niedrigeren zulässigen Antriebsleistungswerts ist ein Vibrationsunterdrückungs-Filterverfahrensbereich 82 für die Ausführung des Filterverfahrenes für die Vibrationsunterdrückung. Der Filterverfahren wird nicht in dem nicht-schraffierten Teilbereich des höheren zulässigen Antriebsleistungswerts durchgeführt, um eine höhere Ansprechempfindlichkeit für einen Drehmomentbefehl zu gewährleisten.
Obwohl in 5 eine einheitliche Drehmoment-Obergrenze 81 dargestellt ist, ist diese für das Filterverfahren für die Vibrationsunterdrückung beim Starten nicht von Belang und zeigt an, dass wegen des Aufbaus des Systems generell kein größeres Drehmoment zulässig ist. Dies kann als generelle Drehmomentobergrenze bezeichnet werden.
Obwohl in 5 das Filterverfahren für die Vibrationsunterdrückung abhängig vom zulässigen Antriebsleistungswert ausgeführt wird, kann das Filterverfahren für die Vibrationsunterdrückung abhängig von der Drehzahl N der drehenden elektrischen Maschine 12 durchgeführt werden. 6 ist ein Diagramm eines Beispiels für ein Filterverfahrensbereichs-Kennfeld 65, wenn das Filterverfahren abhängig von der Drehzahl N ausgeführt wird. Die fünf Kennlinien 80 sind dargestellt wie in 5, und ein Bereich der niedrigeren Drehzahl, in dem die Drehzahl N niedriger ist als ein zuvor definierter Vorgabewert, ist in diesem Fall schraffiert dargestellt. Der schraffierte Teilbereich der niedrigeren Drehzahl ist ein Vibrationsunterdrückungs-Filterverfahrensbereich 84 des Filterverfahrens, das für die Vibrationsunterdrückung ausgeführt wird. Der Filterverfahren wird im nicht-schraffierten Teilbereich der hohen Drehzahl nicht ausgeführt, um eine höhere Ansprechempfindlichkeit für einen Drehmomentbefehl zu gewährleisten.
Der Teilbereich für das Filterverfahren, das für die Vibrationsunterdrückung ausgeführt wird, kann mit der Methode, die auf der zulässigen Antriebsleistung beruht, wie in 4 beschrieben, der Methode, die auf der Drehzahl N beruht, wie in 5 beschrieben, oder einer Einstellungsmethode, die auf beiden beruht, bestimmt werden. Beispielsweise kann in 4 das Filterverfahren für die Vibrationsunterdrückung für einen weiter eingeengten Teilbereich ausgeführt werden, der höchstens so hoch ist wie eine vordefinierte Vorgabedrehzahl innerhalb des schraffierten Teilbereichs.
Was die Vibrationsunterdrückungs-Filterverfahrensbereiche 82, 84 und andere Bereiche betrifft, so ist es möglich, für die erstgenannten das Filterverfahren durchzuführen und für die letztgenannten kein Filterverfahren durchzuführen. Alternativ dazu kann ein geeignetes Filterverfahren für die letztgenannten durchgeführt werden, um einen Unterschied zwischen den erstgenannten und den letztgenannten beim Einstellen der Zeitkonstante des Filterverfahrenes zu erzeugen. In diesem Fall wird die Zeitkonstante im Vibrationsunterdrückungs-Filterverfahrensbereich 82 größer eingestellt als die Zeitkonstante anderer Teilbereiche. Im Beispiel von 5 wird die Zeitkonstante, wenn die zulässige Antriebsleistung für die drehende elektrische Maschine höchstens so groß ist wie ein zuvor definierter Vorgabewert, größer eingestellt als die Zeitkonstante, wenn der vorgegebene Wert überschritten wird. Im Beispiel von 6 wird die Zeitkonstante, wenn die Drehzahl N höchstens so hoch ist wie ein zuvor definierter Vorgabewert, größer eingestellt als die Zeitkonstante, wenn der vorgegebene Wert überschritten ist. Durch Kombinieren dieser Methoden kann das Filterverfahren für die Vibrationsunterdrückung in einem Bereich ausgeführt werden, in dem ein Verhältnis der Drehmomentänderung ΔT zur Drehzahländerung ΔN der drehenden elektrischen Maschine 12 mindestens so groß ist wie ein zuvor definierter Vorgabewert.
Zurück zu 1: die Steuereinrichtung 62 speichert die Filterverfahrensbereichs-Kennfelder 64, 65, die in 5 und 6 beschrieben sind. Die Filterverfahrensbereichs-Kennfelder 64, 65 zeigen die Bereiche an, in denen das Filterverfahren für die Vibrationsunterdrückung ausgeführt wird, und können daher in einem Format gespeichert werden, das in der Lage ist, einen Teilbereich für die Durchführung des Filterverfahrenes für die Vibrationsunterdrückung in einer anderen Form als einem Kennfeld zu speichern. Beispielsweise können die Kennfelder in einem Tabellenformat gespeichert werden oder in einem Kalkulationsformat für eine Vergleichstabelle unter Verwendung des zulässigen Antriebsleistungswerts als Eingabe, um die Zeitkonstante des Filterverfahrenes auszugeben. Die Kennfelder weisen ein Format auf, das die Drehzahl der drehenden elektrischen Maschine als Eingabe verwendet, um die Zeitkonstante des Filterverfahrens auszugeben.
Die Steuereinheit 60 ist in der Lage, die Elemente des Antriebssteuersystems 10 allgemein zu steuern, und ist insbesondere in der Lage, das Filterverfahren für die Vibrationsunterdrückung wie oben beschrieben durchzuführen. Die Steuereinheit 60 entspricht einer Steuervorrichtung für eine drehende elektrische Einrichtung im Antriebssteuersystem 10 eines Fahrzeugs. Die Steuereinheit 60 weist auf: ein Antriebsleistungszulassungs-Berechnungsmodul 66, das die zulässige Antriebsleistung der drehenden elektrischen Maschine abhängig vom Zustand der Brennstoffzelle 44 und der Elektrizitätsspeichervorrichtung 32, welche die Leistungsquelle für die drehende elektrische Maschine 12 bilden, berechnet; ein Drehmomentgrenzen-Berechnungsmodul 68, das eine Drehmomentgrenze für die drehende elektrische Maschine auf Basis der zulässigen Antriebsleistung berechnet; und ein Filterverarbeitungsmodul 70, welches das Tiefpassfilterverfahren für die Drehmomentgrenzen-Berechnung ausführt.
Die Steuereinheit 60 kann aus einem Computer bestehen, der sich zum Einbau in einem Fahrzeug eignet. Obwohl die Steuereinheit 60 aus einem einzigen Computer bestehen kann, kann die Funktion der Steuereinheit 60, falls zusätzlich eine im Fahrzeug eingebaute ECU usw. vorhanden ist, ein Teil der Funktion der im Fahrzeug eingebauten ECU sein. Die Funktion der Steuereinheit 60 kann von Software implementiert werden und kann beispielsweise durch Ausführen eines entsprechenden Steuerprogramms für die drehende elektrische Maschine implementiert werden.
Nun werden die Wirkungen des obigen Aufbaus, insbesondere die Funktionen der Steuereinheit 60, ausführlicher mit Bezug auf 7 beschrieben. In der Beschreibung werden die Bezugszahlen von 1 bis 6 verwendet. 7 entspricht einem Blockdiagramm, das die Funktionen der Steuereinheit 60 darstellt, und die Beschreibung ist auf Prozesse bezogen, die von der Steuereinheit 60 ausgeführt werden. Daher entsprechen diese Prozesse den jeweiligen Verfahrensabläufen des entsprechenden Steuerprogramms für die drehende elektrische Maschine.
Wenn das Steuerprogramm für die drehende elektrische Maschine aktiviert wird, werden ein Wert für die verfügbare BZ-Ausgangsleistung und ein Wert für die verfügbare Batterieausgangsleistung ermittelt, um die zulässige Antriebsleistung zu berechnen (S10, S12). Der Wert für die höchstens verfügbare Ausgangsleistung der Brennstoffzelle 44 wird auf Basis des vom Spannungsdetektor 40 erfassten Werts, des vom Stromdetektor 42 erfassten Werts usw. berechnet, und der Wert für die höchstens verfügbare Ausgangsleistung von der Elektrizitätsspeichereinrichtung 32 wird auf Basis der Zustandsgröße der Elektrizitätsspeichereinrichtung 32 von der Batterie-ECU 22 usw. berechnet.
Der Wert für die zulässige Antriebsleistung der drehenden elektrischen Maschine 12 wird nach Bedarf unter Berücksichtigung des Leistungsverbrauchs der BZ-Hilfsmaschine 14, der Umwandlungseffizienz des Spannungswandlers 36 usw., zusammen mit den Zustandsgrößen der Leistungsquelle der drehenden elektrischen Maschine 12, wie dem Wert für die höchstens verfügbare Ausgangsleistung der Brennstoffzelle 44 und dem Wert für die höchstens verfügbare Ausgangsleistung der Elektrizitätsspeichereinrichtung 32, berechnet (S14). Dieser Prozess wird durch die Funktion des Antriebsleistungszulassungs-Berechnungsmoduls 66 der Steuereinheit 60 ausgeführt. Die Kennlinien 80, die in 5 und 6 beschrieben sind, sind die Kennlinien für Drehmoment T / Drehzahl N, die dem berechneten Wert für die zulässige Antriebsleistung entsprechen. Wenn beispielsweise der berechnete Wert für die zulässige Antriebsleistung 10 kW ist, hat die Kennlinie: Leistungswert = 10 kW = konstant in der T/N-Ebene hyperbolische Eigenschaften.
Daher wird die Drehzahl N angegeben (S16), um das Drehzahlgrenzen-Berechnungsverfahren auszuführen (S18). Diese Funktion wird durch die Funktion des Drehzahlgrenzen-Berechnungsmoduls 68 der Steuereinheit 60 ausgeführt. Beispielsweise ausgehend von: N = 600 UpM = 10 UpS = 10 Hz, wird im obigen Beispiel ein Drehmoment aus einem Ausdruck: Wert für die zulässige Antriebsleistung = 10 kW = T x N = T x 10 UpS berechnet, und dieser ist unter dem Wert für die zulässige Antriebsleistung die Drehmomentgrenze. Ein Ausdruck „Begrenzung“ bzw. „Grenze“ bedeutet eine Grenze im zulässigen Antriebsleistungsbereich und bedeutet, dass das Drehmoment der drehenden elektrischen Maschine 12 höchstens mit dem berechneten Drehmoment ausgegeben werden kann.
Die Zeitkonstante des Filterverfahrenes wird auf Basis des berechneten Werts für die zulässige Antriebsleistung und des gegebenen Drehzahlwerts ausgewählt (S20). Nachdem die Zeitkonstante des Filterverfahrenes ausgewählt wurde, wird die Zeitkonstante verwendet, um das Filterverfahren für eine Drehmomentkurve auszuführen (S22). Diese Prozesse werden von der Funktion eines Filterverarbeitungsmoduls 80 der Steuereinheit 60 ausgeführt. Genauer wird das Filterverfahrensbereichs-Kennfeld 64 aus der Speichereinrichtung 62 gelesen, und die zulässige Antriebsleistung und die Drehzahl werden als Abrufschlüssel verwendet, um eine Zeitkonstante des Filterverfahrenes entsprechend dieser Bedingung auszulesen. Im obigen Beispiel werden der Wert für die zulässige Antriebsleistung = 10 kW und die Drehzahl N = 10 UpS = 10 Hz als Abrufschlüssel verwendet, um die entsprechende Zeitkonstante aus einem Kennfeld oder einer Korrelationstabelle oder einer Berechnungsgleichung zu erhalten.
Wenn beispielsweise der Wert für die zulässige Antriebsleistung = 10 kW und die Drehzahl N = 10 UpS = 10 Hz der obigen Bedingung in dem Teilbereich enthalten sind, in dem das Filterverfahren für die Vibrationsunterdrückung ausgeführt wird, wird für die Zeitkonstante für das Filterverfahren ein im Vergleich zu anderen Teilbereichen höherer Wert ausgewählt. Dies beschränkt die Hochfrequenzkomponenten der Vibrationen, wie in 4 beschrieben. Wenn andererseits das Filterverfahren für die Vibrationsunterdrückung in anderen Bereichen mit einem größeren zulässigen Antriebsleistungswert oder mit einer Drehzahl N, die eine hohe Drehzahl ist, nicht durchgeführt wird, wird für die Zeitkonstante für das Filterverfahren ein kleinerer Wert ausgewählt. Daher kann beispielsweise das schnelle Ansprechen auf den Drehmomentbefehl während des höheren zulässigen Antriebsleistungswerts gewährleistet werden.
Sobald das Filterverfahren für die Drehmomentkurve ausführt wird, wird ein Drehmoment-Befehlswert ermittelt (S24), und es wird ein Drehmomentmaximum-Verfahren durchgeführt (S25), um den endgültigen Drehmoment-Befehlswert zu berechnen. Die Drehmomentmaximum-Verfahrenseinheit die einheitliche Drehmoment-Obergrenze 81, die eine generelle Drehmoment-Obergrenze ist, wie in 5 und 6 dargestellt. Falls jedoch eine Drehmomentgrenze auf Basis des Aufbaus des Antriebssteuersystems 10 des Fahrzeugs, die sich von dieser einheitlichen Drehmoment-Obergrenze unterscheidet, vorliegt, kann eine solche Obergrenze einbezogen werden, um den endgültigen Drehmomentbefehl zu berechnen. Das Filterverfahren für die Vibrationsunterdrückung wird wie oben beschrieben ausgeführt.

Claims

Steuervorrichtung (60) für eine drehende elektrische Maschine (12), aufweisend: eine Antriebsleistungszulassungs-Berechnungseinheit (66), die eine zulässige Antriebsleistung für eine drehende elektrische Maschine (12) durch Erfassen eines Zustands einer Leistungsquelle (32, 44) der drehenden elektrischen Maschine (12) berechnet; eine Einheit, die eine Drehzahl der drehenden elektrischen Maschine (12) erfasst; eine Drehmomentgrenzen-Berechnungseinheit (68), die eine Drehmomentgrenze für die drehende elektrische Maschine (12) auf Basis der zulässigen Antriebsleistung und der Drehzahl der drehenden elektrischen Maschine (12) berechnet; und eine Einheit, die basierend auf der Drehmomentgrenze, die einem Filterverfahren unterzogen wurde, und einer Drehmomentforderung für die drehende elektrische Maschine (12) einen Drehmomentbefehl ausgibt; gekennzeichnet durch eine Filterverarbeitungseinheit (70), die eine Tiefpassfilterverarbeitung für die berechnete Drehmomentgrenze ausführt; wobei die Filterverarbeitungseinheit (70) eine Zeitkonstante der Tiefpassfilterverarbeitung auf Basis der zulässigen Antriebsleistung und der Drehzahl der drehenden elektrischen Maschine (12) auswählt, und wobei das Filterverfahren in einem Vibrationserzeugungsbereich, in dem möglicherweise eine Vibration beim Starten der drehenden elektrischen Maschine (12) erzeugt wird, in dem die zulässige Antriebsleistung für die drehende elektrische Maschine (12) höchstens so hoch ist wie ein vorab definierter Vorgabewert für die zulässige Leistung, und in dem die Drehzahl der drehenden elektrischen Maschine (12) höchstens so hoch ist wie ein zuvor definierter Vorgabewert für die Drehzahl, ausgeführt wird, wobei eine Zeitkonstante des Tiefpassfilters höher eingestellt ist als wenn der vorgegebene Wert für die zulässige Leistung oder der vorgegebene Wert für die Drehzahl überschritten wird.
Steuervorrichtung (60) für eine drehende elektrische Maschine (12) nach Anspruch 1, wobei die Antriebsleistungszulassungs-Berechnungseinheit (66) die zulässige Antriebsleistung für die drehende elektrische Maschine (12) abhängig von einem Zustand wenigstens einer Brennstoffzelle und/oder einer Elektrizitätsspeichereinrichtung, aus der bzw. denen die Leistungsquelle (32, 44) der drehenden elektrischen Maschine (12) besteht, bestimmt, und die Filterverarbeitungseinheit (70) eine Tiefpassfilterverarbeitung durchführt, die eine Verstärkung eines Frequenzbands, die mindestens so hoch ist wie eine vorgegebene Frequenz, verringert.