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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein Fahrzeugsteuersystem und ein Verfahren zum Steuern eines elektrischen Antriebmotors. Aspekte der Erfindung beziehen sich auf ein Fahrzeug, ein Verfahren, ein Trägermedium, ein Computerprogrammprodukt, ein nicht flüchtiges lesbares Trägermedium und einen Prozessor.
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STAND DER TECHNIK
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Es ist bekannt, dass eine Steuervorrichtung zum Steuern eines Antriebsmotors eines Kraftfahrzeugs bereitgestellt wird. Moderne (Stromrichter-)motoren und insbesondere Synchronmotoren, wie etwa geschaltete Reluktanzmotoren und Gleichstrommotoren mit einem Dauermagneten werden durch Leistungselektronik mit Umwandlung, gesteuert als Reaktion auf eine Schätzung der Winkelposition des Motors, gesteuert. Innerhalb der Steuervorrichtung können lokale Geschwindigkeitssteueralgorithmen implementiert sein, um unter Verwendung der Motorpositionsinformationen eine Motorgeschwindigkeit abzuschätzen. Im Wesentlichen richtet die Umwandlungssteuervorrichtung das Statormagnetfeld (oder Rotormagnetfeld - manche Maschinen sind mit einem fixierten Feld in dem Stator aufgebaut, andere weisen das konstante Feld (oder den Dauermagneten) in dem Rotor auf) in Bezug auf das Magnetfeld auf dem Rotor (Stator) aus. Die Größenordnung und der Versatz der Felder erzeugt ein Drehmoment in dem Motor. In einer normalen Herangehensweise mit Umwandlung wird der Versatz, wenn sich der Motor dreht, in einem fixierten Winkel beibehalten. Zwei weitere Herangehensweisen können eingesetzt werden:
- 1) eine lokale Geschwindigkeitssteuervorrichtung kann implementiert werden, die einen geschlossenen Regelkreisgeschwindigkeitssteueralgorithmus, wie etwa einen Proportional-Integral-Differenzial(PID)-Algorithmus zum Steuern des Motordrehmoments verwendet; oder
- 2) eine Positionsanforderung kann eingesetzt werden, um die absolute Position des Stator(Rotor)magnetfelds zu fixieren, wobei Positionsabweichungen zu diesem hin und von diesem weg ein Drehmoment erzeugen, zum Beispiel ein positionsgesteuerter Schrittmotor.
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Elektrische Maschinen können verwendet werden, um ein Drehmoment ebenso wie ein Bremsmoment bereitzustellen, wobei dadurch regenerative Bremsfunktionalität implementiert wird. Bekannte Steuervorrichtungen für elektrische Motoren für ein Kraftfahrzeug verwenden eine den herkömmlichen Antiblockierregelung(ABS)-Steuervorrichtungen ähnliche Steuerstruktur. In diesen wird das Bremsmoment als Reaktion auf plötzliche Abfälle in Radgeschwindigkeit, einen Radschlupf auf der Straße anzeigend, moduliert (aufgehoben und wieder angewendet).
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1 stellt eine bekannte Anordnung zum Steuern eines Rads 190 eines Fahrzeugs dar. Eine Steuervorrichtung 110C empfängt ein Signal 155, die Weglänge eines Gaspedals des Fahrzeugs anzeigend, und ein Signal 156, die Geschwindigkeit des Rads 190 anzeigend. Die Steuervorrichtung 110C berechnet eine Drehmomentmenge, die durch eine elektrische Maschine 130 entwickelt werden soll, um das Rad anzutreiben, in dem dargestellten Beispiel über ein Getriebe 140. Die Steuervorrichtung 110C übermittelt ein Signal 151 an einen Wechselrichter 120, der Energie an die elektrische Maschine 130 liefert, um das benötigte Drehmoment zu entwickeln. Der Wechselrichter 120 umfasst eine Steuervorrichtung zum Steuern der Energie, die an die elektrische Maschine 130 geliefert wird.
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Die Steuervorrichtung 110C überwacht das Radgeschwindigkeitssignal 156 und vergleicht das Signal 156 mit einem durch die Steuervorrichtung 110C berechneten Fahrzeugreferenzgeschwindigkeitswert. Der Referenzgeschwindigkeitswert ist eine Schätzung der Fahrzeuggeschwindigkeit. Verfahren zum Berechnen eines Werts einer Fahrzeuggeschwindigkeit sind bekannt und enthalten das Berechnen eines Durchschnittswerts der Radgeschwindigkeiten des Fahrzeugs, wobei die Geschwindigkeit des sich am schnellsten drehenden Rads oder die Geschwindigkeit des sich am zweitschnellsten drehenden Rads genommen wird. Eine Änderung im Raddrehmomentwert wird dann unter Berücksichtigung der Schlupfmenge des Rads 190, um die Schlupfmenge zu steuern und um überschüssigen Schlupf zu verhindern, und eines Raddrehmomentsignals 151 berechnet, das erzeugt wird, um zu ermöglichen, dass der Wechselrichter bewirkt, dass der Motor 130 die benötigte Schlupfmenge entwickelt. Das tatsächliche Drehmoment, das zum Steuern des Rads 190 benötigt wird, um überschüssigen Schlupf zu vermeiden, ist nicht unmittelbar bekannt, da es von der variablen Begebenheit der Oberfläche abhängig ist und entsprechend eine Rückkopplungsschleife versucht, die Radgeschwindigkeit durch Variieren des Drehmoments, bis die/der gewünschte Geschwindigkeit/Schlupf erreicht ist, zu steuern. Folglich implementiert die Steuervorrichtung 110C durch das Versuchen, überschüssigen Radschlupf zu verhindern, eine Drehmomentsteuerfunktionalität.
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2 ist ein Beispiel einer graphischen Darstellung von Radgeschwindigkeit abhängig von Zeit (obere Spur) und von entsprechendem Bremsmoment abhängig von Zeit (untere Spur) während des Bremsens in einem Fahrzeug mit der Radsteueranordnung von 1. Die elektrische Maschine 130 wird als ein Generator betrieben, um regeneratives Bremsen herbeizuführen, um ein negatives (Brems-)Drehmoment zu entwickeln. Zu einem Zeitpunkt t1 wird die Radgeschwindigkeit als dramatisch fallend dargestellt und eine Verringerung im Bremsmoment tritt aufgrund einer Fahrt des Rads über eine Oberfläche mit einem verhältnismäßig niedrigen Oberflächenreibungskoeffizienten ein. Die Steuervorrichtung 110C reagiert auf diese Änderung in der Radgeschwindigkeit durch ein Verringern der Menge an negativem Drehmoment, das durch das Drehmomentsignal 151 befohlen wird, das dazu führt, dass sich die Radgeschwindigkeit aufgrund der (eingeschränkten) Straßenhaftung wieder langsam auf eine Geschwindigkeit steigert, die näher an der Grundgeschwindigkeit des Fahrzeugs 1 ist. Wenn die Radgeschwindigkeit auf eine der Fahrzeuggeschwindigkeit ähnlichen zurückgesetzt wurde, das heißt, wenn das Rad aufhört zu rutschen, dann kann das regenerative Bremsdrehmoment wieder angewendet werden. Es wird deutlich, dass Schwingungen in der Radgeschwindigkeit auftreten, wenn die Steuervorrichtung 110C beständig versucht, die Kontrolle über die Radgeschwindigkeit während des Bremsens zu behalten. Dies kann zu erhöhtem Lärm, Vibration und Rauigkeit (noise, vibration and harshness - NVH) führen, die mit der Fahrerfahrung eines Benutzers ebenso wie mit einer schlechten Abbremsung des Fahrzeugs verknüpft sind.
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Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, sich mit Nachteilen, die mit dem Stand der Technik verknüpft sind, zu befassen.
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Aspekte und Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen ein Steuersystem, ein Fahrzeug, ein Verfahren, ein Trägermedium, ein Computerprogrammprodukt, ein nicht flüchtiges lesbares Trägermedium und einen Prozessor bereit. Ausführungsformen der Erfindung können unter Bezugnahme auf die angehängten Ansprüche verstanden werden.
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In einem Aspekt der Erfindung, für den Schutz beansprucht wird, wird ein Kraftfahrzeugsteuersystem zum Steuern eines elektrischen Antriebsmotors zum Antreiben eines Rads des Fahrzeugs bereitgestellt, wobei das Steuersystem konfiguriert ist, in einem ersten und einem zweiten Modus wenigstens zum Teil in Abhängigkeit von einer Schlupfmenge, die durch wenigstens ein angetriebenes Rad wahrgenommen wird, betrieben zu werden,
wobei das Steuersystem in dem ersten Modus konfiguriert ist, zu bewirken, dass der wenigstens eine elektrische Antriebsmotor eine vorgegebene Menge von Antriebsmoment erzeugt,
wobei das Steuersystem in dem zweiten Modus konfiguriert ist, zu bewirken, dass sich der wenigstens eine elektrische Antriebsmotor mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit dreht,
wobei das Steuersystem konfiguriert ist, in dem ersten Modus betrieben zu werden, wenn die Schlupfmenge, die durch das wenigstens eine angetriebene Rad wahrgenommen wird, unter einer vorgegebenen Schlupfmenge liegt und in dem zweiten Modus betrieben zu werden, wenn die Schlupfmenge, die durch das wenigstens eine angetriebene Rad wahrgenommen wird, die vorgegebene Schlupfmenge überschreitet.
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Optional kann das Steuersystem in dem zweiten Modus konfiguriert sein, zu bewirken, dass sich der wenigstens eine elektrische Antriebsmotor durch das Steuern der Umwandlung des Motors mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit dreht, um eine erwünschte Geschwindigkeit auf die Drehung des Magnetfelds des Motors auszuüben. Zum Beispiel kann die Umwandlungsgeschwindigkeit eingestellt sein, dass sie gleich einer Geschwindigkeit ist, die einer Drehgeschwindigkeit des Magnetfelds entspricht, die gleich der vorgegebenen Geschwindigkeit ist, wodurch bewirkt wird, dass sich der Rotor des elektrischen Antriebsmotors mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit dreht.
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Optional ist der elektrische Antriebsmotor ein Synchronmotor, zum Beispiel ein geschalteter Reluktanzmotor oder ein elektrischer Gleichstrommotor mit einem Dauermagneten. Vorteilhafterweise ist die Drehgeschwindigkeit solcher Motoren typischerweise gleich der Drehgeschwindigkeit des Magnetfelds.
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In einer Ausführungsform wird eine Steuerung des Motors in dem ersten Modus in Abhängigkeit von einer Schätzung einer Winkelposition eines Rotors des elektrischen Antriebmotors durchgeführt. Im Gegensatz dazu ist die Umwandlung vorzugsweise unabhängig von der Rotorposition, wenn das Steuersystem in dem zweiten Modus betrieben wird.
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung weisen den Vorteil auf, dass ungewollte Schwingungen in der Radgeschwindigkeit, die auftreten können, wenn ein Steuersystem nur in dem ersten Modus betrieben wird, der als ein Drehmomentsteuermodus bezeichnet werden kann, verhindert werden oder wesentlich verringert werden können. Es wird darauf hingewiesen, dass ein Schalten zwischen dem ersten Modus, der als ein Drehmomentsteuermodus bezeichnet werden kann, und dem zweiten Modus, der als ein Geschwindigkeitssteuermodus bezeichnet werden kann, schnell vollzogen werden kann, wodurch ermöglicht wird, dass eine hochwirksame Antriebsschlupfregelung implementiert werden kann. Das Steuersystem kann in manchen Ausführungsformen eine Antriebsstrangsteuervorrichtung enthalten. In manchen Ausführungsformen kann das Steuersystem eine Antriebsschlupfregelungssystemsteuervorrichtung enthalten.
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Das Steuersystem kann konfiguriert sein, um die Schlupfmenge des wenigstens einen angetriebenen Rads in Abhängigkeit von einem Referenzgeschwindigkeitssignal, das eine Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs über Boden/Grund anzeigt, und von wenigstens einem Radgeschwindigkeitssignal zu berechnen, wobei das System konfiguriert ist, in Abhängigkeit von einer Schlupfmenge in dem ersten oder dem zweiten Modus betrieben zu werden.
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Das Steuersystem kann konfiguriert sein, um Informationen, die einen Oberflächenreibungskoeffizienten zwischen dem Rad und einer Fahroberfläche anzeigen, zu empfangen, wobei das Steuersystem konfiguriert ist, die vorgegebene Schlupfmenge in Abhängigkeit von den Informationen, die einen Oberflächenreibungskoeffizienten anzeigen, einzustellen.
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Das Steuersystem kann konfiguriert sein, wobei die vorgegebene Schlupfmenge in Abhängigkeit davon berechnet wird, ob das Steuersystem ein positives Drehmoment, das auf das Rad angewendet werden soll, oder ein negatives Drehmoment, das auf das Rad angewendet werden soll, bewirkt.
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Optional ist die vorgegebene Schlupfmenge auf einen ersten Wert, wenn das Steuersystem ein positives Drehmoment, das auf das Rad angewendet werden soll, und auf einen zweiten Wert eingestellt, wenn das Steuersystem ein negatives Drehmoment, das auf das Rad angewendet werden soll, bewirkt.
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Demnach ist die vorgegebene Schlupfmenge in manchen Ausführungsformen auf den ersten Wert eingestellt, wenn das Steuersystem bewirkt, dass das Fahrzeug beschleunigt. Umgekehrt ist die vorgegebene Schlupfmenge auf den zweiten Wert eingestellt, wenn das Steuersystem bewirkt, dass das Fahrzeug abbremst.
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Das Steuersystem kann konfiguriert sein, um die Informationen, die einen Oberflächenreibungskoeffizienten zwischen dem Rad und einer Fahroberfläche anzeigen, zu empfangen, wobei dies umfasst, dass das Steuersystem konfiguriert ist, um Informationen zu empfangen, die einen Fahrmodus anzeigen, in dem das Fahrzeug betrieben wird.
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Optional umfasst das Konfiguriertsein des Steuersystems, um Informationen zu empfangen, die einen Fahrmodus anzeigen, dass das Steuersystem konfiguriert ist, um Informationen zu empfangen, die einen Zustand einer durch den Benutzer betriebsfähigen Fahrmodussteuereingabe zum Auswählen eines Fahrmodus des Fahrzeugs anzeigen.
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Alternativ kann das Steuersystem konfiguriert sein, um Informationen zu empfangen, die einen Fahrmodus anzeigen, der automatisch durch ein automatisches Fahrmodusauswahlmittel, optional das Steuersystem oder eine oder mehrere andere Fahrzeugsteuervorrichtungen oder Steuersysteme, ausgewählt wurde.
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Optional sind die Fahrmodi Steuermodi wenigstens eines Untersystems des Fahrzeugs.
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Optional sind die Fahrmodi Steuermodi wenigstens eines Untersystems, ausgewählt aus einem Motorverwaltungssystem, einem Getriebesystem, einem Lenksystem, einem Bremssystem und einem Aufhängungssystem.
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Optional kann das Steuersystem ferner konfiguriert sein, das Steuern des oder jedes Fahrzeuguntersystems in dem ausgewählten der mehreren Untersystemsteuermodi zu starten, wobei jeder der Untersystemsteuermodi einer oder mehreren verschiedenen Fahroberflächen entspricht.
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Das Steuersystem kann konfiguriert sein, mehrere elektrische Antriebsmotoren, die jeweils konfiguriert sind, ein jeweiliges Rad des Fahrzeugs anzutreiben, zu steuern.
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Das Steuersystem kann konfiguriert sein, ein Umwandlungsrückkopplungssignal von dem elektrischen Antriebsmotor zu empfangen, wobei das Steuersystem, wenn es in dem zweiten Modus betrieben wird, konfiguriert ist, den Motor zu steuern, sich in Abhängigkeit wenigstens zum Teil von dem Umwandlungsrückkopplungssignal mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit zu drehen.
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In einem weiteren Aspekt der Erfindung, für den Schutz beansprucht wird, wird ein Fahrzeug bereitgestellt, das eine Karosserie, mehrere Räder, einen Antriebsstrang zum Antreiben der Räder, ein Bremssystem zum Bremsen der Räder und ein Steuersystem nach einem vorhergehenden Aspekt umfasst.
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In einem Aspekt der Erfindung, für den Schutz beansprucht wird, wird ein Verfahren zum Steuern eines elektrischen Antriebsmotors durch ein Steuersystem wenigstens ein Rad eines Fahrzeugs anzutreiben bereitgestellt, wobei das Verfahren das Bewirken des Steuersystems umfasst, in einem von einem ersten und einem zweiten Modus in Abhängigkeit wenigstens zum Teil von einer Schlupfmenge, die durch das wenigstens eine Rad wahrgenommen wird, betrieben zu werden,
wobei das Verfahren in dem ersten Modus das Bewirken umfasst, dass der wenigstens eine elektrische Antriebsmotor eine vorgegebene Menge an Drehmoment erzeugt, und
das Verfahren in dem zweiten Modus das Bewirken umfasst, dass sich der wenigstens eine elektrische Antriebsmotor mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit dreht,
wobei das Steuersystem konfiguriert ist, in dem ersten Modus betrieben zu werden, wenn eine Radschlupfmenge unter einer vorgegebenen Schlupfmenge liegt und in dem zweiten Modus betrieben zu werden, wenn eine Radschlupfmenge die vorgegebene Schlupfmenge überschreitet.
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In einem weiteren Aspekt der Erfindung, für den Schutz beansprucht wird, wird ein nicht flüchtiges computerlesbares Trägermedium bereitgestellt, das computerlesbaren Code zum Steuern eines Fahrzeugs, das Verfahren eines vorhergehenden Aspekts auszuführen, trägt.
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In einem Aspekt der Erfindung, für den Schutz beansprucht wird, wird ein Computerprogrammprodukt bereitgestellt, das auf einem Prozessor ausführbar ist, um das Verfahren eines vorhergehenden Aspekts zu implementieren.
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In einem Aspekt der Erfindung, für den Schutz beansprucht wird, wird ein nicht flüchtiges computerlesbares Medium bereitgestellt, das mit dem Computerprogrammprodukt eines vorhergehenden Aspekts geladen ist.
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In einem weiteren Aspekt der Erfindung, für den Schutz beansprucht wird, wird ein Prozessor bereitgestellt, der angeordnet ist, das Verfahren oder das Computerprogrammprodukt eines vorhergehenden Aspekts zu implementieren.
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Es wird darauf hingewiesen, dass die Steuervorrichtung oder die Steuervorrichtungen, die hierin beschrieben werden, eine Steuereinheit oder eine Rechenvorrichtung mit einem oder mehreren elektronischen Prozessoren umfassen kann. Das System kann eine einzelne Steuereinheit oder eine elektronische Steuervorrichtung umfassen oder alternativ können verschiedene Funktionen der Steuervorrichtung in verschiedenen Steuereinheiten oder Steuervorrichtungen ausgeführt oder aufgenommen werden. Es wird darauf hingewiesen, dass der hierhin verwendete Begriff „Steuereinheit“ sowohl eine einzelne Steuereinheit oder Steuervorrichtung als auch mehrere Steuereinheiten oder Steuervorrichtungen enthält, die kollektiv betrieben werden, um die ausgeführte Steuerfunktionalität bereitzustellen. Ein Satz von Anweisungen kann bereitgestellt werden, der, wenn er ausgeführt wird, bewirkt, dass die Rechenvorrichtung die hierin beschriebenen Steuertechniken implementiert. Der Satz von Anweisungen kann in dem einen oder den mehreren elektronischen Prozessoren eingebettet sein. Alternativ kann der Satz von Anweisungen als auf der Rechenvorrichtung auszuführende Software bereitgestellt werden. Die Steuervorrichtung kann in Software implementiert sein, die auf einem oder mehreren Prozessoren läuft. Eine oder mehrere Steuervorrichtungen können in Software implementiert sein, die auf einem oder mehreren Prozessoren läuft, optional auf demselben oder denselben Prozessoren wie die Steuervorrichtung. Andere Anordnungen sind ebenfalls nützlich.
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In einem Aspekt der Erfindung, für den Schutz beansprucht wird, wird ein Kraftfahrzeugsteuersystem zum Steuern eines elektrischen Antriebsmotors zum Antreiben eines Rads des Fahrzeugs bereitgestellt, wobei das Steuersystem konfiguriert ist, in einem ersten und einem zweiten Modus wenigstens zum Teil in Abhängigkeit von einer Schlupfmenge, die durch wenigstens ein angetriebenes Rad wahrgenommen wird, betrieben zu werden,
wobei das Steuersystem in dem ersten Modus konfiguriert ist, zu bewirken, dass der wenigstens eine elektrische Antriebsmotor eine vorgegebene Menge von Antriebsmoment erzeugt,
wobei das Steuersystem in dem zweiten Modus konfiguriert ist, zu bewirken, dass sich der wenigstens eine elektrische Antriebsmotor mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit dreht,
wobei das Steuersystem konfiguriert ist, in dem ersten Modus betrieben zu werden, wenn die Schlupfmenge, die durch das wenigstens eine angetriebene Rad wahrgenommen wird, unter einer vorgegebenen Schlupfmenge liegt, und in dem zweiten Modus betrieben zu werden, wenn die Schlupfmenge, die durch das wenigstens eine angetriebene Rad wahrgenommen wird, die vorgegebene Schlupfmenge überschreitet, und wobei das Steuersystem konfiguriert ist, zu bestimmen, dass die Schlupfmenge, die durch das Rad wahrgenommen wird, die vorgegebene Menge überschreitet, falls eine Geschwindigkeit des Rads eine durch ein Geschwindigkeitssteuersignal angezeigte Geschwindigkeit überschreitet.
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Vorteilhafterweise kann ein derartiges System eine Antriebsschlupfregelung bereitstellen, die fähig ist, einen Verlust von Traktion während einer Beschleunigung schneller zu korrigieren, als Antriebsschlupfregelungssysteme nach dem Stand der Technik.
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Manche Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen ein Kraftfahrzeugsteuersystem zum Steuern eines elektrischen Antriebsmotors bereit, um ein Rad des Fahrzeugs anzutreiben, wobei das Steuersystem konfiguriert ist, entweder in einem ersten (Drehmomentsteuer-)Modus oder einem zweiten (Geschwindigkeitssteuer-)Modus in Abhängigkeit wenigstens zum Teil von einer Schlupfmenge, die von wenigstens einem angetriebenen Rad wahrgenommen wird, betrieben zu werden. Falls die Schlupfmenge, die durch das wenigstens eine angetriebene Rad wahrgenommen wird, unter einer vorgegebenen Schlupfmenge liegt, bewirkt das System, dass der wenigstens eine elektrische Antriebsmotor eine vorgegebene Menge an Drehmoment erzeugt. Dies bedeutet, dass das Steuersystem in dem Drehmomentsteuermodus (dem ersten Modus) betrieben wird. Im Gegenteil dazu ist das Steuersystem konfiguriert, um im zweiten Modus betrieben zu werden, falls die Menge an Schlupf, die durch das wenigstens eine angetriebene Rad wahrgenommen wird, die vorgegebene Schlupfmenge überschreitet. In dem zweiten Modus bewirkt das Steuersystem, dass sich der wenigstens eine elektrische Antriebsmotor mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit dreht. Das heißt, dass das Steuersystem in einem ,Geschwindigkeitssteuermodus' betrieben wird. Manche Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung haben den Vorteil, dass die Menge an Schlupf, die von einem Rad wahrgenommen wird, begrenzt sein kann und nicht überschüssig werden kann, weil das Steuersystem in den Geschwindigkeitssteuermodus schaltet, wenn die Menge an Schlupf die vorgegebene Schlupfmenge überschreitet. In manchen Ausführungsformen kann die Menge an Schlupf, die durch ein Rad wahrgenommen wird, auf einen vorgegebenen oberen Grenzwert begrenzt sein, indem die Drehgeschwindigkeit des Rads in dem Geschwindigkeitssteuerbetriebsmodus auf einen Wert eingestellt wird, der in Abhängigkeit wenigstens zum Teil von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs über Boden/Grund bestimmt wird.
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Innerhalb des Umfangs dieser Anmeldung wird ausdrücklich beabsichtigt, dass die verschiedenen Aspekte, Ausführungsformen, Beispiele und Alternativen, die in den vorhergehenden Absätzen, in den Ansprüchen und/oder in der folgenden Beschreibung und den Zeichnungen dargestellt werden, und insbesondere deren individuellen Merkmale, unabhängig voneinander oder in einer beliebigen Kombination berücksichtigt werden können. Dies bedeutet, dass alle Ausführungsformen und/oder Merkmale einer beliebigen Ausführungsform auf jegliche Art und/oder Kombination kombiniert werden können, sofern derartige Merkmale nicht inkompatibel sind. Der Antragsteller behält sich das Recht vor, jeglichen ursprünglich eingereichten Patentanspruch zu ändern oder einen beliebigen neuen Patentanspruch entsprechend einzureichen, einschließlich des Rechts, jeglichen ursprünglich eingereichten Patentanspruch zu verändern, um von einem beliebigen Merkmal eines beliebigen anderen Patentanspruchs abzuhängen und/oder dieses einzuarbeiten, obwohl es auf diese Weise ursprünglich nicht beansprucht wurde.
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Um Zweifel zu vermeiden, wird darauf hingewiesen, dass Merkmale, die in Bezug auf einen Aspekt der Erfindung beschrieben werden, innerhalb eines beliebigen anderen Aspekts der Erfindung eingeschlossen werden können, alleine oder in einer angemessenen Kombination mit einem oder mehreren anderen Merkmalen.
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Figurenliste
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Eine oder mehrere Ausführungsformen der Erfindung werden nun nur beispielhalber unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, hierbei zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung einer bekannten Fahrzeugantriebsmotorsteueranordnung;
- 2 eine graphische Darstellung von Radgeschwindigkeit abhängig von Zeit (obere Spur) und von entsprechendem Bremsmoment abhängig von Zeit (untere Spur) während des regenerativen Bremsens in einem Fahrzeug mit der Radsteueranordnung aus 1;
- 3 eine schematische Darstellung von (a) einer Fahrzeugantriebsmotorsteueranordnung 205 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und (b) eines Fahrzeugs, in dem die Anordnung, gezeigt in (a), eingebaut ist;
- 4 eine graphische Darstellung von Radgeschwindigkeit abhängig von Zeit während regenerativen Bremsens in einem Fahrzeug mit der Radsteueranordnung aus 3; und
- 5 eine graphische Darstellung von Radgeschwindigkeit abhängig von Zeit während einer Beschleunigung in einem Fahrzeug mit der Radsteueranordnung von 3.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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3(a) ist eine schematische Darstellung einer Fahrzeugantriebsmotorsteueranordnung 205 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Merkmale der Ausführungsform von 3(a), die der Anordnung 190 von 1 ähneln, werden mit ähnlichen Referenzzeichen, um jeweils 100 erhöht, dargestellt. 3(b) ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 200, in dem die Anordnung 205 installiert ist. Es wird darauf hingewiesen, dass die Anordnung 205, dargestellt in 3(a), an jedem vorderen linken und jedem vorderen rechten Rad 290F, 290F' und an jedem hinteren linken und jedem hinteren rechten Rad 290, 290' des Fahrzeugs 200 nachgebildet wird, wobei sich die jeweiligen Anordnungen 205F, 205F', 205, 205' eine gemeinsame Steuervorrichtung 210C teilen. In der dargestellten Ausführungsform ist die elektrische Maschine 230 eine elektrische Gleichstrommaschine mit einem Dauermagneten, die Statorspulen aufweist, die konfiguriert sind, um ein sich drehendes Magnetfeld herzustellen, obwohl darauf hingewiesen wird, dass die vorliegende Erfindung unter Verwendung anderer Arten von elektrischen Maschinen, insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, anderer Arten von elektrischen Synchronmaschinen betrieben werden kann.
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Die Steuervorrichtung 210C kann in manchen Ausführungsformen als eine Antriebsstrangsteuervorrichtung 210C bezeichnet werden. In manchen Ausführungsformen kann die Steuervorrichtung 210C als eine Motorsteuervorrichtung bezeichnet werden.
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Die Steuervorrichtung 210C ist konfiguriert, um ein Signal 255, die Weglänge eines Gaspedals 280 des Fahrzeugs 200 anzeigend, und Signale 256, 256', 256F, 256F', die Geschwindigkeit jedes Rads 290F, 290F', 290, 290' des Fahrzeugs 200 anzeigend, zu empfangen. Die Steuervorrichtung 210C empfängt ebenso ein Signal 257 von einer Bremssteuervorrichtung 212C, die Menge an Bremsmoment anzeigend, die durch die Motorsteueranordnungen 205, 205', 205F, 205F' bereitgestellt werden muss, um einer Bremskraftanforderung eines Fahrers zu entsprechen. Die Bremskraftanforderung wird durch die Bremssteuervorrichtung 212C wenigstens zum Teil gemäß einem Signal 258 bestimmt, das durch die Bremssteuervorrichtung 212C empfangen wird, die Weglänge eines Gaspedals 282 des Fahrzeugs 200 anzeigend.
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Ein Betrieb der Steuervorrichtung 210C in Bezug auf die Steuerung einer einzelnen Motorsteueranordnung 205 wird nun beschrieben. Eine Steuerung der verbleibenden Anordnungen 205', 205F, 205F' kann durch Ergänzung verstanden werden.
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Die Motorsteueranordnung 205 weist Folgendes auf: einen Wechselrichter 220, um die individuellen Statorwindungen der Maschine zu steuern, eine elektrische Gleichstrommaschine mit einem Dauermagneten 230 und ein Getriebe 240, angeordnet um das hintere, linke Fahrzeugrad 290 anzutreiben. Es wird darauf hingewiesen, dass die Erfindung mit anderen Arten einer elektrischen Maschine betrieben werden kann, und dass für andere Arten einer elektrischen Maschine der Wechselrichter stattdessen die Rotorwindungen und möglicherweise ebenso die Feldwindungen (Stator oder Rotor) im Fall eines getrennt angeregten Motors steuern kann.
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Die elektrische Maschine 230 ist konfiguriert, um ein Umwandlungsrückkopplungssignal 231 an den Wechselrichter 220, die Position (und somit ebenfalls die Drehgeschwindigkeit) der elektrischen Maschine 230 anzeigend, bereitzustellen.
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Die Steuervorrichtung 210C überwacht ein Radgeschwindigkeitssignal 256 und vergleicht das Signal 256 mit einem Fahrzeugreferenzgeschwindigkeitswert, der durch die Bremssteuervorrichtung 212C berechnet wird. Der Referenzgeschwindigkeitswert ist eine Schätzung der Fahrzeuggeschwindigkeit und wird durch die Bremssteuervorrichtung 212C eingestellt, um zum Beispiel die Geschwindigkeit des sich am schnellsten drehenden Rads 290F, 290F', 290, 290' des Fahrzeugs 200 zu sein. Es wird darauf hingewiesen, dass, wenn das Fahrzeug sich verlangsamt, das sich am schnellsten drehende Rad typischerweise hinweisend auf die wahre Geschwindigkeit des Fahrzeugs ist, während, wenn das Fahrzeug beschleunigt, das langsamste Rad typischerweise hinweisend auf die wahre Geschwindigkeit des Fahrzeugs ist. Andere Verfahren, zum Beispiel die Verwendung von Beschleunigungssensoren, Radar, Sichtsystemen oder GPS, können verwendet werden, um Schätzungen über die wahre Fahrzeuggeschwindigkeit in manchen Ausführungsformen bereitzustellen.
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Die Steuervorrichtung 210C berechnet zwei Parameter, die an den Wechselrichter 220 übertragen werden. Der erste Parameter ist ein jeweiliger Drehmomentbefehl in der Form eines Drehmomentbefehlssignals 251, die Menge an Drehmoment anzeigend, die durch die jeweilige elektrische Maschine 230 entwickelt werden soll. Dieses wird durch die Steuervorrichtung 210C hinsichtlich jedes Rads individuell bestimmt, um einer Drehmomentanforderung eines Fahrers zu entsprechen. Der zweite ist ein Geschwindigkeitsbefehl in der Form eines Geschwindigkeitssignals 253, die maximal oder minimal zulässige jeweilige Radgeschwindigkeit anzeigend, davon abhängig, ob das Fahrzeug 200 beschleunigt (in diesem Fall zeigt das Geschwindigkeitsbefehlssignal die maximal zulässige Radgeschwindigkeit an) oder abbremst (in diesem Fall zeigt das Geschwindigkeitsbefehlssignal die minimal zulässige Radgeschwindigkeit an).
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Wenn das Fahrzeug beschleunigt, wird das Geschwindigkeitsbefehlssignal 253 berechnet, um eine Radgeschwindigkeit anzuzeigen, die die Geschwindigkeit über Boden/Grund des jeweiligen Rads (unter Berücksichtigung von Kurvenfahrt) um einen vorgegebenen Beschleunigungsschlupfwert S1 übersteigt. Wenn das Fahrzeug abbremst, wird das Geschwindigkeitsbefehlssignal 253 berechnet, um eine Radgeschwindigkeit anzuzeigen, die weniger als die durch einen vorgegebenen Abbremsschlupfwert S2 Geschwindigkeit des Rads über Boden/Grund (unter Berücksichtigung von Kurvenfahrt) ist. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Werte S1 und S2 auf denselben Wert von Schlupf eingestellt. Die Geschwindigkeit über Boden/Grund eines bestimmten Rads wird durch die Steuervorrichtung in Abhängigkeit von der Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit berechnet, die ein Hinweis auf die Fahrzeuggeschwindigkeit über Boden/Grund ist.
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In der vorliegenden Ausführungsform sind die Werte des Schlupfs S1, S2 in Abhängigkeit von einem geschätzten Wert von Oberflächenreibungskoeffizient, ,mu‘, zwischen einem bestimmten Rad und der Fahrtoberfläche zu einem bestimmten Zeitpunkt eingestellt. Es wird darauf hingewiesen, dass der geschätzte Wert von mu durch die Bremssteuervorrichtung 212C beibehalten wird und an die Steuervorrichtung 210C kommuniziert wird. Verfahren zum Schätzen von Oberflächen-mu sind allgemein bekannt. In der vorliegenden Ausführungsform berechnet die Bremssteuervorrichtung 212C den Wert von mu in Abhängigkeit von den Werten der Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit, der individuellen Radgeschwindigkeit und der Menge von Drehmoment, der auf ein Rad zu einem bestimmten Zeitpunkt angewendet wird.
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Der Wechselrichter 220 ist angeordnet, um die Geschwindigkeit der elektrischen Maschine 230 unter Bezugnahme auf das Umwandlungssignal 231 zu überwachen und diese Geschwindigkeit mit dem Geschwindigkeitswert, angezeigt durch das Geschwindigkeitsbefehlssignal 253, zu vergleichen. Falls der Wechselrichter 220 bestimmt, dass das Fahrzeug 200 beschleunigt und das Umwandlungssignal 231 anzeigt, dass die Motorgeschwindigkeit einer Radgeschwindigkeit entspricht, die weniger oder gleich der Geschwindigkeit ist, die durch ein Geschwindigkeitsbefehlssignal 253 angezeigt wird, steuert der Wechselrichter 220 die elektrische Maschine 230, eine Menge an Drehmoment, die dieser, die durch das Drehmomentanforderungssignal angezeigt wird, entspricht, zu entwickeln. Falls die Radgeschwindigkeit allerdings zu irgendeinem Zeitpunkt diese, die durch das Geschwindigkeitsbefehlssignal 253 angezeigt wird, überschreitet, wechselt der Wechselrichter 220 eine Steuerung der elektrischen Maschine 230 von einem Drehmomentsteuermodus in einen Geschwindigkeitssteuermodus. In dem Geschwindigkeitssteuermodus steuert der Wechselrichter 220 die elektrische Maschine 230, um eine im Wesentlichen konstante Geschwindigkeit beizubehalten, die im Wesentlichen gleich der durch das Geschwindigkeitsbefehlssignal angezeigten ist, es sei denn, die Menge an Drehmoment, die durch die elektrische Maschine 230 dafür entwickelt werden müsste, wäre dazu veranlasst, die durch das Drehmomentanforderungssignal angezeigte zu überschreiten.
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Die Steuervorrichtung 210C steuert den Wechselrichter 220, wenn sie in dem Geschwindigkeitssteuermodus betrieben wird, die Umwandlungsgeschwindigkeit (oder Umwandlungsfrequenz) so einzustellen, dass sie einer gewünschten Geschwindigkeit entspricht, ohne die aktuelle Position des Motors zu berücksichtigen. Dies kann als „staffeln“ der Umwandlung bezeichnet werden. Es wird darauf hingewiesen, dass bei einer elektrischen Synchronmaschine, wie etwa einer elektrischen Gleichstrommaschine mit einem Dauermagneten 230, eine Steuerung der Umwandlungsgeschwindigkeit des Motors, einer gewünschten Geschwindigkeit zu entsprechen, eine erwünschte Drehgeschwindigkeit auf das Magnetfeld, hergestellt durch den Motor ausgeübt wird (in der dargestellten Ausführungsform wird das sich drehende Magnetfeld durch das Versorgen der Windungen mit Strom auf dem Stator hergestellt, obwohl darauf hingewiesen wird, dass bei anderen Arten einer elektrischen Maschine das sich drehende Magnetfeld durch das Versorgen der Windungen mit Strom auf dem Rotor hergestellt werden kann).
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Der Rotor der elektrischen Gleichstrommaschine mit einem Dauermagneten 230 und somit das Rad richtet sich an der Drehgeschwindigkeit des Magnetfelds aus, weil eine Differenz zwischen der Drehgeschwindigkeit des Rotors und des Magnetfelds einen zunehmenden Versatz zwischen dem Rotor und dem Magnetfeld bewirkt. Dieser Versatz bewirkt, dass ein Drehmoment auf den Rotor in eine Richtung wirkt, die den Versatz zwischen dem Rotor und dem Magnetfeld verkleinert. Das auf den Rotor wirkende Drehmoment nimmt mit zunehmenden Versatz zwischen dem sich drehenden Magnetfeld und dem Rotor zu, sodass, falls der Rotor sich langsamer als das Magnetfeld, hergestellt durch den Stator, dreht, das auf den Rotor angewendete Drehmoment zunimmt, bis es ausreichend ist, zu bewirken, dass sich der Rotor mit derselben Geschwindigkeit dreht wie das Magnetfeld.
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Es wird darauf hingewiesen, dass in einer herkömmlichen Steuermethodik für einen Antriebsmotor die Umwandlung gesteuert wird, um ein Zieldrehmoment herzustellen, wie es durch ein Drehmomentsteuersignal angezeigt wird. Dies wird typischerweise durch im Wesentlichen kontinuierliches Schätzen der Position des Rotors und Steuern zu Umwandlung erreicht, um einen Zielversatz zwischen der Position des Magnetfelds und der Position des Rotors beizubehalten. Der Zielversatz entspricht typischerweise dem Versatz, der zum Herstellen des Zieldrehmoments benötigt wird. Direkte Steuerung der Umwandlung, um eine erwünschte Geschwindigkeit auf die Drehung des Magnetfelds auszuüben, wird nicht verwendet, weil ein Ausüben einer Geschwindigkeit auf die Umwandlung in einer überschüssigen Ladung, die auf den Rotor angewendet wird, resultieren könnte, falls mehr Drehmoment, als der Motor ausgelegt ist herzustellen, benötigt wird, um zu bewirken, dass der Rotor sich mit einer Drehgeschwindigkeit dreht, die durch die Steuerung der Umwandlung ausgeübt wird. Ausüben einer Geschwindigkeit auf die Umwandlung kann ebenso bewirken, dass ein sehr deutlicher Schlupf auftritt, falls es in einer hohen Drehmomentanforderung resultiert, die bewirkt, dass die Räder an Traktion verlieren.
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Die betreffenden Erfinder haben erkannt, dass, wenn überschüssiger Radschlupf bereits auftritt, die Umwandlungsgeschwindigkeit direkt gesteuert werden kann ohne zu bewirken, dass eine überschüssige Ladung auf die elektrische Maschine angewendet wird oder überschüssiger Schlupf bewirkt wird, da das erste Auftreten von überschüssigem Radschlupf mit einem Verlust in dem auf das rutschende Rad angewendetem Drehmoment verknüpft ist und der Verlust in Drehmoment beibehalten wird, bis der überschüssige Schlupf aufhört aufzutreten. Entsprechend würde direktes Steuern der Umwandlungsgeschwindigkeit einer elektrischen Maschine, die mit einem bereits rutschenden Rad verknüpft ist, um das Rad auf eine Geschwindigkeit zurückzuführen, die näher an der Geschwindigkeit ist, mit der sich das Rad für die unmittelbare Fahrzeuggeschwindigkeit drehen würde, falls das Rad nicht rutschen würde, nicht bewirken, dass überschüssiges Drehmoment von der elektrischen Maschine verlangt werden würde. Außerdem diese Herangehensweise und kann den Schlupf des Rads schnell auf eine zulässige Menge zurück verringern, wodurch Fahrzeugstabilität verbessert wird.
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Es wird darauf hingewiesen, dass bei normalem Fahren auf einer Oberfläche, auf der der Wert der mu im Wesentlichen einheitlich ist, die Geschwindigkeit jedes Rads nah an der Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit ist und die Geschwindigkeit jedes Rads die durch das Geschwindigkeitsbefehlssignal angezeigte Geschwindigkeit (ob über oder unter der Referenzgeschwindigkeit) nicht erreicht.
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In einem Beispiel eines Bremsszenarios kann die elektrische Maschine 230 durch den Wechselrichter 220 gesteuert werden, um als ein Generator betrieben zu werden, um das benötigte (negative) Bremsdrehmoment zu entwickeln. Der Wechselrichter 220 versucht zu bewirken, dass die elektrische Maschine 230 die benötigte Menge an Bremsdrehmoment gemäß dem Drehmomentbefehlssignal 251 entwickelt. Falls allerdings die Geschwindigkeit des Rads 290, wie unter Bezugnahme des Umwandlungssignals 231 bestimmt, unter die durch das Geschwindigkeitsbefehlssignal 253 angezeigte fällt, wechselt der Wechselrichter 220 auf das Steuern der Geschwindigkeit der elektrischen Maschine durch Einstellen der Umwandlungsgeschwindigkeit auf einen Wert, der bewirkt, dass sich das Magnetfeld mit einer Geschwindigkeit dreht, die im Wesentlichen gleich der durch das Geschwindigkeitsbefehlssignal 253 angezeigten ist. Dies bewirkt zunächst, dass die elektrische Maschine ein positives Drehmoment auf das rutschende Rad anwendet, um seine Geschwindigkeit wieder auf die durch das Geschwindigkeitsbefehlssignal 253 angezeigte zu erhöhen. Das Rad ist an diesem Punkt fähig, die Fahrtoberfläche zu greifen und eine Bremswirkung bei dem optimalen Schlupfwert, S2, herzustellen. Wenn das Fahrzeug langsamer wird, fällt die Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit und die durch das Geschwindigkeitsbefehlssignal 253 angezeigte fällt ebenso.
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Es sollte auch angemerkt werden, dass, anders als herkömmliche Reibungsbremsen, zusätzliches Drehmoment automatisch (inhärent) durch den Motor angewendet werden kann, um das Rad zurück auf das erwünschte Schlupfniveau zu beschleunigen, ohne sich auf die Straßenhaftung zu verlassen. Dies kann wichtig sein, zum Beispiel wenn Seitenstabilität benötigt wird und eine große Abweichung in Schlupfniveaus schädlich für die Sicherheit des Fahrzeugs wäre.
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Wenn das Rad 290 auf eine Oberfläche mit höherem Oberflächen-mu-Wert trifft, während die Steuervorrichtung 210C in dem Geschwindigkeitssteuermodus betrieben wird, nimmt das Bremsdrehmoment (gemessen durch den Wechselrichter 220) natürlich zu. Wenn das Bremsdrehmoment einen Wert erreicht, der dem Drehmomentbefehlssignal 251 entspricht, kehrt der Wechselrichter 220 in den Drehmomentsteuermodus zurück und steuert die elektrische Maschine 230, eine dem Drehmomentbefehlssignal 251 entsprechende Menge an Drehmoment zu entwickeln. Auf ähnliche Weise kann, wenn ein Benutzer den Druck auf das Bremspedal verringert, wenn in dem Geschwindigkeitssteuermodus betrieben, dann das Drehmomentbefehlssignal 251 auf einen Wert unter dem in dem Geschwindigkeitssteuermodus bereitgestellten (wie durch den Wechselrichter 220 gemessen) verringert werden, wonach der Wechselrichter in den Drehmomentsteuermodus zurückkehrt.
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4 ist eine graphische Darstellung von Radgeschwindigkeit abhängig von Zeit in einem Bremsszenario, das dem in FIG. 2 für die bekannte Motorsteueranordnung dargestellten ähnlich ist. Während eines Bremsvorgangs, beginnend zu Zeit to, wird der Wechselrichter 220 zunächst in einem Drehmomentsteuermodus betrieben, wodurch bewirkt wird, dass die elektrische Maschine 230 eine der durch das Drehmomentbefehlssignal 251 angezeigten entsprechenden Menge an Bremsdrehmoment entwickelt. Zu Zeit t1, nachdem eine Zeitdauer P1 verstrichen ist, fällt die Geschwindigkeit des Rads 290 unter die durch das Geschwindigkeitsbefehlssignal 253 angezeigte. Der Wechselrichter erfasst den Verlust an Radgeschwindigkeit und wechselt in einen Geschwindigkeitssteuerbetriebsmodus, in dem der Wechselrichter gesteuert wird, das Rad 290 auf einer der durch das Geschwindigkeitsbefehlssignal 253 angezeigten entsprechenden Geschwindigkeit durch Steuern der Umwandlung zu halten, sodass sich das durch den Stator erzeugte Magnetfeld mit einer durch das Geschwindigkeitsbefehlssignal 253 angezeigten Geschwindigkeit dreht. Entsprechend bewirkt der Wechselrichter 220, dass die elektrische Maschine 230 eine Geschwindigkeit beibehält, die um den vorgegebenen Schlupfwert S2, der derselbe wie der oben angegebene Wert S1 ist, unter der Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit liegt.
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Nennenswerterweise ermöglicht die Geschwindigkeitssteuerung der elektrischen Maschine, die durch Steuern des Wechselrichters 220 in manchen Ausführungsformen implementiert ist, die Umwandlungsgeschwindigkeit derart einzustellen, dass sich das Magnetfeld mit einer erwünschten Geschwindigkeit dreht, dass überschüssiger Schlupf sehr viel schneller korrigiert wird, als in einem herkömmlichen ABS (auf Basis von Drehmoment)-Steueraufbau. Entsprechend zeigt eine Leistung der Motorsteueranordnung 205 eine nicht unwesentliche Verbesserung im Vergleich zu bekannten Fahrzeugsteuersystemen.
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5 ist eine beispielhafte graphische Darstellung von Radgeschwindigkeit abhängig von Zeit in einem Szenario, in dem das Fahrzeug 200 beschleunigt anstatt zu bremsen. Während einer Beschleunigungszeitdauer, beginnend zu Zeit to, erhöht der Fahrer die Menge an angefordertem Drehmoment durch Drücken des Gaspedals 280. Als Reaktion darauf wird der Wechselrichter 220 zunächst in einem Drehmomentsteuermodus betrieben, der bewirkt, dass die elektrische Maschine 230 eine der durch das Drehmomentbefehlssignal 251 angezeigten entsprechenden Menge an Drehmoment entwickelt. Zu Zeit t1, nachdem eine Zeitdauer P1 verstrichen ist, durchläuft das Fahrzeug eine Zone von verhältnismäßig niedriger Oberflächen-mu während Zeitdauer P2. Die Geschwindigkeit des Rads 290 steigt über die durch das Geschwindigkeitsbefehlssignal 253 angezeigte. Der Wechselrichter 220 erfasst die Zunahme an Radgeschwindigkeit und wechselt in einen Geschwindigkeitssteuerbetriebsmodus, in dem der Wechselrichter das Rad 290 auf einer der durch das Geschwindigkeitsbefehlssignal 253 angezeigten entsprechenden Geschwindigkeit durch Steuern der Umwandlung hält, sodass sich das durch den Stator erzeugte Magnetfeld mit einer durch das Geschwindigkeitsbefehlssignal 253 angezeigten Geschwindigkeit dreht. Entsprechend bewirkt der Wechselrichter 220, dass die elektrische Maschine 230 eine Geschwindigkeit, die um den vorgegebenen Schlupfwert S1, wie oben beschrieben, höher ist als die Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit, beibehält.
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Ein besonderer Vorteil dieser Anordnung ist, dass, wenn die Geschwindigkeit des Rads 290 über der durch das Geschwindigkeitssteuersignal 253 angezeigten ist, eine Steuerung der elektrischen Maschine 230 in dem Geschwindigkeitssteuermodus unweigerlich bewirkt, dass ein negatives Drehmoment auf das Rad 290 durch die elektrische Maschine 230 angewendet wird. Dies bewirkt, dass sich die Geschwindigkeit des Rads auf die durch das Geschwindigkeitsbefehlssignal angezeigte Geschwindigkeit rapide reduziert, wodurch die Menge an Zeit, während der überschüssiger Schlupf auftritt, reduziert wird.
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Eine Alternative Herangehensweise zum Einsetzen des Geschwindigkeitssteuermodus wäre, dass der Wechselrichter 220 einen lokalen Geschwindigkeitssteueralgorithmus unter Verwendung der Motorpositionsinformationen, die durch das Umwandlungssignal 231 bereitgestellt werden, ausführt, um die Geschwindigkeit der elektrischen Maschine 230 zu schätzen. Ein interner geschlossener Regelkreisalgorithmus, wie etwa ein Proportional-Integral-Differenzial(PID)-Algorithmus, kann verwendet werden, um das Motordrehmoment zu steuern und eine lokale Geschwindigkeitssteuervorrichtung einzusetzen. Allerdings kann diese Herangehensweise eine langsamere Reaktion auf ein Auftreten von Radschlupf herstellen als direktes Steuern der Umwandlungsgeschwindigkeit wie oben beschrieben.
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Technisch ausgefeiltere Steuermethodiken können in manchen Ausführungsformen eingesetzt werden. Zum Beispiel kann der Geschwindigkeitsregelkreis, der durch den Wechselrichter 220 eingesetzt wird, in manchen Ausführungsformen ferner durch Steuern oder direktes Beeinflussen der Rotorposition unter Verwendung der Steifheit, die durch die magnetische Ausrichtung aufgebracht wird, verbessert werden.
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In dieser Konfiguration, vorzugsweise durch eine Polvorgabenstruktur eingesetzt, wird der elektrische Strom in den Windungen direkt gesteuert, um die magnetische Strömung auf eine Weise auszurichten, die die Umwandlungsfunktion inhärent ausführt und die gesamten Drehzustände des nachgiebig gekoppelten Antriebsstrangs, des Rads, des Reifens und des die Straße kennzeichnenden nicht linearen Schlupfs steuert.
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In dieser Form werden die folgenden primären Informationsquellen zusammen kombiniert, um eine gesamte Zustandsschätzung der Bewegung des Fahrzeugs über die Straßenoberfläche und von internen Zuständen der Aufwickelanlage von nachgiebigen Elementen (wie etwa Motorlagerungen oder Aufhängungsbewegungen) auszubilden:
- • Motorrotorposition
- • Radgeschwindigkeit oder Positionssensoren
- • Fahrzeugträgheitsmessungen, möglicherweise von GPS-Signalen selbst kalibriert
- • Andere Fahrzeugbewegungserfasser, wie etwa Radar-, Sicht- und Kartenabgleichtechniken
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Basierend auf dieser Zustandsschätzung wird die Motorumwandlung, dies bedeutet, der Strom, der durch die Leistungselektronik auf die Windungen des Motors angewendet wird, für die beste Beherrschung und Fahrer- (oder autonome Systemsteuerung bestimmt.
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Erweiterungen können angewendet werden, um unebene (geländegängige) Oberflächen, verformbare Oberflächen und variierende Oberflächeneigenschaften, einschließlich Vorhersagen (vorrausschauende Messungen) oder Vorwegnahme (von einer apriorischen Kenntnis von entweder On- oder Offboardkarten) abzudecken.
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TR-Modi
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In manchen Ausführungsformen kann das Fahrzeug 200 eine Fahrmodussteuervorrichtung aufweisen, um ein Terrain-Response(TR)-(RTM)-System einzusetzen, in dem die Fahrmodussteuervorrichtung Einstellungen eines oder mehrerer Fahrzeugsysteme oder -untersysteme, wie etwa Einstellungen, die mit einer Antriebsstrangsteuervorrichtung 210C, einem Getriebesystem (wenn vorhanden), einem Lenksystem, wie etwa einem elektrischen Servolenkengsystem (electric power assisted steering system - EPAS) (wenn vorhanden) verknüpft sind, Einstellungen des Bremssystem über eine Bremssteuervorrichtung 212C und eines Aufhängungssystems (wenn vorhanden) in Abhängigkeit eines ausgewählten Fahrmodus steuert. Der Fahrmodus kann von einem Fahrer über eine Fahrmodusauswählscheibe ausgewählt werden. Alternativ kann der Fahrmodus automatisch von der Fahrmodussteuervorrichtung ausgewählt werden. Die Fahrmodi können ebenso als Terrainmodi, Terrain-Response-Modi oder Steuermodi bezeichnet werden.
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In einer Ausführungsform werden vier Fahrmodi bereitgestellt: ein „straßengängiger“ Fahrmodus oder ein „Spezielle-Programme-Aus“(special programs off - SPO)-Modus, der zum Fahren auf einer verhältnismäßig harten glatten Fahroberfläche geeignet ist, wo ein verhältnismäßig hoher Oberflächenreibungskoeffizient zwischen der Fahroberfläche und den Rädern des Fahrzeugs besteht; ein „Sand“-Modus (SAND), der zum Fahren über sandiges Gelände geeignet ist; ein „Gras, Schotter oder Schnee“(grass, gravel or snow-GGS)-Fahrmodus, der zum Fahren über Gras, Schotter oder Schnee geeignet ist, ein „Felsenkriechen“(rock crawl - RC)-Fahrmodus, der zum langsamen Fahren über ein felsiges Gelände geeignet ist; und ein „Schlamm und Spurrillen“(muds and ruts - MR)-Fahrmodus, der zum Fahren auf schlammigen, unebenem Gelände geeignet ist. Andere Fahrmodi können zusätzlich oder stattdessen bereitgestellt werden.
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Es wird darauf hingewiesen, dass die Antriebsstrangsteuervorrichtung 210C konfiguriert werden kann, den Wert von Oberflächen-mu der Fahroberfläche wenigstens zum Teil in Abhängigkeit von dem ausgewählten Fahrmodus zu bestimmen, in dem das Fahrzeug durch die Fahrmodussteuervorrichtung bewirkt wird, zu arbeiten. Demnach kann der vorgegebene Schlupfwert in manchen Ausführungsformen gemäß dem ausgewählten Fahrmodus bestimmt werden.
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Im Verlauf der Beschreibung und den Patentansprüchen dieser Patentbeschreibung bedeuten die Wörter „umfassen“ und „enthalten“ und Variationen der Wörter, zum Beispiel „umfassend“ und „umfasst“, „einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf und sind nicht so zu verstehen (und tun dies auch nicht), dass sie andere Molekülteile, Zusatzstoffe, Bestandteile, ganze Zahlen oder Schritte ausschließen.
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In der gesamten Beschreibung und den Patentansprüchen dieser Patentbeschreibung, beinhaltet der Singular den Plural, sofern der Kontext es nicht anderweitig verlangt. Insbesondere dann, wenn der unbestimmte Artikel verwendet wird, soll die Patentbeschreibung so verstanden werden, dass sie Pluralität ebenso wie Singularität in Betracht zieht, soweit der Kontext es nicht anderweitig verlangt.
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Merkmale, ganze Zahlen, Eigenschaften, Verbindungen, chemische Molekülteile oder Gruppen die in Verbindung mit einem bestimmten Aspekt, einer bestimmten Ausführungsform oder einem bestimmten Beispiel der Erfindung beschrieben werden, sind so zu verstehen, dass sie auf jeden anderen Aspekt, jede andere Ausführungsform oder jedes andere Beispiel, das hierin beschrieben wird, anwendbar sind, sofern sie mit diesen nicht inkompatibel sind.
