DE112019000968T5 - Verfahren und System zum Antrieb eines Elektrofahrzeugs - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Antrieb eines Elektrofahrzeugs (100), wobei das Fahrzeug (100) umfasst: eine elektrische Maschine (101, 102), die konfiguriert ist, um selektiv eine steuerbare Leistung zum Antrieb zumindest eines Antriebsrads (113, 114) des Fahrzeugs (100) zu liefern, wobei die elektrische Maschine einen Rotor (404) und einen Stator (406) aufweist, wobei der Stator (406) eine Statorwicklung (U, V, W) umfasst, die eine Vielzahl in Umfangsrichtung verteilter Elektromagnete (U1, U2, U3, U4, U5, U6, V1, V2, V3, V4, V5, V6, W1, W2, W3, W4, W5, W6) umfasst, wobei der Rotor durch Magnetisierung der Elektromagnete (U1, U2, U3, U4, U5, U6, V1, V2, V3, V4, V5, V6, W1, W2, W3, W4, W5, W6) in Drehung versetzt wird, wobei die Elektromagnete (U1, U2, U3, U4, U5, U6, V1, V2, V3, V4, V5, V6, W1, W2, W3, W4, W5, W6) gemäß vorbestimmten Magnetisierungsmustern magnetisiert werden, wobei ein aktuelles Magnetisierungsmuster in Abhängigkeit von einer aktuellen Drehposition des Rotors (404) von einem Magnetisierungsmuster zu einem anderen umgeschaltet wird; wobei das Verfahren umfasst: Steuern der Frequenz, mit der Magnetisierungsmuster umgeschaltet werden, und/oder Steuern einer Größe des Stroms, der beim Magnetisieren der Elektromagneten (U1, U2, U3, U4, U5, U6, V1, V2, V3, V4, V5, V6, W1, W2, W3, W4, W5, W6) angelegt wird, so dass, wenn das Fahrzeug in einem Zustand des Manövrierens mit niedriger Geschwindigkeit manövriert wird, eine Beschleunigung der elektrischen Maschine (101, 102) als Antwort auf eine erste Leistungsanforderung in Bezug auf die Antwort auf die erste Leistungsanforderung, wenn das Fahrzeug nicht in dem Zustand des Manövrierens mit niedriger Geschwindigkeit manövriert wird, verringert wird.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft Fahrzeuge, insbesondere ein Verfahren und ein System zum Antrieb eines Elektrofahrzeugs. Die vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls ein Fahrzeug sowie ein Computerprogramm und ein Computerprogrammprodukt, die das erfindungsgemäße Verfahren implementieren.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Im Hinblick auf Fahrzeuge im Allgemeinen und zumindest in gewissem Umfang auch auf Schwer-/Nutzfahrzeuge wie Lastkraftwagen, Busse und dergleichen sind Kraftstoffeffizienz und Verringerung der Abgasemissionen wichtige Aspekte der Gesamtfahrzeugleistung.
  • Dies ist oft zumindest teilweise auf Bedenken der Regierung hinsichtlich der Luftverschmutzung und Luftqualität, z.B. in städtischen Gebieten, zurückzuführen, was auch zur Verabschiedung verschiedener Emissionsnormen und -vorschriften in vielen Gerichtsbarkeiten geführt hat.
  • Abgesehen von den Bedenken der Regierung ist eine der Hauptunkosten im Zusammenhang mit dem Fahrzeugbetrieb der Energieverbrauch, oft in Form von Kraftstoffverbrauch, für den Antrieb des Fahrzeugs. Der Nutzungsgrad schwerer Fahrzeuge ist oft hoch, und mit dem damit verbundenen Kraftstoffverbrauch können die Kraftstoffkosten die Rentabilität für den Fahrzeugeigentümer in hohem Maße beeinflussen.
  • Vor diesem Hintergrund werden zunehmend Alternativen zum alleinigen Einsatz konventioneller Verbrennungsmotortechnik in einem Fahrzeug in Betracht gezogen. Beispielsweise werden immer häufiger hybrid-elektrische Fahrzeuge eingesetzt. Fahrzeuge dieser Art umfassen eine elektrische Maschine, die in Kombination mit einem Verbrennungsmotor zum Antrieb des Fahrzeugs eingesetzt werden kann. Fahrzeuge dieser Art können eine Antriebsstrangkonfiguration aufweisen, die einer konventionellen Fahrzeugantriebsstrangkonfiguration mit Verbrennungsmotor ähnelt, bei der eine oder mehrere elektrische Maschinen und zugehörige Antriebssysteme und mögliche Energiespeicher hinzugefügt wurden.
  • Es gibt aber auch Elektrofahrzeuge, d.h. Nicht-Hybridfahrzeuge. Diese Fahrzeuge sind lediglich mit einer oder mehreren elektrischen Maschinen ausgestattet, und es ist kein Verbrennungsmotor vorhanden. Die Leistungserzeugung erfolgt daher ausschließlich durch eine oder mehrere elektrische Maschinen, wobei die Energie für den Antrieb der elektrischen Maschinen oft in einem Energiespeicher, wie einer oder mehreren Batterien, gespeichert wird.
  • Im Hinblick auf Nutzfahrzeuge, wie z.B. Stadtbusse, weisen solche Fahrzeuge womöglich einen hohen Nutzungsgrad auf, und die Fahrzeuge werden z.B. auch von einem Fahrer womöglich über relativ lange fortlaufende Zeiträume genutzt. Daher wird neben der Berücksichtigung des Energieverbrauchs, der z.B. bei Verwendung von Elektrofahrzeugen günstig sein kann, auch versucht, das Fahren des Fahrzeugs für den Fahrer komfortabel zu gestalten. Dieser Fahrerkomfort kann z.B. wirtschaftliche Aspekte, aber auch das Fahrzeugverhalten oder die Sicherheit beim Fahren umfassen.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren und ein System bereitzustellen, das ein Fahrzeugverhalten ermöglicht, bei dem sich ein Elektrofahrzeug in einer Weise verhält, die von einem Fahrer erwartet wird, insbesondere in Situationen, in denen es in Rückwärtsfahrtrichtung und/oder in Vorwärtsfahrtrichtung bei niedrigen Geschwindigkeiten fährt. Dieses Ziel wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 erreicht.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Antrieb eines Elektrofahrzeugs bereitgestellt, wobei das Fahrzeug umfasst:
    • eine elektrische Maschine, die konfiguriert ist, um selektiv eine steuerbare Leistung zum Antrieb zumindest eines Antriebsrads des Fahrzeugs bereitzustellen, wobei die elektrische Maschine eine elektrische Maschine mit einem elektronischen Kommutator ist, die einen Rotor und einen Stator umfasst, wobei der Stator eine Statorwicklung umfasst, die eine Vielzahl in Umfangsrichtung verteilter Elektromagnete umfasst, wobei der Rotor durch Magnetisieren der Elektromagneten in Drehung versetzt wird, wobei die Elektromagneten gemäß vorbestimmter Magnetisierungsmuster magnetisiert werden, wobei ein aktuelles Magnetisierungsmuster in Abhängigkeit von einer aktuellen Drehposition des Rotors von einem Muster zu einem anderen umgeschaltet wird;
    • wobei das Verfahren umfasst, wenn das Fahrzeug in einem Zustand des Manövrierens bei niedriger Geschwindigkeit manövriert wird:
      • Steuern der Frequenz, mit der Magnetisierungsmuster geschaltet werden, und/oder Steuern der Größe des Stroms, der beim Magnetisieren der Elektromagneten, so dass eine Beschleunigung der elektrischen Maschine als Antwort auf eine erste Leistungsanforderung im Verhältnis zur Antwort auf die erste Leistungsanforderung verringert wird, wenn das Fahrzeug nicht im Zustand des Manövrierens bei niedriger Geschwindigkeit manövriert wird.
  • Gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung umfasst das Fahrzeug einen Energiespeicher zur Speicherung von Energie, die für die Stromversorgung der elektrischen Maschine verwendet wird.
  • Gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung kann der Energiespeicher durch regeneratives Bremsen mit Hilfe der elektrischen Maschine oder einer anderen elektrischen Maschine des Fahrzeugs aufgeladen werden.
  • Gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung ist das Fahrzeug ein schweres Nutzfahrzeug wie ein Lastkraftwagen oder ein Bus.
  • Gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung ist die elektrische Maschine eine elektrische BLDC (bürstenlose Gleichstrom-) Maschine.
  • Wie bereits beschrieben, können Fahrzeuge verschiedenen Arten von Antriebssträngen umfassen. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Elektrofahrzeuge, bei denen das Fahrzeug von einer oder mehreren elektrischen Maschinen mit Strom versorgt und angetrieben wird. Erfindungsgemäße Elektrofahrzeuge können ein Getriebe umfassen, dies ist jedoch keine allgemeine Anforderung, da elektrische Maschinen von null Drehgeschwindigkeit bis zu einer hohen Drehgeschwindigkeit betrieben werden können und gleichzeitig in der Lage sind, ein hohes Drehmoment von null Drehgeschwindigkeit an zu liefern. Dennoch kann ein Getriebe vorhanden sein, z.B. wenn der Wirkungsgrad der elektrischen Maschine in Abhängigkeit von der Drehzahl variiert. Die Verwendung eines Getriebes kann auch den Betrieb der elektrischen Maschine bei günstigeren Drehzahlen ermöglichen und das auf die Antriebsräder des Fahrzeugs ausgeübte Drehmoment erhöhen. Darüber hinaus kann das auf die Antriebsräder des Fahrzeugs ausgeübte Drehmoment durch den Einsatz eines Getriebes erhöht werden, z.B. um ein hohes Drehmoment bereitzustellen, wenn ein schweres Fahrzeug an einer Steigung anläuft.
  • Im Gegensatz z.B. zu Verbrennungsmotoren können elektrische Maschinen jedoch im Allgemeinen in jeder Drehrichtung betrieben werden, bei gleichen Eigenschaften z.B. hinsichtlich Wirkungsgrads, Drehzahl und übertragbaren Drehmoments. Dies wiederum hat zur Folge, dass auch bei Verwendung eines Getriebes die Notwendigkeit eines Rückwärtsgangs nicht mehr besteht, da die Rückwärtsfahrt des Fahrzeuges durch den Betrieb der elektrischen Maschine in einer Drehrichtung erfolgen kann, die der Drehrichtung der elektrischen Maschine bei Nutzung der Vorwärtsfahrt entgegengesetzt ist.
  • Gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung ist die elektrische Maschine über ein Getriebe mit einem oder mehreren Antriebsrädern eines Fahrzeugs verbunden, wobei das Getriebe eine beliebige aus mehreren Konfigurationen aufweisen kann, z.B. kann das Getriebe ein oder zwei oder mehrere Gänge für den Antrieb des Fahrzeugs umfassen. Das Getriebe kann auch einen neutralen Gang umfassen, um die elektrische Maschine oder die elektrischen Maschinen von dem einem oder den mehreren Fahrzeugantriebsrädern zu trennen. Das Getriebe verfügt jedoch nicht über einen Rückwärtsgang, sondern der für den Antrieb des Fahrzeugs in Rückwärtsrichtung verwendete Gang ist ein Gang, der auch für die Vorwärtsrichtung verwendet wird.
  • Gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung wird kein Getriebe verwendet.
  • Die Möglichkeit, die elektrische Maschine in beiden Drehrichtungen zu betreiben, kann es ermöglichen, dass das Fahrzeug unabhängig davon, ob es sich in Vorwärts- oder Rückwärtsfahrtrichtung bewegt, z.B. in Bezug auf Beschleunigung und Fahrgeschwindigkeit in gleicher Weise angetrieben wird. Dies ist möglicherweise nicht erwünscht, z.B. weil die Sicht des Fahrers in Fahrtrichtung hinten im Vergleich zur Sicht des Fahrers in Fahrtrichtung vorne oft eingeschränkt ist. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist daher ein Verfahren vorgesehen, das ein unterschiedliches Verhalten des Fahrzeugs bewirken kann, z.B. in Abhängigkeit davon, ob die gewünschte Fahrzeugbewegung in Vorwärts- oder Rückwärtsfahrtrichtung erfolgt.
  • Insbesondere können/kann die Beschleunigung und/oder eine Höchstgeschwindigkeit des Fahrzeugs so gesteuert werden, dass sie geringer ist, wenn das Fahrzeug in einem Zustand des Manövrierens mit niedriger Geschwindigkeit manövriert wird.
  • Beispielsweise kann die Beschleunigung und/oder eine Höchstgeschwindigkeit des Fahrzeugs so gesteuert werden, dass sie bei Rückwärtsfahrt geringer ist verglichen mit der Vorwärtsfahrt. Auf diese Weise kann das Fahrzeug veranlasst werden, sich eher wie ein Fahrzeug zu verhalten, das einen Verbrennungsmotor und ein Getriebe mit Rückwärtsgang umfasst. Die Erfindung kann auch beim Manövrieren des Fahrzeugs bei niedriger Geschwindigkeit in Vorwärtsrichtung angewendet werden.
  • Im Hinblick auf die Leistungsanforderung kann es sich um eine willkürlich initiierte Leistungsanforderung handeln, d.h. in irgendeiner Weise kann eine Anforderung nach Antriebsleistung initiiert werden. Die Anforderung nach Antriebsleistung kann z.B. durch eine vom Fahrer zu betätigende Einrichtung zur Anforderung der Antriebsleistung erfolgen, z.B. durch einen Beschleuniger, aber auch z.B. durch das Lösen der Fahrzeugbremsen, da häufig eine Antriebsleistung durch das Fahrzeugsteuersystem aufgebracht wird, wenn die Bremsen gelöst sind und sich das Fahrzeug in einem Zustand befindet, in dem es in Bewegung gesetzt werden kann, wie z.B. in einem Antriebsmodus, in dem das Fahrzeug in Bewegung gesetzt wird. Die Anforderung kann auch in einer beliebigen anderen geeigneten Weise durchgeführt werden.
  • Gemäß der Erfindung ist die elektrische Maschine eine elektrische Maschine mit elektronischem Kommutator, die einen Rotor und einen Stator umfasst, wobei die Drehung des Rotors die Drehung eines Fahrzeugantriebsrades bewirken kann. Der Stator umfasst eine Statorwicklung, die eine Vielzahl auf dem Umfang verteilter Elektromagnete umfasst, wobei der Rotor durch Magnetisierung der Elektromagnete in Drehung versetzt wird.
  • Die Statorwicklung kann zwei oder mehr, z.B. drei Phasenwicklungen umfassen, wobei jede Phasenwicklung einen oder mehrere Elektromagneten umfassen kann. Diese Elektromagnete können eine Spule umfassen, die um einen in radialer Richtung ausgerichteten Kern gewickelt ist. Die Elektromagnete können als Statorpole bezeichnet werden. Darüber hinaus können die Pole/Elektromagnete konfiguriert sein, um magnetisiert zu werden, so dass beim Magnetisierungsvorgang die Magnetisierung einen Magneten bildet, dessen Nordpol in radialer Richtung vom Rotor weg und dessen Südpol in Richtung hin zu dem Rotor oder umgekehrt gerichtet ist.
  • Die Elektromagnete werden nach vorbestimmten Magnetisierungsmustern magnetisiert, wobei das Magnetisierungsmuster die Magnetisierung jedes Elektromagneten definieren kann, wobei die gewünschte Magnetisierung durch Anlegen eines positiven, eines negativen oder eines schwebenden Potentials an die Elektromagnete erzeugt werden kann, wobei dies im Allgemeinen durch Anlegen der Spannung an Statorklemmen erreicht wird.
  • Der Stator kann zumindest drei Phasenwicklungen umfassen, wobei jede Phasenwicklung eine Vielzahl in Umfangsrichtung verteilter Elektromagnete umfasst, wobei alle Elektromagnete einer Statorwicklung in gleicher Weise magnetisiert sein können.
  • Das angewandte Magnetisierungsmuster hängt von der aktuellen Rotorposition ab, und die Elektromagneten ziehen die Magneten des Rotors an, um dadurch eine Drehung des Rotors zu bewirken, wobei die Drehung für ein bestimmtes Magnetisierungsmuster einen Teil einer vollen Umdrehung ausmacht, wobei der Teil von der Anzahl der Elektromagneten des Stators und auch der Magneten des Rotors abhängt. Wenn der Rotor eine Rotorposition erreicht und/oder sich ihr nähert, in der er durch das aktuelle Magnetisierungsmuster „blockiert“ wäre, wird das Magnetisierungsmuster auf ein nachfolgendes Muster umgeschaltet, das den Rotor veranlasst, einen weiteren Teil einer Umdrehung zu drehen. Ein kontinuierliches Umschalten des Magnetisierungsmusters kann dann die Rotation in Bewegung halten. Wenn die Magnetisierung der Elektromagneten nicht geändert wird, kann der Rotor in einer verriegelten Position gehalten werden.
  • Das Verfahren kann das Bestimmen einer Drehposition des Rotors und das Auswählen eines Magnetisierungsmusters für die Magnetisierung der Elektromagnete auf der Grundlage der bestimmten Drehposition des Rotors umfassen.
  • Gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung kann/können beim Manövrieren des Fahrzeugs in einem Zustand niedriger Geschwindigkeit, wie z.B. beim Manövrieren in Rückwärtsfahrtrichtung oder beim Manövrieren mit niedriger Geschwindigkeit in Vorwärtsrichtung, die Beschleunigung des Rotors und damit die Beschleunigung des Fahrzeugs, durch Steuern der Frequenz, mit der die Magnetisierungsmuster geschaltet werden, und/oder durch Steuern der Größe des Stroms, der beim Magnetisieren der Elektromagneten gemäß einem Magnetisierungsmuster angelegt wird, so dass eine Beschleunigung der elektrischen Maschine im Vergleich zu einem nicht im Zustand des Manövrierens bei niedriger Geschwindigkeit manövrierten Fahrzeug verringert wird, gesteuert werden, und wird z.B. gemäß einem Zustand des allgemeinen Manövrierens in Vorwärtsrichtung manövriert, z.B. wenn das Fahrzeug gemäß einem Zustand manövriert wird, der Geschwindigkeiten bis zur Höchstgeschwindigkeit des Fahrzeugs zulässt.
  • Auf diese Weise können/kann die Höchstgeschwindigkeit und/oder die Beschleunigung des Fahrzeugs in Bezug auf die Standard-/allgemeine Fahrtrichtung begrenzt werden. Beispielsweise kann für eine bestimmte Beschleunigerstellung die Beschleunigung des Fahrzeugs verringert werden, was das Manövrieren mit niedriger Geschwindigkeit erleichtern kann, wodurch das Risiko für das Fahrzeug, sich unerwartet zu bewegen, z.B. wenn das Fahrzeug in die entgegengesetzte Richtung fährt, verringert werden kann.
  • Wenn die Frequenz, mit der die Magnetisierungsmuster umgeschaltet werden, verringert wird, dreht sich der Rotor langsamer, da der Rotor erst dann in eine Position bewegt wird, die einem nachfolgenden Magnetisierungsmuster entspricht, wenn das Muster aufgebracht wird.
  • Da das lieferbare Drehmoment der elektrischen Maschine vom angelegten Strom abhängig ist, wobei wenn lediglich die Frequenz, mit der die Magnetisierungsmuster geschaltet werden, verringert wird, der angelegte Strom aber unverändert bleibt, kann durch Anlegen des maximalen Stroms noch immer ein maximales Drehmoment auf die Antriebsräder des Fahrzeugs aufgebracht werden. So kann z.B. die Fähigkeit, Fahrzeugstarts auf geneigten Flächen durchzuführen, unverändert bleiben, da das volle Drehmoment zur Verfügung steht. Dennoch kann die Beschleunigung des Fahrzeugs durch Steuerung der Geschwindigkeit der Frequenz, mit der die Magnetisierungsmuster geschaltet werden, verringert werden.
  • Darüber hinaus hängen die von den Elektromagneten erzeugte Magnetkraft und damit das Drehmoment direkt von dem Strom ab, der an die Statorwicklung angelegt wird. Daher führt ein geringerer Strom zu einer geringeren Magnetkraft, die die Permanentmagnete des Rotors anzieht. Daher besteht ein alternatives Verfahren zur Verringerung der Rotorbeschleunigung und damit der Drehgeschwindigkeit darin, den an die Statorwicklung angelegten Strom zu verringern.
  • Gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung ist die Steuerung der Frequenz, mit der das Schaltmuster geändert wird, mit einer Verringerung des Stroms verbunden. Dies kann zur Verringerung des Energieverbrauchs genutzt werden, da die geringere Beschleunigung, die durch die Steuerung der das Schaltmuster ändernden Frequenz, verursacht wird, möglicherweise geringere Ströme erfordert, und durch die Steuerung des Stroms auf ein Niveau, das einem Niveau entspricht, das erforderlich ist, um die gewünschte Beschleunigung zu erreichen, kann der übermäßige Energieverbrauch verringert werden.
  • Die Beschleunigung der elektrischen Maschine kann durch Verringerung der Frequenz, mit der Magnetisierungsmuster für zumindest eine vorbestimmte Position der vom Fahrer steuerbaren Einrichtung geschaltet werden, wenn das Fahrzeug in einem Zustand des Manövrierens mit niedriger Geschwindigkeit manövriert wird, im Verhältnis zu der Frequenz, mit der Magnetisierungsmuster für dieselbe Position der vom Fahrer steuerbaren Einrichtung geschaltet werden, wenn das Fahrzeug nicht im Zustand des Manövrierens mit niedriger Geschwindigkeit manövriert wird, verringert werden.
  • Zusätzlich oder alternativ dazu kann die Beschleunigung der elektrischen Maschine verringert werden, indem der an die Statorwicklung angelegte Strom für zumindest eine vorbestimmte Position der Manövriereinrichtung des Fahrers verringert wird, wenn das Fahrzeug in einem Zustand des Manövrierens mit niedriger Geschwindigkeit im Verhältnis zu dem Strom, der für dieselbe Position angelegt wird, wenn das Fahrzeug nicht im Zustand des Manövrierens mit niedriger Geschwindigkeit manövriert wird.
  • Wie nachstehend beschrieben, kann der Strom so eingestellt werden, dass er progressiv ansteigt, wenn die Manövriereinrichtung des Fahrers in Richtung einer zweiten Endposition bewegt wird. Auf diese Weise kann der angelegte Strom so gesteuert werden, dass der Strom, obwohl er im Verhältnis zum angelegten Strom beim Fahren in Vorwärtsrichtung z.B. für den größten Teil des Bewegungsbereichs verringert wird, dennoch progressiv bis zum Maximalstrom ansteigen kann, wenn die zweite Endposition erreicht wird.
  • Oftmals ist die vom Fahrer steuerbare Einrichtung zur Leistungsanforderung in einem Bewegungsbereich zwischen einer ersten Endposition und einer zweiten Endposition beweglich. Die Frequenz, mit der Magnetisierungsmuster umgeschaltet werden, kann für zumindest einen Teil oder die Gesamtheit des Bewegungsbereichs der vom Fahrer steuerbaren Einrichtung verringert werden, wenn das Fahrzeug in einem Zustand des Manövrierens bei niedriger Geschwindigkeit im Vergleich zu einem Manövrieren des Fahrzeugs nicht im Zustand des Manövrierens bei niedriger Geschwindigkeit manövriert wird.
  • Alternativ oder zusätzlich kann der Strom, der an die Statorwicklung für zumindest einen Teil oder die Gesamtheit des Bewegungsbereichs angelegt wird, verringert werden, wenn das Fahrzeug in einem Zustand des Manövrierens mit niedriger Geschwindigkeit im Vergleich zu einem Manövrieren des Fahrzeugs nicht im Zustand des Manövrierens bei niedriger Geschwindigkeit manövriert wird.
  • Eine niedrige Musterschaltfrequenz in Verbindung mit der Zuführung hoher Ströme kann den Vorteil aufweisen, dass bei niedriger Geschwindigkeit ein hohes Drehmoment auf das (die) Antriebsrad(-räder) des Fahrzeugs aufgebracht werden kann, was z.B. vorteilhaft sein kann, wenn das Fahrzeug auf einer geneigten Fläche gefahren wird. Im Prinzip kann auch bei stehendem Fahrzeug ein maximales Drehmoment auf die Antriebsräder aufgebracht werden, so dass die elektrischen Maschinen auch als Fahrzeugbremse bei stehendem Fahrzeug verwendet werden können.
  • Gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung werden/wird die Frequenz, mit der die Magnetisierungsmuster geschaltet werden, und/oder die Größe des bei der Magnetisierung der Elektromagneten angelegten Stroms so gesteuert, dass eine Beschleunigung der elektrischen Maschine als Antwort auf eine erste Leistungsanforderung mit Hilfe der vom Fahrer steuerbaren Einrichtung erst dann, wenn eine erste Fahrzeuggeschwindigkeit erreicht ist, verringert wird, wenn das Fahrzeug in einem Zustand des Manövrierens mit niedriger Geschwindigkeit im Verhältnis zu der Antwort bei Manövrieren des Fahrzeugs nicht im Zustand des Manövrierens mit niedriger Geschwindigkeit manövriert wird. Auf diese Weise kann dem Fahrzeug gestattet werden, sich so zu verhalten, wie wenn es in Vorwärtsrichtung fährt, solange die Fahrzeuggeschwindigkeit unter einer vorbestimmten Geschwindigkeit liegt. Die Ist-Fahrzeuggeschwindigkeit braucht nicht bestimmt zu werden, aber die Fahrzeuggeschwindigkeit kann durch eine Darstellung der Fahrzeuggeschwindigkeit dargestellt werden. Zum Beispiel kann die Rotordrehzahl der elektrischen Maschine als eine Darstellung der Fahrzeuggeschwindigkeit verwendet werden.
  • Gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung kann eine Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs bestimmt werden, und die Frequenz, mit der Magnetisierungsmuster geschaltet werden, und/oder eine Größe des Stroms, der an die Statorwicklung angelegt wird, können/kann verringert werden, wenn das Fahrzeug in einem Zustand des Manövrierens mit niedriger Geschwindigkeit im Verhältnis zu einem Manövrieren des Fahrzeugs nicht im Zustand des Manövrierens bei niedriger Geschwindigkeit manövriert wird, so dass höchstens eine vorbestimmte Fahrzeuggeschwindigkeit erreicht wird.
  • Auf diese Weise kann dem Fahrzeug zunächst gestattet werden, sich so zu verhalten, als ob es für die allgemeine Fahrt in Vorwärtsrichtung manövriert würde, aber sobald die Fahrzeuggeschwindigkeit eine bestimmte, vorher festgelegte Geschwindigkeit erreicht, können/kann die Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder -beschleunigung im Vergleich zur allgemeinen Fahrt des Fahrzeugs in Vorwärtsrichtung verringert werden, und die zulässige Höchstgeschwindigkeit bei der Fahrt in Rückwärtsrichtung kann ebenfalls wie vorstehend beschrieben begrenzt werden.
  • Gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung wird die Größe des bei der Magnetisierung der Elektromagneten angelegten Stroms so bemessen, dass der angelegte Strom im Verhältnis zum angelegten Strom, wenn das Fahrzeug nicht im Zustand des Manövrierens bei niedriger Geschwindigkeit manövriert wird, zumindest über einen ersten Teil des Bewegungsbereichs der vom Fahrer steuerbaren Einrichtung zur Leistungsanforderung verringert wird, wobei sich der Bewegungsbereich von keiner Leistungsanforderung bis zur Position der maximalen Leistungsanforderung erstreckt. Der Strom kann z.B. so eingestellt werden, dass er progressiv ansteigt, wenn die Manövriereinrichtung des Fahrers von der ersten Endposition in Richtung der zweiten Endposition bewegt wird. Beispielsweise kann der angelegte Strom so geregelt werden, dass er progressiv zunimmt, d.h. nichtlinear mit einer Bewegung der Manövriereinrichtung des Fahrers von der ersten Endposition in Richtung der zweiten Endposition. Der angelegte Strom kann so gesteuert werden, dass der Strom, obwohl er im Verhältnis zum angelegten Strom z.B. beim Fahren in Vorwärtsrichtung für den größten Teil des Bewegungsbereichs verringert wird, dennoch progressiv bis zum Maximalstrom ansteigen kann, wenn die zweite Endposition erreicht wird.
  • Die Frequenz, mit der Magnetisierungsmuster geschaltet werden, kann so gesteuert werden, dass sie lediglich von der Rotorposition abhängt. Dies wiederum bedeutet, dass bei Anlegen maximalen Stroms eine beliebige Drehgeschwindigkeit der elektrischen Maschinen zur Verfügung steht. Dennoch wird das Manövrieren mit niedriger Geschwindigkeit vereinfacht, da z.B. ein Beschleuniger weiter heruntergedrückt werden muss, um die gleiche Leistung zu erhalten, die durch weniger Niederdrücken erreicht wird, wenn sich das Fahrzeug nicht im Zustand für das Manövrieren mit niedriger Geschwindigkeit befindet.
  • Gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung werden/wird die Frequenz, mit der Magnetisierungsmuster geschaltet werden, und/oder die Größe des Stroms, der an die Statorwicklung angelegt wird, so gesteuert, dass, wenn das Fahrzeug in einem Zustand niedriger Geschwindigkeit manövriert wird, die Frequenz und/oder Größe des Stroms und/oder die Fahrzeuggeschwindigkeit höchstens einem Prozentsatz entspricht, der weniger als 100% der Frequenz/Größe/Geschwindigkeit beträgt, die verwendet wird, wenn sich das Fahrzeug nicht in einem Zustand für das Manövrieren mit niedriger Geschwindigkeit befindet.
  • Im Hinblick auf die Manövriereinrichtung des Fahrers zur Anforderung von Leistung kann jede geeignete Art von Einrichtung verwendet werden, die in einem Bewegungsbereich zwischen zwei Endpositionen beweglich sein kann, wobei die Position der vom Fahrer steuerbaren Einrichtung im Bewegungsbereich für jede Position im Bewegungsbereich bestimmt werden kann.
  • Darüber hinaus kann ein Umrichterantrieb verwendet werden, um eine Gleichspannung des Energiespeichers in positive und negative Spannungen umzuwandeln, die an die Statorwicklung anzulegen sind. Der Umrichterantrieb kann auch dazu verwendet werden, die Gleichspannung so zu schalten, dass die/der an die Statorwicklung angelegte mittlere Spannung und/oder mittlere Strom auf eine/n gewünschte/n mittlere/n Spannung/Strom geregelt werden kann.
  • Hinsichtlich der Zustände des Manövrierens mit niedriger Geschwindigkeit können solche Zustände beliebige geeignete Zustände des Manövrierens mit niedriger Geschwindigkeit sein.
  • Gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung können Zustände des Manövrierens bei niedriger Geschwindigkeit durch verschiedene Antriebsmodi für den Antrieb des Fahrzeugs dargestellt werden. Solche Modi können einen Modus für das Manövrieren des Fahrzeugs mit verringerter Geschwindigkeit und einen Modus für die Standardfahrt in Vorwärtsrichtung umfassen. Beispielsweise kann der Modus für das Manövrieren des Fahrzeugs mit verringerter Geschwindigkeit einen Modus für die Rückwärtsfahrt und/oder einen Kriechmodus für das Manövrieren mit niedriger Geschwindigkeit in Vorwärtsrichtung umfassen.
  • Daher kann die Steuerung, die vorstehend für das Manövrieren des Fahrzeugs in einem Zustand niedriger Geschwindigkeit beschrieben wurde, ausgeführt werden, wenn das Fahrzeug in einem Antriebsmodus für das Manövrieren des Fahrzeugs mit verringerter Geschwindigkeit angetrieben wird, wobei die Steuerung in Bezug auf den Zeitpunkt ausgeführt werden kann, zu dem das Fahrzeug gemäß einem Modus für die Standardfahrt in Vorwärtsrichtung angetrieben wird.
  • Die Fahrmodi können vom Fahrer wählbar und/oder automatisch durch das Fahrzeugsteuerungssystem wählbar sein.
  • Die Erfindung kann in einem Fahrzeug ausgeführt werden, und die Erfindung betrifft auch ein System, das dem vorstehend beschriebenen Verfahren entspricht. Das System ist durch Einrichtungen gekennzeichnet, die Merkmale der Erfindung ausführen. Eine solche Einrichtung zur Ausführung von Merkmalen der Erfindung kann eine beliebige geeignete Einrichtung umfassen, und die Einrichtung kann speziell angepasst werden, um die im Systemanspruch beschriebenen Merkmale auszuführen. Eine solche Einrichtung kann eine oder mehrere Steuereinheiten, ein oder mehrere Computerprogramme oder andere elektrische, mechanische und/oder elektromechanische Elemente oder Anordnungen umfassen.
  • Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung und ihre Vorteile sind in der nachstehenden ausführlichen Beschreibung beispielhafter Ausführungsbeispiele und den beigefügten Zeichnungen beschrieben.
  • Das Fahrzeug kann einen Fahrersitz umfassen, der von einem Fahrer beim Fahren des Fahrzeugs benutzt wird, und das erfindungsgemäße Verfahren kann so gestaltet werden, dass es durchgeführt wird, wenn ein Fahrer auf dem Fahrersitz sitzt, während er das Fahrzeug in einem Zustand niedriger Geschwindigkeit manövriert.
  • Figurenliste
  • Es zeigen:
    • 1A einen Antriebsstrang eines beispielhaften Elektrofahrzeugs;
    • 1B zeigt ein Beispiel für eine Steuereinheit/-einrichtung in einem Fahrzeugsteuersystem;
    • 1C einen exemplarischem Beschleuniger des Fahrzeugs gemäß 1A;
    • 2 ein beispielhaftes elektrisches Maschinenantriebssystem;
    • 3 ein beispielhaftes Verfahren gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung;
    • 4 eine beispielhafte elektrische Maschine, die gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung eingesetzt werden kann; und
    • 5A-B eine beispielhafte Steuerung der elektrischen Maschine bei Rückwärtsfahrt des Fahrzeugs.
  • Ausführliche Beschreibung beispielhafter Ausführungsbeispiele
  • Gemäß der nachstehenden ausführlichen Beschreibung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beispielhaft für ein Fahrzeug mit Antriebsmodi dargestellt. Wie vorstehend beschrieben, ist die Erfindung auch für Fahrzeuge anwendbar, bei denen keine solchen Antriebsmodi vorhanden sind und bei denen stattdessen Zustände des Manövrierens bei niedriger Geschwindigkeit auf andere Weise bestimmt werden können. Zum Beispiel kann die Fahrzeuggeschwindigkeit verwendet werden, um den Zustand des Fahrzeugs und damit die Steuerung der einen oder mehreren zu verwendenden elektrischen Maschinen zu bestimmen. 1A zeigt schematisch einen Antriebsstrang eines beispielhaften Elektrofahrzeugs 100 gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung. Es existieren Elektrofahrzeuge unterschiedlicher Art und Bauart. Beispielsweise kann die Anzahl elektrischer Maschinen, die für den Antrieb des Fahrzeugs verwendet werden, unterschiedlich sein. Nach dem vorliegenden, nicht einschränkenden Beispiel der Erfindung umfasst der Antriebsstrang des elektrischen Fahrzeugs 100 in 1A zwei elektrische Maschinen 101, 102, die beide mit einer gemeinsamen Welle 104 verbunden sind, die eine Getriebeantriebswelle eines Getriebes 103 bildet.
  • Elektrofahrzeuge der offenbarten Art können - müssen aber nicht notwendigerweise - ein Getriebe umfassen, da elektrische Maschinen von null Drehgeschwindigkeit bis zu einer hohen Drehgeschwindigkeit betrieben werden können und gleichzeitig in der Lage sind, ein hohes Drehmoment von null Drehgeschwindigkeit an zu liefern. Unabhängig davon kann der Wirkungsgrad elektrischer Maschinen bei unterschiedlichen Drehzahlen unterschiedlich sein, und die Verwendung eines Getriebes kann den Betrieb der elektrischen Maschine(n) bei günstigeren Drehzahlen ermöglichen. Außerdem kann ein Getriebe verwendet werden, um das auf die Antriebsräder des Fahrzeugs ausgeübte Drehmoment im Verhältnis zu dem von der/den elektrischen Maschine(n) gelieferten Drehmoment auf ein höheres Drehmoment als das von den elektrischen Maschinen lieferbare Drehmoment zu erhöhen.
  • Gemäß dem vorliegenden Beispiel ist, wie beschrieben, ein Getriebe 103 vorhanden, das sich jedoch von konventionellen Getrieben unterscheidet, die in konventionellen Hybrid- und Nicht-Hybrid-Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor verwendet werden. Gemäß dem vorliegenden Beispiel umfasst das Getriebe 103 lediglich zwei Gänge, um zwei verschiedene Übersetzungsverhältnisse zwischen der Getriebeantriebswelle 104 und einem Getriebeabtrieb zu ermöglichen, der gemäß dem vorliegenden Beispiel mit einer Kardanwelle 107 verbunden ist und durch diese repräsentiert wird. Das Getriebe 103 kann ferner einen Leerlaufgang aufweisen, so dass die elektrischen Maschinen 101, 102 von der Kardanwelle 107 getrennt werden können, falls dies gewünscht wird, z.B. um das Risiko zu verringern, dass das Fahrzeug versehentlich und/oder unbeabsichtigt in Bewegung gesetzt wird. Das Getriebe verfügt über keinen Rückwärtsgang. Stattdessen wird beim Antrieb des Fahrzeugs in Rückwärtsrichtung ein Gang verwendet, der auch für den Antrieb des Fahrzeugs in Vorwärtsrichtung verwendet wird. Darüber hinaus kann das Getriebe 103 in der Praxis z.B. mit den elektrischen Maschinen 101, 102 z.B. zur Verbesserung der Steifigkeit verschraubt oder anderweitig befestigt sein, so dass die Trennung der Komponenten in 1A lediglich zur Veranschaulichung dient. Wie bereits beschrieben, ist der Abtrieb des Getriebes 103 mit einer Kardanwelle 107 verbunden, die auf konventionelle Weise die Fahrzeugantriebsräder 113, 114 über ein Hinterachsgetriebe 108 und die Antriebswellen 109a, 109b antreibt. Die Verwendung eines Getriebes ist jedoch erfindungsgemäß nicht notwendig, die Erfindung kann aber auch in Fahrzeugen verwendet werden, bei denen z.B. ein oder mehrere Antriebsräder direkt von der einen oder den mehreren elektrischen Maschinen angetrieben wird oder werden.
  • Das Fahrzeug 100 umfasst ferner ein elektrisches Maschinenantriebssystem zur Steuerung der elektrischen Maschinen 101, 102. Beispielhafte Komponenten des Antriebssystems umfassen einen Umrichterantrieb 111 zur Steuerung der elektrischen Maschinen 101, 102. Eine Energiequelle, wie z.B. ein Energiespeicher, der z.B. eine oder mehrere Batterien 112 umfasst, stellt die für die Versorgung der elektrischen Maschinen 101, 102 erforderliche Energie bereit. Eine Steuereinheit/- einrichtung 115 steuert unter anderem den Umrichterantrieb 111, um dadurch den Betrieb der elektrischen Maschinen 101, 102 zu steuern. Die Steuereinheit/die Steuereinrichtung 115 kann auch konfiguriert werden, um z.B. das Getriebe 103 und/oder andere Funktionen zu steuern. Die Funktionalität kann jedoch auch auf weitere Steuereinheiten/-einrichtungen aufgeteilt werden. Das Getriebe 103 kann z.B. ein Planetengetriebe umfassen.
  • Weiterhin ist in 1C ein beispielhafter Beschleuniger 118 in Form eines Pedals schematisch dargestellt. Der Beschleuniger 118 ist innerhalb eines Bewegungsbereichs beweglich, der durch zwei Endpositionen P1, P2 definiert ist, die einen Winkelbereich α definieren. Die Stellung des Beschleunigers 118 in dem Bewegungsbereich kann z.B. mittels eines geeigneten Sensors, wie z.B. eines Potentiometers oder eines Winkelsensors 119 oder eines anderen geeigneten Sensortyps, der die aktuelle Stellung des Beschleunigers 118 in dem Bewegungsbereich bestimmt, in dem der Beschleuniger beweglich ist, bestimmt werden. Prinzipiell kann jede Stellung des Beschleunigers im Bewegungsbereich mit Hilfe einer Sensoreinrichtung erfasst werden. Wenn das Beschleunigerpedal 118 vollständig gelöst ist, d.h. nicht vom Fahrer betätigt wird, befindet es sich, z.B. durch eine Federkraft, in einem Ruhezustand in der Stellung P1, wobei die Stellung P1 keine Leistungsanforderung des Fahrers an die elektrischen Maschinen darstellt. Die Stellung P2 stellt einen vollständig niedergedrückten Beschleuniger und damit eine Anforderung des Fahrers nach voller Leistung dar, wobei jede Leistung zwischen Null und voller Leistung angefordert werden kann, indem der Beschleuniger in einer geeigneten Stellung zwischen der Stellung P1 und der Stellung P2 entsprechend positioniert wird. Darüber hinaus stellt der dargestellte Beschleuniger lediglich eine beispielhafte vom Fahrer steuerbare Einrichtung zur Anforderung von Leistung dar, und es kann jede Art von geeignetem Beschleuniger verwendet werden, wie z.B. ein kombinierter Beschleuniger/Entschleuniger, solange die Einrichtung in einem Bewegungsbereich beweglich ist, in dem die Position der vom Fahrer steuerbaren Einrichtung im Bewegungsbereich bestimmt werden kann.
  • Das Fahrzeug 100 gemäß dem vorliegenden Beispiel umfasst auch einen vom Fahrer steuerbaren Fahrmoduswähler 116 zur Auswahl eines Fahrmodus des Fahrzeugs, wie z.B. die Auswahl einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs. Zum Beispiel kann der vom Fahrer steuerbare Fahrmoduswähler 116 vom Fahrer wählbare Fahrtrichtungen umfassen, z.B. „vorwärts“ und „rückwärts“. Der Wählschalter kann auch weitere Optionen umfassen, wie z.B. „Parken“ und/oder „Neutral“ und einen „Kriech“-Modus für das Manövrieren des Fahrzeugs bei niedriger Geschwindigkeit in Vorwärtsrichtung, z.B. beim Manövrieren des Fahrzeugs mit hoher Genauigkeit. Die Fahrmodi können auch durch das Fahrzeugsteuersystem wählbar sein und müssen daher nicht wie im vorliegenden nicht einschränkenden Beispiel vom Fahrer gewählt werden.
  • 2 zeigt das elektrische Maschinenantriebssystem gemäß 1A etwas ausführlicher. Der Energiespeicher 112 ist eine Gleichstromversorgung, oft eine Batterie-Rückspeisung, die eine relativ hohe Spannung, z.B. in der Größenordnung von 300-1000 V, liefern kann. Der Energiespeicher kann eingerichtet sein, um selektiv mit dem Umrichterantrieb verbunden zu werden, z.B. über einen oder mehrere Stromunterbrecher 202 und/oder andere Arten von Schutzeinrichtungen. 2 zeigt auch einen Anschlusskasten 201, der verwendet werden kann, um Nebeneinrichtungen durch die Batterie 112 versorgen zu können, z.B. durch geeignete Umwandlung der Spannung, falls erforderlich. So kann z.B. die Spannung, die für die Versorgung der elektrischen Maschinen 101, 102 verwendet wird, in z.B. 24 V (oder 12 V oder 48 V) für konventionelle 24 V- (12 V, 48 V) -Anwendungen, wie z.B. Kühlgebläse oder konventionelle Fahrzeugelektronik im Allgemeinen, umgewandelt werden.
  • Umrichterantriebe verwenden im Allgemeinen eine Zwischenkreisgleichspannung, auch als Spannung der Gleichstromsammelschiene bezeichnet, aus der eine geeignete Frequenz und Amplitude gebildet wird. Es gibt verschiedene Beispiele von Umrichterantrieben, und die vorliegende Erfindung eignet sich zur Verwendung mit jedem Umrichterantriebskonzept, das die gewünschte Steuerung der elektrischen Maschine(n) ermöglicht.
  • Das System gemäß 2 kann ferner z.B. Schutzmechanismen zur Verhinderung von Überspannungen und/oder Kurzschlüssen umfassen, z.B. beim Systemstart, wenn z.B. Kondensatoren im Wesentlichen ungeladen und dadurch überhöhten Strömen ausgesetzt sein können. Solche Maßnahmen sind dem Fachmann bekannt und werden deshalb nicht weiter ausführlich beschrieben. Solche Maßnahmen sind auch nicht Teil der Erfindung.
  • Elektrische Maschinen 101, 102 der offenbarten Art können so angeordnet werden, dass sie mit Hilfe des Umrichter-Antriebssystems drehmoment- und/oder drehzahlgesteuert werden können. Umrichterantriebe ermöglichen im Allgemeinen eine Drehzahl- und Drehmomentsteuerung der elektrischen Maschine, indem z.B. die Amplitude und Polarität der an die Klemmen der Statorwicklung angelegten Spannung variiert wird.
  • Gemäß dem vorliegenden Beispiel handelt es sich bei den elektrischen Maschinen 101, 102 um Maschinen mit elektronischem Kommutator, bürstenlose elektrische Gleichstrommaschinen, die nachstehend näher beschrieben werden. Die elektrischen Maschinen 101, 102 weisen ferner drei Phasenwicklungen auf, die konfiguriert sind, um durch eine zugehörige Schalteinrichtung des Umrichterantriebs 111 individuell gesteuert zu werden.
  • Der Umrichterantrieb 111 erzeugt einen elektrischen Wechselstrom zum Antrieb jeder Phase der elektrischen Maschinen 101, 102 unter Verwendung von Schaltern wie z.B. Transistoren 221-226, wobei jede Phase zwischen ein Schalterpaar 221-222; 223-224 bzw. 225-226 geschaltet ist. Die Kondensatoren C1, C2 liefern ein Massepotential bei der Hälfte der Zwischenkreisgleichspannung, so dass sowohl positive als auch negative Spannungen bei der Steuerung der elektrischen Maschinen aus der Zwischenkreisgleichspannung erzeugt werden können. Die Schalter 221-226 werden durch eine Steuereinrichtung gesteuert, wobei die Steuersignale auf der Grundlage von Anforderungen von der Steuereinheit/-einrichtung 115 erzeugt werden können, um gewünschte Strom-/Spannungsimpulse an die Motorwicklungen zu liefern, um die gewünschte Steuerung der Drehzahl und des Drehmoments des Motors zu erhalten.
  • Umrichterantriebe, wie sie in 2 gezeigt sind, und Umrichterantriebe im Allgemeinen und im Hinblick auf Elektrofahrzeuge im Besonderen, ermöglichen einen Stromfluss in beide Richtungen durch den Umrichter. Dies wird gemäß dem vorliegenden Beispiel dadurch ermöglicht, dass die Dioden 231-236 antiparallel zu den Transistoren 221-226 angeordnet sind. Die Dioden 231-236 richten die in den Stator induzierte Spannung, z.B. beim regenerativen Bremsen, gleich und liefern eine gleichgerichtete Spannung auf dem Gleichstromzwischenkreis, die zur Ladung des Energiespeichers 112 genutzt werden kann. Weiterhin werden gemäß dem vorliegenden Beispiel die elektrischen Maschinen 101, 102 durch die gleichen Steuersignale gesteuert und arbeiten daher synchron.
  • Eine beispielhafte elektrische Maschine 101, bei der es sich, wie beschrieben, um eine elektrische Maschine mit elektronischem Kommutator handelt, ist in 4 schematisch dargestellt. Der Stator 406 umfasst gemäß dem vorliegenden Beispiel drei Phasenwicklungen U, V, W, die vom Umrichterantrieb 111 unter Verwendung der Schalter/Transistoren 221-226 einzeln angesteuert werden. Der Umrichterantrieb 111 ist konfiguriert, um selektiv eine positive Spannung oder eine negative Spannung jeweils an die Anschlussklemmen 401, 402, 403 der Phasenwicklungen U, V, W anzulegen oder das Anschlusspotential potentialfrei (d.h. nicht leitend) zu lassen, wenn beide Schalter des zugehörigen Schalterpaares offen sind. Zum Beispiel wird in Bezug auf die Phasenwicklung U eine positive Spannung angelegt, indem der Schalter 221 geschlossen (und damit leitend) wird, während der Schalter 222 offen ist. Entsprechend wird durch Schließen des Schalters 222 bei geöffnetem Schalter 221 eine negative Spannung angelegt. Wenn beide Schalter 221-222 offen gelassen werden, bleibt die Klemme der Phasenwicklung U, wie beschrieben, potentialfrei. Durch eine geeignete Schaltung der Schalter kann durch Steuerung der Öffnungszeit eine kontrollierbare, gewünschte resultierende mittlere Spannungsamplitude der Statorklemmenspannung erreicht werden, während die Zwischenkreis-/Sammelschienenspannung im Wesentlichen konstant bleiben kann. Auf diese Weise kann auch der mittlere Strom gesteuert werden, um dadurch das von der elektrischen Maschine 101 erzeugte Drehmoment zu steuern.
  • Die elektrische Maschine 101 umfasst einen Rotor 404, der gemäß dem vorliegenden Beispiel an der Getriebeantriebswelle 104 befestigt ist und/oder diese bildet. Der Rotor umfasst eingebettete Permanentmagneten 405 a-f. Jeder Permanentmagnet umfasst einen Nordpol (N) und einen Südpol (S). Darüber hinaus umfasst jede der Phasenwicklungen sechs Pole, in der vorliegenden Anwendung auch als Elektromagnete bezeichnet, die in Umfangsrichtung z.B. gleichmäßig verteilt sind. Zum Beispiel umfasst die Phasenwicklung U Pole, Elektromagnete, U1-U6. Dementsprechend umfasst die Phasenwicklung V die Pole V1-V6 und die Phasenwicklung W die Pole W1-W6. Wird an eine der Phasenwicklungen U, V, W ein Strom/eine Spannung angelegt, so wird diese Spannung/dieser Strom an alle Pole der Phasenwicklung angelegt und ein Magnetfeld erzeugt, das den Pol magnetisiert (Elektromag net).
  • Daher können durch geeignetes Anlegen einer Spannung an die Pole/Elektromagnete einer Phasenwicklung in den Statorwicklungen Elektromagnete mit einer Polarität gebildet werden, die die Pole der Permanentmagnete 405a-f des Rotors 404 anziehen. Wenn z.B. gemäß dem Beispiel von 4 eine positive Spannung z.B. an die ,W‘-Klemme und eine negative Spannung an die ,U‘-Klemme angelegt wird, bilden die Elektromagnete W1-W6 der W-Wicklung Elektromagnete mit einem nach innen zum Rotor hin gerichteten Nordpol und einem nach außen zur Außenseite der elektrischen Maschine 101 hin gerichteten Südpol. Gleichzeitig bilden die Pole U1-U6 der U-Klemme Elektromagnete mit einem nach innen zum Rotor gerichteten Südpol und einem nach außen zur Außenseite der Einrichtung gerichteten Nordpol. Die Statorwicklungen der V-Klemme sind nicht magnetisiert.
  • Dies wiederum bedeutet, dass die Pole W1-W6 der W-Wicklung die Südpole der eingebetteten Magnete 405a-f des Rotors anziehen. Dementsprechend ziehen die U-Wicklungen die Nordpole der Magneten des Rotors an. Dies bedeutet, dass im Beispiel gemäß 4 der Rotor eine Drehung um 20° aus der dargestellten Rotorposition im Gegenuhrzeigersinn ausführt, so dass z.B. der Nordpol des Magneten 405a mit dem Pol U1 der Statorwicklung U ausgerichtet wird, anstatt mit dem Pol W6 der Statorwicklung W ausgerichtet zu sein, wie es gegenwärtig in 4 der Fall ist Der Südpol des Magneten 405a wiederum wird mit dem Pol W6 der Statorwicklung W ausgerichtet. Entsprechend gilt dies für die Nordpole der Magnete 405b-f und die Pole U2-U6 der Statorwicklung U bzw. die Südpole der Magnete 405b-f und die Pole W2-W6 der Statorwicklung W. Die beispielhaft dargestellte Steuerung der Wicklungen dient lediglich zur Veranschaulichung, und die Wicklungen können unterschiedlich gesteuert werden, um die gewünschte Steuerung zu erreichen. Beispielsweise können die Pole der Wicklung V so gesteuert werden, dass die Pole einen Magneten bilden, dessen Südpol nach innen zum Rotor hin gerichtet ist und dessen Nordpol nach außen zur Außenseite der elektrischen Maschine 101 hin gerichtet ist, anstelle der Pole der Wicklung W, die stattdessen unmagnetisiert bleiben können. Dadurch wird die gewünschte Drehung noch immer erreicht. Im Allgemeinen kann es bei Umrichtern der in 2 dargestellten Art wünschenswert sein, die Schalter so zu steuern, dass jeweils lediglich ein einzelner Schalter den Zustand der Schalterpaare 221-222, 223-224 bzw. 225-226 ändert.
  • Um den Rotor weiter zu drehen, können die Polarität und/oder die mit Spannung beaufschlagten Klemmen geändert werden, um eine Drehung des Rotors um weitere 20° gegen den Uhrzeigersinn zu bewirken. Dies kann z.B. durch Anlegen von Klemmenspannungen erreicht werden, so dass die Pole V1-V6 der V-Wicklung einen Magneten bilden, dessen Südpol nach innen zum Rotor hin und dessen Nordpol nach außen zur Außenseite der elektrischen Maschine 101 hin gerichtet ist. Gleichzeitig können z.B. die Pole W1-W6 der W-Klemme so gesteuert werden, dass sie Magnete mit einem nach innen zum Rotor gerichteten Südpol und einem nach außen zur Außenseite der Einrichtung gerichteten Nordpol bilden.
  • Auf diese Weise können durch geeignetes Schalten der Spannung/des Stroms, die/der an die Statorklemmen angelegt wird, um die gewünschte Magnetisierung der Statorpole zu erhalten, die Statorpole nach vorbestimmten Mustern geeignet magnetisiert werden, d.h. nach der Art und Weise, wie die Pole/Elektromagnete in Abhängigkeit von der Rotorposition zu magnetisieren sind, um die Permanentmagnete des Rotors anzuziehen und abzustoßen und dadurch die gewünschte Drehung zu erlangen. Solange der Stator gemäß einem bestimmten Muster magnetisiert gehalten wird, d.h. die Pole auf einer bestimmten Magnetisierung gehalten werden, z.B. gemäß dem Beispiel von 4, kann der Rotor in dieser Position gehalten werden. Daher kann die Drehgeschwindigkeit durch Änderung des Magnetisierungsmusters der Statorpole mit einer Frequenz gesteuert werden, die zur gewünschten Drehgeschwindigkeit des Rotors und damit zur Bewegungsgeschwindigkeit des Fahrzeugs führt.
  • Der Einfachheit halber wurde die Magnetisierung als unterscheidbare Pegeln angegeben. Dies muss jedoch nicht der Fall sein, und ist im Allgemeinen auch nicht der Fall. Zum Beispiel kann eine beliebige Anzahl von Zwischenmustern verwendet werden, die in Abhängigkeit von der Position des Rotors angewendet wird, so dass eine gleichmäßige Rotorbewegung erreicht wird. Wenn das vorstehende Verfahren beim Anlegen eines hohen Stroms angewendet wird, kann die Rotorbewegung ruckartig sein, da beim Umschalten des Musters schnell zwischen Rotorpositionen entsprechend den Magnetisierungsmustern umgeschaltet wird. Die Verwendung einer Vielzahl von Zwischenmustern mildert ein solches Verhalten, so dass ein glatter Übergang von einem Muster zu einem anderen auch dann erhalten wird, wenn ein hoher Strom angelegt wird, indem Zwischenmuster verwendet werden, wobei eine hohe Auflösung der Rotorposition die Verwendung einer Vielzahl von Zwischenmustern ermöglicht. Die Zwischenmuster können so konfiguriert werden, dass eine sinus- oder trapezförmige Spannung an die Statorwicklung angelegt wird. Wenn der Strom verringert wird, wird die Frequenz, mit der die Magnetisierungsmuster geschaltet werden, automatisch verringert, da der verringerte Strom zur Folge hat, dass sich der Rotor langsamer bewegt, und es werden die Magnetisierungsmuster in Abhängigkeit von der Rotorposition angewendet. Dies bedeutet auch, dass bei der Stromverringerung nicht eine Vielzahl von Zwischenmustern verwendet werden muss, da der verringerte Strom an sich dafür sorgen kann, dass der Rotor aufgrund des verringerten Drehmoments seine Position nicht abrupt ändert.
  • Darüber hinaus hängt die Nord/Süd-Ausrichtung, d.h. nach innen oder außen, wie für einen Fachmann offensichtlich ist, von der Wicklung ab, und daher ist die Wicklung gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung so beschaffen, dass eine an eine bestimmte Wicklung angelegte positive Spannung stattdessen einen Magneten bildet, dessen Südpol nach innen zum Rotor und dessen Nordpol nach außen zur Außenseite der elektrischen Maschine 101 hin gerichtet ist und umgekehrt.
  • Um den gewünschten Betrieb z.B. zur Sicherstellung einer gewünschten Drehrichtung zu gewährleisten, ist es erforderlich, dass die Rotorposition bekannt ist, um die Position der Permanentmagnete des Rotors in Bezug auf die Statorpole zu bestimmen, so dass das entsprechende Magnetisierungsmuster, das durch Anlegen von Spannung an die Statorklemmen durch den Umrichterantrieb zu erzeugen ist, in Anbetracht der aktuellen Rotorposition angelegt werden kann. Auf diese Weise können Änderungen der Polarität der Statorpole durch Änderung der Polarität der Statorklemmen so gesteuert werden, dass sie zu einem gewünschten Zeitpunkt erfolgen, um dadurch die gewünschte Rotorbewegung zu erhalten.
  • Die Rotorposition kann mit einer Einrichtung zur Bestimmung der Rotorposition bestimmt werden, z.B. mit einem oder mehreren geeigneten Messgebern, die zur Erfassung der Drehposition der Rotorwelle verwendet werden. Eine solche Einrichtung zur Bestimmung der Rotorposition wird in 1A durch 117 dargestellt. Zum Beispiel kann die Einrichtung zur Bestimmung der Rotorposition einen oder mehrere Absolutdrehmessgeber, einen oder mehrere optische Geber und/oder einen oder mehrere Hall-Effekt-Sensoren umfassen, um die Drehposition, d.h. die Positionen der Permanentmagnete 405a-f des Rotors 404, in Bezug auf die Statorpole zu bestimmen.
  • Es ist ersichtlich, dass die elektrische Maschine 101 gemäß 4 lediglich zur Veranschaulichung dient und dass die elektrische Maschine verschiedene Ausführungen aufweisen kann. So kann z.B. bei einer elektrischen Maschine mit elektrischem Kommutator der Stator eine beliebige Anzahl von Statorpolen aufweisen, und es können auch andere Ausführungen als ein Stator mit drei Wicklungen verwendet werden. So können z.B. zwei oder vier oder mehr Wicklungen verwendet werden, und jede Wicklung kann eine beliebige geeignete Anzahl von Elektromagneten aufweisen.
  • Darüber hinaus kann der Rotor eine beliebige geeignete Anzahl von Permanentmagneten umfassen, wobei die Anzahl der Magnete nicht gleich der Anzahl der Statorpole sein muss, sondern größer oder kleiner sein kann, wobei die Magnetisierungsmuster, die zur Magnetisierung des Stators verwendet werden, an die jeweilige Rotor/Stator-Konfiguration angepasst werden können. Die Anpassung der Steuerung auf diese Weise liegt im Kompetenzbereich des Fachmanns.
  • Zusätzlich zur Steuerung der Magnetisierung der Statorpole/Elektromagnete kann die Amplitude des Stroms gesteuert werden, um dadurch auch das erzeugte Drehmoment zu kontrollieren. Ein verringertes Drehmoment bewirkt, dass sich der Rotor langsamer dreht und somit die nachfolgende Rotorposition erst nach längerer Zeit erreicht wird. Da die Magnetisierungsmuster auf der Grundlage der Rotorposition angewendet werden, wird die Drehgeschwindigkeit verringert, auch wenn die zulässige Frequenz, mit der die Magnetisierungsmuster geändert werden können, nicht verringert wird. Somit kann die elektrische Maschine sowohl in Bezug auf die Drehgeschwindigkeit als auch auf den Betrag des erzeugten Drehmoments gesteuert werden, die/das sich auf die Beschleunigung des Rotors und damit auf die Drehgeschwindigkeit des Rotors auswirkt.
  • Die beschriebene Steuerung der Drehgeschwindigkeit der elektrischen Maschine durch Steuern der Frequenz, mit der das Magnetisierungsmuster der Statorpole geändert wird, und/oder durch Steuern der Größe des zugeführten Stroms wird erfindungsgemäß verwendet, um die Bewegung des Fahrzeugs in Abhängigkeit davon, ob das Fahrzeug in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung fährt, unterschiedlich zu steuern. Da die Elektromagnete des Stators beliebig magnetisiert werden können, bedeutet dies auch, dass die Drehrichtung des Rotors beliebig sein kann, das heißt, gegen den Uhrzeigersinn oder im Uhrzeigersinn. Aus diesem Grund ist kein Rückwärtsgang im Getriebe erforderlich, da der Rückwärtslauf durch entsprechende Magnetisierung der Statorwicklungen gesteuert werden kann.
  • Ein beispielhaftes Verfahren gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung ist in 3 offenbart, die nachstehend beschrieben wird. Für den Fachmann ist ersichtlich, dass ein Verfahren zur Steuerung der elektrischen Maschinen des Fahrzeugs gemäß der vorliegenden Erfindung in einem Computerprogramm implementiert werden kann, das, wenn es in einem Computer ausgeführt wird, den Computer anweist, das Verfahren auszuführen. Das Computerprogramm umfasst in der Regel ein Computerprogrammprodukt, das auf einem nicht-vergänglichen/nicht-flüchtigen digitalen Speichermedium gespeichert ist, wobei das Computerprogramm in dem computerlesbaren Medium des Computerprogrammprodukts umfasst ist. Das computerlesbare Medium umfasst einen geeigneten Speicher, wie z.B.: ROM (Festwertspeicher), PROM (programmierbarer Festwertspeicher), EPROM (löschbarer PROM), Flash-Speicher, EEPROM (elektrisch löschbarer PROM), eine Festplatteneinheit usw., und ist in oder in Verbindung mit einer Steuereinheit/einem Steuersystem/einer Steuereinrichtung angeordnet, woraufhin das Computerprogramm von der Steuereinheit/dem Steuersystem/der Steuereinrichtung ausgeführt wird. Auf diese Weise kann das Verhalten der elektrischen Maschinen durch Änderung von Parametern mit Hilfe der Anweisungen des Computerprogramms gesteuert werden.
  • Eine Vielzahl der Funktionen eines Fahrzeugs, wie z.B. die Steuerung einer oder mehrerer elektrischer Maschinen auf der Grundlage von Fahrerwünschen, werden im Allgemeinen durch eine Steuereinrichtung, wie z.B. ein Steuersystem und/oder eine Steuereinheit, gesteuert. Steuersysteme in modernen Fahrzeugen umfassen in der Regel Kommunikationsbussysteme, die einen oder mehrere Kommunikationsbusse zur Verbindung einer Anzahl elektronischer Steuereinheiten (ECUs), oder Einrichtungen oder Regler und verschiedene im Fahrzeug befindliche Komponenten umfassen. Ein solches Steuersystem kann eine große Anzahl von Steuereinheiten/ -einrichtungen umfassen, und die Verantwortung für eine bestimmte Funktion kann auf mehr als eine Steuereinheit aufgeteilt werden. Fahrzeuge des gezeigten Typs umfassen daher oft wesentlich mehr Steuereinheiten als die in 1A gezeigte(n) Steuereinheit/-einrichtung 115, die dem Fachmann auf diesem technischen Gebiet gut bekannt ist. Beispielsweise kann das Getriebe 103 einer anderen Steuereinheit/einer anderen Steuereinrichtung gesteuert werden, und ähnlich können verschiedene andere Funktionen des Fahrzeugs von Steuereinheiten/-einrichtungen gesteuert werden, die an sich bekannt ist. Die Steuereinheiten/-einrichtungen 115 in 1A können daher über das Kommunikationsbussystem mit anderen Steuereinheiten/-einrichtungen kommunizieren.
  • Wenn ein Verfahren gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung in einer Steuereinheit/-einrichtung, z.B. der beispielhaft dargestellten Art, implementiert wird, kann dies daher mit Hilfe eines Computerprogramms geschehen, das auf Speichereinrichtung der Steuereinheit/-einrichtung gespeichert ist und durch eine Ausführungseinrichtung der Steuereinheit/-einrichtung ausgeführt wird. Ein Verfahren gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung kann auch unter Verwendung einer Kombination mehrerer Computerprogramme implementiert werden, die in derselben oder unterschiedlichen Steuereinheiten/-einrichtungen implementiert sein können. Ein Fahrzeugsteuersystem kann auch lediglich eine einzige Steuereinheit/ -einrichtung umfassen, die die verschiedenen Funktionen des Steuersystems des Fahrzeugs ausführt.
  • Die vorliegende Erfindung kann in einer beliebigen geeigneten Steuereinheit/- einrichtung implementiert werden, und gemäß dem dargestellten Beispiel wird die Erfindung in einer Steuereinheit/-einrichtung 115 zur Steuerung des elektrischen Maschinenantriebssystems implementiert.
  • Die Erfindung kann aber auch in einer beliebigen anderen geeigneten Steuereinheit/- einrichtung und/oder Kombination von Steuereinheiten/-einrichtungen implementiert werden. Die erfindungsgemäße Steuerung der elektrischen Maschinen/des Umrichterantriebs hängt von Signalen ab, die von anderen Steuereinheiten/ -einrichtungen und/oder Fahrzeugkomponenten empfangen werden, und es ist im Allgemeinen der Fall, dass Steuereinheiten/-einrichtungen des beschriebenen Typs normalerweise angepasst sind, um Sensorsignale von verschiedenen Teilen des Fahrzeugs 100 empfangen zu können. Die Steuereinheit/-einrichtung 115 empfängt z.B. Steuersignale, die die Position des Rotors/der Rotormagneten repräsentieren, sowie eine Angabe der gewünschten Fahrtrichtung des Fahrzeugs vom Fahrmoduswähler 116 und eine Leistungsanforderung vom Fahrzeugführer, z.B. durch Betätigung des Beschleunigers 118. Steuereinheiten/-einrichtungen des beschriebenen Typs sind in der Regel auch eingerichtet ist, um Steuersignale an verschiedene Teile und Komponenten des Fahrzeugs zu liefern, z.B. an den Umrichterantrieb.
  • Eine beispielhafte Steuereinheit/-einrichtung (die Steuereinheit/-einrichtung 115), die Teil des Fahrzeugsteuersystems ist oder das Fahrzeugsteuersystem bildet, ist in 1B schematisch dargestellt, wobei die Steuereinheit/-einrichtung eine Recheneinheit 120 umfasst, die z.B. einen beliebigen geeigneten Typ von Prozessor oder Mikrocomputer umfassen kann, wie z.B. eine Schaltung zur digitalen Signalverarbeitung (Digitaler Signalprozessor, DSP) oder eine Schaltung mit einer vorbestimmten spezifischen Funktion (anwendungsspezifische integrierte Schaltung, ASIC). Die Recheneinheit 120 ist mit einer Speichereinheit 121 verbunden, die der Verarbeitungseinheit 120 z.B. den gespeicherten Programmcode 126 und/oder die gespeicherten Daten zur Verfügung stellt, die die Recheneinheit 120 benötigt, um Berechnungen durchführen zu können. Die Recheneinheit 120 ist auch eingerichtet ist, um Teil- oder Endergebnisse von Berechnungen in der Speichereinheit 121 zu speichern.
  • Darüber hinaus ist die Steuereinheit/-einrichtung 115 mit den Einrichtungen 122, 123, 124, 125 für den Empfang und die Sendung von Eingangs- und Ausgangssignalen ausgestattet. Diese Eingangs- und Ausgangssignale können Wellenformen, Impulse oder andere Attribute umfassen, die als Information erkannt und in Signale umgewandelt werden können, die durch die Recheneinheit 120 verarbeitet werden können. Diese Signale können dann der Recheneinheit 120 zur Verfügung gestellt werden. Die Einrichtungen 123, 124 zur Übertragung von Ausgangssignalen sind eingerichtet ist, um die von der Recheneinheit 120 empfangenen Signale umzuwandeln, um Ausgangssignale zu erzeugen, z.B. durch Modulation der Signale, die an andere Teile und/oder Systeme des Fahrzeugs gesendet werden können. Jede der Verbindungen zu den Einrichtungen zum Empfangen und Senden von Eingangs- und Ausgangssignalen kann eines oder mehrere umfassen aus einem Kabel, einem Datenbus, wie z.B. einem CAN-Bus (Controller Area Network Bus), einem MOST-Bus (Media Oriented Systems Transport), Ethernet oder einer anderen Buskonfiguration oder einer Kombination verschiedener Datenbustechnologien und/oder einer drahtlosen Verbindung. Für den Fachmann ist ersichtlich, dass das beanspruchte System oder ein Teil des beanspruchten Systems die Steuereinheit/die Einrichtung 115 umfassen kann, wobei Einrichtung des beanspruchten Systems die Recheneinheit 120 umfassen kann.
  • Ein beispielhaftes Verfahren 300 gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung ist in 3 dargestellt. Wie beschrieben, umfasst das Fahrzeug 100 gemäß dem vorliegenden Beispiel eine vom Fahrer steuerbare Einrichtung 118 zur Leistungsanforderung bei den elektrischen Maschinen 101, 102. Wie ebenfalls vorstehend beschrieben wurde, kann diese vom Fahrer steuerbare Einrichtung z.B. die Form eines Beschleunigers 118 aufweisen, wobei der Beschleuniger 118 niedergedrückt werden kann, um Leistung von den elektrischen Maschinen 101, 102 anzufordern. Das Verfahren 300 beginnt in Schritt 301, in dem bestimmt wird, ob der Fahrmoduswähler 116 zur Auswahl des Fahrmodus auf einen Fahrmodus eingestellt ist, in dem die Geschwindigkeit zu verringern ist. Dieser Fahrmodus kann der Fahrmodus für die Rückwärtsfahrtrichtung oder der Kriechmodus für das Manövrieren mit niedriger Geschwindigkeit in Vorwärtsrichtung sein. Das Verfahren 300 kann so lange in Schritt 301 verbleiben, wie dies nicht der Fall ist, während das Verfahren mit Schritt 302 fortfahren kann, wenn festgestellt wird, dass der Fahrer z.B. „Rückwärtsfahrt“ oder „Kriechfahrt“ mit dem Fahrmoduswähler 116 angefordert hat. Das Manövrieren eines Fahrzeugs in Rückwärtsrichtung erfordert im Allgemeinen, dass der Fahrer vorsichtiger ist, da z.B. die Sicht verglichen mit der Fahrt des Fahrzeugs in Vorwärtsrichtung eingeschränkt sein kann. Es kann auch Zeiten geben, in denen der verfügbare Raum um das Fahrzeug herum begrenzt ist, und auch dann ist ein Manövrieren mit niedriger Geschwindigkeit und höherer Präzision wünschenswert, wenn das Fahrzeug in Vorwärtsrichtung fährt, weshalb Ausführungsbeispiele der Erfindung verwendet werden können, wenn z.B. ein Kriechmodus gewählt wurde.
  • Daher wird die Antwort, z.B. in Form der Beschleunigung/Leistung, die tatsächlich von den elektrischen Maschinen 101, 102 für eine gegebene Anforderung des Fahrers angefordert wird, die z.B. durch die Stellung des Beschleunigers 118 dargestellt werden kann, auf eine Antwort eingestellt, die sich von der Antwort unterscheidet, die bei einer ähnlichen Anforderung von Leistung in einer Situation erhalten würde, in der der Fahrer stattdessen angefordert hat, dass sich das Fahrzeug in Vorwärtsfahrtrichtung bewegt. Beispielsweise kann die Beschleunigung verringert werden.
  • In Schritt 302 wird die tatsächlich von den elektrischen Maschinen 101, 102 zu erzeugende Leistung als eine Funktion des gewählten Antriebsmodus und auch der aktuellen Beschleunigerstellung gemäß einer Abhängigkeit von Pedalstellung/Leistungsniveau eingestellt, die für die Fahrt in Rückwärtsrichtung oder für den Kriechmodus eingestellt wurde. Das heißt, wenn z.B. eine Rückwärtsfahrtrichtung oder ein Kriechmodus gewählt wird, wird die Leistung, die tatsächlich von den elektrischen Maschinen 101, 102 als Antwort auf eine Leistungsanforderung, wie z.B. eine bestimmte Beschleunigerstellung 118, angefordert wird, anders sein als bei der Fahrt in Vorwärtsfahrtrichtung.
  • Dies kann auch dann der Fall sein, wenn z.B. die Fahrzeugbremsen gelöst sind, aber der Beschleuniger nicht niedergedrückt wurde. Eine Leistungsanforderung kann ermittelt werden, indem festgestellt wird, ob der Beschleuniger 118 zumindest teilweise niedergedrückt ist. Gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung muss der Beschleuniger nicht niedergedrückt sein, aber es kann ausreichen, festzustellen, ob der Fahrer z.B. die Fahrzeugbremsen löst, z.B. durch Lösen eines Bremspedals, während der Fahrmoduswähler auf einen Modus für den Antrieb des Fahrzeugs eingestellt ist. Häufig beginnt sich das Fahrzeug in solchen Fällen in der gewählten Fahrtrichtung zu bewegen, d.h. die elektrischen Maschinen werden so gesteuert, dass sie ein gewisses Drehmoment auf die Antriebsräder ausüben.
  • Nachstehend werden beispielhafte Steuerungen beschrieben, wenn z.B. eine Rückwärtsfahrtrichtung oder ein Kriechmodus gewählt wird. Das Verfahren kann in Schritt 303 beendet werden, und das Verfahren kann z.B. kontinuierlich wiederholt werden, um zu bestimmen, ob der gewählte Modus noch anzuwenden ist. In ähnlicher Weise können parallele Verfahren verwendet werden, um zu bestimmen, ob z.B. ein anderer Fahrmodus, z.B. ein Vorwärtsfahrtmodus, gewählt wurde. Es wird auch ein Verfahren in Betracht gezogen, bei dem die Antriebsart bestimmt wird und eine geeignete Steuerung auf der Grundlage der gewählten Antriebsart angewendet wird, wobei kontinuierlich bestimmt werden kann, welche Antriebsart gewählt wurde. Daher kann für die fahrtrichtungsunabhängige Steuerung ein Verfahren gemäß 3 verwendet werden, bei dem Änderungen in der Fahrtrichtungsanforderung berücksichtigt werden. Das Verfahren gemäß 3 kann z.B. auch verwendet werden, wenn mit dem Fahrtrichtungswähler ein Parkzustand oder ein neutraler Zustand gewählt wurde, in dem die Steuerung der elektrischen Maschinen dementsprechend erfolgen kann, z.B. indem keine Leistung angefordert wird, wenn keine Fahrtrichtung gewählt wurde.
  • Hinsichtlich der Ist-Steuerung der elektrischen Maschinen 101, 102 als Antwort auf die Leistungsanforderung der elektrischen Maschinen 101, 102 kann dies auf verschiedene Weise erfolgen. Zum Beispiel kann, wie vorstehend beschrieben, die Drehzahl der elektrischen Maschinen 101, 102 durch die Geschwindigkeit bestimmt werden, mit der das Magnetisierungsmuster der Magnetisierung der Statorpole umgeschaltet wird, d.h. die Geschwindigkeit, mit der die Magnetisierung von einem Magnetisierungsmuster auf ein anderes umgeschaltet wird, wobei, wie vorstehend beschrieben, eine Vielzahl von Zwischenmustern verwendet werden kann. Je schneller der Rotor von einer Drehposition in eine nachfolgende, durch das nachfolgende Magnetisierungsmuster definierte Drehposition gedrängt wird, desto schneller dreht sich der Rotor.
  • Daher kann gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung die Frequenz, mit der die Magnetisierungsmuster für eine bestimmte Position des Beschleunigers geschaltet werden, verringert werden, wenn die Rückwärtsfahrtrichtung oder der Kriechmodus angefordert wird.
  • Auf diese Weise wird, wenn der Fahrer z.B. den Beschleuniger 118 z.B. auf eine bestimmte Position drückt, eine Änderung des Magnetisierungsmusters mit einer höheren Frequenz bewirkt, wenn die elektrischen Maschinen 101, 102 entsprechend der Steuerung, die für den Vorwärtsfahrtmodus definiert wurde, gesteuert werden, im Vergleich dazu, wenn die elektrischen Maschinen 101, 102 gemäß der Steuerung gesteuert werden, die z.B. für die Rückwärtsfahrtrichtung definiert wurde. Dies bedeutet ferner, dass die Fahrzeugbeschleunigung für jede beliebige Stellung des Beschleunigers 118 bei der Rückwärtsfahrtrichtungssteuerung oder Kriechsteuerung verglichen mit dem Fall geringer sein kann, in dem der Beschleuniger in ähnlicher Weise gedrückt wird, wenn das Fahrzeug gemäß der für die Vorwärtsfahrt definierten Steuerung gesteuert wird. Dadurch kann das Risiko für das Fahrzeug, bei der Fahrt in Rückwärtsrichtung oder bei Präzisionsmanövern in Vorwärtsrichtung plötzliche und unerwünschte hohe Beschleunigungen und/oder das Erreichen unerwünscht hoher Geschwindigkeiten zu erreichen, verringert werden.
  • Eine beispielhafte Steuerung ist in 5A dargestellt, die ein Diagramm zeigt, dass die Antwort veranschaulicht, die das Fahrzeugsteuersystem von den elektrischen Maschinen 101, 102 als Antwort auf eine Leistungsanforderung des Fahrers über den Beschleuniger anfordert. Die y-Achse stellt die Antwort dar, z.B. in Form von Beschleunigung oder Leistung, die von den elektrischen Maschinen 101, 102 angefordert wird, wobei „0“ bedeutet, dass keine Antwort angefordert wird, und MAX eine Situation darstellt, in der das Fahrzeugsteuersystem eine maximale Antwort von den elektrischen Maschinen 101, 102 anfordert, d.h. maximale Leistung/Beschleunigung. Die x-Achse stellt die Pedalstellung dar, wobei in Übereinstimmung mit 1C P1 ein vollständig gelöstes Pedal und P2 einen vollständig niedergedrückten Beschleuniger 118 darstellt.
  • Die gestrichelte Linie 501 stellt die Beziehung zwischen der Antwort, die von den elektrischen Maschinen 101, 102 angefordert wird, und der Beschleunigerstellung dar, wenn der Fahrer eine Vorwärtsfahrtrichtung gewählt hat. Wie aus der Figur ersichtlich ist, steigt die tatsächliche Leistungsanforderung von den elektrischen Maschinen mit zunehmendem Niederdrücken des Beschleunigers 118, wobei ein vollständig niedergedrückter Beschleuniger im Wesentlichen einer maximalen Antwort entspricht, die von den elektrischen Maschinen 101, 102 angefordert wird. Die gestrichelte Linie 501 dient lediglich zur Veranschaulichung, und die Beziehung zwischen der angeforderten Antwort und der Beschleunigerstellung muss z.B. nicht wie im vorliegenden Beispiel eine gerade Linie sein, sondern kann eine beliebige geeignete Beziehung aufweisen und muss nicht unbedingt bis zu einer maximalen angeforderten Antwort MAX_vorw ansteigen.
  • Die durchgezogene Linie 502 stellt das Verhältnis zwischen der von den elektrischen Maschinen 101, 102 angeforderten Leistung und der Beschleunigerstellung dar, wenn der Fahrer stattdessen eine Rückwärtsfahrtrichtung oder den Kriechmodus gewählt hat. Wie aus der Figur ersichtlich ist, steigt auch in diesem Fall die tatsächliche Antwortanforderung von den elektrischen Maschinen mit zunehmendem Niederdrücken des Beschleunigers, jedoch mit dem Unterschied, dass ein vollständig niedergedrückter Beschleuniger stattdessen einer erheblich geringeren maximalen Antwort, MAX_rückw, entspricht, die von den elektrischen Maschinen 101, 102 angefordert wird. Zum Beispiel kann die maximale Antwort, die von den elektrischen Maschinen 101, 102 angefordert wird, wenn die Rückwärtsfahrtrichtung gewählt wird, auf 50% der maximalen Antwort, die bei der Auswahl der Vorwärtsfahrtrichtung angefordert wird, oder auf einen anderen geeigneten höheren oder niedrigeren Prozentsatz eingestellt werden. Im Hinblick auf die dargestellte Antwortanforderung ist die Antwort die von den beiden elektrischen Maschinen 101, 102 gelieferte kombinierte Leistung. In 5A kann die y-Achse stattdessen die mögliche Fahrzeuggeschwindigkeit darstellen. Darüber hinaus kann gemäß dem Beispiel von 5A die y-Achse die mögliche Fahrzeuggeschwindigkeit darstellen. Des Weiteren liegt gemäß dem Beispiel der 5A-B auch beim Loslassen des Beschleunigers eine Antwortanforderung ungleich Null vor, so dass das Fahrzeug möglicherweise in Bewegung gesetzt werden kann, z.B. wenn die Fahrzeugbremsen gelöst werden. Wie auch aus den Figuren ersichtlich ist, kann diese angeforderte Antwort für die verschiedenen Fahrmodi unterschiedlich sein und z.B. verringert werden, wenn der Rückwärtsfahrmodus oder der Kriechmodus gewählt wurde, so dass sich das Fahrzeug in einem solchen Fall langsamer bewegen kann. Es sei auch festgehalten, dass der Leistungspegel, der tatsächlich von den elektrischen Maschinen angefordert wird, wenn die Bremsen gelöst werden, aber auch der Beschleuniger losgelassen wird, z.B. von der aktuellen Fahrzeugneigung und/oder dem Fahrzeuggewicht abhängen kann, um die gewünschte Antwort zu liefern. Das heißt, der Strom, der an die elektrischen Maschinen angelegt wird, kann für verschiedene Situationen unterschiedlich sein. Ein hohes Fahrzeuggewicht oder eine Neigung erfordert einen höheren Strom, um ein Drehmoment zu erhalten, das die gleiche Antwort liefert, wie wenn das Fahrzeuggewicht geringer ist oder das Fahrzeug auf einer ebenen Fläche steht.
  • Darüber hinaus kann es bei der Steuerung der Frequenz, mit der die Magnetisierungsmuster geschaltet werden, oft wünschenswert sein, den Strom in der gleichen Weise zu steuern, wie wenn man in Vorwärtsrichtung fährt. Auf diese Weise ist es noch immer möglich, das maximale Drehmoment zu erreichen, ohne den Strom zu verringern. Das heißt, der maximale Strom kann angelegt werden, während die Drehgeschwindigkeit durch die verringerte Frequenz, mit der die Magnetisierungsmuster geschaltet werden, verringert wird. Die maximale Antwort, z.B. in Form von Beschleunigung, die von den elektrischen Maschinen abgegeben wird, ist noch immer verringert, da die maximale Drehgeschwindigkeit so verringert wird, dass im Ergebnis die elektrische Maschine höchstens eine vorbestimmte Drehgeschwindigkeit erreicht und das Fahrzeug dadurch höchstens eine entsprechende vorbestimmte Fahrzeuggeschwindigkeit erreicht.
  • Bei der Steuerung der Frequenz, mit der Magnetisierungsmuster geschaltet werden, kann es jedoch oft wünschenswert sein, gleichzeitig den Strom zu verringern, da ein verringerter Strom noch immer ausreichen kann, um die gewünschte Fahrzeugbeschleunigung zu erreichen. Auf diese Weise kann der Energieverbrauch verringert werden, indem kein höherer Strom angelegt wird, als zur Erzielung der gewünschten Beschleunigung erforderlich ist. Das heißt, die Amplitude des an den Statorklemmen anliegenden Stroms, z.B. repräsentiert durch die Spannungsamplitude, die an den Statorklemmen anliegt, kann kontinuierlich auf genau einen Pegel geregelt werden, der die gewünschte Antwort gewährleistet, wodurch der übermäßige Energieverbrauch minimiert wird.
  • Zum Beispiel können/kann die Drehgeschwindigkeit des Rotors und/oder die Fahrzeuggeschwindigkeit kontinuierlich bestimmt werden, um zu bestimmen, ob die erhaltene Antwort der vorbestimmten Antwort entspricht. Auf diese Weise kann bestimmt werden, ob der angelegte Strom nicht ausreicht, z.B. wenn die tatsächliche Beschleunigung unter der vorbestimmten Beschleunigung liegt. In solchen Fällen kann der Strom erhöht werden. In ähnlicher Weise kann, wenn die Beschleunigung der gewünschten Beschleunigung entspricht, eine Verringerung des Stroms versucht werden, um den Energieverbrauch zu verbessern. Diese Steuerung kann kontinuierlich durchgeführt werden, um den Strom so nahe wie möglich bei genau dem Strom zu halten, der erforderlich ist, um die gewünschte Steuerung zu erreichen. Zum Beispiel kann die tatsächliche Rotorposition mit der erwarteten Rotorposition verglichen werden, und dieser Schlupf kann z.B. zur Berechnung des aktuellen Fahrzeuggewichts und/oder der Neigung genutzt werden, das/die dann für die Regelung des Stroms verwendet werden können/kann.
  • Darüber hinaus kann gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung als Alternative zur Änderung der Frequenz des Magnetisierungsmusters der Strom für eine beliebige Beschleunigerstellung bei der Einstellung des Fahrzeugs auf die Rückwärtsfahrt im Vergleich zur Wahl der Vorwärtsfahrt verringert werden.
  • Wie vorstehend beschrieben, wird durch die Verringerung des angelegten Stroms das von der elektrischen Maschine erzeugte Drehmoment verringert, wodurch die Rotorbewegung beim Übergang von einer Magnetisierungsmusterposition zur nächsten langsamer wird. Da die Magnetisierungsmuster auf der Grundlage der Rotorposition angelegt werden, hat dies zur Folge, dass die Frequenz, mit der die Magnetisierungsmuster geschaltet werden, verringert wird. Die Fahrzeugbeschleunigung und die erreichbare Geschwindigkeit sind abhängig vom Drehmoment, das von der elektrischen Maschine erzeugt wird, und damit von der Beschleunigung, so dass das Fahrzeug so gesteuert werden kann, dass es höchstens eine vorbestimmte Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung erreicht. Dabei kann das gewünschte Ergebnis erreicht werden, indem lediglich der angelegte Strom verringert wird. Darüber hinaus kann der angelegte Strom in Abhängigkeit von der Beschleunigerstellung z.B. progressiv sein, wie nachstehend ebenfalls beschrieben wird. Dies erleichtert das Manövrieren bei niedrigen Geschwindigkeiten noch weiter, da der Beschleuniger noch weiter durchgedrückt werden muss, um höhere Drehmomente zu erzielen.
  • Daher könnten die Linien 501, 502 alternativ die Frequenz, bei der Magnetisierungsmuster geschaltet werden, und/oder den angelegten Strom darstellen. Wie jedoch bereits beschrieben, verringert sich bei Verringerung des Stroms auch das verfügbare Drehmoment, was z.B. dann zu berücksichtigen sein kann, wenn das Fahrzeug eine Bewegung auf einer geneigten Fläche ausführen soll. Wie bereits beschrieben wurde, kann, wenn die Verfügbarkeit eines hohen Drehmoments von wesentlicher Bedeutung ist, die Verringerung der Frequenz, bei der Magnetisierungsmuster geschaltet werden, zugunsten der Verringerung des Stroms genutzt werden, da bei schwer beladenem Fahrzeug ein hohes Drehmoment erforderlich sein kann und die Frequenzregelung das volle Drehmoment nutzen kann.
  • Alternativ kann der Strom, wie nachstehend beschrieben, so eingestellt werden, dass er progressiv ansteigt, wenn der Fahrer den Beschleuniger betätigt, so dass durch ausreichendes Betätigen des Beschleunigers ein ausreichendes Drehmoment erreicht wird, um das Fahrzeug in der gewünschten Weise in Bewegung zu setzen.
  • 5B zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei die x-Achse, ähnlich wie in 5A, die Beschleunigerposition darstellt. Die y-Achse stellt den angelegten Strom I und damit das verfügbare Drehmoment dar. Gemäß 5B wird der Strom im gesamten Bewegungsbereich des Beschleunigers nicht verringert, wie vorstehend beispielhaft dargestellt, sondern ist bei Auswahl eines Modus mit verringerter Geschwindigkeit niedriger als der entsprechend angelegte Strom bei Auswahl des allgemeinen Vorwärtsrichtungsmodus, vgl. gestrichelte Linie 503, für einen großen Teil des Beschleuniger-Bewegungsbereichs (P1-P2), und hohe Ströme sind lediglich verfügbar, wenn der Beschleuniger weitgehend niedergedrückt wurde, vgl. durchgezogene Linie 504.
  • Auf diese Weise wird die Steuerung bei niedrigen Geschwindigkeiten in hohem Maße erleichtert, da hohe Ströme lediglich am Ende des Bewegungsbereichs des Beschleunigers zur Verfügung stehen, wodurch das Risiko unerwünschter Beschleunigungen verringert wird, da eine hohe Beschleunigung womöglich lediglich erreicht wird, wenn der Beschleuniger wegen des progressiv ansteigenden Stroms, wie im gezeigten Beispiel, weitgehend niedergedrückt wird. Dadurch wird eine genaue Steuerung bei niedriger Geschwindigkeit erleichtert, da die Antwort für einen großen Teil des Bewegungsbereichs des Beschleunigers verringert wird. Dieses Beispiel kann je nach Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer höchstzulässigen Fahrzeuggeschwindigkeit kombiniert werden, die weitere Einschränkungen hinsichtlich des Stroms auferlegt, falls das Fahrzeug diese zulässige Höchstgeschwindigkeit erreicht.
  • Gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung stehen bei niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten 100% der/des von den elektrischen Maschinen bei einer aktuellen Geschwindigkeit lieferbaren Beschleunigung/Drehmoments zur Verfügung, aber mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit, z.B. dargestellt durch die Drehzahl der elektrischen Maschinen, kann die Möglichkeit, die maximale Fahrzeugbeschleunigung anzufordern, z.B. abnehmend begrenzt werden, oder alternativ kann die maximal zulässige Frequenz, mit der das Magnetisierungsmuster geschaltet wird, mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit begrenzt werden. Dennoch kann der Strom so gesteuert werden, dass das maximale Drehmoment zur Verfügung steht, während die Beschleunigung begrenzt wird. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist daher die Kenntnis der Fahrzeuggeschwindigkeit erforderlich, so dass bei zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit Beschränkungen vorgenommen werden können, um dadurch zu verhindern, dass das Fahrzeug beim Rückwärtsfahren eine höhere als eine vorbestimmte Geschwindigkeit erreicht, wobei die Beschränkung z.B. wie vorstehend eingestellt werden kann. Die Fahrzeuggeschwindigkeit kann z.B. aus der Drehzahl der elektrischen Maschine oder einem beliebigen anderen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor abgeleitet werden, der im Fahrzeug verwendet wird (z.B. ABS/EBS-Sensoren, Drehzahlmesser, Drehzahlsensor der Abtriebswelle, GPS usw.).
  • Gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen der Erfindung kann das Fahrzeug über einen Fahrmoduswähler zur Auswahl eines Modus für die Fahrt mit verringerter Geschwindigkeit sowohl in Vorwärts- als auch in Rückwärtsrichtung verfügen. Gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung kommen die beschriebenen Lösungen zur Anwendung, wenn der Fahrer einen Fahrmodus auswählt, der speziell bei lediglich langsamer Fahrt in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung zu verwenden ist, z.B. durch Auswahl eines Modus, der sich von der normalen Fahrt in Vorwärtsrichtung unterscheidet, wie z.B. eines Manövrier-/Rangiermodus.
  • Die vorliegende Erfindung bietet daher eine Lösung, bei der sichergestellt werden kann, dass ein Fahrzeug, das von einer oder mehreren elektrischen Maschinen angetrieben wird, bei Rückwärtsfahrt nicht die gleiche Beschleunigung und/oder Höchstgeschwindigkeit aufweist wie bei Vorwärtsfahrt, wenn kein Getriebe mit einem Rückwärtsgang verwendet wird.
  • Schließlich kann die Erfindung auch genutzt werden, wenn der Beschleuniger losgelassen wird, falls dies gewünscht wird, so dass z.B. die Frequenz, mit der Magnetisierungsmuster geschaltet werden, nach einem beliebigen geeigneten Profil gesteuert werden kann, um eine gewünschte Entschleunigung zu erreichen.
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr betrifft die vorliegende Erfindung alle verschiedenen Ausführungsbeispiele, die in den Schutzbereich der unabhängigen Ansprüche fallen.

Claims (16)

  1. Verfahren zum Antrieb eines Elektrofahrzeugs (100), wobei das Fahrzeug (100) umfasst: eine elektrische Maschine (101, 102), die konfiguriert ist, um selektiv eine steuerbare Leistung zum Antrieb zumindest eines Antriebsrads (113, 114) des Fahrzeugs (100) bereitzustellen, wobei die elektrische Maschine (101, 102) eine elektrische Maschine (101, 102) mit elektronischem Kommutator ist, die einen Rotor (404) und einen Stator (406) umfasst, wobei der Stator (406) eine Statorwicklung (U, V, W) umfasst, die eine Vielzahl in Umfangsrichtung verteilter Elektromagneten (U1, U2, U3, U4, U5, U6, V1, V2, V3, V4, V5, V6, W1, W2, W3, W4, W5, W6) umfasst, wobei der Rotor durch Magnetisierung der Elektromagnete (U1, U2, U3, U4, U5, U6, V1, V2, V3, V4, V5, V6, W1, W2, W3, W4, W5, W6) in Drehung versetzt wird, wobei die Elektromagnete (U1, U2, U3, U4, U5, U6, V1, V2, V3, V4, V5, V6, W1, W2, W3, W4, W5, W6) gemäß vorbestimmten Magnetisierungsmustern magnetisiert werden, wobei ein aktuelles Magnetisierungsmuster in Abhängigkeit von einer aktuellen Drehposition des Rotors (404) von einem Magnetisierungsmuster auf ein anderes umgeschaltet wird; wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch, wenn das Fahrzeug in einem Zustand des Manövrierens bei niedriger Geschwindigkeit manövriert wird: zumindest eines aus Steuern der Frequenz, mit der Magnetisierungsmuster geschaltet werden, und Steuern einer Größe des Stroms, der beim Magnetisieren der Elektromagneten (U1, U2, U3, U4, U5, U6, V1, V2, V3, V4, V5, V6, W1, W2, W3, W4, W5, W6) angelegt wird, so dass eine Beschleunigung der elektrischen Maschine (101, 102) als Antwort auf eine erste Leistungsanforderung in Bezug auf die Antwort auf die erste Leistungsanforderung, wenn das Fahrzeug nicht im Zustand des Manövrierens bei niedriger Geschwindigkeit manövriert wird, verringert wird.
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1, weiter umfassend: Verringern der Beschleunigung der elektrischen Maschine durch Verringern der Frequenz, mit der Magnetisierungsmuster geschaltet werden, für zumindest eine vorbestimmte Position einer vom Fahrer steuerbaren Einrichtung (118), zum aktiven Anfordern einer Antriebsleistung von der elektrischen Maschine (101, 102), wenn das Fahrzeug in einem Zustand des Manövrierens mit niedriger Geschwindigkeit im Vergleich zu einem Manövrieren des Fahrzeugs nicht im Zustand des Manövrierens mit niedriger Geschwindigkeit manövriert wird.
  3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, weiter umfassend: Verringern der Beschleunigung der elektrischen Maschine durch Verringerung des Stroms, der an die Statorwicklung (U, V, W) angelegt wird, für zumindest eine vorbestimmte Position der fahrermanövrierbaren Einrichtung (118) zum aktiven Anfordern einer Antriebsleistung von der elektrischen Maschine (101, 102), wenn das Fahrzeug in einem Zustand des Manövrierens bei niedriger Geschwindigkeit im Vergleich zu dem Zustand bei Manövrieren des Fahrzeugs nicht im Zustand des Manövrierens bei niedriger Geschwindigkeit manövriert wird.
  4. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine durch den Fahrer steuerbare Einrichtung (118) zum aktiven Anfordern einer Antriebsleistung von der elektrischen Maschine (101, 102) in einem Bewegungsbereich zwischen einer ersten Endposition (P1) und einer zweiten Endposition (P2) bewegbar sind, wobei das Verfahren ferner zumindest eines aufweist auf: Verringern der Frequenz, mit der Magnetisierungsmuster für zumindest einen Teil des Bewegungsbereichs (P1, P2) der vom Fahrer steuerbaren Einrichtung (118) umgeschaltet werden, wenn das Fahrzeug in einem Zustand des Manövrierens bei niedriger Geschwindigkeit im Vergleich zu einem Manövrieren des Fahrzeugs nicht im Zustand des Manövrierens bei niedriger Geschwindigkeit manövriert wird, und Verringern des an die Statorwicklung (U, V, W) angelegten Stroms für zumindest einen Teil des Bewegungsbereichs (P1, P2) der vom Fahrer steuerbaren Einrichtung (118), wenn das Fahrzeug in einem Zustand des Manövrierens bei niedriger Geschwindigkeit im Vergleich zu einem Manövrieren des Fahrzeugs nicht im Zustand des Manövrierens bei niedriger Geschwindigkeit manövriert wird.
  5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, weiter umfassend: zumindest eines aus Steuern der Frequenz, mit der Magnetisierungsmuster geschaltet werden, und Steuern der Größe des Stroms, der beim Magnetisieren der Elektromagneten (U1, U2, U3, U4, U5, U6, V1, V2, V3, V4, V5, V6, W1, W2, W3, W4, W5, W6) angelegt wird, so dass eine Beschleunigung der elektrischen Maschine (101, 102) als Antwort auf eine erste Leistungsanforderung lediglich dann, wenn eine vorbestimmte Fahrzeuggeschwindigkeit erreicht worden ist, verringert wird, wenn das Fahrzeug in einem Zustand des Manövrierens mit niedriger Geschwindigkeit im Vergleich zu einem Manövrieren des Fahrzeugs nicht in dem Zustand des Manövrierens mit niedriger Geschwindigkeit manövriert wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, weiter umfassend: - Bestimmen einer Drehposition des Rotors, und - Auswählen eines Magnetisierungsmusters für die Magnetisierung der Elektromagnete (U1, U2, U3, U4, U5, U6, V1, V2, V3, V4, V5, V6, W1, W2, W3, W4, W5, W6) auf der Grundlage der Drehposition des Rotors.
  7. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei: - das Magnetisierungsmuster die Magnetisierung jedes Elektromagneten definiert, und wobei die Magnetisierung durch Anlegen eines positiven, eines negativen oder eines schwebenden Potentials an die Elektromagnete erzeugt wird.
  8. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, weiterhin umfassend: Bestimmen einer Darstellung einer Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs (100), und zumindest eines aus Steuern der Frequenz, mit der Magnetisierungsmuster geschaltet werden, und Steuern einer Größe des an die Statorwicklung (U, V, W) angelegten Stroms, so dass höchstens eine vorbestimmte Fahrzeuggeschwindigkeit erreicht wird.
  9. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei eine vom Fahrer steuerbare Einrichtung (118) zum Anfordern von Leistung in einem Bewegungsbereich zwischen einer ersten Endposition (P1) und einer zweiten Endposition (P2) bewegbar ist, ferner umfassend: Steuern der Größe des Stroms, der beim Magnetisieren der Elektromagneten (U1, U2, U3, U4, U5, U6, V1, V2, V3, V4, V5, V6, W1, W2, W3, W4, W5, W6) angelegt wird, so dass der angelegte Strom, wenn das Fahrzeug in einem Zustand des Manövrierens bei niedriger Geschwindigkeit manövriert wird, im Verhältnis zu dem angelegten Strom, wenn das Fahrzeug nicht in dem Zustand des Manövrierens bei niedriger Geschwindigkeit manövriert wird, für zumindest einen ersten Abschnitt des Bewegungsbereichs verringert wird, von der ersten Position (P1) in Richtung der Position (P2) der vom Fahrer steuerbaren Einrichtung zur Leistungsanforderung, wobei der Strom konfiguriert ist, um mit einer Bewegung in Richtung der zweiten Position (P2) progressiv bis zum Maximalstrom anzusteigen.
  10. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Fahrzeug (100) weiterhin ein Schaltgetriebe mit zumindest zwei Gängen umfasst, wobei: der für den Antrieb des Fahrzeugs in Rückwärtsfahrtrichtung verwendete Gang ein Gang ist, der auch für die Vorwärtsfahrt verwendet wird.
  11. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Fahrzeug in einem Zustand des Manövrierens mit niedriger Geschwindigkeit manövriert wird, wenn ein Fahrmodus für das Manövrieren des Fahrzeugs mit verringerter Geschwindigkeit gewählt wird.
  12. Verfahren gemäß Anspruch 11, wobei: der Fahrmodus für das Manövrieren des Fahrzeugs mit verringerter Geschwindigkeit zumindest einer aus dem Modus für das Fahren in Rückwärtsrichtung und einem Kriechmodus für das Manövrieren mit niedriger Geschwindigkeit in Vorwärtsfahrtrichtung ist.
  13. Computerprogramm, das Anweisungen umfasst, die bei Ausführung des Programms durch einen Computer den Computer veranlassen, das Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche auszuführen.
  14. Computerlesbares Medium, das Anweisungen umfasst, die bei Ausführung durch einen Computer den Computer veranlassen, das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 auszuführen.
  15. System zum Antrieb eines Elektrofahrzeugs (100), wobei das Fahrzeug (100) umfasst: eine elektrische Maschine (101, 102), die konfiguriert ist, um selektiv eine steuerbare Leistung zum Antrieb zumindest eines Antriebsrads (113, 114) des Fahrzeugs (100) bereitzustellen, wobei die elektrische Maschine (101, 102) eine elektrische Maschine (101, 102) mit elektronischen Kommutator ist, die einen Rotor (404) und einen Stator (406) umfasst, wobei der Stator (406) eine Statorwicklung (U, V, W) umfasst, die eine Vielzahl in Umfangsrichtung verteilter Elektromagnete (U1, U2, U3, U4, U5, U6, V1, V2, V3, V4, V5, V6, W1, W2, W3, W4, W5, W6) umfasst, wobei der Rotor durch Magnetisierung der Elektromagnete (U1, U2, U3, U4, U5, U6, V1, V2, V3, V4, V5, V6, W1, W2, W3, W4, W5, W6) in Drehung versetzt wird, wobei die Elektromagnete (U1, U2, U3, U4, U5, U6, V1, V2, V3, V4, V5, V6, W1, W2, W3, W4, W5, W6) gemäß vorbestimmten Magnetisierungsmustern magnetisiert werden, wobei ein aktuelles Magnetisierungsmuster in Abhängigkeit von einer aktuellen Drehposition des Rotors (404) von einem Magnetisierungsmuster auf ein anderes umgeschaltet wird; wobei das System gekennzeichnet ist durch, wenn das Fahrzeug in einem Zustand des Manövrierens bei niedriger Geschwindigkeit manövriert wird: eine Einrichtung, die konfiguriert ist, um zumindest eine aus der Frequenz, mit der Magnetisierungsmuster geschaltet werden, und einer Größe des beim Magnetisieren der Elektromagneten (U1, U2, U3, U4, U5, U6, V1, V2, V3, V4, V5, V6, W1, W2, W3, W4, W5, W6) angelegten Stroms zu steuern, so dass eine Beschleunigung der elektrischen Maschine (101, 102) als Antwort auf eine erste Leistungsanforderung im Verhältnis zu der Antwort auf die erste Leistungsanforderung, wenn das Fahrzeug nicht im Zustand des Manövrierens bei niedriger Geschwindigkeit manövriert wird, verringert wird.
  16. Fahrzeug (100), das ein System gemäß Anspruch 14 umfasst.
DE112019000968.0T 2018-03-29 2019-03-28 Verfahren und System zum Antrieb eines Elektrofahrzeugs Pending DE112019000968T5 (de)

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