DE102022122921A1

DE102022122921A1 - Systeme und verfahren zur echtzeit-steuerung von permanentmagnet-synchronmaschinen

Info

Publication number: DE102022122921A1
Application number: DE102022122921.1A
Authority: DE
Inventors: Nicholas Gizinski; Thomas J. Stutts
Original assignee: Steering Solutions IP Holding Corp
Current assignee: Steering Solutions IP Holding Corp
Priority date: 2021-09-10
Filing date: 2022-09-09
Publication date: 2023-03-16
Also published as: CN115783034A; US12077143B2; US20230080806A1

Abstract

Ein Verfahren umfasst die Berechnung einer Spannungsbeschränkung für einen Motor und die Berechnung einer Versorgungsstrombeschränkung und einer Rückspeisestrombeschränkung für den Motor. Das Verfahren umfasst auch die Berechnung einer Motorstrombeschränkung für den Motor und die Bestimmung eines ersten Betriebsdrehmoments für den Motor auf der Grundlage der Spannungsbeschränkung, der Versorgungsstrombeschränkung und der Motorstrombeschränkung. Das Verfahren umfasst auch die selektive Steuerung des Motors auf der Grundlage des ersten Betriebsdrehmoments und/oder die Erzeugung von Informationen, die dem ersten Betriebsdrehmoment zugeordnet sind.

Description

QUERVERWEISE AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der am 10. September 2021 eingereichten vorläufigen US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 63/242,711 , die durch Bezugnahme in vollem Umfang in dieses Dokument aufgenommen ist.
TECHNISCHES GEBIET
Diese Offenbarung bezieht sich auf Permanentmagnet-Synchronmaschinen und insbesondere auf Systeme und Verfahren zur Echtzeit-Steuerung von Permanentmagnet-Synchronmaschinen.
HINTERGRUND
Fahrzeuge wie Pkw, Lkw, Sportnutzfahrzeuge, Crossover, Minivans, Wasserfahrzeuge, Flugzeuge, Geländewagen, Wohnmobile oder andere geeignete Fahrzeuge verfügen zunehmend über Fahrerassistenzfunktionen wie etwa fortschrittliche Fahrerassistenzsysteme (ADAS), Fahrerassistenzsysteme (DAS) und dergleichen. Solche Systeme können adaptive Geschwindigkeitsregelungsfunktionen, Spurhaltefunktionen, autonome oder halbautonome Lenkfunktionen, automatische Bremsfunktionen und Ähnliches umfassen.
Fahrzeuge mit ADAS- und DAS-Systemen enthalten in der Regel Systemarchitekturen, die komplexe lokale Wegplanungsalgorithmen verwenden können. Solche Algorithmen können verschiedene Fahrzeugdynamiken und verschiedene kinematische Fahrzeugmodelle berücksichtigen oder in Betracht ziehen, um einen optimalen Weg für das Fahrzeug zu bestimmen.
ZUSAMMENFASSUNG
Diese Offenbarung bezieht sich allgemein auf Permanentmagnet-Synchronmaschinen.
Ein Aspekt der offengelegten Ausführungsformen umfasst ein Verfahren zur Motorsteuerung. Das Verfahren umfasst das Berechnen einer Spannungsbeschränkung für einen Motor und das Berechnen einer Versorgungsstrombeschränkung für den Motor. Das Verfahren umfasst auch das Berechnen einer Motorstrombeschränkung für den Motor und das Bestimmen eines ersten Betriebsdrehmoments für den Motor auf der Grundlage der Spannungsbeschränkung, der Versorgungsstrombeschränkung und der Motorstrombeschränkung. Das Verfahren umfasst auch das selektive Steuern des Motors auf der Grundlage des ersten Betriebsdrehmoments und/oder das Erzeugen von Informationen, die dem ersten Betriebsdrehmoment zugeordnet sind.
Ein weiterer Aspekt der offengelegten Ausführungsformen umfasst ein System zur Motorsteuerung. Das System enthält einen Prozessor und einen Speicher. Der Speicher enthält Anweisungen, die, wenn sie von dem Prozessor ausgeführt werden, den Prozessor dazu veranlassen: für einen Motor eine Spannungsbeschränkung zu berechnen; für den Motor eine Versorgungsstrombeschränkung zu berechnen; für den Motor eine Motorstrombeschränkung zu berechnen; für den Motor ein erstes Betriebsdrehmoment auf der Grundlage der Spannungsbeschränkung, der Versorgungsstrombeschränkung und der Motorstrombeschränkung zu bestimmen; und den Motor auf der Grundlage des ersten Betriebsdrehmoments selektiv zu steuern und/oder Informationen zu erzeugen, die dem ersten Betriebsdrehmoment zugeordnet sind.
Ein weiterer Aspekt der offengelegten Ausführungsformen umfasst ein Verfahren zur Bestimmung einer Motorkapazität. Das Verfahren umfasst das Bestimmen einer Spannungsbeschränkung für einen Motor auf der Grundlage einer dem Motor zugeordneten d-Achsen-Spannungskomponente und einer dem Motor zugeordneten q-Achsen-Spannungskomponente. Das Verfahren umfasst auch das Bestimmen einer Versorgungsstrombeschränkung und einer Rückspeisestrombeschränkung für den Motor auf der Grundlage der dem Motor zugeordneten d-Achsen-Spannungskomponente, der dem Motor zugeordneten q-Achsen-Spannungskomponente, einer d-Achsen-Stromkomponente, die der dem Motor zugeordneten d-Achsen-Spannungskomponente zugeordnet ist, einer q-Achsen-Stromkomponente, die der dem Motor zugeordneten q-Achsen-Spannungskomponente zugeordnet ist, einer dem Motor zugeordneten Versorgungsspannung, einem Versorgungsstrom, der der dem Motor zugeordneten Versorgungsspannung zugeordnet ist, und einem dem Motor zugeordneten elektrischen Widerstand. Das Verfahren umfasst auch das Bestimmen einer Motorstrombeschränkung für den Motor auf der Grundlage der d-Achsen-Stromkomponente, die der dem Motor zugeordneten d-Achsen-Spannungskomponente zugeordnet ist, der q-Achsen-Stromkomponente, die der dem Motor zugeordneten q-Achsen-Spannungskomponente zugeordnet ist, und eines dem Motor zugeordneten Motorstroms. Das Verfahren umfasst auch das Bestimmen eines ersten Betriebsdrehmoments für den Motor auf der Grundlage der Spannungsbeschränkung, der Versorgungsstrombeschränkung, der Rückspeisestrombeschränkung und der Motorstrombeschränkung. Das Verfahren umfasst auch das selektive Steuern des Motors auf der Grundlage des ersten Betriebsdrehmoments und/oder das Erzeugen von Informationen, die dem ersten Betriebsdrehmoment zugeordnet sind.
Ein weiterer Aspekt der offengelegten Ausführungsformen umfasst ein System zur Bestimmung einer Motorkapazität. Das System enthält einen Prozessor und einen Speicher. Der Speicher enthält Anweisungen, die, wenn sie von dem Prozessor ausgeführt werden, den Prozessor dazu veranlassen: für einen Motor eine Spannungsbeschränkung zu bestimmen, die auf einer dem Motor zugeordneten d-Achsen-Spannungskomponente und einer dem Motor zugeordneten q-Achsen-Spannungskomponente basiert; für den Motor eine Versorgungsstrombeschränkung und eine Rückspeisestrombeschränkung auf der Grundlage der dem Motor zugeordneten d-Achsen-Spannungskomponente, der dem Motor zugeordneten q-Achsen-Spannungskomponente, einer d-Achsen-Stromkomponente, die der dem Motor zugeordneten d-Achsen-Spannungskomponente zugeordnet ist, einer q-Achsen-Stromkomponente, die der dem Motor zugeordneten q-Achsen-Spannungskomponente zugeordnet ist, einer dem Motor zugeordneten Versorgungsspannung, einem Versorgungsstrom, der der dem Motor zugeordneten Versorgungsspannung zugeordnet ist und einem dem Motor zugeordneten elektrischen Widerstand zu bestimmen; eine Motorstrombeschränkung für den Motor auf der Grundlage der d-Achsen-Stromkomponente, die der dem Motor zugeordneten d-Achsen-Spannungskomponente zugeordnet ist, der q-Achsen-Stromkomponente, die der dem Motor zugeordneten q-Achsen-Spannungskomponente zugeordnet ist, und eines dem Motor zugeordneten Motorstroms zu bestimmen; ein erstes Betriebsdrehmoment für den Motor auf der Grundlage der Spannungsbeschränkung, der Versorgungsstrombeschränkung, der Rückspeisestrombeschränkung und der Motorstrombeschränkung zu bestimmen; und den Motor auf der Grundlage des ersten Betriebsdrehmoments selektiv zu Steuern und/oder Informationen zu erzeugen, die dem ersten Betriebsdrehmoment zugeordnet sind.
Ein weiterer Aspekt der offengelegten Ausführungsformen umfasst eine Vorrichtung zur Bestimmung einer Motorkapazität. Die Vorrichtung enthält einen Prozessor und einen Speicher. Der Speicher enthält Anweisungen, die, wenn sie von dem Prozessor ausgeführt werden, den Prozessor dazu veranlassen: eine oder mehrere Motorbeschränkungen auf der Grundlage einer einem Motor zugeordneten d-Achsen-Spannungskomponente und/oder einer dem Motor zugeordneten q-Achsen-Spannungskomponente und/oder einer d-Achsen-Stromkomponente, die der dem Motor zugeordneten d-Achsen-Spannungskomponente zugeordnet ist und/oder einer q-Achsen-Stromkomponente, die der dem Motor zugeordneten q-Achsen-Spannungskomponente zugeordnet ist und/oder einer dem Motor zugeordneten Versorgungsspannung und/oder einem Versorgungsstrom, der der dem Motor zugeordneten Versorgungsspannung zugeordnet ist und/oder einem dem Motor zugeordneten elektrischen Widerstand und/oder einem dem Motor zugeordneten Motorstrom zu bestimmen; ein erstes Betriebsdrehmoment auf der Grundlage der einen oder mehreren Motorbeschränkungen zu bestimmen; und den Motor auf der Grundlage des ersten Betriebsdrehmoments selektiv zu Steuern und/oder Informationen zu erzeugen, die dem ersten Betriebsdrehmoment zugeordnet sind.
Diese und andere Aspekte der vorliegenden Offenbarung sind in der folgenden detaillierten Beschreibung der Ausführungsformen, den beigefügten Ansprüchen und den begleitenden Figuren offenbart.
Figurenliste
Die Offenbarung wird am besten anhand der folgenden detaillierten Beschreibung verstanden, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gelesen wird. Es wird betont, dass die verschiedenen Merkmale in den Zeichnungen gemäß gängiger Praxis nicht maßstabsgetreu sind. Im Gegenteil, die Abmessungen der verschiedenen Merkmale sind zur Verdeutlichung willkürlich vergrößert oder verkleinert.

1 zeigt allgemein ein Fahrzeug nach den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung.
2 zeigt allgemein ein Steuerungssystem mit einem Steuergerät nach den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung.
3A - 3B zeigen allgemein ein Echtzeit-Steuerungsverfahren für Permanentmagnet-Synchronmaschinen nach den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung.
3C - 3D veranschaulichen allgemein ein alternatives Echtzeit-Steuerungsverfahren für Permanentmagnet-Synchronmaschinen nach den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung.
4 zeigt ein allgemeines Diagramm eines Echtzeit-Steuerungsverfahrens für Permanentmagnet-Synchronmaschinen nach den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung.
5 ist ein Flussdiagramm, das allgemein ein alternatives Echtzeit-Steuerungsverfahren für Permanentmagnet-Synchronmaschinen nach den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die folgende Diskussion bezieht sich auf verschiedene Ausführungsformen der Offenbarung. Obwohl eine oder mehrere dieser Ausführungsformen bevorzugt sein können, sollten die offengelegten Ausführungsformen nicht als Einschränkung des Umfangs der Offenbarung, einschließlich der Ansprüche, interpretiert oder anderweitig verwendet werden. Darüber hinaus wird ein Fachmann verstehen, dass die folgende Beschreibung einen breiten Anwendungsbereich aufweist, und dass die Erörterung einer beliebigen Ausführungsform nur als Beispiel für diese Ausführungsform gedacht ist und nicht bedeuten soll, dass der Umfang der Offenbarung, einschließlich der Ansprüche, auf diese Ausführungsform beschränkt ist.
Wie beschrieben, sind Fahrzeuge wie Pkw, Lkw, Sportnutzfahrzeuge, Crossover, Minivans, Wasserfahrzeuge, Flugzeuge, Geländewagen, Wohnmobile oder andere geeignete Fahrzeuge zunehmend mit Fahrerassistenzfunktionen ausgestattet, z. B. mit fortschrittlichen Fahrerassistenzsystemen (ADAS), Fahrerassistenzsystemen (DAS) und dergleichen. Solche Systeme können adaptive Geschwindigkeitsregelungsfunktionen, Spurhaltefunktionen, autonome oder halbautonome Lenkfunktionen, automatische Bremsfunktionen und Ähnliches umfassen.
Fahrzeuge mit ADAS- und DAS-Systemen verfügen in der Regel über Systemarchitekturen, die komplexe lokale Wegplanungsalgorithmen verwenden können. Solche Algorithmen können verschiedene Fahrzeugdynamiken und verschiedene kinematische Fahrzeugmodelle berücksichtigen oder in Betracht ziehen, um einen optimalen Weg für das Fahrzeug zu bestimmen.
Zusätzlich oder alternativ kann das Fahrzeug ein Lenksystem enthalten, z. B. ein elektronisches Servolenkungssystem (EPS-System), ein Steer-by-Wire-Lenksystem (SbW-System) und dergleichen. EPS-Systeme und SbW-Systeme können typischerweise Befehle ausführen, die erforderlich sind, um ein gewünschtes Manöver und/oder einen gewünschten Weg zu erreichen. Um solche Befehle zu erzeugen und/oder auszuführen, können die Beschränkungen und/oder die mechanische Echtzeitkapazität einer oder mehrerer Komponenten des Lenksystems, wie z. B. ein dem Lenksystem zugeordneter Motor oder eine andere geeignete Komponente, berücksichtigt oder für eine optimale Manöver- und/oder Wegplanung in Betracht gezogen werden.
Typischerweise kann ein dem Lenksystem zugeordnetes Steuergerät unter Verwendung des Lenksystems einen maximal erreichbaren Handradwinkel, eine maximal erreichbare Drehzahl und ein maximal erreichbares Drehmoment bereitstellen. Beispielsweise kann das Steuergerät das maximal erreichbare Motordrehmoment und die entsprechende maximale Motordrehzahl vorgeben. Zunehmend enthalten solche Lenksysteme eine gleichungsbasierte Strategie zur Leistungsbegrenzung. Es kann jedoch sein, dass solche Strategien verschiedene Beschränkungen des Motors oder andere Komponenten nicht berücksichtigen.
Dementsprechend können Systeme und Verfahren, wie die hier beschriebenen, die so konfiguriert sind, dass sie ein in Echtzeit erreichbares Motordrehmoment und eine entsprechende maximale Motordrehzahl bereitstellen, wenn die gleichungsbasierten Strategien von Lenksystemen verwendet werden, die EPS-Systeme oder SbW-Systeme umfassen, wünschenswert sein. In einigen Ausführungsformen können die hier beschriebenen Systeme und Verfahren so konfiguriert sein, dass sie eine geeignete Anzahl von Beschränkungen verwenden (z. B. eine Beschränkung, zwei Beschränkungen, drei Beschränkungen, vier Beschränkungen oder eine andere geeignete Anzahl von Beschränkungen), um ein maximal erreichbares Drehmoment auf der Grundlage von Betriebsbedingungen, wie Motordrehzahl, Motorparametern der Permanentmagnet-Synchronmaschine (PMSM) und/oder anderen geeigneten Betriebsbedingungen zu berechnen.
In einigen Ausführungsformen können die Beschränkungen eine Brückenspannung eines Wechselrichters (die z. B. als Brückenspannungsbeschränkung bezeichnet sein kann), Versorgungsstromgrenzen, Motorstromgrenzen, Rückspeisestromgrenzen, andere geeignete Beschränkungen oder eine Kombination davon umfassen. In einigen Ausführungsformen können die Beschränkungen definiert sein gemäß:
Spannungsbeschränkung:
$V_{q}^{2} + V_{d}^{2} \leq V_{DC}^{2}$
Versorgungsstrombeschränkung/Rückspeisestrombeschränkung $\frac{\sqrt{3}}{2} (V_{d} I_{d} + V_{q} I_{q}) \leq V_{DC} I_{s} - R_{DC} I_{s}^{2}$
Motorstrombeschränkung $I_{d}^{2} + I_{q}^{2} \leq I_{m}^{2}$
Wobei V_d eine d-Achsenkomponente einer Ankerspannung für jede Phase des Motors darstellt, I_d die d-Achsenkomponente eines entsprechenden Stroms der Ankerspannung für jede Phase des Motors darstellt, V_q eine q-Achsenkomponente der Ankerspannung für jede Phase des Motors darstellt, I_q die q-Achsenkomponente eines entsprechenden Stroms der Ankerspannung für jede Phase des Motors darstellt, I_m einen Motorstrom des Motors darstellt und R den Ankerwiderstand für jede Phase des Motors darstellt. Zusätzlich repräsentiert V_DC die Quellenspannung des Motors (z. B. eine Gleichspannungsmessung des Motors) und R_DC ist ein Widerstand der elektronischen Schaltung zwischen der Quellenspannung und dem Wechselrichter.
In einigen Ausführungsformen und wie in 3A allgemein dargestellt, können die hier beschriebenen Systeme und Verfahren so konfiguriert sein, dass sie einen iterativen Löser 200 verwenden, um die maximale mechanische Drehzahlkapazität eines Motors in Echtzeit zu ermitteln, wie etwa eines PMSM oder einer anderen geeigneten Maschine oder eines anderen geeigneten Motors. Die hier beschriebenen Systeme und Verfahren können so konfiguriert sein, dass sie ein maximales Motordrehmoment für die Arbitrierung mit einer Motordrehmomentreferenz berechnen, das bei Stillstandsbedingungen erreichbar ist. In einigen Ausführungsformen kann der iterative Löser 200 eine Initialisierung eines Startpunkts und eines Endpunkts des iterativen Lösers 200 festlegen. Es versteht sich, dass die hier beschriebenen Systeme und Verfahren in der Lage sein können, jeden geeigneten Start- und Endpunkt des interaktiven Lösers 200 zu verwenden. Die hier beschriebenen Systeme und Verfahren können so konfiguriert sein, dass sie unter Verwendung des iterativen Lösers 200 oder eines anderen geeigneten iterativen Lösers eine annähernd optimale Lösung für die Motordrehzahl bei der Kapazität des Motors für ein vorgegebenes Motordrehmoment ermitteln. Es versteht sich, dass die hier beschriebenen Systeme und Verfahren für alle vier Motorquadranten verwendet werden können.
In einigen Ausführungsformen und wie in 3B allgemein dargestellt, können die hier beschriebenen Systeme und Verfahren so konfiguriert sein, dass sie einen iterativen Löser 210 verwenden, um die maximale mechanische Drehzahlkapazität in Echtzeit des Motors zu ermitteln. Die hier beschriebenen Systeme und Verfahren können so konfiguriert sein, dass sie eine Vorhersage und/oder Kompensation eines Spannungsabfalls über einen Kabelbaum hinweg ermöglichen, um die Genauigkeit des Kapazitätssignals zu verbessern. Die hier beschriebenen Systeme und Verfahren können so konfiguriert sein, dass sie eine Schnittstelle bereitstellen, um Eingaben von einer oder mehreren Quellen zu ermöglichen, die zur Vorhersage eines Kabelbaumwiderstands verwendet werden können.
In einigen Ausführungsformen können die hier beschriebenen Systeme und Verfahren so konfiguriert sein, dass sie bei der Vorhersage der Drehzahlkapazität der elektrischen Maschine eine Varianz der verfügbaren Spannung am Wechselrichter auf der Grundlage der Strommenge berücksichtigen, die aufgrund des Spannungsabfalls am Kabelbaum entnommen wird. Die verfügbare Spannung kann eine Funktion der Versorgungsspannung und/oder eines Gleichstromwiderstands im Stromkreis vor dem Wechselrichter sein. Für die verfügbare Spannung kann die vorhergesagte Wechselrichterspannung bei Betrieb mit einer vorhergesagten Kapazität wie folgt definiert werden: $V_{Cpby} = V_{D C} - I_{s} * P w r C i r c R$
wobei der Stromkreiswiderstand (PwrCircR) einen Widerstand zwischen der Quellenspannung (V_DC) und dem Wechselrichter umfasst und V_Cpby einer verfügbaren Spannung am Wechselrichter bei Betrieb mit der vorhergesagten Maximalkapazität entspricht. Das Vorhersagen und/oder das Kompensieren des Spannungsabfalls ist eine Herausforderung, da er von der verfügbaren Spannung, dem Versorgungsstrom und der Kapazität abhängt. Dementsprechend können die hier beschriebenen Systeme und Verfahren so konfiguriert sein, dass sie den iterativen Löser 210 verwenden, um die verfügbare Brückenspannung bei jeder Iteration anzupassen. Die hier beschriebenen Systeme und Verfahren können so konfiguriert sein, dass sie die verfügbare Spannung als eine Komponente der Konvergenzkriterien verwenden. Die hier beschriebenen Systeme und Verfahren können so konfiguriert sein, dass sie Schutz bieten vor sqrt(x<0) beim Berechnen von I_sCalc (z.B., weil I_d,prev verwendet werden kann).
Die hier beschriebenen Systeme und Verfahren können so konfiguriert sein, dass sie den Bereich für V_Cpby begrenzen, so dass V_Cpby nicht unter einen kalibrierbaren Wert fällt (z. B. 4 Volt oder einen anderen geeigneten Wert), um relativ hohe Versorgungsströme zu vermeiden, die zu einer langsameren Konvergenz und/oder einem weniger genauen Ergebnis führen können. Die hier beschriebenen Systeme und Verfahren können so konfiguriert sein, dass sie die Änderung von V_Cpby und ω_e(min) durch Kalibrierung begrenzen. Die hier beschriebenen Systeme und Verfahren können so konfiguriert sein, dass sie die Spannungsanpassungsfunktion deaktivieren (und z. B. eine gemessene Spannung verwenden). Die hier beschriebenen Systeme und Verfahren können so konfiguriert sein, dass die angepasste Spannung auf einen genaueren Wert initialisiert wird, indem die Mindestleistung berechnet wird (z. B. angefordertes Drehmoment mal eine mittlere Drehzahl).
Die hier beschriebenen Systeme und Verfahren können so konfiguriert sein, dass sie iterativ nach einer näherungsweise optimalen Lösung für die maximale Motordrehzahlkapazität unter Berücksichtigung der verschiedenen Beschränkungen auflösen. 4 zeigt allgemein ein Diagramm, das die Beziehung zwischen Motorhüllkurvenwerten und Motorkapazitätswerten graphisch darstellt.
In einigen Ausführungsformen können die hier beschriebenen Systeme und Verfahren so konfiguriert sein, dass sie eine maximale Betriebsdrehzahl bestimmen, die innerhalb der Kapazitäten des Motors und einer Stromversorgung und/oder von Motorstrombeschränkungen erreichbar ist. In einigen Ausführungsformen können die hier beschriebenen Systeme und Verfahren so konfiguriert sein, dass sie für einen Motor eine Spannungsbeschränkung berechnen. In einigen Ausführungsformen umfasst der Motor eine Permanentmagnet-Synchronmaschine oder eine andere geeignete Maschine oder einen anderen geeigneten Motor. In einigen Ausführungsformen ist der Motor einem Lenksystem eines Fahrzeugs zugeordnet, wie z.B. einem EPS-System, einem SbW-System oder ähnlichem. Das Fahrzeug kann ein autonomes oder teilautonomes Fahrzeug umfassen. Das Fahrzeug kann ein ADAS-System, ein DAS-System oder ähnliches enthalten.
Die hier beschriebenen Systeme und Verfahren können so konfiguriert sein, dass sie für den Motor eine Versorgungsstrombeschränkung berechnen. Die hier beschriebenen Systeme und Verfahren können so konfiguriert sein, dass sie für den Motor eine Motorstrombeschränkung berechnen. Die hier beschriebenen Systeme und Verfahren können so konfiguriert sein, dass sie für den Motor ein erstes Betriebsdrehmoment auf der Grundlage der Spannungsbeschränkung, der Versorgungsstrombeschränkung und der Motorstrombeschränkung bestimmen. In einigen Ausführungsformen entspricht das erste Betriebsdrehmoment einer oberen Grenze eines dem Motor zugeordneten Betriebsdrehmomentbereichs. So kann das erste Betriebsdrehmoment beispielsweise einem maximalen Betriebsdrehmoment oder einem anderen geeigneten Drehmoment entsprechen.
Die hier beschriebenen Systeme und Verfahren können so konfiguriert sein, dass sie den Motor auf der Grundlage des ersten Betriebsdrehmoments selektiv steuern und/oder Informationen erzeugen, die dem ersten Betriebsdrehmoment zugeordnet sind. In einigen Ausführungsformen umfasst das selektive Steuern des Motors auf der Grundlage des ersten Betriebsdrehmoments das selektive Steuern des Motors auf der Grundlage des ersten Betriebsdrehmoments ohne Abwürgen des Motors. In einigen Ausführungsformen können die hier beschriebenen Systeme und Verfahren so konfiguriert sein, dass sie einen Weg für ein Fahrzeug planen, das dem Motor zugeordnet ist, basierend auf mindestens dem ersten Betriebsdrehmoment. In einigen Ausführungsformen umfasst das selektive Steuern des Motors auf der Grundlage des ersten Betriebsdrehmoments das selektive Steuern des Motors auf der Grundlage des ersten Betriebsdrehmoments ohne Abwürgen des Motors. In einigen Ausführungsformen kann das Erzeugen von Informationen, die dem ersten Betriebsdrehmoment zugeordnet sind, das Erzeugen von einem oder mehreren Signalen umfassen, die einen dem ersten Betriebsdrehmoment zugeordneten Wert anzeigen (z.B. einschließlich des maximalen Betriebsdrehmoments oder der maximalen Drehzahl, die dem Motor zugeordnet sind), und das Übermitteln des einen oder der mehreren Signale an ein(e) oder mehrere Steuergeräte, Rechenvorrichtungen, Prozessoren und dergleichen (z.B. verbunden mit dem Fahrzeug oder entfernt von dem Fahrzeug angeordnet).
In einigen Ausführungsformen können die hier beschriebenen Systeme und Verfahren so konfiguriert sein, dass sie für den Motor eine Spannungsbeschränkung auf der Grundlage einer dem Motor zugeordneten d-Achsen-Spannungskomponente und einer dem Motor zugeordneten q-Achsen-Spannungskomponente bestimmen. Die hier beschriebenen Systeme und Verfahren können so konfiguriert sein, dass sie für den Motor eine Versorgungsstrombeschränkung und eine Rückspeisestrombeschränkung auf der Grundlage der dem Motor zugeordneten d-Achsen-Spannungskomponente, der dem Motor zugeordneten q-Achsen-Spannungskomponente, einer d-Achsen-Stromkomponente, die der dem Motor zugeordneten d-Achsen-Spannungskomponente zugeordnet ist, einer q-Achsen-Stromkomponente, die der dem Motor zugeordneten q-Achsen-Spannungskomponente zugeordnet ist, einer dem Motor zugeordneten Versorgungsspannung, einem Versorgungsstrom, der der dem Motor zugeordneten Versorgungsspannung zugeordnet ist, und einem dem Motor zugeordneten elektrischen Widerstand bestimmen. Die hier beschriebenen Systeme und Verfahren können so konfiguriert sein, dass sie für den Motor eine Motorstrombeschränkung auf der Grundlage der d-Achsen-Stromkomponente, die der dem Motor zugeordneten d-Achsen-Spannungskomponente zugeordnet ist, der q-Achsen-Stromkomponente, die der dem Motor zugeordneten q-Achsen-Spannungskomponente zugeordnet ist, und einem dem Motor zugeordneten Motorstrom bestimmen. Die hier beschriebenen Systeme und Verfahren können so konfiguriert sein, dass sie für den Motor ein erstes Betriebsdrehmoment auf der Grundlage der Spannungsbeschränkung, der Versorgungsstrombeschränkung, der Rückspeisestrombeschränkung und der Motorstrombeschränkung bestimmen. Die hier beschriebenen Systeme und Verfahren können so konfiguriert sein, dass sie den Motor auf der Grundlage des ersten Betriebsdrehmoments selektiv steuern und/oder Informationen erzeugen, die dem ersten Betriebsdrehmoment zugeordnet sind.
1 zeigt allgemein ein Fahrzeug 10 nach den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung. Das Fahrzeug 10 kann jedes geeignete Fahrzeug sein, wie z. B. ein Pkw, ein Lkw, ein Sportnutzfahrzeug, ein Mini-Van, ein Crossover, ein beliebiges anderes Personenfahrzeug, ein geeignetes Nutzfahrzeug oder ein anderes geeignetes Fahrzeug. Obwohl das Fahrzeug 10 als ein Personenfahrzeug mit Rädern und zur Verwendung auf Straßen dargestellt ist, können die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung auch auf andere Fahrzeuge, wie Flugzeuge, Boote, Züge, Drohnen oder andere geeignete Fahrzeuge, angewendet werden.
Das Fahrzeug 10 umfasst eine Fahrzeugkarosserie 12 und eine Motorhaube 14. Ein Fahrgastraum 18 ist zumindest teilweise durch die Fahrzeugkarosserie 12 definiert. Ein anderer Teil der Fahrzeugkarosserie 12 definiert einen Motorraum 20. Die Motorhaube 14 kann beweglich an einem Teil der Fahrzeugkarosserie 12 angebracht sein, so dass die Motorhaube 14 Zugang zum Motorraum 20 gewährt, wenn sich die Motorhaube 14 in einer ersten oder offenen Position befindet, und die Motorhaube 14 den Motorraum 20 abdeckt, wenn sich die Motorhaube 14 in einer zweiten oder geschlossenen Position befindet. In einigen Ausführungsformen kann der Motorraum 20 an einem hinteren Teil des Fahrzeugs 10 angeordnet sein, anders, als es allgemein dargestellt wird.
Der Fahrgastraum 18 kann hinter dem Motorraum 20 angeordnet sein, kann aber auch vor dem Motorraum 20 angeordnet sein, wenn der Motorraum 20 im hinteren Teil des Fahrzeugs 10 angeordnet ist. Das Fahrzeug 10 kann jedes geeignete Antriebssystem umfassen, einschließlich eines Verbrennungsmotors, eines oder mehrerer Elektromotoren (z. B. eines Elektrofahrzeugs), einer oder mehrerer Brennstoffzellen, eines Hybridantriebs (z. B. eines Hybridfahrzeugs), der eine Kombination aus einem Verbrennungsmotor und einem oder mehreren Elektromotoren umfasst, und/oder jedes andere geeignete Antriebssystem.
In einigen Ausführungsformen kann das Fahrzeug 10 einen Benzin- oder Ottomotor, z. B. einen Fremdzündungsmotor, umfassen. In einigen Ausführungsformen kann das Fahrzeug 10 einen Dieselmotor, z. B. einen Selbstzündungsmotor, enthalten. Der Motorraum 20 beherbergt und/oder umschließt zumindest einige Komponenten des Antriebssystems des Fahrzeugs 10. Zusätzlich oder alternativ sind im Fahrgastraum 18 des Fahrzeugs 10 Antriebsbedienelemente wie ein Beschleunigungsstellglied (z.B. ein Gaspedal), ein Bremsstellglied (z.B. ein Bremspedal), ein Lenkrad und andere derartige Komponenten angeordnet. Die Antriebsbedienelemente können von einem Fahrer des Fahrzeugs 10 betätigt oder gesteuert werden und können direkt mit den entsprechenden Komponenten des Antriebssystems verbunden sein, wie z. B. einer Drosselklappe, einer Bremse, einer Fahrzeugachse, einem Fahrzeuggetriebe und dergleichen. In einigen Ausführungsformen können die Antriebsbedienelemente Signale an einen Fahrzeugcomputer übermitteln (z. B. Drive-by-Wire), der seinerseits die entsprechende Antriebskomponente des Antriebssystems steuern kann. So kann das Fahrzeug 10 in einigen Ausführungsformen ein autonomes Fahrzeug sein.
In einigen Ausführungsformen umfasst das Fahrzeug 10 ein Getriebe, das über ein Schwungrad, eine Kupplung oder eine Flüssigkeitskupplung mit einer Kurbelwelle verbunden ist. In einigen Ausführungsformen umfasst das Getriebe ein Schaltgetriebe. In einigen Ausführungsformen umfasst das Getriebe ein Automatikgetriebe. Das Fahrzeug 10 kann im Falle eines Verbrennungsmotors oder eines Hybridfahrzeugs einen oder mehrere Kolben umfassen, die mit der Kurbelwelle zusammenarbeiten, um eine Kraft zu erzeugen, die über das Getriebe auf eine oder mehrere Achsen übertragen wird und die Räder 22 dreht. Wenn das Fahrzeug 10 einen oder mehrere Elektromotoren umfasst, liefert eine Fahrzeugbatterie und/oder eine Brennstoffzelle den Elektromotoren Energie, um die Räder 22 zu drehen.
Das Fahrzeug 10 kann automatische Fahrzeugantriebssysteme enthalten, wie z. B. eine Geschwindigkeitsregelung, eine adaptive Geschwindigkeitsregelung, eine automatische Bremssteuerung, andere automatische Fahrzeugantriebssysteme oder eine Kombination davon. Bei dem Fahrzeug 10 kann es sich um ein autonomes oder halbautonomes Fahrzeug oder einen anderen geeigneten Fahrzeugtyp handeln. Das Fahrzeug 10 kann zusätzliche oder weniger Merkmale als die hier allgemein dargestellten und/oder offenbarten aufweisen.
In einigen Ausführungsformen kann das Fahrzeug 10 eine Ethernet-Komponente 24, einen CAN-Bus (Controller Area Network-Bus) 26, eine MOST-Komponente (Media Oriented Systems Transport) 28, eine FlexRay-Komponente 30 (z. B. ein Brake-by-Wire-System und dergleichen) und eine LIN-Komponente (Local Interconnect Network) 32 umfassen. Das Fahrzeug 10 kann den CAN-Bus 26, die MOST-Komponente 28, die FlexRay-Komponente 30, die LIN-Komponente 32, andere geeignete Netzwerke oder Kommunikationssysteme oder eine Kombination davon verwenden, um verschiedene Informationen von z. B. Sensoren innerhalb oder außerhalb des Fahrzeugs an z. B. verschiedene Prozessoren oder Steuergeräte innerhalb oder außerhalb des Fahrzeugs zu übertragen. Das Fahrzeug 10 kann zusätzliche oder weniger Merkmale als die hier allgemein dargestellten und/oder offengelegten enthalten.
In einigen Ausführungsformen kann das Fahrzeug 10 ein Lenksystem enthalten, wie z. B. ein EPS-System, ein Steer-by-Wire-Lenksystem (das z.B. ein oder mehrere Steuergeräte enthalten oder mit ihnen kommunizieren kann, die Komponenten des Lenksystems ohne die Verwendung einer mechanischen Verbindung zwischen dem Handrad und den Rädern 22 des Fahrzeugs 10 steuern) oder ein anderes geeignetes Lenksystem. Das Lenksystem kann ein Steuersystem oder einen Steuermechanismus mit offener Rückkopplung, ein Steuersystem oder einen Steuermechanismus mit geschlossener Rückkopplung oder eine Kombination davon umfassen. Das Lenksystem kann so konfiguriert sein, dass es verschiedene Eingaben empfängt, einschließlich, aber nicht beschränkt auf eine Handradposition, ein Eingabedrehmoment, eine oder mehrere Straßenradpositionen, andere geeignete Eingaben oder Informationen oder eine Kombination davon. Zusätzlich oder alternativ können die Eingaben ein Handraddrehmoment, einen Handradwinkel, eine Motordrehzahl, eine Fahrzeuggeschwindigkeit, einen geschätzten Motordrehmomentbefehl, andere geeignete Eingaben oder eine Kombination davon umfassen. Das Lenksystem kann so konfiguriert sein, dass es die Lenkfunktion und/oder eine Steuerung des Fahrzeugs 10 bereitstellt. So kann das Lenksystem beispielsweise ein Unterstützungsdrehmoment auf der Grundlage der verschiedenen Eingaben erzeugen. Das Lenksystem kann so konfiguriert sein, dass es einen Motor des Lenksystems unter Verwendung des Unterstützungsdrehmoments selektiv steuert, um dem Fahrer des Fahrzeugs 10 eine Lenkunterstützung zu geben.
In einigen Ausführungsformen kann das Fahrzeug 10 ein Steuergerät, wie z. B. das Steuergerät 100, enthalten, wie es allgemein in 2 dargestellt ist. Das Steuergerät 100 kann ein beliebiges geeignetes Steuergerät sein, wie z. B. eine elektronische Steuereinheit oder ein anderes geeignetes Steuergerät. Das Steuergerät 100 kann so konfiguriert sein, dass es z. B. die verschiedenen Funktionen des Lenksystems und/oder verschiedene Funktionen des Fahrzeugs 10 steuert. Das Steuergerät 100 kann einen Prozessor 102 und einen Speicher 104 umfassen. Bei dem Prozessor 102 kann es sich um jeden geeigneten Prozessor handeln, wie er hier beschrieben ist. Zusätzlich oder alternativ kann das Steuergerät 100 eine beliebige geeignete Anzahl von Prozessoren zusätzlich zu dem Prozessor 102 oder auch andere Prozessoren umfassen. Der Speicher 104 kann eine einzelne Platte oder eine Vielzahl von Platten (z. B. Festplatten) umfassen und enthält ein Speicherverwaltungsmodul, das eine oder mehrere Partitionen innerhalb des Speichers 104 verwaltet. In einigen Ausführungsformen kann der Speicher 104 einen Flash-Speicher, einen Halbleiterspeicher (Solid State) oder Ähnliches umfassen. Der Speicher 104 kann ein Random Access Memory (RAM), ein Read-Only Memory (ROM) oder eine Kombination davon sein. Der Speicher 104 kann Anweisungen enthalten, die, wenn sie von dem Prozessor 102 ausgeführt werden, den Prozessor 102 dazu veranlassen, zumindest verschiedene Aspekte des Fahrzeugs 10 zu steuern.
Das Steuergerät 100 kann ein oder mehrere Signale von verschiedenen Messgeräten oder Sensoren 106 empfangen, die erfasste oder gemessene Eigenschaften des Fahrzeugs 10 anzeigen. Die Sensoren 106 können alle geeigneten Sensoren, Messgeräte und/oder andere geeignete Mechanismen umfassen. Zum Beispiel können die Sensoren 106 einen oder mehrere Drehmomentsensoren oder - vorrichtungen, einen oder mehrere Handradpositionssensoren oder - vorrichtungen, einen oder mehrere Motorpositionssensoren oder -vorrichtungen, einen oder mehrere Positionssensoren oder -vorrichtungen, andere geeignete Sensoren oder Vorrichtungen oder eine Kombination davon umfassen. Das eine oder die mehreren Signale können ein Handraddrehmoment, einen Handradwinkel, eine Motordrehzahl, eine Fahrzeuggeschwindigkeit, andere geeignete Informationen oder eine Kombination davon anzeigen.
In einigen Ausführungsformen kann das Steuergerät 100 eine maximale Betriebsdrehzahl bestimmen, die innerhalb der Kapazität des Motors und einer Versorgungsstrombeschränkung und/oder Motorstrombeschränkung erreichbar ist. Zum Beispiel kann das Steuergerät 100 für den Motor eine Spannungsbeschränkung berechnen. Wie beschrieben, kann der Motor eine PMSM oder eine andere geeignete Maschine oder ein anderer geeigneter Motor sein und kann dem Lenksystem des Fahrzeugs 10 zugeordnet sein.
Das Steuergerät 100 kann für den Motor eine Versorgungsstrombeschränkung berechnen. Das Steuergerät 100 kann für den Motor eine Motorstrombeschränkung berechnen. Es versteht sich, dass das Steuergerät 100 jede geeignete Beschränkung oder jeden Satz von Beschränkungen berechnen kann, die/der dem Motor zugeordnet ist. Das Steuergerät 100 kann für den Motor ein erstes Betriebsdrehmoment auf der Grundlage der Spannungsbeschränkung, der Versorgungsstrombeschränkung und der Motorstrombeschränkung bestimmen. Das erste Betriebsdrehmoment kann einer oberen Grenze eines dem Motor zugeordneten Betriebsdrehmomentbereichs entsprechen. Beispielsweise kann das erste Betriebsdrehmoment einem maximalen Betriebsdrehmoment oder einem anderen geeigneten Drehmoment entsprechen.
Das Steuergerät 100 kann den Motor selektiv auf der Grundlage des ersten Betriebsdrehmoments steuern und/oder Informationen erzeugen, die dem ersten Betriebsdrehmoment zugeordnet sind, wie beschrieben. Beispielsweise kann das Steuergerät 100 den Motor selektiv auf der Grundlage des ersten Betriebsdrehmoments steuern, ohne den Motor abzuwürgen. In einigen Ausführungsformen können die hier beschriebenen Systeme und Verfahren so konfiguriert sein, dass sie einen Weg für ein dem Motor zugeordnetes Fahrzeug auf der Grundlage zumindest des ersten Betriebsdrehmoments planen. In einigen Ausführungsformen umfasst das selektive Steuern des Motors auf der Grundlage des ersten Betriebsdrehmoments das selektive Steuern des Motors auf der Grundlage des ersten Betriebsdrehmoments ohne Abwürgen des Motors.
In einigen Ausführungsformen kann das Steuergerät 100 für den Motor eine Spannungsbeschränkung auf der Grundlage einer dem Motor zugeordneten d-Achsen-Spannungskomponente und einer dem Motor zugeordneten q-Achsen-Spannungskomponente bestimmen. Das Steuergerät 100 kann für den Motor eine Versorgungsstrombeschränkung und eine Rückspeisestrombeschränkung auf der Grundlage der dem Motor zugeordneten d-Achsen-Spannungskomponente, der dem Motor zugeordneten q-Achsen-Spannungskomponente, einer d-Achsen-Stromkomponente, die der dem Motor zugeordneten d-Achsen-Spannungskomponente zugeordnet ist, einer q-Achsen-Stromkomponente, die der dem Motor zugeordneten q-Achsen-Spannungskomponente zugeordnet ist, einer dem Motor zugeordneten Versorgungsspannung, einem Versorgungsstrom, der der dem Motor zugeordneten Versorgungsspannung zugeordnet ist, und einem dem Motor zugeordneten elektrischen Widerstand bestimmen. Das Steuergerät 100 kann für den Motor eine Motorstrombeschränkung auf der Grundlage der d-Achsen-Stromkomponente, die der dem Motor zugeordneten d-Achsen-Spannungskomponente zugeordnet ist, der q-Achsen-Stromkomponente, die der dem Motor zugeordneten q-Achsen-Spannungskomponente zugeordnet ist, und einem dem Motor zugeordneten Motorstrom bestimmen. Das Steuergerät 100 kann für den Motor ein erstes Betriebsdrehmoment auf der Grundlage der Spannungsbeschränkung, der Versorgungsstrombeschränkung, der Rückspeisestrombeschränkung und der Motorstrombeschränkung bestimmen. Das Steuergerät 100 kann den Motor auf der Grundlage des ersten Betriebsdrehmoments selektiv steuern und/oder Informationen, die dem ersten Betriebsdrehmoment zugeordnet sind erzeugen und/oder bereitstellen.
In einigen Ausführungsformen kann das Steuergerät 100 die hier beschriebenen Verfahren durchführen. Die hier beschriebenen Verfahren, die von dem Steuergerät 100 ausgeführt werden, sind jedoch nicht als Einschränkung zu verstehen, und jede Art von Software, die auf einem Steuergerät oder einem Prozessor ausgeführt wird, kann die hier beschriebenen Verfahren ausführen, ohne vom Anwendungsbereich dieser Offenlegung abzuweichen. Zum Beispiel kann ein Steuergerät, wie ein Prozessor, der Software in einem Computergerät ausführt, die hier beschriebenen Verfahren durchführen.
5 ist ein Flussdiagramm, das allgemein ein Echtzeit-Steuerungsverfahren 300 für Permanentmagnet-Synchronmaschinen gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung zeigt. Bei 302 berechnet das Verfahren 300 für einen Motor eine Spannungsbeschränkung. Zum Beispiel kann das Steuergerät 100 für den Motor die Spannungsbeschränkung berechnen, wie hier beschrieben.
Bei 304 berechnet das Verfahren 300 für den Motor eine Versorgungsstrombeschränkung. Beispielsweise kann das Steuergerät 100 für den Motor die Versorgungsstrombegrenzung berechnen, wie hier beschrieben. Zusätzlich oder alternativ kann das Steuergerät 100 eine Rückspeisestrombegrenzung berechnen, wie hier beschrieben.
Bei 306 berechnet das Verfahren 300 für den Motor eine Motorstrombeschränkung. Beispielsweise kann das Steuergerät 100 für den Motor die Motorstrombeschränkung berechnen, wie beschrieben.
Bei 308 bestimmt das Verfahren 300 für den Motor ein erstes Betriebsdrehmoment auf der Grundlage der Spannungsbeschränkung, der Versorgungsstrombeschränkung und der Motorstrombeschränkung. Beispielsweise kann das Steuergerät 100 für den Motor das erste Betriebsdrehmoment auf der Grundlage der Spannungsbeschränkung, der Versorgungsstrombeschränkung und der Motorstrombeschränkung bestimmen. Zusätzlich oder alternativ kann das Steuergerät 100 das erste Betriebsdrehmoment ferner auf der Grundlage der Rückspeisestrombeschränkung bestimmen.
Bei 310 steuert das Verfahren 300 den Motor selektiv auf der Grundlage des ersten Betriebsdrehmoments und/oder erzeugt Informationen, die dem ersten Betriebsdrehmoment zugeordnet sind. Beispielsweise kann das Steuergerät 100 den Motor auf der Grundlage des ersten Betriebsdrehmoments selektiv steuern und/oder die dem ersten Betriebsdrehmoment zugeordneten Informationen erzeugen.
In einigen Ausführungsformen umfasst ein Verfahren zur Motorsteuerung das Berechnen einer Spannungsbeschränkung für einen Motor und das Berechnen einer Versorgungsstrombeschränkung für den Motor. Das Verfahren umfasst auch das Berechnen einer Motorstrombeschränkung für den Motor und das Bestimmen eines ersten Betriebsdrehmoments für den Motor auf der Grundlage der Spannungsbeschränkung, der Versorgungsstrombeschränkung und der Motorstrombeschränkung. Das Verfahren umfasst auch das selektive Steuern des Motors auf der Grundlage des ersten Betriebsdrehmoments und/oder das Erzeugen von Informationen, die dem ersten Betriebsdrehmoment zugeordnet sind.
In einigen Ausführungsformen umfasst der Motor eine Permanentmagnet-Synchronmaschine. In einigen Ausführungsformen ist der Motor einem Lenksystem eines Fahrzeugs zugeordnet. In einigen Ausführungsformen umfasst das Lenksystem ein elektronisches Servolenkungssystem. In einigen Ausführungsformen umfasst das Lenksystem ein Steer-by-Wire-Lenksystem. In einigen Ausführungsformen ist der Motor einem fortschrittlichen Fahrerassistenzsystem zugeordnet. In einigen Ausführungsformen ist der Motor einem autonomen Fahrzeug zugeordnet. In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren auch das Planen eines Weges für ein Fahrzeug, das dem Motor zugeordnet ist, basierend auf mindestens dem ersten Betriebsdrehmoment. In einigen Ausführungsformen entspricht das erste Betriebsdrehmoment einer oberen Grenze eines dem Motor zugeordneten Betriebsdrehmomentbereichs. In einigen Ausführungsformen umfasst das selektive Steuern des Motors auf der Grundlage des ersten Betriebsdrehmoments das selektive Steuern des Motors auf der Grundlage des ersten Betriebsdrehmoments, ohne den Motor abzuwürgen.
In einigen Ausführungsformen enthält ein System zur Motorsteuerung einen Prozessor und einen Speicher. Der Speicher enthält Anweisungen, die, wenn sie von dem Prozessor ausgeführt werden, den Prozessor dazu veranlassen: für einen Motor eine Spannungsbeschränkung zu berechnen; für den Motor eine Versorgungsstrombeschränkung zu berechnen; für den Motor eine Motorstrombeschränkung zu berechnen; für den Motor ein erstes Betriebsdrehmoment auf der Grundlage der Spannungsbeschränkung, der Versorgungsstrombeschränkung und der Motorstrombeschränkung zu bestimmen; und den Motor auf der Grundlage des ersten Betriebsdrehmoments selektiv zu steuern und/oder Informationen zu erzeugen, die dem ersten Betriebsdrehmoment zugeordnet sind.
In einigen Ausführungsformen umfasst der Motor eine Permanentmagnet-Synchronmaschine. In einigen Ausführungsformen ist der Motor einem Lenksystem eines Fahrzeugs zugeordnet. In einigen Ausführungsformen umfasst das Lenksystem ein elektronisches Servolenkungssystem. In einigen Ausführungsformen umfasst das Lenksystem ein Steer-by-Wire-Lenksystem. In einigen Ausführungsformen ist der Motor einem fortschrittlichen Fahrerassistenzsystem zugeordnet. In einigen Ausführungsformen ist der Motor einem autonomen Fahrzeug zugeordnet. In einigen Ausführungsformen veranlassen die Anweisungen den Prozessor außerdem dazu, einen Weg für ein dem Motor zugeordnetes Fahrzeug zu planen, der auf mindestens dem ersten Betriebsdrehmoment basiert. In einigen Ausführungsformen entspricht das erste Betriebsdrehmoment einer oberen Grenze eines dem Motor zugeordneten Betriebsdrehmomentbereichs. In einigen Ausführungsformen veranlassen die Anweisungen den Prozessor außerdem dazu, den Motor auf der Grundlage des ersten Betriebsdrehmoments selektiv zu steuern, ohne den Motor abzuwürgen.
In einigen Ausführungsformen umfasst ein Verfahren zur Bestimmung einer Motorkapazität das Bestimmen einer Spannungsbeschränkung für einen Motor auf der Grundlage einer dem Motor zugeordneten d-Achsen-Spannungskomponente und einer dem Motor zugeordneten q-Achsen-Spannungskomponente. Das Verfahren umfasst auch das Bestimmen einer Versorgungsstrombeschränkung und einer Rückspeisestrombeschränkung für den Motor auf der Grundlage der dem Motor zugeordneten d-Achsen-Spannungskomponente, der dem Motor zugeordneten q-Achsen-Spannungskomponente, einer d-Achsen-Stromkomponente, die der dem Motor zugeordneten d-Achsen-Spannungskomponente zugeordnet ist, einer q-Achsen-Stromkomponente, die der dem Motor zugeordneten q-Achsen-Spannungskomponente zugeordnet ist, einer dem Motor zugeordneten Versorgungsspannung, einem Versorgungsstrom, der der dem Motor zugeordneten Versorgungsspannung zugeordnet ist, und einem dem Motor zugeordneten elektrischen Widerstand. Das Verfahren umfasst auch das Bestimmen einer Motorstrombeschränkung für den Motor auf der Grundlage der d-Achsen-Stromkomponente, die der dem Motor zugeordneten d-Achsen-Spannungskomponente zugeordnet ist, der q-Achsen-Stromkomponente, die der dem Motor zugeordneten q-Achsen-Spannungskomponente zugeordnet ist, und eines dem Motor zugeordneten Motorstroms. Das Verfahren umfasst auch das Bestimmen eines ersten Betriebsdrehmoments für den Motor auf der Grundlage der Spannungsbeschränkung, der Versorgungsstrombeschränkung, der Rückspeisestrombeschränkung und der Motorstrombeschränkung. Das Verfahren umfasst auch das selektive Steuern des Motors auf der Grundlage des ersten Betriebsdrehmoments und/oder das Erzeugen von Informationen, die dem ersten Betriebsdrehmoment zugeordnet sind.
In einigen Ausführungsformen umfasst der Motor eine Permanentmagnet-Synchronmaschine. In einigen Ausführungsformen ist der Motor einem Lenksystem eines Fahrzeugs zugeordnet. In einigen Ausführungsformen umfasst das Lenksystem ein elektronisches Servolenkungssystem. In einigen Ausführungsformen umfasst das Lenksystem ein Steer-by-Wire-Lenksystem. In einigen Ausführungsformen ist der Motor einem fortschrittlichen Fahrerassistenzsystem zugeordnet. In einigen Ausführungsformen ist der Motor einem autonomen Fahrzeug zugeordnet. In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren auch das Planen eines Weges für ein Fahrzeug, das dem Motor zugeordnet ist, basierend auf mindestens dem ersten Betriebsdrehmoment. In einigen Ausführungsformen entspricht das erste Betriebsdrehmoment einer oberen Grenze eines dem Motor zugeordneten Betriebsdrehmomentbereichs. In einigen Ausführungsformen umfasst das selektive Steuern des Motors auf der Grundlage des ersten Betriebsdrehmoments das selektive Steuern des Motors auf der Grundlage des ersten Betriebsdrehmoments, ohne den Motor abzuwürgen.
In einigen Ausführungsformen enthält ein System zur Bestimmung der Motorkapazität einen Prozessor und einen Speicher. Der Speicher enthält Anweisungen, die, wenn sie von dem Prozessor ausgeführt werden, den Prozessor dazu veranlassen: für einen Motor eine Spannungsbeschränkung zu bestimmen, die auf einer dem Motor zugeordneten d-Achsen-Spannungskomponente und einer dem Motor zugeordneten q-Achsen-Spannungskomponente basiert; für den Motor eine Versorgungsstrombeschränkung und eine Rückspeisestrombeschränkung auf der Grundlage der dem Motor zugeordneten d-Achsen-Spannungskomponente, der dem Motor zugeordneten q-Achsen-Spannungskomponente, einer d-Achsen-Stromkomponente, die der dem Motor zugeordneten d-Achsen-Spannungskomponente zugeordnet ist, einer q-Achsen-Stromkomponente, die der dem Motor zugeordneten q-Achsen-Spannungskomponente zugeordnet ist, einer dem Motor zugeordneten Versorgungsspannung, einem Versorgungsstrom, der der dem Motor zugeordneten Versorgungsspannung zugeordnet ist, und einem dem Motor zugeordneten elektrischen Widerstand zu bestimmen; eine Motorstrombeschränkung für den Motor auf der Grundlage der d-Achsen-Stromkomponente, die der dem Motor zugeordneten d-Achsen-Spannungskomponente zugeordnet ist, der q-Achsen-Stromkomponente, die der dem Motor zugeordneten q-Achsen-Spannungskomponente zugeordnet ist, und eines dem Motor zugeordneten Motorstroms zu bestimmen; ein erstes Betriebsdrehmoment für den Motor auf der Grundlage der Spannungsbeschränkung, der Versorgungsstrombeschränkung, der Rückspeisestrombeschränkung und der Motorstrombeschränkung zu bestimmen; und den Motor auf der Grundlage des ersten Betriebsdrehmoments selektiv zu Steuern und/oder Informationen zu erzeugen, die dem ersten Betriebsdrehmoment zugeordnet sind.
In einigen Ausführungsformen umfasst der Motor eine Permanentmagnet-Synchronmaschine. In einigen Ausführungsformen ist der Motor einem Lenksystem eines Fahrzeugs zugeordnet. In einigen Ausführungsformen umfasst das Lenksystem ein elektronisches Servolenkungssystem. In einigen Ausführungsformen umfasst das Lenksystem ein Steer-by-Wire-Lenksystem. In einigen Ausführungsformen ist der Motor einem fortschrittlichen Fahrerassistenzsystem zugeordnet. In einigen Ausführungsformen ist der Motor einem autonomen Fahrzeug zugeordnet. In einigen Ausführungsformen veranlassen die Anweisungen den Prozessor außerdem dazu, einen Weg für ein dem Motor zugeordnetes Fahrzeug basierend auf mindestens dem ersten Betriebsdrehmoment zu planen. In einigen Ausführungsformen entspricht das erste Betriebsdrehmoment einer oberen Grenze eines dem Motor zugeordneten Betriebsdrehmomentbereichs.
In einigen Ausführungsformen umfasst eine Vorrichtung zur Bestimmung einer Motorkapazität einen Prozessor und einen Speicher. Der Speicher enthält Anweisungen, die, wenn sie von dem Prozessor ausgeführt werden, den Prozessor dazu veranlassen: eine oder mehrere Motorbeschränkungen auf der Grundlage einer einem Motor zugeordneten d-Achsen-Spannungskomponente und/oder einer dem Motor zugeordneten q-Achsen-Spannungskomponente und/oder einer d-Achsen-Stromkomponente, die der dem Motor zugeordneten d-Achsen-Spannungskomponente zugeordnet ist und/oder einer q-Achsen-Stromkomponente, die der dem Motor zugeordneten q-Achsen-Spannungskomponente zugeordnet ist und/oder einer dem Motor zugeordneten Versorgungsspannung und/oder einem Versorgungsstrom, der der dem Motor zugeordneten Versorgungsspannung zugeordnet ist und/oder einem dem Motor zugeordneten elektrischen Widerstand und/oder einem dem Motor zugeordneten Motorstrom zu bestimmen; ein erstes Betriebsdrehmoment auf der Grundlage der einen oder mehreren Motorbeschränkungen zu bestimmen; und den Motor auf der Grundlage des ersten Betriebsdrehmoments selektiv zu steuern und/oder Informationen zu erzeugen, die dem ersten Betriebsdrehmoment zugeordnet sind.
Die obigen Ausführungen sollen die Grundsätze und verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung veranschaulichen. Zahlreiche Variationen und Modifikationen werden für den Fachmann offensichtlich, sobald die obige Offenbarung vollständig verstanden ist. Es ist beabsichtigt, dass die folgenden Ansprüche so ausgelegt werden, dass sie alle derartigen Variationen und Modifikationen umfassen.
Das Wort „Beispiel“ wird hier verwendet, um als Beispiel, Instanz oder Illustration zu dienen. Jeder hier als „Beispiel“ beschriebene Aspekt oder Entwurf ist nicht unbedingt als bevorzugt oder vorteilhaft gegenüber anderen Aspekten oder Entwürfen auszulegen. Vielmehr soll die Verwendung des Wortes „Beispiel“ dazu dienen, Konzepte in einer konkreten Weise darzustellen. Der in dieser Anmeldung verwendete Begriff „oder“ soll ein einschließendes „oder“ bedeuten und nicht ein ausschließendes „oder“. Das heißt, sofern nicht anders angegeben oder aus dem Kontext ersichtlich, ist mit „X schließt A oder B ein“ jede der natürlichen, einschließenden Permutationen gemeint. Das heißt, wenn X A einschließt, X B einschließt oder X sowohl A als auch B einschließt, dann ist „X schließt A oder B ein“ in jedem der vorgenannten Fälle erfüllt. Darüber hinaus sollen die Artikel „einer/eine/eines“ wie sie in dieser Anmeldung und den beigefügten Ansprüchen verwendet werden, im Allgemeinen so ausgelegt werden, dass sie „ein oder mehrere“ bedeuten, es sei denn, es ist etwas anderes angegeben oder aus dem Kontext geht eindeutig hervor, dass sie sich auf eine Singularform beziehen. Darüber hinaus ist die Verwendung des Begriffs „eine Implementierung“ oder „die eine Implementierung“ nicht gleichbedeutend mit derselben Ausführungsform oder Implementierung, es sei denn, sie wird als solche beschrieben.
Die hier beschriebenen Systeme, Algorithmen, Verfahren, Anweisungen usw. können in Hardware, Software oder einer beliebigen Kombination davon implementiert werden. Bei der Hardware kann es sich beispielsweise um Computer, Kerne aus geistigem Eigentum (IP), anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASICs), programmierbare Logikarrays, optische Prozessoren, programmierbare Logiksteuerungen, Mikrocode, Mikrocontroller, Server, Mikroprozessoren, digitale Signalprozessoren oder jede andere geeignete Schaltung handeln. In den Ansprüchen ist der Begriff „Prozessor“ so zu verstehen, dass er jede der vorgenannten Hardware entweder einzeln oder in Kombination umfasst. Die Begriffe „Signal“ und „Daten“ werden austauschbar verwendet.
Wie hier verwendet, kann der Begriff Modul eine verpackte funktionale Hardwareeinheit umfassen, die für die Verwendung mit anderen Komponenten ausgelegt ist, einen Satz von Anweisungen, die von einem Steuergerät (z. B. einem Prozessor, der Software oder Firmware ausführt) ausgeführt werden können, Verarbeitungsschaltungen, die für die Ausführung einer bestimmten Funktion konfiguriert sind, und eine in sich geschlossene Hardware- oder Softwarekomponente, die eine Schnittstelle zu einem größeren System bildet. Ein Modul kann beispielsweise einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC), ein Field Programmable Gate Array (FPGA), einen Schaltkreis, einen digitalen Logikschaltkreis, einen analogen Schaltkreis, eine Kombination aus diskreten Schaltkreisen, Gattern und anderen Arten von Hardware oder einer Kombination davon umfassen. In anderen Ausführungsformen kann ein Modul einen Speicher enthalten, in dem Anweisungen gespeichert sind, die von einem Steuergerät ausgeführt werden können, um ein Merkmal des Moduls zu implementieren.
In einem Aspekt können die hier beschriebenen Systeme beispielsweise mit einem Allzweckcomputer oder einem Allzweckprozessor mit einem Computerprogramm implementiert werden, das bei seiner Ausführung die jeweiligen hier beschriebenen Verfahren, Algorithmen und/oder Anweisungen ausführt. Zusätzlich oder alternativ kann z. B. ein Spezialcomputer/Prozessor verwendet werden, der andere Hardware zur Ausführung der hier beschriebenen Verfahren, Algorithmen oder Anweisungen enthalten kann.
Darüber hinaus können alle oder ein Teil der Implementierungen der vorliegenden Offenbarung die Form eines Computerprogrammprodukts annehmen, das beispielsweise von einem computerverwendbaren oder computerlesbaren Medium zugänglich ist. Ein computerverwendbares oder computerlesbares Medium kann ein beliebiges Gerät sein, das z. B. das Programm zur Verwendung durch oder in Verbindung mit einem beliebigen Prozessor greifbar enthalten, speichern, übermitteln oder transportieren kann. Das Medium kann beispielsweise ein elektronisches, magnetisches, optisches, elektromagnetisches oder ein Halbleitergerät sein. Andere geeignete Medien sind ebenfalls verfügbar.
Die oben beschriebenen Ausführungsformen, Implementierungen und Aspekte wurden beschrieben, um ein einfaches Verständnis der vorliegenden Erfindung zu ermöglichen und schränken die vorliegende Erfindung nicht ein. Im Gegenteil, die Erfindung soll verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen abdecken, die in den Anwendungsbereich der beigefügten Ansprüche fallen, wobei der Anwendungsbereich so weit wie möglich auszulegen ist, um alle derartigen Modifikationen und äquivalenten Strukturen zu umfassen, die nach dem Gesetz zulässig sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 63/242711 [0001]

Claims

Verfahren zur Bestimmung einer Motorkapazität, wobei das Verfahren umfasst: Bestimmen einer Spannungsbeschränkung für einen Motor auf der Grundlage einer dem Motor zugeordneten d-Achsen-Spannungskomponente und einer dem Motor zugeordneten q-Achsen-Spannungskomponente; Bestimmen einer Versorgungsstrombeschränkung und einer Rückspeisestrombeschränkung für den Motor auf der Grundlage der dem Motor zugeordneten d-Achsen-Spannungskomponente, der dem Motor zugeordneten q-Achsen-Spannungskomponente, einer d-Achsen-Stromkomponente, die der dem Motor zugeordneten d-Achsen-Spannungskomponente zugeordnet ist, einer q-Achsen-Stromkomponente, die der dem Motor zugeordneten q-Achsen-Spannungskomponente zugeordnet ist, einer dem Motor zugeordneten Versorgungsspannung, einem Versorgungsstrom, der der dem Motor zugeordneten Versorgungsspannung zugeordnet ist und einem dem Motor zugeordneten elektrischen Widerstand; Bestimmen einer Motorstrombeschränkung für den Motor auf der Grundlage der d-Achsen-Stromkomponente, die der dem Motor zugeordneten d-Achsen-Spannungskomponente zugeordnet ist, der q-Achsen-Stromkomponente, die der dem Motor zugeordneten q-Achsen-Spannungskomponente zugeordnet ist, und eines dem Motor zugeordneten Motorstroms; Bestimmen eines ersten Betriebsdrehmoments für den Motor auf der Grundlage der Spannungsbeschränkung, der Versorgungsstrombeschränkung, der Rückspeisestrombeschränkung und der Motorstrombeschränkung; und selektives Steuern des Motors auf der Grundlage des ersten Betriebsdrehmoments und/oder Erzeugen von Informationen, die dem ersten Betriebsdrehmoment zugeordnet sind.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Motor eine Permanentmagnet-Synchronmaschine umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Motor einem Lenksystem eines Fahrzeugs zugeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Lenksystem ein elektronisches Servolenkungssystem umfasst.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Lenksystem ein Steer-by-Wire-Lenksystem umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Motor einem fortschrittlichen Fahrerassistenzsystem zugeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Motor einem autonomen Fahrzeug zugeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend das Planen eines Weges für ein Fahrzeug, das dem Motor zugeordnet ist, basierend auf mindestens dem ersten Betriebsdrehmoment.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das erste Betriebsdrehmoment einer oberen Grenze eines dem Motor zugeordneten Betriebsdrehmomentbereichs entspricht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das selektive Steuern des Motors auf der Grundlage des ersten Betriebsdrehmoments das selektive Steuern des Motors auf der Grundlage des ersten Betriebsdrehmoments ohne Abwürgen des Motors umfasst.
System zur Bestimmung einer Motorkapazität, wobei das System umfasst: einen Prozessor; und einen Speicher, der Anweisungen enthält, die, wenn sie von dem Prozessor ausgeführt werden, den Prozessor dazu veranlassen: eine Spannungsbeschränkung für einen Motor auf der Grundlage einer dem Motor zugeordneten d-Achsen-Spannungskomponente und einer dem Motor zugeordneten q-Achsen-Spannungskomponente zu bestimmen; eine Versorgungsstrombeschränkung und eine Rückspeisestrombeschränkung für den Motor auf der Grundlage der dem Motor zugeordneten d-Achsen-Spannungskomponente, der dem Motor zugeordneten q-Achsen-Spannungskomponente, einer d-Achsen-Stromkomponente, die der dem Motor zugeordneten d-Achsen-Spannungskomponente zugeordnet ist, einer q-Achsen-Stromkomponente, die der dem Motor zugeordneten q-Achsen-Spannungskomponente zugeordnet ist, einer dem Motor zugeordneten Versorgungsspannung, einem Versorgungsstrom, der der dem Motor zugeordneten Versorgungsspannung zugeordnet ist und einem dem Motor zugeordneten elektrischen Widerstand zu bestimmen; eine Motorstrombeschränkung für den Motor auf der Grundlage der d-Achsen-Stromkomponente, die der dem Motor zugeordneten d-Achsen-Spannungskomponente zugeordnet ist, der q-Achsen-Stromkomponente, die der dem Motor zugeordneten q-Achsen-Spannungskomponente zugeordnet ist, und eines dem Motor zugeordneten Motorstroms zu bestimmen; ein erstes Betriebsdrehmoment für den Motor auf der Grundlage der Spannungsbeschränkung, der Versorgungsstrombeschränkung, der Rückspeisestrombeschränkung und der Motorstrombeschränkung zu bestimmen; und den Motor auf der Grundlage des ersten Betriebsdrehmoments selektiv zu Steuern und/oder Informationen zu erzeugen, die dem ersten Betriebsdrehmoment zugeordnet sind.
System nach Anspruch 11, wobei der Motor eine Permanentmagnet-Synchronmaschine umfasst.
System nach Anspruch 11, wobei der Motor einem Lenksystem eines Fahrzeugs zugeordnet ist.
System nach Anspruch 13, wobei das Lenksystem ein elektronisches Servolenkungssystem umfasst.
System nach Anspruch 13, wobei das Lenksystem ein Steer-by-Wire-Lenksystem umfasst.
System nach Anspruch 11, wobei der Motor einem fortschrittlichen Fahrerassistenzsystem zugeordnet ist.
System nach Anspruch 11, wobei der Motor einem autonomen Fahrzeug zugeordnet ist.
System nach Anspruch 11, wobei die Anweisungen den Prozessor ferner dazu veranlassen, einen Weg für ein dem Motor zugeordnetes Fahrzeug basierend auf mindestens dem ersten Betriebsdrehmoment zu planen.
System nach Anspruch 11, wobei das erste Betriebsdrehmoment einer oberen Grenze eines dem Motor zugeordneten Betriebsdrehmomentbereichs entspricht.
Vorrichtung zur Bestimmung einer Motorkapazität, wobei die Vorrichtung umfasst: einen Prozessor; und einen Speicher, der Anweisungen enthält, die, wenn sie von dem Prozessor ausgeführt werden, den Prozessor veranlassen zum: Bestimmen einer oder mehrerer Motorbeschränkungen auf der Grundlage einer einem Motor zugeordneten d-Achsen-Spannungskomponente und/oder einer dem Motor zugeordneten q-Achsen-Spannungskomponente und/oder einer d-Achsen-Stromkomponente, die der dem Motor zugeordneten d-Achsen-Spannungskomponente zugeordnet ist und/oder einer q-Achsen-Stromkomponente, die der dem Motor zugeordneten q-Achsen-Spannungskomponente zugeordnet ist und/oder einer dem Motor zugeordneten Versorgungsspannung und/oder einem Versorgungsstrom, der der dem Motor zugeordneten Versorgungsspannung zugeordnet ist und/oder einem dem Motor zugeordneten elektrischen Widerstand und/oder einem dem Motor zugeordneten Motorstrom; Bestimmen eines ersten Betriebsdrehmoments auf der Grundlage der einen oder mehreren Motorbeschränkungen; und selektiven Steuern des Motors auf der Grundlage des ersten Betriebsdrehmoments und/oder Erzeugen von Informationen, die dem ersten Betriebsdrehmoment zugeordnet sind.