DE102012218612A1

DE102012218612A1 - Motorsteuerung und Verfahren zum feldorientierten Regeln eines Elektromotors

Info

Publication number: DE102012218612A1
Application number: DE102012218612.3A
Authority: DE
Inventors: Thomas Baumann
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2012-10-12
Filing date: 2012-10-12
Publication date: 2014-04-30
Also published as: US20150295527A1; CN104704738B; US9843280B2; WO2014056799A3; CN104704738A; WO2014056799A2

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Motorsteuerung und ein Verfahren zum feldorientierten Regeln eines Elektromotors zum Antreiben eines Fahrzeugs. Die Motorsteuerung umfasst einen Stromsollwertbildner (1), der dazu eingerichtet ist, als Eingangssignal einen Drehmomentsollwert (T) zu empfangen und als Ausgangssignale einen drehmomentbildenden Stromsollwert (Iq) und mindestens einen feldbildenden Stromsollwert (Id) auszugeben, um den Elektromotor feldorientiert zu regeln. Eine Ausnahmesituationserkennungseinrichtung (4) erfasst einen aktuellen Drehmomentsollwert, berechnet eine Änderung basierend auf dem aktuellen Drehmomentsollwert und einem früheren Drehmomentsollwert und erkennt eine Ausnahmesituation, wenn ein Betrag der Änderung einen vorgegebenen Schwellwert übersteigt. Die Motorsteuerung ist dabei dazu eingerichtet, den drehmomentbildenden Stromsollwert unter Umgehung des Stromsollwertbildners (1) in Abhängigkeit vom aktuellen Drehmomentsollwert (T) anzupassen, wenn die Ausnahmesituation erkannt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Motorsteuerung und ein entsprechendes Verfahren zum feldorientierten Regeln eines Elektromotors zum Antreiben eines Fahrzeugs.
Für den Antrieb moderner Kraftfahrzeuge werden zunehmend elektrische Maschinen als alleiniger Antrieb oder gemeinsam mit einem Antrieb eines anderen Typs (Hybridantrieb) verwendet. Zur Ansteuerung der elektrischen Maschine dient in der Regel eine Leistungselektronik, die einen Wechselrichter umfasst, der aus der Gleichspannung einer an Bord des Kraftfahrzeugs befindlichen Hochvoltbatterie einen Wechselstrom erzeugt. Solche Wechselrichter werden häufig feldorientiert geregelt. Eine solche Regelung wird auch Vektorregelung genannt. Hierbei kann vorgesehen sein, einen Raumzeiger (beispielsweise ein Stromzeiger) zu bewegen, der mit der Antriebswelle der elektrischen Maschine rotiert. Mit anderen Worten werden dadurch die zur Ansteuerung der elektrischen Maschine verwendeten Phasenströme in ein rotorfestes, mit dem Magnetfeld der Maschine mitdrehendes Koordinatensystem umgerechnet. Ein solches Koordinatensystem wird häufig als dq-System bezeichnet. Bei der feldorientierten Regelung werden statt der Phasenströme dann die auf diese Weise transformierten Stromkomponenten I_d und I_q geregelt. I_q kann dabei auch als drehmomentbildender Stromsollwert und I_d als feldbildender Stromsollwert bezeichnet werden. Bei einer fremderregten Synchronmaschine kann noch ein zusätzlicher feldbildender Stromsollwert (I_e) hinzu kommen.
Ein feldorientiertes Ansteuerverfahren wird beispielsweise in der DE 10 2010 061 897 A1 offenbart.
Bei feldorientierten Regelungen kommt in der Regel ein Stromsollwertbildner zum Einsatz. Dieser empfängt als Eingangssignal einen Drehmomentsollwert. Dieser wird letztendlich vom Fahrer über das Gaspedal vorgegeben, dessen Stellung erfasst und in einen Drehmomentsollwert umgerechnet wird. Dabei werden evtl. Maximalwerte und maximale Gradienten berücksichtigt, um Überlastungen des Elektromotors bzw. Schwingungen zu vermeiden.
Den Drehmomentsollwert muss die Motorsteuerung realisieren. Dafür berechnet sie einen drehmomentbildenden Stromsollwert und mindestens einen feldbildenden Stromsollwert, um so den Elektromotor feldorientiert zu regeln. Der drehmomentbildende Stromsollwert und der mindestens eine feldbildende Stromsollwert sind dabei üblicherweise derartig aufeinander abgestimmt, dass sich ein optimierter Arbeitspunkt ergibt, bei dem die elektrische Energie möglichst effizient in mechanische Energie umgesetzt wird. Dafür kann der Stromsollwertbildner entweder eine Online-Optimierung auf den jeweiligen Arbeitspunkt besitzen, d. h. der Arbeitspunkt wird jedes Mal neu berechnet, oder er kann über gespeicherte Tabellen oder Formeln offline optimierte Arbeitspunkte abfragen. Der Rechenaufwand für beide Verfahren ist dabei nicht zu vernachlässigen, wodurch die Berechnung bezogen auf die Geschwindigkeit der feldorientierten Regelung relativ langsam ausgeführt wird. Für normale Fahrzustände, wie z. B. Beschleunigen und Bremsen, ist die Berechnungsgeschwindigkeit jedoch völlig ausreichend, zumal beim Drehmomentsollwertverlauf plötzliche Änderungen vermieden werden sollen, um ein Ruckeln des schwingungsfähig aufgehängten Antriebsstrangs zu vermeiden.
Ausgehend vom Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine in zumindest einer Hinsicht verbesserte Motorsteuerung zum feldorientierten Regeln eines Elektromotors zum Antreiben eines Fahrzeugs sowie ein dazugehöriges Verfahren zum feldorientierten Regeln anzugeben.
Erfindungsgemäß werden diese Aufgaben durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Die abhängigen Patentansprüche geben Ausführungsformen der Erfindung an.
Dementsprechend umfasst die Erfindung eine Motorsteuerung zum feldorientierten Regeln eines Elektromotors zum Antreiben eines Fahrzeugs mit einem Stromsollwertbildner, der dazu eingerichtet ist, als Eingangssignal einen Drehmomentsollwert zu empfangen und als Ausgangssignal einen drehmomentbildenden Stromsollwert oder mindestens einen feldbildenden Stromsollwert auszugeben, um den Elektromotor feldorientiert zu regeln. Die erfindungsgemäße Motorsteuerung umfasst eine Ausnahmesituationserkennungseinrichtung zum Erfassen eines aktuellen Drehmomentsollwertes, Berechnen einer Änderung basierend auf dem aktuellen Drehmomentsollwert und einem früheren Drehmomentsollwert und Erkennen einer Ausnahmesituation, wenn ein Betrag der Änderung einen vorgegebenen Schwellwert übersteigt. Die Ausnahmesituationserkennung kann beispielsweise getaktet werden, wobei der frühere Drehmomentsollwert dann zum Beispiel dem aktuellen Drehmomentsollwert des dem aktuellen Taktzyklus vorhergehenden Taktzyklusses entspricht. Erfindungsgemäß kann die Motorsteuerung dazu eingerichtet sein, den drehmomentbildenden Stromsollwert unter Umgehung des Stromsollwertbildners in Abhängigkeit vom aktuellen Drehmomentsollwert anzupassen, wenn die Ausnahmesituation erkannt wird.
Auf diese Weise kann der Elektromotor sehr dynamisch geregelt werden, weil die langsame Berechnung optimierter Arbeitspunkte durch den Stromsollwertbildner umgangen wird. Dies ist besonders vorteilhaft für Eingriffe des Antiblockiersystems (ABS) oder des elektronischen Stabilitätsprogramms (ESP).
ABS und ESP stellen an die Dynamik der Regelung sehr hohe Anforderungen, da diese typischerweise die Drehmomentanforderungen schlagartig reduzieren und kurze Zeit später wieder frei geben. Der Drehmomentsollwert wird durch ABS und ESP also kurzfristig heruntergesetzt und anschließend wieder auf den ursprünglichen Wert erhöht. Würden solche Eingriffe über den Stromsollwertbildner laufen, wäre sowohl die Reduktion des Drehmoments als auch die anschließende Wiederanhebung verlangsamt. Dabei kann die Verzögerung des Wiederaufbaus des Drehmomentes durch den Stromsollwertbildner beispielsweise durch einen verzögerten Flussaufbau bei der Asynchronmaschine, durch verzögerten Erregungsstromaufbau bei der fremderregten Synchronmaschine sowie durch begrenzte Spannungsreserven für den Stromaufbau bei allen Maschinenarten hervorgerufen werden. Wenn der Stromsollwertbildner umgangen wird, stellt sich zwar in der Regel kein optimaler Arbeitspunkt ein, es wird jedoch eine besonders dynamische Regelung des Elektromotors möglich.
Eine Änderung basierend auf dem aktuellen (erfassten) Drehmomentsollwert und einem früheren (erfassten) Drehmomentsollwert kann dabei zum Beispiel eine Differenz zwischen dem aktuellen Drehmomentsollwert und einem früheren Drehmomentsollwert sein. Alternativ kann es sich bei der Änderung basierend auf dem aktuellen Drehmomentsollwert und einem früheren Drehmomentsollwert auch um eine erste Ableitung nach der Zeit einer Drehmomentsollwertfunktion handeln. Die Änderung kann auch beispielsweise prozentual oder pro Zeiteinheit angegeben werden. Hierbei würde die Differenz dann zum Beispiel zum aktuellen oder früheren Drehmomentsollwert bzw. zu einer Zeitspanne, die zwischen dem Empfang des früheren Drehmomentsollwerts und des aktuellen Drehmomentsollwerts verstrichen ist, in Beziehung gesetzt werden.
In einer Ausführungsform umfasst die erfindungsgemäße Motorsteuerung eine Drehmomentsollwerthalteeinrichtung zum Zuführen des aktuellen Drehmomentsollwertes zum Stromsollwertbildner als Eingangssignal, wenn die Ausnahmesituationserkennungseinrichtung keine Ausnahmesituation erkennt, und zum Zuführen eines eingefrorenen Drehmomentsollwertes zum Stromsollwertbildner als Eingangssignal, wenn die Ausnahmesituationserkennungseinrichtung die Ausnahmesituation erkennt, wobei der eingefrorene Drehmomentsollwert mit dem früheren Drehmomentsollwert initialisiert wird.
Die Drehmomentsollwerthalteeinrichtung führt also dazu, dass in einer Ausnahmesituation der Zustand des Stromsollwertbildners stabil gehalten wird. Dadurch werden u. a. auch Änderungen der feldbildenden Ströme vermieden.
Die Drehmomentsollwerthalteeinrichtung kann dabei dazu eingerichtet sein, im weiteren Zeitverlauf den eingefrorenen Drehmomentsollwert konstant zu halten oder in Abhängigkeit vom aktuellen Drehmomentsollwert anzupassen. Denkbar wäre dabei beispielsweise den eingefrorenen Drehmomentsollwert rampen- bzw. filterartig langsam dem aktuellen Drehmomentsollwert folgen zu lassen.
Vorzugsweise ist die Ausnahmesituationserkennungseinrichtung dazu eingerichtet, zu erkennen, dass keine Ausnahmesituation mehr vorliegt, wenn der aktuelle Drehmomentsollwert innerhalb eines Toleranzbereichs um den eingefrorenen Drehmomentsollwert liegt. Beispielsweise kann angenommen werden, dass keine Ausnahmesituation mehr vorliegt, wenn der aktuelle Drehmomentsollwert unterhalb eines Produktes aus dem eingefrorenen Drehmomentsollwert und einem unteren Toleranzschwellwert oder oberhalb eines Produktes aus dem eingefrorenen Drehmomentsollwert und einem oberen Toleranzschwellwert liegt. Der untere Toleranzschwellwert kann beispielsweise bei 99%, 98%, 95% oder 90% liegen. Dementsprechend kann der obere Toleranzschwellwert insbesondere bei 101%, 102%, 105% oder 110% angesiedelt sein. Auf diese Weise kann die Ausnahmesituationserkennungseinrichtung erkennen, dass das ABS bzw. ESP seinen Eingriff beendet hat.
In einer Ausführungsform umfasst die erfindungsgemäße Motorsteuerung eine Verhältnisberechnungseinrichtung zum Berechnen eines Verhältnisses zwischen dem eingefrorenen und dem aktuellen Drehmomentsollwert. Darüber hinaus kann sie eine Anpassungseinrichtung zum Anpassen des durch den Stromsollwertbildner ausgegebenen drehmomentbildenden Stromsollwerts um das Verhältnis zwischen dem eingefrorenen und dem aktuellen Drehmomentsollwert umfassen.
Dadurch kann der Zustand des Stromsollwertbildners konstant gehalten werden, wodurch der durch den Stromsollwertbildner ausgegebene drehmomentbildende Stromsollwert stabil bleibt. Dieser stabile drehmomentbildende Stromsollwert wird anschließend außerhalb des Stromsollwertbildners an das Verhältnis zwischen dem eingefrorenen und dem aktuellen Drehmomentsollwert angepasst.
Zusätzlich umfasst die Erfindung ein Verfahren zum feldorientierten Regeln eines Elektromotors zum Antreiben eines Fahrzeugs mittels einer Motorsteuerung mit einem Stromsollwertbildner, der dazu eingerichtet ist, als Eingangssignal einen Drehmomentsollwert zu empfangen und als Ausgangssignale einen drehmomentbildenden Stromsollwert und mindestens einen feldbildenden Stromsollwert auszugeben, um den Elektromotor feldorientiert zu regeln. Das erfindungsgemäße Verfahren kann die folgenden Schritte umfassen. Ein aktueller Drehmomentsollwert wird erfasst und basierend auf dem aktuellen Drehmomentsollwert und einem früheren Drehmomentsollwert wird eine Änderung berechnet. Eine Ausnahmesituation wird erkannt, wenn ein Betrag der Änderung einen vorgegebenen Schwellwert übersteigt. Wenn eine Ausnahmesituation erkannt wird, wird der drehmomentbildende Stromsollwert unter Umgehung des Stromsollwertbildners in Abhängigkeit vom aktuellen Drehmomentsollwert angepasst. Auf diese Weise ist eine besonders dynamische feldorientierte Regelung des Elektromotors möglich.
In einer Ausführungsform umfasst das erfindungsgemäße Verfahren die Schritte Zuführen des aktuellen Drehmomentsollwertes zum Stromsollwertbildner als Eingangssignal, wenn keine Ausnahmesituation erkannt wird, und Zuführen eines eingefrorenen Drehmomentsollwertes zum Stromsollwertbildner als Eingangssignal, wenn die Ausnahmesituation erkannt wird, wobei der eingefrorene Drehmomentsollwert mit dem früheren Drehmomentsollwert initialisiert wird. Dieser eingefrorene Drehmomentsollwert kann im weiteren Verlauf der Regelung konstant gehalten oder in Abhängigkeit vom aktuellen Drehmomentsollwert angepasst werden.
Vorzugsweise umfasst das erfindungsgemäße Verfahren zusätzlich den Schritt Erkennen, dass keine Ausnahmesituation mehr vorliegt, wenn der aktuelle Drehmomentsollwert innerhalb eines Toleranzbereichs um den eingefrorenen Drehmomentsollwert liegt.
In einer Ausführungsform umfasst der Schritt des Anpassens des drehmomentbildenden Stromsollwert unter Umgehung des Stromsollwertbildners den Schritt Berechnen eines Verhältnisses zwischen dem eingefrorenen und dem aktuellen Drehmomentsollwert. Darüber hinaus kann dieser Schritt des Anpassens den Schritt umfassen Anpassen des durch den Stromsollwertbildner ausgegebenen drehmomentbildenden Stromsollwerts um das Verhältnis zwischen dem eingefrorenen und dem aktuellen Drehmomentsollwert.
Die Erfindung wurde mit Bezug auf eine Motorsteuerung und ein Regelungsverfahren dargestellt. Sofern nicht anders angegeben, beziehen sich die Ausführungen zur Motorsteuerung analog auf das erfindungsgemäße Verfahren und die Ausführungen zum Verfahren entsprechend auf die erfindungsgemäße Motorsteuerung.
Weitere Details und Vorteile von Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden mit Bezug auf die Figuren näher erläutert.
Dabei zeigen:
1 eine Motorsteuerung nach dem Stand der Technik;
2 eine Motorsteuerung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
3a einen möglichen Drehmomentsollwertverlauf über die Zeit;
3b einen möglichen Verlauf eines Verhältnisses zwischen dem eingefrorenen und dem aktuellen Drehmomentsollwert über die Zeit;
4 eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens sowie
5 eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
Sofern nicht anders angegeben, werden im Folgenden gleiche und wirkungsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen benannt.
1 zeigt eine feldorientierte Regelung nach dem Stand der Technik. Diese Regelung umfasst einen Stromsollwertbildner 1. Dieser empfängt als Eingangssignal einen Drehmomentsollwert T und gibt als Ausgangssignale einen drehmomentbildenden Stromsollwert I_q und einen feldbildenden Stromsollwert I_d aus. Bei einer fremderregten Synchronmaschine kommt zusätzlich der feldbildende Stromsollwert I_e hinzu. Der drehmomentbildende Stromsollwert I_q und der feldbildende Stromsollwert I_d werden an eine feldorientierte Regelungseinrichtung 2 übergeben, die den Elektromotor entsprechend regelt.
Dabei führt der Stromsollwertbildner 1 seine Berechnungen vergleichsweise langsam durch. Eine typische Berechnungsdauer für den drehmomentbildenden Stromsollwert I_q und den feldbildenden Stromsollwert I_d kann beispielsweise bei 10 Millisekunden liegen. Die feldorientierte Regelungseinrichtung 2 hingegen berechnet die Regelungswerte relativ schnell, z. B. innerhalb von 100 Mikrosekunden.
2 zeigt eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Motorsteuerung zum feldorientierten Regeln eines Elektromotors zum Antreiben eines Fahrzeugs. Diese umfasst wiederum einen Stromsollwertbildner 1, der einen drehmomentbildenden Stromsollwert I_q und feldbildenden Stromsollwert I_d ausgibt, sowie eine feldorientierte Regelungseinrichtung 2. Den Drehmomentsollwert T erhält der Stromsollwertbildner 1 jedoch nicht direkt, sondern über eine Drehmomentsollwerthalteeinrichtung 3. Diese Drehmomentsollwerthalteeinrichtung 3 ist mit einer Ausnahmesituationserkennungseinrichtung 4 verbunden, die dazu eingerichtet ist, den aktuellen Drehmomentsollwert T zu erfassen und eine Änderung basierend auf dem aktuellen Drehmomentsollwert und einem früheren Drehmomentsollwert zu berechnen. Wenn ein Betrag der Änderung einen vorgegebenen Schwellwert übersteigt, erkennt die Ausnahmesituationserkennungseinrichtung 4 eine Ausnahmesituation, die der Drehmomentsollwerthalteeinrichtung 3 gemeldet wird. Wenn keine Ausnahmesituation vorliegt, führt die Drehmomentsollwerthalteeinrichtung 3 dem Stromsollwertbildner 1 den aktuellen Drehmomentsollwert T zu. Im Falle einer Ausnahmesituation friert die Drehmomentsollwerthalteeinrichtung 3 den Drehmomentsollwert ein und führt dem Stromsollwertbildner als Eingangssignal den eingefrorenen Drehmomentsollwert zu. Der eingefrorene Drehmomentsollwert T‘ kann über die nächsten Zyklen entweder konstant gehalten werden oder in Abhängigkeit vom aktuellen Drehmomentsollwert T angepasst werden. Beispielsweise kann der eingefrorene Drehmomentsollwert dem aktuellen Drehmomentsollwert rampen- bzw. filterartig folgen.
Der eingefrorene Drehmomentsollwert wird nicht nur an den Stromsollwertbildner 1 gegeben, sondern zusätzlich auch an die Ausnahmesituationserkennungseinrichtung 4, damit diese erkennen kann, dass keine Ausnahmesituation mehr vorliegt, wenn der aktuelle Drehmomentsollwert T innerhalb eines Toleranzbereichs um den eingefrorenen Drehmomentsollwert T‘ liegt.
Die dargestellte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Motorsteuerung umfasst zusätzlich eine Verhältnisberechnungseinrichtung 5, die den Drehmomentsollwert T sowie den eingefrorenen Drehmomentsollwert T‘ erhält und daraus ein Verhältnis zwischen dem eingefrorenen und dem aktuellen Drehmomentsollwert T_ratio berechnet. Das entsprechende Verhältnis T_ratio wird von der Verhältnisberechnungseinrichtung 5 an eine Anpassungseinrichtung 6 gegeben, die den durch den Stromsollwertbildner 1 ausgegebenen drehmomentbildenden Stromsollwert I_q gemäß dem Verhältnis zwischen dem eingefrorenen und dem aktuellen Drehmomentsollwert anpasst. Dadurch ergibt sich ein angepasster drehmomentbildender Stromsollwert I_q‘, der an die feldorientierte Regelungseinrichtung 2 gegeben wird.
Wenn keine Ausnahmesituation vorliegt, ergeben sich also die folgenden Zusammenhänge: T‘ = T T_ratio = 1 I_q‘ = I_q
Im Falle einer Ausnahmesituation gilt:
T‘ ist konstant oder folgt dem aktuellen Drehmomentsollwert langsam. T_ratio = T/T‘ I_q‘ = I_q·T_ratio
In 2 sind drei Domänen D1, D2 und D3 angegeben. In der Domäne D2 erfolgt eine vergleichsweise langsame Berechnung. In den Domänen D1 und D3 erfolgen die Berechnungen vergleichsweise schnell, so dass durch die Umgehung der Domäne D2 eine sehr dynamische Anpassung des drehmomentbildenden Stromsollwertes I_q‘ möglich ist.
3a zeigt einen möglichen Verlauf des Drehmomentsollwerts T über die Zeit. Auf der Ordinatenachse 7 ist also der Drehmomentsollwert T und auf der Abszissenachse 8 die Zeit aufgetragen. Zum Zeitpunkt t1 greift beispielsweise das ABS ein und reduziert den Drehmomentsollwert T drastisch. Die Ausnahmesituationserkennungseinrichtung 4 erkennt eine Ausnahmesituation und friert den Drehmomentsollwert ein. Der eingefrorene Drehmomentsollwert T‘ ist gestrichelt dargestellt und folgt dem aktuellen Drehmomentsollwert langsam. Zum Zeitpunkt t2 beendet das ABS seinen Eingriff und gibt den Drehmomentsollwert dementsprechend wieder frei, so dass dieser in etwa das Niveau vor dem Eingriff erreicht.
3b stellt das Verhältnis T_ratio zwischen dem eingefrorenen Drehmomentsollwert T‘ und dem aktuellen Drehmomentsollwert für das in 3a gezeigte Szenario dar. Auf der Ordinatenachse 9 ist also das Verhältnis T_ratio und auf der Abszissenachse 10 die Zeit aufgetragen. Vor t1 beträgt das Verhältnis T_ratio 1. Zum Zeitpunkt t1 fällt dieses Verhältnis T_ratio deutlich ab und liegt zum Zeitpunkt t2 etwas über 1, da der eingefrorene Drehmomentsollwert T‘ dem aktuellen Drehmomentsollwert T leicht gefolgt war und der aktuelle Drehmomentsollwert T nun etwa auf dem Niveau liegt, das er vor dem ABS-Eingriff besaß.
4 zeigt eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum feldorientierten Regeln eines Elektromotors zum Antreiben eines Fahrzeugs mittels einer Motorsteuerung mit einem Stromsollwertbildner, der dazu eingerichtet ist, als Eingangssignal einen Drehmomentsollwert T zu empfangen und als Ausgangssignale einen drehmomentbildenden Stromsollwert I_q und mindestens einen feldbildenden Stromsollwert I_d auszugeben, um den Elektromotor feldorientiert zu regeln. Die gezeigte erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst die folgenden Schritte: In Schritt S1 wird ein aktueller Drehmomentsollwert T erfasst. In Schritt S2 wird basierend auf dem aktuellen Drehmomentsollwert T und einem früheren Drehmomentsollwert eine Änderung berechnet. Beispielsweise kann das Verfahren getaktet ablaufen. Bei einer solchen Taktung würde der frühere Drehmomentsollwert dann z. B. dem aktuellen Drehmomentsollwert aus dem letzten Takt entsprechen. In Schritt S3 wird eine Ausnahmesituation erkannt, wenn ein Betrag der Änderung einen vorgegebenen Schwellwert übersteigt. Auf diese Weise kann beispielsweise der Eingriff eines ABS oder ESP identifiziert werden. In Schritt S4 wird dann der drehmomentbildende Stromsollwert unter Umgehung des Stromsollwertbildners in Abhängigkeit vom aktuellen Drehmomentsollwert angepasst, sofern eine Ausnahmesituation in Schritt S3 erkannt wurde.
5 zeigt eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum feldorientierten Regeln eines Elektromotors zum Antreiben eines Fahrzeugs mittels einer Motorsteuerung mit einem Stromsollwertbildner. Dabei ist der Stromsollwertbildner dazu eingerichtet, als Eingangssignal einen Drehmomentsollwert zu empfangen und als Ausgangssignal einen drehmomentbildenden Stromsollwert und mindestens einen feldbildenden Stromsollwert auszugeben, um den Elektromotor feldorientiert zu regeln. In Schritt S5 wird ein aktueller Drehmomentsollwert erfasst. Basierend auf dem aktuellen Drehmomentsollwert und einem früheren Drehmomentsollwert wird eine Änderung in Schritt S6 berechnet. In Schritt S7 wird geprüft, ob ein Betrag der Änderung einen vorgegebenen Schwellwert übersteigt. Sollte dies nicht der Fall sein, wird zu Schritt S8 verzweigt und der aktuelle Drehmomentsollwert dem Stromsollwertbildner als Eingangssignal zugeführt. Danach wird zu Schritt S5 zurückgekehrt.
Wenn in Schritt S7 erkannt werden sollte, dass der Betrag der Änderung den vorgegebenen Schwellwert übersteigt, so wird eine Ausnahmesituation erkannt und zu Schritt S9 verzweigt, in dem der eingefrorene Drehmomentsollwert mit dem früheren Drehmomentsollwert initialisiert wird. In Schritt S10 wird dieser eingefrorene Drehmomentsollwert den Stromsollwertbildner als Eingangssignal zugeführt.
In Schritt S11 wird ein Verhältnis zwischen dem eingefrorenen und dem aktuellen Drehmomentsollwert berechnet und in Schritt S12 der durch den Stromsollwertbildner ausgegebene drehmomentbildende Stromsollwert gemäß dem Verhältnis zwischen dem eingefrorenen und dem aktuellen Drehmomentsollwert angepasst. In Schritt S13 wird dann erneut ein aktueller Drehmomentsollwert erfasst.
In Schritt S14 wird geprüft, ob der aktuelle Drehmomentsollwert größer oder gleich einem Produkt aus dem eingefrorenen Drehmomentsollwert und einem unteren Toleranzschwellwert liegt. Wenn der aktuelle Drehmomentsollwert gleichzeitig kleiner oder gleich einem Produkt aus dem eingefrorenen Drehmomentsollwert und einem oberen Toleranzschwellwert ist, so wird davon ausgegangen, dass keine Ausnahmesituation mehr vorliegt. In diesem Falle wird zu Schritt S8 verzweigt. Anderenfalls wird zu Schritt S10 zurückgesprungen. Als unterer Toleranzschwellwert kann beispielsweise 99%, 98%, 95% oder 90% verwendet werden. Dementsprechend könnte der obere Toleranzschwellwert beispielsweise bei 101%, 102%, 105% oder 110% liegen.
Die mit Bezug auf die Figuren gemachten Erläuterungen sind rein illustrativ und nicht beschränkend zu verstehen. An den gezeigten Ausführungsformen können viele Änderungen vorgenommen werden, ohne den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung, wie er in den beigefügten Ansprüchen festgelegt ist, zu verlassen.
Bezugszeichenliste

1: Stromsollwertbildner
2: feldorientierte Regelungseinrichtung
3: Drehmomentsollwerthalteeinrichtung
4: Ausnahmesituationserkennungseinrichtung
5: Verhältnisberechnungseinrichtung
6: Anpassungseinrichtung
7: Ordinatenachse, auf der der Drehmomentsollwert T abgetragen ist
8: Abszissenachse zur Darstellung der Zeit
9: Ordinatenachse, auf der das Verhältnis T_ratio abgetragen ist
10: Abszissenachse zur Darstellung der Zeit
I_q: drehmomentbildender Stromsollwert
I_q': angepasster drehmomentbildender Stromsollwert
I_d: feldbildender Stromsollwert
T: Drehmomentsollwert
T‘: eingefrorener Drehmomentsollwert
t1: Zeitpunkt 1
t2: Zeitpunkt 2
T_ratio: erhältnis zwischen dem eingefrorenen und dem aktuellen Drehmomentsollwert
D1: Domäne mit schneller Berechnung
D2: Domäne mit langsamer Berechnung
D3: Domäne mit schneller Berechnung
S1: Erfassen eines aktuellen Drehmomentsollwerts
S2: Berechnen einer Änderung
S3: Erkennen einer Ausnahmesituation, wenn ein Betrag der Änderung einen vorgegebenen Schwellwert übersteigt
S4: Anpassen des drehmomentbildenden Stromsollwerts unter Umgehung des Stromsollwertbildners in Abhängigkeit vom aktuellen Drehmomentsollwert, wenn die Ausnahmesituation erkannt wird
S5: Erfassen eines aktuellen Drehmomentsollwertes
S6: Berechnen einer Änderung
S7: Betrag der Änderung größer als ein vorgegebener Schwellwert?
S8: Zuführen des aktuellen Drehmomentsollwertes zum Stromsollwertbildner als Eingangssignal
S9: Initialisieren des eingefrorenen Drehmomentsollwerts mit einem früheren Drehmomentsollwert
S10: Zuführen des eingefrorenen Drehmomentsollwertes zum Stromsollwertbildner als Eingangssignal
S11: Berechnen eines Verhältnisses zwischen dem eingefrorenen und dem aktuellen Drehmomentsollwert
S12: Anpassen des durch den Stromsollwertbildner ausgegebenen drehmomentbildenden Stromsollwerts um das Verhältnis zwischen dem eingefrorenen und dem aktuellen Drehmomentsollwert
S13: Erfassen eines aktuellen Drehmomentsollwertes
S14: Eingefrorener Drehmomentsollwert·unterer Toleranzschwellwert ≤ aktueller Drehmomentsollwert ≤ eingefrorener Drehmomentsollwert·oberer Toleranzschwellwert?

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

DE 102010061897 A1 [0003]

Claims

Motorsteuerung zum feldorientierten Regeln eines Elektromotors zum Antreiben eines Fahrzeugs mit – einem Stromsollwertbildner (1), der dazu eingerichtet ist, als Eingangssignal einen Drehmomentsollwert (T) zu empfangen und als Ausgangssignale einen drehmomentbildenden Stromsollwert (I_q) und mindestens einen feldbildenden Stromsollwert (I_d) auszugeben, um den Elektromotor feldorientiert zu regeln, und – einer Ausnahmesituationserkennungseinrichtung (4) zum Erfassen eines aktuellen Drehmomentsollwerts, Berechnen einer Änderung basierend auf dem aktuellen Drehmomentsollwert und einem früheren Drehmomentsollwert und Erkennen einer Ausnahmesituation, wenn ein Betrag der Änderung einen vorgegebenen Schwellwert übersteigt, – wobei die Motorsteuerung dazu eingerichtet ist, den drehmomentbildenden Stromsollwert unter Umgehung des Stromsollwertbildners (1) in Abhängigkeit vom aktuellen Drehmomentsollwert (T) anzupassen, wenn die Ausnahmesituation erkannt wird.
Motorsteuerung nach Anspruch 1, mit einer Drehmomentsollwerthalteeinrichtung (3) zum Zuführen des aktuellen Drehmomentsollwertes (T) zum Stromsollwertbildner (1) als Eingangssignal, wenn die Ausnahmesituationserkennungseinrichtung (4) keine Ausnahmesituation erkennt, und zum Zuführen eines eingefrorenen Drehmomentsollwertes (T‘) zum Stromsollwertbildner (1) als Eingangssignal, wenn die Ausnahmesituationserkennungseinrichtung (4) die Ausnahmesituation erkennt, wobei der eingefrorene Drehmomentsollwert mit dem früheren Drehmomentsollwert initialisiert wird.
Motorsteuerung nach Anspruch 2, wobei die Drehmomentsollwerthalteeinrichtung (3) dazu eingerichtet ist, den eingefrorenen Drehmomentsollwert (T‘) konstant zu halten oder den eingefrorenen Drehmomentsollwert (T‘) in Abhängigkeit vom aktuellen Drehmomentsollwert anzupassen.
Motorsteuerung nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Ausnahmesituationserkennungseinrichtung (4) dazu eingerichtet ist, zu erkennen, dass keine Ausnahmesituation mehr vorliegt, wenn der aktuelle Drehmomentsollwert (T) innerhalb eines Toleranzbereichs um den eingefrorenen Drehmomentsollwert (T‘) liegt.
Motorsteuerung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, mit einer Verhältnisberechnungseinrichtung (5) zum Berechnen eines Verhältnisses (T_ratio) zwischen dem eingefrorenen (T‘) und dem aktuellen Drehmomentsollwert (T).
Motorsteuerung nach Anspruch 5, mit einer Anpassungseinrichtung zum Anpassen des durch den Stromsollwertbildner (1) ausgegebenen drehmomentbildenden Stromsollwerts (I_q) um das Verhältnis (T_ratio) zwischen dem eingefrorenen und dem aktuellen Drehmomentsollwert.
Verfahren zum feldorientierten Regeln eines Elektromotors zum Antreiben eines Fahrzeugs mittels einer Motorsteuerung mit einem Stromsollwertbildner (1), der dazu eingerichtet ist, als Eingangssignal einen Drehmomentsollwert (T) zu empfangen und als Ausgangssignale einen drehmomentbildenden Stromsollwert (I_q) und mindestens einen feldbildenden Stromsollwert (I_d) auszugeben, um den Elektromotor feldorientiert zu regeln, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: – Erfassen eines aktuellen Drehmomentsollwerts (S1, S5, S13), – Berechnen einer Änderung basierend auf dem aktuellen Drehmomentsollwert und einem früheren Drehmomentsollwert (S2, S6), – Erkennen einer Ausnahmesituation (S3, S7), wenn ein Betrag der Änderung einen vorgegebenen Schwellwert übersteigt, und – Anpassen des drehmomentbildenden Stromsollwerts (S4, S9–S12) unter Umgehung des Stromsollwertbildners in Abhängigkeit vom aktuellen Drehmomentsollwert, wenn die Ausnahmesituation erkannt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, mit den Schritten – Zuführen des aktuellen Drehmomentsollwertes zum Stromsollwertbildner (S8) als Eingangssignal, wenn keine Ausnahmesituation erkannt wird, und – Zuführen eines eingefrorenen Drehmomentsollwertes zum Stromsollwertbildner (S10) als Eingangssignal, wenn die Ausnahmesituation erkannt wird, wobei der eingefrorene Drehmomentsollwert mit dem früheren Drehmomentsollwert initialisiert wird (S9).
Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Schritt des Anpassens des drehmomentbildenden Stromsollwerts unter Umgehung des Stromsollwertbildners den Schritt umfasst Berechnen eines Verhältnisses (S11) zwischen dem eingefrorenen und dem aktuellen Drehmomentsollwert.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei der Schritt des Anpassens des drehmomentbildenden Stromsollwerts unter Umgehung des Stromsollwertbildners den Schritt umfasst Anpassen (S12) des durch den Stromsollwertbildner ausgegebenen drehmomentbildenden Stromsollwerts um das Verhältnis zwischen dem eingefrorenen und dem aktuellen Drehmomentsollwert.