DE102013008680A1 - Method for operating electromotor in motor vehicle, involves actuating electromotor with output signal by control device, and defining changing course of torque by control device under consideration of input value and criterion - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und System zum Betreiben wenigstens eines Elektromotors, mittels welchem ein Kraftwagen angetrieben wird, gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche.The invention relates to a method and system for operating at least one electric motor, by means of which a motor vehicle is driven, according to the preambles of the independent claims.
Elektrisch angetriebene Kraftwagen, insbesondere wenn diese besonders leistungsstarke Elektromotoren umfassen, weisen häufig ein schwer kontrollierbares Fahrverhalten im Grenzbereich des Kraftwagens auf. Zudem weisen solche Kraftwagen üblicherweise auch einen relativ hohen Reifenverschleiß auf.Electrically powered cars, especially if they include particularly powerful electric motors, often have a difficult to control driving behavior in the border area of the motor vehicle. In addition, such cars usually also have a relatively high level of tire wear.
Die
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Ansteuerung eines Elektromotors, mittels welchem ein Kraftwagen angetrieben wird, zu ermöglichen, so dass das Fahrverhalten des Kraftwagens verbessert und der Reifenverschleiß verringert werden kann.It is the object of the present invention to provide an improved control of an electric motor, by means of which a motor vehicle is driven, so that the driving behavior of the motor vehicle can be improved and the tire wear can be reduced.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren sowie durch ein System zum Betreiben wenigstens eines Elektromotors mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a method and by a system for operating at least one electric motor having the features of the independent patent claims. Advantageous embodiments with expedient and non-trivial developments of the invention are specified in the dependent claims.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben wenigstens eines Elektromotors, mittels welchem ein Kraftwagen angetrieben wird, umfasst die folgenden Schritte:
- – Übertragen wenigstens eines die Bewegung des Kraftwagens beeinflussenden und/oder charakterisierenden Eingangswerts an eine Steuereinrichtung;
- – Festlegen eines durch den Elektromotor bereitzustellenden Drehmoments unter Berücksichtigung des Eingangswerts mittels der Steuereinrichtung;
- – Ermitteln eines Ausgangssignals zum Ansteuern des Elektromotors mittels der Steuereinrichtung, durch welches das festgelegte Drehmoment bereitgestellt wird;
- – Ansteuern des Elektromotors mit dem Ausgangssignal mittels der Steuereinrichtung.
- - Transferring at least one of the movement of the motor vehicle influencing and / or characterizing input value to a control device;
- - Determining a to be provided by the electric motor torque taking into account the input value by means of the control device;
- - Determining an output signal for driving the electric motor by means of the control device, by which the predetermined torque is provided;
- - Driving the electric motor with the output signal by means of the control device.
Um ein verbessertes Fahrverhalten des mittels des Elektromotors angetriebenen Kraftwagens sowie einen verringerten Reifenverschleiß zu erzielen, ist es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen, dass mittels der Steuereinrichtung unter Berücksichtigung des wenigstens einen Eingangswerts und wenigstens eines vorgegebenen Kriteriums ein sich verändernder Verlauf des bereitzustellenden Drehmoments festgelegt wird. Der Erfindung liegt dabei die Erkenntnis zugrunde, dass ein Elektromotor zum Antreiben eines Kraftwagens bei einer herkömmlichen Ansteuerung eine relativ konstante Drehmomentabgabe aufweist, was üblicherweise zu einer relativ schnellen Überlastung der angetriebenen Räder mit einem entsprechend hohen Reifenverschleiß führen kann. Darüber hinaus kann diese relativ konstante Drehmomentabgabe teilweise zu einem sehr schwer beherrschbarem Fahrverhalten im Grenzbereich des Kraftwagens führen.In order to achieve improved driving behavior of the motor vehicle driven by the electric motor and reduced tire wear, it is provided in the method according to the invention that a varying course of the torque to be provided is established by means of the control device, taking into account the at least one input value and at least one predetermined criterion. The invention is based on the finding that an electric motor for driving a motor vehicle in a conventional control has a relatively constant torque output, which can usually lead to a relatively rapid overload of the driven wheels with a correspondingly high tire wear. In addition, this relatively constant torque output can sometimes lead to a very difficult manageable driving behavior in the border area of the motor vehicle.
Durch die erfindungsgemäß vorgesehene, gezielte Ansteuerung des Elektromotors zur Bereitstellung eines zeitlich veränderlichen Momentenverlaufs ist es möglich, einen optimalen Kompromiss zwischen dem Reifenverschleiß und dem Fahrverhalten des Kraftwagens, insbesondere im Grenzbereich, sowie dem Antriebskomfort zu erreichen. Zudem ist es auch möglich, ein entsprechendes Optimum bezüglich nur einem dieser Kriterien zu erzielen, beispielsweise indem der sich verändernde Verlauf des bereitzustellenden Drehmoments im Hinblick auf einen besonders reifenschonenden Antrieb des Kraftwagens hin vorgegeben wird.The inventively provided, targeted control of the electric motor to provide a time-varying torque curve, it is possible to achieve an optimal compromise between the tire wear and the handling of the motor vehicle, especially in the border area, as well as the driving comfort. In addition, it is also possible to achieve a corresponding optimum with respect to only one of these criteria, for example by specifying the changing course of the torque to be provided with regard to a particularly tire-conserving drive of the motor vehicle.
Dadurch, dass gerade kein konstanter Drehmomentwert beziehungsweise Drehmomentverlauf vorgegeben wird, werden vielmehr jeweilige Momentenspitzen für das abzugebende Drehmoment erzeugt. Entsprechende Momentenspitzen versetzen jeweils angetriebene Reifen beim Beschleunigen in einen bestimmten Schlupf, so dass ein angetriebenes Rad einen optimalen Schlupf erreicht oder auch leicht durchdreht und sich aber wieder fängt, sobald das Drehmoment absinkt. Diese gezielten Absenkungen beziehungsweise Veränderungen des bereitgestellten Drehmoments erlauben eine mehr oder weniger lange Pause, während welcher sich der mit dem Elektromotor angetriebene Reifen von thermischen und mechanischen Belastungen erholen kann. Zudem kann durch die Drehmomentpulsation bewirkt werden, dass der jeweils angetriebene Reifen nach einem Rutschen oder zumindest einem erhöhten Schlupf eine Erholungsphase aufweist, in der er sich wiederum in die Fahrbahn verkrallen kann, um ein entsprechend großes Drehmoment und/oder auch vorgegebene Querkräfte, insbesondere bei einer Kurvenfahrt, auf die Straße übertragen zu können.Due to the fact that no constant torque value or torque curve is currently specified, respective torque peaks are generated for the torque to be output. Corresponding torque peaks put each driven tires when accelerating in a certain slip, so that a driven wheel reaches an optimal slip or even slightly twisted and but again catches when the torque drops. These deliberate reductions or changes in the provided torque allow a more or less long break during which the driven by the electric motor tire can recover from thermal and mechanical stresses. In addition, can be caused by the torque pulsation that the respective driven tire after slipping or at least an increased slip has a recovery phase in which he can dig into turn in the road to a correspondingly large torque and / or predetermined lateral forces, especially at cornering, to be able to transfer to the road.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass ein sich periodisch wiederholender Verlauf des bereitzustellenden Drehmoments festgelegt wird. Vorzugsweise kann durch das Ausgangssignal dabei eine Sinusfunktion, eine periodisch wiederkehrende Sprungfunktion oder eine periodisch wiederkehrende Dreiecksfunktion für den zeitlichen Verlauf des bereitzustellenden Drehmoments festgelegt werden. Dadurch kann auf besonders einfache und reproduzierbare Weise eine entsprechend gewünschte Drehmomentpulsation für den Elektromotor und somit auch für den Antrieb jeweiliger Räder des Kraftwagens festgelegt werden.In an advantageous embodiment of the invention, it is provided that a periodically repeating course of the torque to be provided is determined. Preferably, a sine function, a periodically recurring step function or a periodically recurring triangular function for the time profile of the torque to be provided can be determined by the output signal. As a result, a correspondingly desired torque pulsation for the electric motor and thus also for driving respective wheels of the motor vehicle can be determined in a particularly simple and reproducible manner.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass als Kriterium ein Wert für einen Reifenverschleiß und/oder ein Wert für eine Kraftübertragung auf eine Fahrbahn von zumindest einem durch den Elektromotor angetriebenen Reifen des Kraftwagens vorgegeben werden. Mit anderen Worten kann bei der Festlegung des sich verändernden Verlaufs des bereitzustellenden Drehmoments ein besonders geringer Reifenverschleiß oder auch eine besonders gute Kraftübertragung auf die Fahrbahn im Vordergrund stehen. Darüber hinaus ist es auch möglich, dass ein Kompromiss zwischen einem möglichst niedrigen Reifenverschleiß und einer besonders guten Kraftübertragung auf die Fahrbahn als Kriterium vorgegeben wird.A further advantageous embodiment of the invention provides that as criterion a value for a tire wear and / or a value for a power transmission to a roadway from at least one driven by the electric motor tire of the motor vehicle are specified. In other words, in determining the changing course of the torque to be provided, a particularly low level of tire wear or even a particularly good transmission of force to the roadway can be in the foreground. In addition, it is also possible that a compromise between the lowest possible tire wear and a particularly good power transmission to the road is specified as a criterion.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass unter Berücksichtigung des wenigstens einen Eingangswertes und des wenigstens einen vorgegebenen Kriteriums eine Dauer zwischen der Bereitstellung aufeinanderfolgender Maximalwerte für das bereitzustellende Drehmoment festgelegt wird. Mit anderen Worten können beispielsweise immer gleiche oder auch veränderliche Abstände zwischen entsprechenden Drehmomentspitzen über einen Reifenumfang des angetriebenen Reifens vorgegeben werden, wodurch eine besonders vorteilhafte Übertragung eines Drehmoments auf die Fahrbahn erzielt kann. Dabei können unterschiedliche Werte für jeweilige Drehmomentspitzen oder Drehmomentwerte vorgegeben werden.In a further advantageous embodiment of the invention, it is provided that, taking into account the at least one input value and the at least one predetermined criterion, a period between the provision of successive maximum values for the torque to be provided is determined. In other words, for example, always the same or variable distances between corresponding torque peaks over a tire circumference of the driven tire can be specified, whereby a particularly advantageous transmission of torque can be achieved on the road. Different values for respective torque peaks or torque values can be specified.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass unterschiedliche Achsen und/oder Räder des Kraftwagens mittels jeweiliger Elektromotoren angetrieben werden und für jeden der Elektromotoren jeweils unter Berücksichtigung des wenigstens einen Eingangswertes und des wenigstens einen vorgegebenen Kriteriums ein sich innerhalb eines vorgegebenen Zeitraums verändernder Verlauf des bereitzustellenden Drehmoments festgelegt wird. Dadurch können unterschiedliche Antriebsachsen oder auch einzelne, jeweils angetriebene Räder mit einem unterschiedlichen Drehmomentverlauf beaufschlagt werden, so dass fahrsituationsabhängig eine optimale Ansteuerung der jeweiligen Elektromotoren erfolgen kann.A further advantageous embodiment of the invention provides that different axles and / or wheels of the motor vehicle are driven by respective electric motors and for each of the electric motors, taking into account the at least one input value and the at least one predetermined criterion, a course of the within a predetermined period is set to be provided torque. As a result, different drive axles or even individual, respectively driven wheels can be acted upon with a different torque curve, so that depending on the driving situation an optimal activation of the respective electric motors can take place.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass als der wenigstens eine die Bewegung des Kraftwagens beeinflussende und/oder charakterisierende Eingangswert ein die Längs- oder Querdynamik des Kraftwagens charakterisierender Wert an die Steuereinrichtung übertragen wird. Dies können beispielsweise die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Längsbeschleunigung, die Querbeschleunigung und dergleichen sein.According to a further advantageous embodiment of the invention, it is provided that, as the at least one input value influencing and / or characterizing the movement of the motor vehicle, a value characterizing the longitudinal or transverse dynamics of the motor vehicle is transmitted to the control device. These may be, for example, the vehicle speed, the longitudinal acceleration, the lateral acceleration and the like.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass als der wenigstens eine die Bewegung des Kraftwagens beeinflussende und/oder charakterisierende Eingangswert ein auf einen Steuerbefehl eines Fahrers des Kraftwagens zurückgehendes Signal an die Steuereinrichtung übertragen wird. Beispielsweise kann ein entsprechendes Signal bereitgestellt werden, welches die Bremspedalstellung, die Gaspedalstellung oder auch beispielsweise einen entsprechenden Fahrmodus, wie beispielsweise ein Sportmodus, Komfortmodus, Ökomodus und dergleichen, charakterisiert.A further advantageous embodiment of the invention provides that as the at least one of the movement of the motor vehicle influencing and / or characterizing input value is returned to a control command of a driver of the motor vehicle signal to the control device. For example, a corresponding signal may be provided which characterizes the brake pedal position, the accelerator pedal position or, for example, a corresponding driving mode, such as a sports mode, comfort mode, eco mode and the like.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass eine Vielzahl von die Bewegung des Kraftwagens beeinflussenden und/oder charakterisierenden Eingangswerten an die Steuereinrichtung übertragen und bei der Festlegung des Verlaufs des bereitzustellenden Drehmoments des Elektromotors berücksichtigt wird. Dadurch kann ein besonders gut an die jeweilige Fahrsituation angepasster Drehmomentverlauf bereitgestellt werden, so dass beispielsweise eine besonders gute Drehmomentübertragung auf die Fahrbahn oder auch ein besonders reifenschonender Drehmomentverlauf bereitgestellt werden kann.In a further advantageous embodiment of the invention, it is provided that a plurality of the movement of the motor vehicle influencing and / or characterizing input values are transmitted to the control device and taken into account in determining the course of the torque of the electric motor to be provided. As a result, a torque curve that is particularly well adapted to the respective driving situation can be provided, so that, for example, a particularly good torque transmission to the roadway or even a particularly tire-protecting torque curve can be provided.
Das erfindungsgemäße System zum Betreiben wenigstens eines Elektromotors, mittels welchem ein Kraftwagen antreibbar ist, umfasst eine Erfassungseinrichtung, welche dazu ausgelegt ist, wenigstens einen die Bewegung des Kraftwagens beeinflussenden und/oder charakterisierenden Eingangswert an eine Steuereinrichtung zu übertragen, wobei die Steuereinrichtung dazu ausgelegt ist, unter Berücksichtigung des Eingangswerts ein durch den Elektromotor bereitzustellendes Drehmoment und ein entsprechendes Ausgangssignal zum Ansteuern des Elektromotors zu ermitteln sowie den Elektromotor zum Bereitstellen dieses Drehmoments mit dem Ausgangssignal anzusteuern. Das erfindungsgemäße System zeichnet sich dabei dadurch aus, dass die Steuereinrichtung dazu ausgelegt ist, unter Berücksichtigung des Eingangswerts und wenigstens eines vorgegebenen Kriteriums einen sich verändernden Verlauf des bereitzustellenden Drehmoments festzulegen. Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens beziehungsweise vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind dabei auch als Vorteile des erfindungsgemäßen Systems anzusehen. Das System umfasst insbesondere Mittel, um die Verfahrensschritte durchführen zu können.The system according to the invention for operating at least one electric motor, by means of which a motor vehicle can be driven, comprises a detection device, which is designed to at least influence and / or characterize the movement of the motor vehicle Transfer input value to a control device, wherein the control device is designed to determine taking into account the input value to be provided by the electric motor torque and a corresponding output signal for driving the electric motor and to control the electric motor for providing this torque with the output signal. The system according to the invention is characterized in that the control device is designed to determine a changing course of the torque to be provided taking into account the input value and at least one predetermined criterion. Advantages of the method according to the invention or advantageous embodiments of the method according to the invention are also to be regarded as advantages of the system according to the invention. In particular, the system comprises means for carrying out the method steps.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments and from the drawing. The features and feature combinations mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and / or in the figures alone can be used not only in the respectively specified combination but also in other combinations or in isolation, without the scope of To leave invention.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to schematic drawings. Show it:
Ein Kraftwagen
Im vorliegend gezeigten Fall ist lediglich eine Vorderachse
Das System
Nachfolgend wird ein Verfahren zum Betreiben des Elektromotors
Wie anhand der zuvor genannten Beispiele erläutert, kann es sich bei den besagten Eingangswerten um im Wesentlichen beliebige Werte, Signale und/oder Daten handeln, mittels welchen beispielsweise ein Fahrzustand des Kraftwagens
Zusätzlich zu diesen Eingangswerten wird zumindest ein Kriterium vorgegeben, wobei als Kriterium beispielsweise ein Wert für einen maximal zulässigen Reifenverschleiß und/oder ein Wert für eine Kraftübertragung auf eine Fahrbahn von zumindest einem durch den Elektromotor
Mittels der Steuereinrichtung
In
Die Steuereinrichtung
Unter Berücksichtigung der Eingangswerte und des entsprechend vorgegebenen Kriteriums oder der vorgegebenen Kriterien wird eine Dauer t1 zwischen der Bereitstellung entsprechend aufeinanderfolgender Maximalwerte Mmax für das bereitzustellende Drehmoment M festgelegt. Dadurch wird erreicht, dass in immer gleichen zeitlichen Abständen, die jeweiligen Drehmomentspitzen Mmax über den Reifenumfang der angetriebenen Räder
Beispielsweise kann durch die Steuereinrichtung
Im Wesentlichen unabhängig von dem spezifisch gewählten Verlauf des Drehmoments M – also beispielsweise wie in den
Beispielsweise kann als Randbedingung vorgegeben werden, dass das Integral des bereitgestellten Drehmoments M über einen vorgegebenen Zeitraum einem Sollwert entsprechen soll, welcher mit der durch den Fahrer gewählten Gaspedalstellung korrespondiert.For example, it can be specified as a boundary condition that the integral of the provided torque M over a predetermined period of time should correspond to a desired value which corresponds to the accelerator pedal position selected by the driver.
Oder es kann auch als Randbedingung vorgegeben werden, dass über einen vorgegebenen Zeitraum der Mittelwert des durch den Elektromotor
Es kann beispielsweise auch als Randbedingung vorgegeben werden, dass der Verlauf des Drehmoments M derart eingestellt wird, dass die mittels des Elektromotors
Mit anderen Worten wird also trotz der Pulsation des Drehmoments M sichergestellt, dass im Mittel das gleiche Drehmoment M bereitgestellt wird, welches auch bei einer herkömmlichen Ansteuerung des Elektromotors
Neben der in
Dabei können ebenfalls unter Berücksichtigung entsprechender Eingangswerte und eines oder mehrer vorgegebener Kriterien für die jeweiligen Elektromotoren jeweilige sich verändernde Drehmomentverläufe festgelegt werden. Dadurch kann ein besonders gutes Fahrverhalten des Kraftwagens
Insgesamt wird durch eine gezielte Pulsation der Drehmomentbereitstellung eines oder mehrerer Elektromotoren, mittels welchem oder welchen ein Kraftwagen angetrieben wird, eine verbesserte Kraftübertragung auf die Fahrbahn ermöglicht. Im Gegensatz zu einer herkömmlichen Ansteuerung eines Elektromotors mit einer daraus resultierenden, im Wesentlichen konstanten Drehmomentbereitstellung, wird durch die sich zeitlich verändernde Drehmomentbereitstellung die Beherrschbarkeit des Kraftwagens erheblich verbessert.Overall, by a targeted pulsation of the torque supply of one or more electric motors, by means of which or which a motor vehicle is driven, an improved power transmission to the road allows. In contrast to a conventional control of an electric motor with a resulting, substantially constant torque delivery, the controllability of the motor vehicle is significantly improved by the time-varying torque delivery.
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- DE 60319010 T2 [0004] DE 60319010 T2 [0004]
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