DE102015101860A1

DE102015101860A1 - Elektronisches System mit einem Motor-Generator und Verfahren zum Steuern eines Elektromotors-Generators

Info

Publication number: DE102015101860A1
Application number: DE102015101860.8A
Authority: DE
Inventors: Jihoon Jang; Yo Chan Son; Ronghui Li; Reynaldo Arturo Suazo Zepeda
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2014-02-13
Filing date: 2015-02-10
Publication date: 2015-08-13
Also published as: US20150229249A1; CN104852665A

Abstract

Ein Verfahren kann verwendet werden, um einen Elektromotor-Generator zu steuern, um eine Entmagnetisierung der Permanentmagnete in dem Elektromotor-Generator zu vermeiden. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: (a) Empfangen mit Hilfe eines Steuerungsmoduls einer Drehmomentbefehlseingabe; (b) Bestimmen eines verfügbaren Drehmoments des Elektromotors-Generators mit Hilfe des Steuerungsmoduls zumindest teilweise auf der Grundlage einer Rotortemperatur und einer Größe eines elektrischen Stroms in dem Stator; (c) Bestimmen eines Drehmomentbefehls mit Hilfe des Steuerungsmoduls zumindest teilweise auf der Grundlage des verfügbaren Drehmoments und der Drehmomentbefehlseingabe; und (d) dem Elektromotor-Generator mit Hilfe des Steuerungsmoduls befehlen, Drehmoment in Übereinstimmung mit dem Drehmomentbefehl zu erzeugen, um eine Entmagnetisierung der Permanentmagnete zu vermeiden.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein elektronisches System mit einem Motor-Generator und ein Verfahren zum Steuern eines Elektromotors-Generators, um ein Entmagnetisieren der Permanentmagnete des Elektromotors-Generators zu vermeiden.
HINTERGRUND
Elektromotoren-Generatoren mit Permanentmagneten können elektrische Leistung in mechanisches Drehmoment umformen. Einige Elektromotoren-Generatoren mit Permanentmagneten können mehrphasige Elektromotoren-Generatoren mit innenliegenden Permanentmagneten (IPM-Elektromotoren-Generatoren) sein, die Permanentmagnete enthalten, welche in einem Rotorkern vergraben und der Länge nach auf eine Rotationsachse ausgerichtet sind. Statoren umfassen einen kreisringförmigen Statorkern und mehrere elektrische Wicklungen. Statorkerne umfassen mehrere radial nach innen vorstehende Zahnelemente, die parallel zu einer Längsachse des Elektromotors-Generators sind und einen Innenumfang des Stators definieren. Benachbarte radial nach innen vorstehende Zahnelemente bilden radial ausgerichtete Längsnuten. Elektrische Wicklungen sind aus Einzeldrähten aus einem geeigneten leitfähigen Material, z. B. Kupfer oder Aluminium, hergestellt und werden zu Spulengruppen verwoben oder anderweitig angeordnet, die in die radial ausgerichteten Nuten zwischen den Zahnelementen eingebracht werden. Elektrische Wicklungen sind elektrisch in Reihe in kreisförmiger Weise um den Umfang des Statorkerns herum angeordnet, wobei jede elektrische Wicklung einer einzelnen Phase des Elektromotors-Generators zugeordnet ist. Jede Spulengruppe der elektrischen Wicklungen stellt einen einzelnen Pol einer einzelnen Phase des Motorbetriebs bereit. Die Menge der radial ausgerichteten Nuten im Statorkern wird beruhend auf der Menge der Phasen und Pole der Wicklungen der elektrischen Verdrahtung für den Elektromotor-Generator bestimmt. Somit weist ein Motor mit drei Phasen und zwei Polen typischerweise elektrische Wicklungen auf, die als sechs Spulengruppen konfiguriert sind. Ein Stromfluss durch die elektrischen Wicklungen wird verwendet, um rotierende Magnetfelder zu erzeugen, die auf einen Rotor einwirken, um ein Drehmoment auf einer Welle des Rotors zu induzieren.
Rotoren für Elektromotoren-Generatoren mit Permanentmagneten umfassen einen an einer rotierenden Welle angebrachten Rotorkern, die eine Rotationsachse definiert, und weisen mehrere Rotormagnete auf, die um den Umfang des Rotorkerns herum in der Nähe einer Außenoberfläche desselben positioniert sind, wobei jeder Rotormagnet der Länge nach auf die Rotationsachse ausgerichtet ist.
Elektromotoren-Generatoren umfassen einen Luftspalt zwischen Zahnelementen eines Stators und einer Außenoberfläche eines Rotors. Ein Luftspalt ist ein Konstruktionsmerkmal, das den Rotor- und Statorteil physikalisch voneinander trennt, um Fertigungstoleranzen Rechnung zu tragen und den Zusammenbau zu erleichtern und um andere bekannte Faktoren anzusprechen. Ein Luftspalt wird vorzugsweise minimiert, da ein vergrößerter Luftspalt mit einem verringerten Magnetfluss und einem zugehörigen verringerten Ausgabedrehmoment des Elektromotors-Generators korreliert.
Wenn elektrischer Strom durch die Statorwicklungen fließt, wird ein Magnetfeld entlang der elektrischen Wicklungen induziert, um auf die Rotormagnete des Rotorelements einzuwirken. Das Magnetfeld induziert ein Drehmoment auf der rotierenden Welle des Rotors. Wenn das Magnetfeld ein Drehmoment induziert, das ausreicht, um eine Lagerreibung und eine beliebige auf die Weile induzierte Drehmomentlast zu überwinden, dreht der Rotor die Welle.
Elektromotoren-Generatoren mit Permanentmagneten, die IPM-Motoren umfassen, können bei Fahrzeugvortriebsanwendungen verwendet werden. Ein Elektromotor-Generator kann in Übereinstimmung mit erwarteten Lastprofilen dimensioniert werden, etwa Betriebszyklen des Fahrzeugs und Gesamtwirkungsgrad und Leistungsverlust. Eine Betriebstemperatur eines Elektromotors-Generators mit Permanentmagneten (z. B. eine Wicklungstemperatur) hängt von einer tatsächlichen Betriebslast und einem Betriebszyklus ab. Bei einer Betriebscharakteristik, die einen längeren Betrieb mit einer Spitzenausgabeleistung umfasst, kann sich ein Elektromotor-Generator überhitzen. Das Überhitzen kann Permanentmagnete entmagnetisieren, wodurch sich die Leistung des Motors verschlechtert und die Lebensdauer des Elektromotors-Generators verringert wird. Zusätzlich zum Überhitzen können hohe Statorströme häufig Permanentmagnete im Elektromotor-Generator entmagnetisieren. Es ist daher nützlich, ein Verfahren und ein System zu entwickeln, die zum Steuern eines Elektromotors-Generators in der Lage sind, um eine Entmagnetisierung der Permanentmagnete aufgrund von hohen Statorströmen und einer Überhitzung der Permanentmagnete zu vermeiden.
ZUSAMMENFASSUNG
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines Elektromotors-Generators, um eine Entmagnetisierung der Permanentmagnete in dem Elektromotor-Generator zu vermeiden. Der Elektromotor-Generator umfasst einen Stator und einen Rotor. Der Rotor enthält Permanentmagnete und ist mit dem Stator drehbar gekoppelt. Bei einer Ausführungsform umfasst das Verfahren die folgenden Schritte: (a) Empfangen einer Drehmomentbefehlseingabe mit Hilfe eines Steuerungsmoduls; (b) Bestimmen eines verfügbaren Drehmoments des Elektromotors-Generators mit Hilfe des Steuerungsmoduls zumindest teilweise beruhend auf einer Rotortemperatur und einer Größe eines elektrischen Stroms im Stator; (c) Bestimmen eines Drehmomentbefehls mit Hilfe des Steuerungsmoduls zumindest teilweise beruhend auf dem verfügbaren Drehmoment und der Drehmomentbefehlseingabe; und (d) dem Elektromotor-Generator mit Hilfe des Steuerungsmoduls befehlen, ein Drehmoment in Übereinstimmung mit dem Drehmomentbefehl zu erzeugen, um eine Entmagnetisierung der Permanentmagnete zu vermeiden.
Die vorliegende Offenbarung betrifft außerdem ein System mit einem Elektromotor-Generator. Bei einer Ausführungsform umfasst das System mit einem Elektromotor-Generator einen Elektromotor-Generator mit einem Stator und einem Rotor. Der Rotor weist Permanentmagnete auf und ist mit dem Stator drehbar gekoppelt. Das System mit einem Elektromotor-Generator umfasst ferner eine Energiespeichervorrichtung, die ausgestaltet ist, um elektrische Energie zu liefern, und ein Wechselrichtermodul, das mit der Energiespeichervorrichtung und dem Elektromotor-Generator elektrisch verbunden ist. Das Wechselrichtermodul ist ausgestaltet, um einen Gleichstrom (DC) in einen Wechselstrom (AC) umzusetzen und es enthält ein Steuerungsmodul. Das Steuerungsmodul ist programmiert und ausgestaltet, um die folgenden Anweisungen auszuführen: (a) Empfangen einer Drehmomentbefehlseingabe; (b) Bestimmen eines verfügbaren Drehmoments des Elektromotors-Generators zumindest teilweise beruhend auf einer Rotortemperatur und einer Größe eines elektrischen Stroms im Stator; (c) Bestimmen eines Drehmomentbefehls zumindest teilweise beruhend auf dem verfügbaren Drehmoment und der Drehmomentbefehlseingabe; und (d) dem Elektromotor-Generator befehlen, Drehmoment in Übereinstimmung mit dem Drehmomentbefehl zu erzeugen, um eine Entmagnetisierung der Permanentmagnete zu vermeiden.
Die vorstehenden Merkmale und Vorteile und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich leicht aus der folgenden genauen Beschreibung der besten Arten, um die Erfindung auszuführen, wenn sie in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen gelesen wird.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Seitenansicht eines Fahrzeugs mit einem System mit einem Elektromotor-Generator;
2 ist eine schematische Zeichnung des in 1 schematischen veranschaulichten Systems mit einem Elektromotor-Generator;
3 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Steuern eines Elektromotors-Generators des Systems mit einem Elektromotor-Generator, um eine Entmagnetisierung der Permanentmagnete in dem Elektromotor-Generator zu vermeiden, veranschaulicht;
4 ist ein Flussdiagramm, das einen Teil des Verfahrens von 3 veranschaulicht, der zum Bestimmen des Betriebsmodus des Elektromotors-Generators verwendet wird;
5 ist ein Flussdiagramm, das einen Teil des Verfahrens von 3 veranschaulicht, der zum Bestimmen einer Effektivwert-Stromgrenze (RMS-Stromgrenze) des Elektromotors-Generators verwendet wird;
6 ist ein Flussdiagramm, das einen Teil des Verfahrens von 3 veranschaulicht, der zum Bestimmen mindestens einer Drehmomentherabsetzungsgrenze verwendet wird;
7 ist ein Flussdiagramm, das einen Teil des Verfahrens von 3 veranschaulicht, der zum Bestimmen eines Spannungsskalierungsfaktors verwendet wird;
8 ist ein Flussdiagramm, das einen Teil des Verfahrens von 3 veranschaulicht, der zum Bestimmen einer Drehmomentgrenzenjustierung verwendet wird;
9 ist ein schematisches Blockdiagramm eines Effektivwert-Stromreglers (RMS-Stromreglers), der in dem Verfahren von 3 verwendet wird;
10 ist ein Flussdiagramm, das einen Teil des Verfahrens von 3 veranschaulicht, der zum Bestimmen justierter Drehmomentgrenzen verwendet wird;
11 ist ein Flussdiagramm, das einen Teil des Verfahrens von 3 veranschaulicht, der zum Bestimmen des in dem Elektromotor-Generator verfügbaren Drehmoments verwendet wird; und
12 ist ein Flussdiagramm, das einen Teil des Verfahrens von 3 veranschaulicht, der zum Bestimmen des Drehmomentbefehls für den Elektromotor-Generator verwendet wird.
GENAUE BESCHREIBUNG
Mit Bezug nun auf die Zeichnungen, bei denen gleiche Bezugszeichen einander entsprechende Teile in den mehreren Ansichten bezeichnen, veranschaulicht 1 auf schematische Weise ein Fahrzeug 10, etwa ein Auto, das eine Fahrzeugkarosserie 12, mehrere Räder 14, die mit der Fahrzeugkarosserie 12 wirksam gekoppelt sind, und einen Elektromotor-Generator 18 mit Permanentmagneten zum Antreiben des Fahrzeugs 10 umfasst. Jedes Rad 14 ist mit einem Reifen 16 gekoppelt. Das Fahrzeug 10 umfasst ferner einen Gashebel 20, etwa ein Pedal, der mit Hilfe eines Steuerungssystems 22 zum Steuern des Elektromotors-Generators 18 mit dem Elektromotor-Generator 18 wirksam gekoppelt ist. Das Steuerungssystem 22 und der Elektromotor-Generator 18 definieren zusammen ein System 24 mit einem Elektromotor-Generator. Ein Anwender kann den Gashebel 20 betätigen, um eine Drehmomentbefehlseingabe oder eine Drehmomentanforderung mit Hilfe des Steuerungssystems 22 an den Elektromotor-Generator 18 zu senden. Als Beispiel, das nicht einschränken soll, kann der Anwender den Gashebel 20 (z. B. das Pedal) niederdrücken, um eine Drehmomentbefehlseingabe T_CI mit Hilfe des Steuerungssystems 22 an den Elektromotor-Generator 18 zu senden. In Ansprechen auf die Drehmomentbefehlseingabe T_CI setzt der Elektromotor-Generator 18 elektrische Energie in kinetische Energie um, wodurch ein Drehmoment in Übereinstimmung mit der Drehmomentbefehlseingabe T_CI erzeugt wird. Das von dem Elektromotor-Generator 18 erzeugte Drehmoment wird dann an die Räder 14 übertragen, um das Fahrzeug 10 anzutreiben.
Der Elektromotor-Generator 18 ist mit einer Energiespeichervorrichtung 26, etwa einer oder mehreren Batterien, elektrisch verbunden, und kann daher elektrische Energie von der Energiespeichervorrichtung 26 empfangen. Die Energiespeichervorrichtung 26 kann eine Gleichstromversorgung (DC-Stromversorgung) sein, sie kann elektrische Energie speichern, und sie kann die elektrische Energie an den Elektromotor-Generator 18 mit Hilfe des Steuerungssystems 22 und an andere Komponenten des Fahrzeugs 10 liefern, etwa an Servolenkungssysteme und an Heizungs-, Lüftungs- und Klimaanlagen-Systeme (HVAC-Systeme).
Es wird in Betracht gezogen, dass der Elektromotor-Generator 18 in einem Motor-Modus und einem Regenerations-Modus arbeiten kann. Im Motor-Modus kann der Elektromotor-Generator 18 das Fahrzeug 10 antreiben, indem er die elektrische Energie, die er von der Energiespeichervorrichtung 26 empfängt, in kinetische Energie umsetzt. Diese kinetische Energie wird dann (in der Form eines Drehmoments) an die Räder 14 überfragen, um das Fahrzeug 10 anzutreiben. Im Regenerations-Modus setzt der Elektromotor-Generator 18 kinetische Energie (die von einer anderen Leistungsquelle, etwa einer Brennkraftmaschine stammt) in elektrische Energie um. Diese elektrische Energie wird dann an die Energiespeichervorrichtung 26 geliefert.
Mit Bezug auf 2 ist der Elektromotor-Generator 18 mit Permanentmagneten mit dem Steuerungssystem 22 elektrisch verbunden. Das Steuerungssystem 22 umfasst ein Wechselrichtermodul 28, das mit der Energiespeichervorrichtung 26 elektrisch verbunden ist, die eine Gleichstromversorgung (DC-Stromversorgung) sein kann. Das Wechselrichtermodul 28 ist mit dem Elektromotor-Generator 18 mit Permanentmagneten elektrisch verbunden und es kann eine elektronische Vorrichtung oder Schaltung sein, die Gleichstrom (DC) in Wechselstrom (AC) umsetzt. Als Beispiel, das nicht einschränken soll, kann das Wechselrichtermodul 28 eine Rechteckwelle erzeugen. Es wird in Betracht gezogen, dass das Wechselrichtermodul 28 in Abhängigkeit vom Schaltungsentwurf alternativ eine modifizierte Sinuswelle, eine pulsierende Sinuswelle oder eine Sinuswelle erzeugen kann. Eine DC-Busleitung 42 kann die Energiespeichervorrichtung 26 mit dem Wechselrichtermodul 28 elektrisch verbinden.
Der Elektromotor-Generator 18 mit Permanentmagneten umfasst einen Rotor 32, der an einer Welle 31 montiert ist. Eine Mittellinie der Welle 31 definiert eine Längsachse, die eine Rotationsachse 35 des Rotors 32 ist. Der Rotor 32 enthält mehrere Permanentmagnete 36, die an oder in der Nähe einer Außenoberfläche desselben montiert oder auf andere Weise angebracht sind. Der Rotor 32 ist in einen koaxialen hohlen zylindrischen Stator 34 eingebracht. Der Rotor 32 ist mit dem Stator 34 drehbar gekoppelt. Der Stator 34 enthält mehrere Statorwicklungen 39, die auf eine mehrphasige Weise angeordnet sind. Das Wechselrichtermodul 28 ist mit dem Elektromotor-Generator 18 mit Permanentmagneten unter Verwendung einer Anzahl von elektrischen Leitungen 44, die den mehreren Statorwicklungen 39 entspricht, elektrisch verbunden. Die Querschnittsansicht des Elektromotors-Generators 18 mit Permanentmagneten ist rechtwinklig zu der Rotationsachse 35 des Rotors 32 gezeigt. Ein Drehpositionssensor 33 ist geeignet montiert, um eine Winkelposition des Rotors 32 zu überwachen, um eine Drehgeschwindigkeit desselben zu bestimmen. Der Drehpositionssensor 33 kann dann ein Drehpositionssignal 37 an das Steuerungssystem 22 übermitteln. Das Drehpositionssignal 37 zeigt die Drehposition des Rotors 32 an. Alternativ repräsentiert das Bezugszeichen 33 einen Drehgeschwindigkeitssensor, der zum Bestimmen der Drehgeschwindigkeit des Rotors 32 in der Lage ist. In diesem Fall repräsentiert das Bezugszeichen 37 ein Drehgeschwindigkeitssignal 37, welches die Drehgeschwindigkeit des Rotors 32 anzeigt. Der Drehpositionssensor 33 kann ein Halleffekt-Sensor, ein Codierer, ein optischer Sensor, ein magnetoresistiver Sensor und/oder eine Kombination daraus sein.
Das Wechselrichtermodul 28 enthält mehrere Gatetreiber (nicht gezeigt) und ein zugehöriges Steuerungsmodul 30. Die Begriffe ”Steuerungsmodul”, ”Modul”, ”Steuerung”, ”Controller”, ”Steuerungseinheit”, ”Prozessor” und ähnliche Begriffe bezeichnen eine beliebige oder verschiedene Kombinationen aus einer oder mehreren anwendungsspezifischen integrierten Schaltungen (ASICs), elektronischen Schaltungen, zentralen Verarbeitungseinheiten (vorzugsweise Mikroprozessoren) und zugehörigem Arbeitsspeicher und Massenspeicher (Festwertspeicher, programmierbarer Festwertspeicher, Speicher mit wahlfreiem Zugriff, Festplattenlaufwerk usw.), die ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme oder Schritte ausführen, kombinatorische Logikschaltungen, sequentielle Logikschaltungen, Eingabe/Ausgabe-Schaltungen und -Vorrichtungen, geeignete Signalaufbereitungs- und Pufferschaltungen und andere Komponenten, um die beschriebene Funktionalität bereitzustellen. ”Software”, ”Firmware”, ”Programme”, ”Anweisungen”, ”Schritte”, ”Code”, ”Algorithmen” und ähnliche Begriffe bezeichnen beliebige von einem Controller ausführbare Anweisungssätze. Bei der dargestellten Ausführungsform umfasst das Steuerungsmodul 30 mindestens einen Prozessor 38 und mindestens einen Arbeitsspeicher 40 in elektrischer Kommunikation mit dem Prozessor 38. Der Prozessor 38 kann ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme oder Schritte ausführen und der Arbeitsspeicher 40 kann Software- oder Firmwareprogramme oder Schritte speichern.
Die (nicht gezeigten) Gatetreiber des Wechselrichtermoduls 28 entsprechen gewählten Abschnitten der Statorwicklungen 39 des Elektromotors-Generators 18 mit Permanentmagneten und sind auf eine geeignete Weise angeordnet, um einzelne Phasen desselben zu steuern. Als Beispiel, das nicht einschränken soll, kann das Wechselrichtermodul 28 sechs Gatetreiber enthalten, die in drei Paaren angeordnet sind, um einen Fluss elektrischer Leistung an den Elektromotor-Generator 18 mit Permanentmagneten in drei Phasen zu steuern. Die Gatetreiber können Bipolartransistoren mit isolierter Gateelektrode (IGBTs) oder andere geeignete Vorrichtungen umfassen.
Zusätzlich umfasst das Steuerungssystem 22 mindestens einen Stromsensor 46, der ausgestaltet ist, um die Größe eines elektrischen Stroms durch die Leitungen 44 zu bestimmen, so dass er entsprechende Stromsignale 48 erzeugt, die von dem Steuerungsmodul 30 überwacht werden. Die Größe des elektrischen Stroms durch die Leitungen 44 kann der Größe des elektrischen Stroms im Stator 34 entsprechen. Abgesehen von den Stromsensoren 46 enthält das Steuerungssystem 22 einen Spannungssensor 50, der ausgestaltet ist, um die Spannung in der DC-Busleitung 42 (d. h. die DC-Busspannung V_dc) zu bestimmen und um ein entsprechendes Spannungssignal 52 an das Steuerungsmodul 30 zu übermitteln. Das Steuerungssystem 22 umfasst ferner einen Temperatursensor 54, etwa ein Thermoelement, der ausgestaltet ist, um die Temperatur des Rotors 32 zu bestimmen und um ein Rotortemperatursignal 56 an das Steuerungsmodul 30 zu übermitteln.
Im Betrieb aktiviert das Steuerungsmodul 30 die (nicht gezeigten) Gatetreiber des Wechselrichtermoduls 28 sequentiell, um elektrischen Strom von der Energiespeichervorrichtung 26 an eine der Phasen der Statorwicklungen 39 zu übertragen. Der elektrische Strom induziert ein Magnetfeld in den Statorwicklungen 39, das auf die Permanentmagnete 36 einwirkt und eine Rotation des Rotors 32 auf der Welle 31 um die Rotationsachse 35 herum induziert. Das Steuerungsmodul 30 steuert den Zeitpunkt der Aktivierung der Gatetreiber des Wechselrichtermoduls 28, um die Drehgeschwindigkeit und die Drehmomentausgabe des Elektromotors-Generators 18 mit Permanentmagneten zu steuern.
Mit Bezug auf 3 und 4 kann das Steuerungssystem 22 (2) das Verfahren 200 ausführen, um das Risiko einer Entmagnetisierung von Permanentmagneten zu minimieren. Das Verfahren 200 umfasst eine Vielzahl von Schritten. Als Beispiel, das nicht einschränken soll, ist 4 ein Flussdiagramm eines ersten Schrittes 202 des Verfahrens 200. Der erste Schritt 202 wird verwendet, um den Betriebsmodus O_M des Elektromotors-Generators 18 zu bestimmen, und er beginnt mit einem Teilschritt 204, bei dem das Steuerungsmodul 30 eine Drehmomentbefehlseingabe T_CI empfängt. Die Drehmomentbefehlseingabe T_CI kann in einer vorherigen Ausführungsperiode bestimmt worden sein. Daher umfasst der Teilschritt 204, dass mit Hilfe des Steuerungsmoduls 30 eine Drehmomentbefehlseingabe T_CI empfangen wird. Das Steuerungsmodul 30 kann die Drehmomentbefehlseingabe T_CI auf eine Betätigung des Gashebels 20 (1) hin empfangen. Mit anderen Worten kann ein Anwender den Gashebel 20 betätigen (beispielsweise niederdrücken), um eine Drehmomentbefehlseingabe T_CI an das Steuerungsmodul 30 zu senden. Dann führt das Steuerungsmodul 30 einen Teilschritt 206 aus. Bei Teilschritt 206 ermittelt das Steuerungsmodul 30 die Geschwindigkeit bzw. Drehzahl des Elektromotors-Generators 18 (d. h. eine Motordrehzahl N). Beispielsweise kann das Steuerungsmodul 30 im Teilschritt 206 die Motordrehzahl N (d. h. die Drehzahl des Elektromotors-Generators 18) zumindest teilweise auf der Grundlage des Drehpositionssignals 37 (oder des Drehgeschwindigkeitssignals) ermitteln, das von dem Drehpositionssensor 33 (oder dem Drehgeschwindigkeitssensor) erzeugt wird. Als nächstes bestimmt das Steuerungsmodul 30 in einem Teilschritt 208 den Betriebsmodus O_M des Elektromotors-Generators 18 (2). Wie vorstehend erörtert wurde, kann der Elektromotor-Generator 18 in einem Motor-Modus und einem Regenerations-Modus betrieben werden. Im Motor-Modus kann der Elektromotor-Generator 18 das Fahrzeug 10 antreiben, indem er die von der Energiespeichervorrichtung 26 empfangene elektrische Energie in kinetische Energie umsetzt. Folglich bestimmt das Steuerungsmodul 30 im Teilschritt 208, ob der Elektromotor-Generator 18 in dem Motor-Modus oder dem Regenerations-Modus betrieben wird.
Mit Bezug auf 3 und 5 umfasst das Verfahren 200 ferner einen zweiten Schritt 210 zum Bestimmen einer Effektivwert-Stromgrenze (RMS-Stromgrenze) L_Irms für den Elektromotor-Generator 18 zumindest teilweise auf der Grundlage der Rotortemperatur T_R (der Temperatur des Rotors 32), um die Stromgröße herabzusetzen. Der zweite Schritt 210 beginnt bei einem Teilschritt 212, bei dem das Steuerungsmodul 30 die Rotortemperatur T_R (die Temperatur des Rotors 32) bestimmt. Teilschritt 212 umfasst im Speziellen das Bestimmen der Rotortemperatur T_R zumindest teilweise auf der Grundlage des Rotortemperatursignals 56, das von dem Temperatursensor 54 (2) erzeugt wird. Alternativ kann eine Temperaturschätzvorrichtung verwendet werden, um die Rotortemperatur zu bestimmen. Als nächstes kann das Steuerungsmodul 30 bei einem Teilschritt 214 die RMS-Stromgrenze L_Irms beruhend auf der Rotortemperatur T_R unter Verwendung einer eindimensionalen Nachschlagetabelle bestimmen. Diese Nachschlagetabelle kann im Arbeitsspeicher 40 gespeichert sein und kann durch ein Testen des Elektromotors-Generators 18 erzeugt werden. Der Teilschritt 214 umfasst daher das Bestimmen der RMS-Stromgrenze L_Irms zumindest teilweise auf der Grundlage der Rotortemperatur T_R.
Mit Bezug auf 3 und 6 umfasst das Verfahren 200 ferner einen dritten Schritt 216 zum Bestimmen mindestens einer Drehmomentherabsetzungsgrenze zumindest teilweise auf der Grundlage der RMS-Stromgrenze L_Irms, die zuvor im zweiten Schritt 210 bestimmt wurde. Bei der dargestellten Ausführungsform umfasst der dritte Schritt 216 das Bestimmen einer ersten Drehmomentherabsetzungsgrenze L_TM im Motorbetrieb und einer zweiten Drehmomentherabsetzungsgrenze L_TR im Regenerationsbetrieb. Der dritte Schritt 216 beginnt mit einem Teilschritt 218. Teilschritt 218 umfasst das Bestimmen einer skalierten absoluten Motordrehzahl N_AbsS unter Verwendung des Steuerungsmoduls 30 zumindest teilweise auf der Grundlage der absoluten Motordrehzahl N_Abs. Insbesondere ist das Steuerungsmodul 30 programmiert, um die skalierte absolute Motordrehzahl N_AbsS beruhend auf der absoluten Motordrehzahl N_Abs, der DC-Busspannung V_dc und einer Referenz-DC-Busspannung V_dcR zu bestimmen. Das Steuerungsmodul 30 kann die absolute Motordrehzahl N_Abs zumindest teilweise auf der Grundlage des Drehpositionssignals 37 (oder des Drehgeschwindigkeitssignals) bestimmen, das von dem Drehpositionssensor 33 (oder dem Drehgeschwindigkeitssensor) erzeugt wird. Ferner kann das Steuerungsmodul 30 die DC-Busspannung V_dc beruhend auf dem Spannungssignal 52 bestimmen, das durch den Spannungssensor 50 erzeugt wird. Darüber hinaus kann das Steuerungsmodul 30 die Referenz-DC-Busspannung V_dcR aus einer zweidimensionalen Nachschlagetabelle holen, die im Arbeitsspeicher 40 (2) gespeichert ist. Als Beispiel, das nicht einschränken soll, ist das Steuerungsmodul 30 programmiert, um die skalierte absolute Motordrehzahl N_AbsS beruhend auf der absoluten Motordrehzahl N_Abs unter Verwendung der nachstehenden Gleichung (1) zu bestimmen:
wobei:

N_AbsS: die skalierte absolute Motordrehzahl ist;
N_Abs: die absolute Motordrehzahl ist;
V_dc: die DC-Busspannung ist; und
V_dcR: die Referenz-DC-Busspannung ist.

Nach dem Ausführen von Teilschritt 218 führt das Steuerungsmodul 30 einen Teilschritt 220 aus, um einen Spannungsskalierungsfaktor F_v zumindest teilweise auf der Grundlage der absoluten Motordrehzahl N_Abs, der DC-Busspannung V_dc, der Referenz-DC-Busspannung V_dcR und einer maximalen Motordrehzahl N_MAX zu bestimmen. Das Steuerungsmodul 30 kann die maximale Motordrehzahl N_MAX aus einer Nachschlagetabelle erhalten, die im Arbeitsspeicher 40 gespeichert ist.
7 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren 222 zum Bestimmen des Spannungsskalierungsfaktors F_v veranschaulicht. Das Verfahren 222 beginnt bei einem Teilschritt 224, bei dem das Steuerungsmodul 30 die skalierte absolute Motordrehzahl N_AbsS mit der maximalen Motordrehzahl N_MAX vergleicht. Wenn die skalierte absolute Motordrehzahl N_AbsS nicht größer als die maximale Motordrehzahl N_MAX ist, dann fährt das Verfahren 222 mit einem Teilschritt 226 fort, bei dem das Steuerungsmodul 30 den Wert des Spannungsskalierungsfaktors F_v gleich Eins setzt. Wenn die skalierte absolute Motordrehzahl N_AbsS größer als die maximale Motordrehzahl N_MAX ist, fährt das Verfahren 222 mit einem Teilschritt 228 fort, bei dem das Steuerungsmodul 30 den Spannungsskalierungsfaktor F_v zumindest teilweise auf der Grundlage der DC-Busspannung V_dc und der Referenz-DC-Busspannung V_dcR bestimmt. Als Beispiel, das nicht einschränken soll, kann das Steuerungsmodul 30 in Teilschritt 228 den Spannungsskalierungsfaktor F_v unter Verwendung der nachstehenden Gleichung (2) bestimmen: F_v = V_dc/V_dcR (2) wobei:

F_v: der Spannungsskalierungsfaktor ist;
V_dc: die DC-Busspannung ist; und
V_dcR: die Referenz-DC-Busspannung ist.

Wieder mit Bezug auf 3 und 6 führt das Steuerungsmodul 30 nach dem Bestimmen des Spannungsskalierungsfaktors F_v und der skalierten absoluten Motordrehzahl N_AbsS einen Teilschritt 230 aus, um die erste Drehmomentherabsetzungsgrenze L_TM oder die Drehmomentherabsetzungsgrenze im Motorbetrieb zumindest teilweise auf der Grundlage der RMS-Stromgrenze L_Irms, des Spannungsskalierungsfaktors F_v und der skalierten absoluten Motordrehzahl N_AbsS zu bestimmen. Insbesondere kann das Steuerungsmodul 30 bei Teilschritt 230 die erste Drehmomentherabsetzungsgrenze L_TM oder die Drehmomentherabsetzungsgrenze im Motorbetrieb unter Verwendung einer zweidimensionalen Nachschlagetabelle, die durch die RMS-Stromgrenze L_Irms und die skalierte absolute Motordrehzahl N_AbsS indiziert ist, gefolgt von einer Skalierung unter Verwendung des Spannungsskalierungsfaktors F_v bestimmen. Diese Nachschlagetabelle kann durch ein Testen des Elektromotors-Generators 18 erzeugt werden. Dann führt das Steuerungsmodul 30 einen Teilschritt 232 aus. In Teilschritt 232 bestimmt das Steuerungsmodul 30 die Drehmomentherabsetzungsgrenze L_TR im Regenerationsbetrieb zumindest teilweise auf der Grundlage der RMS-Stromgrenze L_Irms, des Spannungsskalierungsfaktors F_v und der skalierten absoluten Motordrehzahl N_AbsS. Insbesondere kann das Steuerungsmodul 30 in Teilschritt 232 die Drehmomentherabsetzungsgrenze L_TR im Regenerationsbetrieb unter Verwendung einer zweidimensionalen Nachschlagetabelle, die durch die RMS-Stromgrenze L_Irms und die skalierte absolute Motordrehzahl N_AbsS indiziert ist, gefolgt von einer Skalierung unter Verwendung des Spannungsskalierungsfaktors F_v bestimmen. Diese Nachschlagetabelle kann durch ein Testen des Elektromotors-Generators 18 erzeugt werden.
Mit Bezug auf 3 und 8 umfasst das Verfahren 200 ferner einen vierten Schritt 234, der verwendet wird, um eine Drehmomentgrenzenjustierung A_T zumindest teilweise auf der Grundlage der Größe des elektrischen Stroms im Stator 34 zu bestimmen. Die Drehmomentgrenzenjustierung A_T bezeichnet den Drehmomentbetrag, der (mit Bezug auf die Drehmomentherabsetzungsgrenze L_TM im Motorbetrieb und die Drehmomentherabsetzungsgrenze L_TR im Regenerationsbetrieb) zusätzlich verringert werden muss, um die Größe des RMS-Stroms I_rms unter der RMS-Stromgrenze L_Irms zu halten, und sie wird verwendet, um Fehler in den vorstehend beschriebenen Nachschlagetabellen zu kompensieren. Der vierte Schritt 234 beginnt bei einem Teilschritt 236, bei dem das Steuerungsmodul 30 ein quadriertes Stromsignal I_sq (oder ein anderes Stromsignal mit einer anderen Wellenform) empfängt. In dieser Offenbarung bezeichnet das ”quadrierte Stromsignal” den quadratischen Wert der Größe des Stroms. Das quadrierte Stromsignal I_sq kann den elektrischen Strom im Stator 34 angeben. Im Teilschritt 236 kann das Steuerungsmodul 30 das quadrierte Stromsignal I_sq vom Stromsensor 46 (2) empfangen. Wie vorstehend erörtert wurde, kann der Stromsensor 46 ein Stromsignal 48 (2) erzeugen, das dem quadrierten Stromsignal I_sq entsprechen kann. Als nächstes wird das quadrierte Stromsignal I_sq dann in Teilschritt 238 unter Verwendung eines Tiefpassfilters F_L verarbeitet. Das Tiefpassfilter F_L verringert die Amplitude der (d. h. es dämpft die) quadrierte(n) Stromsignale I_sq mit Frequenzen, die höher als eine Grenzfrequenz sind, um ein gefiltertes quadriertes Stromsignal I_fsq zu erzeugen. Daher umfasst Teilschritt 238 ein Filtern des quadrierten Stromsignals I_fsq. Dann führt das Steuerungsmodul 30 einen Teilschritt 240 aus. In Teilschritt 240 bestimmt das Steuerungsmodul 30 (d. h. berechnet) den RMS-Strom I_rms beruhend auf dem gefilterten quadrierten Stromsignal I_fsq. Daher umfasst Teilschritt 240 das Bestimmen des RMS-Stroms I_rms zumindest teilweise auf der Grundlage des gefilterten quadrierten Stromsignals I_fsq. Als Beispiel, das nicht einschränken soll, kann der RMS-Strom I_rms berechnet werden, indem die Werte der Amplituden des gefilterten quadrierten Stromsignals I_fsq addiert werden, um die Summe dieser Amplituden zu erhalten, die Summe dieser Amplituden mit 0,5 multipliziert wird, um den arithmetischen Mittelwert dieser Summe zu erhalten, und die Quadratwurzel des berechneten arithmetischen Mittelwerts der Amplituden berechnet wird. Nach dem Bestimmen des RMS-Stroms I_rms führt das Steuerungsmodul 30 einen Teilschritt 242 aus. In Teilschritt 242 bestimmt das Steuerungsmodul 30 einen RMS-Stromfehler E, indem es die RMS-Stromgrenze L_Irms von dem RMS-Strom I_rms subtrahiert. Als nächstes führt das Steuerungsmodul 30 einen Teilschritt 244 aus, bei dem ein RMS-Stromregler R versucht, den RMS-Strom I_rms in Richtung auf die RMS-Stromgrenze L_Irms zu reduzieren. In Teilschritt 244 kompensiert der RMS-Stromregler R die Fehler in den Nachschlagetabellen, die vorstehend beschrieben sind, oder Veränderungen bei Motorparametern, und erzeugt die Drehmomentgrenzenjustierung A_T.
9 ist ein Beispiel, das nicht einschränken soll, für einen RMS-Stromregler R, der zur Bestimmung der Drehmomentgrenzenjustierung A_T verwendet wird. Bei der dargestellten Ausführungsform umfasst der RMS-Stromregler R eine erste oder Eingabe-Klemmschaltung 246 (d. h. eine positive Klemmschaltung), die zum Verarbeiten des RMS-Stromfehlers E in der Lage ist, so dass das Eingabesignal (d. h. der RMS-Stromfehler E) einen Wert größer als Null aufweist. Bei der Verwendung hierin bezeichnet der Begriff ”Klemmschaltung” eine Software oder einen Schaltkreis (z. B. einen Klemmschaltkreis oder eine andere Hardware), die bzw. der zum Verarbeiten des RMS-Stromfehlers E oder eines anderen Signals in der Lage ist. Mit anderen Worten empfängt die erste Klemmschaltung 246 den RMS-Stromfehler E und erzeugt ein rein positives Signal P. Der RMS-Stromregler R umfasst ferner einen Proportional-Integral-Regler (PI-Regler) 248 (oder einen beliebigen anderen geeigneten Mechanismus mit einem geschlossenen Rückkopplungskreis), der das rein positive Signal P empfängt und verarbeitet. Der Begriff ”PI-Regler” bezeichnet einen Mechanismus mit einem geschlossenen Rückkopplungskreis (z. B. eine Software und/oder eine Hardware) der einen proportionalen Ausdruck und einen integralen Ausdruck umfasst. Der proportionale Ausdruck erzeugt einen Ausgabewert, der proportional zu dem Stromfehlerwert ist (z. B. dem RMS-Stromfehler E), und der integrale Ausdruck erzeugt die Summe des augenblicklichen Fehlers über die Zeit. Der PI-Regler 248 kann ein Anti-Windup-Schema umfassen. Der Begriff ”Anti-Windup-Schema” bezeichnet Software oder Schaltkreise, die in der Lage sind, eine integrale Sättigung eines PI-Reglers zu verhindern. Der Begriff ”integrale Sättigung” bezeichnet eine Situation in einem PI-Regler, bei der eine große Veränderung bei einem Einstellpunkt stattfindet (z. B. eine positive Veränderung) und der integrale Ausdruck beim Ansteigen(Windup) einen signifikanten Fehler ansammelt, wodurch er überschwingt und mit dem Ansteigen fortfährt, bis dieser angesammelte Fehler entsättigt wird (durch Fehler in die andere Richtung kompensiert wird). Der RMS-Stromregler R umfasst zusätzlich eine zweite oder Ausgabeklemmschaltung 250, die ausgestaltet ist, um das Ausgabesignal O des PI-Reglers 248 zu verarbeiten, so dass das Ausgabesignal O größer als Null und kleiner als ein Maximalwert (der im Arbeitsspeicher 40 gespeichert ist) ist, und dadurch die Drehmomentgrenzenjustierung A_T erzeugt.
Mit Bezug auf 3 und 10 umfasst das Verfahren 200 ferner fünfte und sechste Schritte 252M, 252R zum Bestimmen einer ersten justierten Drehmomentgrenze L_AM oder einer justierten Drehmomentgrenze im Motorbetrieb bzw. einer zweiten justierten Drehmomentgrenze L_AR oder einer justierten Drehmomentgrenze im Regenerationsbetrieb. Insbesondere kann der fünfte Schritt 252M verwendet werden, um die erste justierte Drehmomentgrenze L_AM zumindest teilweise auf der Grundlage der ersten Drehmomentherabsetzungsgrenze L_TM und der ursprünglichen Drehmomentkapazität T_CM im Motorbetrieb des Elektromotors-Generators 18 zu bestimmen. Die ursprüngliche Drehmomentkapazität T_CM im Motorbetrieb des Elektromotors-Generators 18 kann im Arbeitsspeicher 40 (2) gespeichert sein, und die erste Drehmomentherabsetzungsgrenze L_TM wird so bestimmt, wie vorstehend mit Bezug auf Teilschritt 230 erörtert wurde. Der sechste Schritt 252R kann verwendet werden, um die zweite justierte Drehmomentgrenze L_AR zumindest teilweise auf der Grundlage der zweiten Drehmomentherabsetzungsgrenze L_TR und der ursprünglichen Drehmomentkapazität T_CR im Regenerationsbetrieb des Elektromotors-Generators 18 zu bestimmen. Die ursprüngliche Drehmomentkapazität T_CR im Regenerationsbetrieb des Elektromotors-Generators 18 kann in dem Arbeitsspeicher 40 (2) gespeichert sein und die zweite Drehmomentherabsetzungsgrenze L_TR wird so bestimmt, wie vorstehend mit Bezug auf Teilschritt 232 erörtert wurde. Obwohl der fünfte und sechste Schritt 252M, 252R unterschiedliche Eingaben aufweisen, verwenden diese Schritte den gleichen Prozess, wie in 10 gezeigt ist. Der Kürze halber wird nur der fünfte Schritt 252M im Detail erörtert. Jedoch ist der Prozess des sechsten Schritts 252R gleich dem Prozess des fünften Schritts 252M, wenn auch mit anderen Eingaben.
Mit spezieller Bezugnahme auf 10 beginnt der fünfte Schritt 252M mit einem Teilschritt 256, bei dem das Steuerungsmodul 30 die ursprüngliche Drehmomentkapazität T_CM im Motorbetrieb mit der ersten Drehmomentherabsetzungsgrenze L_TM vergleicht. Wenn die ursprüngliche Drehmomentkapazität T_CM im Motorbetrieb nicht größer als die erste Drehmomentherabsetzungsgrenze L_TM ist, dann setzt das Steuerungsmodul 30 bei Teilschritt 258 die erste justierte Drehmomentgrenze L_AM gleich der ursprünglichen Drehmomentkapazität T_CM im Motorbetrieb. Wenn die ursprüngliche Drehmomentkapazität T_CM im Motorbetrieb größer als die erste Drehmomentherabsetzungsgrenze L_TM ist, dann setzt das Steuerungsmodul 30 bei Teilschritt 260 die erste justierte Drehmomentgrenze L_AM gleich der ersten Drehmomentherabsetzungsgrenze L_TM. Im Fall des sechsten Schritts 252R umfasst Teilschritt 256 das Vergleichen der ursprünglichen Drehmomentkapazität T_CM im Regenerationsbetrieb mit der zweiten Drehmomentherabsetzungsgrenze L_TM; Teilschritt 258 umfasst das Gleichsetzen der zweiten justierten Drehmomentgrenze L_AR mit der ursprünglichen Drehmomentkapazität T_CM im Regenerationsbetrieb, wenn die ursprüngliche Drehmomentkapazität T_CM im Regenerationsbetrieb nicht größer als die zweite Drehmomentherabsetzungsgrenze L_TM ist; und Teilschritt 260 umfasst das Gleichsetzen der zweiten justierten Drehmomentgrenze L_AR mit der zweiten Drehmomentherabsetzungsgrenze L_TM, wenn die ursprüngliche Drehmomentkapazität T_CM im Regenerationsbetrieb größer als die zweite Drehmomentherabsetzungsgrenze L_TM ist.
Wieder mit Bezug auf 3 umfasst das Verfahren 200 zudem einen siebten Schritt 262, der umfasst, dass auf der Grundlage des Betriebsmodus O_M des Elektromotors-Generators 18 zwischen der ersten justierten Drehmomentgrenze L_AM und der zweiten justierten Drehmomentgrenze L_AR gewählt wird. Wenn der Elektromotor-Generator 18 im Motor-Modus betrieben wird, dann wählt das Steuerungsmodul 30 die erste justierte Drehmomentgrenze L_AM (d. h. die gewählte Drehmomentgrenze T_s). Wenn der Elektromotor-Generator 18 hingegen in dem Regenerations-Modus betrieben wird, dann wählt das Steuerungsmodul 30 die zweite justierte Drehmomentgrenze L_AR (d. h. die gewählte Drehmomentgrenze T_s).
Nun mit Bezug auf 3 und 11 geht das Verfahren 200 nach dem Bestimmen der gewählten Drehmomentgrenze T_s zu dem achten Schritt 264 weiter, bei dem das Steuerungsmodul 30 das in dem Elektromotor-Generator 18 verfügbare Drehmoment T_A auf der Grundlage der gewählten Drehmomentgrenze T_s und der Drehmomentgrenzenjustierung A_T bestimmt. Da die gewählte Drehmomentgrenze T_S und die Drehmomentgrenzjustierung A_T von der Rotortemperatur T_R (der Temperatur des Rotors 32) und von der Größe des elektrischen Stroms im Stator 34 abhängen, umfasst der achte Schritt 264 das Bestimmen des verfügbaren Drehmoments T_A mit Hilfe des Steuerungsmoduls 30 zumindest teilweise auf der Grundlage der Größe des elektrischen Stroms im Stator 34 und der Rotortemperatur T_R. Wie in 11 gezeigt ist, umfasst der achte Schritt 264 mehrere Teilschritte und beginnt mit einem Teilschritt 266. Teilschritt 266 umfasst, dass ein vorläufiges verfügbares Drehmoment T_PA zumindest teilweise auf der Grundlage der gewählten Drehmomentgrenze T_S und der Drehmomentgrenzenjustierung A_T bestimmt wird. Zu diesem Zweck subtrahiert das Steuerungsmodul 30 in Teilschritt 266 die Drehmomentgrenzenjustierung A_T von der gewählten Drehmomentgrenze T_S, um das vorläufige verfügbare Drehmoment T_PA zu bestimmen. Dann führt das Steuerungsmodul 30 einen Teilschritt 268 aus, um festzustellen, ob das vorläufige verfügbare Drehmoment T_PA kleiner als Null ist. Daher umfasst Teilschritt 268 das Feststellen, ob das vorläufige verfügbare Drehmoment T_PA kleiner als Null ist. Wenn das vorläufige verfügbare Drehmoment T_PA kleiner oder gleich Null ist, führt das Steuerungsmodul 30 einen Teilschritt 270 aus. In Teilschritt 270 setzt das Steuerungsmodul 30 das verfügbare Drehmoment T_A des Elektromotors-Generators 18 gleich Null. Daher umfasst Teilschritt 270 das Gleichsetzen des verfügbaren Drehmoments T_A des Elektromotors-Generators 16 mit Null, mit Hilfe des Steuerungsmoduls 30, wenn das vorläufige verfügbare Drehmoment T_PA kleiner oder gleich Null ist. Wenn das vorläufige verfügbare Drehmoment T_PA hingegen größer als Null ist, dann führt das Steuerungsmodul 30 einen Teilschritt 272 aus. In Teilschritt 272 setzt das Steuerungsmodul 30 das verfügbare Drehmoment T_A gleich dem vorläufigen verfügbaren Drehmoment T_PA. Daher umfasst Teilschritt 272 das Gleichsetzen des verfügbaren Drehmoments T_A mit dem vorläufigen verfügbaren Drehmoment T_PA mit Hilfe des Steuerungsmoduls 30, wenn das vorläufige verfügbare Drehmoment T_PA größer als Null ist.
Mit Bezug auf 3 und 12 führt das Verfahren 200 einen neunten Schritt 274 nach dem Bestimmen des verfügbaren Drehmoments T_A des Elektromotors-Generators 18 aus. Der neunte Schritt 274 wird verwendet, um den Drehmomentbefehl T_C für den Elektromotor-Generator 18 auf der Grundlage des verfügbaren Drehmoments T_A und der Drehmomentbefehlseingabe T_CI zu bestimmen. Daher umfasst der neunte Schritt 274 das Bestimmen des Drehmomentbefehls T_C mit Hilfe des Steuerungsmoduls 30 zumindest teilweise auf der Grundlage des verfügbaren Drehmoments T_A und der Drehmomentbefehlseingabe T_CI. Zudem umfasst der neunte Schritt 274, dass dem Elektromotor-Generator 18 mit Hilfe des Steuerungsmoduls 30 befohlen wird, ein Drehmoment in Übereinstimmung mit dem bestimmten Drehmomentbefehl T_C zu erzeugen. Wie in 12 gezeigt ist, beginnt der neunte Schritt 274 mit einem Teilschritt 276. In Teilschritt 276 vergleicht das Steuerungsmodul 30 die Drehmomentbefehlseingabe T_CI mit dem verfügbaren Drehmoment T_A, um festzustellen, ob die Drehmomentbefehlseingabe T_CI größer als das verfügbare Drehmoment T_A des Elektromotors-Generators 18 ist. Daher umfasst Teilschritt 276 das Feststellen mit Hilfe des Steuerungsmoduls 30, ob die Drehmomentbefehlseingabe T_CI größer als das verfügbare Drehmoment T_A des Elektromotors-Generators 18 ist. Wenn die Drehmomentbefehlseingabe T_CI größer als das verfügbare Drehmoment T_A des Elektromotors-Generators 18 ist, führt das Steuerungsmodul 30 einen Teilschritt 278 aus. In Teilschritt 278 setzt das Steuerungsmodul 30 den Drehmomentbefehl T_C gleich dem verfügbaren Drehmoment T_A. Wenn die Drehmomentbefehlseingabe T_CI hingegen nicht größer als das verfügbare Drehmoment T_A des Elektromotors-Generators 18 ist, führt das Steuerungsmodul 30 einen Teilschritt 280 aus. In Teilschritt 280 vergleicht das Steuerungsmodul 30 die Drehmomentbefehlseingabe T_CI mit dem negativen Wert des verfügbaren Drehmoments T_A, um festzustellen, ob die Drehmomentbefehlseingabe T_CI kleiner als der negative Wert des verfügbaren Drehmoments – T_A ist. Wenn die Drehmomentbefehlseingabe T_CI kleiner als der negative Wert des verfügbaren Drehmoments – T_A ist, führt das Steuerungsmodul 30 einen Teilschritt 282 aus. In Teilschritt 282 setzt das Steuerungsmodul 30 den Drehmomentbefehl T_C gleich dem negativen Wert des verfügbaren Drehmoments – T_A. Wenn die Drehmomentbefehlseingabe T_CI hingegen nicht kleiner als der negative Wert des verfügbaren Drehmoments – T_A ist, führt das Steuerungsmodul 30 einen Teilschritt 284 aus. In Teilschritt 284 setzt das Steuerungsmodul 30 den Drehmomentbefehl T_C gleich der Drehmomentbefehlseingabe T_CI. Nach dem Bestimmen des Drehmomentbefehls T_C führt das Steuerungsmodul einen Teilschritt 286 aus. In Teilschritt 286 befiehlt das Steuerungsmodul 30 dem Elektromotor-Generator, Drehmoment in Übereinstimmung mit dem Drehmomentbefehl T_C zu erzeugen.
Obwohl die besten Arten zum Ausführen der Erfindung im Detail beschrieben wurden, wird der Fachmann auf dem Gebiet, das diese Erfindung betrifft, verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen erkennen, um die Erfindung im Umfang der beigefügten Ansprüche in die Praxis umzusetzen. Die Ausdrücke ”erster”, ”zweiter”, ”vierter”, ”fünfter”, ”sechster” usw. bezeichnen nicht unbedingt eine chronologische Reihenfolge. Stattdessen werden diese numerischen Ausdrücke verwendet, um Komponenten, Module oder Schritte zu unterscheiden.

Claims

Verfahren zum Steuern eines Elektromotors-Generators, wobei der Elektromotor-Generator einen Stator und einen Rotor umfasst, der Permanentmagnete aufweist und mit dem Stator drehbar gekoppelt ist, wobei das Verfahren umfasst, dass: mit Hilfe eines Steuerungsmoduls eine Drehmomentbefehlseingabe empfangen wird; mit Hilfe des Steuerungsmoduls ein verfügbares Drehmoment des Elektromotors-Generators zumindest teilweise auf der Grundlage einer Rotortemperatur und einer Größe eines elektrischen Stroms in dem Stator bestimmt wird; mit Hilfe des Steuerungsmoduls ein Drehmomentbefehl zumindest teilweise auf der Grundlage des verfügbaren Drehmoments und der Drehmomentbefehlseingabe bestimmt wird; und mit Hilfe des Steuerungsmoduls dem Elektromotor-Generator befohlen wird, Drehmoment in Übereinstimmung mit dem Drehmomentbefehl zu erzeugen, um eine Entmagnetisierung der Permanentmagnete zu vermeiden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bestimmen des verfügbaren Drehmoments umfasst, dass: ein Betriebsmodus des Elektromotors-Generators bestimmt wird, wobei der Elektromotor-Generator in der Lage ist, in einem Motor-Modus oder einem Regenerations-Modus betrieben zu werden.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Bestimmen des verfügbaren Drehmoments umfasst, dass: eine Effektivwert-Stromgrenze (RMS-Stromgrenze) für den Elektromotor-Generator zumindest teilweise auf der Grundlage der Rotortemperatur bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Bestimmen des verfügbaren Drehmoments umfasst, dass: erste und zweite Drehmomentherabsetzungsgrenzen zumindest teilweise auf der Grundlage der RMS-Stromgrenze bestimmt werden, wobei die erste Drehmomentherabsetzungsgrenze auf den Motor-Modus bezogen ist und die zweite Drehmomentherabsetzungsgrenze auf den Regenerations-Modus bezogen ist.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Bestimmen erster und zweiter Drehmomentherabsetzungsgrenzen umfasst, dass: eine skalierte absolute Motordrehzahl zumindest teilweise auf der Grundlage einer absoluten Motordrehzahl des Elektromotors-Generators bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Bestimmen erster und zweiter Drehmomentherabsetzungsgrenzen umfasst, dass: ein Spannungsskalierungsfaktor zumindest teilweise auf der Grundlage der skalierten absoluten Motordrehzahl, einer DC-Busspannung, einer Referenz-DC-Busspannung und einer maximalen Motordrehzahl bestimmt wird, wobei eine DC-Busspannung eine Spannung über einer DC-Busleitung zwischen einer Energiespeichervorrichtung und einem Wechselrichtermodul ist.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die erste und zweite Drehmomentherabsetzungsgrenze zumindest teilweise auf dem Spannungsskalierungsfaktor und der skalierten absoluten Motordrehzahl beruhen.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Bestimmen des verfügbaren Drehmoments umfasst, dass: eine Drehmomentgrenzenjustierung zumindest teilweise auf der Grundlage der Größe des elektrischen Stroms im Stator bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Bestimmen der Drehmomentgrenzenjustierung umfasst, dass: ein quadriertes Stromsignal empfangen wird, das den elektrischen Strom im Stator anzeigt.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Bestimmen der Drehmomentgrenzenjustierung umfasst, dass: das quadrierte Stromsignal bei Frequenzen gedämpft wird, die größer als eine Grenzfrequenz sind, um ein gefiltertes quadriertes Stromsignal zu erzeugen.