DE102021111693A1

DE102021111693A1 - Elektrifizierter antriebsstrang mit maximaler leistungsmodusregelstrategie unter verwendung der erweiterten wechselrichtergrenze

Info

Publication number: DE102021111693A1
Application number: DE102021111693.7A
Authority: DE
Inventors: Yiran Hu; Brent S. GAGAS; Kee Y. Kim; James S. Creehan; Brian A. Welchko; Patrick E. Frost
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2020-12-02
Filing date: 2021-05-05
Publication date: 2022-06-02
Also published as: CN114572012A; US20220169237A1

Abstract

Ein Verfahren steuert einen elektrifizierten Antriebsstrang mit einem elektrischen Traktionsmotor und einem Traktionswechselrichtermodul (TPIM). Ein Steuergerät bestimmt eine aktuelle Komponentenfähigkeit und einen Anwendungsfall des elektrifizierten Antriebsstrangs. Als Reaktion darauf, dass die aktuelle Komponentenfähigkeit kleiner als ein Fähigkeitsschwellenwert ist und der Anwendungsfall mit einem vorbestimmten genehmigten Anwendungsfall übereinstimmt, bestimmt das Steuergerät, ob ein vorbestimmter Spielraum in der Komponentenfähigkeit für den Betrieb des elektrifizierten Antriebsstrangs in einem Maximalleistungsmodus (MPM) für die gesamte Dauer eines verstärkten Fahrmanövers besteht. Wenn der vorgegebene Spielraum besteht, wendet das Steuergerät vorübergehend eine erweiterte Wechselrichtergrenze (EIL) des TPIM an, um das MPM zu ermöglichen. Die EIL ermöglicht den Betrieb des Fahrmotors oberhalb der voreingestellten Betriebsgrenzen für Drehmoment und Drehzahl für die gesamte Dauer des verstärkten Fahrmanövers. Die MPM/EIL-Verfügbarkeit wird dem Bediener mitgeteilt.

Description

EINLEITUNG
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Systeme und Verfahren zur Optimierung der elektrischen Antriebsleistung eines Hybrid-Elektrofahrzeugs, eines batterieelektrischen Fahrzeugs oder eines Elektrofahrzeugs mit verlängerter Reichweite sowie anderer mobiler Plattformen mit einem elektrifizierten Antriebsstrang. Wie im Stand der Technik bekannt, ist ein elektrifizierter Antriebsstrang „elektrifiziert“ in dem Sinne, dass er einen Hochspannungsbus hat, der den Betrieb einer oder mehrerer rotierender elektrischer Maschinen versorgt. Zum Beispiel enthält ein Hybrid-Elektromotor-Fahrzeug mehrere verschiedene Antriebsmaschinen, typischerweise einen Verbrennungsmotor und einen oder mehrere elektrische Traktionsmotoren. Das Ausgangsdrehmoment vom Motor und/oder dem/den Fahrmotor(en) treibt letztendlich eine oder mehrere Antriebsachsen oder Straßenräder während verschiedener Fahrmodi an. Der relative Drehmomentbeitrag der verschiedenen Antriebsmotoren wird in Echtzeit von einem Onboard-Controller auf der Grundlage eines vom Fahrer gewünschten Drehmoments und einer Vielzahl anderer Leistungsparameter ausgewählt. Im Gegensatz dazu wird ein batterieelektrisches Fahrzeug ausschließlich durch das Motordrehmoment des/der erregten Fahrmotors/-motoren angetrieben. Ein Elektrofahrzeug mit verlängerter Reichweite (EREV) enthält einen kleinen Motor, der vom Antriebsstrang des Fahrzeugs entkoppelt werden kann. In der EREV-Konfiguration wird der Motor daher als elektrischer Standby-Generator zur Verlängerung des elektrischen Betriebsbereichs des Fahrzeugs verwendet, im Gegensatz zum Antrieb des Fahrzeugs als Antriebsmaschine.
Wenn ein elektrischer Fahrmotor Teil eines elektrifizierten Antriebsstrangs ist, wird der elektrische Fahrmotor häufig als Mehrphasen-/Wechselstrommaschine konfiguriert. Daher ist ein Wechselrichter zwischen einem gewickelten Stator des Fahrmotors und einer Bordspannungsversorgung angeordnet, wobei letztere typischerweise als wiederaufladbarer Hochspannungs-Gleichstrom (DC)-Antriebsbatteriepack ausgeführt ist. Die Schaltzustandssteuerung einzelner im TPIM angeordneter Halbleiterschalter wandelt eine DC-Eingangsspannung aus dem Batteriepack in eine mehrphasige AC-Ausgangsspannung um. Die AC-Ausgangsspannung des Wechselrichters erregt sequentiell die Feldwicklungen des Stators und versetzt schließlich einen Maschinenrotor in Drehung. Die Belastung des Traktionsmotors und des Wechselrichters wird sorgfältig kontrolliert und gemäß einer kalibrierten Reihe von thermischen und anderen Leistungsgrenzen begrenzt. Dementsprechend kann ein elektrischer Fahrmotor in Echtzeit von einem integrierten Steuergerät situationsabhängig heruntergeregelt oder die Last reduziert werden, um den Wechselrichter, den Fahrmotor und andere empfindliche Komponenten des elektrifizierten Antriebsstrangs zu schützen.
BESCHREIBUNG
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf die Echtzeit-Betriebssteuerung eines elektrifizierten Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs oder einer anderen mobilen Plattform mit mindestens einem elektrischen Fahrmotor, der mit einem entsprechenden Wechselrichter verbunden ist und von diesem angetrieben wird, wobei letzterer im Folgenden als Traktionsleistungs-Wechselrichtermodul (TPIM) bezeichnet wird. Das hier beschriebene Verfahren ermöglicht situativ und temporär den Eintritt in einen erweiterten „Maximum Performance“-Modus, hier der Einfachheit halber mit „MPM“ abgekürzt. Dies geschieht über die selektive Anwendung einer erweiterten Wechselrichtergrenze („EIL“), wie unten beschrieben, wobei die EIL vorübergehend die begrenztere Standard-/Normal-Wechselrichtergrenze („NIL“) erweitert.
Da der Eintritt in MPM durch das Steuergerät auf bestimmte vorausschauende Leistungsbedingungen beschränkt ist, bei denen MPM für die gesamte Dauer eines verstärkten Fahrmanövers zuverlässig implementiert werden könnte, d. h. eines, bei dem EIL vorübergehend anstelle des oben erwähnten Standard-NIL angewendet wird, wird ein aktueller MPM-Verfügbarkeitsstatus auf intuitive Weise an den Bediener an Bord des Fahrzeugs kommuniziert, um die Leistungserwartungen des Bedieners zu steuern. Mit anderen Worten, der Bediener wird darüber informiert, wann MPM für die Dauer des verstärkten Fahrmanövers, z. B. eines Beschleunigungsmanövers von 0-60 MPH, verfügbar sein wird. Zusätzlich wird bei Mehrachs-/Multimotor-Ausführungen des vorliegenden elektrifizierten Antriebsstrangs eine Kalkulationsfunktion oder eine andere Drehmoment-Schlichtungsstrategie angewandt, um die thermische Belastung und den Verschleiß der verschiedenen elektrischen Maschinen/TPIMs im Laufe der Zeit auszugleichen und gleichzeitig die erwartete Leistungssteigerung durch den Betrieb im MPM zu erzielen.
Wie in der Fachwelt bekannt ist, werden die Grenzwerte für Wechselrichter durch die kurz- und langfristigen Auswirkungen auf die empfindliche leistungselektronische Hardware eines elektrifizierten Antriebsstrangs bestimmt, vor allem durch die Schaltverbindungen der winzigen Halbleiterschalter, die für den Aufbau jedes TPIM verwendet werden. Solche Grenzwerte werden verwendet, um automatische De-Rating-Aktionen durch Modulation des Tastverhältnisses auszulösen, das zum Steuergerät der EIN/AUS-Leitungszustände solcher Schalter verwendet wird. Die De-Rating-Aktionen werden normalerweise von dem Steuergerät durchgeführt, wenn die Umrichter-/Motortemperaturen und/oder andere relevante Steuerwerte die kalibrierten Grenzwerte überschreiten. Die EIL im Rahmen der vorliegenden Offenlegung ist daher „erweitert“ in dem Sinne, dass die oben genannten NIL-/Standard-Umrichtergrenzwerte oder Betriebsbereiche, die normalerweise außerhalb des gelegentlichen Betriebs im MPM erzwungen werden, erhöht oder erweitert werden.
In einer beispielhaften Ausführungsform umfasst ein Verfahren zum Steuern eines elektrifizierten Antriebsstrangs mit einem elektrischen Fahrmotor und einem TPIM das Bestimmen einer aktuellen Komponentenfähigkeit und eines aktuellen Anwendungsfalls des elektrifizierten Antriebsstrangs über ein Steuergerät. Als Reaktion darauf, dass die aktuelle Komponentenfähigkeit kleiner als ein kalibrierter Fähigkeitsschwellenwert ist und der aktuelle Anwendungsfall mit einem vorbestimmten genehmigten Anwendungsfall übereinstimmt, beinhaltet das Verfahren die Bestimmung, ob ein vorbestimmter Spielraum in der aktuellen Komponentenfähigkeit für den Betrieb des elektrifizierten Antriebsstrangs im MPM für eine volle Dauer eines verstärkten Fahrmanövers existiert.
Das Verfahren umfasst auch den Empfang von Eingangssignalen, die ein angefordertes Drehmoment angeben, wobei das angeforderte Drehmoment ein gewünschtes Ausgangsdrehmomentniveau des elektrischen Fahrmotors ist. Als Reaktion auf die Eingangssignale, wenn der vorgegebene Spielraum vorhanden ist, umfasst das Verfahren zusätzlich die vorübergehende Anwendung einer EIL des TPIM über das Steuergerät, um dadurch das MPM zu aktivieren. Die Anwendung der EIL ermöglicht den Betrieb des elektrischen Fahrmotors oberhalb der voreingestellten Drehmoment- und Drehzahlbetriebsgrenzen für die gesamte Dauer des verstärkten Fahrmanövers.
Das Verfahren kann beinhalten, dass einem Bediener des elektrifizierten Antriebsstrangs vor der Anwendung der EIL ein Verfügbarkeitsstatus des MPM über eine Anzeigevorrichtung mitgeteilt wird, wobei der Verfügbarkeitsstatus eine Verfügbarkeit des MPM für die gesamte Dauer des verstärkten Fahrmanövers anzeigt.
Einige Ausführungsformen umfassen die Deaktivierung der EIL über das Steuergerät als Reaktion darauf, dass die aktuelle Komponentenfähigkeit den kalibrierten Fähigkeitsschwellenwert nicht überschreitet oder der aktuelle Anwendungsfall nicht mit dem vorgegebenen genehmigten Anwendungsfall übereinstimmt. Der vorbestimmte genehmigte Anwendungsfall kann im Speicher des Steuergeräts gespeichert sein, wobei die Bestimmung des aktuellen Anwendungsfalls des elektrifizierten Antriebsstrangs den Vergleich eines aktuellen Anwendungsfalls des elektrifizierten Antriebsstrangs mit dem vorbestimmten Anwendungsfall umfasst.
Der elektrifizierte Antriebsstrang kann ein Gaspedal umfassen, wobei die Eingangssignale einen Pedalweg des Gaspedals umfassen und der vorbestimmte genehmigte Anwendungsfall ein Zustand mit weit geöffneter Drosselklappe oder weit geöffnetem Pedal des Gaspedals ist, der auf ein vorbestimmtes Beschleunigungsereignis hinweist. Der vorbestimmte genehmigte Anwendungsfall in einigen Ausführungsformen des Verfahrens ist ein Beschleunigungsmanöver aus dem Stillstand und/oder ein Überholmanöver bei hoher Geschwindigkeit.
Das Verfahren kann die selektive Deaktivierung der EIL als Reaktion auf einen aktiven Traktionskontrollzustand beinhalten.
Die Anzeigevorrichtung kann optional als digitales Messgerät konfiguriert sein. In diesem Fall kommuniziert der Controller den Verfügbarkeitsstatus des MPM als Teil des Verfahrens, indem er eine oder mehrere Leuchtdioden des digitalen Messgeräts mit einer Farbe beleuchtet, die den Verfügbarkeitsstatus anzeigt.
Der elektrische Fahrmotor umfasst in einigen Konfigurationen eine Vielzahl von elektrischen Fahrmotoren, das TPIM umfasst eine Vielzahl von TPIMs, die jeweils mit einem der elektrischen Fahrmotoren verbunden sind, und der elektrifizierte Antriebsstrang umfasst eine Vielzahl von Antriebsachsen, die jeweils mit einem der elektrischen Fahrmotoren verbunden sind. Das Steuergerät in einer solchen beispielhaften Ausführungsform ist so konfiguriert, dass es eine Kalkulationsfunktion ausführt, um den Antriebsachsen während des MPM das gewünschte Drehmoment zuzuweisen und dadurch die thermische Belastung und den Verschleiß der elektrischen Fahrmotoren und der TPIMs auszugleichen.
In einem anderen Aspekt der Offenbarung umfasst ein elektrifizierter Antriebsstrang eine Gleichstrom (DC)-Stromversorgung, die so konfiguriert ist, dass sie eine Gleichspannung bereitstellt, einen mehrphasigen elektrischen Fahrmotor mit einem Stator und einem Rotor, wobei letzterer so konfiguriert ist, dass er mit einer mechanischen Last gekoppelt ist. Der elektrifizierte Antriebsstrang in dieser Ausführungsform umfasst auch ein TPIM, das so konfiguriert ist, dass es die Gleichspannung von der Gleichstromversorgung in eine Wechselspannung umwandelt und die Wechselspannung an den Stator liefert. Ein Controller ist so konfiguriert, dass er das oben beschriebene Verfahren ausführt.
Hier wird auch ein Kraftfahrzeug mit Straßenrädern, einem Gaspedal und einem elektrifizierten Antriebsstrang offenbart. Der elektrifizierte Antriebsstrang umfasst ein Hochspannungsbatteriepaket, das eine Gleichspannung bereitstellt, ein TPIM und einen mehrphasigen elektrischen Traktionsmotor mit einem Stator und einem Rotor, wobei der Rotor mit einem oder mehreren der Straßenräder gekoppelt ist. Ein Steuergerät des elektrifizierten Antriebsstrangs ist so konfiguriert, dass es das hier beschriebene Verfahren ausführt.
Die obigen Merkmale und Vorteile sowie andere Merkmale und damit verbundene Vorteile dieser Offenbarung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung von anschaulichen Beispielen und Modi zur Durchführung der vorliegenden Offenbarung leicht ersichtlich sein, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Figuren und den beigefügten Ansprüchen betrachtet werden. Darüber hinaus umfasst diese Offenbarung ausdrücklich Kombinationen und Unterkombinationen der oben und unten dargestellten Elemente und Merkmale.
Figurenliste

1 ist eine schematische Darstellung eines repräsentativen Kraftfahrzeugs mit einem maximalen Leistungsmodus (MPM), der verbesserte elektrische Antriebsfähigkeiten gemäß der vorliegenden Offenbarung bietet.
2 ist ein Flussdiagramm, das ein Antriebssteuerungsverfahren zur Verwendung mit dem in 1 dargestellten elektrifizierten Antriebsstrang beschreibt.
3 ist eine schematische Darstellung einer beispielhaften Steuerlogik, die von dem in 1 dargestellten Steuergerät verwendet werden kann.
4 ist ein schematisches Flussdiagramm, das ein auf Kalkulationsfunktionen basierendes Arbitrierungsverfahren zum Ausgleich von thermischer Belastung und Verschleiß in einem Szenario mit mehreren Antriebsachsen beschreibt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die vorliegende Offenbarung kann in vielen verschiedenen Formen verwirklicht werden. Repräsentative Beispiele der Offenbarung sind in den Figuren dargestellt und hier im Detail als nicht einschränkende Beispiele der offengelegten Prinzipien beschrieben. Zu diesem Zweck sollten Elemente und Beschränkungen, die in den Abschnitten „Zusammenfassung“, „Einleitung“, „Beschreibung“ und „Detaillierte Beschreibung“ beschrieben, aber nicht ausdrücklich in den Ansprüchen aufgeführt sind, nicht in die Ansprüche aufgenommen werden, weder einzeln noch gemeinsam, weder durch Implikation noch durch Schlussfolgerung noch auf andere Weise.
Für die Zwecke der vorliegenden Beschreibung schließt die Verwendung des Singulars, sofern nicht ausdrücklich ausgeschlossen, den Plural ein und umgekehrt, die Begriffe „und“ und „oder“ gelten sowohl im Konjunktiv als auch im Disjunktiv, „jeder“ und „alle“ bedeuten „jeder und alle“, und die Wörter „einschließlich“, „enthaltend“, „umfassend“, „mit“ und dergleichen bedeuten „einschließlich ohne Einschränkung“. Darüber hinaus können Wörter der Annäherung wie „etwa“, „fast“, „im Wesentlichen“, „im Allgemeinen“, „ungefähr“ usw. hier im Sinne von „bei, nahe oder fast bei“ oder „innerhalb von 0-5 % von“ oder „innerhalb akzeptabler Fertigungstoleranzen“ oder logischen Kombinationen davon verwendet werden.
Unter Bezugnahme auf die Figuren, in denen sich gleiche Bezugsziffern auf gleiche Merkmale in den verschiedenen Ansichten beziehen, ist in 1 schematisch ein elektrifizierter Antriebsstrang 11 dargestellt, der so konfiguriert ist, dass er selektiv in einen erweiterten Maximalleistungsmodus („MPM“) eintritt. Der Eintritt in MPM erfolgt über die selektive Anwendung einer erweiterten Wechselrichterbegrenzung/EIL 53 eines Onboard-Controllers (C) 50, wie unten unter Bezugnahme auf die 2-4 beschrieben, wobei MPM einem Bediener des elektrifizierten Antriebsstrangs 11 erlaubt, vorübergehend ein erhöhtes Leistungsniveau relativ zu einem Standard-/Normalleistungsniveau zu genießen. Wenn der elektrifizierte Antriebsstrang 11 an Bord eines Kraftfahrzeugs 10 verwendet wird, bietet MPM beispielsweise eine verbesserte Beschleunigung aus dem Stillstand oder vergleichbare Überholmanöver, neben anderen möglichen Einsatzszenarien.
Der Einfachheit halber werden im Folgenden ausgewählte Komponenten des elektrifizierten Antriebsstrangs 11 gezeigt und detailliert beschrieben, während andere Komponenten weggelassen werden. Der elektrifizierte Antriebsstrang 11 kann an Bord des Kraftfahrzeugs 10 oder einer anderen mobilen Plattform verwendet werden, z. B. Wasserfahrzeuge, Flugzeuge, Schienenfahrzeuge usw. In der dargestellten repräsentativen Ausführungsform von 1 ist das Kraftfahrzeug 10 als typisches Straßenfahrzeug mit vorderen und hinteren Straßenrädern 15F bzw. 15R konfiguriert, die in Rollkontakt mit einer Straßenoberfläche stehen, wobei sich „F“ und „R“ jeweils auf eine vordere und hintere Eckposition des Kraftfahrzeugs 10 beziehen. Die tatsächliche Anzahl der Straßenräder 15F und 15R kann mit der beabsichtigten Anwendung variieren, wobei nur ein einziges möglich ist, z. B. bei Motorrädern, Rollern oder E-Bikes, und bei anderen Konfigurationen mehr als die dargestellte Anzahl möglich ist.
Der elektrifizierte Antriebsstrang 11 umfasst einen elektrischen Fahrmotor (M_E) 14, der in der dargestellten Ausführungsform über ein Abtriebsglied 17 und die jeweiligen Antriebsachsen 19-1 und 19-2 mit den hinteren Laufrädern 15R gekoppelt ist. Alternativ kann der elektrische Fahrmotor 14 auch als einzelne elektrische Fahrmotoren 14-1 und 14-2 ausgeführt sein, die jeweils mit den Antriebsachsen 19-1 und 19-2 gekoppelt sind. Der elektrische Antriebsstrang 11 kann einen weiteren elektrischen Fahrmotor _(ME) 114 umfassen, der über ein weiteres Abtriebsglied 117 und eine Antriebsachse 119 mit den vorderen Laufrädern 15F gekoppelt ist. Somit kann die jeweilige Anzahl und Anordnung der elektrischen Fahrmotoren 14, 14-1, 14-2 und/oder 114 je nach Anwendung variieren.
Die elektrischen Fahrmotoren 14 und 114 sind mit einem jeweiligen ersten und zweiten Traktionsstromrichtermodul (TPIM-1) 20-1 und (TPIM-2) 20-2 gekoppelt und werden von diesen versorgt. Der Einfachheit halber werden die zugehörigen TPIMs für die optionalen elektrischen Fahrmotoren 14-1 und 14-2, die an den Antriebsachsen 19-1 und 19-2 angeordnet sind, in 1 weggelassen, wobei die Beschreibung der elektrischen Fahrmotoren 14 und 114 auch für den Betrieb der elektrischen Fahrmotoren 14-1 und 14-2 gilt. Der Betrieb der elektrischen Fahrmotoren 14 und 114 und ihrer jeweiligen TPIMs 20-1 und 20-2 wird von der Steuergerät 50 gemäß kalibrierter normaler Umrichtergrenzwerte (NIL) 51 und zeitweise über die oben erwähnte EIL 53 genau geregelt, wie im Folgenden unter Bezugnahme auf die 2-4 im Detail beschrieben.
Die hier relativ als Prozentsätze beschriebenen Standard-NIL 51 werden von dem Steuergerät 50 bis zu 100 % eines kalibrierten thermischen Basisgrenzwerts oder Schwellenwerts durchgesetzt, wobei die Umrichtertemperatur typischerweise ein bestimmter Wert ist, der im Steuereingangssignal (Pfeil CC_I) an das Steuergerät 50 kodiert ist und für diesen Zweck verwendet wird. Bei Verwendung einer Nenntemperaturschwelle T_100% würde z. B. ein De-Rating über die Schaltsteuerung der TPIMs 20-1 und/oder 20-2 erfolgen, wenn die gemessene oder geschätzte Temperatur T100% überschreitet. Der Betrieb nach der EIL 53 erhöht somit vorübergehend die durch die NIL 51 vorgegebenen Grenzwerte.
Zum Beispiel könnte T_100% des NIL 51 in einem nicht einschränkenden repräsentativen Szenario durch Anwendung des EIL 53 erhöht werden, z. B. auf T_129%. Bei Anwendung der EIL 53 erhöht sich die neue Regelschwelle auf T_129%. Wichtig ist, dass das Steuergerät 50 nicht in das MPM eintritt, wenn die aktuellen Bedingungen, wie z. B. eine momentane Temperatur, in den Bereich der EIL 53 fallen, sondern wenn das bevorstehende Fahrmanöver mit EIL-Anhebung abgeschlossen werden kann, ohne dass T129% an irgendeinem Punkt des verstärkten Fahrmanövers überschritten wird. Die MPM/EIL-Eingabebedingungen und -Schwellenwerte sind kalibrierbar, um verschiedene zulässige Anwendungsfälle über einen weiten Bereich von Fahrzeugen, Wetterbedingungen, Fahrmodi und/oder Bedienern abzudecken, um negative Auswirkungen auf die Hardware zu minimieren und die Zufriedenheit des Bedieners zu optimieren. Im Rahmen der vorliegenden Offenlegung wird daher der Eintritt in MPM selektiv zugelassen, wenn durch Modellierung, Schätzung oder andere vorausschauende Logik des Steuergeräts 50 erwartet wird, dass die Fähigkeit zum verstärkten elektrischen Antrieb über die gesamte Dauer des bevorstehenden verstärkten Fahrmanövers verfügbar bleibt, wobei der Eintritt in MPM ansonsten nicht zulässig ist.
Der vorliegende Ansatz kann mit Bezug auf ein repräsentatives Beschleunigungsmanöver von 0-60 MPH verstanden werden, vor dem eine Umrichter-/Motortemperatur deutlich in einen zulässigen Temperaturbereich fällt. Dies allein wäre kein ausreichender Grund für den Start unter EIL 53 gemäß der vorliegenden Regelstrategie. Stattdessen würde das Steuergerät 50 situativ und bedingt den Eintritt in das MPM erlauben, sobald das Steuergerät 50 feststellt, ob bei Abschluss des MPM die thermischen oder anderen relevanten Bedingungen innerhalb der EIL 53 bleiben. Gleichzeitig kommuniziert das Steuergerät 50 einen Verfügbarkeitsstatus an den Bediener, um die Leistungserwartungen zu steuern. Andere Aspekte der Offenlegung können verwendet werden, um die thermische Belastung und den Komponentenverschleiß an Bord des elektrifizierten Antriebsstrangs 11 auszugleichen. Die verschiedenen Aspekte der Strategie werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die 2-4 im Detail beschrieben.
Mit fortgesetztem Bezug auf 1 wird der elektrische Fahrmotor 14 an eine Gleichspannungsversorgung, in diesem Fall eine wiederaufladbare Hochspannungsbatterie _(BHV) 16, angeschlossen und von dieser mit Energie versorgt. Dies geschieht durch den kooperativen Betrieb des Steuergeräts 50 und des TPIM 20-1, wobei das TPIM 20-1 elektrisch mit einzelnen Phasenwicklungen (VAC) des elektrischen Fahrmotors 14 verbunden ist, z. B. über Wechselstromkabel. Durch Schaltsteuerung des TPIM 20-1 wandelt das TPIM 20-1 eine Gleichspannung aus dem Akkupaket 16 in eine mehrphasige Wechselspannung mit variabler Frequenz und Amplitude um, um den elektrischen Fahrmotor 14 zu erregen und ein gewünschtes Drehmoment (Pfeil T_o) zu erzeugen. Die Drehung eines zylindrischen Rotors 14R des elektrischen Fahrmotors 14 treibt die hinteren Straßenräder 15R in der nicht-begrenzenden Ausführungsform von 1 an. Im Rahmen der Offenbarung sind auch hybride Ausführungsformen denkbar, bei denen ein Verbrennungsmotor (nicht dargestellt) oder eine andere Drehmomentquelle oder Antriebsmaschine allein oder in Verbindung mit dem elektrischen Fahrmotor 14 arbeitet, um das Antriebsdrehmoment in einer modusspezifischen Weise zu erzeugen.
Der elektrische Fahrmotor 14 in der dargestellten Ausführungsform ist eine elektrische Drehstrommaschine mit dem zylindrischen Rotor 14R und einem zylindrischen Stator 14S. In einer typischen Radialfluss-Konfiguration kann der Rotor 14R koaxial in Bezug auf den Stator 14S angeordnet sein, so dass der Stator 14S den Rotor 14R umgibt, wobei Axialfluss-Typ-Maschinen auch im Rahmen der vorliegenden Offenbarung verwendbar sind. Der Rotor 14R ist über ein Abtriebselement 17 mit einer mechanischen Last, wie beispielsweise einem oder mehreren der Laufräder 15R, gekoppelt. Das Abtriebselement 17, das als ein drehbarer Zahnradsatz, eine Welle oder ein anderer mechanischer Mechanismus ausgeführt sein kann, kann mit den hinteren Straßenrädern 15R über Antriebsachsen 19-1 und/oder 19-2 und/oder ein dazwischenliegendes Getriebe (nicht dargestellt) verbunden sein, wobei das Abtriebselement 17 letztendlich das Ausgangsdrehmoment (Pfeil T_o) vom elektrischen Fahrmotor 14 auf das/die hintere(n) Straßenrad(e) 15R überträgt, um das Fahrzeug 10 anzutreiben.
Die vorliegende Lehre kann auf eine Ein-Motoren-Konfiguration angewendet werden, in der der elektrische Fahrmotor 14 die alleinige Antriebsmaschine des elektrifizierten Antriebsstrangs 11 ist. Alternativ kann der zusätzliche Traktionsmotor 114 mit einem Stator 114S und einem Rotor 114R zum Antrieb der vorderen Laufräder 15F verwendet werden, z. B. unter Verwendung des TPIM 20-2, oder die einzelnen elektrischen Traktionsmotoren 14-1 und 14-2 können an den Teilachsen 19-1 und 19-2 angeordnet sein, so dass das Kraftfahrzeug 10 insgesamt zwei oder drei Traktionsmotoren hat. Der Einfachheit halber wird der Betrieb eines Verfahrens 100 gemäß der vorliegenden Offenbarung hier unter Verwendung des elektrischen Fahrmotors 14 und des mit ihm verbundenen TPIM 20-1 als repräsentative Hardware beschrieben, obwohl im Rahmen der Offenbarung mehrere elektrische Fahrmotoren und TPIMs verwendet werden können, wie oben erwähnt.
Um die Leistung des Elektroantriebs zu optimieren, nutzen der Controller 50 und das TPIM 20-1 intelligente Systemsteuerungen und die Flexibilität der Hardwarekalibrierung, um durch die Ausführung eines Verfahrens 100, wie unten mit Bezug auf 2 beschrieben, selektiv in MPM zu gehen. In MPM wendet das Steuergerät 50 die EIL 53 anstelle der NIL 51 an. Wie oben allgemein erwähnt, ist MPM ein reservierter Betriebsmodus, der bei bestimmten Kraftfahrzeugen 10, wie z. B. Hochleistungslimousinen oder Lastkraftwagen, selektiv verfügbar gemacht werden kann, um einem Bediener situativ den vorübergehenden Zugriff auf erhöhte Antriebsfähigkeiten zu ermöglichen. Dies geschieht durch den Betrieb des Steuergeräts 50 unter Verwendung der höheren als normalen Haltbarkeitsgrenzen der Antriebskomponenten des EIL 532. Zu diesem Zweck ist das Steuergerät 50 in der Software programmiert und in der Hardware ausgestattet, d.h. konfiguriert, um Befehle auszuführen, die das Verfahren 100 unter bestimmten begrenzten Umständen verkörpern, wenn eine zusätzliche Antriebsfähigkeit nicht nur zu Beginn eines MPM-Manövers, sondern auch während der gesamten Dauer des Manövers verfügbar ist. Das Steuergerät 50 ist auch so konfiguriert, dass es ein Verfügbarkeitsstatussignal (Pfeil CC_G) an einen Bediener des Kraftfahrzeugs 10 übermittelt, um eine Anzeigevorrichtung 25 zu aktivieren und somit die Leistungserwartungen des Bedieners in Bezug auf die aktuelle Verfügbarkeit von MPM zu steuern.
Wie in 1 dargestellt, können andere Komponenten des elektrifizierten Antriebsstrangs 11 auch einen DC/DC-Spannungswandler 18 und eine Niederspannungs-/Hilfsbatterie (B_AUX) 160 umfassen. Das Hochspannungs-Antriebsbatteriepaket 16 ist über einen Hochspannungsbus (VDC) mit dem TPIM 20 verbunden, wobei die typischen Spannungspegel eines solchen Hochspannungsbusses 300 V oder mehr betragen, oder andere Spannungspegel, die über die 12-15 V der Hilfsbatterie 160 hinausgehen. Da das Fahrzeug 10 jedoch auch eine Vielzahl von Niederspannungssystemen enthalten kann, kann ein Niederspannungsbus (V_AUX) über den DC/DC-Wandler 18 versorgt werden, der wiederum zur Aufrechterhaltung eines Niederspannungs-Ladepegels der Hilfsbatterie 160 verwendet werden kann.
Das Steuergerät 50 von 1 kann so konfiguriert sein, dass es zusätzlich zu den Funktionen, die für das vorliegende Verfahren 100 der 2 und 3 unmittelbar relevant sind, weitere Diagnose- und Steuerfunktionen ausführt. Beispielsweise kann das Steuergerät 50 ein Hybridsteuergerät, ein Getriebesteuergerät oder ein anderes geeignetes eigenständiges oder vernetztes Fahrzeugsteuergerät für die Zwecke der vorliegenden Offenbarung sein. Als solches kann das Steuergerät 50 als eine oder mehrere elektronische Steuereinheiten oder Rechenknoten verkörpert sein, die auf Eingangssignale (Pfeil CC_I) einschließlich gemessener oder geschätzter Temperaturen der verschiedenen elektrischen Fahrmotoren 14, 14-1, 14-2 und/oder 114 und zugehöriger TPIMs durch Übertragung von Steuersignalen (Pfeil CCo) an den elektrifizierten Antriebsstrang 11 reagieren, sowohl im Verlauf der Ausführung des Verfahrens 100 als auch bei der Ausführung anderer möglicher Steueraktionen.
Zur Ausführung des Verfahrens 100 ist das Steuergerät 50 mit anwendungsspezifischen Mengen des flüchtigen und nichtflüchtigen Speichers (M) und einem oder mehreren Prozessoren (P), z. B. Mikroprozessoren oder Zentraleinheiten, sowie anderer zugehöriger Hardware und Software ausgestattet, z. B. einer digitalen Uhr oder einem Timer, Eingangs-/Ausgangsschaltungen, Pufferschaltungen, anwendungsspezifischen integrierten Schaltungen (ASICs), Systems-on-a-Chip (SoCs), elektronischen Schaltungen und anderer erforderlicher Hardware, die zur Bereitstellung der programmierten Funktionalität benötigt wird. Die Anzeigevorrichtung 25, wie z. B. ein digitales Messgerät, ein Display und/oder Leuchtdioden, kann in einem Fahrgastraum des repräsentativen Fahrzeugs 10 in guter Sichtweite des Bedieners angebracht werden. Eine solche Anzeigevorrichtung 25 steht mit dem Steuergerät 50 in Verbindung, z. B. über Niederspannungs-Differenzialleitungen und/oder drahtlos, und reagiert auf das Verfügbarkeits-Statussignal (Pfeil CC_G), um dem Steuergerät 50 zu ermöglichen, einen Bediener des Fahrzeugs 10 über die aktuelle Verfügbarkeit des MPM/EIL zu informieren. Der Prozess des Erkennens, wann genau der Eintritt in einen solchen Modus zu erlauben ist, wird nun mit Bezug auf die 2-4 beschrieben.
Bezug nehmend auf 2 wird eine repräsentative Ausführungsform des vorliegenden Verfahrens 100 automatisch durch das Steuergerät 50 von 1 während des Betriebs des elektrifizierten Antriebsstrangs 11 ausgeführt, um den Betrieb des elektrifizierten Antriebsstrangs 11 im oben erwähnten maximalen Leistungsmodus (MPM) selektiv zu ermöglichen. Dies kann geschehen, wenn bestimmte Anwendungsfälle in Verbindung mit den aktuellen Komponentenfähigkeiten vorliegen, wie unten beschrieben. Typische Anwendungsfälle können ein Beschleunigungsereignis sein, das einem weit geöffneten Gaspedal oder einem weit geöffneten Pedalmanöver entspricht, ein Überholmanöver mit hoher Geschwindigkeit oder andere Manöver, deren Leistung durch eine vorübergehende Erweiterung der NIL 51, die als Standard-/Nominalgrenzen von 100 % verwendet werden, verbessert würde. Um das Risiko der Komponentengewährleistung zu begrenzen, kann der Eintritt von Teilpedalen und Einzelachsen in das MPM als Teil des Verfahrens 100 verhindert oder eingeschränkt werden, wobei eine mögliche Arbitrierung und ein Lastausgleich in Mehrachs-Antriebskonfigurationen durchgeführt wird, wie unten unter besonderer Bezugnahme auf 3 und 4 beschrieben. Zusätzlich kann die Verwendung der Anzeigevorrichtung 25 von 1 ein Ziel der vorliegenden Lehre ergänzen, indem ein Echtzeit-Verfügbarkeitsstatus der erweiterten Antriebsfähigkeiten von MPM grafisch dargestellt wird, wie in 2 beschrieben.
Beginnend mit dem Logikblock B101 von 2 umfasst das Verfahren 100 in einer beispielhaften Ausführungsform den Empfang der Eingangssignale (Pfeil CC_I), die ein angefordertes Drehmoment, d. h. ein gewünschtes Ausgangsdrehmoment des elektrischen Fahrmotors 14, angeben. Die Eingangssignale (Pfeil CCI) umfassen auch gemessene oder geschätzte Temperaturen des beispielhaften elektrischen Fahrmotors 14/TPIM 20-1 oder anderer Motor/TPIM-Kombinationen über den in 1 dargestellten Steuergeräts 50. Wie im Stand der Technik bekannt, umfasst ein Wechselrichter wie das TPIM-1, das TPIM-2 oder andere TPIMs, die an Bord des Kraftfahrzeugs 10 verwendet werden können, typischerweise einen temperaturmessenden Thermistor oder ein Thermoelement, der/das so konfiguriert ist, dass er/sie die Schaltstellentemperatur oder andere relevante Betriebstemperaturen misst und an das Steuergerät 50 meldet, was als Teil der Eingangssignale (Pfeil CC_I) enthalten wäre. Temperaturwerte können von anderen Stellen geliefert werden, einschließlich, aber nicht beschränkt auf das Batteriepaket 16 von 1, die elektrischen Fahrmotoren 14, 114, 14-1 und 14-2, Kühlmitteltemperaturen usw. Andere Werte, die in den Eingangssignalen (Pfeil CC_I) enthalten sein können, werden im Folgenden aufgeführt.
Als Reaktion auf die Eingangssignale (Pfeil CC_I) greift das Steuergerät 50 auf die NIL 51 und die EIL 53 zu, z. B. durch Zugriff auf eine Lookup-Tabelle im Speicher (M) des Steuergeräts 50. Dies ermöglicht dem Steuergerät 50, den aktuellen Anwendungsfall und die Komponentenkompatibilität („Det UC, Comp Cap“) des elektrifizierten Antriebsstrangs 11 zu ermitteln. In Bezug auf den letztgenannten Begriff „Anwendungsfall“, wie er hier verwendet wird, kann ein bestimmter Hersteller des in 1 dargestellten Kraftfahrzeugs 10 das Steuergerät 50 so programmieren, dass es nach bestimmten Betriebsmodi oder Fahrzuständen des elektrifizierten Antriebsstrangs 11 sucht, in denen die erweiterte Wechselrichtergrenze (EIL) selektiv in Kraft gesetzt werden kann, um die MPM-Funktionalität zu ermöglichen. Zum Beispiel kann ein Betreiber einer Performance-Limousine oder eines Lastwagens manchmal eine erhöhte Beschleunigungsleistung von 0-60 MPH wünschen, wenn er aus dem Stillstand beschleunigt, wie z. B. während einer weit geöffneten Drosselklappe/einem weit geöffneten Pedal beim aggressiven Anfahren.
Nach dem Stand der Technik ist ein gängiger Leistungsmaßstab für die Bewertung bestimmter Hochleistungsfahrzeuge ihr Beschleunigungsverhalten von 0-60 MPH (0-96,6 KPH). Die Beschleunigung bei Überholmanövern mit hoher Beschleunigung oder unter anderen Fahrbedingungen kann ebenfalls eine zulässige Verwendungsbedingung im Rahmen der Offenbarung sein. So kann ein Hersteller die Ausführung des Verfahrens 100 und den Eintritt in das MPM auf bestimmte Marken oder Modelle des Kraftfahrzeugs 10 von 1 als Anwendungsfall beschränken, und/oder das Steuergerät 50 kann so programmiert sein, dass ein Bediener einen Standard-Anwendungsfall einstellen kann, den das Steuergerät 50 auf der Grundlage eines Echtzeit-Zustands des elektrifizierten Antriebsstrangs 11, wie hierin dargelegt, immer noch außer Kraft setzen kann. Im letztgenannten Beispiel kann ein Bediener mit den erforderlichen Fahrfähigkeiten das Verfahren 100 möglicherweise für andere Fahrer im Haushalt des Bedieners, z. B. weniger erfahrene oder beginnende Fahrer, deaktivieren.
Im Hinblick auf die Haltbarkeit/Fähigkeit der Komponenten sind thermodynamische Werte, die sich potenziell auf die kurz- und langfristige Leistung und Haltbarkeit des elektrifizierten Antriebsstrangs 11 von 1 auswirken, in den Eingangssignalen (Pfeil CC_I) enthalten, die an das Steuergerät 50 übermittelt werden. Beispielsweise können die Eingangssignale (Pfeil CC_I) eine Betriebstemperatur des Rotors 14R, des Stators 14S und/oder anderer beweglicher oder statischer Teile des elektrischen Fahrmotors 14, des TPIM 20, z. B. der Schaltverbindungen und der Temperaturen der Schaltmatrizen, und/oder des Hochspannungsbatteriepakets 16, wie oben erwähnt, enthalten. Andere Werte, die für die Ausführung des Logikblocks B101 relevant sind, können den Ladezustand (SOC) des Hochspannungsbatteriepacks 16 und/oder der ihn bildenden elektrochemischen Batteriezellen (nicht gezeigt), eine Temperatur eines elektrischen Kühlmittels (nicht gezeigt), das durch den elektrifizierten Antriebsstrang 11 zirkuliert, usw. umfassen. Das Verfahren 100 fährt dann mit dem Logikblock B104 fort.
Der Logikblock B102 von 2 umfasst die Bestimmung oder den Empfang eines angeforderten Drehmoments (T_REQ) und/oder einer angeforderten Drehzahl des elektrischen Fahrmotors 14 oder einer seiner Alternativen 114, 14-1 und/oder 14-2 über das Steuergerät 50 als Teil der Eingangssignale (Pfeil CC_I). Relevante Bedieneranforderungen, die in den Bereich des Logikblocks B102 fallen, können einen Betrag des Weges eines Gaspedals 22 oder einer analogen fuß- oder handbetätigten Beschleunigungseingabevorrichtung und möglicherweise andere sich dynamisch ändernde Eingabeparameter wie Lenkwinkel/-geschwindigkeit, Bremsstufen usw. umfassen. Solche Werte werden gemessen oder geschätzt und anschließend an das Steuergerät 50 übermittelt, z. B. über einen Controller Area Network (CAN)-Bus, Differenzspannungsleitungen und/oder drahtlos. Das Verfahren 100 fährt dann mit dem Logikblock B104 fort.
Im Logikblock B104 von 2 bestimmt das Steuergerät 50 unter Verwendung der in Block B101 gesammelten Daten, ob ein vorgegebener Anwendungsfall aktiv ist („UC = 1?“). Um Block B104 zu kodieren, kann das Steuergerät 50 mit vorbestimmten genehmigten Anwendungsfällen für das jeweilige Kraftfahrzeug 10 und/oder dessen Bediener programmiert werden, wie z. B. ein Beschleunigungsmanöver aus dem Stillstand, ein Überholmanöver mit hoher Geschwindigkeit oder ein bestimmtes Traktionsmanöver. Das Steuergerät 50 vergleicht dann im Logikblock B104 einen aktuellen Anwendungsfall, der dem aktuellen Zustand des Kraftfahrzeugs 10 entspricht, und möglicherweise die oben erwähnten vorab zugewiesenen Berechtigungen mit den vorbestimmten genehmigten Anwendungsfällen. Das Verfahren 100 fährt mit dem Logikblock B106 fort, wenn der aktuelle Anwendungsfall ein vorbestimmter genehmigter Anwendungsfall ist, wobei das Steuergerät 50 alternativ mit dem Logikblock B108 fortfährt, wenn der aktuelle Anwendungsfall nicht mit einem vorbestimmten genehmigten Anwendungsfall übereinstimmt, z. B. einem einer Anzahl von kalibrierten/vorprogrammierten Anwendungsfällen, die im Speicher (M) des Steuergeräts 50 gespeichert sind.
Im Logikblock B106 vergleicht das Steuergerät 50 als Nächstes die aktuelle Komponentenfähigkeit mit einem kalibrierten Fähigkeitsschwellenwert, der ein Aggregat oder eine gemischte Kombination aus verschiedenen Komponentenfähigkeiten und Schwellenwerten sein kann, wie unten mit Bezug auf 3 beschrieben. Das Steuergerät 50 bestimmt effektiv, ob eine vorbestimmte Spanne in der aktuellen Komponentenfähigkeit für den Betrieb des elektrifizierten Antriebsstrangs 11 für eine volle Dauer eines verstärkten Fahrmanövers, d. h. in MPM, vorhanden ist.
Als Teil des Logikblocks B106 kann eine Ausführungsform in Betracht gezogen werden, bei der das Steuergerät 50 die aktuellen Temperaturen des elektrischen Fahrmotors 14, des TPIM 20-1 und/oder anderer betroffener Hardwarekomponenten betrachtet und feststellt, ob diese Werte in einen in der EIL 53 kodierten Bereich fallen. Dies ist jedoch nicht das Ende der Analyse im Logikblock B106. Das Steuergerät 50 ist auch so programmiert, dass es in der Zeit bis zum Ende des bevorstehenden MPMverstärkten Manövers vorausschaut, um festzustellen, ob die betroffenen Komponenten bei der voraussichtlichen Beendigung des Manövers nicht außerhalb ihrer jeweiligen, in der EIL 53 kodierten Grenzwerte liegen werden.
Als Beispiel kann man annehmen, dass die NIL 51 von 1 eine nominale Temperaturschwelle T100% z.B. 40°C, enthalten könnte. Ein De-Rating über das Steuergerät der TPIMs 20-1 und/oder 20-2 würde normalerweise außerhalb des MPM-Betriebs erfolgen, wenn die gemessene oder geschätzte Temperatur in diesem nicht einschränkenden Beispiel 40°C überschreitet. Bei Anwendung von EIL 53 kann der Schwellenwert situativ auf T_129%, oder etwa 52°C in diesem illustrativen Beispiel, erhöht werden. Wenn beim erwarteten Eintritt in das MPM die gemessene Temperatur des TPIM-1 35°C beträgt, könnten typische Kontrollstrategien das MPM aktivieren, wenn die Eintrittstemperatur innerhalb der normalen und erweiterten Grenzen liegt. Die vorliegende Strategie funktioniert jedoch nicht auf diese Weise.
Stattdessen schaut das Steuergerät 50 von 1 zeitlich voraus auf den erwarteten Abschluss des verstärkten Fahrmanövers, um abzuschätzen, ob die betrachteten Temperaturen die erweiterten Grenzwerte, in diesem Fall T_129%, überschreiten werden. Wenn das verstärkte Fahrmanöver nicht abgeschlossen werden kann, ohne die erweiterten Grenzwerte zu überschreiten, wird das MPM-Manöver nicht aktiviert. Wenn also das Steuergerät 50 mit einem erwarteten Temperaturanstieg des Umrichters von 20°C für ein 0-60 MPH weit offenes Pedal/Gas-Manöver programmiert ist oder diesen schätzt, die EIL 53 einen thermischen Grenzwert von 52°C vorgibt und die Temperatur vor dem Eintritt in das MPM 35°C beträgt, würde das Steuergerät 50 das Manöver nicht freigeben, da dies zu einer Endtemperatur von 55°C führen würde, d.h. 3°C über den thermischen Grenzwerten der EIL 53. Verschiedene Bereiche für die EIL 53 könnten für verschiedene Bedingungen verwendet werden, einschließlich Grenzwerte, die aus einer kollektiven Zeithistorie, die die vergangene thermische Belastung des TPIM 20-1 und des elektrischen Fahrmotors 14 beschreibt, verstrichene Betriebsdauern oberhalb der erhöhten Grenzwerte usw., um die Leistung des Verfahrens 100 auf ein bestimmtes Kraftfahrzeug 10 fein abzustimmen.
Auf diese Weise bestimmt das in 1 gezeigte Steuergerät 50, ob die aktuelle Komponentenfähigkeit innerhalb eines zulässigen Bereichs liegt und voraussichtlich in diesem bleiben wird, um mit der EIL 53 und dem Rest des Verfahrens 100 fortzufahren, d. h. „Comp Cap = 1?“. Referenzpegel der EIL 53 können in eine oder mehrere Nachschlagetabellen im Speicher (M) dem Steuergerät 50 programmiert oder dem Steuergerät 50 auf andere Weise zur Verfügung gestellt werden. Das Verfahren 100 fährt mit dem Logikblock B110 fort, wenn die aktuelle Komponentenfähigkeit über dem aktuellen Fähigkeitsschwellenwert liegt, der geeignet ist, durch Anwendung der EIL 53 von 1 in das MPM einzutreten und bis zum Abschluss des Manövers darin zu bleiben. Andernfalls fährt das Verfahren 100 mit dem Logikblock B108 fort.
Der Logikblock B108 wird erreicht, wenn entweder die aktuelle Einsatzbedingung (Logikblock B104) oder die aktuelle Komponentenfähigkeit (Logikblock B106) den Eintritt in MPM ausschließt. In diesem Fall kann das Steuergerät 50 von 1 die MPM/EIL-Funktionalität automatisch deaktivieren („DSBL EIL“), z. B. durch Setzen eines Bit-Codes, der den Betrieb des elektrifizierten Antriebsstrangs 11 oberhalb der Grenzen seines standardmäßigen Drehmoment- und Drehzahlbetriebsbereichs verhindert. Das Verfahren 100 fährt dann mit dem Logikblock B112 fort.
Der Logikblock B110 wird erreicht, wenn die aktuelle Einsatzbedingung (Block B104) und die aktuellen Komponentenfähigkeiten (Block B 106) beide den Eintritt in das MPM erlauben. In diesem Fall aktiviert das Steuergerät 50 von 1 automatisch die EIL 53, z. B. durch Setzen eines Bit-Codes, der den Betrieb des elektrifizierten Antriebsstrangs 11 außerhalb seiner standardmäßigen normalen Drehmoment- und Drehzahlbetriebsgrenzen der NIL 51 zugunsten der EIL 53 vorübergehend erlaubt. So wendet der Controller 50 als Reaktion auf die Eingangssignale (Pfeil CC_I), wenn eine vorbestimmte Spanne in der Komponentenfähigkeit besteht, z.B. wenn 25°C zwischen einer aktuellen Temperatur des TPIM 20-1 und einer Temperaturgrenze der EIL 53 verbleiben, wenn ein Anstieg von 20°C° für ein bevorstehendes verstärktes Fahrmanöver erwartet wird, vorübergehend die EIL 53 an, um MPM zu ermöglichen. Die Anwendung der EIL 53 ermöglicht somit den Betrieb des elektrischen Fahrmotors 14 oberhalb der auf der NIL 52 basierenden Standardbetriebsgrenzen für Drehmoment und Drehzahl, oder genauer gesagt der damit verbundenen Temperaturen, für die gesamte Dauer des verstärkten Fahrmanövers. Das Verfahren 100 fährt dann mit dem Logikblock B112 fort.
Im Logikblock B112 kann das Steuergerät 50 von 1 den aktuellen Verfügbarkeitsstatus („EILSTAT“) des MPM/EIL über die Anzeigevorrichtung 25 an den Bediener des Fahrzeugs 10 übermitteln. Wie oben erwähnt, wird das MPM/EIL erst dann aktiviert, wenn das Steuergerät 50 feststellt, dass ein aktuelles Anwendungsfallmanöver, wie z. B. eine Beschleunigung von 0-60 MPH, innerhalb der kurz- und langfristigen Komponentenhaltbarkeitsgrenzen gestartet und abgeschlossen werden kann. Nur in diesen Fällen wendet das Steuergerät 50 die EIL 53 an, damit die Ausführung des MPM fortgesetzt werden kann. Da der Eintritt in das MPM für den Bediener im Laufe eines bestimmten Fahrzyklus nicht immer möglich ist, beinhaltet das Verfahren 100 auch ein intuitives akustisches und/oder visuelles Feedback an den Bediener, um die MPM-bezogene Leistungserwartung des Bedieners zu steuern.
Ein mögliches Anwendungsszenario ist z. B., dass ein Fahrer einer Hochleistungsversion des Kraftfahrzeugs 10 an einer Ampel steht. Wenn die Ampel umschaltet, erwartet der Fahrer möglicherweise einen sofortigen Beschleunigungsschub, der normalerweise mit dem MPM-Betrieb einhergehen würde. Wenn jedoch der aktuelle Anwendungsfall nicht aktiviert ist und/oder eine aktuelle Komponentenfähigkeit auf einem ungünstigen Niveau liegt und somit den Eintritt in den MPM-Betrieb, wie oben erläutert, ausschließt, würde der Fahrer nicht die erwartete Beschleunigungsreaktion erleben, wenn die Ampel auf Grün schaltet und der Fahrer das Gaspedal 22 vollständig betätigt. In diesem Fall wird die vom Fahrer erwartete Leistung nicht durch den elektrifizierten Antriebsstrang 11 erbracht.
Ohne die Verwendung der Anzeigevorrichtung 25 könnte der Fahrer in diesem Beispielszenario die Nichtverfügbarkeit nicht bemerken und den fehlenden Boost als Fehler oder Mangel im elektrischen Antriebsstrang 11 interpretieren. Ebenso könnte MPM aktiviert werden, aber mitten in einem Fahrmanöver mit Ladedruck unterbrochen werden, was in ähnlicher Weise zu Unzufriedenheit beim Fahrer führen könnte. Die Rückmeldung, die durch den Logikblock B112 aktiviert wird, soll daher die Unsicherheit über die aktuelle und dauerhafte Verfügbarkeit von MPM oder dessen Fehlen verringern, während sie möglicherweise andere Informationen von Interesse für den Fahrer vermittelt. Auf diese Weise bleibt dem Fahrer bewusst, wann eine erhöhte Leistung zu erwarten ist, wie sie durch die EIL 53 ermöglicht wird, und wann derselbe Fahrer vernünftigerweise eine normale/standardmäßige Beschleunigungsleistung im Rahmen der NIL 51 von 1 erwarten könnte.
Während eine Reihe von Ausführungsformen für die Anzeigevorrichtung 25 im Rahmen der Offenbarung möglich sind, werden einige repräsentative Beispiele für die Verwendung im Kraftfahrzeug 10 von 1 dargestellt. Eine digitale und/oder analoge Nadelanzeige G1 kann in einem Armaturenbrett (nicht dargestellt) des Fahrzeugs 10 montiert werden. Das Messgerät G1 kann farbcodiert sein, um einen abgestuften Leistungsbereich darzustellen, den ein Bediener auf einen Blick nutzen kann, um die aktuelle Verfügbarkeit von MPM/EIL zu erkennen. Beispielhafte Farben könnten z. B. grün sein, um die Verfügbarkeit von MPM/EIL anzuzeigen, orange oder gelb, um eine eingeschränkte Verfügbarkeit anzuzeigen, und rot, um die Nichtverfügbarkeit anzuzeigen. Der Einfachheit halber kann die Anzeige G1 auch Textinformationen enthalten, die den Bediener über den jeweiligen Grund oder die Gründe für die eingeschränkte Verfügbarkeit oder die völlige Nichtverfügbarkeit informieren.
Alternative oder ergänzende Anzeigevorrichtungen 25 können eine Glühbirne G2, wie z. B. eine oder mehrere farbkodierte LEDs, z. B. in Übereinstimmung mit dem grünen, gelben und roten Beispiel der Anzeige G1, oder eine andere geeignete visuelle Anzeige oder eine digitale Balkenanzeige G3 umfassen, die die Informationen der Anzeige G1 in einer einfacheren Art und Weise darstellt und möglicherweise weniger Fläche zur Implementierung auf einer Instrumententafel benötigt. Die von der Anzeigevorrichtung 25 ermöglichte visuelle Rückmeldung kann in einigen Ausführungsformen durch haptische und/oder akustische Rückmeldung ergänzt werden. Eine oder mehrere LEDs der digitalen Balkenanzeige G3 oder einer der Anzeigen G1 oder G2 können mit einer Farbe beleuchtet werden, die den Verfügbarkeitsstatus anzeigt. In den verschiedenen Ausführungsformen kann das Messgerät G1, G2 oder G3 auf das in 1 gezeigte Verfügbarkeitsstatussignal (Pfeil CCG) reagieren.
In 3 ist eine repräsentative Steuerlogik 50L zur Implementierung von Aspekten des vorliegenden Verfahrens 100 dargestellt. Wie oben offenbart, werden die Eingangssignale (Pfeile CCI) gemessen oder geschätzt und in einen Komponentenfähigkeits- („Comp Cap“) Logikblock 52 des Steuergeräts 50 eingespeist. Beispielhafte Parameter können, ohne Einschränkung, eine gemessene oder geschätzte Rotortemperatur (T14R) des in 1 dargestellten Rotors 14R, eine Statortemperatur (T14S) des Stators 14S, eine Wechselrichtertemperatur (T20) des TPIM20-1 und/oder eine Kühlmitteltemperatur _(TC) des elektrischen Kühlmittels (nicht dargestellt), das um oder durch die verschiedenen Komponenten des in 1 dargestellten elektrifizierten Antriebsstrangs 11 zirkuliert, umfassen. Ein elektrisches Fehlersignal („e-FLT“) kann ebenfalls als Teil der Eingangssignale verwendet werden (Pfeil CCI). Der Logikblock 52 kann dann unter Verwendung der Eingangssignale (CCI) die kurz- und langfristigen erweiterten Fähigkeiten („ST, LT ENH“) des elektrifizierten Antriebsstrangs 11 bestimmen, um die erweiterte Wechselrichtergrenze zu implementieren und dadurch in das MPM einzutreten, wobei die Fähigkeiten die des elektrischen Fahrmotors 14, des TPIM 20-1, des HV-Batteriepacks 16 und anderer möglicher Komponenten sind.
Die Steuerlogik 50L von 3 kann unter Bezugnahme auf die zugehörige Logik 200 weiter erläutert werden, die zur Verwendung als Teil des vorliegenden Verfahrens 100 mit mehreren Variablen oder Parametern angepasst werden kann. Eine repräsentative generische Variable („VAR1“) ist der Einfachheit halber dargestellt. Im Logikblock B202 kann das Steuergerät 50 von 1 feststellen, ob ein elektrischer Fehler des TPIM 20-1 oder einer anderen Komponente des elektrifizierten Antriebsstrangs 11 aktiv ist, wie durch „E-FLT?“ in 3 angezeigt. Elektrische Komponentenfehler im Kontext des Logikblocks B202 können harte Fehler wie Kurzschlussbedingungen, verschweißte Schütze, Betrieb nahe einer kritischen Betriebstemperatur usw. sein. Das Verfahren 200 fährt mit dem Logikblock B204T fort, wenn keine solchen Fehler erkannt werden, und alternativ mit dem Logikblock B204F, wenn mindestens ein elektrischer Fehler erkannt wird.
Im Logikblock B203 kann eine Größe der generischen Variable (VAR1) mit vorgegebenen Grenzwerten verglichen werden, um die oben genannte Komponentenfähigkeit zu bestimmen. Die Spur 30 entspricht den langfristigen Komponentengrenzwerten, während die Spur 130 den kurzfristigen Komponentengrenzwerten entspricht. Wie oben erwähnt, wendet das Steuergerät 50 die EIL 53 an, wenn die Langzeitfähigkeit der Messkurve 30 ihr Maximum erreicht hat. Das Steuergerät 50 würde die EIL 53 dann verlassen, wenn die Kurzzeitfähigkeit (Messkurve 130) nicht mehr auf dem Maximum liegt. Da die Langzeit-Komponentenfähigkeit (Kurve 30) eine konservativere Marge (30M) eingebaut hat, wäre das Steuergerät 50 in der Lage, das verstärkte Fahrmanöver in MPM abzuschließen, bevor sich die Temperatur oder ein anderer relevanter Parameter zu stark ändert.
Die Kurve 30 kann z. B. dazu verwendet werden, diskrete Leistungsbereiche zu definieren, wobei drei solcher Leistungsbereiche im Bereich unter der Grenzkurve 30 mit I, II und III gekennzeichnet sind. Zur Veranschaulichung und ohne Einschränkung kann die generische Variable (VAR1) eine Temperatur des TPIM 20-1 sein, wobei die Bereiche I, II und III jeweils „zu kalt“, „akzeptabel“ und „zu heiß“ entsprechen. Der Logikblock B203 gibt dann einen entsprechenden Komponentenfähigkeitswert 32 („CompCap 1“) an den Logikblock B206 aus. Ähnliche Kurven (nicht dargestellt) können für ein Vielfaches (N) anderer Variablen verwendet werden, einschließlich einiger oder aller Eingangssignale (CCI) in 3, wobei „CompCap N“ die 1, ..., N verschiedenen möglichen Komponentenfähigkeiten angibt, die dem Logikblock B206 zugeführt werden.
In den Logikblöcken B204T und B204F wird der elektrische Fahrmotor 14/TPIM 20-1 bzw. andere TPIMs und Motoren innerhalb des elektrifizierten Antriebsstrangs 11 in Reaktion auf die Fehlerermittlung des Logikblocks B202 de-rating. Im Logikblock B204T kann eine Standardeinstellung einem De-Rating von 0 % entsprechen, d. h., das TPIM 20-1 und/oder der elektrische Fahrmotor 14 können anfänglich so eingestellt werden, dass es mit einer Standard-Drehmoment- und Drehzahl-Einstellung oder einem Standard-Betriebspunkt arbeiten. Im Gegensatz dazu wird der Logikblock B204F als Reaktion auf die Erkennung eines elektrischen Fehlers am Logikblock B202 ausgeführt. Abhängig von der Art des erkannten elektrischen Fehlers kann der Logikblock B204F eine Herabstufung des TPIM 20-1 um 100 % bei schweren Fehlern oder eine Herabstufung um einen geringeren Betrag beinhalten, um eine eingeschränkte Funktionalität des elektrischen Fahrmotors 14 zu gewährleisten. Das Verfahren 200 fährt dann mit dem Logikblock B205 fort.
Im Logikblock B205 kann der Controller 50 zwischen den Ausgängen der Logikblöcke B204T und B204F basierend auf dem aktuellen Ergebnis des Logikblocks B202 entscheiden, z. B. über ein kalibriertes Abtastintervall, wobei der Controller 50 einen De-Rating-Prozentsatz („%DRT“) basierend auf den Ergebnissen ausgibt. Der Logikblock B205 kann eine Mittelwertbildung der Ausgänge der Logikblöcke B204T und B204F beinhalten, oder den Ausgang eines der Logikblöcke B204T oder B204F in verschiedenen Ausführungsformen stärker gewichten als den anderen, oder den Herabstufungsprozentsatz anhand anderer Kriterien, z. B. einer Formel, berechnen. Der Herabstufungsprozentsatz wird dann an den Logikblock B208 geliefert.
Der Logikblock B206 kann den Empfang von 1, ..., N verschiedenen möglichen Komponentenfähigkeiten von Logikblock(en) B203, wie oben beschrieben, und dann das Finden der am meisten eingeschränkten oder begrenzten der Komponentenfähigkeiten unter Verwendung eines Komparators oder einer anderen geeigneten Minimalfunktion (Min) beinhalten. Das Verfahren 200 speist dann die minimale Komponentenfähigkeit in den Logikblock B208 ein.
Im Logikblock B208 kann das Steuergerät 50 die Ausgänge der Blöcke B205 und B208 multiplizieren, um die EIL-Grenzwerte („EIL-Cap“) zur Verwendung bei dem Steuergerät des elektrifizierten Antriebsstrangs 11 zu bestimmen, sobald EIL im Logikblock B110 von 2 aktiviert wurde.
Im Rahmen der Offenlegung kann es aus Gründen der Bauteilgarantie sinnvoll sein, den Eintritt in das MPM zu beschränken oder zu verhindern, wenn der elektrifizierte Antriebsstrang 11 in einem Teilpedal- oder Einachseinsatzfall arbeitet. Beispielsweise könnten, wie in 1 dargestellt, die elektrischen Fahrmotoren 14 und 114 mit den entsprechenden TPIMs 20-1 und 20-2 anstelle des elektrischen Fahrmotors 14 verwendet werden, wie oben beschrieben. Die Verwendung mehrerer angetriebener Antriebsachsen 19-1, 19-2 und 119 ermöglicht somit eine Allradantriebsfunktionalität (AWD). Beim Fahren in einer solchen AWD-Ausführung bei schlechtem Wetter mit einem aktiven Traktionskontrollsystem an Bord könnte das Steuergerät 50 von 1 durch den Betrieb des Verfahrens 100 potenziell bestimmen, dass der Eintritt in MPM auf einer Antriebsachse, aber nicht auf der anderen, implementiert oder ganz ausgeschlossen werden kann. Ein Teilpedalzustand kann ebenfalls einer Anforderung eines hohen Drehmoments für den Antrieb der hinteren Straßenräder 15R entsprechen, während gleichzeitig ein geringeres Drehmoment für die vorderen Straßenräder 15F gefordert wird, oder andersherum.
Der Betrieb auf diese Weise kann jedoch die thermische Belastung und den Verschleiß sowie die kurz- oder langfristige Garantiebelastung eines entsprechenden elektrischen Fahrmotors 14 oder 114, z. B. zum Antrieb der hinteren Straßenräder 15, erhöhen. Das Steuergerät 50 kann daher MPM ausschließen oder zumindest die Drehmomentverteilung während des Betriebs in MPM in Abhängigkeit von einem aktiven Traktionsregelungszustand anpassen. Die tatsächliche Drehmomentverteilung kann in Echtzeit von dem Steuergerät 50 entschieden werden, mit anderen Worten, um etwas weniger als eine volle Vollgas- oder Pedalleistung auf einer bestimmten der Antriebsachsen 19 bereitzustellen.
Unter Bezugnahme auf 4 wird nun ein beispielhafter kalkulationsbasierter Ansatz zur Implementierung eines solchen thermischen Ausgleichs über Drehmomentarbitrierung gezeigt, bei dem ein Optimierungsblock („T_DIST-OPT“) 60 als Teil des in 1 gezeigten Steuergeräts 50 verwendet wird. Die Gesamtdrehmomentanforderung des Fahrers (Pfeil T_REQ) wird als Steuereingang für den Optimierungsblock 60 verwendet. Zusätzlich empfängt der Optimierungsblock 60 zwei verschiedene Kalkulationseingaben: (1) die normale Kostennutzung (Pfeil CU_NORM), z. B. die mit dem Betrieb gemäß der NIL 51 von 1 verbundenen Kosten in Bezug auf Wirkungsgrad, Fahrzeugdynamik, Traktion usw., und (2) die Kostennutzung für den Betrieb in MPM oberhalb der nominalen 100 %-Grenzen (Pfeil CU_100%+), wobei letztere mit dem Normal-/Standardbetrieb gemäß der EIL 53 von 1 verbunden ist.
Die Ausgaben des Optimierungsblocks 60 umfassen mehrere verschiedene Achsdrehmomente von verschiedenen elektrischen Fahrmotoren, nominell M1, M2 und M3, und entsprechende zugewiesene Anteile der Gesamtdrehmomentanforderung (Pfeil T_REQ), d. h. Axl1 T_REQ, Axl2 T_REQ und Axl3 T_REQ. In der beispielhaften Ausführungsform von 1 können beispielsweise die Motoren M1, M2 und M3 jeweils den elektrischen Fahrmotoren 114, 14-1 und 14-2 in einer nicht begrenzten dreiachsigen Konfiguration entsprechen. In einer anderen Ausführungsform könnte die Strategie von 4 jedoch auch auf eine zweiachsige Konfiguration angewendet werden, in der die Drehmomentzuweisung zwischen den elektrischen Fahrmotoren 14 und 114 erfolgt.
Der Optimierungsblock 60 von 4 kann eine Art „Soft-Costing“ für die Nutzung einzelner Motoren oberhalb von 100 % durchführen, wobei der Betrieb oberhalb der 100 %-Grenzen des NIL 51 selektiv bestraft wird. Die Kostenberechnungsfunktion selbst kann je nach Anwendung variieren und kann eine Reihe von zugehörigen Faktorgewichten enthalten, die zusammen die Last auf den verschiedenen elektrischen Fahrmotoren 114, 14-1 und 14-2 und ihren zugehörigen TPIMs ausgleichen. Zum Beispiel kann das Steuergerät 50 die Kosten für die Zuweisung des vom Fahrer angeforderten Drehmoments in der Gesamtdrehmomentanforderung (Pfeil T_REQ) zu einer bestimmten Antriebsachse 19-1, 19-2 oder 119 berücksichtigen. Während der Optimierungsblock 60 in einigen Szenarien die Gesamtdrehmomentanforderung (Pfeil T_REQ) auf die verschiedenen Motoren M1, M2 und M3 aufteilen oder zuweisen könnte, könnte der Optimierungsblock die Gesamtdrehmomentanforderung (Pfeil T_REQ) auch überproportional einer der Antriebsachsen zuweisen.
Als anschauliches Beispiel kann das Steuergerät 50 vor der Zuweisung eines bestimmten Prozentsatzes der Gesamtdrehmomentanforderung (Pfeil T_REQ) an eine bestimmte Antriebsachse 119, 19-1 oder 19-2 den dargestellten Kalkulationsansatz verwenden, um die Auswirkung dieser Zuweisung auf einen bestimmten Motor M1, M2 oder M3, der daran angeschlossen ist, sowie auf das zugehörige TPIM zu bestimmen. Die Vorgeschichte der thermischen Belastung eines bestimmten Geräts kann eine solche Zuordnung als Teil der angewandten Kalkulationsfunktion informieren. Wenn z. B. der Motor M1 (z. B. der elektrische Fahrmotor 114 aus 1) über eine vorbestimmte Anzahl von früheren Fahrzyklen eine akkumulative thermische Belastung erfahren hat, die deutlich über der der Motoren M2 und M3 liegt, selbst wenn der Motor M1 während des MPM-Betriebs gemäß der EIL 53 arbeiten könnte, kann das Steuergerät 50 den Beitrag von M1 beschränken, um die thermische Belastung und den Verschleiß von M1 zu reduzieren. Ähnliche Berechnungen könnten für andere Faktoren durchgeführt werden, die sich tendenziell negativ auf die Hardware auswirken, wie z. B. Batteriestrom/Leistungsverbrauch oberhalb von 100 % Leistungsfähigkeit, wie noch zu sehen sein wird.
Das Steuergerät des elektrifizierten Antriebsstrangs 11 von 1 gemäß dem Verfahren 100 von 2, wie unter Bezugnahme auf den Optimierungsblock 60 von 4 weiter verfeinert, ermöglicht es einem Bediener des in 1 gezeigten Kraftfahrzeugs 10 somit, die durch den MPM-Betrieb bereitgestellte gesteigerte Beschleunigungsleistung zuverlässiger zu genießen. Beispielsweise kann das Steuergerät 50 den Eintritt in den MPM-Betrieb gemäß der EIL 53 von 1 ermöglichen, wenn der Fahrer in der Lage ist, über die gesamte Dauer des Manövers eine konstante Beschleunigungsleistung von 0-60 MPH zu erzielen. Das Steuergerät 50 kann die erweiterte Funktionalität selektiv auf vordefinierte Anwendungsfälle beschränken, wie z. B. weit geöffnete Drosselklappe oder Pedal, bei denen der Bediener eine Drehmomentleistung anfordert, die die Standardkomponentengrenzen überschreitet, z. B. 129 % Drehmoment relativ zu einer Standardgrenze von 100 %.
Zusätzlich sieht die vorliegende Lehre eine aktive akustische, visuelle und/oder haptische Echtzeit-Rückmeldung an den Bediener vor, um ihn über die aktuelle Verfügbarkeit oder das Fehlen eines MPM-Eintritts zu informieren. Auf diese Weise werden eine verbesserte Leistung und ein höherer Fahrspaß ermöglicht, während das Bewusstsein für die kurz- und langfristige Haltbarkeit der Komponenten erhalten bleibt. Diese und andere mögliche Vorteile werden für den Fachmann in Anbetracht der vorangegangenen Offenbarung leicht erkennbar sein.
Die ausführliche Beschreibung und die Zeichnungen oder Figuren sind unterstützend und beschreibend für die vorliegende Lehre, aber der Umfang der vorliegenden Lehre wird ausschließlich durch die Ansprüche definiert. Während einige der bevorzugten Ausführungsformen und andere Ausführungsformen zur Ausführung der vorliegenden Lehre im Detail beschrieben wurden, existieren verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen zur Ausführung der vorliegenden Lehre, die in den beigefügten Ansprüchen definiert sind. Außerdem schließt diese Offenbarung ausdrücklich Kombinationen und Unterkombinationen der oben und unten dargestellten Elemente und Merkmale ein.

Claims

Ein elektrifizierter Antriebsstrang, umfassend: eine Gleichstromversorgung, die so konfiguriert ist, dass sie eine Gleichspannung bereitstellt; einen mehrphasigen elektrischen Fahrmotor mit einem Stator und einem Rotor, wobei der Rotor so konfiguriert ist, dass er mit einer mechanischen Last koppelt; ein mit dem Stator und der Gleichstromversorgung verbundenes Traktionsleistungs-Wechselrichtermodul, TPIM, wobei das TPIM so konfiguriert ist, dass es die Gleichspannung von der Gleichstromversorgung in eine Wechselspannung umwandelt und die Wechselspannung an den Stator liefert; und ein Steuergerät, das konfiguriert zum: Bestimmen, unter Verwendung der Eingangssignale, einer aktuellen Komponentenfähigkeit und eines aktuellen Anwendungsfalls des elektrifizierten Antriebsstrangs; als Reaktion darauf, dass die aktuelle Komponentenfähigkeit kleiner als ein kalibrierter Fähigkeitsschwellenwert ist und der aktuelle Anwendungsfall mit einem vorbestimmten genehmigten Anwendungsfall übereinstimmt, bestimmen, ob ein vorbestimmter Spielraum in der aktuellen Komponentenfähigkeit für den Betrieb des elektrifizierten Antriebsstrangs in einem Maximalleistungsmodus, MPM, für eine volle Dauer eines verstärkten Fahrmanövers existiert; Empfangen von Eingangssignalen, die ein angefordertes Drehmoment angeben, wobei das angeforderte Drehmoment ein gewünschtes Ausgangsdrehmomentniveau des elektrischen Fahrmotors ist, und als Reaktion auf die Eingangssignale, wenn der vorbestimmte Spielraum vorhanden ist, vorübergehend eine erweiterte Wechselrichtergrenze, EIL, des TPIM anzuwenden, um dadurch das MPM zu aktivieren, wobei das Anwenden der EIL den Betrieb des elektrischen Fahrmotors oberhalb der voreingestellten Drehmoment- und Drehzahlbetriebsgrenzen für die gesamte Dauer des verstärkten Fahrmanövers ermöglicht.
Der elektrifizierte Antriebsstrang nach Anspruch 1, wobei das Steuergerät so konfiguriert ist, dass es als Reaktion darauf, dass die aktuelle Komponentenfähigkeit den kalibrierten Fähigkeitsschwellenwert nicht überschreitet oder der aktuelle Anwendungsfall nicht mit den vorbestimmten genehmigten Anwendungsfällen übereinstimmt, die EIL deaktiviert.
Der elektrifizierte Antriebsstrang nach Anspruch 2, ferner umfassend ein Gaspedal, wobei die Eingangssignale einen Betrag des Pedalwegs des Gaspedals einschließen und der vorbestimmte genehmigte Anwendungsfall einen Zustand mit weit geöffneter Drosselklappe oder weit geöffnetem Pedal des Gaspedals einschließt, der einem vorbestimmten Beschleunigungsereignis entspricht.
Der elektrifizierte Antriebsstrang nach Anspruch 3, wobei der vorbestimmte genehmigte Anwendungsfall ein Beschleunigungsmanöver aus dem Stillstand und/oder ein Hochgeschwindigkeits-Überholmanöver umfasst, das den Zustand mit weit geöffneter Drosselklappe oder weit geöffnetem Pedal anzeigt.
Der elektrifizierte Antriebsstrang nach Anspruch 1, wobei das Steuergerät ferner so konfiguriert ist, dass es die EIL als Reaktion auf einen aktiven Traktionskontrollzustand selektiv deaktiviert.
Der elektrifizierte Antriebsstrang nach Anspruch 1, wobei der elektrifizierte Antriebsstrang als Teil eines Kraftfahrzeugs verwendet wird, und wobei die Anzeigevorrichtung ein digitales Messgerät des Kraftfahrzeugs ist.
Der elektrifizierte Antriebsstrang nach Anspruch 1, wobei der elektrische Fahrmotor mehrere elektrische Fahrmotoren umfasst, das TPIM mehrere TPIMs umfasst, die jeweils mit einem entsprechenden der elektrischen Fahrmotoren verbunden sind, und der elektrifizierte Antriebsstrang mehrere Antriebsachsen umfasst, die jeweils mit einem entsprechenden der elektrischen Fahrmotoren gekoppelt sind, wobei das Steuergerät so konfiguriert ist, dass es eine Kostenberechnungsfunktion ausführt, um den Antriebsachsen während des MPM das gewünschte Drehmoment zuzuweisen, um dadurch die thermische Belastung und den Verschleiß der elektrischen Fahrmotoren und der TPIMs auszugleichen.
Ein Kraftfahrzeug, umfassend: eine Vielzahl von Straßenrädern; ein Gaspedal; und einen elektrifizierten Antriebsstrang mit: ein Hochspannungs-Akkupaket, HV, das eine Gleichspannung, DC, liefert; einen mehrphasigen elektrischen Fahrmotor mit einem Stator und einem Rotor, wobei der Rotor mit einem oder mehreren der Straßenräder gekoppelt ist; ein Traktionsleistungs-Wechselrichtermodul, TPIM, das elektrisch mit dem Stator und dem HV-Batteriepaket verbunden ist, wobei das TPIM so konfiguriert ist, dass es die Gleichspannung von dem HV-Batteriepaket in eine Wechselspannung, AC, umwandelt und die Wechselspannung an den Stator liefert; und ein Steuergerät, das konfiguriert ist zum: Bestimmen, unter Verwendung der Eingangssignale, einer aktuelle Komponentenfähigkeit und eines aktuellen Anwendungsfalls des elektrifizierten Antriebsstrangs; als Reaktion darauf, dass die aktuelle Komponentenfähigkeit kleiner als ein kalibrierter Fähigkeitsschwellenwert ist und der aktuelle Anwendungsfall mit einem vorbestimmten genehmigten Anwendungsfall übereinstimmt, bestimmen, ob ein vorbestimmter Spielraum in der aktuellen Komponentenfähigkeit für den Betrieb des elektrifizierten Antriebsstrangs in einem Modus maximaler Leistung, MPM, für eine volle Dauer eines verstärkten Fahrmanövers existiert; Empfangen von Eingangssignalen, die ein angefordertes Drehmoment angeben, wobei das angeforderte Drehmoment ein gewünschtes Ausgangsdrehmomentniveau des elektrischen Fahrmotors ist, und als Reaktion auf die Eingangssignale, wenn der vorbestimmte Spielraum vorhanden ist, vorübergehend eine erweiterte Wechselrichtergrenze, EIL, des TPIM anzuwenden, um dadurch das MPM zu aktivieren, wobei das Anwenden der EIL den Betrieb des elektrischen Fahrmotors oberhalb der voreingestellten Drehmoment- und Drehzahlbetriebsgrenzen für die gesamte Dauer des verstärkten Fahrmanövers ermöglicht.
Das Kraftfahrzeug nach Anspruch 8, wobei das Steuergerät so konfiguriert ist, dass es als Reaktion darauf, dass die aktuelle Komponentenfähigkeit den kalibrierten Fähigkeitsschwellenwert nicht überschreitet oder der aktuelle Anwendungsfall nicht mit einem der genehmigten Anwendungsfälle übereinstimmt, die EIL deaktiviert.
Das Kraftfahrzeug nach Anspruch 8, wobei der elektrische Fahrmotor eine Vielzahl von elektrischen Fahrmotoren umfasst, das TPIM eine Vielzahl von TPIMs umfasst, die jeweils mit einem entsprechenden der elektrischen Fahrmotoren verbunden sind, und der elektrifizierte Antriebsstrang eine Vielzahl von Antriebsachsen umfasst, die jeweils mit einem entsprechenden der elektrischen Fahrmotoren gekoppelt sind, wobei das Steuergerät so konfiguriert ist, dass es eine Kalkulationsfunktion ausführt, um den Antriebsachsen während des MPM das gewünschte Drehmoment zuzuweisen und dadurch die thermische Belastung und den Verschleiß der elektrischen Fahrmotoren und der TPIMs auszugleichen.