SE0950645A1 - Method and system for operating an electric machine in a hybrid vehicle - Google Patents

Method and system for operating an electric machine in a hybrid vehicle Download PDF

Info

Publication number
SE0950645A1
SE0950645A1 SE0950645A SE0950645A SE0950645A1 SE 0950645 A1 SE0950645 A1 SE 0950645A1 SE 0950645 A SE0950645 A SE 0950645A SE 0950645 A SE0950645 A SE 0950645A SE 0950645 A1 SE0950645 A1 SE 0950645A1
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
road
electric machine
signal
horizon
vehicle
Prior art date
Application number
SE0950645A
Other languages
Swedish (sv)
Other versions
SE533838C2 (en
Inventor
Stefan Larsson
Original Assignee
Scania Cv Ab
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Scania Cv Ab filed Critical Scania Cv Ab
Priority to SE0950645A priority Critical patent/SE533838C2/en
Priority to PCT/SE2010/050644 priority patent/WO2010144042A1/en
Priority to DE112010002441T priority patent/DE112010002441T5/en
Publication of SE0950645A1 publication Critical patent/SE0950645A1/en
Publication of SE533838C2 publication Critical patent/SE533838C2/en

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/12—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries responding to state of charge [SoC]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/12—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries responding to state of charge [SoC]
    • B60L58/15—Preventing overcharging
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/42—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by the architecture of the hybrid electric vehicle
    • B60K6/46—Series type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/42—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by the architecture of the hybrid electric vehicle
    • B60K6/48—Parallel type
    • B60L11/1851—
    • B60L11/1861—
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L15/00—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
    • B60L15/20—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed
    • B60L15/2045—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed for optimising the use of energy
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/04—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units
    • B60W10/06—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units including control of combustion engines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/04—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units
    • B60W10/08—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units including control of electric propulsion units, e.g. motors or generators
    • B60W20/104—
    • B60W20/106—
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W20/00—Control systems specially adapted for hybrid vehicles
    • B60W20/10—Controlling the power contribution of each of the prime movers to meet required power demand
    • B60W20/12—Controlling the power contribution of each of the prime movers to meet required power demand using control strategies taking into account route information
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W20/00—Control systems specially adapted for hybrid vehicles
    • B60W20/10—Controlling the power contribution of each of the prime movers to meet required power demand
    • B60W20/13—Controlling the power contribution of each of the prime movers to meet required power demand in order to stay within battery power input or output limits; in order to prevent overcharging or battery depletion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W30/00—Purposes of road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub-unit, e.g. of systems using conjoint control of vehicle sub-units
    • B60W30/18—Propelling the vehicle
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W30/00—Purposes of road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub-unit, e.g. of systems using conjoint control of vehicle sub-units
    • B60W30/18—Propelling the vehicle
    • B60W30/188—Controlling power parameters of the driveline, e.g. determining the required power
    • B60W30/1882—Controlling power parameters of the driveline, e.g. determining the required power characterised by the working point of the engine, e.g. by using engine output chart
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W40/00—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models
    • B60W40/02—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models related to ambient conditions
    • B60W40/06—Road conditions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W40/00—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models
    • B60W40/02—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models related to ambient conditions
    • B60W40/06—Road conditions
    • B60W40/076—Slope angle of the road
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/42—Drive Train control parameters related to electric machines
    • B60L2240/423—Torque
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/60—Navigation input
    • B60L2240/62—Vehicle position
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/60—Navigation input
    • B60L2240/64—Road conditions
    • B60L2240/642—Slope of road
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W20/00—Control systems specially adapted for hybrid vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W50/00—Details of control systems for road vehicle drive control not related to the control of a particular sub-unit, e.g. process diagnostic or vehicle driver interfaces
    • B60W2050/0001—Details of the control system
    • B60W2050/0019—Control system elements or transfer functions
    • B60W2050/0022—Gains, weighting coefficients or weighting functions
    • B60W2050/0025—Transfer function weighting factor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W50/00—Details of control systems for road vehicle drive control not related to the control of a particular sub-unit, e.g. process diagnostic or vehicle driver interfaces
    • B60W2050/0001—Details of the control system
    • B60W2050/0043—Signal treatments, identification of variables or parameters, parameter estimation or state estimation
    • B60W2050/0057—Frequency analysis, spectral techniques or transforms
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2510/00—Input parameters relating to a particular sub-units
    • B60W2510/24—Energy storage means
    • B60W2510/242—Energy storage means for electrical energy
    • B60W2510/244—Charge state
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2552/00—Input parameters relating to infrastructure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2552/00—Input parameters relating to infrastructure
    • B60W2552/15—Road slope, i.e. the inclination of a road segment in the longitudinal direction
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2556/00—Input parameters relating to data
    • B60W2556/45—External transmission of data to or from the vehicle
    • B60W2556/50—External transmission of data to or from the vehicle of positioning data, e.g. GPS [Global Positioning System] data
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2710/00—Output or target parameters relating to a particular sub-units
    • B60W2710/08—Electric propulsion units
    • B60W2710/083—Torque
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/10—Road Vehicles
    • B60Y2200/14—Trucks; Load vehicles, Busses
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62—Hybrid vehicles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72—Electric energy management in electromobility
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/16—Information or communication technologies improving the operation of electric vehicles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Hybrid Electric Vehicles (AREA)

Abstract

Uppfinningen hänför sig till system för att styra en elmaskin i ett hybridfordon somomfattar en förbränningsmotor och ett batteri som är anslutet till nämnda elmaskin.Systemet omfattar en horisontenhet anpassad att bestämma en horisont med hjälp avpositionsdata och kartdata av en framtida väg som innehåller vägsegment medegenskapema lutning och längd för varje vägsegment, och generera en horisontsignal H iberoende därav; en styrmodsenhet anpassad att jämföra nämnda lutning hos vartderavägsegment i horisonten med tröskelvärden för lutningen, och klassificera vartderavägsegment i en vägklass beroende på jämförelsema; identifiera i en serie vilka vägklassersom kommer efter varandra i horisonten, och klassificera vägsegmenten i serien i ettstyrmod beroende på vägklassemas följ d, där styrmodet indikerar hur elmaskinen skastyras, och att generera en styrmodssignal ß i beroende därav; en laddningsenhet anpassadatt bestämma batteriets laddningstillstånd SOC och för att generera en SOC-signal S iberoende därav; en momentenhet anpassad att bestämma ett önskat moment av föraren,och att generera en momentsignal M i beroende därav;en regulator anpassad att beräkna enstyrsignal Y till elmaskinen beroende på styrrnodssignalen ß, SOC-signal S samtmomentsignalen M för nuvarande vägsegment som fordonet befinner sig i; varvidelmaskinen styrs enligt styrsignalen. Uppfinningen hänför sig även till en metod för att styra en elmaskin i ett hybridfordon. (Figur 4) The invention relates to a system for controlling an electric machine in a hybrid vehicle which comprises an internal combustion engine and a battery connected to said electric machine. The system comprises a horizon unit adapted to determine a horizon by means of positioning data and map data of a future road containing road segments. length for each road segment, and generate a horizon signal H independently thereof; a control mode unit adapted to compare said slope of each road segment on the horizon with threshold values for the slope, and classify each road segment in a road class according to the comparisons; identify in a series which road classes follow one another on the horizon, and classify the road segments in the series in a control mode depending on the sequence of the road classes, where the control mode indicates how the electric machine is controlled, and to generate a control mode signal ß depending thereon; a charging unit adapted to determine the state of charge of the battery SOC and to generate an SOC signal S accordingly; a torque unit adapted to determine a desired torque by the driver, and to generate a torque signal M depending thereon; a controller adapted to calculate a single control signal Y for the electric machine depending on the control node signal ß, SOC signal S and the torque signal M for the current road segment in which the vehicle is located; the turning machine is controlled according to the control signal. The invention also relates to a method for controlling an electric machine in a hybrid vehicle. (Figure 4)

Description

2 förflyttar fordonet. När stora kvantiteter energi behövs, tar motorn energi både från batteri och generator. I parallellhybridfordon är förbränningsmotom och en elmaskin, som används både som generator och motor, mekaniskt kopplade via motoraxel. Ett exempel på ett parallellhybridsystem visas i figur 2. Kopplingen kan placeras mellan förbränningsmotom och elmaskinen, vilket gör det möjligt att driva fordonet enbart elektriskt. Eftersom förbränningsmotom och elmotom roterar med exakt samma hastighet (när kopplingen är tillslagen), kompletterar de varandra och arbetar parallellt. 2 moves the vehicle. When large quantities of energy are needed, the engine takes energy from both the battery and the generator. In parallel hybrid vehicles, the internal combustion engine and an electric machine, which are used both as a generator and an engine, are mechanically connected via an engine shaft. An example of a parallel hybrid system is shown in Figure 2. The coupling can be placed between the internal combustion engine and the electric machine, which makes it possible to drive the vehicle only electrically. Since the internal combustion engine and electric motor rotate at exactly the same speed (when the clutch is switched on), they complement each other and work in parallel.

Patentansökningen EP 1 256 476 beskriver en strategi för att energiförsörja ett elfordon, med hjälp av ett navigationssystem. Batteriets SOC (State Of Charge) hanteras så att SOC aldrig ska bli för lågt för att kunna möta framtida prestandakrav, och aldrig bli för högt för att kunna ta emot framtida regenererad bromsenergi. Om navigationssystemet i fordonet exempelvis indikerar bergsterräng i fordonets riktning, kan ett styrsystem i fordonet skydda för kommande prestandabehov p. g.a. lutning, med strategimodifikationer.Patent application EP 1 256 476 describes a strategy for supplying energy to an electric vehicle, by means of a navigation system. The battery's SOC (State Of Charge) is handled so that the SOC should never be too low to meet future performance requirements, and never become too high to be able to receive future regenerated braking energy. If the navigation system in the vehicle, for example, indicates mountain terrain in the direction of the vehicle, a control system in the vehicle can protect for future performance needs due to slope, with strategy modifications.

Patentansökningen EP 0 829 389 beskriver en apparat och metod för att styra energiförsörjningen av ett fordon. SOC hos ett batteri i fordonet styrs till ett önskat SOC, för att förbättra batteriets laddnings-/urladdningsverkningsgrad och för att försäkra en tillräcklig tillgång till elektrisk energi som erfordras för att framföra fordonet.Patent application EP 0 829 389 describes an apparatus and method for controlling the energy supply of a vehicle. The SOC of a battery in the vehicle is controlled to a desired SOC, to improve the battery's charge / discharge efficiency and to ensure a sufficient supply of electrical energy required to drive the vehicle.

Syftet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma ett förbättrat sätt att minska ett hybridfordons energiförbrukning, och i synnerhet genom att använda information om hur den kommande vägen ser ut.The object of the present invention is to provide an improved way of reducing the energy consumption of a hybrid vehicle, and in particular by using information on what the future road looks like.

Sammanfattning av uppfinningen Det ovan beskrivna syftet uppnås enligt en aspekt av ett system för att styra en elmaskin i ett hybridfordon som omfattar en förbränningsmotor och ett batteri som är anslutet till nämnda elmaskin. Systemet omfattar: -en horisontenhet anpassad att bestämma en horisont med hjälp av positionsdata och kartdata av en framtida väg som innehåller vägsegment med egenskapema lutning och längd för varje vägsegment, och generera en horisontsignal H i beroende därav; 3 -en styrmodsenhet anpassad att jämföra nämnda lutning hos vartdera vägsegment i horisonten med tröskelvärden för lutningen, och klassificera vartdera vägsegment i en vägklass beroende på j ämförelsema; identifiera i en serie vilka vägklasser som kommer efter varandra i horisonten, och klassificera vägsegmenten i serien i ett styrmod beroende på vägklassemas följ d, där styrmodet indikerar hur elmaskinen ska styras, och att generera en styrmodssignal ß i beroende därav; -en laddningsenhet anpassad att bestämma batteriets laddningstillstånd SOC och for att generera en SOC-signal S i beroende därav; - en momentenhet anpassad att bestämma ett önskat moment av föraren, och att generera en momentsignal M i beroende därav; -en regulator anpassad att beräkna en styrsignal Y till elmaskinen beroende på styrmodssignalen ß, SOC-signal S samt momentsignalen M för nuvarande vägsegment som fordonet befinner sig i; varvid elmaskinen styrs enligt styrsignalen.Summary of the invention The object described above is achieved according to an aspect of a system for controlling an electric machine in a hybrid vehicle comprising an internal combustion engine and a battery connected to said electric machine. The system comprises: - a horizon unit adapted to determine a horizon by means of position data and map data of a future road containing road segments with the characteristics slope and length for each road segment, and generating a horizon signal H in dependence thereof; A control mode unit adapted to compare said slope of each road segment on the horizon with threshold values for the slope, and classify each road segment in a road class according to the comparisons; identify in a series which road classes are coming one after the other on the horizon, and classify the road segments in the series in a control mode depending on the sequence of the road classes, where the control mode indicates how the electric machine is to be controlled, and generate a control mode signal ß depending thereon; a charging unit adapted to determine the state of charge of the battery SOC and to generate an SOC signal S in dependence thereof; a torque unit adapted to determine a desired torque by the driver, and to generate a torque signal M depending thereon; a controller adapted to calculate a control signal Y for the electric machine depending on the control mode signal ß, SOC signal S and the torque signal M for the current road segment in which the vehicle is located; wherein the electric machine is controlled according to the control signal.

Syftet uppnås enligt en annan aspekt av en metod för att styra en elmaskin i ett hybridfordon som omfattar en forbränningsmotor och ett batteri som är anslutet till nämnda elmaskin. Metoden omfattar stegen att: A) bestämma en horisont med hjälp av positionsdata och kartdata av en framtida väg som innehåller vägsegment med egenskapema lutning och längd för varje vägsegment; B) jämföra nämnda lutning hos vartdera vägsegment i horisonten med tröskelvärden för lutningen; och klassificera vartdera vägsegment i en vägklass beroende på jämförelsema; C) identifiera i en serie vilka vägklasser som kommer efter varandra i horisonten, och klassificera vägsegmenten i serien i ett styrmod beroende på vägklassemas följd, där styrmodet indikerar hur elmaskinen ska styras; D) bestämma batteriets laddningstillstånd SOC; E) bestämma ett önskat moment av föraren, och F) beräkna en styrsignal till elmaskinen beroende på i vilket styrrnod nuvarande vägsegment som fordonet befinner sig i har klassificerats, batteriets laddningstillstånd samt ett av föraren önskat moment; varvid elmaskinen styrs enligt styrsignalen.The object is achieved according to another aspect of a method for controlling an electric machine in a hybrid vehicle comprising an internal combustion engine and a battery connected to said electric machine. The method comprises the steps of: A) determining a horizon using position data and map data of a future road containing road segments with the slope and length characteristics of each road segment; B) comparing said slope of each road segment in the horizon with threshold values for the slope; and classifying each road segment in a road class according to the comparisons; C) identify in a series which road classes are coming one after the other on the horizon, and classify the road segments in the series in a control mode depending on the sequence of the road classes, where the control mode indicates how the electric machine is to be controlled; D) determine the state of charge of the battery SOC; E) determine a desired torque of the driver, and F) calculate a control signal to the electric machine depending on in which control node the current road segment in which the vehicle is located has been classified, the state of charge of the battery and a torque desired by the driver; wherein the electric machine is controlled according to the control signal.

Genom att använda information om den kommande topografin, kan en reglerstrategi utarbetas som kan ta tillvara på laddningen som en lång nedförsbacke kommer att ge utan att batteriet blir överlastat, och kan ge elmotom kraft att stödja förbränningsmotorn utan att tömmas. När exempelvis en brant uppförsbacke följs av en nedförsbacke, är det lämpligt att stödja förbränningsmotorn med ett stort momentbidrag i uppförsbacken innanför gränserna för batteriets laddningstillständ. Systemet vet att batteriet kommer att äteruppladdas i nedförsbacken, eftersom rörelseenergi då kan regenereras, och kan alltså använda tillgänglig energi i batteriet, återigen inom gränserna för batteriets laddningstillständ. Om en uppförsbacke inte följs av en nedförsbacke, utan istället av exempelvis en plan väg eller mindre brant uppforsbacke, är det lämpligt att stödja förbränningsmotorn med ett mindre momentbidrag, eftersom det är osäkert hur mycket energi som kan regenereras till batteriet senare.By using information about the upcoming topography, a control strategy can be developed that can take advantage of the charge that a long downhill will provide without the battery being overloaded, and can give the electric motor power to support the internal combustion engine without draining. For example, when a steep uphill slope is followed by a downhill slope, it is advisable to support the internal combustion engine with a large torque contribution on the uphill slope within the limits of the state of charge of the battery. The system knows that the battery will be recharged on the downhill slope, because kinetic energy can then be regenerated, and can thus use available energy in the battery, again within the limits of the battery's state of charge. If an uphill slope is not followed by a downhill slope, but instead by a flat road or less steep uphill slope, it is advisable to support the internal combustion engine with a smaller torque contribution, as it is uncertain how much energy can be regenerated for the battery later.

Genom att fordonet känner till när det nästa gäng finns energi att återvinna, kan fordonet beräkna hur det med bästa verkningsgrad ska använda energin i batteriet så att batteriet kan ta emot energiöverskottet i kommande utförsbackar. Med en traditionell strategi riskerar man att inte ha plats i batteriet då fordonet kommer till en utforsbacke, alternativt att man använder energin i batteriet med än sämre verkningsgrad för att man har bråttom att göra plats i batteriet för kommande energiöverskott i drivlinan.By knowing when the next gang has energy to recover, the vehicle can calculate how it will use the energy in the battery with the best efficiency so that the battery can receive the excess energy in future downhill slopes. With a traditional strategy, you risk not having room in the battery when the vehicle comes to a downhill slope, or you use the energy in the battery with even worse efficiency because you are in a hurry to make room in the battery for future energy surplus in the driveline.

Bränslekonsumtionen minskar också totalt sett genom att använda uppfinningen, jämfört med när en traditionell strategi används.Fuel consumption is also reduced overall by using the invention, compared to when using a traditional strategy.

Föredragna utföringsforrner beskrivs i de beroende kraven och i den detaljerade beskrivningen.Preferred embodiments are described in the dependent claims and in the detailed description.

Kort beskrivning av de bifogade figurerna Nedan kommer uppfinningen att beskrivas med hänvisning till de bifogade figurerna, av vilka: Figur 1 illustrerar drivlinan i ett seriehybridfordon.Brief Description of the accompanying Figures The invention will be described below with reference to the accompanying figures, of which: Figure 1 illustrates the driveline of a series hybrid vehicle.

Figur 2 illustrerar drivlinan i parallellhybridfordon.Figure 2 illustrates the driveline in parallel hybrid vehicles.

Figur 3 illustrerar en drivlina som används i den föreliggande uppfinningen.Figure 3 illustrates a driveline used in the present invention.

Figur 4 illustrerar ett blockschema av systemet enligt en utföringsforrn av uppfinningen.Figure 4 illustrates a block diagram of the system according to an embodiment of the invention.

Figur 5 illustrerar indelning av vägsegment i olika serier enligt en utföringsform.Figure 5 illustrates the division of road segments into different series according to an embodiment.

Figur 6 visar ett exempel på hur elmaskinens verkningsgrad kan vara vid olika motorhastigheter.Figure 6 shows an example of how the efficiency of the electric machine can be at different motor speeds.

Figur 7 visar ett flödesschema för metoden enligt en utföringsforrn av uppfinningen.Figure 7 shows a circuit diagram of the method according to an embodiment of the invention.

Detalierad beskrivning av föredragna utföringsfonner av uppfinningen Nedan kommer uppfinningen att beskrivas tillsammans med ett parallellhybridsystem, men uppfinningen kan även användas tillsammans med andra sorters hybridsystem.Detailed Description of Preferred Embodiments of the Invention Hereinafter, the invention will be described in conjunction with a parallel hybrid system, but the invention may also be used in conjunction with other types of hybrid systems.

Drivlinan i ett parallellhybridfordon illustreras i figur 3 och är det system i fordonet som överför energi från förbränningsmotom och elmaskinen via kopplingen, växellådan, drivaxlar och hjulen till vägytan. Den elektriska maskinen benämns här elmaskin, men kan även refereras till som en elektrisk maskin. Förbränningsmotom kan drivas med diesel eller bensin, eller en annan lämplig vätska eller gas. Kopplingen omfattar en serie friktionsdiskar, som tillsammans kan koppla ur förbränningsmotom från resten av drivlinan. Kopplingen kan manövreras av föraren via en pedal, eller är automatisk och ett styrsystem manövrerar då växlingen och kopplingen. Den andra energikällan i ett parallellhybridfordon är elmaskinen. Elmaskinen omfattar två delar, en rotor och en stator.The driveline in a parallel hybrid vehicle is illustrated in Figure 3 and is the system in the vehicle that transfers energy from the internal combustion engine and the electric machine via the clutch, gearbox, drive axles and wheels to the road surface. The electric machine is referred to here as an electric machine, but can also be referred to as an electric machine. The internal combustion engine can be powered by diesel or gasoline, or another suitable liquid or gas. The coupling comprises a series of friction disks, which together can disengage the internal combustion engine from the rest of the driveline. The clutch can be operated by the driver via a pedal, or is automatic and a control system then maneuvers the shift and clutch. The other energy source in a parallel hybrid vehicle is the electric machine. The electric machine comprises two parts, a rotor and a stator.

Rotom är den roterande delen av elmaskinen och har en axel som antingen kan vara utrustad med perrnanentmagneter eller lindningar som kommer att bli elektromagnetiska när de är kopplade till en elektrisk energikälla. I det senare fallet kan magnetiseringsgraden styras. Statom är det yttre skalet som kapslar in elmaskinen och i statom finns det lindningar som energikablama är kopplade till. När elmaskinen används som motor, inducerar energin från kablama ett magnetfält i statom. När elmaskinen används som generator, inducerar rotom en ström i statorlindningama som sedan lagras som elektrisk energi i batteriet. Som ett exempel kan elmaskinen vara en 36 kW perrnanentmagnetsynkronmaskin, som är en trefasmaskin i vilken rotom roterar synkront med det roterande magnetfältet i statom.The rotor is the rotating part of the electric machine and has a shaft that can either be equipped with permanent magnets or windings that will become electromagnetic when connected to an electrical energy source. In the latter case, the degree of magnetization can be controlled. The stator is the outer shell that encapsulates the electric machine and in the stator there are windings to which the energy cables are connected. When the electric machine is used as a motor, the energy from the cables induces a magnetic field in the stator. When the electric machine is used as a generator, the rotor induces a current in the stator windings which is then stored as electrical energy in the battery. As an example, the electric machine may be a 36 kW permanent magnet synchronous machine, which is a three-phase machine in which the rotor rotates synchronously with the rotating magnetic field in the stator.

En omvandlare (visas inte) är kopplad till elmaskinen för att omvandla AC till DC när elmaskinen används som generator och laddar batteriet, och DC till AC när batteriet levererar energi till elmaskinen som då används som motor. För att få en lång livstid behöver kraftelektroniken kylning, och denna kan exempelvis vara vattenbaserad. En extem kylkrets kan därför behöva installeras.A converter (not shown) is connected to the electric machine to convert AC to DC when the electric machine is used as a generator and charges the battery, and DC to AC when the battery supplies energy to the electric machine which is then used as a motor. To have a long life, the power electronics need cooling, and this can, for example, be water-based. An extreme cooling circuit may therefore need to be installed.

Batteriet är kopplat till elmaskinen och inkluderar ett antal celler kopplade i serie för att öka spänningen. De seriekopplade cellerna är sedan kopplade parallellt for att öka kapaciteten på hela batteripaketet. Som exempel kan batterierna vara NiMH-batterier, där varje cell har en nominell spänning på 1.2 V. Ett annat exempel på batteri är litiumjon- batterier (Li-jon), de har ett bättre värde i W/kg och Wh/kg, vilket gör dem mindre och lättare än motsvarande NiMH-batterier.The battery is connected to the electrical machine and includes a number of cells connected in series to increase the voltage. The series-connected cells are then connected in parallel to increase the capacity of the entire battery pack. As an example, the batteries can be NiMH batteries, where each cell has a nominal voltage of 1.2 V. Another example of a battery is lithium-ion batteries (Li-ion), they have a better value in W / kg and Wh / kg, which makes them smaller and lighter than similar NiMH batteries.

Växellådans och slutväxelns ändamål är att matcha hastigheten på drivlinan på den ingående axeln på växellådan med hastigheten på hjulen. Utväxlingsförhållandet i växellådan kan varieras genom att växla, medan dynamiken på slutväxeln är konstant.The purpose of the gearbox and the final gear is to match the speed of the driveline on the input shaft of the gearbox with the speed of the wheels. The gear ratio in the gearbox can be varied by shifting, while the dynamics of the final gear are constant.

I figur 4 visas ett blockschema av ett system for att styra en elmaskin i ett hybridfordon enligt en utföringsform av uppfinningen. Hybridfordonets drivlina omfattar en forbränningsmotor och ett batteri som är anslutet till nämnda elmaskin, och som illustreras i figur 3. Systemet enligt uppfinningen omfattar en horisontenhet anpassad att bestämma en horisont med hjälp av positionsdata och kartdata av en framtida väg som innehåller vägsegment med egenskapema lutning och längd for varje vägsegment, och generera en horisontsignal H i beroende därav. Fordonet förses alltså med positioneringssystem och kartinformation, och genom positionsdata från positioneringssystemet och topologidata från kartinformationen byggs en elektrisk horisont upp som beskriver hur den framtida vägen ser ut. Den elektriska horisonten är alltså en datoriserad version av hur färdvägen ser ut. Enligt en utföringsforrn är horisontenheten anpassad att bestämma positionsdata med hjälp av GPS (Global Positioning System). Vid beskrivning av föreliggande uppfinning anges GPS for att bestämma positionsdata till fordonet, men det är underförstått att även andra sorters globala eller regionala positioneringssystem är tänkbara för att ge positionsdata till fordonet, som exempelvis använder sig av radiomottagare för att bestämma fordonets position. Fordonet kan även med hjälp av sensorer avsöka omgivningen och på så vis bestämma sin position. 7 Den framtida vägen är i det följ ande exemplifierat som en enda färdväg för fordonet, men det är underförstått att information orn olika tänkbara framtida vägar kan tas in via karta och GPS eller annat positioneringssystem.Figure 4 shows a block diagram of a system for controlling an electric machine in a hybrid vehicle according to an embodiment of the invention. The driveline of the hybrid vehicle comprises an internal combustion engine and a battery connected to said electric machine, and illustrated in Figure 3. The system according to the invention comprises a horizon unit adapted to determine a horizon by means of position data and map data of a future road containing road segments with slope and length for each road segment, and generate a horizon signal H depending thereon. The vehicle is thus provided with positioning systems and map information, and through position data from the positioning system and topology data from the map information, an electrical horizon is built up which describes what the future road looks like. The electric horizon is thus a computerized version of what the route looks like. According to one embodiment, the horizon unit is adapted to determine position data using GPS (Global Positioning System). In describing the present invention, GPS is provided to determine position data for the vehicle, but it is understood that other types of global or regional positioning systems are also conceivable for providing position data to the vehicle, which for example use radio receivers to determine the position of the vehicle. The vehicle can also use sensors to scan the surroundings and thus determine its position. 7 The future road is in the following exemplified as a single route for the vehicle, but it is understood that information on various possible future roads can be taken in via a map and GPS or other positioning system.

Färdvägen, eller om det finns flera framtida alternativa vägar: fardvägarna, skickas i stycken via CAN (Controller Area Network) till horisontenheten där styckena byggs ihop for att skapa en intern horisont. Finns det flera alternativa färdvägar skapas flera interna horisonter for olika färdvägsaltemativ. Horisonten byggs sedan hela tiden på med nya stycken från GPS och kartdatasystemet, for att få önskad längd på horisonten. Horisonten uppdateras alltså kontinuerligt under fordonets färd.The route, or if there are fl your future alternative routes: the routes, are sent in pieces via CAN (Controller Area Network) to the horizon unit where the pieces are built together to create an internal horizon. If there are fl your alternative routes, your internal horizons are created for different route alternatives. The horizon is then constantly being built on with new pieces from the GPS and map data system, to get the desired length of the horizon. The horizon is thus continuously updated during the vehicle's journey.

Den intema horisonten skickas sedan som en signal H till en styrmodsenhet anpassad att jämföra lutningen hos vartdera vägsegment i horisonten med tröskelvärden for lutningen, och klassificera vartdera vägsegment i en vägklass beroende på jämforelserna. Alternativt kan jämförelser och klassificering göras redan i horisontenheten, Nedan i tabell 1 visas hur olika tröskelvärden for lutningen används för att dela in vägsegmenten i olika vägklasser. vÅGTYP TRosKELvÅRDEN vÄGKLAss BRANT UPPFÖR z 3% 2 MoDERAT UPPFoR > 0% < 3% i PLATT VÄG ~ 0% 0 MoDERAT NERFÖR > -3% < 0% -1 BRANT NERPÖR s -3% -2 Tabell 1 Om lutningen på ett vägsegment exempelvis är större eller lika med 3%, så får det vägsegmentet alltså vägklassen 2. Tröskelvärdena visade i tabellen är endast exempel och kan vara andra värden. Det kan även finnas fler vägtyper som ger fler indelningar i vägklasser. 8 Signaler som används i systemet skickas företrädesvis via CAN i fordonet. CAN (Controller Area Network) betecknar ett seriellt bussystem, speciellt utvecklat för användning i fordon. CAN-databussen ger möjlighet till digitalt datautbyte mellan sensorer, reglerkomponenter, aktuatorer, styrdon etc. och säkerställer att flera styrdon kan få tillgång till signalerna från en viss givare, för att använda dessa för styrning av sina anslutna komponenter.The internal horizon is then sent as a signal H to a control mode unit adapted to compare the slope of each road segment in the horizon with the threshold values for the slope, and classify each road segment in a road class according to the comparisons. Alternatively, comparisons and classification can be made already in the horizon unit. Table 1 below shows how different slope values for slope are used to divide the road segments into different road classes. ROAD TYPE THRESHOLD CARE ROAD CLASS SLIDE UP 3% 2 MODERATED UP> 0% <3% IN FLAT ROAD ~ 0% 0 MODERATED DOWN> -3% <0% -1 SLOPE DOWN s -3% -2 Table 1 About the slope of a road segment for example, is greater than or equal to 3%, then that road segment gets the road class 2. The threshold values shown in the table are only examples and can be other values. There may also be more road types that provide more divisions into road classes. 8 Signals used in the system are preferably sent via CAN in the vehicle. CAN (Controller Area Network) denotes a serial bus system, specially developed for use in vehicles. The CAN data bus provides the opportunity for digital data exchange between sensors, control components, actuators, controllers, etc. and ensures that several controllers can access the signals from a certain sensor, to use these to control their connected components.

Inför klassificeringen i olika vägklasser kan närliggande vägsegment vars lutning inte skiljer sig speciellt mycket åt slås ihop och bilda längre vägsegment med en genomsnittslutning. Även mycket korta vägsegment kan adderas till ett närliggande vägsegment, och justera dess lutning. På detta sätt kan horisonten jämnas ut, och risken för att systemet börjar oscillera minskas. Längden på varje vägsegment är alltså dynamisk och beror på väginforrnationen.Prior to the classification into different road classes, adjacent road segments whose slope does not differ much can be merged to form longer road segments with an average slope. Even very short road segments can be added to a nearby road segment, adjusting its slope. In this way, the horizon can be evened out, and the risk of the system starting to oscillate is reduced. The length of each road segment is thus dynamic and depends on the road information.

När vägsegmenten i horisonten har fått en vägklass vardera, identifieras i en serie vilka vägklasser som kommer efter varandra i horisonten. I tabell 2 nedan visas hur en serie vägsegment n samt n+1 i horisonten gör att vägsegmenten n samt n+1 klassificeras i ett visst styrmod beroende på vägklassemas följ d, där styrrnodet indikerar hur elmaskinen ska styras, och sedan genereras en styrmodssignal ß i beroende därav. vÄGsEGMENT n vÄGsEGMENT n+1 sTYRMoD -2 -1 1 -1 -2 2 -1 1 3 1 -1 4 1 2 5 2 1 6 Tabell 2 I exemplet itabell l finns det fem olika vägklasser, och alltså teoretiskt 25 olika följder av vägklasser och 25 tänkbara styrmod om en serie omfattar två vägsegment. I verkligheten 9 är flera av dessa styrmod inte möjliga, exempelvis gör en väg inte en stigningsförändring från -5% till 6% utan en mjuk övergång. Därför kan en övergång från klass -2 till 2 inte existera. Antalet övergångar och styrrnod har därför reducerats till de som visas i tabell 2.When the road segments in the horizon have been given a road class each, it is identified in a series which road classes come one after the other on the horizon. Table 2 below shows how a series of road segments n and n + 1 on the horizon causes the road segments n and n + 1 to be classified in a certain control mode depending on the sequence of the road classes, where the control node indicates how the electric machine is to be controlled, and then a control mode signal ß i is generated. depending on it. ROAD SEGMENT n ROAD SEGMENT n + 1 STEERING MODE -2 -1 1 -1 -2 2 -1 1 3 1 -1 4 1 2 5 2 1 6 Table 2 In the example in table l there are five different road classes, and thus theoretically 25 different consequences of road classes and 25 possible control modes if a series comprises two road segments. In reality 9, fl era of these control modes are not possible, for example, a road does not make a gradient change from -5% to 6% without a smooth transition. Therefore, a transition from class -2 to 2 cannot exist. The number of transitions and control node has therefore been reduced to those shown in Table 2.

Systemet omfattar även en laddningsenhet som visas i figur 4 anpassad att bestämma batteriets laddningstil1stånd(SOC) och för att generera en SOC-signal S i beroende därav.The system also comprises a charging unit shown in Figure 4 adapted to determine the state of charge of the battery (SOC) and to generate an SOC signal S depending thereon.

På så sätt kan systemet hela tiden veta hur laddat batteriet är.This way, the system can always know how charged the battery is.

Laddningstillståndet, SOC, är ett förhållande mellan nuvarande laddningsnivå och den maximala laddningsnivån. Laddningstillståndet beräknas med hjälp av följande formel: 1 s0C=s0CM,-Q lamm, U) där Qmax är batteriets maximala laddningskapacitet, SOCinit är det initiala värdet på laddningstillståndet och i(t) är strömmen genom batteriet. Batteriets hela kapacitet används aldrig eftersom ett för stort kretslopp av energi i batteriet kan skada det allvarligt.The charge state, SOC, is a ratio between the current charge level and the maximum charge level. The state of charge is calculated using the following formula: 1 s0C = s0CM, -Q lamb, U) where Qmax is the maximum charge capacity of the battery, SOCinit is the initial value of the state of charge and i (t) is the current through the battery. The entire capacity of the battery is never used because an excessive energy cycle in the battery can seriously damage it.

Därför finns en övre gräns SOCU och en undre gräns SOC] för laddningstillståndet.Therefore, there is an upper limit SOCU and a lower limit SOC] for the state of charge.

Intervallet mellan dessa två gränser kallas SOC-fönstret.The interval between these two limits is called the SOC window.

Laddningstillståndet skalas företrädesvis när det används som insignal till regulatom för att förenkla konstruktionen genom att veta att laddningstillståndet alltid är i intervallet mellan [O l]. Skalningen görs genom att använda ekvationen nedan: soc-soq i <2) socu-socl Laddningsenheten är företrädesvis anpassad att mäta de signaler som är nödvändiga för ovan nämnda beräkningar, och att utföra beräkningarna för att få fram en SOC-signal S.The state of charge is preferably scaled when used as an input signal to the controller to simplify the design by knowing that the state of charge is always in the range between [0]. The scaling is done using the equation below: soc-soq i <2) socu-socl The charging unit is preferably adapted to measure the signals necessary for the above calculations, and to perform the calculations to obtain an SOC signal S.

Energin som kretsar i batteriet är det totala energiflödet genom batteriet och räknas ut enligt nedan: =J (f) - | dl, <3) där ibat och ubat är batteriets ström och spänning.The energy circulating in the battery is the total energy fl through the battery and is calculated as follows: = J (f) - | dl, <3) where ibat and ubat are the battery current and voltage.

Systemet omfattar även en momentenhet som visas i figur 4 som är anpassad att bestämma ett önskat moment av föraren, och att generera en momentsignal M i beroende därav. Det önskade momentet från föraren kan exempelvis bestämmas genom att mäta hur mycket föraren trycker ned gaspedalen. Styrmodssignalen ß, SOC-signal S samt momentsignalen M för nuvarande vägsegment som fordonet befinner sig i skickas sedan till en regulator som är anpassad att beräkna en styrsignal Y till elmaskinen beroende på dessa signaler till regulatorn. Emaskinen styrs sedan enligt styrsignalen Y. Styrsignalen kan vara en momentbana som används som referens i elmaskinen.The system also comprises a torque unit shown in Figure 4 which is adapted to determine a desired torque by the driver, and to generate a torque signal M depending thereon. The desired torque from the driver can be determined, for example, by measuring how much the driver depresses the accelerator pedal. The control mode signal ß, SOC signal S and the torque signal M for the current road segments in which the vehicle is located are then sent to a controller which is adapted to calculate a control signal Y for the electric machine depending on these signals to the controller. The machine is then controlled according to the control signal Y. The control signal can be a torque path used as a reference in the electric machine.

Förutom vägsegmentens lutning så kan, enligt en utföringsform, hänsyn tas till även hastighetsbegränsningar, korsningar (exempelvis stopplikt) och olika typer av trafksituationer (exempelvis kö-köming). Denna information kan systemet exempelvis få genom information som finns i kartdata, identifiering av hur fordonet framförs etc., och kan användas vid klassificering av vägsegment i vägklasser och styrmod, och för att beräkna en styrsignal till elmaskinen Y som tar hänsyn till detta.In addition to the slope of the road segments, according to one embodiment, speed limits, intersections (eg compulsory stopping) and different types of traffic situations (eg queuing) can also be taken into account. This information can be obtained by the system, for example, through information contained in map data, identification of how the vehicle is driven, etc., and can be used in classifying road segments into road classes and steering modes, and to calculate a control signal to the electric machine Y that takes this into account.

Enligt en utföringsforrn så är systemet anpassat att kontinuerligt räkna ut nya styrmod för vägsegment i överlappande serier. Denna utföringsfonn illustreras i figur 5, där n, n+1, n+2 etc. illustrerar de olika vägsegmenten som följ er efter varandra, och 001, 002... etc. illustrerar olika serier av vägsegment som överlappar varandra. Den första serien 001 som visas består alltså av vägsegmenten n samt n+l , den andra serien 002 består av vägsegmenten n+1 samt n+2, den tredje serien 003 består av vägsegment n+2 samt n+3 etc. Enligt detta exempel består en serie av två efter varandra följ ande vägsegment. Enligt en annan utföringsforrn består en serie av fler än två efter varandra följ ande vägsegment.According to one embodiment, the system is adapted to continuously calculate new control modes for road segments in overlapping series. This embodiment is illustrated in Figure 5, where n, n + 1, n + 2 etc. illustrate the different road segments following one another, and 001, 002 ... etc. illustrate different series of road segments overlapping each other. The first series 001 shown thus consists of the road segments n and n + 1, the second series 002 consists of the road segments n + 1 and n + 2, the third series 003 consists of road segments n + 2 and n + 3 etc. According to this example consists of a series of two consecutive road segments. According to another embodiment, a series of bestårs consists of two consecutive road segments.

På så sätt kan hänsyn tas till hur vägens lutning kommer att vara längre fram i horisonten, när styrsignalen till elmaskinen ska bestämmas. ll Regulatorn är företrädesvis anpassad att beräkna en styrsignal Y som styr elmaskinen under längden på nuvarande vägsegment. I exemplet som visas i figur 5 så beräknas alltså en styrsignal Y1 baserat på serie 001 under vägsegmenten n samt n+l :s längd, men eftersom serie 002 överlappar serie 001 under vägsegmentet n+1 så beräknas en ny styrsignal Y; till elmaskinen under vägsegment n+1 samt n+2:s längd etc. På så sätt blir det en ny styrsignal till elmaskinen under varje vägsegments längd, och batteriets energi kan användas på ett ur bränslesynpunkt ekonomiskt sätt.In this way, consideration can be given to how the slope of the road will be further ahead on the horizon, when the control signal to the electric machine is to be determined. ll The controller is preferably adapted to calculate a control signal Y which controls the electric machine during the length of the current road segment. In the example shown in Figure 5, a control signal Y1 is thus calculated based on series 001 below the road segments n and the length of n + 1, but since series 002 overlaps series 001 under the road segment n + 1, a new control signal Y is calculated; to the electric machine during road segment n + 1 and the length of n + 2, etc. In this way, there will be a new control signal to the electric machine during the length of each road segment, and the battery energy can be used in an economical way from a fuel point of view.

Det finns alltid förluster i form av värme i elmaskinen. För att få så hög verkningsgrad som möjligt kan en tredimensionell graf användas, som vanligtvis tillhandahålls av producenten av elmaskinen, för att se vid vilken momentnivå elmaskinen har högst verkningsgrad vid en given motorhastighet. Ett exempel på en sådan tredimensionell graf visas i figmr 6. Motorhastigheten kan inte påverkas av reglerstrategin, så den tredimensionella grafen används för att veta i vilket momentintervall utsignalen Y från regulatorn ska vara i för att ha så hög verkningsgrad som möjligt. Enligt en utföringsfonn är regulatorn alltså anpassad att beräkna en styrsignal Y till elmaskinen även beroende på elmaskinens verkningsgrad vid olika motorhastigheter och/eller batteriets verkningsgrad vid olika driftsituationer. Verkningsgradskartan för elmaskinen presenteras som en matris och implementeras som en uppslagstabell. Batteriets verkningsgrad beror främst på batteriets temperatur, SOC samt levererad ström ut från batteriet.There are always losses in the form of heat in the electric machine. In order to obtain the highest possible efficiency, a three-dimensional graph can be used, which is usually provided by the manufacturer of the electric machine, to see at which torque level the electric machine has the highest efficiency at a given motor speed. An example of such a three-dimensional graph is shown in Fig. 6. The motor speed cannot be affected by the control strategy, so the three-dimensional graph is used to know in which torque interval the output signal Y from the controller should be in in order to have as high an efficiency as possible. According to one embodiment, the controller is thus adapted to calculate a control signal Y for the electric machine also depending on the efficiency of the electric machine at different engine speeds and / or the efficiency of the battery at different operating situations. The efficiency map for the electric machine is presented as a matrix and implemented as a look-up table. The battery's efficiency depends mainly on the battery's temperature, SOC and delivered current from the battery.

Enligt en utföringsfonn är styrmodsenheten anpassad att bestämma vilket styrmod en serie ska klassificeras i enligt regler för när och hur elmotorn ska användas. Reglerna som ger styrmod (1), (2) och (3) som visas i tabell 2 kan exempelvis utlösa en styrsignal Y som instruerar elmaskinen att agera som generator och regenerera energi till batteriet, eftersom vägsegment n är en nedförsbacke och alltså har vägklass -1 eller -2 enligt klassificeringen itabell 1. Regeln som ger styrmod (4) som visas i tabell 2 kan exempelvis utlösa en styrsignal Y som instruerar elmaskinen att använda all tillgänglig energi i batteriet, eftersom vägsegment n är en uppförsbacke med lutning l och vägsegment n+l är en nedförsbacke, i vilken elmotom kan användas som generator för att regenerera energi tillbatteriet. Reglerna som ger styrrnod (5) och (6) kan exempelvis utlösa en styrsignal Y 12 som instruerar elmaskinen att endast använda lite av den tillgängliga energin i batteriet, eftersom det kommer att komma ytterligare en uppförsbacke i serien.According to an embodiment, the control mode unit is adapted to determine which control mode a series is to be classified in according to rules for when and how the electric motor is to be used. The rules that provide control modes (1), (2) and (3) shown in Table 2 can, for example, trigger a control signal Y which instructs the electric machine to act as a generator and regenerate energy for the battery, since road segment n is a downhill slope and thus has road class - 1 or -2 according to the classification in table 1. The rule giving control mode (4) shown in table 2 can, for example, trigger a control signal Y which instructs the electric machine to use all available energy in the battery, since road segment n is an uphill slope with slope 1 and road segment n + l is a downhill slope, in which the electric motor can be used as a generator to regenerate the energy of the battery. The rules that provide control nodes (5) and (6) can, for example, trigger a control signal Y 12 which instructs the electric machine to use only a little of the available energy in the battery, as there will be another uphill in the series.

Enligt en utföringsforrn är styrmodsenheten anpassad att beräkna tröskelvärden för lutningen hos vägsegmenten beroende på ett eller flera fordonsspecifika värden, där tröskelvärdena sätter gränser för indelning av vägsegmenten i olika vägklasser.According to one embodiment, the control mode unit is adapted to calculate threshold values for the slope of the road segments depending on one or fl your vehicle-specific values, where the threshold values set limits for dividing the road segments into different road classes.

Tröskelvärdena som visas i tabell 1 kan alltså variera och bestämmas av fordonsspecifika värden, och enligt en utföringsform bestäms de fordonsspecifika värdena bestäms aktuellt utväxlingsförhållande, aktuell fordonsvikt, motoms maxmomentkurva, mekanisk friktion och/eller fordonets körmotstånd vid aktuell hastighet.The threshold values shown in Table 1 can thus vary and be determined by vehicle-specific values, and according to one embodiment the vehicle-specific values are determined by the current gear ratio, current vehicle weight, engine maximum torque curve, mechanical friction and / or the vehicle's driving resistance at current speed.

Uppfinningen hänför sig också till en metod for att styra en elmaskin i ett hybridfordon som omfattar en forbränningsmotor och ett batteri som är anslutet till nämnda elmaskin.The invention also relates to a method for controlling an electric machine in a hybrid vehicle which comprises an internal combustion engine and a battery connected to said electric machine.

Metoden illustreras genom flödesschemat i figur 7, och omfattar stegen att: A) bestämma en horisont med hjälp av positionsdata och kartdata av en framtida väg som innehåller vägsegment med egenskaperna lutning och längd för varje vägsegment; B) jämföra nämnda lutning hos vartdera vägsegment i horisonten med tröskelvärden för lutningen; och klassificera vartdera vägsegment i en vägklass beroende på jämförelsema; C) identifiera i en serie vilka vägklasser som kommer efter varandra i horisonten, och klassificera vägsegmenten i serien i ett styrmod beroende på vägklassemas följd, där styrmodet indikerar hur elmaskinen ska styras; D) bestämma batteriets laddningstillstånd (SOC); E) bestämma ett önskat moment av föraren, och F) beräkna en styrsignal till elmaskinen beroende på i vilket styrrnod nuvarande vägsegment som fordonet befinner sig i har klassificerats, batteriets laddningstillstånd samt ett av föraren önskat moment.The method is illustrated by the fl fate diagram in Figure 7, and comprises the steps of: A) determining a horizon using position data and map data of a future road containing road segments with the slope and length characteristics of each road segment; B) comparing said slope of each road segment in the horizon with threshold values for the slope; and classifying each road segment in a road class according to the comparisons; C) identify in a series which road classes are coming one after the other on the horizon, and classify the road segments in the series in a control mode depending on the sequence of the road classes, where the control mode indicates how the electric machine is to be controlled; D) determine the state of charge of the battery (SOC); E) determine a desired torque of the driver, and F) calculate a control signal to the electric machine depending on in which control node the current road segment in which the vehicle is located has been classified, the state of charge of the battery and a torque desired by the driver.

Elmaskinen styrs sedan enligt styrsignalen.The electric machine is then controlled according to the control signal.

Horisonten kan bestämmas exempelvis genom att bestämma positionsdata med hjälp av GPS. Även andra positioneringssystem är dock tänkbara.The horizon can be determined, for example, by determining position data using GPS. However, other positioning systems are also conceivable.

Enligt en utföringsforrn så räknas kontinuerligt nya styrmod ut for vägsegment i överlappande serier. På så sätt kan elmaskinen styras efter vägsegmentet som det befinner sig i for tillfället, och då ett nytt vägsegment börjar, kan ett nytt styrmod bestämts som 13 påverkar styrsignalen till elmaskinen. Företrädesvis så beräknas styrsignaler till elmaskinen under längden på nuvarande vägsegment. Styrsignaler kan dock beräknas även under hela seriens längd, en serie omfattar ett flertal vägsegment, men då en efterföljande serie överlappar något eller några vägsegment, så beräknas styrsignaler fram som baseras på styrmod som bestämts för den nya serien, och dessa styrsignaler används som styrsignaler till elmaskinen då seriema överlappar.According to one embodiment, new control modes are continuously calculated for road segments in overlapping series. In this way, the electric machine can be controlled according to the road segment in which it is currently located, and when a new road segment begins, a new control mode can be determined which affects the control signal to the electric machine. Preferably, control signals to the electric machine are calculated over the length of the current road segment. However, control signals can also be calculated over the entire length of the series, one series comprises several road segments, but when a subsequent series overlaps one or more road segments, control signals are calculated based on control mode determined for the new series, and these control signals are used as control signals to the electric machine when the series overlap.

En serie kan bestå av ett flertal vägsegment. Enligt en utföringsform består en serie av två efter varandra följande vägsegment. Enligt en annan utföringsform kan en serie bestå av fler än två efter varandra följ ande vägsegment.A series can consist of several road segments. According to one embodiment, a series consists of two consecutive road segments. According to another embodiment, a series may consist of more than two consecutive road segments.

För att få hög verkningsgrad från elmaskinen, beror styrsignalen i steg F) enligt en utföringsforrn även på elmaskinens verkningsgrad vid olika motorhastigheter och/eller batteriets verkningsgrad vid olika driftsituationer. För att ta hänsyn till elmaskinens verkningsgrad, kan en uppslagstabell användas, som visar elmaskinens verkningsgrad vid olika motorhastigheter samt moment. Ett exempel på en sådan tabell illustreras genom verkningsgradskartan i figur 6. Batteriets verkningsgrad beror främst på batteriets temperatur, SOC samt levererad ström ut från batteriet.In order to obtain a high efficiency from the electric machine, the control signal in step F) according to an embodiment also depends on the efficiency of the electric machine at different motor speeds and / or the efficiency of the battery at different operating situations. To take into account the efficiency of the electric machine, a look-up table can be used, which shows the efficiency of the electric machine at different engine speeds and torques. An example of such a table is illustrated by the efficiency map in Figure 6. The battery's efficiency depends mainly on the battery's temperature, SOC and delivered current from the battery.

Styrmoden visar hur elmaskinen ska användas, och beroende på vilket mod som bestäms så kommer en särskild strategi att väljas. Metoden bestämmer företrädesvis vilket styrmod en serie ska klassificeras i enligt regler för när och hur elmotorn ska användas. Om exempelvis en moderat uppförsbacke (vägklass l, se tabell l) följs av en nedförsbacke (vägklass -l, se tabell l), vilket ger styrmod 4 enligt tabell 2, säger regeln för det styrmodet att elmaskinen ska ge energi från batteriet, under förutsättning att det finns, eftersom elmaskinen kommer att kunna regenerera energi i den efterföljande nedförsbacken. Det finns ett flertal tänkbara strategier som kan tillämpas beroende på vägens lutning och batteriets laddning. Om en serie omfattar fler än två vägsegment så kan vägsegmentens lutning längre bort påverka vilket styrmod som hela serien får. Finns det exempelvis en brant uppförsbacke i slutet av serien, så kan det exempelvis finnas en regel som säger att elmaskinen inte ska ge någon energi från batteriet. Tanken är då att energin ska sparas till den branta uppförsbacken. 14 Tröskelvärdena som visas i tabell 1 är endast visade som exempel, och tröskelvärdena för lutningen hos vägsegmenten kan enligt en utföringsforrn beräknas beroende på ett eller flera fordonsspecifika värden, där tröskelvärdena sätter gränser för indelning av vägsegmenten i olika vägklasser. De fordonsspecifka värdena kan bestämmas av aktuellt utväxlingsförhållande, aktuell fordonsvikt, motoms maxmomentkurva, mekanisk friktion och/eller fordonets körrnotständ vid aktuell hastighet. På så sätt kan hänsyn tas till aktuellt fordon och hur det påverkas vid framföring, när tröskelvärden för lutningen ska tas fram.The control mode shows how the electric machine is to be used, and depending on which mode is determined, a special strategy will be chosen. The method preferably determines which control mode a series should be classified in according to rules for when and how the electric motor is to be used. For example, if a moderate uphill slope (road class 1, see table l) is followed by a downhill slope (road class -1, see table 1), which gives control mode 4 according to table 2, the rule for that control mode says that the electric machine must provide energy from the battery, provided that there is, because the electric machine will be able to regenerate energy in the subsequent downhill. There are a number of possible strategies that can be applied depending on the slope of the road and the charge of the battery. If a series comprises more than two road segments, the slope of the road segments further away can affect the control mode that the entire series receives. If, for example, there is a steep uphill slope at the end of the series, there may be a rule that says that the electric machine must not provide any energy from the battery. The idea is then that the energy will be saved for the steep uphill slope. The threshold values shown in Table 1 are shown by way of example only, and the slope values of the road segments can according to one embodiment be calculated depending on one or fl your vehicle-specific values, where the threshold values set limits for dividing the road segments into different road classes. The vehicle-specific values can be determined by the current gear ratio, current vehicle weight, engine maximum torque curve, mechanical friction and / or the vehicle's driving resistance at the current speed. In this way, the vehicle in question can be taken into account and how it is affected when driving, when the threshold values for the slope are to be calculated.

Den föreliggande uppfinningen omfattar även en datorprogramprodukt som omfattar datorprograminstruktioner för att förmå ett datorsystem i ett fordon att utföra stegen enligt metoden som beskrivits ovan, när dataprograminstruktionema körs pä nämnda datorsystem. Datorprograminstruktionerna är enligt en utföringsforrn lagrade på ett av ett datorsystem läsbart medium.The present invention also comprises a computer program product comprising computer program instructions for causing a computer system in a vehicle to perform the steps of the method described above, when the computer program instructions are run on said computer system. According to one embodiment, the computer program instructions are stored on a medium readable by a computer system.

Den föreliggande uppfinningen är inte begränsad till de ovan beskrivna utföringsformerna.The present invention is not limited to the embodiments described above.

Olika altemativ, modifieringar och ekvivalenter kan användas. Därför begränsar inte de ovan nämnda utföringsforrnerna uppfinningens omfattning, som definieras av de bifogade kraven.Various alternatives, modifications and equivalents can be used. Therefore, the above-mentioned embodiments do not limit the scope of the invention, which is defined by the appended claims.

Claims (22)

10 15 20 25 30 15 Patentkrav10 15 20 25 30 15 Patent claims 1. System för att styra en elmaskin i ett hybridfordon som omfattar en förbränningsmotor och ett batteri som är anslutet till nämnda elmaskin, kännetecknat av systemetomfattar: -en horisontenhet anpassad att bestämma en horisont med hjälp av positionsdata och kartdata av en framtida väg som innehåller vägsegment med egenskaperna lutning och längd för varje vägsegment, och generera en horisontsignal (H) i beroende därav; -en styrmodsenhet anpassad att jämföra nämnda lutning hos vartdera vägsegment i horisonten med tröskelvärden for lutningen, och klassificera vartdera vägsegment i en vägklass beroende på j ämförelsema; att identifiera i en serie vilka vägklasser som kommer efter varandra i horisonten, och klassificera vägsegmenten i serien i ett styrmod beroende på vägklassemas följd, där styrrnodet indikerar hur elmaskinen ska styras, och att generera en styrmodssignal (ß) i beroende därav; -en laddningsenhet anpassad att bestämma batteriets laddningstillstånd (SOC) och för att generera en SOC-signal (S) i beroende därav; - en momentenhet anpassad att bestämma ett önskat moment av föraren, och att generera en momentsignal (M) i beroende därav; -en regulator anpassad att beräkna en styrsignal (Y) till elmaskinen beroende på styrmodssignalen (ß), SOC-signalen (S) samt momentsignalen (M) för nuvarande vägsegment som fordonet befinner sig i; varvid elmaskinen styrs enligt styrsignalen.A system for controlling an electric machine in a hybrid vehicle comprising an internal combustion engine and a battery connected to said electric machine, characterized by the system comprising: -a horizon unit adapted to determine a horizon by means of position data and map data of a future road containing road segments having the slope and length characteristics of each road segment, and generating a horizon signal (H) depending thereon; a control mode unit adapted to compare said slope of each road segment on the horizon with threshold values for the slope, and classify each road segment in a road class according to the comparisons; to identify in a series which road classes follow one another on the horizon, and to classify the road segments in the series in a control mode depending on the sequence of the road classes, where the control node indicates how the electric machine is to be controlled, and to generate a control mode signal (ß) depending thereon; a charging unit adapted to determine the state of charge of the battery (SOC) and to generate an SOC signal (S) depending thereon; a torque unit adapted to determine a desired torque by the driver, and to generate a torque signal (M) depending thereon; a controller adapted to calculate a control signal (Y) for the electric machine depending on the control mode signal (ß), the SOC signal (S) and the torque signal (M) for the current road segment in which the vehicle is located; wherein the electric machine is controlled according to the control signal. 2. System enligt krav l, varvid systemet är anpassat att kontinuerligt räkna ut nya styrmod för vägsegment i överlappande serier.A system according to claim 1, wherein the system is adapted to continuously calculate new control modes for road segments in overlapping series. 3. System enligt något av krav l eller 2, i vilken regulatorn är anpassad att beräkna styrsignaler (Y) som styr elmaskinen under längden på nuvarande vägsegment.A system according to any one of claims 1 or 2, in which the controller is adapted to calculate control signals (Y) which control the electric machine during the length of the current road segment. 4. System enligt något av krav 1 till 3, i vilken en serie består av två efter varandra följ ande vägsegment. 10 15 20 25 30 16A system according to any one of claims 1 to 3, in which a series consists of two successive road segments. 10 15 20 25 30 16 5. System enligt något krav 1 till 3, i vilken en serie består av fler än två efter varandra fö lj ande vägsegment.System according to any one of claims 1 to 3, in which a series consists of än more than two successive road segments. 6. System enligt något av kraven 1 till 5, i vilken regulatorn är anpassad att beräkna en styrsignal (Y) till elmaskinen även beroende på elmaskinens verkningsgrad vid olika motorhastigheter och/eller batteriets verkningsgrad vid olika driftsituationer.System according to one of Claims 1 to 5, in which the controller is adapted to calculate a control signal (Y) for the electric machine also depending on the efficiency of the electric machine at different engine speeds and / or the efficiency of the battery at different operating situations. 7. System enligt något av krav 1 till 6, i vilken styrrnodsenheten är anpassad att bestämma vilket styrmod en serie ska klassificeras i enligt regler for när och hur elmotom ska användas.A system according to any one of claims 1 to 6, in which the control node unit is adapted to determine which control mode a series is to be classified in according to rules for when and how the electric motor is to be used. 8. System enligt något av krav 1 till 7, vilken styrmo dsenheten är anpassad att beräkna tröskelvärden för lutningen hos vägsegmenten beroende på ett eller flera fordonsspecifika värden, där tröskelvärdena sätter gränser för indelning av vägsegmenten i olika vägklasser.A system according to any one of claims 1 to 7, which control unit is adapted to calculate threshold values for the slope of the road segments depending on one or fl your vehicle-specific values, where the threshold values set limits for dividing the road segments into different road classes. 9. System enligt krav 8, i vilken fordonsspecifika värden bestäms av aktuellt utväxlingsförhållande, aktuell fordonsvikt, motoms maxmomentkurva, mekanisk friktion och/eller fordonets körmotstånd vid aktuell hastighet.A system according to claim 8, in which vehicle-specific values are determined by the current gear ratio, current vehicle weight, maximum torque curve of the engine, mechanical friction and / or the driving resistance of the vehicle at the current speed. 10. System enligt något av krav 1 till 9, i vilken horisontenheten är anpassad att bestämma positionsdata med hjälp av GPS.A system according to any one of claims 1 to 9, in which the horizon unit is adapted to determine position data by means of GPS. 11. Metod för att styra en elmaskin i ett hybridfordon som omfattar en forbränningsmotor och ett batteri som är anslutet till nämnda elmaskin, kännete ckn ad av metoden omfattar att: A) bestämma en horisont med hjälp av positionsdata och kartdata av en framtida väg som innehåller vägsegment med egenskapema lutning och längd for varje vägsegment; B) jämföra nämnda lutning hos vartdera vägsegment i horisonten med tröskelvärden för lutningen; och klassificera vartdera vägsegment i en vägklass beroende på j ämförelsema; 10 15 20 25 30 17 C) identifiera i en serie vilka vägklasser som kommer efter varandra i horisonten, och klassificera vägsegmenten i serien i ett styrmod beroende på vägklassernas följd, där styrmodet indikerar hur elmaskinen ska styras; D) bestämma batteriets laddningstillstånd (SOC); E) bestämma ett önskat moment (M) av föraren, och F) beräkna en styrsignal (Y) till elmaskinen beroende på i vilket styrrnod nuvarande vägsegment som fordonet befinner sig i har klassificerats, batteriets laddningstillstånd (SOC) samt ett av föraren önskat moment (M); varvid elmaskinen styrs enligt styrsignalen (Y).A method of controlling an electric machine in a hybrid vehicle comprising an internal combustion engine and a battery connected to said electric machine, characterized by the method comprising: A) determining a horizon by means of position data and map data of a future road containing road segments with the slope and length characteristics of each road segment; B) comparing said slope of each road segment in the horizon with threshold values for the slope; and classifying each road segment into a road class according to the comparisons; 10 15 20 25 30 17 C) identify in a series which road classes follow one another on the horizon, and classify the road segments in the series in a control mode depending on the sequence of the road classes, where the control mode indicates how the electric machine is to be controlled; D) determine the state of charge of the battery (SOC); E) determine a desired torque (M) by the driver, and F) calculate a control signal (Y) to the electric machine depending on in which control node the current road segment in which the vehicle is located has been classified, the battery charge state (SOC) and a torque desired by the driver ( M); wherein the electric machine is controlled according to the control signal (Y). 12. Metod enligt krav 11, i vilken metoden kontinuerligt räknar ut nya styrmod för vägsegment i överlappande serier.Method according to claim 11, in which the method continuously calculates new control modes for road segments in overlapping series. 13. Metod enligt något av krav 11 eller 12, i vilken styrsignaler (Y) i steg F) beräknas under längden på nuvarande vägsegment.Method according to one of Claims 11 or 12, in which control signals (Y) in step F) are calculated over the length of the current road segment. 14. Metod enligt något av krav 11 till 13, i vilken en serie består av två efter varandra följande vägsegment.A method according to any one of claims 11 to 13, in which a series consists of two successive road segments. 15. Metod enligt något av krav 11 till 13, i vilken en serie består av fler än två efter varandra följande vägsegment.A method according to any one of claims 11 to 13, in which a series consists of fl more than two consecutive road segments. 16. Metod enligt något av krav 11 till 15, i vilken styrsignalen i steg F) även beror på elmaskinens verkningsgrad vid olika motorhastigheter och/eller batteriets verkningsgrad vid olika driftsituationerMethod according to one of Claims 11 to 15, in which the control signal in step F) also depends on the efficiency of the electric machine at different motor speeds and / or the efficiency of the battery at different operating situations. 17. Metod enligt något av krav 11 till 16, vilken bestämmer vilket styrmod en serie ska klassificeras i enligt regler för när och hur elmotom ska användas.A method according to any one of claims 11 to 16, which determines which control mode a series is to be classified in according to rules for when and how the electric motor is to be used. 18. Metod enligt något av krav 11 till 17, vilken tröskelvärdena för lutningen hos vägsegmenten beräknas i steg B) beroende på ett eller flera fordonsspecifika värden, där tröskelvärdena sätter gränser för indelning av vägsegmenten i olika vägklasser. 10 15 18A method according to any one of claims 11 to 17, wherein the threshold values for the slope of the road segments are calculated in step B) depending on one or more vehicle-specific values, where the threshold values set limits for dividing the road segments into different road classes. 10 15 18 19. Metod enligt krav 18, i vilken fordonsspecifika värden bestäms av aktuellt utväxlingsförhållande, aktuell fordonsvikt, motorns maxmomentkurva, mekanisk friktion och/eller fordonets körrnotstånd vid aktuell hastighet.Method according to claim 18, in which vehicle-specific values are determined by the current gear ratio, the current vehicle weight, the maximum torque curve of the engine, mechanical friction and / or the driving resistance of the vehicle at the current speed. 20. Metod enligt något av kraven 11 till 19, i vilken metoden omfattar att bestämma positionsdata med hjälp av GPS.A method according to any one of claims 11 to 19, in which the method comprises determining position data by means of GPS. 21. Datorprogramprodukt, omfattande datorprograminstruktioner för att förmå ett datorsystem i ett fordon att utföra stegen enligt metoden enligt något av kraven 11 till 20, när dataprograminstruktionema körs på nämnda datorsystem.A computer program product, comprising computer program instructions for causing a computer system in a vehicle to perform the steps of the method according to any one of claims 11 to 20, when the computer program instructions are run on said computer system. 22. Datorprogramprodukt enligt krav 21, där datorprograminstruktionema är lagrad på ett av ett datorsystem läsbart medium.The computer program product of claim 21, wherein the computer program instructions are stored on a computer system readable medium.
SE0950645A 2009-06-10 2009-09-09 Method and system for operating an electric machine in a hybrid vehicle SE533838C2 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE0950645A SE533838C2 (en) 2009-06-10 2009-09-09 Method and system for operating an electric machine in a hybrid vehicle
PCT/SE2010/050644 WO2010144042A1 (en) 2009-06-10 2010-06-09 Method and system for controlling an electric motor in a hybrid vehicle
DE112010002441T DE112010002441T5 (en) 2009-06-10 2010-06-09 Method and apparatus for controlling an electric motor in a hybrid vehicle

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE0900792 2009-06-10
SE0950645A SE533838C2 (en) 2009-06-10 2009-09-09 Method and system for operating an electric machine in a hybrid vehicle

Publications (2)

Publication Number Publication Date
SE0950645A1 true SE0950645A1 (en) 2010-12-11
SE533838C2 SE533838C2 (en) 2011-02-01

Family

ID=43309103

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE0950645A SE533838C2 (en) 2009-06-10 2009-09-09 Method and system for operating an electric machine in a hybrid vehicle

Country Status (3)

Country Link
DE (1) DE112010002441T5 (en)
SE (1) SE533838C2 (en)
WO (1) WO2010144042A1 (en)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103183021B (en) * 2011-12-30 2016-05-18 上海汽车集团股份有限公司 Be used for the method for the electric discharge moment of torsion of controlling drive motors
GB201201255D0 (en) * 2012-01-25 2012-03-07 Jaguar Cars Hybrid vehicle controller and method of controlling a hybrid vehicle (moving soc)
GB2512735A (en) * 2014-02-27 2014-10-08 Daimler Ag Method for operating a hybrid vehicle
US9809214B2 (en) * 2015-05-06 2017-11-07 Ford Global Technologies, Llc Battery state of charge control using route preview data
DE102015214886B4 (en) 2015-08-04 2017-06-01 Borgward Trademark Holdings Gmbh Hybrid electric vehicle, method and apparatus for controlling the operating mode thereof
DE102020203127A1 (en) 2020-03-11 2021-09-16 Continental Teves Ag & Co. Ohg Method for controlling the longitudinal dynamics of a vehicle
CN113085582B (en) * 2021-04-23 2023-03-03 联合汽车电子有限公司 Real-time control method, storage medium, controller and system for dual-drive motor of new energy automobile
CN116494816B (en) * 2023-06-30 2023-09-15 江西驴宝宝通卡科技有限公司 Charging management system and method for charging pile

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07117524A (en) * 1993-10-29 1995-05-09 Isuzu Motors Ltd Vehicle travel controller
JP3211699B2 (en) 1996-09-17 2001-09-25 トヨタ自動車株式会社 Power output device
US6487477B1 (en) 2001-05-09 2002-11-26 Ford Global Technologies, Inc. Strategy to use an on-board navigation system for electric and hybrid electric vehicle energy management
US6968266B2 (en) * 2002-04-30 2005-11-22 Ford Global Technologies, Llc Object detection in adaptive cruise control
DE102005047513A1 (en) * 2005-10-04 2007-04-05 Siemens Ag Motor vehicle system for controlling hybrid drive, has navigation system, and electronic control unit processing data provided by navigation system, where data has map data and information about surroundings of vehicle and/or traffic data
DE102005050753A1 (en) * 2005-10-22 2007-04-26 Zf Friedrichshafen Ag Method and device for controlling and / or regulating an automatic system of a motor vehicle
KR20080054284A (en) * 2006-12-12 2008-06-17 현대자동차주식회사 Drive control method of hybrid electric vehicle

Also Published As

Publication number Publication date
WO2010144042A1 (en) 2010-12-16
DE112010002441T5 (en) 2012-09-27
SE533838C2 (en) 2011-02-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107406004B (en) Method and device for determining a value of an energy state of a battery in a vehicle
SE0950645A1 (en) Method and system for operating an electric machine in a hybrid vehicle
TWI574489B (en) Propulsion system, motor/generator/transmission and method of operating the same
CN101384460B (en) Hybrid vehicle controller
JP6380447B2 (en) Hybrid vehicle
EP1340645A2 (en) Power output apparatus to drive a shaft and method of controlling the same
CN111959490A (en) Reference self-adaptive optimal energy management method for plug-in hybrid electric vehicle model
JP5569211B2 (en) Vehicle regenerative power generation control system
EP2435270A1 (en) Battery charging control device and battery charging control method for electric vehicle
JP2010179749A (en) Power generation source control device
CN104340218A (en) Real-time fuel consumption estimation
JP2001169408A (en) Controller for hybrid car
WO2012010950A2 (en) Control device for hybrid vehicle, and hybrid vehicle equipped with control device
SE0950646A1 (en) Method and system for operating an electric machine in a hybrid vehicle
CN107532528B (en) Control unit for alternator, method for controlling drive of alternator, and power management system for engine vehicle
EP1925494A2 (en) Energy management for hybrid energy railway vehicle
CN104105627A (en) Hybrid vehicle management system, hybrid vehicle control apparatus, and hybrid vehicle control method
Li et al. In-wheel motor electric ground vehicle energy management strategy for maximizing the travel distance
US20090321166A1 (en) Method for operating a hybrid drive for a vehicle
CN115071665A (en) Vehicle control device, vehicle control method, and storage medium
Yue et al. Model-free learning-based online management of hybrid electrical energy storage systems in electric vehicles
JP2004064840A (en) Controlling device for storage system
Murthy et al. Vehicle braking strategies based on regenerative braking boundaries of electric machines
JP6111149B2 (en) Control device and control method for hybrid vehicle
CN111587196B (en) Charge-discharge control device