DE102016119126A1

DE102016119126A1 - Auf Fuzzy-Logik basierende Sliding-Mode-Steuerung eines regelbaren Spannungswandlers

Info

Publication number: DE102016119126A1
Application number: DE102016119126.4A
Authority: DE
Inventors: Wei Xu; Fazal Urrahman Syed
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2015-10-15
Filing date: 2016-10-07
Publication date: 2017-04-20
Also published as: CN106877654A; US10220710B2; CN106877654B; US20170106756A1

Abstract

Ein DC/DC-Wandler für ein Fahrzeug weist eine Steuerung auf, die programmiert ist, um als Reaktion auf Änderungen der Ausgangsspannung des Wandlers ein Steuersignal einzustellen, das eine Ausgangsspannung des DC/DC-Wandlers steuert, um ein Verhältnis eines ersten Fehlers zwischen einem Referenzstrom und einem Strom durch die Drosselspule zu einem zweiten Fehler zwischen einer Referenzspannung und der Ausgangsspannung auf einen vorbestimmten Wert anzusteuern.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Anmeldung bezieht sich im Allgemeinen auf das Steuern eines regelbaren Spannungswandlers.
HINTERGRUND
Elektrofahrzeuge beinhalten Hybrid-Elektrofahrzeuge (HEV) und Batterie-Elektrofahrzeuge (BEV). Elektrofahrzeuge weisen eine Traktionsbatterie auf, um Energie zu speichern, die für den Antrieb oder andere Zwecke verwendet wird. Die Traktionsbatterie ist konfiguriert, um in einem besonderen Spannungsbereich zu funktionieren. Es kann jedoch eine verbesserte Leistung von Elektromaschinen durch das Funktionieren in einem anderen Spannungsbereich, im Allgemeinen bei höheren Spannungen als die Traktionsbatterie, erzielt werden. Viele Elektrofahrzeuge weisen einen regelbaren Spannungswandler auf, um die Spannung der Traktionsbatterie auf einen Spannungspegel umzuwandeln, der von den Elektromaschinen verlangt wird.
KURZFASSUNG
In manchen Konfigurationen weist ein Fahrzeug einen DC/DC-Wandler auf, der eine Drosselspule aufweist und eine Ausgangsspannung aufweist, die durch ein Steuersignal gesteuert wird. Das Fahrzeug weist auch eine Steuerung auf, die programmiert ist, um als Reaktion auf Änderungen der Ausgangsspannung das Steuersignal einzustellen, um ein Verhältnis einer ersten Differenz zwischen einem Referenzstrom und einem Strom durch die Drosselspule zu einer zweiten Differenz zwischen einer Referenzspannung und der Ausgangsspannung auf einen vorbestimmten Wert anzusteuern. Andere Konfigurationen können entsprechende Computersysteme, Vorrichtungen und Computerprogramme aufweisen, die auf einem oder mehreren Computerspeichermedien aufgezeichnet sind, die jeweils konfiguriert sind, um die Funktionen der Verfahren durchzuführen.
Manche Konfigurationen können eine oder mehrere der folgenden Eigenschaften aufweisen. Das Fahrzeug, in dem die Steuerung programmiert ist, um das Steuersignal basierend auf einem normalen Abstand von einem momentanen Betriebspunkt, der durch die erste Differenz und die zweite Differenz definiert ist, zu einer Gleitfläche, die durch den vorbestimmten Wert definiert ist, einzustellen. Das Fahrzeug, in dem der vorbestimmte Wert eine dynamische Reaktion eines Fehlers in der Ausgangsspannung definiert. Das Fahrzeug, in dem die Steuerung ferner programmiert ist, um das Steuersignal basierend auf einem Verstärkungsplan einzustellen, der den normalen Abstand als Eingabe aufweist. Das Fahrzeug, in dem die Steuerung ferner programmiert ist, um das Steuersignal basierend auf Fuzzy-Steuerregeln einzustellen, die den normalen Abstand als Eingabe aufweisen. Das Fahrzeug, in dem die Steuerung ferner programmiert ist, um eine Einstellung in dem Steuersignal auf Null zu stellen. Das Fahrzeug, in dem der Referenzstrom eine gefilterte Version des Stroms durch die Drosselspule ist. Die Umsetzung der beschriebenen Konfigurationen kann Hardware, ein(en) Verfahren oder Prozess oder Computer-Software auf einem über Computer zugänglichem Medium aufweisen.
In manchen Konfiguration weist ein DC/DC-Wandler eine Drosselspule auf. Der DC/DC-Wandler weist auch mindestens eine Schaltvorrichtung auf. Der DC/DC-Wandler weist auch eine Steuerung auf, die programmiert ist, um als Reaktion darauf, dass sich ein Verhältnis einer ersten Differenz zwischen einem Referenzstrom und einem Strom durch die Drosselspule zu einer zweiten Differenz zwischen einer Referenzspannung und einer Ausgangsspannung von dem vorbestimmten Wert unterscheidet, ein Tastverhältnis der mindestens einen Schaltvorrichtung einzustellen, um den vorbestimmten Wert zu erreichen. Andere Konfiguration können entsprechende Computersysteme, Vorrichtungen und Computerprogramme aufweisen, die auf einem oder mehreren Computerspeichermedien aufgezeichnet sind, die jeweils konfiguriert sind, um die Funktionen der Verfahren durchzuführen.
Manche Konfiguration können eine oder mehrere der folgenden Eigenschaften aufweisen. Der DC/DC-Wandler, bei dem die Steuerung programmiert ist, um das Tastverhältnis basierend auf einem normalen Abstand von einem momentanen Betriebspunkt, der durch die erste Differenz und die zweite Differenz definiert ist, zu einer Gleitfläche, die durch den vorbestimmten Wert definiert ist, einzustellen. Der DC/DC-Wandler, bei dem die Steuerung ferner programmiert ist, um das Tastverhältnis basierend auf einem Verstärkungsplan einzustellen, der den normalen Abstand als Eingabe aufweist. Der DC/DC-Wandler, bei dem die Steuerung ferner programmiert ist, um das Tastverhältnis basierend auf Fuzzy-Steuerregeln einzustellen, die den normalen Abstand als Eingabe aufweisen. Der DC/DC-Wandler, bei dem der Referenzstrom eine tiefpassgefilterte Version des Stroms durch die Drosselspule ist. Die Umsetzung der beschriebenen Konfigurationen kann Hardware, ein(en) Verfahren oder Prozess oder Computer-Software auf einem über Computer zugänglichen Medium aufweisen.
In manchen Konfigurationen weist ein Verfahren zum Steuern eines DC/DC-Wandlers das Ändern durch eine Steuerung eines Steuersignals für den DC/DC-Wandler auf, um einen vorbestimmten Wert für ein Verhältnis einer ersten Differenz zwischen einem Referenzstrom und einem Strom durch die Drosselspule zu einer zweiten Differenz zwischen einer Referenzspannung und einer Ausgangsspannung zu erreichen. Das Verfahren weist ferner das Umwandeln durch den DC/DC-Wandler einer Eingangsspannung in die Ausgangsspannung gemäß dem Steuersignal auf. Andere Konfigurationen können entsprechende Computersysteme, Vorrichtungen und Computerprogramme aufweisen, die auf einem oder mehreren Computerspeichermedien aufgezeichnet sind, die jeweils konfiguriert sind, um die Funktionen der Verfahren durchzuführen.
Manche Konfigurationen können eine oder mehrere der folgenden Eigenschaften aufweisen. Das Verfahren, bei dem das Steuersignal ein Tastverhältnis für eine Schaltvorrichtung des DC/DC-Wandlers ist. Das Verfahren kann das Filtern durch die Steuerung des Stroms durch die Drosselspule aufweisen, um den Referenzstrom zu erzeugen. Das Verfahren kann das Akkumulieren durch die Steuerung von Änderungen des Steuersignals über mehrere Ausführungsintervalle aufweisen. Das Verfahren kann das Ausgeben durch die Steuervorrichtung des Steuersignals als eine Summe der akkumulierten Änderungen und eines Feedforward-Terms aufweisen. Das Verfahren kann das Ändern durch die Steuerung des Steuersignals basierend auf einem normalen Abstand von einem momentanen Betriebspunkt, der durch die erste Differenz und die zweite Differenz definiert ist, zu einer Gleitfläche, die durch den vorbestimmten Wert definiert ist, aufweisen. Die Umsetzung der beschriebenen Konfigurationen kann Hardware, ein Verfahren oder Prozess oder Computer-Software auf einem über Computer zugänglichen Medium aufweisen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Diagramm eines Hybridfahrzeugs, das typische Antriebsstrang- und Energiespeicherkomponenten veranschaulicht.
2 ist ein Diagramm einer möglichen Konfiguration eines regelbaren Spannungswandlers.
3 ist ein Graph, der einen Betriebspunkt und eine Gleitfläche darstellt.
4 stellt eine Reihe von Beispielen von Fuzzy- und Output-Zugehörigkeitsfunktionen und die Umwandlung in eine entsprechende graphische Funktion dar.
5 stellt ein Blockdiagramm der Steuerlogik dar, die in einer Steuerung umgesetzt werden kann, um den regelbaren Spannungswandler zu steuern.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Hier werden Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und andere Ausführungsformen verschiedene und alternative Formen annehmen können. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgetreu; einige Merkmale können übertrieben oder minimiert sein, um Details besonderer Komponenten zu zeigen. Daher sollen hierin offenbarte spezifische strukturelle und funktionale Einzelheiten nicht als einschränkend interpretiert werden, sondern lediglich als eine repräsentative Basis, um einen Fachmann zu lehren, die vorliegende Erfindung verschiedentlich einzusetzen. Wie für den Durchschnittsfachmann erkennbar ist, können verschiedene, mit Bezug auf eine beliebige der Figuren dargestellte und beschriebene Merkmale mit in einer oder mehreren anderen Figuren dargestellten Merkmalen kombiniert werden, um Ausführungsformen zu schaffen, die nicht ausdrücklich dargestellt oder beschrieben werden. Die Kombinationen von dargestellten Merkmalen liefern repräsentative Ausführungsformen für typische Anwendungen. Es könnten jedoch für konkrete Anwendungen oder Implementierungen verschiedene mit den Lehren der vorliegenden Offenbarung stimmige Kombinationen und Modifikationen der Merkmale erwünscht sein.
1 stellt ein Elektrofahrzeug 12 dar, auf das typischerweise als ein Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeug (PHEV) Bezug genommen wird. Ein typisches Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeug 12 kann eine oder mehrere Elektromaschinen 14 umfassen, die mechanisch mit einer Hybridkraftübertragung 16 verbunden sind. Die Elektromaschinen 14 können in der Lage sein, als ein Motor oder als ein Generator zu arbeiten. Zusätzlich ist die Hybridkraftübertragung 16 mechanisch mit einem Verbrennungsmotor 18 gekoppelt. Die Hybridkraftübertragung 16 ist auch mit einer Antriebswelle 20 mechanisch verbunden, die mit den Rädern 22 mechanisch verbunden ist. Die Elektromaschinen 14 können Vortriebs- und Verzögerungsfähigkeit bereitstellen, wenn der Verbrennungsmotor 18 ein- oder ausgeschaltet ist. Die Elektromaschinen 14 fungieren auch als Generatoren und können Vorteile hinsichtlich der Kraftstoffwirtschaftlichkeit bereitstellen, indem sie Energie zurückgewinnen, die im Friktionsbremssystem normalerweise als Wärme verloren gehen würde. Die Elektromaschinen 14 können auch dadurch Fahrzeugemissionen reduzieren, dass sie dem Verbrennungsmotor 18 erlauben, bei effizienteren Drehzahlen zu arbeiten, und dass sie dem Hybrid-Elektrofahrzeug 12 erlauben, unter gewissen Umständen mit ausgeschaltetem Verbrennungsmotor 18 im Elektromodus betrieben zu werden. Ein Elektrofahrzeug 12 kann ein Batterie-Elektrofahrzeug (BEV) einschließen. In einer BEV-Konfiguration kann der Verbrennungsmotor 18 nicht vorhanden sein.
Eine Traktionsbatterie oder ein Batteriesatz 24 speichert Energie, die von den Elektromaschinen 14 verwendet werden kann. Die Traktionsbatterie 24 stellt typischerweise eine Hochspannungs-Gleichstrom-Ausgabe (DC-Ausgabe) bereit. Die Traktionsbatterie 24 kann elektrisch mit einem oder mehreren Leistungselektronikmodulen 26 verbunden sein. Ein oder mehrere Schütze 42 können die Traktionsbatterie 24 von anderen Komponenten trennen, wenn sie geöffnet sind, und die Traktionsbatterie 24 mit anderen Komponenten verbinden, wenn sie geschlossen sind. Das Leistungselektronikmodul 26 kann ebenfalls mit den Elektromaschinen 14 elektrisch verbunden sein und die Fähigkeit zur bidirektionalen Übertragung von Energie zwischen der Traktionsbatterie 24 und den Elektromaschinen 14 bereitstellen. Zum Beispiel kann eine Traktionsbatterie 24 eine Gleichspannung bereitstellen, während die Elektromaschinen 14 zum Funktionieren möglicherweise mit einem Dreiphasen-Wechselstrom arbeiten. Das Leistungselektronikmodul 26 kann die Gleichspannung in einen Dreiphasen-Wechselstrom umwandeln, um die Elektromaschinen 14 zu betreiben. In einem Rekuperationsmodus kann das Leistungselektronikmodul 26 den Dreiphasen-Wechselstrom aus den Elektromaschinen 14, die als Generatoren fungieren, in die mit der Traktionsbatterie 24 kompatible Gleichspannung umwandeln.
Das Fahrzeug 12 kann einen regelbaren Spannungswandler (VVC) 52 aufweisen, der zwischen der Traktionsbatterie 24 und dem Leistungselektronikmodul 26 gekoppelt ist. Der VVC 52 kann ein DC/DC-Aufwärtswandler sein, der konfiguriert ist, um die Spannung zu erhöhen oder hochzusetzen, die von der Traktionsbatterie 24 bereitgestellt wird. Durch Erhöhen der Spannung können Stromanforderungen verringert werden, was zu einer Verringerung des Verdrahtungsaufwands für das Leistungselektronikmodul 26 und die Elektromaschinen 14 führt. Ferner können die Elektromaschinen 14 mit besserem Wirkungsgrad und geringeren Verlusten betrieben werden.
Zusätzlich dazu, dass die Traktionsbatterie 24 Energie zum Antrieb bereitstellt, kann sie Energie für andere elektrische Fahrzeugsysteme bereitstellen. Ein Fahrzeug 12 kann ein Gleichspannungswandlermodul (DC/DC-Wandlermodul) 28 enthalten, das die Hochspannungs-Gleichstrom-Ausgabe der Traktionsbatterie 24 in eine Niederspannungs-Gleichstrom-Versorgung umwandelt, die kompatibel mit Niederspannungs-Fahrzeuglasten ist. Ein Ausgang des DC/DC-Wandlermoduls 28 kann mit einer Hilfsbatterie 30 (z. B. einer 12V-Batterie) elektrisch gekoppelt sein, um die Hilfsbatterie 30 aufzuladen. Die Niederspannungssysteme können mit der Hilfsbatterie 30 elektrisch gekoppelt sein.
Das Elektrofahrzeug 12 kann dafür ausgelegt sein, die Traktionsbatterie 24 von einer externen Leistungsquelle 36 aufzuladen. Die externe Leistungsquelle 36 kann eine Verbindung zu einer elektrischen Steckdose sein. Die externe Leistungsquelle 36 kann mit einem Ladegerät oder mit einer Elektrofahrzeug-Versorgungsausrüstung (EVSE – Electric Vehicle Supply Equipment) 38 elektrisch gekoppelt sein. Die externe Leistungsquelle 36 kann ein elektrisches Stromverteilungsnetz oder Verteilernetz sein, wie es von einer Stromversorgungsfirma bereitgestellt ist. Die EVSE 38 kann Schaltungsanordnungen und Steuerungen zum Regeln und Managen der Übertragung von Energie zwischen der Leistungsquelle 36 und dem Fahrzeug 12 bereitstellen. Die externe Leistungsquelle 36 kann dem EVSE 38 elektrische Gleichspannungs- oder Wechselspannungsleistung liefern. Die EVSE 38 kann einen Ladeverbinder 40 zum Einstecken in einen Ladeanschluss 34 des Fahrzeugs 12 aufweisen. Der Ladeanschluss 34 kann irgendeine Art von Anschluss sein, der dazu ausgelegt ist, Leistung aus dem EVSE 38 auf das Fahrzeug 12 zu übertragen. Der Ladeanschluss 34 kann mit einem Ladegerät oder einem On-Board-Leistungswandlungsmodul 32 elektrisch gekoppelt sein. Das Leistungswandlungsmodul 32 kann die aus der EVSE 38 zugeführte Leistung konditionieren, um der Traktionsbatterie 24 die richtigen Spannungs- und Strompegel bereitzustellen. Das Leistungswandlungsmodul 32 kann an das EVSE 38 angekoppelt sein, um die Zufuhr von Leistung zum Fahrzeug 12 zu koordinieren. Der EVSE-Verbinder 40 kann Pins aufweisen, die mit zugehörigen Vertiefungen des Ladeanschlusses 34 ineinandergreifen. Als Alternative können verschiedene Komponenten, die als elektrisch gekoppelt oder verbunden beschrieben sind, Leistung unter Verwendung einer drahtlosen induktiven Kopplung übertragen.
Eine oder mehrere Radbremsen 44 können zum Verzögern des Fahrzeugs 12 und zum Verhindern einer Bewegung des Fahrzeugs 12 vorgesehen sein. Die Radbremsen 44 können hydraulisch betätigt, elektrisch betätigt oder eine Kombination davon sein. Die Radbremsen 44 können ein Teil eines Bremssystems 50 sein. Das Bremssystem 50 kann andere Komponenten beinhalten, um die Radbremsen 44 zu betätigen. Aus Vereinfachungsgründen stellt die Figur eine einzige Verbindung zwischen dem Bremssystem 50 und einer der Radbremsen 44 dar. Eine Verbindung zwischen dem Bremssystem 50 und den anderen Radbremsen 44 wird vorausgesetzt. Das Bremssystem 50 kann eine Steuerung beinhalten, um das Bremssystem 50 zu überwachen und zu koordinieren. Das Bremssystem 50 kann die Bremsenkomponenten überwachen und die Radbremsen 44 zur Fahrzeugverzögerung steuern. Das Bremssystem 50 kann auf Fahrerbefehle reagieren und kann auch autonom arbeiten, um Merkmale wie eine Stabilitätskontrolle zu implementieren. Die Steuerung des Bremssystems 50 kann ein Verfahren zum Ausüben einer angeforderten Bremskraft implementieren, wenn dies von einer anderen Steuerung oder Subfunktion angefordert wird.
Einer oder mehrere Hochspannungs-Verbraucher 46 können mit der Hochspannungs-Ausgabe der Traktionsbatterie 24 verbunden sein. In manchen Konfiguration können einige der Hochspannungs-Verbraucher 46 mit der Ausgabe des VVC 52 gekoppelt sein. Die elektrischen Verbraucher 46 können eine assoziierte Steuerung aufweisen, die die elektrischen Verbraucher 46 betreibt und steuert, wenn dies angebracht ist. Beispiele elektrischer Verbraucher 46 können ein Lüfter, ein Heizelement und/oder ein Klimaanlagenkompressor sein.
Elektronikmodule im Fahrzeug 12 können über ein oder mehrere Fahrzeugnetzwerke kommunizieren. Das Fahrzeugnetzwerk kann eine Vielzahl von Kanälen für Kommunikation beinhalten. Ein Kanal des Fahrzeugnetzwerks kann ein serieller Bus sein, wie etwa ein Controller Area Network(CAN)-Bus. Einer der Kanäle des Fahrzeugnetzwerks kann ein Ethernet-Netzwerk beinhalten, das von der Institute of Electrical and Electronics Engineers(IEEE)-802-Familie von Standards definiert wird. Zusätzliche Kanäle des Fahrzeugnetzwerks können diskrete Verbindungen zwischen Modulen beinhalten und können Leistungssignale von der Hilfsbatterie 30 beinhalten. Unterschiedliche Signale können über unterschiedliche Kanäle des Fahrzeugnetzwerks übertragen werden. Zum Beispiel können Videosignale über einen Hochgeschwindigkeitskanal (z.B. Ethernet) übertragen werden, während Steuersignale über CAN- oder diskrete Signale übertragen werden können. Das Fahrzeugnetzwerk kann beliebige Hardware- und Softwarekomponenten beinhalten, die beim Übertragen von Signalen und Daten zwischen Modulen helfen. Das Fahrzeugnetzwerk ist in 1 nicht gezeigt; es kann aber stillschweigend angenommen werden, dass sich das Fahrzeugnetzwerk mit einem beliebigen Elektronikmodul verbinden kann, das in dem Fahrzeug 12 vorhanden ist. Eine Fahrzeugsystemsteuerung (VSC – Vehicle System Controller) 48 kann vorhanden sein, um den Betrieb der verschiedenen Komponenten zu koordinieren.
Die Ausgangsspannung des VVC 52 kann gesteuert sein, um eine gewünschte Referenzspannung zu erreichen. Bestehende Steuerstrategien beruhen im Allgemeinen auf einer linearen herkömmlichen digitalen Steuerung basierend auf einer mittelwertbildenden Model- und Kleinsignalanalyse. Globale Stabilität bei großen Störungen kann nicht erhalten werden. Die hier beschriebenen Konfigurationen verbessern die dynamische Reaktion der Spannungsregelung bei starken Lastschwankungen.
2 stellt ein Diagramm eines VVC 52 dar, der als ein Aufwärtswandler konfiguriert ist. Der VVC 52 kann Eingangsklemmen aufweisen, die durch die Schütze 42 mit Klemmen der Traktionsbatterie 24 gekoppelt sein können. Der VVC 52 kann Ausgangsklemmen aufweisen, die mit Klemmen des Leistungselektronikmoduls 26 gekoppelt sind. Durch den Betrieb des VVC 52 kann eine Spannung an den Ausgangsklemmen größer als eine Spannung an den Eingangsklemmen sein. Das Fahrzeug 12 kann eine VVC-Steuerung 100 aufweisen, die elektrische Parameter (zum Beispiel Spannung und Strom) an verschiedenen Stellen in dem VVC 52 überwacht. Die VVC-Steuerung 100 kann eine Ausgangsreferenzspannung bestimmen, V * / dc . Die VVC-Steuerung 100 kann basierend auf den elektrischen Parametern und der Referenzspannung V * / dc ein Steuersignal bestimmen, das ausreicht, um zu bewirken, dass der VVC 52 die gewünschte Ausgangsspannung erreicht. In manchen Konfigurationen kann das Steuersignal als ein Pulsweitenmodulations(PWM)-Signal umgesetzt werden, bei dem ein Tastverhältnis des PWM-Signals geändert ist. Die VVC-Steuerung 100 kann den VVC 52 steuern, um die gewünschte Ausgangsspannung mittels des Steuersignals bereitzustellen. Das besondere Steuersignal, bei dem der VVC 52 betrieben wird, kann direkt mit dem Betrag der Spannungsanhebung verbunden sein, die von dem VVC 52 bereitgestellt wird.
In einer Konfiguration, in der die VVC-Steuerung 100 das Tastverhältnis steuert, kann das ideale Verhältnis zwischen der Eingangsspannung V_in und der Ausgangsspannung V_out und dem Tastverhältnis D unter Verwendung der folgenden Gleichung dargestellt werden:
wobei V_in die Spannung der Traktionsbatterie sein kann.
Mit Bezug auf die 2 kann der VVC 52 das Spannungspotenzial der elektrischen Energie, die von der Traktionsbatterie 24 bereitgestellt wird, hochsetzen oder „erhöhen“. Die Traktionsbatterie 24 kann Hochspannungs-DC-Leistung bereitstellen. In einer oder mehreren Ausführungsformen stellt die Traktionsbatterie 24 eine Spannung zwischen 150 und 400 Volt bereit. Ein Schütz 42 kann zwischen der Traktionsbatterie 24 und dem VVC 52 elektrisch in Reihe gekoppelt sein. Wenn der Schütz 42 geschlossen ist, kann die Hochspannungs-DC-Leistung von der Traktionsbatterie 24 zu dem VVC 52 übertragen werden. Ein Eingangskondensator 102 kann mit der Traktionsbatterie 24 elektrisch parallel gekoppelt sein. Der Eingangskondensator 102 kann die Bus-Spannung stabilisieren und etwaige Spannungs- und Stromwelligkeiten reduzieren. Der VVC 52 kann die Hochspannungs-DC-Leistung empfangen und das Spannungspotenzial der Eingangsspannung hochsetzen oder „erhöhen“.
Ein Ausgangskondensator 104 kann elektrisch zwischen den Ausgangsklemmen des VVC 52 gekoppelt sein. Der Ausgangskondensator 104 kann die Bus-Spannung stabilisieren und Spannungs- und Stromwelligkeiten am Ausgang des VVC 52 reduzieren.
Des Weiteren unter Bezugnahme auf 2 kann der VVC 52 eine erste Schaltvorrichtung 106 und eine zweite Schaltvorrichtung 108 zum Hochsetzen der Eingangsspannung zur Bereitstellung der hochgesetzten Ausgangsspannung aufweisen. Jede Schaltvorrichtung 106, 108 kann individuell durch eine Gate-Treiberschaltung (nicht gezeigt) der VVC-Steuerung 100 gesteuert werden und kann irgendeine Art von steuerbarem Schalter sein (zum Beispiel ein Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode (IGBT – Insulated Gate Bipolar Transistor) oder ein Feldeffekttransistor (FET)). Die Gate-Treiberschaltung kann jeder Schaltvorrichtung 106, 108 ein Schaltsignal bereitstellen, die auf dem Steuersignal (zum Beispiel dem Tastverhältnis des PWM-Steuersignals) basieren. Eine Diode kann über jede der Schaltvorrichtungen 106, 108 gekoppelt sein.
Das Fahrzeugsystem kann Sensoren zum Messen der elektrischen Parameter des VVC 52 aufweisen. Ein erster Spannungssensor 110 kann konfiguriert sein, um die Eingangsspannung (zum Beispiel die Spannung der Batterie 24) zu messen und ein entsprechendes Eingangssignal (V_bat) der VVC-Steuerung 100 bereitzustellen. In einer oder mehreren Ausführungsformen kann der erste Spannungssensor 110 die Spannung über den Eingangskondensator 102 messen, die der Batteriespannung entspricht. Ein zweiter Spannungssensor 112 kann die Ausgangsspannung des VVC 52 messen und ein entsprechendes Eingangssignal (V_dc) der VVC-Steuerung 100 bereitstellen. In einer oder mehreren Ausführungsformen kann der zweite Spannungssensor 112 die Spannung über den Ausgangskondensator 104 messen, die der DC-Bus-Spannung entspricht. Der erste Spannungssensor 110 und der zweite Spannungssensor 112 können Schaltungen aufweisen, um die Spannungen an einen Spannungspegel anzupassen, der für die VVC-Steuerung 100 geeignet ist. Die VVC-Steuerung 100 kann Schaltungen aufweisen, um die Signale von dem ersten Spannungssensor 110 und dem zweiten Spannungssensor 112 zu filtern und zu digitalisieren.
Eine Eingangs-Drosselspule 114 kann zwischen der Traktionsbatterie 24 und den Schaltvorrichtungen 106, 108 elektrisch in Reihe gekoppelt sein. Die Eingangs-Drosselspule 114 kann zwischen Speichern und Freisetzen von Energie in den VVC 52 alternieren, um das Bereitstellen der variablen Spannungen und Ströme als Ausgabe des VVC 52 und das Erzielen der gewünschten Spannungsanhebung zu ermöglichen. Ein Spannungssensor 116 kann den Eingangsstrom durch die Eingangs-Drosselspule 114 messen und ein entsprechendes Eingangssignal (I_L) der VVC-Steuerung 100 bereitstellen. Der Eingangsstrom durch die Eingangs-Drosselspule 114 kann ein Ergebnis der Spannungsdifferenz zwischen der Eingangs- und der Ausgangsspannung des VVC 52, der Leitungszeit der Schaltvorrichtungen 106, 108 und der Induktivität der Eingangs-Drosselspule 114 sein. Die VVC-Steuerung 100 kann eine Schaltung aufweisen, um das Signal von dem Spannungssensor 116 anzupassen, zu filtern und zu digitalisieren.
Die VVC-Steuerung 100 kann programmiert werden, um die Ausgangsspannung des VVC 52 zu steuern. Die VVC-Steuerung 100 kann Eingaben von dem VVC 52 und anderen Steuerungen über das Fahrzeugnetzwerk empfangen und das Steuersignal bestimmen. Die VVC-Steuerung 100 kann die Eingangssignale (V_bat, V_dc, I_L, V * / out) überwachen, um das Steuersignal zu bestimmen. Beispielsweise kann die VVC-Steuerung 100 der Gate-Treiberschaltung Steuersignale bereitstellen, die einem Tastverhältnisbefehl entsprechen. Die Gate-Treiberschaltung kann dann jede Schaltvorrichtung 106, 108 basierend auf dem Tastverhältnisbefehl steuern.
Während die Gleichung (1) das allgemeine Verhältnis zwischen der Eingangsspannung und der Ausgangsspannung des VVC 52 in Abhängigkeit von dem Tastverhältnis ergibt, können verschiedene Faktoren die Leistung beeinflussen. Beispielsweise kann sich die Spannung der Traktionsbatterie 24 während des Betriebs aufgrund von Lastschwankungen der elektrischen Verbraucher 46, die mit der Traktionsbatterie 24 verbunden sind, ändern. Andere Faktoren können Leistungsaufnahmen von den Verbrauchern sein, die mit dem Ausgang des VVC 52 gekoppelt sind. In diesen Fällen ist es vorteilhaft, das Steuersignal einzustellen, um die Zielspannung an dem Ausgang des VVC 52 zu erreichen.
Bestehende VVC-Steuerungen verwenden lineare herkömmliche digitale Steuerungen basierend auf einer mittelwertbildenden Modell- und Kleinsignalanalyse. Werden diese herkömmlichen Steuerungen verwendet, kann eine globale Stabilität am Ausgang des VVC 52 bei großen Störungen nicht gewährleistet werden.
Um die Leistung bei großen Transienten zu verbessern, kann eine Sliding-Mode-Steuerung, die Fuzzy-Logik-Regeln verwendet, umgesetzt werden. Eine Gleitfläche, die auf dem Drosselspulenstrom und der DC-Bus-Spannung basiert, kann wie folgt definiert werden: S = (i * / L – i_L) + (ν * / DC – ν_DC) (2) wobei i * / L ein gewünschter Drosselspulenstrom ist, ν * / DC eine gewünschte Ausgangsspannung des VVC ist, K₁ ein Gleitkoeffizient ist, der die dynamische Fehlerreaktion bestimmt, i_L der tatsächliche Drosselspulenstrom ist und ν_DC die tatsächliche Ausgangsspannung des VVC ist. 3 stellt ein Diagramm 200 der Gleitfläche 212 in Koordinaten dar, die durch einen Stromfehler 202 und einen Spannungsfehler 204 definiert sind. Der Terminus (i * / L – i_L) definiert den Wert für den Stromfehler 202, e_IL, in dem Drosselspulenstrom für einen gewünschten Referenzstrom. Der Terminus (ν * / DC – ν_DC) definiert den Wert des Spannungsfehlers 204, e_Vdc, in der DC-Bus-Spannung für eine gewünschte der DC-Bus-Referenzspannung.
Der Gleitkoeffizient, K₁, kann die dynamische Fehlerreaktion definieren und definiert die Neigung der Gleitfläche 212 in dem Koordinatenraum, der durch den Stromfehler 202 und den Spannungsfehler 204 definiert ist. Die Gleitfläche 212 kann durch eine Linie dargestellt werden. Der Gleitkoeffizient kann derart ausgewählt werden, dass die gewünschte Leistung und Stabilität erreicht werden. Wenn sich der Betriebspunkt auf der Gleitfläche 212 befindet, kann das System einen stabilen Betrieb erreichen. Es sei darauf hingewiesen, dass sich der Betriebspunkt auf der Gleitfläche befindet, wenn S von der Gleichung (2) gleich Null ist.
Ein Abstand 210, d_s, zwischen dem momentanen Trajektorienfehler 206 und der Gleitfläche 212, S, kann folgendermaßen definiert werden:
Der Abstand 210, d_s, kann als der normale Abstand zwischen dem Fehler, der an dem momentanen Trajektorienfehlerpunkt 206, P(V_dc, i_L), definiert ist, und der Gleitfläche 212, S, definiert werden. Der Abstand 210 kann die Länge einer Bahn von dem Trajektorienfehlerpunkt 206 zu einer Gleitfläche 208 derart sein, dass die Bahn senkrecht zu der Gleitfläche 212 ist. Dieser Abstand 210 von jedem Trajektorienfehlerpunkt 206 zu der Linie, die die Gleitfläche 212 darstellt, kann durch Standardrechenoperationen erhalten werden, um das Ergebnis der Gleichung (3) zu erhalten.
Ein Ziel der Steuerlogik kann darin bestehen, zu bewirken, dass die Ausgangsspannung des VVC 52 und der Drosselspulenstrom des VVC 52 entlang der Gleitfläche 212 wirken. Das Steuersignal kann basierend auf dem Abstand 210 zu der Gleitfläche 212 erzeugt werden. Um sich auf der Gleitfläche 212 zu befinden, muss der Terminus (i * / L – i_L) gleich dem Terminus –K₁(ν * / DC – ν_DC) sein. Mit anderen Worten kann der VVC 52 auf der Gleitfläche 212 betrieben werden, wenn das Verhältnis des Stromfehlers zu dem Spannungsfehler bei einem vorbestimmten Wert (–K₁) liegt. Die VVC-Steuerung 100 kann programmiert werden, um das Steuersignal (zum Beispiel das Tastverhältnis) zu erzeugen, um den Betriebspunkt des VVC 52 zu der Gleitfläche 212 zu treiben.
Der Abstand 210, d_s, kann in einen Satz von Fuzzy-Logik-Regeln eingegeben werden, um eine Änderung des Steuersignals zu bestimmen. 4 stellt mögliche Sätze von Fuzzy-Zugehörigkeitsfunktionen 300 und einen möglichen Satz von Output-Mapping-Funktionen 302 für ein VVC-Steuersystem dar. Der Abstand, d_s, kann als sich in einer oder mehreren Klassen oder Kategorien befindlich definiert werden. Der Abstand kann in eine oder mehrere Klassen unterteilt werden, die allgemein als nahe Null (d₀), schwach positiv (d₁), mittelmäßig positiv (d₂), stark positiv (d₃), schwach negativ (–d₁), mittelmäßig negativ (–d₂) und stark negativ (–d₃) definiert werden.
Die Klassifizierung der Abstände kann basierend auf einer Reihe von Zugehörigkeitsfunktionen (304–316) durchgeführt werden, die mit jeder der Klassen verbunden sind. Jede der Zugehörigkeitsfunktionen (304–316) definiert die Sicherheit oder die Wahrscheinlichkeit, mit der ein bestimmter Abstand zu der zugeordneten Zugehörigkeitsklasse gehört. Die Zugehörigkeitsfunktionen (304–316) können mit einem Spitzenwert von Eins definiert werden, der angibt, dass der Abstand mit Sicherheit zu der Klasse gehört. Die Zugehörigkeitsfunktionen (304–316) können als dreieckig, trapezförmig, gaussianisch oder andere Formen ohne Einschränkung definiert werden. Die Zugehörigkeitsfunktionen (304–316) können sich überlappen. Das heißt, dass ein bestimmter Abstandswert zu mehr als einer der Zugehörigkeitsfunktionen (304–316) gehören kann. Die Zugehörigkeitsfunktionen können an Extremkanten (zum Beispiel 310 und 316) bei einem Wert von Eins saturieren, so dass sich die Abstandswerte jenseits der Grenzen mit Sicherheit in den Zugehörigkeitsfunktionen an den Extremkanten befinden.
Mit jeder der Zugehörigkeitsklassen kann ein Output-Zugehörigkeits-Mapping 302 verbunden sein. Die Output-Zugehörigkeitsfunktionen (320–332) können die Änderung des Steuersignals für jede der Zugehörigkeitsklassen (304–316) definieren. Beispielsweise können die Output-Zugehörigkeitsfunktionen (320–332) für jede Klasse ein Singleton sein. Die Output-Zugehörigkeitsfunktionen (320–332) können ohne Beschränkung von anderen Formen sein.
Eine nahe Null Klasse, die eine erste Zugehörigkeitsfunktion 304 aufweist, die um einen Abstand von Null zentriert ist, kann definiert werden, wenn der Abstand in einem Bereich von etwa Null klein ist. Eine schwach positive Klasse, die eine zweite Zugehörigkeitsfunktion 306 aufweist, die um einen Abstand d₁ zentriert ist, kann für schwach positive Abstandswerte definiert werden. Eine mittelmäßig positive Klasse, die eine dritte Zugehörigkeitsfunktion 308 aufweist, die um einen Abstand d₂ zentriert ist, kann für mittelmäßig positive Abstände definiert werden. Eine stark positive Klasse, die eine vierte Zugehörigkeitsfunktion 310 aufweist, die bei Abstand d₃ Spitzenwerte erreicht und annimmt, kann für stark positive Abstände definiert werden. Die Zugehörigkeitsfunktionen können gegen Null symmetrisch sein oder nicht. Eine schwach negative Klasse, die eine fünfte Zugehörigkeitsfunktion 312 aufweist, die um einen Abstand –d₁ zentriert ist, kann für schwach negative Abstände definiert werden. Eine mittelmäßig negative Klasse, die eine sechste Zugehörigkeitsfunktion 314 aufweist, die um einen Abstand –d₂ zentriert ist, kann für mittelmäßig negative Abstände definiert werden. Eine stark negative Klasse, die eine siebte Zugehörigkeitsfunktion 316 aufweist, die bei Abstand –d₃ Spitzenwerte erreicht und annimmt, kann für stark negative Abstände definiert werden. Die Zugehörigkeitsfunktionen (304–316) können dreieckig sein.
Verbunden mit der nahe Null Klasse kann eine erste Output-Zugehörigkeitsfunktion 326 den Ausgangswert definieren. Verbunden mit der schwach positiven Klasse kann eine zweite Output-Zugehörigkeitsfunktion 324 den Ausgangswert definieren. Verbunden mit der mittelmäßig positiven Klasse kann eine dritte Output-Zugehörigkeitsfunktion 322 den Ausgangswert definieren. Verbunden mit der stark positiven Klasse kann eine vierte Output-Zugehörigkeitsfunktion 320 den Ausgangswert definieren. Verbunden mit der schwach negativen Klasse kann eine fünfte Output-Zugehörigkeitsfunktion 328 den Ausgangswert definieren. Verbunden mit der mittelmäßig negativen Klasse kann eine sechste Output-Zugehörigkeitsfunktion 330 den Ausgangswert definieren. Verbunden mit der stark negativen Klasse kann eine siebte Output-Zugehörigkeitsfunktion 332 den Ausgangswert definieren. Die Output-Zugehörigkeitsfunktion kann eine Änderung des Steuersignals für jede Klasse definieren. Beispielsweise ist die Änderung des Steuersignals für die schwach positive Klasse eine Änderung von ΔCS1. Die Änderung des Steuersignals kann durch die x-Achse des Output-Zugehörigkeits-Mapping 302 angegeben werden.
Die Fuzzy-Steuerung kann arbeiten, indem zuerst die Klasse auf der Grundlage des Abstands zur Gleitfläche bestimmt wird. Der Abstandswert kann mit Bereichen verglichen werden, die für jede der Zugehörigkeitsfunktionen definiert ist, um zu bestimmen, welche Klassen sich mit dem Abstandswert überschneiden. Die Steuerung kann die Wahrscheinlichkeit, in jeder Klasse zu sein, ausgehend von den Zugehörigkeitsfunktionen (304–316) bestimmen. Die Wahrscheinlichkeit kann ein Wert von Null bis Eins sein. Ist die Wahrscheinlichkeit bekannt, in jeder der Klassen zu sein, kann der Ausgangswert auf verschiedenste Art und Weise errechnet werden. Eine Schwerpunktmethode kann zum Fuzzifizieren und zum Defuzzifizieren verwendet werden. Der endgültige Ausgangswert kann erhalten werden, indem über alle Klassen das Produkt der Wahrscheinlichkeit, in einer Klasse zu sein, und der Ausgangswert für die Klasse summiert werden. In dem dargestellten Schema kann der Abstand in bis zu zwei Klassen enthalten sein.
Um die Echtzeitausführung zu erleichtern, kann die Fuzzy-Steuerungslogik als eine Gaintabelle oder ein Gaingraph 350 umgesetzt werden. Nach dem Bilden der Klassenzugehörigkeitsfunktionen und der Output-Zugehörigkeitsfunktionen kann das resultierende Steuersignal für jeden Abstandswert offline bestimmt werden. Der resultierende Graph 352 kann diskretisiert und in einem Steuerungsspeicher als eine Lookup-Tabelle oder ein Graph 350 gespeichert werden. Während des Betriebs kann die VVC-Steuerung 100 den Abstand, wie beschrieben, bestimmen und das Steuersignal aus der Lookup-Tabelle, die durch den Abstandswert indiziert ist, bestimmen. Die VVC-Steuerung 100 kann zwischen zwei Punkten in der Lookup-Tabelle interpolieren, um einen Ausgangswert für die Abstandswerte zu bestimmen, die nicht in der Tabelle gespeichert sind.
Die VVC-Steuerung 100 kann programmiert werden, um die DC-Bus-Spannung und den Strom zu messen, der durch die Drosselspule fließt. Die VVC-Steuerung 100 kann dann den Abstand zu der Gleitfläche gemäß der Gleichung (3) berechnen. Die VVC-Steuerung 100 kann dann den Abstandswert in die Zugehörigkeitsfunktion eingeben, um den Zugehörigkeitsgrad des Abstandswertes in jeder der Klassen zu bestimmen. Die VVC-Steuerung 100 kann dann die Änderung des Steuersignalwertes, der jeder Klasse zugeordnet ist, bestimmen. Schließlich kann die VVC-Steuerung 100 die Änderung der Steuersignalwerte kombinieren, um eine endgültige Änderung des Steuersignals zu erhalten.
5 stellt ein Blockdiagramm einer möglichen Umsetzung der Steuerlogik für die VVC-Steuerung 100 dar. Ein erster Differenzblock 412 kann einen Spannungsfehler als eine Differenz zwischen einer Bus-Referenzspannung 400 und einer tatsächlichen Bus-Spannung 402 ausgeben. Ein zweiter Differenzblock 426 kann einen Stromfehler als eine Differenz zwischen einem Drosselspulenreferenzstrom 404 und einem tatsächlichen Drosselspulenstrom 406 ausgeben. Der Spannungsfehler kann in einen ersten Gain-Block 408 eingegeben werden. Der Stromfehler kann in einen zweiten Gain-Block 410 eingegeben werden. Ein Summierungsblock 414 kann eine Summe der Ausgabe des ersten Gain-Blocks 408 und der Ausgabe des zweiten Gain-Blocks 410 ausgeben. Die Ausgabe des Summierungsblocks 414 kann der Abstand zu der Gleitfläche sein.
Die Ausgabe des Summierungsblocks 414 kann in eine Lookup-Tabelle 416 oder Fuzzy-Steuerungslogik, wie beschrieben, eingegeben werden. Der Abstandswert kann zum Indexieren in die Lookup-Tabelle verwendet werden, um eine Änderung des auszugebenden Steuersignals zu bestimmen. Die Ausgabe der Lookup-Tabelle kann in einen Integrationsblock 418 eingegeben werden, um die Werte im Laufe der Zeit zu akkumulieren. Die Ausgabe der Lookup-Tabelle 416 oder der Fuzzy-Steuerung kann eine Änderung des Steuersignals sein, das den Betriebspunkt während des nächsten Steuerintervalls zur Gleitfläche treibt.
Ein zweiter Summierungsblock 420 kann die Ausgabe des Integrationsblocks 418 und einen Feedforward-Term 422 summieren. Der Feedforward-Term 422 kann ein konstanter Wert sein oder kann ein Ergebnis einer Lookup-Tabelle ausgehend von Bedingungen wie einer gewünschte Bus-Spannung sein. Der Feedforward-Term 422 kann eine Schätzung des Steuersignals sein, das eine bestimmte Bus-Spannung erzeugt. Der Feedforward-Term 422 stellt eine Schätzung im offenen Regelkreis für das gewünschte Steuersignal bereit.
Die Ausgabe des Integrationsblocks 418 stellt den Rückkopplungsteil im geschlossenen Regelkreis der Steuerlogik dar. Wenn sie zu dem Feedforward-Term 422 hinzugefügt wird, treibt die Ausgabe des Integrationsblocks 418 das Steuersignal dazu an, den gewünschten Steuerungseffekt zu erzielen. In diesem Fall kann die Ausgabe des Integrationsblocks 418 das Steuersystem dazu antreiben, ein vorbestimmtes Verhältnis (K₁) zwischen dem Stromfehler und dem Spannungsfehler zu erzielen.
Die Ausgabe des zweiten Summierungsblocks 420 kann in den VVC 52 eingegeben werden, um die Schaltvorrichtungen 106, 108 zu kontrollieren. In manchen Konfigurationen kann die Ausgabe des zweiten Summierungsblocks 420 das Tastverhältnis zum Betreiben der Schaltvorrichtungen 106, 108 sein. Die Schaltvorrichtungen 106, 108 können gemäß dem Steuersignal betrieben werden, um eine Änderung der DC-Bus-Spannung und des Stroms durch die Drosselspule zu bewirken. Die Operationen können wiederholt in vorbestimmten Intervallen ausgeführt werden, während der VVC 52 in einem Ein-Zustand ist. Der VVC 52 kann die Eingangsspannung von der Traktionsbatterie in die Ausgangsspannung gemäß dem Steuersignal umwandeln.
Der Referenzstrom 404 kann bestimmt werden, indem der tatsächliche Drosselspulenstrom 406 durch einen Tiefpass-Filter 424 durchgelassen wird. Wenn der Betriebspunkt von der Gleitfläche abweicht, versucht die VVC-Steuerung 100, den Betriebspunkt zurück auf die Gleitfläche zu bewegen. Während der Strom durch die Drosselspule einen beständigen Zustand erreicht, kann der Stromfehler gegen Null tendieren. Während der Stromfehler gegen Null tendiert, kann die Steuerung durch den Spannungsfehler beherrscht sein, der den Spannungsfehler gegen Null treibt.
Die Ausgangsspannung des VVC 52 kann durch wechselnde Verbraucher in dem System beeinträchtigt werden. Verbraucher, die mit dem Ausgang des VVC 52 verbunden sind, können Änderungen der Ausgangsspannung bewirken, indem sie mehr Strom entnehmen. Mit zunehmender Belastung kann die Ausgangsspannung abnehmen. Außerdem können zusätzliche Verbraucher, die an die Traktionsbatterie 24 angeschlossen sind, die Eingangsspannung in den VVC 52 beeinträchtigen. Der Nettoeffekt besteht darin, dass Lastschwankungen Änderungen der Ausgangsspannung des VVC 52 bewirken können. Als Reaktion auf diese Lastschwankungen, die die Ausgangsspannung des VVC 52 ändern, kann die VVC-Steuerung 100 programmiert werden, um das Steuersignal einzustellen, um eine vorbestimmte Ausgangsspannung zu erreichen oder zu halten.
Das beschriebene Steuersystem kann die Leistung des VVC 52 durch schnelles Kompensieren von starken Laständerungen, die eine Spannungsänderung bewirken, verbessern. Ferner können Laufzeitanforderungen durch Umwandeln der Fuzzy-Steuerungslogik in eine Lookup-Tabelle unter Verwendung von einem Offlineverfahren minimiert werden.
Die hier offenbarten Prozesse, Methoden oder Algorithmen können zu einer Verarbeitungseinrichtung, einer Steuerung oder einem Computer, wozu eine beliebige existierende programmierbare elektronische Steuereinheit oder dedizierte elektronische Steuereinheit gehören kann, lieferbar sein oder durch sie implementiert werden. Ebenso können die Prozesse, Methoden oder Algorithmen als Daten und Anweisungen, die durch eine Steuerung oder einen Computer ausführbar sind, in vielen Formen gespeichert werden, darunter, aber nicht darauf beschränkt, Informationen, die auf nicht beschreibbaren Speichermedien, wie etwa ROM-Einrichtungen, permanent gespeichert sind, und Informationen, die auf beschreibbaren Speichermedien, wie etwa Disketten, Magnetbändern, CDs, RAM-Einrichtungen und anderen magnetischen und optischen Medien, veränderbar gespeichert sind. Die Prozesse, Methoden oder Algorithmen können auch in einem ausführbaren Softwareobjekt implementiert werden. Als Alternative können die Prozesse, Methoden oder Algorithmen ganz oder teilweise unter Verwendung von geeigneten Hardwarekomponenten, wie etwa ASICs (anwendungsspezifische integrierte Schaltungen), FPGAs (Field-Programmable Gate Arrays), Zustandsautomaten, Steuerungen oder anderen Hardwarekomponenten oder -einrichtungen oder einer Kombination von Hardware-, Software- und Firmwarekomponenten, realisiert werden.
Obgleich oben beispielhafte Ausführungsbeispiele beschrieben werden, ist nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen beschreiben, die von den Ansprüchen umfasst werden. Die in der Beschreibung verwendeten Ausdrücke dienen der Beschreibung und nicht der Einschränkung, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Wesen und Schutzumfang der Offenbarung abzuweichen. Wie zuvor beschrieben, können die Merkmale der verschiedenen Ausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden, die möglicherweise nicht explizit beschrieben oder dargestellt sind. Obgleich verschiedene Ausführungsformen als bezüglich einer oder mehrerer erwünschter Eigenschaften gegenüber anderen Ausführungsformen oder Implementierungen des Stands der Technik Vorteile bietend oder bevorzugt beschrieben worden sein könnten, ist für den Durchschnittsfachmann erkennbar, dass bei einem oder mehreren Merkmalen oder einer oder mehreren Eigenschaften Kompromisse geschlossen werden können, um gewünschte Gesamtsystemmerkmale zu erzielen, die von der spezifischen Anwendung und Implementierung abhängig sind. Diese Merkmale können Kosten, Festigkeit, Langlebigkeit, Lebenszykluskosten, Marktfähigkeit, Erscheinungsbild, Packaging, Größe, Wartungsfreundlichkeit, Gewicht, Herstellbarkeit, Leichtigkeit der Montage usw. umfassen, sind aber nicht darauf beschränkt. Ausführungsformen, die bezüglich einer oder mehrerer Eigenschaften als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder Implementierungen des Stands der Technik beschrieben werden, liegen somit nicht außerhalb des Schutzumfangs der Offenbarung und können für bestimmte Anwendungen wünschenswert sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

Engineers(IEEE)-802-Familie [0022]

Claims

Fahrzeug, umfassend: einen DC/DC-Wandler, der eine Drosselspule aufweist und eine Ausgangsspannung aufweist, die durch ein Steuersignal gesteuert wird; und eine Steuerung, die programmiert ist, um als Reaktion auf Änderungen der Ausgangsspannung das Steuersignal einzustellen, um ein Verhältnis einer ersten Differenz zwischen einem Referenzstrom und einem Strom durch die Drosselspule zu einer zweiten Differenz zwischen einer Referenzspannung und der Ausgangsspannung auf einen vorbestimmten Wert anzusteuern.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Steuerung programmiert ist, um das Steuersignal basierend auf einem normalen Abstand von einem momentanen Betriebspunkt, der durch die erste Differenz und die zweite Differenz definiert ist, zu einer Gleitfläche, die durch den vorbestimmten Wert definiert ist, einzustellen.
Fahrzeug nach Anspruch 2, wobei der vorbestimmte Wert eine dynamische Reaktion eines Fehlers in der Ausgangsspannung definiert.
Fahrzeug nach Anspruch 2, wobei die Steuerung ferner programmiert ist, um das Steuersignal basierend auf einem Verstärkungsplan einzustellen, der den normalen Abstand als Eingabe aufweist.
Fahrzeug nach Anspruch 2, wobei die Steuerung ferner programmiert ist, um das Steuersignal basierend auf Fuzzy-Steuerregeln einzustellen, die den normalen Abstand als Eingabe aufweisen.
Das Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Steuerung ferner programmiert ist, um eine Einstellung in dem Steuersignal auf Null zu stellen.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei der Referenzstrom eine gefilterte Version des Stroms durch die Drosselspule ist.
DC/DC-Wandler, umfassend: eine Drosselspule, mindestens eine Schaltvorrichtung und eine Steuerung, die programmiert ist, um als Reaktion darauf, dass sich ein Verhältnis einer ersten Differenz zwischen einem Referenzstrom und einem Strom durch die Drosselspule zu einer zweiten Differenz zwischen einer Referenzspannung und einer Ausgangsspannung von dem vorbestimmten Wert unterscheidet, ein Tastverhältnis der mindestens einen Schaltvorrichtung einzustellen, um den vorbestimmten Wert zu erreichen.
DC/DC-Wandler nach Anspruch 8, wobei die Steuerung programmiert ist, um das Tastverhältnis basierend auf einem normalen Abstand von einem momentanen Betriebspunkt, der durch die erste Differenz und die zweite Differenz definiert ist, zu einer Gleitfläche, die durch den vorbestimmten Wert definiert ist, einzustellen.
DC/DC-Wandler nach Anspruch 9, wobei die Steuerung ferner programmiert ist, um das Tastverhältnis basierend auf einem Verstärkungsplan einzustellen, der den normalen Abstand als Eingabe aufweist.
DC/DC-Wandler nach Anspruch 9, wobei die Steuerung ferner programmiert ist, um das Tastverhältnis basierend auf Fuzzy-Steuerregeln einzustellen, die den normalen Abstand als Eingabe aufweisen.
DC/DC-Wandler nach Anspruch 8, wobei der Referenzstrom eine tiefpassgefilterte Version des Stroms durch die Drosselspule ist.
Verfahren zum Steuern eines DC/DC-Wandlers, das Folgendes aufweist: Ändern durch eine Steuerung eines Steuersignals für den DC/DC-Wandler, um einen vorbestimmten Wert für ein Verhältnis einer ersten Differenz zwischen einem Referenzstrom und einem Strom durch eine Drosselspule zu einer zweiten Differenz zwischen einer Referenzspannung und einer Ausgangsspannung zu erreichen; und Umwandeln durch den DC/DC-Wandler einer Eingangsspannung in die Ausgangsspannung gemäß dem Steuersignal.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Steuersignal ein Tastverhältnis für eine Schaltvorrichtung des DC/DC-Wandlers ist.
Verfahren nach Anspruch 13, ferner umfassend das Filtern durch die Steuerung des Stroms durch die Drosselspule, um den Referenzstrom zu erzeugen.
Verfahren nach Anspruch 13, ferner umfassend das Akkumulieren durch die Steuerung von Änderungen des Steuersignals über mehrere Ausführungsintervalle.
Verfahren nach Anspruch 16, ferner umfassend das Ausgeben durch die Steuervorrichtung des Steuersignals als eine Summe der akkumulierten Änderungen und eines Feedforward-Terms.
Verfahren nach Anspruch 13, ferner umfassend das Ändern durch die Steuerung des Steuersignals basierend auf einem normalen Abstand von einem momentanen Betriebspunkt, der durch die erste Differenz und die zweite Differenz definiert ist, zu einer Gleitfläche, die durch den vorbestimmten Wert definiert ist.