用于控制电动车辆传动系的方法、数据处理设备和传动系与流程

1.本公开涉及一种用于控制电动车辆的传动系的方法。
2.本公开还涉及一种数据处理设备，包括用于执行上述方法的设备，一种包括指令的计算机程序，当该程序由计算机执行时，该指令使计算机执行上述方法，以及一种包括指令的计算机可读介质，当该指令由计算机执行时，该指令使计算机执行上述方法。
3.此外，本公开涉及一种用于电动车辆的传动系，包括如上所述的数据处理设备。


背景技术：

4.当控制电动车辆的传动系时，总体目标是以高效节能的方式运行传动系。在电动车辆中，这意味着存储在能量供应单元中的电能以有效的方式被使用。这对电动车的驾驶里程有积极的影响。此外，电能的有效使用也导致相应车辆在经济意义上的有效运行。附加地，使用这种车辆的便利性增加了，因为减少因充电而停车的次数是必要的。
5.还已知在电动车辆的传动系内使用冷却系统，该冷却系统被配置用于将传动系的至少一些组件的温度保持在期望的范围内。该范围被选择使得传动系的组件以可靠且高效节能的方式运行。显然，冷却系统需要能量来产生冷却效果。该能量通常取自能量存储单元。因此，就能效而言，存在目标冲突。一方面，冷却系统被用于使传动系的部件在有利的条件下运行，使得它们能够以高效节能的方式运行。另一方面，冷却系统使用能量来执行其任务。这对电动车辆的总体能效和/或续驶里程有负面影响。。
6.因此，本公开的目的是至少部分解决这种目标冲突。


技术实现要素：

7.通过本公开的独立权利要求的主题至少部分地解决或减轻了该问题，其中在从属权利要求中结合了进一步的示例。
8.根据第一方面，提供了一种用于控制电动车辆的传动系的方法。传动系包括至少两个牵引电机和/或离合器设备。该方法包括:
[0009]-接收由驾驶员或驱动控制单元生成的转矩需求信号，
[0010]-根据至少两个牵引电机之间的转矩分布和/或根据至少两个电机中的至少一个的自由滚动状态来估计传动系内的未来功率损耗，以及
[0011]-确定最小化未来功率损耗的至少两个牵引电机之间的转矩分布和/或至少两个电机中的至少一个的自由滚动状态。
[0012]
在本文中，转矩需求可以由驾驶员踩下驱动踏板来提供。驱动踏板被踩下的程度通常被相应的驱动控制单元解释为转矩需求。有时驱动踏板也被称为加速器踏板。如果相应的车辆完全或部分地自主驱动，则可以在驱动控制单元中自动地计算转矩需求。功率损耗应理解为随着时间推移而损耗的能量。
[0013]
此外，转矩分布被定义为如何通过传动系的牵引电机的可用数量来实现转矩需求的方式。转矩分布可以例如通过对每一个可用的牵引电机作出贡献的总转矩需求的百分比
来表示。转矩分布的另一个术语是转矩分割或转矩分配。请注意，可以使用功率域来代替使用转矩域来分配转矩。这意味着计算的不是转矩分布，而是功率分布或功率分割。然而，这是实现的问题，效果和功能性保持不变。
[0014]
自由滚动状态限定了相应的牵引电机是否耦合到电动车辆的至少一个车轮。如果电机处于这种自由滚动状态，则其不与相应的车轮机械地耦合，使得转矩不会从电机传递到车轮，反之亦然。请注意，在这种情况下，牵引电机将在一段时间后由于其自身惯性而停止旋转。因此，牵引电机的自由滚动状态应理解为牵引电机允许与其相关联的车轮自由滚动的状态。如果电机不处于自由滚动状态，则与至少一个车轮耦合，使得其可以向车轮传递转矩。反方向的转矩流也是可能的。自由滚动状态和相应的非自由滚动状态可以通过作为传动系的一部分提供的离合器来实现。这种离合器可以作为牵引电机的一部分来提供。在这种情况下，离合器和牵引电机形成机械单元。替代地，离合器可以作为与牵引电机分离的组件来提供。
[0015]
因此，根据本发明的方法的基本思想是在控制传动系时考虑传动系的至少一些组件的热行为。这是通过对未来一定程度的预测来实现的。显然，控制传动系统的主要目的是推进装备有该传动系统的车辆。
[0016]
这个总的思想基于这样的观察，即传动系的组件的热状况强烈地依赖于环境条件和传动系实际使用的方式。
[0017]
该方法具有传动系可以以高效节能的方式运行的效果。这至少归因于两个方面。在第一方面，通过选择最小化功率损耗的转矩分布和/或自由滚动状态来达到高能效。如果损耗减少，效率显然会提高。第二个方面考虑到这样一个事实，即通常功率损耗会产生需要通过冷却系统来散发的热量。因此，较小的损耗导致冷却系统的运行时间减少或运行强度降低。这也增加了传动系的能效，因为冷却系统由存储在能量供应单元中的能量供能。
[0018]
在本公开的上下文中，能量供应单元可以是电池单元或燃料电池单元。替代地，能量供应单元可以是电池单元和电容器单元的组合，例如超级电容器单元。在另一替代中，能量供应单元可以是燃料电池单元和电容器单元的组合，例如超级电容器单元。此外，能量供应单元可以是电池单元和燃料电池单元的组合。一般而言，能量供应单元可以是能够为电机供能的任何种类的能量源。
[0019]
这种方法的另一效果针对未来损耗进行了估计的事实。作为其结果，排除了以降低未来情况的效率为代价才达到当前状态下的能效的情况。换句话说，当执行该方法时，为了达到整体最小值而不仅仅是局部最小值，将驱动循环作为一个整体来考虑。替代地，该方法使用覆盖一部分驱动循环的预测窗口，在这种情况下，在对应于预测窗口的部分内达到最小值。对于这两种情况，强调的是对未来损耗的估计。这意味着仅大致达到了最小值。
[0020]
请注意，对未来功率损耗的估计可以在线执行。这意味着在车辆运行期间，在位于车辆中的控制器上执行估计。替代地，对未来功率损耗的估计可以完全或部分地依赖于离线估计。这意味着在车辆运行之前，通常在位于车辆外部的计算设备上，根据描述驱动条件的一个或多个参数来计算功率损耗的图或查找表。在车辆运行期间，这些图或查找表用于估计未来的功率损耗。
[0021]
在一个示例中，至少一个步骤被带入未来以估计功率损耗。当然，还可以采取更多的步骤。带入未来的步骤也可以被指定为域或预测域或预测窗口。可以选择域，使得计算能
力的潜在限制得以考虑。换句话说，该方法可以以高效计算的方式执行。
[0022]
在一个示例中，该方法可以包括从所确定的转矩分布中导出至少两个电机中的每一个的转矩需求信号和/或导出至少两个电机中的至少一个和/或离合器设备的自由滚动状态信号，并且将转矩需求信号和/或自由滚动状态信号提供给相应的电机和/或离合器设备。因此，就要提供的转矩而言，可以精确地指令电机。取决于传动系的配置，自由滚动状态信号可被提供给与电机分离的离合器或被集成到至少一个电机中的离合器设备。因此，可以精确地设置最小化未来功率损耗的转矩分布和/或自由滚动状态。请注意，控制信号可以直接应用于电机和/或离合器设备。然而，经由下一级控制器施加控制信号也是可能的，该下一级控制器分别操作或控制牵引电机和离合器设备。
[0023]
在一个示例中，估计未来功率损耗包括使用至少部分描述传动系热行为的模型。与实际相比，模型总是被简化的。此外，该模型可以由诸如计算机的数据处理设备执行。因此，可以以相对短的时间内并且以至少合理的计算性能来估计未来功率损耗。可以在热行为表示的准确性和计算负荷之间选择良好的折衷。
[0024]
在一个示例中，该模型被配置成使得它可以使用关于当前状况的传感器值，并且能够从中导出传动系的至少一个组件的未来热行为。
[0025]
在一个示例中，该模型通过电气等效来描述传动系的热行为。这意味着传动系的部分或组件的热行为由等效的电气组件或电路来建模。同时，可以使用热力学定律，例如与能量守恒相关的热力学第一定律。这种模型可以同时在计算上高效和准确。
[0026]
在一个示例中，传动系的至少一个组件的热行为由作为热阻等效物的电阻和/或作为热电容等效物的电容来描述。这具有电阻和电容实际上有的相对简单的公式的优点。此外，这些组件可以容易地在电路中表示，该电路相当于传动系中的热电路。
[0027]
在一个示例中，传动系的所有组件由电气组件表示，并且电气组件在电路中彼此连接。
[0028]
在一个示例中，估计未来功率损耗包括计算以下中的至少一个：未来第一逆变器温度、未来第一逆变器入口温度、未来第二逆变器温度、未来第二逆变器入口温度、未来第一牵引电机温度、未来第一牵引电机入口温度、未来第二牵引电机温度、未来第二牵引电机入口温度和未来散热器温度。显然，在该示例中，传动系还可以包括第一逆变器和/或第二逆变器。如上所述的入口温度可对应于冷却剂进入相应组件时的温度。使用这些温度，可以计算功率损耗。
[0029]
在一个示例中，使用该模型计算上述温度。
[0030]
根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，估计未来功率损耗包括计算以下中至少一个的时间微分：第一逆变器温度、第一逆变器入口温度、第二逆变器温度、第二逆变器入口温度、第一牵引电机温度、第一牵引电机入口温度、第二牵引电机温度、第二牵引电机入口温度和散热器温度。这些时间微分描述了各个组件的热行为。因此，可以高精度地计算功率损耗。
[0031]
在一个示例中，可以使用该模型来计算上述时间微分。
[0032]
在一个示例中，该方法包括接收以下中的至少一个：表示环境温度的环境温度信号、表示当前电池电压的电池电压信号、表示车辆速度的车辆速度信号、表示第一牵引电机的旋转速度的第一旋转速度信号、表示第二牵引电机的旋转速度的第二旋转速度信号、表
示第一牵引电机的转矩的第一转矩信号和表示第二牵引电机的转矩的第二转矩信号。这些传感器信号表示传动系的当前运行状态的特性。它们可以用于计算当前功率损耗和/或未来功率损耗。考虑这些特性可以提高计算的损耗的准确性。
[0033]
在一个示例中，该方法包括接收以下中的至少一个：第一逆变器温度传感器信号、第一逆变器入口温度传感器信号、第二逆变器温度传感器信号、第二逆变器入口温度传感器信号、第一牵引电机温度传感器信号、第一牵引电机入口温度传感器信号、第二牵引电机温度传感器信号、第二牵引电机入口温度传感器信号和散热器温度传感器信号。在这种情况下，散热器温度传感器信号可以指散热器出口处的冷却剂温度。如上所述的入口温度可以与相应组件的冷却剂入口处的冷却剂温度相关。这些温度传感器信号描述了传动系的当前热状态。换句话说，它们描述了传动系的热行为的一个方面。使用这些温度传感器信号增强了估计的功率损耗的准确性和可靠性。当然，根据具体应用，也可以使用更多或其他传感器信号。例如，对于电机，可以接收与定子绕组温度相关的转子温度信号和绕组温度信号。
[0034]
请注意，可以接收如上所述的温度传感器信号，同时计算上述温度。温度传感器信号和计算的温度可以涉及传动系的同一组件。然而，温度传感器信号总是描述当前状态，其中计算的温度指的是未来状态。
[0035]
在一个示例中，周期性地执行根据本公开的方法。因此，由该方法确定的转矩分布和/或自由滚动状态可以适应于改变传动系运行的条件。
[0036]
在一个示例中，实时执行根据本公开的方法。这意味着该方法的结果，即在预定的时间段内获得的、最小化未来功率损耗的至少两个牵引电机之间的转矩分布和/或至少两个电机中的至少一个的自由滚动状态。该时间段可以被选择成使得它明显短于落入与转矩需求信号和/或自由滚动状态信号的供应相关的两个控制动作之间的时间段。因此，每次提供这样的信号时，可以计算这样的信号使得功率损耗最小化。
[0037]
根据第二方面，提供了一种数据处理设备，包括用于执行根据第一方面的方法的部件。这种数据处理设备可以形成相关联的电动车辆的车载控制器的一部分，或者可以是传动系的嵌入式控制单元。在任何情况下，这种数据处理设备导致相应传动系的高效节能运行。
[0038]
根据第三方面，提供了一种包括指令的计算机程序，当该程序由计算机执行时，该指令使得计算机执行根据第一方面的方法。同样通过这种方式，实现了传动系的高效节能运行。
[0039]
根据第四方面，提供了一种包括指令的计算机可读介质，当由计算机执行时，该指令使得计算机执行根据第一方面的方法。因此，相应的传动系可以以高效节能的方式运行
[0040]
根据第五方面，提供了一种用于电动车辆的传动系。传动系包括根据第二方面的数据处理设备、至少两个牵引电机和/或离合器设备。数据处理设备通信连接到至少两个牵引电机中的每一个和/或离合器设备，使得至少两个牵引电机和/或离合器设备可由数据处理装置控制。这种传动系可以以高效节能的方式运行。如果这种传动系包括两个牵引电机和离合器设备，则离合器装置与牵引电机中的一个相关联，使得可以设置如上所述的自由滚动状态。当然，替代的传动系可以包括两个牵引电机和两个离合器设备。在这种情况下，离合器设备中的一个与牵引电机中的每个相关联。因此，牵引电机中的每个可以处于自由滚动状态。
[0041]
在一个示例中，传动系还包括电连接到至少两个牵引电机的电池系统，其中数据处理设备嵌入在电池系统中。因此，对于电池系统的任何给定充电状态，传动系可以提供相对长的行驶里程。
[0042]
根据本公开的方法可以至少部分地由计算机实现，并且可以在软件或硬件中实现，或者在软件和硬件中实现。此外，该方法可以通过在提供数据处理功能的部件上运行的计算机程序指令来执行。数据处理部件可以是合适的计算部件，如电子控制模块等，也可以是分布式计算机系统。数据处理部件或计算机可分别包括处理器、存储器、数据接口等中的一个或多个。
[0043]
请注意，上述实施例可以相互组合，而不管涉及何种方面。
[0044]
参考下文描述的示例，本公开的这些和其他方面将变得显而易见并得到阐述。
附图说明
[0045]
下面将参照附图描述本公开的示例。
[0046]
图1示出了根据本公开的示例传动系，包括根据本发明的数据处理设备和计算机可读介质，其中数据处理设备和计算机可读介质被配置为运行根据本公开的计算机程序和执行根据本公开的方法，
[0047]
图2示出了根据本公开的用于控制传动系的方法，
[0048]
图3示出了图2的方法的第一示例的细节，以及
[0049]
图4示出了图2的方法的第二示例的细节。
[0050]
附图仅仅是示意性的表示，并且仅用于说明本公开的示例。原则上，相同或等同的元素具有相同的附图标记。
具体实施方式
[0051]
图1示出了电动车辆的传动系10。
[0052]
传动系10包括两个前轮12和两个后轮14。
[0053]
此外，传动系10具有第一牵引电机16，该第一牵引电机16耦合到前轮12，使得第一牵引电机16可以向前轮提供推进转矩。
[0054]
为了控制第一牵引电机16，提供了相应的第一机器控制单元16a。机器控制单元16a可以集成到牵引电机16中。
[0055]
传动系10另外包括第二牵引电机18。
[0056]
第二牵引电机经由离合器设备20、变速箱单元22和差速齿轮24耦合到后轮14。
[0057]
离合器设备20由离合器设备控制单元20a控制。
[0058]
因此，第二牵引电机18被配置为向后轮14提供推进转矩。
[0059]
为了控制第二牵引电机18，提供了相应的第二机器控制单元18a。第二机器控制单元18a可以集成到牵引电机18中。
[0060]
传动系10还包括电池系统26。
[0061]
电池系统26电连接到第一牵引电机16和第二牵引电机18，使得第一和第二牵引电机16、18可以由存储在电池系统26中的能量供能。
[0062]
因为在本示例中，第一和第二牵引电机16、18是ac(交流)机，所以第一牵引电机16
经由第一逆变器单元16b电连接到电池系统26，第二牵引电机18经由第二逆变器单元18b电连接到电池系统26。
[0063]
请注意，在替代配置中，逆变器单元16b、18b可以作为相应电机16、18或相应控制单元16a、18a的一部分来提供。还可能的是，电机16、18、相应的控制单元16a、18a和相应的逆变器单元16b、18b集成到一个相应的单元中。
[0064]
电池系统26由电池系统控制单元26a控制。
[0065]
此外，传动系10具有冷却系统28，该冷却系统28包括具有冷却剂泵32和散热器34的冷却单元30。此外，冷却系统28包括冷却剂管道36。当然，冷却系统还包括用于控制这些部件的本地控制单元。
[0066]
冷却剂管道36被配置成使得向第一牵引电机16、第一机器控制单元16a、第一逆变器单元16b、第二牵引电机18、第二机器控制单元18a、第二逆变器单元18b和电池系统26可以提供冷却剂，以便将这些部件的温度保持在期望的范围内。
[0067]
冷却系统28的冷却单元30也电连接到电池系统26，以便由存储在电池系统26中的电能供能。
[0068]
传动系10另外具有传动系控制单元38。
[0069]
该传动系控制单元38包括数据处理设备40和计算机可读介质42。
[0070]
数据处理设备38能够控制第一和第二牵引电机16、18以及离合器设备20。
[0071]
请注意，在本示例中，离合器设备20可以被认为是第二牵引电机18的一部分，尽管它在图1中被表示为独立的部分。
[0072]
数据处理设备40和计算机可读介质42被配置用于执行包括指令的计算机程序，以执行用于控制传动系10的方法。
[0073]
为此，传动系控制单元38通信连接到第一机器控制单元16a、第二机器控制单元18a、电池控制单元26a和冷却系统28的冷却单元30。
[0074]
这些连接例如由总线实现。
[0075]
请注意，为了更好的可视性，传动系控制单元38被表示在电池系统26的外部。它也可以集成到电池系统26中。更一般地说，传动系控制单元38可以集成到传动系10的任何其他控制单元中。
[0076]
图1所示的传动系10仅被视为一个示例。当然，其变化也包括在本公开中。在未示出的替代中，车轮12、14中的每个都可以配备专用的牵引电机和专用的离合器设备。换句话说，在替代传动系中，每个车轮提供一个牵引电机和一个离合器设备。在另一个示例中，提供了总共三个牵引电机，一个耦合到前轮，即前轴，其余两个分别耦合到一个后轮。相反的情况也是可能的，即一个牵引电机耦合到后轮，即后轮轴，而剩余的两个分别耦合到一个前轮。
[0077]
下面，将另外参照图2解释用于控制传动系10的方法。
[0078]
在第一步骤s1中，转矩需求信号由传动系控制单元38接收。
[0079]
在本示例中，该信号由驾驶员踩下驱动踏板生成。
[0080]
随后，在第二步骤s2中，根据第一牵引电机16和第二牵引电机18之间的转矩分配以及根据由离合器设备20实现的第二牵引电机18的自由滚动状态来估计传动系10内的未来功率损耗。
[0081]
转矩分布限定了从第一牵引电机16请求多少转矩以及从第二牵引电机18请求多少转矩。换句话说，转矩分布描述了如何在第一牵引电机16和第二牵引电机18之间分割待提供的转矩。因此，转矩分布也可以称为转矩分割。
[0082]
在本示例中，如果离合器设备20处于开路、脱离状态，则第二牵引电机18处于自由滚动状态。
[0083]
因此，换句话说，根据离合器设备20的开路状态来估计未来功率损耗。
[0084]
在本示例中，模型用于确定未来的功率损耗。该模型描述了传动系10的热行为。
[0085]
该模型的第一示例在图3中示出，其中该模型通过电气等效来描述传动系10的热行为。
[0086]
更详细地说：图3所示的热模型包括四个子模型(a)、(b)、(c)和(d),表示为电路。
[0087]
子模型(a)涉及第一逆变器单元16b。在这种情况下，第一逆变器单元16b的热阻r
inv1
由电阻来描述。
[0088]
使用电容来描述第一逆变器单元16b的热容c
inv1
。环境温度t
amb
被看作是一个电压等效。
[0089]
这同样适用于第一逆变器单元16b的第一逆变器温度t
inv1
。功率损耗p
loss,inv1
被描述为电流。由于该模型是电表示的事实，基尔霍夫定律可以根据下式应用
[0090]
i1+i2+i3＝0
[0091]
因此，下面的微分方程可以用于描述第一逆变器单元16b的热行为。在这个等式中，d/dt表示时间微分:
[0092][0093][0094]
子模型(b)涉及以与第一逆变器单元16b相同的方式建模的第二逆变器单元18b。因此，第二逆变器单元18b的热行为可以由以下等式描述:
[0095][0096]
子模型(c)涉及第一牵引电机16。其热行为以与逆变器单元16b、18b相同的方式建模。因此，第一牵引电机16的热行为可以由以下等式描述:
[0097][0098]
子模型(d)涉及第二牵引电机18，其以与逆变器单元16b、18b和第一牵引电机16相同的方式建模。因此，第二牵引电机18的热行为可以由以下等式描述:
[0099][0100]
上述等式可以总结为以下等式:
[0101]
[0102]
在这个等式中
[0103][0104]
a是以下矩阵:
[0105][0106]
b是下面的矩阵:
[0107][0108]
u是下面的向量：
[0109][0110]
在该模型中，温度t
inv1
,t
inv2
,t
em1
,和t
em2
被视为变量。其余的参数是固定的和已知的。因此，根据图3的模型可以被指定为四状态模型。
[0111]
替代地，可以使用如图4所示的模型。此外，该模型通过电气等效来描述传动系10的热行为。
[0112]
与图3的模型相反，现在连接了通过其描述第一牵引电机16、第二牵引电机18、第一逆变器单元16b和第二逆变器单元18b的电路。
[0113]
更详细地，第一牵引电机16和对应的第一逆变器单元16b串联连接。
[0114]
第二牵引电机18和对应的第二逆变器单元18b也串联连接。
[0115]
包括牵引电机16、18和相应的逆变器单元16b、18b之一的部分电路并联连接。
[0116]
所得到的电路连接到描述散热器34的部分电路。
[0117]
请注意，上述结构当然是由于本示例中特定冷却剂电路的架构。对于具有不同布局的冷却剂电路，也将使用不同的对应的电气结构。
[0118]
在这个模型中，热流用电流来表示。在图4中，热流由两个箭头44表示。
[0119]
在该示例中，由图4的电气等效表示的冷却剂电路被分成五个温度区域。因此，除了温度t
inv1
,t
inv2
,t
em1
,和t
em2
之外，根据图4的模型还将第一逆变器出口温度te2、第二逆变器出口温度te3、第一牵引电机出口温度te4和第二牵引电机出口温度te5视为变量。这些出口温度指的是传动系10的相应组件的出口处的冷却剂温度。
[0120]
还考虑了散热器出口温度t
radout
。该温度描述了冷却剂离开散热器34时的温度。
[0121]
因此，在图4的模型中，九个温度被认为是变量。该模型可以被指定为九状态模型。和之前一样，其余的参数被认为是固定的和已知的。
[0122]
在图4的模型中，进一步假设在来自第一牵引电机16和第二牵引电机18的冷却剂混合的连接点处，所得温度对应于两个温度te4和te5的平均值。
[0123]
当应用与图3的模型中相同的建模原理时，参考上面的基尔霍夫定律和热力学第一定律，传动系10的热行为可以由下面的微分方程描述，其中是冷却剂的质量流量，c
p
是冷却剂的热容，h是质量比焓。在图4的表示中，基尔霍夫定律可以应用于电路中的t
radout
,te2,te3,te4和te5的基准线结束的每一点，即在这些点中的每一点的电流之和为零。对于te2参考线的终点，以下等式得出:
[0124]
i1+i2+i3＝0
[0125][0126][0127]
当以相同的方式对其他点进行处理时，可以给出以下微分方程：
[0128][0129][0130][0131][0132][0133]
[0134][0135][0136][0137]
这些方程可以总结如下：
[0138][0139]
在这个等式中，t也是下面的向量:
[0140]
t＝[t
radout te
2 te
3 te
4 te
5 t
em t
em t
inv1 t
inv2
]
t
[0141]
a、b和c是矩阵读数：
[0142][0143][0144]
和以前一样，u是一个矢量：
[0145][0146]
传动系10内的当前功率损耗可以通过对形成传动系10的组件的损耗求和来估计，即第一牵引电机16的损耗、第二牵引电机18的损耗、第一逆变器单元16b的损耗和第二逆变器单元18b的损耗(参见下面的公式)。
[0147]
这些损耗每个都是相应组件的温度、由相应组件提供的转矩、由相应组件提供的转速和电池系统26的电压的函数。
[0148]
因此，传动系10的当前功率损耗可以由以下公式表示，其中k是时刻。下面的等式表示一个目标函数，其中累积了域k＝0到k＝n中所有时间步长的损耗:
[0149][0150][0151]
以下条件适用
[0152][0153]
在这种情况下，λk是转矩分布或转矩分割。变量ck描述了离合器设备20的开路状态。请再次注意，对于当前的解释，k是零，即当前时刻。
[0154]
关于上述功率损耗p
loss,em1,k
,p
loss,em2,k
,p
loss,inv1,k
,and p
loss,inv2,k
的计算，已经发现牵引电机16和18的功率损耗是转矩、电机速度、dc电压、转子和端部绕组的温度的函数。逆变器单元16b、18b的功率损耗是转矩、电机速度、dc电压、转子温度、端部绕组和逆变器开关单元的函数。
[0155]
牵引电机16、18的功率损耗和逆变器单元16b、18b的功率损耗可以实现为5d/6d对照表。这些查找表可以通过在实验室中进行实验或者通过进行计算机模拟来创建。当然，实验和模拟的结合也是可能的。
[0156]
为了进一步减少计算资源，5d/6d对照表可以简化为三维，并且可以创建多项式曲线拟合方程。
[0157]
为了计算当前功率损耗，以下参数中的至少一个可以由传动系10的传感器检测并提供给传动系控制单元38：表示环境温度t
amb
的环境温度信号、表示当前电池电压u
dc
的电池电压信号、表示第一牵引电机16的转速ω1的第一转速信号、表示第二牵引电机18的转速ω2的第二转速信号、表示第一牵引电机16的转矩m1的第一转矩信号、以及表示第二牵引电机18的转矩m2的第二转矩信号。
[0158]
请注意，如果已知车辆速度vk和相应车轮的半径r
wheel
，则可以计算转速ω1,v2。
[0159]
对于由k＝0描述的当前时刻，传动系控制单元38还可以接收以下传感器信号中的至少一个：表示第一逆变器温度t
inv1
的第一逆变器温度传感器信号、表示第一逆变器入口温度te2的第一逆变器入口温度传感器信号、表示第二逆变器温度t
inv2
的第二逆变器温度传感器信号、表示第二逆变器入口温度te3的第二逆变器入口温度传感器信号、表示第一牵引
电机温度t
em1
的第一牵引电机温度传感器信号、表示第一牵引电机入口温度te4的第一牵引电机入口温度传感器信号、表示第二牵引电机温度t
em2
的第二牵引电机温度传感器信号、表示第二牵引电机入口温度te5的第二牵引电机入口温度传感器信号、以及表示散热器温度t
radout
的散热器温度传感器信号。
[0160]
请注意，如果使用根据图4的模型，可以使用所有上述传感器信号。如果使用根据图3的模型，则仅使用相关的传感器信号，即仅具有与图3的模型等效的传感器信号。
[0161]
基于此并使用上述模型之一，可以计算以下中的至少一个的时间微分d/dt：第一逆变器温度t
inv1
、第一逆变器入口温度te2、第二逆变器温度t
inv2
、第二逆变器入口温度te3、第一牵引电机温度t
em1
、第一牵引电机入口温度te4,、第二牵引电机温度t
em2
、第二牵引电机入口温度te5和散热器温度t
radout
。注意，在实际实施中，微分可以是离散的。
[0162]
请再次注意，如果使用根据图4的模型，可以计算所有上述微分。如果使用根据图3的模型，则只计算相关的微分。
[0163]
使用时间微分，可以计算以下中的至少一个：未来第一逆变器温度t
inv1
、未来第一逆变器入口温度te2、未来第二逆变器温度t
inv2
、未来第二逆变器入口温度te3、未来第一牵引电机温度t
em1
、未来第一牵引电机入口温度te4、未来第二牵引电机温度t
em2
、未来第二牵引电机入口温度te5和未来散热器温度t
radout
。
[0164]
同样，只计算与所选模型相关的未来温度。
[0165]
根据以下公式计算未来温度，其中使用相关模型的矩阵a和b:
[0166]
t
k+1
＝atk+buk,k＝0,
…
,n-1
[0167]
因此，从k＝0的当前时刻开始，可以以迭代的方式计算未来温度，其中k定义了到未来的步长。这意味着从k＝0开始，计算k＝1时的温度。然后，使用k＝1时的温度计算k＝2时的温度，依此类推。
[0168]
可以为每个应用场景具体选择预测域n。请注意，增加n会增加执行该方法的计算性能要求。
[0169]
因此，在第三步骤s3中，可以确定最小化未来功率损耗(即k》0时的功率损耗，更准确地说是k＝n-1时的功率损耗)的牵引电机16、18之间的转矩分布λk和离合器设备20的闭合状态ck。
[0170]
如之前已经解释的，离合器设备20的闭合状态ck描述了第二牵引电机18的自由滚动状态。
[0171]
一旦知道了这一点，在第四步骤s4中，可以导出每个电机16、18的转矩需求信号，并将其提供给对应的电机16、18。
[0172]
以同样的方式，可以导出自由滚动状态信号并将其提供给离合器设备20。
[0173]
可以实时执行根据本公开的方法。
[0174]
在本示例中，转矩分布λk和关闭状态ck可以以预定的时间频率更新。这导致相应的转矩需求信号和自由滚动状态信号之间的时间间隔。
[0175]
在这种情况下的实时约束可以是该方法的执行需要在25％的时间间隔内终止。因此，可以确定，总是选择转矩需求信号和自由滚动状态信号，使得传动系10以增强的能效运行。
[0176]
结合图3和图4，已经描述了四状态模型和九状态模型。这些模型用于执行根据本
公开的方法。当然，也可以使用具有不同数量状态的模型。这种模型可以通过对其应用模型降阶技术从上述四状态模型和九状态模型中导出。可以用降低的计算复杂度来实现和执行降阶的模型。然而，重要的是要注意，从这种模型降阶技术得到的状态可能是虚构的状态，即它们没有任何物理意义。
[0177]
根据对附图、公开内容和所附权利要求的研究，本领域技术人员在实践所要求保护的公开内容时可以理解和实现对所公开的示例的其他变型。在权利要求中，单词“包括”不排除其他元素或步骤，不定冠词“一”或“一个”不排除多个。单个处理器或其他单元可以实现权利要求中列举的几个项目或步骤的功能。在相互不同的从属权利要求中引用某些措施的事实并不表示这些措施的组合不能被有利地使用。计算机程序可以存储/分布在合适的介质上，例如与其他硬件一起提供或作为其他硬件的一部分的光存储介质或固态介质，但是也可以以其他形式分布，例如经由互联网或其他有线或无线电信系统。权利要求中的任何附图标记都不应被解释为限制权利要求的范围。
[0178]
附图标记列表：
[0179]
10传动系
[0180]
12前轮
[0181]
14后轮
[0182]
16第一牵引电机
[0183]
16a第一机器控制单元
[0184]
16b第一逆变器单元
[0185]
18第二牵引电机
[0186]
18a第二机器控制单元
[0187]
18b第二逆变器单元
[0188]
20离合器设备
[0189]
20a离合器设备控制单元22变速箱单元
[0190]
24差速齿轮
[0191]
26电池系统
[0192]
26a电池控制单元
[0193]
28冷却系统
[0194]
30冷却单元
[0195]
32冷却剂泵
[0196]
34散热器
[0197]
36冷却剂管道
[0198]
38传动系控制单元
[0199]
40数据处理设备
[0200]
42计算机可读介质44箭头
[0201]
a矩阵
[0202]
b矩阵
[0203]
c矩阵
[0204]ck
离合器装置的开路状态c
p
冷却剂的热容
[0205]
c2第一逆变器单元入口处的热容
[0206]
c3第二逆变器单元入口处的热容
[0207]
c4第一牵引电机入口处的热容
[0208]
c5第二牵引电机入口处的热容
[0209]cinv1
第一逆变器单元的热容
[0210]cinv2
第二逆变器单元的热容
[0211]cem1
第一牵引电机的热容
[0212]cem2
第二牵引电机的热容
[0213]cradout
散热器的热容
[0214]
d/dt时间微分
[0215]
h质量比焓
[0216]
i1电流
[0217]
i2电流
[0218]
i3电流
[0219]
冷却剂质量流
[0220]
m1第一牵引电机的转矩
[0221]
m2第二牵引电机的转矩
[0222]
n预测域
[0223]
p
loss,em1
第一牵引电机处的功率损耗
[0224]
p
loss,em2
第二牵引电机处的功率损耗
[0225]
p
loss,inv1
第一逆变器单元处的功率损耗
[0226]
p
loss,inv2
第二逆变器单元处的功率损耗
[0227]rwheel
车轮半径
[0228]rinv1
第一逆变器单元的热阻
[0229]rinv2
第二逆变器单元的热阻
[0230]rem1
第一牵引电机的热阻
[0231]rem2
第二牵引电机的热阻
[0232]
s1第一步
[0233]
s2第二步
[0234]
s3第三步
[0235]
s4第四步
[0236]
t矢量
[0237]
t
em1
第一牵引电机的温度t
em2
第二牵引电机的温度te2第一逆变器出口温度te3第二逆变器出口温度te4第一牵引电机出口温度te5第二牵引电机出口温度t
inv1
第一逆变器温度
t
inv2
第二逆变器温度t
amb
环境温度t
radout
散热器出口温度u矢量
[0238]udc
电池电压uk矢量
[0239]
vk车速
[0240]
ω1第一牵引电机的转速ω2第二牵引电机的转速λk转矩分布，转矩分割

技术特征：
1.一种用于控制电动车辆的传动系(10)的方法，传动系(10)包括至少两个牵引电机(16，18)和/或离合器设备(20)，所述方法包括：-接收由驾驶员或驱动控制单元生成的转矩需求信号(s1)，-根据所述至少两个牵引电机(16，18)之间的转矩分布和/或根据所述至少两个电机(16，18)中的至少一个的自由滚动状态来估计所述传动系(10)内的未来功率损耗，以及-确定最小化所述未来功率损耗的所述至少两个牵引电机(16，18)之间的转矩分布和/或所述至少两个电机(16，18)中的至少一个的自由滚动状态。2.根据权利要求1所述的方法，包括：从所确定的转矩分布中导出用于所述至少两个电机(16，18)中的每个的转矩需求信号和/或导出用于所述至少两个电机(16，18)中的至少一个和/或所述离合器设备(20)的自由滚动状态信号，以及向对应的电机(16，18)和/或所述离合器设备(20)提供所述转矩需求信号和/或所述自由滚动状态信号。3.根据权利要求1所述的方法，其中，估计所述未来功率损耗包括使用至少部分描述所述传动系(10)的热行为的模型。4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述模型通过电气等效来描述所述传动系(10)的热行为。5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述传动系(10)的至少一个组件的热行为由作为热阻等效的电阻和/或作为热容等效的电容来描述。6.根据权利要求1-5所述的方法，其中，估计未来功率损耗包括计算以下中的至少一个：未来第一逆变器温度(t
inv1
)、未来第一逆变器入口温度(te2)、未来第二逆变器温度(t
inv2
)、未来第二逆变器入口温度(te3)、未来第一牵引电机温度(t
em1
)、未来第一牵引电机入口温度(te4)、未来第二牵引电机温度(t
em2
)、未来第二牵引电机入口温度(te5)和未来散热器温度(t
radout
)。7.根据权利要求1-5所述的方法，其中，估计未来功率损耗包括计算以下中的至少一个的时间差分：第一逆变器温度(t
inv1
)、第一逆变器入口温度(te2)、第二逆变器温度(t
inv2
)、第二逆变器入口温度(te3)、第一牵引电机温度(t
em1
)、第一牵引电机入口温度(te4)、第二牵引电机温度(t
em2
)、第二牵引电机入口温度(te5)和散热器温度(t
radout
)。8.根据权利要求1-5所述的方法，包括：接收以下中的至少一个：表示环境温度(t
amb
)的环境温度信号、表示当前电池电压(u
dc
)的电池电压信号、表示车速的车速信号、表示第一牵引电机(16)的转速的第一转速信号ω1、表示第二牵引电机(18)的转速的第二转速信号ω2、表示第一牵引电机(16)的转矩(m1)的第一转矩信号和表示第二牵引电机(18)的转矩(m2)的第二转矩信号。9.根据权利要求1-5所述的方法，包括：接收以下中的至少一个：第一逆变器温度传感器信号、第一逆变器入口温度传感器信号、第二逆变器温度传感器信号、第二逆变器入口温度传感器信号、第一牵引电机温度传感器信号、第一牵引电机入口温度传感器信号、第二牵引电机温度传感器信号、第二牵引电机入口温度传感器信号和散热器温度传感器信号。10.根据权利要求1-5所述的方法，其中，实时执行所述方法。11.一种数据处理设备(40)，包括用于执行根据前述权利要求中任一项所述的方法的
部件。12.一种计算机可读介质(42)，包括指令，当由计算机执行时，所述指令使得所述计算机执行根据权利要求1至10的方法。13.一种用于电动车辆的传动系(10)，包括根据权利要求11所述的数据处理设备(40)、至少两个牵引电机(16，18)和/或离合器设备(20)，所述数据处理设备(40)通信地连接到所述至少两个牵引电机(16，18)中的每个和/或所述离合器设备(20)，使得所述至少两个牵引电机(16，18)和/或所述离合器装置(20)可由所述数据处理设备(40)控制。14.根据权利要求13所述的传动系(10)，还包括电连接到所述至少两个牵引电机(16，18)的电池系统(26)，其中所述数据处理设备(40)嵌入在所述电池系统(26)中。

技术总结
本公开涉及一种用于控制电动车辆传动系的方法。该方法包括接收转矩需求信号(S1)。此后，根据传动系的至少两个牵引电机之间的转矩分布来估计传动系内的未来功率损耗(S2)。替代地或附加地，可以根据至少一个电机的自由滚动状态来估计损耗(S2)。随后，确定最小化未来功率损耗的牵引电机之间的转矩分布和/或至少一个电机的自由滚动状态(S3)。此外，提出了相应的数据处理设备、对应的计算机程序和相应的计算机可读介质。此外，描述了用于电动车辆的传动系。传动系包括这种数据处理设备和至少两个牵引电机和/或离合器设备。牵引电机和/或离合器设备。牵引电机和/或离合器设备。


技术研发人员：A.加内桑 A.拉杰 D.雅达夫 S.N.萨利
受保护的技术使用者：沃尔沃汽车公司
技术研发日：2022.12.20
技术公布日：2023/6/28