DE102008014495B4 - Method and device for controlling a drive train of a vehicle - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Steuerung eines Antriebsstrangs eines Fahrzeugs mit mindestens einem Elektromotor (1) zum Antrieb des Fahrzeugs, welches einen Wählhebel (5) für die Auswahl von wenigstens zwei verschiedenen Fahrmodi (D, N) aufweist, wobei dessen die Position (pos) des Wählhebels (5) kennzeichnendes Signal einer Steuereinheit (3) an deren Eingang anliegt und diese Sollwerte für die Drehzahl und/oder das Drehmoment (T) des Elektromotors (1) ermittelt und als Eingangssignale (e1) an eine Elektromotoransteuerung (2) übermittelt werden, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich parallel zur Steuereinheit (3) und funktional getrennt von dieser einer Sicherheitseinrichtung (4) das die Position (pos) des Wählhebels (5) kennzeichnende Signal und mindestens ein weiteres den Betriebszustand des Elektromotors (1) und/oder des Fahrzeugs kennzeichnendes Signal anliegen, wobei die Sicherheitseinrichtung (4) aus diesen Signalen entweder ein Freigabesignal oder ein Fehlersignal generiert, welches als Eingangssignal (e2) direkt in die Elektromotoransteuerung (2) und/oder auf ein die Energieversorgung schaltendes Schaltelement (14) eingreift und einen im Vergleich zu dem auf der Sollwertermittlung basierenden Eingangssignal (e1) höher priorisierten Steuereingriff auf den Elektromotor (1) bewirkt.Method for controlling a drive train of a vehicle with at least one electric motor (1) for driving the vehicle, which has a selector lever (5) for selecting at least two different driving modes (D, N), the position (pos) of the selector lever ( 5) a characteristic signal of a control unit (3) is present at its input and these target values for the speed and/or the torque (T) of the electric motor (1) are determined and transmitted as input signals (e1) to an electric motor drive control (2), characterized in that that, in addition to the control unit (3) and functionally separate from it, a safety device (4), the signal characterizing the position (pos) of the selector lever (5) and at least one other signal characterizing the operating state of the electric motor (1) and/or the vehicle are present, with the safety device (4) generating either an enabling signal or an error signal from these signals, which acts as an input signal (e2) directly on the electric motor drive (2) and/or on a switching element (14) that switches the energy supply and, in comparison to the input signal (e1) based on the determination of the desired value causes higher-priority control intervention on the electric motor (1).
Description
Technisches Gebiettechnical field
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung eines Antriebsstrangs eines Fahrzeugs mit mindestens einem Elektromotor.The invention relates to a method and a device for controlling a drive train of a vehicle with at least one electric motor.
Stand der TechnikState of the art
Aus der
Von der Steuereinrichtung sind bei Absinken der Versorgungsspannung unter einen vorgegebenen Wert oder bei Ausfall der Versorgungsspannung betätigbare Schaltmittel zum Abtrennen des Elektromotors und wenigstens eines bei Betätigung der Schaltmittel Notfunktionen ausführenden Teils der Steuereinrichtung vom Versorgungsspannungskreis vorgesehen.If the supply voltage falls below a predetermined value or if the supply voltage fails, the control device provides actuatable switching means for isolating the electric motor and at least one part of the control device that performs emergency functions when the switching means is actuated from the supply voltage circuit.
Der Elektromotor ist mittels wenigstens einer Freilaufdiode der Steuerendstufe mit Versorgungsspannungsanschlüssen des wenigstens einen Teils der Steuereinrichtung zur Notstromversorgung derselben und zur Durchführung der Notfunktionen verbunden.The electric motor is connected by means of at least one freewheeling diode of the control output stage to supply voltage connections of at least part of the control device for emergency power supply of the same and for carrying out the emergency functions.
Aus der
Aus der
Fahrzeuge, deren Antrieb mittels Elektromotor erfolgt, reine Elektrofahrzeuge als auch Hybridfahrzeuge werden konventionell mit einem Fahrpedal betätigt, dessen Stellung den Drehmomentwunsch des Fahrers abbildet. Wählhebel für die Fahrtrichtung, für Leerlauf und Parkmodus sind aus Fahrzeugen mit Automatikgetrieben bekannt. Auf Elektrofahrzeuge, welche nicht zwingend über ein Schalt- oder Automatikgetriebe verfügen, wird der aus den Automatikfahrzeugen gewohnte Wählhebel übertragen, um die Fahrtrichtung zu wählen sowie einen Park- und Leerlaufmodus einzustellen.Vehicles that are driven by an electric motor, purely electric vehicles and hybrid vehicles are operated conventionally with an accelerator pedal, the position of which reflects the torque desired by the driver. Selector levers for the direction of travel, for neutral and parking mode are known from vehicles with automatic transmissions. The selector lever used in automatic vehicles is transferred to electric vehicles, which do not necessarily have a manual or automatic transmission, in order to select the direction of travel and to set a park and idle mode.
An Fahrzeuge mit Elektromotoren sind besondere Sicherheitsanforderungen hinsichtlich der Drehmomentabgabe des Elektromotors zum Antrieb des Fahrzeuges zu stellen. Fehlerfälle, bei denen der Elektromotor ein ungewolltes Verhalten, insbesondere eine ungewollte Drehmomentabgabe, realisiert, müssen sicher abgefangen werden. Die besonderen Anforderungen resultieren daher, dass Elektromotoren bei Elektrofahrzeugen als auch bei manchen Hybridkonzepten direkt auf den Fahrzeugabtrieb einwirken und somit der Kraftfluss nicht durch eine Kupplung unterbrechbar ist. Während beim Verbrennungsmotor davon ausgegangen werden kann, dass dieser bei einem Fehlverhalten im eingekuppelten Zustand mit der Fahrzeugbremse zum Stillstand gebracht werden kann, so ist bei Elektromotoren, die ein hohes Drehmoment selbst bei niedrigen Drehzahlen aufweisen, die Fahrzeugbremse möglicherweise nicht in der Lage, das im Fehlerfall ungewollt angetriebene Fahrzeug abzubremsen. Der Stand der Technik sieht hierzu gesonderte Notfunktionen, insbesondere Notschalter, vor. Fehlerquellen können hierbei Sensorenfehler, Hard- oder Softwarefehler der Steuerung oder der Sollwertvorgabe sein.Vehicles with electric motors are subject to special safety requirements with regard to the torque output of the electric motor to drive the vehicle. Faults in which the electric motor implements an unwanted behavior, in particular an unwanted torque output, must be safely intercepted. The special requirements result from the fact that electric motors in electric vehicles as well as in some hybrid concepts act directly on the vehicle output and therefore the power flow cannot be interrupted by a clutch. While it can be assumed that the internal combustion engine can be brought to a standstill with the vehicle brake in the event of malfunction when the clutch is engaged, in the case of electric motors, which have a high torque even at low speeds, the vehicle brake may not be able to In the event of a fault braking the driven vehicle unintentionally. For this purpose, the prior art provides for separate emergency functions, in particular emergency switches. Sources of error can be sensor errors, hardware or software errors in the controller or the setpoint specification.
Aufgabe der Erfindungobject of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, die anhand der Fahrer- und Fahrzeugreaktion einen Fehlerfall erkennt und dabei eine zuverlässige Sicherheitsfunktion bereitstellt, um eine ungewollte Drehmomentabgabe des Elektromotors zu verhindern.The invention is based on the object of providing a method and a device which, based on the driver's and vehicle's reaction, detects a fault and thereby provides a reliable safety function in order to prevent an unwanted torque output from the electric motor.
Lösung der Aufgabesolution of the task
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 und eine Vorrichtung gemäß Anspruch 11 gelöst.The object is achieved by a method according to
Der Antriebsstrang eines Fahrzeugs weist mindestens einen Elektromotor zu dessen Antrieb und einen Wählhebel für die Auswahl wenigstens zwei verschiedener Fahrmodi D, N, P, R auf. Das Positionssignal des Wählhebels liegt einer Steuereinheit an deren Eingang an, welche aus diesem und der Stellung eines Fahrpedals Sollwerte für die Drehzahl und/oder das Drehmoment des Elektromotors ermittelt und als Eingangssignale an eine Elektromotoransteuerung übermittelt. Die Elektromotoransteuerung realisiert dabei über Stellelemente, vorzugsweise Halbleiterschalter, die Energiezufuhr zur Elektromaschine. In einer bevorzugten Ausführung werden über Halbleiterschalter die einzelnen Strangströme eines Elektromotors angesteuert. Die Steuerung der Elektromaschine erfolgt dabei durch Realisierung der Öffnungs- bzw. Schließfunktion der Halbleiterschalter. Erfindungsgemäß vorteilhaft wird parallel zur Steuereinheit und funktional getrennt von dieser einer Sicherheitseinrichtung das Signal der Position des Wählhebels und mindestens ein weiteres den Betriebszustand des Elektromotors und/oder des Fahrzeugs kennzeichnendes Signal angelegt. Die Nutzung des Wählhebelsignals stellt neben dem Fahrpedal eine weitere Eingriffsmöglichkeit für den Fahrer dar. Zur Verifikation des Fahrerwillens ist es daher besonders geeignet. Die Sicherheitseinrichtung generiert aus diesen Signalen entweder ein Freigabesignal oder ein Fehlersignal, welches als Eingangssignal direkt in die Elektromotoransteuerung eingreift. Das direkte Eingreifen der Sicherheitseinrichtung auf die Hardware der Ansteuerung oder auf eine hardwarenahe Steuereinheit realisiert einen im Vergleich zur Sollwertsteuerung höher priorisierten Steuereingriff auf den Elektromotor. Die funktionale Trennung der Sicherheitseinrichtung soll eine Fehlerfortpflanzung von der Sollwertsteuerung vermeiden. Das Signal des Wählhebels wird dabei höher priorisiert, um ein direktes Eingreifen des Fahrers im Fehlerfall zu ermöglichen. Alternativ oder zusätzlich zum Eingriff in die Elektromotoransteuerung ist ein hardwarenaher Eingriff in die Energieversorgung der Elektromaschine möglich. Bei Auftreten des von der Sicherheitseinrichtung erzeugten Fehlersignals wird ein Schaltelement betätigt, welches direkt oder indirekt den Leistungsfluss zur Elektromaschine beeinflusst. In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird bei Auftreten des Fehlersignals die Energieversorgung der Elektromaschine unterbrochen. Dies kann beispielsweise mittels einem nahe dem Energiespeicher angeordneten Schütz erfolgen.The drive train of a vehicle has at least one electric motor to drive it and a selector lever for selecting at least two different driving modes D, N, P, R. The position signal of the selector lever is present at the input of a control unit, which uses this and the position of an accelerator pedal to determine target values for the speed and/or the torque of the electric motor and transmits them as input signals to an electric motor drive. The electric motor drive implements the power supply to the electric machine via control elements, preferably semiconductor switches. In a preferred embodiment, the individual phase currents of an electric motor are controlled via semiconductor switches. The electric machine is controlled by realizing the opening and closing function of the semiconductor switches. According to the invention, the signal of the position of the selector lever and at least one other signal characterizing the operating state of the electric motor and/or the vehicle are applied to a safety device parallel to the control unit and functionally separate from it. In addition to using the accelerator pedal, the use of the selector lever signal represents a further possibility for the driver to intervene. It is therefore particularly suitable for verifying the driver's will. From these signals, the safety device generates either a release signal or an error signal, which intervenes directly in the electric motor drive as an input signal. The direct intervention of the safety device on the hardware of the control or on a hardware-related control unit implements a control intervention on the electric motor that has a higher priority than setpoint control. The functional separation of the safety device is intended to prevent error propagation from the setpoint control. The signal from the selector lever is given higher priority to enable the driver to intervene directly in the event of a fault. As an alternative or in addition to intervention in the electric motor drive, hardware-related intervention in the energy supply of the electric machine is possible. When the error signal generated by the safety device occurs, a switching element is actuated, which directly or indirectly influences the power flow to the electric machine. In an advantageous embodiment, the power supply to the electric machine is interrupted when the error signal occurs. This can be done, for example, by means of a contactor arranged near the energy store.
Mittels der erfindungsgemäßen Sicherheitseinrichtung hat somit der Fahrer die Möglichkeit, durch eine Positionsänderung des Wählhebels gezielt und direkt in die Drehmomentabgabe des Elektromotors derart einzugreifen, dass die Stromversorgung des Elektromotors definiert vermindert oder unterbrochen wird. Der Betätigung eines separaten Notaus-Schalters bedarf es erfindungsgemäß somit nicht.The safety device according to the invention thus enables the driver to specifically and directly intervene in the torque output of the electric motor by changing the position of the selector lever in such a way that the power supply to the electric motor is reduced or interrupted in a defined manner. The actuation of a separate emergency stop switch is therefore not required according to the invention.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung unterstützen dabei die vom Fahrer aus der Erfahrung mit konventionellen Fahrzeugen gewohnte Vorgehensweise, im Fehlerfall zur Drehmomentreduzierung den Motorkraftfluss zu trennen und aus der Vorwärtsfahrt D in den Leerlauf (Wählhebelposition „N“) oder in die Parkposition P zu schalten. Da bei Elektrofahrzeugen eine mechanische Trennung des Kraftflusses nicht stattfindet, wird diese Funktion im Fehlerfall durch die Sicherheitseinrichtung ersetzt.The method according to the invention and the device according to the invention support the procedure familiar to the driver from experience with conventional vehicles, of separating the engine power flow in the event of a fault to reduce torque and switching from forward drive D to neutral (selector lever position "N") or to the park position P . Since there is no mechanical separation of the power flow in electric vehicles, this function is replaced by the safety device in the event of a fault.
Erfindungsgemäß vorteilhaft erzeugt die Sicherheitseinrichtung ein Freigabe- oder Fehlersignal. Das Fehlersignal kann dabei die von der Sollwertsteuerung angeforderte Ansteuerung der Elektromaschine überstimmen. Das Fehlersignal ist gegenüber dieser höher priorisiert. Bei Ausgabe des Freigabesignals wird das von der Sollwertsteuerung geforderte Ansteuersignal für die Elektromaschine erzeugt. Der Wählhebel weist mindestens einen Vorwärts-Fahrmodus D und wenigstens einen weiteren Neutralmodus N und/oder einen Parkmodus P und/oder einen Rückwärts-Fahrmodus R auf. Im Vorwärts-Fahrmodus D generiert die Sicherheitseinrichtung ein Freigabesignal für die Elektromotoransteuerung, und im Neutralmodus N oder Parkmodus P wird zusätzlich abhängig vom Betriebszustand des Elektromotors und/oder des Fahrzeugs ein gegenüber dem Ausgangssignal der Sollwertsteuerung höher zu priorisierendes Fehlersignal generiert, wobei die Elektromotoransteuerung aufgrund dieses Fehlersignals die Stromzufuhr des Elektromotors abregelt oder unterbricht.According to the invention, the safety device advantageously generates a release or error signal. The error signal can overrule the actuation of the electric machine requested by the setpoint control. The error signal has a higher priority than this. When the enable signal is output, the control signal required by the setpoint control for the electric machine is generated. The selector lever has at least one forward driving mode D and at least one further neutral mode N and/or a parking mode P and/or a reverse driving mode R. In forward driving mode D, the safety device generates an enable signal for the electric motor drive, and in neutral mode N or parking mode P, an error signal that has higher priority than the output signal of the setpoint control is also generated depending on the operating state of the electric motor and/or the vehicle, with the electric motor drive being activated on the basis of this Error signal regulates or interrupts the power supply to the electric motor.
Erfindungsgemäß vorteilhaft wird vor der Generierung des Fehlersignals ein Plausibilisierungsverfahren durchlaufen, damit nicht jede Schaltung des Wählhebels nach N zum Auslösen des Fehlersignals und damit zum Abregeln des Elektromotors führt. Das Plausibilisierungsverfahren verarbeitet zusätzlich zur Position des Wählhebels wenigstens ein den Betriebszustand des Fahrzeugs und/oder des Elektromotors kennzeichnendes Signal, das diese mit dem Signal der Position des Wählhebels vergleicht und bei einer erkannten Unplausibilität das Fehlersignal generiert.According to the invention, before the error signal is generated, a plausibility check process is carried out, so that not every shift of the selector lever to N leads to the error signal being triggered and thus to the electric motor being regulated down. In addition to the position of the selector lever, the plausibility check process processes at least one signal characterizing the operating state of the vehicle and/or the electric motor, which compares this with the signal for the position of the selector lever and generates the error signal if an implausibility is detected.
Das Signal über den Betriebszustand des Elektromotors und/oder das Signal des Fahrzeugs stellen notwendige Signale für die Sicherheitseinrichtung dar, um die aktuelle Position des Wählhebels bezüglich gewünschten und durch den Elektromotor realisierten Drehmomentes auszuwerten. Weisen beispielsweise die Signale des Elektromotors und des Fahrzeugs auf einen der Wählhebelposition D entsprechenden Fahrzustand hin, so deutet die Sicherheitseinrichtung die anstatt der erwarteten Wählhebelposition D anliegende Wählhebelposition N auf einen Fahrzeugstillstand gerichteten Fahrerwunsch hin. Aufgrund dieser Signalkombination generiert die Sicherheitseinrichtung das an der Elektromotoransteuerung anliegende Fehlersignal, so dass die Energieversorgung des Elektromotors unterbrochen wird. Der durch das Fehlersignal bewirkte direkt auf die hardwarenahe Steuerung des Elektromotors wirkende Eingriff überstimmt die Sollwertsteuerung.The signal about the operating status of the electric motor and/or the signal from the vehicle represent necessary signals for the safety device in order to evaluate the current position of the selector lever with regard to the torque desired and realized by the electric motor. If, for example, the signals from the electric motor and the vehicle indicate a driving state corresponding to selector lever position D, the safety device indicates that selector lever position N instead of the expected selector lever position D indicates that the driver wants the vehicle to be stationary. Based on this signal combination, the safety device generates the error signal present at the electric motor drive control, so that the energy supply to the electric motor is interrupted. The intervention caused by the error signal, which acts directly on the hardware-related control of the electric motor, overrules the setpoint control.
Das Plausibilisierungsverfahren nutzt alternativ oder in Kombination verschiedene Messwerte des Fahrzeug- und/oder Elektromotorenzustandes. Ein mögliches Signal ist hierbei die Geschwindigkeit und/oder deren Änderungsbetrag, die Beschleunigung. Das Fehlersignal wird dann generiert, wenn während der Fahrt in der Wählhebelstellung Neutralmodus N oder Parkmodus P keine Verminderung der Geschwindigkeit oder Beschleunigung ermittelt wird.As an alternative or in combination, the plausibility check method uses different measured values of the vehicle and/or electric motor state. A possible signal here is the speed and/or the amount of change, the acceleration. The error signal is generated if no reduction in speed or acceleration is determined while driving with the selector lever in neutral mode N or parking mode P.
Ein weiteres mögliches Signal zur Plausibilisierung ist das Signal des vom Elektromotor abgegebenen Drehmoments. Das Fehlersignal wird dann generiert, wenn in der Wählhebelstellung Neutralmodus N oder Parkmodus P keine Verminderung des Drehmomentes ermittelt wird. Eine direkte Messung des abgegebenen Drehmomentes ist nur durch zusätzliche Sensoren möglich, daher erfolgt erfindungsgemäß vorteilhaft eine Messung des vom Elektromotor aufgenommenen Stromes, wobei das Fehlersignal dann generiert wird, wenn in der Wählhebelstellung Neutralmodus N oder Parkmodus P keine Verminderung des aufgenommenen Stromes ermittelt wird.Another possible signal for plausibility checking is the signal of the torque delivered by the electric motor. The error signal is generated when no reduction in torque is determined in the selector lever position neutral mode N or parking mode P. Direct measurement of the torque output is only possible using additional sensors, which is why, according to the invention, the current consumed by the electric motor is advantageously measured, with the error signal being generated if no reduction in the current consumed is determined in the selector lever position neutral mode N or parking mode P.
Erfindungsgemäß vorteilhaft können Strom- und/oder Spannungswerte eines Zwischenkreises zwischen Energieversorgung und Elektromaschine gemessen werden, wobei als Maß für das abgegebene/aufgenommene Drehmoment die Leistung im Zwischenkreis aus Strom und Spannung berechnet wird.Advantageously according to the invention, current and/or voltage values of an intermediate circuit between the energy supply and the electric machine can be measured, with the power in the intermediate circuit being calculated from the current and voltage as a measure of the torque delivered/absorbed.
Erfindungsgemäß vorteilhaft wird zum Generieren des Fehlersignals die Änderung der Wählhebelstellung aus Vorwärtsfahrt D oder Rückwärtsfahrt R in die Wählhebelstellungen Neutralmodus N oder Parkmodus P bewertet und ein Fehlersignal generiert, wenn keine plausible Änderung des Betriebszustandes des Elektromotors und/oder des Fahrzeuges erfolgt. Erfindungsgemäß vorteilhaft wird das Fehlersignal erst generiert, wenn nach Ablauf einer an der Signallaufzeit und/oder Trägheit des reagierenden Elektromotors oder Fahrzeuges orientierten Verzögerungszeit keine erwartete plausible Reaktion des Fahrzeuges und/oder des Elektromotors erfolgt. Alternativ ist bei einem Eingriff über die Elektromotoransteuerung und wenigstens ein die Energieversorgung schaltendes Schaltelement ein gestufter Eingriff derart möglich, dass nach Ablauf einer ersten Zeitspanne der Verzögerungszeit ein Eingriff auf die Elektromotoransteuerung erfolgt und bei Erreichen einer zweiten längeren Zeitschwelle ohne plausible Reaktion des Fahrzeuges und/oder des Elektromotors ein Eingriff mittels eines die Energieversorgung schaltenden Schaltelements erfolgt.Advantageously according to the invention, to generate the error signal, the change in the selector lever position from forward drive D or reverse drive R to the selector lever positions neutral mode N or parking mode P is evaluated and an error signal is generated if there is no plausible change in the operating state of the electric motor and/or the vehicle. Advantageously according to the invention, the error signal is only generated when no expected plausible reaction of the vehicle and/or the electric motor takes place after a delay time based on the signal propagation time and/or inertia of the reacting electric motor or vehicle. Alternatively, in the case of an intervention via the electric motor drive and at least one switching element switching the energy supply, a staged intervention is possible such that after a first period of the delay time has elapsed, an intervention in the electric motor drive takes place and when a second, longer time threshold is reached without a plausible reaction from the vehicle and/or of the electric motor, an intervention takes place by means of a switching element that switches the energy supply.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Steuerung eines Antriebsstrangs eines Fahrzeugs mit mindestens einem Elektromotor weist eine Sollwertsteuerung auf, welche zur Ermittlung von Sollwerten für die Drehzahl und/oder das Drehmoment des Elektromotors die Position des Wählhebels und wenigstens einer weiteren vom Fahrer beeinflussbaren Stelleinrichtung auswertet. Parallel hierzu liegt funktional getrennt von der Sollwertsteuerung eine Sicherheitseinrichtung, welcher das Signal der Position des Wählhebels und mindestens ein weiteres den Betriebszustand des Elektromotors und/oder Fahrzeugs kennzeichnendes Signal anliegt, wobei ein von der Sicherheitseinrichtung aus diesen Signalen generiertes Freigabe- oder Fehlersignal als Eingangssignal direkt einer Elektromotorensteuerung anliegt und die Ansteuerung der den Leistungsfluss zur Elektromaschine stellenden Schaltelemente beeinflusst. Der direkte Eingriff auf die Schaltelemente gewährleistet eine Notabschaltfunktion mit dem Wählhebel unter Umgehung der eigentlichen Sollwertsteuerung.The device according to the invention for controlling a drive train of a vehicle with at least one electric motor has a setpoint control which, in order to determine setpoint values for the speed and/or the torque of the electric motor, evaluates the position of the selector lever and at least one other actuating device that can be influenced by the driver. Parallel to this, functionally separated from the setpoint control, there is a safety device, to which the signal of the position of the selector lever and at least one other signal characterizing the operating state of the electric motor and/or vehicle are applied, with an enable or error signal generated by the safety device from these signals being used directly as an input signal an electric motor controller and influences the activation of the switching elements that set the power flow to the electric machine. The direct intervention on the switching elements ensures an emergency shutdown function with the selector lever, bypassing the actual setpoint control.
Die Plausibilisierung des Signals erfolgt in einer möglichen vorteilhaften Ausgestaltung durch Messstellen im Zwischenkreis zwischen Stromversorgung und Umrichter, wobei hier ein Stromsensor angeordnet ist, der ein den Betriebszustand der Elektromaschine kennzeichnendes Signal des Stromwertes an die Sicherheitseinrichtung leitet.In a possible advantageous embodiment, the signal is checked for plausibility by measuring points in the intermediate circuit between the power supply and the converter, with a current sensor being arranged here, which transmits a signal of the current value characterizing the operating state of the electric machine to the safety device.
Zusätzlich kann im Zwischenkreis zwischen Stromversorgung und Umrichter ein Spannungssensor angeordnet sein, wobei die aus Spannung und Strom im Zwischenkreis berechnete Leistung als den Betriebszustand der Elektromaschine kennzeichnendes Signal der Sicherheitseinrichtung anliegt.In addition, a voltage sensor can be arranged in the intermediate circuit between the power supply and the converter, with the power calculated from the voltage and current in the intermediate circuit being present as a signal of the safety device that characterizes the operating state of the electric machine.
In einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst das Fahrzeug einen Hybridantrieb mit mindestens einem Elektromotor. Das Ausgangssignal der Sicherheitseinrichtung oder der Plausibilisierungseinrichtung kann hierbei auch zusätzlich als Eingangssignal der Ansteuerung der weiteren Antriebseinheit, beispielsweise ein Verbrennungsmotor, anliegen, so dass im Fall eines höher priorisierten Signals einerseits die Stromzufuhr für den Elektromotor durch die Elektromotoransteuerung unterbrochen und andererseits zeitgleich die weitere Antriebseinheit, beispielsweise der Verbrennungsmotor, mit geringerem abgegebenen Drehmoment gesteuert wird.In an advantageous embodiment, the vehicle includes a hybrid drive with at least one electric motor. The output signal of the safety device or the plausibility check The control device can also be present as an input signal for the control of the additional drive unit, for example an internal combustion engine, so that in the case of a higher-priority signal, the power supply for the electric motor is interrupted by the electric motor control on the one hand and the additional drive unit, for example the internal combustion engine, with less power on the other hand delivered torque is controlled.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.An embodiment of the invention is described below.
Figurenlistecharacter list
Es zeigen:
-
1 : ein schematisches Diagramm einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; -
2 : ein schematisches Diagramm einer Elektromotoransteuerung.
-
1 : a schematic diagram of a device according to the invention; -
2 : a schematic diagram of an electric motor drive.
In der
Die Steuereinheit 3 generiert Sollwerte für das Drehmoment T und/oder für die Drehzahl des Elektromotors 1, welche an die Elektromotoransteuerung 2 übermittelt wird. Für diese Sollwertgenerierung liegen der Steuereinheit 3 als Eingangssignale neben der Position pos des Wählhebels 5 die Stellung des Fahrpedals 6, die Stellung des Bremspedals 7 und das Drehmoment T des Elektromotors 1 an. Diese Sollwertgenerierung ist aus dem Stand der Technik bekannt und wird daher nicht näher ausgeführt.The
Der Sicherheitseinrichtung 4 liegen als Eingangssignale neben der Position pos des Wählhebels 5 ein das abgegebene Drehmoment T des Elektromotors 1 kennzeichnendes Signal, vorzugsweise das Signal i, des vom Elektromotor 1 aufgenommenen Stromes an, welches von einem Stromsensor 8 erfasst wird, der beispielsweise im Zwischenkreis zwischen einer Energieversorgung 11 und der Elektromotoransteuerung 2 angeordnet ist. Alternativ oder zusätzlich liegt das Geschwindigkeitssignal v und/oder das Beschleunigungssignal a des Fahrzeugs an. In dieser Ausführungsform ist das Stromsignal i ein den Betriebszustand des Elektromotors 1 kennzeichnendes Signal. Die Beschleunigungssignale a und Geschwindigkeitssignale v stellen in dieser Ausführungsform den Betriebszustand des Fahrzeugs kennzeichnende Signale dar. Entscheidend für die Auswertung ist die Stellung des Wählhebels 5. Zur Umsetzung einer Notfunktion zur Abschaltung des Elektromotors 1 wird das die Position pos des Wählhebels 5 kennzeichnende Signal genutzt.In addition to the position pos of the selector lever 5,
Aufgrund der anliegenden Eingangssignale generiert die Sicherheitseinrichtung 4 entweder ein Freigabesignal oder ein im Vergleich zum Sollwertsignal der Steuereinheit 3 höher priorisiertes Fehlersignal für die Elektromotoransteuerung 2. Im Fall der Freigabesignalgenerierung als Eingangssignal e2 verarbeitet die Elektromotoransteuerung 2 das Sollwertsignal als Eingangssignal e1 der Steuereinheit 3.Based on the input signals present, the
Im anderen Fall verarbeitet die Elektromotoransteuerung 2 ausschließlich das höher priorisierte Fehlersignal als Eingangssignal e2 der Sicherheitseinrichtung 4, so dass das Sollwertsignal als Eingangssignal e2 der Steuereinheit 3 nicht berücksichtigt wird.In the other case, the
Teil der Sicherheitseinrichtung 4 ist die Plausibilisierung des Positionssignals pos vor der Generierung des Fehlersignals.Part of the
Genutzt werden das Signal des Stromsensors 8 und/oder die Fahrzeugbeschleunigung a. Die Plausibilisierungseinrichtung 9 stellt eine weitere Stufe zur Überprüfung dar, um eine ungewollte, d. h. vom Fahrer nicht beabsichtigte, Abschaltung des Elektromotors 1 durchzuführen.The signal of the
Das Fehlersignal wird nur generiert, wenn zusätzlich zur Schaltung aus der Position D nach N oder P kein Absinken des Drehmomentes T, welches über ein Absinken des aufgenommenen Stromes i detektiert werden kann, ermittelt wird.The error signal is only generated if, in addition to switching from position D to N or P, no drop in torque T, which can be detected by a drop in the current i consumed, is determined.
Die Elektromotoransteuerung 2 ist detaillierter in
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Elektromotorelectric motor
- 22
- Elektromotoransteuerungelectric motor drive
- 33
- Steuereinheitcontrol unit
- 44
- Sicherheitseinrichtungsafety device
- 55
- Wählhebelselector lever
- 66
- Fahrpedalstellungaccelerator pedal position
- 77
- Bremspedalstellungbrake pedal position
- 88th
- Stromsensorcurrent sensor
- 99
- Plausibilisierungseinrichtungplausibility check device
- 1010
- Stellercontroller
- 1111
- Energieversorgungpower supply
- 1212
- Steuerfunktioncontrol function
- 1313
- Treiberstufedriver stage
- 1414
- Schaltelementswitching element
- aa
- Beschleunigungacceleration
- DD
- Vorwärts-FahrmodusForward driving mode
- RR
- Rückwärts-Fahrmodusreverse driving mode
- e1e1
- Eingangssignalinput signal
- e2e2
- Eingangssignalinput signal
- ii
- StromElectricity
- NN
- Neutralmodusneutral mode
- PP
- Parkmodusparking mode
- TT
- Drehmomenttorque
- vv
- Geschwindigkeitspeed
- uand
- Zwischenkreisspannungintermediate circuit voltage
- pospositive
- Signal der Position des WählhebelsSelector lever position signal
- pos'maybe
- Signal der Position des WählhebelsSelector lever position signal
- T1, T2T1, T2
- Zeitkonstantentime constants
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