DE102009037557A1

DE102009037557A1 - Verfahren zum Betreiben eines Elektromotors eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102009037557A1
Application number: DE102009037557A
Authority: DE
Inventors: Ernst Biskup; Dieter Meisberger
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2009-08-13
Filing date: 2009-08-13
Publication date: 2011-02-17

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Steuerung eines im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs angeordneten Elektromotors zum Antreiben des Kraftfahrzeugs durch Aufbringen eines vorgegebenen Motormoments. Dabei wird das Motormoment zumindest teilweise in Abhängigkeit von einer erfassten Betriebsgröße des Kraftfahrzeugs, die ein Maß für das am Antriebsstrang anliegende Gegenmoment darstellt, vorgegeben.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Steuerung eines im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs angeordneten Elektromotors nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Angesichts der derzeitigen CO2-Diskussionen setzten die Automobilhersteller verstärkt in die Entwicklung von Hybridfahrzeugen und Fahrzeugen mit rein elektrischem Antrieb. Um das von einem Elektromotor aufgebrachte Motormoment auf die Antriebsräder übertragen zu können, werden der Elektromotor und das Getriebe entweder starr oder mit einer Trennkupplung verbunden.
Bei einer entsprechenden Antriebsanordnung mit einem starr mit der Getriebeeingangsseite verbundenen Elektromotor kann es vorkommen, dass bei einer Reduzierung der Radbelastung, z. B. aufgrund eines Bodenkontaktverlustes durch Abheben eines Rades, die Drehzahl des Elektromotors sehr schnell zunimmt. Bei anschließender erneuter Bodenhaftung äußert sich diese in einer schlagartigen Belastung des nachgeschalteten Antriebsstrangs. Unter Umständen kann dies auch zu einer Beschädigung von Bauteilen des Getriebes oder der Antriebswelle führen.
Um dies zu verhindern, kann zwischen Elektromotor und Getriebeeingangsseite eine Trennkupplung angeordnet werden. Dies führt jedoch zu deutlicher Gewichtserhöhung und hohen Kosten.
Aufgabe der Erfindung ist, es ein einfaches Verfahren zur Steuerung eines zum Antrieb verwendeten Elektromotors zur Vermeidung schlagartiger Belastungen der Antriebseinheit anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Grundgedanke der Erfindung ist, die aufgrund eines vorübergehenden abreißenden Bodenkontakts auftretende schlagartige Beanspruchung der Antriebseinheit durch eine entsprechende Steuerung oder Regelung des Elektromotors, der als Antriebsmotor zum Antreiben des Kraftfahrzeugs im Einsatz ist, zu vermeiden. Da ein Abreißen des Bodenkontakts zu einer plötzlichen Änderung des am Antriebsstrang anliegenden Gegenmoments führt, kann der Elektromotor erfindungsgemäß derart geregelt werden, dass das vom Elektromotor aufzubringende Motormoment in Abhängigkeit von einem (kontinuierlich) erfassten Signal oder einer (kontinuierlich) erfassten Betriebsgröße des Fahrzeugs, die ein Maß für das am Antriebsstrang anliegende Gegenmoment darstellt, vorgegeben wird. Da sich ein Abreißen des Bodenkontakts insbesondere in einer sprungartigen Verkleinerung des am Antriebsstrang anliegenden Gegenmoments äußerst, kann das vom Elektromotor aufzubringende Motormoment insbesondere derart vorgegeben werden, dass bei Erkennen oder Vermuten einer sprungartigen Verkleinerung des am Antriebsstrang anliegenden Gegenmoments anhand des oben definierten Signals bzw. der oben definierten Betriebsgröße des Kraftfahrzeugs ein reduziertes Motormoment vorgegeben wird. Dadurch wird verhindert, dass es nach Wiederherstellen des Bodenkontakts zu einer Überlastung des Antriebsstrangs kommt.
Vorteilhafterweise kann als Signal oder Betriebsgröße zum Erkennen oder Vermuten einer sprungartigen Änderung, insbesondere einer Verkleinerung des am Antriebsstrang anliegenden Gegenmoments die Drehzahl des Elektromotors ausgewertet werden, da eine sprungartig verkleinerndes Gegenmoment des Antriebsstrang bei konstanter Ansteuerung des Elektromotors zu einem schnellen Anstieg der Drehzahl des Elektromotors führt.
Alternativ oder zusätzlich können auch die Raddrehzahlen an den Rädern ermittelt bzw. beobachtet und ausgewertet werden, um einerseits eine Fehlauslösung zu verhindern, und um andererseits die Qualität der Funktion zu verbessern, da der Verlust der Traktion auch über die Raddrehzahlen frühzeitig erkannt werden kann. Wird demnach eine (sprungartige) Veränderung, insbesondere eine Vergrößerung der Raddrehzahl erkannt, kann auf eine entsprechende (sprungartige) Verkleinerung des am Antriebsstrang anliegenden Gegenmoments geschlossen werden.
Wird nun anhand des ausgewerteten Signals bzw. der auszuwertenden Betriebsgröße eine (sprungartige) Verkleinerung des am Antriebsstrang anliegenden Gegenmoments erkannt und somit ein Bodenkontaktverlust vermutet, wird (wie bereits oben dargelegt) das Motormoment des Elektromotors derart verändert bzw. verkleinert, dass nach Wiederherstellen des Bodenkontakts keine Überlastung des Antriebsstrangs auftritt. Vorteilhafterweise wird nach der Reduzierung des Motormoments aufgrund des Erkennens der sprungartigen Verkleinerung des am Antriebsstrang anliegenden Gegenmoments das Motormoment erst dann wieder (auf das zuvor vorgegebene Motormoment) erhöht, wenn ein erneuter Bodenkontakt erkannt bzw. vermutet wird. Dies kann bspw. ebenso durch eine Auswertung der Drehzahl des Elektromotors oder der Raddrehzahlen erfolgen, da ein erneuter Bodenkontakt unmittelbar zu einer Reduzierung der Drehzahl des Elektromotors und/oder zu einer Reduzierung der entsprechenden Raddrehzahl führt.
Wie aus dem Stand der Technik bekannt ist, kann der Elektromotor entweder starr oder über eine Trennkupplung mit der Getriebeeingangsseite verbunden sein, da durch die erfindungsgemäße Steuerung des Elektromotors die ansonsten auftretenden Überlastungen des Antriebsstrang zumindest reduziert werden. Vorteilhaftweise kann jedoch zur Verbesserung des erfindungsgemäßen Überlastschutzverfahrens im Antriebsstrang dieser auch derart ausgebildet sein, dass zwischen dem Elektromotor und der Getriebeeingangsseite eine Rutschkupplung angeordnet ist. Durch die Kombination des Verfahrens mit einer derartigen Anordnung ergibt sich ein optimaler Überlastschutz des Antriebsstrangs. Gleichzeitig ergeben sich gegenüber der Verwendung einer Trennkupplung Vorteile hinsichtlich des notwendigen Bauraums, des Gewichts und der Kosten.
Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigt die einzige Figur einen vereinfachten Aufbau eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, wobei ein Elektromotor EM über eine Kupplung K, die nicht unbedingt erforderlich ist, mit einer Getriebeeinheit G verbunden ist. Die Getriebeeinheit G ist wiederum mit der Antriebswelle AW des Fahrzeugs verbunden, so dass das vom Elektromotor EM angebrachte Motormoment M auf die Räder R1 und R2 der Antriebswelle AW übertragen werden kann. Bei der optionalen Kupplung K kann es sich um eine Rutschkupplung handeln. Alternativ kann der Elektromotor EM aber auch starr mit der Getriebeeingangsseite verbunden sein.
Der Elektromotor EM wird von einer im Fahrzeug integrierten Steuereinheit SG durch entsprechende Signale angesteuert. Insbesondere gibt die Steuereinheit SG dabei ein Motormoment M vor, welches der Elektromotor EM aufbringen soll. Zur erfindungsgemäßen Steuerung des Elektromotors EM hinsichtlich eines Überlastschutzes des Antriebsstrangs wertet die Steuereinheit Drehzahlsignale dzR1 und dzR2 der beiden Räder R1 und R2 und ein Drehzahlsignale dzEM des Elektromotors hinsichtlich des Erkennens oder Vermutens eines Bodenkontaktverlustes zumindest eines der beiden Räder R1 und R2 aus. Sobald zumindest eines der beiden Räder R1 oder R2 den Bodenkontakt verliert, äußerst sich das in einer sprungartigen Verkleinerung des am Antriebsstrang anliegenden Gegenmoments, was wiederum zu einem schnellen Anstieg der Drehzahl dzEM des Elektromotors führt. Gleichzeitig steigt die Drehzahl dzR1 oder dzR2 an dem zumindest einem Rad R1 oder R2 an.
Wird nur anhand der eingehenden Signale dzR1, dzR2 und dzEM eine Reduzierung des Gegenmoments erkannt und ein Verlust des Bodenkontaktes zumindest eines Rades R1 oder R2 vermutet, reduziert die Steuereinheit SG ihre Momentenvorgabe für den Elektromotor EM und sendet als Vorgabe ein reduziertes Motormoment-Signal M an den Elektromotor EM, so dass dieser nur noch ein reduziertes Motormoment M einstellt. Sobald die Steuereinheit SG anhand der oben genannten Signale dzR1, dzR2 und/oder dzEM erkennt, dass ein Bodenkontakt wieder vorliegt, erhöht sich ihre Momentenvorgabe M wieder auf den ursprünglichen oder einen aufgrund der aktuellen Betriebsbedingungen des Kraftfahrzeugs notwendiges Motormoment M. Somit können die ansonsten auftretenden Überlastschäden am Antriebsstrang aufgrund eines auftretenden Bodenkontaktverlustes auf einfache und kostengünstige Weise verhindert werden.

Claims

Verfahren zur Steuerung eines im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs angeordneten Elektromotors zum Antreiben des Kraftfahrzeugs durch Aufbringen eines vorgegebenen Motormoments, dadurch gekennzeichnet, dass das Motormoment (M) zumindest teilweise in Abhängigkeit von einer erfassten Betriebsgröße des Kraftfahrzeugs (dzR1, dzR2, dzEM), welche ein Maß für das am Antriebsstrang anliegende Gegenmoment darstellt, vorgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Motormoment (M) derart vorgegeben wird, dass das Motormoment bei Erkennen oder Vermuten einer sprungartigen Verkleinerung des am Antriebsstrang anliegenden Gegenmoments reduziert wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Betriebsgröße des Kraftfahrzeugs die Drehzahl (dzEM) des Elektromotors (EM) erfasst wird und eine sprungartige Verkleinerung des am Antriebsstrang anliegenden Gegenmoments in Abhängigkeit von einer Drehzahländerung (dzEM) des Elektromotors (EM), insbesondere bei Erkennen eines schnellen Anstiegs der Drehzahl (dzEM) des Elektromotors (EM) erkannt oder vermutet wird.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Betriebsgröße des Kraftfahrzeugs die Drehzahl (dzR1, dzR2) zumindest eines Rads (R1, R2), das mit der Antriebswelle (AW) des Kraftfahrzeugs verbunden ist, erfasst wird und eine sprungartige Verkleinerung des am Antriebsstrang anliegenden Gegenmoments in Abhängigkeit einer Drehzahländerung (dzR1, dzR2) an dem zumindest einem Rad (R1, R2) erkannt oder vermutet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass nach einer Reduzierung des Motormoments (M) des Elektromotors (EM) aufgrund eines Erkennens oder Vermutens einer sprungartigen Verkleinerung des am Antriebsstrang anliegenden Gegenmoments das Motormoment (M) wieder erhöht wird, insbesondere auf das anfängliche vorgegebene Motormoment, wenn die Drehzahl (dzEM) des Elektromotors (EM) wieder sinkt und/oder wenn die Drehzahl (dzR1, dzR2) an dem zumindest einem Rad (R1, R2) wieder sinkt.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (EM) zum Antreiben des Kraftfahrzeugs mittels einer Rutschkupplung (K) mit der Getriebeeingangsseite (G) des Kraftfahrzeugs verbunden ist.