DE102010020518A1 - Method for operating two electric drives - Google Patents

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Abstract

In einer Anordnung, in der Antriebssteuergeräte (LE1, LE2) für zwei elektrische Antriebe (EM1, EM2) Soll-Drehmomentenvorgaben von einem zentralen Steuergerät (EV-SG) erhalten, legen die Antriebssteuergeräte (LE1, LE2) bei einem Ausfall des zentralen Steuergeräts (EV-SG) eine Obergrenze für die Ist-Drehmomente selbsttätig fest. Entweder bringen sie das Fahrzeug (10) vollständig zum Stehen, oder der Fahrbetrieb wird fortgesetzt, wobei eine vorbestimmte Drehmomentendifferenz (ΔM) für die Ist-Drehmomente der beiden elektrischen Antriebe (EM1, EM2) nicht überschritten wird.In an arrangement in which the drive control units (LE1, LE2) for two electric drives (EM1, EM2) receive target torque specifications from a central control unit (EV-SG), the drive control units (LE1, LE2) set a failure of the central control unit ( EV-SG) automatically sets an upper limit for the actual torques. They either bring the vehicle (10) to a complete standstill, or the driving operation is continued, a predetermined torque difference (ΔM) for the actual torques of the two electric drives (EM1, EM2) not being exceeded.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben zweier elektrischer Antriebe, die auf unterschiedliche Räder eines Kraftwagens arbeiten, bevorzugt auf Räder an der selben Achse.The invention relates to a method for operating two electric drives which operate on different wheels of a motor vehicle, preferably on wheels on the same axis.

Es ist hierbei von einer Anordnung ausgegangen, bei der jedem Antrieb ein Antriebssteuergerät zugeordnet ist, das den Antrieb mit Steuersignalen beaufschlagt. Den Antriebssteuergeräten ist ein zentrales Steuergerät übergeordnet, das Eingaben des Fahrzeugführers bzw. auch Vorgaben von anderen Steuergeräten verarbeitet und ein Gesamt-Soll-Moment ermittelt. Beispielsweise kann aufgrund einer Stellung eines Fahrpedals („Gaspedal”) ermittelt werden, welches Drehmoment von dem Fahrzeugführer angefordert wird. Das zentrale Steuergerät teilt das Gesamt-Soll-Moment in Soll-Momente für die einzelnen (die beiden) Antriebe auf und übermittelt den Antriebssteuergeräten entsprechende Signale zur Mitteilung der Soll-Drehmomente, damit selbige durch Steuersignale an die elektrischen Antriebe eine Umsetzung zur Herstellung der entsprechenden Ist-Momente, die von den Antrieben aufgebracht werden, bewirken können.It is assumed in this case of an arrangement in which each drive is assigned a drive control unit, which acts on the drive with control signals. The drive control units are superordinated to a central control unit, which processes inputs from the vehicle driver or specifications from other control units and determines a total desired torque. For example, it can be determined based on a position of an accelerator pedal ("accelerator"), which torque is requested by the driver. The central control unit divides the total setpoint torque into setpoint torques for the individual (the two) drives and transmits corresponding signals to the drive control devices in order to communicate the setpoint torques, so that the same can be converted by control signals to the electric drives to produce the corresponding ones Actual moments that are applied by the drives can cause.

In einem Kraftfahrzeug, in dem die oben beschriebene Anordnung verwirklicht ist, muss für ausreichende Sicherheit gesorgt werden für den Fall, dass ein Steuergerät ausfällt. Es ist zu verhindern, dass dann ein beliebiger Zustand auftritt, in dem die Fahrzeuginsassen möglicherweise gefährdet sind.In a motor vehicle in which the arrangement described above is realized, sufficient safety must be provided in the event that a control unit fails. It is to prevent then any condition occurs in which the vehicle occupants may be at risk.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben mehrerer elektrischer Antriebe bei einer Anordnung der oben geschilderten Art bereitzustellen, das für eine hohe Sicherheit bezüglich des Ausfalles von Komponenten, insbesondere des zentralen Steuergeräts sorgt.It is an object of the invention to provide a method for operating a plurality of electric drives in an arrangement of the type described above, which ensures a high level of security with respect to the failure of components, in particular of the central control unit.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß legen somit bei einem Ausfall des zentralen Steuergeräts die Antriebssteuergeräte (oder zumindest eines von ihnen) selbsttätig eine Obergrenze für die Ist-Drehmomente fest. Entsprechend geben sie bevorzugt nur solche Steuersignale an die zugehörigen elektrischen Antriebe, dass die Obergrenze für die Ist-Drehmomente nicht überschritten wird.The object is achieved by a method having the features according to claim 1. According to the invention, if the central control unit fails, the drive control units (or at least one of them) automatically determine an upper limit for the actual torques. Accordingly, they preferably give only such control signals to the associated electric drives that the upper limit for the actual torques is not exceeded.

Durch die Erfindung lässt sich gewährleisten, dass das Kraftfahrzeug bei Ausfall des zentralen Steuergeräts stabil bleibt und nicht an einem Rad ein besonders hohes Ist-Drehmoment aufgebracht wird, das sich von den Ist-Drehmomenten der anderen Räder übermäßig stark unterscheidet, sodass das Fahrzeug instabil wird.The invention makes it possible to ensure that the motor vehicle remains stable in the event of failure of the central control unit and that a particularly high actual torque is not applied to one wheel, which is excessively different from the actual torques of the other wheels, so that the vehicle becomes unstable ,

Eine Obergrenze für die Ist-Drehmomente kann insbesondere dann realisiert werden, wenn das Soll-Drehmoment im Notbetrieb auf niedrige Werte festgelegt wird.An upper limit for the actual torques can be realized, in particular, if the setpoint torque is set to low values during emergency operation.

Bei einer ersten Alternative wird das Soll-Drehmoment im Notbetrieb auf Null festgelegt. Mit anderen Worten wird das Kraftfahrzeug dazu gebracht, stehen zu bleiben. Dies ist ein sicherer Zustand.In a first alternative, the setpoint torque is set to zero in emergency mode. In other words, the motor vehicle is made to stop. This is a safe condition.

Bei einer zweiten Alternative wird die Obergrenze für das Ist-Drehmoment eines ersten Antriebs von dem Ist-Drehmoment des zweiten Antriebs abhängig definiert. Dadurch ist gewährleistbar, dass der Unterschied zwischen den Ist-Drehmomenten nicht übermäßig groß wird und das Kraftfahrzeug instabil wird.In a second alternative, the upper limit for the actual torque of a first drive is defined as dependent on the actual torque of the second drive. This ensures that the difference between the actual torques does not become excessively large and the motor vehicle becomes unstable.

Allgemein lässt sich die Obergrenze für das Ist-Drehmoment eines ersten Antriebs aufgrund einer vorgegebenen Drehmomentendifferenz festlegen, die als Differenz des Ist-Drehmoments für den ersten Antrieb zum Ist-Drehmoment für den zweiten Antrieb berechnet wird. Im Regelfall soll die Drehmomentendifferenz gleich Null sein, bei einer Kurvenfahrt kann sie aber von Null verschieden sein, oder auch wenn die Räder auf unterschiedlichen Untergründen fahren.In general, the upper limit for the actual torque of a first drive can be determined on the basis of a predetermined torque difference, which is calculated as the difference between the actual torque for the first drive and the actual torque for the second drive. Normally, the torque difference should be zero, but when cornering it can be different from zero, or even if the wheels drive on different surfaces.

Die Drehmomentendifferenz ist bevorzugt von einer Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs abhängig und/oder einer Drehzahl an einer Welle oder einem Rad des Kraftfahrzeugs abhängig und/oder von einem Lenkwinkel abhängig, der an einer Lenkhandhabe eingestellt ist.The torque difference is preferably dependent on a speed of the motor vehicle and / or a rotational speed on a shaft or a wheel of the motor vehicle and / or dependent on a steering angle which is set to a steering handle.

Es versteht sich von selbst, dass die Drehmomentendifferenz in der Regel nicht so groß sein darf, wenn sich das Kraftfahrzeug mit hoher Geschwindigkeit bewegt bzw. wenn sich die Räder mit hoher Drehzahl drehen, als wenn es langsamer ist.It goes without saying that the torque difference is generally not allowed to be so high when the motor vehicle is moving at high speed or when the wheels are rotating at high speed, as if it is slower.

Damit ein Antriebsteuergerät überhaupt das Ist-Drehmoment in Abhängigkeit von anderen Größen festlegen kann, müssen ihm diese Größen bekannt sein. Es ist bevorzugt vorgesehen, dass zur Anordnung in dem Kraftfahrzeug gehört, dass das zentrale Steuergerät und die Antriebssteuergeräte über einen Kommunikationsbus miteinander gekoppelt sind, z. B. einen CAN-Bus („Controller Area Network”-Bus), wobei jedes dieser Steuergeräte von den beiden anderen Steuergeräten abgegebene Signale empfängt.In order for a drive control device to be able to determine the actual torque as a function of other variables, these variables must be known to it. It is preferably provided that belongs to the arrangement in the motor vehicle, that the central control unit and the drive control devices are coupled together via a communication bus, z. As a CAN bus ("Controller Area Network" bus), each of these control units receives signals emitted by the other two control units.

Über den Kommunikationsbus wird vom zentralen Steuergerät an die Antriebssteuergeräte das jeweilige Soll-Moment übermittelt. Normalerweise meldet jedes Antriebssteuergerät das Ist-Moment zurück. Es werden auch die Momentengrenzen angegeben: Es gibt eine untere Grenze für das Ist-Drehmoment, und es gibt eine obere Grenze für das Ist-Drehmoment, die dem zentralen Steuergerät bekannt sein müssen. Genauso wird auch das Gesamt-Soll-Moment (Summenmoment), das aufgrund der Anforderung eines Fahrers bereitzustellen ist, über den Kommunikationsbus mitgeteilt.The respective desired torque is transmitted from the central control unit to the drive control units via the communication bus. Normally, each drive controller returns the actual torque. The torque limits are also given: There is a lower limit to the actual torque, and there is an upper limit to the actual torque that must be known to the central controller. Likewise, the total target torque (summation torque) to be provided due to the request of a driver is also communicated via the communication bus.

Unter den genannten Umständen ist es möglich, dass ein Antriebssteuergerät aufgrund von von dem anderen Antriebssteuergerät mitgeteilten Größen geeignet eine Größe für das Ist-Drehmoment seines zugehörigen Antriebs festlegt.In the above circumstances, it is possible for a drive controller to appropriately set a magnitude for the actual torque of its associated drive based on the quantities notified by the other drive controller.

Grundsätzlich kann ein Antriebssteuergerät auch die Rolle des zentralen Steuergeräts übernehmen und die Obergrenze für das Ist-Drehmoment eines Antriebs festlegen, zu dem ein anderes Antriebssteuergerät gehört.In principle, a drive control device can also assume the role of the central control device and set the upper limit for the actual torque of a drive to which another drive control device belongs.

Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung unter Bezug auf die Zeichnung beschrieben, in derHereinafter, a preferred embodiment of the invention will be described with reference to the drawings, in which

1 schematisch eine Anordnung veranschaulicht, bei der die Erfindung einsetzbar ist, 1 schematically illustrates an arrangement in which the invention can be used,

2 ein Flussschaubild von Schritten des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß zweier Alternativen ist und 2 is a flow chart of steps of the method according to the invention according to two alternatives and

3 ein Graph für die Grenzen eine Drehmomentendifferenz zwischen zwei Rädern des Kraftfahrzeugs aus 1 in Abhängigkeit von einer Drehzahl ist. 3 a graph for the limits of a torque difference between two wheels of the motor vehicle 1 is dependent on a speed.

In einem im Ganzen mit 10 bezeichneten Kraftfahrzeug dient ein erster Elektromotor EM1 zum Antrieb eines ersten Rades 12a und ein zweiter Elektromotor EM2 zum Antrieb eines zweiten Rades 12b. Zum Betreiben der Elektromotoren sind zugehörige Antriebssteuergeräte in Form von Leistungselektroniken LE1 und LE2 vorgesehen, die die Elektromotoren EM1 und EM2 mit Steuersignalen, insbesondere auch mit Strom, beaufschlagen.In a whole with 10 designated motor vehicle is a first electric motor EM1 for driving a first wheel 12a and a second electric motor EM2 for driving a second wheel 12b , To operate the electric motors associated drive control devices in the form of power electronics LE1 and LE2 are provided which act on the electric motors EM1 and EM2 with control signals, in particular with electricity.

Den Antriebssteuergeräten LE1 und LE2 ist ein zentrales Steuergerät EV-SG übergeordnet, und alle drei Steuergeräte kommunizieren über einen CAN-Bus („Controller Area Network”-Bus).The drive control units LE1 and LE2 are superordinated to a central control unit EV-SG, and all three control units communicate via a CAN bus (Controller Area Network bus).

Das zentrale Steuergerät EV-SG übermittelt an die Antriebssteuergeräte LE1 und LE2 im Normalbetrieb eine Information, welches Soll-Drehmoment von den Elektromotoren EM1 und EM2 aufzubringen ist.The central control unit EV-SG transmits to the drive control units LE1 and LE2 in normal operation information which target torque is to be applied by the electric motors EM1 and EM2.

In einem Schritt S10 wird durch ein Antriebssteuergerät, z. B. das Antriebssteuergerät LE2, geprüft, ob eine solche Anforderung für das Soll-Drehmoment vorliegt. Ist dies der Fall, wird durch Abgabe entsprechender Steuersignale das Soll-Drehmoment soweit als möglich eingestellt.In a step S10 is by a drive control unit, for. As the drive control unit LE2, checked whether such a request for the target torque is present. If this is the case, the desired torque is set as far as possible by issuing appropriate control signals.

Es kann nun sein, dass das zentrale Steuergerät EV-SG ausfällt. In diesem Fall wird die Prüffrage gemäß Schritt S10 mit „nein” beantwortet. Dann wird ein Notprogramm gemäß Schritt S14 gestartet.It may be that the central control unit EV-SG fails. In this case, the test question according to step S10 is answered with "no". Then, an emergency program is started in step S14.

In einer ersten Alternative wird gemäß Schritt S16 kein Drehmoment mehr zugelassen, das Kraftfahrzeug 10 also zum Stehen gebracht.In a first alternative, according to step S16, no more torque is permitted, the motor vehicle 10 so brought to a halt.

Bei einer zweiten Alternative wird gemäß Schritt S16' das Ist-Drehmoment M-Ist-1 von dem anderen Antriebssteuergerät LE1, das dieses über den CAN-Bus mitteilt, vom Antriebssteuergerät LE2 ausgelesen.In a second alternative, according to step S16 ', the actual torque M-actual-1 is read out by the drive control unit LE2 from the other drive control unit LE1 which communicates this via the CAN bus.

Nachfolgend werden eine Drehzahl n am Rad 12b und die Geschwindigkeit v in einem Schritt 318 erfasst.Subsequently, a speed n on the wheel 12b and the speed v in one step 318 detected.

Das Antriebssteuergerät LE2 legt nun in Schritt S20 ein Soll-Drehmoment für den Elektromotor EM2 fest, wobei die Vorgabe darin besteht, dass sich das Ist-Moment M-Ist-2 am Rad 12b vom Ist-Moment M-Ist-1 höchstens um eine Differenzmoment ΔM(n, v) unterscheidet.The drive control unit LE2 now sets a target torque for the electric motor EM2 in step S20, the specification being that the actual torque M-actual-2 is present at the wheel 12b from the actual torque M-Ist-1 at most by a differential torque .DELTA.M (n, v) is different.

Das Differenzmoment ΔM kann Werte annehmen, die zwischen den Kurven 14a und 14b liegen: Bei kleiner Drehzahl n kann das Ist-Drehmoment M-Ist-2 um einen Wert ΔM-max größer sein als das Ist-Drehmoment M-Ist-2, und es kann genauso um einen Wert von ΔM-min kleiner sein als selbiges. Die möglichen Unterschiede verringern sich zu höheren Drehzahlen hin, da sonst dem Fahrzeug eine zu starke Kurvenfahrt aufgeprägt werden würde.The difference torque ΔM can take values between the curves 14a and 14b At low speed n, the actual torque M-actual-2 may be greater than the actual torque M-actual-2 by a value ΔM-max, and it may also be smaller by a value of ΔM-min than the same , The possible differences are reduced towards higher speeds, otherwise the vehicle would be imposed too strong cornering.

Die Graphen 14a und 14b sind vorliegend symmetrisch zueinander bezüglich der n-Achse. Ist eine bestimmte Kurvenfahrt gewünscht, kann sich die Symmetrieachse verschieben und nur noch eine Parallele zur n-Achse sein, oder die Symmetrie kann ganz wegfallen.The graphs 14a and 14b are present symmetrical to each other with respect to the n-axis. If a certain cornering is desired, the symmetry axis can shift and be only a parallel to the n-axis, or the symmetry can be completely eliminated.

Claims (7)

Verfahren zum Betreiben zweier elektrischer Antriebe (EM1, EM2), die auf unterschiedliche Räder (12a, 12b) eines Kraftwagens arbeiten, wobei jedem Antrieb (EM1, EM2) ein Antriebssteuergerät (LE1, LE2) zugeordnet ist, und wobei im Normalbetrieb ein zentrales Steuergerät (EV-SG) ein Gesamt-Soll-Moment erfasst, in Soll-Drehmomente für die beiden Antriebe aufteilt und diese den Antriebssteuergeräten mitteilt, damit selbige entsprechende Steuersignale an die elektrischen Antriebe zur Umsetzung in von den Antrieben aufgebrachte Ist-Momente senden, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Antriebssteuergerät in einem Notbetrieb bei einem Ausfall des zentralen Steuergeräts selbsttätig eine Obergrenze für das Ist-Drehmoment an zumindest einem Rad festlegt.Method for operating two electric drives (EM1, EM2) that are mounted on different wheels ( 12a . 12b ) operate a motor vehicle, each drive (EM1, EM2) is associated with a drive control unit (LE1, LE2), and wherein in normal operation, a central control unit (EV-SG) detects a total target torque, in target torques for the two Divides drives and communicates these to the drive control devices, so that the same control signals to the electric drives for implementation in applied by the drives Actual Send moments, characterized in that at least one drive control device automatically determines an upper limit for the actual torque at least one wheel in an emergency operation in case of failure of the central control unit. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Notbetrieb jedes Antriebssteuergerät selbsttätig die Obergrenze für das Ist-Drehmoment des zugehörigen Rades festlegt.A method according to claim 1, characterized in that in emergency mode each drive control unit automatically sets the upper limit for the actual torque of the associated wheel. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Soll-Drehmoment für beide Räder im Notbetrieb auf Null festgelegt wird.A method according to claim 1 or 2, characterized in that the target torque for both wheels in emergency operation is set to zero. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Obergrenze für das Ist-Drehmoment eines ersten Antriebs von dem Ist-Drehmoment des zweiten Antriebs abhängig festgelegt wird.A method according to claim 1, characterized in that the upper limit for the actual torque of a first drive is determined by the actual torque of the second drive dependent. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine vorgegebene Drehmomentendifferenz für die beiden Räder festgelegt wird, die als Differenz des Ist-Drehmoments des ersten Antriebs und des Ist-Drehmoments des zweiten Antriebs definiert ist.A method according to claim 4, characterized in that a predetermined torque difference is set for the two wheels, which is defined as the difference of the actual torque of the first drive and the actual torque of the second drive. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgegebene Drehmomentendifferenz von einer Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs und/oder einer Drehzahl an einer Welle oder einem Rad des Kraftfahrzeugs und/oder von einem an einer Lenkhandhabe des Kraftfahrzeugs eingestellten Lenkwinkel abhängig ist.A method according to claim 5, characterized in that the predetermined torque difference of a speed of the motor vehicle and / or a rotational speed on a shaft or a wheel of the motor vehicle and / or is dependent on a steering handle of the motor vehicle adjusted steering angle. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zentrale Steuergerät (EV-SG) und die Antriebssteuergeräte (LE1, LE2) über einen Kommunikationsbus (CAN) miteinander gekoppelt sind, und dass jedes dieser Steuergeräte von den beiden anderen Steuergeräten abgegebene Signale empfängt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the central control unit (EV-SG) and the drive control units (LE1, LE2) are coupled to each other via a communication bus (CAN), and that each of these control units receives signals emitted by the two other control units ,
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