DE102010054200A1

DE102010054200A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer Elektromaschine

Info

Publication number: DE102010054200A1
Application number: DE102010054200A
Authority: DE
Inventors: Markus Aust; Carsten Busse; Dr.-Ing. Bruna Michal; Peter-Christoph Daur
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2010-12-11
Filing date: 2010-12-11
Publication date: 2012-06-14

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Elektromaschine (9) eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs, wobei die Vorrichtung mindestens eine strukturabhängige Recheneinheit (27), und eine softwareabhängige Recheneinheit (14) umfasst, wobei in einem normalen Betriebsmodus mittels der strukturabhängigen Recheneinheit (27) ein erstes und mindestens ein weiteres maschinenspezifisches Betriebssignal empfangbar ist, wobei ein Betriebssignal eine Betriebsgröße einer Schaltungsanordnung zur Erzeugung von Eingangsgrößen der Elektromaschine (9) und/oder eine Betriebsgröße der Elektromaschine (9) repräsentiert, wobei mittels der strukturabhängigen Recheneinheit (27) das erste und das mindestens eine weitere maschinenspezifische Betriebssignal an die softwareabhängige Recheneinheit (14) übertragbar ist, wobei mittels der softwareabhängigen Recheneinheit (14) in Abhängigkeit des ersten und des mindestens einen weiteren maschinenspezifischen Betriebssignals mindestens ein Eingangssignal der Schaltungsanordnung erzeugbar und an die strukturabhängige Recheneinheit (27) übertragbar ist, wobei mittels der strukturabhängigen Recheneinheit (27) das mindestens eine Eingangssignal an die Schaltungsanordnung übertragbar ist, wobei die strukturabhängige Recheneinheit (27) in dem normalen Betriebsmodus einer Übertragung des ersten und des mindestens einen weiteren maschinenspezifischen Betriebssignals an die softwareabhängige Recheneinheit (14) dient, wobei eine Übertragung des ersten und des mindestens einen weitere maschinenspezifische Betriebssignals zeitlich koordiniert oder gleichzeitig erfolgt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Elektromaschine eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs.
In Elektro- oder Hybridfahrzeugen werden einem Antrieb dieser Fahrzeuge dienende Elektromotoren in der Regel mittels einer so genannten Leistungselektronik gesteuert. Die Leistungselektronik oder die leistungselektronischen Elemente wandeln hierbei in einer Hochvolt-Batterie oder Traktionsbatterie gespeicherte elektrische Energie in Wechselströme oder Wechselspannungen zur Ansteuerung des Elektromotors, beispielsweise einer dreiphasigen permanentmagneterregten Synchronmaschine, um. Hierbei werden die leistungselektronischen Elemente, insbesondere elektrische oder elektronische Schaltelemente, beispielsweise MOSFETs oder IGBTs, mittels einer Steuereinrichtung und einer Treiberstufe angesteuert. Die Steuereinrichtung, die beispielsweise als Mikrocontroller ausgeführt sein kann, dient hierbei der Erzeugung eines Eingangssignals einer Treiberstufe. Die Treiberstufe wiederum dient der Erzeugung von Eingangssignalen, beispielsweise Gate-Spannungen, der elektrischen oder elektronischen Schaltelemente. Ein elektrisches System von Elektro- oder Hybridfahrzeugen umfasst weiterhin ein Bordnetz, an welches z. B. weitere Steuergeräte des Elektro- oder Hybridfahrzeugs angeschlossen sind. Hierbei wird das Bordnetz in der Regel aus einer so genannten Bordnetzbatterie mit elektrischer Spannung versorgt. Weiter umfasst das elektrische System auch ein Ladegerät, wobei mittels des Ladegeräts die Traktionsbatterie aus einem externen Stromnetz geladen werden kann. Im elektrischen System des Elektro- oder Hybridfahrzeugs ist daher eine Vielzahl leistungselektronischer Elemente angeordnet. Diese dienen der Realisierung verschiedener Funktionalitäten, beispielsweise einer Lade-Funktion zum Laden einer Traktionsbatterie aus einem externen Stromnetz, einer Gleichspannungswandel-Funktion zur Übertragung elektrischer Energie aus der Traktionsbatterie in eine Bordnetzbatterie und eine Motorsteuerungs-Funktion zur Ansteuerung des Elektromotors.
Bei der Steuerung von Elektromotoren oder Elektromaschinen eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs ist eine hohe Regelgüte erwünscht. Diese wird durch eine möglichst exakte Bestimmung von Stell- und Regelgrößen sowie durch eine hohe Rechenleistung der Recheneinheiten zur Erzeugung der Stell- und/oder Regelgrößen erreicht. Weiter vorteilhaft ist eine hohe Rechendynamik, also ein zeitlich schnelles Berechnen der notwendigen Stell- und/oder Regelgrößen.
Die WO 2009/042652 A1 offenbart ein System zur Stromversorgung mit einer 2-Prozessor-Architektur. Das System dient zur Stromversorgung einer Elektromaschine. Hierbei kann ein Prozessor als FPGA ausgebildet sein. Die Druckschrift offenbart, dass der FPGA Antriebsinformationen empfängt, diese mittels logischer Operationen verarbeitet und resultierende Informationen an einen Kontrollprozessor weiterleitet. Der Kontrollprozessor empfängt die resultierenden Informationen, verarbeitet diese und erzeugt, basierend auf den verarbeiteten Informationen, Betriebsbefehle, die dann an den FPGA zur Verteilung an entsprechende Schnittstellen weitergeleitet werden.
Es stellt sich das technische Problem, ein hinsichtlich einer Regelgüte verbessertes Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Steuerung einer Elektromaschine zu schaffen. Die Lösung des technischen Problems ergibt sich aus den Gegenständen mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 9. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Vorgeschlagen wird ein Verfahren zur Steuerung einer Elektromaschine eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs. Hierbei empfängt in einem normalen Betriebsmodus eine strukturabhängige Recheneinheit ein erstes und mindestens ein weiteres maschinenspezifisches Betriebssignal.
Eine strukturabhängige Recheneinheit ist eine Recheneinheit, deren Funktionalität durch eine Schaltungsstruktur, also eine Verschaltung von Schaltungselementen wie z. B. Flip-Flops, Look-up-Tables etc. vorgegeben ist. Bei einer strukturabhängigen Recheneinheit kann eine Funktionalität durch hardwareseitige Programmierung, d. h. Verschalten der Schaltungselemente, hergestellt werden. Beispiele für derartige Recheneinheiten sind die so genannten Field-Programmable-Gate-Arrays (FPGAs) oder die Application Specific Integrated Circuits (ASCIs). Diese strukturabhängigen Recheneinheiten ermöglichen eine parallele Programmabarbeitung und können somit ein schnelles Laufzeitverhalten aufweisen, wodurch insbesondere in einer Echtzeitumgebung keine oder weniger Laufzeitprobleme auftreten. Insbesondere ist ein Laufzeitverhalten von strukturabhängigen Recheneinheiten schneller als ein Laufzeitverhalten von softwareabhängigen Recheneinheiten.
Eine softwareabhängige Recheneinheit bezeichnet hierbei eine Recheneinheit, deren gewünschte Funktionalität durch eine (softwareseitige) Programmierung erreicht werden kann. Eine softwareabhängige Recheneinheit ist beispielsweise ein Mikrocontroller.
Ein maschinenspezifisches Betriebssignal repräsentiert eine Betriebsgröße einer Schaltungsanordnung zur Erzeugung von Eingangsgrößen der Elektromaschine und/oder eine Betriebsgröße der Elektromaschine selbst. Eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung von Eingangsgrößen der Elektromaschine umfasst hierbei beispielsweise eine Traktionsbatterie, einen Zwischenkreiskondensator, einen Wechselrichter und dessen elektrische oder elektronische Elemente und alle notwendigen elektrischen Verbindungselemente der genannten Elemente sowie Verbindungselemente zur elektrischen Verbindung mit elektrischen oder elektronischen Elementen der Elektromaschine. Betriebsgrößen können beispielsweise elektrische Größen wie Spannungen an und/oder Ströme durch die elektrischen oder elektronischen Elemente der vorhergehend erläuterten Schaltungsanordnung oder elektrische Größen der elektrischen oder elektronischen Elemente der Elektromaschine sein. Betriebsgrößen umfassen zusätzlich mechanische und weitere Betriebsgrößen, z. B. eine Drehzahl eines Rotors der Elektromaschine, eine Temperatur der von Elementen der Schaltungsanordnung oder Elementen der Elektromaschine und weitere Betriebsgrößen.
Die strukturabhängige Recheneinheit überträgt das erste und das mindestens eine weitere maschinenspezifische Betriebssignal an eine softwareabhängige Recheneinheit.
Hierbei können das erste und das mindestens eine weitere maschinenspezifische Betriebssignal zu unterschiedlichen Zeitpunkten von der strukturabhängigen Recheneinheit empfangen worden sein.
Die softwareabhängige Recheneinheit erzeugt mindestens in Abhängigkeit des ersten und des mindestens einen weiteren maschinenspezifischen Betriebssignals ein Eingangssignal der Schaltungsanordnung zur Erzeugung von Eingangsgrößen der Elektromaschine und überträgt dieses mindestens eine Eingangssignal an die strukturabhängige Recheneinheit.
Hierzu kann die strukturabhängige Recheneinheit datentechnisch, z. B. über ein Bus-System, insbesondere einen CAN-Bus, mit der softwareabhängigen Recheneinheit verbunden sein.
Weiter kann die softwareabhängige Recheneinheit das mindestens eine Eingangssignal in Abhängigkeit vorbestimmter Regelvorschriften erzeugen. Auch kann die softwareabhängige Recheneinheit das mindestens eine Eingangssignal zusätzlich in Abhängigkeit eines Soll-Signals erzeugen, welches z. B. aus einer Auswertung eines Fahrerwunsches, z. B. eines Geschwindigkeits-Wunsches, resultiert.
Erfindungsgemäß dient die strukturabhängige Recheneinheit einer Übertragung des ersten und des mindestens einen weiteren maschinenspezifischen Betriebssignals an die softwareabhängige Recheneinheit im normalen Betriebsmodus. Eine Übertragung des ersten und des mindestens einen weiteren maschinenspezifischen Betriebssignals erfolgt hierbei zeitlich koordiniert oder gleichzeitig. Hierfür kann die strukturabhängige Recheneinheit das erste und/oder das mindestens eine weitere maschinenspezifische Betriebssignal speichern, z. B. in einer Speichereinheit. Die strukturabhängige Recheneinheit dient hierbei im normalen Betriebsmodus also einer zeitlich koordinierten oder gleichzeitigen Weiterleitung von maschinenspezifischen Betriebssignalen an die softwareabhängige Recheneinheit. Insbesondere erfolgt keine Verarbeitung der maschinenspezifischen Betriebssignale durch die strukturabhängige Recheneinheit. So ist vorstellbar, dass die strukturabhängige Recheneinheit im normalen Betriebsmodus ausschließlich eine Übertragung des ersten und des mindestens einen weiteren maschinenspezifischen Betriebssignals an die softwareabhängige Recheneinheit dient. Gegebenenfalls kann die strukturabhängige Recheneinheit ausschließlich einer Übertragung und einer Überwachung des ersten und des mindestens einen weiteren maschinenspezifischen Betriebssignals dienen, was nachfolgend näher erläutert wird. Die Erzeugung des mindestens einen Eingangssignals der Schaltungsanordnung und somit die Steuerung oder Regelung der Elektromaschine wird dann im normalen Betriebsmodus ausschließlich durch oder mittels der softwareabhängigen Recheneinheit durchgeführt.
Durch die zeitliche Koordination oder gleichzeitige Übertragung der maschinenspezifischen Betriebssignale ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass eine zeitlich genaue Zuordnung der von der strukturabhängigen Recheneinheit übertragenen maschinenspezifischen Betriebssignale durch die softwareabhängige Recheneinheit möglich ist. Insbesondere ergibt sich in Vorteilhafter Weise, dass alle zur Erzeugung des mindestens einen Eingangssignals notwendigen Informationen gleichzeitig übertragen und somit verfügbar sind. Dadurch werden Unterbrechungen eines Berechnungsprozesses für das Auslesen oder den Empfang von einzelnen, zur Erzeugung des mindestens einen Eingangssignals notwendigen, maschinenspezifischen Betriebssignalen reduziert oder gänzlich vermieden. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise ein verbessertes Laufzeitverhalten der softwareabhängigen Recheneinheit bei der Erzeugung des mindestens einen Eingangssignals der Schaltungsanordnung zur Erzeugung von Eingangsgrößen der Elektromaschine und somit auch eine verbesserte Regelgüte.
Das mindestens eine Eingangssignal der Schaltungsanordnung kann hierbei ein eine Gate-Spannung repräsentierendes Signal sein, welches an die strukturabhängige Recheneinheit und von dieser an eine Treiberstufe übertragen wird. Die Treiberstufe erzeugt dann in Abhängigkeit der die Gate-Spannungen repräsentierenden Eingangssignale eine Gate-Spannung von z. B. IGBT oder MOSFETs eines Wechselrichters.
In einer weiteren Ausführungsform repräsentiert das erste und das mindestens eine weitere maschinenspezifische Betriebssignal ein Signal aus der Gruppe Phasenstrom der Elektromaschine, Phasenspannung der Elektromaschine, Zwischenkreisspannung, Rotorlage eines Rotors der Elektromaschine oder eine weitere Betriebsgröße der Schaltungsanordnung zur Erzeugung von Eingangsgrößen der Elektromaschine oder eine weitere Betriebsgröße der Elektromaschine. Z. B. kann das maschinenspezifische Betriebssignal eine Temperatur der Elektromaschine oder Temperaturen von Wicklungen, insbesondere Statorwicklungen, der Elektromaschine repräsentieren. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine möglichst genaue Bestimmung des mindestens einen Eingangssignals und somit eine hohe Regelgüte.
In einer weiteren Ausführungsform überwacht die strukturabhängige Recheneinheit das erste und das mindestens eine weitere maschinenspezifische Betriebssignal, wobei die strukturabhängige Recheneinheit ein Fehlersignal erzeugt, falls ein fehlerhafter Wert des ersten und/oder des mindestens einen weiteren Betriebssignals detektiert wird. Eine Überwachung kann hierbei mittels einer Plausibilitätsprüfung erfolgen. Hierbei bestimmt die strukturabhängige Recheneinheit beispielsweise eine Differenz von aktuellen maschinenspezifischen Betriebssignalen mit vorbestimmten maschinenspezifischen Betriebssignalen, die z. B. in einer Speichereinheit abgespeichert sind. Ist diese Differenz größer als ein vorbestimmter Schwellwert, ist insbesondere das aktuelle maschinenspezifische Betriebssignal größer oder kleiner als das vorbestimmte maschinenspezifische Betriebssignal, so kann ein Fehlersignal erzeugt werden. Übersteigt z. B. eine Phasenspannung oder ein Phasenstrom eine zulässige Phasenspannung oder einen zulässigen Phasenstrom, so kann ein Fehlersignal erzeugt werden. Auch kann ein Fehlersignal erzeugt werden, wenn eine Drehzahl eines Rotors der Elektromaschine eine maximal zulässige Drehzahl und/oder eine Temperatur der Elektromaschine eine maximal zulässige Temperatur der Elektromaschine übersteigt. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass eine Überwachungs-Funktionalität von einer die Regelung der Elektromaschine durchführenden Recheneinheit, hier der softwareabhängigen Recheneinheit, in die strukturabhängige Recheneinheit ausgelagert werden kann. Hierdurch kann in vorteilhafter Weise Rechenkapazität der softwareabhängigen Recheneinheit beispielsweise für andere Prozesse zur Verfügung gestellt werden oder es können softwareabhängige Recheneinheiten mit geringerer Rechenkapazität eingesetzt werden.
In einer weiteren Ausführungsform wird ein sicherer Betriebsmodus aktiviert, falls ein Fehlersignal erzeugt wurde. Im sicheren Betriebsmodus wird die Elektromaschine mittels der strukturabhängigen Recheneinheit und/oder einer weiteren strukturabhängigen Recheneinheit und/oder der softwareabhängigen Recheneinheit und/oder mittels einer weiteren softwareabhängigen Recheneinheit gesteuert. Hierbei kann die Elektromaschine im sicheren Betriebsmodus entweder ausschließlich mittels der strukturabhängigen Recheneinheit oder ausschließlich mittels einer weiteren strukturabhängigen Recheneinheit oder ausschließlich mittels der softwareabhängigen Recheneinheit oder ausschließlich mittels der weiteren softwareabhängigen Recheneinheit gesteuert werden. Hierfür kann ein Teil der strukturabhängigen Recheneinheit oder der weiteren strukturabhängigen Recheneinheit, z. B. ein Teil deren Schaltungsstruktur, als Not-Mikrocontroller ausgebildet sein, wobei der Not-Mikrocontroller in einem Notbetrieb eine Erzeugung des mindestens einen Eingangssignals, z. B. in Abhängigkeit vorbestimmter Berechnungsvorschriften, erzeugt.
Auch ist möglich, dass die strukturabhängige Recheneinheit einen Normalbetrieb der softwareabhängigen Recheneinheit überwacht. Hierzu kann zumindest ein Teil der strukturabhängigen Recheneinheit oder der weiteren strukturabhängigen Recheneinheit, z. B. ein weiterer Teil von deren Schaltungsstruktur, als Überwachungsrechner ausgebildet sein. Hierbei kann die strukturabhängige Recheneinheit die von der softwareabhängigen Recheneinheit erzeugten Eingangssignale, die von dieser an die strukturabhängige Recheneinheit übertragen wurden, überprüfen. Alternativ oder kumulativ kann eine Überwachung mittels eines Frage-Antwort-Konzepts erfolgen. Hierbei kann der vorhergehend erläuterte Überwachungsrechner datentechnisch ein Anfragesignal an die softwareabhängige Recheneinheit übermitteln und ein entsprechendes Antwortsignal der softwareabhängigen Recheneinheit auswerten. Weicht das Antwortsignal von einem Soll-Antwortsignal, welches z. B. in einer Speichereinheit gespeichert ist, ab, so wird ein Fehlersignal erzeugt. Auch kann ein Fehlersignal erzeugt werden, wenn das mindestens eine Eingangssignal zulässige Werte des Eingangssignals über- oder unterschreitet. In diesem Fall kann der vorhergehend erläuterte Not-Mikrocontroller in dem sicheren Betriebsmodus das sonst von der softwareabhängigen Recheneinheit erzeugte Eingangssignal erzeugen Hierdurch kann in vorteilhafter Weise ein Liegenbleiben des Elektro- oder Hybridfahrzeugs vermieden werden.
Selbstverständlich kann auch die softwareabhängige Recheneinheit einen Normalbetrieb der strukturabhängigen Recheneinheit überwachen. Eine Überwachung kann hierbei ebenfalls über das vorhergehend erläuterte Frage-Antwort-Konzept erfolgen. Weicht z. B. ein Antwortsignal von. einem Soll-Antwortsignal der strukturabhängigen Recheneinheit ab, so wird ein Fehlersignal durch die softwareabhängige Recheneinheit erzeugt. Hierbei kann die softwareabhängige Recheneinheit zumindest teilweise die Funktionen der strukturabhängigen Recheneinheit durchführen. Insbesondere kann die softwareabhängige Recheneinheit ein Eingangssignal an die Schaltungsanordnung, z. B. über einen Not-Bus, übertragen. Hierdurch kann ebenfalls in vorteilhafter Weise ein Liegenbleiben eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs vermieden werden.
In einer weiteren Ausführungsform überträgt die strukturabhängige Recheneinheit mindestens ein weiteres Eingangssignal an eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung von elektrischen Größen in einem Gleichspannungswandelzweig und/oder an eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung von elektrischen Größen in einem Ladezweig des Elektro- oder Hybridfahrzeugs. Mittels des Gleichspannungswandelzweigs ist elektrische Energie zwischen einer Traktionsbatterie und einer Bordnetzbatterie des Elektro- oder Hybridfahrzeugs übertragbar. Mittels des Ladezweigs ist elektrische Leistung aus einem externen Stromnetz zu der Traktionsbatterie übertragbar. Schaltungsanordnungen zur Erzeugung von elektrischen Größen in einem Gleichspannungswandelzweig und/oder Ladezweig umfassen beispielsweise so genannte H-Brücken, die eine Gleich- oder Wechselrichtung von Spannungen und/oder Strömen dienen und/oder als Hochsetz- oder Tiefsetzsteller fungieren können. Eingangssignale der H-Brücken können hierbei z. B. Gate-Spannungen von elektrischen oder elektronischen Schaltelementen, insbesondere IGBTs oder MOSFETS sein, die Elemente der H-Brücken sind. Mittels der Eingangssignale, insbesondere der Gate-Spannungen, kann ein Schaltzustand dieser elektrischen oder elektronischen Schaltelemente gesteuert werden. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass ein zur Ansteuerung einer Schaltungsanordnung zur Erzeugung von Eingangsgrößen der Elektromaschine genutzte strukturabhängige Recheneinheit ebenfalls zur Übertragung von weiteren Eingangssignalen an Schaltungsanordnungen zur Erzeugung von elektrischen Größen in einen Gleichspannungswandelzweig oder Ladezweig des Elektro- oder Hybridfahrzeugs genutzt werden kann, wodurch Bauraum und Kosten gespart werden können. Die elektrischen Größen, die von den Schaltungsanordnungen im Gleichspannungswandelzweig oder Ladezweig erzeugt werden, können hierbei beispielsweise Gleich- oder Wechselspannungen sowie Gleich- oder Wechselströme sein.
Das mindestens eine weitere Eingangssignal kann hierbei von der strukturabhängigen Recheneinheit selbst und/oder von der softwareabhängigen Recheneinheit und/oder mindestens einer weiteren softwareabhängigen Recheneinheit und/oder mindestens einer weiteren strukturabhängigen Recheneinheit erzeugt werden.
In einer weiteren Ausführungsform empfängt und speichert die strukturabhängige Recheneinheit ein erstes bordnetzspezifisches Betriebssignal und mindestens ein weiteres bordnetzspezifisches Betriebssignal. Ein bordnetzspezifisches Betriebssignal repräsentiert eine Betriebsgröße einer Schaltungsanordnung zur Erzeugung von elektrischen Größen in einem Gleichspannungswandelzweig oder eine Betriebsgröße einer Schaltungsanordnung zur Erzeugung von elektrischen Größen in einem Ladezweig des Elektro- oder Hybridfahrzeugs oder eine weitere Betriebsgröße des Elektro- oder Hybridfahrzeugs. Insbesondere präsentiert das bordnetzspezifische Betriebssignal eine Ein- oder Ausgangsspannung der vorhergehend erläuterten H-Brücken, eine Ein- oder Ausgangsspannung von Gleichrichter-Einrichtungen sowie eine weitere Ein- oder Ausgangsgröße von weiteren elektrischen Einrichtungen oder Elementen im Hochspannungswandelzweig und/oder Ladezweig. Auch kann das bordnetzspezifische Betriebssignal eine weitere Betriebsgröße des Elektro- oder Hybridfahrzeugs repräsentieren. Dies kann z. B. ein Ladezustand (SOC) oder ein Gesundheitszustand (SOH) der Traktionsbatterie sein. Auch kann eine der vorhergehend genannten maschinenspezifischen Betriebssignale bzw. die von diesem Betriebssignal repräsentierte Betriebsgröße als weitere Betriebsgröße des Elektro- oder Hybridfahrzeugs aufgefasst werden.
Die strukturabhängige Recheneinheit überträgt das erste und das mindestens eine weitere bordnetzspezifische Betriebssignal zeitlich koordiniert oder gleichzeitig an die softwareabhängige Recheneinheit oder die mindestens eine weitere softwareabhängige Recheneinheit. Weiter erzeugt die softwareabhängige Recheneinheit oder die mindestens eine weitere softwareabhängige Recheneinheit das mindestens eine weitere Eingangssignal mindestens in Abhängigkeit des ersten und des mindestens einen weiteren bordnetzspezifischen Betriebssignals. Sie überträgt dieses weitere Eingangssignal an die strukturabhängige Recheneinheit, wobei die strukturabhängige Recheneinheit das mindestens eine weitere Eingangssignal an die Schaltungsanordnung zur Erzeugung von elektrischen Größen in einem Gleichspannungswandelzweig und/oder an die Schaltungsanordnung zur Erzeugung von elektrischen Größen in einem Ladezweig des Elektro- oder Hybridfahrzeugs überträgt. Hierdurch ergeben sich bezüglich einer Steuerung oder Regelung der Schaltungsanordnungen zur Erzeugung von elektrischen Größen in einem Gleichspannungswandelzweig und/oder Ladezweig die gleichen Vorteile wie die vorhergehend genannten Vorteile im erfindungsgemäßen Verfahren zur Steuerung der Elektromaschine.
In einer alternativen Ausführungsform empfängt die strukturabhängige Recheneinheit mindestens ein bordnetzspezifisches Betriebssignal. Das bordnetzspezifische Betriebssignal repräsentiert eine Betriebsgröße einer Schaltungsanordnung zur Erzeugung von elektrischen Größen in einem Gleichspannungswandelzweig oder eine Betriebsgröße einer Schaltungsanordnung zur Erzeugung von elektrischen Größen in einem Ladezweig des Elektro- oder Hybridfahrzeugs oder eine weitere Betriebsgröße des Elektro- oder Hybridfahrzeugs.
Die strukturabhängige Recheneinheit erzeugt das mindestens eine weitere Eingangssignal der Schaltungsanordnung zur Erzeugung von elektrischen Größen in einem Gleichspannungswandelzweig und/oder Ladezweig des Elektro- oder Hybridfahrzeugs mindestens in Abhängigkeit des mindestens einen empfangenen bordnetzspezifischen Betriebssignals. Hierbei wird das mindestens eine bordnetzspezifische Betriebssignal also nicht an eine softwareabhängige Recheneinheit weitergeleitet, um das mindestens eine weitere Eingangssignal zu erzeugen. Vielmehr erfolgt die Erzeugung des mindestens einen weiteren Eingangssignals direkt in oder durch die strukturabhängige Recheneinheit. Diese dient in der erläuterten Ausführungsform somit der Steuerung oder Regelung der Schaltungsanordnung zur Erzeugung von elektrischen Größen in einem Gleichspannungswandelzweig und/oder Ladezweig des Elektro- oder Hybridfahrzeugs.
Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine hinsichtlich einer Steuer- oder Regeldynamik verbesserte Steuerung oder Regelung der Schaltungsanordnung, da die strukturabhängige Recheneinheit ein hinsichtlich eines Laufzeitverhaltens bessere Dynamik als eine softwareabhängige Recheneinheit aufweist. Auch erfolgt kein Zeitverlust durch eine Übertragung des bordnetzspezifischen Betriebssignals von der strukturabhängigen an die softwareabhängige Recheneinheit.
In einer weiteren Ausführungsform erzeugt die strukturabhängige Recheneinheit das mindestens eine weitere Eingangssignal zusätzlich in Abhängigkeit eines Soll-Signals, wobei das Soll-Signal von der softwareabhängigen Recheneinheit und/oder mindestens einer weiteren softwareabhängigen Recheneinheit an die strukturabhängige Recheneinheit übertragen wird. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass auch Soll-Signale bei der Erzeugung des mindestens einen weiteren Eingangssignals bei der Steuerung oder Regelung berücksichtigt werden.
Weiter vorgeschlagen wird eine Vorrichtung zur Steuerung einer Elektromaschine eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs. Die Vorrichtung umfasst mindestens eine strukturabhängige Recheneinheit und eine softwareabhängige Recheneinheit. Mittels der vorgeschlagenen Vorrichtung ist in vorteilhafter Weise eines der vorhergehend erläuterten Verfahren durchführbar.
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Fig. zeigen:
1 ein schematisches Blockschaltbild eines Elektrofahrzeugs (Stand der Technik),
2 ein schematisches Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Steuerung einer Elektromaschine (Stand der Technik),
3 ein schematisches Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Steuerung einer Elektromaschine,
4 ein schematisches Blockschaltbild einer weiteren Vorrichtung zur Steuerung einer Elektromaschine und
5 eine schematische Übersicht über von einer strukturabhängigen Recheneinheit durchgeführten Funktionalitäten.
Nachfolgend bezeichnen gleiche Bezugszeichen Elemente mit gleichen oder ähnlichen technischen Merkmalen.
In 1 ist ein schematisches Blockschaltbild eines elektrischen Systems 1 eines Elektrofahrzeugs 2 dargestellt. Das elektrische System 1 umfasst eine Traktionsbatterie 3, eine Einheit 4 zum Batteriemanagement, einen Wechselrichter 5, einen Gleichstromwandler 6, ein Bordnetz 7, eine Steuerungseinrichtung 8 zur Steuerung oder Regelung eines Elektromotors 9 sowie den Elektromotor 9. Weiter ist in 1 eine Schnittstelle 10 zu einem externen Stromnetz 31 dargestellt (siehe 4), wobei die Traktionsbatterie 3 aus dem externen Stromnetz 31 mittels einer Einheit 11 zur Steuerung eines Ladevorgangs geladen werden kann. Hierbei ist dargestellt, dass die Traktionsbatterie 3 mit dem Wechselrichter 5 über elektrische Leitungen 12 elektrisch verbunden ist. Der Wechselrichter 5 dient hierbei der Erzeugung von Wechselströmen und Wechselspannungen aus der von der Traktionsbatterie 3 zur Verfügung gestellten Versorgungsspannung, die eine Gleichspannung ist. Der Wechselrichter 5 kann hierbei als dreiphasiger Wechselrichter ausgebildet sein. Hierbei werden mittels z. B. in 2 dargestellten elektronischen Schaltern, z. B. IGBTs 13, Phasenspannungen und Phasenströme des Elektromotors 9 derart geregelt, dass der Elektromotor 9 z. B. ein gewünschtes Drehmoment erzeugt.
In 2 ist ein schematisches Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Steuerung einer Elektromaschine 9 eines Elektrofahrzeugs 2 dargestellt. Die Vorrichtung umfasst eine softwareabhängige Recheneinheit 14, die als Mikrocontroller ausgebildet ist. Die softwareabhängige Recheneinheit 14 ist über einen so genannten Leistungsbus 15, der z. B. als CAN-Bus ausgebildet sein kann, mit einer Treiberstufe 16 datentechnisch verbunden. Hierbei erzeugt die softwareabhängige Recheneinheit 14 Eingangssignale eines dreiphasigen Wechselrichters 5, insbesondere eine gewünschte Gate-Spannung von IGBTs 13 des dreiphasigen Wechselrichters 5 repräsentierende Eingangssignale. Diese werden datentechnisch an die Treiberstufe 16 übertragen, wobei mittels der Treiberstufe 16 die Gate-Spannungen der IGBTs 13 erzeugt werden. Weiter ist die softwareabhängige Recheneinheit 14 über den Leistungsbus 15 mit einer Isolationsstufe 17 datentechnisch verbunden. Die Isolationsstufe 17 ist hierbei mit weiteren Sensoren datentechnisch verbunden, z. B. einem Sensor 18 zur Erfassung einer Zwischenkreisspannung U_ZK über einem Zwischenkreiskondensator C_ZK. Weiter ist die Isolationsstufe 17 mit so genannten Statussensoren 19 datentechnisch verbunden, wobei die Statussensoren 19 Statusinformationen, z. B. Schaltzustände, der IGBTs 13 erfassen. Weiter ist die softwareabhängige Recheneinheit 14 über einen Überwachungsbus 20, der z. B. ebenfalls als CAN-Bus ausgebildet sein kann, mit Sensoren zur Erfassung von Betriebsgrößen des dreiphasigen Wechselrichters 5 sowie zur Erfassung von Betriebsgrößen der Elektromaschine 9 verbunden. Beispielsweise ist die softwareabhängige Recheneinheit 14 über den Überwachungsbus 20 mit Temperatursensoren 21 verbunden, die eine Betriebstemperatur der IGBTs 13 erfassen. Weiter ist die softwareabhängige Recheneinheit 14 mit Temperatursensoren 22 verbunden, die eine Betriebstemperatur der Elektromaschine 9, insbesondere von Strangwicklungen der Elektromaschine 9, erfassen. Weiter ist die softwareabhängige Recheneinheit 14 mit einem Rotorlagesensor 23 datentechnisch verbunden, der eine Rotorlage eines Rotors der Elektromaschine 9 erfasst. Weiter ist die softwareabhängige Recheneinheit mittels des Überwachungsbusses 20 mit Stromsensoren 24 verbunden, die Phasenströme von Phasen U, V, W der Elektromaschine 9 erfassen. In Abhängigkeit der mittels des Leistungsbusses 15 und des Überwachungsbusses 20 übermittelten Betriebsgrößen des dreiphasigen Wechselrichters 5 und der Elektromaschine 9 erzeugt die softwareabhängige Recheneinheit 14 die vorhergehend erläuterten Eingangssignale, die Gate-Spannungen der IGBTs 13 repräsentieren.
Weiter dargestellt ist eine Überwachungseinrichtung 25, die einen fehlerfreien Betrieb der softwareabhängigen Recheneinheit 14 überwacht. Hierbei ist die Überwachungseinrichtung 25 datentechnisch mit dem Überwachungsbus 20 verbunden und empfängt die über den Überwachungsbus 20 übertragenen Betriebsgrößen. Weiter ist die Überwachungseinrichtung 25 datentechnisch mit der softwareabhängigen Recheneinheit 14 verbunden und kann diese z. B. mittels eines Frage-Antwort-Konzepts überwachen. Auch kann die Überwachungseinrichtung 25 die über den Überwachungsbus 20 übertragenen Betriebsgrößen auswerten und ein Fehlersignal erzeugen, falls diese vorbestimmte Werte der Betriebsgrößen über- oder unterschreiten oder um ein vorbestimmtes Maß von vorbestimmten zulässigen Werten abweichen.
In 3 ist ein schematisches Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Steuerung einer Elektromaschine 9 dargestellt. Bezüglich eines Aufbaus eines dreiphasigen Wechselrichters 5 und einer Anordnung von Sensoren 18, 19, 21, 22, 23, 24 wird hierbei auf die Erläuterungen zu 2 verwiesen. Im Unterschied zu der in 2 dargestellten Vorrichtung zur Steuerung einer Elektromaschine 9 sind Sensoren 18, 19, 21, 22, 23, 24 zur Erfassung von Betriebsgrößen des dreiphasigen Wechselrichters 5 sowie von Betriebsgrößen der Elektromaschine 9 mit einem Analog-Digital-Wandler 26 datentechnisch verbunden. Dieser wandelt die von den Sensoren 18, 19, 21, 22, 23, 24 erfassten maschinenspezifischen Betriebssignale in digitale Signale und überträgt diese an eine datentechnisch mit dem Analog-Digital-Wandler 26 verbundene strukturabhängige Recheneinheit 27, die als FPGA ausgebildet ist. Die strukturabhängige Recheneinheit 27 speichert die derart empfangenen maschinenspezifischen Betriebssignale und überträgt diese zeitlich koordiniert an eine softwareabhängige Recheneinheit 14, die datentechnisch mit der strukturabhängigen Recheneinheit 27 verbunden ist. Die softwareabhängige Recheneinheit 14 erzeugt mindestens in Abhängigkeit dieser von der strukturabhängigen Recheneinheit 27 zeitlich koordiniert übertragenen maschinenspezifischen Betriebssignale die Gate-Spannungen von IGBT 13 repräsentierenden Eingangssignale und überträgt diese zurück an die strukturabhängige Recheneinheit 27. Diese überträgt die Eingangssignale an eine Treiberstufe 16.
In der in 3 dargestellten Ausführungsform kann die strukturabhängige Recheneinheit 27 die Funktionalitäten der in 2 dargestellten Überwachungseinrichtung 25 ausüben. Hierbei kann die strukturabhängige Recheneinheit 27 eine fehlerfreie Funktion der softwareabhängigen Recheneinheit 14 beispielsweise mittels eines Frage-Antwort-Konzepts überwachen. Auch kann die strukturabhängige Recheneinheit 27 überwachen, ob die an diese übertragenen maschinenspezifischen Betriebssignale in einem zulässigen Bereich dieser Betriebssignale liegen. Selbstverständlich kann auch die softwareabhängige Recheneinheit 14 die strukturabhängige Recheneinheit 27 überwachen. Hierbei kann die softwareabhängige Recheneinheit 14 die strukturabhängige Recheneinheit 27 beispielsweise ebenfalls mittels eines Frage-Antwort-Konzepts überwachen.
In 4 ist ein schematisches Blockschaltbild einer weiteren Vorrichtung zur Steuerung einer z. B. in 1 dargestellten Elektromaschine 9 dargestellt. Hierbei ist ein Ladezweig 30 dargestellt. Dieser ist eingangsseitig mit einem externen Stromnetz 31 verbunden. Der Ladezweig 30 umfasst eine erste H-Brücke 32 des Ladezweigs 30. Weiter umfasst der Ladezweig 30 einen Ladezweigkondensator 33, eine zweite H-Brücke 34 des Ladezweigs 30, einen Transformator 35, eine dritte H-Brücke 36 des Ladezweigs 30 sowie eine Traktionsbatterie 3. Eine H-Brücke bezeichnet hierbei eine Schaltungsanordnung, die jeweils zwei Halbbrücken mit jeweils zwei elektronischen Schaltelementen, z. B. IGBTs, umfasst. Mittels der ersten H-Brücke 32 des Ladezweigs 30 ist eine Leistungsfaktorkorrektur und eine Spannungsgleichrichtung einer Wechselspannung des externen Stromnetzes 31 durchführbar. Ebenfalls ist mittels der ersten H-Brücke 32 des Ladezweigs 30 eine Spannungstransformation von einem Spannungsniveau des externen Stromnetzes 31 auf ein gewünschtes Spannungsniveau, insbesondere ein Spannungsniveau der Traktionsbatterie 3, durchführbar. Hierzu dient die erste H-Brücke 32 des Ladezweigs 30 als Hochsetzsteller. Der Kondensator 33 ist ausgangsseitig elektrisch mit der zweiten H-Brücke 34 des Ladezweigs 30 verbunden. Mittels der zweiten H-Brücke 34 des Ladezweigs 30 ist hierbei eine Wechselrichtung einer Gleichspannung des Kondensators 33 durchführbar. Die zweite H-Brücke 34 ist ausgangsseitig mit dem Transformator 35 verbunden. Der Transformator 35 dient einer galvanischen Entkopplung des externen Stromnetzes 31 und der Traktionsbatterie 3. Der Transformator 35 transformiert eine eingangsseitige Spannung in eine ausgangsseitige Spannung, die dann eingangsseitig an der dritten H-Brücke 36 des Ladezweigs 30 anliegt. Mittels der dritten H-Brücke 36 ist hierbei eine Gleichrichtung der eingangsseitigen Wechselspannung durchführbar, wobei die dritte H-Brücke 36 ausgangsseitig mit der Traktionsbatterie 3 elektrisch verbunden ist.
Weiter ist in 4 ein Gleichspannungswandelzweig 37 dargestellt. Der Gleichspannungswandelzweig 37 umfasst hierbei die Traktionsbatterie 3, eine H-Brücke 38 des Gleichspannungswandelzweiges 37, einen Transformator 39 und einen Gleichrichter 40 sowie eine Bordnetzbatterie 41. Hierbei ist die Traktionsbatterie 3 ausgangsseitig mit der H-Brücke 38 des Gleichspannungswandelzweiges 37 verbunden. Die H-Brücke 38 dient hierbei einer Wechselrichtung der Traktionsspannung und ist ausgangsseitig mit dem Transformator 39 verbunden. Der Transformator 39 dient einer Spannungstransformation von einem Spannungsniveau der Traktionsspannung auf ein Spannungsniveau einer Bordnetzspannung, beispielsweise von 430 V auf 12 V. Ebenfalls dient der Transformator 39 einer galvanischen Entkopplung eines Traktionsnetzes und eines Bordnetzes 7 (siehe 1). Ausgangsseitig ist der Transformator 39 mit dem Gleichrichter 40 verbunden. Mittels des Gleichrichters 40 ist eine Gleichrichtung der eingangsseitigen Wechselspannung durchführbar. Der Gleichrichter 40 ist ausgangsseitig mit der Bordnetzbatterie 41 verbunden.
Weiter ist dargestellt, dass eine strukturabhängige Recheneinheit 27 über Treiberstufen 42 mit nicht dargestellten elektronischen Schaltelementen, z. B. IGBTs, der H-Brücken 32, 34, 36, 38 und des Gleichrichters 40 verbunden ist. Weiter ist die strukturabhängige Recheneinheit 27 datentechnisch mit weiteren Analog-Digital-Wandlern 43 verbunden, die analoge bordnetzspezifische Betriebssignale, die z. B. von nicht dargestellten Sensoren erfasst werden, in digitale Signale wandeln und an die strukturabhängige Recheneinheit 27 übertragen. Bordnetzspezifische Betriebssignale repräsentieren hierbei Betriebsgrößen der H-Brücken 32, 34, 36, 38 und des Gleichrichters 40, beispielsweise Eingangsspannungen und/oder Eingangsströme und/oder Ausgangsspannungen und/oder Ausgangsströme dieser H-Brücken 32, 34, 36, 38 und des Gleichrichters 40. Wie in 3 dargestellt, ist die strukturabhängige Recheneinheit 27 weiter datentechnisch mit einer Treiberstufe 16 zur Erzeugung von GateSpannungen von IGBTs 13 eines dreiphasigen Wechselrichters 5 und einem Analog-Digital-Wandler 26, der maschinenspezifische Betriebssignale in digitale Signale wandelt, verbunden.
In 5 ist eine schematische Übersicht über von der strukturabhängigen Recheneinheit 27 durchgeführten Funktionalitäten dargestellt. Die strukturabhängige Recheneinheit 27 führt hierbei ein Spannungsmanagement 44 durch. Hierbei steuert oder regelt die strukturabhängige Recheneinheit 27 in einer Schaltregel-Funktion 45 Schaltregler zur Spannungsversorgung von Schaltelementen der strukturabhängigen Recheneinheit 27, beispielsweise von nicht dargestellten Speichereinheiten. Hierzu kann die strukturabhängige Recheneinheit 27 verschiedene Betriebsspannungen, beispielsweise in Höhe von 5 V und/oder 3,3 V und/oder 1,5 V, regeln, die zur Versorgung von verschiedenen Schaltelementen der strukturabhängigen Recheneinheit 27 dienen. Weiter wird im Spannungsmanagement 44 eine Watchdog-Funktion 46 durchgeführt. Mittels der Watchdog-Funktion 46 wird ein fehlerfreier Betrieb der strukturabhängigen Recheneinheit 27 überwacht. Weiter ist mittels der strukturabhängigen Recheneinheit 27 eine Motoransteuerung 47 durchführbar. Die Motoransteuerung 47 umfasst hierbei die in 3 dargestellte Weiterleitung 48 von Eingangssignalen eines dreiphasigen Wechselrichters 5 an eine Treiberstufe 16 sowie eine zeitlich koordinierte Weiterleitung 49 von maschinenspezifischen Betriebssignalen an eine softwareabhängige Recheneinheit 14 (siehe 3).
Weiter ist mittels der strukturabhängigen Recheneinheit 27 eine Ansteuerung 50 von Schaltungsanordnungen eines Gleichspannungswandelzweiges 37 (siehe 4) durchführbar. Hierzu ist mittels der strukturabhängigen Recheneinheit 27 eine Ansteuerfunktion 51, z. B. mit einer Grundfrequenz von 100 kHz, von elektronischen Schaltelementen einer, z. B. in 4 dargestellten H-Brücke 38, durchführbar. Auch ist eine Gleichrichter-Funktion 52 mittels der strukturabhängigen Recheneinheit 27 durchführbar, wobei die Gleichrichter-Funktion 52 eine Ansteuerung in elektronischen oder elektrischen Schaltelementen eines z. B. in 4 dargestellten Gleichrichters 40 umfasst. Weiter ist mittels der strukturabhängigen Recheneinheit 2 Ladefunktion 53 durchführbar. Hierbei ist mittels der strukturabhängigen Recheneinheit 27 eine Ansteuerung 54 einer H-Brücke 32 eines Ladezweigs 30 (siehe 4) durchführbar, z. B. mit einer Ansteuerfrequenz von 100 kHz. Auch sind weitere Ansteuerungsfunktionen 55 zur Steuerung von elektrischen oder elektronischen Schaltelementen von weiteren H-Brücken 34, 36 des Ladezweigs 30 (siehe 4) mittels der strukturabhängigen Recheneinheit 27 durchführbar. Auch sind mittels der strukturabhängigen Recheneinheit 27 Sicherheitsfunktionen 56 durchführbar. Sicherheitsfunktionen umfassen hierbei Fehlerreaktionen 57 und ein Fehlermanagement 58, insbesondere auch die vorhergehend erläuterte Überwachung von maschinen- und/oder bordnetzspezifischen Betriebssignalen und/oder Überwachung einer fehlerfreien Funktion der softwareabhängigen Recheneinheit 14.
Bezugszeichenliste

1: elektrisches System
2: Elektrofahrzeug
3: Traktionsbatterie
4: Einheit zum Batteriemanagement
5: Wechselrichter
6: Gleichstromwandler
7: Bordnetz
8: Steuereinrichtung
9: Elektromotor
10: Schnittstelle
11: Einheit zur Steuerung
12: Leitungen
13: IGBT
14: softwareabhängige Recheneinheit
15: Leistungsbus
16: Treiberstufe
17: Isolationsstufe
18: Sensor
10: Sensor
20: Überwachungsbus
21: Temperatursensor
22: Temperatursensor
23: Rotorlagesensor
24: Stromsensor
25: Überwachungseinrichtung
26: Analog-Digital-Wandler
27: strukturabhängige Recheneinheit
30: Ladezweig
31: externes Stromnetz
32: erste H-Brücke des Ladezweigs
33: Kondensator
34: zweite H-Brücke des Ladezweigs
35: Transformator
36: dritte H-Brücke des Ladezweigs
37: Gleichspannungswandelzweig
38: H-Brücke des Gleichspannungswandelzweiges
39: Transformator
40: Gleichrichter
41: Bordnetzbatterie
42: weitere Treiberstufen
43: weitere Analog-Digital-Wandler
44: Spannungsmanagement
45: Schaltregler-Funktion
46: Watchdog-Funktion
47: Motorsteuer-Funktion
48: Weiterleitung
49: zeitlich koordinierte Weiterleitung
50: Gleichspannungswandelfunktion
51: Ansteuerfunktion
52: Gleichrichterfunktion
53: Ladefunktion
54: Ansteuerfunktion
55: Ansteuerfunktion
56: Sicherheitsfunktion
57: Fehlerreaktion
58: Fehlermanagement
U, V, W: Phasen
U_ZK: Zwischenkreisspannung
C_ZK: Zwischenkreiskondensator

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2009/042652 A1 [0004]

Claims

Verfahren zur Steuerung einer Elektromaschine (9) eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs (9), wobei in einem normalen Betriebsmodus eine strukturabhängige Recheneinheit (27) ein erstes und mindestens ein weiteres maschinenspezifisches Betriebssignal empfängt, wobei ein maschinenspezifisches Betriebssignal eine Betriebsgröße einer Schaltungsanordnung zur Erzeugung von Eingangsgrößen der Elektromaschine (9) und/oder eine Betriebsgröße der Elektromaschine (9) repräsentiert, wobei die strukturabhängige Recheneinheit (27) das erste und das mindestens eine weitere maschinenspezifische Betriebssignal an eine softwareabhängige Recheneinheit (14) überträgt, wobei die softwareabhängige Recheneinheit (14) mindestens in Abhängigkeit des ersten und des mindestens einen weiteren maschinenspezifischen Betriebssignals ein Eingangssignal der Schaltungsanordnung erzeugt und an die strukturabhängige Recheneinheit (27) überträgt, dadurch gekennzeichnet, dass die strukturabhängige Recheneinheit (27) in dem normalen Betriebsmodus einer Übertragung des ersten und des mindestens einen weiteren maschinenspezifischen Betriebssignals an die softwareabhängige Recheneinheit (14) dient, wobei die Übertragung des ersten und des mindestens einen weitere maschinenspezifische Betriebssignals zeitlich koordiniert oder gleichzeitig erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das mindestens eine weitere maschinenspezifische Betriebssignal ein Signal aus der Gruppe Phasenstrom der Elektromaschine (9), Phasenspannung der Elektromaschine (9), Zwischenkreisspannung (U_ZK), Rotorlage eines Rotors der Elektromaschine (9) oder eine weitere Betriebsgröße der Schaltungsanordnung zur Erzeugung von Eingangsgrößen der Elektromaschine (9) oder eine weitere Betriebsgröße der Elektromaschine (9) repräsentiert.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die strukturabhängige Recheneinheit (27) das erste und das mindestens eine weitere maschinenspezifische Betriebssignal überwacht, wobei die strukturabhängige Recheneinheit (27) ein Fehlersignal erzeugt, falls ein fehlerhafter Wert des ersten und/oder des mindestens einen weiteren Betriebssignals detektiert wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein sicherer Betriebsmodus aktiviert wird, falls ein Fehlersignal erzeugt wurde, wobei im sicheren Betriebsmodus die Elektromaschine (9) mittels der strukturabhängigen Recheneinheit (27) und/oder einer weiteren strukturabhängigen Recheneinheit und/oder der softwareabhängige Recheneinheit (27) und/oder einer weiteren softwareabhängigen Recheneinheit gesteuert wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die strukturabhängige Recheneinheit (27) mindestens ein weiteres Eingangssignal an eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung von elektrischen Größen in einem Gleichspannungswandelzweig (37) und/oder an eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung von elektrischen Größen in einem Ladezweig (30) des Elektro- oder Hybridfahrzeugs überträgt, wobei das mindestens eine weitere Eingangssignal von der strukturabhängigen Recheneinheit (27) und/oder von der softwareabhängigen Recheneinheit (14) und/oder mindestens einer weiteren softwareabhängigen Recheneinheit und/oder einer weiteren strukturabhängigen Recheneinheit erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die strukturabhängige Recheneinheit (27) ein erstes bordnetzspezifisches Betriebssignal und mindestens ein weiteres bordnetzspezifisches Betriebssignal empfängt und speichert, wobei ein bordnetzspezifisches Betriebssignal eine Betriebsgröße einer Schaltungsanordnung zur Erzeugung von elektrischen Größen in einem Gleichspannungswandelzweig (37) oder eine Betriebsgröße einer Schaltungsanordnung zur Erzeugung von elektrischen Größen in einem Ladezweig (30) des Elektro- oder Hybridfahrzeugs oder eine weitere Betriebsgröße des Elektro- oder Hybridfahrzeugs repräsentiert, wobei die strukturabhängige Recheneinheit (27) das erste und das mindestens eine weitere bordnetzspezifische Betriebssignal zeitlich koordiniert oder gleichzeitig an die softwareabhängige Recheneinheit (14) oder die mindestens eine weitere softwareabhängige Recheneinheit überträgt, wobei die softwareabhängige Recheneinheit (14) oder die mindestens eine weitere softwareabhängige Recheneinheit das mindestens eine weitere Eingangssignal mindestens in Abhängigkeit des ersten und des mindestens einen weiteren bordnetzspezifischen Betriebssignals erzeugt und an die strukturabhängige Recheneinheit (27) überträgt, wobei die strukturabhängige Recheneinheit (27) das mindestens eine weitere Eingangssignal an die Schaltungsanordnung zur Erzeugung von elektrischen Größen in einem Gleichspannungswandelzweig (37) und/oder an die Schaltungsanordnung zur Erzeugung von elektrischen Größen in einem Ladezweig (14) des Elektro- oder Hybridfahrzeugs überträgt.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die strukturabhängige Recheneinheit (27) mindestens ein bordnetzspezifisches Betriebssignal empfängt, wobei ein bordnetzspezifisches Betriebssignal eine Betriebsgröße einer Schaltungsanordnung zur Erzeugung von elektrischen Größen in einem Gleichspannungswandelzweig (37) oder eine Betriebsgröße einer Schaltungsanordnung zur Erzeugung von elektrischen Größen in einem Ladezweig (30) des Elektro- oder Hybridfahrzeugs oder eine weitere Betriebsgröße des Elektro- oder Hybridfahrzeugs repräsentiert, wobei die strukturabhängige Recheneinheit (27) das mindestens eine weitere Eingangssignal der Schaltungsanordnung zur Erzeugung von elektrischen Größen in einem Gleichspannungswandelzweig (37) und/oder Ladezweig (30) des Elektro- oder Hybridfahrzeugs mindestens in Abhängigkeit des mindestens einen empfangenen bordnetzspezifischen Betriebssignals erzeugt.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die strukturabhängige Recheneinheit (27) das mindestens eine weitere Eingangssignal zusätzlich in Abhängigkeit eines Soll-Signals erzeugt, wobei das Soll-Signal von der softwareabhängigen Recheneinheit (14) und/oder mindestens einer weiteren softwareabhängigen Recheneinheit an die strukturabhängige Recheneinheit (27) übertragen wird.
Vorrichtung zur Steuerung einer Elektromaschine (9) eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs, wobei die Vorrichtung mindestens eine strukturabhängige Recheneinheit (27) und eine softwareabhängige Recheneinheit (14) umfasst, wobei in einem normalen Betriebsmodus mittels der strukturabhängigen Recheneinheit (27) ein erstes und mindestens ein weiteres maschinenspezifisches Betriebssignal empfangbar ist, wobei ein Betriebssignal eine Betriebsgröße einer Schaltungsanordnung zur Erzeugung von Eingangsgrößen der Elektromaschine (9) und/oder eine Betriebsgröße der Elektromaschine (9) repräsentiert, wobei mittels der strukturabhängigen Recheneinheit (27) das erste und das mindestens eine weitere maschinenspezifische Betriebssignal an die softwareabhängige Recheneinheit (14) übertragbar ist, wobei mittels der softwareabhängigen Recheneinheit (14) in Abhängigkeit des ersten und des mindestens einen weiteren maschinenspezifischen Betriebssignals mindestens ein Eingangssignal der Schaltungsanordnung erzeugbar und an die strukturabhängige Recheneinheit (27) übertragbar ist, wobei mittels der strukturabhängigen Recheneinheit (27) das mindestens eine Eingangssignal an die Schaltungsanordnung übertragbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die strukturabhängige Recheneinheit (27) in dem normalen Betriebsmodus einer Übertragung des ersten und des mindestens einen weiteren maschinenspezifischen Betriebssignals an die softwareabhängige Recheneinheit (14) dient, wobei eine Übertragung des ersten und des mindestens einen weitere maschinenspezifische Betriebssignals zeitlich koordiniert oder gleichzeitig erfolgt.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der strukturabhängigen Recheneinheit (27) mindestens ein weiteres Eingangssignal an eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung von elektrischen Größen in einem Gleichspannungswandelzweig (37) und/oder Ladezweig (14) des Elektro- oder Hybridfahrzeugs übertragbar ist, wobei das mindestens eine weitere Eingangssignal von der strukturabhängigen Recheneinheit (27) und/oder von der softwareabhängigen Recheneinheit (14) und/oder mindestens einer weiteren softwareabhängigen Recheneinheit erzeugbar ist.