DE102013008770B3

DE102013008770B3 - Method for controlling a safety clutch and control device for electrically driven vehicles

Info

Publication number: DE102013008770B3
Application number: DE102013008770.8A
Authority: DE
Inventors: Michael Wein; Karl-Heinz Meitinger
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2013-05-23
Filing date: 2013-05-23
Publication date: 2014-10-09
Anticipated expiration: 2033-05-24

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Sicherheitskupplung für elektrisch angetriebene Fahrzeuge sowie ein dementsprechende Steuerungsvorrichtung. Um ein hinsichtlich der Zuverlässigkeit und des technischen Aufwandes verbessertes Verfahren zur Steuerung einer Sicherheitskupplung in einem Fehlerfall und eine dementsprechende Steuerungsvorrichtung für elektrisch angetriebene Fahrzeuge zu schaffen, wird vorgeschlagen, dass ein an den Klemmen des Elektromotors 3 fließender Strom I überwacht und im Fall des Überschreitens eines festgesetzten Grenzwertes Is eine Öffnung der Sicherheitskupplung 7 bewirkt wird.The present invention relates to a method for controlling a safety clutch for electrically driven vehicles and a corresponding control device. In order to create a method for controlling a safety clutch in the event of a fault, which is improved in terms of reliability and technical complexity, and a corresponding control device for electrically driven vehicles, it is proposed that a current I flowing at the terminals of the electric motor 3 be monitored and, in the event that a A set limit value Is causes the safety clutch 7 to open.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Sicherheitskupplung für elektrisch angetriebene Fahrzeuge sowie ein dementsprechende Steuerungsvorrichtung.The present invention relates to a method for controlling a safety clutch for electrically driven vehicles and to a corresponding control device.

Bei zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Fahrzeugen ist es bei Auftreten eines Fehlers notwendig, den oder die elektrischen Fahrmotoren auch während der Fahrt in einen sicheren Zustand zu überführen. So wird das Auftreten von nicht gewollten Antriebs- bzw. Bremsmomenten am Rad sicher verhindert. Zu diesem Zweck können beispielsweise die Motor-Klemmen geöffnet werden, Betriebszustand „offene Klemmen”, oder es wird ein sog. aktiver Kurzschluss der drei Phasen der E-Maschine geschaltet. Beim aktiven Kurzschluss treten jedoch Motorbremsmomente auf, die fahrdynamisch kritisch sein können. Im Zustand der „offenen Klemmen” tritt in Abhängigkeit von einem jeweiligen Betriebszustand, hier insbesondere abhängig von einer jeweiligen Drehzahl, eine hohe Spannung auf, welche die Leistungselektronik schädigen kann. Es besteht also in einem Fehlerfall ein Zielkonflikt zwischen potentiell zu hoher Spannung, vor der die Bauteile zu schützen wären, bei offenen Klemmen und fahrdynamisch potentiell kritischen Motormomenten bei aktivem Kurzschluss.In at least partially electrically driven vehicles when an error occurs, it is necessary to transfer the electric traction motors or even while driving in a safe state. This reliably prevents the occurrence of undesired drive or braking torques on the wheel. For this purpose, for example, the motor terminals can be opened, operating state "open terminals", or it is a so-called. Active short circuit of the three phases of the electric motor switched. In the case of an active short circuit, however, engine braking torques occur, which can be critical in driving dynamics. In the state of the "open terminals" occurs depending on a respective operating condition, in particular depending on a respective speed, a high voltage, which can damage the power electronics. Thus, in the case of an error, there is a conflict of objectives between potentially excessively high voltage, before which the components would have to be protected, with open terminals and driving dynamics potentially critical engine torques with active short circuit.

Weiter ist bekannt, dass bei mit einem Elektromotor angetriebenen Fahrzeugen zwischen dem Elektromotor und einem Rad eine Kupplung vorgesehen ist. Die Aufgabe dieser Kupplung besteht insbesondere darin, in einer Fehlersituation die mechanische Verbindung von Rad und Elektromotor schnell und sicher trennen zu können. Daher wird diese Kupplung auch als Sicherheitskupplung bezeichnet.It is also known that in vehicles driven by an electric motor a coupling is provided between the electric motor and a wheel. The task of this clutch is in particular to be able to quickly and safely separate the mechanical connection between the wheel and the electric motor in an error situation. Therefore, this coupling is also referred to as a safety clutch.

JP 2003-134601 A offenbart ein elektrisches Fahrzeug mit einer entsprechenden Vorrichtung zum Schutz einer elektrischen Einrichtung in einem Fehlerfall, die auch eine Sicherheitskupplung zur Vermeidung eines abrupten Abbremsens im Fehlerfall umfasst. JP 2003-134601 A discloses an electric vehicle with a corresponding device for protecting an electrical device in the event of a fault, which also includes a safety clutch to prevent an abrupt braking in the event of a fault.

Auch DE 11 2007 001 594 T5 offenbart eine Motorantriebsvorrichtung für Hybridfahrzeuge oder elektrische Fahrzeuge, bei der eine Kupplung zur Trennung eines Motorgenerators von einer Antriebswelle nach Maßgabe einer Kurzschlussabschnittserfassungseinheit vorgesehen ist.Also DE 11 2007 001 594 T5 discloses a motor drive apparatus for hybrid vehicles or electric vehicles in which a clutch is provided for disconnecting a motor generator from a drive shaft in accordance with a short-circuit portion detection unit.

DE 10 2010 049 602 A1 offenbart eine Radantriebsvorrichtung mit mechanischen Mitteln zur Entkopplung von Antriebsmaschine und Radnabe. Die Entkopplungsmittel sind in Form einer schaltbaren Kupplung zur Vermeidung eines unerwünschten und aufgrund eines durch Kurzschluss innerhalb eines elektrischen Maschinenzweiges erzeugten Bremsmomentes ausgeführt. DE 10 2010 049 602 A1 discloses a wheel drive device with mechanical means for decoupling the prime mover from the wheel hub. The decoupling means are designed in the form of a switchable coupling to avoid an undesirable and due to a generated by short circuit within an electrical machine branch braking torque.

DE 10 2010 021 808 A1 offenbart eine Sicherheitskupplung mit steuerbarer Verriegelung zur Unterbrechung der Drehmomentübertragung zwischen einem Elektromotor und einer Welle, um in einem Kurzschlussfall des Elektromotors und schlagartig auftretendem Bremsmoment eines Rades Fahrstabilität und Verkehrssicherheit des Fahrzeugs weiterhin zu gewährleisten. In bestimmten Fehlerfällen eines Elektromotors oder einer zugehörigen Leistungselektronik, z. B. im Fall des vorstehend beschriebenen aktiven Kurzschlusses, können am Elektromotor kurzzeitig sehr hohe Momente auftreten, die das Nenn-Drehmoment des Elektromotors deutlich übersteigen und zudem mit hoher Frequenz schwingen können. Ein solcher Fehlerfall kann sich fatal auf das Fahrverhalten eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs auswirken. Daher muss in diesem Fall die Kupplung sehr zuverlässig und schnell öffnen. Andererseits muss ein versehentliches Öffnen der Kupplung ausgeschlossen werden. Wird der Elektromotor von den Rädern durch eine Kupplung der vorstehend beschriebenen Art getrennt, muss diese also durch Einsatz von Sensorik und entsprechenden Algorithmen sehr schnell und zuverlässig arbeiten. Die sichere und schnelle Öffnungsfunktion der Kupplung kann derzeit nur mit großem technischem Aufwand realisiert werden. DE 10 2010 021 808 A1 discloses a safety clutch with controllable lock for interrupting the torque transmission between an electric motor and a shaft to continue to ensure driving stability and road safety of the vehicle in a short circuit case of the electric motor and abruptly occurring braking torque of a wheel. In certain error cases of an electric motor or an associated power electronics, z. For example, in the case of the active short circuit described above, very high moments can briefly occur at the electric motor, which exceed the rated torque of the electric motor significantly and can also oscillate at high frequency. Such a fault can have a fatal effect on the driving behavior of an electrically driven vehicle. Therefore, in this case, the clutch must open very reliably and quickly. On the other hand, accidental opening of the clutch must be excluded. If the electric motor is separated from the wheels by a coupling of the type described above, it must therefore work very quickly and reliably by using sensors and appropriate algorithms. The safe and fast opening function of the clutch can currently be realized only with great technical effort.

In diesem Sinn beschreibt DE 10 2006 011 713 A1 eine elektrische Auslöseeinheit für einen Motorschutzschalter eines Elektromotors mit vordefinierter Auslöseschwelle, die als Strom über dem achtfachen eines maximal einstellbaren Nennstroms eines betreffenden Motors offenbart wird.In this sense describes DE 10 2006 011 713 A1 an electrical trip unit for a motor protection switch of an electric motor with a predefined trigger threshold, which is disclosed as a current greater than eight times a maximum adjustable rated current of a respective motor.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein hinsichtlich der Zuverlässigkeit und des technischen Aufwandes verbessertes Verfahren zur Steuerung einer Sicherheitskupplung in einem Fehlerfall und eine dementsprechende Steuerungsvorrichtung für elektrisch angetriebene Fahrzeuge zu schaffen.It is the object of the present invention to provide an improved in terms of reliability and technical effort method for controlling a safety clutch in case of failure and a corresponding control device for electrically powered vehicles.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche dadurch gelöst, dass ein an den Klemmen des Elektromotors bzw. zwischen dem Elektromotor und einem Umrichter fließender Strom überwacht und im Fall des Überschreitens eines festgesetzten Grenzwertes eine Öffnung der Sicherheitskupplung bewirkt wird. Dazu wird erfindungsgemäß ein Strom einer Mindeststärke bzw. ein Strom oberhalb des besagten Grenzwertes von dem Elektromotor an einen Elektromagneten der Kupplung geleitet, um eine Öffnung der Sicherheitskupplung zu bewirken. Dabei wird zudem ein Pfad zwischen dem Elektromotor und dem Umrichter unterbrochen.This object is solved by the features of the independent claims, characterized in that a current flowing at the terminals of the electric motor or between the electric motor and a converter current monitored and in the case of exceeding a predetermined limit, an opening of the safety clutch. For this purpose, according to the invention, a current of a minimum intensity or a current above said limit value is conducted by the electric motor to an electromagnet of the coupling in order to effect an opening of the safety coupling. It also becomes a path interrupted between the electric motor and the inverter.

Vorteilhafte Weiterbildungen der unabhängigen Ansprüche sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche. Demnach wird als Schwelle I_s für den an den Klemmen des Elektromotors fließenden Strom etwa das Doppelte bis Dreifache eines in einem normalen Fahrbetrieb fließenden Maximalwertes des Stroms verwendet.Advantageous developments of the independent claims are the subject of the respective subclaims. Accordingly, the threshold I _{s used} for the current flowing at the terminals of the electric motor current about twice to three times a flowing in a normal driving maximum value of the current.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist an einer Abtriebsseite eines Elektromotors eine Kupplung verbaut, die mechanisch geschlossen gehalten wird und elektrisch aktiv geöffnet werden kann, z. B. durch einen Elektromagnet. Der Elektromagnet ist durch eine elektrische Trennschaltung z. B. unter Verwendung von Durchbruch-Dioden mit den Motorklemmen verbunden, in der die vorstehend genannte Schwelle I_s für einen vorbestimmten Stromfluss bzw. eine Stromstärke hinterlegt bzw. eingestellt ist. Entsteht an den Motorklemmen durch einen vorstehend beschriebenen Fehlerfall eine sehr hohe Spannung mit einem entsprechend hohen Stromfluss, brechen die Dioden durch und die Spannung liegt bei hohem Stromfluss I > I_s an dem Elektromagneten an. Der Elektromagnet öffnet die Kupplung, so dass der Elektromotor vom Rad mechanisch getrennt wird. Gleichzeitig wird die an den Klemmen auftretende hohe Spannung durch den Stromfluss über den Elektromagneten der Kupplung abgebaut. Mit dem Unterschreiten der Schwelle mit I < I_s schließt sich die Kupplung wieder automatisch und stellt damit nach Abklingen des Fehlerzustandes wieder die mechanische Verbindung zwischen Elektromotor und Rad her.In one embodiment of the invention, a clutch is installed on a driven side of an electric motor, which is mechanically closed and can be opened electrically active, z. B. by an electromagnet. The electromagnet is connected by an electrical isolation circuit z. B. using breakdown diodes connected to the motor terminals, in which the aforementioned threshold I _s for a predetermined current flow or a current is stored or set. If a very high voltage and a correspondingly high current flow occur at the motor terminals as a result of a fault described above, the diodes break through and the voltage is applied to the electromagnet at a high current flow I> I _s . The electromagnet opens the clutch, so that the electric motor is mechanically separated from the wheel. At the same time, the high voltage occurring at the terminals is dissipated by the flow of current through the electromagnet of the coupling. By falling below the threshold with I <I _s , the clutch closes automatically again and thus makes after the failure of the fault again the mechanical connection between the electric motor and the wheel forth.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Abbildungen der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen in skizzierter Darstellung:Embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to the figures of the drawing. It shows in sketched representation:

1: einen zeitlichen Verlauf eines Drehmoments eines Elektromotors im Fall eines aktiven Kurzschlusses und 1 a time course of a torque of an electric motor in the case of an active short circuit and

2: ein Blockschaltdiagramm eines Fahrzeugantriebs mit Ausführungsbeispielen gemäß vorliegender Erfindung für einen Einzelradantrieb an den Vorderrädern und einen Hinterradantrieb über eine Antriebsachse. 2 : A block diagram of a vehicle drive with embodiments of the present invention for a single wheel drive on the front wheels and a rear wheel drive via a drive axle.

Über die Abbildungen der Zeichnung hinweg werden für gleiche Teile und Verfahrensschritte einheitlich gleiche Begriffe und Bezugszeichen verwendet.Throughout the illustrations of the drawing, the same terms and reference numbers are used for the same parts and method steps.

1 zeigt einen zeitlichen Verlauf eines Drehmoments M(t) eines Elektromotors im Fall eines aktiven Kurzschlusses, der bei einem Zeitpunkt t_s als Kurzschuss an allen drei Polen eines Elektromotors bei 3.000 Umdrehungen pro Minute geschaltet wird. Zu diesem Zeitpunkt springt das Motormoment von einem Nenndrehmoment von +300 Nm innerhalb von ca. 3 ms auf ca. –880 Nm, um dann in einer gedämpften Schwingung innerhalb von etwa 30 ms auf 0 Nm abzuklingen. Ein vor dem Zeitpunkt vorhandenes Antriebsmoment verkehrt sich also fast schlagartig in ein sehr hohes Bremsmoment, das dann auch zusätzlich noch pendelt. Dementsprechend springt auch ein Stromfluss innerhalb kürzester Zeit auf etwas den dreifachen Betrag eins sonst üblichen Nennstroms, um dann zu pendeln. Durch die hohen Momente können in einem durch einen Elektromotor angetriebenen Fahrzeug Stabilitätsprobleme auftreten, die sich zumindest als Schlingern, Gieren, Unter- oder Übersteuern oder zumindest Rutschen und damit erhöhten Verschleiß eines angetriebenen Radreifens bemerkbar machen. Das Fahrzeug könnte in der Folge von seinem bisherigen Kurs also unvorhergesehen und unkontrolliert ausbrechen. Der im Bereich der Motorklemmen und des Umrichters fließende Strom weist zugleich eine extreme Stromstärke auf. 1 shows a time course of a torque M (t) of an electric motor in the case of an active short circuit, which is switched at a time t _s as a short shot at all three poles of an electric motor at 3000 revolutions per minute. At this time, the engine torque jumps from a nominal torque of +300 Nm within about 3 ms to about -880 Nm, and then decay in a damped oscillation within about 30 ms to 0 Nm. An existing before the moment driving torque thus reverses almost abruptly in a very high braking torque, which then also oscillates in addition. Accordingly, a current flow jumps within a very short time to something three times the amount of a normal rated current, and then to commute. Due to the high torque stability problems can occur in a driven by an electric motor vehicle stability, which make at least as a roll, yaw, understeer or oversteer or at least slipping and thus increased wear of a driven wheel noticeable. As a result, the vehicle could unexpectedly and uncontrollably break out of its previous course. The current flowing in the area of the motor terminals and the converter also has an extreme current intensity.

Es kann daher auch die Elektronik beschädigt werden. Das auf den Schaltzeitpunkt folgende hochfrequente Pendeln verursacht mechanisch wie elektrisch eine zusätzliche Belastung.It can therefore also damage the electronics. The high-frequency oscillation following the switching time causes additional mechanical and electrical stress.

Als Ansatz zur Abhilfe gegen mögliche Stabilitätsprobleme und auch zum Schutz der Elektronik ist in 2 ein Blockschaltdiagramm eines Fahrzeugantriebs mit zwei Ausführungsformen von Erweiterungen gemäß vorliegender Erfindung skizziert. Hier sind in einer Zeichnung sowohl ein Antrieb einer Hinterradachse, als auch ein Einzelrad-Antrieb in einem elektrisch angetriebenen Fahrzeug 1 dargestellt worden. In dem Fahrzeug 1 sind im oberen Bereich zwei Einzelradantriebe und im unteren Bereich eine Antriebsachse angedeutet, um gleich mehrere Ausführungsformen der Erfindung anhand eines einzigen Fahrzeuges 1 darstellen zu können. In dem elektrisch angetriebenen Fahrzeug 1 ist für einen Einzelradantrieb 2 ein Elektromotor 3 vorgesehen, der über einen Umrichter 4 von einer Batterie 5 gespeist wird. An einer Abtriebsseite des Elektromotors 3 ist vor einem Rad 6 eine Kupplung 7 vorgesehen. Diese Kupplung 7 kann über einen angedeuteten Stromfluss durch einen im Detail nicht weiter dargestellten Elektromagneten geöffnet werden. Die Öffnung der im Normalfall geschlossenen Kupplung 7 erfolgt also aktiv durch einen entsprechend großen Stromfluss.As a remedy for possible stability problems and also to protect the electronics is in 2 a block diagram of a vehicle drive with two embodiments of extensions according to the present invention outlined. Here are in a drawing both a drive of a rear axle, as well as a single-wheel drive in an electrically driven vehicle 1 been presented. In the vehicle 1 are in the upper part of two Einzelradantriebe and in the lower part of a drive axle indicated to several embodiments of the invention with reference to a single vehicle 1 to be able to represent. In the electrically powered vehicle 1 is for a single-wheel drive 2 an electric motor 3 provided by a converter 4 from a battery 5 is fed. On a driven side of the electric motor 3 is in front of a wheel 6 a clutch 7 intended. This clutch 7 can be opened via an indicated current flow through an electromagnet not shown in detail. The opening of the normally closed clutch 7 thus takes place actively by a correspondingly large current flow.

Zwischen den Umrichter 4 und den Elektromotor 3 ist als Mittel 8 eine exemplarisch als Kombination aus einem Strommesser und einer Schwellwert-Schaltung dargestellte Einheit geschaltet. Tatsächlich ist jenseits einer Erprobungsphase ein konkret ausgeführter Strommesser entbehrlich und soll an dieser Stelle nur einen Hinweis auf eine -Überwachungsfunktion hinsichtlich des Stroms I darstellen. Die Schwellwert-Schaltung ist als Trennschaltung ausgebildet, die in diesem praktischen Ausführungsbeispiel Durchbruch-Dioden umfasst, also in Sperr-Richtung in Serie geschaltete Leistungshalbleiter. Eine sog. Durchbruchspannung der Diodenschaltung ist durch Art und Auswahl der Dioden sowie deren Verschaltung einem vorbestimmten Schwellwert I_s entsprechend gewählt. Dieser Schwellwert I_s wird in diesem Ausführungsbeispiel als das Doppelte eines im Normalbetrieb auftretenden Stromflusses eingestellt. Überschreitet nun ein zwischen Elektromotor 3 und Umrichter 4 fließender Strom I den Schwellwert I_s, so wird der Pfad zwischen Elektromotor 3 und Umrichter 4 unterbrochen. Der Strom I einer Mindeststärke I_s wird dann von dem Elektromotor 3 nur noch an den nicht weiter dargestellten Elektromagneten der Kupplung 7 geleitet. Der Elektromagnet ist so bemessen, dass er bei Anlegen eines Stroms mindestens der Stärke I_s zuverlässig eine mechanische Öffnung der Kupplung 7 bewirkt. Damit wird das Rad 6 von dem Elektromotor 3 im Zuge einer einfachen Schwellwert-Überwachung sicher mechanisch getrennt. Zudem belastet der fließende und pendelnde Strom die Elektronik im Bereich des Umrichters 4 bis zur Batterie 5 hin nicht länger.Between the inverters 4 and the electric motor 3 is as a means 8th an exemplary unit shown as a combination of an ammeter and a threshold circuit shown. In fact, beyond a trial phase, a concrete power meter can be dispensed with and should at this point only be an indication of a monitoring function with regard to the current I. The threshold circuit is designed as a separating circuit, which in this practical embodiment comprises breakdown diodes, that is, in the blocking direction, series-connected power semiconductors. A so-called breakdown voltage of the diode circuit is selected by the type and selection of the diodes and their interconnection to a predetermined threshold value I _s . This threshold I _s is set in this embodiment as twice a current flow occurring during normal operation. Now passes between an electric motor 3 and converters 4 flowing current I the threshold value I _s , then the path between the electric motor 3 and converters 4 interrupted. The current I of a minimum intensity I _s is then from the electric motor 3 only on the not shown solenoid of the clutch 7 directed. The electromagnet is so dimensioned that it at least applying a current of intensity I _s reliable mechanical opening of the clutch 7 causes. This will be the wheel 6 from the electric motor 3 safely mechanically separated in the course of a simple threshold monitoring. In addition, the flowing and oscillating current loads the electronics in the area of the converter 4 to the battery 5 no longer.

Mit dem Unterschreiten der auf eine Stromstärke I_s eingestellten Schwelle schließt sich die Kupplung 7 wieder automatisch, da der Elektromagnet nach dem Unterschreiten der Schwelle I_s nicht länger mit Strom versorgt wird. Die Kupplung 7 stellt damit nach Behebung des anhand des zu hohen Stromflusses erkannten Fehlerzustandes die mechanische Verbindung zwischen Elektromotor und Rad automatisch wieder her.Falling below the set on a current intensity I _s threshold closes the clutch 7 again automatically, since the electromagnet is no longer supplied with power after falling below the threshold I _s . The coupling 7 thus automatically restores the mechanical connection between the electric motor and the wheel after eliminating the fault condition detected on the basis of the high current flow.

Für das gespiegelt liegende zweite Vorderrad ist die gleiche, vorstehend beschriebene Vorrichtung im Vorderwagen aufzubauen.For the mirrored second front wheel is the same device described above build in the front end.

In dem weiter in 2 skizzierten Fall einer angetriebenen Hinterradachse 9 ist in Abweichung zu vorstehender Beschreibung zwischen der Kupplung 7 und den Rädern 6 ein Differential 10 vorzusehen. Sonst sind Aufbau und Funktionsweise des Halbleiterdioden umfassenden Mittels 8 und dessen Kopplung an einen Öffner-Elektromagneten der Kupplung 7 identisch mit dem vorstehend bereits zu einem Einzelradantrieb Beschriebenen. Zur Unterdrückung der Pendelschwingung ist in diesem Ausführungsbeispiel als Erweiterung ein angepasstes elektrisches oder mechanisches Zeitglied Δt für eine hier z. B. auf 0,03 s voreingestellte Verzögerung des Schließens der Kupplung 7 vorgesehen. Die Kupplung 7 stellt damit hier erst nach Abklingen des Fehlerzustandes und der dadurch ausgelösten Pendelschwingungen die mechanische Verbindung zwischen Elektromotor und Rad automatisch wieder her. Alternativ kann eine Kupplung 7 auch so ausgeführt sein, dass diese nach einer Betätigung geöffnet bzw. offen bleibt bis das Fahrzeug z. B. aus- und wieder eingeschaltet wird.In the further in 2 sketched case of a powered rear axle 9 is contrary to the above description between the clutch 7 and the wheels 6 a differential 10 provided. Otherwise, construction and operation of the semiconductor diode comprehensive means 8th and its coupling to a normally closed solenoid of the clutch 7 identical to that already described above for a single-wheel drive. To suppress the pendulum oscillation is in this embodiment, as an extension of an adapted electrical or mechanical timer .DELTA.t for a here z. B. to 0.03 s preset delay of closing the clutch 7 intended. The coupling 7 Thus, the mechanical connection between the electric motor and the wheel is restored automatically only after the fault condition has subsided and the pendulum oscillations triggered thereby. Alternatively, a clutch 7 be designed so that it opens after an operation or remains open until the vehicle z. B. off and on again.

Die vorstehend für einen Einzelradantrieb wie auch für eine Antriebsachse beschriebene Lösung umfasst unter Nutzung bereits vorhandener Sicherheitskupplungen vorteilhafter Weise wenige zusätzliche Bauteile. Sie bedeutet zudem einen insgesamt nur sehr geringen zusätzlichen Aufwand hinsichtlich Bauraum und Gewicht, schafft aber durch die Einführung und aktiver Nutzung einer Strom-Schwelle einen neuen, mit hoher Zuverlässigkeit und sehr schnell wirkenden Sicherungsmechanismus für eine erhöhte Fahrzeugstabilität bei gleichzeitiger Schonung mechanischer wie elektrischer Komponenten des Fahrzeugs. Dabei stellt der vorstehend beschriebene Sicherungsmechanismus nach dem Abklingen eines der angegebenen Fehlerzustände zudem auch selbsttätig die mechanische Verbindung zwischen Elektromotor und Rad wieder her.The solution described above for a single-wheel drive as well as for a drive axle advantageously comprises a few additional components using already existing safety clutches. It also means a total of only very little additional effort in terms of space and weight, but creates by the introduction and active use of a current threshold a new, with high reliability and very fast-acting locking mechanism for increased vehicle stability while protecting mechanical and electrical components of the vehicle. In addition, the safety mechanism described above, after the decay of one of the indicated fault conditions, also automatically restores the mechanical connection between the electric motor and the wheel.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Fahrzeugvehicle
22: EinzelradantriebSingle wheel
33: Elektromotorelectric motor
44: Umrichterinverter
55: Batteriebattery
66: Radwheel
77: Kupplungclutch
88th: Mittel/Schwellwert-Schaltung mit DurchbruchdiodenMedium / threshold circuit with breakdown diodes
99: angetriebene Hinterradachsedriven rear axle
1010: Differentialdifferential
II: Stromfluss zwischen Motor 3 und Umrichter 4 Current flow between the motor 3 and converters 4
I_s I _s: Schwellwert für die Stromstärke an den Klemmen und Mindeststärke für einen Elektromagneten der Kupplung 7 Threshold for the amperage at the terminals and minimum strength for one electromagnet of the coupling 7
MM: Antriebsmomentdrive torque
Δt.delta.t: voreingestelltes Zeitgliedpreset timer

Claims

Method for controlling a safety clutch for an electrically driven vehicle, in which an electric motor ( 3 ) via an inverter ( 4 ) from a battery ( 5 ), the safety coupling ( 7 ) a mechanical connection of wheel and electric motor ( 3 ) in an error situation, one at the terminals of the electric motor ( 3 ) flowing current (I) monitors and in the case of exceeding a predetermined limit value (I _s ) an opening of the safety clutch ( 7 ), wherein a current (I) of a minimum intensity (I _s ) from the electric motor ( 3 ) only to an electromagnet of the safety clutch ( 7 ) to open an opening of the safety coupling ( 7 ) to cause wherein a path between the electric motor ( 3 ) and the inverter ( 4 ) is interrupted.

Method according to the preceding claim, characterized in that as a threshold or limit value (I _s ) for the at the terminals of the electric motor ( 3 ) flowing current (I) about twice to three times a flowing during normal operation maximum value of the current is used.

Method according to one of the two preceding claims, characterized in that for setting the limit value (I _s ) breakdown diodes are used, the breakdown voltage by type and selection of the diodes and their interconnection a predetermined threshold (I _s ) is selected accordingly.

Control device for implementing a method for controlling a safety clutch for electrically driven vehicles according to one of the preceding claims, in which an electric motor ( 3 ) provided by an inverter ( 4 ) from a battery ( 5 ) is fed and on a driven side of the electric motor ( 3 ) in front of a wheel ( 6 ) a safety coupling ( 7 ) which is designed to be opened by an electromagnet, wherein the control device comprises means for measuring the voltage at the terminals of the electric motor ( 3 ) flowing current (I), which comprises a threshold value switch which, when a previously set limit value (I _s ) of the flowing current (I) for activation of an opening unit of the safety clutch ( 7 ), wherein the means for activating an opening unit of the safety coupling ( 7 ) Comprises breakdown diodes and is adapted to the current (I) of a minimum strength (I _s ) of the electric motor ( 3 ) only to the electromagnet of the safety clutch ( 7 ) and a path between the electric motor ( 3 ) and the inverter ( 4 ) to interrupt.

Control device according to the preceding claim, characterized in that on an output side of the electric motor ( 3 ) a coupling ( 7 ) is provided, which is mechanically closed and opened electrically active.

Control device according to one of the preceding claims 4 and 5, characterized in that between the inverter ( 4 ) and the electric motor ( 3 ) is a means ( 8th ) is connected in the form of a threshold circuit with breakdown diodes as a separation circuit such that a current (I) of a minimum intensity (I _s ) from the electric motor ( 3 ) to the electromagnet of the clutch ( 7 ).

Control device according to one of the preceding claims 4 to 6, characterized in that an electrical or mechanical timer (Δt) as a means for a preset delay of a closing of the clutch ( 7 ) is provided.