DE102013219743A1

DE102013219743A1 - Verfahren zum Steuern eines Anfahrvorgangs

Info

Publication number: DE102013219743A1
Application number: DE102013219743.8A
Authority: DE
Inventors: Till Förster; Stefan Haßler; Thorsten Stützle
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2013-09-30
Filing date: 2013-09-30
Publication date: 2015-04-02
Also published as: WO2015043882A1; RU168142U1; CN105593057A; EP3024689A1; US20160244073A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines Anfahrvorgangs eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs, dessen Elektromotor über einen Umrichter gespeist wird, bei dem ein zum Verhindern eines Zurückrollens des Fahrzeugs notwendiges Festhaltemoment ermittelt wird. Durch einen Einsatz von Sensoren zur Bestimmung von Wagenmassen sowie von Sensoren zur Bestimmung von Streckenneigungen ist eine genaue Bestimmung des Festhaltemoments möglich. Um einen maschinenschonenden Anfahrvorgang des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs zu erreichen, wird vorgeschlagen, dass, solange eine ermittelte Motordrehzahl (n) kleiner ist als eine vorgegebene Grenzdrehzahl (n1), ein Traktionsmoment (MT) von einer Steuereinheit des Fahrzeugs auf ein vom Festhaltemoment (MF) abhängiges Grenzmoment (MG) begrenzt wird und das Traktionsmoment (MT) von der Steuereinheit erst dann über das Grenzmoment (MG) hinaus erhöht wird, wenn die Motordrehzahl (n) größer ist als die Grenzdrehzahl (n1).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines Anfahrvorgangs eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs, bei dem ein zum Verhindern eines Zurückrollens des Fahrzeugs notwendiges Festhaltemoment ermittelt wird.
Elektromotoren, insbesondere Drehstrommotoren, elektrisch angetriebener Fahrzeuge, werden häufig über einen Umrichter gespeist. Der Umrichter erzeugt aus einer Eingangsspannung eine Ausgangsspannung, die in Form von Pulsen mit einstellbarer Pulsdauer und/oder einstellbarer Pulshöhe an einen Elektromotor des Fahrzeugs ausgegeben wird. Vorzugsweise ist diese Ausgangsspannung ein Dreiphasensystem mit variabler Frequenz und Spannungsamplitude.
Die Motordrehzahl eines Drehstrommotors ist – bei vorgegebener Lastkennlinie – abhängig von der Frequenz und Spannung der Stromversorgung. Die Motordrehzahl nimmt insbesondere mit steigender Frequenz der Ausgangsspannung zu. Daher kann die Motordrehzahl durch ein Regulieren der Frequenz und der Spannung der vom Umrichter erzeugten Ausgangsspannung gesteuert werden.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren anzugeben, mit dem ein maschinenschonender Anfahrvorgang eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs ermöglicht wird.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, bei dem erfindungsgemäß, solange eine ermittelte Motordrehzahl kleiner ist als eine vorgegebene erste Grenzdrehzahl, ein Traktionsmoment von einer Steuereinheit des Fahrzeugs auf ein vom Festhaltemoment abhängiges Grenzmoment begrenzt wird und das Traktionsmoment von der Steuereinheit erst dann über das Grenzmoment hinaus erhöht wird, wenn die Motordrehzahl größer ist als die erste Grenzdrehzahl.
Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass es bei einem Anfahrvorgang des Fahrzeugs zu einer starken thermischen Belastung des Umrichters, insbesondere eines Halbleiterbauelements des Umrichters, kommen kann, die eine Lebensdauer des Umrichters verkürzen kann.
Weiter geht die Erfindung von der Überlegung aus, dass bei niedrigen Frequenzen der vom Umrichter erzeugten Ausgangspannung und somit auch bei niedrigen Motordrehzahlen, wie sie bei einem Anfahrvorgang eines Fahrzeugs vorkommen, eine leitende Phase eines Halbleiterbauelements des Umrichters relativ lang ist. Folglich kann sich das Halbleiterbauelement in einer leitenden Phase relativ lange aufheizen und eine hohe Temperatur erreichen, wenn die Motordrehzahl niedrig ist. Eine maximal während einer leitenden Phase des Halbleiterbauelements erreichte Temperatur des Halbleiterbauelements kann von dem bei der jeweiligen Motordrehzahl eingestellten Traktionsmoment abhängen. Mit zunehmendem Traktionsmoment kann besagte Temperatur zunehmen.
Bei einer höheren Frequenz der vom Umrichter erzeugten Ausgangspannung und somit auch bei einer höheren Motordrehzahl ist eine leitende Phase des Halbleiterbauelements kürzer, weshalb sich das Halbleiterbauelement in einer leitenden Phase kürzer aufheizt. Dadurch ist es möglich, dass eine maximal während einer leitenden Phase des Halbleiterbauelements erreichte Temperatur des Halbleiterbauelements bei einer höheren Motordrehzahl – auch im Falle eines höher eingestellten Traktionsmoments – einen niedrigeren Wert annimmt als bei einer niedrigen Motordrehzahl.
Als Traktionsmoment kann derjenige Teil des von einem oder mehreren Elektromotoren eines Fahrzeugs erzeugten Antriebsmoments aufgefasst werden, der in Summe an Rädern des Fahrzeugs wirkt und zu einer Übertragung von Zugkraft auf einen Streckenuntergrund beitragen kann.
Das Fahrzeug kann u.a. einen einzigen Wagen umfassen. Es kann aber auch mehrere aneinander gekuppelte Wagen umfassen. Zumindest ein Wagen des Fahrzeugs weist einen elektrischen Antrieb auf, wobei der elektrische Antrieb zumindest einen Elektromotor umfasst, der über einen Umrichter gespeist wird.
Bei dem Fahrzeug kann es sich z.B. um ein Schienenfahrzeug oder um ein Kraftfahrzeug handeln. Handelt es sich bei dem Fahrzeug um ein Kraftfahrzeug, so kann das Fahrzeug z.B. einen elektrisch angetriebenen Last- oder Personenkraftwagen sowie einen oder mehrere an den Last- bzw. Personenkraftwagen angehängte Wagen ohne eigenen Antrieb umfassen. Handelt es sich bei dem Fahrzeug um ein Schienenfahrzeug, so kann das Fahrzeug einen oder mehrere angetriebene Wagen und einen oder mehrere Wagen ohne eigenen Antrieb umfassen.
Das Fahrzeug ist mit einem elektrischen Antrieb ausgestattet, der einen oder mehrere Elektromotoren aufweist. Diese werden von einem oder mehreren Umrichter gespeist, wobei jeder Elektromotor von einem Umrichter gespeist werden kann oder von einem Umrichter mehrere Elektromotoren gespeist werden.
Ein Festhaltemoment kann das vom Elektromotor minimal aufzubringende Traktionsmoment sein, um ein Zurückrollen des Fahrzeugs, beispielsweise an einer Streckensteigung, zu verhindern. Als Zurückrollen kann allgemein ein Rollen entgegen einer von einem Fahrer oder einer Steuerautomatik festgelegten Fahrtrichtung angesehen werden.
Als Beginn eines Anfahrvorgangs kann derjenige Zeitpunkt definiert werden, an dem nach einem Anhalten des Fahrzeugs das Traktionsmoment erhöht oder ein Bremsmoment verringert wird – je nachdem was zuerst eintritt.
Ein Bremsmoment kann ein von einer oder mehreren Bremsanlagen erzeugtes Moment sein, das in Summe an Rädern bzw. Radachsen des Fahrzeugs wirkt. Das Bremsmoment kann z.B. den Zweck haben, das Fahrzeug, insbesondere an einer Streckensteigung oder einem Streckengefälle, im Stillstand zu halten. Eine Bremsanlage kann eine oder mehrere Bremsen, insbesondere eine Bremse pro Rad bzw. Radachse des Fahrzeugs, umfassen. Insbesondere falls es sich bei dem Fahrzeug um ein Schienenfahrzeug handelt, kann das Fahrzeug weitere Bremsen aufweisen, welche Bremskräfte direkt zwischen dem Fahrzeug und dem Streckenuntergrund entwickeln können. Bei Einsatz dieser weiteren Bremsen, kann das Bremsmoment eine Summe aus einem von den weiteren Bremsen erzeugten Moment und dem von den Bremsanlagen erzeugten Moment sein, das an den Rädern bzw. Radachsen des Fahrzeugs wirkt.
Vor Beginn des Anfahrvorgangs ist das Traktionsmoment zweckmäßigerweise Null, damit ein unnötiges Aufheizen des Elektromotors und/oder des Umrichters vermieden werden kann. Außerdem ist das Bremsmoment vor Beginn des Anfahrvorgangs sinnvollerweise zumindest so groß wie das Festhaltemoment, damit ein Zurückrollen des Fahrzeugs verhindert wird.
Unter einer Steuereinheit kann eine Vorrichtung verstanden werden, die zum Steuern des Traktionsmoments vorbereitet ist. Die Steuereinheit kann insbesondere eine automatische Traktionsregelung umfassen. Ferner kann die Steuereinheit zum Steuern einer oder mehrerer Bremsanlagen, insbesondere zum Anlegen und/oder Lösen einer oder mehrer Bremsen, vorbereitet sein.
Ein Grenzmoment kann ein Wert des Traktionsmoments sein, auf den das Traktionsmoment von der Steuereinheit begrenzt wird, wobei der Wert u.a. vom ermittelten Festhaltemoment abhängig sein kann. Zweckmäßigerweise liegt das Grenzmoment über dem Festhaltemoment, damit das Fahrzeug aus dem Stillstand heraus in Fahrtrichtung beschleunigt werden kann, insbesondere ohne dabei zurückzurollen.
Vorteilhafterweise wird eine Motordrehzahl wiederholt, insbesondere in festen Zeitintervallen, ermittelt. Zum Ermitteln der Motordrehzahl kann beispielsweise ein Motordrehzahlsensor verwenden werden. Eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs kann proportional zur Motordrehzahl sein, insofern kann zusätzlich oder alternativ die Geschwindigkeit gemessen werden, wobei eine Geschwindigkeitsmessung im Folgenden der Einfachheit halber auch als Ermittlung der Motordrehzahl verstanden wird.
Eine Grenzdrehzahl kann ein bauartbedingter Drehzahlwert sein. Die Grenzdrehzahl kann insbesondere von einer Bauart des Umrichters abhängen. Ferner kann die Grenzdrehzahl vom Grenzmoment abhängen. Die Grenzdrehzahl kann insbesondere umso größer sein, je größer das Grenzmoment ist.
Je höher eine während einer leitenden Phase eines Halbleiterbauelements des Umrichters erreichte Temperatur des Halbleiterbauelements bei einem Anfahrvorgang ist, desto geringer kann eine Lebensdauer des Halbleiterbauelements sein. Vorteilhafterweise wird das Traktionsmoments von der Steuereinheit daher derart gesteuert, dass eine während einer leitenden Phase eines Halbleiterbauelements des Umrichters maximal erreichte Temperatur des Halbleiterbauelements unterhalb eines festgelegten Temperaturwerts bleibt.
Dieses Verfahrensmerkmal lässt sich z.B. dadurch realisieren, dass eine in Abhängigkeit von mehreren Parametern berechnete Temperatur des Halbleiterbauelements in Form einer insbesondere mehrdimensionalen Tabelle in der Steuereinheit hinterlegt ist. Für jeden der Parameter, von denen die berechnete Temperatur abhängt, kann in der Tabelle jeweils ein Satz möglicher Parameterwerte vorhanden sein.
Die berechnete Temperatur kann abhängig sein von: dem Festhaltemoment, dem Traktionsmoment, dem Bremsmoment, der Motordrehzahl und/oder bauartabhängigen Parametern des Umrichters.
In festgelegten Zeitintervallen kann mit Hilfe der bekannten und/oder ermittelten Parameterwerte der Tabelle die berechnete Temperatur des Halbleiterbauelements entnommen werden. Die berechnete Temperatur kann mit dem festgelegten Temperaturwert verglichen werden. Anschließend kann das Grenzmoment von der Steuereinheit erhöht oder verringert werden.
Die Temperatur des Halbleiterbauelements kann sich beispielsweise auf eine Temperatur an einer Kontaktfläche mit einem Bonddraht beziehen. Der Bonddraht kann dazu vorbereitet sein, das Halbleiterbauelement elektrisch leitend mit einem oder mehreren Bauteilen, insbesondere mit Anschlüssen eines Chipgehäuses, welches das Halbleiterbauelement umgeben kann, zu verbinden. Vorzugsweise ist der Bonddraht an das Halbleiterbauelement gelötet oder geschweißt.
Das Halbleiterbauelement und der Bonddraht können unterschiedliche Materialien aufweisen. Der Bonddraht kann z.B. im Wesentlichen aus Aluminium bestehen. Das Halbleiterbauelement besteht vorzugsweise im Wesentlichen aus Silizium.
Unterschiedliche, insbesondere materialabhängige Wärmeausdehnungskoeffizienten des Bonddrahts und des Halbleiterbauelements können nach einer bestimmten Anzahl von Schaltzyklen des Halbleiterbauelements zu einem Riss an der Kontaktfläche des Bonddrahts und dadurch zu einem Versagen des Umrichters führen. Die Anzahl der Schaltzyklen, nach der es zu einem Versagen des Umrichters kommen kann, kann abhängig sein von: einem Material des Bonddrahts, einem Material des Halbleiterbauelements, einer Geometrie des Bonddrahts, einer Geometrie des Halbleiterbauelements und/oder Betriebsparametern des Umrichters.
Das Halbleiterbauelement kann insbesondere ein Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode (insulatedgate bipolar transistor) sein.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung liegt das Grenzmoment unterhalb des Maximums aus dem 1,3-fachen des Festhaltemoments und dem 0,3-fachen des maximal von der Steuereinheit einstellbaren Traktionswerts. Bei diesen Werten kann auch bei einer starken Streckensteigung bzw. beim Anfahren am Berg ein umrichterschonendes Anfahren erreicht werden.
Ferner liegt das Grenzmoment vorzugsweise oberhalb des Maximums aus dem 1,2-fachen des Festhaltemoments und dem 0,2-fachen des maximal von der Steuereinheit einstellbaren Traktionswerts. Hierdurch wird erreicht, dass das Grenzmoment nicht zu tief liegt und trotz der Umrichterschonung ein zügiges Anfahren ermöglicht wird.
Dadurch, dass das Grenzmoment mittels einer Maximumsfunktion festgelegt wird, kann erreicht werden, dass das Grenzmoment bei kleinen Werten des Festhaltemoments von der Steuereinheit auf einen fest vorgegeben Wert eingestellt wird. Ferner kann erreicht werden, dass das Grenzmoment bei hohen Werten des Festhaltemoments von der Steuereinheit auf einen vom Festhaltemoment abhängigen, insbesondere über dem Festhaltemoment liegenden Wert eingestellt wird. Hierdurch kann ein vorteilhafter Kompromiss zwischen einer Umrichterschonung und einem zügigen Anfahren erreicht werden.
In einer Erfindungsvariante kann in der Steuereinheit ein Momentband mit einem Maximalwert und einem Minimalwert des Traktionsmoments hinterlegt sein. In bevorzugter Weise ist das Traktionsmoment nur innerhalb dieses Momentbands einstellbar, solange die ermittelte Motordrehzahl kleiner ist als die vorgegebene erste Grenzdrehzahl. Auf diese Weise kann vermieden werden, dass das Traktionsmoment durch einen externen Eingriff auf einen umrichterschädlichen Wert eingestellt wird. Das Traktionsmoment kann dabei z.B. vom Fahrer oder von einem externen Steuergerät einstellbar sein.
Der Maximalwert des Momentbands kann insbesondere das Maximum aus dem 1,3-fachen des Festhaltemoments und dem 0,3-fachen des maximal von der Steuereinheit einstellbaren Traktionswerts sein. Der Minimalwert des Momentbands kann insbesondere das Maximum aus dem 1,2-fachen des Festhaltemoments und 0,2-fachen des maximal von der Steuereinheit einstellbaren Traktionswerts sein.
Ist ein solches Momentband in der Steuereinheit hinterlegt, kann bei Fehlen eines externen Eingriffs, beispielsweise durch den Fahrer oder durch das externe Steuergerät, das Traktionsmoment von der Steuereinheit konstant auf einem vorgegebenen Wert gehalten werden, solange die ermittelte Motordrehzahl kleiner ist als die erste Grenzdrehzahl. Der vorgegebene Wert kann insbesondere der Mittelwert aus dem Maximalwert und dem Minimalwert sein.
Vorteilhafterweise wird das Traktionsmoment von der Steuereinheit oberhalb eines Mindestmoments, vorzugsweise zwischen dem Mindestmoment und dem Grenzmoment, gehalten, sobald das Traktionsmoment zumindest so groß ist wie das Mindestmoment. Hierdurch kann erreicht werden, dass eine Verweildauer des Fahrzeugs in einem Zustand mit einer niedrigen Motordrehzahl verkürzt wird. Sinnvollerweise ist das Mindestmoment kleiner als das Grenzmoment.
Das Mindestmoment kann vom Festhaltemoment abhängig sein. Vorzugsweise ist das Mindestmoment größer als das Festhaltemoment. Dadurch kann trotz eventueller Ungenauigkeiten bei einer Ermittlung des Festhaltemoments oder trotz eines Einwirkens weiterer Einflüsse, wie z.B. Gegenwind oder Reibung, verhindert werden, dass das Fahrzeug – selbst ohne eine Haltewirkung einer Bremse – zurückrollt.
Das Mindestmoment kann um einen vorgegebenen Prozentwert des Festhaltemoments, beispielsweise 10 %, größer sein als das Festhaltemoment. Liegt das ermittelte Festhaltemoment jedoch unter einem festgelegten Schwellwert, insbesondere falls das Festhaltemoment Null ist, kann das Mindestmoment ein fest vorgegebener Wert sein, z.B. 15 % des maximal von der Steuereinheit einstellbaren Traktionswerts.
Eine weitere Erfindungsvariante sieht vor, dass das Grenzmoment und/oder das Mindestmoment vom Fahrer, insbesondere stufenweise, einstellbar sind. Zweckmäßigerweise ist es dem Fahrer möglich, eine Begrenzung des Traktionsmoments, insbesondere bei Vorliegen einer betrieblichen Ausnahmesituation, vollständig aufzuheben.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird das Traktionsmoment von der Steuereinheit bis zum Erreichen einer vorgegebenen zweiten Grenzdrehzahl erhöht, sobald die Motordrehzahl größer ist als die erste Grenzdrehzahl. Dadurch kann eine höhere Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung des Fahrzeugs erreicht werden. Gleichzeitig kann trotz einer Erhöhung des Traktionsmoments die während einer leitenden Phase des Halbleiterbauelements maximal erreichte Temperatur des Halbleiterbauelements aufgrund einer kürzeren Dauer der leitenden Phase niedriger sein, als im Zeitraum, in dem die Motordrehzahl kleiner als die erste Grenzdrehzahl ist.
Das Traktionsmoment wird vorzugsweise linear, insbesondere proportional, zur Motordrehzahl erhöht wird, sobald die Motordrehzahl größer ist als die erste Grenzdrehzahl und solange die Motordrehzahl kleiner ist als die zweite Grenzdrehzahl.
In bevorzugter Weise nimmt das Traktionsmoment bei Erreichen der zweiten Grenzdrehzahl den maximal von der Steuereinheit einstellbaren Traktionswert an. Vorzugsweise wird das Traktionsmoment nach der Annahme des maximal von der Steuereinheit einstellbaren Traktionswerts von der Steuereinheit bis zum Erreichen der maximalen Motorleistung konstant auf besagtem Traktionswert gehalten.
Vorteilhafterweise wird die erste Grenzdrehzahl von der Steuereinheit in Abhängigkeit vom Festhaltemoment eingestellt. Dadurch ist es möglich, dass ein Drehzahlbereich, innerhalb dessen das Traktionsmoment zwecks Umrichterschonung begrenzt wird, situationsabhängig anpassbar ist. Insbesondere kann die erste Grenzdrehzahl von der Steuereinheit auf einen umso größeren Wert eingestellt werden, je größer das Festhaltemoment ist.
Das Verhältnis der zweiten Grenzdrehzahl zur ersten Grenzdrehzahl ist vorzugsweise gleich dem Verhältnis vom maximal von der Steuereinheit einstellbaren Traktionswert zum Grenzmoment.
In einer vorteilhaften Erfindungsvariante wird ein von einem Streckenneigungswinkel abhängiger Steigungsparameter ermittelt. Sinnvollerweise bezieht sich der Streckenneigungswinkel auf einen Streckenabschnitt, auf dem sich das Fahrzeug befindet. Der Streckenneigungswinkel kann insbesondere ein über eine gesamte Länge des Fahrzeugs gemittelter Wert sein.
Der Steigungsparameter kann z.B. der Streckenneigungswinkel selbst sein. Alternativ kann der Steigungsparameter eine vom Streckenneigungswinkel abhängige Komponente der Erdbeschleunigung sein, die parallel zum Streckenabschnitt ausgerichtet ist. Aus dem Steigungsparameter kann auf einfache Weise eine Komponente der Erdbeschleunigung, die als Hangabtriebsbeschleunigung auf das Fahrzeug wirkt, ermittelt werden.
Ein positiver Wert des Steigungsparameters kann einen positiven Streckenneigungswinkel repräsentieren, wobei der positive Streckenneigungswinkel bei einer Streckensteigung auftreten kann. Ein negativer Steigungsparameter kann einen negativen Streckenneigungswinkel repräsentieren, wobei der negative Streckenneigungswinkel bei einem Streckengefälle auftreten kann. Streckensteigung und Streckengefälle sind als auf die Fahrtrichtung des Fahrzeugs bezogen zu verstehen.
Der Steigungsparameter kann z.B. mit Hilfe eines Beschleunigungssensors ermittelt werden. Insbesondere kann der Beschleunigungssensor ein Element einer inertialen Messeinheit sein, die neben dem Beschleunigungssensor zumindest einen weiteren Beschleunigungssensor und/oder zumindest einen Drehratensensor aufweist. Um beispielsweise eine höhere Genauigkeit bei der Ermittlung des Steigungsparameters zu erreichen, kann der Steigungsparameter mit Hilfe mehrerer Beschleunigungssensoren ermittelt werden. Zusätzlich kann zumindest ein Drehratensensor bei der Bestimmung des Steigungsparameters zum Einsatz kommen.
Weiter ist es vorteilhaft, wenn eine Masse des Fahrzeugs ermittelt wird. Weist das Fahrzeug eine Luftfederung auf, so kann die Masse z.B. aus einer Messung eines Luftdrucks ermittelt werden. Weist das Fahrzeug ein Federungssystem mit Schraubenfedern auf, so kann die Masse beispielsweise aus Messungen von axialen Längen der Schraubenfedern ermittelt werden.
Zweckmäßigerweise wird das Festhaltemoment aus der Masse des Fahrzeugs und aus dem Steigungsparameter berechnet. Vorteilhafterweise ist die Steuereinheit dazu vorbereitet, das Festhaltemoment aus der Masse und dem Steigungsparameter zu berechnen.
Vorteilhafterweise wird für jeden Wagen des Fahrzeugs jeweils ein Wagen-Steigungsparameter ermittelt. Dadurch kann berücksichtigt werden, dass die Wagen auf Streckenabschnitten mit unterschiedlichen Streckenneigungswinkeln stehen können. Um den jeweiligen Wagen-Steigungsparameter ermitteln zu können, kann jeder der Wagen mit zumindest einem eigenen Beschleunigungssensor ausgestattet sein.
Vorzugsweise wird für jeden Wagen des Fahrzeugs jeweils eine Wagenmasse ermittelt. Aus den Wagenmassen kann eine Gesamtmasse des Fahrzeugs berechnet werden. Zeckmäßigerweise ist die Steuereinheit dazu vorbereitet, die Gesamtmasse des Fahrzeugs zu berechnen.
In bevorzugter Weise wird aus der jeweiligen Wagenmasse sowie aus dem jeweiligen Wagen-Steigungsparameter für jeden Wagen des Fahrzeugs ein Wagen-Festhaltemoment berechnet. Zweckmäßigerweise wird das Festhaltemoment des Fahrzeugs durch ein Aufsummieren aller ermittelten Wagen-Festhaltemomente berechnet.
In einer vorteilhaften Ausführungsvariante ist in der Steuereinheit eine Ersatzwertberechnung vorhanden, die bei Ausfall eines oder mehrerer einzelner Werte auf Ersatzwerte und/oder Ersatzalgorithmen zurückgreift. So kann beispielsweise bei Nichtverfügbarkeit eines Wagen-Steigungsparameters, z.B. wegen eines Defekts eines Beschleunigungssensors, ein Wagen-Steigungsparameter aus einem oder mehreren anderen Wagen-Steigungsparametern extrapoliert bzw. interpoliert werden. Ist sowohl vor als auch hinter dem Wagen, dessen Wagen-Steigungsparameter nicht zur Verfügung steht, jeweils ein Wagen positioniert, so kann der fehlende Wagen-Steigungsparameter gleich dem Mittelwert aus den Wagen-Steigungsparametern dieser beiden Wagen gesetzt werden. Ist der Wagen, dessen Wagen-Steigungsparameter nicht zur Verfügung steht, mit nur einem Wagen benachbart, so kann der fehlende Wagen-Steigungsparameter gleich dem Wagen-Steigungsparameter des benachbarten Wagens gesetzt werden.
Weiter ist es vorteilhaft, wenn die Ersatzwertberechnung bei Ausfall eines oder mehrerer einzelner Werte bei der Bestimmung der Wagenmassen auf Ersatzwerte und/oder Ersatzalgorithmen zurückgreift. So kann z.B. bei Nichtverfügbarkeit der Wagenmasse eines Wagens eine Höchstmasse, insbesondere eine maximal zulässige Höchstmasse, des Wagens als Wagenmasse angesetzt werden.
Das jeweilige Wagen-Festhaltemoment kann u.a. größer als Null sein, falls eine Komponente einer Gewichtskraft des jeweiligen Wagens entgegen der Fahrtrichtung des Fahrzeugs wirkt, also z.B. wenn sich der Wagen – bezogen auf die Fahrtrichtung – an einer Streckensteigung befindet. Das jeweilige Wagen-Festhaltemoment kann u.a. kleiner als Null sein, falls eine Komponente der Gewichtskraft des jeweiligen Wagens in Fahrtrichtung des Fahrzeugs wirkt, also z.B. falls sich der Wagen – bezogen auf die Fahrtrichtung – an einem Streckengefälle befindet.
Ein Aufsummieren aller ermittelten Wagen-Festhaltemomente zur Berechnung des Festhaltemoments des Fahrzeugs erfolgt sinnvollerweise unter Berücksichtigung eines Vorzeichens des jeweiligen Wagen-Festhaltemoments. Ist das ermittelte Festhaltemoment kleiner als Null, wird es zweckmäßigerweise von der Steuereinheit zu Null gesetzt.
Vorteilhafterweise wird der Steigungsparameter bzw. werden die Wagen-Steigungsparameter wiederholt, insbesondere in festen Zeitintervallen, ermittelt. Sinnvollerweise wird das Festhaltemoment des Fahrzeugs aus dem zuletzt ermittelten Steigungsparameter bzw. aus den zuletzt ermittelten Wagen-Steigungsparametern berechnet. Dadurch können Änderungen des Steigungsparameters bzw. der Wagen-Steigungsparameter, die während des Anfahrvorgangs auftreten, berücksichtigt werden und es kann immer das aktuelle Festhaltemoment berechnet werden.
Zweckmäßigerweise wird eine Bremse von der Steuereinheit zum Anfahren gelöst. Das Bremsmoment sinkt dann von einem Anfangs-Bremsmoment bis auf Null ab. Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Steigung des Traktionsmoments in Abhängigkeit von einem sinkenden Bremsmoment erfolgt. Die Steuereinheit steuert also das Ansteigen des Traktionsmoments in Abhängigkeit vom Bremsmoment, dessen zeitlicher Verlauf in der Steuereinheit hinterlegt sein kann, beispielsweise indem der zeitliche Verlauf von einem Lösekommando an in Abhängigkeit von einem Anfangs-Bremsmoment hinterlegt ist. Durch eine solche Synchronisation kann ein Aufheizen des Umrichters gering gehalten werden.
Zweckmäßigerweise steigt das Traktionsmoment zumindest über einen zeitlichen Abschnitt in dem Maße an, wie das Bremsmoment sinkt. Der zeitliche Abschnitt umfasst hierbei mindestens die Hälfte der Zeit, die das vollständige Lösen der Bremse benötigt.
Es ist vorteilhaft, wenn die Bremse von der Steuereinheit gelöst wird, bevor das Traktionsmoment von der Steuereinheit, insbesondere bei Null beginnend, erhöht wird. Dadurch kann eine unnötig lange Haltewirkung der Bremse vermieden werden.
Die Haltewirkung der Bremse ist z.B. spätestens ab dem Zeitpunkt unnötig, an dem das Traktionsmoment so groß ist wie das Grenzmoment, weil es möglich ist, dass die Haltewirkung der Bremse ab diesem Zeitpunkt lediglich das Anfahren behindert, jedoch nicht mehr zum Verhindern des Zurückrollens des Fahrzeugs benötigt wird.
Es ist vorteilhaft, wenn das Traktionsmoment von der Steuereinheit derart gesteuert wird, dass das Traktionsmoment erstmalig das Grenzmoment erreicht, wenn das Bremsmoment den Wert Null erreicht. Dadurch lässt sich vermeiden, dass das Bremsmoment dem Traktionsmoment entgegenwirkt und dadurch das Anfahren behindert, wenn das Traktionsmoment das Grenzmoment erreicht.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird das Traktionsmoment von der Steuereinheit derart erhöht, dass die Summe aus Traktionsmoment und Bremsmoment konstant, insbesondere über dem Festhaltemoment, bleibt. Sinnvollerweise bleibt die Summe aus Traktionsmoment und Bremsmoment erst ab dem Zeitpunkt konstant, an dem das Traktionsmoment erhöht wird.
Ferner kann das Traktionsmoment von der Steuereinheit derart erhöht werden, dass die Summe aus Traktionsmoment und Bremsmoment konstant und zumindest so groß wie das Grenzmoment, insbesondere gleich dem Grenzmoment, bleibt.
Die Summe aus Traktionsmoment und Bremsmoment kann sich insbesondere auf den Betrag einer Vektorsumme beziehen, da das Traktionsmoment und das Bremsmoment während des Anfahrvorgangs in unterschiedliche Richtungen wirken können.
Weiter ist es vorteilhaft, wenn das Traktionsmoment, insbesondere von Null beginnend, erhöht wird, sobald das Bremsmoment unter das Grenzmoment fällt. Hierdurch ist es möglich, dass trotz eines Abfallens des Bremsmoments die Summe aus Traktionsmoment und Bremsmoment zumindest so groß wie das Grenzmoments bleibt.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird ein erster Zeitpunkt, an dem das Bremsmoment auf Null abgefallen sein wird, vorausberechnet wird. Aus dem ersten Zeitpunkt kann ein zeitlich davor liegender zweiter Zeitpunkt berechnet werden. In bevorzugter Weise erreicht das zum zweiten Zeitpunkt, insbesondere von Null beginnend, mit maximal erlaubter Rate ansteigende Traktionsmoment zum ersten Zeitpunkt das Grenzmoment. Auf diese Weise kann ein Zeitraum des Gegenwirkens von Traktionsmoment und Bremsmoment reduziert werden.
Die maximal erlaubte Rate, mit der das Traktionsmoment erhöht wird, kann geringer sein als eine technisch maximal mögliche Rate, mit der sich das Traktionsmoment erhöhen lässt. Die maximal erlaubte Rate kann eine aus Gründen des Fahrgastkomforts, insbesondere im Hinblick auf eine Vermeidung plötzlicher Ruckbewegungen, und/oder zwecks einer Schonung eines Antriebsstrangs des Fahrzeugs begrenzte Rate sein.
War die Motordrehzahl bereits größer als die erste Grenzdrehzahl und ist die Motordrehzahl, z.B. aufgrund eines Abbremsens, unter die erste Grenzdrehzahl abgefallen, dann ist es vorteilhaft, wenn das Traktionsmoment von der Steuereinheit auf das Grenzmoments begrenzt wird, solange die Motordrehzahl kleiner ist als die erste Grenzdrehzahl. Insbesondere kann bei einem Abfallen der Motordrehzahl unter die erste Grenzdrehzahl das Traktionsmoment von der Steuereinheit auf dem Grenzmoment gehalten werden, solange die Motordrehzahl kleiner ist als die erste Grenzdrehzahl. Weiter ist es vorteilhaft, wenn das Traktionsmoment von der Steuereinheit über das Grenzmoment hinaus erhöht wird, sobald die Motordrehzahl erneut größer ist als die erste Grenzdrehzahl.
In einer weiteren vorteilhaften Erfindungsvariante ist das Traktionsmoment ein negatives Traktionsmoment, das vorzugsweise zum elektrischen Bremsen des Fahrzeugs dient. In Bezug auf die bisher beschriebenen vorteilhaften Weiterbildungen der Erfindung ist ein Betrag des negativen Traktionsmoments für ein Steuern des Traktionsmoments durch die Steuereinheit maßgebend. Dadurch kann ein umrichterschonendes elektrisches Bremsen erreicht werden.
Es ist zweckmäßig, wenn das Steuern des Traktionsmoments durch die Steuereinheit beim elektrischen Bremsen vom Fahrer deaktiviert werden kann oder bei einer Notbremsung automatisch deaktiviert wird, damit ein schnelles Abbremsen des Fahrzeugs, insbesondere bis zu seinem Stillstand, möglich ist.
Die Erfindung betrifft außerdem ein Steuerungssystem für ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug mit zumindest einem Elektromotor, einem Umrichter zum Speisen des Elektromotors und einer Steuereinheit zum Steuern des Umrichters, die dazu vorbereitet ist, ein zum Verhindern eines Zurückrollens des Fahrzeugs notwendiges Festhaltemoment zu ermitteln.
Ein umrichterschonendes Steuerungssystem wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass die Steuereinheit dazu vorbereitet ist, den Umrichter so zu steuern, dass, solange eine ermittelte Motordrehzahl kleiner ist als eine vorgegebene erste Grenzdrehzahl, ein Traktionsmoment des Fahrzeugs auf ein vom Festhaltemoment abhängiges Grenzmoment begrenzt wird und das Traktionsmoment erst dann über das Grenzmoment hinaus erhöht wird, wenn die Motordrehzahl größer ist als die erste Grenzdrehzahl.
Die bisher gegebene Beschreibung vorteilhafter Ausgestaltungen der Erfindung enthält zahlreiche Merkmale, die in den einzelnen Unteransprüchen teilweise zu mehreren zusammengefasst wiedergegeben sind. Diese Merkmale können jedoch zweckmäßigerweise auch einzeln betrachtet und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfasst werden. Insbesondere sind diese Merkmale jeweils einzeln und in beliebiger geeigneter Kombination mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung kombinierbar.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung, sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Die Ausführungsbeispiele dienen der Erläuterung der Erfindung und beschränken die Erfindung nicht auf die darin angegebene Kombination von Merkmalen, auch nicht in Bezug auf funktionale Merkmale. Außerdem können dazu geeignete Merkmale eines jeden Ausführungsbeispiels auch explizit isoliert betrachtet, aus einem Ausführungsbeispiel entfernt, in ein anderes Ausführungsbeispiel zu dessen Ergänzung eingebracht und/oder mit einem beliebigen der Ansprüche kombiniert werden.
Es zeigen:
1 ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug mit drei Wagen auf drei verschiedenen Streckenabschnitten mit unterschiedlichen Streckenneigungswinkeln,
2 exemplarische zeitliche Verläufe eines Traktionsmoments sowie eines Bremsmoments für einen Anfahrvorgang, bei dem ein Festhaltemoment Null ist,
3 exemplarische zeitliche Verläufe des Traktionsmoments sowie des Bremsmoments für einen Anfahrvorgang, bei dem das Festhaltemoment größer als Null ist,
4 einen exemplarischen Verlauf des Traktionsmoments in Abhängigkeit von einer Motordrehzahl für den Anfahrvorgang aus 2,
5 einen exemplarischen Verlauf des Traktionsmoments in Abhängigkeit von der Motordrehzahl für den Anfahrvorgang aus 3,
6 einen exemplarischen zeitlichen Verlauf einer Temperatur eines Bipolartransistors eines Umrichters und
7 einen weiteren exemplarischen zeitlichen Verlauf der Temperatur des Bipolartransistors bei einer höheren Motordrehzahl.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs 2 mit drei Wagen 4. Bei dem Fahrzeug 2 handelt es sich um ein Schienenfahrzeug. Der vom Betrachter aus gesehen rechte Wagen 4 ist als angetriebener Wagen 4 ausgeführt und die anderen beiden Wagen 4 sind ohne eigenen Antrieb ausgeführt.
Das Fahrzeug 2 weist zwei als Drehstrommotoren ausgeführte Elektromotoren 6 auf, die über einen Umrichter 8 gespeist werden. Der Umrichter 8 umfasst einen in 1 nicht dargestellten Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode.
Das Fahrzeug 2 weist außerdem ein Steuerungssystem 9 auf, das eine Steuereinheit 10 umfasst, die zum Steuern eines Traktionsmoments des Fahrzeugs 2 vorbereitet ist. Die Steuereinheit 10 ist insbesondere durch ein Steuern des Umrichters 8 zum Steuern des Traktionsmoments vorbereitet. Ferner weist das Fahrzeug 2 für jeden seiner Elektromotoren 6 einen Motordrehzahlsensor 12 auf, der zum Messen einer Motordrehzahl des jeweiligen Elektromotors 6 vorbereitet ist.
Die drei Wagen 4 des Fahrzeugs 2 sind jeweils mit einem in 1 nicht dargestellten Luftfederungssystem ausgestattet. Darüber hinaus weist jeder der Wagen 4 zwei Bremsanlagen 13 auf, die durch die Steuereinheit 10 steuerbar sind. Jede der Bremsanlagen 13 umfasst zwei Bremsen, die in 1 der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt sind.
Jeder der drei Wagen 4 weist einen Beschleunigungssensor 14 auf, der zum Messen einer parallel zu einem Streckenabschnitt 16 ausgerichteten Beschleunigung des Wagens 4 vorbereitet ist. Die Beschleunigungssensoren 14 sind über ein in 1 nicht dargestelltes Datenleitungssystem mit der Steuereinheit 10 verbunden und zu einer Übertragung der ermittelten Beschleunigungen an die Steuereinheit 10 vorbereitet.
Die drei Wagen 4 des Fahrzeugs 2 sind jeweils mit einem Drucksensor 20 ausgestattet, der zum Messen eines im Luftfederungssystem des jeweiligen Wagens 4 herrschenden Drucks vorbereitet ist. Die Drucksensoren 20 sind über das Datenleitungssystem mit der Steuereinheit 10 verbunden und zu einer Übertragung des ermittelten Drucks an die Steuereinheit 10 vorbereitet.
Bezogen auf die Fahrtrichtung 22 befindet sich der angetriebene Wagen 4 auf einem Streckenabschnitt 16, der ein Gefälle – und damit einen negativen Streckenneigungswinkel 24 – aufweist. Der vordere der beiden Wagen 4 ohne eigenen Antrieb befindet sich auf einem ebenen Streckenabschnitt 16. Der hintere der beiden der beiden Wagen 4 ohne eigenen Antrieb befindet sich auf einem Streckenabschnitt 16, der eine Steigung – und damit einen positiven Streckenneigungswinkel 24 – aufweist. Der Streckenneigungswinkel 24 des Streckenabschnitts 16 mit der Steigung ist betragsmäßig größer als der Streckenneigungswinkel 24 des Streckenabschnitts 16 mit dem Gefälle.
In 1 sind Wechsel der Streckenneigungswinkel 24 zwischen den jeweiligen Streckenabschnitten 16 abrupt und die Streckenneigungswinkel 24 im Gefälle bzw. in der Steigung größer, als sie bei Adhäsions-Schienenbahnen tatsächlich sein dürfen, was lediglich der Veranschaulichung dient.
Von den Beschleunigungssensoren 14 der drei Wagen 4 wird in festen Zeitintervallen jeweils eine vom Streckenneigungswinkel 24 abhängige Beschleunigung des jeweiligen Wagens 4 ermittelt, die parallel zu dem Streckenabschnitt 16 ausgerichtet ist, an dem sich der Wagen 4 befindet. Bei der Beschleunigung handelt es sich um eine Komponente der Erdbeschleunigung, die als Hangabtriebsbeschleunigung wirkt. Die ermittelten Beschleunigungen werden anschließend an die Steuereinheit 10 übertragen. In den gleichen Zeitintervallen werden mittels der beiden Motordrehzahlsensoren 12 die Motordrehzahlen der Elektromotoren 6 ermittelt.
Von den Drucksensoren 20 der drei Wagen 4 wird der im Luftfederungssystem des jeweiligen Wagens 4 herrschende Druck ermittelt und an die Steuereinheit 10 übertragen. Die Steuereinheit 10 berechnet aus den übertragenen Drücken eine Masse des jeweiligen Wagens 4. Ferner berechnet die Steuereinheit 10 aus den einzelnen Wagenmassen die Gesamtmasse des Fahrzeugs 2.
Aus den drei berechneten Wagenmassen sowie aus den übertragenen Beschleunigungen der drei Wagen 4 wird von der Steuereinheit 10 für jeden Wagen 4 ein Wagen-Festhaltemoment berechnet und durch ein Aufsummieren aller berechneten Wagen-Festhaltemomente unter Berücksichtigung ihrer jeweiligen Vorzeichen ein Festhaltemoment berechnet, das zum Verhindern eines Zurückrollens des Fahrzeugs 2 notwendig ist.
Zum Anfahren des Fahrzeugs 2 steuert die Steuereinheit 10 die Bremsanlagen 13 derart an, dass die Bremsen der Bremsanlagen 13 gelöst werden. Folglich wird das von den Bremsanlagen 13 an Rädern 26 des Fahrzeugs 2 erzeugte Bremsmoment von einem Anfangswert ausgehend, der größer als das ermittelte Festhaltemoment ist, auf Null verringert. Außerdem steuert die Steuereinheit 10 den Umrichter 8 derart, dass während des Verringerns des Bremsmoments das Traktionsmoment, das an den Rädern 26 des Fahrzeugs 2 wirkt, bei Null beginnend erhöht wird.
2 zeigt ein Diagramm, in dem schematisch exemplarische zeitliche Verläufe eines Traktionsmoments M_T sowie eines Bremsmoments M_B bei einem Anfahrvorgang des in 1 beschriebenen Schienenfahrzeugs dargestellt sind.
Das Diagramm umfasst eine Ordinatenachse und eine Abszissenachse. Auf der Ordinatenachse ist ein Moment M aufgetragen. Auf der Abszissenachse ist eine Zeit t aufgetragen.
Des Weiteren bezieht sich das Diagramm auf einen Anfahrvorgang, bei dem sich das Schienenfahrzeug – im Gegensatz zu 1 – an einem ebenen Streckenabschnitt befindet, ein ermitteltes Festhaltemoment M_F also Null ist.
Das Festhaltemoment ist über den gesamten dargestellten Zeitraum Null, da bei Adhäsions-Schienenbahnen Änderungen eines Streckenneigungswinkels – bezogen auf typische Wagenlängen von Schienenfahrzeugen – auf großen Längenskalen erfolgen, das Schienenfahrzeug im dargestellten Zeitraum hingegen lediglich eine Strecke von einigen Wagenlängen zurücklegt.
Zunächst ist das Traktionsmoment M_T Null und ein von den Bremsanlagen 13 des Schienenfahrzeugs erzeugtes Bremsmoment M_B liegt konstant auf einem Anfangswert, der größer als Null ist.
Der Anfahrvorgang beginnt zum Zeitpunkt t₀, an dem die Steuereinheit 10 die Bremsanlagen 13 des Fahrzeugs 2 derart ansteuert, dass die Bremsanlagen 13 ihre Bremsen lösen. Ab dem Zeitpunkt t₀ nimmt das Bremsmoment M_B ausgehend vom Anfangswert ab. In 2 nimmt das Bremsmoment M_B der Einfachheit halber mit einer konstanten Rate ab. Tatsächlich kann die Rate, mit der das Bremsmoment M_B abfällt, aber zeitlich schwankend sein.
Von der Steuereinheit 10 wird ein erster Zeitpunkt t₂ vorausberechnet, an dem das Bremsmoment M_B auf Null abgefallen sein wird. Ausgehend vom ersten Zeitpunkt t₂ wird ein zweiter Zeitpunkt t₁ berechnet. Dieser zweite Zeitpunkt t₁ zeichnet sich dadurch aus, dass das mit maximal erlaubter Rate erhöhte Traktionsmoment M_T zum ersten Zeitpunkt t₂ ein Grenzmoment M_G erreicht, sofern das Traktionsmoment M_T zum Zeitpunkt t₁ bei Null beginnend erhöht wird.
Ab dem Zeitpunkt t₁ wird das Traktionsmoment M_T von der Steuereinheit 10 bei Null beginnend erhöht. Wie vorausberechnet fällt das Bremsmoment M_B zum Zeitpunkt t₂ auf Null ab und erreicht das Traktionsmoment M_T zum Zeitpunkt t₂ das Grenzmoment M_G. Sobald das Traktionsmoment M_T größer ist als das Bremsmoment M_B und zusätzlich Reibungswiderstände in Lagern des Fahrzeugs 2 überwunden sind, d.h. zwischen dem Zeitpunkt t₁ und dem Zeitpunkt t₂, fängt das Schienenfahrzeug an in Fahrtrichtung zu fahren und nimmt eine Motordrehzahl der beiden Elektromotoren 6 bei Null beginnend zu.
Das Grenzmoment M_G wird von der Steuereinheit 10 derart eingestellt, dass eine während einer leitenden Phase des Bipolartransistors des Umrichters 8 maximal erreichte Temperatur des Bipolartransistors unterhalb eines festgelegten Temperaturwerts bleibt. Im vorliegenden Fall ist das Grenzmoment M_G gleich dem 0,25-fachen des maximal von der Steuereinheit 10 einstellbaren Traktionswerts M_end.
Bis zum Zeitpunkt t₂ wird das Traktionsmoment M_T mit einer mittleren Rate erhöht, die gleich einer maximal erlaubten Rate ist, wobei diese maximal erlaubte Rate geringer ist als eine technisch maximal mögliche Rate, mit der sich das Traktionsmoment M_T erhöhen lässt. Die maximal erlaubte Rate ist vielmehr eine aus Gründen des Fahrgastkomforts, insbesondere im Hinblick auf eine Vermeidung plötzlicher Ruckbewegungen, sowie zwecks einer Schonung eines Antriebsstrangs des Fahrzeugs 2 begrenzte Rate.
Die mittlere Rate, mit der das Traktionsmoment M_T erhöht wird, ist betragsmäßig größer als die Rate, mit der das Bremsmoment M_B abfällt.
Zu Beginn der Erhöhung des Traktionsmoments M_T zum Zeitpunkt t₁ erfolgt ein kleiner, praktisch instantaner Sprung des Traktionsmoments M_T, dessen Höhe ca. 5 % des maximal von der Steuereinheit 10 einstellbaren Traktionswerts M_end beträgt und der der schnelleren Erhöhung des Traktionsmoments M_T dient. Bei einem Sprung des Traktionsmoment M_T in solch einer geringen Höhe kommt es aufgrund einer Dämpfung durch ein Federungssystem des Fahrzeugs 2 weder zu spürbaren Ruckbewegungen noch zu einem nennenswerten Verschleiß an dem Antriebsstrang des Fahrzeugs 2.
Nach Überschreiten eines Mindestmoments M_min wird das Traktionsmoment M_T für den Rest des Anfahrvorgangs von der Steuereinheit 10 über dem Mindestmoments M_min gehalten, wobei das Mindestmoments M_min im vorliegenden Fall gleich dem 0,15fachen des maximal von der Steuereinheit 10 einstellbaren Traktionswerts M_end ist.
Ab dem Zeitpunkt t₂, an dem das Traktionsmoment M_T so groß ist wie das Grenzmoment M_G, wird das Traktionsmoment M_T von der Steuereinheit 10 konstant auf dem Grenzmoment M_G gehalten, bis die Motordrehzahl eine vorgegebene erste Grenzdrehzahl erreicht.
Die vorgegebene erste Grenzdrehzahl wird zum Zeitpunkt t₃ erreicht. Ab diesem Zeitpunkt wird das Traktionsmoment M_T von der Steuereinheit 10 erhöht, insbesondere proportional zur Motordrehzahl erhöht, bis die Motordrehzahl eine vorgegebene zweite Grenzdrehzahl erreicht.
Die vorgegebene zweite Grenzdrehzahl wird zum Zeitpunkt t₄ erreicht. Zu diesem Zeitpunkt nimmt das Traktionsmoment M_T den maximal von der Steuereinheit 10 einstellbaren Traktionswert M_end an. Das Verhältnis der zweiten Grenzdrehzahl zur ersten Grenzdrehzahl ist gleich dem Verhältnis des maximal von der Steuereinheit 10 einstellbaren Traktionswerts M_end zum Grenzmoment M_G.
Ab dem Zeitpunkt t₄ wird das Traktionsmoment M_T bis zum Erreichen der maximalen Motorleistung zum Zeitpunkt t₅ konstant auf dem maximal von der Steuereinheit 10 einstellbaren Traktionswert M_end gehalten.
Die nachfolgenden Beschreibungen der weiteren Figuren beschränken sich im Wesentlichen jeweils auf die Unterschiede zur unmittelbar zuvor beschriebenen Figur.
3 zeigt ein Diagramm, in dem schematisch weitere exemplarische zeitliche Verläufe des Traktionsmoments M_T sowie des Bremsmoments M_B dargestellt sind. Das Diagramm bezieht sich auf einen Anfahrvorgang, bei dem sich das Schienenfahrzeug an einer Streckensteigung befindet, das ermittelte Festhaltemoment M_F also größer als Null ist.
Zwecks einer einfachen Vergleichbarkeit von 3 und 2 sei die Skalierung der Ordinatenachsen bzw. der Abszissenachsen in beiden Figuren die gleiche.
Der Anfangswert des Bremsmoments M_B, der genau so groß ist wie in 2, liegt über dem ermittelten Festhaltemoment M_F. Im vorliegenden Fall beträgt das Festhaltemoment M_F ca. das 0,5-fache des maximal von der Steuereinheit 10 einstellbaren Traktionswerts M_end. Das Grenzmoment M_G ist gleich dem 1,25-fachen des Festhaltemoments M_F und das Mindestmoment M_min ist gleich dem 1,1-fachen des Festhaltemoments M_F.
Die Erhöhung des Traktionsmoments M_T beginnt nicht ab dem vorausberechneten Zeitpunkt t₁, sondern ab einen zeitlich davor liegenden Zeitpunkt t₁’’. Die mittlere Rate, mit der das Traktionsmoments M_T ab dem Zeitpunkt t₁’ erhöht wird, wird in diesem Fall betragsmäßig gleich der Rate gewählt, mit der das Bremsmoment M_B abfällt, sodass ein Betrag einer Vektorsumme aus dem Bremsmoment M_B und dem Traktionsmoment M_T vom Zeitpunkt t₁’’ bis zum Zeitpunkt t₂ annähernd konstant bleibt.
Eine zu 2 analoge Erhöhung des Traktionsmoments M_T mit der maximal erlaubten Rate ab dem vorausberechneten Zeitpunkt t₁, würde dazu führen, dass das Bremsmoment M_B unmittelbar vor dem Zeitpunkt t₁ bereits unter dem Grenzmoment M_G und evtl. sogar unter dem Festhaltemoment M_F liegen würde, noch bevor das Traktionsmoment M_T aufgebaut wird. Dadurch könnte ein Zurückrollen des Fahrzeugs 2 nicht sicher verhindert werden.
Das Schienenfahrzeug fängt an in Fahrtrichtung zu fahren und die Motordrehzahl der Elektromotoren 6 nimmt zu, sobald eine Differenz aus dem Traktionsmoment M_T und dem Festhaltemoment M_F größer ist als das Bremsmoment M_B und zusätzlich Reibungswiderstände in Lagern des Fahrzeugs 2 überwunden sind, d.h. zwischen dem Zeitpunkt t₁’’ und dem Zeitpunkt t₂.
Da im vorliegenden Fall das Grenzmoment M_G größer ist als in 2 und zudem die mittlere Rate, mit der das Traktionsmoment M_T bis zum Erreichen des Grenzmoments M_G erhöht wird, kleiner ist als in 2, ist im vorliegenden Fall ein Zeitraum zum Erreichen des Grenzmoments M_G ab Beginn der Erhöhung des Traktionsmoments M_T vom Wert Null an länger als in 2.
Wie aus einem Vergleich von 3 und 2 ersichtlich ist, ist ein Zeitraum, in dem das Traktionsmoment M_T auf dem Grenzmoment M_G gehalten wird, in 3 länger als in 2. Dies liegt daran, dass im vorliegenden Fall das Grenzmoment M_G größer ist als in 2 und folglich eine längere Begrenzung des Traktionsmoments M_T stattfindet, um den Umrichter 8 zu schonen.
Weiter ist aus dem Vergleich von 3 und 2 ersichtlich, dass ein Zeitraum, in dem eine zur Motordrehzahl proportionale Erhöhung des Traktionsmoments M_T stattfindet, in 3 kürzer ist als in 2, was daran liegt, dass die zur Motordrehzahl proportionale Erhöhung bei einem höheren Traktionsmoment M_T startet.
4 zeigt ein Diagramm, in dem schematisch ein exemplarischer Verlauf des Traktionsmoments M_T in Abhängigkeit von der Motordrehzahl n dargestellt ist. Das Diagramm bezieht sich auf den zeitlichen Verlauf des Traktionsmoments M_T, der in 2 dargestellt ist, sowie auf die Anfahrsituation, die im Zusammenhang mit 2 beschrieben ist.
Das Diagramm umfasst eine Ordinatenachse und eine Abszissenachse. Auf der Ordinatenachse ist ein Moment M aufgetragen. Auf der Abszissenachse ist die Motordrehzahl n aufgetragen.
Solange die Motordrehzahl n kleiner ist als die vorgegebene erste Grenzdrehzahl n₁, wird das Traktionsmoments M_T von der Steuereinheit 10 auf das Grenzmoment M_G, das das 0,25-fache des maximal von der Steuereinheit 10 einstellbaren Traktionswerts M_end beträgt, eingestellt. Wie im Zusammenhang mit 2 beschrieben fängt das Schienenfahrzeug an in Fahrtrichtung zu fahren, sobald das Traktionsmoment M_T größer ist als das Bremsmoment M_B und zusätzlich Reibungswiderstände in Lagern des Fahrzeugs 2 überwunden sind, d.h. noch vor dem Zeitpunkt t₂, an dem das Traktionsmoment M_T gleich dem Grenzmoment M_G ist. Da bereits Traktion aufgebaut ist, bevor das Schienenfahrzeug anfängt in Fahrtrichtung zu fahren, ist bei der Motordrehzahl Null das Traktionsmoment M_T bereits auf einem Wert der größer als Null, jedoch kleiner als das Grenzmoment M_G ist. Da die Motordrehzahl n proportional zur Geschwindigkeit des Fahrzeugs 2 zunimmt, nimmt das Traktionsmoment M_T bis zum Erreichen des Grenzmoments M_G zum Zeitpunkt t₂ mit steigender Drehzahl n, insbesondere linear zur Drehzahl n, zu.
Nach Erreichen des Grenzmoments M_G wird das Traktionsmoment M_T von der Steuereinheit 10 konstant auf dem Grenzmoment M_G gehalten, bis die Motordrehzahl n zum Zeitpunkt t₃ die vorgegebene erste Grenzdrehzahl n₁ erreicht. Sobald die Motordrehzahl n die vorgegebene erste Grenzdrehzahl n₁ überschritten hat und solange die Motordrehzahl n kleiner ist als die vorgegebene zweite Grenzdrehzahl n₂, wird das Traktionsmoment M_T von der Steuereinheit 10 proportional zur Motordrehzahl n erhöht.
Bei Erreichen der zweiten Grenzdrehzahl n₂ zum Zeitpunkt t₄ ist das Traktionsmoment M_T gleich dem maximal von der Steuereinheit 10 einstellbaren Traktionswert M_end. Solange die maximale Motorleistung noch nicht erreicht ist, wird das Traktionsmoment M_T konstant auf dem von der Steuereinheit 10 einstellbaren Traktionswert M_end gehalten. Ab dem Zeitpunkt t₅, an dem die maximale Motorleistung erreicht wird, wird das Traktionsmoment M_T umgekehrt proportional zur Motordrehzahl n verringert, während die maximale Motorleistung beibehalten wird.
5 zeigt ein Diagramm, in dem ein schematisch ein weiterer exemplarischer Verlauf des Traktionsmoments M_T in Abhängigkeit von der Motordrehzahl n dargestellt ist. Das Diagramm bezieht sich auf den zeitlichen Verlauf des Traktionsmoments M_T, der in 3 dargestellt ist, sowie auf die Anfahrsituation, die im Zusammenhang mit 3 beschrieben ist.
Zwecks einer einfachen Vergleichbarkeit von 5 und 4 sei die Skalierung der Ordinatenachsen bzw. der Abszissenachsen in beiden Figuren die gleiche.
Bei der Motordrehzahl Null ist das Traktionsmoment M_T bereits auf einem Wert der größer als das Festhaltemoment M_F, jedoch kleiner als das Grenzmoment M_G ist.
Das Grenzmoment M_G, auf welches das Traktionsmoment von der Steuereinheit 10 eingestellt wird, ist gleich dem 1,25-fachen des ermittelten Festhaltemoments M_F, wobei das Festhaltemoment M_F ca. das 0,5-fache des maximal von der Steuereinheit 10 einstellbaren Traktionswerts M_end beträgt. Somit hat das Grenzmoment M_G im vorliegenden Fall einen größeren Wert als in 4. Entsprechend wird die vorgegebene erste Grenzdrehzahl n₁, bis zu deren Erreichen das Traktionsmoment M_T auf dem Grenzmoment M_G gehalten wird, von der Steuereinheit 10 auf einen größeren Wert als in 4 eingestellt, um den Umrichter 8 zu schonen.
Die vorgegebene zweite Grenzdrehzahl n₂, bis zu deren Erreichen das Traktionsmoment M_T nach Überschreiten der vorgegebene ersten Grenzdrehzahl n₁ proportional zur Motordrehzahl n erhöht wird, hingegen wird von der Steuereinheit 10 auf den gleichen Wert eingestellt wie in 4.
Das Grenzmoment, auf das das Traktionsmoment begrenzt wird, solange die Motordrehzahl n kleiner ist als die vorgegebene erste Grenzdrehzahl n₁, ist vom Fahrer stufenweise, insbesondere in drei Einstellstufen, einstellbar.
Standardmäßig ist die erste Einstellstufe eingestellt. Eine Wahl der zweiten bzw. dritten Einstellstufe ist auf ein Vorliegen einer betrieblichen Ausnahmesituation beschränkt und muss vom Fahrer durch Betätigen eines Entsperrhebels bzw. eines Entsperrschalters freigeschaltet werden.
In der ersten Einstellstufe erfolgt die Begrenzung des Traktionsmoments wie bisher beschrieben. D.h. die im Zusammenhang mit den 2 bis 5 beschriebene Begrenzung des Traktionsmoments M_T auf das Grenzmoment M_G bezieht sich auf die erste Einstellstufe. In der zweiten Einstellstufe wird das Grenzmoment derart eingestellt, dass eine Differenz zwischen dem maximal von der Steuereinheit 10 einstellbaren Traktionswert M_end und dem Grenzmoment gegenüber der entsprechenden Differenz in der ersten Einstellstufe halbiert wird.
In der dritten Stufe hingegen erfolgt keine Begrenzung des Traktionsmoments.
Liegt eine betriebliche Ausnahmesituation vor, kann durch die Wahl der zweiten bzw. der dritten Einstellstufe ein schnelleres Anfahren des Schienfahrzeugs erreicht werden.
In 2 ist ein exemplarischer zeitlicher Verlauf des Traktionsmoments M_T’ bei der Wahl der zweiten Einstellstufe mit Hilfe einer gestrichelten Linie dargestellt.
In der zweiten Einstellstufe wird das Grenzmoment M_G’ auf einen Wert eingestellt, der das ca. 0,62-fache des maximal von der Steuereinheit 10 einstellbaren Traktionswerts M_end beträgt. Dadurch wird die Differenz zwischen dem maximal von der Steuereinheit 10 einstellbaren Traktionswert M_end und dem Grenzmoment M_G’, gegenüber der Differenz zwischen dem maximal von der Steuereinheit 10 einstellbaren Traktionswert M_end und dem Grenzmoment MG in der ersten Einstellstufe, halbiert.
Da das Grenzmoment M_G’ in der zweiten Einstellstufe größer ist als das Grenzmoment M_G in der ersten Einstellstufe, liegt der vorausberechnete Zeitpunkt t₁’ in der zweiten Einstellstufe zeitlich vor dem vorausberechneten Zeitpunkt t₁ in der ersten Einstellstufe. Das ab dem Zeitpunkt t₁’ mit maximal erlaubter Rate erhöhte Traktionsmoment M_T’ erreicht zum Zeitpunkt t₂ das Grenzmoment M_G’.
Bis zum Zeitpunkt t₃’, an dem die Motordrehzahl n die erste Grenzdrehzahl n₁ erreicht, wird das Traktionsmoment M_T’ von der Steuereinheit 10 konstant auf dem Grenzmoment M_G’ gehalten. Ab dem Zeitpunkt t₃’ erfolgt eine zur Motordrehzahl n proportionale Erhöhung des Traktionsmoments M_T, bis das Traktionsmoment M_T’ zum Zeitpunkt t₄’ den maximal von der Steuereinheit 10 einstellbaren Traktionswert M_end erreicht. Von da an bleibt das Traktionsmoment M_T’ bis zum Erreichen der maximalen Motorleistung zum Zeitpunk t₅ konstant auf dem maximal von der Steuereinheit 10 einstellbare Traktionswert M_end.
In der zweiten Einstellstufe ist ein Zeitraum, in dem das Traktionsmoment M_T’ auf dem Grenzmoment M_G’ gehalten wird, länger als in der ersten Einstellstufe. Dies liegt daran, dass in der zweiten Einstellstufe das Grenzmoment M_G’ größer ist als in der ersten Einstellstufe und folglich eine längere Begrenzung des Traktionsmoments M_T’ stattfindet, um den Umrichter 8 zu schonen.
Ferner ist in der zweiten Einstellstufe ein Zeitraum, in dem die zur Motordrehzahl n proportionale Erhöhung des Traktionsmoments M_T’ stattfindet, kürzer ist als in der ersten Einstellstufe, da die zur Motordrehzahl n proportionale Erhöhung bei einem höheren Traktionsmoment M_T’ startet als in der ersten Einstellstufe.
Der im Zusammenhang mit 2 beschriebene zeitliche Verlauf des Traktionsmoments M_T’ in der zweiten Einstellstufe lässt sich analog auf 3 übertragen.
6 zeigt ein Diagramm, in dem schematisch ein exemplarischer zeitlicher Verlauf einer Temperatur des Bipolartransistors des in 1 beschriebenen Schienfahrzeugs dargestellt ist. Das Diagramm umfasst eine Ordinatenachse und eine Abszissenachse. Auf der Ordinatenachse ist eine Temperatur T aufgetragen. Auf der Abszissenachse ist eine Zeit t aufgetragen.
Die dargestellte Temperatur ist die Temperatur an einer Kontaktfläche des Bipolartransistors, an der ein Bonddraht an den Bipolartransistor angelötet oder angeschweißt ist. Diese Temperatur kann z.B. die Temperatur sein, auf die sich die Steuereinheit 10 beim Steuern des Traktionsmoments M_T bezieht.
Ferner bezieht sich der dargestellte Temperaturverlauf auf einen Zeitraum, in dem eine Motordrehzahl n der beiden Elektromotoren 6 unterhalb der vorgegebenen ersten Grenzdrehzahl n₁ ist und somit eine Frequenz der vom Umrichter 8 erzeugten Ausgangsspannung niedrig ist. Der dargestellte Zeitraum ist so kurz, dass die Motordrehzahl n in diesem Zeitraum als annähernd konstant betrachtet wird.
Während einer leitenden Phase des Bipolartransistors heizt sich der Bipolartransistor auf und die Temperatur an der Kontaktfläche nimmt zu. Entsprechend kühlt sich der Bipolartransistor während einer nicht-leitenden Phase des Bipolartransistors ab und die Temperatur an der Kontaktfläche nimmt ab.
In 6 ist ein periodisches Schwanken der Temperatur zwischen einer minimalen Temperatur und einer maximalen Temperatur gezeigt. Die maximale Temperatur ist eine während einer leitenden Phase des Bipolartransistors maximal erreichte Temperatur T_max an der Kontaktfläche. Diese Temperatur wird am Ende einer leitenden Phase erreicht. Die minimale Temperatur ist eine während einer nicht-leitenden Phase des Bipolartransistors minimal erreichte Temperatur T_min an der Kontaktfläche. Diese Temperatur wird am Ende einer nicht-leitenden Phase erreicht. Folglich hängt der Wert der minimal erreichten Temperatur T_min an der Kontaktfläche u.a. von einer Dauer der nicht-leitenden Phase des Bipolartransistors ab. Entsprechend hängt der Wert der maximal erreichten Temperatur T_max an der Kontaktfläche u.a. von einer Dauer der leitenden Phase des Bipolartransistors ab.
Der Temperaturverlauf ist vereinfacht dargestellt und soll lediglich einen Zusammenhang zwischen der von der Frequenz der Ausgangspannung abhängigen Motordrehzahl n und der während einer leitenden Phase des Bipolartransistors maximal erreichten Temperatur T_max an der Kontaktfläche illustrieren. Für die Darstellung des Temperaturverlaufs wurde angenommen, dass sich eine mittlere Temperatur an der Kontaktfläche – bezogen auf eine zeitliche Mittelung der Temperatur über mehrere Temperaturperioden – auf einen stationären Wert eingestellt hat und nicht mit der Zeit t ansteigt.
7 zeigt ein Diagramm, in dem ein weiterer exemplarischer zeitlicher Verlauf der Temperatur des Bipolartransistors des Umrichters 8 dargestellt ist. Der dargestellte Temperaturverlauf bezieht sich auf einen Zeitraum, in dem die Motordrehzahl n oberhalb der ersten vorgegebenen Grenzdrehzahl n₁ ist und somit die Frequenz der vom Umrichter 8 erzeugten Ausgangsspannung höher ist als in 6.
Zwecks einer einfachen Vergleichbarkeit von 6 und 7 sei die Skalierung der Ordinatenachsen bzw. der Abszissenachsen in beiden Figuren die gleiche.
Die Dauer einer leitenden Phase des Bipolartransistors ist umgekehrt proportional zur Frequenz der vom Umrichter 8 erzeugten Ausgangsspannung. Demnach ist die Dauer einer leitenden Phase des Bipolartransistors umso kürzer, je größer die Motordrehzahl n ist. Entsprechend heizt sich der Bipolartransistor bei einer höheren Motordrehzahl n kürzer auf. Dadurch kann die während einer leitenden Phase des Bipolartransistors maximal erreichte Temperatur T_max an der Kontaktfläche bei einer höheren Motordrehzahl n niedriger sein als bei einer niedrigeren Motordrehzahl n- und das obwohl eine Rate, mit der die Temperatur bei der höheren Motordrehzahl n ansteigt, größer sein kann, z.B. weil das Traktionsmoment M_T größer ist.
Dieser Sachverhalt ist beim Vergleich von 6 und 7 ersichtlich. So ist in 7 die Rate, mit der die Temperatur ansteigt, größer als in 6. Da aber die Dauer einer leitenden Phase in 7 kürzer ist als in 6, ist in 7 die während einer leitenden Phase des Bipolartransistors maximal erreichte Temperatur T_max an der Kontaktfläche niedriger als in 6.
Bei einer höheren Motordrehzahl n ist zusätzlich auch die Dauer einer nicht-leitenden Phase des Bipolartransistors kürzer. Daher kühlt sich der Bipolartransistor bei einer höheren Motordrehzahl n kürzer ab und die während einer nicht-leitenden Phase des Bipolartransistors minimal erreichte Temperatur T_min an der Kontaktfläche kann bei einer höheren Motordrehzahl n größer sein als bei einer niedrigeren Motordrehzahl n. Vereinfachend kann angenommen werden, dass die Dauer einer nicht-leitenden Phase des Bipolartransistors in 7 so lang ist, dass eine Zunahme der minimal erreichten Temperatur T_min in 7 gegenüber der minimal erreichten Temperatur T_min in 6 vernachlässigbar ist.
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch das offenbarte Beispiel eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

Claims

Verfahren zum Steuern eines Anfahrvorgangs eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (2), bei dem ein zum Verhindern eines Zurückrollens des Fahrzeugs (2) notwendiges Festhaltemoment (M_F) ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass, solange eine ermittelte Motordrehzahl (n) kleiner ist als eine vorgegebene erste Grenzdrehzahl (n₁), ein Traktionsmoment (M_T) von einer Steuereinheit (10) des Fahrzeugs (2) auf ein vom Festhaltemoment (M_F) abhängiges Grenzmoment (M_G) begrenzt wird und das Traktionsmoment (M_T) von der Steuereinheit (10) erst dann über das Grenzmoment (M_G) hinaus erhöht wird, wenn die Motordrehzahl (n) größer ist als die erste Grenzdrehzahl (n₁).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Grenzmoment (M_G) unterhalb des Maximums aus dem 1,3-fachen des Festhaltemoments (M_F) und dem 0,3-fachen des maximal von der Steuereinheit (10) einstellbaren Traktionswerts (M_end) liegt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Grenzmoment (M_G) oberhalb des Maximums aus dem 1,2-fachen des Festhaltemoments (M_F) und dem 0,2-fachen des maximal von der Steuereinheit (10) einstellbaren Traktionswerts (M_end) liegt.
Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Traktionsmoment (M_T) von der Steuereinheit (10) bis zum Erreichen einer vorgegebenen zweiten Grenzdrehzahl (n₂) linear zur Motordrehzahl (n) erhöht wird, sobald die Motordrehzahl (n) größer ist als die erste Grenzdrehzahl (n₁).
Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Grenzdrehzahl (n₁) von der Steuereinheit (10) in Abhängigkeit vom Festhaltemoment (M_F) eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der zweiten Grenzdrehzahl (n₂) zur ersten Grenzdrehzahl (n₁) gleich dem Verhältnis vom maximal von der Steuereinheit (10) einstellbaren Traktionswert (M_end) zum Grenzmoment (M_G) ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für jeden Wagen (4) des Fahrzeugs (2) jeweils eine Wagenmasse sowie ein von einem Streckenneigungswinkel (24) abhängiger Wagen-Steigungsparameter ermittelt werden, aus der Wagenmasse sowie aus dem Wagen-Steigungsparameter ein Wagen-Festhaltemoment berechnet wird und das Festhaltemoment (M_F) des Fahrzeugs (2) durch ein Aufsummieren aller ermittelten Wagen-Festhaltemomente berechnet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bremse von der Steuereinheit (10) zum Anfahren gelöst wird und die Steigung des Traktionsmoments (M_T) in Abhängigkeit von einem sinkenden Bremsmoment (M_B) erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bremse von der Steuereinheit (10) zum Anfahren gelöst wird, bevor das Traktionsmoment (M_T) von der Steuereinheit (10) bei Null beginnend erhöht wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bremse von der Steuereinheit (10) zum Anfahren gelöst wird und das Traktionsmoment (M_T) von der Steuereinheit (10) derart gesteuert wird, dass das Traktionsmoment (M_T) erstmalig das Grenzmoment (M_G) erreicht, wenn ein Bremsmoment (M_B) den Wert Null erreicht.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Traktionsmoment (M_T) von der Steuereinheit (10) derart erhöht wird, dass die Summe aus Traktionsmoment (M_T) und Bremsmoment (M_B) konstant, insbesondere gleich dem Grenzmoment (M_G) bleibt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Zeitpunkt (t₂), an dem ein Bremsmoment (M_B) auf Null abgefallen sein wird, vorausberechnet wird und aus dem ersten Zeitpunkt (t₂) ein zeitlich davor liegender zweiter Zeitpunkt (t₁) berechnet wird, sodass das zum zweiten Zeitpunkt (t₁) von Null beginnend mit maximal erlaubter Rate ansteigende Traktionsmoment (M_T) zum ersten Zeitpunkt (t₂) das Grenzmoment (M_G) erreicht.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Abfallen der Motordrehzahl (n) unter die erste Grenzdrehzahl (n₁) das Traktionsmoment (M_T) von der Steuereinheit (10) auf dem Grenzmoment (M_G) gehalten wird, solange die Motordrehzahl (n) kleiner ist als die erste Grenzdrehzahl (n₁), und das Traktionsmoment (M_T) von der Steuereinheit (10) über das Grenzmoment (M_G) hinaus erhöht wird, sobald die Motordrehzahl (n) größer ist als die erste Grenzdrehzahl (n₁).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Traktionsmoment (M_T) ein negatives Traktionsmoment zum elektrischen Bremsen ist.
Steuerungssystem (9) für ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug (2) mit zumindest einem Elektromotor (6), einem Umrichter (8) zum Speisen des Elektromotors (6) und einer Steuereinheit (10) zum Steuern des Umrichters (8), die dazu vorbereitet ist, ein zum Verhindern eines Zurückrollens des Fahrzeugs (2) notwendiges Festhaltemoment (M_F) zu ermitteln, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (10) dazu vorbereitet ist, den Umrichter (8) so zu steuern, dass, solange eine ermittelte Motordrehzahl (n) kleiner ist als eine vorgegebene erste Grenzdrehzahl (n₁), ein Traktionsmoment (M_T) des Fahrzeugs (2) auf ein vom Festhaltemoment (M_F) abhängiges Grenzmoment (M_G) begrenzt wird und das Traktionsmoment (M_T) erst dann über das Grenzmoment (M_G) hinaus erhöht wird, wenn die Motordrehzahl (n) größer ist als die erste Grenzdrehzahl (n₁).