DE102015201543A1 - Control method for standstill assurance of an electrical machine - Google Patents

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Günter Fambach
Markus Schüssler
Olaf Moseler
Markus Eisele
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Abstract

Vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ansteuern eines Wechselrichters (2, 5), der dazu ausgelegt ist, eine elektrische Maschine (1), insbesondere eine elektrische Maschine (1) in einem Antriebsstrang eines Fahrzeugs, zu bestromen, folgende Schritte umfassend: a) Erfassen mindestens eines Stillstandssignals für die elektrische Maschine (1) und b) Ausgeben eines ersten und eines zweiten Ansteuerungssignals an den Wechselrichter (2, 5), wobei – das erste Ansteuerungssignal ein Signal zum Nichtbestromen der elektrischen Maschine (1) umfasst, insbesondere ein Signal zum Erzeugen einer Wechselrichtersperre (WRS) und/oder eines aktiven Kurzschlusses (AKS) der elektrischen Maschine (1), und – das zweite Ansteuerungssignal ein Signal zum Erzeugen eines Spannungszeigers (Ures) und/oder einer Pulsweitenmodulation (PWM) umfasst.The present invention relates to a method for driving an inverter (2, 5) which is designed to supply an electrical machine (1), in particular an electric machine (1) in a drive train of a vehicle, with the following steps: a) detecting at least one standstill signal for the electric machine (1) and b) outputting a first and a second drive signal to the inverter (2, 5), wherein - the first drive signal comprises a signal for Nichtbestromen the electric machine (1), in particular a signal to Generating an inverter lock (WRS) and / or an active short circuit (AKS) of the electric machine (1), and - the second drive signal comprises a signal for generating a voltage vector (Ures) and / or a pulse width modulation (PWM).

Description

Vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ansteuern eines Wechselrichters bei einem angeforderten und/oder erkannten Stillstand einer elektrischen Maschine, insbesondere einer elektrische Maschine in einem Antriebsstrang eines Fahrzeugs, wobei der Wechselrichter dazu ausgelegt ist, die elektrische Maschine zu bestromen. The present invention relates to a method for driving an inverter at a requested and / or detected standstill of an electric machine, in particular an electric machine in a drive train of a vehicle, wherein the inverter is adapted to energize the electric machine.

Zum Bestromen einer elektrischen Maschine wird üblicherweise ein Wechselrichter, insbesondere ein Umrichter oder eine Sechspulsbrücke, eingesetzt. Wechselrichter-Schalteinheiten, mittels derer die elektrische Spannung an der elektrischen Maschine angelegt wird, werden dabei digital betrieben und es wird abwechselnd eine Betriebsspannung in positiver und negativer Richtung an Versorgungsklemmen der elektrischen Maschine angelegt. Um von der Betriebsspannung abweichende Spannungen anlegen zu können, werden die Wechselrichter-Schalteinheiten derart angesteuert, dass im Mittel eine gewünschte Spannung an der elektrischen Maschine anliegt. Der elektrische Strom, der sich entsprechend dieser Spannung ergibt, wird durch die Induktivität der elektrischen Maschine begrenzt. Dabei beginnt der Strom in der elektrischen Maschine bei einem solchen Verfahren entsprechend den Schalterstellungen des Wechselrichters um einen mittleren Strom zu pendeln. Dieses Pendeln des Stroms wird üblicherweise als Oberschwingungen des Wechselrichters bezeichnet, die bei einem angeforderten Fahrzeugstillstand zu Problemen führen können. For powering an electrical machine usually an inverter, in particular a converter or a six-pulse bridge is used. Inverter switching units, by means of which the electrical voltage is applied to the electric machine, are thereby operated digitally and alternately an operating voltage in positive and negative directions is applied to supply terminals of the electrical machine. In order to be able to apply voltages deviating from the operating voltage, the inverter switching units are controlled in such a way that, on average, a desired voltage is applied to the electrical machine. The electric current that results according to this voltage is limited by the inductance of the electrical machine. In this case, the current in the electric machine begins to oscillate in such a method according to the switch positions of the inverter to a mean current. This commutation of the current is usually referred to as harmonics of the inverter, which can lead to problems in a requested vehicle standstill.

Bei einem angeforderten Fahrzeug-Stillstand muss bekanntermaßen eine ungewollte Kraftübertragung durch die elektrische Maschine, insbesondere die Erzeugung eines Drehmoments oberhalb einer vorbestimmten Sicherheits-Schwelle, verhindert werden. Zu diesem Zweck wird im Stand der Technik als Überwachungsmaßnahme der elektrische Strom, der durch die elektrische Maschine fließt, erfasst und mit einer Schwelle, unter der das Drehmoment als sicher angenommen wird, verglichen. Bei dem oben beschriebenen Wechselrichter-Betrieb ist es allerdings ein bekanntes Problem, dass eine Messeinrichtung, die zu vorbestimmten, stichprobenartig definierten Zeitpunkten den Strom in der elektrischen Maschine erfasst, anstelle des gesuchten mittleren Stroms einen davon abweichenden, von den Oberschwingungen verzerrten Strom erfasst. Das kann wiederum dazu führen, dass es auch bei einem angeforderten bzw. erkannten Stillstand eines mit einer elektrischen Maschine betriebenen Fahrzeugs zu einem ungewollten Anfahren kommt. In the case of a requested vehicle standstill, it is known that undesired power transmission by the electric machine, in particular the generation of a torque above a predetermined safety threshold, must be prevented. For this purpose, in the prior art as a monitoring measure, the electric current flowing through the electric machine is detected and compared with a threshold under which the torque is assumed safe. In the inverter operation described above, however, it is a known problem that a measuring device that detects the current in the electrical machine at predetermined, randomly defined times, instead of the sought average current detects a deviating, distorted by the harmonics current. This in turn can lead to an unwanted start-up even if a requested or recognized standstill of a vehicle operated by an electric machine occurs.

Ein derartiges ungewolltes Anfahren eines Fahrzeugs aus dem Stillstand kann jedoch Personen, die sich in der Umgebung des Fahrzeugs aufhalten, gefährden. Hält beispielsweise ein elektrisch angetriebener Bus an einer Haltestelle und legt der Fahrer die Feststellbremse nicht ein, reichen bereits geringfügige Drehmomente, beispielsweise lediglich 10 Nm, am Getriebestrang aus, dass sich der Bus langsam und für den Fahrer unmerklich in Bewegung setzt. However, such unintentional startup of a vehicle from standstill can endanger people who are in the vicinity of the vehicle. If, for example, an electrically driven bus stops at a stop and the driver does not apply the parking brake, even slight torques, for example, only 10 Nm, on the gear train suffice for the bus to set slowly and imperceptibly in motion for the driver.

Daher muss bei der Stromüberwachung der elektrischen Maschine eines stehenden Fahrzeugs berücksichtigt werden, dass auf der einen Seite eine Risikoanalyse zur funktionalen Sicherheit eine relativ niedrige Stromgrenze, wie beispielsweise 8 A, ergeben kann, die bereits einem gefährlichen Zustand entspricht. Auf der anderen Seite können etwaige Messfehler, dazu führen, dass diese Stromgrenze überschritten wird, ohne dass ein für den Stillstand gefährlicher Zustand der elektrischen Maschine vorliegt. Derartige Messfehler können insbesondere aufgrund der Oberschwingungen des Wechselrichters, aufgrund von Toleranzen der Stromsensorik, etwa aufgrund eines Stromdrifts bis zu 5 A in einem Temperaturintervall und/oder während der Lebensdauer, oder aufgrund der Einflüsse einer Regelung auf das Null-Drehmoment M = 0 Nm auftreten. Dieser Konflikt kann ohne weitere Vorkehrungen nur entweder zu Ungunsten der Sicherheit oder zu Ungunsten der Verfügbarkeit des Systems aufgelöst werden, d. h. es wird eine sichere Erkennung eines gefährlichen Zustands gegen eine mögliche Fehldiagnose bei einer besseren Verfügbarkeit des Systems abgewogen. Therefore, in the current monitoring of a stationary vehicle's electrical machine, it must be taken into account that, on the one hand, a functional safety risk analysis may yield a relatively low current limit, such as 8 A, that already corresponds to a dangerous condition. On the other hand, any measurement errors may cause this current limit to be exceeded without a dangerous state of the electrical machine being at standstill. Such measurement errors may occur in particular due to the harmonics of the inverter due to tolerances of the current sensor, such as due to a current drift up to 5 A in a temperature interval and / or during the lifetime, or due to the effects of a control on the zero torque M = 0 Nm , Without further precautions, this conflict can only be resolved either to the detriment of security or to the detriment of the system's availability, d. H. a reliable identification of a dangerous condition against a possible misdiagnosis with a better availability of the system is considered.

Aus dem Stand der Technik, beispielsweise der Druckschrift DE 10 2010 053 624 A1 , ist ein Fahrzeug und ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs mit einem von einem Wechselrichter angesteuerten Elektromotor bekannt, wobei bei Erkennung eines gefährlichen Zustandes oder aber zum Auskuppeln bzw. beim Gangwechsel der Wechselrichter von einer Steuerung ein Abschaltsignal erhält. Dieses Abschaltsignal bewirkt, dass die vom Wechselrichter versorgte Statorwicklung des Elektromotors stromlos wird. Die Steuerung erzeugt das Abschaltsignal in Abhängigkeit von Werten, die von Zustands-Sensoren des Fahrzeugs erfasst werden und/oder über Eingabemittel eingegeben werden. Zur Erhöhung der Sicherheit wird in dieser Druckschrift zusätzlich vorgeschlagen, bei Erhalt des Abschaltsignals auch keine weiteren pulsweitenmodulierten Ansteuerungssignalen mehr auszugeben. From the prior art, for example the publication DE 10 2010 053 624 A1 , a vehicle and a method for operating a vehicle with an inverter controlled by an electric motor is known, wherein upon detection of a dangerous condition or for disengaging or during gear change, the inverter receives a shutdown signal from a controller. This shutdown signal causes the powered by the inverter stator winding of the electric motor is de-energized. The controller generates the shutdown signal in response to values sensed by vehicle state sensors and / or entered via input means. To increase security, it is additionally proposed in this publication that, upon receipt of the shutdown signal, no further pulse width modulated control signals should be output.

In der Druckschrift EP 1 036 936 A1 wird eine Vorrichtung zur Überwachung einer Starteinrichtung in einem Kraftfahrzeug mit einer als Anlasser und Generator dienenden elektrischen Maschine, einem Wechselrichter zum Wandeln des in der elektrischen Maschine erzeugten oder benötigten Stromes und einer Steuereinheit zum Steuern des Betriebs der aus der elektrischen Maschine und dem Wechselrichter bestehenden Einheit in Abhängigkeit von Eingangssignalen offenbart, wobei die Steuereinheit auch beim nicht in Betrieb befindlichen Fahrzeug in zeitlichen Abständen aktivierbar ist. Um ein unbeabsichtigtes Losfahren des Fahrzeugs infolge dieser Aktivierung zu verhindern, wird in dieser Druckschrift vorgeschlagen, eine zusätzliche Steuerung zu verwenden, die den Wechselrichter in Abhängigkeit von Fahrzeugbetriebsinformationen, wie z. B. eines Drehzahlsignals des Motors und eines Kupplungsbetätigungssignals bzw. eines P/N-Signals eines automatischen Getriebes, aktiviert oder deaktiviert. In the publication EP 1 036 936 A1 is a device for monitoring a starting device in a motor vehicle with an electric machine serving as a starter and generator, an inverter for converting the current generated or required in the electric machine and a control unit for controlling the operation of the unit consisting of the electric machine and the inverter disclosed in response to input signals, the control unit also at not in operation vehicle is activated at intervals. In order to prevent inadvertent departure of the vehicle as a result of this activation, it is proposed in this document to use an additional control that controls the inverter in dependence on vehicle operating information such. B. a speed signal of the motor and a clutch actuation signal or a P / N signal of an automatic transmission, activated or deactivated.

Für den Fall, dass die Deaktivierung des Wechselrichters bzw. die Unterbrechung der Stromversorgung der elektrischen Maschine trotz eines angeforderten Fahrzeugstillstands fehlschlagen sollte, etwa durch eine Fehlfunktion in der hierfür zuständigen Elektronik, kann jedoch auch bei den aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen ein ungewolltes Anfahren der elektrischen Maschine auftreten. In the event that the deactivation of the inverter or the interruption of the power supply of the electric machine should fail despite a requested vehicle standstill, such as a malfunction in the responsible electronics, but also in the known from the prior art devices, an unwanted startup the electrical machine occur.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Ansteuerung eines Wechselrichters, der eine elektrische Maschine mit elektrischem Strom versorgt, anzugeben, welches bei einem erkannten und/oder gewollten Stillstand eines von der elektrischen Maschine angetriebenen Fahrzeugs zuverlässig ein ungewolltes Anfahren der elektrischen Maschine verhindert. The present invention is therefore based on the object, a method for controlling an inverter, which supplies an electric machine with electric current, indicate which at a detected and / or intentional standstill of a vehicle driven by the electric machine reliably an unwanted start of the electric machine prevented.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Ansteuern eines Wechselrichters gemäß Patentanspruch 1 gelöst. This object is achieved by a method for driving an inverter according to claim 1.

Auch wenn im Folgenden die Erfindung zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Verfahrens in Bezug auf ein Fahrzeug beschrieben wird, kann das Verfahren entsprechend bei einer beliebigen Vorrichtung angewandt werden, die von einer elektrischen Maschine in Bewegung setzbar ist. Although the invention will be described below to illustrate the method according to the invention in relation to a vehicle, the method can be applied correspondingly to any device which can be set in motion by an electric machine.

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren bereitgestellt, mit dem ein Wechselrichter angesteuert wird, wobei der Wechselrichter dazu ausgelegt ist, eine elektrische Maschine, insbesondere eine elektrische Maschine eines Fahrzeugs, zu bestromen. Dabei umfasst das erfindungsgemäße Verfahren unter anderem den Schritt der erfindungsgemäßen Stillstandserkennung, wobei mindestens ein Stillstandssignal für die elektrische Maschine erkannt wird. Um ein zuverlässiges Stillstehen der elektrischen Maschine zu gewährleisten, wird in einem weiteren Schritt ein erstes und ein zweites Ansteuerungssignal an den Wechselrichter ausgegeben, wobei das erste Ansteuerungssignal ein Signal zum Nichtbestromen der elektrischen Maschine umfasst, insbesondere ein Signal zum Erzeugen einer Wechselrichtersperre und/oder eines aktiven elektrischen Kurzschlusses der elektrischen Maschine. Das zweite Ansteuerungssignal umfasst hingegen zusätzlich ein Signal zum Erzeugen eines Spannungszeigers an der elektrischen Maschine und/oder einer Pulsweitenmodulation, d. h. eines bestimmten Spannungspulsmusters, das an die vorgesehenen Wechselrichter-Schalteinheiten, insbesondere Schalter, Halbleiter oder Leistungshalbleiter, abgegeben wird. According to the invention, a method is provided with which an inverter is controlled, wherein the inverter is designed to power an electric machine, in particular an electric machine of a vehicle. Among other things, the method according to the invention comprises the step of the standstill detection according to the invention, whereby at least one standstill signal for the electrical machine is detected. In order to ensure a reliable standstill of the electric machine, in a further step, a first and a second drive signal to the inverter is output, wherein the first drive signal comprises a signal for Nichtbestrom the electric machine, in particular a signal for generating an inverter lock and / or active electrical short circuit of the electric machine. In contrast, the second drive signal additionally comprises a signal for generating a voltage vector on the electric machine and / or a pulse width modulation, ie. H. a particular voltage pulse pattern, which is delivered to the designated inverter switching units, in particular switches, semiconductors or power semiconductors.

Dabei bewirkt das erste Ansteuerungssignal, beispielsweise die Wechselrichtersperre, d. h. das Öffnen aller Wechselrichter-Schalteinheiten, eine rasche Unterbrechung der Stromversorgung der elektrischen Maschine. Das erste Ansteuerungssignal macht es somit möglich, bei der Stillstandserkennung statt einer Regelung auf ein Drehmoment gleich 0 Nm bzw. auf einen Strom gleich 0 A das Bestromen der elektrischen Maschine durch den Wechselrichter einfach abzuschalten. Durch den daraus resultierenden Entfall der Taktung des Wechselrichters entfallen auch die eingangs erwähnten Oberschwingungen, sodass der Strom nun ohne störende Verzerrungen erfasst werden kann. Als Folge können hier die Grenzen für eine Stromüberwachung deutlich enger gezogen werden, wodurch der eingangs erwähnte Konflikt zwischen der Sicherheit und der Verfügbarkeit der elektrischen Maschine zumindest teilweise reduziert wird. In this case, causes the first drive signal, for example, the inverter lock, d. H. the opening of all inverter switching units, a rapid interruption of the power supply of the electric machine. The first drive signal thus makes it possible, in the standstill detection instead of a control to a torque equal to 0 Nm or to a current equal to 0 A, the switching off of the electrical machine by the inverter simply. Due to the resulting omission of the clocking of the inverter also eliminates the above-mentioned harmonics, so that the current can now be detected without disturbing distortions. As a result, the limits for current monitoring here can be drawn much narrower, whereby the initially mentioned conflict between the safety and the availability of the electric machine is at least partially reduced.

Das zusätzlich und unabhängig von dem ersten Ansteuerungssignal ausgegebene zweite Ansteuerungssignal bewirkt erfindungsgemäß, dass im Fall eines ausgebliebenen oder fehlgeschlagenen ersten Ansteuerungssignals eine automatisierte Ansteuerung des Wechselrichters zur Erzeugung einer Pulsweitenmodulation bzw. eines Spannungszeigers erfolgt, die/der wiederum zu einer Abschaltung der elektrischen Maschine führt. The additionally and independently of the first drive signal output second actuation signal causes according to the invention that in the case of a missed or failed first drive signal, an automated control of the inverter for generating a pulse width modulation or a voltage vector takes place, which in turn leads to a shutdown of the electric machine.

Dabei kann das zweite Ansteuerungssignal beispielsweise derart ausgestaltet sein, dass die Pulsweitenmodulation bzw. der Spannungszeiger das Anlegen einer resultierenden Spannung in einer Richtung bewirkt, die zu keinem wirksamen Drehmoment der elektrischen Maschine führt. In this case, the second drive signal can be designed, for example, such that the pulse width modulation or the voltage vector causes the application of a resulting voltage in one direction, which does not lead to any effective torque of the electric machine.

Alternativ kann mittels der Pulsweitenmodulation bzw. des Spannungszeigers eine derart hohe Spannung an der elektrischen Maschine erzeugt werden, dass diese eindeutig im Widerspruch zu dem gewünschten Stillstandssignal steht, was wiederum eine Notabschaltung der elektrischen Maschine zur Folge hat. Dazu kann insbesondere eine Sicherheitseinheit vorgesehen sein, die durch das Vorliegen einer detektierbar hohen Spannung an der elektrischen Maschine aktiviert wird. Dabei kann es sogar ausreichend sein, lediglich ein Signal zum Anlegen einer konstanten Betriebsspannung an einem Wechselrichter-Schalteinheit-Paar, auszugeben. Eine Pulsweitenmodulation ist in diesem Fall nicht notwendig. Weitere Möglichkeiten einer geeigneten Pulsweitenmodulation bzw. eines geeigneten Spannungszeigers werden nachfolgend angegeben. Alternatively, by means of the pulse width modulation or the voltage vector, such a high voltage can be generated at the electric machine that it clearly contradicts the desired standstill signal, which in turn results in an emergency shutdown of the electrical machine. For this purpose, in particular a safety unit can be provided, which is activated by the presence of a detectably high voltage on the electric machine. It may even be sufficient to output only a signal for applying a constant operating voltage to an inverter-switching unit pair. Pulse width modulation is not necessary in this case. Other options of a suitable Pulse width modulation or a suitable voltage vector are given below.

Vorteilhafterweise verhindert demnach das erfindungsgemäße Verfahren zuverlässig ein ungewolltes Anfahren der elektrischen Maschine beim Vorliegen eines Stillstandssignals, d. h. selbst dann, wenn das eigens hierzu vorgesehene erste Ansteuerungssignal zum Nichtbestromen der elektrischen Maschine aus irgendeinem Grund ausbleibt, fehlschlägt oder nicht erkannt bzw. vom Wechselrichter nicht umgesetzt werden kann. Advantageously, therefore, the inventive method reliably prevents unwanted startup of the electric machine in the presence of a standstill signal, d. H. Even if the specially provided for this purpose first drive signal for Nichtbestromen the electrical machine fails for any reason, fails or not recognized or can not be implemented by the inverter.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind für die zwei Ansteuerungssignale zwei parallele, d. h. voneinander unabhängige, Ansteuerungsleitungen für den Wechselrichter vorgesehen. Da bei dieser Ausgestaltung das erste und das zweite Ansteuerungssignal jeweils mittels einer eigenen Ansteuerungsleitung an den Wechselrichter übermittelt werden, ergibt sich eine erhöhte Robustheit und Flexibilität der erfindungsgemäßen Wechselrichter-Ansteuerung. Es können auch mehr, aber auch weniger als zwei Ansteuerungsleitungen zum Ausgeben der erfindungsgemäßen Ansteuerungssignale vorgesehen sein. In a further advantageous embodiment, two parallel, d. H. independent, drive lines for the inverter provided. Since in this embodiment, the first and the second control signal are transmitted in each case by means of a separate control line to the inverter, there is an increased robustness and flexibility of the inverter control according to the invention. It can also be provided more, but also less than two control lines for outputting the control signals according to the invention.

Vorzugsweise werden das erste Ansteuerungssignal und das zweite Ansteuerungssignal parallel zueinander, d. h. sich zumindest teilweise zeitlich überschneidend, bevorzugt jedoch gleichzeitig, an den Wechselrichter ausgegeben, sodass beim Vorliegen des mindestens einen Stillstandssignals beide Ansteuerungssignale am Wechselrichter anliegen. Dies hat den Vorteil, dass für die gesamte Dauer der erfindungsgemäßen Stillstandserkennung sowohl das erste als auch das zweite Ansteuerungssignal dem Wechselrichter zur Verfügung stehen. Insbesondere kann dabei im Falle eines Funktionsfehlers im Zusammenhang mit einem Ansteuerungssignal jederzeit automatisch das jeweils andere Ansteuerungssignal vom Wechselrichter umgesetzt werden, sodass der Wechselrichter ohne jede Verzögerung den erfindungsgemäß erkannten Stillstand sichert. Preferably, the first drive signal and the second drive signal become parallel to each other, i. H. At least partially temporally overlapping, but preferably at the same time, output to the inverter, so abut in the presence of at least one standstill signal both control signals to the inverter. This has the advantage that both the first and the second control signal are available to the inverter for the entire duration of the standstill detection according to the invention. In particular, in the case of a malfunction in connection with a control signal, the respective other control signal from the inverter can be automatically converted at any time, so that the inverter secures the standstill detected according to the invention without any delay.

Alternativ können die beiden Ansteuerungssignale auch nacheinander, beispielsweise unmittelbar aufeinander folgend, insbesondere sich abwechselnd, an den Wechselrichter ausgegeben werden. In diesem Falle kann insbesondere auch dieselbe Ansteuerungsleitung für die beiden Ansteuerungssignale verwendet werden. Alternatively, the two drive signals can also be output one after the other, for example immediately following one another, in particular alternately, to the inverter. In this case, in particular, the same drive line can be used for the two drive signals.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung weist der Wechselrichter eine Auswahleinheit auf, die die beiden erfindungsgemäßen Ansteuerungssignale überwacht und derart ausgestaltet ist, dass sie entweder nur das erste oder nur das zweite Ansteuerungssignal zur Ansteuerung des Wechselrichters weitergibt, und so zu dessen tatsächlicher Umsetzung im Wechselrichter führt. Dies hat den Vorteil, dass die beiden verschiedenen Ansteuerungssignale zur gleichen Zeit vorliegen können, vorzugsweise für die gesamte Dauer der Stillstandserkennung, ohne zu einer widersprüchlichen Ansteuerung der Wechselrichter-Schalteinheiten zu führen. Insbesondere kann die Auswahleinheit das von ihr ausgewählte Ansteuerungssignal direkt an die Wechselrichter-Schalteinheiten oder an eine optional vorhandene zur Sicherheitsabschaltung der elektrischen Maschine vorgesehene zusätzliche Sicherheitseinheit weitergeben. In a preferred embodiment, the inverter has a selection unit, which monitors the two drive signals according to the invention and is designed such that it passes on either only the first or only the second drive signal for driving the inverter, and thus leads to its actual implementation in the inverter. This has the advantage that the two different control signals can be present at the same time, preferably for the entire duration of the standstill detection, without leading to a contradictory control of the inverter switching units. In particular, the selection unit can pass on the control signal selected by it directly to the inverter switching units or to an optionally provided additional safety unit provided for the safety shutdown of the electrical machine.

Welches der beiden Ansteuerungssignale durch die Auswahleinheit ausgewählt wird und an welche Bedingungen eine entsprechende Präferenzregelung geknüpft ist, kann je nach der apparativen und funktionalen Ausgestaltung des jeweiligen Anwendungsfalls unterschiedlich sein. Da sowohl das erste als auch das zweite Ansteuerungssignal zum Zwecke der Stillstandssicherung geeignet sind, sind die beiden Ansteuerungssignale bei der tatsächlichen Umsetzung im Wechselrichter grundsätzlich gegeneinander ersetzbar. Mit anderen Worten kann die Auswahleinheit auch dazu ausgelegt sein, im Regelfall, d. h. wenn keine Funktionsstörungen auftreten und somit beide Ansteuerungssignale zur Verfügung stehen, das zweite Ansteuerungssignal zur tatsächlichen Umsetzung weiterzugeben und das erste Ansteuerungssignal zu ignorieren. Weitere Beispiele und bevorzugte Ausführungsformen im Hinblick auf die Auswahleinheit sind weiter unten angegeben. Which of the two control signals is selected by the selection unit and to which conditions a corresponding preference regulation is linked may vary depending on the apparatus and functional configuration of the respective application. Since both the first and the second drive signal are suitable for the purpose of standstill protection, the two drive signals in the actual implementation in the inverter are basically mutually replaceable. In other words, the selection unit can also be designed, as a rule, d. H. if no malfunctions occur and thus both drive signals are available to pass on the second drive signal for actual conversion and to ignore the first drive signal. Further examples and preferred embodiments with regard to the selection unit are given below.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das im zweiten Ansteuerungssignal enthaltene Signal zum Erzeugen der Pulsweitenmodulation ein Signal zum Anlegen einer resultierenden elektrischen Spannung Ures an der elektrischen Maschine. Das bedeutet, dass die Pulsweitenmodulation zu einem zeitlichen Mittelwert Ures der Spannung an den Stromversorgungklemmen der elektrischen Maschine führt, der sich bei mehreren Wechselrichter-Schalteinheit-Paaren aus der vektoriellen Summe der mittleren Ausgangsspannungen an den einzelnen Wechselrichter-Schalteinheit-Paaren ergibt. Durch eine solche Pulsweitenmodulation wird der elektrischen Maschine ein geeigneter Spannungs- bzw. Stromzeiger aufgeprägt, was neben dem Nichtbestromen gemäß dem ersten Ansteuerungssignal eine technisch andere und daher unabhängige Maßnahme zur Stillstandssicherung darstellt. Insbesondere kann der Pulsweitenmodulationszeiger Ures eine gewünschte, vorzugsweise eine möglichst hohe, Aussteuerung aufweisen. Die resultierende Spannung Ures kann sich in ihrer Richtung und/oder im Betrag in Abhängigkeit von der Zeit ändern oder aber zeitunabhängig sein. According to a preferred embodiment, the signal contained in the second drive signal for generating the pulse width modulation comprises a signal for applying a resultant electrical voltage U res to the electric machine. This means that the pulse width modulation leads to a time average U res of the voltage at the electrical power supply terminals of the electric machine, which results in the case of several inverter switching unit pairs from the vector sum of the average output voltages at the individual inverter switching unit pairs. By means of such a pulse width modulation, the electric machine is impressed with a suitable voltage or current vector, which represents a technically different and therefore independent measure for standstill assurance in addition to the non-current driving according to the first activation signal. In particular, the pulse width modulation vector U res may have a desired, preferably as high, modulation as possible. The resulting voltage U res may change in direction and / or magnitude as a function of time or be time-independent.

Alternativ zum Anlegen einer resultierenden Spannung Ures kann auch eine Pulsweitenmodulation erzeugt werden, die einen Kurzschluss der Versorgungsklemmen der elektrischen Maschine zur Folge hat. As an alternative to applying a resulting voltage U res, it is also possible to generate a pulse width modulation which results in a short circuit of the supply terminals of the electrical machine.

In einer vorteilhaften Weiterentwicklung der obigen Ausführungsform ist das Signal zum Anlegen der resultierenden Spannung Ures ein Signal zum Anlegen der resultierenden elektrischen Spannung Ures in Richtung eines Magnetfeldes der elektrischen Maschine. In der Regel handelt es sich dabei um die Richtung des Rotorflusses der elektrischen Maschine, d. h. um die feldbildende Richtung, die im Folgenden als d-Richtung bezeichnet wird. Als Folge einer resultierenden Spannung Ures, die auf der d-Achse der elektrischen Maschine liegt, stellt sich in der elektrischen Maschine ein erkennbarer Strom ohne ein wirksames Drehmoment ein. Bei einem sich drehenden Rotor ist es dabei möglich, den Spannungszeiger Ures entsprechend mitrotieren zu lassen. In an advantageous further development of the above embodiment, the signal for applying the resulting voltage U res is a signal for applying the resulting electrical voltage U res in the direction of a magnetic field of the electric machine. As a rule, this is the direction of the rotor flux of the electric machine, ie the field-forming direction, which is referred to below as the d-direction. As a result of a resulting voltage U res , which lies on the d-axis of the electric machine, sets in the electric machine, a detectable current without an effective torque. In a rotating rotor, it is possible to rotate the voltage vector U res accordingly.

Dieses Verfahren hat zudem den Vorteil, dass die elektrische Maschine mit einer nicht verschwindenden resultierenden Spannung versorgt wird, ohne das von der elektrischen Maschine angetriebene Fahrzeug in Bewegung zu versetzen. Insbesondere kann dabei der Betrag der resultierenden Spannung Ures grundsätzlich beliebig hoch sein. This method also has the advantage that the electrical machine is supplied with a non-negligible resulting voltage, without causing the driven by the electric machine vehicle in motion. In particular, the amount of the resulting voltage U res can basically be arbitrarily high.

Des Weiteren kann sowohl in diesem Ausführungsbeispiel als auch bei anderen Ausführungsformen mit der Erzeugung eines Spannungszeigers vorteilhaft sein, wenn die resultierende Spannung Ures ausreichend hoch ist für die Aktivierung einer zusätzlichen Sicherheitsabschaltung der elektrischen Maschine mit unabhängigen, dem Fachmann bekannten Mitteln, die beispielsweise auf einen vorbestimmten Spannungsschwellwert Uschwell ansprechen. Furthermore, both in this exemplary embodiment and in other embodiments with the generation of a voltage vector can be advantageous if the resulting voltage U res is sufficiently high for the activation of an additional safety shutdown of the electric machine with independent means known to those skilled in the art, for example address predetermined threshold voltage threshold U threshold .

Die Richtung des Magnetfeldes der elektrischen Maschine, insbesondere die d-Richtung, kann ferner beispielsweise mittels eines Magnetfeldsensors, eines Rotorlagesensors und/oder einer Modellrechnung ermittelt werden. Eine Kombination von zwei oder sogar drei von diesen oder anderen Techniken führt zu einer erhöhten Genauigkeit und Verlässlichkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens. The direction of the magnetic field of the electrical machine, in particular the d-direction, can also be determined, for example, by means of a magnetic field sensor, a rotor position sensor and / or a model calculation. A combination of two or even three of these or other techniques results in increased accuracy and reliability of the method of the invention.

Gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel kann das Signal zum Erzeugen der Pulsweitenmodulation und/oder eines Spannungszeigers insbesondere auch ein Signal zum Erzeugen eines resultierenden elektrischen Stroms Ires in der elektrischen Maschine umfassen. Im Falle der Pulsweitenmodulation gilt das oben in Bezug auf die Entstehung und die Richtung der resultierenden Spannung Ures Gesagte entsprechend auch in Bezug auf den resultierenden Strom Ires. Vorzugsweise ist dabei der Betrag des resultierenden elektrischen Stroms Ires so gewählt, dass er einen vorbestimmten Stromschwellwert Ischwell nicht unterschreitet. Dies kann, wie bereits erwähnt, zu einer Sicherheitsabschaltung der elektrischen Maschine mit zusätzlichen auf den Stromschwellwert Ischwell ansprechenden Mitteln genutzt werden. According to a further advantageous embodiment, the signal for generating the pulse width modulation and / or a voltage vector can in particular also comprise a signal for generating a resulting electric current I res in the electric machine. In the case of pulse width modulation, what has been said above with respect to the formation and the direction of the resulting voltage U res also applies correspondingly with respect to the resulting current I res . In this case, the amount of the resulting electrical current I res is preferably selected so that it does not fall below a predetermined current threshold value I threshold . This can, as already mentioned, be used for a safety shutdown of the electrical machine with additional threshold- responsive means I responsive.

Vorzugsweise wird beim erfindungsgemäßen Verfahren ein in der elektrischen Maschine fließender elektrischer Strom I mittels eines oder mehrerer Stromsensoren überwacht, wobei beim Erreichen oder Überschreiten eines vorbestimmten Sicherheits-Stromschwellwerts Ischwell eine Sicherheitsabschaltung der elektrischen Maschine mit den dem Fachmann bekannten Mitteln erfolgt. Dies stellt eine vom Nichtbestromen gemäß dem ersten Ansteuerungssignal technisch unabhängige Maßnahme zur Stillstandssicherung dar. Die Sicherheitsabschaltung erfolgt bevorzugt mittels einer zusätzlichen unabhängigen, beispielsweise räumlich von anderen Einheiten getrennten, Sicherheitseinheit, die den einen bzw. die mehreren Stromsensoren überwacht. Preferably, in the method according to the invention, an electrical current I flowing in the electric machine is monitored by means of one or more current sensors, whereby upon reaching or exceeding a predetermined safety current threshold value I, a safety shutdown of the electrical machine takes place with the means known to the person skilled in the art. This constitutes a standstill safeguard which is technically independent of the non-energizing according to the first activation signal. The safety shutdown preferably takes place by means of an additional independent security unit, for example spatially separated from other units, which monitors the one or more current sensors.

Alternativ oder zusätzlich zur Überwachung des in der elektrischen Maschine fließenden Stroms I kann ein in dem Wechselrichter, insbesondere in einer oder mehreren Wechselrichter-Schalteinheiten, fließender elektrischer Strom I und/oder eine in dem Wechselrichter, insbesondere an einer oder mehreren Wechselrichter-Schalteinheiten, vorliegende elektrische Spannung U mittels mindestens eines Strom- und/oder Spannungssensors überwacht werden. Beim Erreichen oder Überschreiten eines vorbestimmten Sicherheits-Stromschwellwerts Ischwell bzw. eines vorbestimmten Sicherheits-Spannungsschwellwerts Uschwell kann so eine Sicherheitsabschaltung der elektrischen Maschine erfolgen. As an alternative or in addition to the monitoring of the current I flowing in the electrical machine, an electric current I flowing in the inverter, in particular in one or more inverter switching units, and / or one present in the inverter, in particular at one or more inverter switching units electrical voltage U are monitored by means of at least one current and / or voltage sensor. Upon reaching or exceeding a predetermined safety current threshold value I threshold or a predetermined safety voltage threshold value U threshold , a safety shutdown of the electrical machine can take place.

Vorzugsweise kann weiterhin beim erfindungsgemäßen Verfahren das mindestens eine Stillstandssignal ein Signal umfassen, das einen Wunsch zum Anhalten der elektrischen Maschine übermittelt. Dieses Haltewunschsignal kann z. B. durch das Auskuppeln bei einem Fahrzeug, durch das Auslesen einer Haltsignaleingabeeinrichtung und/oder durch eine Null-Drehmoment-Anforderung, M = 0, eines Hybridkoordinators erzeugt werden. Das Erfassen eines solchen Signals bei der erfindungsgemäßen Stillstandserkennung hat den Vorteil, dass diese nicht oder zumindest nicht ausschließlich vom tatsächlichen Bewegungszustand der elektrischen Maschine oder des Fahrzeugs bestimmt wird. Insbesondere wird dadurch verhindert, dass eine Stillstandssicherung trotz eines gewollten Anfahrens der elektrischen Maschine durchgeführt wird. In the method according to the invention, the at least one standstill signal may further include a signal which transmits a request to stop the electrical machine. This stop request signal can z. B. by the disengagement in a vehicle, by the reading of a stop signal input device and / or by a zero torque request, M = 0, a hybrid coordinator are generated. The detection of such a signal in the standstill detection according to the invention has the advantage that it is not or at least not exclusively determined by the actual state of motion of the electrical machine or the vehicle. In particular, this prevents a standstill assurance being carried out despite a deliberate startup of the electrical machine.

Alternativ oder zusätzlich kann die erfindungsgemäße Stillstandserkennung ein Signal umfassen, das infolge des Auslesens eines Bewegungszustandssensors erzeugt wird, welcher einen aktuellen Bewegungszustand der elektrischen Maschine und/oder eines von dieser angetriebenen Fahrzeugs detektiert. Dadurch wird der tatsächliche Bewegungszustand als eine vom Haltewunsch unabhängige Komponente der Stillstandserkennung bereitgestellt. Unter anderem kann dadurch bewirkt werden, dass eine Abschaltung der elektrischen Maschine zur Stillstandssicherung nur bei einer/einem tatsächlich oder zumindest nahezu still stehenden elektrischen Maschine bzw. Fahrzeug durchgeführt wird. Insbesondere kann durch das Erfassen eines solchen Signals verhindert werden, dass die elektrische Maschine im Betrieb bzw. während der Fahrt abgeschaltet wird. Zu derartigen missverständlichen Anforderungen könnte es ohne die beschriebene Maßnahme beispielsweise dann kommen, wenn beim Auskuppeln die elektrische Maschine weiter im Betrieb bleiben soll. Alternatively or additionally, the standstill detection according to the invention may comprise a signal which is generated as a result of the readout of a motion state sensor, which a detected current state of motion of the electric machine and / or a vehicle driven by this vehicle. As a result, the actual movement state is provided as a component of the standstill detection which is independent of the retention request. Among other things, this can be effected that a shutdown of the electric machine for standstill security is performed only at one / an actual or at least almost stationary electric machine or vehicle. In particular, by detecting such a signal, it can be prevented that the electric machine is switched off during operation or while driving. For such unclear requirements, it could, for example, then come without the described measure, when the electric machine is to remain in operation during disengagement.

Als Bewegungszustandssensoren können hierbei insbesondere Drehzahlsensoren für die Drehzahl n der elektrischen Maschine, einer Getriebeausgangswelle und/oder eines Fahrzeugrads, und/oder Geschwindigkeitssensoren für die Geschwindigkeit v des Fahrzeugs verwendet werden. In diesen Fällen ist es aus obigen Gründen besonders vorteilhaft, wenn das entsprechende bewegungsabhängige Stillstandssignal erst beim Erreichen oder Unterschreiten eines vorbestimmten Schwellenwerts nschwell für die Drehzahl n und/oder eines vorbestimmten Schwellenwerts vschwell für die Geschwindigkeit v erzeugt wird. In particular, rotational speed sensors for the rotational speed n of the electric machine, a transmission output shaft and / or a vehicle wheel, and / or speed sensors for the speed v of the vehicle can be used as motion state sensors. In these cases, it is particularly advantageous for the above reasons, if the corresponding motion- dependent standstill signal is generated only when reaching or falling below a predetermined threshold n threshold for the speed n and / or a predetermined threshold v threshold for the speed v.

Im Allgemeinen kann beim erfindungsgemäßen Verfahren das eine und/oder ein weiteres Stillstandssignal beim Erreichen oder Unterschreiten, bzw. beim Erreichen oder Überschreiten eines vorbestimmten Schwellenwerts xschwell für einen Parameter x der elektrischen Maschine und/oder des von der elektrischen Maschine angetriebenen Fahrzeugs erzeugt werden. Hierdurch wird ein durch den Parameter x charakterisierbarer Zustand als eine vom Haltewunsch unabhängige Komponente der Stillstandserkennung bereitgestellt. Zudem werden Zustände in einem bei Bedarf von Null verschiedenen Intervall des Parameters x für die erfindungsgemäße Stillstandssicherung zugänglich gemacht. In general, in the method according to the invention, the one and / or another standstill signal can be generated upon reaching or falling below , or when a predetermined threshold value x is reached or exceeded for a parameter x of the electrical machine and / or of the vehicle driven by the electric machine. As a result, a state which can be characterized by the parameter x is provided as a component of the standstill detection which is independent of the holding request. In addition, states in an interval, which is different from zero if necessary, of the parameter x are made accessible for the standstill backup according to the invention.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird das erfindungsgemäße Ausgegeben der zwei Ansteuerungssignale beendet, sobald oder nachdem kein Stillstandssignal mehr erfasst wird. Infolgedessen wird die Stromversorgung der elektrischen Maschine automatisch wieder aufgenommen, und die elektrische Maschine ist sofort wieder betriebsbereit. In a preferred embodiment, the output of the two drive signals according to the invention is terminated as soon as or after no standstill signal is detected. As a result, the power supply of the electric machine is automatically resumed, and the electric machine is immediately ready for use.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung dieser Ausführungsform wird mindestens ein Stillstandssignal beim Erreichen oder Überschreiten eines vorbestimmten Schwellenwerts xschwell für einen Parameter x erzeugt. Dieses Stillstandssignal wird jedoch erst dann wieder aufgehoben, wenn der Parameter x einen um einen vorbestimmten Hysteresewert xhyst verminderten Schwellenwert (xschwell – xhyst) unterschreitet. Das gleiche gilt entsprechend umgekehrt in den Fällen, wenn ein Stillstandssignal beim Erreichen oder Unterschreiten eines Parameters x erzeugt wurde. Beispielsweise wird das beim Erreichen oder Unterschreiten des Schwellenwerts nschwell für die Drehzahl n und/oder des Schwellenwerts vschwell für die Geschwindigkeit v erzeugte Stillstandssignal erst dann wieder aufgehoben, wenn die Drehzahl n bzw. die Geschwindigkeit v den jeweils um einen vorbestimmten Hysteresewert erhöhten Schwellenwert (nschwell + nhyst) bzw. (vschwell + vhyst) überschreitet. Das Vorsehen einer derartigen Parameterhysterese beugt einem unerwünschten Ab- und Anschalten der elektrischen Maschine vor, wenn ein hierfür entscheidender Parameter x um seinen Schwellenwert xschwell herum schwankt. In an advantageous development of this embodiment, at least one standstill signal is generated upon reaching or exceeding a predetermined threshold value x threshold for a parameter x. However, this standstill signal is only canceled again when the parameter x falls below a threshold value (x threshold -x hyst ) reduced by a predetermined hysteresis value x hyst . The same applies correspondingly reversed in the cases when a standstill signal was generated when reaching or falling below a parameter x. For example, the standstill signal generated upon reaching or falling below the threshold value n threshold for the speed n and / or the threshold value v threshold for the speed v is canceled only when the speed n or the speed v respectively increased by a predetermined hysteresis threshold (n threshold + n hyst ) or (v threshold + v hyst ) exceeds. The provision of such Parameterhysterese prevents an undesirable off and turning on of the electric machine, when a critical parameter for this varies to its threshold x x schwell around.

Vorzugsweise werden beim erfindungsgemäßen Verfahren mindestens ein erstes Stillstandssignal und ein von diesem unabhängiges zweites Stillstandssignal erfasst. Dies bedeutet eine strengere Voraussetzung für die erfindungsgemäße Stillstandserkennung im Vergleich zu den von der Erfindung ebenfalls umfassten Fällen, bei denen nur ein einziges Stillstandssignal erfasst wird. Die Erfassung von mindestens zwei unabhängigen Stillstandssignalen führt daher zu einer präziseren Unterscheidung zwischen einem Stillstand mit Sicherungsbedarf und einem Zustand, in dem keine Stillstandssicherung erforderlich ist. Beispielsweise kann ein oben erwähntes Haltewunsch-Signal als ein erstes Stillstandssignal dienen und ein zweites Stillstandssignal durch das Auslesen eines Bewegungssensors erzeugt werden. Zur erhöhten Präzision der Stillstandserkennung können auch drei oder mehr unabhängige Stillstandssignale erfasst werden, z. B. wenn in dem genannten Beispiel verschiedene Haltewunsch-Signale oder verschiedene Bewegungssensoren eingesetzt werden. In the method according to the invention, at least one first standstill signal and a second standstill signal independent of it are preferably detected. This means a stricter requirement for the inventive standstill detection in comparison to the cases also encompassed by the invention, in which only a single standstill signal is detected. The detection of at least two independent standstill signals therefore leads to a more precise distinction between a standstill with backup demand and a state in which no standstill backup is required. For example, an abovementioned hold request signal can serve as a first standstill signal and a second standstill signal can be generated by reading a motion sensor. For increased precision of the standstill detection and three or more independent standstill signals can be detected, for. B. when in the example mentioned various stop request signals or different motion sensors are used.

Vorzugsweise kann die oben erwähnte Auswahleinheit derart ausgestaltet sein, dass sie beim Vorliegen und/oder Erkennen des erfindungsgemäßen ersten Ansteuerungssignals nur das erste Ansteuerungssignal zur Ansteuerung des Wechselrichters weitergibt und das erfindungsgemäße zweite Ansteuerungssignal ignoriert. Bei dieser Ausführungsform wird also bei einer Stillstandserkennung im Regelfall, d. h. beim Vorliegen des ersten Ansteuerungssignals, die Stromversorgung der elektrischen Maschine unmittelbar unterbunden. Dabei wird das im zweiten Ansteuerungssignal enthaltene Signal zur Erzeugung einer Pulsweitenmodulation und/oder eines Spannungszeigers nicht an die Wechselrichter-Schalteinheiten weitergegeben und ist somit nicht wirksam. Eine derartige Präferenzregelung hat den Vorteil einer im Regelfall einfachen und raschen Stillstandssicherung ohne weitere Zwischenschritte, indem die Stromversorgung der elektrischen Maschine sofort unterbunden wird. Preferably, the above-mentioned selection unit may be configured such that, in the presence and / or recognition of the first activation signal according to the invention, it transmits only the first activation signal for driving the inverter and ignores the second activation signal according to the invention. In this embodiment, therefore, the power supply of the electric machine is immediately suppressed in a standstill detection as a rule, ie in the presence of the first drive signal. In this case, the signal contained in the second drive signal for generating a pulse width modulation and / or a voltage vector is not passed on to the inverter switching units and is therefore not effective. Such a preference rule has the The advantage of a usually simple and rapid shutdown without further intermediate steps, by the power supply to the electric machine is immediately stopped.

Bei einer vorteilhaften Weiterentwicklung dieser Ausführungsform ist die Auswahleinheit derart ausgestaltet, dass sie beim Ausbleiben, Fehlschlagen oder einer sonstigen Funktionsstörung des ersten Ansteuerungssignals an dessen Stelle das zweite Ansteuerungssignal zur Ansteuerung des Wechselrichters weitergibt. Dadurch wird mittels des zweiten Ansteuerungssignals eine zuverlässige Stillstandssicherung auch im Falle eines Ausbleibens des ersten Ansteuerungssignals gewährleistet. In an advantageous further development of this embodiment, the selection unit is designed in such a way that, in the absence, failure or other malfunction of the first activation signal, it passes on the second activation signal for controlling the inverter in its place. As a result, a reliable standstill assurance is ensured even in the case of a failure of the first drive signal by means of the second drive signal.

Alternativ zur oben beschriebenen Wechselrichtersperre kann das erste Ansteuerungssignal auch ein Signal zur Erzeugung eines aktiven elektrischen Kurzschlusses der elektrischen Maschine umfassen. Der aktive Kurzschluss der elektrischen Maschine kann beispielsweise durch das Kurzschließen von zwei oder mehr Wechselrichter-Schalteinheiten bewirkt werden, wodurch die zugehörigen Stromversorgungsstränge der elektrischen Maschine kurzgeschlossen werden. Als Ergebnis wird nicht nur die Stromversorgung der elektrischen Maschine unterbunden, sondern es können zusätzlich innere Ströme und Spannungen zwischen den Stromversorgungssträngen der elektrischen Maschine abgebaut werden, wodurch die elektrische Maschine rasch zu einem Stillstand bringbar ist. As an alternative to the inverter lock described above, the first drive signal may also include a signal for generating an active electrical short circuit of the electric machine. The active short circuit of the electric machine may be effected, for example, by short-circuiting two or more inverter switching units, thereby short-circuiting the associated power supply lines of the electric machine. As a result, not only the power supply of the electric machine is suppressed, but it can be further degraded internal currents and voltages between the power supply lines of the electric machine, whereby the electric machine can be brought quickly to a standstill.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der Wechselrichter sechs Wechselrichter-Schalteinheiten, die drei Wechselrichter-Schalteinheit-Paare mit jeweils einem Außenleiter/Phasenleiter und einem Innenleiter/Neutralleiter zur Erzeugung eines Drehstroms bilden, auf. Dabei kann der aktive Kurzschluss der elektrischen Maschine vorzugsweise durch das Kurzschließen der drei Außenleiter/Phasenleiter bzw. der drei Innenleiter/Neutralleiter und das Öffnen der jeweils übrigen drei Wechselrichter-Schalteinheiten erzeugt werden. Mit dieser Technik werden die inneren Ströme und Spannungen in der elektrischen Maschine besonders effektiv abgebaut, was wiederum zu einem raschen und vollständigen Stillstand der elektrischen Maschine führt. According to a further preferred embodiment, the inverter has six inverter switching units, which form three inverter-switching unit pairs each having an outer conductor / phase conductor and an inner conductor / neutral conductor for generating a three-phase current. In this case, the active short circuit of the electrical machine can preferably be generated by short-circuiting the three outer conductors / phase conductors or the three inner conductors / neutral conductors and opening the respective remaining three inverter switching units. With this technique, the internal currents and voltages in the electric machine are broken down particularly effectively, which in turn leads to a rapid and complete stoppage of the electric machine.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen definiert. Further advantages and advantageous embodiments are defined in the subclaims, the description and the drawings.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei sind die Ausführungsbeispiele rein exemplarischer Natur und legen nicht den Schutzbereich der Anmeldung fest. Dieser wird allein durch die anhängigen Ansprüche definiert. Die nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen beschriebenen Merkmale können auch in anderen als den explizit genannten Kombinationen im Rahmen der Erfindung Verwendung finden. In the following the invention will be described with reference to embodiments illustrated in the drawings. The embodiments are purely exemplary in nature and do not specify the scope of the application. This is defined solely by the appended claims. The features described below on the basis of exemplary embodiments can also be used in combinations other than those explicitly mentioned in the context of the invention.

Es zeigen: Show it:

1 ein schematisches Schaltbild für eine erfindungsgemäße Ansteuerung einer elektrischen Maschine durch einen Wechselrichter mittels einer Wechselrichtersperre; 1 a schematic diagram of an inventive control of an electric machine by an inverter by means of an inverter lock;

2a ein schematisches Schaltbild für eine erfindungsgemäße Ansteuerung einer elektrischen Maschine durch einen Wechselrichter mittels einer geeigneten Pulsweitenmodulation; 2a a schematic diagram of an inventive control of an electric machine by an inverter by means of a suitable pulse width modulation;

2b eine schematische Darstellung der elektrischen Schaltzustände der Wechselrichter-Schalteinheiten bei einer erfindungsgemäßen Ansteuerung nach 2a; 2 B a schematic representation of the electrical switching states of the inverter switching units in an inventive control after 2a ;

2c ein schematisches Vektordiagramm für eine resultierende an der elektrischen Maschine anliegende elektrische Spannung Ures bei einer erfindungsgemäßen Ansteuerung nach 2a und 2b; 2c a schematic vector diagram for a voltage applied to the electric machine voltage U res in a drive according to the invention 2a and 2 B ;

3a ein Flussdiagramm eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens und 3a a flowchart of a first embodiment of the method according to the invention and

3b ein Flussdiagramm eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens. 3b a flowchart of a second embodiment of the method according to the invention.

Im Folgenden werden gleiche oder gleichwirkende Elemente mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Hereinafter, the same or equivalent elements are denoted by the same reference numerals.

1 zeigt in einer beispielhaften schematischen Schaltdarstellung ein System 100 mit einer elektrischen Maschine 1 und einem die elektrische Maschine 1 bestromenden Wechselrichter 2, wobei das System 100 dazu ausgelegt ist, das erfindungsgemäße Ansteuerungsverfahren auszuführen. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird von einer in einem Antriebsstrang eines Fahrzeugs, insbesondere eines elektrischen Fahrzeugs oder eines Hybridfahrzeugs, befindlichen elektrischen Maschine 1 mit zugehöriger Bordelektronik ausgegangen, wobei das System 100 aber auch für andere Verwendungen der elektrischen Maschine 1 benutzbar ist. Die elektrische Maschine 1 kann insbesondere als ein beliebiger mit Gleich- oder Wechselstrom betriebener elektromechanischer Wandler ausgestaltet sein. 1 shows a system in an exemplary schematic circuit diagram 100 with an electric machine 1 and one the electric machine 1 energizing inverter 2 , where the system 100 is designed to carry out the driving method according to the invention. In the illustrated embodiment, an electric machine is located in a drive train of a vehicle, in particular an electric vehicle or a hybrid vehicle 1 with associated on-board electronics, the system 100 but also for other uses of the electric machine 1 is usable. The electric machine 1 may be configured in particular as any powered with DC or AC electromechanical transducer.

Wie in 1 dargestellt, ist die elektrische Maschine 1 eine Drehfeldmaschine mit Stromversorgungsleitungen 11, 12 und 13, die elektrisch über Versorgungsklemmen 14, 15 und 16 mit dem Wechselrichter 2 verbunden sind, wobei die Versorgungsklemmen schematisch als Knotenpunkte illustriert sind. As in 1 pictured is the electric machine 1 an induction machine with power supply lines 11 . 12 and 13 that are electrically over supply terminals 14 . 15 and 16 with the inverter 2 are connected, wherein the supply terminals are illustrated schematically as nodes.

Der Wechselrichter 2 weist weiterhin sechs Wechselrichter-Schalteinheiten 21 bis 26 zum Bestromen der elektrischen Maschine 1 auf, die drei Wechselrichter-Schalteinheit-Paare 2122, 2324 und 2526 bilden. Die Wechselrichter-Schalteinheiten 21 bis 26 können insbesondere als Schalter, Halbleiter bzw. Leistungshalbleiter ausgebildet sein. Eine Versorgungsquelle 20 der elektrischen Maschine 1 gibt eine Betriebsspannung Uzk aus, so dass an den Versorgungsklemmen 14, 15 und 16 Versorgungsspannungen U, V und W entsprechend den jeweiligen Schalterstellungen der Wechselrichter-Schalteinheit-Paare 2122, 2324 und 2526 anliegen. The inverter 2 also has six inverter switching units 21 to 26 for energizing the electric machine 1 on, the three inverter switching unit pairs 21 - 22 . 23 - 24 and 25 - 26 form. The inverter switching units 21 to 26 can be designed in particular as switches, semiconductors or power semiconductors. A supply source 20 the electric machine 1 outputs an operating voltage U zk , so that at the supply terminals 14 . 15 and 16 Supply voltages U, V and W according to the respective switch positions of the inverter-switching unit pairs 21 - 22 . 23 - 24 and 25 - 26 issue.

Weiterhin zeigt 1 eine Recheneinheit 4, die dazu ausgelegt ist, eine Stillstandserkennung auszuführen. Zu diesem Zweck ist die Recheneinheit 4 über eine erste Signalleitung 41 mit einer Ansteuerungseinheit (nicht dargestellt), insbesondere einem Bordcomputer, und über eine zweite Signalleitung 42 mit einem Bewegungszustandssensor 6, insbesondere einem Drehgeber, der elektrischen Maschine 1 verbunden. Erfindungsgemäß erfasst die Recheneiheit 4 mittels der Signalleitungen 41 und 42 mindestens ein Stillstandssignal. Im vorliegenden Beispiel kann ein Null-Drehmoment-Anforderungssignal M = 0, d. h. ein auf einem Haltewunsch basierendes Stillstandssignal, von einer Bordelektronik, insbesondere von einem Hybridkoordinator, über die Signalleitung 41 an die Recheneinheit 4 übermittelt werden. Um festzustellen, ob eine Bewegung der elektrischen Maschine 1 vorliegt, kann weiterhin über die Signalleitung 42 eine Drehzahl n der elektrischen Maschine 1 an die Recheneinheit 4 übermittelt werden. Dazu kann beispielsweise das Signal des Drehgebers 6 abgegriffen werden. Vorzugsweise führt die Recheneinheit 4 einen Vergleich des erhaltenen Drehzahlwerts n mit einem vorgegebenen Schwellenwert nschwell durch, der ein Stillstandsintervall für die Drehzahl n definiert, und erzeugt/erfasst ein Stillstandssignal beim Unterschreiten dieses Schwellenwerts. Ein Beispiel hierzu wird nachfolgend unter Bezugnahme auf 3 beschrieben. Alternativ oder zusätzlich zu der Drehzahl n können der Recheneinheit 4 auch andere Zustandsparameter x der elektrischen Maschine 1 oder des Fahrzeugs übermittelt werden. Further shows 1 an arithmetic unit 4 , which is designed to perform a standstill detection. For this purpose, the arithmetic unit 4 via a first signal line 41 with a control unit (not shown), in particular an on-board computer, and via a second signal line 42 with a motion condition sensor 6 , in particular a rotary encoder, the electric machine 1 connected. According to the invention the Recheneiheit 4 by means of the signal lines 41 and 42 at least one standstill signal. In the present example, a zero torque request signal M = 0, that is, a stop signal based on a stop request, from an on-board electronics, in particular from a hybrid coordinator, via the signal line 41 to the arithmetic unit 4 be transmitted. To determine if a movement of the electric machine 1 present, can continue via the signal line 42 a speed n of the electric machine 1 to the arithmetic unit 4 be transmitted. For this example, the signal of the encoder 6 be tapped. Preferably, the arithmetic unit leads 4 a comparison of the obtained speed value n with a predetermined threshold n threshold , which defines a standstill interval for the speed n, and generates / detects a standstill signal when falling below this threshold. An example of this will be given below with reference to 3 described. Alternatively or in addition to the speed n of the arithmetic unit 4 also other state parameters x of the electric machine 1 or the vehicle.

Weiterhin ist die Recheneinheit 4 dazu ausgelegt, im Falle der Stillstandserkennung die erfindungsgemäßen Ansteuerungssignale für den Wechselrichter 2 auszugeben. Hierzu sind in 1 beispielhaft zwei parallele unabhängige Ansteuerungsleitungen 51 und 52 vorgesehen. Mittels der Ansteuerungsleitung 51 wird ein erstes Ansteuerungssignal ausgegeben, das im vorliegenden Beispiel ein Signal zur Erzeugung einer Wechselrichtersperre (WRS) darstellt. Mittels der Ansteuerungsleitung 52 wird ein zweites Ansteuerungssignal ausgegeben, das vorliegend ein Signal zur Erzeugung einer geeigneten Pulsweitenmodulation (PWM) mit Aussteuerung darstellt. Furthermore, the arithmetic unit 4 designed in the case of standstill detection, the drive signals for the inverter according to the invention 2 issue. These are in 1 for example, two parallel independent drive lines 51 and 52 intended. By means of the control line 51 a first drive signal is output, which in the present example represents an inverter lockout signal (WRS). By means of the control line 52 a second drive signal is output, which in the present case represents a signal for generating a suitable pulse width modulation (PWM) with modulation.

Ferner zeigt 1 eine Auswahleinheit 5, die die beiden Ansteuerungssignale WRS; PWM ausliest und eine Präferenzentscheidung darüber trifft, ob das erste oder das zweite Ansteuerungssignal WRS; PWM im Wechselrichter 2 tatsächlich umgesetzt werden soll. Dabei kann die Auswahleinheit 5, wie in 1 dargestellt, als eine separate Einheit ausgebildet sein, es ist jedoch auch üblich, die Auswahleinheit 5 funktional als Teil des Wechselrichters 2 auszubilden. Further shows 1 a selection unit 5 containing the two drive signals WRS; Reads PWM and makes a preference decision as to whether the first or the second drive signal WRS; PWM in the inverter 2 actually be implemented. In this case, the selection unit 5 , as in 1 shown to be formed as a separate unit, but it is also common, the selection unit 5 functional as part of the inverter 2 train.

Des Weiteren kann die Auswahleinheit 5 einen elektronischen Logikbaustein aufweisen, der eine logische Verundung der beiden Ansteuerungssignale WRS, PWM ausführt und bei Vorliegen beider Ansteuerungssignale WRS, PWM nur eines davon an den Wechselrichter 2 weitergibt. Dabei wird üblicherweise das erste Ansteuerungssignal WRS, als Hauptsignal gewählt und das zweite Ansteuerungssignal PWM lediglich als Absicherung verwendet. Furthermore, the selection unit 5 have an electronic logic module, which performs a logical rounding of the two drive signals WRS, PWM and in the presence of both control signals WRS, PWM only one of them to the inverter 2 passes. In this case, usually the first drive signal WRS, selected as the main signal and the second drive signal PWM only used as a hedge.

Die Auswahleinheit 5 gibt im dargestellten Beispiel das WRS-Signal mittels der Steuerleitungen 3 an die Wechselrichter-Schalteinheiten 21 bis 26 zur Umsetzung weiter. Dabei wird das in 1 am Eingang der Auswahleinheit 5 gleichzeitig vorhandene PWM-Signal nicht an die Steuerleitungen 3 weitergegeben und ist somit nicht wirksam. The selection unit 5 In the example shown, the WRS signal is sent by means of the control lines 3 to the inverter switching units 21 to 26 for implementation. In doing so, the in 1 at the entrance of the selection unit 5 Simultaneously existing PWM signal not to the control lines 3 passed on and is therefore not effective.

Stellt die Auswahleinheit 5 hingegen eine Fehlfunktion beim WRS-Signal fest, so wird das PWM-Signal an die Wechselrichter-Schalteinheiten 21 bis 26 weitergegeben und ist somit wirksam. Ein Beispiel hierfür ist in den 2a bis 2c gezeigt und wird weiter unten beschrieben. Represents the selection unit 5 however, a malfunction in the WRS signal fixed, the PWM signal to the inverter switching units 21 to 26 passed on and is thus effective. An example of this is in the 2a to 2c and will be described below.

Im in 1 dargestellten Beispiel erzeugt das über die Steuerleitungen 3 übermittelte WRS-Signal die Wechselrichtersperre, d. h. eine digitale Freigabe des Wechselrichters 2, durch das Öffnen aller sechs Wechselrichter-Schalteinheiten 21 bis 26. Alternativ oder zusätzlich könnte das erste Ansteuerungssignal ein Signal zur Erzeugung eines aktiven elektrischen Kurzschlusses (AKS) der elektrischen Maschine 1 oder ein anderes Signal zur Abschaltung der Stromversorgung der elektrischen Maschine 1 umfassen. Im dargestellten System 100 könnte ein AKS beispielsweise durch das Schließen der oberen Wechselrichter-Schalteinheiten 21, 23 und 25 bei geöffneten unteren Wechselrichter-Schalteinheiten 22, 24 und 26 oder umgekehrt erzeugt werden. Im in 1 The example shown generates this via the control lines 3 transmitted WRS signal, the inverter lock, ie a digital release of the inverter 2 by opening all six inverter switching units 21 to 26 , Alternatively or additionally, the first drive signal could be a signal for generating an active electrical short circuit (AKS) of the electrical machine 1 or another signal to shut off the power supply to the electrical machine 1 include. In the illustrated system 100 For example, an AKS could be by closing the upper inverter switch units 21 . 23 and 25 with lower inverter switching units open 22 . 24 and 26 or vice versa.

Weiterhin ist in 1 eine Sicherheitseinheit 8 dargestellt, die beim Überschreiten sicherheitsrelevanter Parameter, insbesondere beim Vorliegen eines in der elektrischen Maschine 1 und/oder E-maschinenseitig im Wechselrichter 2 fließenden Phasenstroms I, der mittels eines oder mehrerer Stromsensoren 7 erfassbar ist, ein Abschalten der elektrischen Maschine initiieren kann. Auf die Funktionsweise der Sicherheitseinheit 8 und der sicherheitsrelevanten Parameter wird insbesondere mit Bezug auf die weiteren Figuren näher eingegangen. Furthermore, in 1 a security unit 8th shown when exceeding safety-relevant parameters, in particular in the presence of a in the electrical machine 1 and / or E-machine side in the inverter 2 flowing phase current I, by means of one or more current sensors 7 is detectable, can initiate a shutdown of the electric machine. On the operation of the security unit 8th and the safety-relevant parameters will be discussed in more detail in particular with reference to the other figures.

Vorzugsweise ist die zusätzliche Sicherheitseinheit 8 apparativ getrennt von den übrigen Elektronikeinheiten, insbesondere von der Recheneinheit 4 und der Auswahleinheit 5, angeordnet, um beispielsweise bei einer Überhitzung einer der übrigen Elektronikeinheiten nicht betroffen zu sein. Ferner überwacht die Sicherheitseinheit 8 vorzugsweise auch die Steuerleitungen 3 in Bezug auf Fehlfunktionen und kann auch hier im Notfall eine Sicherheitsabschaltung der elektrischen Maschine 1 bewirken. Preferably, the additional security unit 8th apparatusically separate from the other electronic units, in particular from the arithmetic unit 4 and the selection unit 5 , arranged to be unaffected, for example, in the event of overheating of one of the remaining electronic units. It also monitors the safety unit 8th preferably also the control lines 3 in terms of malfunction and can also in an emergency, a safety shutdown of the electric machine 1 cause.

2a zeigt schematisch einen Ausschnitt des Systems 100 aus 1, wobei in dem dargestellten Ansteuerungsbeispiel eine geeignete Pulsweitenmodulation PWM gemäß dem zweiten Ansteuerungssignal zur erfindungsgemäßen Stillstandssicherung umgesetzt wird. Wie oben beschrieben, wird jedoch das am Ausgang der Recheneinheit 4 ausgegebene PWM-Signal nicht wirksam, wenn das erste Ansteuersignal funktionsfähig ist. 2a schematically shows a section of the system 100 out 1 , In the illustrated drive example, a suitable pulse width modulation PWM is implemented according to the second drive signal for standstill assurance according to the invention. As described above, however, this is done at the output of the arithmetic unit 4 output PWM signal is not effective when the first drive signal is operational.

Fällt jedoch das erste Ansteuerungssignal WRS aufgrund einer Funktionsstörung oder eines Fehlers aus, so wird automatisch das zweite Ansteuerungssignal PWM an den Wechselrichter 2 weitergegeben. Die in 2 dargestellte PWM-Ansteuerung bewirkt dann die beispielhaft in 2b dargestellten elektrischen Schaltzustände an den Wechselrichter-Schalteinheiten 21 bis 26. Dabei sind die an den oberen Wechselrichter-Schalteinheiten 21, 23 und 25 in 2a anliegenden Spannungen entsprechend als UH, VH bzw. WH und die an den unteren Wechselrichter-Schalteinheiten 22, 24 und 26 anliegenden Spannungen als UL, VL und WL gekennzeichnet. 2b zeigt die genannten Schaltzustände während einer PWM-Periode Tpwm, die sich während der gesamten Dauer der PWM-Erzeugung als Pulsfolge wiederholt. Im Ergebnis führt diese Pulsweitenmodulation jeweils mit einer entsprechenden Spannung U, V und W an einer Zwischenkreiskapazität zu einer mittleren Spannung UU, UV und UW an den jeweiligen Versorgungsklemmen 14, 15 und 16 der elektrischen Maschine 1. However, if the first drive signal WRS fails due to a malfunction or an error, the second drive signal PWM is automatically sent to the inverter 2 passed. In the 2 illustrated PWM control then causes the example in 2 B shown electrical switching states on the inverter switching units 21 to 26 , Here are the at the upper inverter switching units 21 . 23 and 25 in 2a corresponding voltages as UH, VH and WH respectively and to the lower inverter switching units 22 . 24 and 26 applied voltages as UL, VL and WL. 2 B shows the mentioned switching states during a PWM period T pwm , which repeats as a pulse train during the entire duration of the PWM generation. As a result, this pulse width modulation leads in each case with a corresponding voltage U, V and W at a DC link capacitance to a mean voltage U U , U V and U W at the respective supply terminals 14 . 15 and 16 the electric machine 1 ,

Die vektorielle Summe der mittleren Spannungen UU, UV und UW wiederum ergibt eine resultierende Spannung Ures in einer d-Richtung, die dem Rotorfluss der elektrischen Maschine 1 entspricht, d. h. in Richtung des Magnetfelds der elektrischen Maschine 1, wie in 2a angedeutet. Als Folge fließt ein leicht erkennbarer Strom Ires, der wiederum von der Sicherheitseinheit 8 bzw. dem Stromsensor 7 detektierbar ist, der aber kein wirksames Drehmoment erzeugt. Zur Entstehung eines Drehmoments wäre hingegen eine Spannungskomponente in einer bezüglich der Magnetfeldrichtung senkrechten q-Richtung erforderlich. Im Fall einer Restdrehung der Maschine 1 und damit eines rotierenden Magnetfelds der elektrischen Maschine 1 kann der Ures-Zeiger auch der d-Richtung nach geführt werden. Die Richtung des Magnetfeldes kann dabei z. B. mittels eines auf das Rotorfeld ausgerichteten Lagesensors oder einer Modellrechnung ermittelt werden. The vectorial sum of the mean voltages U U , U V and U W, in turn, gives a resultant voltage U res in a d-direction, which corresponds to the rotor flux of the electrical machine 1 corresponds, ie in the direction of the magnetic field of the electric machine 1 , as in 2a indicated. As a result, an easily recognizable current I res flows , which in turn flows from the safety unit 8th or the current sensor 7 is detectable, but does not generate effective torque. For the generation of a torque, however, a voltage component would be required in a direction perpendicular to the magnetic field direction q-direction. In the case of a residual rotation of the machine 1 and thus a rotating magnetic field of the electric machine 1 The U res pointer can also be guided in the d direction. The direction of the magnetic field can be z. B. by means of a rotor field aligned position sensor or a model calculation can be determined.

Weiterhin ist vorgesehen, dass, falls der sich einstellende Strom Ires eine vorbestimmte Sicherheits-Stromschwelle Ischwell überschreitet, von der Recheneinheit 4 und/oder der Sicherheitseinheit 8 ein aktiver Kurzschluss AKS der elektrischen Maschine 1 oder eine andere Sicherheitsfunktion ausgeführt wird, die zur Abschaltung der elektrischen Maschine 1 führt. Dies geht bei Bedarf beliebig schnell, denn mittels des in 2c dargestellten PWM-Zeigers steigt der Strom Ires in der elektrischen Maschine 1 praktisch sofort an. Furthermore, it is provided that, if the adjusting current I res exceeds a predetermined safety current threshold I threshold, from the arithmetic unit 4 and / or the security unit 8th an active short circuit AKS of the electric machine 1 or another safety function is performed, which is to shut off the electrical machine 1 leads. This is as fast as you like, because of the in 2c shown PWM pointer, the current I res increases in the electric machine 1 almost immediately.

Alternativ zum dargestellten PWM-Zeiger kann mittels des erfindungsgemäßen zweiten Ansteuerungssignals auch eine Pulsweitenmodulation angelegt werden, die einen elektrischen Kurzschluss der elektrischen Maschine 1 zur Folge hat, indem beispielsweise alternierend alle oberen Schalteinheiten 21, 23 und 25 geschlossen/geöffnet und alle unteren Schalteinheiten 22, 24 und 26 geöffnet/geschlossen werden. As an alternative to the illustrated PWM pointer, it is also possible by means of the second activation signal according to the invention to apply a pulse width modulation which forms an electrical short circuit of the electrical machine 1 result, for example, by alternately all upper switching units 21 . 23 and 25 closed / opened and all lower switching units 22 . 24 and 26 be opened / closed.

Alternativ zum PWM-Signal könnte das zweite Ansteuerungssignal ferner auch ein Signal zum Erzeugen eines erkennbaren Spannungszeigers Ures an der elektrischen Maschine 1 ohne Pulsweitenmodulation, beispielsweise durch das zeitunabhängige Anlegen der Betriebsspannung Uzk am Wechselrichter-Schalteinheit-Paar 2122 bei den geöffneten übrigen Wechselrichter-Schalteinheit-Paaren 2324 und 2526, darstellen. Dies würde ebenfalls zu einer/m detektierbaren Spannung/Strom führen, die/der bei einem angeforderten Stillstand eine sofortigen Notabschaltung der elektrischen Maschine zur Folge hätte. As an alternative to the PWM signal, the second drive signal could also be a signal for generating a detectable voltage vector U res on the electric machine 1 without pulse width modulation, for example by the time-independent application of the operating voltage U zk on the inverter-switching unit pair 21 - 22 at the open remaining inverter-switch unit pairs 23 - 24 and 25 - 26 , represent. This would also result in a detectable voltage / current that would result in an immediate emergency shutdown of the electrical machine at a requested stall.

Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Ansteuerungsverfahren anhand von beispielhaften Flussdiagrammen in 3a und 3b näher erläutert. Hereinafter, the driving method according to the invention will be described with reference to exemplary flowcharts in FIG 3a and 3b explained in more detail.

Das Flussdiagramm in 3a illustriert ein Beispiel für eine erfindungsgemäße Stillstandssicherung, wobei im Regelfall die Wechselrichtersperre WRS und bei einem Funktionsfehler in der WRS-Erzeugung eine geeignete Pulsweitenmodulation PWM erzeugt werden. Das Verfahren kann beispielsweise von einem System 100 aus 1 und 2a ausgeführt werden, wobei die zugehörige Beschreibung auch hier entsprechend Anwendung findet. The flowchart in 3a illustrates an example of a standstill fuse according to the invention, wherein as a rule the inverter lock WRS and in case of a functional error in the WRS generation, a suitable pulse width modulation PWM be generated. The method may be, for example, a system 100 out 1 and 2a be executed, the associated description also applies here.

Wie 3a zu entnehmen, wird die Stillstandserkennung durch die Erfassung zweier unabhängiger Stillstandssignale definiert. Das erste Stillstandssignal „Anhalten erwünscht“ kann insbesondere aufgrund der Anforderung eines Drehmoments gleich 0 Nm durch den Hybridkoordinator eines Hybridfahrzeugs erzeugt werden. Das zweite Stillstandssignal wird bei der Unterschreitung einer Schwelle für die erfasste Drehzahl n der elektrischen Maschine, beispielsweise nschwell = 300 Umdrehungen/min, erzeugt. Werden in diesem Beispiel beide Stillstandssignale erfasst, so wird die Wechselrichtersperre WRS erzeugt. Parallel zum Signal „WRS einschalten“ liegt erfindungsgemäß das Signal „PWM einschalten“ vor und wird von der Auswahleinheit 5 dann umgesetzt, wenn die Überprüfung „WRS wirksam?“ zur Feststellung einer Fehlfunktion beim WRS-Signal oder bei der WRS-Erzeugung führt. Fällt eines der Stillstandssignale weg, wird die Stillstandssicherung, d. h. die Wechselrichtersperre bzw. die Stillstandssicherungs-PWM, aufgehoben. Das Verfahren wird automatisiert ausgeführt und läuft, wie in 3a dargestellt, zyklisch ab. As 3a The standstill detection is defined by the detection of two independent standstill signals. The first stop signal "stop desired" can be generated in particular by the requirement of a torque equal to 0 Nm by the hybrid coordinator of a hybrid vehicle. The second standstill signal is generated when falling below a threshold for the detected speed n of the electric machine, for example, n threshold = 300 revolutions / min. If both standstill signals are detected in this example, the inverter lock WRS is generated. Parallel to the signal "turn on WRS" according to the invention is the signal "PWM turn on" before and is selected by the selection unit 5 then implemented if the check "WRS effective?" results in the detection of a WRS signal or WRS generation malfunction. If one of the standstill signals disappears, the standstill protection, ie the inverter lock or the standstill backup PWM, is canceled. The process is automated and runs as in 3a shown, cyclically.

In 3b ist das Beispiel aus 3a ergänzt um eine weitere Bedingung zur Aufhebung der WRS bzw. der Stillstandssicherungs-PWM. Dabei erfordert diese Bedingung weiterhin, dass die Drehzahl n einen um einen Hysteresewert nhyst = 100 Umdrehungen/min erhöhten Schwellenwert überschreitet. Hierdurch wird ein Hin- und Herschalten der erfindungsgemäßen Ansteuerungssignale bei einer um den Schwellenwert nschwell = 300 Umdrehungen/min schwankenden Drehzahl n vermieden. In 3b is the example 3a Added a further condition to cancel the WRS or the standstill backup PWM. In this case, this condition further requires that the rotational speed n exceeds a threshold value increased by a hysteresis value n hyst = 100 revolutions / min. As a result, a switching back and forth of the control signals according to the invention is avoided at a threshold n n = 300 revolutions / min fluctuating speed n.

Insgesamt stellen bei einer Stillstandserkennung einer durch einen Wechselrichter bestromten elektrischen Maschine das Ausgeben eines ersten, unmittelbar auf das Nichtbestromen der elektrischen Maschine gerichteten Ansteuerungssignals und eines zweiten, auf das Erzeugen einer geeigneten Pulsweitenmodulation und/oder eines geeigneten Spannungszeigers gerichteten Ansteuerungssignals zwei technisch verschiedene und voneinander unabhängige Maßnahmen zur Stillstandssicherung dar. Wegen der gegenseitigen Ersetzbarkeit der beiden Ansteuerungssignale bei möglichen Fehlfunktionen ist somit eine zuverlässige Stillstandssicherung gegen ein ungewolltes Anfahren der elektrischen Maschine gewährleistet. Overall, in a standstill detection of an electric machine energized by an inverter, the output of a first, directly to the Nichtbestromen of the electric machine directed drive signal and a second, directed to the generation of a suitable pulse width modulation and / or a suitable voltage vector driving signal two technically different and independent Because of the mutual substitutability of the two drive signals in case of possible malfunctions thus a reliable standstill assurance against accidental start-up of the electric machine is guaranteed.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

100 100
System, das das erfindungsgemäße Verfahren ausführt System that carries out the method according to the invention
1 1
elektrische Maschine electric machine
2 2
Wechselrichter inverter
3 3
Steuerleitungen der Wechselrichter-Schalteinheiten Control cables of the inverter switching units
4 4
Recheneinheit computer unit
5 5
Auswahleinheit selector
6 6
Drehgeber encoders
7 7
Strom- oder Spannungssensor(en) Current or voltage sensor (s)
8 8th
zusätzliche unabhängige Sicherheitseinheit additional independent security unit
11 bis 13 11 to 13
Stromversorgungsleitungen der elektrischen Maschine Power supply lines of the electric machine
14 bis 16 14 to 16
Versorgungsklemmen der elektrischen Maschine Supply terminals of the electric machine
20 20
Versorgungsquelle der elektrischen Maschine Supply source of the electric machine
21 bis 26 21 to 26
Wechselrichter-Schalteinheiten Inverter switching units
41, 42 41, 42
Stillstands-Signalleitungen Standstill signal lines
51 51
Ansteuerungsleitung für das erste Ansteuerungssignal Drive line for the first drive signal
52 52
Ansteuerungsleitung für das zweite Ansteuerungssignal Drive line for the second drive signal

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102010053624 A1 [0006] DE 102010053624 A1 [0006]
  • EP 1036936 A1 [0007] EP 1036936 A1 [0007]

Claims (20)

Verfahren zum Ansteuern eines Wechselrichters (2, 5), der dazu ausgelegt ist, eine elektrische Maschine (1), insbesondere eine elektrische Maschine (1) in einem Antriebsstrang eines Fahrzeugs, zu bestromen, folgende Schritte umfassend: a) Erfassen mindestens eines Stillstandssignals für die elektrische Maschine (1) und b) Ausgeben eines ersten und eines zweiten Ansteuerungssignals an den Wechselrichter (2, 5), wobei – das erste Ansteuerungssignal ein Signal zum Nichtbestromen der elektrischen Maschine (1) umfasst, insbesondere ein Signal zum Erzeugen einer Wechselrichtersperre (WRS) und/oder eines aktiven Kurzschlusses (AKS) der elektrischen Maschine (1), und – das zweite Ansteuerungssignal ein Signal zum Erzeugen eines Spannungszeigers (Ures) und/oder einer Pulsweitenmodulation (PWM) umfasst. Method for controlling an inverter ( 2 . 5 ), which is designed to be an electrical machine ( 1 ), in particular an electrical machine ( 1 ) in a drive train of a vehicle, comprising the following steps: a) detecting at least one standstill signal for the electric machine ( 1 ) and b) outputting a first and a second drive signal to the inverter ( 2 . 5 ), wherein - the first drive signal is a signal for non-energizing the electric machine ( 1 ), in particular a signal for generating an inverter lock (WRS) and / or an active short circuit (AKS) of the electrical machine ( 1 ), and - the second drive signal comprises a signal for generating a voltage vector (U res ) and / or a pulse width modulation (PWM). Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die beiden Ansteuerungssignale parallel zueinander, vorzugsweise gleichzeitig, an den Wechselrichter (2, 5) ausgegeben werden. Method according to Claim 1, in which the two activation signals are sent to the inverter (parallel to one another, preferably simultaneously). 2 . 5 ). Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Signal zum Erzeugen der Pulsweitenmodulation (PWM) ein Signal zum Anlegen einer resultierenden elektrischen Spannung (Ures) umfasst. Method according to Claim 1 or 2, in which the signal for generating the pulse width modulation (PWM) comprises a signal for applying a resulting electrical voltage (U res ). Verfahren nach Anspruch 3, bei dem das Anlegen einer resultierenden elektrischen Spannung (Ures) in Richtung eines Magnetfeldes (d-Richtung) der elektrischen Maschine (1) erfolgt. Method according to Claim 3, in which the application of a resultant electrical voltage (U res ) in the direction of a magnetic field (d-direction) of the electrical machine ( 1 ) he follows. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die Richtung des Magnetfeldes (d-Richtung) der elektrischen Maschine (1) mittels eines Magnetfeldsensors, eines Rotorlagesensors und/oder einer Modellrechnung ermittelt wird. Method according to Claim 4, in which the direction of the magnetic field (d-direction) of the electric machine ( 1 ) is determined by means of a magnetic field sensor, a rotor position sensor and / or a model calculation. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem das Erzeugen der des Spannungszeigers (Ures) bzw. der Pulsweitenmodulation (PWM) das Erzeugen eines resultierenden elektrischen Stroms (Ires) in der elektrischen Maschine (1) umfasst, wobei vorzugsweise der Betrag des resultierenden elektrischen Stroms (Ires) einen vorbestimmten Stromschwellwert (Ischwell) nicht unterschreitet. Method according to one of the preceding claims, in which the generation of the voltage vector (U res ) or the pulse width modulation (PWM) generates a resulting electrical current (I res ) in the electrical machine ( 1 ), wherein preferably the amount of the resulting electric current (I res ) does not fall below a predetermined current threshold value (I threshold ). Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein in der elektrischen Maschine (1) fließender elektrischer Strom (I) mittels mindestens eines Stromsensors (7) überwacht wird und beim Erreichen oder Überschreiten eines vorbestimmten Sicherheits-Stromschwellwerts (Ischwell) eine Sicherheitsabschaltung der elektrischen Maschine (1) vorzugsweise mittels einer zusätzlichen unabhängigen Sicherheitseinheit (8) erfolgt. Method according to one of the preceding claims, wherein a in the electrical machine ( 1 ) flowing electrical current (I) by means of at least one current sensor ( 7 ) is monitored and on reaching or exceeding a predetermined safety current threshold (I threshold ) a safety shutdown of the electric machine ( 1 ) preferably by means of an additional independent security unit ( 8th ) he follows. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein in dem Wechselrichter (2, 5), insbesondere in einer oder mehreren zur Bestromung der elektrischen Maschine (1) vorgesehenen Wechselrichter-Schalteinheiten (2126), fließender elektrischer Strom (I) und/oder eine in dem Wechselrichter (2, 5), insbesondere in einer oder mehreren zur Bestromung der elektrischen Maschine (1) vorgesehenen Wechselrichter-Schalteinheiten (2126), vorliegende elektrische Spannung (U) mittels mindestens eines Strom- und/oder Spannungssensors (7) überwacht wird und beim Erreichen oder Überschreiten eines vorbestimmten Sicherheits-Stromschwellwerts (Ischwell) bzw. eines vorbestimmten Sicherheits-Spannungsschwellwerts (Uschwell) eine Sicherheitsabschaltung der elektrischen Maschine (1) vorzugsweise mittels einer zusätzlichen unabhängigen Sicherheitseinheit (8) erfolgt. Method according to one of the preceding claims, wherein a in the inverter ( 2 . 5 ), in particular in one or more for energizing the electric machine ( 1 ) inverter switching units ( 21 - 26 ), flowing electrical current (I) and / or one in the inverter ( 2 . 5 ), in particular in one or more for energizing the electric machine ( 1 ) inverter switching units ( 21 - 26 ), present electrical voltage (U) by means of at least one current and / or voltage sensor ( 7 ) is monitored and upon reaching or exceeding a predetermined safety current threshold (I threshold ) or a predetermined safety voltage threshold (U threshold ), a safety shutdown of the electric machine ( 1 ) preferably by means of an additional independent security unit ( 8th ) he follows. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das mindestens eine Stillstandssignal einen Wunsch/Befehl zum Anhalten der elektrischen Maschine (1) umfasst, wobei dieser insbesondere durch das Auskuppeln bei einem Fahrzeug, durch das Auslesen einer Haltsignaleingabeeinrichtung und/oder durch eine Null-Drehmoment-Anforderung (M = 0) eines Hybridkoordinators erzeugt wird. Method according to one of the preceding claims, wherein the at least one standstill signal a desire / command for stopping the electric machine ( 1 In particular, this is generated by the disengagement in a vehicle, by the reading of a stop signal input device and / or by a zero torque request (M = 0) of a hybrid coordinator. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das mindestens eine und/oder ein weiteres Stillstandssignal den Schritt des Auslesens eines Bewegungszustandssensors (6) umfasst, der einen aktuellen Bewegungszustand der elektrischen Maschine (1) und/oder eines Fahrzeugs detektiert, wobei der Bewegungszustandssensor (6) insbesondere als ein Drehzahlsensor für die Drehzahl (n) der elektrischen Maschine (1), einer Getriebeausgangswelle und/oder eines Rads eines Fahrzeugs und/oder als ein Geschwindigkeitssensor, der die Geschwindigkeit eines Fahrzeugs (v) erfasst, ausgebildet ist. Method according to one of the preceding claims, wherein the at least one and / or another standstill signal comprises the step of reading out a motion state sensor ( 6 ), which detects a current state of motion of the electric machine ( 1 ) and / or a vehicle, wherein the movement condition sensor ( 6 ) in particular as a speed sensor for the rotational speed (n) of the electric machine ( 1 ), a transmission output shaft and / or a wheel of a vehicle and / or as a speed sensor, which detects the speed of a vehicle (v) is formed. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem das mindestens eine und/oder ein weiteres Stillstandssignal beim Erreichen oder Unterschreiten/Überschreiten eines vorbestimmten Schwellenwerts (xschwell) für einen Parameter x der elektrischen Maschine (1) und/oder eines Fahrzeugs, insbesondere beim Erreichen oder Unterschreiten eines vorbestimmten Schwellenwerts (nschwell) für die Drehzahl (n) und/oder eines vorbestimmten Schwellenwerts (vschwell) für die Geschwindigkeit (v), erzeugt wird. Method according to one of the preceding claims, wherein the at least one and / or another standstill signal upon reaching or falling below a predetermined threshold value (x threshold ) for a parameter x of the electric machine ( 1 ) and / or a vehicle, in particular on reaching or falling below a predetermined threshold value (n threshold ) for the speed (n) and / or a predetermined threshold value (v threshold ) for the speed (v) is generated. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner umfassend den Schritt: c) Aufheben der unter Schritt b) ausgegebenen Ansteuerungssignale, wenn mindestens eines der unter Schritt a) erfassten Stillstandssignale wieder aufgehoben wird.  Method according to one of the preceding claims, further comprising the step: c) canceling the drive signals output in step b) if at least one of the standstill signals detected in step a) is canceled again. Verfahren nach den Ansprüchen 11 und 12, bei dem das mindestens eine und/oder das weitere Stillstandssignal im Schritt c) dadurch/dann aufgehoben wird, dass/wenn der Parameter x den um einen vorbestimmten Hysteresewert (xhyst) erhöhten/verminderten Schwellenwert (xschwell + xhyst) bzw. (xschwell – xhyst) überschreitet/unterschreitet, insbesondere dass/wenn die Drehzahl (n) und/oder die Geschwindigkeit (v) den jeweils um einen vorbestimmten Hysteresewert (xhyst) erhöhten Schwellenwert (nschwell + nhyst) bzw. (vschwell + vhyst) überschreitet. Method according to claims 11 and 12, in which the at least one and / or the further standstill signal in step c) is canceled by the fact that / when the parameter x increases / decreases by a predetermined hysteresis value (x hyst ) threshold value (x threshold / x hyst ) or (x threshold - x hyst ) exceeds / falls below, in particular that / when the rotational speed (n) and / or the velocity (v) increases the respective threshold value (n hyst ) increased by a predetermined hysteresis value (x hyst ) + n hyst ) or (v threshold + v hyst ). Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei im Schritt a) mindestens ein erstes Stillstandssignal und ein zweites, von dem ersten unabhängiges, Stillstandssignal erfasst werden.  Method according to one of the preceding claims, wherein in step a) at least a first standstill signal and a second, from the first independent, standstill signal are detected. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der Wechselrichter (2, 5) weiterhin eine Auswahleinheit (5) aufweist, die das erste und das zweite Ansteuerungssignal überwacht und derart ausgestaltet ist, dass sie nur eines der beiden Ansteuerungssignale zur Ansteuerung des Wechselrichters (2) weitergibt, insbesondere an eine oder mehrere zur Bestromung der elektrischen Maschine (1) vorgesehene Wechselrichter-Schalteinheiten (2126) und/oder an eine zur Sicherheitsabschaltung der elektrischen Maschine (1) vorgesehene zusätzliche unabhängige Sicherheitseinheit (8). Method according to one of the preceding claims, in which the inverter ( 2 . 5 ) a selection unit ( 5 ), which monitors the first and the second drive signal and is configured such that it only one of the two drive signals for driving the inverter ( 2 ), in particular to one or more for energizing the electrical machine ( 1 ) inverter switching units ( 21 - 26 ) and / or to a safety shutdown of the electrical machine ( 1 ) additional independent security unit ( 8th ). Verfahren nach Anspruch 15, bei dem die Auswahleinheit (5) derart ausgestaltet ist, dass sie beim Vorliegen/Erkennen des ersten Ansteuerungssignals dieses zur Ansteuerung des Wechselrichters (2) weitergibt und das zweite Ansteuerungssignal ignoriert. Method according to Claim 15, in which the selection unit ( 5 ) is configured in such a way that, in the presence / recognition of the first control signal, it is used to control the inverter ( 2 ) and ignores the second drive signal. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, bei dem die Auswahleinheit (5) derart ausgestaltet ist, dass sie beim Ausbleiben des ersten Ansteuerungssignals das zweite Ansteuerungssignal zur Ansteuerung des Wechselrichters (2) weitergibt. Method according to Claim 15 or 16, in which the selection unit ( 5 ) is configured such that, in the absence of the first drive signal, the second drive signal for driving the inverter ( 2 ) passes on. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, bei dem zur Bestromung der elektrischen Maschine (1) mindestens eine, vorzugsweise zwei oder mehr, Wechselrichter-Schalteinheiten (2126) vorgesehen ist/sind und die Wechselrichtersperre (WRS) durch das Öffnen der mindestens einen, gegebenenfalls aller vorhandenen, Wechselrichter-Schalteinheiten (2126) erzeugt wird. Method according to one of Claims 15 to 17, in which for energizing the electric machine ( 1 ) at least one, preferably two or more, inverter switching units ( 21 - 26 ) is provided and the inverter lock (WRS) by opening the at least one, possibly all existing, inverter switching units ( 21 - 26 ) is produced. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, bei dem der Wechselrichter (2) mindestens zwei Wechselrichter-Schalteinheiten (2126) zur Bestromung der elektrischen Maschine (1) aufweist und der aktive Kurzschluss (AKS) der elektrischen Maschine (1) durch das Kurzschließen der mindestens zwei Wechselrichter-Schalteinheiten (2126) erzeugt wird. Method according to one of Claims 15 to 18, in which the inverter ( 2 ) at least two inverter switching units ( 21 - 26 ) for energizing the electrical machine ( 1 ) and the active short circuit (AKS) of the electrical machine ( 1 ) by short-circuiting the at least two inverter switching units ( 21 - 26 ) is produced. Verfahren nach Anspruch 19, bei dem der Wechselrichter (2) sechs Wechselrichter-Schalteinheiten (2126) aufweist, die drei Wechselrichter-Schalteinheit-Paare (2122, 2324, 2526) jeweils aus einem Außenleiter/Phasenleiter und einem Innenleiter/Neutralleiter zur Erzeugung eines Drehstroms bilden, und der aktive Kurzschluss (AKS) der elektrischen Maschine (1) durch das Kurzschließen der drei Außenleiter/Phasenleiter (21, 23, 25) oder der drei Innenleiter/Neutralleiter (22, 24, 26) und das Öffnen der übrigen drei Wechselrichter-Schalteinheiten (22, 24, 26; 21, 23, 25) erzeugt wird. Method according to Claim 19, in which the inverter ( 2 ) six inverter switching units ( 21 - 26 ), the three inverter switching unit pairs ( 21 - 22 . 23 - 24 . 25 - 26 ) each of an outer conductor / phase conductor and an inner conductor / neutral conductor to generate a three-phase current, and the active short circuit (AKS) of the electric machine ( 1 ) by short-circuiting the three outer conductors / phase conductors ( 21 . 23 . 25 ) or the three inner conductors / neutral conductors ( 22 . 24 . 26 ) and the opening of the remaining three inverter switching units ( 22 . 24 . 26 ; 21 . 23 . 25 ) is produced.
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