DE102015209654A1

DE102015209654A1 - Notfahrmodus für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102015209654A1
Application number: DE102015209654.8A
Authority: DE
Inventors: Erik Hahn; Christian Arndt; Heiner Bartoszewski; Andreas Ortner
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2015-05-27
Filing date: 2015-05-27
Publication date: 2016-12-01
Also published as: WO2016188722A1; CN107531159A

Abstract

Ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs mit Elektroantrieb oder Hybridantrieb mit einem HV-System, wobei das HV-System bei dem Auftreten eines kritischen Fehlers abgeschaltet wird, umfasst die Schritte – Erkennen eines kritischen Fehlers des HV-Systems, – Ausgeben einer Warnung und Abschalten des HV-Systems, – Anfordern eines Notfahrmodus durch den Fahrer, und – Aktivieren des Notfahrmodus bei Erfüllung einer oder mehrerer vorgegebenen Bedingungen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Notfahrmodus für ein Kraftfahrzeug mit einem Elektro- oder Hybridantrieb gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine entsprechende Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 9.
Wird in einem Elektro- oder einem Hybridfahrzeug ein kritischer Fehler im Hochspannungssystem, im Folgenden als HV-System bezeichnet, festgestellt, so wird das HV-System in der Regel nicht mehr zugeschaltet, d.h. abgeschaltet. Eine Gefährdung oder ein kritischer Fehler kann beispielsweise eine Überhitzung der HV-Batterie (Hochspannungsbatterie) sein, die durch eine Temperaturüberwachung festgestellt wird. Dieser Fehler wird dem Fahrer derzeit üblicherweise durch eine rote Lampe signalisiert und das Zuschalten des HV-Systems wird üblicherweise unterbunden. Mit anderen Worten, wird die Zuschaltung des HV-Systems aufgrund eines Systemfehlers komplett unterbunden, so kann das Fahrzeug entsprechend einem Motorschaden bei Fahrzeugen mit Brennkraftmaschinen nicht mehr bewegt werden und kann so zu einem Verkehrshindernis werden.
Je nach aktueller Situation kann es jedoch in einem derartigen Fall sinnvoll oder notwendig sein, das Fahrzeug hin zu einem gesicherten Bereich zu bewegen und dort abzustellen.
Um das Fahrzeug trotz eines Fehlers im HV-System weiter bewegen zu können, kann der kritische Fehler dem Fahrer beispielsweise durch eine rote oder gelbe Warnlampe signalisiert werden und die Zuschaltung des HV-Systems unverändert beibehalten bleiben. Übersieht der Fahrer die Warnung, so betreibt er das Fahrzeug in einem kritischen Zustand ohne dies zu wissen, was zu einer unbeabsichtigten Gefährdung des Fahrzeugs führen kann.
Aus der Druckschrift DE 10 2007 004 172 A1 ist ein Kraftfahrzeug mit mindestens einer Traktionsbatterie, einem Traktionsumrichter, einem elektrischen Fahrmotor und einem von einem Verbrennungsmotor angetriebenen Generator bekannt, wobei die Traktionsbatterie, der Traktionsumrichter und die elektrische Fahrmotor derart verschaltet sind, dass mit der elektrischen Energie der Traktionsbatterie der elektrische Fahrmotor im Betrieb angetrieben wird. Der von einem Verbrennungsmotor angetriebene Generator ist im abgestellten Zustand des Kraftfahrzeugs durch ein Kennsignal aktivierbar, wobei nach Aktivierung der Verbrennungsmotor gestartet wird und eine Aufladung der Traktionsbatterie erfolgt und/oder nach Deaktivierung eine Abschaltung des Verbrennungsmotorantriebs des Generators vorgenommen wird. Wenn der Treibstoff für den Verbrennungsmotorantrieb des Generators im Kraftfahrzeug voraussichtlich nicht ausreicht, um die Traktionsbatterie mit der gewünschten Energie für die vordefinierte Mindestfahrstrecke zu laden, wird ein erstes Warnsignal erzeugt. In dem Fall, in dem der Verbrennungsmotorantrieb dann aufgrund Treibstoffmangel tatsächlich abgeschaltet wird oder in der nächsten Zeit abgeschaltet werden muss, wird mindestens ein zweites Warnsignal erzeugt. Bei Erkennung eines Fehlerzustandes der Traktionsbatterie wird durch eine Aktivierung des verbrennungsmotorisch angetriebenen Generators ein Notfahrbetrieb mit begrenzter Fahrgeschwindigkeit durchgeführt. Ein Weiterbetrieb der Traktionsbatterie ist nicht möglich.
Die Druckschrift DE 10 2008 000 576 A1 beschreibt ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs mit Hybridantrieb, bei welchem eine Brennkraftmaschine und ein Elektromotor, gemeinsam oder allein, zum Antrieb des Fahrzeugs beitragen, wobei bei Ausfall der Brennkraftmaschine Daten zur elektromotorischen Weiterfahrt des Fahrzeuges bestimmt werden. Anhand dieser Daten, die beispielsweise unter Verwendung der in einem Navigationssystem enthaltenen Wegstreckendaten bestimmt werden, kann entschieden werden, ob das Fahrzeug mit dem Elektromotor weiterfahren kann oder nicht. Bei dem Ausfall der Brennkraftmaschine wird mithilfe des Navigationssystems ermittelt, ob bevorzugt die nächste Werkstatt, der nächste Parkplatz oder ein anderes Ziel erreicht werden kann. Kann das vorgegebene Ziel nicht erreicht werden, wird aus Sicherheitsgründen der Notfahrbetrieb der weiteren Antriebseinheit verweigert. Sollte der Fahrer trotz der vom Fahrzeug vorgebrachten Warnung mit dem defekten Fahrzeug weiterfahren wollen, so wird dies über eine Signaleingabe durch den Fahrer dem Fahrzeug übermittelt, wodurch der Fahrbetrieb des Elektromotors des Fahrzeugs wieder freigeschaltet wird und der Fahrer seine Fahrt fortsetzen kann. Ein Ausfall der Hochvoltversorgung des Elektromotors wird nicht behandelt.
Die Druckschrift DE 10 2009 029 417 A1 offenbart ein Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs beim Defekt eines Energiesystems, wobei das Hybridfahrzeug von mindestens zwei Antriebsaggregaten gemeinsam oder getrennt angetrieben wird, mindestens ein elektrisches Antriebsaggregat ein Hochvoltenergiesystem elektrisch auflädt, welches ein Niedervoltenergiesystem mit elektrischer Energie versorgt, wobei die Hochvoltspannung in eine Niedervoltspannung zur Versorgung von mindestens einer Steuereinheit des Hybridfahrzeugs umgesetzt wird und bei Feststellung eines Defekts im Hochvoltenergiesystem dieses von dem elektrischen Antriebsaggregat abgetrennt wird. Ist das Hochvoltenergiesystem abgekoppelt, so wird keine Spannung mehr für das Niedervoltenergiesystem bereitgestellt. Um aber die Energieversorgung der für den Fahrbetrieb notwendigen Steuergeräte, wie das Motorsteuergerät, das Elektromotorsteuergerät, das Getriebesteuergerät, das Bremsmanagementsteuergerät und das Batteriemanagementsteuergerät mit einer Niedervoltspannung aufrecht zu erhalten, dient der Elektromotor als Energiequelle und arbeitet im generatorischen Betrieb zur Erzeugung einer sicherheitsunkritischen Spannung zur Versorgung der Steuergeräte. Eine Möglichkeit der Weiterbenutzung des Hochvoltenergiesystems besteht im Fehlerfall nicht.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einem kritischen Fehler im HV-System eines Kraftfahrzeugs mit Elektroantrieb oder Hybridantrieb eine Weiterfahrt zu einer sicheren Abstellposition zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs mit Elektroantrieb oder Hybridantrieb mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine entsprechende Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs mit Elektroantrieb oder Hybridantrieb mit einem HV-System, wobei das HV-System bei dem Auftreten eines kritischen Fehlers abgeschaltet wird, umfasst die Schritte

– Erkennen eines kritischen Fehlers des HV-Systems,
– Ausgeben einer Warnung und Abschalten des HV-Systems,
– Anfordern eines Notfahrmodus durch den Fahrer, und
– Aktivieren des Notfahrmodus bei Erfüllung einer oder mehrerer vorgegebenen Bedingungen.

Durch die Einführung eines Notfahrmodus, bei dem die Verantwortung für die Weiterfahrt bewusst vom Fahrer übernommen wird, obwohl das Fahrzeugsystem einen kritischen Fehler im HV-System des Fahrzeugs festgestellt hat, ist ein gegebenenfalls eingeschränkter Fahrbetrieb möglich, um das Fahrzeug in einen sicheren Zustand zu überführen.
Weiter bevorzugt bildet das Vorliegen eines kritischen Fehlers des HV-Systems oder das Einschalten der Zündung eine vorgegebene Bedingung. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass die Aktivierung des Notfahrmodus nur dann möglich ist, wenn ein kritischer Fehler im HV-System vorliegt und der Fahrer beispielsweise die Zündung einschaltet.
Weiter bevorzugt führt der Notfahrmodus zu einer Begrenzung vorgegebener Fahrparameter des Kraftfahrzugs. Insbesondere kann beispielsweise die Höchstgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs und/oder die Leistungsabgabe des Elektroantriebs oder Hybridantriebs begrenzt werden. Diese Maßnahmen führen dazu, dass eine übermäßige Belastung des HV-Systems vermieden werden kann, um die Sicherheit des Fahrzeugs möglichst zu gewährleisten.
Vorzugsweise führt der Notfahrmodus zu einer Deaktivierung von Sicherheitseinrichtungen des HV-Systems. So kann beispielsweise die Temperaturüberwachung der HV-Batterie deaktiviert werden, wodurch verhindert wird, dass trotz der bewussten Aktivierung des Notfahrmodus eine Abschaltung des HV-Systems erfolgt, wodurch die Sicherheit des Fahrzeugs in der Notfahrphase herabgesetzt werden könnte.
Weiter bevorzugt weist der Notfahrmodus eine vorgegebene Begrenzung auf. Dabei kann die Begrenzung in einer vorgegebenen Aktivierungszeit der Notfahrphase und/oder einer vorgegebenen zulässigen Fahrtstrecke der Notfahrphase bestehen, so dass das defekte Fahrzeug zwar noch beispielsweise aus einer Gefahrensituation in ein sicheres Umfeld überführt werden kann, aber ein unbegrenzter Betrieb in dem Notfahrmodus verhindert wird. Auf diese Weise kann eine Überlastung des HV-Systems vermieden werden und die Sicherheit des Fahrzeugs bleibt gewährleistet.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs mit Elektroantrieb oder Hybridantrieb mit einem HV-System, wobei die Vorrichtung zur Durchführung des im Vorangegangenen beschriebenen Verfahrens eingerichtet und ausgelegt ist, umfasst:

– eine Einrichtung zur Detektion eines kritischen Fehlers im HV-System,
– eine Einrichtung zum Abschalten des HV-Systems und zur Ausgabe einer Warnung an den Fahrer, und
– eine Einrichtung zum Anfordern, Aktivieren und Durchführen eines Notfahrmodus.

Weiter bevorzugt ist eine Speichervorrichtung zum Abspeichern der fahrerseitigen Aktivierungsanforderung vorgesehen, so dass die fahrerische Verantwortungsübernahme rechtlich nachgewiesen werden kann.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung erläutert. Dabei zeigt
1 ein Ablaufdiagramm des Verfahrens zum Notbetrieb eines Kraftfahrzeugs mit Elektroantrieb oder Hybridantrieb.
Bei dem in 1 schematisch dargestellten Verfahrens zum Notbetrieb eines mit einem Elektroantrieb oder einem Hybridantrieb ausgerüsteten Kraftfahrzeugs wird in einem ersten Schritt S1 ein kritischer Fehler im HV-System des Kraftfahrzeugs festgestellt. Im nachfolgenden Schritt S2 erfolgt eine geeignete Warnung an den Fahrer, womit der Fahrer auf den kritischen Fehler hingewiesen wird. Die Warnung kann beispielsweise in Form einer roten Lampe und/oder eines Hinweises im Kombiinstrument erfolgen. Akustische oder sonstige Warnhinweise sind ebenfalls denkbar. Aufgrund des kritischen Fehlers wird im Schritt S3 das HV-System abgeschaltet, wobei die Schritte S2 und S3 parallel erfolgen können.
Nachdem das HV-System aufgrund des kritischen Fehlers im Schritt S3 abgeschaltet wurde, fordert der Fahrer im Schritt S4 eine Aktivierung des Notfahrmodus an. Die im Schritt S4 erfolgte Anforderung des Notfahrmodus durch den Fahrer wird im Schritt S5 im Fahrzeug gespeichert, um die Verantwortungsübernahme der Aktivierung des Notfahrmodus trotz kritischem Fehler des HV-Systems durch den Fahrer rechtlich zu dokumentieren.
Aufgrund der Anforderung des Notfahrmodus durch den Fahrer in Schritt S4 wird im Schritt S6 der Notfahrmodus aktiviert, wobei im Schritt S6 überprüft wird, ob vorgegebene Bedingungen erfüllt sind. In der bevorzugten Ausführungsform bedeutet dies, dass ein kritischer Fehler im HV-System vorliegt und dass der Fahrer versucht das Fahrzeug wieder in Gang zu setzen, d.h. die Zündung einschaltet. Sind die Bedingungen für eine Aktivierung des Notfahrmodus erfüllt, so wird der Notfahrmodus aktiviert, wobei im Schritt S7 eine Begrenzung von vorgegebenen Fahrparametern erfolgt. Diese zu begrenzenden Fahrparameter können beispielsweise die Vorgabe einer nicht zu überschreitenden Höchstgeschwindigkeit oder eine Beschränkung der Leistungsabgabe des Elektro- oder Hybridantriebs sein.
Ferner werden in einem zu Schritt S7 parallelen Schritt S8 solche Sensorwerte des HV-Systems, die die Weiterfahrt verhindern würden, überschrieben. Mit anderen Worten, es werden Sicherheitseinrichtungen des HV-Systems deaktiviert, um die Weiterfahrt zu ermöglichen. Beispielsweise ist in der HV-Batterie üblicherweise ein Temperatursensor zur Messung der Batterietemperatur verbaut, wobei bei der Überschreitung einer vorgegebenen Temperatur ein Zuschalten des HV-Systems von der Sensorik oder einer geeigneten Steuerung unterbunden wird. Durch den Notfahrmodus wird beispielsweise die vorgegebene Temperatur mit einem höheren Wert überschrieben oder die Abschaltmaßnahme bei einem Überschreiten der vorgegebenen Temperatur deaktiviert.
Ferner ist es möglich den Notfahrmodus auf eine vorgegebene Zeit oder eine vorgegebene Fahrstrecke zu begrenzen, um das Fahrzeug bei einem kritischen Fehler des HV-Systems aus einem Gefahrenbereich mittels des eingeschränkten Fahrbetriebs zu befördern. Der Notfahrmodus ersetzt daher nicht das Abschleppen des Fahrzeugs nach dem Auftreten eines kritischen Fehlers im HV-Systems, sondern dient nur dazu teure Folgeschäden und eine eventuelle Gefährdung des Straßenverkehrs zu vermeiden.
Bezugszeichenliste

S1

Detektion Fehler im HV-System

S2

Ausgabe Fahrerwarnung

S3

Abschalten HV-System

S4

Anfordern Notfahrmodus durch den Fahrer

S5

Abspeichern der Anforderung Notfahrmodus

S6

Aktivierung Notfahrmodus

S7

Begrenzung Fahrparameter

S8

Deaktivieren Sicherheitseinrichtungen des HV-Systems

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

DE 102007004172 A1 [0005]
DE 102008000576 A1 [0006]
DE 102009029417 A1 [0007]

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs mit Elektroantrieb oder Hybridantrieb mit einem HV-System, wobei das HV-System bei dem Auftreten eines kritischen Fehlers abgeschaltet wird, gekennzeichnet durch die Schritte – Erkennen (S1) eines kritischen Fehlers des HV-Systems, – Ausgeben (S2) einer Warnung und Abschalten (S3) des HV-Systems, – Anfordern (S4) eines Notfahrmodus durch den Fahrer, und – Aktivieren (S6) des Notfahrmodus bei Erfüllung einer oder mehrerer vorgegebenen Bedingungen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorliegen eines kritischen Fehlers des HV-Systems oder das Einschalten der Zündung eine vorgegebene Bedingung bildet.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Notfahrmodus zu einer Begrenzung (S7) vorgegebener Fahrparameter des Kraftfahrzugs führt.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Höchstgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs und/oder die Leistungsabgabe des Elektroantriebs oder Hybridantriebs begrenzt wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Notfahrmodus zu einer Deaktivierung (S8) von Sicherheitseinrichtungen des HV-Systems führt.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturüberwachung der HV-Batterie deaktiviert wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Notfahrmodus mindestens eine vorgegebene Begrenzung aufweist.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzung in einer vorgegebenen Aktivierungszeit und/oder einer vorgegebenen zulässigen Fahrtstrecke besteht.
Vorrichtung zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs mit Elektroantrieb oder Hybridantrieb mit einem HV-System, wobei die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangegangenen Ansprüche eingerichtet und ausgelegt ist, mit – einer Einrichtung zur Detektion eines kritischen Fehlers im HV-System, – einer Einrichtung zum Abschalten des HV-Systems und zur Ausgabe einer Warnung an den Fahrer, und – einer Einrichtung zum Anfordern, Aktivieren und Durchführen eines Notfahrmodus.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Speichervorrichtung zum Abspeichern der fahrerseitigen Aktivierungsanforderung vorgesehen ist.