DE102019107741A1

DE102019107741A1 - Steuereinheit für ein Fahrzeug mit einem elektrischen Antrieb und einer elektromechanisch aktuierten Bremseinheit sowie Fahrzeug damit und Verfahren dafür

Info

Publication number: DE102019107741A1
Application number: DE102019107741.9A
Authority: DE
Inventors: Paul Henning; Johannes Heseding; Christoph Moritz; Gerd Schünemann
Original assignee: Wabco Europe BVBA
Current assignee: ZF CV Systems Europe BV
Priority date: 2019-03-26
Filing date: 2019-03-26
Publication date: 2020-10-01
Also published as: US20220314811A1; CN113631415A; WO2020193091A1; US11890966B2; CN113631415B; EP3947017A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Steuereinheit (56) für ein Fahrzeug (10), insbesondere ein Nutzfahrzeug, mit einem elektrischen Antrieb (12) und einer elektromechanisch aktuierten Bremseinheit (14), wobei der elektrische Antrieb (12) einen Hochvoltgleichspannungszwischenkreis (20), der mit einem ersten Energiespeicher (24) des elektrischen Antriebs (12) trennbar verbunden ist und mindestens einen mit dem Hochvoltgleichspannungszwischenkreis (20) verbundenen Umrichter (18), der bidirektional betreibbar ist, und mindestens einen mit dem Umrichter (18) verbundenen elektrischen Motor (16) zum Antreiben mindestens eines Rades (50) des Fahrzeugs (10), der generatorisch betreibbar ist, umfasst. Die elektromechanisch aktuierte Bremseinheit (14) umfasst mindestens eine mit dem Hochvoltgleichspannungszwischenkreis (20) verbundene Bremsansteuerschaltung (36) und mindestens einen mit der Bremsansteuerschaltung (36) verbundenen elektrischen Motor (34) zum Aktuieren einer Bremse des Fahrzeugs (10). Die Steuereinheit weist einen Funktionsblock (55) auf, der einen Eingang (69) zum Empfangen eines Spannungssignals (68), das indikativ für die Spannung des Hochvoltgleichspannungszwischenkreises (20) ist, einen ersten Ausgang (63) zum Ausgeben eines Umrichteransteuersignals (60) zum Ansteuern des Umrichters (18) und eine erste Reglereinheit (66), insbesondere mit einem PI-Regler, zum Erzeugen des Umrichteransteuersignals (60) in Abhängigkeit des empfangenen Spannungssignals (68) und eines vordefinierten Vergleichswerts (70), insbesondere eines Sollspannungswerts, umfasst.Ferner betrifft die Erfindung ein System für ein Fahrzeug (10), insbesondere ein Nutzfahrzeug, umfassend einen elektrischen Antrieb (12) und eine Steuereinheit (56), ein Fahrzeug (10) mit einer Steuereinheit (56) oder einem System und ein Verfahren für ein Fahrzeug (10) mit einem System oder einer Steuereinheit (56) sowie ein Computerprogrammprodukt.

Description

Die Erfindung betrifft den Bereich von Fahrzeugen, die elektrisch oder hybridangetrieben sind. Insbesondere umfassen derartige Fahrzeuge Nutzfahrzeuge, wie Lastkraftwagen, Personenkraftwagen oder Anhängerfahrzeuge. Elektrisch angetriebene Fahrzeuge, auch im Bereich von Nutzfahrzeugen, sind bereits bekannt. Derartige Fahrzeuge sind häufig zu Hybridfahrzeugen weiterentwickelte Fahrzeuge mit einem Verbrennungsmotor, wobei auch Nutzfahrzeuge bekannt sind, bei denen der Verbrennungsmotor bei der Weiterentwicklung im Wesentlichen durch einen elektrischen Antrieb ersetzt worden ist.
Weiter betrifft die Erfindung auch den Bereich von Fahrzeugen, die neben dem elektrischen Antrieb auch elektromechanisch aktuierte Bremsen aufweisen. Bislang werden überwiegend pneumatisch aktuierte Reibbremsen im Nutzfahrzeug verwendet, bei denen ein Pneumatikzylinder unter Beaufschlagung von Druckluft zum Realisieren eines Bremswunsches eines Fahrers ausfährt und so mittels eines Hebels Bremsbeläge auf mit der Radachse fest verbundene Bremsscheiben drückt. Dagegen ist eine elektromechanisch aktuierte Bremse mit einem Aktor in Form eines Elektromotors zur Wandlung von elektrischer in mechanische Energie ausgebildet. Ein mechanisches Getriebe zur Wandlung der Drehbewegung oder Linearbewegung des Motors in eine translatorische Bewegung ist hierbei vorgesehen. Die translatorische Bewegung betätigt einen Bremshebel der ansonsten im Wesentlichen unveränderten ursprünglich pneumatisch betätigten Reibbremse.
Derartige Fahrzeuge weisen einen Energiespeicher auf, der einerseits dient, um den elektrischen Motor des elektrischen Antriebs mit Energie zum Antreiben des Fahrzeugs zu versorgen und in den auch Energie eingespeist werden kann, wenn der elektrische Motor des elektrischen Antriebs zum Bereitstellen einer Bremsfunktion in einem generatorischen Betrieb betrieben wird. Dieser Energiespeicher dient gleichzeitig zum Bereitstellen elektrischer Energie zur Aktuierung der Reibbremsen mit den elektromechanisch aktuierten Bremsen.
Gemäß nationaler und internationaler Vorschriften muss sichergestellt werden, dass eine für eine einzuhaltende Fahrzeugverzögerung benötigte Bremsleistung der elektromechanisch aktuierten Bremsen auch dann zur Verfügung steht, wenn der Energiespeicher durch eine Fehlfunktion getrennt werden musste. Zur Erfüllung der Vorschriften kann der Energiespeicher aus mindestens zwei Energiespeichermodulen ausgeführt werden, die jeweils trennbar mit einem Gleichspannungszwischenkreis verbunden sind und jeweils eine anteilige Speicherkapazität der vordefinierten Gesamtspeicherkapazität bereitstellen. Im Fehlerfall eines der Energiespeichermodule kann dieses separat abgetrennt werden, sodass die volle Systemfunktionalität der elektromechanisch aktuierten Bremsen weiterhin mit der Energie des nicht abgetrennten Energiespeichermoduls aufrechterhalten werden kann. Für diese Lösung sind jedoch eine erhöhte Systemkomplexität des Energiespeichers und die Kosten für die mindestens verdoppelte Anzahl an allpoligen Trenneinrichtungen für die wenigstens zwei Energiespeichermodule aufzuwenden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, auch im Fehlerfall eines Energiespeichers eines elektrischen Antriebs für ein Fahrzeug weiterhin eine benötigte Aktuierungsleistung elektromechanisch aktuierter Bremsen des Fahrzeugs bereitzustellen. Dies soll durch eine möglichst geringe Erhöhung der Systemkomplexität des Energiespeichers sowie eine weitestgehende Vermeidung zusätzlicher Hardwarekomponenten erreicht werden.
Erfindungsgemäß wird eine Steuereinheit nach Anspruch 1 vorgeschlagen.
Demnach wird eine Steuereinheit für ein Fahrzeug mit einem elektrischen Antrieb und einer elektromechanisch aktuierten Bremseinheit vorgeschlagen. Das Fahrzeug ist insbesondere ein Nutzfahrzeug, das beispielsweise ein Zugfahrzeug oder ein Fahrzeuganhänger ist. Hierbei ist die Steuereinheit für ein Fahrzeug mit einem elektrischen Antrieb angepasst, der einen Hochvoltgleichspannungszwischenkreis aufweist. Der Hochvoltgleichspannungszwischenkreis ist mit einem Energiespeicher trennbar verbindbar. Hierzu ist beispielsweise ein Trennschalter vorgesehen, der eine allpolige Verbindung zwischen Hochvoltgleichspannungszwischenkreis und Energiespeicher hergestellt wird und im Fehlerfall die Verbindung allpolig unterbricht.
Außerdem umfasst der elektrische Antrieb mindestens einen mit dem Hochvoltgleichspannungszwischenkreis verbundenen Umrichter, der bidirektional betreibbar ist. Bidirektional bedeutet, dass der Umrichter entsprechend einer Ansteuerung Energie in den Hochvoltgleichspannungszwischenkreis einspeist oder Energie aus dem Hochvoltgleichspannungszwischenkreis entnimmt. Der Umrichter umfasst vorzugsweise die Funktion eines Wechselrichters, der Gleichspannung oder Gleichstrom in mehrphasige Wechselspannung bzw. mehrphasigen Wechselstrom wandelt, und besonders bevorzugt eines aktiven Gleichrichters, der zusätzlich mehrphasige Wechselspannung oder mehrphasigen Wechselstrom in Gleichspannung bzw. Gleichstrom wandelt.
Weiter umfasst der elektrische Antrieb mindestens einen mit dem Umrichter verbundenen elektrischen Motor zum Antreiben mindestens eines Rads des Fahrzeugs, wobei der Motor auch generatorisch betreibbar ist. Ein generatorischer Betrieb bezeichnet insbesondere einen Betrieb, bei dem an dem an dem elektrischen Motor angeschlossenen Rad ein Bremsmoment erzeugt wird und durch die Raddrehung elektrische Energie mit dem Motor aus der kinetischen Energie des Rades erzeugt wird. Der Motor ist vorzugsweise ein Drehstrommotor.
Die elektromechanisch aktuierte Bremseinheit umfasst einen elektrischen Motor, um eine Bremse des Fahrzeugs zu betätigen. Vorzugsweise ist der elektrische Motor der Bremseinheit dazu mit einer Reibbremse verbunden und eingerichtet, eine Kraft auf einen Bremsbelag auszuüben, um diesen gegen eine Bremsscheibe der Reibbremse zu drücken. Außerdem umfasst die elektromechanisch aktuierte Bremseinheit eine Bremsansteuerschaltung, die mit dem Hochvoltgleichspannungszwischenkreis und dem mindestens einen elektrischen Motor verbunden ist, um den elektrischen Motor in Abhängigkeit eines Bremsanforderungssignals mit Energie aus dem Hochvoltgleichspannungszwischenkreis zu betreiben. Das Bremsanforderungssignal kann als Umrichteransteuersignal betrachtet werden, wenn die Bremsansteuerschaltung bevorzugt als Umrichter ausgebildet ist. Zur begrifflichen Abgrenzung gegenüber den Komponenten des elektrischen Antriebs werden jedoch bezogen auf die Bremseinheit weiter die Begriffe „Bremsanforderungssignal“ und „Bremansteuerschaltung“ verwendet.
Die erfindungsgemäße Steuereinheit weist einen Funktionsblock auf. Der Funktionsblock umfasst einen Eingang zum Empfangen eines Spannungssignals, das indikativ für die Spannung des Hochvoltgleichspannungszwischenkreises ist. Außerdem umfasst der Funktionsblock einen ersten Ausgang zum Ausgeben eines Umrichteransteuersignals zum Ansteuern des Umrichters. Das Ansteuern betrifft hier das Ansteuern des Umrichters derart, dass der Motor mit einer derartig geformten Energie aus dem Hochvoltgleichspannungszwischenkreis versorgt wird, dass dieser ein durch das Umrichteransteuersignal vordefiniertes Moment erzeugt. Das Ansteuern betrifft auch das Ansteuern derart, dass die im Motor im generatorischen Betrieb erzeugte elektrische Energie über den Umrichter umgeformt und in den Hochvoltgleichspannungszwischenkreis eingespeist wird. Weiter umfasst der Funktionsblock der Steuereinheit eine erste Regeleinheit, insbesondere mit einem PI-Regler, zum Erzeugen des Umrichteransteuersignals in Abhängigkeit des empfangenen Spannungssignals und eines vordefinierten Vergleichswerts, insbesondere einem Sollspannungswert.
Demnach ist die Steuereinheit für ein Fahrzeug eingerichtet, das einen elektrischen Antrieb und eine elektromechanisch aktuierte Bremseinheit umfasst, wobei der oder die elektrischen Motoren der Antriebseinheit und der oder die elektrischen Motoren der Bremseinheit jeweils aus einem Hochvoltgleichspannungszwischenkreis mit Energie zum Betreiben der elektrischen Motoren versorgt werden. Die Steuereinheit umfasst dafür einen Funktionsblock, der erfindungsgemäß die Spannung des Hochvoltgleichspannungszwischenkreises durch das Empfangen eines Spannungssignals, das diese Spannung anzeigt, überwachen kann. In Abhängigkeit eines Vergleichswerts und des Spannungssignals wird dann der Umrichter mit einem Umrichteransteuersignal angesteuert, das von einer ersten Reglereinheit erzeugt wird.
Gegenüber einer Ansteuerung des Umrichters in Abhängigkeit einer gewünschten Beschleunigung oder Verzögerung mit einem Drehmomentanforderungssignal durch eine Vorgabe eines Fahrers in Form beispielsweise einer Betätigung eines Gaspedals oder eines Bremspedals wird hier der Umrichter in Abhängigkeit der Spannung des Hochvoltgleichspannungszwischenkreises angesteuert. So ist es möglich, wenn ein Energiespeicher ausfällt, der den Hochvoltgleichspannungszwischenkreis auf eine vorgegebene Spannung hält, dass diese Spannung mithilfe der Reglereinheit und des Umrichters aufrechterhalten werden kann, also vorzugsweise die Spannung des Hochvoltgleichspannungszwischenkreises im Wesentlichen konstant gehalten wird. Der Vergleichswert, der als Sollspannungswert vorgegeben wird, entspricht vorzugsweise im Wesentlichen der Sollspannung des Energiespeichers oder der Mindestspannung des Energiespeichers, die auch Minimalspannung genannt werden kann. Ein typischer Fahrakku hat zum Beispiel nominell eine Spannung von 661 V. Je nach Ladezustand kann sich die Spannung aber im Bereich einer Minimalspannung von 540 V und einer Maximalspannung von 756 V bewegen. Bei Ausfall einer Batterie ist es ausreichend, dass über den Umrichter die Mindestspannung aufrechterhalten wird.
Wird demnach im Falle eines abgetrennten Energiespeichers vom Hochvoltgleichspannungszwischenkreis beispielsweise eine elektromechanisch aktuierte Bremseinheit aufgrund einer angeforderten Verzögerung ausgelöst oder betrieben, wird also Energie vom elektrischen Motor der elektromechanisch aktuierten Bremseinheit dem Hochvoltgleichspannungszwischenkreis entnommen, so wird dies durch das Spannungssignal detektiert und der Umrichter so angesteuert, dass versucht wird, die Spannung des Hochvoltgleichspannungszwischenkreises im Wesentlichen aufrechtzuerhalten. Der Umrichter wird dazu vorzugsweise so angesteuert, dass der Motor des elektrischen Antriebs in einem generatorischen Betrieb betrieben wird und somit Energie über den elektrischen Motor des elektrischen Antriebs und den Umrichter in den Hochvoltgleichspannungszwischenkreis eingespeist wird, die genau der Energiemenge entspricht, die durch die Betätigung des elektrischen Motors der elektromechanisch aktuierten Bremseinheit entnommen wurde. Der Motor wird solange im generatorischen Betrieb betrieben, bis die Spannung des Hochvoltgleichspannungszwischenkreises konstant einer Sollspannung des Hochvoltgleichspannungszwischenkreises entspricht. Diese vordefinierte Sollspannung des Hochvoltgleichspannungszwischenkreises entspricht vorzugsweise dem Vergleichswert. Zumindest ist der Vergleichswert von dem Wert für die Sollspannung des Hochvoltgleichspannungszwischenkreises abgeleitet.
Im Falle eines Ausfalls aller unmittelbar mit dem Hochvoltgleichspannungszwischenkreis verbundenen Energiespeicher kann somit weiterhin eine elektromechanisch aktuierte Bremseinheit betrieben werden, insbesondere ohne dass ein redundanter Energiespeicher zur Versorgung des Hochvoltgleichspannungszwischenkreises vorgesehen sein muss.
Gemäß einer ersten Ausführungsform weist der Funktionsblock außerdem einen zweiten Ausgang auf, der eingerichtet ist, ein Gleichspannungswandleransteuersignal zum Ansteuern eines Gleichspannungswandlers auszugeben. Ein Gleichspannungswandler ist in einem Fahrzeug mit einem elektrischen Antrieb zwischen dem Hochvoltgleichspannungszwischenkreis und einem Niedervoltgleichspannungszwischenkreis verbunden. Der Niedervoltgleichspannungszwischenkreis ist vorzugsweise ein Stromkreis, der mit einer gewöhnlichen Fahrzeugbatterie zum Bereitstellen der Bordspannung, insbesondere 12 Volt, 24 Volt oder 48 Volt, verbunden ist und an den Verbraucher, wie beispielsweise die Beleuchtung, Komfortfunktionen usw., angeschlossen.
Durch das Gleichspannungswandleransteuersignal kann so zusätzlich zu einer über den elektrischen Motor des elektrischen Antriebs eingespeisten Energie in den Hochvoltgleichspannungszwischenkreis in besonderen Fahrsituationen ein Gleichspannungswandleransteuersignal ausgegeben werden, um beispielsweise dem Hochvoltgleichspannungszwischenkreis zusätzlich aus dem Niedervoltgleichspannungszwischenkreis Energie zuzuführen.
Gemäß dieser ersten Ausführungsform weist der Funktionsblock dazu eine zweite Reglereinheit auf, die das Gleichspannungswandleransteuersignal in Abhängigkeit des Spannungssignals und des Vergleichswerts und vorzugsweise mindestens eines weiteren Vergleichswerts, wie einem vordefinierten Schwellenwert, erzeugt. Anstatt oder zusätzlich zu einem vordefinierten Schwellenwert können gemäß weiteren speziellen Ausführungsformen noch weitere Signale als weiterer Vergleichswert Berücksichtigung finden, um das Gleichspannungswandleransteuersignal zu erzeugen, die beispielsweise eine aktuelle Fahrsituation angeben. Eine aktuelle Fahrsituation ist beispielsweise die aktuelle Geschwindigkeit, die Beladung und/oder, ob es sich bei der aktuellen Fahrt um eine Bergauf- oder Bergabfahrt handelt.
Durch diese Ausgestaltung wird berücksichtigt, dass, im Falle, dass der elektrische Antrieb im generatorischen Betrieb durch Ansteuern mit der Steuereinheit in bestimmten Fahrsituationen nicht genügend Energie liefern kann, um den Hochvoltgleichspannungszwischenkreis auf einer ausreichenden Spannung zu halten, zusätzlich Energie aus dem Niedervoltgleichspannungszwischenkreis entnommen wird. Solche Fälle treten beispielsweise dann ein, wenn sich das Fahrzeug nur noch sehr langsam fortbewegt. In diesem Fall wird dann zusätzliche Energie für den Hochvoltgleichspannungszwischenkreis gemäß der Erfindung durch entsprechende Ansteuerung des Gleichspannungswandlers mit dem Gleichspannungswandleransteuersignal aus dem Niedervoltgleichspannungszwischenkreis bereitgestellt.
Die Erfindung berücksichtigt, dass ein herkömmlich eingesetzter Gleichspannungswandler, der als Verbindung zwischen Hochvoltgleichspannungszwischenkreis und Niedervoltgleichspannungszwischenkreis des Fahrzeugs allein nicht geeignet ist, um eine Hochvoltgleichspannungszwischenkreisspannung beim Ausfall eines mit dem Hochvoltgleichspannungszwischenkreis verbundenen Energiespeichers mit Energie aus dem Niedervoltgleichspannungszwischenkreis aufrechtzuerhalten, dennoch in bestimmten Fahrsituationen zur Aufrechterhaltung der Spannung im Hochvoltgleichspannungszwischenkreis hinzugezogen werden kann, also zumindest einen Beitrag leisten kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Steuereinheit einen Spannungsmesser zum Messen der Spannung des Hochvoltgleichspannungszwischenkreises. Der Spannungsmesser dient zum Bereitstellen des Spannungssignals für den Funktionsblock.
Eine direkte Messung der Spannung des Hochvoltgleichspannungszwischenkreises mit einem Spannungsmesser ist vorteilhaft, um unmittelbar das Spannungssignal für den Funktionsblock bereitzustellen, sodass möglichst schnell ein Ansteuersignal für den Umrichter erzeugt werden kann. Zeitliche Verzögerungen zwischen Energieentnahme aus dem Hochvoltgleichspannungszwischenkreis, der Detektion dieser Entnahme sowie dem Zuführen von Energie durch Ansteuern des Umrichters werden somit minimiert. Einem Einbrechen der Spannung im Hochvoltgleichspannungszwischenkreis wird so weiter entgegengewirkt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Steuereinheit einen Umschalter zum Umschalten zwischen einem Normalbetriebsmodus und einem Notbetriebsmodus. Hierbei ist der Umschalter eingerichtet, das Umrichteransteuersignal im Notbetriebmodus in Abhängigkeit des empfangenen Spannungssignals und des Vergleichswerts und im Normalbetrieb in Abhängigkeit eines an einem zweiten Eingang der Steuereinheit empfangenen Drehmomentanforderungssignals für den elektrischen Antrieb zu erzeugen. Hierdurch wird sichergestellt, dass die Ansteuerung des Umrichters des elektrischen Antriebs durch die Steuereinheit nur im Notbetriebmodus erfolgt, während im Normalbetriebmodus der Umrichter und somit der elektrische Motor des elektrischen Antriebs allein in Abhängigkeit eines geforderten Drehmoments angesteuert wird.
Das geforderte Drehmoment, das in Form des Drehmomentanforderungssignals von der Steuereinheit empfangen wird, umfasst hierbei einen positiven oder negativen Drehmomentwert, der insbesondere in Abhängigkeit eines Beschleunigungs- oder Bremswunsches des Fahrers durch Betätigen des Brems- oder Gaspedals erzeugt wird. Betätigt beispielsweise der Fahrer das Gaspedal, so wird hierdurch ein Beschleunigungswunsch des Fahrers geäußert und ein Drehmomentanforderungssignal mit einem positiven Drehmomentwert erzeugt. Durch Ansteuern des Umrichters wird dann ein Schub mit dem elektrischen Motor des elektrischen Antriebs in Abhängigkeit dieses Drehmomentwerts erzeugt. Entsprechendes gilt für einen Bremswunsch, der vom Fahrer durch Betätigen des Bremspedals geäußert wird und ein Drehmomentanforderungssignal mit einem negativen Drehmomentwert erzeugt. Dieser wird dann über die Steuereinheit an den Umrichter übergeben, um den elektrischen Motor des elektrischen Antriebs im generatorischen Betrieb zu betreiben und somit ein entsprechendes negatives Drehmoment zu erzeugen. Besonders bevorzugt werden die Drehmomentwerte nicht unmittelbar durch Betätigung des Gas- oder Bremspedals in Form des Drehmomentanforderungssignals erzeugt, sondern die Pedalbetätigungen durch Fahrerassistenzsysteme geprüft und gegebenenfalls korrigiert, wobei sich die Korrektur dann im Drehmomentanforderungssignal widerspiegelt.
Weiter betrifft die Erfindung ein System für ein Fahrzeug, insbesondere ein Nutzfahrzeug. Das System umfasst eine Steuereinheit nach einer der vorgenannten Ausführungsformen sowie einen elektrischen Antrieb. Der elektrische Antrieb umfasst einen Hochvoltgleichspannungszwischenkreis, der mit mindestens einem Energiespeicher trennbar verbindbar ist. Außerdem umfasst der elektrische Antrieb mindestens einen mit dem Hochvoltgleichspannungszwischenkreis verbundenen Umrichter, der bidirektional betreibbar ist. Weiter umfasst der elektrische Antrieb mindestens einen mit dem Umrichter verbundenen elektrischen Motor, der generatorisch betreibbar ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das System mindestens eine elektromechanisch aktuierte Bremseinheit, die mit dem Hochvoltgleichspannungszwischenkreis verbunden ist. Die elektromechanisch aktuierte Bremseinheit umfasst hierbei mindestens einen elektrischen Motor zum Ausüben einer Kraft auf Bremsen, insbesondere Reibbremsen, des Fahrzeugs. Außerdem umfasst die elektromechanisch aktuierte Bremseinheit eine Bremsansteuerschaltung, um den elektrischen Motor mit Energie aus dem Hochvoltgleichspannungszwischenkreis in Abhängigkeit eines Bremsanforderungssignals zu betreiben.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das System mindestens einen ersten Energiespeicher, insbesondere Akkumulator, und mindestens einen zweiten Energiespeicher, insbesondere Akkumulator. Der erste Energiespeicher weist hierbei eine Nennspannung auf, die mindestens einem Mehrfachen der Nennspannung des zweiten Energiespeichers entspricht. Der erste Energiespeicher ist mit dem Hochvoltgleichspannungszwischenkreis trennbar verbunden und der zweite Energiespeicher ist mit dem Niedervoltgleichspannungszwischenkreis verbunden oder Bestandteil des Niedervoltgleichspannungszwischenkreises.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Umrichter des elektrischen Antriebs ein Vierquadrantensteller. Durch Ausbildung des Umrichters als Vierquadrantensteller, also vorzugsweise als H-Brückenschaltung mit vier Halbleiterschaltern, kann eine Gleichspannung des Hochvoltgleichspannungszwischenkreises mit variabler Frequenz und Pulsbreite zum Betreiben des elektrischen Motors des elektrischen Antriebs erzeugt werden. Gleichzeitig kann durch Ansteuerung des Vierquadrantenstellers vom elektrischen Motor im generatorischen Betrieb erzeugte Energie in eine Gleichspannung zum Einspeisen in den Hochvoltgleichspannungszwischenkreis erzeugt werden.
Weiterhin umfasst die Erfindung ein Fahrzeug, insbesondere ein Nutzfahrzeug, mit einer Steuereinheit nach einer der vorgenannten Ausführungsformen oder einem System nach einer der vorgenannten Ausführungsformen. Das Fahrzeug ist beispielsweise ein Zugfahrzeug oder ein Fahrzeuganhänger.
Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren für ein Fahrzeug, insbesondere nach der vorgenannten Ausführungsform. Gemäß dem Verfahren wird die Spannung eines Hochvoltgleichspannungszwischenkreises eines elektrischen Antriebs gemessen und ein Umrichteransteuersignal für den elektrischen Antrieb in Abhängigkeit der gemessenen Spannung und in Abhängigkeit eines vordefinierten Vergleichswerts mit einer ersten Reglereinheit, insbesondere umfassend einen PI-Regler oder mehrere ineinandergreifende Regelkreise in unterschiedlicher Ausführung, erzeugt. Das Umrichteransteuersignal wird hierbei vorzugsweise derart erzeugt, dass eine Spannung des Hochvoltgleichspannungszwischenkreises im Wesentlichen konstant gehalten wird und zwar auf einem durch den vordefinierten Vergleichswert vorgegebenen Sollspannungswert. Insbesondere wird im Falle einer abfallenden Spannung eines Hochvoltgleichspannungszwischenkreises ein Umrichteransteuersignal erzeugt, um den elektrischen Antrieb im generatorischen Betrieb zu betreiben, bis die Spannung des Hochvoltgleichspannungszwischenkreises dem oder im Wesentlichen einem Sollspannungswert, der durch den vordefinierten Vergleichswert vorgegeben ist, entspricht. Der Vergleichswert, der als Sollspannungswert vorgegeben wird, entspricht vorzugsweise im Wesentlichen der Sollspannung oder einer Minimalspannung des ersten Energiespeichers.
Die Spannung eines Hochvoltgleichspannungszwischenkreises kann somit auch im Falle eines Ausfalls eines Energiespeichers, der mit dem Hochvoltgleichspannungszwischenkreis verbunden ist, aufrechterhalten werden.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Erzeugen das Zuführen des Spannungssignals, das indikativ für die gemessene Spannung des Hochvoltgleichspannungszwischenkreises ist, als Ist-Wert an eine erste Reglereinheit. Weiterhin umfasst das Erzeugen das Zuführen des vordefinierten Vergleichswerts als Sollwert an die erste Reglereinheit. Zudem umfasst das Erzeugen das Ausgeben einer Stellgröße der ersten Reglereinheit als Umrichteransteuersignal.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner das Erzeugen eines Gleichspannungswandleransteuersignals. Hierbei wird das Spannungssignal aus der gemessenen Spannung des Hochvoltgleichspannungszwischenkreises als Ist-Wert an eine zweite Reglereinheit geführt. Weiter wird mindestens ein vordefinierter Vergleichswert an die zweite Reglereinheit geführt. Eine Stellgröße der zweiten Reglereinheit wird dann ausgegeben und als Gleichspannungswandleransteuersignal zum Ansteuern eines Gleichspannungswandlers, der mit dem Hochvoltgleichspannungszwischenkreis und dem Niedervoltgleichspannungszwischenkreis verbunden ist, dem Gleichspannungswandler zugeführt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Erzeugen eines Gleichspannungswandleransteuersignals das Vergleichen des Spannungssignals mit einem Schwellenwert oder das Vergleichen einer zeitlichen Änderung des Spannungssignals, insbesondere einer Steigung der zeitlichen Änderung des Spannungssignals, mit einem Änderungsschwellenwert. Das Gleichspannungswandleransteuersignal wird nur im Falle ausgegeben, dass das Spannungssignal unter dem Schwellenwert oder eine Änderung des Spannungssignals oberhalb eines Änderungsschwellenwerts liegt. Hierdurch wird sichergestellt, dass dem Niedervoltgleichspannungszwischenkreis mit dem Gleichspannungswandler nur dann Energie entnommen und dem Hochvoltgleichspannungszwischenkreis zugeführt wird, wenn eine Spannungsänderung allein durch den generatorischen Betrieb des elektrischen Motors des elektrischen Antriebs nicht mehr aufrechterhalten werden kann und dies durch einen abfallenden oder schnell abfallenden Spannungswert im Hochvoltgleichspannungszwischenkreis angezeigt wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird das Umrichteransteuersignal mit einem weiteren Funktionsblock der Steuereinheit oder einer der Steuereinheit übergeordneten Steuerung in Abhängigkeit einer aktuellen Drehzahl des mindestens einen Motors in eine Sollstromgröße, die Sollstromgröße in Abhängigkeit eines von dem Motor erzeugten oder aufgenommenen Stroms in eine Sollspannung und die Sollspannung in ein pulsweitenmoduliertes Signal zum Ansteuern des Umrichters gewandelt. Eine einfache Realisierung zur Ansteuerung des Umrichters aus dem Umrichteransteuersignal wird somit geschaffen.
Außerdem betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt, das Programmcode umfasst, der ausgeführt auf einer Rechnereinheit, insbesondere einer Steuereinheit nach einer der vorgenannten Ausführungsformen, das Verfahren nach einer der vorgenannten Ausführungsformen, insbesondere in Form eines Funktionsblocks der Steuereinheit, ausführt.
Weitere Ausführungsformen ergeben sich anhand der in den Figuren näher erläuterten Ausführungsbeispiele. Hierbei zeigt:

1 ein Fahrzeug mit einem elektrischen Antrieb und einer elektromechanisch aktuierten Bremseinheit,
2 der Aufbau der Ansteuerung eines elektrischen Antriebs gemäß einem Ausführungsbeispiel,
3 der Aufbau der Ansteuerung eines elektrischen Antriebs gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel und
4 Schritte des Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel.

1 zeigt ein Fahrzeug 10 mit einem elektrischen Antrieb 12 und einer elektromechanisch aktuierten Bremseinheit 14. Der elektrische Antrieb 12 umfasst einen elektrischen Motor 16, der über einen Umrichter 18 mit einem Hochvoltgleichspannungszwischenkreis 20 verbunden ist. Der Hochvoltgleichspannungszwischenkreis 20 ist weiter über einen Trennschalter 22 mit einem ersten Energiespeicher 24 elektrisch verbunden. Über den Hochvoltgleichspannungszwischenkreis 20 wird eine im Wesentlichen konstante Spannung zum Betrieb des elektrischen Motors 16 des elektrischen Antriebs 12 aus dem Energiespeicher 24 bereitgestellt. Über den Umrichter 18 kann auch Energie, die im generatorischen Betrieb des Motors 16 erzeugt wird, in den Energiespeicher 24 eingespeist werden. Der Umrichter 18 des elektrischen Antriebs 12 wird in Abhängigkeit eines elektronischen Signals 26, das in einer Steuerung 28 aus einem Umrichteransteuersignal erzeugt wurde, angesteuert. Das elektronische Signal 26 ist beispielsweise ein pulsweitenmoduliertes Signal, ein Datensignal (zum Beispiel CAN) oder ein analoges Ansteuersignal. Das Umrichteransteuersignal wird ebenfalls mit der Steuerung 28 erzeugt. Hierbei wird im Normalbetrieb des Fahrzeugs 10 mit der Steuerung 28 das Umrichteransteuersignal sowie das daraus resultierende elektronische Signal 26 in Abhängigkeit einer durch einen Fahrer gewünschten Beschleunigung oder Bremsung erzeugt. Um den Wunsch des Fahrers an die Steuerung 28 zu übermitteln, stehen dem Fahrer insbesondere ein Bremspedal 30 und ein Gaspedal 32 zur Verfügung. Ein Signal zum Beschleunigen oder Verzögern des Fahrzeuges kann überdies gemäß einem weiteren hier nicht dargestellten Ausführungsbeispiel auch einem Fahrerassistenzsystem oder einem System zum automatisierten Fahren entspringen.
Über die Steuerung 28 ist im Falle eines über das Bremspedal 30 geäußerten Bremswunsches zusätzlich die elektromechanisch aktuierte Bremseinheit 14 ansteuerbar, um zusätzliche Bremskraft bereitzustellen, wenn der elektrische Motor 16 des elektrischen Antriebs 12 diese Bremskraft im generatorischen Betrieb nicht liefern kann. Hierzu weist die elektromechanisch aktuierte Bremseinheit 14 ebenfalls einen elektrischen Motor 34 auf, der über eine Bremsansteuerschaltung 36, die vorzugsweise ebenfalls als Umrichter ausgebildet ist, ebenfalls mit dem Hochvoltgleichspannungszwischenkreis 20 verbunden ist. Die Bremsansteuerschaltung 36 wird durch die Steuerung 28 mit einem Bremsanforderungssignal 40 angesteuert, wenn die Bremseinheit 14 benötigt wird.
Entsprechend wird also aus dem Hochvoltgleichspannungszwischenkreis 20 über den Umrichter 18 des elektrischen Antriebs 12 in Abhängigkeit des Signals 26 der elektrische Motor 16 des elektrischen Antriebs 12 mit Energie versorgt oder es wird im generatorischen Betrieb des elektrischen Motors 16 des elektrischen Antriebs 12 über den Umrichter 18 des elektrischen Antriebs 12 in den Hochvoltgleichspannungszwischenkreis 20 eingespeist. Ebenfalls bezieht der elektrische Motor 34 der elektromechnisch aktuierten Bremseinheit 14 die Energie zum Aktuieren von Reibbremsen ebenfalls aus dem Hochvoltgleichspannungszwischenkreis 20.
Weiterhin umfasst das Fahrzeug 10 eine Fahrzeugbatterie 42, die dient, um Verbraucher 44 des Fahrzeugs 10 mit Energie zu versorgen, die nicht zum elektrischen Antrieb 12 und zu der elektromechanisch aktuierten Bremseinheit 14 gehören. Beispiele für derartige Verbraucher 44 sind die Beleuchtung des Fahrzeugs 10 oder die Steuerung 28 selbst. Die Fahrzeugbatterie 42 ist über einen Gleichspannungswandler 46 mit dem Hochvoltgleichspannungszwischenkreis 20 verbunden. Die Fahrzeugbatterie 42 stellt gleichzeitig einen Niedervoltgleichspannungszwischenkreis 48 dar.
In 1 sind der elektrische Antrieb 12 sowie die elektromechanisch aktuierte Bremseinheit 14 nur für ein Rad 50 des Fahrzeugs 10 dargestellt. Diese Darstellung dient der besseren Übersichtlichkeit. Besonders bevorzugt ist für jedes Rad 50 eine elektromechanisch aktuierte Bremseinheit 14 vorgesehen, wobei der elektrische Antrieb 12 auch mehrere elektrische Motoren 16, jeweils für mehrere Räder 50 des Fahrzeugs 10 oder jeweils zum Antreiben einer Achse des Fahrzeugs 10, aufweisen kann. Vorzugsweise weist im Falle, dass der elektrische Antrieb 12 mehrere Motoren 16 aufweist, jeder Motor 16 einen Umrichter 18 auf, der mit dem Hochvoltgleichspannungszwischenkreis 20 verbunden ist.
Die Steuerung 28 ist in dieser Figur exemplarisch dargestellt und umfasst mehrere Einheiten, nämlich insbesondere ein Fahrzeugsteuergerät 52, ein Bremssteuergerät 54 sowie die erfindungsgemäße Steuereinheit 56. Die erfindungsgemäße Steuereinheit 56 ist hier als separate Einheit dargestellt, ist gemäß anderen Ausführungsbeispielen aber auch Bestandteil des Fahrzeugsteuergeräts 52 oder des Bremssteuergeräts 54 oder entspricht dem Fahrzeugsteuergerät 52 oder dem Bremssteuergerät 54. Zur besseren Übersicht sind die drei genannten Einheiten hier als Steuerung 28 zusammengefasst.
2 zeigt eine detailliertere Darstellung eines Teils der Steuerung 28 aus 1 sowie den Aufbau zur Ansteuerung des elektrischen Antriebs 12 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Insbesondere zeigt 2 einen Funktionsblock 55 einer Steuereinheit 56 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zum Erzeugen eines Umrichteransteuersignals 60. Das Umrichteransteuersignal 60 wird von einem Umschalter 62 der Steuereinheit 56 an einem ersten Ausgang 63 der Steuereinheit 56 ausgegeben. Der Umschalter 62 dient zum Umschalten zwischen einem Normalbetriebsmodus und einem Notbetriebsmodus. Wird der erste Energiespeicher 24 vom Hochvoltgleichspannungszwischenkreis 20 getrennt, schaltet der Umschalter 62 in den Notbetriebsmodus. In diesem Fall wird das Umrichteransteuersignal 60 von einem ersten Regler 66 erzeugt und über den Umschalter 62 am ersten Ausgang 63 ausgegeben. Das Umrichteransteuersignal 60 wird vom Regler 66 erzeugt, indem dem ersten Regler 66 ein Spannungssignal 68 der aktuellen Spannung des Hochvoltgleichspannungszwischenkreises 20 als Ist-Wert über einen ersten Eingang 69 zugeführt wird. Die Spannung wird über einen Spannungsmesser 71 gemessen. Außerdem wird dem ersten Regler 66 ein Vergleichswert 70 als Sollwert vorgegeben. Der erste Regler 66 erzeugt hieraus eine Stellgröße 72, die dem Umrichteransteuersignal 60 entspricht und über dem Umschalter 62 ausgegeben wird. Im Normalbetriebsmodus entspricht das Umrichteransteuersignal 60 einem von der Steuereinheit 56 empfangenen Drehmomentanforderungssignal 64, das durch über einen zweiten Eingang 67 empfangen wird und durch den Umschalter 62 hindurchgeleitet wird.
Das Umrichteransteuersignal 60 wird nicht unmittelbar zur Ansteuerung des Umrichters 18 des elektrischen Antriebs 12 verwendet, sondern in einem weiteren Funktionsblock 73 noch einer weiteren Signalverarbeitung unterzogen. Diese Signalverarbeitung ist gemäß dem vorliegenden Beispiel nicht Bestandteil der Steuereinheit 56, sondern Bestandteil einer ebenfalls in der Steuerung 28 enthaltenen weiteren Steuereinheit 74 des elektrischen Antriebs 12. Diese weitere Steuereinheit 74 ist jedoch gemäß weiteren, hier nicht dargestellten, Ausführungsbeispielen auch als Bestandteil der erfindungsgemäßen Steuereinheit 56 realisiert. Die erfindungsgemäße Steuereinheit 56 zusammen mit der weiteren Steuereinheit 74 des elektrischen Antriebs 12 ist gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel Bestandteil des Bremssteuergeräts 54. In der hier als weitere Steuereinheit 74 dargestellten weiteren Signalverarbeitung wird das Umrichteransteuersignal 60 zunächst einem weiteren Regler 76 zugeführt, dem ebenfalls eine aktuelle Drehzahl 78 des elektrischen Motors 16 durch einen am elektrischen Motor 16 angeordneten Sensor 80 zugeführt wird.
Mit dem weiteren Regler 76 wird das Umrichteransteuersignal 60, das vorzugsweise einem Drehmomentwert entspricht, in Abhängigkeit der Drehzahl 78 in einen Ansteuerstrom 82 gewandelt. Der weitere Regler 76 ist nötig, da der Ansteuerstrom 82 für ein gewünschtes Drehmoment abhängig von der aktuellen Drehzahl 78 ist. In einem weiteren Regler 84 wird dann der Ansteuerstrom 82, der als Sollwert zugeführt wird, mithilfe eines ebenfalls dem Regler 84 zugeführten Ist-Stroms 86, der zurzeit vom elektrischen Motor 16 aufgenommen oder abgegeben wird, verglichen. Hierzu wird das Ist-Strom-Signal 86 erzeugt, indem zunächst über drei Phasen 88, die dem elektrischen Motor 16 zugeführt werden, mit einem Strommesser 90 der Strom gemessen wird und dieser über einen Clarke-Transformator 92 unter Beachtung eines ebenfalls mit dem Positionssensor 80 bestimmten Drehwinkels 94 in das Ist-Strom-Signal 86 gewandelt wird. Hieraus wird ein Gleichspannungssignal 96 erzeugt, das als Stellgröße für den Umrichter 18 dient. In einer weiteren Einheit 98 wird eine D/Q-Transformation ausgeführt und das transformierte Signal in ein als pulsweitenmoduliertes Signal 100 ausgebildetes elektronisches Signal 26 gewandelt, ebenfalls unter Berücksichtigung des Drehwinkels 94. Das pulsweitenmodulierte Signal 100 wird zur unmittelbaren Ansteuerung des Umrichters 18 verwendet.
3 zeigt im Wesentlichen die Elemente aus der 2, wobei hier zusätzlich im Funktionsblock 55 eine zweite Reglereinheit 102 angeordnet ist. Der zweiten Reglereinheit 102 wird ein weiterer Vergleichswert 104 als Sollwert bereitgestellt. Weiter empfängt die zweite Reglereinheit 102 das Spannungssignal 68 als Ist-Wert, das jedoch über ein Differenzglied 106 vor dem Zuführen zur zweiten Reglereinheit 102 abgeleitet wird, um in Abhängigkeit der Änderung dieses Signals ein Gleichspannungswandleransteuersignal 108 mit der zweiten Reglereinheit 102 als Stellgröße zu erzeugen. Das Gleichspannungswandleransteuersignal 108 wird über einen zweiten Ausgang 109 ausgegeben dann verwendet, um den Gleichspannungswandler 46, der mit dem Hochvoltgleichspannungszwischenkreis 20 einerseits und einer Fahrzeugbatterie 42 andererseits verbunden ist, anzusteuern.
4 zeigt die Schritte eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Verfahren umfasst einen Schritt 110, in dem eine Spannung eines Hochvoltgleichspannungszwischenkreises 20 gemessen wird. Im Schritt 112 wird dann ein Umrichteransteuersignal 60 für einen elektrischen Antrieb 12 in Abhängigkeit des aus der gemessenen Spannung erzeugten Spannungssignals 68 mit einer ersten Reglereinheit 66 in Abhängigkeit eines vordefinierten Vergleichswerts 70 erzeugt. Hierzu umfasst der Schritt 112 den untergeordneten Schritt 114, in dem das Spannungssignal 68 als Ist-Wert der ersten Reglereinheit 66 zugeführt wird. Außerdem wird im untergeordneten Schritt 116 ein vordefinierter Vergleichswert 70 als Sollwert dem ersten Regler 66 zugeführt. Im weiteren untergeordneten Schritt 118 wird eine Stellgröße 72 der ersten Reglereinheit 66 als Umrichteransteuersignal 60 ausgegeben. In einem weiteren Schritt 120 wird ein Gleichspannungswandleransteuersignal 108 erzeugt, indem das Spannungssignal in einem untergeordneten Schritt 122 einer zweiten Reglereinheit 102 zugeführt wird. In einem weiteren untergeordneten Schritt 124 wird ein weiterer vordefinierter Vergleichswert 104 mit dem Spannungssignal verglichen. In einem weiteren, dem Schritt 120 untergeordneten, Schritt 126 wird das Gleichspannungswandleransteuersignal 108 ausgegeben.
Bezugszeichenliste

10: Fahrzeug
12: elektrischer Antrieb
14: elektromechanisch aktuierte Bremseinheit
16: elektrischer Motor
18: Umrichter
20: Hochvoltgleichspannungszwischenkreis
22: Trennschalter
24: erster Energiespeicher
26: elektronisches Signal
28: Steuerung
30: Bremspedal
32: Gaspedal
34: elektrischer Motor der Bremseinheit
36: Bremsansteuerschaltung
40: Bremsanforderungssignal
42: Fahrzeugbatterie
44: Verbraucher
46: Gleichspannungswandler
48: Niedervoltgleichspannungszwischenkreis
50: Rad
52: Fahrzeugsteuergerät
54: Bremssteuergerät
55: Funktionsblock
56: Steuereinheit
60: Umrichteransteuersignal
62: Umschalter
63: erster Ausgang
64: Drehmomentanforderungssignal
66: erster Regler
67: zweiter Eingang
68: Spannungssignal
69: erster Eingang
70: Vergleichswert
71: Spannungsmesser
72: Stellgröße
73: weiterer Funktionsblock
74: weitere Steuereinheit
76: weiterer Regler
78: Drehzahl
80: Sensor
82: Ansteuerstrom
84: weiterer Regler
86: Ist-Strom-Signal
88: Phasen
90: Strommesser
92: Clarke-Transformator
94: Drehwinkel
96: Gleichspannungssignal
98: weitere Einheit
100: pulsweitenmoduliertes Signal
102: zweite Reglereinheit
104: Vergleichswert
106: Differenzglied
108: Gleichspannungswandleransteuersignal
109: zweiter Ausgang
110-126: Schritte des Verfahrens

Claims

Steuereinheit (56) für ein Fahrzeug (10), insbesondere ein Nutzfahrzeug, mit einem elektrischen Antrieb (12) und einer elektromechanisch aktuierten Bremseinheit (14), wobei der elektrische Antrieb (12) umfasst: - einen Hochvoltgleichspannungszwischenkreis (20), der mit einem ersten Energiespeicher (24) des elektrischen Antriebs (12) trennbar verbunden ist, - mindestens einen mit dem Hochvoltgleichspannungszwischenkreis (20) verbundenen Umrichter (18), der bidirektional betreibbar ist, und - mindestens einen mit dem Umrichter (18) verbundenen elektrischen Motor (16) zum Antreiben mindestens eines Rades (50) des Fahrzeugs (10), der generatorisch betreibbar ist, wobei die elektromechanisch aktuierte Bremseinheit (14) umfasst: - mindestens eine mit dem Hochvoltgleichspannungszwischenkreis (20) verbundene Bremsansteuerschaltung (36) und - mindestens einen mit der Bremsansteuerschaltung (36) verbundenen elektrischen Motor (34) zum Aktuieren einer Bremse des Fahrzeugs (10), wobei die Steuereinheit einen Funktionsblock (55) aufweist, der umfasst: - einen Eingang (69) zum Empfangen eines Spannungssignals (68), das indikativ für die Spannung des Hochvoltgleichspannungszwischenkreises (20) ist, - einen ersten Ausgang (63) zum Ausgeben eines Umrichteransteuersignals (60) zum Ansteuern des Umrichters (18) und - eine erste Reglereinheit (66) zum Erzeugen des Umrichteransteuersignals (60) in Abhängigkeit des empfangenen Spannungssignals (68) und eines vordefinierten Vergleichswerts (70), insbesondere eines Sollspannungswerts.
Steuereinheit (56) nach Anspruch 1, wobei der Funktionsblock (55) ferner aufweist: - einen zweiten Ausgang (109) zum Ausgeben eines Gleichspannungswandleransteuersignals (108) zum Ansteuern eines Gleichspannungswandlers (46), der zwischen dem Hochvoltgleichspannungszwischenkreis (20) und einem Niedervoltgleichspannungszwischenkreis (48) verbunden ist, und - eine zweite Reglereinheit (102) zum Erzeugen des Gleichspannungswandleransteuersignals (108) in Abhängigkeit des Spannungssignals (68) und des Vergleichswerts (70) und/oder mindestens einem zweiten Vergleichswert (104).
Steuereinheit (56) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Steuereinheit (56) einen Spannungsmesser (71) zum Messen der Spannung des Hochvoltgleichspannungszwischenkreises (20) aufweist, um daraus das Spannungssignal (68) zu erzeugen und dem Eingang (69) des Funktionsblocks (55) zuzuführen.
Steuereinheit (56) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (56) einen Umschalter (62) zum Umschalten zwischen einem Normalbetriebsmodus und einem Notbetriebsmodus aufweist und der Umschalter (62) eingerichtet ist, das Umrichteransteuerungssignal (60) im Notbetriebsmodus in Abhängigkeit des empfangenen Spannungssignals (68) und des vordefinierten Vergleichswerts (70) und im Normalbetrieb in Abhängigkeit eines an einem zweiten Eingang (67) empfangenen Drehmomentanforderungssignals (64) für den elektrischen Antrieb (12) zu erzeugen.
System für ein Fahrzeug (10), insbesondere ein Nutzfahrzeug, umfassend einen elektrischen Antrieb (12) und eine Steuereinheit (56) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der elektrische Antrieb (12) umfasst: - einen Hochvoltgleichspannungszwischenkreis (20), der mit einem ersten Energiespeicher (24) des elektrischen Antriebs (12) trennbar verbindbar ist, - mindestens einen mit dem Hochvoltgleichspannungszwischenkreis (20) verbundenen Umrichter (18), der bidirektional betreibbar ist, und - mindestens einen mit dem Umrichter (18) verbundenen elektrischen Motor (16) zum Antreiben mindestens eines Rades (50) des Fahrzeugs (10), der generatorisch betreibbar ist.
System nach Anspruch 5, wobei das System mindestens eine elektromechanisch aktuierte Bremseinheit (14) umfasst, die mit dem Hochvoltgleichspannungszwischenkreis (20) verbunden ist, wobei die elektromechanisch aktuierte Bremseinheit (14) umfasst: - mindestens eine mit dem Hochvoltgleichspannungszwischenkreis (20) verbundene Bremsansteuerschaltung (36) und - mindestens einen mit der Bremsansteuerschaltung (36) verbundenen elektrischen Motor (34) zum Aktuieren einer Bremse des Fahrzeugs (10).
System nach Anspruch 5 oder 6, wobei das System mindestens einen ersten Energiespeicher (24) und mindestens einen zweiten Energiespeicher (42) aufweist, wobei der erste Energiespeicher (24) eine Nennspannung aufweist, die mindestens einem Mehrfachen der Nennspannung des zweiten Energiespeichers (42) entspricht, wobei der erste Energiespeicher (24) mit dem Hochvoltgleichspannungszwischenkreis (20) trennbar verbunden ist und der zweite Energiespeicher (42) mit dem Niedervoltgleichspannungszwischenkreis (48) verbunden ist oder Bestandteil des Niedervoltgleichspanungszwischenkreises (48) ist.
System nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei der Umrichter (18) des elektrischen Antriebs (12) ein Vierquadrantensteller ist.
Fahrzeug (10) mit einer Steuereinheit (56) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 oder einem System nach einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei das Fahrzeug (10) vorzugsweise ein Nutzfahrzeug, insbesondere ein Lastkraftwagen, ein Bus, ein Zugfahrzeug oder ein Fahrzeuganhänger, ist.
Verfahren für ein Fahrzeug (10) nach Anspruch 9 mit einem System, insbesondere nach einem der Ansprüche 5 bis 8, oder einer Steuereinheit (56) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, umfassend die Schritte: - Messen (110) der Spannung eines Hochvoltgleichspannungszwischenkreises (20) eines elektrischen Antriebs (12) und Übergeben eines von der Spannung abhängigen Spannungssignals (68) an eine Steuereinheit (56) sowie - Erzeugen (112) eines Umrichteransteuersignals (60) für den elektrischen Antrieb (12) in Abhängigkeit des Spannungssignals (68) und eines vordefinierten Vergleichswerts (70) mit einer ersten Reglereinheit (66), insbesondere umfassend einen PI-Regler.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Erzeugen (112) umfasst: - Zuführen (114) des Spannungssignals (68) des Hochvoltgleichspannungszwischenkreises (20) als Ist-Wert an die erste Reglereinheit (66), - Zuführen (116) des vordefinierten Vergleichswerts (70) als Sollwert an die erste Reglereinheit (66) und - Ausgeben (118) einer Stellgröße (72) der ersten Reglereinheit (66) als Umrichteransteuersignal (60).
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, wobei das Verfahren ferner das Erzeugen (120) eines Gleichspannungswandleransteuersignals (108) umfasst mit den Schritten: - Vergleichen (124) des Spannungssignals (68) mit einem Schwellenwert oder - Vergleichen einer zeitlichen Änderung, insbesondere der Differenz der zeitlichen Änderung, mit einem Änderungsschwellenwert (104) und -Ausgeben (126) des Gleichspannungswandleransteuersignals (108) nur im Falle, dass das Spannungssignal (68) unter dem Schwellenwert oder oberhalb eines Änderungsschwellenwerts liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei das Umrichteransteuersignal (60) mit einem weiteren Regler (76) in Abhängigkeit der aktuellen Drehzahl (78) des mindestens einen elektrischen Motors (16) in eine Sollstromgröße (82) gewandelt wird, die in Abhängigkeit eines von dem Motor (16) erzeugten oder aufgenommenen Stroms mit einem weiteren Regler (84) in eine Sollspannung (96) gewandelt wird, die in einer weiteren Einheit (98) in ein pulsweitenmoduliertes Signal (26, 100) zum Ansteuern des Umrichters (18) gewandelt wird.
Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der ausgeführt auf einem Steuergerät, insbesondere einem Bremssteuergerät (54) oder einem Fahrzeugsteuergerät (52), eines Fahrzeugs (10) die Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 10 bis 13 ausführt.