DE102019126267B3 - Motordiagnose mit Bremsmomentkompensation für Elektrofahrzeuge - Google Patents

Motordiagnose mit Bremsmomentkompensation für Elektrofahrzeuge Download PDF

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überprüfung des thermischen Zustands einer elektrischen Maschine eines durch mindestens zwei elektrische Maschinen angetriebenen Fahrzeugs.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überprüfung des thermischen Zustands einer elektrischen Maschine eines durch mindestens zwei elektrische Maschinen angetriebenen Fahrzeugs.
  • Bei Elektrofahrzeugen besteht die Möglichkeit, den Zustand der elektrischen Maschinen (insbesondere von permanenterregten Synchronmaschinen (PSM)) zu überprüfen, indem die elektrische Maschine während der Fahrt für sehr kurze Zeit in den aktiven Kurzschluss geschaltet wird. Beim aktiven Kurzschluss werden die drei Phasen der elektrischen Maschine über die Halbleiter der Leistungselektronik kurzgeschlossen. Anhand der sich einstellenden Ströme kann der thermische Zustand der elektrischen Maschine ermittelt werden.
  • Nachteilig dabei ist, dass der aktive Kurzschluss ein drehzahlabhängiges Bremsmoment erzeugt. Bei hohen Fahrgeschwindigkeiten führt dies zu einem Ruckeln im Fahrzeug, bei kleinen Geschwindigkeiten ist das Bremsmoment so groß, dass die Kurzschluss-Diagnose nicht verwendet werden kann.
  • Aus der DE 10 2014 214 541 A1 ist eine Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug bekannt. Das Kraftfahrzeug weist zwei mechanisch gekoppelte Elektromotoren auf einer Achse auf, die so angesteuert werden, dass eine Drehmomentabweichung eines ersten Elektromotors durch ein Gegenmoment eines zweiten Elektromotors kompensiert wird.
  • Die DE 10 2015 207 368 A1 offenbart einen Stator für eine elektrische Maschine sowie elektrische Maschine. Die elektrische Maschine ist mit mehreren Phasen ausgestattet, wobei ein von einer Phase durch einen Kurzschlussstrom erzeugtes fehlerhaftes Drehmoment durch ein Gegendrehmoment zweier weiterer Phasen der elektrischen Maschine kompensiert wird.
  • Die DE 11 2013 006 972 T5 betrifft eine Steuervorrichtung und ein Steuerverfahren für ein Hybridfahrzeug. Das Hybridfahrzeug ist mit zwei Motoren ausgestattet, die ein Drehmoment erzeugen, wobei einer der Motoren als Elektromotor ausgeführt ist, mit dem bei einem Schaltvorgang eines Getriebes des Hybridfahrzeugs ein Gegenmoment erzeugt wird, das einem Drehmoment eines weiteren Motors entgegenwirkt.
  • Vor diesem Hintergrund hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, mit denen sich die der thermische Zustand einer elektrischen Maschine eines Elektrofahrzeugs auch bei niedrigen Fahrgeschwindigkeiten ermitteln lässt, und ohne den Fahrkomfort zu beeinträchtigen.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 6. Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung kompensiert bei batterieelektrischen Fahrzeugen (BEVs) mit zwei Elektromotoren, jeweils einem auf der Vorderachse und Hinterachse, der zweite Elektromotor das Bremsmoment des ersten Elektromotors, der in den Kurzschluss geschaltet wird. In dem Moment, in dem z.B. die Vorderachse in den Diagnose-Kurzschluss geschaltet wird, stellt die Hinterachse zeitgleich zusätzlich ein identisches positives Moment.
  • Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Überprüfung des thermischen Zustands einer elektrischen Maschine eines durch mindestens zwei elektrische Maschinen angetriebenen Fahrzeugs. Erfindungsgemäß werden während der Fahrt die Phasen einer der mindestens zwei elektrischen Maschinen kurzgeschlossen und die sich einstellenden Ströme gemessen, wobei gleichzeitig das durch den Kurzschluss erzeugte Bremsmoment der elektrischen Maschine durch ein von mindestens einer anderen der mindestens zwei elektrischen Maschinen erzeugtes Beschleunigungsmoment kompensiert wird.
  • In einer Ausführungsform des Verfahrens sind die mindestens zwei elektrischen Maschinen permanenterregte Synchronmaschinen.
  • In einer Ausführungsform des Verfahrens weisen die mindestens zwei elektrischen Maschinen jeweils drei Phasen auf.
  • In einer Ausführungsform des Verfahrens treibt mindestens eine der elektrischen Maschinen eine Vorderachse des Fahrzeugs an, und mindestens eine andere der elektrischen Maschinen treibt eine Hinterachse des Fahrzeugs an.
  • In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens weist das Fahrzeug vier elektrische Maschinen auf, die jeweils ein Rad des Fahrzeugs antreiben. In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird das durch den Kurzschluss der elektrischen Maschine erzeugte Bremsmoment durch ein von einer einem Rad auf derselben Seite des Fahrzeugs zugeordneten anderen elektrischen Maschine erzeugtes Beschleunigungsmoment kompensiert. Dadurch wird die Erzeugung eines unerwünschten Giermoments vermieden.
  • In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens werden die beiden den Rädern einer Achse des Fahrzeugs zugeordneten elektrischen Maschinen gleichzeitig überprüft. Auch dadurch wird vermieden, dass ein unerwünschtes Giermoment erzeugt wird.
  • Gegenstand der Erfindung ist auch eine Vorrichtung zur Überprüfung des thermischen Zustands von elektrischen Maschinen eines durch mindestens zwei elektrische Maschinen angetriebenen Fahrzeugs. Die Vorrichtung ist zum einen dafür eingerichtet, die Momenterzeugung der mindestens zwei elektrischen Maschinen zu steuern, fungiert also als Antriebssteuergerät. Zum anderen ist die Vorrichtung dafür eingerichtet, während der Fahrt die Phasen einer der mindestens zwei elektrischen Maschinen kurzzuschließen und die sich einstellenden Ströme zu messen und den thermischen Zustand der elektrischen Maschine zu ermitteln. Dabei steuert die Vorrichtung mindestens eine andere der mindestens zwei elektrischen Maschinen so, dass ein Beschleunigungsmoment erzeugt wird, welches das durch den Kurzschluss erzeugte Bremsmoment kompensiert.
  • In einer Ausführungsform ist die Vorrichtung dafür eingerichtet, mehrere jeweils einzelne Räder des Fahrzeugs antreibende elektrische Maschinen individuell zu steuern.
  • In einer Ausführungsform ist die Vorrichtung dafür eingerichtet, die mindestens zwei elektrischen Maschinen so zu steuern, dass während des Kurzschlusses kein zusätzliches Giermoment erzeugt wird.
  • Die Anforderung an eine zu überprüfende elektrische Maschine, in den Diagnose-Kurzschluss zu gehen, erfolgt vom Antriebsteuergerät. Gleichzeitig wird von diesem Steuergerät an einen anderen Antrieb die Anforderung geschickt, ein zur Drehzahl passendes Kompensationsmoment zu stellen. Dadurch können der thermische Zustand des Elektromotors mittels Kurzschluss erfasst daraus potentiell erwachsende Nachteile vermieden werden.
  • Zu den Vorteilen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der Vorrichtung zählt, dass sie den Fahrkomfort erhöhen, da der Antriebstrang bei der Diagnose einer der elektrischen Maschinen nicht ruckelt. Zudem kann die Kurzschluss-Diagnosefunktion auch bei geringen Geschwindigkeiten genutzt werden.
  • Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung. Es versteht sich, dass die voranstehend genannten Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Claims (10)

  1. Verfahren zur Überprüfung des thermischen Zustands einer elektrischen Maschine eines durch mindestens zwei elektrische Maschinen angetriebenen Fahrzeugs, worin während der Fahrt die Phasen einer der mindestens zwei elektrischen Maschinen kurzgeschlossen und die sich einstellenden Ströme gemessen werden, wobei gleichzeitig das durch den Kurzschluss erzeugte Bremsmoment der elektrischen Maschine durch ein von mindestens einer anderen der mindestens zwei elektrischen Maschinen erzeugtes Beschleunigungsmoment kompensiert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, worin mindestens eine der elektrischen Maschinen eine Vorderachse des Fahrzeugs antreibt, und mindestens eine andere der elektrischen Maschinen eine Hinterachse des Fahrzeugs antreibt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, worin das Fahrzeug vier elektrische Maschinen aufweist, die jeweils ein Rad des Fahrzeugs antreiben.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, worin das durch den Kurzschluss der elektrischen Maschine erzeugte Bremsmoment durch ein von einer einem Rad auf derselben Seite des Fahrzeugs zugeordneten anderen elektrischen Maschine erzeugtes Beschleunigungsmoment kompensiert wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, worin die beiden den Rädern einer Achse des Fahrzeugs zugeordneten elektrischen Maschinen gleichzeitig überprüft werden.
  6. Vorrichtung zur Überprüfung des thermischen Zustands von elektrischen Maschinen eines durch mindestens zwei elektrische Maschinen angetriebenen Fahrzeugs, die dafür eingerichtet ist, die Momenterzeugung der mindestens zwei elektrischen Maschinen zu steuern, und dafür eingerichtet, während der Fahrt die Phasen einer der mindestens zwei elektrischen Maschinen kurzzuschließen und die sich einstellenden Ströme zu messen und den thermischen Zustand der elektrischen Maschine zu ermitteln, und mindestens eine andere der mindestens zwei elektrischen Maschinen so zu steuern, dass ein Beschleunigungsmoment erzeugt wird, welches das durch den Kurzschluss erzeugte Bremsmoment kompensiert.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, die dafür eingerichtet ist, mehrere jeweils einzelne Räder des Fahrzeugs antreibende elektrische Maschinen individuell zu steuern.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, die dafür eingerichtet ist, die mindestens zwei elektrischen Maschinen so zu steuern, dass während des Kurzschlusses kein zusätzliches Giermoment erzeugt wird.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, worin die mindestens zwei elektrischen Maschinen permanenterregte Synchronmaschinen sind.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, worin die mindestens zwei elektrischen Maschinen jeweils drei Phasen aufweisen.
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