DE102022133801A1

DE102022133801A1 - Verfahren und systeme zur sicherstellung der konformität eines elektrofahrzeugs

Info

Publication number: DE102022133801A1
Application number: DE102022133801.0A
Authority: DE
Inventors: Biagio Borretti; Alessandro Benevelli
Original assignee: Dana Motion Systems Italia SRL
Current assignee: Dana Motion Systems Italia SRL
Priority date: 2021-12-20
Filing date: 2022-12-19
Publication date: 2023-06-22
Also published as: US20230191917A1; CN116278753A

Abstract

Es werden Verfahren und Systeme zum Anpassen eines fortgeschrittenen Fahrerassistenzsystems (advanced driver assistance system, ADAS) offenbart. In einem Beispiel umfasst ein System für ein Elektrofahrzeug (101) einen Stromsensor (202), der an einer Stromleitung (115) angeordnet ist, die eine Batterie (114) des Elektrofahrzeugs (101) mit einem Wechselrichter (104) des Elektrofahrzeugs (101) verbindet; einen Richtungsdrehzahlsensor, der an einem Motor (106) des Elektrofahrzeugs (101) angeordnet ist; und ein Hochspannungs-Gleichstromschütz (206), das auf der Stromleitung (115), welche die Batterie (114) des Elektrofahrzeugs (101) mit dem Wechselrichter (104) verbindet, dem Stromsensor (202) vorgeschaltet angeordnet ist, wobei das Hochspannungs-Gleichstromschütz (206) dazu konfiguriert ist, einen Strom von der Batterie (114) zum Wechselrichter (104) fließen zu lassen, wenn sich das Hochspannungs-Gleichstromschütz (206) in einer geschlossenen Position befindet, und den Strom nicht fließen zu lassen, wenn sich das Hochspannungs-Gleichstromschütz (206) in einer offenen Position befindet.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf Elektrofahrzeuge und insbesondere auf die Konformität von Komponenten elektrischer Traktionssysteme.
HINTERGRUND UND ZUSAMMENFASSUNG
Traktionssysteme von Fahrzeugen müssen für verschiedene Einsätze im Gelände konform sein und Normen wie EN 1175, ISO 25119, ISO 19014 und ISO 13849 entsprechen. Bei Traktionssystemen, die auf Verbrennungsmotoren basieren und Komponenten enthalten, die für die Einhaltung der oben genannten Normen ausgelegt sind, kann die Konformität relativ leicht erreicht werden. Traktionssysteme werden jedoch zunehmend elektrifiziert, und elektrische Traktionssysteme können mit handelsüblichen Komponenten wie Wechselrichtern und Motoren gebaut werden, die nicht als konform mit den oben genannten Normen zertifiziert sind. Da die Konformität von den Herstellern verlangt wird, dürfen handelsübliche Wechselrichter und Motoren eventuell nicht in ein Fahrzeug eingebaut werden, da die Zertifizierung des Fahrzeugs unter Umständen nicht möglich ist, wenn mindestens ein Element in einem kritischen Pfad eines elektrischen Traktionssystems nicht zertifiziert ist. Da in elektrischen Traktionssystemen keine handelsüblichen Wechselrichter und Motoren verwendet werden können, können sich die Kosten und der Zeitaufwand für den Entwurf und die Entwicklung elektrischer Traktionssysteme erhöhen und die Flexibilität bei der Konstruktion elektrischer Traktionssysteme kann sich verringern. Außerdem werden bei der Konstruktion von Elektrofahrzeugen möglicherweise keine Innovationen bei Standardkomponenten genutzt, die die Effizienz von Elektrofahrzeugen erhöhen könnten.
Um zumindest einen Teil der oben genannten Probleme zu lösen, haben die Erfinder ein System für ein Elektrofahrzeug entwickelt, wobei das System einen Stromsensor umfasst, der auf einer Stromleitung angeordnet ist, die eine Batterie des Elektrofahrzeugs mit einem Wechselrichter des Elektrofahrzeugs verbindet; einen Richtungsdrehzahlsensor, der an einem Motor des Elektrofahrzeugs angeordnet ist; und ein Hochspannungs-Gleichstromschütz, das auf der Stromleitung, die die Batterie des Elektrofahrzeugs mit dem Wechselrichter verbindet, dem Stromsensor vorgeschaltet angeordnet ist, wobei das Hochspannungs-Gleichstromschütz dazu konfiguriert ist, einen Strom von der Batterie zum Wechselrichter fließen zu lassen, wenn sich das Hochspannungs-Gleichstromschütz in einer geschlossenen Position befindet, und den Strom nicht fließen zu lassen, wenn sich das Hochspannungs-Gleichstromschütz in einer offenen Position befindet.
Mit Hilfe des Systems können eine oder mehrere Plausibilitätsprüfungen durchgeführt werden, um zu bestimmen, ob Unstimmigkeiten zwischen einer Bedienereingabe und einer Reaktion des Fahrzeugs bestehen. Die einen oder mehreren Plausibilitätsprüfungen können eine Plausibilitätsprüfung zwischen einer von einem Fahrer des Fahrzeugs angeforderten Bewegungsrichtung und einer vom Richtungsdrehzahlsensor ermittelten Bewegungsrichtung beinhalten; eine Plausibilitätsprüfung zwischen einer vom Fahrer des Fahrzeugs angeforderten Drehzahl und einer vom Richtungsdrehzahlsensor gemessenen Drehzahl; eine Plausibilitätsprüfung zwischen einem vom Fahrer des Fahrzeugs angeforderten Drehmoment und einem Drehmomentschwellenwert; und eine Plausibilitätsprüfung zwischen einer über die Daten des Richtungsdrehzahlsensors und die aktuellen Sensordaten geschätzten Beschleunigung des Fahrzeugs und einem vorgegebenen Schwellenwert (z. B. maximale Beschleunigung). Wird bei den Plausibilitätsprüfungen eine Diskrepanz zwischen einer Bedienereingabe und einer Reaktion des Fahrzeugs festgestellt, kann das Drehmoment auf die Räder des Fahrzeugs durch Aktivierung des Hochspannungs-Gleichstromschützes abgeschaltet werden.
Durch die Unterbrechung der Stromversorgung des Elektromotors kann das auf die Räder des Fahrzeugs wirkende Drehmoment auf null reduziert werden, so dass das Fahrzeug in einen antriebslosen Zustand übergeht. Durch die Integration des Richtungsdrehzahlsensors, des Stromsensors und des Hochspannungs-Gleichstromschützes in die Architektur eines Traktionssystems des Fahrzeugs kann die Konformität des Fahrzeugs auch dann gewährleistet werden, wenn eine oder mehrere Komponenten des Traktionssystems einzeln nicht bestimmten Normen entsprechen, indem sichergestellt wird, dass die Stromversorgung des Elektromotors im Falle einer Leistungsänderung (z. B. Beeinträchtigung) der einen oder mehreren nicht konformen Komponenten unterbrochen wird. Infolge der hier beschriebenen Systeme und Verfahren können in elektrischen Traktionssystemen handelsübliche Komponenten wie Wechselrichter und Motoren verwendet werden, wodurch die Kosten für die Konstruktion und Entwicklung elektrischer Traktionssysteme sinken und die Zuverlässigkeit der Fahrzeuge steigt. Ein weiterer Vorteil der hier vorgestellten Systeme und Verfahren besteht darin, dass die vorgeschlagenen Änderungen an einem elektrischen Traktionssystem kostengünstig und relativ einfach durchzuführen sind.
Es versteht sich, dass die obige Zusammenfassung dazu dient, in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten vorzustellen, die in der ausführlichen Beschreibung näher erläutert werden. Sie ist nicht dazu gedacht, die wichtigsten oder wesentlichen Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu identifizieren, dessen Umfang eindeutig durch die Ansprüche definiert wird, die auf die detaillierte Beschreibung folgen. Darüber hinaus ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Implementierungen beschränkt, die die oben oder in anderen Teilen dieser Offenbarung genannten Nachteile beheben.
Figurenliste
Die Offenbarung wird besser verständlich, wenn die folgende Beschreibung von nicht-einschränkenden Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen gelesen wird:

1 ist eine schematische Darstellung einer ersten beispielhaften Architektur eines Elektrofahrzeugs nach dem Stand der Technik;
2 ist eine schematische Darstellung einer zweiten beispielhaften Architektur eines Elektrofahrzeugs gemäß einem oder mehreren Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung;
3 ist ein Flussdiagramm, das ein beispielhaftes Verfahren zur Sicherstellung der Konformität eines Elektrofahrzeugs mit funktionalen Standards gemäß einem oder mehreren Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht;
4A ist eine schematische Darstellung einer ersten Steuerlogik eines Elektrofahrzeugs gemäß einem oder mehreren Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung; und
4B ist eine schematische Darstellung einer zweiten Steuerlogik eines Elektrofahrzeugs gemäß einem oder mehreren Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die hier beschriebenen Verfahren und Systeme beziehen sich auf ein Traktionssystem für ein Elektrofahrzeug. Während des Betriebs des Elektrofahrzeugs kann eine elektronische Steuereinheit (Electronic Control Unit, ECU), wie eine Fahrzeugsteuereinheit (Vehicle Control Unit, VCU) oder eine Antriebsstrangsteuereinheit (Driveline Control Unit, DCU), Eingaben von einem Bediener des Elektrofahrzeugs erhalten. Als Reaktion auf die Eingabe des Fahrers kann die ECU verschiedene Komponenten des Traktionssystems anweisen, einem oder mehreren Rädern des Fahrzeugs Traktion zuzuführen. In den funktionalen Normen ist festgelegt, dass das Fahrzeug im Falle einer Leistungsänderung (z. B. einer Beeinträchtigung) einer Komponente des Traktionssystems in einen antriebslosen Zustand übergehen sollte (z. B. in dem keine Leistung auf die einen oder mehreren Räder übertragen wird). Wie hier beschrieben, kann für den Fall, dass die beeinträchtigte Komponente nicht funktional zertifiziert ist, die Konformität mit den funktionalen Normen des Fahrzeugs durch eine vorgeschlagene neue Architektur des Traktionssystems und entsprechende Verfahren gewährleistet werden, die sicherstellen, dass das Fahrzeug in den antriebslosen Zustand übergeht, indem die Stromversorgung eines Wechselrichters des Fahrzeugs als Reaktion auf die Leistungsänderung (z. B. die Beeinträchtigung) abgeschaltet wird.
Eine erste beispielhafte Architektur eines Elektrofahrzeugs, die möglicherweise nicht mit den funktionalen Normen konform ist, ist in 1 dargestellt. Im Gegensatz dazu zeigt 2 eine zweite beispielhafte Architektur eines Elektrofahrzeugs, die möglicherweise mit den funktionalen Normen konform ist. Die Konformität eines Elektrofahrzeugs mit funktionalen Normen kann durch einen oder mehrere Schritte eines beispielhaften Verfahrens aus 3 erreicht werden. Ein oder mehrere Schritte aus 3 können von einer Steuerung des Elektrofahrzeugs durchgeführt werden, die einer Logik folgt, welche in 4A und 4B dargestellt ist.
In 1 sind ausgewählte Komponenten einer ersten beispielhaften Architektur 100 eines elektrifizierten Fahrzeugs 101 dargestellt, einschließlich einer DCU 102, eines Wechselrichters 104, eines Elektromotors 106, eines Getriebes 108 und eines oder mehrerer Antriebsräder 110. Die DCU 102, der Wechselrichter 104, der Elektromotor 106, das Getriebe 108 und die einen oder mehreren Antriebsräder 110 können einen Traktionspfad 105 des Fahrzeugs 101 bilden, wobei der Traktionspfad 105 eine Kette von elektrisch und/oder mechanisch gekoppelten Komponenten ist, die zusammenwirken, um die Traktion für den Antrieb des Fahrzeugs zu gewährleisten.
Die Traktion kann von einem Bediener des Fahrzeugs 101 auf der Grundlage einer oder mehrerer Bedienereingaben für das Traktionsmanagement 112 angefordert werden. Über die Bedienereingänge 112 kann ein Bediener z. B. eine gewünschte Fahrtrichtung, eine gewünschte Geschwindigkeit und/oder ein gewünschtes Drehmoment des Fahrzeugs anfordern. Um eine vom Fahrer geforderte Richtung, Geschwindigkeit und/oder ein Drehmoment zu erreichen, kann eine über die Bedienereingänge 112 empfangene Anforderung des Fahrers an ein oder mehrere zusätzliche Steuergeräte und/oder Komponenten des Fahrzeugs weitergeleitet werden. Das angeforderte Drehmoment kann von einer Batterie 114 gespeist werden, die eine Hochspannungs-Gleichstromleitung 115 an den Wechselrichter 104 versorgen kann, der den Elektromotor 106 antreibt.
Beispielsweise kann eine Anforderung eines Fahrers zur Erhöhung der Traktion (z. B. der Geschwindigkeit) des Fahrzeugs von den Bedienereingängen 112 (z. B. von einem Gaspedal) durch eine erste ECU, wie die DCU 102, empfangen werden. Die erste ECU kann ein erstes Signal, das die erhöhte Traktion anfordert, an eine zweite ECU des Wechselrichters 104 des Fahrzeugs senden, die den Elektromotor 106 über ein zweites Signal steuern kann. Das Steuern des Elektromotors 106 kann das Senden eines dritten Signals an eine dritte ECU des Getriebes 108 des Fahrzeugs beinhalten. Als Reaktion auf den Empfang des dritten Signals kann die dritte ECU des Getriebes 108 einen oder mehrere Gänge betätigen, um eine Traktionskraft des Fahrzeugs zu erhöhen. Auf diese Weise kann jede der ersten, zweiten und dritten ECU die Traktionsanforderung an einem entsprechenden Element entlang des Traktionspfades 105 verwalten.
Da eine Beeinträchtigung irgendeiner Komponente des Traktionspfades 105 die Leistung des Fahrzeugs einschränken könnte, muss das Fahrzeug 101 mit verschiedenen funktionalen Normen konform sein. In der ersten beispielhaften Architektur 100 können, damit das Fahrzeug 101 konform ist, einzelne Komponenten des Fahrzeugs 101, wie z. B. die DCU 102, der Wechselrichter 104, der Elektromotor 106 und das Getriebe 108, einzeln mit den jeweiligen funktionalen Normen konform sein, die der Funktionsweise einer Komponente entsprechen. Wenn eine oder mehrere der einzelnen Komponenten (z. B. der Wechselrichter 104, der Elektromotor 106 usw.) nicht konform sind, ist möglicherweise das gesamte Fahrzeug nicht konform.
Für die Zwecke der Funktionszertifizierung wird ein antriebsloser Zustand eines Fahrzeugs als ein Zustand definiert, in dem kein Drehmoment auf die Räder des Fahrzeugs ausgeübt wird. Bei einer funktionskonformen Architektur reagiert im Falle einer Beeinträchtigung, welche die Fahrzeugleistung einschränken könnte (z. B. eine unbeabsichtigte Beschleunigung des Fahrzeugs) in einer oder mehreren Komponenten entlang dem Traktionspfad 105, eine ECU, die mit einer beeinträchtigten Komponente korrespondiert, auf die Beeinträchtigung und versetzt das Fahrzeug in den antriebslosen Zustand (z. B. keine Traktion). Bei Elektrofahrzeugen entsprechen einige Komponenten bereits den funktionalen Normen, da früher eine ECU verwendet wurde, um die funktionale Konformität in älteren, nicht elektrifizierten Getrieben zu gewährleisten, bei denen der Antrieb eines Fahrzeugs auf einem Verbrennungsmotor basiert, der für die Traktionsfunktion zertifiziert war. Spezifische Komponenten für Elektrofahrzeuge, insbesondere handelsübliche Komponenten wie Wechselrichter und Motoren, sind jedoch möglicherweise nicht konform. Wenn eine Komponente wie der Wechselrichter 104 nicht konform ist, ist es im Falle einer Beeinträchtigung unter Umständen nicht möglich, auf die Beeinträchtigung in einer Weise zu reagieren, die den funktionale Normen entspricht, da der Wechselrichter selbst der Aktuator ist, der den Eintritt in den antriebslosen Zustand gewährleisten kann. Da der Wechselrichter nicht zertifiziert ist, können Software und Hardware des Wechselrichters möglicherweise keine Wiederherstellung der Leistung garantieren.
Da die funktionale Konformität jedoch darauf beruht, dass das Fahrzeug in den antriebslosen Zustand (z. B. keine Traktion) übergehen kann, kann das Fahrzeug 101 auch dann in die Konformität überführt werden, wenn der Wechselrichter 104 nicht funktional konform ist, wenn gewährleistet werden kann, dass das Fahrzeug 101 im Falle einer Beeinträchtigung des Wechselrichters 104 in den antriebslosen Zustand übergeht. Eine alternative Architektur, die gewährleisten kann, dass das Fahrzeug 101 im Falle einer Beeinträchtigung des Wechselrichters 104 in den antriebslosen Zustand übergeht, ist in 2 dargestellt.
In 2 ist eine zweite beispielhafte Architektur 200 des Fahrzeugs 101 dargestellt. Die zweite beispielhafte Architektur 200 kann der ersten beispielhaften Architektur ähnlich sein und die meisten oder alle der gleichen Komponenten wie die erste beispielhafte Architektur enthalten, wie z. B. die Bedienereingänge 112, die DCU 102, den Wechselrichter 104, den Elektromotor 106, das Getriebe 108, die einen oder mehreren Antriebsräder 110 und die Batterie 114. Darüber hinaus beinhaltet die zweite beispielhafte Architektur 200 einen Stromsensor 202, einen Richtungsdrehzahlsensor 204 und ein Gleichstrom-Hochspannungsschütz (hier auch als Schütz bezeichnet) 206.
Der Stromsensor 202 kann am Wechselrichter 104 an einer Stelle angeordnet sein, an der der Wechselrichter 104 über die Hochspannungs-Gleichstromleitung 115 Strom von der Batterie 114 erhält. So kann der Stromsensor 202 eine Strommenge ermitteln, die von der Batterie 114 in den Wechselrichter 104 fließt. Die in den Wechselrichter 104 fließende Strommenge kann von einer vom Fahrer über die Bedienereingänge 112 ausgegebenen Drehzahl- oder Drehmomentanforderung abhängen. Wenn der Fahrer beispielsweise eine Erhöhung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs 101 über das Gaspedal des Fahrzeugs anfordert, kann die DCU 102 den Wechselrichter 104 anweisen, eine Drehzahl des Elektromotors 106 zu erhöhen. Als Reaktion auf den Befehl, die Drehzahl des Elektromotors 106 zu erhöhen, kann der Wechselrichter 104 mehr Strom aus der Batterie 114 beziehen. Wenn der Wechselrichter 104 mehr Strom von der Batterie 114 bezieht, kann der Stromsensor 202 einen Anstieg des Stroms ermitteln, der über die Leitung 115 in den Wechselrichter fließt. Auf diese Weise können die Stromstärke und/oder Änderungen der Stromstärke, die vom Stromsensor 202 gemessen werden, dazu verwendet werden, die Höhe des vom Wechselrichter 104 befohlenen Drehmoments abzuschätzen (z. B. als Reaktion auf eine Anforderung des Fahrer nach Drehmoment/Drehzahl).
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann der Stromsensor 202 über eine Signalleitung 203 elektronisch mit der DCU 102 verbunden sein, so dass eine vom Stromsensor 202 erfasste Strommenge an die DCU 102 übermittelt werden kann, wenn der Strom in den Wechselrichter 104 fließt. Unter Bedingungen, in denen kein Strom durch die Hochspannungs-Gleichstromleitung 115 fließt, kann eine Ausgabe des Stromsensors 202 eine Anzeige für die DCU 102 sein, dass kein Strom in den Wechselrichter 104 fließt. Beispielsweise kann der Stromsensor 202 in einem ersten Zustand, in dem ein Fahrer über die Bedienereingänge 112 ein Drehmoment von der DCU 102 angefordert hat, der DCU 102 anzeigen, dass ein Strom an den Wechselrichter 104 geliefert wird, um über den Elektromotor 106 eine Zugkraft zu erzeugen. In einem zweiten Zustand, in dem der Wechselrichter 104 entweder zusätzlichen oder reduzierten Strom von der Batterie 114 bezieht, kann der Stromsensor 202 der DCU 102 eine Änderung (z. B. eine Erhöhung oder Verringerung) des dem Wechselrichter 114 zugeführten Stroms anzeigen. Wie weiter unten genauer beschrieben, kann die Änderung zur Schätzung eines vom Wechselrichter 104 befohlenen Drehmoments verwendet werden, um zu bestimmen, ob das befohlene Drehmoment angesichts einer entsprechenden Drehmomentanforderung des Fahrers plausibel ist. In einem dritten Zustand kann der Strom abgeschaltet werden (wie unten beschrieben), und der Stromsensor 202 kann der DCU 102 anzeigen, dass kein Strom an den Wechselrichter 114 geliefert wird (z. B., dass sich das Fahrzeug 101 in einem antriebslosen Zustand ohne Traktion an einem oder mehreren Rädern 110 befindet).
Der Richtungsdrehzahlsensor 204 kann am Getriebe 108 angeordnet sein, so dass der Richtungsdrehzahlsensor 204 eine Drehzahl einer Ausgangswelle des Getriebes 108 ermitteln kann. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann der Richtungsdrehzahlsensor 204 über eine Signalleitung 205 elektronisch mit der DCU 102 verbunden sein, so dass die Drehzahl des Elektromotors 106 an die DCU 102 übermittelt werden kann, wenn Drehzahl- und/oder Drehmomentanforderungen vom Wechselrichter 104 verarbeitet werden. Beispielsweise kann der Wechselrichter 104 als Reaktion auf eine Anforderung einer höheren Drehzahl durch einen Fahrer über die Bedienereingänge 112 dem Elektromotor 106 befehlen, die Drehzahl der Motorwelle zu erhöhen. Als Reaktion auf die Ermittlung einer erhöhten Drehzahl der Motorwelle kann der Richtungsdrehzahlsensor 204 ein Signal an die DCU 102 senden, das die Drehzahl der Motorwelle angibt.
Das Schütz 206 kann auf der Hochspannungs-Gleichstromsignalleitung 115 angeordnet sein, die Strom von der Batterie 114 zum Wechselrichter 104 leitet. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann das Schütz 206 ein Abschaltrelais sein, bei dem in einer ersten, offenen Position des Schützes 206 Strom von der Batterie 114 durch das Schütz 206 zum Wechselrichter 104 fließen kann, und in einer zweiten, geschlossenen Position des Schützes 206 kein Strom von der Batterie 114 durch das Schütz 206 zum Wechselrichter 104 fließen kann. So kann durch Schließen des Schützes 206 die Stromzufuhr zum Elektromotor 106 unterbrochen werden, wodurch die Traktionskraft des Elektromotors 106 beendet wird und das Fahrzeug 101 in einen antriebslosen Zustand übergeht, in dem an die einen oder mehreren Rädern 110 keine Traktion geliefert wird.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann das Schütz 206 mit der DCU 102 über eine Signalleitung 207 elektronisch verbunden sein, so dass die DCU 102 über die Signalleitung 207 Signale an das Schütz 206 übertragen kann. Mit anderen Worten, die DCU 102 kann ein erstes Signal an das Schütz 206 senden, um das Schütz 206 zu schließen, wodurch an den einen oder mehreren Rädern 110 keine Traktion erzeugt wird, und die DCU 102 kann anschließend ein zweites Signal an das Schütz 206 senden, um das Schütz 206 zu öffnen, wodurch an den einen oder mehreren Rädern 110 Traktion erzeugt werden kann, und zwar in Übereinstimmung mit einer Anforderung von einem Fahrer über die Bedienereingänge 112.
Der Stromsensor 202, der Richtungsdrehzahlsensor 204 und das Schütz 206 können strategisch zusammen eingesetzt werden, um sicherzustellen, dass das Fahrzeug 101 die funktionalen Normen (z. B. EN 1175, ISO 25119, ISO 19014 und ISO 13849) erfüllt, selbst wenn es sich bei Komponenten wie dem Wechselrichter 104 und/oder dem Elektromotor 106 um handelsübliche Komponenten handelt, die nicht für die Einhaltung der einschlägigen Normen zertifiziert sind. Wie noch ausführlicher unten in Bezug auf 3 beschrieben, kann im Falle einer Beeinträchtigung des Wechselrichters 104 und/oder des Elektromotors 106 die elektronische Kommunikation zwischen der DCU 104 und dem Stromsensor 202 (über die Signalleitung 203), dem Richtungsdrehzahlsensor 204 (über die Signalleitung 205) und dem Schütz 206 (über die Signalleitung 207) von der DCU 104 vorteilhaft genutzt werden, um die Stromversorgung des Wechselrichters 104 und des Elektromotors 106 zu unterbrechen und dadurch das Fahrzeug 101 in den antriebslosen Zustand zu versetzen. Da die Beeinträchtigung durch Auswertung der über die Signalleitung 203 und die Signalleitung 205 übertragenen Signale ermittelt werden kann und die Ermittlung nicht von den vom Wechselrichter 104 gesendeten Signalen oder durchgeführten Maßnahmen abhängt, kann die Konformität des Fahrzeugs 101 mit den Normen durch das Abschalten der Stromversorgung des Elektromotors 106 gewährleistet werden, unabhängig davon, ob Maßnahmen von einem nicht konformen Wechselrichter 104 durchgeführt werden oder nicht. Daher darf eine möglicherweise vom Wechselrichter 104 nicht ergriffene Abhilfemaßnahme und/oder eine fehlende Garantie für die funktionale Konformität des Wechselrichters 104 keine Auswirkungen auf die Funktionszertifizierung des Fahrzeugs 101 haben.
Beispielsweise kann ein Fahrer des Fahrzeugs 101 über eine Bremse des Fahrzeugs 101 (z. B. über Bedienereingaben 112) eine reduzierte Geschwindigkeit des Fahrzeugs 101 anfordern. Die Anforderung der reduzierten Geschwindigkeit kann von der DCU 102 empfangen werden. Als Reaktion auf die Anforderung der reduzierten Drehzahl kann die DCU 102 ein erstes Signal an den Wechselrichter 104 senden, um die Drehzahl des Elektromotors 106 anzupassen. Der Elektromotor 106 kann die Drehzahl einer Ausgangswelle des Elektromotors 106 verringern, und das an einem oder mehreren Rädern 110 des Fahrzeugs 101 anliegende Drehmoment kann reduziert werden. Wenn der Wechselrichter 104 die Drehzahl des Elektromotors 106 anpasst, kann der Stromsensor 202 eine Änderung des dem Wechselrichter 104 von der Batterie 114 zugeführten Stroms erkennen. Die Stromänderung kann vom Stromsensor 202 über die Signalleitung 203 an die DCU 102 übermittelt werden.
Der Wechselrichter 104 kann jedoch beeinträchtigt sein, wodurch der Wechselrichter 104 statt eines Signals an den Elektromotor 106 zur Verringerung der Fahrzeuggeschwindigkeit ein Signal an den Elektromotor 106 zur Erhöhung der Fahrzeuggeschwindigkeit senden kann. Wenn das Signal zur Erhöhung der Fahrzeuggeschwindigkeit an den Elektromotor 106 gesendet wird, kann die Drehzahl der Ausgangswelle des Elektromotors 106 erhöht werden, und das an ein oder mehrere Räder 110 gelieferte Drehmoment kann nicht reduziert, sondern erhöht werden, was die Fahrzeugleistung beeinträchtigt.
Wenn der Wechselrichter 104 das Signal an den Elektromotor 106 zur Erhöhung der Fahrzeuggeschwindigkeit sendet, kann mehr Strom aus der Batterie 114 in den Wechselrichter 104 gezogen werden, um den Elektromotor 106 mit Strom zu versorgen und die Fahrzeuggeschwindigkeit zu erhöhen. Wenn der über die Leitung 115 in den Wechselrichter 104 fließende Strom ansteigt, kann der Stromsensor 202 über die Signalleitung 203 einen Hinweis auf den Stromanstieg an die DCU 102 ausgeben. Die DCU 102 kann ein vom Wechselrichter 104 befohlenes Drehmoment auf der Grundlage der vom Stromsensor 202 erhaltenen Anzeige des Stromanstiegs schätzen. Die DCU 102 kann dann das geschätzte Drehmoment mit einem Schwellwert vergleichen. Wenn die DCU 102 bestimmt, dass das geschätzte, vom Wechselrichter 104 befohlene Drehmoment größer ist als das Schwellendrehmoment, kann die DCU 102 daraus ableiten, dass eine Beeinträchtigung im Wechselrichter 104 vorliegt.
Wenn das falsche Signal zur Erhöhung der Fahrzeuggeschwindigkeit vom Wechselrichter 104 an den Elektromotor 106 übertragen wird, kann der Richtungsdrehzahlsensor 204 außerdem über die Signalleitung 205 ein Signal an die DCU 102 senden, das eine Änderung der gemessenen Drehzahl des Elektromotors 106 (z. B. der Ausgangswelle des Elektromotors 106) anzeigt. Die DCU 102 kann die gemessene Drehzahl des Elektromotors 106, die über die Signalleitung 205 empfangen wird, mit der Anforderung zur Verringerung der Fahrzeuggeschwindigkeit vergleichen, die von den Bedienereingängen 112 empfangen wird. Als Reaktion auf das Bestimmen, dass die gemessene Drehzahl des Elektromotors 106 keine plausible Antwort auf die Anforderung zur Verringerung der Fahrzeuggeschwindigkeit ist, kann die DCU 102 ableiten, dass eine Beeinträchtigung des Wechselrichters 104 vorliegt.
Wenn die DCU 102 ableitet, dass der Wechselrichter 104 eine Beeinträchtigung aufweist, kann die DCU 102 über die Signalleitung 207 ein Signal an das Schütz 206 senden, um das Schütz 206 in eine geschlossene Position zu bringen. Wenn das Schütz 206 in die geschlossene Position gebracht ist, wird die von der Batterie 114 gelieferte Energie vom Traktionspfad 105 abgeschaltet, und der Wechselrichter 104 wird nicht mit Energie aus der Batterie versorgt. Als Reaktion darauf, dass der Wechselrichter 104 keinen Strom von der Batterie 114 erhält, kann die Drehzahl des Elektromotors 106 auf null reduziert werden. Wenn die Drehzahl des Elektromotors 106 auf null reduziert wird, kann die Traktionskraft an einem oder mehreren Rädern 110 auf null reduziert werden, und das Fahrzeug 101 kann in den antriebslosen Zustand übergehen. Gleichzeitig kann der Stromsensor 202 ein Signal an die DCU 102 senden, das anzeigt, dass der Wechselrichter 104 nicht mit Strom versorgt wird und dass das Fahrzeug 101 daher in einen antriebslosen Zustand eingetreten ist, wodurch an die einen oder mehreren Rädern 110 keine Traktion geliefert wird. Durch die Überprüfung einer Plausibilität der Drehzahl des Elektromotors 106 und einer Plausibilität eines geschätzten Drehmoments, das vom Wechselrichter 104 angesichts der Anforderung zur Verringerung der Fahrzeuggeschwindigkeit vorgegeben wird, und als Reaktion auf die Ermittlung einer fehlenden Plausibilität der Drehzahl des Elektromotors 106 oder des geschätzten Drehmoments auf der Grundlage der Anforderung zur Verringerung der Fahrzeuggeschwindigkeit kann die funktionale Konformität des Fahrzeugs 101 mit den einschlägigen Normen durch Abschalten der Stromversorgung des Wechselrichters 104 gewährleistet werden.
In 3 wird ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens 300 gezeigt, mit dem sichergestellt wird, dass ein Elektrofahrzeug (auch als Fahrzeug bezeichnet) den funktionalen Normen entspricht, auch wenn eine oder mehrere Komponenten des Fahrzeugs möglicherweise nicht einzeln mit den funktionalen Normen konform sind. Beispielsweise kann ein Wechselrichter des Fahrzeugs eine handelsübliche Komponente sein, die möglicherweise nicht als funktional konform zertifiziert ist, so dass der handelsübliche Wechselrichter im Falle eines Ausfalls des handelsüblichen Wechselrichters unter Umständen nicht die korrekte Leistung des Fahrzeugs garantiert. Wie hier beschrieben, kann im Falle einer Beeinträchtigung die funktionale Konformität des Fahrzeugs durch Befolgen eines oder mehrerer Schritte des Verfahrens 300 gewährleistet werden. Das Verfahren 300 kann von einem Steuergerät des Fahrzeugs, wie z. B. einer DCU (z. B. der DCU 102 aus 2) durchgeführt werden. Die DCU kann verschiedene Operationen des Elektrofahrzeugs durchführen, wie z. B. die Einstellung eines Übersetzungsverhältnisses des Elektrofahrzeugs, die Einstellung einer Drehzahl des Motors und/oder die Einstellung eines Drehmoments des Motors, die gleichzeitig mit den Operationen des unten beschriebenen Verfahrens 300 durchgeführt werden können.
Bei 302 beinhaltet das Verfahren 300 das Schätzen und/oder Messen der Betriebsbedingungen. Die Betriebsbedingungen des Fahrzeugs können auf der Grundlage eines oder mehrerer Ausgaben verschiedener Sensoren des Fahrzeugs wie Radgeschwindigkeitssensoren, Drehmomentsensoren, Motordrehzahlsensoren, Sensoren für den Ladezustand der Batterie usw. geschätzt werden. Zu den Sensoren können insbesondere ein Stromsensor, der an einer Stromleitung angeordnet ist, die eine Batterie des Fahrzeugs mit einem Wechselrichter des Fahrzeugs verbindet, und ein Richtungsdrehzahlsensor gehören, der an einem Getriebe des Fahrzeugs angeordnet ist (z. B. der Stromsensor 202 und der Richtungsdrehzahlsensor 204, die oben unter Bezugnahme auf 2 beschrieben wurden). Die Schätzung und/oder Messung der Betriebsbedingungen des Fahrzeugs kann die Schätzung und/oder Messung einer Geschwindigkeit des Elektromotors, einer Batterieladung, einer Motordrehmomentausgabe, eines Drehmoments der Fahrzeugräder usw. beinhalten. In einigen Ausführungsbeispielen kann die Schätzung und/oder Messung der Betriebsbedingungen des Fahrzeugs die Durchführung einer oder mehrerer Diagnoseroutinen des Fahrzeugs beinhalten, um zu bestimmen, ob eine Beeinträchtigung in einer oder mehreren Komponenten des Fahrzeugs vorliegt.
Bei 304 beinhaltet das Verfahren 300 das Bestimmen, ob eine Beeinträchtigung in einem oder mehreren Sensoren oder Aktuatoren des Fahrzeugs vorliegt. So kann beispielsweise eine Beeinträchtigung eines Stromsensors des Fahrzeugs ermittelt werden, wenn eine Steuerung des Fahrzeugs eine Diagnoseroutine ausführt. In einigen Ausführungsbeispielen kann die Diagnoseroutine regelmäßig oder periodisch ausgeführt werden. In anderen Ausführungsbeispielen kann die Diagnoseroutine als Folge der Ermittlung einer Unregelmäßigkeit an einem oder mehreren anderen Sensoren des Fahrzeugs ausgeführt werden. Wenn eine Beeinträchtigung in einem Sensor oder Aktuator vorliegt, der in die Gewährleistung der funktionalen Konformität des Fahrzeugs mit den einschlägigen Normen involviert ist, wie der Stromsensor des Wechselrichters, der Richtungsdrehzahlsensor des Getriebes und/oder ein Hochspannungs-Gleichstromschütz (z. B. das Hochspannungs-Gleichstromschütz 206 aus 2), die auf einer Stromleitung angeordnet sind, welche die Batterie mit dem Wechselrichter verbindet, kann die Fahrzeugleistung beeinträchtigt werden. Wird bei einem oder mehreren Sensoren oder Aktuatoren des Fahrzeugs eine Beeinträchtigung festgestellt, fährt das Verfahren 300 mit 316 fort.
Bei 316 beinhaltet das Verfahren 300 das Versetzen des Fahrzeugs in einen antriebslosen Zustand. Der antriebslose Zustand kann durch funktionale Normen wie die oben genannten Normen EN 1175, ISO 25119, ISO 19014 und ISO 13849 definiert sein. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann der antriebslose Zustand als ein Zustand definiert werden, in dem kein Drehmoment an einem oder mehreren Rädern des Fahrzeugs anliegt. Um das Fahrzeug in den antriebslosen Zustand zu versetzen, können verschiedene alternative Verfahren angewandt werden. So kann beispielsweise bei einem Ausfall einer Komponente, die als funktional konform zertifiziert ist, die zertifizierte Komponente eine oder mehrere Routinen einleiten, um das Fahrzeug in den antriebslosen Zustand zu versetzen. Die einen oder mehreren Routinen können beispielsweise das Senden eines Signals an eine Steuerung des Fahrzeugs beinhalten, um das Anlegen eines Drehmoments an die einen oder mehreren Räder des Fahrzeugs zu beenden.
Das Fahrzeug kann auch in den antriebslosen Zustand versetzt werden, indem die Stromzufuhr zu einer oder mehreren Komponenten des Fahrzeugs, z. B. dem Wechselrichter, unterbrochen wird. So kann der Wechselrichter beispielsweise auf der Grundlage einer Drehmoment- oder Geschwindigkeitsanforderung des Fahrzeugführers Strom aus der Batterie beziehen. Wird die Stromzufuhr zum Wechselrichter unterbrochen, z. B. durch Öffnen des Hochspannungs-Gleichstromschützes, wird der Motor möglicherweise nicht mehr mit Strom versorgt, und das Drehmoment auf ein oder mehrere Räder kann nicht mehr aufgebracht werden.
Wird bei 304 bestimmt, dass in den einen oder mehreren Sensoren oder Aktuatoren des Fahrzeugs keine Beeinträchtigungen ermittelt wurden, fährt das Verfahren 300 mit 306 fort. Bei 306 beinhaltet das Verfahren 300 die Schätzung einer Plausibilität, ob eine ermittelte Richtung des Fahrzeugs eine angemessene Reaktion auf eine angeforderte Richtung des Fahrzeugs ist, und die anschließende Bestimmung, ob die Plausibilität einen Plausibilitätsschwellenwert überschreitet. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die ermittelte Richtung des Fahrzeugs durch den Richtungsdrehzahlsensor ermittelt werden, der an einem Getriebe des Fahrzeugs angeordnet ist.
Zum Beispiel kann ein Fahrer des Fahrzeugs eine gewünschte Fahrtrichtung für das Fahrzeug über die einen oder mehreren Bedienereingänge für das Fahrzeug angeben (z. B. die Bedienereingaben 112 aus 2). In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die gewünschte Richtung durch einen Vorwärts/Neutral/Rückwärts-Hebel (FNR) angezeigt werden. Als Reaktion auf den Empfang der gewünschten Richtung von den Bedienereingängen kann eine Steuerung des Fahrzeugs (z. B. DCU 102 aus 2) ein oder mehrere Signale an ein Getriebe (z. B. das Getriebe 108 aus 2) des Fahrzeugs übertragen, um die Richtung des Fahrzeugs von einer ersten Bewegungsrichtung in eine zweite Bewegungsrichtung zu ändern (z. B. von einer Vorwärtsrichtung in eine Rückwärtsrichtung oder von der Rückwärtsrichtung in eine Vorwärtsrichtung). Wenn sich das Fahrzeug in die zweite Richtung bewegt, kann der Richtungsdrehzahlsensor ermitteln und der Steuerung mitteilen, dass sich das Fahrzeug in die zweite Richtung bewegt. Die Steuerung kann die vom Richtungsdrehzahlsensor empfangene zweite Richtung mit der vom Fahrer angeforderten Richtung vergleichen.
Die Steuerung kann ferner eine Plausibilitätseinschätzung vornehmen, dass die zweite Richtung eine angemessene Antwort auf die angeforderte Richtung ist. Wenn beispielsweise die zweite Richtung mit der angeforderten Richtung übereinstimmt, kann der zweiten Richtung eine höhere Plausibilität zugeordnet werden, was bedeutet, dass die zweite Richtung eine plausible Antwort auf die angeforderte Richtung darstellt (z. B. dass die zweite Richtung mit der angeforderten Richtung übereinstimmt). Stimmt die zweite Richtung hingegen nicht mit der angeforderten Richtung überein, kann der zweiten Richtung eine geringere Plausibilität zugewiesen werden, was bedeutet, dass die zweite Richtung keine plausible Antwort auf die angeforderte Richtung darstellt (z. B. dass die zweite Richtung nicht mit der angeforderten Richtung übereinstimmt).
Wenn bei 306 bestimmt wird, dass die Plausibilität dessen, dass die zweite Richtung eine angemessene Antwort auf die angeforderte Richtung darstellt, den Schwellenwert für die Plausibilität nicht überschreitet, kann die Steuerung zu dem Schluss kommen, dass am Getriebe eine Störung aufgetreten sein könnte, wodurch das Verfahren 300 mit 316 fortgesetzt und das Fahrzeug in den antriebslosen Zustand versetzt wird. Alternativ, wenn bei 306 bestimmt wird, dass die Plausibilität dessen, dass die zweite Richtung eine angemessene Antwort auf die angeforderte Richtung darstellt, den Schwellenwert für die Plausibilität überschreitet, fährt das Verfahren 300 mit 308 fort.
Bei 308 beinhaltet das Verfahren 300 die Schätzung einer Plausibilität, ob eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs eine angemessene Reaktion auf eine angeforderte Geschwindigkeit des Fahrzeugs ist (z. B. durch den Fahrer), und die anschließende Bestimmung, ob die Plausibilität einen Plausibilitätsschwellenwert überschreitet. So kann der Fahrer beispielsweise durch Betätigen des Gaspedals des Fahrzeugs eine Anforderung zur Erhöhung der Geschwindigkeit auslösen. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Anforderung zur Erhöhung der Geschwindigkeit auf einer Position des Gaspedals basieren.
Wenn die Geschwindigkeitsanforderung erfüllt ist, kann der Richtungsdrehzahlsensor die Drehzahl einer Ausgangswelle eines Fahrzeuggetriebes messen. Die Steuerung kann die gemessene Drehzahl der Ausgangswelle, die vom Richtungsdrehzahlsensor empfangen wird, mit der vom Fahrer angeforderten Drehzahl vergleichen, um abzuschätzen, ob die gemessene Drehzahl eine angemessene Antwort auf die angeforderte Drehzahl ist. Liegt beispielsweise die Differenz zwischen der gemessenen und der angeforderten Drehzahl innerhalb einer Schwellenwertdistanz (z. B. 1 % Abweichung), kann der gemessenen Drehzahl eine höhere Plausibilität zugewiesen werden, was bedeutet, dass die gemessene und vom Wechselrichter befohlene Drehzahl eine plausible Antwort auf die angeforderte Drehzahl darstellt (z. B. dass das geschätzte Drehmoment mit dem angeforderten Drehmoment übereinstimmt). Wenn dagegen die Differenz zwischen der gemessenen Drehzahl und der angeforderten Drehzahl die Schwellenwertdistanz überschreitet, kann der gemessenen Drehzahl eine niedrigere Plausibilität zugewiesen werden, was bedeutet, dass die gemessene Drehzahl der Motorwelle keine plausible Antwort auf die angeforderte Drehzahl ist (z. B. dass die gemessene Drehzahl der angeforderten Drehzahl nicht ausreichend entspricht).
Wenn bei 308 bestimmt wird, dass die Plausibilität dessen, dass die geschätzte Drehzahl eine angemessene Antwort auf die angeforderte Drehzahl darstellt, den Schwellenwert für die Plausibilität überschreitet, kann die Steuerung zu dem Schluss kommen, dass der Wechselrichter und das Getriebe korrekt arbeiten, wodurch das Verfahren 300 mit 312 fortfährt. Alternativ, wenn bei 308 bestimmt wird, dass die Plausibilität dessen, dass die gemessene Drehzahl eine angemessene Antwort auf die angeforderte Drehzahl darstellt, den Schwellenwert für die Plausibilität nicht überschreitet, fährt das Verfahren 300 mit 310 fort.
Bei 310 beinhaltet das Verfahren 300 die Durchführung einer Drehmoment-Plausibilitätsprüfung. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Durchführung der Drehmoment-Plausibilitätsprüfung das Bestimmen beinhalten, ob ein geschätztes Drehmoment des Motors größer als ein Schwellenwert (z. B. null) ist. Ist das geschätzte Drehmoment größer als der Schwellenwert, wird die Drehmoment-Plausibilitätsprüfung möglicherweise nicht bestanden. Alternativ, wenn das geschätzte Drehmoment kleiner oder gleich dem Schwellenwert ist, kann die Drehmoment-Plausibilitätsprüfung auch bestanden werden.
Das geschätzte Drehmoment kann von der Position des Gaspedals abhängen. Wenn beispielsweise das Gaspedal in eine Position gedrückt wird, die anzeigt, dass eine Erhöhung des Drehmoments um 40 % angefordert wird, kann der Wechselrichter 100 Ampere Strom an den Motor liefern. Wenn die Anforderung des Drehmoments erfüllt ist, kann der Stromsensor den dem Wechselrichter zugeführten Strom messen und den gemessenen Strom an die Steuerung senden. Die Steuerung kann das vom Wechselrichter befohlene Drehmoment auf der Grundlage des gemessenen Stroms schätzen. Die Leistungsaufnahme des Wechselrichters kann mit der Höhe des vom Wechselrichter befohlenen Drehmoments korreliert werden. Wenn der Wechselrichter dem Motor befiehlt, das Drehmoment um einen großen Betrag zu erhöhen, kann der Wechselrichter eine große Menge an Strom aufnehmen. Wenn der Wechselrichter dem Motor befiehlt, das Drehmoment um einen kleinen Betrag zu erhöhen, kann der Wechselrichter eine geringe Menge an Strom aufnehmen. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann das Drehmoment nach einer Formel geschätzt werden, die auf dem Strom, der an den Wechselrichter gelieferten Spannung und der Anzahl der Umdrehungen pro Minute (U/min) des Motors basiert.
Wenn bei 310 bestimmt wird, dass die Drehmoment-Plausibilitätsprüfung nicht bestanden wird, kann die Steuerung zu dem Schluss kommen, dass möglicherweise eine Störung am Wechselrichter aufgetreten ist, wodurch das Verfahren 300 mit 316 fortgesetzt und das Fahrzeug in den antriebslosen Zustand versetzt wird. Alternativ dazu kann die Steuerung, wenn bei 310 bestimmt wird, dass die Drehmoment-Plausibilitätsprüfung bestanden ist, zu dem Schluss kommen, dass der Wechselrichter ordnungsgemäß funktioniert, wodurch das Verfahren 300 mit 312 fortgesetzt wird.
Bei 312 beinhaltet das Verfahren 300 das Bestimmen, ob eine berechnete Beschleunigung des Fahrzeugs eine Schwellenbeschleunigung des Fahrzeugs überschreitet. Die Beschleunigung kann als Funktion einer Änderung einer Ausgabe eines Geschwindigkeitssensors (z. B. des Richtungsdrehzahlsensors oder eines Radsensors) über einen Zeitraum hinweg berechnet werden. Bei der Schwellenbeschleunigung des Fahrzeugs kann es sich um eine vorher festgelegte Schwellenbeschleunigung handeln, die auf einem oder mehreren Betriebsbedingungen des Fahrzeugs und/oder den Straßenbedingungen beruht. Beispielsweise kann eine erste Schwellenbeschleunigung gelten, wenn das Fahrzeug bei einem ersten Satz von Straßenbedingungen mit einer ersten Rate beschleunigt, eine zweite Schwellenbeschleunigung kann gelten, wenn das Fahrzeug bei einem zweiten Satz von Straßenbedingungen mit einer zweiten Rate beschleunigt, usw.
In einigen Ausführungsbeispielen kann die Schwellenbeschleunigung auf der Grundlage einer Standardformel bestimmt werden, z. B. als Prozentsatz einer maximalen Beschleunigung aus einer stationären Position. Eine Schwellenbeschleunigung kann beispielsweise erreicht sein, wenn eine Beschleunigung so berechnet wird, dass sie 75 % der maximalen Beschleunigung für eine bestimmte Dauer (z. B. 0,2 Sekunden) entspricht. Die Schwellenbeschleunigung kann auf der Wahrscheinlichkeit eines Umkippens des Fahrzeugs basieren. Beispielsweise kann eine erste Schwellenbeschleunigung angewendet werden, wenn das Fahrzeug auf einem geraden Straßenabschnitt beschleunigt, und eine zweite Schwellenbeschleunigung kann angewendet werden, wenn das Fahrzeug um eine Kurve herum beschleunigt wird. Die zweite Schwellenbeschleunigung kann niedriger sein als die erste Schwellenbeschleunigung, da die Wahrscheinlichkeit eines Umkippens des Fahrzeugs steigt.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Schwellenbeschleunigung anhand einer in einem Speicher der Steuerung gespeicherten Nachschlagetabelle auf der Grundlage von Faktoren wie Fahrzeuggeschwindigkeit, Straßenbedingungen, Anfahrbeschleunigung, Wenderadius oder anderen Faktoren bestimmt werden. In anderen Ausführungsbeispielen kann die Schwellenbeschleunigung dynamisch über einen oder mehrere Rechenalgorithmen berechnet werden. Beispielsweise kann ein Modell der künstlichen Intelligenz (KI) oder des maschinellen Lernens (ML) so trainiert werden, dass es auf der Grundlage von Eingaben, die Ausgaben verschiedener Sensoren des Fahrzeugs einschließen, eine Schwellenbeschleunigung ausgibt. In einigen Ausführungsbeispielen kann die Schwellenbeschleunigung auf der Grundlage einer oder mehrerer regulatorischer Standards bestimmt werden. So kann beispielsweise ein regulatorischer Standard vorschreiben, dass eine bestimmte Art von Risikoanalyse durchgeführt werden muss, um die Schwellenwertbeschleunigung zu erzeugen.
Wenn bei 312 bestimmt wird, dass die Beschleunigung des Fahrzeugs nicht größer ist als die Schwellenbeschleunigung, fährt das Verfahren 300 mit 313 fort. Bei 313 beinhaltet das Verfahren 300 das Bestimmen, ob die Beschleunigung des Fahrzeugs, die größer als die Schwellenbeschleunigung ist, aufgrund eines ordnungsgemäßen Funktionierens eines regenerativen Bremssystems des Fahrzeugs akzeptabel ist (z. B. im Fall einer negativen Beschleunigung).
Die Beschleunigung kann eine positive oder negative Beschleunigung sein. Die positive Beschleunigung kann vom Fahrer über ein Gaspedal des Fahrzeugs angefordert werden, wie oben beschrieben. Die negative Beschleunigung kann angefordert werden, wenn der Fahrer des Fahrzeugs eine Bremse betätigt oder wenn der Fahrer in einen niedrigeren Gang des Fahrzeugs schaltet. Die negative Beschleunigung kann z. B. auftreten, wenn der Fahrer die Bremse des Fahrzeugs betätigt, weil ein vorausfahrendes Fahrzeug zu nahe an das Fahrzeug herangerückt ist. Außerdem kann die Anforderung der negativen Beschleunigung eine Anforderung des regenerativen Drehmoments sein, z. B. wenn die regenerative Bremsung angewendet wird, wenn das Fahrzeug an einem Abhang gefahren wird. Wenn also eine negative Beschleunigung gefordert wird, kann ein Effekt der regenerativen Bremsung in Betracht gezogen werden.
In 4A und 4B sind schematische Diagramme dargestellt, die eine beispielhafte Steuerlogik für positive und negative Beschleunigung zeigen, die von der Steuerung verwendet wird. In 4A zeigt ein erstes Beispiel für eine Steuerlogik 400 eine Traktionsdrehmomentanforderung 402, die sich aus einer angeforderten positiven Beschleunigung ergibt, und ein entsprechendes geschätztes Drehmoment 404, das als Ergebnis der angeforderten positiven Beschleunigung erzeugt wird. Die Traktionsdrehmomentanforderung 402 und das geschätzte Drehmoment 404 können in einem Bedingungsblock 406 verglichen werden, um zu bestimmen, ob das geschätzte Drehmoment 404 größer ist als die Traktionsdrehmomentanforderung 402. Wenn das geschätzte Drehmoment 404 größer ist als die Traktionsdrehmomentanforderung 402, kann das Fahrzeug in den antriebslosen Zustand versetzt werden, in dem die Energie von den Rädern des Fahrzeugs weggenommen wird, wie im Aktionsblock 408 dargestellt. Die Steuerlogik aus 4A kann z. B. in Schritt 308 des oben beschriebenen Verfahrens 300 während einer Plausibilitätsprüfung der Drehmomentanforderung angewendet werden.
Alternativ dazu zeigt ein zweites Beispiel für eine Steuerlogik 450 in 4B eine Anforderung eines regenerativen Drehmoments 452, die sich aus einer angeforderten negativen Beschleunigung ergibt, und ein entsprechendes geschätztes Drehmoment 454, das als Ergebnis der angeforderten negativen Beschleunigung erzeugt wird. Wie oben beschrieben, kann die negative Beschleunigung von einem regenerativen Bremssystem des Fahrzeugs angefordert werden, z. B. als Reaktion auf die Beschleunigung des Fahrzeugs an einem Gefälle. Wenn eine positive Beschleunigung des Fahrzeugs über eine Schwellenbeschleunigung hinaus ansteigt, kann eine Anforderung des regenerativen Drehmoments 452 durch das regenerative Bremssystem angefordert werden, um eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu verringern und die durch die Geschwindigkeitsänderung erzeugte Energie für eine spätere Verwendung zurückzugewinnen. Die Anforderung des regenerativen Drehmoments 452 und das geschätzte Drehmoment 454 können in einem Bedingungsblock 456 verglichen werden, um zu bestimmen, ob das geschätzte Drehmoment 454 niedriger ist als die Anforderung des regenerativen Drehmoments 452. Liegt das geschätzte Drehmoment 404 unter der Anforderung des regenerativen Drehmoments 452, so kann daraus abgeleitet werden, dass eine Beeinträchtigung im regenerativen Bremssystem vorliegt, und das Fahrzeug kann in den antriebslosen Zustand versetzt werden, in dem die Energie von den Rädern des Fahrzeugs weggenommen wird. Wenn das geschätzte Drehmoment 404 nicht niedriger ist als die Anforderung des regenerativen Drehmoments 452, kann daraus geschlossen werden, dass das regenerative Bremssystem ordnungsgemäß funktioniert und das Fahrzeug wird nicht in den antriebslosen Zustand versetzt, in dem die Energie von den Rädern des Fahrzeugs weggenommen wird.
Wenn, wieder bezogen auf 3, bei 313 bestimmt wird, dass das regenerative Bremssystem nicht ordnungsgemäß funktioniert, fährt das Verfahren 300 mit 316 fort, und das Fahrzeug kann in den antriebslosen Zustand versetzt werden. Wenn bei 313 bestimmt wird, dass das regenerative Bremssystem ordnungsgemäß funktioniert, fährt das Verfahren 300 mit 314 fort. Bei 314 werden die Betriebsbedingungen des Fahrzeugs fortgesetzt, und das Verfahren 300 kann beendet werden.
So werden Systeme und Verfahren zur Sicherstellung der funktionalen Konformität eines Elektrofahrzeugs bereitgestellt, selbst wenn eine oder mehrere Komponenten des Elektrofahrzeugs nicht mit den funktionalen Normen konform sind. Wie hier beschrieben können eine oder mehrere Plausibilitätsprüfungen durchgeführt werden, um eine Bedienereingabe und eine entsprechende Reaktion des Fahrzeugs zu vergleichen. Die einen oder mehreren Plausibilitätsprüfungen können eine Plausibilitätsprüfung zwischen einer angeforderten Bewegungsrichtung und einer vom Richtungsdrehzahlsensor ermittelten Bewegungsrichtung beinhalten; eine Plausibilitätsprüfung zwischen einer angeforderten Drehzahl und einer vom Richtungsdrehzahlsensor gemessenen Drehzahl; eine Plausibilitätsprüfung zwischen einem geschätzten Drehmoment und einem Drehmomentschwellenwert; und eine Plausibilitätsprüfung zwischen einer angeforderten Beschleunigung und einer vorgegebenen (z. B. maximale) Schwellenbeschleunigung. Wird als Ergebnis der Plausibilitätsprüfungen eine Diskrepanz zwischen der Bedienereingabe und der entsprechenden Reaktion des Fahrzeugs ermittelt, kann das Fahrzeug in einen antriebslosen Zustand versetzt werden, indem ein Hochspannungs-Gleichstromschütz aktiviert wird, das die Stromzufuhr zu einem Wechselrichter des Fahrzeugs unterbricht.
Auf diese Weise kann durch die Integration des Richtungsdrehzahlsensors, des Stromsensors und des Hochspannungs-Gleichstromschützes in die Architektur eines Traktionssystems des Fahrzeugs die funktionale Konformität des Fahrzeugs auch dann gewährleistet werden, wenn eine oder mehrere Komponenten des Traktionssystems einzeln nicht den Normen entsprechen. Infolge dessen können handelsübliche Komponenten wie Wechselrichter und Motoren in elektrischen Traktionssystemen verwendet werden, wodurch die Kosten für die elektrischen Traktionssysteme gesenkt werden. Ein Vorteil der hier vorgestellten Systeme und Verfahren besteht darin, dass die vorgeschlagenen Änderungen an einem elektrischen Traktionssystem kostengünstig und relativ einfach durchzuführen sind.
Die Durchführung von Plausibilitätsprüfungen, um zu bestimmen, ob die Reaktion eines Fahrzeugs mit einer angeforderten Drehzahl, einem Drehmoment, einer Beschleunigung oder einer Bewegungsrichtung des Fahrzeugs übereinstimmt, und die Aktivierung eines Hochspannungs-Gleichstromschützes als Reaktion auf eine oder mehrere nicht bestandene Plausibilitätsprüfungen haben den technischen Effekt, dass das Fahrzeug in einen antriebslosen Zustand versetzt wird, in dem im Falle einer Beeinträchtigung einer Komponente des Fahrzeugs keine Energie zu den Rädern des Fahrzeugs geleitet wird, wodurch die funktionalen Normen des Fahrzeugs erfüllt werden.
Die Offenbarung sieht außerdem die Unterstützung für ein System für ein Elektrofahrzeug vor, das umfasst: einen Stromsensor, der auf einer Stromleitung angeordnet ist, die eine Batterie des Elektrofahrzeugs mit einem Wechselrichter des Elektrofahrzeugs verbindet, einen Richtungsdrehzahlsensor, der an einem Getriebe des Elektrofahrzeugs angeordnet ist, und ein Hochspannungs-Gleichstromschütz, das auf der Stromleitung, die die Batterie des Elektrofahrzeugs mit dem Wechselrichter verbindet, dem Stromsensor vorgeschaltet angeordnet ist, wobei das Hochspannungs-Gleichstromschütz dazu konfiguriert ist, einen Strom von der Batterie zum Wechselrichter fließen zu lassen, wenn sich das Hochspannungs-Gleichstromschütz in einer geschlossenen Position befindet, und den Strom nicht fließen zu lassen, wenn sich das Hochspannungs-Gleichstromschütz in einer offenen Position befindet. In einem ersten Beispiel des Systems umfasst das System ferner: eine elektronische Steuereinheit (Electronic Control Unit, ECU), die Anweisungen in einem nicht transitorischen Speicher speichert, die, wenn sie ausgeführt werden, die ECU zu Folgendem veranlassen: Einstellen eines Übersetzungsverhältnisses des Elektrofahrzeugs, Einstellen einer Drehzahl eines Motors des Elektrofahrzeugs und/oder Einstellen eines Drehmoments des Motors als Reaktion auf eine oder mehrere Bedienereingaben. In einem zweiten Beispiel des Systems, das optional das erste Beispiel einschließt, ist die ECU eine Antriebsstrangsteuereinheit (Driveline Control Unit, DCU). In einem dritten Beispiel des Systems, das optional eines oder beide des ersten und zweiten Beispiels einschließt, sind weitere Anweisungen in einem nicht transitorischen Speicher gespeichert, die, wenn sie ausgeführt werden, die ECU zu Folgendem veranlassen: Ermitteln einer Bewegungsrichtung des Elektrofahrzeugs, wobei die erfasste Richtung über den Richtungsdrehzahlsensor ermittelt wird, Vergleichen einer gewünschten Bewegungsrichtung des Elektrofahrzeugs, die von einem Fahrer des Elektrofahrzeugs angefordert wird, mit der ermittelten Richtung des Elektrofahrzeugs, Bestimmen einer Plausibilität dessen, dass die ermittelte Richtung eine angemessene Reaktion auf die angeforderte Richtung darstellt, als Reaktion darauf, dass die Plausibilität eine Schwellenwert für die Plausibilität nicht überschreitet, Unterbrechen der Drehmomentzufuhr an einem oder mehreren Rädern des Elektrofahrzeugs. In einem vierten Beispiel des Systems, das optional eines oder mehrere oder jedes des ersten bis dritten Beispiels einschließt, sind weitere Anweisungen in dem nicht transitorischen Speicher gespeichert, die, wenn sie ausgeführt werden, die ECU zu Folgendem veranlassen: Messen einer Drehzahl einer Ausgangswelle des Getriebes über den Richtungsdrehzahlsensor, Vergleichen einer von einem Fahrer des Fahrzeugs angeforderten Drehzahl mit der gemessenen Drehzahl der Ausgangswelle, um zu bestimmen, ob eine Plausibilität der gemessenen Drehzahl eine adäquate Reaktion auf die angeforderte Drehzahl ist, als Reaktion darauf, dass die Plausibilität einen Schwellenwert für die Plausibilität überschreitet, Aufrechterhalten von Betriebsbedingungen des Elektrofahrzeugs als Reaktion darauf, dass die Plausibilität einen Schwellenwert für die Plausibilität nicht überschreitet: Schätzen des Drehmoments des Motors, als Reaktion darauf, dass das Drehmoment kleiner oder gleich null ist, Aufrechterhalten der Betriebsbedingungen des Elektrofahrzeugs, und als Reaktion darauf, dass das Drehmoment größer als null ist, Unterbrechen der Drehmomentzufuhr an einem oder mehreren Rädern des Elektrofahrzeugs. In einem fünften Beispiel des Systems, das optional eines oder mehrere oder jedes des ersten bis vierten Beispiels einschließt, wird das Drehmoment auf der Grundlage von mindestens einem aus Folgendem geschätzt: einer vom Wechselrichter aus der Batterie entnommenen Strommenge, die vom Stromsensor gemessen wird, einer von der ECU des Elektrofahrzeugs empfangenen Spannung und der über den Richtungsdrehzahlsensor gemessenen Drehzahl der Ausgangswelle des Getriebes. In einem sechsten Beispiel des Systems, das optional eines oder mehrere oder jedes des ersten bis fünften Beispiels einschließt, überwacht die ECU einen Ladezustand, einen Gesundheitszustand und eine Spannung der Batterie. In einem siebten Beispiel des Systems, das optional eines oder mehrere oder jedes des ersten bis sechsten Beispiels einschließt, sind weitere Anweisungen in dem nicht transitorischen Speicher gespeichert, die, wenn sie ausgeführt werden, die ECU zu Folgendem veranlassen: Schätzen des Drehmoments des Motors auf der Grundlage einer Strommenge, die vom Wechselrichter aus der Batterie entnommen wird, Schätzen einer Beschleunigung des Elektrofahrzeugs auf der Grundlage des geschätzten Drehmoments und der gemessenen Drehzahl der Ausgangswelle des Getriebes, Vergleichen der Beschleunigung des Elektrofahrzeugs mit einer Schwellenbeschleunigung des Elektrofahrzeugs, als Reaktion darauf, dass die gemessene Beschleunigung die Schwellenbeschleunigung nicht überschreitet, Aufrechterhalten der Betriebsbedingungen des Elektrofahrzeugs und als Reaktion darauf, dass die gemessene Beschleunigung die Schwellenbeschleunigung überschreitet, Unterbrechen der Drehmomentzufuhr an einem oder mehreren Rädern des Elektrofahrzeugs. In einem achten Beispiel des Systems, das optional eines oder mehrere oder jedes des ersten bis siebten Beispiels einschließt, wird die Schwellenbeschleunigung auf der Grundlage einer oder mehrerer Betriebsbedingungen und/oder Straßenbedingungen des Elektrofahrzeugs berechnet. In einem neunten Beispiel des Systems, das optional eines oder mehrere oder jedes des ersten bis achten Beispiels einschließt, wird die Schwellenbeschleunigung berechnet durch: Messen der einen oder mehreren Betriebsbedingungen und/oder Straßenbedingungen des Elektrofahrzeugs über einen oder mehrere Sensoren des Elektrofahrzeugs, und eines aus: Eingeben der einen oder mehreren Betriebsbedingungen und/oder Straßenbedingungen in eine Nachschlagetabelle, um die Schwellenbeschleunigung als eine Ausgabe der Nachschlagetabelle zu erhalten, und Eingeben der einen oder mehreren Betriebsbedingungen und/oder Straßenbedingungen in einen maschinellen Lernalgorithmus, der die Schwellenbeschleunigung als eine Ausgabe erzeugt. Die Offenbarung sieht auch die Unterstützung für ein Verfahren für ein elektrisches Fahrzeug vor, das Folgendes umfasst: in einem ersten Zustand, Überwachen jedes der folgenden Elemente: eines von einem Wechselrichter des Elektrofahrzeugs angeforderten Stroms, einer Drehzahl einer Ausgangswelle eines Getriebes des Elektrofahrzeugs, einer Differenz zwischen einer ermittelten Richtung des Elektrofahrzeugs und einer von einem Fahrer des Elektrofahrzeugs angeforderten gewünschten Richtung des Elektrofahrzeugs, und einer Beschleunigung des Elektrofahrzeugs, und als Reaktion darauf, dass mindestens der Strom einen Schwellenstrom überschreitet, die Drehzahl der Ausgangswelle eine Schwellendrehzahl überschreitet, die Differenz eine Schwellendifferenz überschreitet oder die Beschleunigung eine Schwellenbeschleunigung überschreitet, Unterbrechen des vom Wechselrichter angeforderten Stroms, und in einem zweiten Zustand als Reaktion darauf, dass der Strom den Schwellenstrom nicht überschreitet, die Drehzahl der Ausgangswelle die Schwellendrehzahl nicht überschreitet, die Differenz die Schwellendifferenz nicht überschreitet und die Beschleunigung die Schwellenbeschleunigung nicht überschreitet, Nicht-Unterbrechen des vom Wechselrichter angeforderten Stroms. In einem ersten Beispiel des Verfahrens wird: der vom Wechselrichter angeforderte Strom von einem Stromsensor gemessen, der zwischen einer Batterie des Elektrofahrzeugs und dem Wechselrichter angeordnet ist, die Geschwindigkeit der Ausgangswelle und die ermittelte Richtung des Fahrzeugs werden von einem an der Ausgangswelle angeordneten Richtungsdrehzahlsensor gemessen, und die Beschleunigung des Fahrzeugs basiert auf einer vom Richtungsdrehzahlsensor gemessenen Drehzahl und einem auf der Grundlage einer Ausgabe des Stromsensors geschätzten Drehmoment. Die Offenbarung sieht auch Unterstützung für ein System eines Fahrzeugs vor, das eine Steuerung umfasst, die Befehle in einem nicht transitorischen Speicher speichert, welche, wenn sie ausgeführt werden, die Steuerung zu Folgendem veranlassen: Durchführen einer Bewegungsrichtungs-Plausibilitätsprüfung zwischen einer von einem Fahrer des Fahrzeugs angeforderten Bewegungsrichtung und einer von einem mit einer Ausgangswelle eines Getriebes des Fahrzeugs gekoppelten Richtungsdrehzahlsensors ermittelten Bewegungsrichtung, Durchführen einer Drehzahlplausibilitätsprüfung zwischen einer von dem Fahrer des Fahrzeugs angeforderten Drehzahl und einer von dem Richtungsdrehzahlsensor gemessenen Drehzahl, Durchführen einer Beschleunigungsschwellen-Plausibilitätsprüfung einer Beschleunigung des Fahrzeugs, wobei die Beschleunigung auf der Grundlage einer Ausgabe des Richtungsdrehzahlsensors und eines geschätzten Drehmoments geschätzt wird, und Unterbrechen des Drehmoments zu den Rädern des Fahrzeugs, indem ein mit einer Batterie des Fahrzeugs gekoppelter Hochspannungs-Gleichstromschütz in eine offene Position gebracht wird, um die Stromversorgung zu einem Wechselrichter des Fahrzeugs als Reaktion darauf zu unterbrechen, dass mindestens eine aus der Plausibilitätsprüfung der Bewegungsrichtung, der Drehzahl-Plausibilitätsprüfung und der Beschleunigungsschwellen-Plausibilitätsprüfung nicht bestanden wird. In einem ersten Beispiel des Systems beinhaltet das Durchführen der Drehzahl-Plausibilitätsprüfung ferner: als Reaktion darauf, dass eine Differenz zwischen der angeforderten Drehzahl und der gemessenen Drehzahl kleiner als eine Schwellendifferenz ist, Zuweisen einer höheren Plausibilität zu dem Umstand, dass die gemessene Drehzahl eine geeignete Reaktion auf die angeforderte Drehzahl ist, als Reaktion darauf, dass die Differenz zwischen der angeforderten Drehzahl und der gemessenen Drehzahl größer als eine Schwellendifferenz ist, Zuweisen einer niedrigeren Plausibilität zu dem Umstand, dass die gemessene Drehzahl eine geeignete Reaktion auf die angeforderte Geschwindigkeit ist, und Anzeigen, dass die Drehzahlplausibilitätsprüfung bestanden ist, wenn die Plausibilität größer als eine Schwellenplausibilität ist. In einem zweiten Beispiel des Systems, das optional das erste Beispiel einschließt, beinhaltet die Durchführung der Drehzahlplausibilitätsprüfung ferner: als Reaktion auf das Nichtbestehen der Drehzahlplausibilitätsprüfung: Durchführen einer Drehmoment-Plausibilitätsprüfung, als Reaktion auf das Nichtbestehen der Drehmoment-Plausibilitätsprüfung, Anzeigen, dass die Drehzahlplausibilitätsprüfung nicht bestanden ist, und als Reaktion auf das Bestehen der Drehmoment-Plausibilitätsprüfung, Anzeigen, dass die Drehzahlplausibilitätsprüfung bestanden ist. In einem dritten Beispiel des Systems, das wahlweise eines oder beide des ersten und zweiten Beispiels einschließt, beinhaltet die Durchführung der Drehmoment-Plausibilitätsprüfung ferner: Schätzen eines Drehmoments eines Motors des Fahrzeugs, wobei als Reaktion darauf, dass das geschätzte Drehmoment größer als null ist, angezeigt wird, dass die Drehmoment-Plausibilitätsprüfung nicht bestanden ist, und als Reaktion darauf, dass das geschätzte Drehmoment kleiner als oder gleich null ist, angezeigt wird, dass die Drehmoment-Plausibilitätsprüfung bestanden ist. In einem vierten Beispiel des Systems, das optional eines oder mehrere oder jedes des ersten bis dritten Beispiels einschließt, wird das Drehmoment auf der Grundlage von mindestens einem aus Folgendem geschätzt: einer vom Wechselrichter aus der Batterie entnommenen Strommenge, die vom Stromsensor gemessen wird, einer von einer elektronischen Steuereinheit (ECU) des Fahrzeugs empfangenen Spannung und einer über den Richtungsdrehzahlsensor gemessenen Drehzahl der Ausgangswelle des Getriebes des Fahrzeugs. In einem fünften Beispiel des Systems, das optional eines oder mehrere oder jedes des ersten bis vierten Beispiels einschließt, beinhaltet die Durchführung der Beschleunigungsschwellen-Plausibilitätsprüfung ferner: als Reaktion darauf, dass die Beschleunigung eine Schwellenbeschleunigung überschreitet, Anzeigen, dass die Beschleunigungsschwellen-Plausibilitätsprüfung nicht bestanden ist, und als Reaktion darauf, dass die Beschleunigung eine Schwellenbeschleunigung nicht überschreitet, Anzeigen, dass die Beschleunigungsschwellen-Plausibilitätsprüfung bestanden ist. In einem sechsten Beispiel des Systems, das optional eines oder mehrere oder jedes des ersten bis fünften Beispiels einschließt, ist die Schwellenbeschleunigung eine aus Folgendem: eine Ausgabe einer Nachschlagetabelle, die auf einer oder mehreren Betriebsbedingungen und/oder Straßenbedingungen basiert, welche in die Nachschlagetabelle eingegeben werden, und eine Ausgabe eines maschinellen Lernalgorithmus, die auf einer oder mehreren Betriebsbedingungen und/oder Straßenbedingungen basiert, welche in den maschinellen Lernalgorithmus eingegeben werden. In einem siebten Beispiel des Systems, das optional eines oder mehrere oder jedes des ersten bis siebten Beispiels einschließt, beinhaltet das Durchführen der Bewegungsrichtungs-Plausibilitätsprüfung ferner: als Reaktion darauf, dass eine Differenz zwischen der angeforderten Bewegungsrichtung und der ermittelten Bewegungsrichtung kleiner als eine Schwellendifferenz ist, Zuweisen einer höheren Plausibilität zu dem Umstand, dass die ermittelte Bewegungsrichtung eine geeignete Reaktion auf die angeforderte Bewegungsrichtung ist, als Reaktion darauf, dass die Differenz zwischen der angeforderten Drehzahl und der ermittelten Bewegungsrichtung größer als eine Schwellendifferenz ist, Zuweisen einer niedrigeren Plausibilität zu dem Umstand, dass die ermittelte Bewegungsrichtung eine geeignete Reaktion auf die angeforderte Bewegungsrichtung ist, und Anzeigen, dass die Bewegungsrichtungs-Plausibilitätsprüfung bestanden ist, wenn die Plausibilität größer als eine Schwellenplausibilität ist.
Obwohl oben verschiedene Ausführungsbeispiele beschrieben wurden, sind diese als Beispiele und nicht als Einschränkung aufzufassen. Fachleuten wird sich erschließen, dass der offengelegte Gegenstand in anderen spezifischen Formen ausgeführt werden kann, ohne vom Geist des Gegenstandes abzuweichen. Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele sind daher in jeder Hinsicht als illustrativ und nicht als einschränkend zu betrachten.
Es ist zu beachten, dass die hierin enthaltenen Beispielroutinen zur Steuerung und Schätzung mit verschiedenen Antriebsstrang- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die hierin offenbarten Steuerungsverfahren und -routinen können als ausführbare Anweisungen in einem nicht transitorischen Speicher gespeichert und vom Steuersystem, einschließlich der Steuerung, in Kombination mit den verschiedenen Sensoren, Aktuatoren und anderer Getriebe- und/oder Systemhardware ausgeführt werden. Außerdem können Teile der Verfahren physische Aktionen sein, die in der realen Welt durchgeführt werden, um den Zustand einer Vorrichtung zu ändern. Die hier beschriebenen spezifischen Routinen können eine oder mehrere beliebige Verarbeitungsstrategien darstellen, wie z. B. ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multitasking, Multithreading und Ähnliches. So können die verschiedenen dargestellten Aktionen, Operationen und/oder Funktionen in der dargestellten Reihenfolge, parallel oder in einigen Fällen auch ohne sie durchgeführt werden. Entsprechend ist auch die Reihenfolge der Verarbeitung nicht zwingend erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hier beschriebenen Beispiele zu erreichen, sondern dient nur der besseren Veranschaulichung und Beschreibung. Eine oder mehrere der dargestellten Aktionen, Operationen und/oder Funktionen können je nach der verwendeten Strategie wiederholt durchgeführt werden. Ferner können die beschriebenen Aktionen, Vorgänge und/oder Funktionen grafisch einen Code darstellen, der in den nicht transitorischen Speicher des computerlesbaren Speichermediums in dem Fahrzeug- und/oder Getriebesteuerungssystem zu programmieren ist, wobei die beschriebenen Aktionen durch Ausführung der Anweisungen in einem System ausgeführt werden, das die verschiedenen Hardwarekomponenten in Kombination mit der elektronischen Steuerung enthält. Einer oder mehrere der hier beschriebenen Verfahrensschritte können auf Wunsch auch weggelassen werden.
Es versteht sich, dass die hier offengelegten Konfigurationen und Routinen exemplarischen Charakter haben und dass diese spezifischen Beispiele nicht als einschränkend zu betrachten sind, da zahlreiche Variationen möglich sind. Die oben beschriebene Technologie kann beispielsweise auf Antriebsstränge angewandt werden, die verschiedene Arten von Antriebsquellen einschließen, darunter verschiedene Arten von elektrischen Maschinen, Verbrennungsmotoren und/oder Getrieben. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung schließt alle neuartigen und nicht offensichtlichen Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen sowie weitere hier offengelegte Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften ein.
Die folgenden Ansprüche heben insbesondere bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen hervor, die als neuartig und nicht offensichtlich zu betrachten sind. Diese Ansprüche können sich auf „ein“ Element oder „ein erstes“ Element oder das Äquivalent davon beziehen. Solche Ansprüche sollten so verstanden werden, dass sie die Einbeziehung eines oder mehrerer solcher Elemente einschließen, wobei zwei oder mehr solcher Elemente weder erforderlich noch ausgeschlossen sind. Weitere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Änderung der vorliegenden Ansprüche oder durch Einreichung neuer Ansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Solche Ansprüche, ob sie nun einen breiteren, engeren, gleichen oder anderen Geltungsbereich als die ursprünglichen Ansprüche aufweisen, werden ebenfalls als zum Gegenstand der vorliegenden Offenbarung gehörig betrachtet.
Die Begriffe „annähernd“ und „im Wesentlichen“ bedeuten, sofern nicht anders angegeben, plus oder minus fünf Prozent des Bereichs.

Claims

System für ein Elektrofahrzeug (101), das umfasst: einen Stromsensor (202), der an einer Stromleitung (115) angeordnet ist, die eine Batterie (114) des Elektrofahrzeugs (101) mit einem Wechselrichter (104) des Elektrofahrzeugs (101) verbindet; einen Richtungsdrehzahlsensor (204), der an einem Getriebe (108) des Elektrofahrzeugs (101) angeordnet ist; und ein Hochspannungs-Gleichstromschütz (206), das auf der Stromleitung (115), welche die Batterie (114) des Elektrofahrzeugs (101) mit dem Wechselrichter (104) verbindet, dem Stromsensor (202) vorgeschaltet angeordnet ist, wobei das Hochspannungs-Gleichstromschütz (206) dazu konfiguriert ist, einen Strom von der Batterie (114) zum Wechselrichter (104) fließen zu lassen, wenn sich das Hochspannungs-Gleichstromschütz (206) in einer geschlossenen Position befindet, und den Strom nicht fließen zu lassen, wenn sich das Hochspannungs-Gleichstromschütz (206) in einer offenen Position befindet.
System nach Anspruch 1, das ferner umfasst: eine elektronische Steuereinheit (Electronic Control Unit, ECU) 102, welche Anweisungen in einem nicht transitorischen Speicher speichert, die, wenn sie ausgeführt werden, die ECU (102) zu Folgendem veranlassen: Einstellen eines Übersetzungsverhältnisses des Elektrofahrzeugs (101), Einstellen einer Drehzahl eines Motors des Elektrofahrzeugs (101) und/oder Einstellen eines Drehmoments des Motors (106) als Reaktion auf eine oder mehrere Bedienereingaben (112).
System nach Anspruch 2, wobei die ECU (102) eine Antriebsstrangsteuereinheit (Driveline Control Unit, DCU) ist.
System nach Anspruch 2 oder 3, wobei weitere Anweisungen in dem nicht transitorischen Speicher gespeichert sind, die, wenn sie ausgeführt werden, die ECU (102) zu Folgendem veranlassen: Ermitteln einer Bewegungsrichtung des Elektrofahrzeugs (101), wobei die ermittelte Richtung über den Richtungsdrehzahlsensor (204) ermittelt wird; Vergleichen einer von einem Fahrer des Elektrofahrzeugs (101) angeforderten erwünschten Bewegungsrichtung des Elektrofahrzeugs (101) mit der ermittelten Richtung des Elektrofahrzeugs (101); Bestimmen einer Plausibilität dessen, dass die ermittelte Richtung eine angemessene Reaktion auf die angeforderte Richtung darstellt; als Reaktion darauf, dass die Plausibilität einen Plausibilitätsschwellenwert nicht überschreitet, Unterbrechen der Drehmomentzufuhr an einem oder mehreren Rädern (110) des Elektrofahrzeugs (101).
System nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei weitere Anweisungen in dem nicht transitorischen Speicher gespeichert sind, die, wenn sie ausgeführt werden, die ECU (102) zu Folgendem veranlassen: Messen der Drehzahl einer Ausgangswelle des Getriebes (108) über den Richtungsdrehzahlsensor (204); Vergleichen einer von einem Fahrer des Fahrzeugs (101) angeforderten Geschwindigkeit mit der gemessenen Geschwindigkeit der Ausgangswelle, um eine Plausibilität der gemessenen Drehzahl als eine adäquate Reaktion auf die angeforderte Drehzahl zu bestimmen; als Reaktion darauf, dass die Plausibilität einen Schwellenwert für die Plausibilität überschreitet, Aufrechterhalten der Betriebsbedingungen des Elektrofahrzeugs (101); als Reaktion darauf, dass die Plausibilität einen Schwellenwert für die Plausibilität nicht überschreitet: Schätzen des Drehmoments des Motors (106); als Reaktion darauf, dass das Drehmoment kleiner oder gleich null ist, Aufrechterhalten der Betriebsbedingungen des Elektrofahrzeugs (101); und als Reaktion darauf, dass das Drehmoment größer als null ist, Unterbrechen der Drehmomentzufuhr an einem oder mehreren Rädern (110) des Elektrofahrzeugs (101).
System nach Anspruch 5, wobei das Drehmoment auf der Grundlage von mindestens einem aus Folgendem geschätzt wird: einer vom Wechselrichter (104) aus der Batterie (114) entnommenen Strommenge, die vom Stromsensor (202) gemessen wird; einer von der ECU (102) des Elektrofahrzeugs (101) empfangenen Spannung; und einer über den Richtungsdrehzahlsensor (204) gemessenen Drehzahl der Ausgangswelle des Getriebes (108).
System nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei die ECU (102) einen Ladezustand, einen Gesundheitszustand und eine Spannung der Batterie (114) überwacht.
System nach Anspruch 6 oder 7, wobei weitere Anweisungen in dem nicht transitorischen Speicher gespeichert sind, die, wenn sie ausgeführt werden, die ECU (102) zu Folgendem veranlassen: Schätzen des Drehmoments des Motors (106) auf der Grundlage der Strommenge, die vom Wechselrichter (104) aus der Batterie (114) bezogen wird; Schätzen einer Beschleunigung des Elektrofahrzeugs (101) auf der Grundlage des geschätzten Drehmoments und der gemessenen Drehzahl der Ausgangswelle des Getriebes (108); Vergleichen der Beschleunigung des Elektrofahrzeugs (101) mit einer Schwellenbeschleunigung des Elektrofahrzeugs (101); als Reaktion darauf, dass die gemessene Beschleunigung die Schwellenbeschleunigung nicht überschreitet, Aufrechterhalten der Betriebsbedingungen des Elektrofahrzeugs (101); und als Reaktion darauf, dass die gemessene Beschleunigung die Schwellenbeschleunigung überschreitet, Unterbrechen der Drehmomentzufuhr an einem oder mehreren Rädern (110) des Elektrofahrzeugs (101).
System nach Anspruch 8, wobei die Schwellenbeschleunigung auf der Grundlage eines oder mehrerer Betriebszustände und/oder Straßenbedingungen des Elektrofahrzeugs (101) berechnet wird.
System nach Anspruch 9, wobei die Schwellenbeschleunigung durch Folgendes berechnet wird: Messen der einen oder mehreren Betriebsbedingungen und/oder Straßenbedingungen des Elektrofahrzeugs (101) über einen oder mehrere Sensoren des Elektrofahrzeugs (101); und eines aus Folgendem: Eingeben der einen oder mehreren Betriebsbedingungen und/oder Straßenbedingungen in eine Nachschlagetabelle, um die Schwellenbeschleunigung als Ausgabe der Nachschlagetabelle zu erhalten; und Eingeben der einen oder mehreren Betriebsbedingungen und/oder Straßenbedingungen in einen maschinellen Lernalgorithmus, der die Schwellenbeschleunigung als Ausgabe erzeugt.
Verfahren für ein Elektrofahrzeug, das umfasst: in einem ersten Zustand, Überwachen (302) jedes der folgenden Elemente: eines von einem Wechselrichter des Elektrofahrzeugs angeforderten Stroms; einer Drehzahl einer Ausgangswelle eines Getriebes des Elektrofahrzeugs; einer Differenz zwischen einer ermittelten Richtung des Elektrofahrzeugs und einer erwünschten Richtung des Elektrofahrzeugs, die von einem Fahrer des Elektrofahrzeugs angefordert wird; und einer Beschleunigung des Elektrofahrzeugs; und als Reaktion darauf, dass mindestens der Strom einen Schwellenstrom überschreitet, die Drehzahl der Ausgangswelle eine Schwellendrehzahl (308) überschreitet, die Differenz eine Schwellendifferenz (306) überschreitet oder die Beschleunigung eine Schwellenbeschleunigung (312) überschreitet, Unterbrechen des vom Wechselrichter (316) angeforderten Stroms; und in einem zweiten Zustand als Reaktion darauf, dass der Strom den Schwellenstrom nicht überschreitet, die Drehzahl der Ausgangswelle die Schwellendrehzahl (308) nicht überschreitet, die Differenz die Schwellendifferenz (306) nicht überschreitet und die Beschleunigung die Schwellenbeschleunigung (312) nicht überschreitet, Nicht-Unterbrechen des vom Wechselrichter (314) angeforderten Stroms.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei: der vom Wechselrichter angeforderte Strom von einem Stromsensor gemessen wird, der zwischen einer Batterie des Elektrofahrzeugs und dem Wechselrichter angeordnet ist; die Drehzahl der Ausgangswelle und die ermittelte Richtung des Fahrzeugs von einem an der Ausgangswelle angeordneten Richtungsdrehzahlsensor gemessen wird; und die Beschleunigung des Fahrzeugs auf einer vom Richtungsdrehzahlsensor gemessenen Drehzahl und einem auf der Grundlage einer Ausgabe des Stromsensors geschätzten Drehmoment basiert.