DE102022201086A1

DE102022201086A1 - Drehmomentausgleichende Fehlerantwort für Verlust eines Niederspannungs-Gleichstroms in einem Elektrofahrzeug

Info

Publication number: DE102022201086A1
Application number: DE102022201086.8A
Authority: DE
Inventors: Steven E. Schulz; David Tang; Silva Hiti; Richard M. Breese
Original assignee: Rivian IP Holdings LLC
Current assignee: Rivian IP Holdings LLC
Priority date: 2021-07-29
Filing date: 2022-02-02
Publication date: 2023-02-02
Also published as: US20230029680A1; CN115675090A; US20230271503A1; US11673473B2

Abstract

Ein veranschaulichendes Doppelwechselrichtermodul schließt eine Erfassungsschaltung, die konfiguriert ist, um einen Verlust von Niederspannungs-Gleichstrom zu erkennen, der eine Steuerung für einen ersten Wechselrichter und einen zweiten Wechselrichter einer Antriebseinheit für ein Elektrofahrzeug speist, ein. Eine erste Notstromschaltung ist dem ersten Wechselrichter zugeordnet und eine zweite Notstromschaltung ist dem zweiten Wechselrichter zugeordnet. Jede Notstromschaltung ist konfiguriert, um Hochspannungs-Gleichstrom in Niederspannungs-Gleichstrom als Reaktion auf die Erkennung des Verlusts von Niederspannungs-Gleichstrom, der die Steuerung speist, umzuwandeln. Die Kurzphasen-Kurzschaltung ist konfiguriert, um eine gleiche Fehleraktion auf den ersten Wechselrichter und den zweiten Wechselrichter als Reaktion auf die Erkennung des Verlusts von Niederspannungs-Gleichstrom, der die Steuerung speist, anzuwenden, wobei die gleiche Fehleraktion das Anlegen eines ausgeglichenen Drehmoments auf jede Achse, die betriebsfähig mit der Antriebseinheit gekoppelt ist, einschließt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Wechselrichter für Antriebseinheiten von Elektrofahrzeugen. Ein herkömmliches Elektrofahrzeug mit zwei Elektromotoren pro Antriebseinheit weist zwei Wechselrichter (einen Wechselrichter pro Motor) auf und jeder Wechselrichter wird von einer eigenen Wechselrichtersteuerung gesteuert. Die Verwendung einer separaten Wechselrichtersteuerung für jeden Wechselrichter erhöht Gewicht und erhöht den Energieverbrauch, was zu einer reduzierten Reichweite des Fahrzeugs führt.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Verschiedene offenbarte Ausführungsformen schließen veranschaulichende Doppelwechselrichtermodule, Elektrofahrzeuge und Verfahren ein.
In einer veranschaulichenden Ausführungsform schließt ein Doppelwechselrichtermodul eine Erfassungsschaltung ein, die konfiguriert ist, um einen Verlust von Niederspannungs-Gleichstrom (DC) zu erkennen, der eine Steuerung für einen ersten Wechselrichter und einen zweiten Wechselrichter einer Antriebseinheit für ein Elektrofahrzeug speist. Eine erste Notstromschaltung ist dem ersten Wechselrichter zugeordnet und eine zweite Notstromschaltung ist dem zweiten Wechselrichter zugeordnet. Jede Notstromschaltung ist konfiguriert, um Hochspannungs-Gleichstrom in Niederspannungs-Gleichstrom als Reaktion auf die Erkennung des Verlusts von Niederspannungs-Gleichstrom, der die Steuerung speist, umzuwandeln. Dreiphasen-Kurzschlussschaltungen sind konfiguriert, um eine gleiche Fehleraktion auf den ersten Wechselrichter und den zweiten Wechselrichter als Reaktion auf die Erkennung des Verlusts von Niederspannungs-Gleichstrom, der die Steuerung speist, anzuwenden, wobei die gleiche Fehleraktion das Anlegen eines ausgeglichenen Drehmoments auf jede Achse einschließt, die betriebsfähig mit der Antriebseinheit gekoppelt ist.
In einer anderen veranschaulichenden Ausführungsform schließt ein Elektrofahrzeug eine Fahrzeugkarosserie, eine elektrische Hochspannungs-Gleichstrom-(DC)-Batterie, die innerhalb der Fahrzeugkarosserie angeordnet ist, linke und rechte Vorderräder, die konfiguriert sind, um sich zu drehen, linke und rechte Hinterräder, die konfiguriert sind, um sich zu drehen, linke und rechte Elektromotoren, die mechanisch koppelbar sind, um mindestens einen Satz von Rädern zu drehen, die aus den linken und rechten Vorderrädern und den linken und rechten Hinterrädern ausgewählt sind, und mindestens ein Doppelwechselrichtermodul ein. Das mindestens eine Doppelwechselrichtermodul schließt Folgendes ein: eine Erfassungsschaltung, die konfiguriert ist, um einen Verlust von Niederspannungs-Gleichstrom zu erkennen, der eine Steuerung für einen ersten Wechselrichter und einen zweiten Wechselrichter einer Antriebseinheit für ein Elektrofahrzeug speist; eine erste Notstromschaltung, die dem ersten Wechselrichter zugeordnet ist, und eine zweite Notstromschaltung, die dem zweiten Wechselrichter zugeordnet ist, wobei jede Notstromschaltung konfiguriert ist, um Hochspannungs-Gleichstrom in Niederspannungs-Gleichstrom als Reaktion auf den Verlust von Niederspannungs-Gleichstrom, der die Steuerung speist, umzuwandeln; und Dreiphasen-Kurzschlussschaltungen, die konfiguriert sind, um eine gleiche Fehleraktion auf den ersten Wechselrichter und den zweiten Wechselrichter als Reaktion auf die Erkennung des Verlusts von Niederspannungs-Gleichstrom, welcher die Steuerung speist, anzuwenden, wobei die gleiche Fehleraktion das Anlegen eines ausgeglichenen Drehmoments auf jede Achse einschließt, die betriebsfähig mit der Antriebseinheit gekoppelt ist.
In einer anderen veranschaulichenden Ausführungsform schließt ein Verfahren Folgendes ein: Erkennen des Verlusts von Niederspannungs-Gleichstrom (DC), der eine Steuerung für einen ersten Prozessor für einen ersten Wechselrichter und einen zweiten Prozessor für einen zweiten Wechselrichter einer Antriebseinheit für ein Elektrofahrzeug speist; Umwandeln von Hochspannungs-Gleichstrom in Niederspannungs-Gleichstrom als Reaktion auf die Erkennung des Verlusts von Niederspannungs-Gleichstrom, der die Steuerung speist; und Anwenden einer gleichen Fehleraktion auf den ersten Wechselrichter und den zweiten Wechselrichter als Reaktion auf die Erkennung des Verlusts von Niederspannungs-Gleichstrom, der die Steuerung speist, wobei die gleiche Fehleraktion das Anlegen eines ausgeglichenen Drehmoments auf jede Achse einschließt, die betriebsfähig mit der Antriebseinheit gekoppelt ist.
Die vorstehende Kurzdarstellung dient nur der Veranschaulichung und soll in keiner Weise einschränkend sein. Zusätzlich zu den vorstehend beschriebenen veranschaulichenden Gesichtspunkten, Ausführungsformen und Merkmalen werden weitere Gesichtspunkte, Ausführungsformen und Merkmale unter Bezugnahme auf die Zeichnungen und die folgende detaillierte Beschreibung offensichtlich.
Figurenliste
Veranschaulichende Ausführungsformen werden in den referenzierten Figuren der Zeichnungen veranschaulicht. Ebenso ist gewünscht, dass die hierin offenbarten Ausführungsformen und Figuren nicht einschränkend, sondern veranschaulichend zu verstehen sind.

1A ist eine schematische Veranschaulichung eines veranschaulichenden Fahrzeugs mit mindestens einer Antriebseinheit.
1B ist eine perspektivische Darstellung einer unteren Karosseriestruktur des Elektrofahrzeugs von 1 mit veranschaulichenden Antriebseinheiten.
2A ist eine perspektivische Darstellung einer veranschaulichenden Antriebseinheit von 1B.
2B ist eine perspektivische Darstellung der Antriebseinheit von 1B.
2C ist eine Seitenansicht der Antriebseinheit von 1B.
2D ist eine perspektivische Explosionsdarstellung der Antriebseinheit von 1B.
2E ist eine perspektivische Darstellung einer weiteren veranschaulichenden Antriebseinheit.
3A ist ein Blockdiagramm eines veranschaulichenden Doppelwechselrichters mit gemeinsamer Steuerung in teilweise schematischer Form.
3B ist eine perspektivische Darstellung eines veranschaulichenden Doppelwechselrichters mit gemeinsamer Steuerung.
4A ist ein vereinfachtes schematisches Diagramm eines veranschaulichenden Doppelwechselrichters mit einem gemeinsamen Zwischenkreiskondensator.
4B und 4C sind Graphen von Restwelligkeits-Wellenformen ohne Aufhebung.
4D ist ein Flussdiagramm eines veranschaulichenden Verfahrens zum Synchronisieren von Pulsweitenmodulationstakten.
4E und 4F sind Graphen von veranschaulichenden Restwelligkeits-Wellenformen mit Aufhebung.
4G veranschaulicht eine Nachschlagetabelle.
5A ist ein Blockdiagramm veranschaulichender Komponenten, die konfiguriert sind, um beide Wechselrichter einer Antriebseinheit in einen sicheren Zustand als Reaktion auf einen erkannten Fehler, der einem der beiden Wechselrichter zugeordnet ist, zu bringen.
5B ist ein Graph der Drehzahl-Drehmoment-Kurve.
5C ist ein Blockdiagramm von Details der Komponenten von 5A.
5D ist ein vereinfachtes schematisches Diagramm der offenen oberen und unteren Bänke von Leistungshalbleitervorrichtungen mit drei Anschlüssen.
5E ist ein vereinfachtes schematisches Diagramm einer kurzgeschlossenen unteren Bank von Leistungshalbleitervorrichtungen mit drei Anschlüssen.
5F ist ein vereinfachtes schematisches Diagramm einer kurzgeschlossenen oberen Bank von Leistungshalbleitervorrichtungen mit drei Anschlüssen.
5G ist ein Flussdiagramm eines veranschaulichenden Verfahrens, um beide Wechselrichter einer Antriebseinheit in einen sicheren Zustand als Reaktion auf einen erkannten Fehler, der einem der beiden Wechselrichter zugeordnet ist, zu bringen.
6A ist ein schematisches Diagramm einer veranschaulichenden Schaltung zum Erkennen des Verlusts von Niederspannungs-Gleichstrom.
6B ist ein Blockdiagramm in partieller schematischer Form von Details einer veranschaulichenden Notstromschaltung zum Bereitstellen eines Niederspannungs-Gleichstroms.
6C ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens, um beide Wechselrichter einer Antriebseinheit in einen sicheren Zustand zu bringen als Reaktion auf den Verlust von Niederspannungs-Gleichstrom.

Gleiche Referenzsymbole in den verschiedenen Zeichnungen geben im Allgemeinen gleiche Elemente an.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
In der folgenden detaillierten Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil davon bilden. In den Zeichnungen bezeichnen ähnliche Symbole in der Regel ähnliche Komponenten, sofern der Kontext nichts anderes vorgibt. Die in der detaillierten Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen beschriebenen veranschaulichenden Ausführungsformen sind nicht einschränkend gemeint. Es können andere Ausführungsformen genutzt und andere Änderungen vorgenommen werden, ohne vom Geist oder Schutzumfang des hierin vorgestellten Gegenstands abzuweichen.
Verschiedene offenbarte Ausführungsformen schließen veranschaulichende Doppelwechselrichtermodule, Elektrofahrzeuge und Verfahren ein.
Unter Bezugnahme nun auf 1A und 1B und der Übersicht halber schließt in verschiedenen Ausführungsformen ein veranschaulichendes Fahrzeug 10 eine Fahrzeugkarosserie 12 ein. Eine elektrische Batterie mit hoher Gleichstromspannung (DC) 14 ist innerhalb der Fahrzeugkarosserie 12 angeordnet. Linke und rechte Vorderräder 16 (nur das linke Vorderrad 16 ist gezeigt) und linke und rechte Hinterräder 18 (nur das linke Hinterrad 18 ist gezeigt) sind konfiguriert, um sich zu drehen. Mindestens eine Antriebseinheit 20 ist mechanisch koppelbar, um die Vorderräder 16 oder die Hinterräder 18 zu drehen (und in manchen Ausführungsformen kann eine Antriebseinheit 20 mechanisch koppelbar sein, um die Vorderräder 16 zu drehen, und eine andere Antriebseinheit 20 kann mechanisch koppelbar sein, um die Hinterräder 18 zu drehen). Jede Antriebseinheit 20 ist elektrisch verbindbar, um Hochspannungs-Gleichstrom von der Batterie 14 zu empfangen. Jede Antriebseinheit 20 schließt die Achsen 22A und 22B ein, die mechanisch koppelbar sind, um ein zugeordnetes Rad 16 oder 18 und die Elektromotoren 24A und 24B mechanisch zu drehen, um ihre zugeordnete Achse 22A bzw. 22B. Wie nachstehend erläutert wird, schließt jede Antriebseinheit 20 auch ein Doppelwechselrichtermodul 26 ein, das elektrisch verbindbar ist, um den Hochspannungs-Gleichstrom von der Batterie 14 zu empfangen. Das Doppelwechselrichtermodul 26 schließt zwei Wechselrichter (nicht gezeigt) ein, die konfiguriert sind, um Dreiphasen-Hochspannungs-Wechselstrom (AC) von dem Hochspannungs-Gleichstrom zu erzeugen und einem zugeordneten Elektromotor Dreiphasen-Hochspannungswechselstrom bereitzustellen. Eine gemeinsame Steuerung (nicht gezeigt) ist konfiguriert, um beide der Wechselrichter in dem Doppelwechselrichtermodul 26 zu steuern.
Der Kürze halber werden die veranschaulichenden Details nachstehend anhand nicht einschränkender Beispiele in dem Kontext eines Kraftfahrzeugs dargelegt. Es versteht sich jedoch, dass das Fahrzeug 10 jede Art von Fahrzeug wie gewünscht ohne Einschränkung sein kann. Angesichts eines nicht einschränkenden Beispiels kann das Fahrzeug 10 in verschiedenen Ausführungsformen ein Elektrofahrzeug (das heißt ein rein elektrisch angetriebenes Fahrzeug) oder ein Hybridfahrzeug sein. Zum Beispiel und durch nicht einschränkende Beispiele kann das Fahrzeug 10 in verschiedenen Ausführungsformen ein Kraftfahrzeug einschließen, das durch Räder und/oder Gleisketten angetrieben wird, wie etwa, ohne Einschränkung, ein Automobil, einen LKW, ein Sport Utility Vehicle (SUV), einen Van, ein Geländefahrzeugs (ATV), ein Motorrad, ein Elektrofahrrad, einen Traktor, einen Rasenmäher, wie ohne Einschränkung einen Aufsitzrasenmäher, ein Schneemobil und dergleichen. Angesichts weiterer nicht einschränkender Beispiele kann das Fahrzeug 10 in verschiedenen Ausführungsformen ein Wasserfahrzeug, wie etwa, ohne Einschränkung, ein Boot, ein Schiff, ein Unterseeboot, ein Tauchfahrzeug, ein autonomes Unterwasserfahrzeug (AUV) und dergleichen, einschließen. Angesichts weiterer nicht einschränkender Beispiele kann das Fahrzeug 10 in verschiedenen Ausführungsformen ein Flugzeug einschließen, wie etwa, ohne Einschränkung, einen Starrflügler, einen Drehflügler und ein Luftfahrzeug leichter als Luft (LTA).
Ebenfalls der Kürze halber sind veranschaulichende Details bezüglich der Antriebseinheit 20 in dem Kontext eines Kraftfahrzeugs dargelegt. Da das Fahrzeug 10 nicht auf das veranschaulichende Beispiel eines Kraftfahrzeugs beschränkt ist, versteht es sich, dass die Antriebseinheit 20 auch nicht auf die Anwendbarkeit auf ein Kraftfahrzeug beschränkt ist. Zu diesem Zweck ist in verschiedenen Ausführungsformen der Motor (oder die Motoren) der Antriebseinheit 20 konfiguriert, um das Fahrzeug 10 anzutreiben. Das heißt, in verschiedenen Ausführungsformen kann der Elektromotor (oder können die Motoren) der Antriebseinheit 20 ein beliebiges Antriebselement antreiben, das eine beliebige Vortriebsvorrichtung antreibt, wie etwa, ohne Einschränkung, ein Rad oder Räder, eine Gleiskette oder Gleisketten, einen Propeller oder mehrere Propeller, einen Vortrieb oder Vortriebe, einen Rotor oder Rotoren oder dergleichen, die dem Fahrzeug 10 zugeordnet sind.
Zum Beispiel kann in manchen Ausführungsformen in einem Kraftfahrzeug eine Antriebseinheit 20 einen Motor einschließen, der konfiguriert ist, um ein Antriebselement wie eine Achse oder einen Kettenring anzutreiben, der ein Rad oder eine Gleiskette antreibt, in manchen anderen Ausführungsformen kann in einem Kraftfahrzeug eine Antriebseinheit 20 einen Motor einschließen, der konfiguriert ist, um eine Achse anzutreiben, die zwei Räder oder zwei Gleisketten dreht, und in manchen anderen Ausführungsformen kann in einem Kraftfahrzeug eine Antriebseinheit 20 einen Motor einschließen, der konfiguriert ist, um eine Achse anzutreiben, die ein Rad oder eine Gleiskette dreht, und einen anderen Motor, der konfiguriert ist, um eine andere Achse anzutreiben, die ein anderes Rad oder eine andere Gleiskette dreht.
In ähnlicher Weise kann in manchen Ausführungsformen in einem Wasserfahrzeug eine Antriebseinheit 20 einen Motor einschließen, der konfiguriert ist, um einen Propeller oder mehrere Propeller anzutreiben, in manchen anderen Ausführungsformen kann in einem Wasserfahrzeug eine Antriebseinheit 20 einen Motor einschließen, der konfiguriert ist, um eine Welle anzutreiben, die zwei Propeller oder zwei Vortriebe dreht, und in manchen anderen Ausführungsformen kann in einem Wasserfahrzeug eine Antriebseinheit 20 einen Motor einschließen, der konfiguriert ist, um eine Welle anzutreiben, die einen Propeller oder einen Vortrieb dreht, und einen anderen Motor, der konfiguriert ist, um eine andere Welle anzutreiben, die einen anderen Propeller oder einen anderen Vortrieb dreht.
Ebenso kann in manchen Ausführungsformen in einem Flugzeug eine Antriebseinheit 20 einen Motor einschließen, der konfiguriert ist, um einen Propeller oder Rotor anzutreiben, in manchen anderen Ausführungsformen kann in einem Flugzeug eine Antriebseinheit 20 einen Motor einschließen, der konfiguriert ist, um eine Welle anzutreiben, die zwei Propeller oder zwei Rotoren dreht, und in manchen anderen Ausführungsformen kann in einem Flugzeug eine Antriebseinheit 20 einen Motor einschließen, der konfiguriert ist, um eine Welle anzutreiben, die einen Propeller oder einen Rotor dreht, und einen anderen Motor, der konfiguriert ist, um eine andere Welle anzutreiben, die einen anderen Propeller oder einen anderen Rotor dreht.
Nachdem nun eine Übersicht dargelegt wurde, werden veranschaulichende Details mit Beispielen erläutert, die nur zur Veranschaulichung und nicht zur Einschränkung gegeben werden.
Wie vorstehend erörtert, ist mindestens eine Antriebseinheit 20 mechanisch koppelbar, um die Vorderräder 16 oder die Hinterräder 18 zu drehen (und in manchen Ausführungsformen kann eine Antriebseinheit 20 mechanisch koppelbar sein, um die Vorderräder 16 zu drehen, und eine andere Antriebseinheit 20 kann mechanisch koppelbar sein, um die Hinterräder 18 zu drehen). Wie auch vorstehend erwähnt, schließt jede Antriebseinheit 20 die Achsen 22A und 22B, die mechanisch koppelbar sind, um ein zugeordnetes Rad 16 oder 18 zu drehen, und die Elektromotoren 24A und 24B ein, die mechanisch koppelbar sind, um ihre zugeordnete Achse 22A bzw. 22B zu drehen.
Unter zusätzlicher Bezugnahme auf die 2A-2E ist in verschiedenen Ausführungsformen jeder Elektromotor 24A und 24B mechanisch koppelbar, um seine zugeordnete Achse 22A bzw. 22B über einen Satz von Zahnrädern 28A bzw. 28B zu drehen. In verschiedenen Ausführungsformen ist jeder der Sätze von Zahnrädern 28A und 28B konfiguriert, um Drehzahl- und Drehmomentumwandlungen von seinem zugeordneten Elektromotor 24A oder 24B seiner zugeordneten Achse 22A oder 22B und letztendlich seinem zugeordneten Rad 16 oder 18 bereitzustellen.
Wie in 2D gezeigt, ist eine Welle 21A konfiguriert, um durch ihren zugeordneten Rotor 27 ihres Elektromotors 24A gedreht zu werden, und eine Welle 21B ist konfiguriert, um durch ihren zugeordneten Rotor 27 ihres Elektromotors 24B gedreht zu werden. Die Wellen 21A und 21B werden innerhalb von Lagern (nicht gezeigt), die auf einem Rahmen 19 angeordnet sind, getragen und eingeschränkt. Ein Satz von Zahnrädern 28A ist innerhalb des Rahmens 19 angeordnet und konfiguriert, um die Achse 22A drehbar in Eingriff zu bringen, und der Satz von Zahnrädern 28B ist innerhalb des Rahmens 19 angeordnet und konfiguriert, um die Achse 22B drehbar in Eingriff zu bringen. Der Elektromotor 24A ist konfiguriert, um den Satz von Zahnrädern 28A drehbar in Eingriff zu bringen, und der Elektromotor 24B ist konfiguriert, um den Satz von Zahnrädern 28B drehbar in Eingriff zu bringen.
In verschiedenen Ausführungsformen ist jeder der Sätze von Zahnrädern 28A und 28B konfiguriert, um Drehzahl- und Drehmomentumwandlungen von seinem zugeordneten Elektromotor 24A oder 24B zu seiner zugeordneten Achse 22A oder 22B und letztendlich seinem zugeordneten Rad 16 oder 18 bereitzustellen. Zum Beispiel und nur durch Veranschaulichung und nicht durch Einschränkung ist in verschiedenen Ausführungsformen ein Zahnrad 28C konfiguriert, um durch seine zugeordnete Welle 21A oder 2IB gedreht zu werden. Ein Zahnrad 28D ist auf einer Welle montiert (aus Gründen der Klarheit nicht gezeigt) und ist konfiguriert, um mit dem Zahnrad 28C engmaschig in Eingriff zu kommen. Ein Zahnrad 28E ist ebenfalls auf der Welle montiert (aus Gründen der Klarheit nicht gezeigt). Ein Zahnrad 28F ist an der Achse 22A oder 22B montiert und konfiguriert, um engmaschig mit das Zahnrad 28E in Eingriff zu kommen. Es versteht sich, dass in verschiedenen Ausführungsformen die Sätze von Zahnrädern 28A und 28B eine beliebige Anzahl geeigneter Zahnräder (wie etwa, ohne Einschränkung, Planetenräder) mit Übersetzungen einschließen können, die wie gewünscht für eine bestimmte Anwendung ausgewählt sind, um gewünschte Drehzahl- und Drehmomentumwandlungen zu erreichen. Es versteht sich, dass Zahnräder zur Verwendung in Elektrofahrzeugen im Stand der Technik gut bekannt sind. Daher ist eine weitere Beschreibung ihrer Konstruktion und des Betriebs für ein Verständnis des offenbarten Gegenstands nicht erforderlich.
In einigen Ausführungsformen können die Achsen 22A und 22B fest mit ihren zugeordneten Rädern 16 oder 18 koppelbar sein. Zum Beispiel und ohne Einschränkung können die Vorderräder 16 in einigen dieser Ausführungsformen fest mit ihren zugeordneten Achsen 22A und 22 B koppelbar sein. Es versteht sich, dass diese feste Kopplung helfen kann, dazu beizutragen, die mechanische Komplexität zu reduzieren, und helfen kann, dazu beizutragen, zu ermöglichen, dass die Vorderräder 16 lenkbar bleiben (wie etwa, wenn das Fahrzeug 10 mit den Vorderrädern 16 und den Hinterrädern 18 geschleppt wird, die auf einer Oberfläche einer Straße in Eingriff gebracht werden (d. h. flach verlaufend geschleppt)) .
In einigen anderen Ausführungsformen können die Achsen 22A und/oder 22B lösbar mit ihren zugeordneten Rädern 16 und/oder 18 koppelbar sein. Zum Beispiel und ohne Einschränkung können in einigen dieser Ausführungsformen die Hinterräder 18 lösbar mit ihren zugeordneten Achsen 22A und 22B koppelbar sein. Es versteht sich, dass diese lösbare Kopplung der Hinterräder 18 helfen kann, dazu beizutragen, die Erzeugung von einem Bremsdrehmoment und/oder unkontrollierter elektrischer Erzeugung während des Schleppens zu vermeiden.
Es versteht sich, dass jede Antriebseinheit 20 entweder linke und rechte Vorderräder 16 oder linke und rechte Hinterräder 18 antreibt. Daher können beide der Elektromotoren 24A und 24B einer gegebenen Antriebseinheit 20 eine gleiche oder ähnliche Bandbreite von Drehzahl- und Drehmomentanforderungen erfahren. Um den Bandbreiten von Geschwindigkeits- und Drehmomentanforderungen gerecht zu werden, können in verschiedenen Ausführungsformen beide der Elektromotoren 24A und 24B einer gegebenen Antriebseinheit 20 die gleichen Spannungs- und Stromwerte aufweisen. Zum Beispiel kann in verschiedenen Ausführungsformen (wie in Hochspannungssystemen) ein Spannungswert in einem Bereich von etwa 300 Vrms bis etwa 600 Vrms Linie-zu-Linie liegen und ein Stromwert kann in einem Bereich von etwa 300 Arms bis etwa 900 Arms liegen. Angesichts eines nicht einschränkenden Beispiels durch Veranschaulichung kann ein veranschaulichender Spannungswert 312 Vrms betragen und ein veranschaulichender Stromwert kann 550 Arms (basierend auf einem 400 V-Gleichstrom-System) betragen. Es versteht sich jedoch, dass die Elektromotoren 24A und 24B beliebige Spannungswerte und beliebige Stromwerte aufweisen können, wie für eine bestimmte Anwendung gewünscht.
In verschiedenen Ausführungsformen können die Elektromotoren 24A und 24B jede geeignete Art von Elektromotor sein, wie gewünscht. Zum Beispiel können in einigen Ausführungsformen die Elektromotoren 24A und 24B synchrone Elektromotoren einschließen. In einigen dieser Ausführungsformen können die synchronen Elektromotoren ohne Einschränkung Permanentmagnet-Elektromotoren oder dergleichen einschließen. In einigen anderen Ausführungsformen können die Elektromotoren 24A und 24B ohne Einschränkung einen Asynchronmotor (oder Induktionsmotor) - wie einen mehrphasigen AC-Induktionsmotor oder dergleichen einschließen.
Wie vorstehend erwähnt, treibt in verschiedenen Ausführungsformen jede Antriebseinheit 20 entweder linke und rechte Vorderräder 16 oder linke und rechte Hinterräder 18 an, und daher können beide der Elektromotoren 24A und 24B einer gegebenen Antriebseinheit 20 einen gleichen oder ähnlichen Bereich von Drehzahl- und Drehmomentanforderungen erfahren. Daher können in verschiedenen Ausführungsformen beide Wechselrichter einer gegebenen Antriebseinheit 20 die gleichen Spannungsausgangswerte und die gleichen aktuellen Stromausgangswerte aufweisen. Nur zur Veranschaulichung und nicht als Einschränkung angegeben, können in verschiedenen Ausführungsformen beide Wechselrichter einer gegebenen Antriebseinheit 20 einen Spannungsausgangswert von 312 Vrms und einen Stromausgangswert von 550 Arms aufweisen (basierend auf einem 400 V-Gleichstrom-Eingang). Es versteht sich jedoch, dass die Wechselrichter einer gegebenen Antriebseinheit 20 beliebige Spannungsausgangswerte und beliebige Stromausgangswerte aufweisen können, wie für eine besondere Anwendung gewünscht.
Es versteht sich, dass in verschiedenen Ausführungsformen das Doppelwechselrichtermodul 26 in jeder geeigneten Weise, wie für eine bestimmte Anwendung gewünscht, physisch dem Rahmen 19 zugeordnet sein kann. Zum Beispiel und ohne Einschränkung kann in einigen Ausführungsformen und wie in 2A-2C gezeigt das Doppelwechselrichtermodul 26 ein Modul innerhalb eines abgedichteten Behälters sein und physisch an dem Rahmen 19 außerhalb des Rahmens angeordnet sein. Als weiteres Beispiel und wie in 2E ohne Einschränkung gezeigt, kann in einigen anderen Ausführungsformen das Doppelwechselrichtermodul 26 an dem Rahmen 19 vollständig montiert sein. In einigen dieser Ausführungsformen weist ein Gehäuse 29 eine darin definierte offene Fläche (nicht gezeigt) auf. Eine Wechselrichterschaltung (vorstehend erörtert) ist in dem Gehäuse 29 angeordnet. In diesen Ausführungsformen ist die offene Fläche des Gehäuses 29 mit einer Öffnung (nicht gezeigt) in dem Rahmen 19 verbunden. Diese anderen Ausführungsformen werden in der im gemeinsamen Besitz befindlichen US-Patentanmeldung Nr. 17/244,288 , eingereicht am 29. April 2021, mit dem Titel „INVERTER MODULE INTEGRATABLY MOUNTABLE WITH DRIVE UNIT OF VEHICLE“, übertragen auf den Anmelder und von diesem eingereicht, erläutert, deren gesamter Inhalt hiermit durch Bezugnahme aufgenommen wird.
Unter zusätzlicher Bezugnahme auf die 3A und 3B wird in verschiedenen Ausführungsformen ein Doppelwechselrichtermodul (DPIM) 26 bereitgestellt. Wie oben erwähnt, schließt das DPIM 26 in verschiedenen Ausführungsformen zwei Wechselrichter 30A und 30B ein, die konfiguriert sind, Hochspannungs-Wechselstrom aus dem Hochspannungs-Gleichstrom zu erzeugen und den Dreiphasen-Hochspannungs-Wechselstrom einem zugeordneten Elektromotor 24A oder 24B und einer gemeinsamen Steuerung 32 bereitzustellen, die konfiguriert ist, um beide der Wechselrichter 30A und 30B zu steuern.
In verschiedenen Ausführungsformen ist ein Gleichstromzwischenkreiskondensator 34 elektrisch mit einer Hochspannungs-Wechselstromquelle verbindbar, wie der Batterie 14. In einigen Ausführungsformen kann eine elektrische Verbindung mit der Batterie 14 eine elektrische Verbindung 36 einschließen. Geeignete elektrische Kabel 38 können elektrisch mit der elektrischen Verbindung 36 verbunden sein und können mit der elektrischen Batterie 14 elektrisch verbindbar sein.
In verschiedenen Ausführungsformen ist ein Wechselrichter 30A elektrisch mit dem Gleichstromzwischenkreiskondensator 34 verbindbar und konfiguriert, um Hochspannungs-Gleichstrom in Dreiphasen-Hochspannungs-Wechselstrom umzuwandeln. Der Wechselrichter 30A ist ferner konfiguriert, um den Dreiphasen-Hochspannungs-Wechselstrom einem Elektromotor 24A, wie einem rechten Motor oder einem linken Motor, zuzuführen. Ein Wechselrichter 30B ist elektrisch mit dem Gleichstromzwischenkreiskondensator 34 verbindbar und konfiguriert, um Hochspannungs-Gleichstrom in Dreiphasen-Hochspannungs-Wechselstrom umzuwandeln. Der Wechselrichter 30B ist ferner konfiguriert, um den Dreiphasen-Hochspannungs-Wechselstrom einem Elektromotor 24B, wie dem anderen des linken Motors oder des rechten Motors, zuzuführen.
In verschiedenen Ausführungsformen ist die gemeinsame Steuerung 32 elektrisch mit dem Wechselrichter 30A und dem Wechselrichter 30B verbindbar. Die gemeinsame Steuerung 32 ist konfiguriert, um den Wechselrichter 30A und den Wechselrichter 30B zu steuern. Die gemeinsame Steuerung 32 kann jede geeignete computerprozessorbasierte Steuerung sein, wie gewünscht. Nur beispielhaft und nicht zur Einschränkung kann die gemeinsame Steuerung 32 in verschiedenen Ausführungsformen eine Computerverarbeitungseinheit (CPU), einen Universalprozessor, einen digitalen Signalprozessor, ein feldprogrammierbares Gate-Array oder dergleichen und/oder eine beliebige Kombination davon einschließen. Während die Steuerungen bekannt sind und die weitere Beschreibung ihrer Konstruktion und des Betriebs für ein Verständnis des offenbarten Gegenstands nicht erforderlich ist, werden nachstehend weitere Details bezüglich der gemeinsamen Steuerung 32 unter Bezugnahme auf zusätzliche Funktionen dargelegt.
In verschiedenen Ausführungsformen ist die gemeinsame Steuerung 32 elektrisch verbindbar, um Niederspannungs-Gleichstrom zu empfangen, wie 12 V-Gleichstrom. Die gemeinsame Steuerung 32 ist auch elektrisch verbindbar, um Fahrzeugzustandssignale und Fahrzeugfehleranzeigesignale zu empfangen. Veranschaulichende Reaktionen auf verschiedene Fahrzeugfehler und zum Verlust von 12 V-Gleichstrom werden weiter unten erörtert.
In verschiedenen Ausführungsformen schließen der Wechselrichter 30A und der Wechselrichter 30B jeweils eine Bank 40 von Leistungshalbleitervorrichtungen 42 mit drei Anschlüssen und eine Bank 44 von Leistungshalbleitervorrichtungen 42 mit drei Anschlüssen ein.
In einigen Ausführungsformen können die Leistungshalbleitervorrichtungen 42 mit drei Anschlüssen Bipolartransistoren mit isoliertem Gate (IGBT) einschließen. In einigen dieser Ausführungsformen können die IGBTs Silizium (Si) -IGBTs einschließen. In einigen Ausführungsformen können die Leistungshalbleitervorrichtungen 42 mit drei Anschlüssen Metalloxid-Leistungshalbleiter-Feldeffekttransistoren (MOSFETs) einschließen. In einigen dieser Ausführungsformen können die MOSFETs Siliciumcarbid- (SiC) -MOSFETs einschließen. Es versteht sich jedoch, dass die Leistungshalbleitervorrichtungen 42 mit drei Anschlüssen auch Leistungshalbleitervorrichtungen 42 einschließen können, die mindestens drei Anschlüsse einschließen und zusätzliche Anschlüsse einschließen können, wie beispielsweise und ohne Einschränkung einen Kelvin-Quellenanschluss, Kelvin-Emitteranschluss, Stromerfassungsanschluss und/oder Temperaturerfassungsanschluss.
Es versteht sich, dass SiC-MOSFETS Vorteile gegenüber Si-IGBTs bei niedrigen Phasenströmen bieten können und dass SiC-MOSFETS einen geringeren Leitungsabfall im Vergleich zu IGBTs unter 700 Apk aufweisen. Es versteht sich jedoch, dass sich dieser Wert je nach Größe des Wechselrichters ändern kann. Daher versteht es sich, dass SiC-MOSFETS im Vergleich zu Si-IGBTs bis zu etwa 3 bis 5 % Effizienzgewinne über einen typischen Fahrzyklus bieten können.
In einigen Allradantrieb (AWD) -Elektrofahrzeugen 10 fungieren die Vorderräder 16 als einzige Antriebsräder, bis ein zusätzliches Drehmoment und/oder Leistung über einen vorgegebenen Betrag hinaus mit sich gebracht wird. In diesen Elektrofahrzeugen 10 werden die Hinterräder nur von ihrer zugehörigen Antriebseinheit 20 angetrieben, wenn Drehmoment und/oder Leistung über die vorbestimmte Menge hinaus abgegeben werden sollen. In einigen dieser AWD-Elektrofahrzeuge 10 kann, um die Effizienz von SiC-MOSFETs gegenüber Si-IGBTs zu nutzen, die Antriebseinheit 20, welche die Vorderräder 16 antreibt, Wechselrichter 40 einschließen, die SiC-MOSFETS einschließen, und die Antriebseinheit 20, welche die Vorderräder 18 antreibt, kann Wechselrichter 40 einschließen, die Si-IGBTs einschließen. Es versteht sich jedoch, dass jede der Antriebseinheiten 20 Wechselrichter 40 einschließen kann, die entweder SiC-MOSFETS oder Si-IGBTs einschließen, wie gewünscht.
In verschiedenen Ausführungsformen schließt der Wechselrichter 30A eine Gate-Treiberschaltung 46A ein, die konfiguriert ist, um Gate-Anschlüsse 48 der Bänke 40 und 44 von Leistungshalbleitervorrichtungen 42 mit drei Anschlüssen des Wechselrichters 30A anzutreiben. In ähnlicher Weise schließt der Wechselrichter 30B eine Gate-Treiberschaltung 46B ein, die konfiguriert ist, um Gate-Anschlüsse 48 der Bänke 40 und 44 von Leistungshalbleitervorrichtungen 42 mit drei Anschlüssen des Wechselrichters 30B anzutreiben. In verschiedenen Ausführungsformen ist die Steuerung 32 konfiguriert, um, neben anderen Funktionen, die Ein- und Ausschaltsignale 66A und 66B zu erzeugen und die Ein- und Ausschaltsignale 66A und 66B den Gate-Treiberschaltungen 46A bzw. 46B bereitzustellen. Die Ein- und Ausschaltsignale 66A und 66B können in der Größenordnung von wenigen Milliampere elektrischer Strom- und Logikpegel-Spannungen wie 3,3 oder 5 V liegen.
In verschiedenen Ausführungsformen schließen die Gate-Treiberschaltungen 46A und 46B geeignete Leistungsverstärker ein, welche die Einschalt- und Ausschaltsignale 66A und 66B mit niedriger Leistung verstärken und die Einschalt- und Ausschaltsignale 66A' und 66B' mit hoher Leistung erzeugen. Zum Antreiben der Gate-Anschlüsse 48 können die Einschaltsignale 66A' und 66B' mit Spannungen im Bereich von 15 bis 20 V, wie für eine bestimmte Anwendung gewünscht, in der Größenordnung von mehreren Hunderten von Milliampere von elektrischem Strom oder in der Größenordnung von Ampere des elektrischen Stroms liegen. Die Einschalt- und Ausschaltsignale 66A' und 66B' sind wiederum elektrisch gekoppelt, um zugeordnete Gate-Anschlüsse 48 anzutreiben. Gate-Treiberschaltungen sind sehr bekannt und daher ist eine weitere Beschreibung ihrer Konstruktion und des Betriebs für ein Verständnis des offenbarten Gegenstands nicht erforderlich.
Angesichts der veranschaulichenden Details, die über nicht einschränkende Beispiele bereitgestellt werden, versteht es sich, dass in verschiedenen Ausführungsformen die Bereitstellung einer Steuerung 32 für zwei Wechselrichter 30A und 30B zur Verwendung von Folgendem vorgesehen sein kann: (i) eine einzelne Schnittstelle für Fahrzeugzustandssignale und Fahrzeugfehleranzeigesignale; (ii) einen einzelnen Gleichstromzwischenkreiskondensator 34; (iii) eine einzelne gemeinsame Steuerung 32; und (iv) eine einzelne Schnittstelle für den Niederspannungs-Gleichstrom (wie 12 V-Gleichstrom).
Angesichts der veranschaulichenden Details, die über nicht einschränkende Beispiele bereitgestellt werden, versteht es sich, dass in verschiedenen Ausführungsformen das Integrieren der Montage des DPIM 26 an der Antriebseinheit 20 eine Integration von Kühlmittelschnittstellen bereitstellen kann. Zum Beispiel kann in verschiedenen Ausführungsformen eine Wasserkühlung für die Wechselrichter 30A und 30B an Statorwicklungen der elektrischen Motoren 24A und 24B bereitgestellt werden.
Wie vorstehend erörtert, treibt in verschiedenen Ausführungsformen ein einzelner Motor 24A oder 24B ein einzelnes Rad, wie ein Vorderrad 16 oder ein Hinterrad 18, an. Es versteht sich, dass jedes Rad mit einer unverwechselbaren Drehzahl und einem unverwechselbaren Drehmoment arbeiten kann. Als nicht einschränkendes Beispiele kann eine Kurvenfahrt oder ein Traktionsverlust unterschiedliche Raddrehzahlen erzeugen, und eine Traktionskontrolle oder Torque-Vectoring können zu unterschiedlichen Raddrehmomenten führen. Wie auch vorstehend erörtert, kombiniert das Doppelwechselrichtermodul 26 in verschiedenen Ausführungsformen zwei Wechselrichter 30A und 30B in ein Modul 26 und teilt somit gemeinsame Komponenten, wie den Gleichstromzwischenkreiskondensator 34.
Zu diesem Zweck schließen verschiedene Ausführungsformen nur einen Gleichstromzwischenkreiskondensator 34 ein, der elektrisch verbindbar ist, um beiden Wechselrichtern 30A und 30B des DPIM 26 Hochspannungs-Gleichstrom bereitzustellen. Es versteht sich, dass es wünschenswert sein kann, die Größe des Gleichstromzwischenkreises 34 zu reduzieren und möglicherweise zu minimieren. Wie nachstehend erläutert, können verschiedene Ausführungsformen helfen, dazu beizutragen, die Belastung des Gleichstromzwischenkreises 34 (der eine reduzierte Größe aufweisen kann) und einen Restwelligkeitsstrom auf dem Gleichstrom-Hochspannungsbus (der die elektrischen Kabel 38 einschließen kann) aufgrund der Erzeugung von hochfrequenten Stromoberwellen aus den Wechselrichtern 30A und 30B zu verringern.
In verschiedenen Ausführungsformen verwenden die Wechselrichter 30A und 30B eine Pulsbreitenmodulation (PWM), um eine variable Amplituden- und Frequenzspannungsquelle zu erzeugen, um die Elektromotoren 24A und 24B anzutreiben. Für eine besondere Situation können verschiedene PWM-Verfahren (wie kontinuierliche PWM und diskontinuierliche PWM) wie gewünscht verwendet werden. Jedes der PWM-Verfahren erzeugt ein eigenes unverwechselbares harmonisches Spektrum von Restwelligkeitsstrom, der auf dem DC-Bus reflektiert werden kann.
Zum Beispiel wird bei kontinuierlicher PWM jede Phase kontinuierlich umgeschaltet (d. h. in verschiedenen Ausführungsformen werden alle drei Leistungshalbleitervorrichtungen 42 mit drei Anschlüssen in beiden der Wechselrichter 30A und 30B kontinuierlich umgeschaltet). Infolgedessen kann eine kontinuierliche PWM zu einer nicht unerheblichen Menge an Schaltverlusten in den Wechselrichtern 30A und 30B führen. Bei kontinuierlicher PWM ist die zweite Oberwelle der Schaltfrequenz die dominante harmonische Frequenz im Restwelligkeitsstrom. Kontinuierliche PWM (wie Raumvektormodulation) kann in Situationen verwendet werden, wie wenn es gewünscht ist, den Oberwellengehalt und die Restwelligkeit auf AC-Ausgangs- und DC-Eingangsströmen zu minimieren sowie Schall zu minimieren. Zum Beispiel können einige Fahrzeuge kontinuierlich PWM mit hohem Drehmoment verwenden, um Schall zu minimieren.
Als weiteres Beispiel wird bei diskontinuierlicher PWM jede Phase diskontinuierlich umgeschaltet (d. h. in verschiedenen Ausführungsformen werden alle Leistungshalbleitervorrichtungen 42 mit drei Anschlüssen in beiden der Wechselrichter 30A und 30B diskontinuierlich umgeschaltet). In diesen Ausführungsformen werden nur zwei der drei Phasen zu einem beliebigen Zeitpunkt umgeschaltet, und die verbleibende dritte Phase weist entweder den oberen oder unteren Schalter auf, der kontinuierlich eingeschaltet ist, wodurch sie hilft, dazu beizutragen, die Wechselrichtereffizienz zu erhöhen und dazu beizutragen, Verluste während der diskontinuierlichen PWM zu verringern. Es versteht sich, dass die Verwendung von diskontinuierlicher PWM andere nicht vorteilhafte Wirkungen aufweisen kann, wie ein erhöhter Schall- oder Oberwellengehalt in den AC- oder DC-Eingangsströmen. In diskontinuierlicher PWM weist jede Phase zwei 60-Grad-Segmente auf, wobei die Schalter entweder niedrig oder hoch gehalten werden und nicht über eine Grundperiode hinweg auf insgesamt 120 Grad umgeschaltet werden. Das heißt, in diskontinuierlicher PWM wird jede Phase ein Drittel der Zeit nicht umgeschaltet. Dies führt zu deutlich geringeren Schaltverlusten und höherer Effizienz. Es versteht sich, dass, während eine diskontinuierliche PWM niedrigere Schaltverluste mit sich bringt als die, die eine kontinuierliche PWM zur Folge hat, die diskontinuierliche PWM einen höheren Schall mit sich bringen kann als die, die der kontinuierlichen PWM und Oberwellen zugeordnet ist, die auf die Motoren 24A und 24B sowie den Gleichstromzwischenkreiskondensator 34 gelegt werden können. Bei diskontinuierlicher PWM ist die erste Oberwelle der Schaltfrequenz die dominante harmonische Frequenz. Diskontinuierliche PWM kann in Situationen verwendet werden, wenn die höchste Effizienz und die niedrigsten Verluste gewünscht sind, und der Schall nicht problematisch ist. Als ein Beispiel können einige Fahrzeuge thermische Probleme bei hohem Drehmoment aufweisen und dadurch eine diskontinuierliche PWM verwenden, um Verluste unter diesen Bedingungen zu reduzieren.
In verschiedenen Ausführungsformen und zusätzlich zu 4A wird der Gleichstromzwischenkreiskondensator 34 verwendet, um Auswirkungen von Induktivität L_Kabel aus der Gleichspannungsquelle (d. h. der elektrischen Batterie 14) auf die Wechselrichter 30A und 30B zu entkoppeln. Unter zusätzlicher Bezugnahme auf die 4B und 4C stellt der Gleichstromzwischenkreiskondensator 34 einen niedrigen Impedanzpfad für Restwelligkeitsströme 50 bereit, die von den Wechselrichtern 30A und 30B erzeugt werden und ansonsten auf den Gleichspannungsbus fließen könnten. Die Restwelligkeitsströme 50 sind ein Faktor bei der Größenbestimmung des Gleichstromzwischenkreiskondensators 34 und als Folge kann das Reduzieren der Restwelligkeitsströme 50 helfen, dazu beizutragen, die Größe des Gleichstromzwischenkreiskondensators 34 (und Spannung auf dem Gleichstromzwischenkreiskondensator 34) zu reduzieren. Die Restwelligkeitsströme 50 sind ein Ergebnis der Wechselstromlast, die in die Motoren 24A und 24B und die Pulsbreitenmodulation (PWM) der Wechselrichter 30A und 30B fließt. Wie in den 4B und 4C gezeigt und nur als Veranschaulichung und nicht einschränkend, können die Restwelligkeitsströme 50 mit einem Motorstrom von 550 Arms, einem Modulationsindex von 0,48, einem Leistungsfaktor von 1, einer Schaltfrequenz von 10 KHz und einer Grundfrequenz von 250 Hz, ohne Aufhebung etwa 712 Arms aufweisen.
Unter zusätzlicher Bezugnahme auf 4D wird in verschiedenen Ausführungsformen ein Verfahren 52 zum Synchronisieren von Pulsweitenmodulationstakten bereitgestellt. Es versteht sich, dass in verschiedenen Ausführungsformen die synchronisierenden Pulsweitenmodulationstakte helfen können, dazu beizutragen, die Restwelligkeitsströme 50 aufzuheben. Das Verfahren 52 beginnt an einem Block 53. An einem Block 54 werden ein Pulsbreitenmodulationsverfahren eines ersten Wechselrichters und ein Pulsbreitenmodulationsverfahren eines zweiten Wechselrichters identifiziert. An einem Block 56 werden eine Schaltfrequenz des ersten Wechselrichters und eine Schaltfrequenz des zweiten Wechselrichters identifiziert und verglichen. An einem Block 58 wird eine optimierte Phasenverschiebung zwischen dem ersten Wechselrichter und dem zweiten Wechselrichter als Reaktion auf das Pulsbreitenmodulationsverfahren des ersten Wechselrichters und das Pulsbreitenmodulationsverfahren des zweiten Wechselrichters und die Schaltfrequenz des ersten Wechselrichters und die Schaltfrequenz des zweiten Wechselrichters bestimmt. An einem Block 60 wird die optimierte Phasenverschiebung zwischen dem ersten Wechselrichter und dem zweiten Wechselrichter synchronisiert.
Das Verfahren 52 endet an einem Block 61.
Wie in den 4E und 4F gezeigt und nur als Veranschaulichung und nicht einschränkend, können die Restwelligkeitsströme 50 mit einem Motorstrom von 550 Arms, einem Modulationsindex von 0,48, einem Leistungsfaktor von 1, einer Schaltfrequenz von 10 KHz und einer Grundfrequenz von 250 Hz, wie hierin beschrieben, ohne Aufhebung auf eine Amplitude von etwa 147 Arms reduziert werden.
Unter Berücksichtigung der vorstehenden Übersicht schließt die gemeinsame Steuerung 32 in verschiedenen Ausführungsformen und wie in 3A gezeigt einen Prozessor 64A und einen Prozessor 64B ein. In einigen Ausführungsformen können die Prozessoren 64A und 64B separate Prozessoren sein. Es versteht sich jedoch, dass in einigen anderen Ausführungsformen (die zwei PWM-Generatoren verwenden) die Funktionen der Prozessoren 64A und 64B zu einem einzigen Prozessor kombiniert werden, wie für eine besondere Anwendung gewünscht. Unabhängig von den Prozessoren 64A und 64B, die separat oder zu einem gemeinsamen Prozessor kombiniert sind, versteht es sich, dass der Prozessor 64A als Master fungiert und der Prozessor 64B als Slave fungiert.
Der Prozessor 64A ist betriebsfähig mit computerlesbaren Medien 65A gekoppelt, wie einem beliebigen geeigneten Computerspeicher, der konfiguriert ist, um computerausführbare Anweisungen zu speichern, die konfiguriert sind, um den Prozessor 64A zu veranlassen, die nachstehend beschriebenen Funktionen auszuführen. Der Prozessor 64B ist betriebsfähig mit computerlesbaren Medien 65B gekoppelt, wie einem beliebigen geeigneten Computerspeicher, der konfiguriert ist, um computerausführbare Anweisungen zu speichern, die konfiguriert sind, um den Prozessor 64B zu veranlassen, die nachstehend beschriebenen Funktionen auszuführen. Der Prozessor 64A ist konfiguriert, um ein erstes Taktsignal (z. B. unter Verwendung eines Kristalls) zum Steuern der Erzeugung des Ein- und Ausschaltsignals 66A zum Antreiben des Wechselrichters 30A und ein zweites Taktsignal zu erzeugen. Das zweite Taktsignal wird dem Prozessor 64B zum Steuern der Erzeugung des Ein- und Ausschaltsignals 66B zum Antreiben des Wechselrichters 30B bereitgestellt.
Der Prozessor 64A wählt ein PWM-Verfahren für den Wechselrichter 30A aus, und der Prozessor 64B wählt ein PWM-Verfahren für den Wechselrichter 30B aus. Der Prozessor 64B (d. h. der Slave) informiert den Prozessor 64A (d. h. den Master) über sein PWM-Verfahren (außer wenn das Umschalten von PWM-Verfahren nicht verwendet wird). Faktoren zur Auswahl kontinuierlicher PWM und diskontinuierlicher PWM wurden vorstehend erörtert.
Der Prozessor 64A wählt eine Schaltfrequenz für den Wechselrichter 30A aus, und der Prozessor 64B wählt eine Schaltfrequenz für den Wechselrichter 30B aus. Die Frequenzen sind geradzahlige Vielfache voneinander und werden aus vorbestimmten Werten ausgewählt. Nur als Veranschaulichung und nicht als Einschränkung können die Schaltfrequenzen in verschiedenen Ausführungsformen 2,5 KHz und 10 KHz betragen, was zu einem geradzahligen Vielfachen von vier führt. Es versteht sich jedoch, dass andere Frequenzen wie gewünscht ausgewählt werden können (die zu geradzahligen Vielfachen führen). In verschiedenen Ausführungsformen sendet der Prozessor 64A (d. h. der Master) eine Referenz, die sich auf der niedrigsten wählbaren Frequenz befindet, mit der gewünschten Phasenverschiebung in Abhängigkeit der PWM-Modi.
Der Prozessor 64A ist konfiguriert, um eine optimierte Phasenverschiebung zwischen dem Wechselrichter 30A und dem Wechselrichter 30B als Reaktion auf das PWM-Verfahren des Wechselrichters 30A und das PWM-Verfahren des Wechselrichters 30B und die Schaltfrequenz des Wechselrichters 30A und die Schaltfrequenz des Wechselrichters 30B zu bestimmen. Zum Beispiel kann in einigen dieser Ausführungsformen und zusätzlich unter Bezugnahme auf 4G der Prozessor 64A auf eine Nachschlagetabelle 68 zugreifen, die mit Zellen gefüllt ist, die Werte einer optimierten Phasenverschiebung einschließen, die gemäß den Zeilen 70 des PWM-Verfahrens und den Spalten 72 des PWM-Verfahrens angeordnet ist. Es versteht sich, dass in einigen Ausführungsformen das PWM-Verfahren des Wechselrichters 30A und das PWM-Verfahren des Wechselrichters 30B das gleiche Pulsbreitenmodulationsverfahren sein können. Es versteht sich auch, dass in einigen anderen Ausführungsformen das PWM-Verfahren des Wechselrichters 30A und das PWM-Verfahren des Wechselrichters 30B unterschiedliche PWM-Verfahren sein können.
Wie in 4G gezeigt, wird die Phasenverschiebung auf 90 Grad eingestellt, wenn beide Wechselrichter 30A und 30B eine kontinuierliche PWM verwenden. Wenn beide der Wechselrichter 30A und 30B eine diskontinuierliche PWM verwenden, wird die Phasenverschiebung auf 180 Grad eingestellt. Bei unterschiedlichen PWM-Verfahren wird die Phase auf 90 Grad eingestellt.
In einigen anderen dieser Ausführungsformen kann der Prozessor 64A einen Algorithmus zum Bestimmen einer optimierten Phasenverschiebung zwischen dem Wechselrichter 30A und dem Wechselrichter 30B als Reaktion auf das PWM-Verfahren des Wechselrichters 30A und das PWM-Verfahren des Wechselrichters 30B ausführen. Zum Beispiel kann der Algorithmus Wenn-Dann-Anweisungen einschließen, wie Folgende:

wenn beide PWM-Verfahren kontinuierliche PWM sind, dann beträgt die optimierte Phasenverschiebung 90 Grad;
wenn beide PWM-Verfahren diskontinuierliche PWM sind, dann beträgt die optimierte Phasenverschiebung 180 Grad; und
wenn ein PWM-Verfahren eine kontinuierliche PWM ist und ein anderes PWM-Verfahren eine diskontinuierliche PWM ist, dann beträgt die optimierte Phasenverschiebung 90 Grad.

Der Prozessor 64A ist auch konfiguriert, um die optimierte Phasenverschiebung zwischen dem Wechselrichter 30A und dem Wechselrichter 30B zu synchronisieren. Wie oben erwähnt, ist der Prozessor 64B konfiguriert, um das zweite Taktsignal zu empfangen und den Wechselrichter 30B anzutreiben.
In verschiedenen Ausführungsformen ist der Prozessor 64A ferner konfiguriert, um das zweite Taktsignal von dem ersten Taktsignal durch die bestimmte optimierte Phasenverschiebung zu verschieben.
In verschiedenen Ausführungsformen ist der Prozessor 64A ferner konfiguriert, um eine dominante harmonische Frequenz zwischen harmonischen Frequenzen des PWM-Verfahrens des Wechselrichters 30A und des PWM-Verfahrens des Wechselrichters 30B zu identifizieren und die optimierte Phasenverschiebung zwischen dem Wechselrichter 30A und dem Wechselrichter 30B als Reaktion auf die dominante harmonische Frequenz zwischen den harmonischen Frequenzen des PWM-Verfahrens des Wechselrichters 30A und dem PWM-Verfahren des Wechselrichters 30B zu bestimmen. Es versteht sich, dass das Bestimmen der optimierten Phasenverschiebung zwischen dem Wechselrichter 30A und dem Wechselrichter 30B als Reaktion auf die dominante harmonische Frequenz zwischen den harmonischen Frequenzen des PWM-Verfahrens des Wechselrichters 30A und dem PWM-Verfahren des Wechselrichters 30B helfen kann, dazu beizutragen, dominante hochfrequente Komponenten der Restwelligkeitsströme 50 zu unterdrücken.
In einigen dieser Ausführungsformen kann die dominante harmonische Frequenz eine zweite harmonische Frequenz (Oberwelle der Schaltfrequenz) einschließen. Zum Beispiel kann in diesen Ausführungsformen das PWM-Verfahren eine kontinuierliche PWM einschließen. In diesen Ausführungsformen beträgt die optimierte Phasenverschiebung 90 Grad. Es versteht sich, dass eine Phasenverschiebung von 90 Grad die dominante Oberwelle (zweite harmonische Frequenz) um 180 Grad verschiebt, wodurch die dominante harmonische Komponente des Restwelligkeitsstroms 50 unterdrückt wird.
In einigen anderen dieser Ausführungsformen kann die dominante harmonische Frequenz eine erste harmonische Frequenz einschließen. Zum Beispiel kann in diesen Ausführungsformen das PWM-Verfahren eine diskontinuierliche PWM einschließen. In diesen Ausführungsformen beträgt die optimierte Phasenverschiebung 180 Grad. Es versteht sich, dass eine Phasenverschiebung von 180 Grad die dominante Oberwelle (erste harmonische Frequenz) um 180 Grad verschiebt, wodurch die dominante harmonische Komponente des Restwelligkeitsstroms 50 unterdrückt wird.
Es versteht sich, dass tatsächliche DC-Busoberwellen sich in Seitenbandgruppen befinden können, welche die Schaltfrequenz umgeben. Die Trennung dieser Oberwellen von der Schaltfrequenzoberwelle ist von der Motorgrundfrequenz abhängig.
In verschiedenen Ausführungsformen ist der Prozessor 64A konfiguriert, um eine Schaltfrequenz des Wechselrichters 30A und eine Schaltfrequenz des Wechselrichters 30B zu identifizieren und zu vergleichen. Wie vorstehend erörtert, werden nur zwei Frequenzen verwendet, die geradzahlige Vielfache voneinander sind.
Zum Beispiel kann es in einigen Ausführungsformen wünschenswert sein, die Schaltfrequenz zu ändern. Zum Beispiel kann in einigen Ausführungsformen die Schaltfrequenz 10 KHz betragen. In diesen Ausführungsformen kann es bei niedriger Motordrehzahl (zum Beispiel unter 500 U/min) wünschenswert sein, die Schaltfrequenz auf 2,5 KHz zu reduzieren, um die Schalter 42 in den Wechselrichtern 30A und 30B zu schützen, wodurch die Beanspruchungen in den Wechselrichtern 30A und 30B reduziert werden. Das Aufrechterhalten sogar mehrerer Beziehungen zwischen den Schaltfrequenzen lässt eine Ausrichtung von Oberwellen und eine erhöhte Gelegenheit zur Aufhebung dominanter Oberwellen zu.
Elektrofahrzeuge, bei denen jedes Rad unabhängig von seinem eigenen zugeordneten Elektromotor über seine eigene Achse angetrieben wird, weisen keine mechanische Kopplung zwischen den Rädern auf. Bei diesen Fahrzeugen kann, wenn ein Wechselrichter aufgrund eines Fehlers abgeschaltet wird und der andere Wechselrichter nicht angemessen reagiert, eine Drehmomentdifferenz zwischen den beiden Rädern vorhanden sein. Eine derartige resultierende Drehmomentdifferenz kann eine negative Auswirkung auf die Steuerbarkeit des Fahrzeugs haben.
Um diese Drehmomentdifferenz zu vermeiden und zusätzlich unter Bezugnahme auf die 5A-5G, führt in verschiedenen Ausführungsformen ein Fehler, der entweder dem Wechselrichter 30A oder dem Wechselrichter 30B zugeordnet ist (oder der nachstehend beschriebenen Schaltung, die beiden der Wechselrichter 30A als auch 30B zugeordnet ist), zur Anwendung derselben Fehleraktion (nachstehend beschrieben) an beiden der Wechselrichter 30A und 30B. In diesen Ausführungsformen versetzt die Anwendung derselben Fehleraktion der Wechselrichter 30A und 30B beide der Wechselrichter 30A und 30B in einen „sicheren Zustand“ und hilft, dazu beizutragen, ein ausgeglichenes Drehmoment an beide der Räder anzulegen, die der Antriebseinheit 20 zugeordnet sind, welche die Wechselrichter 30A und 30B einschließt. Durch Anwenden derselben Fehleraktion auf beide der Wechselrichter 30A und 30B und das Ausgleichen des Drehmoments auf beide der Räder, die der Antriebseinheit 20 zugeordnet sind, welche die Wechselrichter 30A und 30B einschließt, können verschiedene Ausführungsformen helfen, dazu beizutragen, die Möglichkeit einer Erzeugung von einer Drehmomentdifferenz zu reduzieren, die sich negativ auf die Steuerbarkeit des Fahrzeugs auswirken könnte.
Wie vorstehend erörtert, ist der Prozessor 64A betriebsfähig mit computerlesbaren Medien 65A gekoppelt, wie einem beliebigen geeigneten Computerspeicher, der konfiguriert ist, um computerausführbare Anweisungen zu speichern, die konfiguriert sind, um den Prozessor 64A zu veranlassen, die nachstehend beschriebenen Funktionen auszuführen. Wie auch vorstehend erörtert, ist der Prozessor 64B betriebsfähig mit computerlesbaren Medien 65B gekoppelt, wie einem beliebigen geeigneten Computerspeicher, der konfiguriert ist, um computerausführbare Anweisungen zu speichern, die konfiguriert sind, um den Prozessor 64B zu veranlassen, die nachstehend beschriebenen Funktionen auszuführen. In verschiedenen Ausführungsformen und wie nachstehend beschrieben sind die computerausführbaren Anweisungen konfiguriert, um ihren zugehörigen Prozessor 64A und 64B zu veranlassen, eine gleiche Fehleraktion auf den Wechselrichter 30A und den Wechselrichter 30B anzuwenden bzw. zum Anwenden eines ausgeglichenen Drehmoments auf jedes Rad 16 oder 18, das betriebsfähig mit der Antriebseinheit 20 gekoppelt ist, als Reaktion auf einen Fehler, der dem Wechselrichter 30A oder dem Wechselrichter 30B zugeordnet ist
In verschiedenen Ausführungsformen und wie in 5A gezeigt, werden verschiedene Fehler, die den Wechselrichtern 30A und 30B zugeordnet sind, von den Prozessoren 64A und 64B für die Wechselrichter 30A bzw. 30B überwacht. Für diese Fehler wird in verschiedenen Ausführungsformen die gleiche Fehlerantwort durch die Prozessoren 64A und 64B auf die Leistungshalbleitervorrichtungen 42 (3A) mit drei Anschlüssen von beiden der Wechselrichter 30A und 30B angewendet. In verschiedenen Ausführungsformen können diese Fehler, die den Wechselrichtern 30A und 30B zugeordnet sind und durch die Prozessoren 64A bzw. 64B überwacht werden, ohne Einschränkung, Überstrom, Überspannung, Unterspannung, Übertemperatur, Überdrehzahl und dergleichen einschließen. In verschiedenen Ausführungsformen können Signale, die diese Fehler anzeigen, der Steuerung 32 über eine Datenverbindung 74 bereitgestellt werden, die jede geeignete Datenkommunikationsverbindung oder ein beliebiges Netzwerk wie gewünscht einschließen kann, wie, ohne Einschränkung, ein Weitverkehrsnetzes (WAN), ein lokales Netzwerk (LAN), ein Steuerungsbereichsnetzwerk (CAN), ein Peer-to-Peer-Netzwerk, ein Datenbus oder dergleichen und den Prozessoren 64A und 64B bereitgestellt ist. In verschiedenen Ausführungsformen werden der Steuerung 32 über die Datenverbindung 74 auch Signale bereitgestellt, die den Fahrzeugzustand, wie die Motordrehzahl und die Spannung der Batterie 14, angeben.
In verschiedenen Ausführungsformen und wie auch in 5A gezeigt, schließt die Steuerung 32 eine Kommunikationsverbindung 82 zwischen den Prozessoren 64A und 64B ein. Es versteht sich, dass die Kommunikationsverbindung 82 dem Prozessor 64A oder dem Prozessor 64B ermöglichen kann, dem anderen Prozessor 64B bzw. 64A zu kommunizieren, dass ein durch den Prozessor 64A oder den Prozessor 64B überwachter Fehler erkannt wurde, dass eine Fehleraktion getroffen werden soll und welche Fehleraktion zu ergreifen ist. Die Kommunikationsverbindung 82 kann jede geeignete Datenverbindung oder einen beliebigen Datenbus, wie gewünscht, einschließen.
In verschiedenen Ausführungsformen kann die Fehleraktion für einen durch die Prozessoren 64A und 64B für die Wechselrichter 30A und 30B überwachten Fehler eine Aktion einschließen, wie das Öffnen aller Leistungshalbleitervorrichtungen 42 mit drei Anschlüssen der Wechselrichter 30A und 30B und/oder das Kurzschließen der Leistungshalbleitervorrichtungen 42 mit drei Anschlüssen entweder der Bank 40 oder der Bank 44 der Wechselrichter 30A und 30B. Wie nachstehend erläutert wird, hängt in verschiedenen Ausführungsformen die Fehleraktion, die auf beide Wechselrichter 30A und 30B angewendet wird, für einen durch die Prozessoren 64A und 64B überwachten Fehler von der Geschwindigkeit der Motoren ab. Wie nachstehend auch erläutert wird, hängt die Fehleraktion, die auf beide der Wechselrichter 30A und 30B für einen Fehler angewendet wird, der nicht durch die Prozessoren 64A und 64B überwacht wird, nicht von der Geschwindigkeit der Motoren ab.
In verschiedenen Ausführungsformen und wie vorstehend erwähnt, kann in verschiedenen Ausführungsformen die Fehleraktion für einen durch die Prozessoren 64A und 64B für die Wechselrichter 30A und 30B überwachten Fehler eine Aktion einschließen, wie das Öffnen aller Leistungshalbleitervorrichtungen 42 mit drei Anschlüssen der Wechselrichter 30A und 30B und/oder das Kurzschließen der Leistungshalbleitervorrichtungen 42 mit drei Anschlüssen entweder der Bank 40 oder der Bank 44 der Wechselrichter 30A und 30B und kann von der Geschwindigkeit der Motoren abhängen. Für diese Fehler, die durch die Prozessoren 64A und 64B überwacht werden, versteht es sich, dass die Fehleraktion, die sowohl auf die Wechselrichter 30A und 30B angewendet wird, gleichzeitig helfen kann, dazu beizutragen, das Bremsmoment zu reduzieren und den erneuerbaren elektrischen Strom zu der elektrischen Batterie 14 zu verringern. Da die Prozessoren 64A und 64B betriebsfähig mit verschiedenen Datenkommunikationsverbindungen oder Netzwerken gekoppelt sind, um Daten bezüglich der Geschwindigkeit der Motoren zu empfangen, sind die Prozessoren 64A und 64B zweckmäßigerweise konfiguriert, um die gleiche Fehleraktion zu bestimmen, die basierend auf der Geschwindigkeit der Motoren angewendet werden soll. In verschiedenen Ausführungsformen wählt der Prozessor 64A die geeignete geschwindigkeitsabhängige Fehleraktion für seinen zugehörigen Elektromotor 24A aus, und der Prozessor 64B wählt die geeignete geschwindigkeitsabhängige Fehleraktion für seinen zugehörigen Elektromotor 24B aus. Fehleraktionen für andere Fehler - die nicht durch die Prozessoren 64A und 64B überwacht werden - hängen nicht von der Drehzahl der Motoren ab und werden weiter unten erörtert.
Wie in 5B gezeigt, kann in verschiedenen Ausführungsformen die gleiche Fehleraktion, die auf die Wechselrichter 30A und 30B anzuwenden ist, auf der Geschwindigkeit der Motoren basieren. In diesen Ausführungsformen kann die gleiche Fehleraktion das Öffnen aller Leistungshalbleitervorrichtungen mit drei Anschlüssen 42 der Wechselrichter 30A und 30B unterhalb einer Schwellengeschwindigkeit v_th des Motors und das Kurzschließen der Leistungshalbleitervorrichtungen 42 mit drei Anschlüssen entweder der Bank 40 oder der Bank 44 der Wechselrichter 30A und 30B über der Schwellengeschwindigkeit v_th einschließen.
Wie in 5B gezeigt, stellt ein Graph 76 die Drehzahl des Motors gegenüber dem Drehmoment für verschiedene Bedingungen der Leistungshalbleitervorrichtungen 42 mit drei Anschlüssen der Wechselrichter 30A und 30B dar. Eine Kurve 78 zeigt ein Drehmoment, das sich aus dem Öffnen aller Leistungshalbleitervorrichtungen 42 mit drei Anschlüssen der Wechselrichter 30A und 30B ergibt. Unterhalb der Schwellengeschwindigkeit v_th ist das Drehmoment im Wesentlichen unbedeutend, und oberhalb der Schwellengeschwindigkeit v_th wird das Bremsmoment mit erhöhter Drehzahl der Motoren zunehmend signifikant. Es versteht sich auch, dass in diesen Fällen die elektromotorische Gegenkraft (Gegen-EMK) mit steigender Drehzahl der Motoren zunimmt, was in einigen Fällen dazu führen kann, dass die Elektromotoren 24A und 24B möglicherweise als unkontrollierte Generatoren arbeiten, die eine Gegen-EMK erzeugen können und einen unerwünschten erneuerten elektrischen Strom an den Gleichstromzwischenkreiskondensator 34 und die elektrische Batterie 14 anlegen können.
Wie auch in 5B gezeigt, zeigt eine Kurve 80 ein Drehmoment, das aus einem dreiphasigen Kurzschließen der Leistungshalbleitervorrichtungen 42 mit drei Anschlüssen entweder der Bank 40 oder der Bank 44 der Leistungshalbleitervorrichtungen 42 mit drei Anschlüssen resultiert. Wenn die Drehzahl der Motoren von Null ansteigt, steigt das Bremsmoment schnell an und erreicht einen maximalen Wert des Bremsmoments. Mit zunehmender Drehzahl der Motoren nimmt das Bremsmoment ab und nähert sich einem asymptotischen minimierten Wert, bevor die Drehzahl der Motoren die Schwellgeschwindigkeit v_th erreicht.
Somit schließt in verschiedenen Ausführungsformen, in denen der Fehler durch die Prozessoren 64A und 64B für die Wechselrichter 30A und 30B überwacht wird, die Fehleraktion zweckmäßigerweise eine geschwindigkeitsabhängige Fehleraktion ein, die helfen kann, dazu beizutragen, gleichzeitig das Bremsmoment und den unerwünschten erneuerten elektrischen Strom an den Gleichstromzwischenkreiskondensator 34 und die elektrische Batterie 14 zu minimieren. In diesen Ausführungsformen schließt die Fehleraktion zweckmäßigerweise ein Öffnen aller Leistungshalbleitervorrichtungen 42 mit drei Anschlüssen beider Wechselrichter 30A und 30B ein, wenn die Drehzahl der Motoren kleiner als die Schwellengeschwindigkeit v_th ist, und das Kurzschließen der Leistungshalbleitervorrichtungen 42 mit drei Anschlüssen einer Bank der Leistungshalbleitervorrichtungen 42 mit drei Anschlüssen (d. h. entweder der Bank 40 oder der Bank 44) der Wechselrichter 30A und 30B, wenn die Drehzahl der Motoren größer als die Schwellengeschwindigkeit v_th ist.
In verschiedenen Ausführungsformen können Fehleraktionen basierend auf der Kurve 78 und dem Graph 80 unter Verwendung von Gegen-EMK und Spannung der Batterie 14 implementiert werden (im Gegensatz zur Fehleraktion direkt als Reaktion auf die gemeldete Motordrehzahl). Zum Beispiel wird in verschiedenen Ausführungsformen eine Gegen-EMK berechnet und mit der Spannung der Batterie verglichen. In diesen Ausführungsformen, wenn eine Gegen-EMK kleiner als die Batteriespannung ist (durch einen wie gewünscht ausgewählten Sicherheitsfaktor), schließt eine geschwindigkeitsabhängige Fehleraktion das Öffnen aller Leistungshalbleitervorrichtungen 42 mit drei Anschlüssen beider Wechselrichter 30A und 30B ein. Wenn eine EMK einen vorbestimmten Prozentsatz der Batteriespannung überschreitet, schließt eine geschwindigkeitsabhängige Fehleraktion das Kurzschließen der Leistungshalbleitervorrichtungen 42 mit drei Anschlüssen einer Bank der Leistungshalbleitervorrichtungen 42 mit drei Anschlüssen (d. h. entweder der Bank 40 oder der Bank 44) der Wechselrichter 30A und 30B ein. Falls gewünscht, kann die Verwendung einer Hysterese-Größe ein „Hin- und Herflattern“ verschiedener Fehleraktionen ergibt.
Wie in 5A gezeigt, ist der Prozessor 64A dem Wechselrichter 30A zugeordnet und der Prozessor 64B ist dem Wechselrichter 30B zugeordnet. Der Speicher 65A (d. h. computerlesbare Medien) und der Speicher 65 B (wiederum computerlesbare Medien) sind jeweils konfiguriert, um computerausführbare Anweisungen zu speichern, die konfiguriert sind, um ihren zugehörigen Prozessor 64A bzw. 64B zu veranlassen, die gleiche Fehleraktion auf den Wechselrichter 30A und den Wechselrichter 30B anzuwenden, um ein ausgeglichenes Drehmoment auf jedes Rad 16 oder 18 anzuwenden, das betriebsfähig mit der Antriebseinheit 20 reagiert, als Reaktion auf einen Fehler, der dem Wechselrichter 30A oder dem Wechselrichter 30B zugeordnet ist.
Wie auch in 5A gezeigt, werden in verschiedenen Ausführungsformen Signale, die Parameter wie Fahrzeuggeschwindigkeit, Fehler wie die, welche vorstehend beschrieben wurden, und dergleichen der Steuerung 32 über die Datenverbindung 74 zugeführt und den Prozessoren 64A und 64B bereitgestellt. In diesen Ausführungsformen sind die computerausführbaren Anweisungen ferner konfiguriert, um ihren zugehörigen Prozessor 64A oder 64B zum Überwachen des Fehlers zu veranlassen.
Niederspannungs-Gleichstrom (wie 12 V) wird der Steuerung 32 zur Stromversorgung der Komponenten wie gewünscht bereitgestellt. Die Steuerung 32 stellt ihrerseits 12 V-Gleichstrom den Gate-Treiberschaltungen 46A und 46B bereit.
Wie in 5A gezeigt, ist der Prozessor 64A betriebsfähig gekoppelt, um den Antrieben 46A1 ein Steuersignal 86 für die Gates 48 der Bank 40 (manchmal als „obere Bank“ bezeichnet) und den Antrieben 46A2 ein Steuersignal 88 für die Gates 48 der Bank 44 (manchmal als „untere Bank“ bezeichnet) bereitzustellen. In ähnlicher Weise ist der Prozessor 64B betriebsfähig gekoppelt, um den Antrieben 46B1 ein Steuersignal 90 für die Gates 48 der Bank 40 (manchmal als „obere Bank“ bezeichnet) und den Antrieben 46B2 ein Steuersignal 92 für die Gates 48 der Bank 44 (manchmal als „untere Bank“ bezeichnet) bereitzustellen. In verschiedenen Ausführungsformen sind die Antriebe 46A1, 46A2, 46B1 und 46B2 geeignete Leistungsverstärker, die Niedrigleistungssteuersignale 86, 88, 90 und 92 verstärken und Hochleistungsfehleraktionssignale 86', 88', 90' und 92' erzeugen, die ihrerseits ihren zugehörigen Gate-Anschlüssen 48 bereitgestellt sind.
Wie in 5C gezeigt, wird in verschiedenen Ausführungsformen eine zusätzliche Schaltung zum Bereitstellen der Steuersignale 86, 88, 90 und 92 an ihre jeweiligen Antriebe 46A1, 46A2, 46B1 und 46B2 beigestellt. Jeder Prozessor 64A und 64B ist betriebsfähig gekoppelt, um das Fehleranzeigesignal zu empfangen, wie vorstehend erörtert, und die Prozessoren 64A und 64B sind über die Kommunikationsverbindung 82 betriebsfähig miteinander gekoppelt. Der Prozessor 64A ist betriebsfähig gekoppelt, um die Steuersignale 86 und 88 an Puffer 94 bzw. 96 bereitzustellen, und der Prozessor 64B ist betriebsfähig gekoppelt, um die Steuersignale 90 und 92 an Puffer 98 bzw. 100 bereitzustellen. Die Puffer 94, 96, 98 und 100 sind jeder geeignete Puffer, wie etwa, ohne Einschränkung, ein Oktal-Puffer oder dergleichen.
Der Puffer 94 ist betriebsfähig mit den Antrieben 46A1 gekoppelt, der Puffer 96 ist betriebsfähig mit den Antrieben 46A2 gekoppelt, der Puffer 98 ist betriebsfähig mit den Antrieben 46B1 gekoppelt, und der Puffer 100 ist betriebsfähig mit den Antrieben 46B2 gekoppelt. Wenn ein überwachtes Fehleranzeigesignal für einen zugehörigen Wechselrichter 30A oder 30B entweder von dem Prozessor 64A oder dem Prozessor 64B empfangen wird, kommuniziert der Prozessor, der das überwachte Fehleranzeigesignal empfängt, das Vorhandensein des überwachten Fehlers über die Kommunikationsverbindung 82. Fehleraktionen werden wie folgt übernommen.
Wenn der Prozessor 64A ein Fehleranzeigesignal empfängt, kommuniziert der Prozessor 64A über die Kommunikationsverbindung 82 dem Prozessor 64B, dass ein durch den Prozessor 64A überwachter Fehler erkannt wurde, dass eine Fehleraktion von dem Prozessor 64B getroffen werden soll, und (wie nachstehend erörtert) welche Fehleraktion vom Prozessor 64B übernommen werden soll. Umgekehrt kommuniziert der Prozessor 64B, wenn der Prozessor 64B ein Fehleranzeigesignal empfängt, über die Kommunikationsverbindung 82 dem Prozessor 64A, dass ein durch den Prozessor 64B überwachter Fehler erkannt wurde, dass eine Fehleraktion durch den Prozessor 64A getroffen werden soll, und (wie nachstehend erörtert), welche Fehleraktion von dem Prozessor 64A übernommen werden soll. Es versteht sich auch, dass in verschiedenen Ausführungsformen der Prozessor, der das Fehleranzeigesignal empfängt, auch die Fehleraktion durchführt (d. h. er fordert den anderen Prozessor auf, auch zu übernehmen).
Wenn die Drehzahl der Motoren kleiner als die Schwellengeschwindigkeit v_th ist (oder eine Gegen-EMK um mindestens einen Sicherheitsfaktor geringer als die Spannung der Batterie 14 ist) und ein Fehler erkannt worden ist, erzeugen die Prozessoren 64A und 64B die Steuersignale 86, 88, 90 und 92, die konfiguriert sind, um alle Gate-Anschlüsse 48 der Wechselrichter 30A und 30B auszuschalten, und dadurch zu bewirken, dass alle drei Leistungshalbleitervorrichtungen 42 mit drei Anschlüssen der Wechselrichter 30A und 30B geöffnet werden. Die Steuersignale 86, 88, 90 und 92 sind den Puffern 94, 96, 98 bzw. 100 bereitgestellt und werden ihrerseits den Antrieben 46A1, 46A2, 46B1 und 46B2 bereitgestellt, die Fehleraktionssignale 86', 88', 90' und 92' allen Gate-Anschlüssen 48 der Wechselrichter 30A und 30B bereitstellen. Wie in 5D gezeigt, werden alle Leistungshalbleitervorrichtungen 42 mit drei Anschlüssen in den Bänken 40 und 44 der Wechselrichter 30A und 30B veranlasst, zu öffnen.
Wenn die Drehzahl der Motoren größer als die Schwellengeschwindigkeit v_th ist (oder eine Gegen-EMK einen vorbestimmten Prozentsatz der Batteriespannung überschreitet) und ein Fehler erkannt wurde, erzeugen die Prozessoren 64A und 64B die Steuersignale 86, 88, 90 und 92, die konfiguriert sind, um die Gate-Anschlüsse 48 der Leistungshalbleitervorrichtungen 42 mit drei Anschlüssen in einer der Bänke 40 oder 44 der Wechselrichter 30A und 30B auszuschalten und die Gate-Anschlüsse 48 der Leistungshalbleitervorrichtungen 42 mit drei Anschlüssen in den anderen der Bänke 44 oder 40 der Wechselrichter 30A und 30B einzuschalten. Infolgedessen werden die Leistungshalbleitervorrichtungen 42 mit drei Anschlüssen einer der Bänke 40 oder 44 beider Wechselrichter 30A und 30B veranlasst, zu öffnen, und die Leistungshalbleitervorrichtungen 42 mit drei Anschlüssen der anderen der Bänke 44 oder 40 beider Wechselrichter 30A und 30B werden veranlasst, kurzzuschließen.
Es versteht sich, dass die Leistungshalbleitervorrichtungen 42 mit drei Anschlüssen einer der Bänke 40 oder 44 beider Wechselrichter 30A und 30B wie gewünscht zum Öffnen oder Kurzschließen veranlasst werden können. Es versteht sich auch, dass Leistungshalbleitervorrichtungen 42 mit drei Anschlüssen, die fehlerhaft sind, zum Öffnen oder Kurzschließen nicht veranlasst werden (da sie fehlerhaft sind). In einigen Ausführungsformen und wie in 5E gezeigt, werden die Leistungshalbleitervorrichtungen 42 mit drei Anschlüssen der Bank 40 beider Wechselrichter 30A und 30B veranlasst, zu öffnen, und die Leistungshalbleitervorrichtungen 42 mit drei Anschlüssen der Bank 44 beider Wechselrichter 30A und 30B werden veranlasst, kurz zu schließen. In diesen Ausführungsformen erzeugen die Prozessoren 64A und 64B die Steuersignale 86 und 90, die konfiguriert sind, um alle Gate-Anschlüsse 48 in der Bank 40 der Wechselrichter 30A und 30B auszuschalten, und bewirken dadurch, dass alle Leistungshalbleitervorrichtungen 42 mit drei Anschlüssen in der Bank 40 der Wechselrichter 30A und 30B geöffnet werden. Die Prozessoren 64A und 64B erzeugen auch die Steuersignale 88 und 92, die konfiguriert sind, um alle Gate-Anschlüsse 48 in der Bank 44 der Wechselrichter 30A und 30B einzuschalten, und bewirken dadurch, dass alle Leistungshalbleitervorrichtungen 42 mit drei Anschlüssen in der Bank 44 der Wechselrichter 30A und 30B kurzschließen. Die Steuersignale 86, 88, 90 und 92 sind den Puffern 94, 96, 98 bzw. 100 bereitgestellt und werden ihrerseits den Antrieben 46A1, 46A2, 46B1 und 46B2 bereitgestellt, die Fehleraktionssignale 86', 88', 90' und 92' allen Gate-Anschlüssen 48 der Wechselrichter 30A und 30B bereitstellen.
In einigen anderen Ausführungsformen und wie in 5E gezeigt, werden die Leistungshalbleitervorrichtungen 42 mit drei Anschlüssen der Bank 40 beider Wechselrichter 30A und 30B veranlasst, zu öffnen, und die Leistungshalbleitervorrichtungen 42 mit drei Anschlüssen der Bank 44 beider Wechselrichter 30A und 30B werden veranlasst, kurzzuschließen. In diesen Ausführungsformen erzeugen die Prozessoren 64A und 64B die Steuersignale 86 und 90, die konfiguriert sind, um alle Gate-Anschlüsse 48 in der Bank 44 der Wechselrichter 30A und 30B auszuschalten, und bewirken dadurch, dass alle Leistungshalbleitervorrichtungen 42 mit drei Anschlüssen in der Bank 44 der Wechselrichter 30A und 30B geöffnet werden. Die Prozessoren 64A und 64B erzeugen auch die Steuersignale 88 und 92, die konfiguriert sind, um alle Gate-Anschlüsse 48 in der Bank 40 der Wechselrichter 30A und 30B einzuschalten, und bewirken dadurch, dass alle Leistungshalbleitervorrichtungen 42 mit drei Anschlüssen in der Bank 40 der Wechselrichter 30A und 30B kurzschließen. Die Steuersignale 86, 88, 90 und 92 sind den Puffern 94, 96, 98 bzw. 100 bereitgestellt und werden ihrerseits den Antrieben 46A1, 46A2, 46B1 und 46B2 bereitgestellt, die Fehleraktionssignale 86', 88', 90' und 92' allen Gate-Anschlüssen 48 der Wechselrichter 30A und 30B bereitstellen.
In verschiedenen Ausführungsformen und wie auch in den 5A und 5C gezeigt, werden verschiedene Fehler, die den Wechselrichtern 30A und 30B zugeordnet sind, nicht durch die Prozessoren 64A und 64B für die Wechselrichter 30A und 30B überwacht- weil diese Fehler Fehler in einem oder beiden der Prozessoren 64A und/oder 64B oder Schaltungen (nachstehend erörtert) sind, die den Prozessoren 64A und 64B zugeordnet sind. Für diese Fehler wird in verschiedenen Ausführungsformen die gleiche Fehlerantwort auf die Leistungshalbleitervorrichtungen 42 mit drei Anschlüssen (3A) beider Wechselrichter 30A und 30B angewendet, indem die Leistungshalbleitervorrichtungen 42 mit drei Anschlüssen (3A) einer der Bänke 40 oder 44 beider Wechselrichter 30A und 30B veranlasst werden, kurzzuschließen. Da die Funktionalität der Prozessoren 64A und 64B in diesen Fehlerzuständen nicht verifizierbar ist, ist es nicht überprüfbar, dass die Prozessoren 64A und 64B Informationen bezüglich der Geschwindigkeit der Motoren (oder Gegen-EMK oder Spannung der Batterie 14) empfangen und verarbeiten können. Infolgedessen bringen diese Fälle eine Standardfehleraktion mit sich. In verschiedenen Ausführungsformen ist diese Standardfehleraktion ein dreiphasiger Kurzschluss der Leistungshalbleitervorrichtungen 42 mit drei Anschlüssen in einer der Bänke 44 oder 40 beider Wechselrichter 30A und 30B.
In verschiedenen Ausführungsformen und wie in 5A UND 5C gezeigt, schließt die Steuerung 32 die Zustandsüberwachungsschaltung 102 ein, die konfiguriert ist, um den Zustand der Prozessoren 64A und 64B über die Datenverbindungen 104 bzw. 106 zu überwachen. In einigen dieser Ausführungsformen schließt die Zustandsüberwachungsschaltung 102 ein feldprogrammierbares Gate-Array („FPGA“) ein. In diesen Ausführungsformen kann die Zustandsüberwachungsschaltung 102 programmiert werden, um eine Sicherheitsüberprüfung durchzuführen, wie eine Sicherheits-Handshake-Prüfung, und um zu überwachen, ob die Prozessoren 64A und/oder 64B ordnungsgemäß funktionieren (oder überhaupt funktionieren). In einigen dieser Ausführungsformen kann die Zustandsüberwachungsschaltung 102 programmiert sein, um einen laufenden Zähler zu implementieren, um diese Überwachung der Prozessoren 64A und 64B durchzuführen. In einigen dieser Ausführungsformen überwachen die Prozessoren 64A und 64B auch, ob die Zustandsüberwachungsschaltung 102 funktioniert. Somit wird ein Fehler in der Zustandsüberwachungsschaltung 102 als ein Fehler in der Schaltung angesehen, die den Prozessoren 64A und 64B zugeordnet ist.
In verschiedenen Ausführungsformen und wie auch in den 5A und 5C gezeigt, schließt die Steuerung 32 eine Dreiphasen-Kurzschlussschaltung 108 ein. In diesen Ausführungsformen ist die Dreiphasen-Kurzschlussschaltung 108 konfiguriert, um Fehleraktionssignale (nachstehend erörtert) für Fehler zu erzeugen, die nicht durch die Prozessoren 64A und 64B überwacht werden, da die Fehler Fehler in den Prozessoren 64A und/oder 64B und/oder der Zustandsüberwachungsschaltung 102 einschließen können. Die von der Dreiphasen-Kurzschlussschaltung 108 erzeugten Fehleraktionssignale bewirken, dass die gleiche Fehlerantwort auf die Leistungshalbleitervorrichtungen 42 mit drei Anschlüssen (3A) beider Wechselrichter 30A und 30B angewendet wird, indem die Leistungshalbleitervorrichtungen 42 mit drei Anschlüssen (3A) einer der Bänke 40 oder 44 beider Wechselrichter 30A und 30B veranlasst werden, kurzzuschließen.
In verschiedenen Ausführungsformen ist die Dreiphasen-Kurzschlussschaltung 108 außerhalb der Prozessoren 64A und 64B und ist konfiguriert, um eine gleiche Fehleraktion auf den Wechselrichter 30A und den Wechselrichter 30B anzuwenden, um ein ausgeglichenes Drehmoment auf jedes Rad 16 oder 18 anzulegen, das betriebsfähig mit der Antriebseinheit 20 gekoppelt ist, als Reaktion auf einen Fehler, der nicht durch den Prozessor 64A oder den Prozessor 64B überwacht wird. Wie in den 5A und 5C gezeigt, ist die Dreiphasen-Kurzschlussschaltung 108 gekoppelt, um ein Steuersignal 110 von der Zustandsüberwachungsschaltung 102, ein Steuersignal 112 von dem Prozessor 64A und ein Steuersignal 114 von dem Prozessor 64B zu empfangen. Die Zustandsüberwachungsschaltung 102 ist konfiguriert, um das Steuersignal 110 als Reaktion auf das Empfangen eines Prozessorfehleranzeigesignals, das einen Fehler innerhalb des Prozessors 64A angibt, von dem Prozessor 64A über die Datenverbindung 104, oder das Empfangen eines Prozessorfehleranzeigesignals, das einen Fehler innerhalb des Prozessors 64B angibt, von dem Prozessor 64B über die Datenverbindung 106, zu erzeugen. Die Prozessoren 64A und 64B sind konfiguriert, um die Steuersignale 112 bzw. 114 als Reaktion auf das Erkennen eines Ausfalls der Zustandsüberwachungsschaltung 102 (wie etwa, ohne Einschränkung, Ausfall des laufenden Zählers) über die Datenverbindungen 104 bzw. 106 zu erzeugen.
In verschiedenen Ausführungsformen und wie in 5C gezeigt schließt die Dreiphasen-Kurzschlussschaltung 108 einen Spannungsregler 116, einen Puffer 118 und einen Puffer 120 ein. In einigen dieser Ausführungsformen schließt der Spannungsregler 116 einen Spannungsregler ein, der konfiguriert ist, um 12 V-Gleichstrom in 5 V-Gleichstrom umzuwandeln. In diesen Ausführungsformen sind die Steuersignale 110, 112 und 114 zweckmäßigerweise 12-V-Gleichstrom-Signale. Als Reaktion auf das Anlegen eines der 12-V-Gleichstrom-Steuersignale 110, 112 oder 114 gibt der Spannungsregler 116 ein 5-V-Gleichstrom-Steuersignal 122 aus. Das Steuersignal 122 wird in die Puffer 118 und 120 eingegeben. Der Puffer 118 ist gekoppelt, um das Steuersignal 122 den Antrieben 46A2 für die Bank 44 des Wechselrichters 30A bereitzustellen. Die Antriebe 46A2 erzeugen das Fehleraktionssignal 88' und stellen es den Gate-Anschlüssen 48 der Bank 44 des Wechselrichters 30A bereit, wodurch die Leistungshalbleitervorrichtungen 42 mit drei Anschlüssen der Bank 44 des Wechselrichters 30A veranlasst werden, kurzzuschließen. Der Puffer 120 ist gekoppelt, um das Steuersignal 122 den Antrieben 46B2 für die Bank 44 des Stromrichters 30B bereitzustellen. Die Antriebe 46B2 erzeugen das Fehleraktionssignal 92' und stellen es den Gate-Anschlüssen 48 der Bank 44 des Wechselrichters 30B bereit, wodurch die Leistungshalbleitervorrichtungen 42 mit drei Anschlüssen der Bank 44 des Wechselrichters 30B veranlasst werden, kurzzuschließen.
Es versteht sich, dass das Kurzschließen der Leistungshalbleitervorrichtungen 42 mit drei Anschlüssen der Bänke 44 der Wechselrichter 30A und 30B nur als Veranschaulichung und nicht als Einschränkung erfolgt. In einigen Ausführungsformen sind die Leistungshalbleitervorrichtungen 42 mit drei Anschlüssen der Bänke 40 der Wechselrichter 30A und 30B kurzgeschlossen (und die Leistungshalbleitervorrichtungen 42 mit drei Anschlüssen der Bänke 44 der Wechselrichter 30A und 30B bleiben geöffnet).
Unter zusätzlicher Bezugnahme auf 5G ist in verschiedenen Ausführungsformen ein veranschaulichendes Verfahren 124 zum Anwenden einer gleichen Fehleraktion auf einen ersten Wechselrichter und einen zweiten Wechselrichter zum Anlegen eines ausgeglichenen Drehmoments auf jede Achse (z. B. Rad) bereitgestellt, die betriebsfähig mit einer Antriebseinheit gekoppelt ist, die auf einen Fehler reagiert, der dem ersten Wechselrichter oder dem zweiten Wechselrichter zugeordnet ist.
Das Verfahren 124 beginnt an einem Block 126. An einem Block 128 wird ein Fehler erfasst, der einem ersten Wechselrichter oder einem zweiten Wechselrichter einer Antriebseinheit eines Elektrofahrzeugs zugeordnet ist. An einem Block 130 wird als Reaktion auf das Erkennen des Fehlers eine gleiche Fehleraktion auf den ersten Wechselrichter und den zweiten Wechselrichter angewendet, um ein ausgeglichenes Drehmoment auf jede Achse (z. B. Rad) anzulegen, die betriebsfähig mit der Antriebseinheit gekoppelt ist. Das Verfahren 124 endet an einem Block 130.
In verschiedenen Ausführungsformen kann ein erster Prozessor für den ersten Wechselrichter und ein zweiter Prozessor für den zweiten Wechselrichter den Fehler überwachen.
In verschiedenen Ausführungsformen kann der Prozessor für den Wechselrichter mit dem damit zugeordneten Fehler die Fehleraktion dem Prozessor für den Wechselrichter ohne einen damit zugeordneten Fehler kommunizieren.
In verschiedenen Ausführungsformen kann die Fehleraktion das Veranlassen aller Bänke von Leistungshalbleitervorrichtungen mit drei Anschlüssen in dem ersten Wechselrichter und dem zweiten Wechselrichter, die Motordrehzahl kleiner als eine Schwellengeschwindigkeit zu öffnen, oder das Veranlassen einer Bank von Leistungshalbleitervorrichtungen mit drei Anschlüssen in dem ersten Wechselrichter und dem zweiten Wechselrichter, für eine größere Motordrehzahl als die Schwellengeschwindigkeit, kurzzuschließen, einschließen.
In verschiedenen Ausführungsformen kann der einem ersten Wechselrichter oder einem zweiten Wechselrichter einer Antriebseinheit eines Elektrofahrzeugs zugeordnete Fehler einen Fehler in einem ersten Prozessor für den ersten Wechselrichter oder einen zweiten Prozessor für den zweiten Wechselrichter oder die Zustandsüberwachungsschaltung für den ersten Prozessor und den zweiten Prozessor einschließen.
In verschiedenen Ausführungsformen kann das Anwenden einer gleichen Fehleraktion auf den ersten Wechselrichter und den zweiten Wechselrichter einschließlich des Anlegens eines ausgeglichenen Drehmoments auf jedes Rad, das betriebsfähig mit der Antriebseinheit gekoppelt ist, ferner einschließen, dass durch eine Schaltung außerhalb des ersten Prozessors und des zweiten Prozessors eine gleiche Fehleraktion auf den ersten Wechselrichter und den zweiten Wechselrichter zum Anlegen eines ausgeglichenen Drehmoments auf jede Achse (z. B. Rad), die betriebsfähig mit der Antriebseinheit gekoppelt ist, angewendet wird.
In verschiedenen Ausführungsformen kann die Fehleraktion das Veranlassen einer Bank von Leistungshalbleitervorrichtungen mit drei Anschlüssen in dem ersten Wechselrichter und dem zweiten Wechselrichter kurzzuschließen einschließen.
Ungeachtet des Vorstehenden versteht es sich, dass in einigen Fällen sich die Drehzahl eines Motors von der Drehzahl eines anderen Motors unterscheiden kann. Beispielsweise könnte während einer Umdrehung ein Außenrad schneller drehen als ein Innenrad. In ähnlicher Weise können sich Räder mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten in verschiedenen Radschlupfsituationen drehen. In einigen dieser Fällen kann sich, da der Prozessor 64A die geeignete geschwindigkeitsabhängige Fehleraktion für seinen zugeordneten Elektromotor 24A auswählt und der Prozessor 64B die geeignete geschwindigkeitsabhängige Fehleraktion für seinen zugehörigen Elektromotor 24B auswählt, eine geschwindigkeitsabhängige Fehleraktion für einen Motor einer Antriebseinheit 20 (zum Beispiel basierend auf der Gegen-EMK und Spannung der Batterie 14) von einer geschwindigkeitsabhängigen Fehleraktion für den anderen Motor der Antriebseinheit 20 unterscheiden.
Zusätzlich zu den vorstehend erörterten Fehlern, die den Wechselrichtern 30A und 30B zugeordnet sind, führt der Verlust von Niederspannungs-Gleichstrom an die Steuerung 32 (wie 12 V-Gleichstrom und hierin als 12 V bezeichnet) zu einer gleichen Fehleraktion, die auf beide Wechselrichter 30A und 30B angewendet wird, um dabei zu helfen, dass ein Drehmomentmissverhältnis zwischen den beiden Rädern 16 oder 18, die von einer gleichen Antriebseinheit 20 angetrieben werden, vermieden wird.
Es versteht sich, dass, wie in 5A und 5C gezeigt, die Prozessoren 64A und 64B, die Antriebe 46A1, 46A2, 46B1 und 46B2, die Zustandsüberwachungsschaltung 102 und die Dreiphasen-Kurzschlussschaltung 108 alle Komponenten einschließen, die durch einen Niederspannungs-Gleichstrom (12 V) versorgt werden, der die Steuerung 32 speist. Es versteht sich, dass der Verlust von 12 V, mit denen die Steuerung 32 gespeist wird, bedeutet, dass die Prozessoren 64A und 64B, die Antriebe 46A1, 46A2, 46B1 und 46B2, die Zustandsüberwachungsschaltung 102 und die Dreiphasen-Kurzschlussschaltung 108 nicht verfügbar sind, um eine gleiche Fehleraktion auf beide Wechselrichter 30A und 30B anzuwenden, wie vorstehend erörtert.
Somit wird in verschiedenen Ausführungsformen und wie nachstehend erörtert die Fähigkeit bereitgestellt, im Falle des Verlusts von 12 V, mit denen die Steuerung 32 gespeist wird, eine gleiche Fehleraktion auf beide Wechselrichter 30A und 30B anzuwenden.
Wie in 5A und 5C gezeigt und zusätzlich unter Bezugnahme auf 6A-6B, ist in verschiedenen Ausführungsformen und durch die Übersicht eine Erfassungsschaltung 140 konfiguriert, um den Verlust von Niederspannungs-Gleichstrom (12 V) zu erkennen, der die Steuerung 32 speist. Eine Notstromschaltung 84A ist dem Wechselrichter 30A zugeordnet, und eine Notstromschaltung 84B ist dem Wechselrichter 30B zugeordnet. Jede Notstromschaltung 84A und 84B ist konfiguriert, um Hochspannungs-Gleichstrom, wie 450 V-Gleichstrom, in Niederspannungs-Gleichstrom (wie einen Abwärtsgleichstrom-Gleichstromwandler) als Reaktion auf die Erkennung des Verlusts von Niederspannungs-Gleichstrom, der die Steuerung 32 speist, umzuwandeln. Die Dreiphasen-Kurzschlussschaltung 108 ist konfiguriert, um eine gleiche Fehleraktion auf den Wechselrichter 30A und den Wechselrichter 30B anzuwenden, um ein ausgeglichenes Drehmoment auf jede Achse (z. B. Rad 16 oder 18), die mit der Antriebseinheit 20 als Reaktion auf die Erkennung des Verlusts von Niederspannungs-Gleichstrom gekoppelt ist, der die Steuerung 32 speist, anzuwenden.
Wie in 5A, 5C und 6A gezeigt, verwendet die Erfassungsschaltung 140 in verschiedenen Ausführungsformen einen Optokoppler 141, um den Verlust von Niederspannungs-Gleichstrom (12 V) zu erkennen, der die Steuerung 32 speist. Niederspannungs-Gleichstrom (wie 12 V) wird einem Widerstand R₁ zugeführt, der elektrisch mit einem Widerstand R₂ in Reihe geschaltet ist. Die Widerstände R₁ und R₂ fungieren als Spannungsteiler. Ein Steuersignal 143 bei einer geeigneten Spannung (wie, ohne Einschränkung, 5 V) wird von einem Knoten 145 zwischen den Widerständen R₁ und R₂ einer Leuchtdiode (LED) 145 des Optokopplers 141 zugeführt. Bei Bestromung wandelt die LED 145 die elektrische Eingabe in Licht um und emittiert Licht (entweder sichtbares Licht oder Infrarotlicht (IR-Licht)). Ein Fototransistor 147 erfasst das von der LED 145 emittierte Licht und schaltet sich ein. In verschiedenen Ausführungsformen ist der Fototransistor 149 ein Pull-down-Transistor. Der Fototransistor 149 ist gekoppelt, um den Notstromschaltungen 84A und 84B ein Freigabesignal 151 bereitzustellen.
Im Normalbetrieb wird das Steuersignal 143 der LED 147 zugeführt, und die LED 147 emittiert Licht. Der Fototransistor 149 erfasst das Licht und schaltet sich ein. Da der Fototransistor 149 ein Pull-down-Transistor ist, ist das Freigabesignal 151 niedrig, wenn der Fototransistor 149 eingeschaltet ist. Wenn das Freigabesignal 151 niedrig ist, zieht das Freigabesignal 151 die Notstromschaltungen 84A und 84B (wie Abwärtsgleichstrom-Gleichstromwandler) herunter, so dass die Notstromschaltungen 84A und 84B ausgeschaltet werden und daran gehindert werden, einen dreiphasigen Kurzschluss anzulegen.
Im Falle eines Verlusts des Niederspannungs-Gleichstroms (12 V) verschwindet das Signal 143 und die LED 147 emittiert kein Licht mehr. Dadurch schaltet der Phototransistor 149 ab und das Freigabesignal 151 ist hoch. Wenn das Freigabesignal 151 hoch ist, werden die Notstromschaltungen 84A und 84B eingeschaltet und legen einen dreiphasigen Kurzschluss an, wie nachstehend beschrieben. Zum Beispiel kann das Freigabesignal 151 einen Abwärtsgleichstrom-Gleichstromwandler in jeder der Notstromschaltungen 84A und 84B einschalten, um einen Hochspannungs-Gleichstrom in einen Niederspannungs-Gleichstrom (12 V) umzuwandeln.
In verschiedenen Ausführungsformen schließen die Gate-Treiberschaltung 46A und die Gate-Treiberschaltung 46B die Notstromschaltungen 84A bzw. 84B ein. Jeder der Notstromschaltungen 84A und 84B wird Hochspannungs-Gleichstrom (wie 450 V) bereitgestellt. Jede Notstromschaltung 84A und 84B ist konfiguriert, um 450 V-Gleichstrom in Niederspannungs-Gleichstrom umzuwandeln, wie 12 V-Gleichstrom. Somit schließen die Notstromschaltungen 84A und 84B zweckmäßigerweise einen Abwärtsgleichstrom-Gleichstromwandler (wie vorstehend erörtert), eine Spannungsteilerschaltung (wie nachstehend erörtert), falls gewünscht, oder dergleichen ein.
Wie in 6B gezeigt, kann in einigen Ausführungsformen jede Notstromschaltung 84A und 84B optional ein normalerweise offenes Relais 152 einschließen, das eine Relaisspule 154 aufweist, die betriebsfähig gekoppelt ist, um Niederspannungs-Gleichstrom (12 V) von der Steuerung 32 aufzunehmen. In diesen Ausführungsformen schließt das normalerweise offene Relais 152 auch einen normalerweise offenen Kontakt 156 ein. Wie vorstehend erörtert, wird während des Normalbetriebs 12 V-Niederspannungs-Gleichstrom der Relaisspule 154 bereitgestellt und die Relaisspule 154 wird mit Strom versorgt, wodurch bewirkt wird, dass der normalerweise offene Kontakt 156 öffnet). Im Falle eines Verlusts von Niederspannungs-Gleichstrom (12 V) wird die Relaisspule 154 deaktiviert, wodurch der normalerweise offene Kontakt 156 abgeschaltet wird). Somit schließt in diesen Ausführungsformen die Erfassungsschaltung 140 zweckmäßigerweise die Relaisspule 154 ein und die elektrische Niederspannungsleistung (12 V) von der Steuerung 32 kann als ein Steuersignal betrachtet werden.
In diesen Ausführungsformen schließt jede Notstromschaltung 84A und 84B zweckmäßigerweise einen Spannungsteiler 158 ein, der betriebsfähig gekoppelt ist, um den Hochspannungs-Gleichstrom aufzunehmen. Der Spannungsteiler 158 ist konfiguriert, um Hochspannungs-Gleichstrom in Niederspannungs-Gleichstrom umzuwandeln und ist ferner konfiguriert ist, um Niederspannungs-Gleichstrom an den normalerweise offenen Kontakt 156 auszugeben. In diesen Ausführungsformen stellen die Notstromschaltungen 84A und 84B während des normalen Betriebs (wenn Niederspannungs-Gleichstrom der Relaisspule 154 bereitgestellt wird und der normalerweise offene Kontakt 156 offen ist) keine 12V-Leistung bereit. Umgekehrt stellen die Notstromschaltungen 84A und 84B im Falle eines Verlusts von Niederspannungs-Gleichstrom (12 V) (wenn die Relaisspule 154 deaktiviert ist und der normalerweise offene Kontakt 156 abgeschaltet ist) 12V-Leistung bereit. Somit schließt in solchen Ausführungsformen jede Notstromschaltung 84A und 84B auch zweckmäßigerweise den normalerweise offenen Kontakt 156 ein.
Wie vorstehend erörtert, schließen der Wechselrichter 30A und der Wechselrichter 30B in verschiedenen Ausführungsformen jeweils zwei Bänke 40 und 44 der Leistungshalbleitervorrichtungen 42 mit drei Anschlüssen ein. Wie nachstehend erörtert, ist die Dreiphasen-Kurzschlussschaltung 108 ferner konfiguriert, um eine Bank 40 oder 44 der Leistungshalbleitervorrichtungen 42 mit drei Anschlüssen in dem Wechselrichter 30A und dem Wechselrichter 30B als Reaktion auf die Erkennung des Verlusts von Niederspannungs-Gleichstrom, der die Steuerung 32 speist, zu veranlassen.
Wie in 5A und 5C gezeigt, wird unabhängig davon, wie der Verlust von Niederspannungs-Gleichstrom (12 V) erkannt wird und Niederspannungs-Gleichstrom (12 V) von den Notstromschaltungen 84A und 84B erzeugt wird, der Niederspannungs-Gleichstrom (12 V) von den Notstromschaltungen 84A und 84B dem Spannungsregler 116 zugeführt. Als Reaktion auf das Anlegen von Niederspannungs-Gleichstrom (12 V) gibt der Spannungsregler 116 ein 5-V-Gleichstrom-Steuersignal 122 aus. Das Steuersignal 122 wird in die Puffer 118 und 120 eingegeben. Der Puffer 118 ist gekoppelt, um das Steuersignal 122 den Antrieben 46A2 für die Bank 44 des Wechselrichters 30A bereitzustellen. Die Antriebe 46A2 erzeugen das Fehleraktionssignal 88' und stellen es den Gate-Anschlüssen 48 der Bank 44 des Wechselrichters 30A bereit, wodurch die Leistungshalbleitervorrichtungen 42 mit drei Anschlüssen der Bank 44 des Wechselrichters 30A veranlasst werden, kurzzuschließen. Der Puffer 120 ist gekoppelt, um das Steuersignal 122 den Antrieben 46B2 für die Bank 44 des Stromrichters 30B bereitzustellen. Die Antriebe 46B2 erzeugen das Fehleraktionssignal 92' und stellen es den Gate-Anschlüssen 48 der Bank 44 des Wechselrichters 30B bereit, wodurch die Leistungshalbleitervorrichtungen 42 mit drei Anschlüssen der Bank 44 des Wechselrichters 30B veranlasst werden, kurzzuschließen.
Es versteht sich, dass das Kurzschließen der Leistungshalbleitervorrichtungen 42 mit drei Anschlüssen der Bänke 44 der Wechselrichter 30A und 30B nur als Veranschaulichung und nicht als Einschränkung erfolgt. In einigen Ausführungsformen sind die Leistungshalbleitervorrichtungen 42 mit drei Anschlüssen der Bänke 40 der Wechselrichter 30A und 30B kurzgeschlossen (und die Leistungshalbleitervorrichtungen 42 mit drei Anschlüssen der Bänke 44 der Wechselrichter 30A und 30B bleiben geöffnet).
In verschiedenen Ausführungsformen und wie in 6C gezeigt, wird im Falle eines Verlusts von 12 V, die einer gemeinsamen Steuerung für beide Wechselrichter zugeführt werden, ein Verfahren 160 zum Anwenden einer gleichen Fehleraktion auf beide Wechselrichter einer Antriebseinheit eines Elektrofahrzeugs bereitgestellt.
Das Verfahren 160 beginnt an einem Block 162. An einem Block 164 wird ein Verlust von Niederspannungs-Gleichstrom, der einer Steuerung für einen ersten Prozessor für einen ersten Wechselrichter und einen zweiten Prozessor für einen zweiten Wechselrichter einer Antriebseinheit für ein Elektrofahrzeug zugeführt wird, erkannt. An einem Block 166 mit Hochspannungs-Gleichstrom wird der Niederspannungs-Gleichstrom als Reaktion auf die Erkennung des Verlusts von Niederspannungs-Gleichstrom, der die Steuerung speist, umgewandelt. An einem Block 168 wird eine gleiche Fehleraktion auf den ersten Wechselrichter und den zweiten Wechselrichter als Reaktion auf die Erkennung des Verlusts von Niederspannungs-Gleichstrom, der die Steuerung speist, angewendet, wobei die gleiche Fehleraktion das Anlegen eines ausgeglichenen Drehmoments auf jede Achse (z. B. Rad) einschließt, die betriebsfähig mit der Antriebseinheit gekoppelt ist. Das Verfahren 160 endet an einem Block 170.
In verschiedenen Ausführungsformen kann ein Steuersignal als Reaktion auf das Vorhandensein von Niederspannungs-Gleichstrom, der die Steuerung speist, bereitgestellt werden.
In verschiedenen Ausführungsformen kann das Anwenden einer gleichen Fehleraktion auf den ersten Wechselrichter und den zweiten Wechselrichter einschließlich des Anlegens eines ausgeglichenen Drehmoments auf jede Achse (z. B. Rad), die betriebsfähig mit der Antriebseinheit gekoppelt ist, als Reaktion auf die Erkennung des Verlusts von Niederspannungs-Gleichstrom an der Steuerung ferner das Anwenden einer gleichen Fehleraktion auf dem ersten Wechselrichter und dem zweiten Wechselrichter zum Anlegen eines ausgeglichenen Drehmoments auf jede Achse (z. B. Rad), die betriebsfähig mit der Antriebseinheit gekoppelt ist, als Reaktion auf das Fehlen des Steuersignals einschließen.
In verschiedenen Ausführungsformen kann die Fehleraktion das Veranlassen einer Bank von Leistungshalbleitervorrichtungen mit drei Anschlüssen in dem ersten Wechselrichter und dem zweiten Wechselrichter zum Kurzschließen einschließen.
Fachleute werden erkennen, dass zumindest ein Abschnitt der hierin beschriebenen Vorrichtungen und/oder Prozesse in ein Datenverarbeitungssystem integriert werden kann. Fachleute werden erkennen, dass ein Datenverarbeitungssystem im Allgemeinen eines oder mehrere von einem Systemeinheitsgehäuse, einer Videoanzeigevorrichtung, einem Speicher, wie einem flüchtigen oder nichtflüchtigen Speicher, Prozessoren, wie Mikroprozessoren oder digitale Signalprozessoren, Berechnungsentitäten, wie Betriebssysteme, Treiber, grafische Benutzerschnittstellen und Anwendungsprogramme, eine oder mehrere Interaktionsvorrichtungen (z. B. ein Touchpad, einen Touchscreen, eine Antenne usw.) und/oder Steuersysteme einschließlich Rückkopplungsschleifen und Steuermotoren (z. B. Rückkopplung zum Erfassen von Position und/oder Geschwindigkeit; Steuermotoren zum Bewegen und/oder Verstellen von Komponenten und/oder Mengen) einschließt. Ein Datenverarbeitungssystem kann unter Nutzung geeigneter im Handel erhältlicher Komponenten implementiert werden, wie diejenigen, die in der Regel in Datenrechen-/Kommunikations- und/oder Netzwerkrechen-/Kommunikationssystemen gefunden werden.
Der Begriff Modul, wie in der vorgehenden/folgenden Offenbarung verwendet, kann sich auf eine Sammlung von einer oder mehreren Komponenten beziehen, die auf eine bestimmte Weise angebracht sind, oder eine Sammlung von einer oder mehreren Allzweckkomponenten, die konfiguriert sein können, um auf eine besondere Weise zu einem oder mehreren besonderen Zeitpunkten zu arbeiten, und/oder auch konfiguriert sein können, um auf eine oder mehrere weitere Weisen zu einem oder mehreren weiteren Zeiten zu arbeiten. Zum Beispiel kann die gleiche Hardware, oder können die gleichen Teile von Hardware, zeitlich sequenziell/parallel als ein erster Modultyp (z. B. zu einer ersten Zeit), als ein zweiter Modultyp (z. B. zu einer zweiten Zeit, die in einigen Fällen mit einer ersten Zeit zusammenfallen, sich überlappen oder dieser folgen kann) und/oder als ein dritter Modultyp (z. B. zu einer dritten Zeit, die in einigen Fällen mit einer ersten Zeit und/oder einer zweiten Zeit zusammenfallen, sich überlappen oder dieser folgen kann) usw. konfiguriert/rekonfiguriert werden. Rekonfigurierbare und/oder steuerbare Komponenten (z. B. Allzweckprozessoren, digitale Signalprozessoren, feldprogrammierbare Gate-Arrays, usw.) sind in der Lage, als ein erstes Modul, das einen ersten Zweck aufweist, dann ein zweites Modul, das einen zweiten Zweck aufweist und dann ein drittes Modul, das einen dritten Zweck aufweist, konfiguriert zu werden, und so weiter. Der Übergang einer rekonfigurierbaren und/oder steuerbaren Komponente kann in so wenig wie ein paar Nanosekunden erfolgen oder kann über einen Zeitraum von Minuten, Stunden oder Tagen erfolgen.
In einigen solchen Beispielen kann zu der Zeit, zu der die Komponente konfiguriert wird, um den zweiten Zweck auszuführen, die Komponente möglicherweise nicht länger in der Lage sein, diesen ersten Zweck auszuführen, bis sie rekonfiguriert ist. Eine Komponente kann in so wenig wie ein paar Nanosekunden zwischen Konfigurationen als unterschiedliche Module umschalten. Eine Komponente kann sich im Laufe des Betriebs rekonfigurieren, z. B. kann die Rekonfiguration einer Komponente von einem ersten Modul in ein zweites Modul genau dann erfolgen, wenn das zweite Modul benötigt wird. Eine Komponente kann sich in Stufen rekonfigurieren, d. h. Teile eines ersten Moduls, die nicht länger benötigt werden, können sich in das zweite Modul rekonfigurieren, noch bevor das erste Modul seinen Betrieb beendet hat. Solche Rekonfigurationen können automatisch erfolgen oder können durch Auffordern durch eine externe Quelle erfolgen, egal, ob diese Quelle eine andere Komponente, eine Anweisung, ein Signal, ein Zustand, ein externer Reiz oder ähnliches ist.
Zum Beispiel kann eine Zentralverarbeitungseinheit eines Personal Computers zu verschiedenen Zeiten als ein Modul zum Anzeigen von Grafiken auf einem Bildschirm, ein Modul zum Schreiben von Daten auf ein Speichermedium, ein Modul zum Empfangen von Benutzereingaben und ein Modul zum Multiplizieren zweier großer Primzahlen arbeiten, indem ihre logischen Gates gemäß ihren Anweisungen konfiguriert werden. Eine solche Rekonfiguration kann für das bloße Auge unsichtbar sein und kann in einigen Ausführungsformen Aktivierung, Deaktivierung und/oder Umleitung verschiedener Teile der Komponente, z. B. Schalter, Logik-Gates, Eingänge und/oder Ausgänge einschließen. In den Beispielen, die in der vorgehenden/folgenden Offenbarung gefunden werden, schließt somit, wenn ein Beispiel multiple Module einschließt oder angibt, das Beispiel die Möglichkeit ein, dass die gleiche Hardware mehr als eins der angegebenen Module implementieren kann, entweder gleichzeitig oder zu einzelnen Zeiten oder Zeitrahmen. Die Implementierung multipler Module, ob unter Verwendung von mehr Komponenten, weniger Komponenten oder der gleichen Anzahl von Komponenten wie die Anzahl von Modulen, ist lediglich eine Implementierungsauswahl und beeinflusst im Allgemeinen nicht den Betrieb der Module selbst. Dementsprechend sollte verstanden werden, dass jede Angabe multipler einzelner Module in dieser Offenbarung Implementierungen jener Module als eine beliebige Anzahl zugrundeliegender Komponenten einschließt, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, eine einzelne Komponente, die sich im Laufe der Zeit selbst rekonfiguriert, um die Funktionen multipler Module auszuführen, und/oder multipler Komponenten, die sich auf ähnliche Weise rekonfigurieren, und/oder rekonfigurierbare Komponenten zu Spezialzwecken.
In einigen Fällen können eine oder mehrere Komponenten hierin als „konfiguriert zu“, „konfiguriert durch“, „konfigurierbar zu“, „betreibbar/betriebsfähig zu“, „angepasst/anpassbar“, „in der Lage zu“, „anpassbar/konform zu“ usw. bezeichnet werden. Fachleute werden erkennen, dass solche Begriffe (zum Beispiel „konfiguriert zu“) im Allgemeinen Komponenten im aktiven Zustand und/oder Komponenten im inaktiven Zustand und/oder Komponenten im Standby-Zustand umfassen, sofern der Kontext nichts anderes vorgibt.
Obwohl bestimmte Gesichtspunkte des vorliegenden hierin beschriebenen Gegenstands gezeigt und beschrieben wurden, wird es für Fachleute offensichtlich sein, dass basierend auf den Lehren hierin Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne von dem hierin beschriebenen Gegenstand und seinen breiteren Gesichtspunkten abzuweichen, und daher sollen die beiliegenden Ansprüche innerhalb ihres Schutzumfangs alle solchen Änderungen und Modifikationen umfassen, die innerhalb des wahren Geistes und Schutzumfangs des hierin beschriebenen Gegenstands liegen. Es versteht sich für Fachleute, dass hierin verwendete Begriffe und insbesondere in den beiliegenden Ansprüchen (zum Beispiel Bestandteile der beiliegenden Ansprüche) allgemein als „offene“ Begriffe gemeint sind (zum Beispiel sollte der Begriff „einschließlich“ ausgelegt werden als „einschließlich, aber nicht beschränkt auf“, der Begriff „aufweisend“ sollte ausgelegt werden als „mindestens aufweisend“, der Begriff „schließt ein“ sollte ausgelegt werden als „schließt ein, aber nicht beschränkt auf“ usw.). Es versteht sich für Fachleute ferner, dass, wenn eine bestimmte Anzahl einer eingeführten Anspruchszitierung beabsichtigt ist, eine solche Absicht explizit in dem Anspruch angegeben wird und in Abwesenheit einer solchen Zitierung keine solche Absicht vorhanden ist. Zum Beispiel können die folgenden beiliegenden Ansprüche als Hilfe zum Verständnis die Verwendung der einleitenden Ausdrücke „mindestens einer“ und „eine oder mehrere“ enthalten, um Anspruchszitierungen einzuführen. Die Verwendung solcher Ausdrücke sollte jedoch nicht so ausgelegt werden, dass sie impliziert, dass die Einführung einer Anspruchszitierung durch die unbestimmten Artikel „ein/eine“ einen bestimmten Anspruch, der eine solche eingeführte Anspruchszitierung enthält, auf Ansprüche beschränkt, die nur eine solche Zitierung enthalten, selbst wenn derselbe Anspruch die einleitenden Ausdrücke „ein/eine oder mehrere“ oder „mindestens ein/eine“ und unbestimmte Artikel wie „ein/eine“ einschließt (zum Beispiel sollte „ein/eine“ in der Regel so ausgelegt werden, dass sie „mindestens ein/eine“ oder „ein/eine oder mehrere“ bedeuten); Gleiches gilt für die Verwendung bestimmter Artikel, die zur Einführung von Anspruchszitierungen verwendet werden. Auch wenn eine spezifische Anzahl einer eingeführten Anspruchszitierung explizit angegeben ist, wird der Fachmann erkennen, dass eine solche Zitierung in der Regel so ausgelegt werden sollte, dass sie mindestens die angegebene Anzahl bedeutet (zum Beispiel bedeutet die bloße Zitierung von „zwei Zitierungen“ ohne andere Modifikatoren in der Regel mindestens zwei Zitierungen oder zwei oder mehr Zitierungen). Außerdem ist in den Fällen, in denen eine Konvention analog zu „mindestens eines von A, B und C usw.“ verwendet wird, im Allgemeinen eine solche Konstruktion in dem Sinne beabsichtigt, wie ein Fachmann die Konvention verstehen würde (zum Beispiel, „ein System mit mindestens einem von A, B und C“ würde Systeme einschließen, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, die A allein, B allein, C allein, A und B zusammen, A und C zusammen, B und C zusammen und/oder A, B und C zusammen aufweisen usw.). Es versteht sich für Fachleute ferner, dass in der Regel ein disjunktes Wort und/oder ein disjunkter Satz, der zwei oder mehr alternative Begriffe darstellt, sei es in der Beschreibung, den Ansprüchen oder Zeichnungen, so verstanden werden sollte, dass die Möglichkeiten des Einschließens eines der Begriffe, entweder eines der Begriffe oder beider Begriffe berücksichtigt werden, sofern der Kontext nichts anderes vorgibt. Zum Beispiel wird der Ausdruck „A oder B“ in der Regel so verstanden, dass er die Möglichkeiten von „A“ oder „B“ oder „A und B“ einschließt.
Die vorstehende ausführliche Beschreibung legte verschiedene Ausführungsformen der Vorrichtungen und/oder Prozesse mittels der Verwendung von Blockdiagrammen, Flussdiagrammen und/oder Beispielen dar. Sofern solche Blockdiagramme, Flussdiagramme und/oder Beispiele eine oder mehrere Funktionen und/oder Operationen enthalten, werden Fachleute verstehen, dass jede Funktion und/oder Operation innerhalb solcher Blockdiagramme, Flussdiagramme oder Beispiele individuell oder kollektiv durch eine breite Palette von Hardware, Software (z. B. ein Computerprogramm auf hoher Ebene, das als eine Hardwarespezifikation dient), Firmware oder in praktisch beliebiger Kombination davon implementiert werden kann, beschränkt auf einen patentfähigen Gegenstand gemäß 35 U.S.C. 101. In einer Ausführungsform können mehrere Abschnitte des hierin beschriebenen Gegenstands mittels anwendungsspezifischer integrierter Schaltungen (Application Specific Integrated Circuits, ASICs), feldprogrammierbarer Gate-Arrays (FPGAs), digitaler Signalprozessoren (Digital Signal Processors, DSPs) oder weiterer integrierter Formate implementiert werden. Fachleute werden jedoch erkennen, dass einige Gesichtspunkte der hierin offenbarten Ausführungsformen ganz oder teilweise äquivalent in integrierten Schaltungen, als ein oder mehrere Computerprogramme, die auf einem oder mehreren Computern laufen (z. B. als ein oder mehrere Programme, die auf einem oder mehreren Computersystemen laufen), als ein oder mehrere Programme, die auf einem oder mehreren Prozessoren laufen (z. B. als ein oder mehrere Programme, die auf einem oder mehreren Mikroprozessoren laufen), als Firmware oder als praktisch jede Kombination davon implementiert werden können, beschränkt auf einen patentfähigen Gegenstand gemäß 35 U.S.C. 101, und dass das Entwerfen der Schaltung und/oder das Schreiben des Codes für die Software (z. B. ein Computerprogramm auf hoher Ebene, das als Hardwarespezifikation dient) und/oder Firmware in Hinblick auf diese Offenbarung gut im Rahmen der Fähigkeiten des Fachmanns liegen würde. Zusätzlich versteht der Fachmann, dass die Mechanismen des hierin beschriebenen Gegenstands in der Lage sind, als ein Programmprodukt in einer Vielfalt von Formen verteilt zu werden, und dass eine veranschaulichende Ausführungsform des hierin beschriebenen Gegenstands unabhängig von dem besonderen Typ von signaltragendem Medium gilt, das verwendet wird, um die Verteilung tatsächlich auszuführen. Beispiele eines signaltragenden Mediums schließen ein, aber sind nicht beschränkt auf das Folgende: einen aufzeichnungsfähigen Medientyp, wie eine Diskette, ein Festplattenlaufwerk, eine Compact Disk (CD), eine Digital Video Disk (DVD), ein digitales Band, einen Computerspeicher usw.; und ein Übertragungsmedium, wie ein digitales und/oder ein analoges Kommunikationsmedium (z. B. ein Glasfaserkabel, ein Wellenleiter, eine drahtgebundene Kommunikationsverbindung, eine drahtlose Kommunikationsverbindung (z. B. Sender, Empfänger, Übertragungslogik, Empfangslogik usw.) usw.).
In Bezug auf die beiliegenden Ansprüche wird der Fachmann erkennen, dass hierin angegebene Vorgänge im Allgemeinen in beliebiger Reihenfolge durchgeführt werden können. Obwohl verschiedene Betriebsabläufe in einer oder mehreren Sequenzen veranschaulicht werden, können die verschiedenen Vorgänge auch in einer anderen als der veranschaulichten Reihenfolge oder gleichzeitig durchgeführt werden. Beispiele für solche alternativen Ordnungen können überlappende, verschachtelte, unterbrochene, umgeordnete, inkrementelle, vorbereitende, ergänzende, gleichzeitige, umgekehrte oder andere Variantenordnungen einschließen, es sei denn, der Kontext gibt etwas anderes vor. Außerdem dienen Begriffe wie „in Reaktion auf“, „in Bezug auf“ oder andere vergangenheitsbezogene Adjektive im Allgemeinen nicht dazu, solche Varianten auszuschließen, es sei denn, der Kontext gibt etwas anderes vor.
Obwohl der offenbarte Gegenstand in Bezug auf veranschaulichende Ausführungsformen beschrieben worden ist, versteht es sich für den Fachmann, dass verschiedene Modifikationen daran vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang des beanspruchten Gegenstands, wie er in den Ansprüchen dargelegt ist, abzuweichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 17244288 [0027]

Claims

Doppelwechselrichtermodul, umfassend: eine Erfassungsschaltung, die konfiguriert ist, um einen Verlust von Niederspannungs-Gleichstrom (DC) zu erkennen, der eine Steuerung für einen ersten Wechselrichter und einen zweiten Wechselrichter einer Antriebseinheit für ein Elektrofahrzeug speist; eine erste Notstromschaltung, die dem ersten Wechselrichter zugeordnet ist, und eine zweite Notstromschaltung, die dem zweiten Wechselrichter zugeordnet ist, wobei jede Notstromschaltung konfiguriert ist, um Hochspannungs-Gleichstrom in Niederspannungs-Gleichstrom als Reaktion auf die Erkennung des Verlusts von Niederspannungs-Gleichstrom, der die Steuerung speist, umzuwandeln; und Dreiphasen-Kurzschlussschaltungen, die konfiguriert sind, um eine gleiche Fehleraktion auf den ersten Wechselrichter und den zweiten Wechselrichter als Reaktion auf die Erkennung des Verlusts von Niederspannungs-Gleichstrom, der die Steuerung speist, anzuwenden, wobei die gleiche Fehleraktion das Anlegen eines ausgeglichenen Drehmoments auf jede Achse einschließt, die betriebsfähig mit der Antriebseinheit gekoppelt ist.
Modul nach Anspruch 1, wobei die Erfassungsschaltung einen Optokoppler einschließt.
Modul nach Anspruch 2, wobei jede Notstromschaltung einen Abwärtsgleichstrom-Gleichstromwandler einschließt, der betriebsfähig gekoppelt ist, um den Hochspannungs-Gleichstrom aufzunehmen, konfiguriert, um den Hochspannungs-Gleichstrom in Niederspannungs-Gleichstrom umzuwandeln, und ferner konfiguriert, um Niederspannungs-Gleichstrom auszugeben.
Modul nach Anspruch 2, wobei jede Notstromschaltung ein normalerweise geschlossenes Relais mit einer Relaisspule einschließt, die funktionsfähig mit dem Optokoppler gekoppelt ist.
Modul nach Anspruch 4, wobei das normalerweise geschlossene Relais auch einen normalerweise geschlossenen Kontakt als Reaktion auf die Relaisspule einschließt.
Modul nach Anspruch 5, wobei jede Notstromschaltung einen Spannungsteiler einschließt, der betriebsfähig gekoppelt ist, um den Hochspannungs-Gleichstrom zu empfangen, konfiguriert, um den Hochspannungs-Gleichstrom in Niederspannungs-Gleichstrom umzuwandeln, und ferner konfiguriert, um Niederspannungs-Gleichstrom an den normalerweise geschlossenen Kontakt auszugeben.
Modul nach Anspruch 1, wobei der erste Wechselrichter und der zweite Wechselrichter jeweils zwei Bänke von Leistungshalbleitervorrichtungen mit drei Anschlüssen einschließen.
Modul nach Anspruch 7, wobei die Dreiphasen-Kurzschlussschaltung ferner konfiguriert ist, um eine Bank von Leistungshalbleitervorrichtungen mit drei Anschlüssen in dem ersten Wechselrichter und dem zweiten Wechselrichter als Reaktion auf die Erkennung des Verlusts von Niederspannungs-Gleichstrom, der die Steuerung speist, kurzzuschließen.
Elektrofahrzeug, umfassend: eine Fahrzeugkarosserie; eine elektrische Batterie mit hoher Gleichstromspannung (DC), die innerhalb der Fahrzeugkarosserie angeordnet ist; einen ersten und zweiten Elektromotor, die mechanisch koppelbar sind, um mindestens einen Satz von Achsen zu drehen; und mindestens ein Doppelwechselrichtermodul, das Folgendes einschließt: eine Erfassungsschaltung, die konfiguriert ist, um einen Verlust von Niederspannungs-Gleichstrom zu erkennen, der eine Steuerung für einen ersten Wechselrichter und einen zweiten Wechselrichter einer Antriebseinheit für ein Elektrofahrzeug speist; eine erste Notstromschaltung, die dem ersten Wechselrichter zugeordnet ist, und eine zweite Notstromschaltung, die dem zweiten Wechselrichter zugeordnet ist, wobei jede Notstromschaltung konfiguriert ist, um Hochspannungs-Gleichstrom in Niederspannungs-Gleichstrom als Reaktion auf die Erkennung des Verlusts von Niederspannungs-Gleichstrom, der die Steuerung speist, umzuwandeln; und Dreiphasen-Kurzschlussschaltungen, die konfiguriert sind, um eine gleiche Fehleraktion auf den ersten Wechselrichter und den zweiten Wechselrichter als Reaktion auf die Erkennung des Verlusts von Niederspannungs-Gleichstrom, der die Steuerung speist, anzuwenden, wobei die gleiche Fehleraktion das Anlegen eines ausgeglichenen Drehmoments auf jede Achse einschließt, die betriebsfähig mit der Antriebseinheit gekoppelt ist.
Elektrofahrzeug nach Anspruch 9, wobei die Erkennung einen Optokoppler einschließt.
Elektrofahrzeug nach Anspruch 10, wobei jede Notstromschaltung einen Abwärtsgleichstrom-Gleichstromwandler einschließt, der betriebsfähig gekoppelt ist, um den Hochspannungs-Gleichstrom aufzunehmen, konfiguriert, um den Hochspannungs-Gleichstrom in Niederspannungs-Gleichstrom umzuwandeln, und ferner konfiguriert, um Niederspannungs-Gleichstrom auszugeben.
Elektrofahrzeug nach Anspruch 10, wobei jede Notstromschaltung ein normalerweise geschlossenes Relais mit einer Relaisspule einschließt, die betriebsfähig mit dem Optokoppler gekoppelt ist.
Elektrofahrzeug nach Anspruch 12, wobei das normalerweise geschlossene Relais auch einen normalerweise geschlossenen Kontakt als Reaktion auf die Relaisspule einschließt.
Elektrofahrzeug nach Anspruch 13, wobei jede Notstromschaltung einen Spannungsteiler einschließt, der betriebsfähig gekoppelt ist, um den Hochspannungs-Gleichstrom zu empfangen, konfiguriert, um den Hochspannungs-Gleichstrom in Niederspannungs-Gleichstrom umzuwandeln, und ferner konfiguriert, um Niederspannungs-Gleichstrom an den normalerweise geschlossenen Kontakt auszugeben.
Elektrofahrzeug nach Anspruch 9, wobei der erste Wechselrichter und der zweite Wechselrichter jeweils zwei Bänke von Leistungshalbleitervorrichtungen mit drei Anschlüssen einschließen.
Elektrofahrzeug nach Anspruch 15, wobei die Dreiphasen-Kurzschaltung ferner konfiguriert ist, um eine Bank von Leistungshalbleitervorrichtungen mit drei Anschlüssen in dem ersten Wechselrichter und dem zweiten Wechselrichter als Reaktion auf die Erkennung des Verlusts von Niederspannungs-Gleichstrom, der die Steuerung speist, kurzzuschließen.
Verfahren, umfassend: Erkennen des Verlusts von Niederspannungs-Gleichstrom, der eine Steuerung für einen ersten Prozessor für einen ersten Wechselrichter und einen zweiten Prozessor für einen zweiten Wechselrichter einer Antriebseinheit für ein Elektrofahrzeug speist; Umwandeln von Hochspannungs-Gleichstrom in Niederspannungs-Gleichstrom als Reaktion auf die Erkennung des Verlusts von Niederspannungs-Gleichstrom, der die Steuerung speist; und Anwenden einer gleichen Fehleraktion auf den ersten Wechselrichter und den zweiten Wechselrichter als Reaktion auf die Erkennung des Verlusts von Niederspannungs-Gleichstrom, der die Steuerung speist, wobei die gleiche Fehleraktion das Anlegen eines ausgeglichenen Drehmoments auf jede Achse einschließt, die betriebsfähig mit der Antriebseinheit gekoppelt ist.
Verfahren nach Anspruch 17, ferner umfassend: Erzeugen eines Steuersignals als Reaktion auf das Vorhandensein von Niederspannungs-Gleichstrom, der die Steuerung speist.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei das Anwenden einer gleichen Fehleraktion auf den ersten Wechselrichter und den zweiten Wechselrichter einschließlich des Anlegens eines ausgeglichenen Drehmoments auf jede Achse, die betriebsfähig mit der Antriebseinheit gekoppelt ist, als Reaktion auf die Erkennung des Verlusts von Niederspannungs-Gleichstrom, der die Steuerung speist, ferner das Anwenden einer gleichen Fehleraktion auf den ersten Wechselrichter und den zweiten Wechselrichter als Reaktion auf das Fehlen des Steuersignals einschließt, wobei die gleiche Fehleraktion das Anlegen eines ausgeglichenen Drehmoments auf jede Achse, die betriebsfähig mit der Antriebseinheit gekoppelt ist, einschließt.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei die Fehleraktion das Veranlassen einer Bank von Leistungshalbleitervorrichtungen mit drei Anschlüssen in dem ersten Wechselrichter und dem zweiten Wechselrichter zum Kurzschließen einschließt.