DE4331691A1

DE4331691A1 - Steuersystem für ein elektrisches Fahrzeug

Info

Publication number: DE4331691A1
Application number: DE4331691A
Authority: DE
Inventors: Shigeyuki Yoshihara; Sanshiro Obara; Nobunori Matsudaira; Shotaro Naito
Original assignee: Hitachi Automotive Engineering Co Ltd; Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Automotive Systems Engineering Co Ltd
Priority date: 1992-09-18
Filing date: 1993-09-17
Publication date: 1994-03-24
Also published as: JP2774907B2; US5631796A; JPH06105402A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Steuersystem für ein elektrisches Fahrzeug. Insbesondere betrifft sie ein Steuersystem für ein elektrisches Fahrzeug, die eine sichere Funktionsfähigkeit des Fahrzeuges im Falle eines Versagens eines Mikrocomputers, der Teil des Steuersy stems ist, gewährleistet.

Bei Steuersystemen für elektrische Fahrzeuge des Standes der Technik empfängt im allgemeinen ein Mikrocomputer ein Beschleunigersignal, ein Schlüsselschaltersignal, ein Stromerfassungssignal und ein Motorrotations signal, verarbeitet diese Information und steuert einen elektrischen Motor. Da solche Systeme von dem ordentlichen Funktionieren des Mikrocompu ters abhängen, um den Fahrzeugmotor zu betreiben, kann ein Versagen des Mikrocomputers Verlust der Steuerung verursachen. Es ist offen sichtlich unerwünscht von einem Sicherheitsstandpunkt für den Fahrer nicht in der Lage zu sein, das Fahrzeug beim Auftreten solch eines Mikrocomputerversagens zu steuern. Zwei Steuersysteme des Standes der Technik greifen dieses Problem auf:

1. Ein Steuersystem für ein elektrisches Fahrzeug, das in der japani schen Patentoffenlegungsschrift Nr. 58 703 von 1981 offenbart ist, stellt eine logische AND-Operation eines Beschleunigungsschaltsigna les von einem Mikrocomputer und eines Beschleunigerschaltsignales bereit, um einen Zerhacker zu einem Beschleunigungsmodus zu schalten. Fahren kann immer zur Stromrückgewinnung oder zum Fahren im Leerlauf geschaltet werden, wann immer der Beschleuni ger freigegeben wird, wodurch die Sicherheit erhöht wird.

2. In dem Steuersystem für ein elektrisches Fahrzeug, das in der japa nischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 80 202 von 1982 offenbart wor den ist, wird ein Mikrocomputer einmal zurückgesetzt, wenn ein Strom, der in einen Gleichstrommotor fließt, höher ist als ein Span nungssignal, das der Position des Beschleunigerpedales entspricht. Nach einer vorbestimmten Zeit wird der Betrieb des Motors wieder gestartet.

Diese Vorrichtungen des Standes der Technik bringen jedoch folgende Probleme mit sich:

Stand der Technik 1 stellt eine schlechte Fahrleistung bereit, da die Beschleunigung und Stromwiedergewinnung der Hauptschaltung ausgeschal tet wird, wann immer der Beschleuniger beim gewöhnlichen Fahren freigegeben wird.

Stand der Technik 2 auf der anderen Seite setzt den Mikrocomputer zurück, unterbricht aber nicht den Strom selbst im Falle eines Versagens des Mikrocomputers; demgemäß läuft das Fahrzeug weiter; während der Mikrocomputer zurückgesetzt ist. Also kann es vorkommen, daß der Mikrocomputer wiederholt zurückgesetzt werden muß, wenn er sich nicht von dem Versagen erholt hat, was ebenfalls ein Sicherheitsrisiko ist.

Im Hinblick auf das vorhergehende ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung ein Steuersystem für ein elektrisches Fahrzeug bereitzustellen, das eine gute Fahrleistung beim gewöhnlichen Fahren anbietet und sicher den Strom beim Versagen eines Mikrocomputers abschalten kann vor dem Wiederstarten.

Bei dem Steuersystem für ein elektrisches Fahrzeug gemäß der Erfindung stellt ein Sensor zum Erfassen einer Beschleunigerpedalposition ein Ausgabesignal zu einer Energiesteuereinheit zum Steuern der Energie versorgung zu einem elektrischen Motor bereit, und eine Energieerfas sungseinheit erfaßt die Energieversorgung zu dem Motor. Eine Beur teilungseinheit vergleicht das Ausgabesignal von dem Positionssensor des Beschleunigerpedales mit der Ausgabe der Energieerfassungseinheit, um Versagen der Energiesteuereinheit zu erfassen, und steuert den Betrieb eines Ein/Aus- Schalters, um die Energieversorgung von dem Motor im Falle eines Versagens zu trennen. Eine Halteeinrichtung zum Halten des Trennungszustandes der Energieversorgung und eine Starteinrichtung zum Wiederstarten sind ebenso bereitgestellt.

Vorzugsweise hat das Steuersystem für ein elektrisches Fahrzeug auch eine Anzeige, um den Fahrer von der Abtrennung des Motors zu infor mieren.

Die Energieerfassungseinheit kann den Strom erfassen, der entweder von einer Batterie oder in den Motor fließt; und der Ein/Aus-Schalter kann ein Steuersignal von der Energiesteuereinheit trennen oder kann direkt die Zufuhr von Energie von der Energiesteuereinheit zu dem Motor unterbrechen.

Vorzugsweise arbeitet die Beurteilungseinheit unabhängig von der Ener giesteuereinrichtung und erfaßt ein Versagen, wenn (unter anderen Umständen) die Energieversorgung zu dem Motor einen vorbestimmten Wert überschreitet, wenn das Beschleunigerpedal freigegeben ist. Zu diesem Zweck wird eine Freigabe des Beschleunigerpedales erfaßt, wenn die Position des Beschleunigerpedales geringer als ein vorbestimmter Wert ist.

Der Positionssensor für das Beschleunigerpedal kann z. B. einen oder mehr Schalter aufweisen zum selektiven Erfassen, ob das Beschleunigerpe dal heruntergedrückt ist, und die Beurteilungseinheit erfaßt eine Freigabe des Beschleunigerpedales, wenn die Schalter auf einen vorbestimmten Zustand gesetzt sind.

Vorzugsweise ist der Motor ein Wechselstrommotor; dessen Energie durch eine Inverterschaltung bereitgestellt wird. Ein Widerstand kann zwischen der Ein/Aus-Schalteeinrichtung und der Inverterschaltung bereit gestellt sein.

Das Steuersystem für ein elektrisches Fahrzeug der vorliegenden Erfin dung arbeitet wie folgt. Wenn die Beurteilungseinheit ein Versagen der Energiesteuereinheit erfaßt, unterbricht der Ein/Aus-Schalter die Zufuhr von Energie zu dem Motor. Zu allen anderen Zeitpunkten hält die Energiesteuereinrichtung die Verbindung, wodurch sie ermöglicht, daß das Fahrzeug seine normale Fahrleistung fortsetzt. Eine Halteeinrichtung fährt mit der Trennung der Energieversorgung fort, bis der Fahrzeug bediener den Hauptenergieschalter aus- und wieder andreht, so daß der Mikrocomputer auf eine konventionelle Weise zurückgesetzt ist.

Die Anzeige informiert den Fahrer von einem Versagen der Energie steuereinheit. Weiter wird ein Ausgabewert des Positionssensors des Beschleunigerpedales mit einem Ausgabewert der Energieerfassungsein richtung verglichen. Dies erlaubt dem Fahrer einfach durch Beobachten, ob der Motor ohne Drücken des Beschleunigerpedales angetrieben wird, ein Versagen der Energiesteuereinheit zu überprüfen.

Zusätzliche Merkmale des Steuersystemes gemäß der Erfindung sind wie folgt: die Energieerfassungseinheit erfaßt den Strom, der von der Batte rie fließt, so daß sie genau den zugeführten Strom erfassen kann, auch wenn der Strom durch den Motor rückgewonnen wird. Der Batterie stromsensor erfaßt den Motorstrom für die Energieerfassungseinheit, was die Verwendung des existierenden Sensors erlaubt, der normalerweise für einen Betrieb des Fahrzeugs bereitgestellt ist. Zusätzlich wird das Steuersignal gemäß der Erfindung getrennt von der Energiesteuereinheit erzeugt und stellt demgemäß eine Anordnung zum Trennen der Energie von dem Motor mittels einer einfachen zusätzlichen Vorrichtung bereit, die einen Ein/Aus-Schalter für die Energiezufuhr steuert. Alternativer weise kann die Energiezufuhr direkt durch Bereitstellen eines Energie unterbrechers zwischen der Energieeinheit und dem Motor getrennt werden. Die Beurteilungseinheit kann unabhängig von der Energiesteuer einheit arbeiten, so daß die Trennung der Energiezufuhr zuverlässig gemacht werden kann, ohne daß sie durch ein Versagen der Energie steuereinheit beeinflußt wird.

In dem Steuersystem gemäß der Erfindung wird ein Mikrocomputerver fahren angenommen, wenn die Motorenergiezufuhr einen vorbestimmten Wert überschreitet, wenn das Beschleunigerpedal freigegeben ist. Zu diesem Zweck, gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, wird gefolgert, daß das Beschleunigerpedal freigegeben worden ist, wenn die Beschleunigerpedalposition, die durch den Sensor erfaßt wird, niedri ger als ein vorbestimmter Wert ist. Alternativerweise, wenn eine Viel zahl von Pedalpositionssensoren oder Schaltern verwendet wird (wie unten beschrieben), wird eine Freigabe erfaßt werden, wenn die Aus gaben von allen Pedalpositionssensoren oder Schaltern niedriger sind als ein vorbestimmter Schwellenwert. In noch einem anderen Ausführungs beispiel wird ein Schalter; der in der Lage ist selektiv zu erfassen, ob das Beschleunigerpedal gedrückt ist oder nicht, bereitgestellt; oder eine Vielschalteranordnung kann verwendet werden, wobei eine Freigabe erfaßt wird, wenn alle Schalter auf einen vorbestimmten Zustand gesetzt sind. Schließlich kann eine Freigabe erfaßt werden durch Verwendung von sowohl der Pedalposition als auch dem Schalterzustand.

Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung ist es wünschenswert, den Pegel der Spannung V1 zu variieren, die verwendet wird, um ein Mikro computerversagen zu erfassen, so daß V1 anwächst mit anwachsendem Niederdrücken der Beschleunigerpedalposition Xa. Das heißt, wenn das Fahrzeug bei höheren Geschwindigkeiten betrieben wird und Xa groß ist, ist die Spannung V1 (oberhalb der ein Mikrocomputerversagen existieren soll) größer und das System ist weniger empfindlich. Wenn auf der anderen Seite das Beschleunigerpedal nur leicht niedergedrückt wird und die Leistung, die dem Motor bereitgestellt wird, klein ist, nimmt der Pegel von V1 ab. Dies wird erreicht durch Bereitstellen einer Vielzahl von Positionsschaltern des Beschleunigerpedals, die unterschiedliche Empfindlichkeiten haben, so daß sie bei verschiedenen Pedalpositionen Xa aktiv sind. Basierend auf den Ausgaben solcher Schalter kann die Pedalposition Xa in Bereiche aufgeteilt werden, wobei jeder Bereich eine verschiedene Spannung V1 hat, die ihm zugeordnet ist.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegen den Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeich nung zeigen:

Fig. 1 ein Gesamtblockdiagramm eines Ausführungsbeispieles des Steu ersystemes für ein elektrisches Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine Ausgabecharakteristik eines Batteriestromsensors;

Fig. 3 ein Positionssignal eines Beschleunigersignales von einem Be schleunigersensor und das Ausgabesignal eines Erfassungsschal ters für die Niederdrückposition;

Fig. 4 ein Ausgabesignal des Erfassungsschalters der Beschleunigerpe dal-Stellung zusammen mit dem Ausgabesignal einer Einstell schaltung;

Fig. 5 eine graphische Darstellung eines Batteriestromes gegen die Zeit;

Fig. 6 eine alternative Anordnung des Beschleunigersensors 5 und der Einstellschaltung 14;

Fig. 7 eine graphische Darstellung, die den Betrieb eines Ausführungs beispieles der Erfindung veranschaulicht, bei der V1 mit der Beschleunigerpedalposition Xa variiert; und

Fig. 8 bis 12 alternative Anordnungen zum Bestimmen, ob das Beschleuniger pedal niedergedrückt oder freigegeben worden ist.

Fig. 1 ist ein Gesamtblockdiagramm eines Steuersystems für ein elek trisches Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung. Es umfaßt einen Beschleunigersensor 5, der einen Signalerzeugungsabschnitt 6 zum Erzeu gen eines Spannungssignales abhängig von der Position des Beschleuniger pedales hat, und einen Erfassungsschalter 7 für die Beschleunigerpedal- Stellung zum Erfassen eines Niederdrückens bzw. der Stellung des Be schleunigerpedals. Eine Motorantriebsschaltung 9, die einen Mikrocompu ter 10 und eine Antriebssignalerzeugerschaltung 11 zum Antreiben eines Inverters hat, ist mit dem Beschleunigersensor 5 über eine Schnittstellen schaltung 8 gekoppelt. Ein Inverter 2 zum Umwandeln von Gleichstrom energie einer Batterie 1 zu Wechselstromenergie, um einen Wechsel strommotor 3 anzutreiben, ist mit der Antriebssignalerzeugerschaltung 11 der Motorantriebsschaltung 9 über ein normalerweise geschlossenes Relais 15 gekoppelt.

Ein Motorstromsensor 21 ist zwischen dem Inverter 2 und dem Wechsel strommotor 3 bereitgestellt, der einen Drehzahlsensor 12 daran ange bracht hat. Ein Drehmomentsignal r von dem Motorstromsensor 21 und ein Drehzahlsignal q von dem Sensor 12 werden in den Mikrocomputer 10 eingegeben. Ein Batteriestromsensor 4 erfaßt den Strom, der von der Batterie 1 zu dem Inverter 2 fließt, und stellt ein Ausgabesignal n zu der Vergleichs- und Betriebsschaltung 13 bereit, wo es mit dem Posi tionssignal 1 des Beschleunigerpedales von dem Positionssensor 5 des Beschleunigersignales verglichen wird. Die Vergleichs- und Betriebs schaltung 13 hat auch eine Alarmlampe 20. Wie in Fig. 2 gezeigt, wächst das Ausgabesignal des Batteriestromsensors 4 linear mit dem Batteriestrom an. Der schraffierte Bereich der Figur stellt einen norma len Fahrbereich dar; in dem der Batteriestrom niedriger als ein Strom I₀ ist (vorbestimmt basiert auf einer Ausgabebeschränkung des Wechsel strommotors 3 und einer Beschränkung des Inverters 2), und das Aus gabesignal n des Batteriestromsensors 4 kleiner als V3 ist. Wie in größerem Detail später erklärt ist das Ausgabesignal n daher normaler weise auch kleiner als ein Wert V1 eines Ausgabesignales m einer Einstellschaltung 14, wenn das Beschleunigerpedal niedergedrückt ist. Außerdem, wenn der Batteriestrom 0 ist, ist das Ausgabesignal n des Batteriestromsensors 4 auch 0, und ist demgemäß niedriger als ein Wert V2 des Ausgabesignales m von der Einstellschaltung 14, wenn das Be schleunigerpedal freigegeben ist. Die Betriebssignifikanz der Ausgabe spannungen V1 und V2 wird in größerem Detail später beschrieben werden.

In einem alternativen Ausführungsbeispiel kann anstelle des Erfassens des Batteriestromes mit dem Batteriestromsensor 4 wie oben beschrieben der Motorstromsensor 21, der zwischen dem Inverter 2 und dem Wechsel strommotor 3 bereitgestellt ist, verwendet werden, um den Motorstrom direkt zu erfassen.

Fig. 3 ist eine charakteristische Kurve, die das Ausgabesignal von dem Positionssensor 5 des Beschleunigerpedales als eine Funktion der Be schleunigerpedalposition x zeigt und ebenso das Ausgabesignal 1 des Erfassungsschalters 7 für die Niederdrückposition zeigt. Das Beschleuni gerpedalpositionssignal, wie in der Figur gezeigt, steigt mit wachsendem Niederdrücken des Beschleunigerpedales an. Der Erfassungsschalter 7 bleibt jedoch offen, oder AUS, bis das Beschleunigerpedal die Position Xa erreicht, an welchem Punkt er schließt, oder zu EIN geschaltet ist. Die Beschleunigerpedalausgabe, die der Beschleunigerpedalposition Xa entspricht, ist dann Va.

Die Fig. 8 bis 12 zeigen alternative Anordnungen zum Bestimmen, ob das Beschleunigerpedal niedergedrückt oder freigegeben worden ist. In Fig. 8 (die der Anordnung von Fig. 1 entspricht) ist ein einzelner Schal ter 7 bereitgestellt und das Beschleunigerpedal wird als niedergedrückt betrachtet, wenn der Schalter 7 geschlossen ist, während in Fig. 9 eine Vielzahl von Schaltern 7, 7′ bereitgestellt sind und eine Freigabe des Beschleunigerpedals bestimmt ist, wenn alle Schalter in einer offenen Position sind, demgemäß einen größeren Bereich von Sicherheit gegen über falschen Freigabebestimmungen bereitstellen. In Fig. 10 ist das Niederdrücken des Beschleunigerpedals basierend direkt auf der Ausgabe des Beschleunigerpositionssensors erfaßt, die dem Element 6 in Fig. 1 entspricht. In diesem Ausführungsbeispiel wird bestimmt, daß das Be schleunigerpedal niedergedrückt ist, wenn die Ausgabespannung einen vorbestimmten Schwellwert überschreitet, und daß es freigegeben worden ist, wenn die Spannung niedriger als der Schwellwert ist. In Fig. 11 ist eine Vielzahl von Positionssensoren 6, 6′ bereitgestellt und eine Freigabe des Beschleunigerpedals wird nur bestimmt, wenn die Ausgaben von allen Sensoren unter dem festgelegten Schwellwert sind. Schließlich werden in Fig. 12 Niederdrücken und Freigabe des Beschleunigerpedals bestimmt basierend auf den Ausgaben von sowohl einem Schalter 7 als auch einem Positionssensor 6, wobei eine Freigabe nur bestimmt ist, wenn die Ausgabe des Sensors 6 niedriger als ein vorbestimmter Schwellwert und der Schalter 7 offen ist.

In der Vergleichs- und Betriebsschaltung 13 empfängt ein Komparator 16 das Ausgabesignal m von der Einstellschaltung 14, dessen Pegel sich mit dem Ausgabesignal 1 des Erfassungsschalters 7 der Niederdrückposition des Beschleunigerpedals ändert, und das Ausgabesignal n des Batterie stromsensors. Ein Ausgabesignal p des Komparators 16 ist mit der Basis eines Transistors 17 über eine Verzögerungsschaltung 19 zum Halten der Ausgabe verbunden. (Die Verzögerungsschaltung 19 kann z. B. eine kon ventionelle Zwischenspeicherschaltung sein, die zurückgesetzt wird, wenn der Fahrzeugzündschalter von Aus auf Ein gedreht wird.) Der Kollektor des Transistors 17 ist mit einer kontaktöffnenden Spule des Relais 15 verbunden und mit der Alarmlampe 20, die angeschaltet ist, wenn der Transistor 17 an ist.

Fig. 4 zeigt ein Ausgabesignal 1 des Erfassungsschalters 7 der Nieder drückposition und das Ausgabesignal m der Einstellschaltung 14 als eine Funktion der Beschleunigerpedalposition x. Das Ausgabesignal m der Einstellschaltung 14 wechselt von V2 zu V1, wenn das Ausgabesignal 1 des Erfassungsschalters 7 der Niederdrückposition von AUS zu EIN bei dem Betrag der Niederdrückstellung Xa wechselt.

Beim normalen Fahren erfaßt der Mikrocomputer 10 der Motorantriebs schaltung 9 die Beschleunigerpedalposition von dem Beschleunigersensor 5. Er empfängt auch ein Drehmomentsignal r und ein Rotationsfre quenzsignal q, die von dem Motorstromsensor 21 bzw. dem Motorrota tionsfrequenzsensor 12 zurückgespeist werden. Auf der Basis dieser Eingabesignale sendet der Mikrocomputer 10 einen Drehmomentbefehl und einen Motorrotationsfrequenzbefehl zu der Antriebssignalerzeuger schaltung 11, die den Inverter 2 auf eine im Stand der Technik wohl bekannte Weise antreibt.

Solange das Beschleunigerpedal niedergedrückt ist, bleibt der Schalter 7 geschlossen und das Ausgabesignal m der Einstellschaltung 14 wird auf V1 gesetzt (siehe Fig. 4). Da das Ausgabesignal n des Batteriestromsen sors 4 niedriger als V3 ist (unter der Annahme, daß das Fahrzeug in dem normalen Fahrbereich betrieben wird), ist es auch kleiner als V1 (siehe Fig. 2 und 4) und der Komparator 16 bleibt aus. Wenn jedoch ein Versagen auftritt während das Beschleunigerpedal niedergedrückt ist, wächst das Ausgabesignal m auf einen Pegel an, der größer als V1 ist, wie in Fig. 5 gezeigt. Wenn dies auftritt wird bestimmt, daß der Com puter versagt hat und der Batteriestrom wird durch das Relais 15 unter brochen. (Wie in Fig. 5 gezeigt hat das Relais eine finite Antwortzeit, so daß es eine kurze Verzögerung zwischen der Zeit gibt, wenn der Batteriestrom zuerst V1 überschreitet und dem Unterbrechen des Batte riestromes.)

Fig. 6 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel der Erfindung, in dem die Größe der Spannung V1 abhängig von dem Ausmaß des Nieder drückens des Beschleunigerpedals, Xa, ist, so daß die Empfindlichkeit des Systemes, um Computerversagen während das Fahrzeug bewegt wird zu erfassen, erhöht ist. Das heißt, wenn der Wert von V1 festgelegt wird, muß er auf einen Pegel gesetzt werden, der das maximale Niederdrücken des Beschleunigerpedals widerspiegelt (so daß, wenn die Ausgabespan nung des Batteriestromsensors V1 überschreitet, es sicher ist, daß ein Versagen aufgetreten ist). In diesem Falle jedoch, wenn ein Versagen auftritt, während das Beschleunigerpedal nur leicht niedergedrückt wird, kann der Batteriestrom nicht den V1-Pegel überschreiten und die Schal tung kann daher nicht geschützt sein. Demgemäß ist es wünschenswert die Schwelle V1, die das Versagen bestimmt, im Verhältnis zu der Beschleunigerpedalposition Xa zu variieren. Dies kann wie in Fig. 6 getan werden durch Zuführen des Ausgabesignales von dem Beschleuni gerpositionssensor 6 zu einem Schwellwertkomparator 14, der es mit einer Serie von Schwellwerten vergleicht und einen diskreten Pegel M abhängig von der Größe des Eingangssignales ausgibt. Alternativ kann V1 kontinuierlich variabel sein, mit einer Größe, die proportional zu Xa ist, wie in Fig. 7 gezeigt.

Wenn das Beschleunigerpedal freigegeben wird, öffnet sich der Schalter 7 und das Ausgabesignal m der Einstellschaltung 14 wechselt zu V2 (siehe Fig. 4). Wenn der Mikrocomputer 10 an diesem Punkt ordentlich funktioniert schaltet die Motorantriebsschaltung 9 auch den Inverter 2 aus und der Batteriestrom fällt auf 0. Das Ausgabesignal n des Batte riestromsensors 4 wird dann niedriger als V2 (siehe Fig. 2), und wieder um bleibt der Komparator 16 aus, wie oben.

Der Mikrocomputer 10 kann jedoch versagen, durch Veranlassen, daß Antriebssignale, wie z. B. ein Rotationsfrequenzbefehl zu der Antriebs signalerzeugerschaltung 11 gesandt wird, um den Inverter 2 anzutreiben, selbst wenn das Beschleunigerpedal freigegeben worden ist. Solch eine Situation ist klar unerwünscht, da der Betrieb des Motors gegen den Willen des Fahrers in einem Weglaufen des elektrischen Fahrzeuges resultieren kann. Um solch ein Auftreten zu vermeiden ist das vor liegende Ausführungsbeispiel so aufgebaut, um den Motorstrom abzuschal ten bis zu einem Neustart des elektrischen Fahrzeugs.

Das Folgende beschreibt den Betrieb des Steuersystems für ein elek trisches Fahrzeug.

Wenn das Beschleunigerpedal freigegeben ist, geht das Ausgabesignal m der Einstellschaltung 14 auf V2 (siehe Fig. 4). Wenn der Betrieb des Mikrocomputers 10 nicht korrekt ist und der Inverter 2 erregt bleibt, fließt der Batteriestrom, der den Wechselstrommotor 3 antreibt, weiter hin. Wenn das Ausgabesignal n von dem Stromsensor 4 größer als V2 ist, ist der Komparator 16 eingeschaltet, der demgemäß den Transistor 17 einschaltet und das Relais 15 aktiviert, das das Inverterantriebssignal s (erzeugt durch die Antriebssignalerzeugerschaltung 11 der Motoran triebsschaltung 9) von dem Inverter 2 trennt. Die Energiezufuhr von dem Inverter 2 zu dem Wechselstrommotor 3 ist daher unterbrochen, was ein Weglaufen des Fahrzeuges verhindert. Die Aktivierung des Komparators 16 wird durch die Verzögerungsschaltung 9 gehalten, um die Unterbrechung fortzusetzen, bis der Zündschlüssel aus und wieder an gedreht wird von dem Fahrzeugbediener; so daß der Mikrocomputer zurückgesetzt wird und das System wiedergestartet wird, um die Energie einzuschalten. Zur gleichen Zeit wie das Einschalten des Transistors 17 wird die Alarmlampe 20 erleuchtet, um dem Fahrer einen Alarm zu auszugeben. Nachdem er die Alarmanzeige gesehen hat, kann der Fahrer das System durch aus und wiedereinschalten eines Hauptenergie schalters zurücksetzen.

In dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel ist das Ausgabesignal m der Einstellschaltung 14 abhängig von dem Ausgabesignal 1 des Erfas sungsschalters 7 der Beschleunigerpedalstellung. Alternativ kann das Ausgabesignal m anstelle davon direkt mit der Beschleunigerpedalsignal ausgabe, die in Fig. 3 gezeigt ist, verbunden werden, so daß das Aus gabesignal m von V1 zu V2 geändert werden kann, wenn die Beschleuni gersignalausgabe niedriger als die Ausgabe Va entsprechend der Be schleunigerpedalposition Xa wird. Als eine andere Alternative kann eine Logikschaltung bereitgestellt sein, um das Beschleunigerpedalausgabesignal und das Ausgabesignal von dem Schalter 7 in einer logischen AND- Funktion zu kombinieren, so daß, wenn die Beschleunigersignalausgabe niedriger als Va ist und das Ausgabesignal 1 des Schalters 7 von EIN zu AUS schaltet, das Ausgabesignal m der Einstellschaltung 14 von V1 zu V2 wechselt.

Als ein anderes alternatives Ausführungsbeispiel kann eine Vielzahl von Beschleunigersensoren und ein Satz kombinierter AND-Gatter-Logikschal tungen bereitgestellt sein, um das Ausgabesignal in der Einstellschaltung 14 von V1 zu V2 zu ändern, wenn die Signalausgaben aller Sensoren niedriger als Va sind und die Ausgabesignale 1 der Erfassungsschalter der Niederdrückposition alle von Ein zu Aus geschaltet sind.

In dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel ist der Inverter 2 aus Hochkapazitätshalbleitern gemacht, wie z. B. einem Isolierschichtbipolar transistor "IGBD". Wenn das Relais 15 oder ähnliches das Inverter antriebssignal s trennt, wird ein Gate des IGBT geöffnet. Der IGBT selbst kann jedoch versagen, so daß das elektrische Fahrzeug nicht angehalten werden kann oder ähnliche unkontrollierbare Operationen resultieren, was natürlich sehr unerwünscht von einem Sicherheitsstand punkt her ist. Es ist daher wünschenswert einen Widerstand 18 zwischen dem Relais 15 und dem Inverter 2 einzufügen, um die Eingabe zu dem Inverter 2 zu stabilisieren, wenn das Relais 15 offen ist.

Anstelle des Unterbrechens des Antriebssignales von der Motorantriebs schaltung 9 mittels des Relais 15, wenn der Mikrocomputer 10 versagt, kann als eine andere Alternative ein Energieunterbrecher bereitgestellt werden zwischen dem Inverter 2 und dem Wechselstrommotor 3, um die Energiezufuhr direkt abzuschalten.

In dem hierin beschriebenen Ausführungsbeispiel kann das Steuersystem für ein elektrisches Fahrzeug gewöhnliches normales Fahren solange aufrechterhalten, wie der Mikrocomputer 10 nicht versagt. Dies wird ausgeführt durch Veranlassen der Vergleichs- und Betriebsschaltung 13, das Relais 15 nur zu öffnen, wenn der Mikrocomputer 10 versagt. Auch kann die Halteschaltung 19 sicher den Offen-Zustand aufrechterhalten, so daß der Fahrer wieder die Leistung einschalten kann, um den Motor wieder zu starten.

Die Erfindung stellt auch ein Merkmal bereit, daß die Alarmlampe 20 den Fahrer vor einem Versagen des Mikrocomputers 10 warnt. Der Fahrer kann dann ein Versagen überprüfen, bei dem der Wechselstrom motor 3 ohne Niederdrücken des Beschleunigers angetrieben wird, wenn die Beschleunigerpedalposition mit der zugeführten Energie verglichen wird. Außerdem kann der zugeführte Strom genau erfaßt werden, auch wenn er durch den Wechselstrommotor rückgewonnen wird, da ein Batteriestromsensor 4 verwendet wird. Das Inverterantriebssignal s kann nur durch den einfachen Batteriestromsensor 4 getrennt werden, und die Vergleichs- und Betriebsschaltung 13 kann unabhängig für eine zuver lässige Energietrennung betrieben werden, da sie nicht durch ein Ver sagen des Mikrocomputers 10 beeinflußt wird. Der Widerstand 18 kann verhindern, daß der Inverter 2 selbst beim Trennen des Inverterantriebs signales s versagt.

Das Steuersystem für ein elektrisches Fahrzeug des beschriebenen Aus führungsbeispieles verwendet soweit einen Wechselstrommotor. Es ist natürlich auch möglich das Steuersystem für ein elektrisches Fahrzeug gemäß der Erfindung zu verwenden, um einen Gleichstrommotor zu steuern.

Obwohl die Erfindung im Detail beschrieben und veranschaulicht worden ist, soll klar verstanden werden, daß dies durch Veranschaulichung und Beispiel geschehen ist, und nicht als Beschränkung zu sehen ist. Der Geist und der Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung wird nur durch die Begriffe der beigefügten Ansprüche beschränkt.

Fig. 1
2 Inverter
3 Wechselstrommotor
4 Batteriestromsensor
5 Beschleunigersensor
6 Signalabschnitt
7 Erfassungsschalter der Niederdruckposition
8 Schnittstellenschaltung
9 Motorantriebsschaltung
10 Mikrocomputer
11 Antriebssignalerzeugerschaltung
12 Sensor
13 Vergleichs- und Betriebsschaltung
14 Einstellschaltung
15 Relais
16 Komparator
17 Transistor
18 Widerstand
19 Halteschaltung
20 Alarmlampe
21 Motorstromsensor
l Ausgabesignal des Erfassungsschalters der Niederdrückposition
m Ausgabesignal der Einstellschaltung
n Ausgabesignal des Batteriestromsensors
p Ausgabesignal des Komparators
q Rotationsfrequenzsignals
r Drehmomentsignal
s Inverterantriebssignal

Claims

1. Einrichtung zum Betreiben eines elektrischen Motorsystemes, die eine Eingabevorrichtung für einen Motordrehzahlbefehl, eine Energiezu fuhreinheit, die gekoppelt ist, um Energie zu dem Motor bereitzu stellen, eine Batterie, die gekoppelt ist, um elektrischen Strom zu der Energiezufuhreinheit bereitzustellen, und eine Steuereinheit zum Steuern der Energiezufuhreinheit in Antwort auf Eingabesignale von der Eingabevorrichtung für einen Motordrehzahlbefehl hat, wobei die Einrichtung aufweist:
eine Vorrichtung zum Erzeugen eines ersten Signales, das einen Wert hat, der der Größe einer Eingabe von der Eingabevorrichtung für einen Motorbefehl entspricht;
einen Sensor zum Erfassen von Energie, die dem Motor durch die Energiezufuhreinheit zugeführt worden ist, und zum Erzeugen eines Energiezufuhrsignales, das deren Größe entspricht;
eine Komparatoranordnung zum Bestimmen, wann das Energiezufuhr signal größer als das erste Signal ist, und zum Erzeugen eines Ausgabesignales in Antwort darauf; und
eine Schaltereinrichtung zum Unterbrechen der Zufuhr elektrischer Energie von der Energiezuführeinheit zu dem Motor in Antwort auf das Ausgabesignal.

2. Einrichtung gemäß Anspruch 1, worin der Sensor zum Erfassen von Energie, die zu dem Motor zugeführt wird, einen Sensor zum Erfas sen von Strom aufweist, der zwischen der Batterie und der Energie zufuhreinheit fließt.

3. Einrichtung gemäß Anspruch 1, worin der Sensor zum Erfassen von Energie, die zu dem Motor zugeführt wird, einen Sensor zum Erfas sen eines Stromes aufweist, der zwischen der Energiezufuhreinheit und dem Motor fließt.

4. Einrichtung gemäß Anspruch 1, worin die Schaltereinrichtung ein Schalterelement aufweist, das zwischen der Steuereinheit und der Energiezufuhreinheit verbunden ist.

5. Einrichtung gemäß Anspruch 1, worin die Schaltereinrichtung ein Schalterelement aufweist, das gekoppelt ist, um einen Fluß von elektrischem Strom von der Energiezufuhreinheit zu dem Motor zu unterbrechen.

6. Einrichtung gemäß Anspruch 1, worin die Vorrichtung zum Erzeugen eines ersten Signales aufweist:
einen Positionssensor; der eine Position der Eingabevorrichtung für einen Motordrehzahlbefehl erfaßt und ein Positionssignal ausgibt, das ihr entspricht; und
einen ersten Signalerzeuger; der ein erstes Signal bereitstellt, das eine Größe hat, die der Größe des Positionssignales entspricht.

7. Einrichtung gemäß Anspruch 6, worin der Positionssensor zumindest ein Schalterelement aufweist, das offen ist, wenn die Position der Eingabevorrichtung für einen Motordrehzahlbefehl niedriger ist als ein vorbestimmter Schwellenwert, und der geschlossen ist, wenn die Position der Eingabevorrichtung für einen Motordrehzahlbefehl größer ist als der Schwellenwert.

8. Einrichtung gemäß Anspruch 7, worin zumindest ein Schalterelement eine Vielzahl von Schalterelementen aufweist.

9. Einrichtung gemäß Anspruch 8, worin die Schalterelemente parallel verbunden sind.

10. Einrichtung gemäß Anspruch 6, worin der Positionssensor zumindest einen variablen Widerstand aufweist, der einen Widerstand hat, der mit der Position der Eingabevorrichtung für einen Motordrehzahlbe fehl variiert, wobei eine Ausgabe des variablen Widerstands zu dem ersten Signalerzeuger eingegeben wird.

11. Einrichtung gemäß Anspruch 10, worin der zumindest eine variable Widerstand eine Vielzahl von variablen Widerständen aufweist.

12. Einrichtung gemäß Anspruch 6, worin der Positionssensor aufweist:
zumindest ein variables Widerstandselement, das einen Widerstand hat, der mit der Position der Eingabevorrichtung für einen Motor drehzahlbefehl variiert; und
zumindest ein Schalterelement, das offen ist, wenn eine Position der Eingabevorrichtung für einen Motordrehzahlbefehl geringer ist als ein vorbestimmter Schwellenwert, und das geschlossen ist, wenn die Position der Eingabevorrichtung für einen Motordrehzahlbefehl größer ist als der Schwellenwert.

13. Einrichtung gemäß Anspruch 6, worin der erste Signalerzeuger eine Einrichtung aufweist zum Erzeugen eines ersten Signales, das eine Pegel V1 hat, wenn das Positionssignal größer als zumindest ein Schwellenwert ist, und das einen Pegel V2 hat, wenn das Positions signal kleiner als zumindest ein Schwellenwert ist.

14. Einrichtung gemäß Anspruch 13, worin der Pegel V1 eines ersten Signales größer ist als das Energiezufuhrsignal, wenn die Steuer einheit ohne Versagen betrieben wird.

15. Einrichtung gemäß Anspruch 13, worin der Schwellenwert und der Pegel V1 variabel sind und mit anwachsender Größe des Positions signales anwachsen.

16. Einrichtung gemäß Anspruch 13, worin die Einrichtung zum Erzeu gen des ersten Signales eine Einrichtung aufweist zum Vergleichen des Positionssignales mit einer Vielzahl von Schwellenwerten, wobei der Pegel des ersten Signales eine Größe hat, die einen höchsten Schwellenwert anzeigt, der kleiner ist, als das Positionssignal.

17. Einrichtung gemäß Anspruch 6, worin der erste Signalerzeuger eine Einrichtung aufweist zum Vergleichen des Positionssignales mit einer Vielzahl von Schwellenwerten, die darin gespeichert sind, zum Be stimmen eines höchsten Schwellenwertes, der kleiner ist als das Positionssignal und zum Ausgeben eines ersten Signales, das eine Größe hat, die den höchsten Schwellenwert anzeigt.

18. Einrichtung gemäß Anspruch 17, worin die Komparatoranordnung einen Differentialverstärker aufweist, der gekoppelt ist, um das erste Signal von dem ersten Signalerzeuger zu empfangen und das Ene rgiezufuhrsignal von dem Sensor zum Erfassen der Energie, die dem Motor zugeführt wird.

19. Einrichtung gemäß Anspruch 17, worin eine Ausgabe des Differenti alverstärkers mit einer Steuereingabe der Schaltereinrichtung gekop pelt ist, wobei die Schaltereinrichtung die Zufuhr von Energie zu dem Motor unterbricht, wenn das Energiezufuhrsignal größer als das erste Signal ist.

20. Einrichtung gemäß Anspruch 18, die weiterhin eine Verzögerungs schaltung aufweist, die die Unterbrechung der Zufuhr von Energie aufrecht erhält bis ein Hauptschalter des Motors aus und wieder eingeschaltet wird.

21. Einrichtung gemäß Anspruch 6, worin der Positionssignalerzeuger eine Vielzahl von bistabilen Schalterelementen aufweist, die angetrie ben werden zu einem unterschiedlichen höheren Ausgabepegel bei unterschiedlichen Werten des Positionssignales, und worin V1 gleich einem höchsten Pegel ist, der durch die bistabilen Schalterelemente erzeugt worden ist.

22. Einrichtung gemäß Anspruch 13, worin der Positionssignalerzeuger eine Vielzahl von bistabilen Schalterelementen aufweist, die angetrie ben werden zu einem unterschiedlich höheren Ausgabepegel bei unterschiedlichen Varianten von dem Positionssignal, und worin V1 gleich einem höchsten Pegel ist, der durch die bistabilen Schalter elemente erzeugt wird.

23. Einrichtung gemäß Anspruch 1, die weiterhin ein bistabiles Element aufweist, das auf eine Ausgabe von der Schaltereinrichtung antwortet, zum Fortsetzen der Unterbrechung der Energiezufuhr bis ein Haupt energieschalter für den Motor aus- und wieder eingeschaltet worden ist.

24. Einrichtung gemäß Anspruch 1, die weiterhin eine Einrichtung zum Erzeugen eines Alarmsignales in Antwort auf das Ausgabesignal aufweist.

25. Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Motorsystems, das eine Eingabevorrichtung für einen Motordrehzahlbefehl, eine Energiezuf uhreinheit, die gekoppelt ist, um Energie zu dem Motor bereitzu stellen, eine Batterie, die gekoppelt ist, um elektrischen Strom zu der Energiezuversorgungseinheit in Antwort auf Eingabesignale von der Eingabevorrichtung für einen Motordrehzahlbefehl bereitzustellen, aufweist, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:
Erfassen eines Stromes von der Energiezufuhreinheit und Erzeugen eines Stromsignales, das der Energiezufuhreinheit entspricht;
Erfassen einer Position der Eingabevorrichtung für einen Motor drehzahlbefehl und Erzeugen eines Positionssignales in Antwort dar auf;
Vergleichen des Stromsignales der Energiezufuhreinheit und des Posi tionssignales und Erzeugen eines Ausgabesignales, wenn das Stromsi gnal der Energiezufuhreinheit das Positionssignal überschreitet; und
Unterbrechen der Energiezufuhr von der Energiezufuhreinheit zu dem Motor in Antwort auf die Erzeugung des Ausgabesignales.

26. Verfahren gemäß Anspruch 25, worin der Erfassungsschritt ein Erfassen von Strom aufweist, der von der Batterie zu der Energie zufuhreinheit fließt.

27. Verfahren gemäß Anspruch 25, wobei der Erfassungsschritt ein Erfassen von Strom aufweist, der von der Energiezufuhreinheit zu dem Motor fließt.

28. Verfahren gemäß Anspruch 25, worin der Unterbrechungsschritt ein Unterbrechen des Inverterantriebssignales von der Steuereinheit zu der Energiezufuhreinheit aufweist.

29. Verfahren gemäß Anspruch 25, worin der Unterbrechungsschritt ein Unterbrechen eines Stromflusses von der Energiezufuhreinheit zu dem Motor aufweist.