WO2006131255A2 - Method for operating an electric machine and control system therefor - Google Patents

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WO2006131255A2
WO2006131255A2 PCT/EP2006/005213 EP2006005213W WO2006131255A2 WO 2006131255 A2 WO2006131255 A2 WO 2006131255A2 EP 2006005213 W EP2006005213 W EP 2006005213W WO 2006131255 A2 WO2006131255 A2 WO 2006131255A2
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Lothar Rehm
Thomas Von Raumer
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Daimlerchrysler Ag
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Definitions

  • the invention relates to a method for operating an electric machine and a drive system for an electric machine.
  • German Offenlegungsschrift DE 102 51 095 A1 discloses a method for operating an electrical machine with a drive system, wherein an operating variable of the electrical machine and / or the drive system is monitored, and wherein the permissibility of an actual torque of the electric machine is checked and, if not. Admissibility of the actual torque an error reaction is initiated.
  • the permissibility of the actual torque is preferably checked in such a way that an allowable torque is formed from a desired torque and predefined limit values for the desired torque, and that the actual torque is permissible if its deviation from the permissible torque does not exceed a certain amount.
  • the invention can be used to monitor an electrical machine used as a starter / generator in a motor vehicle.
  • the object of the present invention is to improve the detection of errors and to increase the availability of the electrical machine.
  • the method according to the invention for operating an electrical machine provides that a separate emergency mode is started when the monitoring detects an error which requires the activation of an emergency mode.
  • Double errors are two errors which occur within a short time window or period and are not causally related to each other. Two single errors that occur outside of this short time window and are also not causally related are called double errors.
  • these types of errors if they lead to deviations in the desired states, can be detected by the method according to the invention.
  • a possible error is implausible data. Data is considered plausible if it is up to date and without transmission errors.
  • the data network can for example be based on a CAN bus (Controller Area Network), on MOST (Media Oriented System Technology) or an optical fiber bus, or on a Flex-Ray communication system.
  • CAN bus Controller Area Network
  • MOST Media Oriented System Technology
  • optical fiber bus or on a Flex-Ray communication system.
  • an emergency mode is activated.
  • the emergency mode is designed so that critical operating conditions of the electrical machine are excluded. Thus, the electric machine can continue to operate even when a fault occurs. This increases the availability of the electrical machine. This also leads to increased availability of the overall system associated with the electrical machine.
  • Such an overall system may include, for example, in addition to the electric machine, an internal combustion engine, another electric machine and / or a battery.
  • Such an overall system can be designed as a hybrid drive of a vehicle.
  • an oil pump or other actuator may be connected to the electric machine in an overall system.
  • a target torque with the value zero is specified in the emergency mode. This avoids the risk of a critical fault control of the electric machine without the electric machine being switched off or short-circuited.
  • an operating mode designated as a charging mode is assigned a separate emergency mode which allows only negative target torques.
  • This emergency mode represents a safe charging mode.
  • the charging function remains as far as possible, eliminating the risk of incorrect loading of the electrical machine.
  • This mode can also be used as an emergency mode for the generator mode of the torque mode.
  • an operating mode designated as a speed mode is assigned a separate emergency mode.
  • a fixed speed is set as the setpoint speed internally by the control system.
  • the engine start of an internal combustion engine can also be performed when the control of the electric machine with a normal operating mode is no longer possible without errors.
  • the engine start of the internal combustion engine is typically initiated via a hardware line.
  • an additional torque-influencing intervention is performed regardless of the driver's torque request. This enables cooperation of the procedure with other methods.
  • cooperation with an anti-Sudder is envisaged in this context.
  • Shudders are vibrations of the electric machine caused by the torsion of components of the drive train during torque transmission.
  • the electric machine has an internal control that detects these vibrations and generates corresponding compensating moments. This torque-influencing intervention is called antishudder.
  • the time integral of the target torque of the torque-influencing engagement of the electric machine is compared with a predefinable upper limit and a predeterminable lower limit and an error of the torque-influencing engagement is detected when the time integral from the desired torque of the torque-influencing engagement through leaves these boundaries enclosed area.
  • the time integral of the target torque should be zero on average. It can be positive or negative over a period of time. But if it increases continuously or goes down to negative, the cause must be found in an error that causes a permanent one-sided intervention. Such an error is detected by the method step just described.
  • the erroneously operating torque-influencing engagement is turned off.
  • a suitable emergency mode is selected when an error has been detected that requires activation of an emergency mode. Subsequently, the plausibility of the request of the emergency mode is checked. If the request is plausible, the emergency mode is activated. In the case of an implausible request for the emergency mode, a reset of the electrical control system is carried out. This procedure prevents switching to emergency mode for no reason. This increases the extent of the availability of the electrical machine and its associated overall system.
  • the activated emergency mode is monitored. This will ensure that the emergency mode is working properly. In addition, it can be monitored when a return to a normal operating mode can take place.
  • the drive system according to the invention for an electrical machine has a control unit and a monitoring unit, wherein the control unit is connected to two data communication modules.
  • the first data communication module forwards function messages and can be deactivated by the monitoring unit.
  • the second data communication module can forward data for reprogramming the control unit and / or the monitoring unit. Also data for diagnosis, for applications or other can be passed on the second data communication block.
  • the monitoring of the corresponding components or signals and, if appropriate, the initiation of an error reaction or suitable measures takes place independently, i. regardless of a user reaction or, when used in a motor vehicle, regardless of a driver's reaction.
  • a particularly favorable error response is the activation of an emergency mode for operating the electric machine.
  • a reset is understood to mean the transfer of a system to a controlled state. This can be triggered by a software function call (ROM, RAM test, etc.) or by hardware measures such as watchdog, power-on reset, or the like. With a reset, a system that is in a faulty or undefined state can be restored to a permitted and defined state. This increases the availability of the system.
  • an error response may occur remain under. For example, for a certain time, the last error-free value may replace the current value that is not present because of the error. Only when the error lasts longer than allowed, an error reaction is triggered (debouncing).
  • the monitoring unit is connected via a data line to the control unit, via which the control unit can pass a reset-disable control command to the monitoring unit to prevent the transmission of a reset control command (from the monitoring unit to the control unit).
  • control unit If the control unit is re-flashed (this refers to the dubbing of new or updated software), there will be no normal communication with the monitoring unit during this time. This situation could interpret the monitoring unit as an error in the control unit. In response, the monitoring unit would perform a reset of the control unit. This reaction is undesirable. Therefore, it is provided that the control unit can prevent a reset. In the embodiment described above, the control unit for this purpose sends a reset disable control command to the monitoring unit. Such functionality is not critical, as it only restricts the availability of the system acquired by the reset when an error occurs, but can not itself generate errors.
  • Fig. 2 shows an example of the time course of
  • Fig. 1 shows a possible embodiment of the device according to the invention.
  • an electric machine 1 is connected via an output stage 2 to a drive system.
  • Electrical machines 1 find their application in the most diverse fields. Used in a motor vehicle, the electric machine 1, for example, as a starter / generator or as a motor / generator operable. Likewise, the electric machine 1 can be used as the main drive of a motor vehicle, as an additional drive or for driving support of an internal combustion engine provided in the motor vehicle and / or for the energy supply of a vehicle electrical system provided in the motor vehicle.
  • the electric machine 1 can be designed, for example, as a permanent-magnet machine or as an asynchronous machine. Amplitude, frequency and phase of the phase currents of the electric machine 1 are set via the output stage 2. In one embodiment, the output stage 2 may be integrated in the control unit 3 of the drive system.
  • the drive system has a control unit 3 and a monitoring unit 4.
  • the control unit 3 is connected to two data communication modules 5, 6, which are connected via a transceiver 7 to a data network 8.
  • the control unit 3 includes functions for controlling or for operating the electric machine 1. This part can therefore also be referred to as a functional level.
  • control unit 3 there is a monitoring of relevant for operating the electrical machine 1 components, the diagnosis of input and output variables, as well as a control of system reactions when an error occurs, wherein under a system, both the drive system and the electric machine 1 as well the combination of both components is understood.
  • the control unit 3 has, in particular, a function block in which drive signals for the output stage 2 are formed. These drive signals are supplied to the output stage 2 via unspecified lines.
  • the monitoring unit 4 is preferably used to monitor the control unit 3 or the functional sequences in the control unit 3. It is the task of the monitoring unit 4 to detect errors.
  • control unit 3 and the monitoring unit 4 and the method for Error detection can be found in DE 102 004 002 767 and will therefore not be explained in detail here.
  • control unit 3 is connected to two data communication modules 5, 6, which are connected via a transceiver 7 to a data network 8.
  • the data communication modules 5, 6 can receive data from the data network 8 and forward it to the control unit 3. Likewise, the data blocks 5, 6 receive data from the control unit 3 and pass it on to the data network 8. The data communication modules 5, 6 can forward all received data or only a specific selection of the received data. In particular, they can filter out the data assigned to them from a common data set.
  • the data block 5 may be provided for the transmission of functional data. In particular, it may be provided to provide a data communication module 6 for the transmission of new software.
  • the connection between the transciever 7 and the data communication module 5 has a switch 13 which can interrupt the transmission of data in the direction of the transciever 7 and the data network 8.
  • the control of the switch 13 can be carried out by the monitoring unit 4.
  • Task of the switch 13 is to prevent meaningless or incorrect data from being passed on to the data network 8.
  • the switch 13 can also be integrated into the data communication module 5 (eg as a software solution). Other equivalent solutions are possible.
  • Control unit 3 and monitoring unit 4 are connected via a communication path 11 with each other. This communication path 11 transmits data from the control unit 3 to the monitoring unit 4 and vice versa.
  • the control unit 3 and the monitoring unit 4 are connected via a reset path 12 with each other.
  • Monitoring unit 4 are passed to the control unit 3.
  • the control unit 3 and the monitoring unit 4 are connected to one another via a reset-disable path 10. Via this reset-disable path 10, the control unit 3 can send a reset-disable command to the monitoring unit 4 and thus prevent the transmission of a reset command from the monitoring unit 4 to the control unit 3.
  • Both the control unit 3 and the monitoring unit 4 have their own shutdown path 14, 15 for switching off the output stage 2.
  • the control system may be associated with a further monitoring level, not shown, which tests by a question / answer principle the proper functioning of the control system or the control unit 3 or the monitoring unit 4. Should an error occur, the triggering of corresponding system reactions or error measures preferably takes place independently of the control unit 3, independently of the monitoring unit 4 and independently of the output stage 2.
  • Strompos. Voltage source provided for power supply of the drive system and the electric machine 1 is not shown Strompos. Voltage source provided.
  • the electric machine 1 can be operated in different modes.
  • a torque mode and a charging mode may be provided.
  • FIG. 2 shows an example of the time profile of the actual torque in torque mode and charging mode and the associated limit torques. The time is shown on the x-axis and the moment on the y-axis. In the example shown, the electric machine 1 starts at time zero with a moment zero.
  • the electric machine 1 is in torque mode. In torque mode, the electric machine 1 in the engine operation (positive target torque Mmax) or in the generator mode (negative target torque Mmax) can be operated.
  • the torque mode is operated in the example shown in the engine operation.
  • the change of the setpoint value Mmax takes place without transition as a step function.
  • the permissible limit values Mmax_z and Mmin_z adapt to the setpoint Mmax.
  • the upper limit value Mmax_z also jumps to a higher value. If the setpoint value Mmax is lowered, the upper limit value Mmax_z approaches its new value asymptotically so that it always remains at a distance above M_act. Mmax_ z is therefore always larger than Mmax.
  • the upper limit Mmax_z approaches a fixed low positive value (for example, 5 Nm).
  • the lower limit Mmin_z assumes a fixed low negative value (e.g., -5 Nm) as long as the torque mode is in engine operation. In generator mode, the lower limit Mmin_z assumes a value at a specified distance below the Mmax. Mmin_z jumps down when the new set value Mmax is more negative than the previous set value Mmax. If the setpoint Mmax goes from a negative value to a smaller negative setpoint Mmax (or a positive setpoint Mmax), then Mmin_z asymptotically approaches the new limit Mmin_z. Mmin_z always lies at a distance below Mmax.
  • a fixed low negative value e.g., -5 Nm
  • the electric machine 1 and its drive system change into the charging mode in the example shown in FIG. 2.
  • a setpoint voltage Usoll is specified, which is to be converted by an actual voltage Uist.
  • a correspondingly suitable negative moment M_act must be generated become.
  • Mmin is specified, which serves as the lower limit value for the actual torque M_act.
  • Mmin changes its value without transition in load mode.
  • the setpoint for the torque is a Mmin of -50 Nm.
  • the M_ist approaches asymptotically from the previous M_act of -100 Nm in FIG. 2 to the new nominal value of -50 Nm.
  • Mmin_z approaches asymptotically the new limit Mmin_z.
  • Mmin_z is always at a distance below Mmin.
  • Mmax When switching from torque mode to the charging mode Mmax changes from a variable default value to a fixed upper limit, which is approximately 10 Nm in the example shown. The change takes place as a jump. Likewise, Mmax_z jumps to a fixed value which is above Mmax_z and in the example shown is approximately 20 Nm.
  • M_ist is to be regulated.
  • a setpoint Mmax is specified by the data network. Mmax is then considered admissible if it is less than or equal to the upper permissible limit value Mmax_z and greater than or equal to the lower permissible limit value Mmin_z. In this case, the torque mode distinguishes between a motor operation of the electric machine and a generator operation of the electric machine.
  • a positive actual torque M_act is to be generated. Accordingly, a positive setpoint torque Mmax is specified.
  • This target torque Mmax may be in the range between the positive upper limit Mmax_z and the slightly negative lower limit Mmin_z.
  • a negative actual torque M_act In the generator mode of the torque mode should be generated by braking the electric machine power. Thus, a negative actual torque M_act must be generated. Accordingly, a negative target torque Mmax is specified. This target torque Mmax may be in the range between the slightly positive upper limit Mmax_z and the lower negative limit Mmin_z move.
  • the electric machine 1 In the charging mode, the electric machine 1 is controlled so that an effective charge of a battery can be achieved.
  • the variable to be controlled is the voltage Uist. It is controlled by the coming from the data network 8 target voltage Usoll.
  • Default for the moment M_ist is Mmin, which comes from the data network 8.
  • the allowable limits for M_ist are set by Mmin_z, Mmax_z and Mlim.
  • M_ist should preferably be in the range between Mmin_z (better Mmin) and Mlim. A value between Mlim and Mmax_z is only allowed for a specified limited amount of time.
  • the speed is the amount that should be kept constant or varied according to the wishes of the consumer.
  • the variable to be controlled is the speed of the electric machine Nist. It is controlled via the setpoint speed Nsetpoint coming from the data network 8.
  • the specification for the limits of the moment M_act are Mmin and Mmax.
  • Mmax is the maximum allowable limit for M_act and a speed governor should set a positive torque setpoint Msetpoint.
  • a positive value for the upper limit Mmax_z and a slightly negative value for the lower limit Mmin_z are given.
  • control variables can no longer be supplied externally to the control system.
  • emergency modes are provided in the event of a failure of the data network 8.
  • the emergency modes are shown.
  • the setpoints and the tolerance limits are specified internally.
  • the electric machine 1 can be operated even in the event of failure of the data network 8.
  • M_act In moment 0-emergency mode, the moment M_act is set to zero.
  • the internal limits Mmax_z and Mmin_z are specified internally. M_ist is considered admissible if it is less than or equal to the upper permissible limit value Mmax_z and greater than or equal to the lower permissible limit value Mmin_z.
  • the electric machine 1 In charging emergency mode, the electric machine 1 is controlled so that a charge of a battery is possible.
  • the variable to be controlled is the voltage Uist. It is controlled by an internally specified setpoint voltage Usoll_int.
  • the moment M_ist should preferably be negative. Therefore, M_ist should preferably be in the range between Mmin and Mmax.
  • the permissible upper limits for M_ist are defined by Mmin_z and Mmax_z.
  • the speed mode is needed especially for starting an internal combustion engine. To ensure this function even if the data network 8 fails is a Emergency mode is provided, which is referred to below as VMStart emergency mode.
  • the speed of the electric machine Nist is the quantity to be controlled. It is controlled by the internally specified setpoint speed Nset_int.
  • the setpoint for the moment M_act is limited by Mmin and Mmax.
  • the setpoint value for the moment M_actually preferably corresponds to Mmin or Mmax.
  • Mmax is the setpoint for M_act.
  • a positive value for the upper limit Mmax_z and a slightly negative value for the lower limit Mmin_z are given internally.
  • Mmin is the setpoint for M_ist.
  • a slightly positive value for the upper limit Mmax_z and a negative value for the lower limit Mmin_z are given internally.

Abstract

The invention relates to a method for operating an electric machine comprising an electric control system which is provided with several operational modes of the electric machine and monitors an operational variable of the electric machine and/or the control system. The aim of the invention is to improve recognition of errors and to increase the availability of the electric machine. Said aim is achieved by virtue of the fact that an emergency mode is started when the monitoring detects an error which activates the emergency mode. Also, the method can, independently from the torque requirement of the driver, authorise additional interventions which influence the torque and monitor the errors of said interventions. The inventive control system is connected to two data communication modules (5, 6). The first data communication module (5) retransmits functional messages and can be deactivated by the monitoring unit (4). The second data communication module (6) can be retransmitted in order to reprogram the control unit (3) and/or the monitoring unit (4).

Description

Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Maschine und Method for operating an electrical machine and
Ansteuersystem hierzuDrive system for this purpose
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Maschine und ein Ansteuersystem für eine elektrische Maschine.The invention relates to a method for operating an electric machine and a drive system for an electric machine.
Aus der Offenlegungsschrift DE 102 51 095 Al ist ein Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Maschine bekannt, mit einem Ansteuersystem, wobei eine Betriebsgröße der elektrischen Maschine und/oder des Ansteuersystems überwacht wird, und wobei die Zulässigkeit eines Istmoments der elektrischen Maschine überprüft und bei Nicht-Zulässigkeit des Istmoments eine Fehlerreaktion eingeleitet wird. Die Zulässigkeit des Istmoments wird vorzugsweise derart überprüft, dass ein zulässiges Moment aus einem Sollmoment und vordefinierten Grenzwerten für das Sollmoment gebildet wird, und dass das Istmoment zulässig ist, wenn seine Abweichung von dem zulässigen Moment einen bestimmten Betrag nicht überschreitet. Die Erfindung kann zur Überwachung einer als Starter/Generator in einem Kraftfahrzeug eingesetzten elektrischen Maschine angewendet werden.German Offenlegungsschrift DE 102 51 095 A1 discloses a method for operating an electrical machine with a drive system, wherein an operating variable of the electrical machine and / or the drive system is monitored, and wherein the permissibility of an actual torque of the electric machine is checked and, if not. Admissibility of the actual torque an error reaction is initiated. The permissibility of the actual torque is preferably checked in such a way that an allowable torque is formed from a desired torque and predefined limit values for the desired torque, and that the actual torque is permissible if its deviation from the permissible torque does not exceed a certain amount. The invention can be used to monitor an electrical machine used as a starter / generator in a motor vehicle.
Aus der noch nicht offen gelegten DE 102 004 002 767 ist ein Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Maschine bekannt, mit einem Ansteuersystem, wobei eine Betriebsgröße der elektrischen Maschine und/oder des Ansteuersystems überwacht wird, bei dem zumindest ein Momentenmodus, ein Lademodus und ein Drehzahlmodus vorgesehen sind.From the not yet disclosed DE 102 004 002 767 a method for operating an electrical machine is known, with a drive system, wherein monitors an operating variable of the electric machine and / or the drive system in which at least one torque mode, a charge mode and a speed mode are provided.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demgegenüber, die Erkennung von Fehlern zu verbessern und die Verfügbarkeit der elektrischen Maschine zu erhöhen.In contrast, the object of the present invention is to improve the detection of errors and to increase the availability of the electrical machine.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst.This object is achieved according to the invention by the features of the independent claims.
Dazu sieht das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Maschine vor, dass ein gesonderter Notmodus gestartet wird, wenn die Überwachung einen Fehler erkennt, der die Aktivierung eines Notmodus erfordert.To this end, the method according to the invention for operating an electrical machine provides that a separate emergency mode is started when the monitoring detects an error which requires the activation of an emergency mode.
Ein Fehler ist hier definiert als eine Nicht-Erfüllung einer Anforderung an eine bestimmte Einheit bzw. von einer bestimmten Einheit. Als Doppelfehler werden zwei Fehler bezeichnet, die innerhalb eines kurzen Zeitfensters beziehungsweise Zeitraums auftreten und in keinem kausalen Zusammenhang zueinander stehen. Zwei Einzelfehler, die außerhalb dieses kurzen Zeitfensters auftreten und ebenso nicht in kausalem Zusammenhang stehen, werden als Zweifachfehler bezeichnet. Vorteilhafterweise können diese Fehlerarten, sofern sie zu Abweichungen in den Sollzuständen führen, durch das erfindungsgemäße Verfahren entdeckt werden.An error is defined here as a non-fulfillment of a request to a particular unit or unit. Double errors are two errors which occur within a short time window or period and are not causally related to each other. Two single errors that occur outside of this short time window and are also not causally related are called double errors. Advantageously, these types of errors, if they lead to deviations in the desired states, can be detected by the method according to the invention.
Ein möglicher Fehler sind unplausible Daten. Daten werden dann als plausibel bezeichnet, wenn sie aktuell und ohne Übertragungsfehler sind.A possible error is implausible data. Data is considered plausible if it is up to date and without transmission errors.
Ein anderer Fehler liegt vor, wenn Zustandsgrößen unzulässig sind. Dazu finden in der Überwachungseinheit Zulässigkeits- prüfungen statt. Dabei werden Istgrößen daraufhin überprüft, ob sie innerhalb der ihnen zugeordneten Zulässigkeitsgrenzen liegen. Die vorliegende Erfindung greift insbesondere dann, wenn der Fehler in einem Ausfall oder fehlerhaften Arbeiten des Datennetzes liegt.Another error occurs when state variables are inadmissible. For this purpose, admissibility checks take place in the monitoring unit. Actual values are then checked, whether they are within the permissible limits assigned to them. The present invention is particularly effective when the fault is a failure or faulty operation of the data network.
Selbstverständlich ist diese Aufzählung der Fehlerarten nicht abschließend, und mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung lassen sich auch weitere Fehlerarten, beispielsweise kausal zusammenhängende Fehler, erkennen .Of course, this enumeration of the types of errors is not conclusive, and with the method according to the invention or the device according to the invention, other types of errors, for example, causally related errors, can be detected.
Ist ein Fehler erkannt, so wird entschieden, ob dieser Fehler den ordnungsgemäßen Betrieb der elektrischen Maschine stört. Typischerweise ist dies der Fall, wenn das Datennetz ausgefallen ist oder fehlerhaft arbeitet, so dass keine oder nur fehlerhafte Daten vom Datennetz dem Verfahren zugeführt werden .If an error is detected, it is decided whether this error disturbs the proper operation of the electrical machine. Typically, this is the case when the data network has failed or is operating incorrectly, so that no or only erroneous data from the data network is fed to the process.
Das Datennetz kann beispielsweise auf einem CAN-Bus (Controller Area Network) , auf MOST (Media Oriented System Technology) bzw. einem Lichtleiterbus, oder auf einem Flex-Ray- Kommunikationssystem basieren.The data network can for example be based on a CAN bus (Controller Area Network), on MOST (Media Oriented System Technology) or an optical fiber bus, or on a Flex-Ray communication system.
Kann der ordnungsgemäße Betrieb der elektrischen Maschine in dem aktivierten Betriebsmodus nicht sicher gewährleistet werden, so wird ein Notmodus aktiviert. Der Notmodus ist so ausgelegt, dass kritische Betriebszustände der elektrischen Maschine ausgeschlossen sind. Damit kann die elektrische Maschine auch bei Auftreten eines Fehlers weiter betrieben werden. Dadurch wird die Verfügbarkeit der elektrischen Maschine erhöht. Dies führt auch zu einer erhöhten Verfügbarkeit des der elektrischen Maschine zugeordneten Gesamtsystems . Ein solches Gesamtsystem kann beispielsweise neben der elektrischen Maschine, einen Verbrennungsmotor, eine weitere elektrische Maschine und/oder eine Batterie aufweisen. Ein derartiges Gesamtsystem kann als Hybridantrieb eines Fahrzeuges ausgeführt sein. Auch eine Ölpumpe oder ein sonstiger Aktor kann mit der elektrischen Maschine in einem Gesamtsystem verbunden sein.If the proper operation of the electrical machine in the activated operating mode can not be ensured with certainty, an emergency mode is activated. The emergency mode is designed so that critical operating conditions of the electrical machine are excluded. Thus, the electric machine can continue to operate even when a fault occurs. This increases the availability of the electrical machine. This also leads to increased availability of the overall system associated with the electrical machine. Such an overall system may include, for example, in addition to the electric machine, an internal combustion engine, another electric machine and / or a battery. Such an overall system can be designed as a hybrid drive of a vehicle. Also, an oil pump or other actuator may be connected to the electric machine in an overall system.
In einer Ausführungsform wird im Notmodus ein Sollmoment mit dem Wert Null vorgegeben. Dadurch wird die Gefahr einer kritischen Fehlsteuerung der elektrischen Maschine vermieden, ohne dass die elektrische Maschine abgeschaltet oder kurzgeschlossen wird.In one embodiment, a target torque with the value zero is specified in the emergency mode. This avoids the risk of a critical fault control of the electric machine without the electric machine being switched off or short-circuited.
In einer Ausführungsform ist einem als Lademodus bezeichneten Betriebsmodus ein gesonderter Notmodus zugeordnet, der nur negative Soll-Drehmomente erlaubt. Dieser Notmodus stellt einen sicheren Lademodus dar. Die Ladefunktion bleibt wei- testgehend erhalten, das Risiko einer Fehlbelastung der elektrischen Maschine entfällt. Dieser Modus kann auch als Notmodus für den Generatorbetrieb des Momentenmodus eingesetzt werden.In one embodiment, an operating mode designated as a charging mode is assigned a separate emergency mode which allows only negative target torques. This emergency mode represents a safe charging mode. The charging function remains as far as possible, eliminating the risk of incorrect loading of the electrical machine. This mode can also be used as an emergency mode for the generator mode of the torque mode.
In einer Ausführungsform ist einem als Drehzahlmodus bezeichneten Betriebsmodus ein gesonderter Notmodus zugeordnet. Hier wird intern vom Ansteuersystem eine feste Drehzahl als Solldrehzahl vorgegeben. Damit kann der Motorstart eines Verbrennungsmotors auch dann ausgeführt werden, wenn die Ansteuerung der elektrischen Maschine mit einem normalen Betriebsmodus nicht mehr fehlerfrei möglich ist. Dabei wird der Motorstart des Verbrennungsmotors typischerweise über eine Hardwareleitung veranlasst. In einer Ausführungsform wird unabhängig von der Momentenanforderung des Fahrers ein zusätzlicher momentenbeeinflus- sender Eingriff durchgeführt. Damit wird eine Zusammenarbeit des Verfahrens mit anderen Verfahren ermöglicht. Insbesondere ist in diesem Zusammenhang die Zusammenarbeit mit einem Anti- shudder vorgesehen. Als Shudder werden Schwingungen der elektrischen Maschine bezeichnet, die durch die Torsion von Bauteilen des Antriebsstranges bei der Momentenübertragung entstehen. Die elektrische Maschine verfügt über eine innere Steuerung, die diese Schwingungen erfasst, und entsprechende kompensierende Momente erzeugt. Dieser momentenbeeinflussende Eingriff wird als Antishudder bezeichnet.In one embodiment, an operating mode designated as a speed mode is assigned a separate emergency mode. Here, a fixed speed is set as the setpoint speed internally by the control system. Thus, the engine start of an internal combustion engine can also be performed when the control of the electric machine with a normal operating mode is no longer possible without errors. The engine start of the internal combustion engine is typically initiated via a hardware line. In one embodiment, an additional torque-influencing intervention is performed regardless of the driver's torque request. This enables cooperation of the procedure with other methods. In particular, cooperation with an anti-Sudder is envisaged in this context. Shudders are vibrations of the electric machine caused by the torsion of components of the drive train during torque transmission. The electric machine has an internal control that detects these vibrations and generates corresponding compensating moments. This torque-influencing intervention is called antishudder.
In einer Ausführungsform wird zur Überwachung des momentenbeeinflussenden Eingriffs das Zeitintegral vom Sollmoment des momentenbeeinflussenden Eingriffs der elektrischen Maschine mit einer vorgebbaren oberen Grenze und einer vorgebbaren unteren Grenze verglichen und es wird ein Fehler des momentenbeeinflussenden Eingriffs erkannt, wenn das Zeitintegral vom Sollmoment des momentenbeeinflussenden Eingriffs den durch diese Grenzen eingeschlossenen Bereich verlässt .In one embodiment, to monitor the torque-influencing engagement, the time integral of the target torque of the torque-influencing engagement of the electric machine is compared with a predefinable upper limit and a predeterminable lower limit and an error of the torque-influencing engagement is detected when the time integral from the desired torque of the torque-influencing engagement through leaves these boundaries enclosed area.
Damit wird der zusätzliche momentenbeeinflussende Eingriff auf seine Plausibilität hin überprüft. Das Zeitintegral vom Sollmoment sollte im Mittel Null sein. Dabei kann es durchaus über einen Zeitraum hinweg positiv oder negativ sein. Wenn es aber kontinuierlich ansteigt oder kontinuierlich ins Negative absinkt, so ist die Ursache in einem Fehler zu suchen, der einen dauernden einseitigen Eingriff bewirkt. Ein solcher Fehler wird durch den soeben beschriebenen Verfahrensschritt erkannt. In einer Ausführungsform wird der fehlerhaft arbeitende momentenbeeinflussende Eingriff abgeschaltet. In einer Ausführungsform wird ein geeigneter Notmodus ausgewählt, wenn ein Fehler erkannt worden ist, der die Aktivierung eines Notmodus erfordert. Anschließend wird die Plausibilität der Anforderung des Notmodus überprüft. Bei Plausibilität der Anforderung erfolgt eine Aktivierung des Notmodus. Bei unplausibler Anforderung des Notmodus wird ein Reset des elektrischen Ansteuersystems durchgeführt. Durch dieses Vorgehen wird verhindert, dass ohne Grund in den Notmodus gewechselt wird. Damit wird der Umfang der Verfügbarkeit der elektrischen Maschine und des ihr zugeordneten Gesamtsystems erhöht.This checks the additional torque-influencing intervention for its plausibility. The time integral of the target torque should be zero on average. It can be positive or negative over a period of time. But if it increases continuously or goes down to negative, the cause must be found in an error that causes a permanent one-sided intervention. Such an error is detected by the method step just described. In one embodiment, the erroneously operating torque-influencing engagement is turned off. In one embodiment, a suitable emergency mode is selected when an error has been detected that requires activation of an emergency mode. Subsequently, the plausibility of the request of the emergency mode is checked. If the request is plausible, the emergency mode is activated. In the case of an implausible request for the emergency mode, a reset of the electrical control system is carried out. This procedure prevents switching to emergency mode for no reason. This increases the extent of the availability of the electrical machine and its associated overall system.
In einer Ausführungsform erfolgt eine Überwachung des aktivierten Notmodus. Dadurch wird sichergestellt, dass der Notmodus fehlerfrei arbeitet. Außerdem kann überwacht werden, wann eine Rückkehr in einen normalen Betriebsmodus erfolgen kann .In one embodiment, the activated emergency mode is monitored. This will ensure that the emergency mode is working properly. In addition, it can be monitored when a return to a normal operating mode can take place.
Das erfindungsgemäße Ansteuersystem für eine elektrische Maschine weist eine Steuereinheit und eine Überwachungseinheit auf, wobei die Steuereinheit mit zwei Datenkommunikationsbausteinen verbunden ist. Der erste Datenkommunikationsbaustein leitet Funktionsbotschaften weiter und ist durch die Überwachungseinheit deaktivierbar. Der zweite Datenkommunikationsbaustein kann Daten zum Umprogrammieren der Steuereinheit und/oder der Überwachungseinheit weiterleiten. Auch Daten zur Diagnose, für Applikationen oder Sonstiges können über den zweiten Datenkommunikationsbaustein weitergegeben werden.The drive system according to the invention for an electrical machine has a control unit and a monitoring unit, wherein the control unit is connected to two data communication modules. The first data communication module forwards function messages and can be deactivated by the monitoring unit. The second data communication module can forward data for reprogramming the control unit and / or the monitoring unit. Also data for diagnosis, for applications or other can be passed on the second data communication block.
Damit ist der Eingang für Funktionsbotschaften getrennt von dem Eingang für Applikationen und für das Überspielen neuer Software . Beim Übertragen neuer Software kann der Eingang für Funktionsbotschaften deaktiviert werden. Das hat den Vorteil, dass in diesem Zeitraum keine falschen oder unsinnigen Daten über diesen Eingang übertragen werden oder Abläufe unsynchron werden können. Dies dient der Fehlervermeidung.This means that the input for function messages is separate from the input for applications and for the transfer of new software. When transferring new software, the input for function messages can be deactivated. This has the advantage that in this period no false or nonsensical data be transmitted via this input or processes can become unsynchronized. This serves to avoid errors.
Die Überwachung der entsprechenden Komponenten bzw. Signale und ggf. die Einleitung einer Fehlerreaktion bzw. geeigneter Maßnahmen erfolgt autark, d.h. unabhängig von einer Anwenderreaktion bzw., bei einem Einsatz in einem Kraftfahrzeug, unabhängig von einer Reaktion des Fahrers.The monitoring of the corresponding components or signals and, if appropriate, the initiation of an error reaction or suitable measures takes place independently, i. regardless of a user reaction or, when used in a motor vehicle, regardless of a driver's reaction.
Als Reaktion auf einen erkannten Fehler sind unterschiedliche Fehlerreaktionen möglich. Beispielsweise kann die elektrische Maschine außer Betrieb gesetzt werden. Je nach Typus der elektrischen Maschine kann dazu die Endstufe gesperrt werden oder es wird die elektrische Maschine über die Endstufe kurzgeschlossen. Der Anwender kann im Fehlerfall durch optische oder akustische Signale informiert werden.In response to a detected error, different error responses are possible. For example, the electric machine can be put out of operation. Depending on the type of electrical machine, the output stage can be disabled or the electrical machine is short-circuited via the power stage. The user can be informed in the event of a fault by optical or acoustic signals.
Eine besonders günstige Fehlerreaktion ist die Aktivierung eines Notmodus zum Betreiben der elektrischen Maschine.A particularly favorable error response is the activation of an emergency mode for operating the electric machine.
Bei Auftreten eines Fehlers kann ein Reset des Systems durchgeführt werden. Unter einem Reset wird das Überführen eines Systems in einen kontrollierten Zustand verstanden. Dies kann durch einen Software-Funktionsaufruf ausgelöst werden (ROM-, RAM-Test etc.) oder durch Hardwaremaßnahmen wie Watchdog, Power-on-Reset , oder ähnliches. Mit einem Reset kann ein System, dass sich in einem fehlerhaften oder Undefinierten Zustand befindet, wieder in einen erlaubten und definierten Zustand gebracht werden. Damit erhöht sich die Verfügbarkeit des Systems.If an error occurs, the system can be reset. A reset is understood to mean the transfer of a system to a controlled state. This can be triggered by a software function call (ROM, RAM test, etc.) or by hardware measures such as watchdog, power-on reset, or the like. With a reset, a system that is in a faulty or undefined state can be restored to a permitted and defined state. This increases the availability of the system.
Tritt ein Fehler nur für eine bedeutungslos kurze Zeit auf oder liegt ein Fehler vor, der das ordnungsgemäße Verfahren nicht beeinträchtigt, so kann eine Fehlerreaktion unterbleiben. Beispielsweise kann für eine gewisse Zeit der letzte fehlerfreie Wert den, wegen des Fehlers nicht vorliegenden, aktuellen Wert ersetzen. Erst wenn der Fehler länger als erlaubt andauert, wird eine Fehlerreaktion ausgelöst (Entprellung) .If an error occurs only for a meaningless short time, or if there is an error that does not affect the proper operation, then an error response may occur remain under. For example, for a certain time, the last error-free value may replace the current value that is not present because of the error. Only when the error lasts longer than allowed, an error reaction is triggered (debouncing).
In einer Ausführungsform des Ansteuersystems ist die Überwachungseinheit über eine Datenleitung mit der Steuereinheit verbunden, über welche die Steuereinheit einen Reset-disable-Steuerbefehl an die Überwachungseinheit weitergeben kann, um die Übertragung eines Reset- Steuerbefehls (von der Überwachungseinheit an die Steuereinheit) zu unterbinden.In one embodiment of the drive system, the monitoring unit is connected via a data line to the control unit, via which the control unit can pass a reset-disable control command to the monitoring unit to prevent the transmission of a reset control command (from the monitoring unit to the control unit).
Wird die Steuereinheit neu geflasht (dies bezeichnet das Überspielen neuer oder aktualisierter Software) , so findet in dieser Zeit keine normale Kommunikation mit der Überwachungseinheit statt. Diese Situation könnte die Überwachungseinheit als Fehler in der Steuereinheit interpretieren. Als Reaktion würde die Überwachungseinheit einen Reset der Steuereinheit durchführen. Diese Reaktion ist unerwünscht. Daher ist vorgesehen, dass die Steuereinheit einen Reset unterbinden kann. In der oben beschriebenen Ausführungsform schickt die Steuereinheit dazu einen Reset- disable-Steuerbefehl an die Überwachungseinheit. Eine solche Funktionalität ist unkritisch, da sie nur die durch das Reset neu erworbene Verfügbarkeit des Systems bei Auftreten eines Fehlers einschränkt, nicht aber ihrerseits Fehler erzeugen kann .If the control unit is re-flashed (this refers to the dubbing of new or updated software), there will be no normal communication with the monitoring unit during this time. This situation could interpret the monitoring unit as an error in the control unit. In response, the monitoring unit would perform a reset of the control unit. This reaction is undesirable. Therefore, it is provided that the control unit can prevent a reset. In the embodiment described above, the control unit for this purpose sends a reset disable control command to the monitoring unit. Such functionality is not critical, as it only restricts the availability of the system acquired by the reset when an error occurs, but can not itself generate errors.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen: Fig. 1 Einen schematischen Aufbau der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens,Further advantageous embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims and with reference to the drawings. Showing: 1 shows a schematic structure of the apparatus for carrying out the method,
Fig. 2 ein Beispiel für den zeitlichen Verlauf desFig. 2 shows an example of the time course of
Istmoments und der zugehörigen Grenzmomente in Momentenmodus und Lademodus,Actual torque and the associated limit torques in torque mode and charging mode,
Fig. 3 eine Darstellung der erlaubten Wertebereiche für das Istmoment mit den zugehörigen Grenzwerten in Momentenmodus, Lademodus und Drehzahlmodus,3 shows a representation of the permitted value ranges for the actual torque with the associated limit values in torque mode, charging mode and speed mode,
Fig. 4 eine Darstellung der erlaubten Wertebereiche für das Istmoment mit den zugehörigen Grenzwerten in Moment-0-Notmodus, Lade-Notmodus und VMStart- Notmodus .4 shows a representation of the permitted value ranges for the actual torque with the associated limit values in torque-0 emergency mode, charging emergency mode and VMStart emergency mode.
Fig. 1 zeigt eine mögliche Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Dabei ist eine elektrische Maschine 1 über eine Endstufe 2 mit einem Ansteuersystem verbunden.Fig. 1 shows a possible embodiment of the device according to the invention. In this case, an electric machine 1 is connected via an output stage 2 to a drive system.
Elektrische Maschinen 1 finden in den vielfältigsten Gebieten ihre Anwendung. In einem Kraftfahrzeug eingesetzt ist die elektrische Maschine 1 beispielsweise als Starter/Generator bzw. als Motor/Generator betreibbar. Ebenso ist die elektrische Maschine 1 als Hauptantrieb eines Kraftfahrzeugs einsetzbar, als Zusatzantrieb oder zur Antriebsunterstützung einer im Kraftfahrzeug vorgesehenen Brennkraftmaschine und/oder zur Energieversorgung eines im Kraftfahrzeug vorgesehenen Bordnetzes.Electrical machines 1 find their application in the most diverse fields. Used in a motor vehicle, the electric machine 1, for example, as a starter / generator or as a motor / generator operable. Likewise, the electric machine 1 can be used as the main drive of a motor vehicle, as an additional drive or for driving support of an internal combustion engine provided in the motor vehicle and / or for the energy supply of a vehicle electrical system provided in the motor vehicle.
Die elektrische Maschine 1 kann beispielsweise als permanenterregte Maschine oder als Asynchronmaschine ausgeführt sein . Über die Endstufe 2 werden Amplitude, Frequenz und Phase der Strangströme der elektrischen Maschine 1 eingestellt. In einer Ausführungsform kann die Endstufe 2 in die Steuereinheit 3 des Ansteuersystems integriert sein.The electric machine 1 can be designed, for example, as a permanent-magnet machine or as an asynchronous machine. Amplitude, frequency and phase of the phase currents of the electric machine 1 are set via the output stage 2. In one embodiment, the output stage 2 may be integrated in the control unit 3 of the drive system.
Das Ansteuersystem weist eine Steuereinheit 3 und eine Überwachungseinheit 4 auf. Die Steuereinheit 3 ist mit zwei Datenkommunikationsbausteinen 5, 6 verbunden, die über einen Transciever 7 mit einem Datennetz 8 verbunden sind.The drive system has a control unit 3 and a monitoring unit 4. The control unit 3 is connected to two data communication modules 5, 6, which are connected via a transceiver 7 to a data network 8.
Die Steuereinheit 3 beinhaltet Funktionen zur Ansteuerung bzw. zum Betreiben der elektrischen Maschine 1. Dieser Teil kann daher auch als Funktionsebene bezeichnet werden.The control unit 3 includes functions for controlling or for operating the electric machine 1. This part can therefore also be referred to as a functional level.
In der Steuereinheit 3 erfolgt eine Überwachung von zum Betreiben der elektrischen Maschine 1 relevanten Komponenten, der Diagnose von Ein- und Ausgangsgrößen, sowie einer Steuerung von Systemreaktionen beim Auftreten eines Fehlers, wobei unter einem System sowohl das Ansteuersystem als auch die elektrische Maschine 1 als auch die Kombination beider Komponenten verstanden wird.In the control unit 3 there is a monitoring of relevant for operating the electrical machine 1 components, the diagnosis of input and output variables, as well as a control of system reactions when an error occurs, wherein under a system, both the drive system and the electric machine 1 as well the combination of both components is understood.
Die Steuereinheit 3 weist insbesondere einen Funktionsblock auf, in dem Ansteuersignale für die Endstufe 2 gebildet werden. Diese Ansteuersignale werden der Endstufe 2 über nicht näher bezeichnete Leitungen zugeführt.The control unit 3 has, in particular, a function block in which drive signals for the output stage 2 are formed. These drive signals are supplied to the output stage 2 via unspecified lines.
Die Überwachungseinheit 4 dient vorzugsweise der Überwachung der Steuereinheit 3 bzw. der Funktionsabläufe in der Steuereinheit 3. Dabei ist es die Aufgabe der Überwachungseinheit 4, Fehler zu erkennen.The monitoring unit 4 is preferably used to monitor the control unit 3 or the functional sequences in the control unit 3. It is the task of the monitoring unit 4 to detect errors.
Weitere Details und Ausführungsformen der Steuereinheit 3 und der Überwachungseinheit 4 sowie des Verfahrens zur Fehlererkennung sind der DE 102 004 002 767 entnehmbar und werden daher hier nicht näher erläutert.Further details and embodiments of the control unit 3 and the monitoring unit 4 and the method for Error detection can be found in DE 102 004 002 767 and will therefore not be explained in detail here.
Wie bereits beschrieben ist die Steuereinheit 3 mit zwei Datenkommunikationsbausteinen 5, 6 verbunden, die über einen Transciever 7 mit einem Datennetz 8 verbunden sind.As already described, the control unit 3 is connected to two data communication modules 5, 6, which are connected via a transceiver 7 to a data network 8.
Die Datenkommunikationsbausteine 5, 6 können Daten vom Datennetz 8 empfangen und an die Steuereinheit 3 weitergeben. Ebenso können die Datenbausteine 5, 6 Daten von der Steuereinheit 3 empfangen und an das Datennetz 8 weitergeben. Die Datenkommunikationsbausteine 5, 6, können alle empfangenen Daten oder nur eine bestimmte Auswahl der empfangenen Daten weiterleiten. Insbesondere können sie sich aus einer gemeinsamen Datenmenge die ihnen zugeordneten Daten herausfiltern. Beispielsweise kann der Datenbaustein 5 zur Übertragung von Funktionsdaten vorgesehen sein. Insbesondere kann vorgesehen sein, einen Datenkommunikationsbaustein 6 für die Übertragung neuer Software zu vorzusehen.The data communication modules 5, 6 can receive data from the data network 8 and forward it to the control unit 3. Likewise, the data blocks 5, 6 receive data from the control unit 3 and pass it on to the data network 8. The data communication modules 5, 6 can forward all received data or only a specific selection of the received data. In particular, they can filter out the data assigned to them from a common data set. For example, the data block 5 may be provided for the transmission of functional data. In particular, it may be provided to provide a data communication module 6 for the transmission of new software.
Während der Übertragung neuer Software durch den Datenkommunikationsbaustein 6 ist es aus Sicherheitsgründen sinnvoll, den Datenkommunikationsbaustein 5 zu deaktivieren. Dazu weist die Verbindung zwischen Transciever 7 und dem Datenkommunikationsbaustein 5 einen Schalter 13 auf, der die Übertragung von Daten in Richtung Transciever 7 und Datennetz 8 unterbrechen kann. Über eine Datenleitung 9 kann die Steuerung des Schalters 13 durch die Überwachungseinheit 4 erfolgen. Aufgabe des Schalters 13 ist es, zu verhindern dass sinnlose oder fehlerhafte Daten an das Datennetz 8 weitergegeben werden. Der Schalter 13 kann auch (z.B. als Softwarelösung) in den Datenkommunikationsbaustein 5 integriert sein. Auch andere äquivalent wirkende Lösungen sind möglich. Steuereinheit 3 und Überwachungseinheit 4 sind über einen Kommunikationspfad 11 mit einander verbunden. Dieser Kommunikationspfad 11 überträgt Daten von der Steuereinheit 3 an die Überwachungseinheit 4 und umgekehrt.During the transmission of new software by the data communication module 6, it makes sense for security reasons to deactivate the data communication module 5. For this purpose, the connection between the transciever 7 and the data communication module 5 has a switch 13 which can interrupt the transmission of data in the direction of the transciever 7 and the data network 8. Via a data line 9, the control of the switch 13 can be carried out by the monitoring unit 4. Task of the switch 13 is to prevent meaningless or incorrect data from being passed on to the data network 8. The switch 13 can also be integrated into the data communication module 5 (eg as a software solution). Other equivalent solutions are possible. Control unit 3 and monitoring unit 4 are connected via a communication path 11 with each other. This communication path 11 transmits data from the control unit 3 to the monitoring unit 4 and vice versa.
Die Steuereinheit 3 und die Überwachungseinheit 4 sind über einen Resetpfad 12 mit einander verbunden. Über diesen Resetpfad 12 kann ein Reset-Befehl von derThe control unit 3 and the monitoring unit 4 are connected via a reset path 12 with each other. About this reset path 12, a reset command from the
Überwachungseinheit 4 an die Steuereinheit 3 weitergegeben werden .Monitoring unit 4 are passed to the control unit 3.
Die Steuereinheit 3 und die Überwachungseinheit 4 sind über einen Reset-disable-Pfad 10 miteinander verbunden. Über diesen Reset-disable-Pfad 10 kann die Steuereinheit 3 einen Reset-disable-Befehl an die Überwachungseinheit 4 senden und damit die Weitergabe eines Reset-Befehls von der Überwachungseinheit 4 an die Steuereinheit 3 unterbinden.The control unit 3 and the monitoring unit 4 are connected to one another via a reset-disable path 10. Via this reset-disable path 10, the control unit 3 can send a reset-disable command to the monitoring unit 4 and thus prevent the transmission of a reset command from the monitoring unit 4 to the control unit 3.
Sowohl die Steuereinheit 3 als auch die Überwachungseinheit 4 verfügen über einen eigenen Abschaltpfad 14, 15 zum Abschalten der Endstufe 2.Both the control unit 3 and the monitoring unit 4 have their own shutdown path 14, 15 for switching off the output stage 2.
Dem Ansteuersystem kann eine weitere nicht dargestellte Überwachungsebene zugeordnet sein, welche durch ein Frage-/Antwort-Prinzip die ordnungsgemäße Funktionsweise des Ansteuersystems bzw. der Steuereinheit 3 bzw. der Überwachungseinheit 4 testet. Sollte ein Fehlerfall auftreten, so erfolgt die Auslösung entsprechender Systemreaktionen bzw. Fehlermaßnahmen vorzugsweise unabhängig von der Steuereinheit 3, unabhängig von der Überwachungseinheit 4 und unabhängig von der Endstufe 2. Zur Energieversorgung des Ansteuersystems und der elektrischen Maschine 1 ist eine nicht dargestellte Strombzw. Spannungsquelle vorgesehen.The control system may be associated with a further monitoring level, not shown, which tests by a question / answer principle the proper functioning of the control system or the control unit 3 or the monitoring unit 4. Should an error occur, the triggering of corresponding system reactions or error measures preferably takes place independently of the control unit 3, independently of the monitoring unit 4 and independently of the output stage 2. For power supply of the drive system and the electric machine 1 is not shown Strombzw. Voltage source provided.
Die Ansteuerung der elektrischen Maschine 1 erfolgt über das Ansteuersystem.. Dabei kann die elektrische Maschine 1 in verschiedenen Modi betrieben werden. Beispielsweise können ein Momentenmodus, und ein Lademodus vorgesehen sein. Dies hat den Vorteil, dass die elektrische Maschine 1 genau auf das vom Verbraucher gewünschte Verhalten einstellbar ist. Natürlich können auch weitere Modi vorgesehen sein. In Fig. 2 ist ein Beispiel für den zeitlichen Verlauf des Istmoments in Momentenmodus und Lademodus und der zugehörigen Grenzmomente dargestellt. Dabei ist auf der x-Achse die Zeit und auf der y-Achse das Moment dargestellt. Im dargestellten Beispiel startet die elektrische Maschine 1 zum Zeitpunkt Null mit einem Moment Null. Die elektrische Maschine 1 befindet sich dabei im Momentenmodus. Im Momentenmodus ist die elektrische Maschine 1 im Motorbetrieb (positives Sollmoment Mmax) oder im Generatorbetrieb (negatives Sollmoment Mmax) betreibbar.The control of the electric machine 1 via the Ansteuersystem .. In this case, the electric machine 1 can be operated in different modes. For example, a torque mode, and a charging mode may be provided. This has the advantage that the electric machine 1 can be set exactly to the behavior desired by the consumer. Of course, other modes can be provided. FIG. 2 shows an example of the time profile of the actual torque in torque mode and charging mode and the associated limit torques. The time is shown on the x-axis and the moment on the y-axis. In the example shown, the electric machine 1 starts at time zero with a moment zero. The electric machine 1 is in torque mode. In torque mode, the electric machine 1 in the engine operation (positive target torque Mmax) or in the generator mode (negative target torque Mmax) can be operated.
Zunächst wird der Momentenmodus im dargestellten Beispiel im Motorbetrieb betrieben. Der Sollwert Mmax wird zuerst von 0 Nm auf 10 Nm und später auf 100 Nm angehoben. Anschließend wird Mmax von 100 Nm auf 50 Nm abgesenkt. Ausgehend von Mmax = 50 Nm wechselt der Momentenmodus der elektrischen Maschine vom Motorbetrieb in den Generatorbetrieb. Dazu wird für den Generatorbetrieb ein Sollwert von -100 Nm vorgegeben.First, the torque mode is operated in the example shown in the engine operation. The setpoint Mmax is first raised from 0 Nm to 10 Nm and later to 100 Nm. Subsequently, Mmax is lowered from 100 Nm to 50 Nm. Starting from Mmax = 50 Nm, the torque mode of the electric machine changes from engine operation to generator operation. For this purpose, a setpoint value of -100 Nm is specified for generator operation.
Die Änderung des Sollwertes Mmax erfolgt übergangslos als Sprungfunktion. Das Istmoment M_ist passt sich dem Sollwert Mmax an, indem es sich asymptotisch an Mmax annähert. Dies führt bei der Änderung von Mmax = 100 Nm auf Mmax = 50 Nm und bei der Änderung von Mmax = 50 Nm auf Mmax = -100 Nm dazu, dass M_ist während der Annäherung an den neuen Sollwert (50 Nm bzw. -100 Nm) oberhalb von Mmax liegt.The change of the setpoint value Mmax takes place without transition as a step function. The actual torque M_act adapts to the target value Mmax, approaching Mmax asymptotically. This results in the change of Mmax = 100 Nm to Mmax = 50 Nm and in the change of Mmax = 50 Nm to Mmax = -100 Nm, that M_ist is above Mmax while approaching the new setpoint (50 Nm or -100 Nm).
Die zulässigen Grenzwerte Mmax_z und Mmin_z passen sich dem Sollwert Mmax an. Bei einer Erhöhung des Sollwerts Mmax springt auch der obere Grenzwert Mmax_z auf einen höheren Wert. Wird der Sollwert Mmax abgesenkt, so nähert sich der obere Grenzwert Mmax_z derart asymptotisch seinem neuen Wert an, dass er immer in einem Abstand oberhalb von M_ist bleibt. Mmax_ z ist daher immer größer als Mmax. Geht der Sollwert Mmax im Generatorbetrieb des Momentenmodus zu negativen Werten über, so nähert sich die obere Grenze Mmax_z einem festen niedrigen positiven Wert (z.B. 5 Nm) .The permissible limit values Mmax_z and Mmin_z adapt to the setpoint Mmax. When the setpoint Mmax is increased, the upper limit value Mmax_z also jumps to a higher value. If the setpoint value Mmax is lowered, the upper limit value Mmax_z approaches its new value asymptotically so that it always remains at a distance above M_act. Mmax_ z is therefore always larger than Mmax. When the set value Mmax transits to negative values in the generator mode of the torque mode, the upper limit Mmax_z approaches a fixed low positive value (for example, 5 Nm).
Der untere Grenzwert Mmin_z nimmt einen festen niedrigen negativen Wert (z.B. -5 Nm) ein, so lange sich der Momentenmodus im Motorbetrieb befindet. Im Generatorbetrieb nimmt der untere Grenzwert Mmin_z einen Wert in einem festgelegten Abstand unterhalb vom Mmax an. Mmin_z springt nach unten, wenn der neu festgelegte Sollwert Mmax negativer ist, als der vorhergegangene Sollwert Mmax. Wird der Sollwert Mmax von einem negativen Wert hin zu einem kleineren negativen Sollwert Mmax (oder einem positiven Sollwert Mmax) , so nähert sich Mmin_z asymptotisch an den neuen Grenzwert Mmin_z. Dabei liegt Mmin_z immer in einem Abstand unterhalb von Mmax .The lower limit Mmin_z assumes a fixed low negative value (e.g., -5 Nm) as long as the torque mode is in engine operation. In generator mode, the lower limit Mmin_z assumes a value at a specified distance below the Mmax. Mmin_z jumps down when the new set value Mmax is more negative than the previous set value Mmax. If the setpoint Mmax goes from a negative value to a smaller negative setpoint Mmax (or a positive setpoint Mmax), then Mmin_z asymptotically approaches the new limit Mmin_z. Mmin_z always lies at a distance below Mmax.
Aus dem Generatorbetrieb des Momentenmodus wechselt die elektrische Maschine 1 und ihr Ansteuersystem in dem in Fig. 2 dargestellten Beispiel in den Lademodus.From the generator mode of the torque mode, the electric machine 1 and its drive system change into the charging mode in the example shown in FIG. 2.
Im Lademodus wird eine Sollspannung Usoll vorgegeben, die von einer Istspannung Uist umgesetzt werden soll. Dazu muss ein entsprechend geeignetes negatives Moment M_ist erzeugt werden. Vom Datennetz 8 wird ein minimales Moment Mmin vorgegeben, dass als unterer Grenzwert für das Istmoment M_ist dient. Wie Mmax im Momentenmodus wechselt Mmin im Lademodus seinen Wert übergangslos. Im vorliegenden Beispiel wird als Sollwert für das Moment ein Mmin von -50 Nm vorgegeben.In charge mode, a setpoint voltage Usoll is specified, which is to be converted by an actual voltage Uist. For this purpose, a correspondingly suitable negative moment M_act must be generated become. From the data network 8, a minimum torque Mmin is specified, which serves as the lower limit value for the actual torque M_act. Like Mmax in torque mode, Mmin changes its value without transition in load mode. In the present example, the setpoint for the torque is a Mmin of -50 Nm.
Das M_ist nähert sich in Fig. 2 ausgehend vom vorangegangenen M_ist von -100 Nm asymptotisch dem neuen Sollwert von -50 Nm an .The M_ist approaches asymptotically from the previous M_act of -100 Nm in FIG. 2 to the new nominal value of -50 Nm.
Mmin_z nähert sich asymptotisch dem neuen Grenzwert Mmin_z . Dabei liegt Mmin_z immer in einem Abstand unterhalb von Mmin.Mmin_z approaches asymptotically the new limit Mmin_z. Mmin_z is always at a distance below Mmin.
Beim Wechsel vom Momentenmodus in den Lademodus wechselt Mmax von einem variablen Vorgabewert zu einer festen oberen Grenze, die im dargestellten Beispiel ungefähr bei 10 Nm liegt. Der Wechsel erfolgt als Sprung. Ebenso springt Mmax_z zu einem festen Wert, der oberhalb von Mmax_z liegt und im dargestellten Beispiel ungefähr 20 Nm beträgt.When switching from torque mode to the charging mode Mmax changes from a variable default value to a fixed upper limit, which is approximately 10 Nm in the example shown. The change takes place as a jump. Likewise, Mmax_z jumps to a fixed value which is above Mmax_z and in the example shown is approximately 20 Nm.
Die nachfolgende Tabelle stellt die Steuergrößen der verschiedenen Betriebsmodi dar:The following table shows the control variables of the different operating modes:
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Die Momentenregelung der Betriebsmodi ist in Fig. 3 dargestellt.The torque control of the operating modes is shown in FIG.
Im Momentenmodus soll das Moment M_ist geregelt werden. Dazu wird vom Datenetz ein Sollwert Mmax vorgegeben. Mmax gilt dann als zulässig, wenn er kleiner oder gleich dem oberen zulässigen Grenzwert Mmax_z und größer oder gleich dem unteren zulässigen Grenzwert Mmin_z ist. Dabei unterscheidet der Momentenmodus zwischen einem Motorbetrieb der elektrischen Maschine und einem Generatorbetrieb der elektrischen Maschine.In torque mode, the moment M_ist is to be regulated. For this purpose, a setpoint Mmax is specified by the data network. Mmax is then considered admissible if it is less than or equal to the upper permissible limit value Mmax_z and greater than or equal to the lower permissible limit value Mmin_z. In this case, the torque mode distinguishes between a motor operation of the electric machine and a generator operation of the electric machine.
Im Motorbetrieb des Momentenmodus soll ein positives Istmoment M_ist erzeugt werden. Entsprechend wird ein positives Sollmoment Mmax vorgegeben. Dieses Sollmoment Mmax darf sich in dem Bereich zwischen der positiven oberen Grenze Mmax_z und der leicht negativen unteren Grenze Mmin_z bewegen.In motor operation of the torque mode, a positive actual torque M_act is to be generated. Accordingly, a positive setpoint torque Mmax is specified. This target torque Mmax may be in the range between the positive upper limit Mmax_z and the slightly negative lower limit Mmin_z.
Im Generatorbetrieb des Momentenmodus soll durch Abbremsen der elektrischen Maschine Strom generiert werden. Es muss also ein negatives Istmoment M_ist erzeugt werden. Entsprechend wird ein negatives Sollmoment Mmax vorgegeben. Dieses Sollmoment Mmax darf sich in dem Bereich zwischen der leicht positiven oberen Grenze Mmax_z und der negativen unteren Grenze Mmin_z bewegen.In the generator mode of the torque mode should be generated by braking the electric machine power. Thus, a negative actual torque M_act must be generated. Accordingly, a negative target torque Mmax is specified. This target torque Mmax may be in the range between the slightly positive upper limit Mmax_z and the lower negative limit Mmin_z move.
Im Lademodus wird die elektrische Maschine 1 so geregelt, dass eine effektive Ladung einer Batterie erzielbar ist. Die zu steuernde Größe ist die Spannung Uist. Sie wird über die vom Datennetz 8 kommende Sollspannung Usoll gesteuert. Das Moment M_ist wird im Lademodus so eingestellt, dass üist = Usoll erreicht werden kann. Vorgabe für das Moment M_ist ist Mmin, welches vom Datennetz 8 kommt. Die zulässigen Grenzen für M_ist werden von Mmin_z, Mmax_z und Mlim festgelegt. Dabei sollte sich M_ist bevorzugt im Bereich zwischen Mmin_z (besser Mmin) und Mlim aufhalten. Ein Wert zwischen Mlim und Mmax_z ist nur für eine festgelegte begrenzte Zeit zulässig.In the charging mode, the electric machine 1 is controlled so that an effective charge of a battery can be achieved. The variable to be controlled is the voltage Uist. It is controlled by the coming from the data network 8 target voltage Usoll. The moment M_act is set in the loading mode so that it is possible to reach üist = Usoll. Default for the moment M_ist is Mmin, which comes from the data network 8. The allowable limits for M_ist are set by Mmin_z, Mmax_z and Mlim. M_ist should preferably be in the range between Mmin_z (better Mmin) and Mlim. A value between Mlim and Mmax_z is only allowed for a specified limited amount of time.
Im Drehzahlmodus ist die Drehzahl die Größe, welche konstant zu halten oder nach den Wünschen des Verbrauchers variiert werden soll. Die zu steuernde Größe ist die Drehzahl der elektrischen Maschine Nist. Sie wird über die vom Datennetz 8 kommende Solldrehzahl Nsoll gesteuert. Vorgabe für die Grenzen des Moments M_ist sind Mmin und Mmax .In speed mode, the speed is the amount that should be kept constant or varied according to the wishes of the consumer. The variable to be controlled is the speed of the electric machine Nist. It is controlled via the setpoint speed Nsetpoint coming from the data network 8. The specification for the limits of the moment M_act are Mmin and Mmax.
Wenn Nsoll größer oder gleich Nist ist, so ist Mmax der der maximal erlaubte Grenzwert für M_ist und ein Regler für die Drehzahl sollte einen positiven Momentensollwert Msoll vorgeben. In diesem Fall wird ein positiver Wert für die obere Grenze Mmax_z und ein leicht negativer Wert für die untere Grenze Mmin_z vorgegeben.If Nset is greater than or equal to Nist then Mmax is the maximum allowable limit for M_act and a speed governor should set a positive torque setpoint Msetpoint. In this case, a positive value for the upper limit Mmax_z and a slightly negative value for the lower limit Mmin_z are given.
Wenn Nsoll kleiner als Nist ist, so ist Mmin der minimal erlaubte Grenzwert für M_ist und ein Regler für die Drehzahl sollte einen negativen Momentensollwert Msoll vorgeben. In diesem Fall ist wird ein leicht positiver Wert für die obere Grenze Mmax_z und ein negativer Wert für die untere Grenze Mmin_z vorgegeben.If Nset is less than Nist, Mmin is the minimum allowable limit for M_act and a speed governor should set a negative torque setpoint Msetpoint. In this case, there will be a slightly positive value for the upper one Limit Mmax_z and a negative value for the lower limit Mmin_z specified.
Bei einem Ausfall des Datennetzes 8 können keine Steuergrößen mehr von extern dem Ansteuersystem zugeführt werden. Um bei einem Ausfall des Datennetzes 8 trotzdem einen sicheren Betrieb der elektrischen Maschine, wenn auch in eingeschränktem Umfang, zu gewährleisten, sind Notmodi vorgesehen .In the event of a failure of the data network 8, control variables can no longer be supplied externally to the control system. In order to ensure safe operation of the electric machine, albeit to a limited extent, in the event of a failure of the data network 8, emergency modes are provided.
In Fig. 4 sind die Notmodi dargestellt. In den Notmodi werden die Sollwerte und die Toleranzgrenzen intern vorgegeben. Damit kann die elektrische Maschine 1 auch bei Ausfall des Datennetzes 8 betrieben werden.4, the emergency modes are shown. In the emergency modes, the setpoints and the tolerance limits are specified internally. Thus, the electric machine 1 can be operated even in the event of failure of the data network 8.
Im Moment-0-Notmodus wird das Moment M_ist auf Null geregelt. Dazu werden die internen Grenzwerte Mmax_z und Mmin_z intern vorgegeben. M_ist gilt dann als zulässig, wenn es kleiner oder gleich dem oberen zulässigen Grenzwert Mmax_z und größer oder gleich dem unteren zulässigen Grenzwert Mmin_z ist.In moment 0-emergency mode, the moment M_act is set to zero. For this purpose, the internal limits Mmax_z and Mmin_z are specified internally. M_ist is considered admissible if it is less than or equal to the upper permissible limit value Mmax_z and greater than or equal to the lower permissible limit value Mmin_z.
Im Lade-Notmodus wird die elektrische Maschine 1 so geregelt, dass eine Ladung einer Batterie möglich ist. Die zu steuernde Größe ist die Spannung Uist. Sie wird über eine intern vorgegebene Sollspannung Usoll_int gesteuert. Das Moment M_ist soll vorzugsweise negativ sein. Daher sollte sich M_ist bevorzugt im Bereich zwischen Mmin und Mmax aufhalten. Die zulässigen Obergrenzen für M_ist werden von Mmin_z und Mmax_z festgelegt .In charging emergency mode, the electric machine 1 is controlled so that a charge of a battery is possible. The variable to be controlled is the voltage Uist. It is controlled by an internally specified setpoint voltage Usoll_int. The moment M_ist should preferably be negative. Therefore, M_ist should preferably be in the range between Mmin and Mmax. The permissible upper limits for M_ist are defined by Mmin_z and Mmax_z.
Der Drehzahlmodus wird insbesondere für das Starten eines Verbrennungsmotors benötigt. Um diese Funktion auch bei Ausfall des Datennetzes 8 gewährleisten zu können ist ein Notmodus vorgesehen, der im Folgenden als VMStart-Notmodus bezeichnet wird.The speed mode is needed especially for starting an internal combustion engine. To ensure this function even if the data network 8 fails is a Emergency mode is provided, which is referred to below as VMStart emergency mode.
Im VMStart-Notmodus ist die Drehzahl der elektrischen Maschine Nist die zu steuernde Größe. Sie wird über die intern vorgegebene Solldrehzahl Nsoll_int gesteuert. Der Sollwert für das Moment M_ist wird von Mmin und Mmax begrenzt .In VMStart emergency mode, the speed of the electric machine Nist is the quantity to be controlled. It is controlled by the internally specified setpoint speed Nset_int. The setpoint for the moment M_act is limited by Mmin and Mmax.
Bevorzugt entspricht der Sollwert für das Moment M_ist Mmin oder Mmax.The setpoint value for the moment M_actually preferably corresponds to Mmin or Mmax.
Wenn Nist kleiner oder gleich Nsoll_int ist, so ist Mmax der Sollwert für M_ist. In diesem Fall wird ein positiver Wert für die obere Grenze Mmax_z und ein leicht negativer Wert für die untere Grenze Mmin_z intern vorgegeben.If Nist is less than or equal to Nset_int, then Mmax is the setpoint for M_act. In this case, a positive value for the upper limit Mmax_z and a slightly negative value for the lower limit Mmin_z are given internally.
Wenn Nist größer als Nsoll_int ist, so ist Mmin der Sollwert für M_ist. In diesem Fall wird ein leicht positiver Wert für die obere Grenze Mmax_z und ein negativer Wert für die untere Grenze Mmin_z intern vorgegeben. If Nist is greater than Nset_int, then Mmin is the setpoint for M_ist. In this case, a slightly positive value for the upper limit Mmax_z and a negative value for the lower limit Mmin_z are given internally.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Maschine mit einem elektrischen Ansteuersystem mit einer Steuereinheit (3) und einer von dieser unabhängigen Überwachungseinheit (4), welches mehrere Betriebsmodi der elektrischenAnspruch [en] A method for operating an electrical machine having an electrical drive system with a control unit (3) and an independent monitoring unit (4), which has a plurality of operating modes of the electrical
Maschine vorsieht und eine Überwachung einer Betriebsgröße der elektrischen Maschine und/oder des Ansteuersystems durchführt, dadurch gekennzeichnet, dass ein Notmodus gestartet wird, wenn die Überwachungseinheit (4) einen Fehler erkennt, der die Aktivierung eines Notmodus erfordert.Machine provides and monitoring of an operating variable of the electric machine and / or the drive system performs, characterized in that an emergency mode is started when the monitoring unit (4) detects an error that requires the activation of an emergency mode.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Notmodus ein Sollmoment mit dem Wert Null vorgegeben wird.2. The method according to claim 1, characterized in that in the emergency mode, a desired torque is set with the value zero.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass einem als Lademodus bezeichneten Betriebsmodus ein gesonderter Notmodus zugeordnet ist, der nur negative Soll-Drehmomente erlaubt. 3. The method according to any one of claims 1 or 2, characterized in that a charging mode designated as an operating mode is assigned a separate emergency mode, which allows only negative target torques.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass einem als Drehzahlmodus bezeichneten Betriebsmodus ein gesonderter Notmodus für den Start eines Verbrennungsmotors zugeordnet ist.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that a designated as a speed mode operating mode is assigned a separate emergency mode for the start of an internal combustion engine.
5. Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Maschine (1) mit einem elektrischen Ansteuersystem mit einer Steuereinheit (3) und einer von dieser unabhängigen Überwachungseinheit (4), welche eine Überwachung einer Betriebsgröße der elektrischen Maschine (1) und/oder des Ansteuersystems durchführt, wobei unabhängig von der Momentenanforderung des Fahrers ein zusätzlicher momentenbeeinflussender Eingriff durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass5. A method for operating an electrical machine (1) with an electrical drive system with a control unit (3) and an independent monitoring unit (4), which performs a monitoring of an operating variable of the electric machine (1) and / or the drive system, wherein regardless of the torque request of the driver, an additional torque-influencing intervention is performed, characterized in that
- zur Überwachung des momentenbeeinflussenden Eingriffs, das Zeitintegral vom Sollmoment des momentenbeeinflussenden Eingriffs mit einer vorgebbaren oberen Grenze und einer vorgebbaren unteren Grenze verglichen wird, und- To monitor the torque-influencing engagement, the time integral of the target torque of the torque-influencing engagement with a predetermined upper limit and a predetermined lower limit is compared, and
- bei Überschreiten einer dieser Grenzen durch das Sollmoment-Zeitintegral des momentenbeeinflussenden Eingriffs ein Fehler des momentenbeeinflussenden Eingriffs erkannt wird.- If one of these limits is exceeded by the target torque-time integral of the torque-influencing engagement an error of the torque-influencing engagement is detected.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that
- ein geeigneter Notmodus ausgewählt wird, wenn ein Fehler erkannt worden ist, der die Aktivierung eines Notmodus erfordert,a suitable emergency mode is selected when an error has been detected which requires the activation of an emergency mode,
- die Plausibilität der Anforderung des Notmodus überprüft wird,- the plausibility of the request for the emergency mode is checked,
- bei Plausibilität der Anforderung eine Aktivierung des Notmodus erfolgt, - bei unplausibler Anforderung des Notmodus ein Reset des elektrischen Ansteuersystems durchgeführt wird.- if the request is plausible, the emergency mode is activated, - If an implausible request of the emergency mode, a reset of the electrical control system is performed.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Überwachung des aktivierten Notmodus erfolgt.7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that a monitoring of the activated emergency mode takes place.
8. Ansteuersystem für eine elektrische Maschine (1), mit einer Steuereinheit (3) und einer von dieser unabhängigen Überwachungseinheit (4), dadurch gekennzeichnet, dass eine Datenleitung (12) vorgesehen ist, über welche die Überwachungseinheit (4) den Steuerbefehl für einen Reset an die Steuereinheit (3) weitergeben kann.8. control system for an electrical machine (1), with a control unit (3) and a control unit independent of this (4), characterized in that a data line (12) is provided, via which the monitoring unit (4) the control command for a Reset to the control unit (3) can pass.
9. Ansteuersystem nach Anspruch 8, wobei die Steuereinheit (3) mit zwei Datenkommunikationsbausteinen (5, 6) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass9. Control system according to claim 8, wherein the control unit (3) with two data communication modules (5, 6) is connected, characterized in that
- der erste Datenkommunikationsbaustein (5) Funktionsbotschaften weiterleitet und durch die Überwachungseinheit (4) deaktivierbar ist, und- the first data communication module (5) forwards function messages and can be deactivated by the monitoring unit (4), and
- der zweite Datenkommunikationsbaustein (6) Daten zum Umprogrammieren der Steuereinheit (3) und/oder der Überwachungseinheit (4) weiterleiten kann.- The second data communication module (6) can forward data for reprogramming the control unit (3) and / or the monitoring unit (4).
10. Ansteuersystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungseinheit (4) über eine Datenleitung (10) mit der Steuereinheit (3) verbunden ist, über welche die Steuereinheit (3) einen Reset-disable-Steuerbefehl an die Überwachungseinheit (4) weitergeben kann. 10. Control system according to claim 8, characterized in that the monitoring unit (4) via a data line (10) to the control unit (3) is connected, via which the control unit (3) a reset-disable control command to the monitoring unit (4) can pass on.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010130482A1 (en) * 2009-05-11 2010-11-18 Robert Bosch Gmbh Controller, in particular for a hybrid vehicle having an electric drive and an internal combustion engine, and method for operating a hybrid vehicle
EP2337699B1 (en) 2008-10-16 2018-12-19 Robert Bosch GmbH Method for increasing the availability of hybrid vehicles
CN111731104A (en) * 2020-06-30 2020-10-02 北京经纬恒润科技有限公司 Torque monitoring method and system for electric automobile

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005048330A1 (en) 2005-10-08 2007-04-19 Daimlerchrysler Ag Drive system for an electric machine
DE102006037124A1 (en) 2006-08-09 2008-02-14 Daimler Ag Drive system for a drive unit of a motor vehicle

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0968871A2 (en) * 1998-07-03 2000-01-05 Hitachi, Ltd. Power-feed control apparatus provided in a vehicle
US6384553B1 (en) * 2000-12-27 2002-05-07 Universal Scientific Industrial Co., Ltd. Current control method and device for a motor that is operable in a generator mode
DE10251095A1 (en) * 2002-11-05 2004-05-19 Daimlerchrysler Ag Electric machine operating method for motor vehicle, by determining reliable torque from desired torque and detecting deviation of instantaneous torque from reliable torque
DE10346857A1 (en) * 2003-10-09 2005-05-04 Bosch Gmbh Robert Safety protection device for a lead to a starter or starter generator in a motor vehicle has control unit to evaluate battery current and a separation switch

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19756616A1 (en) 1997-12-19 1999-07-01 Bosch Gmbh Robert Monitoring device for garage door operators
CA2259771C (en) 1998-02-19 2003-04-01 Hitachi, Ltd. Transmission, and vehicle and bicycle using the same
DE19816046A1 (en) 1998-04-09 1999-10-28 Bosch Gmbh Robert Safety device for a drive
DE10035783A1 (en) 1999-08-07 2001-02-08 Bosch Gmbh Robert Device for monitoring a measuring system of an electric drive
WO2002055909A1 (en) 2001-01-16 2002-07-18 Siemens Aktiengesellschaft Method for controlling the gearbox of a motor vehicle
DE102004002767A1 (en) 2004-01-20 2005-08-18 Robert Bosch Gmbh Operating process for a fuel injection unit for a combustion engine with at least two cylinders has piezoelectric element for each cylinder with compensation between time cycles
DE102004022767A1 (en) 2004-05-05 2005-07-21 Daimlerchrysler Ag Method for driving electrical machine e.g. for electric motor in motor vehicle, involves generating error reaction when functional block establishes non-plausibility of input variables

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0968871A2 (en) * 1998-07-03 2000-01-05 Hitachi, Ltd. Power-feed control apparatus provided in a vehicle
US6384553B1 (en) * 2000-12-27 2002-05-07 Universal Scientific Industrial Co., Ltd. Current control method and device for a motor that is operable in a generator mode
DE10251095A1 (en) * 2002-11-05 2004-05-19 Daimlerchrysler Ag Electric machine operating method for motor vehicle, by determining reliable torque from desired torque and detecting deviation of instantaneous torque from reliable torque
DE10346857A1 (en) * 2003-10-09 2005-05-04 Bosch Gmbh Robert Safety protection device for a lead to a starter or starter generator in a motor vehicle has control unit to evaluate battery current and a separation switch

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2337699B1 (en) 2008-10-16 2018-12-19 Robert Bosch GmbH Method for increasing the availability of hybrid vehicles
WO2010130482A1 (en) * 2009-05-11 2010-11-18 Robert Bosch Gmbh Controller, in particular for a hybrid vehicle having an electric drive and an internal combustion engine, and method for operating a hybrid vehicle
US8761994B2 (en) 2009-05-11 2014-06-24 Robert Bosch Gmbh Control unit, in particular for a hybrid vehicle, having an electric drive and an internal combustion engine, and a method for operating a hybrid vehicle
CN111731104A (en) * 2020-06-30 2020-10-02 北京经纬恒润科技有限公司 Torque monitoring method and system for electric automobile
CN111731104B (en) * 2020-06-30 2021-12-24 北京经纬恒润科技股份有限公司 Torque monitoring method and system for electric automobile

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Publication number Publication date
WO2006131255A3 (en) 2007-04-19
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