DE102012209626A1 - Method and device for driving a motor vehicle with at least two drive axles - Google Patents
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Abstract
Die vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zum Antreiben eines Kraftfahrzeuges (10) mit mindestens zwei Antriebsachsen (15, 16), welche jeweils mit mindestens zwei elektrischen Antriebseinheiten (21, 22; 23, 24) angetrieben werden, wobei die elektrischen Antriebseinheiten (21, 22, 23, 24) jeweils durch einen Wechselrichter (31, 32, 33, 34) gesteuert werden, mit den Schritten: Erfassen (S1) einer Störung bei einem der Wechselrichter (31, 32, 33, 34); Einschalten (S2) eines Freilauf-Modus bei derjenigen elektrischen Antriebseinheit, welche mit dem als gestört erfassten Wechselrichter (31, 32, 33, 34) gesteuert wird; Einschalten (S3) eines Freilauf-Modus bei derjenigen elektrischen Antriebseinheit (21, 22, 23, 24), welche auf einer selben der mindestens zwei Antriebsachse (15, 16) wie die unter Schritt (S2) in den Freilauf-Modus versetze elektrische Antriebseinheit (21, 22; 23, 24) betrieben wird; und Antreiben (S4) des Kraftfahrzeuges (10) mit derjenigen der mindestens zwei Antriebsachsen (15, 16), deren elektrische Antriebseinheiten (21, 22; 23, 24) nicht im Freilauf-Modus betrieben werden.The present invention relates to a method for driving a motor vehicle (10) having at least two drive axles (15, 16), which are each driven by at least two electric drive units (21, 22, 23, 24), wherein the electric drive units (21, 22 , 23, 24) are respectively controlled by an inverter (31, 32, 33, 34), comprising the steps of: detecting (S1) a fault in one of the inverters (31, 32, 33, 34); Switching on (S2) a freewheeling mode in that electric drive unit which is controlled by the inverter (31, 32, 33, 34) detected as being disturbed; Switching on (S3) a freewheeling mode in that electric drive unit (21, 22, 23, 24) which on a same of the at least two drive axle (15, 16) as in step (S2) in the freewheeling mode offset electric drive unit (21, 22, 23, 24) is operated; and driving (S4) of the motor vehicle (10) with that of the at least two drive axles (15, 16), whose electric drive units (21, 22; 23, 24) are not operated in the freewheeling mode.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Antreiben eines Kraftfahrzeuges mit mindestens zwei Antriebsachsen, welche jeweils mit mindestens zwei elektrischen Antriebseinheiten angetrieben werden, wobei die elektrischen Antriebseinheiten jeweils durch einen Wechselrichter gesteuert werden.The present invention relates to a method and a device for driving a motor vehicle with at least two drive axles, which are each driven by at least two electric drive units, wherein the electric drive units are each controlled by an inverter.
Stand der TechnikState of the art
Elektrofahrzeuge, bei denen jedes Rad durch einen Elektromotor angetrieben wird, der durch einen Inverter- oder Wechselrichter-Steuergerät gesteuert wird, benötigen ein Sicherheitskonzept für einen Ausfall eines der Inverter- oder Wechselrichter-Steuergeräte des Elektromotors.Electric vehicles, where each wheel is driven by an electric motor controlled by an inverter or inverter controller, require a safety concept for failure of one of the inverter or inverter controllers of the electric motor.
Die
Bei dem dort beschriebenen Verfahren wird ferner vor einem Hervorrufen der Ersatzmaßnahme eine für die fahrdynamische Situation, in der sich das Fahrzeug befindet, charakteristische Betriebsgröße erfasst und mit zumindest einem Grenzwert verglichen, wobei die Ersatzmaßnahme bei Über- oder Unterschreiten des Grenzwertes hervorgerufen wird.In the method described there, a characteristic parameter for the driving-dynamic situation in which the vehicle is located is also detected and compared with at least one limit value before the substitute action is initiated, whereby the substitute action is caused when the limit value is exceeded or undershot.
Die
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Die vorliegende Erdfindung betrifft ein Verfahren zum Antreiben eines Kraftfahrzeuges mit mindestens zwei Antriebsachsen, welche jeweils mit mindestens zwei elektrischen Antriebseinheiten angetrieben werden, wobei die elektrischen Antriebseinheiten jeweils durch einen Wechselrichter gesteuert werden, mit den Schritten: Erfassen einer Störung bei einem der Wechselrichter; Einschalten eines Freilauf-Modus bei derjenigen elektrischen Antriebseinheit, welche mit dem als gestört erfassten Wechselrichter gesteuert wird; Einschalten eines Freilauf-Modus bei derjenigen elektrischen Antriebseinheit, welche auf einer selben der mindestens zwei Antriebsachse wie die unter Schritt in den Freilauf-Modus versetze elektrische Antriebseinheit betrieben wird; und Antreiben des Kraftfahrzeuges mit derjenigen der mindestens zwei Antriebsachsen, deren elektrische Antriebseinheiten nicht im Freilauf-Modus betrieben werden.The present invention relates to a method for driving a motor vehicle having at least two drive axles each driven by at least two electric drive units, the electric drive units each being controlled by an inverter, comprising the steps of: detecting a fault in one of the inverters; Switching on a freewheeling mode in that electric drive unit, which is controlled by the inverter detected as disturbed; Switching on a freewheel mode in that electric drive unit which is operated on a same one of the at least two drive axle as the under step in the freewheeling mode offset electric drive unit; and driving the motor vehicle with that of the at least two drive axles whose electric drive units are not operated in the freewheeling mode.
Ferner schafft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum Antreiben eines Kraftfahrzeuges mit mindestens zwei Antriebsachsen, welche jeweils mindestens zwei elektrischen Antriebseinheiten aufweisen, wobei die elektrischen Antriebseinheiten jeweils durch einen Wechselrichter ansteuerbar sind, wobei die Vorrichtung aufweist: eine Steuerungseinrichtung, welche dazu ausgelegt ist, eine Störung bei einem der Wechselrichter zu erfassen; einen Freilauf-Modus bei derjenigen elektrischen Antriebseinheit, welche mit dem als gestört erfassten Wechselrichter gekoppelt ist, und einen Freilauf-Modus bei derjenigen elektrischen Antriebseinheit einzuschalten, welche auf einer selben Antriebsachse wie die bereits in den Freilauf-Modus versetze elektrische Antriebseinheit vorgesehen ist; und das Kraftfahrzeuges mit derjenigen der mindestens zwei Antriebsachsen anzutreiben, deren elektrische Antriebseinheiten nicht im Freilauf-Modus betrieben werden.Furthermore, the present invention provides a device for driving a motor vehicle having at least two drive axles, each having at least two electric drive units, wherein the electric drive units are each driven by an inverter, the apparatus comprising: a control device which is adapted to a fault to detect at one of the inverters; a freewheel mode in that electric drive unit, which is coupled to the detected as disturbed detected inverter, and turn on a freewheel mode in that electric drive unit which is provided on a same drive axle as the already in the freewheeling mode offset electric drive unit; and to drive the motor vehicle with that of the at least two drive axles whose electric drive units are not operated in the freewheeling mode.
Eine Idee der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Notlauf, in dem bei einem Ausfall eines elektrischen Antriebs der zweite bzw. alle weiteren elektrische Antrieb auf der gleichen Achse ebenfalls in den gleichen sicheren Zustand überführt werden.One idea of the present invention is therefore an emergency operation in which, in the event of a failure of an electric drive, the second or all further electric drive on the same axle are likewise transferred to the same safe state.
Damit werden Momentendifferenzen zwischen zwei bzw. mehreren elektrischen Antrieben auf einer Achse vermieden. Weitere elektrische Antriebe auf anderen Achsen können hingegen weiter betrieben werden, um das Fahrzeug in einen sicheren Bereich oder zu einer Werkstatt zu fahren, ohne dass hierbei die Fahrstabilität durch Momentendifferenzen an einer Achse beeinträchtigt ist.This avoids torque differences between two or more electric drives on one axle. On the other hand, further electric drives on other axles can continue to be operated in order to drive the vehicle into a safe area or to a workshop, without the driving stability being adversely affected by moment differences on an axle.
Bei einem Fehler im Inverter oder im Wechselrichter eines der elektrischen Antriebe wird der sichere Zustand der Komponente elektrischer Antrieb eingestellt. Der sichere Zustand ist beispielsweise als „Freilauf" oder als „unterer aktiver Kurzschluss" definiert. Der Zustand „Freilauf" führt zu einem Verlust des Antriebs- bzw. Bremsmoments. Im Zustand „unterer aktiver Kurzschluss“ wird abhängig von der Maschinendrehzahl ein Bremsmoment am Rad erzeugt.In the event of a fault in the inverter or in the inverter of one of the electric drives, the safe state of the electrical drive component is set. The safe state is defined, for example, as "free-running" or as "lower active short-circuit". The state "freewheeling" leads to a loss of the drive or braking torque In the state "lower active short circuit" a braking torque is generated at the wheel depending on the engine speed.
Falls der Inverter eines einzelnen Elektromotors in den sicheren Zustand geht, kann es zu Momentendifferenzen zwischen zwei Rädern auf der durch den ausgefallenen elektrischen Motor bis angetrieben Achse kommen. Wenn ein Inverter etwa bei einem Beschleunigungsvorgang fehlerbedingt in den unteren aktiven Kurzschluss schaltet, wird an dem Rad ein negatives Moment erzeugt. Da an dem gegenteiligen Rad der Achse noch ein positives Moment erzeugt wird, kann es zu Fahrinstabilitäten kommen. Dasselbe Beispiel gilt auch, wenn der Inverter fehlerbedingt in den Freilauf schaltet und kein Moment erzeugt. Ein solches Verhalten ist insbesondere bei einer Fahrbahn mit geringem Reibungskoeffizienten äußerst kritisch.If the inverter of a single electric motor goes into the safe state, there may be moment differences between two wheels on the axis driven by the failed electric motor. If, for example, an inverter switches to the lower active short-circuit due to an acceleration process, a negative torque is generated on the wheel. As a positive moment is generated at the opposite wheel of the axle, it can lead to instability of driving. The same example applies if the inverter error-related in the freewheel and no torque generated. Such behavior is extremely critical, especially on a road surface with a low coefficient of friction.
Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren.Advantageous embodiments and further developments emerge from the dependent claims and from the description with reference to the figures.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Freilauf-Modus als ein unterer, aktiver Kurzschluss-Modus mit einem festgelegten Bremsmoment ausgebildet wird.According to an advantageous embodiment of the invention it is provided that the freewheeling mode is formed as a lower, active short-circuit mode with a predetermined braking torque.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das festgelegte Bremsmoment in Abhängigkeit einer Drehzahl einer der mindestens zwei Antriebsachsen und/oder einer der mindestens zwei elektrischen Antriebseinheiten durch die Steuerungseinrichtung vorgegeben wird. Dies erlaubt vorteilhaft eine weitere Reduzierung von auftretenden Momentendifferenzen.According to a further advantageous embodiment of the invention, it is provided that the specified braking torque is predetermined by the control device as a function of a rotational speed of one of the at least two drive axles and / or one of the at least two electric drive units. This advantageously allows a further reduction of occurring torque differences.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das festgelegte Bremsmoment in Abhängigkeit einer maximal zulässigen Momentendifferenz einer der mindestens zwei Antriebsachsen durch die Steuerungseinrichtung vorgegeben wird. Dies ermöglicht vorteilhaft eine Gewährleistung einer sicheren Fahrzeugstabilität.According to a further advantageous embodiment of the invention, it is provided that the specified braking torque is predetermined by the control device as a function of a maximum permissible torque difference of one of the at least two drive axles. This advantageously makes it possible to ensure safe vehicle stability.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Erfassen der Störung durch ein Auswerten von Daten eines CAN-Bussystem durch die Steuerungseinrichtung vorgenommen wird. Dies ermöglicht vorteilhaft einen kostengünstigen Aufbau der Steuerungseinrichtung.According to a further advantageous embodiment of the invention it is provided that the detection of the disturbance is performed by an evaluation of data of a CAN bus system by the control device. This advantageously allows a cost-effective design of the control device.
Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmalen der Erfindung. Insbesondere wird dabei der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzufügen.The above embodiments and developments can, if appropriate, combine with each other as desired. Further possible refinements, developments and implementations of the invention also include combinations of features of the invention which have not been explicitly mentioned above or described below with regard to the exemplary embodiments. In particular, the person skilled in the art will also add individual aspects as improvements or additions to the respective basic form of the present invention.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert. Further features and advantages of the present invention will be explained below with reference to the figures.
Es zeigen: Show it:
In allen Figuren sind gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente und Vorrichtungen – sofern nichts anderes angegeben ist – mit denselben Bezugszeichen versehen worden.In all figures, identical or functionally identical elements and devices have been provided with the same reference numerals, unless stated otherwise.
Die
In einem ersten Verfahrensschritt erfolgt ein Erfassen S1 einer Störung bei einem der Wechselrichter
In einem zweiten Verfahrensschritt erfolgt ein Einschalten S2 eines Freilauf-Modus bei derjenigen elektrischen Antriebseinheit, welche mit dem als gestört erfassten Wechselrichter
In einem dritten Verfahrensschritt erfolgt ein Einschalten S3 eines Freilauf-Modus bei derjenigen elektrischen Antriebseinheit
Das Einstellen des sicheren Zustands im zweiten elektrischen Antrieb kann zum Beispiel über den Fahrzeugführungsrechner, der dies z.B. über CAN anfordert und/oder über direkte Kommunikation zwischen den beiden Invertern auf einer Achse (z.B. CAN-Botschaft oder CAN-Timeout-Erkennung erfolgen:The setting of the safe state in the second electric drive can be done, for example, via the vehicle management computer, which uses this e.g. via CAN and / or via direct communication between the two inverters on one axis (e.g., CAN message or CAN timeout detection:
Das Moment des noch aktiven elektrischen Antriebs kann auch entsprechend dem drehzahlabhängigen Moment des sich im sicheren Zustand befindlichen elektrischen Antriebs aktiv geregelt werden – ohne Übergang in den sicheren Zustand.The moment of the still active electric drive can also be actively regulated according to the speed-dependent torque of the electrical drive in the safe state - without transition to the safe state.
In einem vierten Verfahrensschritt erfolgt Antreiben S4 des Kraftfahrzeuges
Die
Die Vorrichtung umfasst eine Steuerungseinrichtung
Die Wechselrichter
Die elektrischen Antriebseinheiten
Die elektrischen Antriebseinheiten
Ferner kann die Steuerungseinrichtung
Das CAN-Bussystem
Die Steuerungseinrichtung
Das Kraftfahrzeug
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar. Insbesondere lässt sich die Erfindung in mannigfaltiger Weise verändern oder modifizieren, ohne vom Kern der Erfindung abzuweichen.Although the present invention has been described above with reference to preferred embodiments, it is not limited thereto, but modifiable in a variety of ways. In particular, the invention can be varied or modified in many ways without deviating from the gist of the invention.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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