DE102021004753A1 - Method for operating an electric drive train of a vehicle - Google Patents

Method for operating an electric drive train of a vehicle Download PDF

Info

Publication number
DE102021004753A1
DE102021004753A1 DE102021004753.2A DE102021004753A DE102021004753A1 DE 102021004753 A1 DE102021004753 A1 DE 102021004753A1 DE 102021004753 A DE102021004753 A DE 102021004753A DE 102021004753 A1 DE102021004753 A1 DE 102021004753A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
drive train
vehicle
electric
electric drive
axle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102021004753.2A
Other languages
German (de)
Inventor
Frank Holländer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
Mercedes Benz Group AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mercedes Benz Group AG filed Critical Mercedes Benz Group AG
Priority to DE102021004753.2A priority Critical patent/DE102021004753A1/en
Publication of DE102021004753A1 publication Critical patent/DE102021004753A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0023—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L15/00—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
    • B60L15/20—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed
    • B60L15/2054—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed by controlling transmissions or clutches
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/42—Drive Train control parameters related to electric machines
    • B60L2240/421—Speed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/48—Drive Train control parameters related to transmissions
    • B60L2240/486—Operating parameters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/50—Drive Train control parameters related to clutches
    • B60L2240/507—Operating parameters

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines elektrischen Antriebsstrangs eines Fahrzeugs, wobei bei Auftreten eines Fehlers (F) im elektrischen Antriebsstrang vom elektrischen Antriebsstrang eine Anforderung (A) für einen sicheren Zustand des elektrischen Antriebsstrangs an eine Steuerung des Antriebsstrangs gesendet wird, wobei der sichere Zustand durch Abkoppeln der elektrischen Maschine des elektrischen Antriebsstrangs von einer Achse des Fahrzeugs mittels Trennen einer Kupplung oder Einlegen einer Neutral-Stufe eines Getriebes hergestellt wird, wobei die elektrische Maschine so angesteuert wird, dass ihre Drehzahl (n) fällt.The invention relates to a method for operating an electric drive train of a vehicle, wherein when a fault (F) occurs in the electric drive train, a request (A) for a safe state of the electric drive train is sent from the electric drive train to a controller of the drive train, the safe State is produced by decoupling the electric machine of the electric drive train from an axle of the vehicle by disconnecting a clutch or engaging a neutral stage of a transmission, the electric machine being controlled in such a way that its speed (n) falls.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines elektrischen Antriebsstrangs eines Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a method for operating an electric drive train of a vehicle according to the preamble of claim 1.

Sichere Zustände bei einem mittels einer elektrischen Maschine angetriebenen Fahrzeug führen zu einer Begrenzung der Drehzahl der elektrischen Maschine oder zum Stillstand des Fahrzeugs. Wenn der Fehler nicht abgestellt werden kann, dann bleibt die Begrenzung der Drehzahl bestehen. Bei einer Begrenzung der Drehzahl auf 0/min führt dies im Stand der Technik zum Liegenbleiben des Fahrzeugs.Safe states in a vehicle driven by an electric machine lead to a limitation of the speed of the electric machine or to the vehicle stopping. If the error cannot be eliminated, the speed limitation remains. In the prior art, limiting the engine speed to 0 rpm leads to the vehicle breaking down.

Es sind verschiedene sichere Zustände für elektrische Maschinen bekannt, z.B.:

  • - APS (active phase short - aktiver Phasenkurzschluss): Der Zustand allphasiger Kurzschluss beschreibt einen aktiven Kurzschluss aller Phasen der elektrischen Maschine. Dies erfolgt durch Schließen der oberen oder unteren Schalter, beispielsweise IGBT, eines Umrichters zur Ansteuerung der elektrischen Maschine. Dies führt zu einem spannungsfreien Modus des elektrischen Antriebsstrangs (eATS) auf einer Gleichspannungsseite und ein Stromfluss in eine Hochspannungsversorgung wird verhindert. Deshalb ist dies in jeglichem Fehlerfall ein sicherer Zustand. Bei aktivem Kurzschluss treten hohe Wechselströme auf, die zu einer schnellen Erwärmung der elektrischen Maschine und des Umrichters führen. Bei vielen elektrischen Maschinen kann dieser Zustand nicht für längere Zeit aufrechterhalten werden.
  • - ASO (all switches open - alle Schalter offen): In diesem Zustand sind alle Schalter des Umrichters, beispielsweise IGBT, geöffnet. Da die Dioden der Schalter als Brückengleichrichter wirken, stellt der Zustand ASO keine vollständige Abtrennung der elektrischen Maschine von der Gleichspannungsversorgung sicher. Wenn die durch die rückwirkende elektromotorische Kraft (Back-EMF) induzierte Spannung, die von der Drehzahl der elektrischen Maschine abhängig ist, höher ist als die Zwischenkreisgleichspannung (DC link voltage), dann fließt ein Strom aus der elektrischen Maschine in die Hochspannungsversorgung. Deshalb ist ASO nur dann in jeglichem Fehlerfall ein sicherer Zustand, wenn die drehzahlabhängige induzierte Spannung nicht zu hoch ist. Oberhalb eines Schwellwertes der rückwirkenden elektromotorischen Kraft (Drehzahl) wird APS verwendet.
  • - APS/ASO: Ein Wechsel von APS zu ASO soll stattfinden, wenn die induzierte Spannung der elektrischen Maschine geringer ist als die aktuell an der Batterie anliegende Hochvolt-Gleichspannung.
  • - Eine variable Begrenzung der Drehzahl kann angefordert werden, um den elektrische Antriebsstrang vor thermischen Problemen zu schützen.
Various safe states for electrical machines are known, e.g.:
  • - APS (active phase short): The all-phase short circuit state describes an active short circuit in all phases of the electrical machine. This is done by closing the top or bottom switch, for example IGBT, of a converter for controlling the electrical machine. This results in a zero voltage mode of the electric powertrain (eATS) on a DC side and current flow into a high voltage supply is prevented. This is therefore a safe state in the event of any error. If there is an active short-circuit, high alternating currents occur, which lead to rapid heating of the electrical machine and the converter. In many electrical machines, this state cannot be maintained for a long period of time.
  • - ASO (all switches open): In this state, all switches of the converter, for example IGBT, are open. Since the diodes of the switches act as bridge rectifiers, the ASO state does not ensure complete isolation of the electrical machine from the DC voltage supply. If the voltage induced by the back electromotive force (back-EMF), which depends on the speed of the electrical machine, is higher than the intermediate circuit direct voltage (DC link voltage), then a current flows from the electrical machine into the high-voltage supply. For this reason, ASO is only a safe condition in the event of any error if the speed-dependent induced voltage is not too high. Above a back electromotive force (RPM) threshold, APS is used.
  • - APS/ASO: A change from APS to ASO should take place when the induced voltage of the electrical machine is lower than the high-voltage direct current currently applied to the battery.
  • - A variable speed limit can be requested to protect the electric drive train from thermal problems.

DE 10 2018 101 478 A1 beschreibt ein Hybridelektrofahrzeug mit einem Antriebsstrang, der einen Verbrennungsmotor und eine elektrische Maschine beinhaltet, und Steuerungen, die konfiguriert sind, ein Antriebsstrangausgabedrehmoment unter ein nominales Maximum auf einen Fehler-Drehmomentgrenzwert als Reaktion auf einen Fehler oder ein Problem des Fahrzeugs zu drosseln. Das Fahrzeug und die Steuerungen sind ebenfalls konfiguriert, die Antriebsstrangdrehmomentausgabe über den Fehler-Drehmomentgrenzwert als Reaktion auf einen Drehmomentbedarf zu erhöhen, der den Grenzwert übersteigt und der benötigt wird, ein vorhergesagtes Fahrzeugmanöver zu ermöglichen. Die Steuerung ermittelt ebenfalls eine vorhergesagte Dauer für das vorhergesagte vorläufige Fahrzeugmanöver und für die Überschreibung des Fehler-Drehmomentgrenzwertes und die Abgabe des zusätzlichen Drehmoments aus dem Drehmomentbedarfssignal und sonstigen Signalen. Die vorhergesagte Dauer beinhaltet eine Zeitspanne zum Manövrieren um Hindernisse auf der Fahrbahn herum und durch den Verkehr, übersteigt jedoch nicht eine beschränkte Betriebszeit oder eine beschränkte Leistungsausgabe, die durch die Steuerung aus dem durch das Fehlersignal identifizierten Problem oder Fehler des Fahrzeugs ermittelt wurde. DE 10 2018 101 478 A1 describes a hybrid electric vehicle having a powertrain including an engine and an electric machine, and controls configured to throttle powertrain output torque below a nominal maximum to a fault torque limit in response to a vehicle fault or problem. The vehicle and controls are also configured to increase the powertrain torque output above the error torque limit in response to a torque demand that exceeds the limit and is needed to enable a predicted vehicle maneuver. The controller also determines a predicted duration for the predicted preliminary vehicle maneuver and for overriding the error torque limit and delivering the additional torque from the torque demand signal and other signals. The predicted duration includes a period of time to maneuver around roadway obstacles and through traffic, but does not exceed a limited operating time or limited power output determined by the controller from the problem or failure of the vehicle identified by the fault signal.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein verbessertes Verfahren zum Betrieb eines elektrischen Antriebsstrangs eines Fahrzeugs anzugeben.The invention is based on the object of specifying an improved method for operating an electric drive train of a vehicle.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1.The object is achieved according to the invention by a method having the features of claim 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous configurations of the invention are the subject matter of the dependent claims.

Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betrieb eines elektrischen Antriebsstrangs eines Fahrzeugs wird bei Auftreten eines Fehlers, beispielsweise einer Überhitzung, im elektrischen Antriebsstrang vom elektrischen Antriebsstrang eine Anforderung für einen sicheren Zustand („abgekoppelt“) des elektrischen Antriebsstrangs an eine zentrale Steuerung des Antriebsstrangs gesendet. Erfindungsgemäß wird der sichere Zustand („abgekoppelt“) durch Abkoppeln der elektrischen Maschine des elektrischen Antriebsstrangs von einer Achse des Fahrzeugs mittels Trennen einer Kupplung oder Einlegen einer Neutral-Stufe (N) eines Getriebes hergestellt, wobei die elektrische Maschine so angesteuert wird, dass ihre Drehzahl fällt, wobei in einem Display des Fahrzeugs ein Hinweis ausgegeben wird, dass das Fahrzeug nur noch mittels eines nicht vom Fehler betroffenen Antriebsstrangs einer anderen Fahrzeugsachse betrieben wird und dass eine Werkstatt aufgesucht werden soll, wobei nach dem Abkoppeln des elektrischen Antriebsstrangs von der Achse ein weiterer sicherer Zustand (APS) eingestellt werden kann, bei dem ein aktiver Kurzschluss aller Phasen der elektrischen Maschine mit Hilfe von Schaltern eines Umrichters zum Betrieb der elektrischen Maschine erfolgt, wobei dann, wenn die Drehzahl der elektrischen Maschine auf 0 abgesunken ist oder sobald die induzierte Spannung geringer ist als die anliegende Hochvolt-Batterie-Spannung, auf einen weiteren sicheren Zustand (ASO) umgeschaltet werden kann, bei dem alle Schalter des Umrichters geöffnet sind.In a method according to the invention for operating an electric drive train of a vehicle, when an error occurs, for example overheating, in the electric drive train, the electric drive train sends a request for a safe state (“decoupled”) of the electric drive train to a central controller of the drive train. According to the safe state ("decoupled") by decoupling the electric machine of the electric drive train from an axle of the vehicle by separating a clutch or engaging a neutral stage (N) of a transmission, with the electric machine being controlled in such a way that its speed falls, with a message being output on a display of the vehicle that the vehicle can only be driven using a drive train that is not affected by the fault another vehicle axle is being operated and that a workshop should be visited, whereby after the electric drive train has been decoupled from the axle, another safe state (APS) can be set, in which an active short-circuit of all phases of the electric machine is carried out with the aid of converter switches takes place to operate the electric machine, and when the speed of the electric machine has dropped to 0 or as soon as the induced voltage is lower than the applied high-voltage battery voltage, it can be switched to a further safe state (ASO) in which all switches of the converter are open.

Die Steuerung und/oder Regelung der elektrischen Maschine eines elektrischen Antriebsstrangs erfolgt durch einen Umrichter und eine Software zur Steuerung des Umrichters. Bei jeglichem Fehler des elektrischen Antriebsstrangs, beispielsweise bei einem defekten Stromsensor, wird durch die Software ein sicherer Zustand herbeigeführt. Wenn ein Getriebe mit einer Neutral-Stufe (N) oder irgendein anderes Gerät, beispielsweise eine Trennkupplung, verwendet wird, welches die elektrische Maschine mechanisch von einer Fahrzeugachse trennen kann, kann ein neuer sicherer Zustand „abgekoppelt“ in der Software implementiert werden. Dabei ist der elektrische Antriebsstrang von der Achse abgekoppelt.The electric machine of an electric drive train is controlled and/or regulated by a converter and software for controlling the converter. In the event of any error in the electric drive train, for example a defective current sensor, the software will bring about a safe state. When using a transmission with a neutral (N) range or any other device, such as a disconnect clutch, that can mechanically disconnect the electric machine from a vehicle axle, a new safe state “disconnected” can be implemented in the software. The electric drive train is decoupled from the axle.

Wenn ein Fehler im elektrischen Antriebsstrang auftritt, dann kann der erste sichere Zustand „abgekoppelt“ sein.If an electric powertrain fault occurs, then the first safe state may be “disconnected”.

Sobald der elektrische Antriebsstrang von der Achse abgekoppelt ist, können weitere sichere Zustände (beispielsweise APS) ohne weitere Einschränkungen des Fahrzeugs eingestellt werden.As soon as the electric drive train is decoupled from the axle, other safe states (e.g. APS) can be set without further restrictions on the vehicle.

Wenn während des Fahrbetriebs keine Entkopplung des elektrischen Antriebsstrangs von der Achse möglich ist, dann kann das Fahrzeug angehalten werden (beispielsweise mittels einer Halteanforderung oder einer Signalisierung in einem Display) und die Entkoppelung kann während des Stillstands vorgenommen werden.If the electric drive train cannot be decoupled from the axle while driving, the vehicle can be stopped (e.g. by means of a request to stop or a signal on a display) and the decoupling can be carried out while the vehicle is stationary.

Nachdem die elektrische Maschine abgekoppelt wurde, wird kein Drehmoment gestellt oder angefordert. Daher fließt kein Strom und die Drehzahl der abgekoppelten elektrischen Maschine fällt bis zum Stillstand ab. Um einen Stromfluss in die Hochspannungsversorgung der abgekoppelten elektrischen Maschine zu verhindern, kann der sichere Zustand APS auf die abgekoppelte elektrische Maschine angewandt werden.After the electric machine has been decoupled, no torque is provided or requested. As a result, no current flows and the speed of the decoupled electrical machine drops to a standstill. In order to prevent current flow into the high voltage supply of the decoupled electric machine, the safe state APS can be applied to the decoupled electric machine.

Erst wenn der Fehler behoben oder die Temperatur unterhalb eines Grenzwerts ist, wird eine Kopplung der elektrischen Maschine mit der Achse wieder erlaubt.Coupling of the electrical machine with the axis is only permitted again when the error has been corrected or the temperature is below a limit value.

Mit dem neuen sicheren Zustand „abgekoppelt“ kann bei einem Fahrzeug mit Allradantrieb ein elektrischer Antriebsstrang von einer Achse abgekoppelt werden und ein Fahrer des Fahrzeugs kann die Fahrt mit Zweiradantrieb (2WD) ohne weitere Einschränkungen bis zur nächsten Werkstatt fortsetzen.With the new safe state “disconnected”, an electric drive train can be disconnected from an axle in a four-wheel drive vehicle and a driver of the vehicle can continue driving in two-wheel drive (2WD) without further restrictions to the nearest workshop.

Ebenso erlaubt der neue sichere Zustand ein sicheres Abschleppen des Fahrzeugs in allen Abschlepp-Szenarien.The new safe state also allows the vehicle to be towed safely in all towing scenarios.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert.Exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to a drawing.

Dabei zeigt:

  • 1 ein schematisches Diagramm zur Darstellung von Ereignissen eines Fehler-Szenarios eines elektrischen Antriebsstrangs in einem elektrisch angetriebenen Fahrzeug mit Allradantrieb über der Zeit.
It shows:
  • 1 FIG. 12 is a schematic diagram showing events of an electric powertrain failure scenario in an electric four-wheel drive vehicle over time.

1 ist ein schematisches Diagramm zur Darstellung von Ereignissen eines Fehler-Szenarios eines elektrischen Antriebsstrangs in einem elektrisch angetriebenen Fahrzeug mit Allradantrieb über der Zeit t. 1 FIG. 12 is a schematic diagram showing events of an electric powertrain failure scenario in an electric four-wheel drive vehicle over time t.

Zu einem Zeitpunkt t0 tritt ein Fehler F, beispielsweise eine Überhitzung, im elektrischen Antriebsstrang auf. Nach Detektion des Fehlers F und Ablauf einer Entprellzeit Δt1 erfolgt eine Anforderung A für einen sicheren Zustand „abgekoppelt“ des elektrischen Antriebsstrangs. In einem Display des Fahrzeugs kann ein Hinweis ausgegeben werden, dass das Fahrzeug nur noch mit Zweiradantrieb (2WD), das heißt mittels eines nicht vom Fehler F betroffenen Antriebsstrangs einer anderen Fahrzeugsachse, betrieben wird und dass eine Werkstatt aufgesucht werden soll. Wenig später zu einem Zeitpunkt t2 wird der sichere Zustand „abgekoppelt“ durch Abkoppeln der elektrischen Maschine von einer Achse des Fahrzeugs mittels Trennen einer Kupplung oder Einlegen einer Neutral-Stufe (N) eines Getriebes erreicht. Die Drehzahl n der elektrischen Maschine beginnt allmählich bis auf 0 abzufallen während das Fahrzeug unbeeinflusst davon, beispielsweise mit gleichbleibender Geschwindigkeit, weiterfährt.At a point in time t0, an error F, for example overheating, occurs in the electric drive train. After the error F has been detected and a debouncing time Δt1 has elapsed, a request A for a safe “decoupled” state of the electric drive train is made. A message can be output in a display of the vehicle that the vehicle is only being operated with two-wheel drive (2WD), i.e. using a drive train on another vehicle axle that is not affected by error F, and that a workshop should be visited. A little later, at a point in time t2, the safe “uncoupled” state is achieved by uncoupling the electric machine from an axle of the vehicle by disconnecting a clutch or engaging a neutral stage (N) of a transmission. The speed n of the electrical machine gradually begins to fall to 0 while the vehicle continues to drive unaffected by this, for example at a constant speed.

Sobald der elektrische Antriebsstrang von der Achse abgekoppelt ist, können weitere sichere Zustände (beispielsweise APS) ohne weitere Einschränkungen des Fahrzeugs eingestellt werden, beispielsweise um einen Stromfluss in die Hochspannungsversorgung der abgekoppelten elektrischen Maschine zu verhindern.Once the electric powertrain is decoupled from the axle, other safe states (e.g. APS) can be set without further restrictions on the vehicle, for example to prevent current flow into the high-voltage supply of the decoupled electric machine.

Der Zustand APS beschreibt einen aktiven Kurzschluss aller Phasen der elektrischen Maschine. Dies erfolgt durch Schließen der oberen oder unteren Schalter, beispielsweise IGBT, eines Umrichters zur Ansteuerung der elektrischen Maschine. Dies führt zu einem spannungsfreien Modus des elektrischen Antriebsstrangs (eATS) auf einer Gleichspannungsseite und ein Stromfluss in eine Hochspannungsversorgung wird verhindert.The APS state describes an active short circuit in all phases of the electrical machine. This is done by closing the top or bottom switch, for example IGBT, of a converter for controlling the electrical machine. This results in a zero voltage mode of the electric powertrain (eATS) on a DC side and current flow into a high voltage supply is prevented.

Wenn die Drehzahl n der elektrischen Maschine auf 0 abgesunken ist oder wenn die induzierte Spannung geringer ist als die anliegende Hochvolt-Batterie-Spannung, so kann auf den sicheren Zustand ASO gewechselt werden.When the speed n of the electrical machine has dropped to 0 or when the induced voltage is lower than the applied high-voltage battery voltage, it is possible to switch to the safe ASO state.

Im sicheren Zustand ASO sind alle Schalter, beispielsweise IGBT, des Umrichters geöffnet.In the safe state ASO, all switches, for example IGBT, of the converter are open.

Das Fahrzeug setzt die Fahrt mit Zweiradantrieb mit einer fehlerfreien elektrischen Maschine fort.The vehicle continues to travel in two-wheel drive with a healthy electric machine.

Daraus ergeben sich folgende Vorteile:

  • - die Limitierung der Fahrzeuggeschwindigkeit oder Anforderung zum Fahrzeugstillstand ist nicht mehr nötig,
  • - die Fahrzeugverfügbarkeit bei einem Problem im elektrischen Antriebsstrang wird erhöht,
  • - eine Weiterfahrt ist ohne Drehzahleinschränkung möglich, falls ein weiterer Antrieb vorhanden ist,
  • - falls ein weiterer Antrieb vorhanden ist, bleibt das Fahrzeug nicht liegen,
  • - während eines Abschleppvorgangs kann der elektrische Antriebsstrang entkoppelt werden.
This results in the following advantages:
  • - it is no longer necessary to limit the vehicle speed or to require the vehicle to stand still,
  • - the vehicle availability in the event of a problem in the electric drive train is increased,
  • - it is possible to continue driving without reducing the speed if another drive is available,
  • - if there is another drive, the vehicle does not stop,
  • - the electric drive train can be decoupled during towing.

Bei einem Fahrzeug mit Zweiradantrieb (2WD, 4x2) setzt das Fahrzeug die Fahrt nicht fort, sondern rollt aus.In a two-wheel drive (2WD, 4x2) vehicle, the vehicle does not continue to move but coasts.

Bezugszeichenlistereference list

AA
AnforderungRequirement
APS, ASOAPS, ASO
sicherer Zustandsafe condition
Ff
FehlerMistake
nn
Drehzahlnumber of revolutions
tt
ZeitTime
t0, t1, t2t0, t1, t2
Zeitpunkttime
Δt1Δt1
Entprellzeitdebounce time

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of documents cited by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • DE 102018101478 A1 [0004]DE 102018101478 A1 [0004]

Claims (6)

Verfahren zum Betrieb eines elektrischen Antriebsstrangs eines Fahrzeugs, wobei bei Auftreten eines Fehlers (F) im elektrischen Antriebsstrang vom elektrischen Antriebsstrang eine Anforderung (A) für einen sicheren Zustand des elektrischen Antriebsstrangs an eine Steuerung des Antriebsstrangs gesendet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der sichere Zustand durch Abkoppeln der elektrischen Maschine des elektrischen Antriebsstrangs von einer Achse des Fahrzeugs mittels Trennen einer Kupplung oder Einlegen einer Neutral-Stufe eines Getriebes hergestellt wird, wobei die elektrische Maschine so angesteuert wird, dass ihre Drehzahl (n) fällt.Method for operating an electric drive train of a vehicle, wherein when a fault (F) occurs in the electric drive train, a request (A) for a safe state of the electric drive train is sent from the electric drive train to a controller of the drive train, characterized in that the safe state is produced by decoupling the electrical machine of the electrical drive train from an axle of the vehicle by disconnecting a clutch or engaging a neutral stage of a transmission, the electrical machine being controlled in such a way that its speed (n) falls. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug mindestens zwei angetriebene Achsen aufweist und jede der angetriebenen Achsen über eine jeweilige Kupplung und/oder ein jeweiliges Getriebe, das eine Neutral-Stufe aufweist, mit einem jeweiligen elektrischen Antriebsstrang verbunden oder verbindbar ist, wobei das Fahrzeug bei Auftreten des Fehlers (F) in einem der elektrischen Antriebsstränge seine Fahrt mit einem nicht fehlerbehafteten Antriebsstrang fortsetzt.procedure after claim 1 , characterized in that the vehicle has at least two driven axles and each of the driven axles is connected or connectable via a respective clutch and/or a respective gearbox which has a neutral stage to a respective electric drive train, the vehicle upon occurrence of the fault (F) in one of the electric powertrains continues to drive with a non-faulty powertrain. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug genau eine angetriebene Achse aufweist, die über eine Kupplung und/oder ein Getriebe, das eine Neutral-Stufe aufweist, mit dem elektrischen Antriebsstrang verbunden oder verbindbar ist, wobei das Fahrzeug bei Auftreten des Fehlers (F) im elektrischen Antriebsstrang ausrollt.procedure after claim 1 , characterized in that the vehicle has exactly one driven axle which is or can be connected to the electric drive train via a clutch and/or a transmission which has a neutral stage, the vehicle being switched off when the error (F) occurs in the electric powertrain rolls out. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Abkoppeln des elektrischen Antriebsstrangs von der Achse in einem Display des Fahrzeugs ein Hinweis ausgegeben wird, dass das Fahrzeug nur noch mittels eines nicht vom Fehler (F) betroffenen Antriebsstrangs einer anderen Fahrzeugsachse betrieben wird und dass eine Werkstatt aufgesucht werden soll.Method according to one of the preceding claims, characterized in that after the electric drive train has been decoupled from the axle, a message is output in a display of the vehicle that the vehicle is only being operated by means of a drive train on another vehicle axle that is not affected by the error (F). and that a workshop should be visited. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Abkoppeln des elektrischen Antriebsstrangs von der Achse ein weiterer sicherer Zustand (APS) eingestellt wird, bei dem ein aktiver Kurzschluss aller Phasen der elektrischen Maschine mit Hilfe von Schaltern eines Umrichters zum Betrieb der elektrischen Maschine erfolgt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that after decoupling the electric drive train from the axle, a further safe state (APS) is set, in which an active short circuit of all phases of the electric machine using switches of a converter to operate the electric machine is done. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn die Drehzahl (n) der elektrischen Maschine auf 0 abgesunken ist oder wenn eine durch die elektrische Maschine induzierte Spannung geringer ist als eine anliegende Hochvolt-Batterie-Spannung, auf einen weiteren sicheren Zustand (ASO) umgeschaltet wird, bei dem alle Schalter des Umrichters geöffnet sind.Method according to one of the preceding claims, characterized in that when the speed (n) of the electric machine has dropped to 0 or when a voltage induced by the electric machine is lower than an applied high-voltage battery voltage, to a further safe State (ASO) is switched over in which all switches of the converter are open.
DE102021004753.2A 2021-09-21 2021-09-21 Method for operating an electric drive train of a vehicle Pending DE102021004753A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021004753.2A DE102021004753A1 (en) 2021-09-21 2021-09-21 Method for operating an electric drive train of a vehicle

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021004753.2A DE102021004753A1 (en) 2021-09-21 2021-09-21 Method for operating an electric drive train of a vehicle

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102021004753A1 true DE102021004753A1 (en) 2023-03-23

Family

ID=85383568

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102021004753.2A Pending DE102021004753A1 (en) 2021-09-21 2021-09-21 Method for operating an electric drive train of a vehicle

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102021004753A1 (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018101478A1 (en) 2017-01-25 2018-07-26 Ford Global Technologies, Llc VEHICLE DRIVE TRAVEL CONTROL AND METHOD

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018101478A1 (en) 2017-01-25 2018-07-26 Ford Global Technologies, Llc VEHICLE DRIVE TRAVEL CONTROL AND METHOD

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102011000625B4 (en) Control device for electric vehicles
EP1836764B1 (en) Power supply device for an electric motor method for operation of an electric motor
EP2477839B1 (en) Method and apparatus for operating an hybrid vehicle in case of defect in the energy system
DE102007009528A1 (en) Control unit for a hybrid electric vehicle
DE112015004786T5 (en) Control device of a rotating electrical machine
EP2870020B1 (en) Supply of electric traction motors and additional electric auxiliary systems of a rail vehicle with electrical energy
DE102007012046A1 (en) Control unit for a hybrid electronic vehicle
DE102006018053A1 (en) Drive system for an electric machine
DE102010010124A1 (en) Control of a generator starter for a hybrid electric vehicle with a broken high-voltage battery
DE112009000040T5 (en) Control system for an electrically rotating machine and vehicle drive system including the control system for the electrically rotating machine
DE102009014386A1 (en) Energy storage for supplying energy to traction network of electric vehicle, has battery unit coupled to network by converter, where converter is implemented as two mono-directional converters having opposite energy transfer directions
DE102015007585B4 (en) Emergency operation in the event of a battery failure in a motor vehicle electrical system
EP2337699B1 (en) Method for increasing the availability of hybrid vehicles
DE102007009527A1 (en) Control device for electrical hybrid vehicle, has electronic control unit that starts internal combustion engine with the help of starter by closing contact of power cut-off relay, when special fault is detected by fault detecting unit
DE102013216611A1 (en) Control strategy for an electric machine in a vehicle
EP2418115A2 (en) Method and system for operating an electric machine controlled by an inverter in a motor vehicle when an error occurs
WO2018054880A2 (en) Method for operating a hybrid vehicle
DE112019004635T5 (en) VEHICLE DRIVE DEVICE
EP2720900B1 (en) Method for the safe deactivation of a high voltage network of a motor vehicle
DE102017221758A1 (en) Electric drive system and method for operating an electric drive system
DE102018101471A1 (en) SYSTEM AND METHOD FOR PROTECTION OF HIGH VOLTAGE COMPONENTS
WO2013164191A2 (en) Device and method for supplying an electric drive with electric current
DE102011009706A1 (en) Method for operating a vehicle and an electric drive train
WO2010079078A1 (en) Device for electrical supply of electrical consumers in a vehicle, in particular a hybrid vehicle
DE102019118744A1 (en) ELECTRIC VEHICLE SYSTEM WITH DISCONNECT

Legal Events

Date Code Title Description
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: MERCEDES-BENZ GROUP AG, DE

Free format text: FORMER OWNER: DAIMLER AG, STUTTGART, DE