WO2023144055A1 - Method for operating an electrically driven motor vehicle - Google Patents

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WO2023144055A1
WO2023144055A1 PCT/EP2023/051468 EP2023051468W WO2023144055A1 WO 2023144055 A1 WO2023144055 A1 WO 2023144055A1 EP 2023051468 W EP2023051468 W EP 2023051468W WO 2023144055 A1 WO2023144055 A1 WO 2023144055A1
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electromotive force
position sensor
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PCT/EP2023/051468
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Joachim Meiser
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Brose Fahrzeugteile SE & Co. Kommanditgesellschaft, Würzburg
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    • H02P2203/09—Motor speed determination based on the current and/or voltage without using a tachogenerator or a physical encoder

Definitions

  • the invention relates to a method for operating an electrically driven motor vehicle with an electric motor for driving the motor vehicle, the electric motor having a rotor position sensor and a means for detecting a counter-electromotive force. Furthermore, the invention relates to such a motor vehicle.
  • the rotor position (angular position) of the rotor with respect to the stator of the electric motor is typically detected using the rotor position sensor.
  • the rotor position is necessary for controlling or regulating the electric motor, in particular for energizing the motor windings in accordance with the rotor position.
  • the rotor position sensor fails, for example due to a defect, a malfunction or damage
  • operation without a (rotor position) sensor can be used as an emergency mode, so that the motor vehicle can continue to be driven.
  • the rotor position must first be determined, the rotor aligned and/or the electric motor must be subjected to a motor current with increasing amplitude.
  • Disadvantages here are, for example, noise emissions unexpected by the driver, a rough start due to the rotor position being known with insufficient precision or not being known at all. Furthermore, a (drive) torque can be provided which—in particular if this results in a backward movement of the motor vehicle—is unexpected for the driver, and because of this the motor vehicle designed as a two-wheeler may be difficult for the driver to control.
  • the invention is based on the object of specifying a particularly suitable method for operating an electrically driven motor vehicle.
  • the motor vehicle should be able to continue to be driven as safely as possible for the driver in the event of a failure of the rotor position sensor.
  • a corresponding electrically powered motor vehicle, a corresponding computer program and a computer-readable medium with the computer program are to be specified.
  • the object is achieved according to the invention by the features of claim 1.
  • the object is achieved with the features of claim 5, with regard to the computer program with the features of claim 6 and with regard to the computer-readable medium with the features of claim 7 solved according to the invention.
  • Advantageous refinements and developments are the subject of the dependent claims. The statements made in connection with the method also apply analogously to the motor vehicle, to the computer program and to the computer-readable medium and vice versa.
  • the method serves to operate an electrically driven motor vehicle, which has an electric motor, in particular a multi-phase electric motor (traction electric motor, traction machine), which is provided and set up to drive the motor vehicle.
  • the electric motor in turn includes a rotor position sensor for detecting a rotor position (rotor position) and a means for detecting a counter-electromotive force, ie a voltage induced in the motor winding due to rotor movement.
  • the means is expediently designed as a voltage measuring device or includes such a device.
  • an electrically driven motor vehicle is to be understood as meaning a vehicle which is driven by its electric motor and which is not tied to rails.
  • the motor vehicle is a passenger cars.
  • the motor vehicle is a two-wheeler such as a motorcycle or a moped.
  • a failure of the rotor position sensor of the electric motor is first detected or determined.
  • a failure is caused, for example, by a defect, an operational disruption, or damage to the rotor position sensor, with the rotor position sensor at most not outputting any signals and/or data relating to the position of the rotor.
  • the counter-electromotive force is detected, in particular using the means for detecting it.
  • a time profile of the counter-electromotive force is expediently recorded.
  • a rotor position is then determined or estimated on the basis of the detected counter-electromotive force or on the basis of its progression over time.
  • the electric motor does not provide any torque, in particular drive torque, when the counter-electromotive force is detected, ie during the detection.
  • no torque is provided by the electric motor from the point at which the failure of the rotor position sensor is detected until after the determination of the rotor position.
  • none of the motor windings, which are suitably designed as stator windings, are energized for this purpose, ie supplied with electrical energy by a traction battery.
  • the determined rotor position is provided for a (rotor position) sensorless control.
  • the electric motor is (further) operated on the basis of the determined rotor position with a rotor position sensorless control.
  • a rotor position sensorless control for the operation of the electric motor is known from the prior art.
  • a further operation of the electric motor is thus particularly advantageously made possible even if the rotor position sensor fails.
  • this can be done in one Operation without rotor position sensors can be switched over, with energization, ie active operation of the electric motor, not being necessary for determining the rotor position based on the counter-electromotive force.
  • energization ie active operation of the electric motor, not being necessary for determining the rotor position based on the counter-electromotive force.
  • the motor vehicle is moved to generate the counter-electromotive force.
  • the motor vehicle is pushed, allowed to roll, or if the motor vehicle has another motor, in particular an internal combustion engine, it is driven on the basis thereof. At most, no torque is provided by the electric motor, in particular for driving the motor vehicle.
  • the rotor of the electric motor is expediently coupled to the drive of the motor vehicle. With a rotary movement of a wheel of the drive, the rotor can thus be brought into rotation and the counter-electromotive force can be generated.
  • the motor vehicle expediently includes an accelerator lever, also referred to as a throttle.
  • a throttle also referred to as a throttle.
  • a driver of the motor vehicle can set an (engine) torque provided by the electric motor by actuating the accelerator lever, ie by moving the accelerator lever from a starting position (rest position).
  • the counter-electromotive force is only detected when the accelerator lever is actuated. So the rotor position can only be determined and, if necessary, the electric motor can only continue to be operated (and provide torque) if the driver activates the accelerator lever. For example, it is provided that if the rotor position sensor fails, a (power) output stage for the electric motor is only activated when the accelerator lever is actuated, otherwise it is expediently switched off. In this way, safety for the driver is further improved. In comparison to the prior art mentioned at the outset, in which there is a risk that the electric motor will provide a torque that is unexpected for the driver, the driver expects a (drive) torque as a result of actuating the accelerator lever. In summary, actuation of the accelerator lever is therefore necessary for the electric motor drive of the motor vehicle.
  • a target torque is determined which corresponds to the position, in particular a pedal or handle position, of the accelerator lever.
  • a characteristic curve or a table is stored on a control device, which assigns the setpoint torque to the position.
  • the electric motor provides a torque for driving the motor vehicle, the torque provided being increased, in particular from zero (0) to the target torque.
  • the torque is particularly preferably increased continuously and/or steadily up to the target torque.
  • a linear ramp function is used for this purpose, for example.
  • the electric motor is expediently operated with the rotor position sensor-free control. A rapid or jerky start-up that is unexpected for the driver is thus advantageously avoided.
  • this takes place directly after the determination of the rotor position, so that the detection of the counter-electromotive force and the (preferably continuously increased) provision of the torque (and the associated operation of the electric motor in rotor position sensor-free operation) takes place in the course of a single actuation of the accelerator lever.
  • a further aspect of the invention relates to an electrically driven motor vehicle, in particular an electrically driven two-wheeler.
  • This includes an electric motor for driving the motor vehicle, the electric motor having a rotor position sensor and a means for detecting a counter-electromotive force having.
  • the vehicle is preferably designed in accordance with what is presented above with regard to the method.
  • the electrically driven motor vehicle also referred to as a vehicle or motor vehicle for short, comprises a control device (control unit) which is suitably coupled to the electric motor in terms of signal and/or data transmission technology.
  • the control device is provided and set up to determine and/or detect a failure of the rotor position sensor.
  • the rotor position sensor or another control device monitoring it provides an error signal for the control device for this purpose, which is received and evaluated by the control device.
  • control device is provided and set up so that when a failure of the rotor position sensor is determined, i.e. determined or detected, it controls the electric motor in such a way that the electric motor, in particular its means for detecting a counter-electromotive force, detects a counter-electromotive force and expediently corresponding measurement data for the Control device provides.
  • the electric motor is also controlled by the control unit in such a way that it does not provide any torque at least during the detection of the counter-electromotive force, preferably as soon as the failure of the rotor position sensor is detected or determined.
  • control device is provided and set up to determine a rotor position based on the counter-electromotive force, in particular based on the corresponding measurement data supplied to the control unit.
  • control device is also provided and set up to control or regulate the electric motor based on the determined rotor position in an operating mode for operation without a rotor position sensor.
  • the control device is preferably additionally coupled to a position sensor of an accelerator lever of the motor vehicle in terms of signal and/or data transmission technology.
  • the control device is also provided and set up to determine the rotor position for the rotor position sensorless Operation based on the counter-electromotive force or the corresponding measurement data is only determined when the control device is supplied with a signal from the position sensor of the accelerator lever, which signal represents an actuation of the accelerator lever.
  • the control device is additionally designed in such a way that it determines a target torque which is assigned to a setting (position) of the accelerator lever.
  • the control device is fed the or a corresponding position signal from the accelerator lever.
  • a corresponding table or characteristic curve is expediently stored in a memory of the control device.
  • control device is designed to control or regulate the electric motor in rotor position sensor-free operation, preferably immediately after the determination of the rotor position, with the torque provided by the electric motor being increased, particularly preferably continuously and/or steadily, up to the target torque.
  • Another aspect of the invention relates to a computer program.
  • the computer program includes instructions that cause a failure of the rotor position sensor to be determined.
  • the commands have the effect, in particular, that a signal, fed in particular from the electric motor to the control unit, is evaluated with regard to the state of the rotor position sensor.
  • the commands of the computer program cause control signals to be output to the electric motor when a failure of the rotor position sensor is determined or detected, so that its means for detecting a counter-electromotive force detect the counter-electromotive force and the electric motor preferably outputs corresponding measurement data to the control device, with the electric motor during provides no torque to the detection of the back emf.
  • the invention relates to a computer-readable medium on which the computer program is stored.
  • the computer-readable medium is a memory, in particular a non-volatile memory, of the control device of the motor vehicle or another data medium.
  • FIG. 1 shows a flowchart of a method sequence for operating an electrically driven motor vehicle, with a rotor position being determined on the basis of a counter-electromotive force if a rotor position sensor fails;
  • Fig. 2 schematically the electrically driven motor vehicle.
  • FIG. 1 shows a flowchart which represents a method for operating an electrically powered motor vehicle 2 .
  • This motor vehicle 2 is shown schematically in FIG.
  • Motor vehicle 2 embodied, for example, as a two-wheeler comprises an electric motor 4 with a rotor position sensor 6 and with a means 8 for detecting a counter-electromotive force U g .
  • the means 8 is designed, for example, as a voltage measuring device or includes such a device.
  • the motor vehicle includes an accelerator lever 10, which is designed, for example, as a foot pedal or as a twist grip.
  • a driver of the motor vehicle 2 can adjust a position PB of the accelerator lever 10, in particular a pedal position (pedal position) or a handle position (handle position), in order to set a drive torque.
  • the accelerator lever 10 is equipped with a position sensor 12, based on which the position PB (position PB) of the accelerator lever 10 can be detected.
  • the position sensor 12 is or includes a potentiometer or a sensor such as a Hall sensor for this purpose.
  • a control device 14 of the motor vehicle 2 is connected to the electric motor 4 in terms of signals and/or data transmission.
  • the control device 14 is directly connected to the rotor position sensor 6 and to the means 8 in terms of signals and/or data transmission.
  • the control device 14 is connected to an engine control unit (not shown) for signal and/or data transmission, which in turn is connected to the rotor position sensor 6 and to the means 8 for signal and/or data transmission.
  • control device 14 is connected to the position sensor 12 for signal and/or data transmission purposes, so that the position sensor 12 can output the position PB of the accelerator lever 10 or a signal corresponding thereto to the control device 14 .
  • a failure of the rotor position sensor 6 of the electric motor 4 is detected or determined.
  • the control device 14 is provided and set up accordingly for this purpose.
  • the control device 14 is set up to receive an error signal about the failure of the rotor position sensor 6 and to evaluate this signal.
  • a computer program 18 is stored in a memory 16 of the control device 14 as a computer-readable medium. This includes commands which, when executed by the control unit 14 in particular, cause this evaluation to be carried out.
  • a counter-electromotive force is detected using the means 8 .
  • a time course of the counter-electromotive force U g is expediently recorded.
  • this detection of the counter-electromotive force Ug only takes place when the accelerator lever 10 is actuated by the driver, i.e. when the position PB of the accelerator lever 10 is different from a rest or starting position.
  • an output stage of the electric motor 4 (not shown) is only activated when the accelerator lever 10 is actuated, ie switched on, and switched off when the accelerator lever 10 is not actuated.
  • Control device 14 is provided and set up accordingly so that when a failure of rotor position sensor 6 is detected or detected, it controls electric motor 4 in such a way that - when accelerator lever 10 is actuated, i.e. when control device 14 is supplied with position PB or a corresponding signal and the position PB or the signal represents an actuation of the accelerator lever - the means 8 of which detects the counter-electromotive force Ilg and preferably also that the means 8 provides corresponding measurement data M for the control device 14 .
  • the commands of the computer program 18 have the effect that when a failure of the rotor position sensor 6 is determined or detected, the position PB of the accelerator lever or the corresponding signal is evaluated with regard to an actuation of the accelerator lever 10, and if actuation of the latter is determined as a result of this evaluation, a control signal is generated S is output to the electric motor 4, so that its means 8 detects the counter-electromotive force Ilg.
  • the motor vehicle is expediently moved.
  • the motor vehicle is pushed for this purpose, allowed to roll, or if the motor vehicle 2 is designed as a hybrid vehicle and additionally has an internal combustion engine, it is only driven on the basis of the latter.
  • the rotor of the electric motor 4 is coupled to the drive of the motor vehicle 2, so that when a wheel of the drive rotates, the rotor rotates and the counterelectromotive force 11g is generated as a result.
  • a rotor position PR certainly.
  • the control device 14 is accordingly provided and set up to determine the rotor position PR using the corresponding measurement data M supplied to the control unit 14 .
  • the computer program 18 stored in the memory 16 includes commands which cause the measurement data M to be evaluated and the rotor position PR to form the result of this evaluation.
  • step I After detecting the failure of the rotor position sensor 6 (step I) and during step II, ie when detecting the counter-electromotive force U g , and step III, ie when determining the rotor position PR, the electric motor 4 does not provide any torque.
  • none of the motor windings designed as stator windings, for example, are energized for this purpose, ie they are not supplied with electrical energy by a traction battery (not shown).
  • the control device 14 is accordingly provided and set up to output a control signal S′ that is suitable for this purpose to the electric motor 4 .
  • the computer program 18 includes appropriate commands that cause this control signal S′ to be output when the failure of the rotor position sensor 6 has been detected.
  • step IV of the method which temporally follows step III, the electric motor EM is operated in an operation without a rotor position sensor, in particular using a control without a rotor position sensor.
  • the rotor position PR determined in step III is used for this purpose. This is also referred to as synchronizing the rotor position sensorless operation.
  • methods for rotor position sensor-free operation are known from the prior art, in which the rotor position PR must be known for the commissioning of the electric motor 4 without the disadvantages mentioned at the outset.
  • control device 14 is provided and set up to control or regulate the electric motor 4 on the basis of the determined rotor position PR in an operating mode for operation without a rotor position sensor.
  • the computer program 18 contains instructions which effect this.
  • step IV a target torque Msoii that corresponds to the position PB of the accelerator lever 10 is also determined.
  • a torque for driving the motor vehicle 2 is provided by the electric motor 4, the torque provided being increased from zero to the target torque. The increase in torque is continuous and steady.
  • the control device 14 is accordingly provided and set up to determine the setpoint torque Msoii.
  • a table or a characteristic curve is stored in the memory 16, by means of which the position PB (or the signal corresponding thereto), which was supplied to the control unit 14 by the accelerator lever 10, assigns the target torque Msoii. Furthermore, a linear ramp function is stored in the memory 16, on the basis of which the torque to be provided by the electric motor 4 for driving the motor vehicle 2 is determined.
  • the control device 14 outputs a control signal S′′ to the electric motor 4 so that it provides the corresponding torque.
  • the computer program 18 includes commands which cause this determination of the setpoint torque Msoii based on the position PB, the determination of the torque to be made available (to be continuously increased) by the electric motor 4 and the output of the control signal S′′ to the electric motor.
  • the rotor position PR is determined immediately after the detection of the counter-electromotive force U g .
  • the torque (continuously increased up to the doll torque Msoii) for the drive is preferably made available immediately after the determination of the rotor position PR.
  • the counter-electromotive force Ug is detected, the rotor position PR is determined and the torque (continuously increased up to the Doll torque Msoii) is provided during a single actuation of the accelerator lever 10 by the driver.

Abstract

The invention relates to a method for operating an electrically driven motor vehicle (2) having an electric motor (4) for driving the motor vehicle (2), wherein the electric motor (4) has a rotor position sensor (6) and a means (8) for detecting a back-EMF (Ug), wherein, in the event of failure of the rotor position sensor (6) of the electric motor (4), the back-EMF (Ug) is detected, wherein a rotor position (pR) is determined on the basis of the detected back-EMF (Ug) for sensorless closed-loop control of the electric motor (4), and wherein the electric motor (4) does not provide any torque when the back-EMF (Ug) is detected. The invention also relates to a corresponding electrically driven motor vehicle (2).

Description

Beschreibung Description
Verfahren zum Betrieb eines elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs Method for operating an electrically powered motor vehicle
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs mit einem Elektromotor zum Antreiben des Kraftfahrzeugs, wobei der Elektromotor einen Rotorlagensensor und ein Mittel zur Erfassung einer gegenelektromotorischen Kraft aufweist. Des Weiteren betriff die Erfindung eine solches Kraftfahrzeug. The invention relates to a method for operating an electrically driven motor vehicle with an electric motor for driving the motor vehicle, the electric motor having a rotor position sensor and a means for detecting a counter-electromotive force. Furthermore, the invention relates to such a motor vehicle.
Bei einem derartigen Kraftfahrzeug wird die Rotorposition (Winkelposition) des Rotors bezüglich des Stators des Elektromotors typischerweise anhand des Rotorlagensensors erfasst. Die Rotorposition ist dabei für ein Steuern oder für eine Regelung des Elektromotors, insbesondere für eine der Rotorposition entsprechenden Bestromung der Motorwicklungen, notwendig. In such a motor vehicle, the rotor position (angular position) of the rotor with respect to the stator of the electric motor is typically detected using the rotor position sensor. The rotor position is necessary for controlling or regulating the electric motor, in particular for energizing the motor windings in accordance with the rotor position.
Bei einem Ausfall des Rotorlagensensors, beispielsweise aufgrund eines Defekts, einer Fehlfunktion oder einer Beschädigung, kann ein (rotorlagen-)sensorloser Betrieb als Notlaufmodus genutzt werden, so dass das Kraftfahrzeug weiter angetrieben werden kann. Zum Starten des Elektromotors in diesem Betriebsmodus muss zunächst die Rotorposition bestimmt, der Rotor ausgerichtet, und/oder der Elektromotor mit einem Motorstrom mit steigender Amplitude beaufschlagt werden. If the rotor position sensor fails, for example due to a defect, a malfunction or damage, operation without a (rotor position) sensor can be used as an emergency mode, so that the motor vehicle can continue to be driven. To start the electric motor in this operating mode, the rotor position must first be determined, the rotor aligned and/or the electric motor must be subjected to a motor current with increasing amplitude.
Nachteilig tritt hierbei beispielsweise eine vom Fahrer unerwartete Geräuschemission, ein ruppiger Start aufgrund unzureichend genau bekannter oder ganz unbekannter Rotorposition. Weiterhin kann dabei ein (Antriebs-)Drehmoments bereitgestellt werden, welches - insbesondere sofern dies in einer Rückwärtsbewegung des Kraftfahrzeugs resultiert - für den Fahrer unerwartet ist, und aufgrund dessen das als Zweirad ausgebildete Kraftfahrzeug für den Fahrer ggf. schwer kontrollierbar ist. Disadvantages here are, for example, noise emissions unexpected by the driver, a rough start due to the rotor position being known with insufficient precision or not being known at all. Furthermore, a (drive) torque can be provided which—in particular if this results in a backward movement of the motor vehicle—is unexpected for the driver, and because of this the motor vehicle designed as a two-wheeler may be difficult for the driver to control.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein besonders geeignetes Verfahren zum Betrieb eines elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs anzugeben. Dabei soll das Kraftfahrzeug für den Fahrer möglichst sicher bei einem Ausfalls des Rotorlagensensors weiter angetrieben werden können. Des Weiteren soll ein entsprechendes elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug, ein entsprechendes Computerprogramm sowie ein computerlesbares Medium mit dem Computerprogramm angegeben werden. The invention is based on the object of specifying a particularly suitable method for operating an electrically driven motor vehicle. The motor vehicle should be able to continue to be driven as safely as possible for the driver in the event of a failure of the rotor position sensor. Furthermore, a corresponding electrically powered motor vehicle, a corresponding computer program and a computer-readable medium with the computer program are to be specified.
Bezüglich des Verfahrens wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Hinsichtlich des elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs wird die Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 5, hinsichtlich des Computerprogramms mit den Merkmalen des Anspruchs 6 und hinsichtlich des computerlesbaren Mediums mit den Merkmalen des Anspruchs 7 erfindungsgemäß gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Dabei gelten die Ausführungen im Zusammenhang mit dem Verfahren sinngemäß auch für das Kraftfahrzeug, für das Computerprogramm sowie für das computerlesbare Medium und umgekehrt. With regard to the method, the object is achieved according to the invention by the features of claim 1. With regard to the electrically powered motor vehicle, the object is achieved with the features of claim 5, with regard to the computer program with the features of claim 6 and with regard to the computer-readable medium with the features of claim 7 solved according to the invention. Advantageous refinements and developments are the subject of the dependent claims. The statements made in connection with the method also apply analogously to the motor vehicle, to the computer program and to the computer-readable medium and vice versa.
Das Verfahren dient dem Betrieb eines elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs, welches einen, insbesondere mehrphasigen, Elektromotor (Traktions-Elektromotor, Traktionsmaschine) aufweist, der zum Antreiben des Kraftfahrzeugs vorgesehen und eingerichtet ist. Der Elektromotor umfasst dabei wiederum einen Rotorlagensensor zur Erfassung einer Rotorposition (Rotorlage) und ein Mittel zur Erfassung einer gegenelektromotorischen Kraft, also einer aufgrund einer Rotorbewegung in der Motorwicklung induzierten Spannung. Das Mittel ist zweckmäßiger Weise als eine Spannungsmesseinrichtung ausgebildet oder umfasst eine solche. The method serves to operate an electrically driven motor vehicle, which has an electric motor, in particular a multi-phase electric motor (traction electric motor, traction machine), which is provided and set up to drive the motor vehicle. The electric motor in turn includes a rotor position sensor for detecting a rotor position (rotor position) and a means for detecting a counter-electromotive force, ie a voltage induced in the motor winding due to rotor movement. The means is expediently designed as a voltage measuring device or includes such a device.
Hier und im Folgenden ist unter einem elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeug ein Fahrzeug zu verstehen, das mittels dessen Elektromotor angetrieben ist, und welches nicht an Schienen gebunden ist. Beispielsweise ist das Kraftfahrzeug ein Personenkraftwagen. Insbesondere ist das Kraftfahrzeug ein Zweirad wie bei- spielswiese ein Kraftrad oder ein Kleinkraftrad. Here and in the following, an electrically driven motor vehicle is to be understood as meaning a vehicle which is driven by its electric motor and which is not tied to rails. For example, the motor vehicle is a passenger cars. In particular, the motor vehicle is a two-wheeler such as a motorcycle or a moped.
Verfahrensgemäß wird zunächst ein Ausfall des Rotorlagensensors des Elektromotors erfasst oder ermittelt. Ein derartiger Ausfall ist beispielsweise durch einen Defekt, eine Störung des Betriebs, oder eine Beschädigung des Rotorlagensensors bedingt, wobei der Rotorlagensensor allenfalls keine Signale und/oder Daten bezüglich der Position des Rotors ausgibt. According to the method, a failure of the rotor position sensor of the electric motor is first detected or determined. Such a failure is caused, for example, by a defect, an operational disruption, or damage to the rotor position sensor, with the rotor position sensor at most not outputting any signals and/or data relating to the position of the rotor.
Bei einem solchen Ausfall, also bei ermitteltem oder erfasstem Ausfall des Rotorlagensensors, wird die gegenelektromotorische Kraft, insbesondere anhand des Mittels zu deren Erfassung, erfasst. Zweckmäßigerweise wird hierbei ein zeitlicher Verlauf der gegenelektromotorischen Kraft erfasst. In the event of such a failure, that is to say when a failure of the rotor position sensor is determined or detected, the counter-electromotive force is detected, in particular using the means for detecting it. In this context, a time profile of the counter-electromotive force is expediently recorded.
Anschließend wird anhand der erfassten gegenelektromotorische Kraft bzw. anhand dessen zeitlichen Verlaufs eine Rotorposition bestimmt oder abgeschätzt. A rotor position is then determined or estimated on the basis of the detected counter-electromotive force or on the basis of its progression over time.
Verfahrensgemäß stellt der Elektromotor beim Erfassen, also während des Erfassens, der gegenelektromotorischen Kraft kein Drehmoment, insbesondere Antriebsdrehmoment, bereit. Vorzugsweise wird ab dem Erfassen des Ausfalls des Rotorlagensensors bis zeitlich nach der Bestimmung der Rotorposition vom Elektromotor kein Drehmoment bereitgestellt. Insbesondere wird hierzu keine der geeigneter Weise als Statorwicklungen ausgebildeten Motorwicklungen bestromt, also von einer Traktionsbatterie mit elektrischer Energie versorgt. According to the method, the electric motor does not provide any torque, in particular drive torque, when the counter-electromotive force is detected, ie during the detection. Preferably, no torque is provided by the electric motor from the point at which the failure of the rotor position sensor is detected until after the determination of the rotor position. In particular, none of the motor windings, which are suitably designed as stator windings, are energized for this purpose, ie supplied with electrical energy by a traction battery.
Die bestimmte Rotorposition ist für einen (rotorlagen-)sensorlose Regelung vorgesehen. Zweckmäßiger Weise wird der Elektromotor anhand der bestimmten Rotorposition mit einer rotorlagensensorlose Regelung (weiter) betrieben. Eine derartige rotorlagensensorlose Regelung zum Betrieb des Elektromotors ist hierbei aus dem Stand der Technik bekannt. The determined rotor position is provided for a (rotor position) sensorless control. Expediently, the electric motor is (further) operated on the basis of the determined rotor position with a rotor position sensorless control. Such a rotor position sensorless control for the operation of the electric motor is known from the prior art.
Besonders vorteilhaft ist also auch bei Ausfall des Rotorlagensensor ein weiterer Betrieb des Elektromotors ermöglicht. Insbesondere kann hierzu in einen rotorlagensensorlosen Betrieb übergegangen werden, wobei für die Bestimmung der Rotorposition anhand der gegenelektromotorischen Kraft eine Bestromung, also ein aktiver Betrieb des Elektromotors, nicht notwendig ist. Damit einhergehend ist auch die Gefahr eines für den Fahrer überraschenden und vom Elektromotor bereitgestellten Drehmoments vermieden. A further operation of the electric motor is thus particularly advantageously made possible even if the rotor position sensor fails. In particular, this can be done in one Operation without rotor position sensors can be switched over, with energization, ie active operation of the electric motor, not being necessary for determining the rotor position based on the counter-electromotive force. As a result, the risk of a torque that is provided by the electric motor and which surprises the driver is also avoided.
In geeigneter Ausgestaltung des Verfahrens wird das Kraftfahrzeug zur Erzeugung der gegenelektromotorische Kraft fortbewegt. Beispielsweise wird das Kraftfahrzeug hierzu geschoben, rollen gelassen, oder sofern das Kraftfahrzeug einen weiteren Motor, insbesondere einen Verbrennungsmotor aufweist, anhand dessen angetrieben. Allenfalls wird vom Elektromotor kein Drehmoment, insbesondere für den Antrieb des Kraftfahrzeugs bereitgestellt. In a suitable embodiment of the method, the motor vehicle is moved to generate the counter-electromotive force. For example, for this purpose the motor vehicle is pushed, allowed to roll, or if the motor vehicle has another motor, in particular an internal combustion engine, it is driven on the basis thereof. At most, no torque is provided by the electric motor, in particular for driving the motor vehicle.
Zweckmäßigerweise ist der Rotor des Elektromotors mit dem Antrieb des Kraftfahrzeugs gekoppelt. Bei einer Drehbewegung eines Rades des Antriebs kann somit der Rotor in Rotation gebracht und die gegenelektromotorische Kraft erzeugt werden. The rotor of the electric motor is expediently coupled to the drive of the motor vehicle. With a rotary movement of a wheel of the drive, the rotor can thus be brought into rotation and the counter-electromotive force can be generated.
Zweckmäßig umfasst das Kraftfahrzeug einen auch als Drossel bezeichneten Beschleunigungshebel. Dieser ist beispielsweise als ein Fußpedal (Fahrfußhebel) oder als ein Drehgriff ausgestaltet. Anhand einer Betätigung des Beschleunigungshebels, also bei einem Verstellen des Beschleunigungshebels aus einer Ausgangsposition (Ruheposition), kann ein Fahrer des Kraftfahrzeugs ein vom Elektromotor bereitgestelltes (Motor-)Drehmoment einstellen. The motor vehicle expediently includes an accelerator lever, also referred to as a throttle. This is designed, for example, as a foot pedal (drive pedal) or as a twist grip. A driver of the motor vehicle can set an (engine) torque provided by the electric motor by actuating the accelerator lever, ie by moving the accelerator lever from a starting position (rest position).
In vorteilhafter Ausgestaltung des Verfahrens wird die gegenelektromotorische Kraft lediglich bei betätigtem Beschleunigungshebel erfasst. Also kann die Rotorposition nur bestimmt und ggf. der Elektromotor nur dann weiter betrieben werden (und ein Drehmoment bereitstellen), wenn der Fahrer den Beschleunigungshebel betätigt. Beispielsweise ist hierzu vorgesehen, dass bei ausgefallenem Rotorlagensensors eine (Leistungs-)Endstufe für den Elektromotor lediglich bei betätigtem Beschleunigungshebel aktiviert ist, andernfalls zweckmäßigerweise abgeschaltet ist. Auf diese Weise ist eine Sicherheit für den Fahrer weiter verbessert. Im Vergleich zum eingangs erwähnten Stand der Technik, bei dem die Gefahr besteht, dass der Elektromotor ein für den Fahrer unerwartetes Drehmoment bereitstellt, rechnet der Fahrer aufgrund des Betätigens des Beschleunigungshebels mit einem (An- triebs)Drehmoment. Zusammenfassend ist also für den elektromotorischen Antrieb des Kraftfahrzeugs eine Betätigung des Beschleunigungshebels erforderlich. In an advantageous embodiment of the method, the counter-electromotive force is only detected when the accelerator lever is actuated. So the rotor position can only be determined and, if necessary, the electric motor can only continue to be operated (and provide torque) if the driver activates the accelerator lever. For example, it is provided that if the rotor position sensor fails, a (power) output stage for the electric motor is only activated when the accelerator lever is actuated, otherwise it is expediently switched off. In this way, safety for the driver is further improved. In comparison to the prior art mentioned at the outset, in which there is a risk that the electric motor will provide a torque that is unexpected for the driver, the driver expects a (drive) torque as a result of actuating the accelerator lever. In summary, actuation of the accelerator lever is therefore necessary for the electric motor drive of the motor vehicle.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens wird ein Soll-Drehmoment bestimmt das der Stellung, insbesondere einer Pedal- oder Griffstellung, des Beschleunigungshebels entspricht. Beispielsweise ist hierzu auf einer Steuereinrichtung eine Kennlinie oder eine Tabelle hinterlegt welcher der Stellung das Soll- Drehmoment zuordnet. Anschließend an die, mit anderen Worten zeitlich nach der, Bestimmung der Rotorposition wird vom Elektromotor ein Drehmoment zum Antreiben des Kraftfahrzeugs bereitgestellt, wobei das bereitgestellte Drehmoment, insbesondere von Null (0), bis zum Soll-Drehmoment erhöht wird. Besonders bevorzugt wird dabei das Drehmoment kontinuierlich und/oder stetig bis zum Soll-Drehmoment erhöht. Beispielsweise wird hierzu eine lineare Rampenfunktion verwendet. Zweckmäßigerweise wird der Elektromotor dabei mit der rotorlagensensorlosen Regelung betrieben. Ein für den Fahrer unerwartet schnelles oder ruckartiges Anfahren ist somit vorteilhaft vermieden. According to an advantageous development of the method, a target torque is determined which corresponds to the position, in particular a pedal or handle position, of the accelerator lever. For this purpose, for example, a characteristic curve or a table is stored on a control device, which assigns the setpoint torque to the position. Subsequent to, in other words after the determination of the rotor position, the electric motor provides a torque for driving the motor vehicle, the torque provided being increased, in particular from zero (0) to the target torque. The torque is particularly preferably increased continuously and/or steadily up to the target torque. A linear ramp function is used for this purpose, for example. The electric motor is expediently operated with the rotor position sensor-free control. A rapid or jerky start-up that is unexpected for the driver is thus advantageously avoided.
Insbesondere erfolgt dies zeitlich direkt auf die Bestimmung der Rotorposition folgend, so dass die Erfassung der gegenelektromotorischen Kraft und die (bevorzugt kontinuierlich erhöhte) Bereitstellung des Drehmoments (und damit einhergehend der Betrieb des Elektromotors im rotorlagensensorlosen Betrieb) im Zuge einer einzigen Betätigung des Beschleunigungshebels erfolgt. In particular, this takes place directly after the determination of the rotor position, so that the detection of the counter-electromotive force and the (preferably continuously increased) provision of the torque (and the associated operation of the electric motor in rotor position sensor-free operation) takes place in the course of a single actuation of the accelerator lever.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug, insbesondere ein elektrisch angetriebenes Zweirad. Dieses umfasst einen Elektromotor zum Antreiben des Kraftfahrzeugs, wobei der Elektromotor einen Rotorlagensensor und ein Mittel zur Erfassung einer gegenelektromotorischen Kraft aufweist. Vorzugsweise ist das Fahrzeug entsprechend dem oben Dargestellten hinsichtlich des Verfahrens ausgebildet. A further aspect of the invention relates to an electrically driven motor vehicle, in particular an electrically driven two-wheeler. This includes an electric motor for driving the motor vehicle, the electric motor having a rotor position sensor and a means for detecting a counter-electromotive force having. The vehicle is preferably designed in accordance with what is presented above with regard to the method.
Des Weiteren umfasst das kurz auch als Fahrzeug oder als Kraftfahrzeug bezeichnete elektrisch angetriebene Kraftfahrzeug eine Steuereinrichtung (Steuereinheit), welche geeigneter Weise signal- und/oder datenübertragungstechnisch mit dem Elektromotor gekoppelt ist. Die Steuereinrichtung ist dazu vorgesehen und eingerichtet, einen Ausfall des Rotorlagensensors zu bestimmen und/oder zu erfassen. Beispielsweise stellt der Rotorlagensensor oder ein weiteres diesen überwachendes Steuergerät hierzu ein Fehlersignal für die Steuereinrichtung bereit, welches von der Steuereinrichtung empfangen und ausgewertet wird. Furthermore, the electrically driven motor vehicle, also referred to as a vehicle or motor vehicle for short, comprises a control device (control unit) which is suitably coupled to the electric motor in terms of signal and/or data transmission technology. The control device is provided and set up to determine and/or detect a failure of the rotor position sensor. For example, the rotor position sensor or another control device monitoring it provides an error signal for the control device for this purpose, which is received and evaluated by the control device.
Weiterhin ist die Steuereinrichtung dazu vorgesehen und eingerichtet, dass diese bei bestimmtem, also ermitteltem, oder erfasstem Ausfall des Rotorlagensensors den Elektromotor derart ansteuert, dass der Elektromotor, insbesondere dessen Mittel zur Erfassung einer gegenelektromotorischen Kraft, eine gegenelektromotorische Kraft erfasst und zweckmäßigerweise entsprechende Messdaten für die Steuereinrichtung bereitstellt. Dabei ist der Elektromotor weiterhin von der Steuereinheit derart angesteuert, dass dieser zumindest während der Erfassung der gegenelektromotorischen Kraft, vorzugsweise bereits ab dem Erfassen bzw. Ermitteln des Ausfalls des Rotorlagensensors, kein Drehmoment bereitstellt. Furthermore, the control device is provided and set up so that when a failure of the rotor position sensor is determined, i.e. determined or detected, it controls the electric motor in such a way that the electric motor, in particular its means for detecting a counter-electromotive force, detects a counter-electromotive force and expediently corresponding measurement data for the Control device provides. The electric motor is also controlled by the control unit in such a way that it does not provide any torque at least during the detection of the counter-electromotive force, preferably as soon as the failure of the rotor position sensor is detected or determined.
Des Weiteren ist die Steuereinrichtung dazu vorgesehen und eingerichtet, eine Rotorposition anhand der gegenelektromotorischen Kraft, insbesondere anhand der der Steuereinheit zugeführten entsprechenden Messdaten, zu bestimmen. Besonders bevorzugt ist die Steuereinrichtung zudem dazu vorgesehen und eingerichtet, den Elektromotor anhand der bestimmten Rotorposition in einem Betriebsmodus für einen rotorlagensensorlosen Betrieb zu steuern oder zu regeln. Furthermore, the control device is provided and set up to determine a rotor position based on the counter-electromotive force, in particular based on the corresponding measurement data supplied to the control unit. Particularly preferably, the control device is also provided and set up to control or regulate the electric motor based on the determined rotor position in an operating mode for operation without a rotor position sensor.
Vorzugsweise ist die Steuereinrichtung zusätzlich mit einem Positionssensor eines Beschleunigungshebels des Kraftfahrzeugs signal- und/oder datenübertragungstechnisch gekoppelt. Dabei ist die Steuereinrichtung weiterhin dazu vorgesehen und eingerichtet, dass diese die Rotorposition für den rotorpositionssensorlosen Betrieb anhand der gegenelektromotorischen Kraft bzw. der entsprechenden Messdaten lediglich dann bestimmt, wenn der Steuereinrichtung ein Signal vom Positionssensor des Beschleunigungshebels zugeführt ist, welches Signal eine Betätigung des Beschleunigungshebels repräsentiert. The control device is preferably additionally coupled to a position sensor of an accelerator lever of the motor vehicle in terms of signal and/or data transmission technology. The control device is also provided and set up to determine the rotor position for the rotor position sensorless Operation based on the counter-electromotive force or the corresponding measurement data is only determined when the control device is supplied with a signal from the position sensor of the accelerator lever, which signal represents an actuation of the accelerator lever.
Vorzugsweise ist die Steuereinrichtung zusätzlich derart ausgebildet, dass diese ein Soll-Drehmoment bestimmt, welches einer Stellung (Position) des Beschleunigungshebels zugeordnet ist. Der Steuereinrichtung ist hierzu vom Beschleunigungshebel das oder ein entsprechendes Positionssignal zugeführt. Zur Zuordnung des Soll-Drehmoments ist zweckmäßig eine entsprechende Tabelle oder eine Kennlinie auf einem Speicher der Steuereinrichtung hinterlegt. Preferably, the control device is additionally designed in such a way that it determines a target torque which is assigned to a setting (position) of the accelerator lever. For this purpose, the control device is fed the or a corresponding position signal from the accelerator lever. In order to allocate the target torque, a corresponding table or characteristic curve is expediently stored in a memory of the control device.
Insbesondere ist dabei die Steuereinrichtung dazu ausgebildet, dass diese, vorzugsweise unmittelbar nach der Bestimmung der Rotorposition den Elektromotor im rotorlagensensorlosen Betrieb steuert oder regelt, wobei das vom Elektromotor bereitgestellte Drehmoment, besonders bevorzugt kontinuierlich und/oder stetig, bis zum Soll-Drehmoment erhöht wird. In particular, the control device is designed to control or regulate the electric motor in rotor position sensor-free operation, preferably immediately after the determination of the rotor position, with the torque provided by the electric motor being increased, particularly preferably continuously and/or steadily, up to the target torque.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Computerprogramm. Insbesondere wird dieses auf bzw. mittels der Steuereinrichtung ausgeführt. Das Computerprogramm umfasst Befehle, welche bewirken, dass ein Ausfall des Rotorlagensensors bestimmt wird. Hierzu bewirken die Befehle insbesondere, dass ein, insbesondere vom Elektromotor der Steuereinheit zugeführtes, Signal hinsichtlich des Zustands des Rotorlagensensors ausgewertet wird. Another aspect of the invention relates to a computer program. In particular, this is carried out on or by means of the control device. The computer program includes instructions that cause a failure of the rotor position sensor to be determined. For this purpose, the commands have the effect, in particular, that a signal, fed in particular from the electric motor to the control unit, is evaluated with regard to the state of the rotor position sensor.
Weiterhin bewirken die Befehle des Computerprogramms, dass bei ermitteltem oder erfasstem Ausfall des Rotorlagensensors Steuersignale an den Elektromotor ausgegeben werden, so dass dessen Mittel zur Erfassung einer gegenelektromotorischen Kraft die gegenelektromotorische Kraft erfassen und der Elektromotor vorzugsweise entsprechende Messdaten an die Steuereinrichtung ausgibt, wobei der Elektromotor während der Erfassung der gegenelektromotorischen Kraft kein Drehmoment bereitstellt. Weiterhin betrifft die Erfindung ein computerlesbares Medium, auf dem das Computerprogramm gespeichert ist. Beispielsweise ist das computerlesbare Medium ein, insbesondere nichtflüchtiger, Speicher der Steuereinrichtung des Kraftfahrzeugs oder ein anderer Datenträger. Furthermore, the commands of the computer program cause control signals to be output to the electric motor when a failure of the rotor position sensor is determined or detected, so that its means for detecting a counter-electromotive force detect the counter-electromotive force and the electric motor preferably outputs corresponding measurement data to the control device, with the electric motor during provides no torque to the detection of the back emf. Furthermore, the invention relates to a computer-readable medium on which the computer program is stored. For example, the computer-readable medium is a memory, in particular a non-volatile memory, of the control device of the motor vehicle or another data medium.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen: An exemplary embodiment of the invention is explained in more detail below with reference to a drawing. Show in it:
Fig. 1 in einem Flussdiagramm einen Verfahrensablauf zum Betrieb eines elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs, wobei bei Ausfall eines Rotorlagensensors dessen Elektromotors anhand einer gegenelektromotorischen Kraft eine Rotorposition bestimmt wird, und 1 shows a flowchart of a method sequence for operating an electrically driven motor vehicle, with a rotor position being determined on the basis of a counter-electromotive force if a rotor position sensor fails;
Fig. 2 schematisch das elektrisch angetriebene Kraftfahrzeug. Fig. 2 schematically the electrically driven motor vehicle.
Einander entsprechende Teile und Größen sind in allen Figuren stets mit gleichen Bezugszeichen versehen. Corresponding parts and sizes are always provided with the same reference symbols in all figures.
In der Fig. 1 ist ein Flussdiagramm dargestellt, welches ein Verfahren zum Betrieb eines elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs 2 repräsentiert. Dieses Kraftfahrzeug 2 ist schematisch in der Fig. 2 gezeigt. 1 shows a flowchart which represents a method for operating an electrically powered motor vehicle 2 . This motor vehicle 2 is shown schematically in FIG.
Das beispielsweise als Zweirad ausgebildete Kraftfahrzeug 2 umfasst einen Elektromotor 4 mit einem Rotorlagensensor 6 und mit einem Mittel 8 zur Erfassung einer gegenelektromotorischen Kraft Ug. Das Mittel 8 ist beispielsweise als eine Spannungsmesseinrichtung ausgebildet oder umfasst eine solche. Motor vehicle 2 embodied, for example, as a two-wheeler comprises an electric motor 4 with a rotor position sensor 6 and with a means 8 for detecting a counter-electromotive force U g . The means 8 is designed, for example, as a voltage measuring device or includes such a device.
Weiterhin umfasst das Kraftfahrzeug einen Beschleunigungshebel 10, welcher beispielsweise als ein Fußpedal oder als ein Drehgriff ausgestaltet ist. Ein Fahrer des Kraftfahrzeugs 2 kann eine Stellung PB des Beschleunigungshebels 10, insbesondere eine Pedalstellung (Pedalposition) oder eine Griffstellung (Griffposition), verstellen, um ein Antriebsdrehmoment einzustellen. Der Beschleunigungshebel 10 ist mit einem Positionssensor 12 ausgestattet, anhand dessen die Stellung PB (Position PB) des Beschleunigungshebels 10 erfassbar ist. Beispielsweise ist oder umfasst der Positionssensor 12 hierzu ein Potentiometer oder einen Sensor wie beispielsweise einen Hall-Sensor. Furthermore, the motor vehicle includes an accelerator lever 10, which is designed, for example, as a foot pedal or as a twist grip. A driver of the motor vehicle 2 can adjust a position PB of the accelerator lever 10, in particular a pedal position (pedal position) or a handle position (handle position), in order to set a drive torque. The accelerator lever 10 is equipped with a position sensor 12, based on which the position PB (position PB) of the accelerator lever 10 can be detected. For example, the position sensor 12 is or includes a potentiometer or a sensor such as a Hall sensor for this purpose.
Eine Steuereinrichtung 14 des Kraftfahrzeugs 2 ist signal- und/oder datenübertragungstechnisch mit dem Elektromotor 4 verbunden. Insbesondere ist die Steuereinrichtung 14 hierbei unmittelbar mit dem Rotorlagensensor 6 und mit dem Mittel 8 signal- und/oder datenübertragungstechnisch verbunden. Alternativ hierzu ist die Steuereinrichtung 14 mit einem (nicht weiter dargestellten) Motorsteuergerät signal- und/oder datenübertragungstechnisch verbunden, das wiederum mit dem Rotorlagensensor 6 und mit dem Mittel 8 signal- und/oder datenübertragungstechnisch verbunden ist. A control device 14 of the motor vehicle 2 is connected to the electric motor 4 in terms of signals and/or data transmission. In particular, the control device 14 is directly connected to the rotor position sensor 6 and to the means 8 in terms of signals and/or data transmission. Alternatively, the control device 14 is connected to an engine control unit (not shown) for signal and/or data transmission, which in turn is connected to the rotor position sensor 6 and to the means 8 for signal and/or data transmission.
Zusätzlich ist die Steuereinrichtung 14 mit dem Positionssensor 12 signal- und/oder datenübertragungstechnisch verbunden, so dass der Positionssensor 12 die Stellung PB des Beschleunigungshebels 10 oder ein dieser entsprechendes Signal an die Steuereinrichtung 14 ausgeben kann. In addition, the control device 14 is connected to the position sensor 12 for signal and/or data transmission purposes, so that the position sensor 12 can output the position PB of the accelerator lever 10 or a signal corresponding thereto to the control device 14 .
In einem ersten Schritt I des Verfahrens wird ein Ausfall des Rotorlagensensors 6 des Elektromotors 4 erfasst oder ermittelt. Die Steuereinrichtung 14 ist entsprechend hierzu vorgesehen und eingerichtet. Insbesondere ist die Steuereinrichtung 14 dazu eingerichtet, ein Fehlersignal über den Ausfalls des Rotorlagensensors 6 zu empfangen und dieses Signal auszuwerten. Auf einem Speicher 16 der Steuereinrichtung 14 als computerlesbares Medium ist ein Computerprogramm 18 gespeichert. Dieses umfasst Befehle, die insbesondre bei der Ausführung durch die Steuereinheit 14 bewirken, dass diese Auswertung durchgeführt wird. In a first step I of the method, a failure of the rotor position sensor 6 of the electric motor 4 is detected or determined. The control device 14 is provided and set up accordingly for this purpose. In particular, the control device 14 is set up to receive an error signal about the failure of the rotor position sensor 6 and to evaluate this signal. A computer program 18 is stored in a memory 16 of the control device 14 as a computer-readable medium. This includes commands which, when executed by the control unit 14 in particular, cause this evaluation to be carried out.
In einem zweiten Schritt II des Verfahrens wird, wenn ein Ausfalls des Rotorlagensensors 6 erfasst oder ermittelt wurde, eine gegenelektromotorische Kraft anhand des Mittels 8 erfasst. Zweckmäßigerweise wird hierbei ein zeitlicher Verlauf der gegenelektromotorischen Kraft Ug erfasst. Diese Erfassung der gegenelektromotorischen Kraft Ug erfolgt allerdings lediglich bei durch den Fahrer betätigtem Beschleunigungshebel 10, also wenn die Stellung PB des Beschleunigungshebels 10 unterschiedlich zu einer Ruhe- oder Ausgangsposition ist. Hierzu wird bei ausgefallenem Rotorlagensensors 6 eine Endstufe des Elektromotors 4 (nicht dargestellt) lediglich bei betätigtem Beschleunigungshebel 10 aktiviert, also angeschaltet, bei unbetätigtem Beschleunigungshebel 10 abgeschaltet. In a second step II of the method, if a failure of the rotor position sensor 6 is detected or determined, a counter-electromotive force is detected using the means 8 . In this context, a time course of the counter-electromotive force U g is expediently recorded. However, this detection of the counter-electromotive force Ug only takes place when the accelerator lever 10 is actuated by the driver, i.e. when the position PB of the accelerator lever 10 is different from a rest or starting position. For this purpose, if the rotor position sensor 6 fails, an output stage of the electric motor 4 (not shown) is only activated when the accelerator lever 10 is actuated, ie switched on, and switched off when the accelerator lever 10 is not actuated.
Die Steuereinrichtung 14 ist entsprechend dazu vorgesehen und eingerichtet, dass diese bei ermitteltem oder erfasstem Ausfall des Rotorlagensensors 6 den Elektromotor 4 derart ansteuert, dass - wenn der Beschleunigungshebel 10 betätigt ist, also wenn der Steuereinrichtung 14 die Position PB oder ein entsprechendes Signal zugeführt ist und die Position PB bzw. das Signal eine Betätigung des Beschleunigungshebels repräsentiert - dessen Mittel 8 die gegenelektromotorische Kraft llg erfasst und vorzugsweise weiterhin, dass das Mittel 8 entsprechende Messdaten M für die Steuereinrichtung 14 bereitstellt. Control device 14 is provided and set up accordingly so that when a failure of rotor position sensor 6 is detected or detected, it controls electric motor 4 in such a way that - when accelerator lever 10 is actuated, i.e. when control device 14 is supplied with position PB or a corresponding signal and the position PB or the signal represents an actuation of the accelerator lever - the means 8 of which detects the counter-electromotive force Ilg and preferably also that the means 8 provides corresponding measurement data M for the control device 14 .
Die Befehle des Computerprogramms 18 bewirken entsprechend, dass bei ermitteltem oder erfasstem Ausfall des Rotorlagensensors 6 die Position PB des Beschleunigungshebels oder das entsprechende Signal hinsichtlich einer Betätigung des Beschleunigungshebels 10 ausgewertet werden, und, wenn als Ergebnis dieser Auswertung eine Betätigung dessen bestimmt wird, ein Steuersignal S an den Elektromotor 4 ausgegeben wird, so dass dessen Mittel 8 die gegenelektromotorische Kraft llg erfasst. The commands of the computer program 18 have the effect that when a failure of the rotor position sensor 6 is determined or detected, the position PB of the accelerator lever or the corresponding signal is evaluated with regard to an actuation of the accelerator lever 10, and if actuation of the latter is determined as a result of this evaluation, a control signal is generated S is output to the electric motor 4, so that its means 8 detects the counter-electromotive force Ilg.
Zur Erzeugung der gegenelektromotorische Kraft Ug wird das Kraftfahrzeug zweckmäßigerweise fortbewegt. Beispielsweise wird das Kraftfahrzeug hierzu geschoben, rollen gelassen, oder sofern das Kraftfahrzeug 2 als ein Hybridfahrzeug ausgebildet ist und zusätzlich einen Verbrennungsmotor aufweist, lediglich anhand dessen angetrieben. Dabei ist der Rotor des Elektromotors 4 mit dem Antrieb des Kraftfahrzeugs 2 gekoppelt, so dass bei einer Drehbewegung eines Rades des Antriebs der Rotor in Rotation gebracht und damit einhergehend die gegenelektromotorische Kraft llg erzeugt wird. To generate the counter-electromotive force U g , the motor vehicle is expediently moved. For example, the motor vehicle is pushed for this purpose, allowed to roll, or if the motor vehicle 2 is designed as a hybrid vehicle and additionally has an internal combustion engine, it is only driven on the basis of the latter. The rotor of the electric motor 4 is coupled to the drive of the motor vehicle 2, so that when a wheel of the drive rotates, the rotor rotates and the counterelectromotive force 11g is generated as a result.
In einem dritten Schritt III des Verfahrens wird anhand der erfassten gegenelektromotorische Kraft Ug bzw. anhand dessen zeitlichen Verlaufs eine Rotorposition PR bestimmt. Die Steuereinrichtung 14 ist entsprechend dazu vorgesehen und eingerichtet, die Rotorposition PR anhand der der Steuereinheit 14 zugeführten entsprechenden Messdaten M zu bestimmen. Das auf dem Speicher 16 hinterlegte Computerprogramm 18 umfasst hierzu Befehle, die bewirken, dass die Messdaten M ausgewertet werden und die Rotorposition PR das Ergebnis dieser Auswertung bildet. In a third step III of the method, a rotor position PR certainly. The control device 14 is accordingly provided and set up to determine the rotor position PR using the corresponding measurement data M supplied to the control unit 14 . For this purpose, the computer program 18 stored in the memory 16 includes commands which cause the measurement data M to be evaluated and the rotor position PR to form the result of this evaluation.
Nach dem Erfassen des Ausfalls des Rotorlagensensors 6 (Schritt I) sowie während Schritt II, also beim Erfassen der gegenelektromotorischen Kraft Ug, und Schritt III, also beim Bestimmen der Rotorposition PR, stellt der Elektromotor 4 kein Drehmoment bereit. Insbesondere wird hierzu keine der beispielsweise als Statorwicklungen ausgebildeten Motorwicklungen bestromt, diese werden also nicht von einer Traktionsbatterie (nicht dargestellt) mit elektrischer Energie versorgt. Die Steuereinrichtung 14 ist entsprechend dazu vorgesehen und eingerichtet ein hierzu geeignetes Steuersignal S‘ an den Elektromotor 4 auszugeben. Das Computerprogramm 18 umfasst entsprechende Befehle, die die Ausgabe dieses Steuersignals S‘ bewirken, wenn der Ausfall des Rotorlagensensors 6 erfasst wurde. After detecting the failure of the rotor position sensor 6 (step I) and during step II, ie when detecting the counter-electromotive force U g , and step III, ie when determining the rotor position PR, the electric motor 4 does not provide any torque. In particular, none of the motor windings designed as stator windings, for example, are energized for this purpose, ie they are not supplied with electrical energy by a traction battery (not shown). The control device 14 is accordingly provided and set up to output a control signal S′ that is suitable for this purpose to the electric motor 4 . The computer program 18 includes appropriate commands that cause this control signal S′ to be output when the failure of the rotor position sensor 6 has been detected.
In einem vierten Schritt IV des Verfahrens, welcher zeitlich auf Schritt III folgt, wird der Elektromotor EM in einem rotorlagensensorlosen Betrieb, insbesondere anhand einer rotorlagensensorlose Regelung, betrieben. Hierzu wird die in Schritt III bestimmte Rotorposition PR herangezogen. Dies wird auch als Aufsynchronisieren des rotorlagensensorlosen Betriebs bezeichnet. Insbesondere sind aus dem Stand der Technik Verfahren zum rotorlagensensorlosen Betrieb bekannt, bei denen für die Inbetriebnahme des Elektromotors 4 ohne die eingangs erwähnten Nachteile die Rotorposition PR bekannt sein muss. In a fourth step IV of the method, which temporally follows step III, the electric motor EM is operated in an operation without a rotor position sensor, in particular using a control without a rotor position sensor. The rotor position PR determined in step III is used for this purpose. This is also referred to as synchronizing the rotor position sensorless operation. In particular, methods for rotor position sensor-free operation are known from the prior art, in which the rotor position PR must be known for the commissioning of the electric motor 4 without the disadvantages mentioned at the outset.
Entsprechend ist die Steuereinrichtung 14 dazu vorgesehen und eingerichtet, den Elektromotor 4 anhand der bestimmten Rotorposition PR in einem Betriebsmodus für einen rotorlagensensorlosen Betrieb zu steuern oder zu regeln. Das Computerprogramm 18 enthält Befehle, die dies bewirkten. In Schritt IV, wird weiterhin ein Soll-Drehmoment Msoii bestimmt das der Stellung PB des Beschleunigungshebels 10 entspricht. Vom Elektromotor 4 wird ein Drehmoment zum Antreiben des Kraftfahrzeugs 2 bereitgestellt, wobei das bereitgestellte Drehmoment von Null bis zum Soll-Drehmoment erhöht wird. Dabei erfolgt die Erhöhung des Drehmoments kontinuierlich und stetig. Die Steuereinrichtung 14 ist dementsprechend dazu vorgesehen und eingerichtet, dass diese das Soll- Drehmoment Msoii bestimmt. Hierzu ist eine Tabelle oder eine Kennlinie auf dem Speicher 16 hinterlegt, mittels welcher der Position PB (oder dem diesem entsprechenden Signal), welche der Steuereinheit 14 vom Beschleunigungshebel 10 zugeführt wurde, das Soll-Drehmoment Msoii zuordnet. Weiterhin ist auf dem Speicher 16 eine lineare Rampenfunktion hinterlegt, anhand welcher das vom Elektromotor 4 zum Antrieb des Kraftfahrzeus 2 bereitzustellendes Drehmoment bestimmt wird. Die Steuereinrichtung 14 gibt ein Steuersignal S“ an den Elektromotor 4 aus, so dass dieser das entsprechende Drehmoment bereitstellt. Das Computerprogramm 18 umfasst Befehle, welche diese Bestimmung des Soll-Drehmoments Msoii anhand der Position PB, die Bestimmung des vom Elektromotor 4 bereitzustellenden (kontinuierlich zu erhöhenden) Drehmoments und die Ausgabe des Steuersignals S“ an den Elektromotor bewirken. Correspondingly, the control device 14 is provided and set up to control or regulate the electric motor 4 on the basis of the determined rotor position PR in an operating mode for operation without a rotor position sensor. The computer program 18 contains instructions which effect this. In step IV, a target torque Msoii that corresponds to the position PB of the accelerator lever 10 is also determined. A torque for driving the motor vehicle 2 is provided by the electric motor 4, the torque provided being increased from zero to the target torque. The increase in torque is continuous and steady. The control device 14 is accordingly provided and set up to determine the setpoint torque Msoii. For this purpose, a table or a characteristic curve is stored in the memory 16, by means of which the position PB (or the signal corresponding thereto), which was supplied to the control unit 14 by the accelerator lever 10, assigns the target torque Msoii. Furthermore, a linear ramp function is stored in the memory 16, on the basis of which the torque to be provided by the electric motor 4 for driving the motor vehicle 2 is determined. The control device 14 outputs a control signal S″ to the electric motor 4 so that it provides the corresponding torque. The computer program 18 includes commands which cause this determination of the setpoint torque Msoii based on the position PB, the determination of the torque to be made available (to be continuously increased) by the electric motor 4 and the output of the control signal S″ to the electric motor.
Vorzugsweise erfolgt die Bestimmung der Rotorposition PR zeitlich unmittelbar auf die Erfassung der gegenelektromotorischen Kraft Ug folgend. Zudem erfolgt vorzugsweise die Bereitstellung des (bis zum Doll-Drehmoment Msoii kontinuierlich erhöhten) Drehmoments für den Antrieb zeitlich direkt auf die Bestimmung der Rotorposition PR folgend. Besonders bevorzugt erfolgt das Erfassen der gegenelektromotorischen Kraft Ug, die Bestimmung der Rotorposition PR sowie die Bereitstellung des (bis zum Doll-Drehmoment Msoii kontinuierlich erhöhten) Drehmoments während einer einzigen Betätigung des Beschleunigungshebels 10 durch den Fahrer. Preferably, the rotor position PR is determined immediately after the detection of the counter-electromotive force U g . In addition, the torque (continuously increased up to the doll torque Msoii) for the drive is preferably made available immediately after the determination of the rotor position PR. Particularly preferably, the counter-electromotive force Ug is detected, the rotor position PR is determined and the torque (continuously increased up to the Doll torque Msoii) is provided during a single actuation of the accelerator lever 10 by the driver.
Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel beschriebenen Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. The invention is not limited to the embodiment described above. On the contrary, other variants of the invention can also be derived from this by a person skilled in the art without departing from the subject matter of the invention. In particular, all are also related to the embodiment individual features described can also be combined with one another in other ways without departing from the subject matter of the invention.
Bezugszeichenliste Reference List
2 elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeugs 2 electrically powered motor vehicle
4 Elektromotor 4 electric motor
6 Rotorlagensensor 6 rotor position sensor
8 Mittel zur Erfassung einer gegenelektromotorischen Kraft8 counter electromotive force detecting means
10 Beschleunigungshebel 10 accelerator levers
12 Positionssensor des Beschleunigungshebels 12 Accelerator lever position sensor
14 Steuereinrichtung 14 controller
16 Speicher / Computerlesbares Medium 16 Memory / Computer Readable Medium
18 Computerprogramm 18 computer program
M Messdaten der gegenelektromotorischen KraftM counter electromotive force measurement data
Msoii Soll-Drehmoment Msoii target torque
PR Rotorposition PR rotor position
PB Position des Beschleunigungshebels PB Accelerator lever position
S, S‘, S“ Steuersignal llg gegenelektromotorische Kraft S, S', S" control signal llg counter electromotive force
I Erfassen eines Ausfalls des Rotorlagensensors I Detection of a rotor position sensor failure
11 Erfassen der gegenelektromotorischen Kraft 11 Counter electromotive force detection
III Bestimmen der Rotorposition III Determining the rotor position
IV rotorlagensensorloser Betrieb IV rotor position sensorless operation

Claims

Ansprüche Verfahren zum Betrieb eines elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs (2) mit einem Elektromotor (4) zum Antreiben des Kraftfahrzeugs (2), wobei der Elektromotor (4) einen Rotorlagensensor (6) und ein Mittel (8) zur Erfassung einer gegenelektromotorischen Kraft (Ug) aufweist, wobei bei einem Ausfall des Rotorlagensensors (6) des Elektromotors (4) die gegenelektromotorische Kraft (Ug) erfasst wird, wobei anhand der erfassten gegenelektromotorische Kraft (Ug) eine Rotorposition (PR) für eine rotorlagensensorlose Regelung des Elektromotors (4) bestimmt wird, und wobei der Elektromotor (4) beim Erfassen der gegenelektromotorischen Kraft (Ug) kein Drehmoment bereitstellt. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung der gegenelektromotorische Kraft (Ug) das Kraftfahrzeug fortbewegt wird. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die gegenelektromotorische Kraft (Ug) lediglich bei betätigtem Beschleunigungshebel (10) erfasst wird. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, Claims Method for operating an electrically driven motor vehicle (2) with an electric motor (4) for driving the motor vehicle (2), the electric motor (4) having a rotor position sensor (6) and a means (8) for detecting a counter-electromotive force (U g ), wherein if the rotor position sensor (6) of the electric motor (4) fails, the counter-electromotive force (U g ) is recorded, with the counter-electromotive force (U g ) being recorded being used to determine a rotor position (PR) for controlling the electric motor (4 ) is determined, and wherein the electric motor (4) does not provide any torque when detecting the counter-electromotive force (U g ). Method according to Claim 1, characterized in that the motor vehicle is moved to generate the counter-electromotive force (U g ). Method according to Claim 1 or 2, characterized in that the counter-electromotive force (U g ) is only detected when the accelerator lever (10) is actuated. Method according to Claim 3, characterized in that
- dass ein Soll-Drehmoment (Msoii) entsprechend einer Stellung (pB) des Beschleunigungshebels (10) bestimmt wird, und - that a desired torque (Msoii) is determined according to a position (pB) of the accelerator lever (10), and
- dass anschließend an die Bestimmung der Rotorposition (PR) ein vom Elektromotor bereitgestelltes Drehmoment bis zum Soll-Drehmoment (Msoii) erhöht wird. Elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug (2), aufweisend - einen Elektromotor (4) zum Antreiben des Kraftfahrzeugs (2), wobei der Elektromotor (4) einen Rotorlagensensor (6) und ein Mittel (8) zur Erfassung einer gegenelektromotorischen Kraft (Ug) aufweist, sowie - that subsequent to the determination of the rotor position (PR), a torque provided by the electric motor is increased up to the setpoint torque (Msoii). Electrically driven motor vehicle (2), having - An electric motor (4) for driving the motor vehicle (2), the electric motor (4) having a rotor position sensor (6) and a means (8) for detecting a counter-electromotive force (U g ), and
- eine Steuereinrichtung (14), die dazu vorgesehen und eingerichtet ist einen Ausfall des Rotorlagensensor (6) zu bestimmen, bei bestimmtem Ausfall des Rotorlagensensors (6) den Elektromotor (4) derart anzusteuern, dass dieser eine gegenelektromotorischen Kraft (Ug) erfasst, wobei der Elektromotor (4) während der Erfassung der gegenelektromotorischen Kraft (Ug) kein Drehmoment bereitstellt, und eine Rotorposition (PR) anhand von der Steuereinrichtung zugeführten Messdaten (M) der gegenelektromotorischen Kraft (Ug) zu bestimmen. Computerprogramm (18), umfassend Befehle, die bei bewirken, dass - a control device (14), which is provided and set up to determine a failure of the rotor position sensor (6), to control the electric motor (4) in the event of a specific failure of the rotor position sensor (6) in such a way that it detects a counter-electromotive force (Ug), wherein the electric motor (4) does not provide any torque during the detection of the counter-electromotive force (U g ), and to determine a rotor position (PR) using measurement data (M) of the counter-electromotive force (U g ) supplied by the control device. Computer program (18) comprising instructions that cause at
- ein Ausfall des Rotorlagensensor (6) bestimmt wird, - a failure of the rotor position sensor (6) is determined,
- bei bestimmten Ausfall des Rotorlagensensors (6) der Elektromotor (4) derart angesteuert wird, dass dessen Mittel (8) zur Erfassung einer gegenelektromotorischen Kraft (Ug) die gegenelektromotorische Kraft (Ug) erfassen, und dass dieser während der Erfassung der gegenelektromotorischen Kraft (Ug) kein Drehmoment bereitstellt, und dass - if the rotor position sensor (6) fails, the electric motor (4) is controlled in such a way that its means (8) for detecting a counter-electromotive force (U g ) detect the counter-electromotive force (U g ), and that this during the detection of the counter-electromotive Force (U g ) provides no torque, and that
- eine Rotorposition (PR) anhand von Messdaten (MD) der gegenelektromotorischen Kraft (Ug) bestimmt wird. Computerlesbares Medium (16), auf dem das Computerprogramm (18) nach Anspruch 7 gespeichert ist. - A rotor position (PR) is determined based on measurement data (MD) of the counter-electromotive force (U g ). A computer-readable medium (16) on which the computer program (18) according to claim 7 is stored.
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