KRUSE, Alexander (Leibnizstr. 10a, Gaimersheim, 85080, DE)
THEN, Florian (Griesbadgasse 23, Ingolstadt, 85049, DE)
KRUSE, Alexander (Leibnizstr. 10a, Gaimersheim, 85080, DE)
| PATENTANSPRÜCHE: Verfahren zum Betreiben zweier elektrischer Antriebe (EM1 , EM2), die auf unterschiedliche Räder (12a, 12b) eines Kraftwagens arbeiten, wobei jedem Antrieb (EM1 , EM2) ein Antriebssteuergerät (LE1 , LE2) zugeordnet ist, und wobei im Normalbetrieb ein zentrales Steuergerät (EV-SG) ein Gesamt-Soll-Moment erfasst, in Soll- Drehmomente für die beiden Antriebe aufteilt und diese den Antriebssteuergeräten mitteilt, damit selbige entsprechende Steuersignale an die elektrischen Antriebe zur Umsetzung in von den Antrieben aufgebrachte Ist-Momente senden, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Antriebssteuergerät in einem Notbetrieb bei einem Ausfall des zentralen Steuergeräts selbsttätig eine Obergrenze für das Ist-Drehmoment an zumindest einem Rad festlegt. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass im Notbetrieb jedes Antriebssteuergerät selbsttätig die Obergrenze für das Ist-Drehmoment des zugehörigen Rades festlegt. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Soll-Drehmoment für beide Räder im Notbetrieb auf Null festgelegt wird. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Obergrenze für das Ist- Drehmoment eines ersten Antriebs von dem Ist-Drehmoment des zweiten Antriebs abhängig festgelegt wird. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine vorgegebene Drehmomentendifferenz für die beiden Räder festgelegt wird, die als Differenz des Ist-Drehmoments des ersten Antriebs und des Ist-Drehmoments des zweiten Antriebs definiert ist. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgegebene Drehmomentendifferenz von einer Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs und/oder einer Drehzahl an einer Welle oder einem Rad des Kraftfahrzeugs und/oder von einem an einer Lenkhandhabe des Kraftfahrzeugs eingestellten Lenkwinkel abhängig ist. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zentrale Steuergerät (EV-SG) und die Antriebssteuergeräte (LE1 , LE2) über einen Kommunikationsbus (CAN) miteinander gekoppelt sind, und dass jedes dieser Steuergeräte von den beiden anderen Steuergeräten abgegebene Signale empfängt. |
BESCHREIBUNG: Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben zweier elektrischer Antriebe, die auf unterschiedliche Räder eines Kraftwagens arbeiten, bevorzugt auf Räder an der selben Achse.
Es ist hierbei von einer Anordnung ausgegangen, bei der jedem Antrieb ein Antriebssteuergerät zugeordnet ist, das den Antrieb mit Steuersignalen beaufschlagt. Den Antriebssteuergeräten ist ein zentrales Steuergerät übergeordnet, das Eingaben des Fahrzeugführers bzw. auch Vorgaben von anderen Steuergeräten verarbeitet und ein Gesamt-Soll-Moment ermittelt. Beispielsweise kann aufgrund einer Stellung eines Fahrpedals („Gaspedal") er- mittelt werden, welches Drehmoment von dem Fahrzeugführer angefordert wird. Das zentrale Steuergerät teilt das Gesamt-Soll-Moment in Soll- Momente für die einzelnen (die beiden) Antriebe auf und übermittelt den Antriebssteuergeräten entsprechende Signale zur Mitteilung der Soll- Drehmomente, damit selbige durch Steuersignale an die elektrischen Antrie- be eine Umsetzung zur Herstellung der entsprechenden Ist-Momente, die von den Antrieben aufgebracht werden, bewirken können.
In einem Kraftfahrzeug, in dem die oben beschriebene Anordnung verwirklicht ist, muss für ausreichende Sicherheit gesorgt werden für den Fall, dass ein Steuergerät ausfällt. Es ist zu verhindern, dass dann ein beliebiger Zustand auftritt, in dem die Fahrzeuginsassen möglicherweise gefährdet sind.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben mehrerer elektrischer Antriebe bei einer Anordnung der oben geschilderten Art bereitzustel- len, das für eine hohe Sicherheit bezüglich des Ausfalles von Komponenten, insbesondere des zentralen Steuergeräts sorgt.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß legen somit bei einem Ausfall des zentra- len Steuergeräts die Antriebssteuergeräte (oder zumindest eines von ihnen) selbsttätig eine Obergrenze für die Ist-Drehmomente fest. Entsprechend geben sie bevorzugt nur solche Steuersignale an die zugehörigen elektrischen Antriebe, dass die Obergrenze für die Ist-Drehmomente nicht überschritten wird.
Durch die Erfindung lässt sich gewährleisten, dass das Kraftfahrzeug bei Ausfall des zentralen Steuergeräts stabil bleibt und nicht an einem Rad ein besonders hohes Ist-Drehmoment aufgebracht wird, das sich von den Ist- Drehmomenten der anderen Räder übermäßig stark unterscheidet, sodass das Fahrzeug instabil wird.
Eine Obergrenze für die Ist-Drehmomente kann insbesondere dann realisiert werden, wenn das Soll-Drehmoment im Notbetrieb auf niedrige Werte festge- legt wird.
Bei einer ersten Alternative wird das Soll-Drehmoment im Notbetrieb auf Null festgelegt. Mit anderen Worten wird das Kraftfahrzeug dazu gebracht, stehen zu bleiben. Dies ist ein sicherer Zustand.
Bei einer zweiten Alternative wird die Obergrenze für das Ist-Drehmoment eines ersten Antriebs von dem Ist-Drehmoment des zweiten Antriebs abhängig definiert. Dadurch ist gewährleistbar, dass der Unterschied zwischen den Ist-Drehmomenten nicht übermäßig groß wird und das Kraftfahrzeug instabil wird.
Allgemein lässt sich die Obergrenze für das Ist-Drehmoment eines ersten Antriebs aufgrund einer vorgegebenen Drehmomentendifferenz festlegen, die als Differenz des Ist-Drehmoments für den ersten Antrieb zum Ist- Drehmoment für den zweiten Antrieb berechnet wird. Im Regelfall soll die Drehmomentendifferenz gleich Null sein, bei einer Kurvenfahrt kann sie aber von Null verschieden sein, oder auch wenn die Räder auf unterschiedlichen Untergründen fahren. Die Drehmomentendifferenz ist bevorzugt von einer Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs abhängig und/oder einer Drehzahl an einer Welle oder einem Rad des Kraftfahrzeugs abhängig und/oder von einem Lenkwinkel abhängig, der an einer Lenkhandhabe eingestellt ist. Es versteht sich von selbst, dass die Drehmomentendifferenz in der Regel nicht so groß sein darf, wenn sich das Kraftfahrzeug mit hoher Geschwindigkeit bewegt bzw. wenn sich die Räder mit hoher Drehzahl drehen, als wenn es langsamer ist.
Damit ein Antriebsteuergerät überhaupt das Ist-Drehmoment in Abhängigkeit von anderen Größen festlegen kann, müssen ihm diese Größen bekannt sein. Es ist bevorzugt vorgesehen, dass zur Anordnung in dem Kraftfahrzeug gehört, dass das zentrale Steuergerät und die Antriebssteuergeräte über ei- nen Kommunikationsbus miteinander gekoppelt sind, z. B. einen CAN-Bus („Controller Area Network"-Bus), wobei jedes dieser Steuergeräte von den beiden anderen Steuergeräten abgegebene Signale empfängt.
Über den Kommunikationsbus wird vom zentralen Steuergerät an die An- triebssteuergeräte das jeweilige Soll-Moment übermittelt. Normalerweise meldet jedes Antriebssteuergerät das Ist-Moment zurück. Es werden auch die Momentengrenzen angegeben: Es gibt eine untere Grenze für das Ist- Drehmoment, und es gibt eine obere Grenze für das Ist-Drehmoment, die dem zentralen Steuergerät bekannt sein müssen. Genauso wird auch das Gesamt-Soll-Moment (Summenmoment), das aufgrund der Anforderung eines Fahrers bereitzustellen ist, über den Kommunikationsbus mitgeteilt.
Unter den genannten Umständen ist es möglich, dass ein Antriebssteuergerät aufgrund von von dem anderen Antriebssteuergerät mitgeteilten Größen geeignet eine Größe für das Ist-Drehmoment seines zugehörigen Antriebs festlegt.
Grundsätzlich kann ein Antriebssteuergerät auch die Rolle des zentralen Steuergeräts übernehmen und die Obergrenze für das Ist-Drehmoment eines Antriebs festlegen, zu dem ein anderes Antriebssteuergerät gehört.
Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung unter Bezug auf die Zeichnung beschrieben, in der Fig. 1 schematisch eine Anordnung veranschaulicht, bei der die Erfindung einsetzbar ist,
Fig. 2 ein Flussschaubild von Schritten des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß zweier Alternativen ist und Fig. 3 ein Graph für die Grenzen eine Drehmomentendifferenz zwischen zwei Rädern des Kraftfahrzeugs aus Fig. 1 in Abhängigkeit von einer Drehzahl ist.
In einem im Ganzen mit 10 bezeichneten Kraftfahrzeug dient ein erster Elektromotor EM1 zum Antrieb eines ersten Rades 12a und ein zweiter Elektromotor EM2 zum Antrieb eines zweiten Rades 12b. Zum Betreiben der Elektromotoren sind zugehörige Antriebssteuergeräte in Form von Leistungs- elektroniken LE1 und LE2 vorgesehen, die die Elektromotoren EM1 und EM2 mit Steuersignalen, insbesondere auch mit Strom, beaufschlagen.
Den Antriebssteuergeräten LE1 und LE2 ist ein zentrales Steuergerät EV-SG übergeordnet, und alle drei Steuergeräte kommunizieren über einen CAN- Bus („Controller Area Network"-Bus).
Das zentrale Steuergerät EV-SG übermittelt an die Antriebssteuergeräte LE1 und LE2 im Normalbetrieb eine Information, welches Soll-Drehmoment von den Elektromotoren EM1 und EM2 aufzubringen ist.
In einem Schritt S10 wird durch ein Antriebssteuergerät, z. B. das Antriebssteuergerät LE2, geprüft, ob eine solche Anforderung für das Soll- Drehmoment vorliegt. Ist dies der Fall, wird durch Abgabe entsprechender Steuersignale das Soll-Drehmoment soweit als möglich eingestellt.
Es kann nun sein, dass das zentrale Steuergerät EV-SG ausfällt. In diesem Fall wird die Prüffrage gemäß Schritt S10 mit„nein" beantwortet. Dann wird ein Notprogramm gemäß Schritt S14 gestartet. In einer ersten Alternative wird gemäß Schritt S16 kein Drehmoment mehr zugelassen, das Kraftfahrzeug 10 also zum Stehen gebracht.
Bei einer zweiten Alternative wird gemäß Schritt S16' das Ist-Drehmoment M-lst-1 von dem anderen Antriebssteuergerät LE1 , das dieses über den CAN-Bus mitteilt, vom Antriebssteuergerät LE2 ausgelesen.
Nachfolgend werden eine Drehzahl n am Rad 12b und die Geschwindigkeit v in einem Schritt S18 erfasst. Das Antriebssteuergerät LE2 legt nun in Schritt S20 ein Soll-Drehmoment für den Elektromotor EM2 fest, wobei die Vorgabe darin besteht, dass sich das Ist-Moment M-lst-2 am Rad 12b vom Ist-Moment M-lst-1 höchstens um eine Differenzmoment ΔΜ(η, v) unterscheidet.
Das Differenzmoment ΔΜ kann Werte annehmen, die zwischen den Kurven 14a und 14b liegen: Bei kleiner Drehzahl n kann das Ist-Drehmoment M-lst-2 um einen Wert ΔΜ-max größer sein als das Ist-Drehmoment M-lst-2, und es kann genauso um einen Wert von ΔΜ-min kleiner sein als selbiges. Die mög- liehen Unterschiede verringern sich zu höheren Drehzahlen hin, da sonst dem Fahrzeug eine zu starke Kurvenfahrt aufgeprägt werden würde.
Die Graphen 14a und 14b sind vorliegend symmetrisch zueinander bezüglich der n-Achse. Ist eine bestimmte Kurvenfahrt gewünscht, kann sich die Sym- metrieachse verschieben und nur noch eine Parallele zur n-Achse sein, oder die Symmetrie kann ganz wegfallen.