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DE102006007960A1 - Fahrzeugmotor-Steuervorrichtung für einen Elektro-Fahrzeugmotor - Google Patents

Fahrzeugmotor-Steuervorrichtung für einen Elektro-Fahrzeugmotor Download PDF

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battery
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Wolfgang Liebetanz
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Werner Menzel
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Volkswagen AG
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Abstract

Bei Fahrzeugen mit einem Elektro-Fahrzeugmotor (2) kann ein Fahrzeugbrand bei einem Unfall durch eine Unterbrechung der Spannungsversorgung des Elektro-Fahrzeugmotors (2) verhindert werden. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, eine kostengünstigere Möglichkeit zur Verhinderung eines Brands bei einem Fahrzeug mit einem Elektro-Fahrzeugmotor (2) im Falle eines Unfalls zu finden. Die Aufgabe wird gelöst durch eine Fahrzeugmotor-Steuervorrichtung (4) zur Steuerung eines Elektro-Fahrzeugmotors (2), umfassend mindestens einen ersten und einen zweiten Eingangsanschluss (6), zwischen denen eine Eingangsspannung anlegbar ist, eine Steuereinrichtung (10) zur Erfassung der angelegten Eingangsspannung und zur Umwandlung der Eingangsspannung in eine Betriebsspannung und mindestens einen ersten und einen zweiten Ausgangsanschluss (8), zwischen denen die Betriebsspannung für den Elektro-Fahrzeugmotor (2) bereitstellbar ist, wobei die Steuereinrichtung (10) über ein bereitgestelltes Unfallwarnsignal so steuerbar ist, dass die Betriebsspannung in Abhängigkeit des Unfallwarnsignals reduzierbar ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrzeugmotor-Steuervorrichtung zur Steuerung eines Elektro-Fahrzeugmotors gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ebenso betrifft sie eine Fahrzeug-Batterievorrichtung und ein Fahrzeug mit einer derartigen Fahrzeugmotor-Steuervorrichtung.
  • Bei Fahrzeugen mit einem Elektromotor oder einem Hybridantrieb ist es vorteilhaft, wenn im Falle eines Unfalls die Spannungsversorgung des Elektromotors automatisch unterbrochen wird. Auf diese Weise lässt sich die Gefahr eines Fahrzeugbrands oder die Gefahr von Spannungsschlägen bei einem Unfall reduzieren.
  • Zur Gewährleistung dieses Vorteils beschreibt die Druckschrift DE 102 27 748 A1 ein Sicherheitssystem für ein Kraftfahrzeug mit einem direkt an der Batterie angeordneten Leistungsschalter. Dieser Leistungsschalter unterbricht im Falle eines stattfindenden Fahrzeugcrashs den Stromkreis im Kraftfahrzeug.
  • Auch das elektrische System der Druckschrift EP 0 638 458 A1 weist mindestens eine Schaltereinrichtung auf, welche in die Verbindungsleitungen eines Elektro-Fahrzeugs von einer Hauptbatterie zu einem Leistungswandler eingebaut ist. Dabei ist die Schaltereinrichtung so ausgelegt, dass sie bei einem Aufprall des Fahrzeugs über einen Zünder geöffnet wird.
  • Auch die in der Druckschrift EP 1 270 309 A1 offenbarte Vorrichtung zur elektrischen Energieversorgung eines Elektrofahrzeugs weist mehrere Unterbrechungsschalter auf, welche zwischen die Hochleistungsbatterien zur Energieversorgung des Elektromotors und die Motorregelung zur Steuerung des Elektromotors eingesetzt sind. Eine Abschalteinheit sorgt bei einem Ausschalten des Kraftfahrzeugs oder bei einem Unfall für die Durchführung einer festgelegten Abkopplungsreihenfolge, wobei zunächst der Motorregelung Gelegenheit gegeben wird, die Stromentnahme zu reduzieren, und anschließend die Unterbrechungsschalter geöffnet werden.
  • Ein Nachteil der in den oberen Abschnitten beschriebenen, herkömmlichen Möglichkeiten zur Unterbrechung eines Versorgungsstromkreises eines Elektromotors im Falle eines Unfalls liegt darin, dass das Anbringen der dazu benötigten Schaltelemente in dem Versorgungsstromkreis bei einer Fahrzeugmontage sehr arbeitsaufwändig ist. Dies führt zu erhöhten Kosten bei der Fahrzeugherstellung.
    •
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, eine kostengünstigere Möglichkeit zur Verhinderung eines Brands oder eines Spannungsschlags für die Fahrzeuginsassen bei einem Fahrzeug mit einem Elektromotor im Falle eines Unfalls zu finden.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Fahrzeugmotor-Steuervorrichtung zur Steuerung eines Elektro-Fahrzeugmotors umfassend mindestens einen ersten und einen zweiten Eingangsanschluss, zwischen denen eine Eingangsspannung anlegbar ist, eine Steuereinrichtung zur Erfassung der angelegten Eingangsspannung und zur Umwandlung der Eingangsspannung in eine Betriebsspannung und mindestens einen ersten und einen zweiten Ausgangsanschluss, zwischen denen die Betriebsspannung für den Elektro-Fahrzeugmotor bereitstellbar ist, wobei die Steuereinrichtung über ein bereitgestelltes Unfallwarnsignal so steuerbar ist, dass die Betriebsspannung in Abhängigkeit des Unfallwarnsignals reduzierbar ist.
  • Bei Fahrzeugen mit elektrischen Antrieben werden die Elektro-Fahrzeugmotoren durch elektronische Schaltelemente eingeschaltet, ausgeschaltet und in ihrer Drehzahl gesteuert. Beispielsweise wird bei Drehstrommaschinen das Drehfeld über elektrische Leistungsschaltelemente aus der Gleichspannung der Batterie erzeugt. Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass diese schon in der Motorsteuervorrichtung vorhandenen Schaltelemente auch zur Abtrennung der Batterie vom Elektro-Fahrzeugmotor im Falle eines Unfalls verwendet werden können.
  • Vorteilhafte Weiterentwicklungen einer erfindungsgemäßen Fahrzeugmotor-Steuervorrichtung können den Unteransprüchen entnommen werden.
  • Ein Fahrzeugbrand lässt sich bei einem Crashereignis vor allem dann gut verhindern, wenn das Schaltelement zur Abtrennung der Batterie vom Versorgungsstromkreis des Elektro-Fahrzeugmotors nahe an der Fahrzeugbatterie angeordnet ist. Vorzugsweise ist eine erfindungsgemäße Fahrzeugmotor-Steuereinrichtung deshalb mit geringem Abstand zu einer Batterie oder innerhalb des Batteriegehäuses angeordnet.
    •
  • Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der beigefügten 1 mit einer erfindungsgemäßen Motorsteuerung näher erläutert. Das nachfolgende Ausführungsbeispiel stellt eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
  • In 1 ist ein Versorgungsstromkreis 1 für einen Antriebsmotor 2 eines Elektro-Fahrzeugs dargestellt. Dabei weist der Versorgungsstromkreis 1 eine Batterie 3 zur Bereitstellung einer Batteriespannung und eine Motorsteuerung 4 zur Steuerung des Antriebsmotors 2 auf.
  • Über die Leitungen 5 wird die von der Batterie 3 bereitgestellte Batteriespannung an die Eingangsanschlüsse 6 der Motorsteuerung 4 übertragen. Die Motorsteuerung 4 wandelt die Batteriespannung in eine Betriebsspannung um, welche dem Antriebsmotor 2 über die Leitungen 7 von den Ausgangsanschlüssen 8 zugeführt wird. Über die Betriebsspannung kann die Motorsteuerung 4 den Antriebsmotor 2 aktivieren, deaktivieren und in seiner Drehzahl steuern. Des Weiteren ist die Motorsteuerung 4 auch zur Rückführung einer schon an den Antriebsmotor 2 bereitgestellten Energie an die Batterie 3 im Falle einer Abwärtsfahrt ausgelegt.
  • Die Motorsteuerung 4, beispielsweise eine Wandlereinrichtung, weist innerhalb eines Gehäuses 9 eine Steuerelektronik 10 mit mindestens einem elektronischen Steuerelement auf. Dieses mindestens eine elektronische Steuerelement bewirkt dabei, dass die an den Ausgangsanschlüssen 8 bereitgestellte Betriebsspannung reduziert oder die Spannungsversorgung des Antriebmotors 2 vollständig unterbrochen wird.
  • Dabei kann die Steuerelektronik 10 auch mehrere elektronische Steuerelemente aufweisen. Diese Steuerelemente können so ausgeführt sein, dass eine Rückführung der schon dem Antriebsmotor 2 zugeführten Energie an die Batterie 3 noch teilweise möglich ist. Auf diese Weise kann das Risiko eines auftretenden Fahrzeugbrands bei einem Fahrzeugcrash weiter verringert werden.
  • Um das Risiko eines auftretenden Fahrzeugbrands bei einem Fahrzeugcrash zusätzlich zu reduzieren, ist die Motorsteuerung 4 im Versorgungsstromkreis 1 nahe an der Batterie 3 angeordnet. Da die Leitungen 5 auch nach einem Auslösen des mindestens einen pyrotechnischen Anzünders noch unter Spannung stehen, soll durch die erfindungsgemäße Anordnung der Motorsteuerung 4 die Länge der Leitungen 5 kurz gehalten werden. Als Alternative zu der in 1 dargestellten Motorsteuerung 4 mit einem eigenen Gehäuse 9 kann die Motorsteuerung 4 aber auch in die Batterie 3 eingebaut sein.
  • In dem Beispiel aus 1 dient ein Airbagsteuergerät 11 zur Auslösung des mindestens einen pyrotechnischen Anzünders. Dieses Airbagsteuergerät 11 ist über eine Steuerleitung oder ein Bussystem 12 mit der Motorsteuerung 4 verbunden. Bei Erfassung eines Unfallereignisses, wie beispielsweise einer plötzlich auftretenden, starken Geschwindigkeitsreduzierung, gibt das Airbagsteuergerät 11 ein Unfallwarnsignal oder ein Crashsignal an das Bussystem 12 oder die Steuerleitung aus. Das Bussystem 12 oder die Steuerleitung überträgt dieses Unfallwarnsignal an die Motorsteuerung 4. Das Erfassen des Crashsignals oder des Unfallwarnsignals durch eine Sensoreinrichtung der Motorsteuerung 4 bewirkt daraufhin eine plötzliche Reduzierung der an den Antriebsmotor 2 bereitgestellten Betriebsspannung oder ein plötzliches Unterbrechen der Spannungsversorgung des Antriebsmotors 2. Ebenso kann anstelle der in 1 dargestellten Batterie 3 eine Brennstoffzelle zur Bereitstellung einer Spannung an den Antriebsmotor 2 dienen.
    • 1
    Versorgungsstromkreis
    2
    Antriebsmotor
    3
    Batterie
    4
    Motorsteuerung
    5 und 7
    Leitungen
    6
    Eingangsanschlüsse
    8
    Ausgangsanschlüsse
    9
    Gehäuse
    10
    Steuerelektronik
    11
    Airbagsteuergerät
    12
    Bussystem

Claims (7)

  1. Fahrzeugmotor-Steuervorrichtung (4) zur Steuerung eines Elektro-Fahrzeugmotors (2) umfassend – mindestens einen ersten und einen zweiten Eingangsanschluss (6), zwischen denen eine Eingangsspannung anlegbar ist, – eine Steuereinrichtung (10) zur Erfassung der angelegten Eingangsspannung und zur Umwandlung der Eingangsspannung in eine Betriebsspannung und – mindestens einen ersten und einen zweiten Ausgangsanschluss (8), zwischen denen die Betriebsspannung für den Elektro-Fahrzeugmotor (2) bereitstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (10) über ein bereitgestelltes Unfallwarnsignal so steuerbar ist, dass die Betriebsspannung in Abhängigkeit des Unfallwarnsignals reduzierbar ist.
  2. Fahrzeugmotor-Steuervorrichtung (4) nach Anspruch 1, wobei die Steuereinrichtung (10) mindestens ein elektronisches Schaltelement mit mindestens einen pyrotechnischen Anzünder umfasst, welcher in Abhängigkeit des Unfallwarnsignals auslösbar ist.
  3. Fahrzeugmotor-Steuervorrichtung (4) nach Anspruch 1 oder 2, mit einer Beschleunigungssensor-Einrichtung zur Erfassung einer Geschwindigkeitsreduzierung und zur Bereitstellung des Unfallwarnsignals in Abhängigkeit der erfassten Geschwindigkeitsreduzierung.
  4. Fahrzeugmotor-Steuervorrichtung (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit einem Gehäuse (9), wobei der mindestens erste und zweite Eingangsanschluss (6) und der mindestens erste und zweite Ausgangsanschluss (8) an dem Gehäuse (9) angebracht und die Steuereinrichtung (10) innerhalb des Gehäuses (9) angeordnet ist.
  5. Fahrzeug-Batterievorrichtung umfassend – ein Batteriegehäuse und – eine innerhalb des Batteriegehäuses angeordnete Fahrzeugmotor-Steuervorrichtung (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 3.
  6. Fahrzeug mit – einer Fahrzeugmotor-Steuervorrichtung (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 oder einer Fahrzeug-Batterievorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Fahrzeugmotor-Steuervorrichtung (4) in Abhängigkeit des bereitgestellten Unfallwarnsignals steuerbar ist, und – einem Airbagsystem (11) zur Erfassung einer Geschwindigkeitsreduzierung des Fahrzeugs und/oder eines Fahrzeugcrashs, wobei in Abhängigkeit der erfassten Geschwindigkeitsreduzierung und/oder des erfassten Fahrzeugcrashs mindestens ein Airbag aktivierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass – das Unfallwarnsignal zur Steuerung der Fahrzeugmotor-Steuervorrichtung (4) in Abhängigkeit der erfassten Geschwindigkeitsreduzierung und/oder des erfassten Fahrzeugcrashs durch das Airbagsystem (11) an die Fahrzeugmotor-Steuervorrichtung (4) bereitstellbar ist.
  7. Fahrzeug mit – einer Fahrzeugmotor-Steuervorrichtung (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, – einer Batterievorrichtung (3) zur Bereitstellung einer Eingangsspannung, wobei die Eingangsspannung durch die Fahrzeugmotor-Steuervorrichtung (4) in eine Betriebsspannung umwandelbar ist, und – einem Elektro-Fahrzeugmotor (2), welcher über die von der Fahrzeugmotor-Steuervorrichtung (4) bereitgestellte Betriebsspannung steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass – die Fahrzeugmotor-Steuervorrichtung (4) innerhalb des Fahrzeugs näher an der Batterievorrichtung (3) als an dem Elektro-Fahrzeugmotor (2) angeordnet ist.
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