DE102008018555A1

DE102008018555A1 - Drive device for motor vehicle e.g. hybrid vehicle, has torque limiting unit designed, such that signal for controlling and switching of stage is generated based on value that correlates with speed of field of machine and another value

Info

Publication number: DE102008018555A1
Application number: DE102008018555A
Authority: DE
Inventors: Robert Wagner; Jürgen Hildinger
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2008-04-12
Filing date: 2008-04-12
Publication date: 2009-10-15

Abstract

The device has an electrical machine designed as a three-phase machine for generating a driving torque. A power output stage (600) controlled by a logic device (60) is provided for controlling the machine, and a torque limiting unit (600b) is designed as a switching electronics. The unit is designed, such that a switching signal (S) for controlling and switching of the stage is generated in a preset safe condition based on a value that correlates with a rotational speed of an electromagnetic field of the machine and another value that correlates with an active power of the machine.

Description

Die Erfindung betrifft eine, eine elektrische Drehstrommaschine aufweisende Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, insbesondere eine, eine elektrische Drehstrommaschine aufweisende Antriebseinrichtung für ein als Elektro- oder Hybridfahrzeug ausgebildetes Kraftfahrzeug.The The invention relates to a, having a three-phase electric machine Drive device for a motor vehicle according to the preamble of Claim 1, in particular one, a rotary electric machine having drive device for as an electric or hybrid vehicle trained motor vehicle.

Derartige Antriebseinrichtungen sind beispielsweise aus Kraftfahrzeugen mit elektrisch-/brennkraftmotorischem Hybridantrieb bekannt. Grundsätzlich besteht bei derartigen Antriebseinrichtungen das Problem der so genannten Betriebssicherheit. Es müssen je nach definierter Sicherheitsanforderung bestimmte Rahmenbedingungen durch die in der jeweiligen Wirkungskette beteiligten Komponenten erfüllt werden. Diese Sicherheitsanforderungen können beispielsweise durch den redundanten Aufbau der beteiligten Komponenten erfüllt werden. Je nach Höhe der Sicherheitsanforderung kann diese ggf. auch schon durch softwarebasierte programmtechnische Applikationen in einer Steuereinrichtung realisierbar sein. Bei sehr hohen Sicherheitsanforderungen sind softwarebasierte Applikationen in der Regel nicht zulässig.such Drive devices are, for example, from motor vehicles electrically / hybrid motor hybrid drive known. Basically exists In such drive devices, the problem of the so-called Operational reliability. To have to depending on the defined security requirement certain framework conditions through the components involved in the respective chain of effects Fulfills become. These security requirements can be met, for example, by the redundant structure of the components involved are met. Depending on height If necessary, the security requirement can already be met by software-based security programmatic applications realized in a control device be. For very high security requirements are software based applications usually not allowed.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Antriebseinrichtung zu schaffen, bei der die Betriebssicherheit der elektrischen Drehstrommaschine, beziehungsweise die Betriebssicherheit eines zumindest zeitweise von der Drehstrommaschine angetriebenen Kraftfahrzeugs, im Hinblick auf einen fälschlicherweise kommandierten generatorischen Betrieb der Drehstrommaschine gewährleistet wird.Of the Invention is based on the object, a generic drive device to create, in which the operational safety of the electric three-phase machine, or the reliability of an at least temporarily from the three-phase motor driven motor vehicle, in view in a mistaken way commanded regenerative operation of the three-phase machine guaranteed becomes.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei Elektro- und Hybridantrieben mit elektrischer Antriebsmaschine sehr hohe Drehmomente sowohl in der einen als auch in der anderen Richtung auftreten können – das heißt, dass ein mögliches maximales Antriebsdrehmoment (von z. B. etwa 300 Nm) in der einen Richtung systembedingt grundsätzlich zur Folge hat, dass auch das in der anderen Richtung möglicherweise auftretende (bremsende) Drehmoment die gleiche maximale Höhe (von z. B. 300 Nm) aufweisen kann. Problematisch hierbei ist, dass während des Betriebs eines Kraftfahrzeugs, mit einer auf die Antriebsräder wirkenden Drehstrommaschine zur Beschleunigung bzw. Bremsung des Kraftfahrzeugs, zwar einem fälschlicherweise auftretenden beschleunigenden Antriebsdrehmoment durch zusätzliche Bremseingriffe entgegengewirkt werden kann, jedoch einem fälschlicherweise auftretenden bremsenden Drehmoment nicht etwa durch zusätzliche Beschleunigung entgegengewirkt werden kann. Für den Fall eines fälschlicherweise auftretenden bremsenden Drehmoments, in der Höhe des maximalen Antriebs- bzw. Bremsmoments der elektrischen Maschine, könnten die Antriebsräder blockieren, was zu einer äußerst gefährlichen Betriebssituation für die Fahrzeuginsassen führen kann. Dies gilt es in jedem Fall sicher zu vermeiden.Of the Invention is based on the finding that in electric and hybrid drives with electric drive machine very high torques both in which can occur in one direction and in the other - that is, that a possible one maximum drive torque (of eg about 300 Nm) in one Direction systemic basically As a result, this may also be the case in the other direction occurring (braking) torque the same maximum height (of z. B. 300 Nm) may have. The problem here is that during the Operating a motor vehicle, with one acting on the drive wheels Three-phase machine for acceleration or braking of the motor vehicle, though wrongly occurring accelerating drive torque by additional Brake interventions can be counteracted, but one wrongly occurring braking torque not through additional Acceleration can be counteracted. In the case of a mistake occurring braking torque, in the amount of the maximum drive braking torque of the electric machine, could block the drive wheels, what a very dangerous Operating situation for lead the vehicle occupants can. This is certainly to be avoided in any case.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Gesamtheit der Merkmale des Anspruchs 1 gelöst, während in den Unteransprüchen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung angegeben sind. Erfindungsgemäß sind Mittel zur Begrenzung des generatorischen Drehmoments vorgesehen, die derart ausgebildet sind, dass zur Begrenzung des generatorischen Drehmoments ein Schaltsignal zur Ansteuerung und Schaltung der die Drehstrommaschine schaltenden Leistungsendstufe in einen vorbestimmten sicheren Zustand erzeugt wird. Dabei wird unter einer Drehstrommaschine im Sinne der Erfindung jede elektrische Maschine mit drei oder mehr wechselnden bzw. umlaufenden Phasen verstanden. Die Mittel zur Begrenzung des generatorischen Drehmoments sind dabei ausschließlich schaltungstechnisch (hardwarebasiert) ausgeführt – das heißt, dass ausschließlich elektronische Bauteile (wie ohmsche Widerststände, Kondensatoren, Spulen, Signalverstärker und dergleichen) sowie fest programmierbare elektronische Bauteile (wie PLAs programmable Logic Array oder dergleichen) zum Aufbau der Begrenzungsschaltung Verwendung finden dürfen. Keine Verwendung finden elektronische Bauteile wie Mikroprozessoren, die gemäß einer frei programmierten veränderbaren, softwarebasierten Programmvorgabe in Wechselwirkung mit der ebenfalls software- und mikroprozessorbasierten Logikeinrichtung zur Momentenregelung (Momentenregelung durch Ansteuerung der Drehstrommaschine über die Logikeinrichtung) stehen. Die Erzeugung des Schaltsignals über die hardwarebasierte Begrenzungseinrichtung erfolgt in Abhängigkeit von einer ersten Größe, die mit der Drehzahl des rotierenden elektromagnetischen Feldes der Drehstrommaschine korreliert, und in Abhängigkeit von einer zweiten Größe, die mit der Wirkleistung der Drehstrommaschine korreliert.According to the invention Problem solved by the entirety of the features of claim 1, while in the dependent claims preferred developments of the invention are given. According to the invention are means provided for limiting the regenerative torque, which is formed are that for limiting the regenerative torque, a switching signal for driving and switching the three-phase machine switching Power output stage generated in a predetermined safe state becomes. It is under a three-phase machine according to the invention, each electric machine with three or more alternating or circulating Phases understood. The means of limiting the regenerative Torque is exclusively circuit-wise (hardware-based) executed - that is, that exclusively electronic components (such as ohmic resistors, capacitors, coils, signal amplifier and the like) as well as fixed programmable electronic components (such as PLA's programmable logic array or the like) for construction the limiting circuit may be used. Find no use electronic components such as microprocessors, which according to a freely programmable changeable, software-based programming in interaction with the likewise Software- and microprocessor-based logic device for torque control (Torque control by controlling the three-phase machine via the Logic device) are. The generation of the switching signal via the Hardware-based limiting device is dependent from a first size, the with the speed of the rotating electromagnetic field of the Three-phase machine correlates, and depending on a second Size that correlated with the active power of the three-phase machine.

Mit Vorteil erfolgt die Begrenzung des negativen Drehmoments in jeder Betriebssituation – das heißt in allen Betriebssituationen, in denen ein generatorisches Drehmoment oberhalb einer vorbestimmten Drehmomentgrenze generiert wird – unabhängig davon, ob das generatorische Drehmoment aufgrund eines fehlerhaften Signals oder eines vermeintlich fehlerfreien Signals angefordert wurde. Alternativ kann die Begrenzung des negativen Drehmoments auch nur in vorbestimmten kritischen Betriebs- oder Fahrsituationen, z. B. in Abhängigkeit von vorbestimmten Betriebsparametern erfolgen (z. B. in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit, des Lenkwinkels, der Gierrate und/oder dergleichen).With Advantage is the limitation of the negative torque in each Operating situation - that means in all Operating situations in which a generator torque above a predetermined torque limit is generated - regardless of whether the generator torque due to a faulty signal or a supposedly error-free signal was requested. Alternatively, the limitation of the negative torque only in predetermined critical operating or driving situations, e.g. B. dependent on be carried out by predetermined operating parameters (eg, depending on from the vehicle speed, the steering angle, the yaw rate and / or like).

Mit Vorteil wird die mit der Drehzahl des rotierenden elektromagnetischen Feldes korrelierende erste Größe in Abhängigkeit von den Eingangssignalen der Leistungsendstufe ermittelt. Über eine hardwarebasierte Schaltung in Form einer Drehzahlerkennung wird aus den Steuersignalen zur Ansteuerung der die Drehstrommaschine schaltenden Leistungsendstufe die tatsächliche Rotordrehzahl der elektrischen Maschine ermittelt. Insbesondere wird über die Schaltungsanordnung das Zeitverhalten der Steuersignale ausgewertet und hieraus auf die Drehzahl des erzeugten rotierenden Magnetfeldes der elektrischen Maschine (und damit auf die „mechanische” Drehzahl (Rotordrehzahl) der elektrischen Maschine) geschlossen. In einer Weiterbildung der Erfindung kann auch die mit der Wirkleistung der elektrischen Drehstrommaschine korrelierende zweite Größe, in deren Abhängigkeit das Drehmoment begrenzende Schaltsignal generiert wird, in Abhängigkeit vom zeitlichen Verlauf von zumindest einem der Eingangssignale der Leistungsendstufe ermittelt werden.Advantageously, with the speed of the rotie determining correlating first magnitude as a function of the input signals of the power output stage. About a hardware-based circuit in the form of a speed detection, the actual rotor speed of the electric machine is determined from the control signals for controlling the three-phase machine switching power output stage. In particular, the timing of the control signals is evaluated via the circuit arrangement and from this on the speed of the generated rotating magnetic field of the electric machine (and thus on the "mechanical" speed (rotor speed) of the electric machine) closed. In a further development of the invention, the second variable correlating with the active power of the three-phase electrical machine, in dependence of which the torque-limiting switching signal is generated, can be determined as a function of the time profile of at least one of the input signals of the power output stage.

Ferner kann die mit der Wirkleistung der Drehstrommaschine korrelierende zweite Größe in Abhängigkeit von zumindest dem Wert des zwischen einer mit der Leistungsendstufe und einer mit dieser gekoppelten Energiespeichereinrichtung (insbesondere einer Hochvolt-Batterie, mit einer Batteriespannung UB > 60 V) fließenden Wirkstroms ermittelt werden. Mit Vorteil wird zur Ermittlung der Wirkleistung zusätzlich die zwischen den ausgangsseitigen Batterieanschlussleitungen (Hochvoltbatterie-Leistungsendstufe) auftretende Spannung messtechnisch erfasst und verarbeitet. Zur Messung des zwischen der mit der Leistungsendstufe und einer mit dieser gekoppelten Energiespeichereinrichtung (Hochvoltbatterie) fließenden elektrischen Stromes kann beispielsweise ein ohmscher Messwiderstand (Messshunt) in diesen Strompfad verschaltet sein, wobei über die über dem Messshunt abfallende Spannung der Wirkstrom ermittelt werden kann. Über das Vorzeichen des Wirkstroms wird darauf geschlossen, ob ein generatorischer oder ein motorischer Betrieb der Drehstrommaschine vorliegt. Zur Messung der zwischen den Verbindungsleitungen von Leistungsendstufe und der mit dieser gekoppelten Energiespeichereinrichtung auftretenden Spannung kann ein Spannungsteiler zwischen den beiden Batterieanschlussleitungen angeordnet sein. Aus Wirkstrom und Spannung kann dann wiederum die Wirkleistung über ein Multiplikationsglied erzeugt werden. In Verbindung mit der bereits ermittelten Drehzahl der Drehstrommaschine kann auf das vorliegende Istmoment der Drehstrommaschine geschlossen werden, welches wiederum über einen Vergleicher mit einem vorbestimmten Drehmoment-Grenzwert verglichen werden kann, so dass bei Erreichen oder Überschreitung des Grenzwertes das Schaltsignal zur Schaltung der Leistungsendstufe in den vorbestimmten sicheren Zustand erzeugt wird.Further can correlate with the real power of the three-phase machine second size depending of at least the value of between one with the power output stage and a coupled thereto energy storage device (in particular a high-voltage battery, with a battery voltage UB> 60 V) flowing active current be determined. Advantageously, to determine the active power in addition to between the output side battery connection leads (high-voltage battery power output stage) occurring voltage metrologically recorded and processed. to Measuring the between the with the power output stage and one with this coupled energy storage device (high voltage battery) flowing electric current, for example, an ohmic measuring resistor (Measurement shunt) be interconnected in this current path, with over the above Measuring shunt voltage dropping the active current can be determined. About the Sign of the active current is closed to whether a generator or a motor operation of the three-phase machine is present. to Measurement of between the connecting lines of power amplifier and the energy storage device coupled thereto Voltage can be a voltage divider between the two battery leads be arranged. From active current and voltage can then turn the Active power over a multiplier can be generated. In conjunction with the already determined speed of the three-phase machine can on the present Istmoment the three-phase machine are closed, which in turn has a Comparator can be compared with a predetermined torque limit can, so when reaching or exceeding the limit the switching signal for switching the power output stage in the predetermined safe state is generated.

Die Mittel zur Begrenzung des generatorischen Drehmoments sind bevorzugt derart ausgebildet, dass über das erzeugte Schaltsignal zur Ansteuerung und Schaltung der Leistungsendstufe in einen vorbestimmten sicheren Zustand eine Schaltung aller drei Drehstromphasen (u, v, w) auf ein vorbestimmtes Bezugspotential, insbesondere auf Massepotential, erfolgt. Hierdurch wird gewährleistet, dass ein aufgrund eines fälschlicherweise kommandierten generatorischen Betriebs der Drehstrommaschine auftretender bremsender Momentensprung in seiner Höhe auf einen definierten unkritischen Wert begrenzt wird. Beispielsweise wird auf diese Weise sicher vermieden, dass die Räder einer Kraftfahrzeug-Antriebsachse, auf die die elektrische Maschine krafmäßig bzw. drehmomentmäßig wirkt, nicht blockieren können.The Means for limiting the regenerative torque are preferred designed such that over the generated switching signal for driving and switching the power output stage in a predetermined safe state, a circuit of all three Three-phase currents (u, v, w) to a predetermined reference potential, especially at ground potential occurs. This will ensure that one due to one mistakenly commanded generator operation of the three-phase machine occurring braking moment jump in its height to a defined uncritical Value is limited. For example, in this way it is certainly avoided that the wheels a motor vehicle drive axle to which the electric machine by force or acting in terms of torque, can not block.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:One embodiment The invention is illustrated in the drawing and will be described below described in more detail. Show it:

1: die schematische Darstellung der Wirkkette eines elektrifizierten Antriebsstrangs bei einem Kraftfahrzeug, 1 : the schematic representation of the action chain of an electrified powertrain in a motor vehicle,

2: den schematischen Aufbau einer, in der in 1 dargestellten Wirkungskette vorhandenen Steuereinrichtung zur Steuerung der elektrischen Maschine, und 2 : the schematic structure of one in which in 1 shown action chain existing control device for controlling the electric machine, and

3: den schematischen Aufbau der in 2 als Bestandteil der Steuereinrichtung dargestellten Leistungsendstufe,
jeweils in einer möglichen Ausführungsform der Erfindung. 3 : the schematic structure of in 2 as a component of the control device shown power output stage,
each in a possible embodiment of the invention.

1 zeigt die Wirkkette eines elektrifizierten Antriebsstrangs bei einem Kraftfahrzeug. Der dargestellte Antriebsstrang umfasst eine Fahrerwunschvorgabeeinrichtung 2, z. B. in Form eines elektronischen Fahrpedals ausgebildet, welche über ein Bussystem BUS mit einer ersten Steuereinrichtung 4, die beispielsweise in Form einer so genannten digitalen Motorelektronik (DME) zur Steuerung einer Antriebsmaschine (z. B. Brennkraftmaschine und/oder elektrische Maschine oder dergleichen) ausgeführt ist, mit einer weiteren Steuereinrichtung 6, welche beispielsweise in Form einer so genannten Motorelektronik (EME) zur Ansteuerung einer E-Maschine ausgebildet ist, verbunden ist. Die weitere Steuereinrichtung 6 dient vorrangig der Ansteuerung einer als Drehstrommaschine ausgebildeten elektrischen Maschine 8, damit in Abhängigkeit von Signalen der Fahrerwunscheinrichtung 2 und/oder in Abhängigkeit von anderen Betriebsparametern p (Fahrzeugbetriebsparameter als auch Fahrzeugumgebungsparameter) die elektrische Maschine 8 möglichst effizient, – je nach Betriebssituation, entweder motorisch zur Erzeugung eines Antriebsmoments oder generatorisch zur Erzeugung eines Bremsmoments sowie zur Erzeugung elektrischer Energie zur Versorgung von Bordnetzkomponenten und/oder einer mit der elektrischen Maschine 8 gekoppelten Energiespeichereinrichtung 10 – betreibbar ist. Die elektrische Maschine 8 ist über eine Getriebeeinrichtung 12, z. B. in Form eines Automatikgetriebes, mit zumindest einem Antriebsrad 14 des Kraftfahrzeugs verbunden. 1 shows the chain of action of an electrified powertrain in a motor vehicle. The illustrated powertrain includes a driver request default device 2 , z. B. in the form of an electronic accelerator pedal, which via a bus system BUS with a first control device 4 , which is designed for example in the form of a so-called digital engine electronics (DME) for controlling a drive machine (eg., Internal combustion engine and / or electric machine or the like), with a further control device 6 , which is for example in the form of a so-called engine electronics (EME) designed to control an electric motor, is connected. The further control device 6 is primarily used to control a designed as a three-phase machine electrical machine 8th , Thus, depending on signals of the driver's radio 2 and / or depending on other operating parameters p (vehicle operating parameters and vehicle environment parameters) the electric machine 8th as efficient as possible, depending on the operating situation, either by motor to generate a drive torque or as a generator for generating a braking torque and for generating electrical energy for supplying on-board network components and / or one with the electric machine 8th coupled energy storage device 10 - is operable. The electric machine 8th is via a transmission device 12 , z. Example in the form of an automatic transmission, with at least one drive wheel 14 connected to the motor vehicle.

In 2 ist der Aufbau der Steuereinrichtung 6 zur Steuerung der elektrischen Antriebsmaschine 8 dargestellt. Die Steuereinrichtung 6 umfasst demnach eine Logikeinrichtung 60 sowie eine von dieser angesteuerte Leistungsendstufe 600. Die Logikeinrichtung 60 besteht im Wesentlichen aus einem ersten Logikteil 60a, über den im Wesentlichen die übergeordnete Steuerstrategie des Kraftfahrzeugs im Hinblick auf die elektrischen Fahr- und Rekuperationsanteile realisiert ist, und einem zweiten Logikteil 60b, über den die eigentliche momentenbasierte Regelstrategie (Momentenregelung) zur Ansteuerung der elektrischen Maschine 8 realisiert ist. Auf Basis der momentenbasierten Regelstrategie werden Steuersignale s für die nachgeschaltete Leistungsendstufe 600 erzeugt, wobei in Abhängigkeit von den Steuersignalen s über die Leistungsendstufe 600 die Phasen u, v, w der elektrischen Antriebsmaschine 8 geschaltet und so die elektrische Maschine 8 angesteuert wird. Darüber hinaus ist die Steuereinrichtung 6 über zwei Batterieanschlussleitungen HV+, HV– mit der Energiespeichereinrichtung 10 elektrisch verbunden. Über die Steuereinrichtung 6 wird der Energiefluss in (generatorischer Betrieb/Rekuperation) und aus der Energiespeichereinrichtung 10 heraus (motorischer Betrieb) in Abhängigkeit von einer vorbestimmten Betriebsstrategie gesteuert.In 2 is the structure of the control device 6 for controlling the electric drive machine 8th shown. The control device 6 therefore comprises a logic device 60 and one of these controlled power amplifier 600 , The logic device 60 consists essentially of a first logic part 60a , via which essentially the superordinate control strategy of the motor vehicle with regard to the electrical driving and recuperation components is realized, and a second logic part 60b , via which the actual torque-based control strategy (torque control) for controlling the electric machine 8th is realized. On the basis of the torque-based control strategy, control signals s for the downstream power output stage 600 generated, depending on the control signals s on the power amplifier 600 the phases u, v, w of the electric drive machine 8th switched and so the electric machine 8th is controlled. In addition, the control device 6 via two battery connection lines HV +, HV- with the energy storage device 10 electrically connected. About the controller 6 the energy flow in (regenerative operation / recuperation) and from the energy storage device 10 out (motor operation) controlled in response to a predetermined operating strategy.

In der 3 ist der Aufbau der Leistungsendstufe 600 schematisch dargestellt. Die Leistungsendstufe 600 umfasst demnach im Wesentlichen die eigentliche Schalteinrichtung 600a in Form einer herkömmlichen Leistungsendstufe sowie Mittel 600b zur Begrenzung eines generatorischen Drehmoments der elektrischen Maschine 8 auf einen vorbestimmten unkritischen Wert. Dabei kann die Begrenzungsschaltung 600b, wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel dargestellt, in die Leistungsendstufe 600 integriert sein oder alternativ als separate Schaltungseinheit ausgebildet sein.In the 3 is the structure of the power output stage 600 shown schematically. The power output stage 600 Accordingly, essentially comprises the actual switching device 600a in the form of a conventional power amplifier as well as means 600b for limiting a regenerative torque of the electric machine 8th to a predetermined non-critical value. In this case, the limiting circuit 600b , as shown in the present embodiment, in the power output stage 600 be integrated or alternatively be designed as a separate circuit unit.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst die Schalteinrichtung 600a eine zweigeteilte Treibereinrichtung T sowie eine nachgeschaltete Endstufeneinrichtung E. Die Treibereinrichtung T umfasst in einem ersten Treiberzweig (oben) eine dreiphasige Treiberschaltung zur Verstärkung der von der Logikeinrichtung 60 generierten Steuersignale s zur Steuerung der elektrischen Maschine 8 während des motorischen Betriebs und analog dazu eine dreiphasige Treiberschaltung (unten) zur Verstärkung der von der Logikeinrichtung 60 generierten Steuersignale s zur Steuerung der elektrischen Maschine 8 während des generatorischen Betriebs. Die Eingangssignale der Treibereinrichtung T entsprechen den durch die Logikeinrichtung 60 generierten Steuersignalen s gemäß 2. Die Ausgangssignale der beiden Treiberschaltungen bilden die Ansteuersignale für die steuerbaren Halbleiterschalter (Leistungstransistoren) der in Form einer Drehstrom-Brückengleichrichterschaltung aufgebauten Endstufeneinrichtung E. Hierbei sind drei mal zwei zwischen zwei Anschlusspolen (die gleichzeitig die Anschlüsse HV+ und HV– für die Energiespeichereinrichtung 10 bilden) in Serie geschaltete Leistungstransistorstufen parallel geschaltet, wobei jeder der ersten/oberen Leistungstransistoren einer Transistor-Serienschaltung von einer Phase der Treiberschaltung für den motorischen Betrieb angesteuert wird, und jeder der zweiten/unteren Leistungstransistoren einer Transistor-Serienschaltung von einer Phase der Treiberschaltung für den generatorischen Betrieb angesteuert wird. Durch einen jeden der drei Emitter-Kollektor-Verbindungspunkte der drei parallelgeschalteten Transistor-Serienschaltungen wird eine Ansteuerphase u, v, w zur Ansteuerung der elektrischen Maschine 8 gebildet.In the illustrated embodiment, the switching device comprises 600a a two-part driver device T and a downstream output stage device E. The driver device T comprises in a first driver branch (above) a three-phase driver circuit for amplifying the logic device 60 generated control signals s for controlling the electric machine 8th during motoring and analogously, a three-phase driver circuit (below) for amplifying the logic device 60 generated control signals s for controlling the electric machine 8th during regenerative operation. The input signals of the driver T correspond to those through the logic device 60 generated control signals s according to 2 , The output signals of the two driver circuits form the drive signals for the controllable semiconductor switches (power transistors) constructed in the form of a three-phase bridge rectifier circuit output stage E. Here are three times two between two terminal poles (the terminals HV + and HV- for the energy storage device 10 Each of the first / upper power transistors of a transistor series circuit is driven by one phase of the drive circuit for motor operation, and each of the second / lower power transistors of a transistor series circuit of one phase of the drive circuit for the regenerative operation is controlled. Through each of the three emitter-collector connection points of the three parallel-connected transistor series circuits is a drive phase u, v, w for controlling the electric machine 8th educated.

Die schaltungstechnischen Mittel 600b zur Begrenzung eines generatorischen Drehmoments der elektrischen Maschine 8 umfassen im dargestellten Ausführungsbeispiel Drehzahlerkennungsmittel DE zur Ermittlung einer mit der Drehzahl des rotierenden elektromagnetischen Feldes korrelierenden Größe n. Diese Ermittlung erfolgt in Abhängigkeit von den Steuer- bzw. Eingangssignalen der Leistungsendstufe 600. Hierfür sind die Drehzahlerkennungsmittel DE eingangsseitig mit den die Eingangssignale s der Leistungsendstufe 600 führenden Signalleitungen elektrisch verbunden. Ausgangsseitig liefern die Drehzahlerkennungsmittel DE über eine einzige Signalleitung das entsprechende Drehzahlsignal n. Die schaltungstechnischen Mittel 600b umfassen darüber hinaus einen zwischen den beiden Batterieanschlussleitungen HV+, HV– angeordneten und zwei in Serie geschaltete Widerstände R1, R2 umfassenden Spannungsteiler sowie einen in einer der beiden Batterieanschlussleitungen HV+, HV– angeordneten Messshunt R3 zur messtechnischen Ermittlung des zwischen Leistungsendstufe 600 und Energiespeichereinrichtung 10 fließenden Wirkstroms I. Sowohl das den erfassten Wirkstrom I abbildende Messsignal als auch dass die zwischen beiden Batterieanschlussleitungen HV+, HV– anliegende Spannungssignal U werden über Signalaufbereitungsmittel SA in Form von Operationsverstärkerschaltungen oder dergleichen aufbereitet, um anschließend über einen Multiplizierer M die tatsächliche Wirkleistung P zu ermitteln. Aus der Wirkleistung P und der ermittelten Drehzahl n wird über einen Divisor D das aktuelle Istmoment M_ist der elektrischen Maschine 8 ermittelt, welches mittels einem Komparator K mit einem vorbestimmten Drehmoment-Grenzwert M_max verglichen wird. In Abhängigkeit von diesem Vergleichsergebnis wird das Schaltsignal S zur Ansteuerung und Schaltung der Leistungsendstufe 600 in einen vorbestimmten sicheren Zustand generiert.The circuit resources 600b for limiting a regenerative torque of the electric machine 8th In the illustrated embodiment, rotational speed detection means DE comprise a variable n which correlates with the rotational speed of the rotating electromagnetic field. This determination takes place as a function of the control or input signals of the power output stage 600 , For this purpose, the speed detection means DE input side with the input signals s of the power output stage 600 leading signal lines electrically connected. On the output side, the speed detection means DE supply the corresponding speed signal n via a single signal line. The circuit-technical means 600b Furthermore, a voltage divider comprising two resistors R1, R2 arranged in series between the two battery connecting lines HV +, HV- and a measuring shunt R3 arranged in one of the two battery connecting lines HV +, HV- for the metrological determination of the between power output stage 600 and energy storage device 10 flowing active current I. Both the detected active current I measuring signal and that between the two battery connection lines HV +, HV- applied voltage signal U are processed via signal processing means SA in the form of operational amplifier circuits or the like, to subsequently determine the actual active power P via a multiplier M. , From the active power P and the determined rotational speed n, the current actual is determined via a divisor D. moment M_is the electric machine 8th determined, which is compared by means of a comparator K with a predetermined torque limit M_max. In response to this comparison result, the switching signal S for driving and switching the power output stage 600 generated in a predetermined safe state.

Claims

Drive device for a motor vehicle comprising - a motor-driven as well as a generator-operated electric three-phase machine ( 8th ) for producing at least one vehicle wheel ( 14 ) acting drive torque, - a logic device ( 60 ) and one via the logic device ( 60 ) controllable power output stage ( 600 ; 600a ) for controlling the three-phase machine ( 8th ), and - means (in the form of electronic circuitry) ( 600b ) for limiting the generator torque, - the means ( 600b ) are designed such that for limiting the regenerative torque, a switching signal (S) for driving and switching the power output stage ( 600 ; 600a ) is generated in a predetermined safe state, - wherein the switching signal (S) is generated, as a function of a first size, with the rotational speed (n) of the rotating electromagnetic field of the three-phase machine ( 8th ), and in dependence on a second variable which corresponds to the active power (P) of the three-phase machine ( 8th ) correlates.

Drive device according to claim 1, characterized in that the means ( 600b ) are designed to limit the regenerative torque such that the correlating with the speed (n) of the rotating electromagnetic field magnitude in dependence on the input signals of the power output stage ( 600 ; 600a ) is determined.

Drive device according to one of the preceding claims, characterized in that the means ( 600b ) are designed to limit the regenerative torque such that with the active power (P) of the three-phase machine ( 8th ) correlating quantity depending on the value of between one with the power output stage ( 600 ; 600a ) and a coupled thereto energy storage device ( 10 ) flowing active current (I) is determined.

Drive device according to one of the preceding claims 1 or 2, characterized in that the means ( 600b ) are designed to limit the regenerative torque such that with the active power (P) of the three-phase machine ( 8th ) correlating variable as a function of the time profile of at least one of the input signals (s) of the power output stage ( 600 ) is determined.

Drive device according to one of the preceding claims, characterized in that the means ( 600b ) are designed to limit the regenerative torque such that via the generated switching signal (S) for driving and switching the power output stage ( 600 ; 600a ) in a predetermined safe state, a circuit of all three three-phase currents (u, v, w) to a predetermined reference potential, in particular to ground potential occurs.

Drive device according to one of the preceding claims, characterized in that the means ( 600b ) for limiting the generator torque means (R3) for measuring the between the with the power output stage ( 600 ; 600a ) and a coupled thereto energy storage device ( 10 ) comprise flowing electric current (I).

Drive device according to claim 6, characterized in that in that the device (R3) for measuring the current through one, in one the two battery connection lines (HV +, HV-) arranged, ohmic resistance (Measurement shunt) is formed.

Drive device according to one of the preceding claims, characterized in that the means ( 600b ) for limiting the generator torque comprise means (R1, R2) for measuring the voltage (U) occurring between the battery connection lines (HV +, HV-).

Drive device according to claim 8, characterized in that in that the device (R1, R2) for voltage measurement is characterized by at least one, between the two battery connection lines (HV +, HV-) arranged, electrical resistance is formed - in particular by a arranged between the two battery connection lines (HV +, HV-), a plurality of ohmic resistors connected in series Voltage divider is formed.

Drive device according to one of the preceding claims, characterized in that the means ( 600b ) for limiting the generator torque - means (D) include, over which in dependence on the determined speed (n) and the determined active power (P) an actual torque (M_ist) can be determined.

Drive device according to claim 10, characterized in that the means ( 600b ) to Limit of the generator torque - means (K) comprise, over which the determined actual torque (M_ist) with a predetermined or predetermined target torque (M_max) is comparable, wherein depending on the comparison result, the switching signal (S) for driving and switching the Power output stage ( 600 ; 600a ) is generated in a predetermined safe state.