Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betri f ft eine Vorrichtung zum Betreiben einer elektromotorischen Achsantriebseinheit , mit einem Inverter zur Hochvolt-Leistungsversorgung eines Elektromotors der elektromotorischen Antriebseinheit , wobei der Inverter einen ersten Pol und einen zweiten Pol aufweist und wobei der Inverter über den ersten Pol und/oder über den zweiten Pol mit einer Niedervolt-Spannung versorgbar ist , um eine Hochvolt-Leistungsversorgung des Elektromotors der elektromotorischen Achsantriebseinheit zu steuern, mit einer Steuereinrichtung zur Steuerung des Inverters , mit einer Abschalteinrichtung zur Abschaltung der Hochvolt-Leistungsversorgung, mit einer ersten Niedervolt-Spannungsversorgung, die mit dem ersten Pol des Inverters verbunden ist und mit einer zweiten Niedervolt- Spannungsversorgung, die mit dem zweiten Pol des Inverters verbunden ist . Weiter betri f ft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer elektromotorischen Achsantriebseinheit mittels einer solchen Vorrichtung sowie ein Kraftfahrzeug .

In der Elektromobilität besteht eine besondere Heraus forderung darin, die Sicherheit des Fährbetriebs eines elektromotorisch betriebenen Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs zu gewährleisten . So sollte z . B . zu j edem Zeitpunkt sichergestellt sein, dass ein Elektromotor, der zum Antrieb des elektromotorisch betriebenen Kraftfahrzeugs dient , j ederzeit mit dem richtigen Drehmoment und der richtigen Drehzahl sowie in der vorgesehenen Drehrichtung betrieben wird oder zuverlässig drehmoment f rei geschaltet werden kann . Diese Anforderungen erscheinen zunächst trivial , da verbrennungsmotorisch betriebene Fahrzeuge durch den strukturellen Aufbau des Antriebsstrangs aus Verbrennungsmotor, Kupplung, Getriebe und Achsendi f ferenzial bereits gewährleisten, dass eine sichere Geradeaus- oder Kurvenfahrt , sowie ein zuverlässiges Entkoppeln des Verbrennungsmotors von den angetriebenen Rädern erfolgen kann .

Eine elektromotorisch angetriebene Achsantriebseinheit kann j edoch beispielsweise zwei unabhängig voneinander betreibbare Elektromotoren haben, die j eweils einem anzutreibenden Rad zugeordnet sind und unabhängig voneinander j eweils mit frei wählbarer Drehrichtung und Drehzahl , bzw . mit frei wählbarer Drehmomentrichtung und Drehmomenthöhe , angesteuert werden könnten . D . h . in einer solchen Anordnung ist es nicht strukturell vorgegeben, dass beide angetriebenen Räder im gleichen Drehsinn rotieren und die erforderlichen Antriebsmomente und Drehzahlen zuverlässig für eine stabile Geradeaus fahrt oder Kurvenfahrt bereitgestellt werden . Gleichermaßen wird ein Elektromotor üblicherweise nicht mechanisch von einem anzutreibenden Rad entkoppelt , soweit kein Antrieb des anzutreiben Rads erfolgen soll .

Es besteht daher z . B . eine besondere Heraus forderung darin, eine elektromotorische Achsantriebseinheit in einen sicheren drehmoment freien Zustand zu überführen und steuerungstechnisch zu gewährleisten, dass dieser drehmoment freie Zustand tatsächlich erreicht ist und beibehalten wird . Dies kann insbesondere dann problematisch sein, sofern ein dem Elektromotor zugeordneter Inverter mehrere Pole aufweist , die redundant zur Niedervolt- Spannungsversorgung des Inverters geeignet sind .

Insbesondere für einen teilautonomen oder einen vollautonomen elektromotorischen Fährbetrieb müssen die voranstehend beschriebenen Anforderungen unternehmensintern oder normativ vorgegebene Sicherheitsstufen bzw . Integritätslevel erfüllen, um einen sicheren Betrieb eines elektromotorisch angetriebenen Fahrzeugs j ederzeit zu gewährleisten . Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die technische Problemstellung zugrunde , eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Betreiben einer elektromotorischen Achsantriebseinheit anzugeben, die ein sicheres und zuverlässiges Überführen einer elektromotorischen Achsantriebseinheit in einen drehmoment freien Zustand ermöglichen . Weiter soll ein Kraftfahrzeug angegeben werden .

Die voranstehend beschriebene technische Problemstellung wird j eweils durch die unabhängigen Ansprüche gelöst . Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der nachstehenden Beschreibung .

Gemäß einem ersten Aspekt betri f ft die Erfindung eine Vorrichtung zum Betreiben einer elektromotorischen Achsantriebseinheit , mit einem Inverter zur Hochvolt- Leistungsversorgung eines Elektromotors der elektromotorischen Achsantriebseinheit , wobei der Inverter einen ersten Pol und einen zweiten Pol aufweist und wobei der Inverter über den ersten Pol und/oder über den zweiten Pol mit einer Niedervolt-Spannung versorgbar ist , um eine Hochvolt-Leistungsversorgung des Elektromotors der elektromotorischen Achsantriebseinheit zu steuern, mit einer Steuereinrichtung zur Steuerung des Inverters , mit einer Abschalteinrichtung zur Abschaltung der Hochvolt- Leistungsversorgung, mit einer ersten Niedervolt-Spannungsversorgung, die mit dem ersten Pol des Inverters verbunden ist , mit einer zweiten Niedervolt- Spannungsversorgung, die mit dem zweiten Pol des Inverters verbunden ist , wobei die Abschalteinrichtung ein erstes Schaltelement aufweist , das zum gleichzeitigen Abschalten sowohl der ersten Niedervolt-Spannungsversorgung als auch der zweiten Niedervolt-Spannungsversorgung eingerichtet ist .

Erfindungsgemäß wird daher über ein einziges Schaltelement , und zwar das erste Schaltelement , sichergestellt , dass der erste Pol und der zweite Pol spannungs frei geschaltet werden, in dem das erste Schaltelement sowohl die erste Niedervolt-Spannungsversorgung als auch die zweite Niedervolt-Spannungsversorgung unterbricht . Es kann daher durch die Überwachung und Steuerung eines einzelnen Schaltelements sichergestellt werden, dass keiner der für eine Niedervolt-Spannungsversorgung des Inverters geeigneten Pole mit einer Niedervolt-Spannung beaufschlagt wird, die zu einer Ansteuerung und Drehmomenterzeugung des Elektromotors führen könnte . Ein mit dem Inverter verbundener Elektromotor kann daher durch das erste Schaltelement zuverlässig drehmoment f rei geschaltet werden, da der Inverter bei geöf fnetem erstem Schaltelement keine Hochvolt- Leistungsversorgung für den Elektromotor bereitstellen kann .

Wenn vorliegend davon gesprochen wird, dass bei abgeschalteter Niedervolt-Spannungsversorgung des Inverters keine Hochvolt-Leistungsversorgung für den Elektromotor bereitgestellt werden kann, so bedeutet dies insbesondere nicht , dass an dem Inverter keine Hochvolt- Spannungsversorgung anliegt oder dass die Hochvolt- Spannungsversorgung zum Inverter unterbrochen ist . Vielmehr liegt die Hochvolt-Spannung weiterhin am Inverter an, kann j edoch aufgrund der fehlenden Niedervolt- Spannungsversorgung der Inverter-Regelung nicht mehr in der erforderlichen geregelten Weise für den Elektromotor bereitgestellt werden . Mit anderen Worten steht die Hochvoltspannung weiter am Inverter bereit , ist aufgrund fehlender Regelung j edoch nicht zur Hochvoltleistungsversorgung am Elektromotor verwendbar, so dass der Elektromotor drehmoment f rei ist .

Insbesondere ist vorgesehen, dass die erste Niedervolt- Spannungsversorgung und die zweite Niedervolt- Spannungsversorgung j eweils eine Niedervolt- Spannungsversorgung einer Inverter-Regelung des Inverters sind . Die Inverter-Regelung kann beispielsweise integraler Bestandteil des Inverters sein . Die Inverter-Regelung kann zum Empfangen und Verarbeiten von Signalen der Steuereinrichtung über Signalleitungen mit der Steuereinrichtung verbunden sein . Die erste Niedervolt- Spannungsversorgung und die zweite Niedervolt- Spannungsversorgung dienen insbesondere als Versorgungsspannung der Inverter-Regelung, die zum Betrieb der Inverter-Regelung erforderlich ist . Insbesondere ist ohne das Anliegen der Versorgungsspannung der Inverter- Regelung kein Empfang und kein Verarbeiten von Signalen durch die Inverter-Regelung möglich . Die Begri f fe „Steuerung" und „Regelung" sowie „steuern" und „regeln" werden im vorliegenden Text synonym verwendet .

Es kann vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung zur Plausibilitätsprüfung eines Drehzahlsignals und/oder eines Drehmomentsignals eingerichtet ist , wobei die Steuereinrichtung zum Schalten des ersten Schaltelements in Abhängigkeit von dem Ergebnis der Plausibilitätsprüfung eingerichtet ist .

So kann im Rahmen der Plausibilitätsprüfung beispielsweise eine Drehzahl eines angetriebenen Rads und/oder die Drehzahl des Elektromotors überwacht werden und die gemessene Drehzahl nach Betrag und Richtung auf Plausibilität überprüft werden . Sofern eine gemessene Drehzahl außerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs liegt bzw . zu stark von einem erwarteten Sollwert abweicht , können die erste und zweite Niedervolt- Spannungsversorgung mittels des ersten Schaltelements unterbrochen werden, um den Elektromotor drehmoment f rei zu schalten . Dies gilt gleichermaßen für das gemessene Drehmoment , das ebenfalls zu einer Abschaltung der ersten und zweiten Niedervolt-Spannungsversorgung mittels des ersten Schaltelements führen kann, soweit die Abweichung des gemessenen Drehmoments vom zu erwartenden Sollwert zu groß ist .

Der Steuereinrichtung können Steuersignale bzw .

Drehmomentanforderungen zum Beispiel durch eine Betätigung eines Gaspedals eines Fahrzeugführers zugeführt werden . Alternativ oder ergänzend können der Steuereinrichtung Steuersignale bzw . Drehmomentanforderungen zumindest teilweise automatisiert von einer Steuerung eines teilautonomen oder vollautonomen Fährbetriebs bereitgestellt werden .

Der Inverter kann zum Bereitstellen des Drehmomentsignals eingerichtet sein . So kann ein von dem Elektromotor erzeugtes Drehmoment unmittelbar aus einer von dem Inverter an den Elektromotor abgegebenen elektrischen Leistung bestimmt werden, sodass kein zusätzlicher Sensor im Bereich eines angetriebenen Rads oder des Elektromotors erforderlich ist , um einen gemessenen I stwert des Drehmoments bereitzustellen .

Der Inverter und/oder die Steuereinrichtung können zum Empfangen eines Drehzahlsignals eines Drehzahlsensors eingerichtet sein . Es kann ein Drehzahlsensor vorgesehen sein, der eine Drehzahl einer Welle des Elektromotors misst . Alternativ oder ergänzend kann ein Drehzahlsensor vorgesehen sein, der eine Drehzahl des von dem Elektromotor angetriebenen Rads misst . So kann in kostengünstiger und zuverlässiger Weise eine aktuelle Antriebsdrehzahl gemessen und rückgeführt werden .

Die Steuereinrichtung kann zur Überwachung eines

Schalt zustands des ersten Schaltelements eine erste

Rückführung aufweisen . Die Rückführung kann beispielsweise erfassen, ob das erste Schaltelement eine Niedervolt- Spannung einer Spannungsquelle durchschaltet , in dem eine Spannung hinter dem ersten Schaltelement gemessen wird . Die erste Rückführung kann von der Abschalteinrichtung zur Steuereinrichtung geführt sein, wobei die Rückführung insbesondere ein Eingangssignal der Steuereinrichtung bereitstellt .

Das erste Schaltelement kann ein als Schließer ausgestaltetes erstes Relais sein, wobei das Schaltelement mit einem ersten digitalen Ausgang der Steuereinrichtung verbunden und mittels eines Ausgangssignals des ersten digitalen Ausgangs schaltbar ist . So kann eine zuverlässige Abschaltung der ersten und zweiten Niedervolt- Spannungsversorgung mit einem kostengünstigen Bauteil - und zwar dem als Schließer ausgestalteten ersten Relais - erreicht werden . Somit ist das erste Schaltelement im nicht geschalteten Zustand geöf fnet und wird durch das digitale Signal geschlossen . Dies hat den Vorteil , dass bei einem Fehler des Steuergerätes das Relais geöf fnet wird, wenn kein digitales Signal mehr anliegt .

Dem ersten Schaltelement kann ein zweites Schaltelement in Reihe nachgeschaltet sein, wobei das zweite Schaltelement die zweite Niedervolt-Spannungsversorgung schaltet .

Durch die Reihenschaltung des ersten und des zweiten Schaltelements kann sichergestellt werden, dass bereits durch das Öf fnen des ersten Schaltelements erreicht wird, dass keine Spannung zum zweiten Schaltelement und damit zur Niedervolt-Spannungsversorgung des zweiten Pols durchgeschaltet wird . Es kann hier auch von einer Kaskadierung der ersten und zweiten Niedervolt- Spannungsversorgung gesprochen werden .

Das zweite Schaltelement kann insbesondere ein als Schließer ausgestaltetes zweites Relais sein, wobei das zweite Schaltelement insbesondere mit einem zweiten digitalen Ausgang der Steuereinrichtung verbunden sein kann und mittels eines Ausgangssignals des zweiten digitalen Ausgangs schaltbar sein kann . Somit ist das zweite Schaltelement im nicht geschalteten Zustand geöf fnet und wird durch das digitale Signal geschlossen . Dies hat den Vorteil , dass bei einem Fehler des Steuergerätes das Relais geöf fnet wird, wenn kein digitales Signal mehr anliegt .

Es kann daher durch die Verwendung zweier kostengünstiger Standardbauteile in Reihenschaltung, nämlich der in Reihe geschalteten Relais , sichergestellt werden, dass der Elektromotor in einen lastfreien bzw . drehmoment freien Zustand geschaltet wird, d . h . der Inverter in einen Zustand überführt wird, in dem keine Hochvolt- Leistungsversorgung des Elektromotors über den Inverter möglich ist .

Die Steuereinrichtung kann zur Überwachung des ersten Schaltelements und des zweiten Schaltelements eine zweite Rückführung aufweisen . Insbesondere kann die zweite Rückführung dem ersten und dem zweiten Pol des Inverters zugeordnet sein, wobei die zweite Rückführung erfasst , ob sowohl der erste Pol als auch der zweite Pol tatsächlich spannungs frei sind und keine Spannung über die erste Niedervolt-Spannungsversorgung an den ersten Pol gelangt und keine Spannung über die zweite Niedervolt- Spannungsversorgung an den zweiten Pol gelangt . Die zweite Rückführung kann alternativ oder ergänzend zur ersten Rückführung verwendet werden, um zu erfassen, dass eine Hochvolt-Leistungsversorgung des Elektromotors tatsächlich unterbunden ist .

Alternativ oder ergänzend kann vorgesehen sein, dass der Inverter ein Feedback sendet , ob eine Niedervolt- Spannungsversorgung an dem Inverter anliegt . Dies kann z . B . über eine Status-Nachricht erfolgen .

Das erste Schaltelement kann mit einer Spannungsquelle verbunden sein . Beispielsweise kann es sich dabei um eine Spannungsquelle handeln, die eine Spannung von 12 V oder 24 V bereitstellt .

Dem ersten Schaltelement kann eine Sicherung, insbesondere eine Schmel zsicherung vorgeschaltet sein . Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Schmel zsicherung zwischen der vorgenannten Spannungsquelle und dem ersten Schaltelement angeordnet ist .

Um einen zuverlässigen und störungs freien Betrieb der

Abschalteinrichtung zu gewährleisten, kann vorgesehen sein, dass die Abschalteinrichtung festverdrahtet ist und insbesondere keine Steuerungslogik aufweist .

Die Abschalteinrichtung kann ein separat von der Steuereinrichtung vorgesehenes Bauteil sein, wobei die Abschalteinrichtung mittels Signalleitungen mit der Steuereinrichtung verbunden ist .

Die Abschalteinrichtung kann beispielsweise ein zu der Steuereinrichtung beanstandetes Gehäuse aufweisen, wobei das erste Schaltelement beispielsweise in dem Gehäuse der Abschalteinrichtung auf genommen ist . Insbesondere kann die Steuereinrichtung ein von der Abschalteinrichtung separates Gehäuse aufweisen, sodass Komponenten bzw . Bauteile der Abschalteinrichtung und Komponenten bzw . Bauteile der Steuereinrichtung separat und unabhängig voneinander eingehaust sind und die Steuereinrichtung und die Abschalteinrichtung separat montierbare und bereitstellbare Bauteile sind .

Gemäß alternativer Ausgestaltungen kann vorgesehen sein, dass die Abschalteinrichtung integraler Bestandteil der Steuereinrichtung ist und die Abschalteinrichtung in ein Gehäuse der Steuereinrichtung integriert ist , wobei insbesondere das erste Schaltelement innerhalb eines Gehäuses der Steuereinrichtung aufgenommen sein kann .

Gemäß einem zweiten Aspekt betri f ft die Erfindung ein Verfahren, mit den Verfahrensschritten : Bereitstellen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, Bereitstellen einer elektromotorischen Achsantriebseinheit und Betreiben der elektromotorischen Achsantriebseinheit mittels der Vorrichtung, wobei das erste Schaltelement in einem geöf fneten Zustand einen drehmoment freien Zustand des Elektromotors bewirkt . Wenn vorliegend von einem drehmoment freien Zustand des Elektromotors gesprochen wird, so bedeutet dies , dass der Inverter keine Hochvolt- Leistungsversorgung für den Elektromotor bereitstellen kann bzw . bereitstellt . Sofern das erste Schaltelement geöf fnet ist , kann der Elektromotor mittels des Inverters nicht mit einer elektrischen Leistung einer Traktionsbatterie versorgt werden, die die elektrische Energie für den Elektromotor speichert .

Es kann vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung das erste Schaltelement in Abhängigkeit von dem Ergebnis der Plausibilitätsprüfung schaltet . Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Plausibilitätsprüfung der Steuereinrichtung ein Drehmomentsignal des Inverters und ein Drehzahlsignal des Elektromotors und/oder ein Drehzahlsignal des anzutreibenden Rads als Eingangssignale zugeführt werden . Sofern ein I stwert des Drehzahlsignals außerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs liegt bzw . zu weit von einem vorgegebenen Drehzahlsollwert abweicht , kann das erste Schaltelement geöf fnet werden, um die Hochvolt- Leistungsversorgung des Elektromotors durch den Inverter zu unterbrechen . Alternativ oder ergänzend kann vorgesehen sein, dass die Hochvolt-Leistungsversorgung des Elektromotors durch den Inverter durch ein Öf fnen des ersten Schaltelements unterbrochen wird, sofern ein I stwert des Drehmomentsignals des Inverters außerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs liegt bzw . zu weit von einem vorgegebenen Sollwert des Drehmoments abweicht .

Es kann vorgesehen sein, dass der geöf fnete Zustand des ersten Schaltelements mittels der ersten Rückführung detektiert wird . Die erste Rückführung kann ebenfalls ein Eingangssignal der Plausibilitätsprüfung sein und im Rahmen der Plausibilitätsprüfung berücksichtigt werden .

Alternativ oder ergänzend kann vorgesehen sein, dass die zweite Rückführung ein Eingangssignal der Plausibilitätsprüfung sein kann und im Rahmen der Plausibilitätsprüfung berücksichtigt wird . Wie zuvor bereits erwähnt , überwacht die zweite Rückführung das Vorliegen bzw . das Nichtvorliegen einer Spannung der ersten und zweiten Niedervolt-Spannungsversorgung des ersten Pols und des zweiten Pols .

Es kann daher vorgesehen sein, dass die Plausibilitätsprüfung die erste Rückführung, die zweite Rückführung, das Drehzahlsingal und das Drehmomentsignals als Eingangsgrößen aufweist und die Eingangsgrößen geprüft werden, wobei die Steuereinrichtung das erste Schaltelement in Abhängigkeit von dem Ergebnis der Plausibilitätsprüfung schaltet .

Ergänzend kann vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung das zweite Schaltelement in Abhängigkeit von dem Ergebnis der Plausibilitätsprüfung schaltet . Die Plausibilitätsprüfung kann sowohl zum Öf fnen als auch zum Schließen des ersten Schaltelements herangezogen werden . So kann die Plausibilitätsprüfung nicht nur das Abschalten der Hochvolt-Leistungsversorgung sondern auch das Einschalten der Hochvolt-Leistungsversorgung überwachen . D . h . sofern eines oder mehrere der vorgenannten Eingangssignale der Plausibilitätsprüfung nicht im vorgegebenen Bereich liegen bzw . nicht dem vorgegebenen Wert entsprechend, verhindert die Plausibilitätsprüfung, dass das erste Schaltelement geschlossen wird . Dies kann gleichermaßen ergänzend für das zweite Schaltelement gelten .

Es kann vorgesehen sein, dass beim Einschalten des Inverters vor dem Schließen des zweiten Schaltelements ein Schalt zustand des ersten Schaltelements durch die Steuereinrichtung überprüft wird, wobei das zweite Schaltelement erst dann geschlossen wird, sofern auch das erste Schaltelement geschlossen ist .

Gemäß einem dritten Aspekt betri f ft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, mit einer elektromotorischen Achsantriebseinheit , die einen Elektromotor aufweist , mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und eingerichtet zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens .

Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die elektromotorische Achsantriebseinheit zwei Elektromotoren aufweist , wobei ein erster Elektromotor der zwei Elektromotoren zum Antrieb eines ersten Rads der Achsantriebseinheit vorgesehen ist und wobei ein zweiter Elektromotor der zwei Elektromotoren zum Antrieb eines zweiten Rads der Achsantriebseinheit vorgesehen ist .

Das Kraftfahrzeug kann insbesondere ein Lastkraf t f ahrzeug sein, wobei das Lastkraf tf ahrzeug insbesondere ein zulässiges Gesamtgewicht von bis zu 7 , 51 ( Tonnen) oder von mehr als 7 , 51 ( Tonnen) aufweist , insbesondere ein zulässiges Gesamtgewicht von bis zu 60 t ( Tonnen) aufweist .

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Aus führungsbeispiels näher beschrieben . Fig . 1 zeigt dabei schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung 2 .

Die Vorrichtung 2 zum Betreiben einer elektromotorischen Achsantriebseinheit 4 hat einen Inverter 6 . Der Inverter 6 ist zur Hochvolt-Leistungsversorgung eines Elektromotors 8 der elektromotorischen Antriebseinheit 4 vorgesehen . Der Inverter 6 wandelt dabei in bekannter Weise von einer Traktionsbatterie (nicht dargestellt ) bereitgestellten Gleichstrom in einen zum Betrieb des Elektromotors 8 erforderlichen Drehstrom .

Der Inverter 6 hat einen ersten Pol 10 und einen zweiten Pol 12 . Der Inverter 6 ist über den ersten Pol 10 und/oder über den zweiten Pol 12 mit einer Niedervolt-Spannung versorgbar, um eine Hochvolt-Leistungsversorgung des Elektromotors 8 der elektromotorischen Achsantriebseinheit

4 zu steuern . Die Vorrichtung 2 hat eine Steuereinrichtung 14 zur Steuerung des Inverters 6 .

Die Vorrichtung 2 hat eine Abschalteinrichtung 16 zur Abschaltung der Hochvolt-Leistungsversorgung .

Die Vorrichtung 2 hat eine erste Niedervolt- Spannungsversorgung 18 , die mit dem ersten Pol 10 des Inverters 6 verbunden ist . Die Vorrichtung 2 hat eine zweite Niedervolt-Spannungsversorgung 20 , die mit dem zweiten Pol des Inverters 6 verbunden ist .

Die Abschalteinrichtung 16 weist ein erstes Schaltelement 22 auf , das zum gleichzeitigen Abschalten sowohl der ersten Niedervolt-Spannungsversorgung 18 als auch der zweiten Niedervolt-Spannungsversorgung 20 eingerichtet ist .

Die Steuereinrichtung 14 ist zur Plausibilitätsprüfung eines Drehzahlsignals DI und eines Drehmomentsignals TI eingerichtet . Die Steuereinrichtung 14 ist zum Schalten des ersten Schaltelements 22 in Abhängigkeit vom Ergebnis der Plausibilitätsprüfung eingerichtet . Die Plausibilitätsprüfung wird vorliegend durch ein Modul P der Steuereinrichtung 14 repräsentiert . Das Modul P kann ein Softwareelement der Steuereinrichtung 14 sein .

Der Inverter 6 ist zum Empfangen des Drehzahlsignals DI eines Drehzahlsensors 38 eingerichtet . Der Drehzahlsensor 38 ist vorliegend ein Resolver . Der Drehzahlsensors 38 kann z . B . eine Raddrehzahl eines von dem Elektromotor 8 anzutreibenden Rads (nicht dargestellt ) oder eine Drehzahl einer Ausgangswelle des Elektromotors 8 messen .

Die Steuereinrichtung 14 weist zur Überwachung eines Schalt zustands des ersten Schaltelements 22 eine erste Rückführung 26 auf .

Das erste Schaltelement 22 ist vorliegend ein als Schließer ausgestaltetes erstes Relais 22 , wobei das Schaltelement 22 mit einem ersten digitalen Ausgang 24 der Steuereinrichtung 14 verbunden und mittels eines Ausgangssignals des ersten digitalen Ausgangs 24 schaltbar ist .

Dem ersten Schaltelement 22 ist ein zweites Schaltelement 28 in Reihe nachgeschaltet , wobei das zweite Schaltelement 28 die zweite Niedervolt-Spannungsversorgung 20 schaltet , wobei das zweite Schaltelement 28 ein als Schließer ausgestaltetes zweites Relais 28 ist und 30 wobei das zweite Schaltelement mit einem zweiten digitalen Ausgang 30 der Steuereinrichtung 14 verbunden und mittels eines Ausgangssignals des zweiten digitalen Ausgangs 30 schaltbar ist .

Die Steuereinrichtung 14 weist zur Überwachung eines Schalt zustands des ersten Schaltelements 22 und des zweiten Schaltelements 28 eine zweite Rückführung 32 auf .

Das erste Schaltelement 22 ist mit einer Spannungsquelle 34 verbunden . Die Spannungsquelle 34 weist vorliegend eine Spannung von 12 V auf . Die Abschalteinrichtung 16 ist festverdrahtet und weist keine Steuerungslogik auf .

Die Abschalteinrichtung 16 ist ein separat von der Steuereinrichtung vorgesehenes Bauteil , wobei die Abschalteinrichtung 16 mittels Signalleitungen mit der Steuereinrichtung 14 verbunden ist und wobei die Abschalteinrichtung 16 ein zu der Steuereinrichtung 14 beabstandetes Gehäuse 36 aufweist , wobei das erste Schaltelement 22 und das zweite Schaltelement 28 in dem Gehäuse 36 aufgenommen sind . Dem Schaltelement 22 ist eine Schmel zsicherung 44 vorgeschaltet .

Die Steuereinrichtung 14 weist ein von der Abschalteinrichtung 16 separates Gehäuse 40 auf .

Die Verbindungen zwischen der Steuerungseinrichtung 14 und dem Inverter 6 sind GANVerbindungen bzw . GAN-Bus- Verbindungen .

Nachfolgend wird die Funktionsweise der Vorrichtung 2 anhand der Verarbeitung einer Drehmoment- bzw . einer Leistungsanforderung eines Fahrzeugführers exemplarisch beschrieben .

Die Steuerungseinrichtung 14 weist ein Eingangsmodul 1 auf , das eine Leistungsanforderung von einem Gaspedal 42 als Eingangssignal erhält . Das Eingangssignal wird von dem Eingangsmodul 1 verarbeitet und an einen Prozessor 3 weitergegeben . Anschließend wird ein Ausgangssignal mittels des Ausgangsmoduls 5 erzeugt , dass sowohl an die Plausibilitätsprüfung P als auch an den Inverter 6 weitergegeben wird . Der Inverter 6 hat seinerseits ein Eingangsmodul 7 , einen Prozessor 9 und ein Ausgangsmodul 11 , um ein Ausgangssignal für die Achsantriebseinheit 4 bereitzustellen, wobei mittels des Ausgangssignals des Ausgangsmoduls 11 eine Hochvolt-Leistungsversorgung für den Elektromotor 8 gesteuert wird .

Die Module 1 , 3 , 5 , 7 , 9 , 11 bilden dabei eine erste Regelungsebene , die eine Anforderung des Gaspedals 42 in ein Motordrehmoment des Elektromotors 8 umsetzt .

Während der vorgenannten Signalverarbeitung wird die zuverlässige und sichere Funktionsweise der ersten Regelungsebene durch eine zweite Regelungsebene überprüft , die nachfolgend beschrieben wird .

Dem Inverter 6 wird das Drehzahlsignal DI und das Drehmomentsignal TI an Eingangsmodulen 13 , 15 bereitgestellt und über ein Ausgangsmodul 17 bzw . einen Prozessor 17 der Plausibilitätsprüfung P zugeführt . Die Plausibilitätsprüfung P erhält zudem das Ausgangssignal des Ausgangsmoduls 5 , d . h . die auch an den Inverter 6 übermittelte Drehmomentanforderung, als Eingangsgröße . Weiter wird der Plausibilitätsprüfung ein Signal der ersten Rückführung 26 und der zweiten Rückführung 32 be reit gestellt . Soweit die Plausibilitätsprüfung erfolgreich verläuft und alle Eingangssignale in vorgegebenen Toleranzgrenzen liegen bzw . die erforderlichen Werte aufweisen, verbleiben das erste Schaltelement 22 und das zweite Schaltelement 28 im geschlossenen Zustand, sodass der Elektromotor 8 mittels des Gaspedals 42 betreibbar ist .

Soweit die Plausibilitätsprüfung nicht erfolgreich verläuft , d . h . sofern eines der vorgenannten Eingangssignale nicht im vorgegebenen Toleranzbereich liegt bzw . nicht den vorgegebenen Wert aufweist , wird das erste Schaltelement 22 über den ersten digitalen Ausgang 24 geöf fnet . Weiter wird das zweite Schaltelement 28 über den zweiten digitalen Ausgang 30 geöf fnet .

Durch das Öf fnen des ersten Schaltelements 22 werden sowohl die erste Niedervolt-Spannungsversorgung 18 als auch die zweite Niedervolt-Spannungsversorgung 20 unterbrochen, sodass an dem ersten Pol 10 und an dem zweiten Pol 12 keine Spannung anliegt . Ohne eine Eingangsspannung an dem ersten Pol 10 und an dem zweiten Pol 12 kann der Inverter 6 keine Hochvolt-Leistungsversorgung für den Elektromotor 8 bereitstellen und der Elektromotor 8 ist drehmoment f rei .

Mittels der ersten Rückführung 26 und der zweiten Rückführung 32 kann überprüft werden, ob das Relais 22 tatsächlich geöf fnet ist und ob an dem ersten Pol 10 und dem zweiten Pol 12 tatsächlich keine Eingangsspannung anliegt , der Inverter 6 also tatsächlich nicht in Betrieb ist .

Weiter kann mittels der ersten Rückführung 26 und der zweiten Rückführung 32 überprüft werden, ob das Relais 22 geschlossen ist und ob an dem ersten Pol 10 und dem zweiten Pol 12 eine Eingangsspannung anliegt , der Inverter 6 also in Betrieb ist .

Bezugszeichenliste

1 Eingangsmodul

2 Vorrichtung

3 Prozessor

4 Achsantriebseinheit

5 Ausgangsmodul

6 Inverter

7 Eingangsmodul

8 Elektromotor

9 Prozessor

10 erster Pol

11 Ausgangsmodul

12 zweiter Pol

13 Eingangsmodul

14 Steuereinrichtung

15 Eingangsmodul

16 Abschalteinrichtung

17 Ausgangsmodul

18 erste Niedervolt-Spannungsversorgung

20 zweite Niedervolt-Spannungsversorgung

22 erstes Schaltelement

24 erster digitaler Ausgang

26 erste Rückführung

28 zweites Schaltelement

30 zweiter digitaler Ausgang

32 zweite Rückführung

34 Spannungsquelle

36 Gehäuse der Abschalteinrichtung

38 Drehzahlsensor Gehäuse Gaspedal Schmelzsicherung