用于运行机动车的驱动装置的方法和设备的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于运行机动车的尤其是汽车的驱动装置(1)的方法，该驱动装置具有至少一个电的或液压的机器(2)作为驱动机组，该方法具有以下步骤:确定通过机动车的驾驶员可预先给定的目标驱动方向(ZR)，探测机动车的当前的行驶方向和将当前的驱动方向与预先给定的目标驱动方向(ZR)比较，如果当前的行驶方向偏离目标驱动方向(ZR)，则探测当前的驱动力的作用方向和将该作用方向与目标驱动方向(ZR)比较，如果作用方向偏离目标驱动方向(ZR)，则检测/确定机动车的不允许的驱动。本发明此外涉及一种设备以及一种系统，其尤其用于实施所述方法。
【专利说明】用于运行机动车的驱动装置的方法和设备
[0001]本发明涉及一种用于运行机动车的尤其是汽车的驱动装置的方法，该驱动装置具有至少一个电的或液压的机器作为驱动机组。此外，本发明涉及一种相应的设备和一种系统。
现有技术
[0002]由于成本原因，现代的汽车传动系大多没有当前产生的驱动力矩的直接测量机构。因此驱动机组的力矩或功率输出不能够被直接地确定。尤其是在混合动力机动车或电动车的情况下，它们的驱动装置尤其是针对常规的内燃机，附加地具有至少一个电的或液压的机器作为驱动机组(驱动单元)，即使在停止的机动车情况下也可以在该驱动机组中的一个或多个驱动机组和汽车的驱动轮之间存在力传递。该至少一个驱动机组的错误的力矩或功率输出，例如由于通讯故障或者软件或车载部件故障的原因，可能导致机动车的危及安全的错误运动。在具有电的或液压的机器作为驱动机组的机动车中，常常取消变速器中的倒挡，如果这种变速器反正已被设置的话。如果在这种情况下希望倒行，那么相对于在前行时的转动方向实施驱动机组的转动方向的改变。该转动方向的改变通过改变的控制，例如通过作为驱动机组设置的三相交流电机的磁场的被改变的旋转方向来产生。除了部件或软件故障以外，在电力电缆、转子位置或转速传感器的传感器电缆中的故障或者传感器部件相对于驱动机组的轴或壳体的错误定向可能导致在错误方向上作用的扭矩。在起动机动车时，这可能导致机动车在错误的行驶方向上的运动。
[0003]特别是如果有人在机动车附近，那么由此出现一种极其危及安全的处境。
[0004]本发明的公开
按照本发明的方法具有优点，即能够可靠地探测和防止汽车在错误的或不希望的方向上的起动行驶。为此实施在权利要求1中所述的步骤。按照本发明在此规定，首先确定可通过机动车的驾驶员预先给定的目标驱动方向，探测机动车的当前的行驶方向和然后与预先给定的目标驱动方向比较，其中，如果当前的行驶方向偏离目标驱动方向，则探测当前的驱动力的作用方向并且与目标驱动方向比较。在此情况下，按照本发明规定，如果作用方向偏离目标驱动方向，则检测和/或确定机动车的不允许的驱动。就此而言，机动车的不允许的驱动应该理解为在错误的，即与目标驱动方向相反的方向上驱动机动车。通过将驱动方向与目标驱动方向比较，首先检查，是否机动车已经在希望的方向上运动。通过将当前的驱动力的作用方向与目标驱动方向比较，确定出是否该当前的行驶方向是允许的行驶方向。
[0005]如果机动车例如以目标行驶方向“向前”停止在一个斜坡处，那么在驱动轮上具有足够大的正牵引力或驱动力的情况下，斜坡下落力(或称为上坡阻力)被克服并且随后在向前指向的起动下以形成的正的机动车速度爬上斜坡。作为正的牵引力和正的机动车速度的乘积，得出一个正的功率，该功率在这种情况下以电动机方式工作的驱动机组利用和必须由蓄能器或能量提供者提供。该电机或液压的机器此时在正的转速下产生正的扭矩。作为蓄能器或能量提供者可以考虑例如蓄电池或液压储能器。
[0006]如果正的牵引力/驱动力不足以克服向下的坡力，例如因为驾驶员没有足够地操作油门踏板，那么机动车可能向后，即反向于目标驱动方向地从斜坡上向下地向后运动。在这种情况下，在正的牵引力下和/或在正的驱动力下形成一个负的机动车速度。作为乘积，得到一个负的驱动功率，它然后被以发电机方式工作的驱动机组利用并且例如必须被上述蓄能器吸收。电的或液压的机器此时在负的转速下产生正的扭矩，即以发电机方式工作。驾驶员可以有意识地造成这种状态，例如在一个斜坡处停车过程期间。由于驱动力在这种情况下作用在正确的方向上，并且在踩下油门踏板情况下机动车会向希望的目标驱动方向上运动，因此在这种情况下不涉及机动车的待检测的故障情况和/或机动车的不允许的驱动。因此不是仅仅机动车的实际的运动方向对检测不允许的驱动起决定性作用的。
[0007]相反，在预先给定的目标行驶方向“向前”和负的机动车速度下，即当前的行驶方向是“向后”，不允许调整(调到)负的驱动力。负的驱动力/牵引力在这种情况下会造成在逆着目标行驶方向上的强烈的危及安全的驱动，其与驱动机组的以电动机方式运行下的正的功率和蓄能器和/或能量提供者向驱动机组上的相应的功率输出相关联。相应地，在目标行驶方向“向后”和逆着目标行驶方向的当前的行驶方向，即“向前”的情况下，也就是说在正的机动车速度的情况下，不允许调整一个正的、和由此在错误的作用方向上驱动的牵引力/驱动力。因此，在这种情况下也检测不允许的驱动。
[0008]该方法由此以简单的并且可靠的方式和方法防止在机动车逆着目标驱动方向运动的情况下没有驱动机组逆着目标驱动方向的驱动或以电动机方式的运行被调整。在一定的情况下，如提到的那样，逆着目标驱动方向的当前的行驶方向是允许的，只要没有在行驶方向上进行电动机方式的运行或没有正的功率被驱动机组利用。
[0009]为了确定目标驱动方向，最好探测可通过驾驶员操作的挡位选择杆(变速杆)的位置。由此，驾驶员例如通过预先规定变速杆位置D为向前行驶或R为向后行驶而预先规定目标驱动方向。从变速杆位置的探测中可以由此简单地推断出希望的目标驱动方向。
[0010]根据本发明的一个有利的改进方案规定，当前的行驶方向由当前的速度确定。在此情况下，不一定是速度的大小起作用，而是先仅仅看该速度是否是正或是负的。在正的速度的情况下，最好确定行驶方向为“向前”而在负的速度的情况下确定行驶方向为“向后”。特别优选地，为了测定当前的速度考虑一个或多个传感器信号，它们在控制驱动机组期间没有被利用，因此该速度可以冗余地探测。
[0011]因此，为了测定当前的速度，最好探测或测量驱动装置的至少一个转速，最好多个转速。然后可以以简单的方式和方法由该转速计算当前的速度。如果探测多个转速和计算相应的速度，那么可以形成一个平均速度，和/或对用传感器探测的速度进行可信度评价或进行平均。
[0012]根据本发明的一个有利的改进方案规定，只有当方向偏离目标驱动方向并且一个可预先给定的极限速度被超过时不允许的驱动才被检测。特别优选地规定，只有在目标驱动方向“向前”下被测定的速度低于一个负的极限速度时，即机动车向后，逆着目标驱动方向运动，才激活或实施该方法。相应地，当在目标驱动方向“向后”下被确定的速度超过一个正的极限速度时，即机动车向前，逆着目标行驶方向运动，则该方法被激活。
[0013]当前的驱动力的作用方向也可以在确定驱动功率的范围中被考虑。最好功率由驱动力和速度机动车的乘积来确定。当前的驱动功率优选地与可预先给定的极限功率比较并且仅仅在超过极限功率时才检测出不允许的驱动。驱动功率优选地由被确定的速度与驱动轮的全部驱动力的和的乘积来确定。符合目的地，如果驱动功率在机动车逆着目标驱动方向运动下是正的，则确定/检测一个不允许的驱动。
[0014]特别优选地，在确定当前的驱动功率时考虑另外的负载或驱动机组的效率。特别地，也考虑另外的负载，例如电驱动的或液力驱动的辅助机组，的功率。最好以电的，磁的和/或机械的损失的形式考虑驱动装置的效率。这些损失优选地与运行状态相关地，借助于被储存的值，例如以特征线或特性曲线簇，被确定。最好依赖于机动车的运行状态规定可预先给定的极限功率。根据本发明的一个有利的改进方案规定，驱动功率超过极限功率的部分被在时间上进行积分并且如果积分值超过另一个阈值则检测出一个故障情况。
[0015]为了确定驱动力，最好考虑一个或多个电蓄能器或能量转换器的电流和/或电压和/或一个或多个液压蓄能器或能量转换器的压力或体积流。由此不是评估分配给驱动机组的传感器的数据，而是确定冗余的值。这即使是在出现传感器故障情况下也提高了安全性。
[0016]根据本发明的一个有利的改进方案规定，在检测不允许的驱动时至少一个驱动机组被断开或者被加载一个减小的扭矩，和/或机动车的制动装置被激活。最好在识别不允许的驱动时断开全部驱动机组。附加地，优选激活常用制动器(脚制动器)，以便必要时制动已经处于运动中的机动车。按照一个有利的扩展方案规定，在机动车逆着目标驱动方向运动情况下仅仅在机动车速度的大小超过一个预先给定的阈值时才进行不允许的驱动的检测。
[0017]具有权利要求9的特征的、按照本发明的设备具有上面已经列举的优点。它的特征在于具有机构，该机构确定通过驾驶员预先给定的目标驱动方向，探测当前的行驶方向并且与预先给定的目标驱动方向比较，探测当前的驱动力的作用方向并且与目标驱动方向比较，以及，如果当前的行驶方向偏离目标驱动方向，它检测出机动车的不允许的驱动，如果作用方向偏离目标驱动方向，它检测出机动车的不允许的驱动。该设备的另外的优点和扩展方案由上面已经描述的内容得出。尤其规定，所述机构涉及到一种控制器，它被分配给驱动装置并且与/可以与对应的传感器连接并且如上所述地控制至少一个驱动机组和必要时机动车的制动装置。
[0018]本发明此外涉及一种系统，尤其是一种机动车的驱动装置，尤其是汽车的驱动装置，具有至少一个电的或液压的机器作为驱动机组，该机器与驱动装置的驱动轮作用连接。在此规定，该系统包括/具有上面描述的设备。
[0019]以下借助于附图详细说明本发明。附图所示:
图1是在简化的视图中示出的一个电动机动车的驱动装置，和图2是用于检测具有驱动装置的机动车的不允许的驱动的流程图。
[0020]图1示出驱动装置I的一个实施例，该驱动装置设计成电动机动车的电动驱动装置。驱动装置I的一个设计成电机2的驱动机组(驱动单元)与驱动轮3耦联，一个可选用的离合器没有示出。电机2实施成三相交流电机并且由逆变器供电，该逆变器将高压电池5的直流电转变成三相交流电。高压电池5作为蓄能器与直流电压转换器6耦联，直流电压转换器对机动车的低压车载电网7供电。由三相交流电的大小和相位位置和/或旋转方向得出电机2实际产生的扭矩的大小和作用方向。为了确定正确的相电流，由电机2的转子位置传感器9将它的转子相对于电机2的定子的三相电流的当前的旋转角度通告给逆变器4和/或与逆变器4配设的控制机构8。也确定在逆变器4的直流电侧的接头上的电压Uinv和电流Iinv并且在用于调整电机2的扭矩和/或用于产生三相交流电的算法(运算)中被利用和/或被考虑。
[0021]机动车的驾驶员通过操作在此次没有示出的挡位选择杆规定希望的目标驱动方向。挡位选择杆的状态或位置被监控，并且依据挡位选择杆的位置探测，是否作为目标驱动方向通过驾驶员规定了向前行驶或向后行驶。特别地规定，作为目标驱动方向通过探测选择杆位置“D”规定“向前行驶”和作为目标驱动方向通过探测选择杆位置“R”规定“向后行驶”。驾驶员选择的目标驱动方向ZR被报告给控制机构8。除此之外，控制机构8还获得信号F，它反映驾驶员的瞬时的加速踏板操作。控制机构8从获得的值中确定出驾驶员的希望力矩，由该希望力矩计算出用于电机2的扭矩。
[0022]此外设置检测机构10，它识别机动车的不允许的驱动。检测机构10由挂入的选择杆位置也获得目标驱动方向ZR作为输入信号，其中，优选地，在杆位置的评估中设置一个冗余的第二路径。检测机构10此外获得关于电流IBatt和电池电压UBatt的信息和各分配给一个驱动轮3的转速传感器11，12的转速nn和η12。
[0023]参见图2，现在详细说明尤其是检测机构10工作方式。为此图2示出一个流程图，它在第一步骤SI中以驱动装置I的开始运行开始。在随后的第二步骤S2中，首先确定对应于选择杆位置的目标驱动方向ZR，以便探测，是否驾驶员想向前或向后行驶。在下一个步骤S3中，确定机动车的当前的行驶方向和最好也确定机动车的当前的行驶速度。在此，检测机构10评估转速传感器11和12的转速信号ηη和η12。由于不是传感器或数据被利用来探测当前的行驶方向和速度，其被设置用于运行驱动机组，即电机2，因此获得针对传感器故障的冗余度。由传感器信号ηη和η12，它们最好被平均，确定当前的机动车速度。通过获知速度也知道了行驶方向。在正的速度下机动车向前运动，在负的速度下机动车向后运动。也可以想到，附加地或者备选地利用变速器中的转速传感器或用于转速信号的传感器。如果设置多于一个的电机2作为驱动机组，那么可以评估各个单独机组转速相互间的可信度并且在相符的情况下形成机动车速度的基础。
[0024]在随后的步骤S4中，在步骤S3中确定的当前的行驶方向被与目标驱动方向比较。特别地，检查是否在目标驱动方向“向前”下机动车速度下降到低于一个负的速度阈值，即当前的行驶方向偏离于目标驱动方向，或者是否在目标驱动方向“向后”下机动车速度超过一个正的速度阈值，即当前的行驶方向偏离于目标驱动方向。如果目标驱动方向和当前的行驶方向一致(否)，那么自步骤Si起重复该方法。如果当前的行驶方向偏离于目标驱动方向(是)那么该方法在随后的步骤S5中继续实施。在这个步骤S5中确定驱动装置I的当前的驱动功率。为此，首先由高压电池5的电压UBatt和电流IBatt确定瞬时的电池功率。接下来在考虑瞬时的电流IDC/DC下修正电气的辅助机组的电池功率，在本实施例中被修正了直流电压转换器6的瞬时功率。由此得到在逆变器4的直流电侧的接头上的功率PInv。此夕卜，直流电侧的逆变器功率Plnv被修正了逆变器4的损失，该损失例如被存储在与温度，电池电压和运行点(机动车速度，驾驶员希望力矩)相关的特性曲线簇中。得出相电流侧的逆变器功率。该逆变器功率又被修正了电机2的与运行点相关的(存储在特性曲线簇中)电的和磁的损失。得出电动机器2的机械功率。此外，电机的机械功率被修正了传动系损失，例如在支承、变速器损失、轴密封环或类似物中的损失，它们例如取决于驾驶员希望力矩和机动车的当前的速度(特性曲线簇)。得出在轮毂或驱动轮3上的驱动功率。在需要时，对驱动轮3上的驱动功率针对滚动摩擦和轮胎滑移进行修正，由此得出机动车的当前的驱动功率。
[0025]在随后的步骤S6中，这样确定的驱动功率被与可预先给定的功率极限值，例如300W，比较。如果被确定的驱动功率超过极限功率(是)，那么检测到机动车的一个不允许的驱动。否则(否)该方法在步骤SI中被重新开始。
[0026]检测单元10由此确定通过机动车的驾驶员预先给定的目标驱动方向，探测当前的行驶方向和将其与目标驱动方向比较，并且，如果当前的行驶方向偏离目标驱动方向，那么检测单元将在驱动功率形式下的当前的驱动力的作用方向与目标驱动方向比较。如果它们相互偏离，那么检测到机动车的一个不允许的驱动。检测机构10由此保证在目标驱动方向“向前”下和在逆着目标驱动方向的机动车运动下，也就是说负的机动车速度下，没有电机2的负的扭矩和/或没有在驱动轮3上的负的牵引力被调整出。相应地，在目标驱动方向“向后”和在逆着该目标驱动方向的机动车运动下，也就是说在正的机动车速度下，检测机构保证没有电机2的正的扭矩和/或没有在驱动轮3上的正的和由此在错误方向上驱动的牵引力被调整出。这要求控制单元8在评估加速踏板信号F下来保证。为了测定机动车速度，控制单元8利用转子位置传感器9的旋转角度信号，由此确定电动机器2的转速并且由此测定当前的机动车速度。如果驱动功率在逆着目标驱动方向的机动车运动下是正的并且特别是超过极限功率，则检测机构10由此检测到不允许的运行。因此该方法的核心是，依据驾驶员预先给定的目标驱动方向通过观测/考虑被使用的驱动功率来检测在逆着目标驱动方向的行驶方向上的不允许的驱动。
[0027]作为对超过极限功率的备选方案，机动车或驱动装置I的驱动功率可以在时间上被累加或积分。如果被积分的值超过一个相应的预先给定的极限值，则不允许的驱动被检测到。由此可以去除抖动，例如为了在存在的传动系振动下不会检测出对不允许的驱动的任何错误的检测。
[0028]如果在步骤S6中确定，驱动功率超过极限功率(是)，那么在随后的步骤S7中实施一个安全动作。该安全动作尤其包括关断电机2。备选地也可以设想，替代该关断而规定减小电机2的力矩。附加地可以激活机动车的制动装置，以便尤其是将机动车制动到停止状态。
[0029]逆变器4的直流电侧的接头上的功率Plnv也可以由在逆变器4中测量的电压Ulnv和在逆变器4中测量的电流Ilnv的乘积来确定，当然上面描述的方法提供了相对于传感器数据的一种冗余。相电流侧的逆变器功率也可以由相电流和相电压来确定。此时冗余的探测有利于对相电流和相电压的可信度评估。
[0030]按照本实施例控制机构8和检测机构10被作为相互分开的构件或优选地控制器设置，当然也可以设想将它们集成在一个公共的控制器中。
[0031]优选地，在持续的运行中，在检测机构10中确定的驱动功率相对于在控制机构中计算的电机功率被进行可信度评估，以便识别在检测机构10中和/或在由检测机构10利用的传感器的故障。
【权利要求】
1.一种用于运行机动车的尤其是汽车的驱动装置(I)的方法，该驱动装置具有至少一个电的或液压的机器(2)作为驱动机组，其特征在于以下步骤: 确定通过机动车的驾驶员预先给定的目标驱动方向(ZR)， 探测机动车的当前的行驶方向和将当前的驱动方向与预先给定的目标驱动方向(ZR)比较， 如果当前的行驶方向偏离目标驱动方向(ZR)，则探测当前的驱动力的作用方向和将该作用方向与目标驱动方向(ZR)比较， 如果作用方向偏离目标驱动方向(ZR)，则检测/确定机动车的不允许的驱动。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，为了确定目标驱动方向(ZR)，探测可通过驾驶员操作的挡位选择杆的位置。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，由当前的速度确定当前的行驶方向。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，为了测定当前的速度，探测驱动装置⑴的至少一个转速(nn, n22),最好多个转速(nn,n22)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，只有当超过或低于一个可预先给定的极限速度时，才检测一个不允许的驱动。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，确定驱动机组的当前的驱动功率并且与一个可预先给定的极限功率比较和只有当当前的驱动功率超过极限功率时才检测一个不允许的驱动。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在确定驱动功率时考虑驱动机组和/或机动车的另外的负载的效率。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在检测不允许的驱动时断开驱动机组或对驱动机组加载一个减小的扭矩，和/或激活机动车的制动装置。
9.一种用于运行机动车的驱动装置(I)的设备，其尤其用于实施根据权利要求1至8中任一项或多项所述的方法，其中，驱动装置(I)具有至少一个电的或液压的机器(2)作为驱动机组，其特征在于设有机构，所述机构确定通过驾驶员预先给定的目标驱动方向(ZR)，探测当前的行驶方向并且与预先给定的目标驱动方向(ZR)比较，如果当前的驱动方向偏离目标驱动方向(ZR)，则探测当前的驱动力的作用方向并且与目标驱动方向(ZR)比较，和如果作用方向偏离目标驱动方向(ZR)，所述机构则检测机动车的不允许的驱动。
10.一种系统，尤其是一种机动车的、尤其是汽车的驱动装置(I)，具有至少一个电的或液压的机器(2)作为驱动机组，该机器与驱动装置(I)的驱动轮(3)作用连接，其特征在于，该系统包括根据权利要求9所述的设备。
【文档编号】B60W50/02GK104245461SQ201380020069
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2013年3月25日 优先权日:2012年4月16日
【发明者】法尔肯施泰因 J-W., 梅克斯 M. 申请人:罗伯特·博世有限公司