用于使得汽车驱动系统工作的方法和装置与流程

本发明涉及汽车的驱动系统，特别是用来在监视到汽车的并非所愿的加速时实施一种替代性监视的措施。

背景技术：

为了防止由于发动机控制器中的软件或硬件故障导致汽车并非所愿地加速，规定了故障监视。这种故障监视可以包括基于扭矩的、基于能量或功率的和基于加速度的监视，特别是三层级监视。

在基于扭矩的监视情况下，对通过不同的扭矩计算路径产生的比较参数予以比较，由此可以求得过大地规定的要在内燃机上喷射的燃料量，这会导致车辆的并非所愿的即并非由驾驶员所希望的加速。

在基于加速度的监视情况下，可以分析汽车中的加速度信号。为此，把实际车辆加速度和传动系与车轮的由测得的转速算出来的旋转加速度同允许的加速度相比较。允许的加速度例如由驾驶员意愿、车辆辅助系统和外部控制器的要求、制动力矩和行驶阻力算得。

技术实现要素：

根据本发明，提出一种根据权利要求1的用于使得驱动系统工作的方法，其中，对车辆进行加速度监视，以及提出根据并列独立权利要求的装置和驱动系统。

其它设计在从属权利要求中给出。

根据第一方面，提出一种用于使得汽车的带有驱动电机的驱动系统工作的方法，其具有如下步骤：

- 对汽车进行加速度监视，其中，如果该加速度监视无法再进行可靠的监视，则切换至替代性监视，在这种替代性监视中将电机转速限制到最大允许的电机转速；

- 根据通过驾驶员意愿预定的转速预定值来求取最大允许的电机转速。

可以规定，最大允许的电机转速经过适当求取，使得其时间梯度局限至预定的最大的转速梯度。

此外，可以提供最大允许的电机转速和当前的电机转速，其中，在切入和/或离开替代性监视时，和/或在替代性监视期间，限制最大允许的电机转速的转速梯度。

在替代性监视中特别是可以将由扭矩计算路径根据预定的驾驶员意愿算得的预定扭矩限制到限定扭矩，其中，限定扭矩根据驾驶员意愿，特别是按照最大转速控制，基于取决于驾驶员意愿的最大允许的电机转速来求取。

汽车加速度监视对如下情况予以监视：汽车没有并非所愿地加速。如果在这种本身公知的加速度监视时确定出扭矩路径计算错误，其形式例如为在实际加速度与给定加速度之间有偏差，则通常要求切断电机系统。

传感机构中的故障会导致无法提供或者只能以不足够的精度提供用于计算加速度监视的信号，当发生这种故障时，或者当在无法可靠地进行加速度监视的工作区域内工作时，就不能再保证可靠的监视了。在这种情况下，可以引发监视反应，据此切换至替代性监视。

替代性监视可以规定，把驱动电机的电机转速限制到最大允许的电机转速。最大允许的电机转速在此可以由预定的驾驶员意愿得到、特别是由被汽车驾驶员操纵的驾驶踏板的驾驶踏板位置得到。最大允许的电机转速可以传送给最大转速调节器，该最大转速调节器基于最大允许的电机转速与当前的电机转速之间的差求得限定扭矩，由扭矩计算路径要求的预定扭矩被限制到所述限定扭矩。

但如果例如由于转速控制中的故障致使超过了最大允许的电机转速多于一定的转速偏差，则可以附加地要求喷射减弱。如果喷射减弱也未导致电机转速降低至或者低于取决于驾驶踏板的最大允许的电机转速，则可以对末级进行安全切断，并引发电机切断，所述末级控制着喷射阀。

如果切入这种替代性监视作为监视反应，那么这会导致颠簸，进而有损于驾驶舒适性。特别是在过渡至替代性监视时，当在较高的转速情况下进行彻底的喷射减弱时，或者当在突然切入替代性监视情况下超过了取决于驾驶踏板位置的最大允许的电机转速时，会出现颠簸。此外，在切入替代性监视时，有害物质排放会增加，这是因为，如果电机转速高于取决于驾驶踏板位置的最大允许的电机转速，也会妨碍对安全并非紧要的、却对排放至关重要的喷射，而这些喷射例如对于冷却的电机的催化器加热来说是必需的。

上述方法的构思在于，把替代性监视规定为取决于预定的驾驶员意愿的转速限制，其中，相应地规定了最大允许的电机转速。由此得到借助于最大转速控制确定的限定扭矩，由扭矩计算路径功能预定的预定扭矩或者由驱动电机提供的电机扭矩要被限制到所述限定扭矩。

在替代性监视中可以规定，在以一定的第一偏差值超过最大允许的转速时，采取彻底的喷射减弱，在这种情况下针对所有气缸都禁止喷射燃料。可以规定，在最大允许的电机转速和该喷射减弱转速极限之间，只有当实际电机转速的转速梯度小于最大的转速梯度时，才允许喷射。这样就能提高喷射减弱转速极限，而无损于安全目标，且在较大的转速范围内允许由排放引起的非紧要的所述提高。

为了避免用于限制电机扭矩的限定扭矩在切入和/或离开替代性监视时出现跳跃式变化，可以规定，最大允许的电机转速在切入、执行或离开替代性监视时并不跳跃式地变化，而是该电机转速利用预定的特别是时间单调的调整函数从当前的电机转速起朝向由驾驶员意愿预定的转速预定值变化，从而限制最大允许的电机转速的变化梯度。通过这种方式可以避免驱动电机的预定扭矩发生跳跃式变化，从而即使在切入替代性监视时也能保持驾驶舒适性。

特别地，在转速预定值或实际电机转速发生可能会导致限定扭矩的跳跃式减小的任何变化时，可以根据最大的时间上的转速梯度适当地改变最大允许的电机转速，使得所得到的限定扭矩并不会导致限制的预定扭矩发生跳跃式的变化。

根据一种实施方式，在替代性监视中，在当前的电机转速超过喷射减弱转速极限时，采取喷射减弱，其中，在取决于最大允许的电机转速的转速和该喷射减弱转速极限之间，只有当实际电机转速的时间梯度小于最大的转速梯度时，才允许喷射。

此外，在切入替代性监视之后，如果成功地进行了效果检查（Gutprüfung），则可以离开替代性监视，其中，效果检查规定：如果要求增大驾驶员意愿，则所提供的转速预定值在预定的等候时间内保持恒定，其中，如果在等候时间期间电机转速未发生变化，特别是电机转速（N）未提高，则确定成功地进行了效果检查。

由于在上山行驶时需要有一部分电机功率用来逾越上坡，所以，在无故障情况下，由车辆转速算得的加速度小于在相应电机功率情况下在平路上行驶时产生的加速度。也就是说，就相应陡峭的上坡而言在扭矩故障情况下所得到的车辆加速度同样会小于在驾驶员意愿相同时在平路上允许的加速度。因此，借助由车轮算得的加速度信号并不能可靠地推断出无故障的工作，所以可以规定效果检查，以便判定从替代性监视切换回到基于加速度监视对于安全来说是否紧要。这能实现使得在替代性监视内的停留时间保持得尽可能短，并快速地从替代性监视切换回到监视工作模式，这在主动的驾驶员意愿情况下能提高驾驶舒适性。

效果检查用于测试扭矩路径上的第一层级的功能，例如测试最大转速控制和与此相关的用于限制预定扭矩的限定功能的功能性。如果由扭矩计算路径确定的预定扭矩受到通过转速预定值确定的限定扭矩的限制，则可以进行效果检查。例如当识别到驾驶员意愿增大时就会出现这种状况，所述增大原则上会通过扭矩计算路径导致预定扭矩提高，进而导致转速提高。在确定出驾驶员意愿增大时，进行效果检查，其方式例如为，使得转速预定值在等候时间内得以保持，或者说保持恒定。最大转速控制相应地提供了限定扭矩，预定扭矩被限制到所述限定扭矩。如果电机转速尽管由于驾驶员意愿增大导致了增大的要求仍成功地保持在转速预定值，则效果检查就算通过，于是可以离开替代性监视了。

替代地或附加地，如果存在至少一个如下假定条件，则可以确定出未成功地进行效果检查：

- 最大允许的电机转速的保持归因于被激活的喷射减弱；

- 在等候时间期间操纵制动踏板，同时进行喷射；

- 在混合驱动系统中，回收扭矩妨碍或者延缓了驱动电机以有效的喷射提高转速。

特别地，如果在等候时间期间以一定的频繁度满足了这些假定条件之一，则可以确定出未成功地进行效果检查。

附图说明

下面参照附图详述实施方式。其中：

图1为汽车传动系统的示意图；

图2为示出了带有替代性监视的传动系统工作功能的方框图。

具体实施方式

图1为传动系统1的示意图，其带有驱动电机2、输出轴3，该输出轴通过离合器4和换挡变速器5与用来驱动传动轮7的驱动轴6耦接。驱动电机2可以构造成内燃机，特别是构造成引导空气的内燃机，且可以利用电机控制器10来工作。传动系统1特别是也可以构造成混合驱动系统的形式。

电机控制器10可以与驾驶踏板11耦接，以便得到关于驾驶踏板位置的说明，该说明规定了驾驶员所希望的例如驾驶员期望扭矩形式的驾驶员意愿。在正常工作中，在电机控制器10内按照本已公知的扭矩计算路径功能把由驾驶踏板位置得出的驾驶员意愿转换为预定扭矩，并相应地把预定扭矩规定为燃料喷射量，用于在控制末级控制内燃机2的喷射阀。

规定一种监视功能，其可以基于扭矩或基于加速度对扭矩计算路径功能进行监视。基于扭矩的监视通过分开的扭矩计算路径检查由驱动电机2提供的电机扭矩未超过允许的电机扭矩。

在基于加速度进行监视时，检查其中装有传动系统1的汽车的加速度是否未超过允许的加速度。为此，把例如可以借助加速度传感器12测得的实际的车辆纵向加速度与允许的加速度相比较。允许的加速度由驾驶员意愿、驾驶辅助系统和外部控制器的要求、制动力矩、传动系6和车轮7的根据测得的转速算出的旋转速度和行驶阻力算得。如果允许推断出汽车加速度的偏差比所允许的大，就进行替代性监视。

图2中所示为功能框图，其示出了对于加速度监视至关重要的功能。

可以看到扭矩路径功能框101，其根据例如由驾驶踏板位置求得的预定的驾驶员意愿，以本已公知的方式确定要由驱动电机2实施的预定扭矩VM。

设置了监视框100，其根据上述监视功能来执行加速度监视，且在有故障情况下引发替代性监视。

在切入替代性监视时，监视功能激活限制部件102，该限制部件把由扭矩路径功能101提供的预定扭矩VM限制到限定扭矩BM。限制部件102的输出规定了用于控制驱动电机2的输出参数。对于内燃机而言，该参数可以表明要喷射的喷射量，以合适的方式给用来控制内燃机喷射阀的末级105规定了该喷射量。如果未切入替代性监视，限制部件102就输出与预定扭矩VM相应的输出参数，或者将其限制到预定的最大扭矩。该最大扭矩的大小可以经过选择，使得从未或者至少在驱动电机的正常工作中没有被预定扭矩达到。

限定扭矩BM产生于根据最大转速控制框103进行的最大转速控制，给该最大转速控制框规定了最大允许的电机转速NM作为给定参数。最大允许的电机转速NM在最大转速-调整框104中被适当地提供，从而避免在其中求得的最大允许的电机转速NM出现跳跃式的变化。

给最大转速-调整框104规定了转速预定值NV，该转速预定值在转速预定框107中根据预定的特别是单调的函数由驾驶员意愿FW例如成比例地根据预定的驾驶员意愿FW得到。特别地，转速预定值NV可以根据由驾驶员操纵的驾驶踏板11的位置得到。

在最大转速-调整框104内对通过预定的驾驶员意愿FW预定的转速预定值NV的调整根据调整函数适当地进行，从而禁止限定扭矩BM出现跳跃式的变化。为此，在切入替代性监视时可以规定，如果当前的电机转速N由此高于所希望的最大允许的电机转速NM，就把最大允许的电机转速NM首先调节至当前的电机转速，并利用第一可参数化的特别是时间单调的调整函数追溯至转速预定值。特别地，第一调整函数可以是时间上的斜坡函数，其特别是规定了最大允许的电机转速NM以预定的第一时间梯度直线地下降。由此避免扭矩突然减小，且避免减弱至对安全至关重要的喷射。

此外，可以通过对调整函数的参数化来确保不会产生危及安全的状态。

如果在另一种情况下当前的电机转速N小于在切入替代性监视时由转速预定框107预定的转速预定值NV，则可以立即采用最大允许的电机转速NM并施加给最大转速控制器。

此外可以替代地或附加地规定，如果要离开替代性监视，最大允许的电机转速NM并非跳跃地、而是以第二可参数化的特别是时间单调的调整函数连续地增大至预定的最大转速值（其可以在正常工作中通过转速限制来规定）作为转速预定值NV，以便并非跳跃地且对于驾驶员来说不可预见地由驱动电机2要求所施加的、通过驾驶员意愿FW预定的高的预定扭矩VM。特别地，第二调整函数可以是时间上的斜坡函数，其特别是规定了最大允许的电机转速NM以预定的第二时间梯度直线地上升。当并未利用基于最大允许的电机转速NM求得的限定扭矩BM对预定扭矩VM进行限制时，才可以结束替代性监视。

第一和/或第二调整函数的曲线可以按照低通函数来设计。

如果在替代性监视期间例如通过变换行驶挡级而出现实际电机转速N超过最大允许的电机转速NM，则可以首先将当前的电机转速N作为最大允许的电机转速NM，并按照第一调整函数调节为转速预定值NV。这使得最大转速调节器103能够减小扭矩，并避免在正常工作中出现并非所愿的喷射减弱。

在最大转速控制框103中的最大转速控制相应于通常的利用转速差作为输入参数且利用限定扭矩量作为调节参数的转速控制，其中，最大转速控制可以具有P部分和I部分。

还可以设置一个喷射减弱框106，以便当由转速传感器测得的实际电机转速N超过最大允许的电机转速NM预定的第一偏差时进行喷射减弱。为此，针对喷射减弱适当地控制末级，使得对喷射阀的控制被锁止，且不再有燃油喷入到内燃机的气缸中。于是，当电机转速N介于最大允许的电机转速NM和由以第一偏差值施加的最大允许的电机转速NM得到的喷射减弱转速极限EN之间时，可以进行喷射减弱，如果实际电机转速的梯度dN/dt大于最大的转速梯度dNmax/dt。这样就能提高喷射减弱转速极限EN，而无损于安全目标，且在较大的转速范围内允许由排放引起电机转速N非紧要地提高超过最大允许的电机转速NM。

还可以规定，从转速阈值N2起才考虑电机转速梯度dN/dt，该转速阈值比最大允许的电机转速NM高出预定的第二偏差值，但小于喷射减弱转速极限EN。

还可以在监视框100中执行效果检查功能，如果传动系统处于替代性监视中。该效果检查规定进行如下检查：如果例如通过对驾驶踏板11的相应操纵来要求增大驾驶意愿FW，则在最大转速-调整框104中导致的最大允许的电机转速NM并非立即施加给限制部件102，而是首先等待一段预定的等候时间，以便借助于电机转速N的变化来识别出最大转速调节器103和限制部件102是否以正确的方式限制预定扭矩VM。

如果在最大转速调节器103和/或限制部件102中存在故障，那么，尽管转速预定值NV被恒定地预定，可以通过在预定的等候时间期间确定电机转速出现提高来指明在最大转速调节器103和/或限制部件102中有故障。如果尽管先前已增大了驾驶意愿FW，但在预定的等候时间期间电机转速并未提高，或者仅仅略微提高，或者甚至出现下降，则可以推断出最大转速调节器103和限制部件102正常工作。

可以规定，效果检查未正面性质地结束，如果存在至少一个下述假定条件：

- 最大允许的电机转速NM的保持归因于由减速功能激活的喷射减弱；

- 在等候时间期间操纵制动踏板，同时进行喷射，因为过高的、未受限制部件102抑制的预定扭矩VM在这种情况下有可能已通过驾驶员的制动干预得到补偿，因而在等候时间期间无法提高电机转速N；

- 在混合驱动系统中，电机的回收扭矩妨碍或者延缓了内燃机以有效的喷射提高转速。

如果在等候时间期间未识别到上述条件，或者识别出来的条件通常比可接受的数目少，则效果检查通过，于是可以离开替代性监视。如果效果检查未通过，则还无法确定地判定是否存在故障。因此尝试进行其它效果检查，直到可接受的数目，如果预定数量的效果检查方法在任何情况下都未导致通过的效果检查，则可以永久地禁止离开替代性监视。