用于车辆的电力牵引驱动装置的制作方法

概念“车辆”应在最广泛的意义上理解，其中这里主要是载客车辆、包括公共汽车以及商用车辆并且包括专用车辆。

如果在混合动力车辆或电池电力车辆中驱动系统发生损坏，特别是在内燃机、电动机、变速器、差速器、变频器或高电压电池处发生损坏，则车辆不再能从其位置移动并被称为所谓的“死车”。这种“死车”构成障碍物并且对街道交通构成危险。所需的牵引还会导致大量费用。

混合动力车辆通常除内燃机还包括电动中央马达以及变速器和差速器。该现有技术参见图1。中央马达由高电压电池和变流器供给电能。控制装置用于操控中央马达。

从实践中也已经知道具有变速箱速比的电的单轮驱动装置(einzelradantrieben)以及无变速的单轮驱动装置，作为直接驱动装置，即所谓的轮毂电动机。它们用于载客车辆领域以及商用车辆和公共汽车以及用于专用车辆领域。

无论具体结构如何，在驱动系统损坏的情况下，例如由于传动系中的旋转部件的堵塞，不再可能实现来自车辆本身驱动的继续行驶。因此必须拖曳或在现场修理“死车”。特别是在危险地点例如视力不佳的拐弯处、建筑工地、多车道道路/快速公路/高速公路、铁路交叉道口等处，这对驾驶员、乘客和第三方构成危险。

从实践中已知的现有技术中已知了所谓的轮毂驱动装置的简单联动装置。它们集成在传动系中，以及通过驱动装置的控制设备上的唯一接口对单轮驱动装置进行中央保护以及操控(参见图2)。因此，这不能实现可靠的紧急运行操作，因为例如电流供给中的错误可能使两个驱动装置去活。数据总线线路中的错误也会导致两个驱动装置的功能丧失。因此，根据现有技术，不可能进行真正的紧急运行操作。

现在，本发明的目的在于，提供一种用于具有单独驱动的车轮的车辆的电力牵引驱动装置，其能够借助简单的手段、而无需特殊的构造费用来实现紧急运行操作，以避免“死车”。紧急运行功能至少应该能够实现：独立地将车辆驶出危险区域。在理想情况下，应该可以将车辆独立地行驶到下一个服务站。

通过权利要求1的特征解决上述任务。根据权利要求1，在用于车辆的电力牵引驱动装置的情况下，其中该牵引驱动装置包括在一个轴上的至少两个可彼此独立地操控的单轮驱动装置，通过如下方式实现紧急运行功能：驱动装置能够冗余地运行。这意味着，至少在两个单轮驱动装置没有同时故障时，其中一个驱动装置可以在紧急运行中工作。

为了实现紧急运行功能，两个单轮驱动装置在子系统的意义上分别具有自己的控制和/或性能联动装置。为此，所述联动装置或子系统可以包括在中央的轴驱动控制设备上的两个单独的数据总线接口，即，用于直接或间接操控各自的单轮驱动装置。在这种程度上，消除了对唯一的数据总线线路的依赖性。

此外，联动装置或子系统可包括紧急能量源，其为各自变频器的功率部件提供必要的能量。紧急能量源可以是能量源产生者，或者能量源产生者可以是紧急能量源的组成部分。后者可以是发电机、太阳能电池等。

紧急能量源可以优选地是蓄电池或电池，其以比较小的结构方式和比较低的功率被提供。紧急能量源用于在紧急运行操作中为单轮驱动装置提供电压或电流，其中它在其功率方面被降低，特别是，紧急能量源仅仅用于确保紧急运行功能。

还可以设想的是，紧急能量源引起不对称的牵引力或对一个唯一驱动轮的驱动，以使车辆能够独立地移出危险区域或以降低的速度行驶到下一个服务站。

基本上可以设想：紧急运行功能即紧急运行操作可以在检测到可预给定的参数时自动激活。所述检测可以例如从控制设备或电池管理系统中进行。

同样并且在特别简单的扩展方案的框架中，可以设想：也即，如果发生损坏/故障的话，紧急运行功能即紧急运行操作可以手动地经由开关、按键等由车辆的驾驶员来激活。然后，例如，通过激活紧急运行功能来激活引起紧急运行功能的子系统的紧急能量源和/或特殊控制机构。可以随着激活紧急运行功能或在激活紧急运行功能之后选择行驶方向，从而可以充分好地操纵车辆。为此，油门踏板可以用于通常的操纵或者可以作用在合适的开关装置或调节装置(杆等)上。

激活紧急运行功能的低电压信号可以经由控制线路直接地、或经由轴驱动控制设备被引导到变频器和至少一个单驱动装置。在此重要的是，必要时从紧急能量源向同一变频器主动地供应能量。实际的牵引通过变频器中的调节电流来实现，其中调节电流的量可以保存在与变频器相关联的软件中。紧急运行功能的子系统也使用该软件来确保在紧急运行操作中有足够的能量供应。

紧急运行功能主要或完全由软件实现。因此，它可以在现有的驱动装置中进行改装。特别地，紧急运行功能的算法系统整个或至少部分地作为软件保存在变频器控制设备中，在原始或冗余的次级硬件区域中。

同样可以设想：紧急运行功能、特别是紧急运行功能的算法整个或至少部分地作为电池管理系统中的软件来保存。

如前所述，通过紧急运行功能的软件、也即通过如下方式可以避免对驱动系统的更广泛的损坏：它在紧急运行操作中、必要时在考虑到检测到或确定出故障的情况下引起功率限制。

现在有以有利的方式设计和改进本发明教导的几种可能性。为此，一方面参考权利要求1之后的权利要求，另一方面参考借助附图对本发明的优选实施例的以下描述。也结合借助附图对本发明优选实施例的说明，解释本教导的一般优选扩展方案和改进方案。在图中：

图1以示意性视图示出了在简单联动情况下的包括电动中央马达的驱动装置(现有技术)，

图2以示意性视图示出了具有简单联动装置的、包括轮毂驱动的驱动装置(现有技术)，

图3以示意性视图示出了根据本发明的驱动装置的第一实施例，其带有在一个轴上的两个轮毂驱动和简单的联动装置，其中实现紧急运行操作，

图4以示意性视图示出了根据本发明的驱动装置的第二实施例，其带有在一个轴上的两个轮毂驱动和简单的联动装置，其中实现紧急运行操作，以及

图5以示意性视图示出了根据本发明的驱动装置的第三实施例，其带有在一个轴上的两个轮毂驱动和附加的联动装置，其中实现紧急运行操作。

图1以示意性视图示出了与现有技术有关的、例如混合动力车辆的驱动装置，涉及驱动装置的电气部件。中央马达1被设置为电动机，其通过差速器2作用于轴3。

中央马达1由能量源4(通常为hv电池)供应能量，该能量源通过变频器5受驱动控制设备6操控地向中央马达1供应电能。

图2示出了一种变型方案，该变型方案在实践中也是已知的，即，在简单联动情况下提供两个轮毂驱动装置7。在这里，这两个驱动装置也通过能量源4供应高电压直流电压。驱动控制设备6分别通过与各自驱动装置7相关联的变频器5来控制这两个驱动装置7，其中包含变频器5的功能块可包括其他功能元素。

图3示出了根据本发明的驱动装置的实施例，其中实现了紧急运行操作，其中在那里设置有联动装置。两个轮毂驱动装置7都具有它们自己的联动装置作为各自的子系统。具体地，这意味着分离地保护能量源4或者高电压直流电压源。此外，在中央驱动控制设备6(cu)中设置两个分离的数据总线接口8用于操控。

可选择地，使用替代能量源4(高电压电池)的能量源来为驱动装置供能。

在由图3可得的构型的范畴中必须确保：有效地存在处于低电压范围中的、由在那里未示出的紧急运行开关向至少一个轮毂驱动装置7的变频器5的控制线路10以及向同一变频器5的能量供应4。所述控制线路10可以经由驱动控制设备6直接连接到所述变频器5。代替地，可以通过紧急运行开关的can总线连接到变频器。

图4示出了根据本发明的驱动装置的另一实施例，其中在那里除了本来的能量源4之外还设置有紧急能量源9。紧急能量源可以是像本来的能量源4的高电压电池，其中电池管理系统(bms)可以与本来的能量源4以及紧急能量源9相关联。bms可以是能量供应的整个布置的部分区域或子单元。能量源4和紧急能量源9的布置可以通过优选地集成的软件分析系统来在完整或有限的功能方面被测试。

根据图4中的布置，确保：由紧急运行开关11至变频器5的、在低电压范围内的控制线10引导到驱动装置7中的至少一个。具体地说，控制线10从紧急运行开关11通过轴驱动控制设备6被引导到变频器5。同时，必须确保：能量供应要么通过本来的能量源4、要么通过紧急能量源9有效存在于相同的变频器5上。重要的是：控制线10可以通过驱动控制设备6或直接连接到变频器5。于是，在紧急运行操作中可以通过油门踏板12和方向开关11进行操纵。

如果能量源4的供电电压发生故障，来自紧急能量源9的紧急电压通过附加的连接点而被连接上或被激活，该紧急电压提供变频器5的功率部分13所需的能量。

图5示出了根据本发明的驱动装置的另一个实施例。它包括变频器5的功能单元。除了信号部分14之外，还设置有附加区域15，使得紧急运行操作可以经由分离的接口来操作。通过控制线路10又设定调节电流，其中信号由选择器开关11或模拟值发送器来触发。在紧急运行操作中可以以常规方式操纵加速踏板12。

为了避免重复，关于本发明的教导的其他有利构型，参考说明书的一般部分和所附权利要求。

最后，明确指出，本发明的教导的先前描述的实施例仅用于解释所要求保护的教导，但不限于实施例。

参考标记列表

1中央马达，电动机

2差速器

3轴

4能量源

5变频器，变频器单元

6驱动控制设备

7轮毂驱动装置，单驱动装置

8数据总线接口

9紧急能量源

10控制线路

11紧急运行开关、选择开关、方向开关

12油门踏板

13变频器的功率部分

14变频器的信号部分

15附加的、用于紧急运行控制的信号部分