用于对机动车中的驱动装置进行安全监控的方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于对机动车中的驱动装置进行安全监控的方法，其中在故障情况中产生故障信号（F），其中确定是否存在故障情况，在所述故障情况下在所述机动车的驱动轴中的至少一个驱动轴上存在无意的滑转系数-打滑，并且如果在机动车的驱动轴中的至少一个驱动轴上确定了无意的滑转系数，则对机动车的控制器（2）的至少一个故障反应参数（y）进行调整，其中，所述至少一个故障反应参数（y）改变控制器（2）的用于输出故障信号（F）的响应持续时间（T）。
【专利说明】
用于对机动车中的驱动装置进行安全监控的方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种用于对机动车中的驱动装置进行安全监控的方法以及用于实施 所述方法的计算单元和计算机程序。
【背景技术】
[0002] 为了防止机动车的、例如由于马达控制器或者变速器控制器中的软件故障或硬件 故障引起的无意的（正的或负的）加速度，可以设置基于力矩的或者基于加速度的3_层面-监控或监测。如果所获知的马达力矩或所获知的机动车加速不可信并且/或者超过了允许 的、用于所获知的马达力矩或所获知的机动车加速度的极限值，则所述3-层面-监控触发故 障反应。所述故障反应例如可以是燃料供给的切断和/或机动车的驱动装置的转速限制。
[0003] 在进行基于加速度的3-层面-监控时，例如可以通过对额定力矩的测评来确定所 预料的车辆加速度或额定车辆加速度。此外，例如借助于加速传感器来确定机动车的实际 车辆加速度。通过所述实际车辆加速度与所述额定车辆加速度的比较来推断出故障情况， 例如如果所述实际车辆加速度以一定的尺度为幅度超过所述额定车辆加速度的话。但是， 这样的基于加速度的监控像在DE 10 2001 075 509 Al中一样在附着丧失 (Haftungsabriss)的行驶情况中由于加速度数值的较小的变化而没有以下述方式允许可 靠的检测：例如所述实际车辆加速度以一定的尺度为幅度超过所述额定车辆加速。这一点 例如在以下情况下出现:机动车在具有低摩擦系数(yr ~ 0.3)的行车道上在速度恒定并且 转向盘转角恒定时以最大在圆形轨道半径上可能的、恒定的横向加速度的2/3进行运动(这 种情况尤其可能会在较差的天气情况下、例如在下雪或者下雨时出现)并且而后例如由于 力矩误差或者加速踏板故障而提供最大的驱动力矩。这可能引起所述驱动轮或驱动轴的打 滑，这又可能由于过度转向或者转向不足而导致离开车道的后果。
[0004] 因此，对于用于对机动车中的驱动装置进行安全监控的改进方法存在需求。
【发明内容】
[0005] 按照本发明，建议具有独立权利要求所述特征的、用于对机动车中的驱动装置进 行安全监控的方法以及用于实施所述方法的计算单元和计算机程序。有利的设计方案是从 属权利要求及以下说明的主题。
[0006] 对于用于对机动车中的驱动装置进行安全监控的方法来说，在第一步骤中确定是 否存在故障情况，在所述故障情况下在所述机动车的驱动轴中的至少一个驱动轴上存在无 意的滑转系数(Schlupfwert)，也就是说是否所述驱动轴的车轮在对实际的行进速度进行 测量的情况下显著地转得太快或者转得太慢。
[0007] 一旦将驱动力或者制动力传递到车轮上，就出现较小的、不等于零的滑转系数。该 滑转系数取决于所述速度和所传递的力。如果如此剧烈地使所述车轮加速或者制动，从而 超过最大的附着摩擦力，那么滑转就增大，直至可能出现车轮的不受控制的打滑(滑移)或 滑动/抱死(滑动）。
[0008] 在另一个步骤中，如果确定了无意的滑转系数，则对所述机动车的控制器的至少 一个故障反应参数进行调整，其中，所述至少一个故障反应参数改变控制器的用于输出故 障信号的响应持续时间。由此根据无意的滑转系数的存在情况来对所述响应持续时间进行 间接的或者直接的调整。通过对于所述至少一个故障反应参数的调整，在这种情况中有针 对性地提高所述故障识别的敏感性。如果像例如在开头所描述的转弯行驶情况中就是这种 情况一样在附着丧失的行驶情况中仅仅出现所述加速度数值的较小的变化，则由此也可以 检测故障。通过检测在至少一个驱动轴上是否存在由所述机动车的驾驶员想要的或者不想 要的滑转系数，尤其在所述驱动轮或者驱动轴无意地打滑或者抱死时改进故障识别的敏感 性并且在驱动轮或者驱动轴有意地打滑的行驶情况中提高故障识别的公差。
[0009] 在故障情况中，随后有利地开始故障反应，也就是说在滑转系数为正时降低转矩 并且/或者限制转速，并且在滑转系数为负时断开所述驱动轴的转矩(例如通过离合器的断 开)。
[0010] 按照一种实施方式，为了确定是否存在故障情况，将车辆纵向加速度与取决于车 轴加速度(Achsbeschleunigung)(也就是由所述驱动轴的旋转加速度与几何尺寸(车轮大 小等等)产生的纵向加速度)的参量进行比较，并且如果所述车辆纵向加速度一一在实际的 实施方案中优选以大于能够预先给定的阈值为幅度一一偏离所述参量，则推断出无意的滑 转系数。如果车辆纵向加速度小于所述参量，那么这就意味着正的滑转，也就是所述驱动轴 转得太快。如果所述车辆纵向加速度大于所述参量，那么这就意味着负的滑转，也就是所述 驱动轴转得太慢。所述车辆纵向加速度例如可以通过测量技术、例如借助于加速度传感器 来获知，而所述车轴加速度则例如可以从所述车轴转速变化中推导出来。所述参量尤其可 以是所述车轴加速度本身。
[0011] 按照另一种实施方式，所述机动车的、（通过下坡从动力所引起）的坡度加速度进 入到所述参量之中。为此，将所述车辆纵向加速度与作为参量的、由车轴加速度与最大的坡 度加速度（Steigungsbeschleunigung)构成的差进行比较，并且如果所述车辆纵向加速 度 在实际的实施方案中优选以大于能够预先给定的阈值为幅度 偏尚所述参量，则 推断出无意的滑转系数。由此，通过以机动车的最大的坡度加速度为幅度进行校正这种方 式，来进一步改进对于故障情况的检测。所述坡度加速度例如可以从借助于斜度传感器所 测量的斜度来确定。
[0012] 按照一种优选的实施方式，为了确定所述车轴加速度而对至少一个驱动轴的车轴 速度、也就是转速进行测评。因此以在测量技术上简单的方式例如通过对于所述车轴速度 的数字微分来确定所述车轴加速度。作为替代方案或者补充方案，也可以直接或者间接检 测并且测评其他的物理评估参量例如转矩、力、能量和/或功率。
[0013] 按照另一种实施方式，如果取决于所述车辆纵向加速度的参量大于所述机动车 的、最大允许的加速度极限值或者小于所述机动车的、最小允许的加速度极限值，则推断出 无意的滑转系数。所述最大允许的加速度值相当于在考虑到当前的运行状态(基本上通过 加速踏板位置来预先给定）的情况下最大可以由所述驱动装置提供的纵向加速度值。所述 最小允许的加速度值相当于在考虑到当前的运行状态(基本上通过加速踏板位置来预先给 定）的情况下最小可以由所述驱动装置所预料的纵向加速度值。所述参量尤其可以是所述 车辆纵向加速度本身。
[0014] 按照另一种实施方式，使用由所述车辆纵向加速度和所述驱动装置的惯性加速度 构成的总和作为所述取决于车辆纵向加速度的参量。"惯性加速度"系指由所述驱动装置的 惯性矩和转矩产生的角加速度。它描述了所述驱动装置的内部的加速度，即尤其是马达转 速及车轮转速的变化。它例如借助于对于这些转速的数字微分来确定。如果所述驱动装置 的转矩由于低摩擦系数而不能被转换为纵向加速度，则与所述纵向加速度相比大为显著地 提高或者降低这种旋转的份额。通过对于所述惯性加速度的额外的检测和考虑来考虑到驾 驶员期望力矩，所述驾驶员期望力矩仅仅反映在所述驱动装置转速的变化中而不是反映在 实际的平移的车辆纵向加速度的变化中。
[0015] 按照另一种实施方式中，确定用于所述故障情况的评估参量并且根据所述评估参 量来输出所述故障信号。所述故障信号的输出可以相应地根据所述故障的、通过所述评估 参量来表明的严重性来加速或者延迟。如果所述滑转系数偏离基准值(滑转系数=〇)越厉 害，就越快地输出所述故障信号，这引起安全性的提高。
[0016] 按照另一种实施方式，为了确定所述评估参量而形成由所述车辆纵向加速度和所 述惯性加速度构成的总和。由此考虑到所述机动车的可能的总加速度，这提高了安全性。
[0017] 按照另一种实施方式，为了确定所述评估参量使用最大允许的加速度极限值或最 小允许的加速度极限值。将所述加速度极限值例如通过减法来与所述由车辆纵向加速度和 旋转的加速度构成的总和相比较。由此仅仅在超过所述最大允许的加速度极限值时或者在 低于所述最小允许的加速度极限值时推断出故障情况，这改进了对于所述故障情况的检测 的精度。
[0018] 按照另一种实施方式，根据所述故障反应参数来确定用于所述评估参量的阈值， 其中，在所述评估参量超过所述阈值时进行故障信号的输出。由此在故障情况中或者在出 现附着丧失的情况中降低用于所述评估参量的阈值的水平，这再次缩短所述控制器的、直 至用于输出故障信号的响应持续时间。
[0019] 按照另一种实施方式中，根据所述故障反应参数来确定用于所述评估参量的因 数。如果根据所述以一个因数为幅度而放大的评估参量来输出所述故障信号，则引起安全 性的进一步的提尚。
[0020] 机动车的按本发明的计算单元、例如控制器尤其在程序技术上被设立用于实施按 本发明的方法。
[0021] 以软件的形式来实现所述方法也是有利的，因为这引起的成本特别低，尤其是如 果所设计的控制器还用于其他的任务并且因此本来就存在。用于提供计算机程序的合适的 数据载体尤其是光盘、硬盘、闪存存储器、EEPR0M、CD-R0M、DVD以及其他数据载体。也可以通 过计算机网络(互联网、内联网等等)来下载程序。
[0022]本发明的其他优点和设计方案从说明书和附图中获得。
[0023] 不言而喻，前面所提到的以及下面还要解释的特征不仅能够在相应说明的组合中 使用，而且也能够在其他的组合中使用或者单独地使用，而不脱离本发明的范围。
【附图说明】
[0024] 本发明借助于一种实施例在附图中示意性地示出并且下面参照附图进行详细描 述。
[0025] 图1以示意图示出了本发明的一种优选的实施方式的信号图。
【具体实施方式】
[0026] 图1示出了按照一种优选实施方式的安全功能的信号图的示意图，所述安全功能 在机动车的控制器2、例如马达控制器中实现。所述安全功能对正的滑转系数、即车轮打滑 的情况进行描述。通过对于比较元件的相应调整则产生负的滑转系数、即车轮抱死的情况。
[0027] 所述控制器2构造为机动车的计算单元用于对该机动车的驱动装置进行安全监 控，并且在故障情况中产生故障信号F。
[0028]如果所述机动车在具有低摩擦系数(yr~0.3)的行车道上在速度恒定并且转向 盘转角恒定时以最大在圆形轨道半径上可能的、恒定的横向加速度的2/3进行运动并且而 后例如由于力矩误差/加速踏板故障而提供所述最大的驱动力矩，则例如存在故障情况:后 果可能是附着丧失，由于所述附着丧失所述机动车离开其车道。在此，"附着丧失"是指所 述机动车的至少一个驱动轴的无意的打滑作为用于无意的滑转系数的可能性。
[0029]所述控制器2中的示出的安全功能具有五个输入接头和一个输出接头。
[0030]所述第一输入接头为所述机动车的至少一个驱动轴的车轴加速而设置， 所述第二输入接头为所述机动车的坡度加速度a_sl〇pe而设置，所述第三(双重地构成的） 输入接头为沿着所述机动车的行驶方向的实际车辆纵向加速度a_laengs的测量值而设置， 所述第四（双重地构成的）输入接头为所述机动车的驱动装置的惯性加速度a_rot而设置， 并且所述第五(双重地构成的）输入接头为所述机动车的最大允许的加速度极限值 &_21!1_ max而设置。
[0031 ]所述车轴加速例如可以通过对每个车轴的、借助于车轮转速的微分 (Differenzierung)而获得的、经过平均的旋转加速度求最大值这种方式来求得，例如按照 以下公式来求得：
V/H:前/后 R/L:右/左。
[0032] 所述机动车的坡度加速度a_sl〇pe可以由借助于坡度传感器来测量的坡度角α来 确定，例如按照以下公式来确定： a_slope=g 氺 sinct g:重力加速度。
[0033] 沿着行驶方向的实际车辆纵向加速可以借助于加速度传感器来获知。
[0034] 机动车的驱动装置的惯性加速度a_rot可以由对于马达转速和车轮转速以及必要 时另外的旋转的驱动分量的微分确定。
[0035] 机动车的最大允许的加速度极限值a_zul_max可以由加速踏板位置和所述加速踏 板位置的时间上的梯度确定。有利地，附加地将正的和/或负的转矩要求通过起作用的驾驶 员辅助系统化3?^31?^0：、"_)来列入到所述确定中。
[0036] 所述控制器2的输出接头被构造用于当存在故障情况时输出故障信号F。在当前的 实施例中，所述故障信号F是在故障情况中具有逻辑上的HIGH并且在非故障情况中具有逻 辑上的LOW的二元信号。
[0037]此外，所述安全功能具有第一减法器4、第一比较器6、"与"元件8、能够操控的换接 开关10、第一加法器12、第二比较器14、第二加法器16、第二减法器18、最大值确定器20和积 分器22。
[0038]向所述第一减法器4输送机动车的车轴加速度a_axle和坡度加速度a_sl〇pe作为 输入参量。所述第一减法器4提供差diff_a_s作为输出参量。
[0039]将所述差diff_a_s像车辆纵向加速度a_laengs那样作为输入参量输送给所述第 一比较器6，如果所述差dif f_a_s大于所述车辆纵向加速度a_laengs，则该第一比较器提供 逻辑上的HIGH信号作为输出信号。否则就提供逻辑上的LOW信号。
[0040]向所述第一加法器12输送所述机动车的车辆纵向加速度a_laengs及其驱动装置 的旋转的加速度3_^七作为输入参量，所述第一加法器提供由所述车辆纵向加速度a_ Iaengs和所述惯性加速度a_rot构成的总和a_sum作为输出参量。
[0041 ]将所述总和a_sum像最大允许的加速度极限值a_zul_max那样作为输入参量来输 送给所述第二比较器14,如果所述总和a_sum大于所述最大允许的加速度极限值a_zul_ max，则该第二比较器提供逻辑上的HIGH信号作为输出信号。否则就提供逻辑上的LOW信号。
[0042] 将所述第一比较器6及第二比较器14的两个逻辑信号作为输入参量输送给"与"元 件8，如果所述两个逻辑信号是HIGH，则该"与"元件提供逻辑上的HIGH信号作为输出信号。 否则就提供逻辑上的LOW信号。
[0043] 将所述"与"元件8的逻辑输出信号作为操控信号AS来输送给所述能够操控的换接 开关10。如果所述"与"元件8的逻辑输出信号是逻辑上的HIGH，则针对用于输出故障信号F 的控制器2的快速响应选择在接头26上存在的数值并且将其输送给所述积分器22。而如果 所述"与"元件8的逻辑输出信号是逻辑上的L0W，则针对用于输出故障信号F的控制器2的缓 慢响应选择在接头24上存在的数值并且将其输送给所述积分器22。
[0044] 所述积分器22被构造用于:对输入信号进行积分(aufintegrieren)并且输出经过 积分的数值(积分器数值）。将所述积分器数值向下限制到在输入端MN上存在的数值并且向 上限制到在输入端MX上存在的数值。此外，所述积分器22具有能够选择的放大系数K，用该 放大系数来放大所述积分器22的输入信号。一旦所述积分器数值达到所述在输入端MX上存 在的数值，所述积分器就输出所述故障信号F。
[0045] 此外，向所述第二加法器16输送所述机动车的车辆纵向加速度a_laengs及其驱动 装置的惯性加速度a_rot作为输入参量，所述第二加法器则相应地又提供所述总和 &_训!11作 为输出参量。
[0046] 将所述总和a_sum和所述最大允许的加速度极限值a_zul_max作为输入参量来输 送给所述第二减法器18,该第二减法器提供所述评估参量G作为输出参量。
[0047] 将所述评估参量G作为输入参量来输送给所述最大值确定器20，该最大值确定器 抑制或者滤出所述评估参量G的负值。将正的输出信号作为正的评估参量X输送给所述积分 器22作为输入参量。
[0048] 在运行中，在第一步骤中例如用加速度传感器来测量所述车辆纵向加速度&_ Iaengs。此外，例如通过对于车轴速度或者车轴转速的检测连同随后的微分来确定所述车 轴加速此外，确定或读入所述坡度加速度3_81〇卩6、所述惯性加速度3_1"〇1：以及所 述最大允许的加速度极限值a_zul_max。
[0049] 在另一个步骤中，向所述第一减法器4输送所述机动车的车轴加速及其 最大的坡度加速度a_sl〇pe。所述第一减法器提供所述差diff_a_s作为输出参量，将该差像 所述车辆纵向加速度a_laengs那样输送给所述第一比较器6,如果所述差diff_a_s大于所 述车辆纵向加速度a_laengs，则该第一比较器提供逻辑上的HIGH信号作为输出信号。由此 如果所述机动车的一个或者多个驱动轴打滑，则提供逻辑上的HIGH信号。
[0050] 此外，在运行中，在另一个步骤中向所述第一加法器12输送所述机动车的车辆纵 向加速及其驱动装置的惯性加速度a_rot。所述第一加法器提供总和a_sum作为 输出参量。将所述总和a_sum像所述最大允许的加速度极限值a_zul_max-样输送给所述第 二比较器14,如果所述总和a_sum大于所述最大允许的加速度极限值a_zul_max，则该第二 比较器提供逻辑上的HIGH信号作为输出信号。由此如果所述机动车的一个或者多个驱动轴 无意地打滑，则提供逻辑上的HIGH信号。
[0051] 此外，在运行中，在另一个步骤中将所述两个逻辑信号与所述"与"元件8连接起 来，从而仅仅在所述机动车的至少一个驱动轴无意地打滑的情况中在所述"与"元件8的输 出端上存在信号。将所述"与"元件8的逻辑输出信号作为操控信号AS来输送给所述能够操 控的换接开关10,从而对于所述"与"元件8的逻辑上为HIGH的逻辑输出信号来说针对用于 输出故障信号F的控制器2的快速响应选择故障反应参数y并且将其输送给所述积分器22， 该故障反应参数y导致所述积分器22的阈值降低，以便引发在所述输出接头上提供所述故 障信号F的结果。
[0052] 此外，在运行中，将所述总和a_sum和所述最大允许的加速度极限值a_zul_max输 送给所述第二减法器18,该第二减法器提供评估参量G作为输出参量，将该评估参量G输送 给所述最大值确定器20。所述最大值确定器20抑制或滤出所述评估参量G的负值并且提供 所述正的评估参量X作为输出信号，将该正的评估参量X作为输入参量来输送给所述积分器 22。所述评估参量X表达了所述故障的严重性，也就是说在所示出的实例中表达了所述无意 的加速度包括无意的打滑的程度。
[0053]所述积分器22对所述正的评估参量X进行积分。在当前的实例中，将所述积分器数 值向下限制到数值MN=O并且向上限制到数值MX=y。如果所述积分器达到所述上极限，则输 出所述故障信号F。根据在MX上是否存在用于快速响应的、在接头26上存在的数值或者用于 缓慢响应的、在接头24上存在的数值作为上极限，所述积分器更快或者更慢地进入到饱和 中并且输出所述故障信号F。
[0054]为了改变所述响应持续时间T，作为替代方案或者补充方案可以根据所述故障反 应参数来改变所述放大系数K，尤其是针对快速的反应而将K放大并且针对缓慢的反应而将 K缩小。
[0055] 为了改变所述响应持续时间T，作为替代方案或者补充方案也可以根据所述评估 参量来预先给定所述故障反应参数。有利地相应地如此预先给定所述故障反应参数，使得 越高的评估参量引起越短的响应持续时间。
[0056] 通过本发明，在驱动轮或者驱动轴无意地打滑的情况下改进故障识别的敏感性。 同时，在没有附着丧失的行驶情况中并且在驱动轮或者驱动轴有意地打滑的行驶情况中提 高故障识别的公差。此外，所述方法可以以类似的方式用于检测例如由于抱死的变速器或 者由于电驱动装置的太高的减速力矩而抱死的驱动轮或者驱动轴。
【主权项】
1. 用于对机动车中的驱动装置进行安全监控的方法，其中在故障情况中产生故障信号 (F) ，该方法具有以下步骤： 确定是否存在故障情况，在所述故障情况下在机动车的驱动轴中的至少一个驱动轴上 存在无意的滑转系数，并且 如果在机动车的驱动轴中的至少一个驱动轴上确定了无意的滑转系数，则对所述机动 车的控制器(2)的至少一个故障反应参数(y)进行调整，其中，所述至少一个故障反应参数 (y)改变控制器(2)的用于输出故障信号(Π 的响应持续时间(T)。2. 根据权利要求1所述的方法，其中为了确定是否存在故障情况，将车辆纵向加速度 (a_laengs)与取决于车轴加速度(a_axle)的参量进行比较，并且如果所述车辆纵向加速度 (a_laengs)以大于能够预先给定的阈值的幅度偏离所述参量，则推断出无意的滑转系数。3. 根据权利要求2所述的方法，其中将所述车轴加速度(a_axle)或者由所述车轴加速 度(a_axle)和坡度加速度(a_slope)构成的差(diff_a_s)用作所述取决于车轴加速度(a_ axle)的参量。4. 根据权利要求2或3所述的方法，其中为了确定所述车轴加速度(a_ax 1 e )而对机动车 的至少一个驱动轴的车轴速度进行测评。5. 根据权利要求2至4中任一项所述的方法，其中，如果取决于所述车辆纵向加速度(a_ laengs)的参量以大于能够预先给定的阈值的幅度偏离机动车的、最大允许的或最小允许 的加速度极限值(a_ z u 1 _ma X )，则推断出无意的滑转系数。6. 根据权利要求5所述的方法，其中，使用所述车辆纵向加速度(a_laengs)或者由车辆 纵向加速度(a_laengs)和惯性加速度(a_rot)构成的总和来作为所述取决于车辆纵向加速 度的参量。7. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中确定用于所述故障情况的评估参量 (G) ，并且其中根据所述评估参量(G)来输出所述故障信号。8. 根据权利要求7所述的方法，其中为了确定所述评估参量(G)而形成由车辆纵向加速 度(a_laenges)和惯性加速度(a_rot)构成的总和(a_sum)〇9. 根据权利要求8所述的方法，其中为了确定所述评估参量(G)而使用机动车的、最大 或最小允许的加速度极限值(a_zu l_max )。10. 根据权利要求7至9中任一项所述的方法，其中，根据所述故障反应参数(y)来确定 用于所述评估参量(G)的阈值，其中，在所述评估参量(G)达到所述阈值时进行所述故障信 号(FO的输出。11. 根据权利要求7至10中任一项所述的方法，其中根据所述评估参量来预先给定所述 故障反应参数。12. 计算单元，该计算单元被设立用于实施根据前述权利要求中任一项所述的方法。13. 计算机程序，当该计算机程序在所述计算单元上被执行时，该计算机程序促使计算 单元实施根据权利要求1至11中任一项所述的方法。14. 机器可读的存储介质，该机器可读的存储介质具有保存在其上面的、根据权利要求 13所述的计算机程序。
【文档编号】B60K28/16GK106042926SQ201610205027
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年4月5日 公开号201610205027.3, CN 106042926 A, CN 106042926A, CN 201610205027, CN-A-106042926, CN106042926 A, CN106042926A, CN201610205027, CN201610205027.3
【发明人】D.科瓦克, T.佐勒, G.庞格拉茨
【申请人】罗伯特·博世有限公司, 宝马股份公司