专利名称：用于管理由车辆车轮上的电机所施加扭矩的系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于驱动电动车辆的控制系统。其目标为配备有至少一个电机的车 辆，所述电机设计为根据车辆驾驶员的命令以牵引或制动模式被操控。
现有技术电动车辆近年来早有提出。其典型为美国专利US 5418477所描述混合类型系列 四轮车辆，其中每一车轮由其特定的电机驱动。通过管理从交流发电机或从电池到电动机 的能量供应，控制器可能操控车轮电动机。另一实例为英国公开专利申请GB 2344799，其描 述车辆利用车载电机所提供的制动能力以产生多个再生制动功率水平，且除常规机械制动 功能外，提供模拟加压制动的制动功能或内燃机正常可用的电机制动。因此已熟知车辆中使用电机不仅由于牵引目的也用于制动目的，以例如增大 或减小施加到电力牵引车辆车轮的摩擦制动力。此外，例如申请人所公开序号为WO 2007/107576的专利申请表明，已提出牵引与制动均全部并且直接源自电能的电动车辆。为有效利用这些功能所提供的能力，所提出设备要求复杂电子系统以管理电机运 转，使得可提供对每一时刻电机所提供或利用扭矩的准确控制。这些电路利用体现每一时 刻车辆运转参数特性的数据，也须随时工作以响应驾驶员命令。在触发电机控制组件设定点可能的改变以依次修改控制车辆所需强电流之前，驾 驶员命令因此转化为可结合其它车载车辆信息进行处理的低电平设定点信号。对于将操作 人员与这些系统连接的控制子系统，重要的是确保可抵御失效，达到电动车辆应用所需的 可靠性水平。例如欧洲专利申请EP 1134113描述用于操控车辆的系统包括设有传感器的加速 器踏板，所述传感器对驾驶员所致加压敏感，产生代表驾驶员所施加的加速命令的测量信 号。为了克服传感器失效情况，提供相同或根据相似原理工作的第二传感器，如果第一传感 器失效则可能使车辆得以继续运行。此外，根据加速器命令对这些传感器输出信号的变化 区间进行不同设定，使得当其中一个传感器因失效受影响时可能确定问题所在。所述传感 器变化区间可为例如相互偏移。通过跟踪两个信号，则变为可能检测其任一个出现工作事 故。比较分析所获得的信号型式，使其可能参考前已列出情形确定所发生事故的类型。除 其复杂性外，所述系统的缺点是两个传感器在同一时间经受同一类型失效，这就降低所述 系统控制故障检测的可靠性。美国专利文件US 5485375提出电动车辆操控控制的故障检测系统，其中例如加 速器踏板等控制组件与设计为传递速度控制信号的传感器联结，所述速度控制信号与经由 踏板来自驾驶员的命令对应。所述传感器的作用也由数字开关检测。电机上扭矩控制电流 源自将速度控制信号与电机即时速度测量信号加以比较，所述速度控制信号源自所述模拟 传感器。提供安全设备以检测故障之后当数字开关指示加速器踏板上未施加控制时产生扭 矩电流的情况。提供触发控制信号所需踏板角度与数字开关相应角度之间的微小偏移以避 免在所述踏板加压之初的噪声和振动引起错误操作。但是，这种系统不是很可靠，因为其不可能检测与加速器踏板连接的传感器所传输控制信号在所述踏板正常工作范围限度之外 的情况。也不可能辨识测量传感器输出信号与加速器踏板受力之间不一致的所有情况。在授予同一公司的美国专利文件5730238中有传感器与加速器踏板联结且与开 关相关联的系统，所述开关设计为根据加速器踏板是否释放而在其行程底部或在这两个极 限位置之间呈三个状态。定时设备使其可能区分所述传感器其中一个的输出处所出现信号 是否由于振动造成不适合的冲击，或例如是否由于驾驶员人为压力。但是，所述系统具有与 前一系统相同的缺点。针对这些难点，本发明目标为这样一个系统，所述系统用于确保产生至少一个电 机的工作设定点，所述电机基于驾驶员可用的控制组件以牵引和制动模式被操控，其简单、 可靠并且适用于以低成本高效能的方式实施以便适合广泛应用。
发明内容
根据前述目标，本发明主旨为一种用于管理由车辆车轮上的电机所施加扭矩的系 统，所述扭矩基于驾驶员命令以牵引或制动模式被施加，所述系统包括至少一个控制组 件，所述至少一个控制组件被设计成根据车辆驱动参数的所需水平由驾驶员在给定控制范 围内加压；与控制组件关联的第一传感器，所述第一传感器被设计成提供测量信号，所述测 量信号是所述参数的函数且能够在超出与所述控制组件的加压范围严格对应的变化范围 的区间内变化；以及故障检测器，所述故障检测器被设计成报告这种测量信号的越界为异 常，其特征在于，所述系统还包括第二传感器以提供所述控制组件已越过所述控制范围内 预定加压水平的指示，以及所述故障检测器对所述第二传感器的输出敏感，以便如果在所 述测量信号与所述越过指示之间存在不一致则报告异常。所述系统提供特别简单的方式以检测可能影响命令管理的主故障情况以驱动车 辆，所述命令源自直接受驾驶员加压的组件。典型地，响应控制组件(例如踏板)加压范围 的传感器输出信号的变化区间比第一传感器输出信号理论上可能的变化范围窄。由于这种 布置，包括信号分析模块的故障检测器在工作中能够检测由所述传感器所获得的信号电平 是否在所述给定区间之外，且在这种情况下提供故障指示。根据一个有利实施例，所述系统也可设计为使得第一传感器输出信号的潜在变化 区既可低于也可高于与控制范围对应的所述给定区间延伸，以检测在其变化尺度每一端的 测量信号的越界偏差。但此处所述系统不能检测可能影响第一传感器工作的其它类型异常，例如可能的 比例滑移、膨胀或第一传感器输出的与引起变形的控制组件加压相关的其它变化尺度的变 形。根据本发明，通过添加以数字模式工作的第二传感器，检测第一传感器输出处所产生的 测量信号与源于控制组件的加压不对应，可以非常简单地弥补差距。以同样方式，第二传感 器可检测当控制组件实际被加压时在第一传感器输出处不产生测量信号的情况。更一般 地，添加第二传感器使其可检测控制组件加压、第一传感器所产生测量信号以及第二传感 器所产生数字信号之间的不一致。根据一个实施例，触发第二传感器的所述致动水平优选地对应于紧邻所述参数控 制范围下限的位置。所述实施例的益处在于控制组件一般地常在其释放位置与部分加压位 置之间致动，且反之亦然。通过如上所述配置第二传感器触发电平，于是获得简单且可靠方
5式以检测测量信号所提供的指示与控制组件实际给予加压之间的异常偏移。在这种情况下，故障检测器则须提示工作异常以表明须触发车辆驱动中的安全测 量。第二传感器于是提供附加安全性以克服第一传感器的不足。其提供与第一传感器的检 测无关的检测，并不经受与前文述及现有技术某些解决方案中所遇到的共性原因相关的任 何故障。其也提供对可能影响控制信号的故障进行检测的冗余度。其工作原理(数字)与 第一传感器(基本为模拟)不同，这也有助于整体稳健性，这是安全设备中重要因素。回到本发明配备电机车辆的应用，所述电机能够以动力或电力制动模式工作，有 利地可采取措施为所述电机配备用于根据驾驶员加速或制动命令产生扭矩控制设定点的 设备。如果在第一传感器故障例如其电气连接短路或断路之后，测量信号偏离其正常工作 的变化区间，根据其测量受故障影响的传感器，则不将所述信号用于确定电力牵引或制动 扭矩设定点。所述系统则规定源自失效传感器的设定点由不会使车辆处于危险中的安全设 定点替代。在多个控制参数均有助于创建单独设定点的情况下，所述系统包含所有这些设 定点以监控相关时刻电机上扭矩数值。设计人员可自由为这些设定点选用管理模式，且在 控制组件故障情况下，或在致动与前已矛盾的控制参数(例如牵引和制动加速度)对应的 多个组件情况下，确定适当策略以获得全部扭矩设定点，对相关车辆类型所指定的目标提 供安全响应。于是可见，根据故障检测器所规定的故障或不确定性类型，可能避免具有潜在危 险的电机失控，所述电机对车辆加以所有或部分牵引或制动。例如也可见，故障检测器能够 辨识两个车辆的驱动参数控制组件在同一时间被加压的情况。典型地这可涉及两个踏板， 其中一个定制电机的牵引模式加速，而另一个定制为基于能量回收作为电力制动设备工 作。添加第二传感器真正使其可能提供明确指示，所述指示涉及同时致动两个踏板或其中 一个控制子系统中已检测到缺陷。此时，特别地根据所计划应用和车辆目标客户，可采取措 施不修改每一踏板产生的设定点，对于运动车辆即仅由非常有经验的驾驶员把握。相反，在 信号明显矛盾的情况下，通过规定动力扭矩设定点被强制为给定低位或零位值同时对所涉 及所述或多个电动机完全保留电力制动设定点，可试图弥补驾驶员的经验缺乏或其它类型 的能力不足。根据可能实施例也可见，对于其传感器检测到失效的参数或在矛盾参数情况下非 优先控制的参数，所述系统产生与零电动加速或制动扭矩设定点命令对应的安全设定点。根据涉及前述概念实施的一个方面，有利地可能对故障检测器编程以检测越过所 述正常变化范围限度并具有所述范围外预设公差余量。在测量信号高于或低于控制组件所 述致动电平的所述测量信号正常数值而展现大于预定公差的偏差的情况下，也可能将故障 检测器分析模块编程以提示越过所述预先确定致动水平的指示与测量信号的不一致。设定点管理系统也适用于驱动车辆，所述车辆也包括用于所谓动力制动的附加电 力制动扭矩的设定点发生器，其设计为应用附加制动扭矩设定点，以根据至少一个参数对 电机施加所谓动力制动扭矩，所述参数由车辆在线确定以描述其工作特性。所述参数有利 地可不依赖驾驶员控制而产生。本发明可通过与驾驶员可用的每一驱动参数对应的安全扭矩设定点发生器与合 量扭矩设定点发生器联结被实施，所述合量扭矩设定点发生器设计为根据确定的组合规律 将安全设定点与适用的一个或多个附加设定点结合，以将合量设定点应用到电机上的扭矩控制。根据一个可能实施例，组合规律是将可适用的单独设定点加和的规律。在车辆包括 多个电机均联结到各个车轮的情况下，联结到所述车轮的所有电机共用合量设定点发生器 是较好的方法。本发明其它特征和优点由以下给定描述并参考附图得以显现，附图中通过非限制 性实例显示本发明一个实施例。
图1为每一后车轮配备有电力牵引和制动机的车辆的机构的结构图，其带有机器 电源和驱动系统的主要元件。图2A和图2B为根据本发明配备有传感器的车辆控制踏板分别从前方和侧方所得 的正视图。图3为说明根据本发明设定点安全系统中所实施的异常检测功能原理的图表。图4为根据本发明设定点产生和管理系统的简化总体结构图。图5为结合
实施异常检测功能的流程图；以及图6为根据选用以说明本发明实例进行加速和制动设定点管理的流程图。
具体实施例方式图1以示意性显示具有四个车轮的车辆，两前轮IlD在右而IlG在左，且两后轮 12D在右而12G在左。后轮12D与12G分别配备与其机械联结的电机14D与14G。以下，具 体指定车轮11和12或车辆中电机14的位置的标号，若非增加描述明确性则所述标号不重 复。所述电机14为三相同步机，配备有“分解器”类型角位移传感器。它们由包括两个车 轮模块的电子车轮驱动组块15驱动，所述车轮模块在图1中未单独示出，车轮12D与12G 各一个。所述组块15从电池17所组成的车载电源经由电源输电线16为每一电机提供动 力。所述电池17与当车辆停在充电站时可连接到电流源的充电模块18相联。车轮驱动组 块15的电子模块设计为驱动一对电机14D与14G。为此，电机14可用作电动机和发电机。 车辆的每一车轮11和12配备有机械制动设备(未示出)。许多不同布局可用于布置机械联结到车轮的电机。设定较大齿轮减速比是有利 的，例如至少等于10甚至优选地大于15，以使电机不过于庞大。电机可与车轮同轴安装，行 星齿轮系提供机械连接以具有必要的齿轮减速。也可能优选地通过添加机械齿轮减速级， 采用专利申请EP 0878332所述类型的配置。也可能选择具有多个电机，将它们的扭矩相加 在一起。在此情况下，电子车轮模块可并行驱动安装到同一车轮的多个电机。若车轮中安 装多个电机可参考例如专利申请WO 2003/065546和专利申请FR 2776966。中央单元30管理多种功能，包括车辆的电力牵引子系统。中央单元30经由电线 40(CAN 总线)与车轮驱动组块15的每一电子模块通讯。中央单元30也经由电线43与 加速命令33通讯，经由电线42与制动命令32 (伺服制动)连通，且经由电线41与选择前 进后退的命令31连通。这使其可能考虑驾驶员意图。中央单元30也经由电线48与电子 冷却模块38通讯。中央单元30进行车辆纵向移动的管理。它控制组块15的电子车轮驱动模块。为 此，所述中央单元每一时刻向组块15传输分别用于每一后车轮驱动模块的设定点数值，后车轮驱动模块确定通过每一电机14G与14D的电流方向和强度，并因此分别确定这些电机 轴上产生的动力或制动扭矩的数值。在本实例中，不同牵引电动机之间设定点的分布只是 在两个电机之间均等共享。通过每一时刻调节分布必然更为复杂，例如根据搜寻以检查每 一主动轮轮胎的工作，或更一般地根据车辆所需动态特性，如特别地在2007年11月9日申 请人提交的专利申请号FR07/58946所说明。显然，对于电机数量大于两个的情况以及当四 个车轮均设有电机时，或即使在单机(无论这些电机是否安装在车轮中)情况下，本发明也 适用。图2A与图2B表示供车辆驾驶员使用的加速或制动控制踏板51的常规机械实施 例。金属踏板连杆50铰接在托架53所支承的主轴52上，在驾驶舱内仪表板下方驾驶员直 接所处环境的垂直底部部分，所述托架附连到由翼片阳与56所固定的片板。主轴上回复 弹簧60恒定地趋于使连杆50回复到第一限定位置(或释放位置)，如图2B所示。连杆50 底端处的踏板间瓦62用于克服弹簧60的回复扭矩从而绕主轴52旋转到第二限定位置，在 所述第二限定位置连杆50的弯折部分64紧靠驾驶舱的底板63。连杆连接到常规机械液压 制动致动器(此处未示出)。为实施本发明，踏板50被配备传感器M以检测连杆50的位置。其包括附连到片 板91上的本体和对连杆50绕主轴52的角位移敏感以产生信号的组件，所述片板本身附连 到托架53，所述信号其幅值取决于所述连杆的角向行程，经由如图1中电线42或电线43等 导体传送到中央单元30。当踏板51处于此处所示释放位置时，启动例如电位计或霍尔效应传感器等的传 感器M以产生非零输出信号。所述信号电平随踏板51的旋转角度以至达到紧靠而增大。 传感器M连接成使得当踏板在行程末端达到紧靠底板63时，输出信号不会达到最大电位 幅值。图3所示图表表示在Y轴(轴线70)上测得的在中央单元30的输入处的这种信 号幅值的变化，对应X轴(轴线72)参数表示踏板51的物理位置，例如连杆50相对于释放 位置的转动角度。这两个轴线上的尺度一方面在X轴上标记为踏板角度转动范围(命令范 围)的百分比，另一方面为可由传感器M的输出复现的信号的总计内在可能变化区间的百 分比。于是，正常工作条件下踏板全角向行程上传感器所产生的测量信号由曲线75表 示。传感器设计为在踏板释放位置(X轴0%)提供非零幅值信号，例如对应于Y轴测量尺 度的15%。在踏板行程100%处，在所述实例中可达到最大理论值的85%。设置用于分析 中央单元的输入处传感器信号电平的级段以检测传感器输出信号所得数值在踏板物理位 移所对应限度(15%与85%)区间之外的失误。例如由于传感器电源终端之间短路，或在 传感器可变输出终端与电源负电极短路(则测得电平低于踏板释放位置所对应电平)的情 况下，或甚至在传感器可变输出终端与电源正电极短路(则测得电平大于踏板全致动位置 所对应电平)的情况下，将会发生所述失误。这也可能因为其中一个电源线或传感器可变 输出终端的断开而产生。实践中，测量信号被施以公差ε，中央单元30被编程以检测信号75在提示异常之 前是否达到小于(15% - O (点76)或大于(85% + O (点77)的数值。所述原理适用于 两驱动踏板32和33(控制组件)的各输出信号，其中驱动踏板32用于电力制动而驱动踏板33用于加速，应记得此处所述车辆的实例中，制动踏板具有双重功能，即a)控制每一车 轮上由相应电机与致动器或控制器所产生的电力制动扭矩，以及b)控制常规由摩擦实现 的机械制动。现了解刚才所述故障检测如何用于使电机控制设定点适用于车辆安全性需要。图 4结构图说明驾驶员与实现控制电机运行的设定点的管理的中央单元30功能之间的接口。 其中显示加速控制器33配备有传感器54A以检测踏板位置，通过控制接线43连接到中央 单元30，电力制动控制器323配备有比例传感器MF，由接线42连接到中央单元30，且前进 /后退选择器31由接线41连接到中央单元。图5流程图概略描述在传感器54A或MF中检测故障的过程，以每一时刻接线42 和43上的测量信号为基础由中央单元执行所述过程。如测试步骤112所说明，分析这些信 号的每个的幅值以检查其是否低于图3中Y轴上参考标号76所标识的下限(15% - ε )，所 述下限略低于正常工作时测量信号75的最小值。也测试以检查其是否大于限度77(85% + ε )，所述限度值略大于正常工作条件下传感器信号75的变化上限。如果这些测试其中一 项为结果是肯定的，则在下一步骤113中显示存在异常，且在步骤118中产生传感器故障记 录。否则，继续(线114)以下所说明过程。回到图4，中央单元30中的传感器故障控制模块108管理故障检测过程，所述故 障检测过程在控制器32与33的输出42与43的信号中已详述，并将各自信息传递到分别 用于电动加速和制动的两设定点发生器101和103的输入。除从故障控制模块108所获得 的信息外，牵引设定点发生器101每一时刻接收加速控制器33的输出处所产生的信号。同 样，除从模块108获得任一故障信息外，电动伺服制动设定点发生器103每一时刻接收电力 制动控制器32的输出处所产生的信号。根据这两个输入，两个设定点发生器101和103均 将以下所述的所谓安全设定点数值传输到设定点组合级段110，它产生用于驱动组块15的 合量扭矩设定点。每一时刻中央单元30接收车辆工作指示，例如此处在所述实例中为车辆速度指 示器80。根据本发明特别的方面，所述速度指示在第三设定点发生器105中由中央单元30 用于产生所谓动力电力制动扭矩设定点，在设定点组合级段110中所述动力电力制动扭矩 设定点可永久叠加在驾驶员控制组件产生的扭矩设定点上，以改善每一时刻施加至车辆车 轮的扭矩的管理。所述改进明显表现为加强驾驶员对车辆性能的感知和驾驶感觉，特别是 当驾驶员抬脚离开加速器踏板时。由于所谓动力电力制动设定点的产生与从驾驶员可用踏 板所获得的命令之间存在独立性，这在故障之后也表现为在加速或电动伺服制动设定点信 号中的任一个并未反映驾驶员所表达意愿的情况(如下文所详细说明)下也被证实。如前述所说明，参见图3与图5，中央单元30的级段108使其可通过例如对所述系 统发出传感器54Α和MF中一个的故障的信号而检测驾驶员控制工作故障。现参考图6说 明这种检测对设定点管理的影响，图中为基于驾驶员所施加控制与源于车辆本身的采集数 据的设定点管理操作顺序的流程图。在步骤120中，发生器105根据与扭矩设定点组合级段110相关时刻的车辆速度 给出动力制动扭矩设定点(图4)。则在步骤122中测试从加速踏板33所获得测量发生故 障的可能性(见图5过程112、113)。不存在这种故障(测试122的输出N)时，牵引扭矩发 生器101所产生的正常工作时牵引扭矩设定点(在步骤124中)被验证为安全设定点，并用于设定点组合级段110。但是，如果已检测到故障(测试122的输出0)，在步骤1 中， 牵引设定点发生器101的输出设定点确定为零扭矩数值，所述数值作为安全牵引扭矩设定 点被用于设定点组合级段110。从制动踏板54F的传感器所获得测量则在步骤128 (见图5中过程112、113)中进 行测试。不存在故障时，电动伺服制动扭矩设定点(图4)由设定点发生器103验证(步骤 130)为安全设定点并传输到设定点组合级段110。如果已检测到故障，制动设定点由设定 点发生器103 (步骤132)确定为零电力制动扭矩数值并作为安全设定点应用于设定点组合 级段110。在下一步骤135中，所述级段110将安全的牵引和电动伺服制动扭矩设定点与所 谓动力电力制动扭矩设定点结合，以产生在与主动轮12的电子驱动组块15的输入相关的 时刻应用的全部合量扭矩设定点。产生所述全面设定点的组合规律可为简单加和规律，应记得牵引设定点代表正扭 矩数值而制动设定点代表负值。可根据所需性能水平和车辆的复杂性而设定更复杂的组合 模式。扭矩设定点在电机14D和14F的两个驱动模块之间可均等共享地分布。当控制系统 车辆的设计为单独驱动每一车轮时，根据相关时刻所述车轮所需表现，也可服从更为复杂 的分布规律。所描述系统可用于解决由于其中一个传感器关键失效所遇到的问题，所述传感器 设计为将驾驶员对例如踏板等组件施加控制的强度或幅度转换到所确定的控制范围内。于 是，如果加速传感器54A的输出信号在限度76与77 (图2)之间的区间之外，所述系统禁止 牵引电动机的运转。在动力制动设定点发生器和伺服制动踏板的控制下，可能维持电力制 动。重要的是车辆将停止而不能再启动直至所述失误已得到修正。如果电动伺服制动传感器获得的测量值超出限度，所述系统禁止产生电动伺服制 动扭矩，但是并非由源自所谓“动力”电力制动扭矩发生器的设定点所产生，仍可能以牵引 方式控制电机。机械制动功能必然不受影响。如果从驾驶员控制直接获得的设定点失效， 动力电力制动设定点产生系统因此可能维持附加安全水平。最终，当驾驶员对加速和制动踏板同时进行控制时，若不存在传感器故障，所述系 统如何作用存在问题。例如，如果驾驶员驱动牵引踏板而不将其释放，再驱动制动踏板，则 最好取消牵引设定点。同样，必定不适用于加速踏板开始作用而制动踏板已受力的情况。由 车辆的设计者特别地以所述车辆特定规格和安全规则为基础进行选择。在两踏板均同时致 动情况下，设计者也可选择禁止任一电动扭矩设定点(可能的动力电力制动设定点除外) 直至驾驶员的电动控制之间的冲突消除。已可见检测故障的简单系统如何可能影响传感器，使得车辆如果发生失效可能保 证良好安全条件。也应注意，若在其变化尺度移位之后，响应加速器踏板给定加压所产生的 测量信号大于最初指定数值并超出总变化范围的85%上限，所述系统检测到故障并仍可确 保安全。但是，当传感器所产生测量信号处于“正常”变化区间内的电平从最初设置的表示 值偏移位，所述变化区间响应驾驶员经由踏板的命令而分配时，出现另一类型故障。如果在 错误方向发生移位，驾驶员将面临车辆的加速度大于他所设定加速度。他将对制动器作用。 如前述关于同时作用在两踏板的说明，通过将牵引扭矩设定点调零，则可解决所述问题。但 是，所述解决方案不能防止制动踏板一释放所述问题会重新产生。如果有问题的移位在另 一方向，麻烦是发生加速不足问题。也可发生另一问题，移位将影响电动伺服制动控制传感器。根据本发明，通过为至少一个控制踏板(优选为两者)配备数字传感器，所述数字 传感器可检测踏板已越过其工作行程预定位置，这可完全消除这些潜在困难。优选地，预先 确定位置是以适当间隙接近踏板释放位置的位置。参见图2A和图2B，应注意附连到托架53 的片板91支承感应传感器93的本体92，所述感应传感器从所述片板一侧突出且具有敏感 头95，敏感头95通过片板91以便在另一侧与金属连杆50的枢轴旋转轨迹边界端部平齐。 在图3中，阶梯曲线99代表传感器93的输出信号的二进制变化。所述传感器输出信号从 当连杆50大概处于其释放位置面向传感器93的敏感头95时任意确定为-1的电平改变为 当踏板越过X轴上参考序号100所表示且对应于图表Y轴上第一传感器M测量信号75的 数值96的角位移阈值时的0级电平。位置96任一侧的限度97与98所标识的公差区间对 于信号75的值为固定的，这在正常工作时对应于在驾驶员开始压下踏板51之后信号99从 数值-1变为数值0。所述信号99贯穿连杆50其余行程直至100%维持在0级。在图4中，加速踏板33与制动踏板32所配备的数字传感器由参考标号93A和93F 标识。其通过接线46和45连接到中央单元30。现回到图5流程图，当已认定角位移传感 器54A或54F的信号没有任何越界故障(步骤112的输出N处的线114)时，在步骤115中 继续进行测试，将测试中数字传感器93A和93F的所述-1或0级段输出与相应踏板的测量 信号75的输出进行比较(图3)。当数字信号99数值为-1时，如果所述测量电平大于限度 97数值，则检测到不一致。在所述过程下一步骤116中记录为异常。同样地，所述测试将检 查测量信号75的数值是否下降低于限度98而数字信号99仍处于0。在此情况下在步骤 116中也记录异常并产生传感器故障记录(步骤118)。相关参数的设定点电平固定为预定 安全数值，参见图6前述说明。于是所产生故障检测使其可能简单地修正从驾驶员控制产生扭矩设定点信号的 不同保护问题。如图6所示用于管理电机上三个扭矩设定点的过程正如前述关于踏板传感 器M和93所描述加以应用。于是，如果加速传感器输出处分析的测量信号在正常变化限 度内，而数字传感器指示加速器踏板的释放位置，动力扭矩设定点被强制设为零，但是电力 制动继续工作以使车辆被驱动到可保护其不受危险的位置。同样地，如果在踏板作用之下 检测到制动传感器的测量值在其正常变化限度之间，而数字信号指示制动踏板在释放位置 (于是揭示测量信号所提供的指示与踏板实际位置之间的移位)，制动扭矩设定点被强制 为零，但是电动动力制动设定点发生器维持运转，如牵引设定点发生器与车辆的机械制动 控制那样。最终，通过在每一踏板上添加第二数字传感器使得故障检测策略成为可能，可检 测到驾驶员同时作用在两踏板上。在此情况下，车辆的设计者可选择他认为最适于符合驾 驶员意图且符合基本安全要求的设定点管理类型。显然，本发明不限于所描述和表示的各实例，可进行不同更改而不偏离所附权利 要求限定的概念框架。特别地，所描述和要求权利的原则也可适用于其它失效模式经受监 控以相应调整扭矩设定点的情况。
权利要求
1.一种用于管理由车辆车轮上的电机所施加扭矩的系统，所述扭矩基于驾驶员命令以 牵引或制动模式被施加，所述系统包括至少一个控制组件(32、33)，所述至少一个控制组 件被设计成根据车辆驱动参数的所需水平由驾驶员在给定控制范围内加压；与控制组件关 联的第一传感器，所述第一传感器被设计成提供测量信号，所述测量信号是所述参数的函 数且能够在超出与所述控制组件的加压范围严格对应的变化范围的区间内变化；以及故障 检测器(108)，所述故障检测器被设计成报告这种测量信号的越界为异常，其特征在于，所 述系统还包括第二传感器(9 以提供所述控制组件已越过所述控制范围内预定加压水平 的指示，以及所述故障检测器(108)对所述第二传感器的输出敏感，以便如果在所述测量 信号与所述越过指示之间存在不一致则报告异常。
2.如权利要求1所述用于管理由车辆车轮上的电机所施加扭矩的系统，其特征在于， 所述测量信号的变化区间在所述控制范围的任一侧超出与所述控制范围对应的区间。
3.如权利要求1或2任一所述用于管理由车辆车轮上的电机所施加扭矩的系统，其特 征在于，所述控制范围内用以触发第二传感器的所述加压水平位于所述范围下限(96)附 近。
4.如权利要求1至3任一所述用于管理由车辆车轮上的电机所施加扭矩的系统，其特 征在于，它包括工作设定点发生器(101、103)，用于根据来自所述故障检测器(108)的指示 产生安全扭矩设定点，所述安全扭矩设定点在正常工作情形下与所述测量信号(75)对应， 而在故障情形下与作为相关控制参数的函数的电机安全设定点对应。
5.如权利要求4所述用于管理由车辆车轮上的电机所施加扭矩的系统，其特征在于， 所述控制组件是车辆的加速器踏板(33)，在故障情形下所述安全扭矩设定点与响应驾驶员 加速命令的电机牵引扭矩的零位值对应。
6.如权利要求4或5中任一所述用于管理由车辆车轮上的电机所施加扭矩的系统，其 特征在于，所述控制组件是车辆制动踏板(32)，且在异常情形下的所述扭矩设定点与响应 驾驶员电力制动命令的电力制动扭矩的零位值对应。
7.如权利要求4至6任一所述用于管理由车辆车轮上的电机所施加扭矩的系统，其特 征在于，所述设定点发生器根据车辆在运行时产生的至少一个特征运行参数进行工作，以 产生所谓动力的附加电力制动扭矩设定点(105)。
8.如权利要求7所述用于管理由车辆车轮上的电机所施加扭矩的系统，其特征在于， 所述附加电力制动扭矩设定点与驾驶员命令独立地产生。
9.如权利要求6、7或8任一所述用于管理由车辆车轮上的电机所施加扭矩的系统，其 特征在于，所述扭矩设定点发生器包括用于根据确定规律形成安全设定点且在适当时形成 附加设定点的装置，以传输用于电机控制的合量扭矩设定点。
10.如权利要求9所述用于管理由车辆车轮上的电机所施加扭矩的系统，其特征在于， 所述设定点发生器(110)根据代数规律工作，以便将适用它的安全设定点加和。
11.如权利要求9或10所述用于管理由车辆车轮上的电机所施加扭矩的系统，其特征 在于，它包括分别联结到各车轮(12)的多个电机(14G、14D)，所述设定点发生器为联结到 所述车轮的电机所共用。
12.根据前述任一权利要求所述用于管理由车辆车轮上的电机所施加扭矩的系统，其 特征在于，故障检测器(108)具有预设公差余量，以检测响应控制组件而产生的测量信号在与所述控制范围对应的变化区间之外。
13.根据前述任一权利要求所述用于管理由车辆车轮上的电机所施加扭矩的系统，其 特征在于，所述故障检测器(108)具有预设公差余量，以检测控制组件已越过所述范围内 的所述预先确定加压水平。
全文摘要
本发明主旨是用于管理车辆上与电机(14)联结的车轮上的扭矩的系统，所述电机设计为根据以驾驶员命令为基础应用的设定点以牵引或制动模式驱动。所述系统包括两个控制踏板(32、33)，一个用于加速而另一个用于电力制动，所述踏板可由驾驶员在给定控制范围内致动。用于根据驾驶员所施加的加压测量每一踏板位移的传感器(54)设计为产生信号(42、43)，所述信号在给定区间的变化通常提供所述控制范围内踏板位移测量值。如果所述测量信号数值偏离高于或低于所述给定变化区间，则由提供异常指示的故障检测器(108)拾取。以数字模式工作的第二传感器对控制组件越过预定加压水平敏感，并提供相应二进制指示。所述故障检测器设计为如果测量到信号与所述越过指示之间的不一致则提供异常指示。设定点发生器(101、103)根据测量信号与故障检测器异常指示工作而创建扭矩设定点，所述扭矩设定点在正常工作情形时对应于所述测量信号，而在异常情形时对应于安全设定点，并根据相应的控制参数将合量安全扭矩设定点用于控制电机。
文档编号B60L3/00GK102112337SQ200980130228
公开日2011年6月29日 申请日期2009年7月31日 优先权日2008年8月1日
发明者F·丘德-莫鲁, P·A·马涅 申请人:米其林技术公司, 米其林研究和技术股份公司