CN101825031A - 特别是在故障情况时用于运行汽车的驱动马达的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及特别是在故障情况时用于汽车的驱动马达的运行方法和装置。本发明涉及一种通过驱动马达(2)采用替代运行方式的方法，其中，根据一个触发参数(AG)对驱动马达(2)进行控制，以提供驱动马达(2)的输出参数，其中，在出现故障时采用替代运行方式，其中，在采用替代运行方式时如此地控制驱动马达(2)，即根据规定的时间曲线将用于驱动马达(2)的输出参数(MG1)从出现故障时的输出参数减小到一个通过替代运行方式阈值规定的输出参数。

Description

特别是在故障情况时用于运行汽车的驱动马达的方法和装置
技术领域
本发明涉及具有驱动马达，特别是内燃机的汽车系统，以及用于它们的运行的方法，其中，在有故障情况时汽车系统的驱动单元在替代运行方式中运行。
背景技术
通常由马达控制器对汽车系统中的驱动马达进行触发，例如以便就内燃机而言、在驱动马达中实现外部规定，例如驾驶员希望力矩的规定。马达控制器规定有不同的诊断或者检查，用它们对马达系统的单个的结构部件，例如传感器、调节器等，以及在马达控制器中执行的软件关于它们正常的功能进行检查。当查出一个传感器、一个调节器、或者一个所使用的软件程序有故障时，这个故障给马达控制器或者在马达控制器中发出信号。
当识别出一个故障时-通常是在一个规定的防振动时间以后-开始有故障反应。这些故障反应例如导致一种转速限制或者导致在一种替代运行方式的范围中的驱动马达的另一种限制。
通常驱动马达是突然地从无故障运行过渡到替代运行方式，这样就出现一种驱动力矩的突然变化。在对此反应敏感的使用有这种马达系统的汽车中，例如在摩托车、喷气雪橇等中，或者通常在关键的行驶状态中会出现一种不可控制的行驶状态，例如出现侧滑或者倾翻，例如喷气雪橇会出现车辆的浸没。
发明内容
本发明的任务是提供一种用于马达系统的运行的方法，其中，当出现故障时马达系统在一种替代运行方式中运行，其中，在过渡到替代运行方式时不应出现突然的力矩跃变。
这个任务通过一种按照权利要求1所述的在一个马达系统中当驱动马达运行时用于采用一种备用的运行方式的方法，以及按照并列的权利要求所述的装置得以完成。
在从属权利要求中对本发明的其它一些方案进行了说明。
根据本发明的一个第一方面的内容规定了用于在一个马达系统中在驱动马达运行时采用一种替代运行方式的方法。按照一个触发参数控制驱动马达，以提供驱动马达的输出参数，其中，在出现故障时采用替代运行方式。在采用替代运行方式时如此地触发驱动马达，即根据一个规定的时间曲线将驱动马达的输出参数从出现故障时的输出参数降低到通过一个替代运行方式阈值确定的输出参数。
上述方法的构思在于在识别到一个故障后非跳跃式地从一种正常的运行方式过渡到一种替代运行方式，并且避免由于出现的故障而使力矩突然发生变化。为此在最后确定的无故障的运行状态中得到输出参数，例如转速或者由驱动马达输出的转矩。可将如此得到的数值连续地减小到一个通过替代运行方式阈值规定的数值，这样就可总是保持一种可控制的汽车状态。
此外可如此地选择时间曲线的，即不超过输出参数的梯度的一个规定的数值。
可以规定，当出现故障时将输出参数限制到一个阈值，其中，根据规定的时间曲线将该阈值从出现故障时刻的输出参数减小到替代运行方式阈值。
在一个实施形式中可将输出参数从出现故障时存在的输出参数减小到通过一个替代运行方式阈值限制的输出参数，方式是以一个绝对的或者相对数值按照时间先后的计算步骤通过逐次地将阈值减小到替代运行方式阈值。
此外，替代运行方式阈值是根据输出参数设定值，特别是根据汽车的加速踏板位置确定的。
此外，在没有故障的正常运行方式中将驱动马达的输出参数限制到一个输出参数阈值，这个阈值大于替代运行方式阈值。
按照另一实施形式，当转速的最后有效数值大于替代运行方式转速时，当在马达系统中出现故障时根据规定的时间曲线将出现故障前的作为输出参数的转速的最后有效数值降低到一个作为替代运行方式阈值的规定的替代运行方式转速。
根据另一实施形式，就驾驶员的外部规定而言在出现故障时根据时间曲线将用于确定触发参数所使用的驾驶员规定从在出现故障前最后有效的驾驶员规定减小到一个最小的驾驶员规定。
根据本发明的另一方面的内容设计一个用于驱动马达的运行的马达控制器，其中，该驱动马达可以采用一种替代运行方式。这个马达控制单元包括：
-一个根据一个触发参数用于触发驱动马达的控制单元，以提供驱动马达的输出参数；
-一个用于在出现故障时采用替代运行方式的故障单元，其中，根据一个规定的时间曲线将驱动马达的输出参数从出现故障时的输出参数降小到一个通过一个替代运行方式阈值确定的输出参数。
根据另一方面的内容规定一个计算机程序。这个程序包括一个程序代码。当该代码在一个数据处理单元中被执行时实施的是上述方法。
附图说明
下面借助附图对一些优选的实施形式进行更加详细的说明。这些附图是：
图1：一个马达系统的一个简图。
图2：用于从正常运行模式过渡到一种替代运行模式的方法的流程图。
图3：输出力矩与时间的曲线。
具体实施方式
图1简图示出具有一个作为驱动马达的内燃机2的马达系统1。内燃机2通过一个马达控制单元3进行触发。借助触发信号AS对内燃机2进行触发，其中，内燃机2的构件，例如进气管22中的节气门21，用于将燃料喷入到进油管22中，或者在直喷时直接喷入到多个气缸23中的一个气缸中的喷油嘴23如此地运行，即达到内燃机2的所希望的输出参数，例如所希望的转矩，和/或所希望的马达功率，和/或所希望的转速。
为此马达控制单元3得到马达参数MG1、MG2，(这些马达参数可借助相应的传感器，例如转速传感器24、空气输送段中的压力传感器25等检测到)，并且马达控制单元3还得到其它一些马达系统参数，(这些参数可借助马达系统1中的其它传感器确定)，以使得内燃机2能按规定的方式运行。此外，马达控制单元3还接收一种力矩需求MA，作为调节参数。在所示的实例中其作为一个驾驶员希望力矩FWM和另一力矩规定的总和形成的。
此外，马达控制单元3还得到外部的故障信号。当在马达系统1中的一个部位上出现一个故障时，例如一个调节器的，如用于节气门21的一个节气门调节器的故障，和/或一个传感器的，如空气质量传感器的故障，和/或输入设备、如用于给定规定参数的，如驾驶员希望力矩FWM的加速踏板的故障时，就出现这些故障信号。此外，在马达控制器3本身中也产生故障信号。例如当接收到的传感器数值不可信时，例如当识别到这个传感器数值和一个被模型化的数值不相符合时，或者和其偏差超出一个公差阈时，或者当这个数值的时间曲线的梯度为该系统的物理特性所不允许时就出现这些故障信号。也可将马达控制器3设计成用于识别例如当识别两个冗余软件程序提供不同的结果时，或者在类似的事件中出现软件故障。
马达控制单元3包括一个控制单元6。这个控制单元借助所接收的外部规定参数，在所示例中是力矩需求MA，借助测定的马达参数MG1、MG2和其它的马达参数MGn，例如内燃机2的温度、Lambda值-该数值是由一个Lambda探测器提供的-等，以作为触发参数AG的触发力矩的形式为内燃机2得出触发。
将这个触发力矩AG输送到一个限制器单元7。当内燃机2的瞬时输出参数超过输出参数阈值(力矩阈值)时，在内燃机2的转矩的这个实例中，这个限制器单元7如此地对触发参数AG进行限制，即将内燃机2下调到，或者节流到所规定的输出参数阈值。在本实例中这个输出参数阈值和力矩阈值相应。但是在另一些实施形式中-在这些实施形式中内燃机2的重要的输出参数是它的转速-可以是转速阈值。
限制器单元7可通过对用于对内燃机2进行触发的触发力矩(触发参数AG)的限制来调节内燃机2的输出参数(转矩、转速)。为此，限制器单元7从受限制的触发力矩的规定产生节气门、喷油嘴、点火装置等的合适的调节信号的形式的控制信号AS。例如既可通过节气门的位置也可通过点火角滞后调节和喷射遮掩(Einspritzausblendung)实现对被限制的触发力矩的限制，其中，用从触发力矩AG中推导出来的触发信号AS触发相应的调节器。可固定地按规定将用于正常运行方式的输出参数阈值存储在限制单元7中，例如存储在一个合适的存储单元10中。
此外，马达控制器3还包括一个故障单元8。给这个故障单元提供马达参数MG1、MG2、MGn，并且如上所述这个故障单元对所接收的马达参数就可信度进行检查。这例如可通过将相应的马达参数MG和一个与运行点有关的阈值进行比较进行，其中，马达参数的偏差大于一个公差数值时则识别出一个故障。
当借助可信度检查确定马达参数MG1、MG2、MGn中的一个或者多个的数值是错误的，则在马达控制单元3中通过一个内部的故障信号FSI使内部故障信号化，并且借助一个替代运行方式信号EBS将一个替  代运行方式输送到限制器单元7。例如当在马达控制单元3中出现一个软件故障时，这个马达控制单元3也生成内部故障信号FS1。此外这个故障单元8也能接收外部的故障信号FSE，这些故障信号示出外部识别的故障，并且这些故障信号例如可由在马达系统中所使用的(智能)传感器或者其它的系统提供的。也可由外部的调节器和输入单元，例如加速踏板9提供这种类型的故障信号FSE。
在故障单元8中对故障信号FSE、FS1进行分析处理，并且当出现故障时相应地生成替代运行方式信号。这个替代运行方式信号EBS使替代运行方式信号化。内燃机2应按这个替代运行方式运行。在替代运行方式时虽然内燃机2仍然在运行，但是是以减小的输出参数，也就是说相对于正常运行方式而言内燃机2的转速和/或马达功率和/或转矩减小。
在替代运行方式时替代运行方式阈值可与力矩需求MA有关，这例如是通过一种合适的函数或者一个特征曲线族表示，当所识别的故障不是出现在加速踏板9上时。通过这一措施即使在出现故障时在替代运行方式中也可根据加速踏板位置通过装配有这种马达系统1的汽车的驾驶员对输出参数进行控制。
下面结合图2的流程图用于对内燃机2采用故障运行方式的方法进行说明。
当在步骤S1中查明替代运行方式信号EBS显示出现了一个故障(判断：是)，则限制器单元7作用，为的是将内燃机2的输出参数(转速，转矩、马达功率等)限制到一个替代运行方式阈值。为此，当由故障单元8通过替代运行方式信号使故障信号化时首先将阈值，并且最后将替代运行方式阈值存储在存储单元10中。当没有故障时跳回到步骤S1中。
当瞬时的输出参数位于通过替代运行方式阈值规定的数值以上时，输出参数阈值突然变化到更小的替代运行方式阈值会导致输出参数急剧地变化到替代运行方式阈值。这样，在汽车中使用这样的内燃机2时会出现所不希望的，并且对驾驶员来说是危险的情况。
为了实现输出参数根据内燃机2的运行状况-在此状态中出现了一个故障-不是急剧地采用替代运行方式阈值，而是以较柔和的方式将这个输出参数从出现故障时的输出参数减小到规定的替代运行方式阈值，从这个输出参数出发将阈值从瞬时的触发力矩AG减少到所希望的替代运行方式阈值。完成这项工作的做法例如马达控制单元6将瞬时通过触发参数AG产生的输出参数的一个数值传输(步骤S2)到故障单元8，并且在出现一个故障时生成作为中间值的阈值。将生成的阈值输送到限制器单元7。这个被限制单元从限制到阈值的触发力矩AG中产生控制信号AS(步骤S3)。
通过在每一工作循环中将瞬时的触发参数AG减小一定绝对的，或者相对的数值而产生阈值，并且作为阈值输送到限制器单元7。这个限制单元将触发力矩AG限制到这个阈值。这个工作持续这么长时间，即直到触发力矩达到替代运行方式阈值(步骤4)。当触发力矩达到替代运行方式阈值(判断：是)时继续进行步骤S5，否则(判断：不是)跳回到步骤S2。
当内燃机2在出现故障时它处于一种具有一种输出参数(该输出参数又位于替代运行方式阈值之上)的运行状态时，通过这一措施达到输出力矩AG只是逐步地，也就是说以规定的梯度减小，这样，例如就可避免力矩或者转速等的突变。图3示出了这样一种曲线。在时间点T1识别到一个故障，并且触发力矩根据下降的斜面从最后有效的数值减小到替代运行方式阈值，直到在时间点T2达到替代运行方式阈值。当然增加的数值-该数值为在每个工作循环中输出参数所减少的数值-是可变化的，这样阈值沿着一条可规定的特性曲线接近替代运行方式阈值。
替代运行方式阈值可与实际的力矩需求有关，这样在有故障时也可通过驾驶员希望力矩FWM的规定对内燃机2进行控制。例如替代运行方式阈值可将用于请求驾驶员希望力矩FWM的加速踏板位置映射到替代运行方式阈值，这个阈值最大相应于由内燃机2能提供的最大扭矩的一个部分(例如50％)。在这种情况中，如步骤S5所规定，永久地根据驾驶员希望力矩FWM或者力矩需求MA对存储在存储器10中的替代运行方式阈值-输出参数被限制到该阈值-进行调节。
只要故障单元8不再能识别故障，就可通过故障单元8又用对于正常运行方式有效的输出参数阈值来写存储单元10，这样，再度出现的故障识别以相同的方式又导致输出参数阈值的递增的减小或者连续的减小。
在另一实施形式中，当在马达系统1中出现故障时限制器单元7可实现转速调节，其中，将内燃机2被调节到的替代运行方式转速规定为替代运行方式阈值。根据上述方法，当最后测量的转速数值大于替代运行方式转速时将出现故障前最后测量的转速数值降低到根据循环中的时间曲线的替代运行方式转速。
当在故障单元8中探测到加速踏板9有故障时，就不能使用与驾驶员希望力矩有关的替代运行方式阈值。取而代之地使用这样一种替代运行方式阈值，即它使得内燃机2怠速或者小功率的运行成为可能。这可根据上述方法实现。代替地也可通过故障单元8规定驾驶员希望力矩，其中，代替规定阈值地将驾驶员希望力矩-将该希望力矩以力矩需求的形式传输到控制单元6-作为逐渐减小的参数提供。在这种情况中根据驾驶员希望力矩FWM的最后有效数值将备用数值传输到控制单元6，其中，这个驾驶员希望力矩肯定是在无故障的情况下识别到的。按照这种方式对内燃机2的功率进行限制，并且在一定时间后行驶踏板备用数值为零时基本采用怠速转速。

Claims (11)

1.用于在马达系统(1)中驱动马达(2)运行时采用替代运行方式的方法，其中，根据触发参数(AG)对驱动马达(2)进行触发，以提供驱动马达(2)的输出参数，其中，在出现故障时采用替代运行方式，其中，在采用替代运行方式时如此地触发驱动马达(2)，即根据规定的时间曲线将用于驱动马达(2)的输出参数(MG1)从出现故障时的输出参数减小到通过替代运行方式阈值确定的输出参数。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，如此地选择规定的时间曲线，即不超过输出参数(MG1)的时间梯度的规定的数值。
3.按照权利要求1或2所述的方法，其中，在出现故障时将输出参数限制到阈值，其中，根据规定的时间曲线将阈值从出现故障时刻的输出参数降低到替代运行方式阈值。
4.按照权利要求3所述的方法，其中，将输出参数从出现故障时的输出参数减小到通过替代运行方式阈值限制的输出参数，其做法是在时间先后的计算步骤中以绝对数值或者相对数值地逐次地将阈值减小到替代运行方式阈值。
5.按照权利要求1至4的任一项所述的方法，其中，替代运行方式阈值是根据输出参数规定值(MA)，特别是汽车的加速踏板位置确定的。
6.按照权利要求1至5的任一项所述的方法，其中，在没有故障的正常的运行方式时，将驱动马达(2)的输出参数(MG1)限制到大于替代运行方式阈值的输出参数阈值。
7.按照权利要求1至2的任一项所述的方法，其中，当转速的最后有效数值大于替代运行方式转速时，根据规定的时间曲线，在马达系统(1)中出现故障时将出现故障前转速的最后有效数值作为输出参数降低到作为替代运行方式阈值的规定的替代运行方式转速。
8.按照权利要求1至2的任一项所述的方法，其中，根据规定的时间曲线，就外部的驾驶员规定而言在出现故障时将用于确定触发参数(AG)所采用的驾驶员规定(FWM)从最后在出现故障前有效的驾驶员规定(FWM)减小到最小的驾驶员规定(FWM)。
9.在马达系统(1)中用于驱动马达(2)的运行的马达控制器(3)，其中，驱动马达(2)可以采用替代运行方式，它包括：
-用于根据触发参数(AG)触发驱动马达(2)的控制单元(6)，以提供驱动马达(2)的输出参数(MG1)；
-用于在出现故障时采用替代运行方式的故障单元(8)，其中，根据规定的时间曲线将驱动马达(2)的输出参数(MG1)从出现故障时的输出参数(MG1)减小到通过替代运行方式阈值确定的输出参数。
10.汽车、特别是摩托车或者喷气雪橇，具有装有驱动汽车的驱动马达(2)的马达系统(1)和具有按照权利要求9所述的马达控制器。
11.计算机程序，它包括程序代码，当该代码在数据处理单元中被执行时，它执行的是按照权利要求1至8的任一项所述的方法。
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