CN102343820B - 用于运转电动的驱动装置的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于在牵引时运转汽车的电动的驱动装置的方法和装置，驱动电动机(2)直接与驱动轴(3)耦联，驱动装置包括：用于运转驱动电动机的高压车载电网(4)；停车锁止装置(5)，驱动轴能借助于该停车锁止装置锁止在停车状态中；短路装置(7)，通过该短路装置能使驱动电动机短路；冷却装置(6)，用于冷却驱动电动机和短路装置。短路装置包括温度传感器(8)用于探测该短路装置的工作温度，在为了使停车锁止装置解锁而操作停车锁止装置时，检测高压车载电网是否在规定的状态，并且在这种情况中使停车锁止装置解锁并且激活短路装置；此外，持续检测温度传感器，并且在温度传感器探测到不允许地高的温度时，使短路装置失效。

Description

用于运转电动的驱动装置的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种用于在牵引时运转汽车的电动的驱动装置的方法。此外本发明涉及一种用于实施该方法的装置以及一种电动的驱动装置。

背景技术

在电动汽车中，驱动电动机通常直接且没有离合器地与汽车驱动轴连接。当这样的汽车应被牵引时，例如因为低压车载电网失灵，驱动电动机的高压电池排空或者存在其它故障，这导致在牵引过程中驱动电动机不可避免地一起跟转。这尤其在使用永磁励磁的电动机时导致发电式产生的电压，该电压通常高于60V，并且从而违反了有关高压安全性规定。这意味着该工作状态必须变得安全。

在正常行驶状态中，实施各种不同的检测，例如绝缘检测，所述检测又需要逻辑电路，所述逻辑电路以低压车载电网为前提条件。但是在牵引时不确保低压车载电网（通常是12V直流电网）可供使用，因为例如用于必需的牵引过程的启动可能是损坏或排空的12V电池。为了避免该问题，驱动电动机包括短路装置，其中通过驱动电动机的转换器的末极使其线圈短路。这称为“主动短路”。因此确保，即使在不保证高压安全性时，在设备内也不出现不允许高的电压。

然而在此问题在于，由于短路，高的电流流过驱动电动机的和转换器末极的线圈，它们产生高的功率损耗。必须排出这些功率损耗，这通常通过带有由低压车载电网驱动的泵的水循环来实现。此时当低压车载电网中断，则对于水循环同样如此，这带来的后果是，可能快速且强烈地加热驱动电动机的线圈和转换器末极。尤其是转换器末极在超过最大允许的温度时可能非常快地热毁坏。

发明内容

由此出发，本发明的目的是，避免上述缺点，并且提出一种方法以及一种装置或一种驱动装置，它们允许独立于低压车载电网的可使用性用电动的驱动装置和与驱动轴直接耦联的驱动装置牵引汽车。

本发明实现一种用于在牵引时运转汽车的电动的驱动装置的方法，在该驱动装置中，驱动电动机直接与驱动轴耦联，所述驱动装置包括：用于运转驱动电动机的高压车载电网；停车锁止装置，驱动轴能借助于该停车锁止装置锁止在停车状态中；短路装置，通过该短路装置能使驱动电动机短路；冷却装置，用于冷却驱动电动机和短路装置；其特征在于：短路装置包括温度传感器用于探测该短路装置的工作温度，在为了使停车锁止装置解锁而操作停车锁止装置时，检测高压车载电网是否在规定的状态，并且在这种情况中使停车锁止装置解锁并且激活短路装置；此外，持续检测温度传感器，并且在温度传感器探测到不允许地高的温度时，使短路装置失效。

本发明还实现一种用于实施该方法的装置，其特征在于：所述装置包括温度传感器、与温度传感器连接的控制装置以及用于控制短路装置的、仅借助于电子构件构成的末极以及连接在高压车载电网上的电源。

本发明还实现一种用于汽车的电动的驱动装置，其包括：直接与驱动轴连接的驱动电动机；停车锁止装置，驱动轴能借助于该停车锁止装置锁止在停车状态上；短路装置，驱动电动机能通过该短路装置短路；用于检测驱动电动机的高压安全性的高压检测装置；用于冷却驱动电动机和短路装置的冷却装置；其特征在于：所述驱动装置具有用于探测短路装置的工作温度的温度传感器以及用于在温度传感器探测到不允许地高的温度时切断短路装置的切断装置。

本发明的其它特征、应用可能性和优点由后续说明以及对在附图中示出的本发明实施例的解释得到。

按本发明的方法的特征在于，短路装置包括用于探测工作温度的温度传感器，在为了停车锁止装置的解锁而操作停车锁止装置时，检测高压车载电网是否在规定的状态，并且在这种情况中使停车锁止装置解锁并且激活短路装置；持续检测温度传感器，并且当温度传感器探测到不允许地高的温度时，使短路装置失效。

在使汽车停止时挂入停车锁止器，由此牵引汽车首先是不可能的，因为驱动轴不能旋转。为了能牵引，必须尽力解锁停车锁止器，以便建立受限制的行驶准备。在解锁停车锁止器之前，检测高压车载电网的安全性是否在规定的状态上，并且只有当通过所述检测时，即高压车载电网满足高压安全性规定时，才实际上进行停车锁止器的解锁。在这种情况中激活短路装置，即该短路装置使驱动电动机的线圈短路，于是存在主动的短路。作为选择，也可以已经提前激活短路，例如作为停止的汽车的基础状态。当高压安全性检测不通过时，使停车锁止器保持锁止并且汽车的牵引是不可能的。

现在当开始牵引过程时，由于激活的短路，只要电动机冷却装置由于任何原因不工作，例如低压车载电网失灵，线圈和末极就加热。只要低压车载电网应该已经提前失灵，则不能实施牵引过程，因为不能进行高压安全性检测，并且停车锁止器不能解锁。更严重的情况是，低压电池在牵引过程中失灵，例如由于报警闪光灯等。由温度传感器测温度升高，该温度传感器设置在温度最关键的位置上，通常设在半导体末极上。只要测得的温度超过最大允许值，就使短路装置失效，由此不再有电流流过，并且停止变热。同时在驱动电动机的断开的线圈上的电压是高的，并且可能超过60V。但是因为开头在松开停车锁止器时检测过高压安全性，现在这是允许的。

通过本发明，在使用低压车载电网的情况下在开始检测高压安全性后，能独立于低压车载电网的以后的可使用性在没有明显的结构额外花费的情况下安全地牵引开头提及的电动汽车。

按本发明提出一种用于实施上述方法的装置，该装置包括所述的温度传感器、与温度传感器连接的控制装置、用于控制短路装置的、仅借助于电子构件构成的末极以及连接在高压车载电网上的电源。其中可以理解，仅仅使用电子构件如半导体元件、电阻、电容器、负温度系数电阻器、信号放大器或固定编程的构件如PLA，然而不使用借助于软件控制的微处理器。尤其是电路完全独立于用于运转汽车尤其是驱动设备的电路。因此确保，在所有情况中，尤其是在事故或其它安全相关事件中，始终可以在没有处理器帮助的情况下实现安全的运行状态。

此外，所述目的通过一种用于汽车的电动的驱动装置解决，其包括直接与驱动轴连接的驱动电动机，该驱动装置包括用于探测短路装置的工作温度的温度传感器以及用于在温度传感器探测到不允许地高的温度时切断短路装置的切断装置。

按本发明的进一步拓展，电动的驱动装置包括延迟单元，该延迟单元在一定的延迟之后才执行短路装置的切断。所述延迟时间优选在500ms到2000ms的范围内。通过延迟激活，确保例如在出现碰撞事件（事故）时执行短路装置的切断，这适用于遵守碰撞情况的有关安全规定。

附图说明

其它优点、特征和细节由后续说明给出，其中参考附图详细描述实施例。说明的和/或图示的特征本身或以任何合适的组合构成本发明主题，并且尤其也可附加地是一个或多个单独申请的主题。相同的、类似的和/或功能相同的部件设有相同的附图标记。

图1显示驱动装置的示意的方块图，

图2显示作为图1的驱动装置的组成部分的控制装置的一部分的电路图，

图3显示信号曲线的曲线图。

具体实施方式

在图1中示意地示出用于驱动电动驱动的汽车的驱动装置1。该驱动装置包括驱动电动机2，该驱动电动机与驱动轴3连接。高压电池给驱动电动机2提供用于行驶驱动所必需的能量。停车锁止装置5可以与驱动轴3耦联，以便固定该驱动轴。此外，驱动电动机2具有用于冷却驱动电动机2的线圈的电动机冷却装置6，该电动机冷却装置由未详细示出的低压车载电网驱动。此外设有短路装置7，借助于该短路装置可以短路电动机2的线圈。短路装置7具有温度传感器，借助于该温度传感器可以测量在短路装置7内的最关键的温度。控制装置9获得温度传感器8的信号和从汽车控制装置内获得行驶准备信号10，该行驶准备信号表示受限制的行驶准备，以便松开停车锁止装置5。接着控制装置9实施在高压车载电网4内的高压安全性测试，并且只有当测试通过时，信号才传到停车锁止装置5上用于该停车锁止装置的解锁。此外，控制装置9确定，由温度传感器8测得的短路装置7的温度在允许的范围内，以便激活该短路装置，即可以使驱动电动机2的线圈短路。

在图2中示出电路12，该电路是在图1中示出的控制装置9的组成部分。在此，左侧示出用于下面详细解释的电路12的电源11。由高压蓄能器的连接触点HV＋和HV－通过串联电阻14和齐纳二极管16产生5V以及15V的工作电压，该工作电压独立于低压车载电网提供必需的电压。5V电压用于逻辑元件，并且15V电压用于末极。

电路12包括温度传感器8，在图中是NTC（负温度系数电阻器）。作为选择，在其它电路设计中也可以使用另一种传感器类型例如PTC（正温度系数电阻器）。通过温度传感器8以及电阻20在比较器22的正极输入端上定义的电压与出现在比较器22的负极输入端上的比较电压24相比较。比较器22的输出端加载第一门电路26，该第一门电路的第二输入端28获得来自汽车控制装置的信号，以便能激活主动的短路。

输入端28附加地导引到单稳多谐振荡器单元30上，该单稳多谐振荡器单元在在输入端上出现“高”信号后大约500ms到2000ms的预定的时间段上在输出端上具有“高”信号，并且紧接着又降到“低”。第一门电路26的输出端和单稳多谐振荡器单元30的输出端加载第二门电路32，该第二门电路的输出端控制末极34，该末极又控制未示出的转换器，借助于该转换器可以使驱动电动机的线圈短路。

在正常状态即在没有过高的温度情况下，温度传感器8具有高的电阻，以便比较器22的正极输入端上的电压高于比较电压24，从而使比较器22的输出端在“高”上。一旦温度传感器8的温度超过由比较电压24预定的界限值（该界限值是短路装置内的最大允许温度），比较器22的输出端就跳到“低”。只要在输入端28上出现“高”信号，并且比较器22的输出端由于测得的过高温度同样具有”高”信号，与门电路26的输出信号同样是“高”。施加在输入端28上的”高”信号通过单稳多谐振荡器单元30时间延迟地与与门电路26一起到达或门电路32上，在这种情况中该或门电路控制末极34。

在图3中详细示出在温度传感器8上出现过高温度时的信号曲线。最上面的信号曲线对应于在输入端28上的信号，第二上面的信号曲线对应于比较器22的输出端，第三上面的信号曲线对应于单稳多谐振荡器单元30的输出端，并且最下面的信号曲线对应于末极34的输出端。

在时间点T1，当应该由用户松开停车锁止器并且成功地完成高压安全性测试以便激活短路装置时，在输入端28上出现汽车控制装置的“高”信号。因为汽车在该时间点是静止的，并且与此相应地温度传感器8确定低的温度，比较器22的输出信号在“高”上。因为单稳多谐振荡器单元30已被启动，在该时间点其输出信号同样在“高”上，并且与此相应地末极34的输出端变成“高”，并且短路装置被激活。在时间点T2，由温度传感器8测得的温度超过阈值，从而使比较器22的输出端降到“低”。在该时间点在所示实施例中单稳多谐振荡器单元30的延迟时间还未走完，从而使或门电路32仍然保持在“高”上。

在时间点T3上，单稳多谐振荡器单元30的延迟时间结束，以便其输出端降到“低”，并且从而也使或门电路32的输出端降到“低”。与此相应，又切断短路装置，不再有电流流过驱动电动机，并且该驱动电动机又冷却下来。

在时间点T4，短路装置又冷却得不超过界限温度，并且比较器22的输出端又变成“高”，由此同时或门电路32的输出端又变成“高”，并且短路装置又被激活。

Claims (5)

1.用于在牵引时运转汽车的电动的驱动装置(1)的方法，在该驱动装置中，驱动电动机(2)直接与驱动轴(3)耦联，所述驱动装置包括：用于运转驱动电动机(2)的高压车载电网(4)；停车锁止装置(5)，驱动轴(3)能借助于该停车锁止装置锁止在停车状态中；短路装置(7)，通过该短路装置能使驱动电动机(2)短路；冷却装置(6)，用于冷却驱动电动机(2)和短路装置(7)；

其特征在于：短路装置(7)包括温度传感器(8)用于探测该短路装置的工作温度，在为了使停车锁止装置解锁而操作停车锁止装置(5)时，检测高压车载电网(4)是否在规定的状态，并且在这种情况中使停车锁止装置(5)解锁并且激活短路装置(7)；此外，持续检测温度传感器(8)，并且在温度传感器(8)探测到不允许地高的温度时，使短路装置(7)失效。

2.用于实施根据权利要求1所述的方法的装置，其特征在于：所述装置包括温度传感器(8)、与温度传感器连接的控制装置(9)以及用于控制短路装置(7)的、仅借助于电子构件构成的末极(34)以及连接在高压车载电网(4)上的电源(11)。

3.用于汽车的电动的驱动装置，其包括：直接与驱动轴(3)连接的驱动电动机(2)；停车锁止装置(5)，驱动轴(3)能借助于该停车锁止装置锁止在停车状态上；短路装置(7)，驱动电动机(2)能通过该短路装置短路；用于检测驱动电动机(2)的高压安全性的高压检测装置；用于冷却驱动电动机(2)和短路装置(7)的冷却装置(6)；

其特征在于：所述驱动装置具有用于探测短路装置(7)的工作温度的温度传感器(8)以及用于在温度传感器(8)探测到不允许地高的温度时切断短路装置(7)的切断装置(12)。

4.根据权利要求3所述的电动的驱动装置，其特征在于：所述驱动装置包括延迟单元(30)，该延迟单元在一定的延迟之后才执行短路装置的切断。

5.根据权利要求4所述的电动的驱动装置，其特征在于：延迟单元(30)具有从500ms到2000ms的延迟时间。