CN103802674B - 用于在紧急运行中操控车辆的执行器的方法和控制单元 - Google Patents

Abstract

根据本发明的方法涉及用于在紧急运行中操控车辆的执行器的方法，所述车辆包括一驱动装置蓄能器（HVB），用于与一电的驱动机（M）相互作用，其中，所述电的驱动机能够在一马达运行中和/或在一发电机运行中运行，所述车辆包括多个能够电地促动的执行器，所述方法包括下列步骤：a）获知所述驱动装置蓄能器（HVB）的失灵；b）由于所述失灵，激活所述驱动机（M）的发电机运行；c）确定所述车辆的实际的行驶状态；d）基于车辆的实际的行驶状态，确定为了产生所述车辆的安全的运行状态所需的执行器以及其各个所需的执行器动态；e）获知为了产生所述安全的运行状态所需的针对各所需的执行器的电能需求；f）在考虑所需的执行器的为了实施各所需的执行器动态所需的电能的前提下，调节所述驱动机的按比例分配的发电机运行；并且；g）利用所确定的执行器动态，操控为了产生所述安全的运行状态所需的执行器，直到所述车辆达到安全的运行状态。

Description

用于在紧急运行中操控车辆的执行器的方法和控制单元

技术领域

本发明涉及用于在紧急运行中操控车辆的执行器的方法和控制单元。

背景技术

具有电驱动机的车辆将来会被大量推广。针对具有电子驱动装置或混合动力驱动装置的车辆，已经证实，电驱动机在100至800V的电压范围中运行。其相比于在常见的12至24伏的电压范围中工作的常见的机动车的整车电源表现为一种高压。

配属于所述驱动机的整车电源通常称作高压电源，并且在常见的电压范围中工作的整车电源称作低压电源。高压电源和低压电源在这种电动车或混合动力车辆中结合成一多电压整车电源。

电动车或混合动力车辆，下文中称作：车辆，多数地设计有驱动装置蓄能器，其配属于车辆的高压电路。因此关于所述驱动装置蓄能器也参照高压蓄能器的概念。

所述驱动装置蓄能器通常不仅经受在行驶运行期间也经受在行驶运行之外的大规模的诊断措施。因此，必须将例如驱动装置蓄能器中的错误及因此缩短的剩余里程及时地向车辆驾驶员显示出来，从而使车辆不会以空的驱动装置蓄能器在偏僻地区导致停止。因此要假设，所述驱动装置蓄能器表现为车辆中的足够好地受监控的部件。当车辆仅设计有可电地促动（aktuierbaren）的制动执行器和/或转向执行器时，在专业领域中已知为概念“刹车线（Brake-by-Wire）”或“转向线（Steer-by-Wire）”，驱动装置蓄能器的失灵会导致扣人心弦的后果。

所述制动执行器使得常规的制动液压系统是多余的。虽然车辆驾驶员照常操作车辆的制动踏板，但他克服弹簧或者说由弹簧产生的弹簧力而踏上，这对他而言仅模拟平时的踏板感觉。在车辆的控制单元中，由此计算出针对车辆的每个轮子的制动力。在单个的车轮处，通过电子机械的单元产生一由制动单元的制动衬在一制动盘上的压紧力，所述电子机械的单元由电动马达和主轴组成。

所述转向执行器使得常规的传递机构如转向拉杆是多余的。由车辆驾驶员施加到转向装置上的转向需求不是直接地机械地施加到所述转向传动装置上且因此最终施加到需转向的车轮上，而是间接地经由一转向执行器来施加。

出于协同作用的原因适宜的是，将所述驱动装置蓄能器也用于对可电促动的制动执行器和转向执行器进行能量供给。由于所述驱动装置蓄能器被足够好地受到监控，可以假定，在正常的行驶运行中确保了所述可电促动的执行器的能量供给。

但在车辆的全速行驶的情况下，所述驱动装置蓄能器的突然失灵会导致车辆驾驶员的转向命令或制动命令不被所述制动执行器和/或转向执行器进行实施。在所述驱动装置蓄能器失灵的情况下的另一问题是利用电流对可电促动的冷却剂执行器或者说冷却剂泵进行供给。所述驱动装置蓄能器的失灵会导致所述驱动机以及配属于所述驱动机的功率电子部件过热和损坏。

因此针对紧急运行显示出一种替选方案，其能够在对如下的执行器进行电能供给中实现一种冗余，所述执行器不可缺少的或适合于使车辆转移到安全的运行状态中。关于所述执行器，包括所述的制动执行器、转向执行器和冷却剂执行器，在下文中按具体情况参照“必需的执行器”。

由于多种原因，在高压电路中的另一个、冗余的驱动装置蓄能器出于经济上的原因是不实际的。一方面高压蓄能器需要车辆中的很大的空间需求，其通常未被提供。此外，常见的高压蓄能器的重量如此地可观，使得构建两个蓄能器从重量原因考虑就已经是不经济的。最后，成本的考虑也起到决定性的作用，排除了具有两个驱动装置蓄能器的高压电路的冗余的供给。

发明内容

本发明的任务是，提出一种用于在紧急运行中操控车辆的执行器的装置，所述装置适合于将车辆转移到安全的运行状态中，无需设置冗余的驱动装置蓄能器。

该任务根据本发明通过本发明提出的装置的方法来解决。根据本发明，该任务还通过本发明提出的装置的控制单元以及通过具有本发明提出的装置的车辆来解决。

根据本发明的方法规定了下列可在不考虑所展示的顺序下实施的方法步骤：

a）获知所述驱动装置蓄能器的失灵；

b）由于所述失灵，激活所述驱动机的发电机运行；

c）确定所述车辆的实际的行驶状态；

d）基于所述车辆的实际的行驶状态，确定为了产生所述车辆的安全的运行状态所需的执行器以及其各所需的执行器动态；

e）获知为了产生所述安全的运行状态所需的针对各所需的执行器的电能需求；

f） 在考虑所需的执行器的为了实施各所需的执行器动态所需的电能的前提下，调节所述驱动机的按比例分配（anteiligen）的发电机运行；并且；

g）利用所确定的执行器动态，操控为了产生所述安全的运行状态所需的执行器，直到达到所述车辆的安全的运行状态。

根据开头的方法步骤a）进行一种获知，是否存在所述工作蓄能器的失灵。这种失灵例如通过高压整车电源中的压力降而被探测到。如果存在所述工作蓄能器的失灵，则在不考虑所展示的顺序的前提下实施根据本发明的方法的其它方法步骤。

根据另一步骤b）规定，由于所述失灵，将所述驱动机转移到发电机运行中，这也称作是再生运行（Rekuperationsbetireb）。在这种再生的过程中将车辆中的动能转换成电能。所述再生因此带来了两个所希望的效果，一方面利用电能对所述高压电源的供给作为针对失效的电能的代替，所述失效的电能是通过现在失灵的驱动装置蓄能器来提供的，并且另一方面由于所述再生而制动所述车辆，这有助于将车辆进行制动并且带入到安全的运行状态中。

根据方法步骤c）进行所述车辆的实际的行驶状态的确定，所述确定例如包括基于驾驶员需求的车辆的行驶动态。

在另一方法步骤d）中，基于所述车辆的实际的行驶状态，进行为了产生安全的运行状态所需的执行器和其各所需的执行器动态的确定。这种确定包括例如最佳的车轮速度的计算、最佳的制动功率的计算以及最佳的转向角的计算，目的在于，如果实际的行驶动态和/或实际的交通情况允许，则将车辆带入到安全的运行状态中，例如带入到静止中。

在另一方法步骤e）中进行针对各所需的执行器所需的电能需求的获知，该获知是必需的，以产生安全的运行状态。换句话说，该方法步骤用于计算能量，所述能量至少需要用于以一定的执行器动态来运行所述执行器。

在另一方法步骤f）中在考虑所需的执行器的各用于实施各所需的执行器动态所需的电能的前提下，进行所述驱动机的按比例分配的发电机运行的调节，换句话说，进行再生。该步骤能够实现发电机模式的逐步的（graduelle）调节，该调节按照所需的执行器的需要而定。利用这种措施通过在发电机运行中工作的工作机仅提供如此多的电能，所述电能对于用于将通过所需的执行器动态将车辆转移到安全的运行中是必需的。所述再生的逐步调节具有如下优点，即避免了不连贯的再生，其会由于不连贯的减速而导致车辆的不稳定性。

最后，在最后的方法步骤g）中借助于事先确定的执行器动态来操控所述执行器，直至达到车辆的安全的运行状态。

针对所述方法步骤的顺序要注意的是，仅步骤a）制定为该方法的开始，而其它的方法步骤由于很大程度地不确定的、时间相同的和/或重叠的实施时间点，按照本领域技术人员的意愿在时间上来安排。例如也可以一旦所述确定步骤和所述获知步骤b）、c）、d）和/或e）开始或结束，才实施步骤b），即在发电机运行中的再生。

根据本发明的方法的特别的优点在于，所述驱动装置蓄能器在发电机模式中的使用使得冗余的驱动装置蓄能器的设置是作废的。这能够以有利的方式实现重量、成本和结构空间的节省。

通过设置逐步的发电机运行，以有利的方式仅通过所述驱动机产生如此多的电能，如针对所需的执行器的供给所需的电能。以这种方式可以将所述驱动机的损失热减小到最小值，并且避免了由于完全的再生引起的强烈的减速效果。

根据本发明的方法确保了在进入紧急运行、特别是在车辆的行驶运行期间所述驱动装置蓄能器的完全失灵的情况下，足够地辅助车辆驾驶员，将车辆在维持操作性能的前提下带入到静止状态中。同时，向车辆驾驶员或车辆辅助系统提供最够的活动余地，用以确定车辆的停止路程和停止地点。

本发明还具有其它有利的设计变型。

根据本发明的方法的一种有利的设计变型规定，包括一通过车辆驾驶员基于行驶动态预设值来确定实际的行驶动态。实际的行驶动态的确定例如通过车辆的实际速度、车辆的实际转向角、在车辆上出现的滑转（Schlupf）和/或车辆的偏转比率（Gierrate）来进行。通过驾驶所述车辆的车辆驾驶员设置的行驶动态预设值例如包括车辆驾驶员的制动预设值和/或车辆驾驶员的转向预设值。

根据本发明的方法的一种有利的改进方案规定，为了确定各所需的执行器动态，设置一针对车辆的至少一个车轮的车轮速度的确定。此外，针对车辆的至少一个车轮的制动功率的确定以及角度的确定是有利的。

根据本发明的方法的另一种有利的改进方案规定，用于产生安全的运行状态所需的执行器的操控如此地进行设计，使得车辆的减速通过制动执行器的操控如此地与其余所需的执行器的电能需求进行协调，使得车辆的减速不会导致不稳定性。

例如可以在临界的行驶情况如曲线行驶、在冰、雪、碎石等等上的行驶中，为了避免通过再生的减速效果引起的车辆的不稳定性，规定，进行与动态调节功能的协调，特别是与用于操控摩擦制动器的功能的协调。所述协调的特殊性在于，通过所述再生引起的减速与对于制动操作和转向操作以及冷却要求所要求的电流的电流消耗进行协调，其中，比照来自动态调节的要求且之后对制动力分配进行协调。

如在两个下面的实施变型中所示，所述协调也可以包括可将所述协调动态地介入到转向执行器的电流消耗中，例如通过逐步地减小转向力辅助，和/或减小所述冷却剂泵，例如通过提高或减小流量的方式来减小。

根据本发明的方法的另一种有利的改进方案规定，所述制动执行器的操控如此地进行设计，使得为了有利于其电能需求，在转向执行器的操控中在转向力辅助方面设置电能的减小。这种措施针对如下情况向制动执行器给予了最高的优先权，即针对并列的（nebengeordnete）执行器提供了不足够的电能，所述并列的执行器在其重要性上退回到制动执行器之后。

根据本发明的另一种有利的改进方案规定，通过所述制动执行器产生的减速如此地与其余所需的执行器的电能需求进行协调，使得车辆的减速不会导致过热。该协调被理解为特别是与冷却剂泵的协调，所述冷却泵在该阐述的意义上同样是一种执行器。

根据本发明的思想的另一种有利的设计方案规定，总电能需求的获知利用如下标准进行重复，向单个的执行器分配比初始获知的更小的电能，只要单个的执行器以更小的电能也能够产生安全的运行状态。

附图说明

下面参照附图详细阐述本发明的实施例以及其它优点。其中：

图1：示出了车辆中的电部件的相互作用的示意图；以及；

图2：示出了用于阐述根据本发明的实施例的流程图。

具体实施方式

图1示出了从现有技术中已知的车辆中的多电压整车电源的示意性结构。在基本上占据图1的整个空间的示图中展示了一高压电源。

在所述高压电源上联接一驱动装置蓄能器HVB、多个执行器A1，......，A5、一冷却剂泵COL并且经由一换流器ACD或者说AC/DC转换器联接一电的驱动机M。通过直流变压器DCD引起了高压电源电压、例如400或800伏的直流电流到一针对低压电源设置的整车电源电压的电压转换。针对所述低压电源通常设置高度为12伏的直流电压。所述低压电源仅通过在图1的右边缘中的两个平行地延伸的直线来象征性地表示。在本专业领域中，关于低压电源有时也参照次级电源的概念。

作为在该说明书的意义上的执行器，理解为一种电动机械的功能单元，其在基于通过未示出的控制单元传递的命令来输送电能的前提下，转换一机械运动或其它的物理值。算作前述执行器的例如一转向执行器A1以及四个制动执行器A2，......，A5。冷却剂泵COL也是前述意义上的执行器。

图2示出了根据本发明的一种设计变型在一紧急运行中操控车辆的执行器的方法的示意性流程图。

在第一判定步骤10中持续地检测所述驱动装置蓄能器的可用性。只要所述驱动装置蓄能器（判定选择Y如»Yes«或者说»Ja«），无需用于在紧急运行中操控车辆的执行器的方法步骤，则所述方法以临时的结束步骤11结束。如果所述驱动装置蓄能器在一行驶运行期间不再是可用的（判定选择N或者说 »Nein«）或存在所述驱动装置蓄能器的失灵，则根据本发明的一个实施例，启动一紧急运行20。

在另一步骤30中进行车辆的实际行驶状态的确定，即基于车辆驾驶员的预设值来确定行驶动态的行为。为此对参数：速度31、转向角32、滑转33、偏转比率34、车辆驾驶员的制动预设值35以及车辆驾驶员的转向预设值36进行评价。

随后，基于车辆的实际的行驶状态，确定为了产生车辆的安全的运行状态所需的执行器以及其各个所需的执行器动态。为此针对所有车轮分开地进行最佳的车轮速度的计算37、针对所有车轮分开地进行最佳的制动功率的计算38以及最佳的转向角的计算39。

随后，基于所获知的执行器动态，进行为了产生安全的运行状态所需的针对各所需的执行器的电能需求的获知40。

在接下来的计算50中，获知对于如下电能的需求，该电能至少对于用于运行最重要的其它执行器是必需的。

所述计算50一方面包括用于避免驱动机和换流器的临界温度所需的泵转速的计算51，另一方面包括低压电源部件的最小能耗的计算52。

为了计算51用于避免所述驱动机以及所述换流器的临界温度所需的泵转速，询问如下参数：马达温度53、换流器温度54、马达55中的冷却水温度以及换流器56中的冷却水温度。

为了计算52低压电源部件的最小能耗，询问所述直流转换器57的能耗。

接下来计算60总能量需求并且计算70所述驱动机的按比例分配的发电机运行，即再生的程度。

在判定步骤80中获知，是否根据步骤70所获知的能量需求可通过再生来覆盖（gedeckt）。

如果所获知的能量需求无法通过再生来覆盖（判定选择N或者说»Nein«），则在确定步骤81中按照优先等级来计算消耗器的递降预设值（Degradationsvorgaben），并且再一次重复总能量需求的计算60、所述驱动机的按比例分配的发电机运行的计算70，用以最终重新利用如下测试来经历所述判定步骤80，即是否所获知的能量需求可通过再生来覆盖。

在递降预设值的确定81中检测，是否车辆的减速通过再生、必要时也通过制动执行器的操控，如此地与其余所需的执行器的电能需求带入协调中，从而可实现安全的运行状态。在此情况下以如下方式设置一优先权，即例如制动执行器和转向执行器优先于次要的执行器进行授权。

总电能需求的获知至少一次地以如下标准来重复，为单个的执行器分配比在步骤60中获知的更小的电能，只要分配给单个的执行器的更小的电能仍确保了产生安全的运行状态。

如果所获知的能量需求可通过再生来覆盖（判定选择Y如»Yes«或者说»Ja«），在步骤90中将所述递降预设值写入到相关的执行器的记录器中并且在步骤100中激活所述再生。

在判定步骤110中获知，是否车辆进入静止状态，即是否参数112等于零，所述参数包含了车辆速度。如果是这种情况（判定选择Y如»Yes«或者说»Ja«），则所述方法到达其终点111。如果不是这种情况（判定选择N或者说 »Nein«），则在步骤120中分支到所述方法的开始20上。

Claims (13)

1.用于在紧急运行中操控车辆的执行器的方法，所述车辆包括一驱动装置蓄能器（HVB），用于与一电的驱动机（M）相互作用，其中，所述电的驱动机能够在一马达运行中和/或在一发电机运行中运行，所述车辆包括多个能够电地促动的执行器，所述方法包括下列步骤：

a）获知所述驱动装置蓄能器（HVB）的失灵；

b）由于所述失灵，激活所述驱动机（M）的发电机运行；

c）确定所述车辆的实际的行驶状态；

d）基于所述车辆的实际的行驶状态，确定为了产生所述车辆的安全的运行状态所需的执行器以及其各个所需的执行器动态；

e）获知针对各所需的执行器的为了产生所述安全的运行状态所需的电能需求；

f）在考虑所需的执行器的各针对实施各所需的执行器动态所需的电能的前提下，调节所述驱动机的按比例分配的发电机运行；并且；

g）利用所确定的执行器动态，操控为了产生所述安全的运行状态所需的执行器，直到所述车辆到达安全的运行状态，其中，用于产生安全的运行状态所需的执行器的操控如此地进行，使得车辆的减速通过一制动执行器的操控如此地与其余所需的执行器的电能需求进行协调，使得车辆的减速不会导致不稳定性。

2.按照权利要求1所述的方法，其中，所述实际的行驶状态的确定包括基于通过驾驶所述车辆的车辆驾驶员设置的行驶动态预设值来对实际的行驶动态的确定。

3.按照权利要求2所述的方法，其中，所述实际的行驶动态的确定包括

- 车辆的速度；

- 车辆的转向角；

- 在车辆上出现的滑转；和/或；

- 车辆的偏转比率。

4.按照权利要求3所述的方法，其中，通过驾驶所述车辆的车辆驾驶员设置的行驶动态预设值包括

- 车辆驾驶员的制动预设值；

- 车辆驾驶员的转向预设值。

5.按照前述权利要求中任一项所述的方法，其中，根据步骤d）对各所需的执行器动态的确定包括

- 针对所述车辆的至少一个车轮，确定车轮速度；

- 针对所述车辆的至少一个车轮，确定制动功率；和/或；

- 确定一转向角。

6.按照权利要求1所述的方法，其中，所述制动执行器的操控如此进行，有助于其对于电能的需求，在转向力辅助方面设置在转向执行器的操控中的电能减小。

7.按照权利要求6所述的方法，其中，所述制动执行器的操控如此进行，即通过所述制动执行器引起的所述车辆的减速如此与其余的所需的执行器的电能需求进行协调，使得所述车辆的减速不导致所述车辆的过热。

8.按照权利要求6所述的方法，其中，所述制动执行器的操控如此进行，即通过所述制动执行器引起的所述车辆的减速如此与冷却剂泵的电能需求进行协调，使得所述车辆的减速不导致所述车辆的过热。

9.按照权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，从针对各所需的执行器所需的电能需求中获知总电能需求，所述总电能需求是用于产生安全的运行状态所需的。

10.按照权利要求9所述的方法，其中，总电能需求的获知至少一次地以如下标准来重复，为单个的执行器分配比在步骤e）中所获知的更小的电能，只要分配给单个的执行器的更小的电能仍确保了产生安全的运行状态。

11.用于在紧急运行中操控车辆的执行器的控制单元，

所述车辆包括：

- 用于与一电的驱动机（M）相互作用的驱动装置蓄能器（HVB），其中，所述电的驱动机能够在一马达运行中和/或在一发电机运行中运行；以及；

- 多个能够电地促动的执行器；

所述控制单元包括：

- 传感器单元，用于获知所述驱动装置蓄能器的失灵；

- 激活单元，用于由于所述失灵而激活所述驱动机的发电机运行；

- 行驶动态确定单元，基于所述车辆的实际的行驶状态，确定为了产生所述车辆的安全的运行状态所需的执行器以及其各个所需的执行器动态；

- 获知单元，用于获知为了产生所述安全的运行状态所需的针对各所需的执行器所需的电能需求；

- 调节单元，在考虑所需的执行器的各针对实施各所需的执行器动态所需的电能的前提下，用于调节所述驱动机的按比例分配的发电机运行；以及；

- 行驶动态控制单元，利用所确定的执行器动态，操控为了产生所述安全的运行状态所需的执行器，直到所述车辆到达安全的运行状态，其中，用于产生安全的运行状态所需的执行器的操控如此地进行，使得车辆的减速通过一制动执行器的操控如此地与其余所需的执行器的电能需求进行协调，使得车辆的减速不会导致不稳定性。

12.按照权利要求11所述的控制单元，还用于实施按照权利要求2至10中任一项所述的方法。

13.车辆，包括按照前述权利要求11和12中任一项所述的控制单元。