CN109982887A - 用于电动车辆的全轮系统及用于运行这种车辆的全轮系统的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于机动车(10)的全轮系统(12)，包括：用于驱动机动车(10)的第一驱动车桥(16)的第一电机(14)；用于控制第一电机(14)的转速的第一功率电子设备(18)；用于驱动机动车(10)的第二驱动车桥(22)的第二电机(20)；第二功率电子设备(24)，该第二功率电子设备用于根据第一电机(14)的转速和在第一电机(14)与第二电机(20)之间的、规定的转速差来控制第二电机(20)的转速。本发明还涉及一种用于运行机动车(10)的全轮系统(12)的方法。

Description

用于电动车辆的全轮系统及用于运行这种车辆的全轮系统的 方法
技术领域
本发明涉及一种用于机动车的全轮系统/全轮驱动系统和一种用于运行机动车的全轮系统的方法。
背景技术
当今的电动全轮系统通常是力矩调节的。为各个电动车桥驱动装置的功率电子设备规定目标力矩。为功率电子设备规定的力矩总和反应了驾驶员期望的驱动力矩总和、或者是驱动设备打滑控制/牵引力调节所允许的驱动力矩总和。全轮驱动控制装置根据参量——例如横摆角速度、纵向加速度和/或转向角——有目的地改变驱动力矩的分配，以改善行驶性能。另一控制目标通常是有针对性地调整两个驱动车桥之间的转速差或转差率差别(Differenzschlupf)。其基础通常是车轮转速传感器的信息。根据该信息改变力矩分配并将力矩从转动过快的车桥转移至其他车桥。
对于这种纯电动的全轮系统的转速调节得到与电机的调节速度相比较慢的调节回路。与借助于联接装置联接两个驱动车桥相比(如在仅具有内燃机的传统全轮系统中那样)，电动的全轮系统具有速度劣势。
文献DE 11 2013 003 790 T5说明了一种具有转速控制系统的电驱动装置。该电驱动装置包括电机，该电机通过联接装置与功率源/能源联接。该功率源可以包括柴油机、汽油机或天然气发动机。可以借助于功率源通过联接装置驱动电机，由此输出电功率。替代地，电机也可以驱动功率源，以使该功率源起动。转速控制系统根据在所测定的电机转速与规定的电机目标转速之间的比较来控制电机转速，以及基于该比较产生用于电机的力矩命令。
文献DE 11 2014 002 414 T5公开了一种具有内燃机和电机的混合动力车辆，该内燃机用于驱动该混合动力车辆的前桥，该电机用于驱动该混合动力车辆的后桥。能使电机的实际转速适配于规定的目标转速。
文献DE 10 2011 111 775 A1公开了一种具有内燃机和两个动力电机的混合动力车辆。PID调节基于动力电机的力矩和转速值控制动力电机、平衡转速并减小振动。
发明内容
本发明的目的是，为机动车提供一种反应特别快的全轮系统，该机动车的车桥借助于相应的电机驱动。
上述目的通过一种具有独立权利要求的特征的用于机动车的全轮系统以及一种通过具有独立权利要求的特征的用于运行机动车的全轮系统的方法实现。具有本发明的适宜和非平凡的改进方案的有利设计方案在从属权利要求中说明。
根据本发明的用于机动车的全轮系统包括用于驱动机动车的第一驱动车桥的第一电机。该全轮系统还包括用于控制第一电机的转速的第一功率电子设备。根据本发明的全轮系统还包括用于驱动机动车的第二驱动车桥的第二电机以及第二功率电子设备，该第二功率电子设备用于根据第一电机的转速和在第一电机与第二电机之间的、规定的转速差来控制第二电机的转速。
根据本发明的全轮系统的突出之处在于，将两个电机之间的、规定的转速差被用于控制全轮系统。为两个功率电子设备规定所述转速差。第一功率电子设备在此被设定为主功率电子设备。第二功率电子设备被设计成，根据第一电机的转速和规定的转速差调整与第二功率电子设备对应的第二电机的转速。
至少只要两个电机是与相应的驱动车桥相联接的，那么通过规定两个电机的转速差也间接地考虑到了两个驱动车桥之间的差异。由于两个驱动车桥能被驱动，则至少只要两个驱动车桥由两个电机驱动，那么就无法根据相关机动车的向前运动速度相应识别出两个驱动车桥在绝对平移速度意义上的绝对速度。因此根据本发明提出，根据在两个驱动车桥之间的转速差、进而根据在两个电机之间的转速差进行控制，即测量转差率差别。在调节全轮系统方面，两个驱动电机、进而两个驱动车桥的相应的转速关系是重要的。
借助于根据本发明的全轮系统虚拟地效仿带有机动车的第一驱动车桥与第二驱动车桥之间的联接装置的传统全轮系统。根据本发明的全轮系统基本上与如下的传统机动车全轮系统类似地起作用：机动车具有内燃机和两个驱动车桥，在这两个驱动车桥之间布置联接装置。
借助于根据本发明的全轮系统可以实现：特别快速地调节机动车的两个驱动车桥之间的转速差。由此，在使用根据本发明的全轮系统的机动车中改善了牵引力并减少了车轮打滑。借助于根据本发明的全轮系统还实现了与机械的联接系统类似的两个驱动车桥的车桥转速联系，即如同在常见的具有内燃机的全轮系统中那样。
优选使用电机的转速传感器，由于该转速传感器比车轮转速传感器显著更快地反应。因此在电机中通常在千赫范围中对转速进行采样，从而能以特别高的采样频率检测两个电机之间的转速差以及两个驱动车桥之间的转速差。由此可以借助于根据本发明的全轮系统特别快速地调节两个驱动车桥之间的转速差别。借助于根据本发明的全轮系统显著地减小或完全避免了由于对两个电机的转速的不利调节造成的全轮系统的调节回路或控制回路的超调或过冲。
本发明的有利的实施形式提出，第二功率电子设备如此驱控第二电机的转速，使得第二电机的转速小于第一电机的转速与规定的转速差之和。也就是说可以确定，仅沿一个方向调节偏差，即第二电机的转速总是小于第一电机的转速加上规定的转速差。由此，仅仅进行的是：在需要时减小机动车的第二驱动车桥上的力矩。
替代地，第二功率电子设备被设计成，如此控制第二电机的转速，使得该第二电机的转速等于第一电机的转速与规定的转速差之和。因此也可以在两个方向上、即在机动车的两个驱动车桥之间调节转速偏差。由此，不是仅仅进行力矩减小，而是还在机动车的两个驱动车桥之间进行力矩分配。
在本发明的另一有利的设计方案中提出，两个功率电子设备被设计成，如此驱控电机，使得其中一个电机的驱动力矩减小引起另一电机的驱动力矩的相应增高。即，第二电机的驱动力矩的减小引起借助于第一电机提供的驱动力矩的相应增高，反之亦然。由此，由两个电机提供的总驱动力矩保持恒定。驱动功率在第一驱动车桥和第二驱动车桥之间的再分配不会导致力矩损失，也不会导致功率损失。由此，配备有全轮系统的机动车可以动态性能特别好地/特别是动态地运动，其中两个电机可提供的最大有用功率可以被用于机动车的推进。
本发明的另一有利的实施形式提出，两个功率电子设备被设计成，还根据在驱动车桥之间的力矩分配驱控两个电机。优选提出，除了规定转速差外，还在驱控和/或调节全轮系统时考虑力矩分配。通过将力矩控制与转速控制相结合或将力矩调节与转速调节相结合，可以在两个驱动车桥之间最佳地且动态性能特别好地/特别是动态地调整功率分配和力分配。
根据本发明的另一有利的实施形式提出，第二功率电子设备被设计成，在考虑借助于机动车的防打滑控制/牵引力控制为两个驱动车桥中的至少一个规定的至少一个目标转速的情况下来控制第二电机的转速。同样情况也类似地适用于第一功率电子设备，从而该第一功率电子设备也可以被设计成，在考虑到由机动车的防打滑控制的情况下控制第一电机的转速。两个电机的相应转速的适配也可以被用于实现机动车的特别好的防打滑控制。在第二功率电子设备处，为此计算出的目标转速仍以最小构成来抵消在抗打滑方面规定的目标转速。由此通过相应的转速接口兼容两个功能。
根据本发明的另一有利的实施形式提出，两个电机分别具有与机动车的动力电池相同的最大功率。由此实现了，可借助于动力电池提供的功率的100％仅/全部被分配给各相应的电机。在极端情况下，如果边界条件要求，则两个车桥中的仅一个车桥借助于相应配设的电机驱动。可以由两个电机输出的功率的总和优选是可借助于机动车的动力电池提供的功率的两倍。如果动力电池例如具有最大100kW的驱动功率，则这两个电机也具有100kW的最大功率。由此实现了，几乎100％地虚拟全轮系统的锁定。
本发明的另一有利的实施形式提出，两个功率电子设备具有公共的中间线路。由此两个功率电子设备可以特别快地彼此通信，结果全轮系统可以特别快地反应，以便在两个电机之间分配力矩和转速。原则上有利的是，通过两个功率电子设备作为整体配备有直接的信号通信，使得两个功率电子设备具有非常快的数据连接。
根据本发明的机动车包括根据本发明的全轮系统或根据本发明的全轮系统的有利的实施形式。
在根据本发明的用于运行根据本发明的全轮系统的方法中或根据本发明的全轮系统的有利的实施形式中，功率电子设备根据第一电机的转速和在第一电机与第二电机之间的、规定的转速差来控制第二电机的转速。根据本发明的全轮系统的有利的设计方案也可以被视为根据本发明的方法的有利的设计方案，其中全轮系统特别是包括用于实施根据方法步骤的部件。
附图说明
从下面对优选实施例的描述以及根据附图得到本发明的其它优点、特征和细节。在不离开本发明的范围的情况下，上面在说明中提到的特征和特征组合以及下面在说明中提到和/或在唯一附图中示出的特征和特征组合部件不仅能在相应给出的组合中、而且能以其它组合或单独地使用。
具体实施方式
在唯一的附图中示出具有全轮系统12的机动车10的示意图。在此示出的机动车10是电驱动的机动车。全轮系统12包括用于驱动机动车10的第一车桥16的第一电机14。全轮系统12还包括用于控制机动车10的第一驱电机14的第一功率电子设备18。全轮系统12还包括用于驱动机动车10的第二驱动车桥22的第二电机20。该全轮系统12还包括用于控制第二电机20的第二功率电子设备24。
借助于在此未示出动力电池为两个电机14、20馈入电能。电机14、20的最大功率优选与在此未示出的功率电池的最大可输出的电功率相同。如果在此未示出的动力电池可以输出例如最大100kW的功率，则两个电机14、20被设计成，在电机方面相应从动力电池中接收最大100kW的功率。
由于两个驱动车桥16、22可以通过相应的电机14、20被单独地驱动，因此不像在具有内燃机的机动车中的传统的全轮系统所需要的那样，这两个驱动车桥不通过联接装置彼此联接。这两个功率电子设备18、24可以单独地驱动两个电机14、20，以便根据驾驶员期望向驱动车桥16、22提供相应的功率和相应的力矩。
为了能在全轮系统12无控制技术或调节技术方面过冲的情况下特别是动力性特别好地/特别是动态地并且反应灵活地调节全轮系统12，提出：第二功率电子设备24被设计成，根据第一电机14的转速和在第一电机14与第二电机20之间的、规定的转速差来控制第二电机20的转速。亦即提出，根据两个电机14、20之间的瞬时转速打滑有多大来驱控两个电机14、20。
这带来如下优点：在电机14、20内部使用转速传感器，该转速传感器具有在千赫范围内的特别高的采样频率。与测量并且考虑采样率通常低许多倍的实际车轮速度不同，这可以非常快速地对被驱动的车桥16、22之间的转速差作出反应。此外，两个被驱动的车桥16、22的转速调节或转速控制还带来如下优点，这种转速调节或转速控制比两个电机14、20的纯基于力矩的控制或调节显著更加灵活。
还可以提出，附加地设置两个电机14、20的力矩调节。在第一电机14中减小的驱动力矩优选自动地由第二电机20相应地提供，反之亦然。由两个电机14、20总共提供的驱动力矩保持恒定——只要动力技术方面可以实现并且进而是有意义的。
两个电机14、20的控制或调节也可以与机动车10的未示出的防打滑控制相结合。亦即，还根据防打滑控制的规定来驱控两个电机14、20。防打滑控制可以例如为相应的驱动车桥16、22规定目标转速，该目标转速与机动车10的绝对速度相关。功率电子设备18、24如此驱控两个电机14、20，使得不超过为两个车桥16、22规定的目标转速，这是因为否则会在驱动车桥16、22上出现相应的车轮打滑。这两个功率电子设备18、24可以一方面对两个电机14、20进行特别快速和反应迅速的转速调整，另一方面功率电子设备18、24可以实现对借助于电机14、20提供的驱动力矩的再分配。
由于两个电机14、20各自具有与动力电池相同的最大功率，因此可以在两个被驱动的车桥16、22之间实现百分之百的虚拟锁定作用。全部可由动力电池提供的功率可以按照需要仅利用第一电机14输出，或者仅利用第二电机20输出。例如如果出现如下情况，第一驱动车桥16的车轮位于冰层上，第二驱动车桥22位于不滑的柏油路面上，则可以实现，仅借助于第二电机20输出全部驱动功率。总之，通过所述全轮系统12提供如下解决方案，借助于该解决方案可以特别快速地在两个驱动车桥之间平衡转速差别、即转速打滑，以便能特别快速地、动态性能好/动态地、安全地推进机动车。

Claims (10)

1.一种用于机动车(10)的全轮系统(12)，包括：
-用于驱动机动车(10)的第一驱动车桥(16)的第一电机(14)；
-用于控制第一电机(14)的转速的第一功率电子设备(18)；
-用于驱动机动车(10)的第二驱动车桥(22)的第二电机(20)；
-第二功率电子设备(24)，该第二功率电子设备用于根据第一电机(14)的转速和在第一电机(14)与第二电机(20)之间的、规定的转速差来控制第二电机(20)的转速。
2.根据权利要求1所述的全轮系统(12)，其特征在于，第二功率电子设备(24)被设计成，如此控制第二电机(20)的转速，使得第二电机(20)的转速小于第一电机(14)的转速与所述规定的转速差之和。
3.根据权利要求1所述的全轮系统(12)，其特征在于，第二功率电子设备(24)被设计成，如此控制第二电机(20)的转速，使得第二电机(20)的转速等于第一电机(14)的转速与所述规定的转速差之和。
4.根据前述权利要求中任一项所述的全轮系统(12)，其特征在于，两个功率电子设备(18、24)被设计成，如此驱控电机(14、20)，使得这两个电机(14、20)之一的驱动力矩降低引起另一电机(14、20)的驱动力矩的相应提高。
5.根据前述权利要求中任一项所述的全轮系统(12)，其特征在于，两个功率电子设备(18、24)被设计成，附加地根据在驱动车桥(16、22)之间的、规定的力矩分配来驱控两个电机(14、20)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的全轮系统(12)，其特征在于，第二功率电子设备(24)被设计成，在考虑借助于机动车(10)的防打滑控制为两个驱动车桥(16、22)中的至少一个驱动车桥规定的至少一个目标转速的情况下控制第二电机(20)的转速。
7.根据前述权利要求中任一项所述的全轮系统(12)，其特征在于，两个电机(14、20)各自具有至少与机动车(10)的动力电池相同的最大功率。
8.根据前述权利要求中任一项所述的全轮系统(12)，其特征在于，两个功率电子设备(18、24)具有公共的中间线路。
9.一种具有根据前述权利要求中任一项所述的全轮系统(12)的机动车(10)。
10.一种用于运行根据权利要求1至8中任一项所述的全轮系统(12)的方法，在该方法中第二功率电子设备(24)根据第一电机(14)的转速和在第一电机(14)与第二电机(20)之间的、规定的转速差来控制第二电机(20)的转速。
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