CN111661053A - 用于调节蠕行运行状态的方法、控制器、驱动组件和车辆 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于调节蠕行运行状态的方法、控制器、驱动组件和车辆。用于调节带有电驱动器(1)的车辆(100)的蠕行运行状态(BKr)的方法，其具有：起动蠕行运行状态(BKr)；建立车轮转矩(MR)直至用于建立和保持蠕行速度(vKr)的蠕行力矩(MKr)；检测车轮停止信号(SSt)；检查用于中断蠕行运行状态(BKr)的中断标准(KAbb)；在存在中断标准(KAbb)时通过解除激活电驱动器(1)和结束蠕行运行状态(BKr)消除车轮转矩(MR)。本发明另外涉及一种控制器(9)、一种驱动组件(1)和一种车辆(100)，相应适合用于实施根据本发明的方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于调节带有电驱动器的车辆的蠕行运行状态(Kriechbetriebszustand)(也称蠕行功能性)的方法，其具有：起动蠕行运行状态、建立车轮转矩直至用于建立和保持蠕行速度的蠕行力矩(Kriechmoment)。本发明另外涉及一种控制器、一种驱动组件和一种车辆，其相应设立和构造成实施这样的方法。
背景技术
带有内燃机式驱动器和自动的离合器组件的现代车辆具有蠕行功能性，其使能够在不操纵油门踏板的情况下使车辆运动。在此，在松开为了使车辆停住所操纵的制动踏板时经由液压动力的转矩变换器(Drehmomentwandler)或者经由摩擦离合器的受控制的接合(Einkuppeln)建立车轮转矩或蠕行力矩，其使车辆以非常低的速度运动。这样的蠕行调节或蠕行功能性尤其可用在缓慢开动时或者在从停在斜坡处开动时或者在非常慢的行驶策略(例如：泊车、停停走走)时。
相同的功能性也应可使用在带有电驱动器的车辆中。对此存在不同的方式以便实现蠕行功能性。
由文件DE 10 2008 053 937 A1已知一种用于车辆蠕行转矩控制的方法，在其中，通过检测车辆蠕行转矩状态、确定初始制动转矩并且然后首先基于初始制动转矩来设定所施加的蠕行转矩，可来提供可变的蠕行转矩。然后随着制动效果提升使蠕行转矩减少。最后此处使所期望的蠕行转矩与制动效果适配，从而可使对于所提供的蠕行转矩所需的能量最少化。
由文件US 2011/0029172 A1已知一种方式，在其中通过以下来实现在斜坡处的蠕行功能性，通过建立合适的蠕行力矩在制动踏板松开的情况下也防止车辆回滚(Zurueckrollen)、所建立的蠕行力矩反作用于输出力(Abtriebskraft)并且补偿其。如此车辆能够在不操纵制动-或行驶踏板(Fahrpedal)的情况下保持其在斜坡处的状态。
另一方式由文件US 2016/0303998 A1已知，在其中蠕行功能性用于仅通过操纵行驶踏板使电动车辆加速和制动并且在停住(Anhalten)之后在不另外操纵行驶踏板的情况下又置于蠕行运动中。
在蠕行功能性中重要的安全方面涉及在车辆在蠕行运行状态中向固定的障碍物行驶并且蠕行行驶如此被停止的行驶情况中的开动-或夹入保护(Einklemmschutz)。在此在最坏的情况中也可能将人夹入障碍物与车辆之间。
在带有内燃机式驱动器和在发动机与传动系之间的分离离合器(Trennkupplung)的车辆中，使发动机停转或者在无车辆运动的情况下在一定时间之后自动打开在蠕行状态中可能拖拽地(schleifend)起作用的分离离合器，以便防止由过热引起的损害。那么无论如何驱动力矩(蠕行力矩)不再作用到驱动轮上并且在离合器打开的情下中必要时可使车辆后移，使得被夹住的人可自己脱困或者无论如何可借助于其他人容易地脱困。
对于带有电驱动器的具有蠕行功能性或蠕行运行状态的车辆，然而在如此向固定的障碍物(即例如向墙壁)开动时另外建立车轮转矩或蠕行力矩，以便又达到蠕行速度。电驱动器也可在相当低的转速范围中建立非常高的转矩并且有非常大的转速范围供使用。因此无需变速器并且因此也无需离合器。车辆利用所谓的输入-自动控制装置(Eingang-Automatik)来驱动，其在于借助于合适的功率电子装置和控制器来相应地操控电驱动器。
然而，由于缺少机械离合器在向障碍物开动时以及因此还在人或物体夹住时另外建立驱动力矩。因此在带有电驱动器的车辆中开动-和/或夹住情况可特别关键。
一解决方式可能在于限制蠕行力矩，以便如此降低开动-/夹住力。然而因此在斜坡处或者在克服障碍时蠕行运行也许会受限制，尤其对于重型车辆。
附加地应用分离离合器用于保证上面与内燃机相联系所示出的开动-/夹住保护在结构上复杂并且昂贵。用于调节蠕行运行状态的已知方式也没有提供解决方案用于在具有完整的蠕行功能性的同时实现有效的夹住-和/或开动保护(Anfahrschutz)。
发明内容
因此本发明的目的是提供一种用于调节蠕行运行状态的方法，在其中能够至少部分地克服上述缺点。另外目的在于提供一种相应合适的控制器、一种驱动组件和一种车辆，其相应适合于执行这样的方法。
该目的通过根据权利要求1的根据本发明的方法、根据权利要求8的控制器、根据权利要求9的驱动组件和根据权利要求10的车辆来实现。本发明的另外的有利设计方案由本发明的从属权利要求和优选的实施例的接下来的说明中得出。
根据本发明的第一方面，用于调节带有电驱动器的车辆的蠕行运行状态的方法包括以下：起动蠕行运行状态；建立车轮转矩直至用于建立和保持蠕行速度的蠕行力矩、检测车轮停止信号、检查用于中断蠕行运行状态的中断标准；在存在中断标准时通过解除激活电驱动器和结束蠕行运行状态消除车轮转矩。
通过针对车轮停止信号检查用于中断蠕行运行状态的中断标准，通过例如将电驱动器，可在向障碍物行驶时或者在人夹住时消除车轮转矩，以便车轮转矩不再起作用。同时(持久地)结束蠕行运行状态，使得当转矩消除时其也不再次激活。通过检查(查询)中断标准，一方面提供简单的且可灵活地设计的手段，其允许快速且持续地结束蠕行运行状态。
另一方面，该普遍中断标准的定义和技术设计方案可为不同的且必要时互相补充的单个标准(其形成中断标准)留出空间。如此在检查中断标准时可考虑单个-和多重标准。
原则上，作为中断标准可考虑参量如转矩、停止时间、转矩曲线(转矩关于时间的变化)、速度、速度曲线，但是也可考虑这样的特别用于电驱动器的参量，例如电流-、电压曲线、电阻、运行温度等。
存在方法，在其中中断标准的检测包括以下：检测车轮停止时间段(即车轮停止持续时间)，并且将车轮停止时间段与车轮停止时间段阈值(即最大允许的车轮停止持续时间)比较。如果车轮停止时间段超过车轮停止时间段阈值，那么存在中断标准。即确定须超过车轮停止时间段阈值的时间段，以此存在中断标准。这例如通过起动计时器实现，随着检测到车轮停止来起动计时器。计时器那么确定车轮停止时间段，其被与车轮停止时间段阈值相比较。倘若车轮停止时间段超过车轮停止时间段阈值，确认中断标准并且结束蠕行运行状态。在效果上，时间触发的中断标准如此相应于由分离离合器(其在一定时间之后被打开)引起的中断。
存在实施方案，在其中可调节车轮停止时间段阈值。因此能够以简单的方式使其与不同的运行状态、尤其蠕行运行状态适配。例如，车轮停止时间段阈值在低蠕行速度下可比在较高的蠕行速度下更高。因此，方法的敏感性能够以简单的方式根据蠕行速度或者但是在另一实施方案中还根据蠕行力矩来调节。
存在方法，在其中中断标准的检测包括以下：检测车轮转矩并且将车轮转矩与最大车轮转矩比较，其中，如果所检测的车轮转矩超过最大车轮转矩，那么存在中断标准。在该解决方案中确定不允许被超过的最大车轮转矩。如此可避免过高的撞击-或夹持力。该中断标准也可对于时间触发的中断标准补充地来使用，以便在确认中断标准时缩短时间，例如，在达到车轮停止时间段阈值之前如果应建立非常高的车轮转矩，那么就是如此。
存在方法，在其中最大车轮转矩相应于蠕行力矩和差动转矩(Differenzdrehmoment)的总和。以此可保证，根据本发明的方式在首先须利用或者须建立蠕行力矩以克服坡度的情况中也起作用。在此，待建立的蠕行转矩可能显著高于对于在无坡度的情况下蠕行必需的转矩。在如此情况中，对于有效的夹持保护首先重要的不是绝对的蠕行转矩，而是差动转矩。当实际的蠕行-或差动转矩(其引起抵靠斜坡的蠕行行驶并且那么也引起撞击-或夹持力)添加至至少需要以防止车辆回滚的驱动转矩时，其被建立。
还存在方法，在其中在检查中断标准时共同考虑不仅车轮停止时间段而且蠕行转矩或差动转矩。如此例如可能如果超过一定的最小车轮转矩那么才开始检测车轮停止时间段。例如如果所设置的车轮停止时间段阈值较低，即例如应在较低的秒范围中或小于一秒，那么这可以是有帮助的。如此例如可防止，比较短的车轮停止(如其在蠕行运行状态中在超过更高的阈值时可能出现那样)不应导致蠕行运行状态的结束和导致车轮转矩的消除。
存在方法，在其中车轮转矩的消除例如包括以下步骤中的一个：操纵分离离合器、操纵车轮制动组件。如其例如在混动车辆设计中可存在的那样，分离离合器的附加操纵允许非常快速且有效地降低所建立的车轮转矩和因此夹持力。车轮制动组件的补充操纵例如可防止车辆在斜坡处不受控制地回滚，在其中中断蠕行运行状态。
还存在方法，在其中用于中断蠕行运行状态的中断标准的检查包括借助于制动设备所施加的制动力矩的检测。在此，如果所检测的车轮转矩小于制动力矩或与一定的制动力矩相应的制动力，那么不存在中断标准。如此在实施方案中保证，如果通过操纵制动设备引起车轮停止，维持蠕行运行状态。因此保证，蠕行过程在制动器松开时重新开始。
补充地，在此可设置成，在制动过程期间相应于所施加的制动力矩来减小驱动力矩并且由此在制动进入蠕行过程中时随着制动效果增加来减少能耗。如此不对增加的制动力来建立蠕行转矩。
本发明另外涉及一种控制器，其设立和构造成按照根据本发明的方法调节带有电驱动器的车辆的蠕行运行状态。
并且本发明另外涉及一种用于带有电驱动器和控制器的车辆的驱动组件，控制器设立和构造成实施根据本发明的方法。
本发明另外涉及一种带有这样的驱动组件的车辆，驱动组件仅仅或部分地经由电驱动器可运行。这样的车辆包括带有纯电驱动器的车辆但是也包括混动车辆，在其中电驱动器设置用于(有时)唯一的或者支持性的驱动并且尤其在蠕行运行状态期间也形成唯一的驱动器。
附图说明
本发明的另外有利设计方案由本发明的从属权利要求和优选的实施例的接下来的说明得出。
现在示例性地并且参照附图来说明本发明的实施例。其中：
图1示意性地示出了带有适合用于实施根据本发明的方法的驱动组件的车辆。
图2示出了用于实施根据本发明的方法用的控制部的电路逻辑的示意图。
图3示出了根据本发明的方法的实施例的流程图。
附图标记清单：
100 车辆
1 驱动组件
2 电驱动器、电动机
3 驱动轴
4 前轮/驱动轮
5 制动组件
6 转速传感器
7 后轮
8 信号导线
9 控制器
BKr 蠕行运行状态
F 行驶方向
10 固定障碍物
12 分离离合器
SB 开关位(Schaltbit)
MR 车轮转矩
MKr 蠕行力矩
v 速度
vKr 蠕行速度
SSt 车轮停止信号
KAbb 中断标准
TSt 车轮停止时间段
TStS 车轮停止时间段阈值
MRmax 最大车轮转矩
MDiff 差动转矩。
具体实施方式
在此，图1示出根据本发明的车辆100的实施例，其带有适合用于实施根据本发明的方法的根据本发明的驱动组件1。
程式化地示出的车辆100包括根据本发明的驱动组件1，其带有电驱动器2，电驱动器在此构造为作用到驱动轴3上的电动机，其驱动在此形成驱动轮的这两个前轮4。可选地，电驱动器2经由分离离合器12与驱动轴3连结。驱动轮4中的每个包括制动组件5和转速传感器6。后轮7同样设有制动组件5。此处还可对于每个车轮7设置有相应的转速传感器6(未示出)。
电驱动器2、制动组件5以及该或多个转速传感器6经由信号导线8与车轮控制器9相设置。
车辆1处于蠕行运行状态BKr中，在其中车辆以较低的速度v(蠕行速度vKr)向行驶方向F(箭头方向)运动。车辆100在此向固定障碍物10滚动并且在此停止(v=0)。在此，物体或人也可夹在固定障碍物10与车辆100之间。控制部9在此构造和设立成使得其识别该关键蠕行状态(即撞到固定障碍物10处或者人夹在障碍物10与车辆100之间)并且结束蠕行运行状态BKr，使得车辆100在蠕行运行状态BKr结束之后不再向障碍物10或者被夹住的人或被夹住的物体施加力。来自电驱动器的被传递到控制器处的转矩信号、由转速传感器6传递到控制器9处的转速信号以及在控制器9中产生并且用于从蠕行运行状态BKr识别出关键行驶状态且在存在中断标准KAbb时将其结束的时间信号用于确认并且结束该关键状态。
图2以示意框图示出构造在控制器9中的电路逻辑，其在存在中断标准KAbb时结束蠕行运行状态BKr。
对此，首先通过设置实际的蠕行运行状态BKr的开关位SB来起动。为了中断蠕行运行状态BKr，考虑以下参量：驱动轮4中的一个的车轮力矩或驱动力矩MR、车辆速度v，其例如经由在驱动轮4处或在无驱动的后轮7处的转速传感器6来检测并且传递信号到控制器9处。驱动速度v或蠕行速度vKr经由未被驱动的车轮7的确定具有该优点，即在驱动轮4可能滑转的情况中也能够可靠地通过仅随同滚动的车轮7来确定车轮速度。
在蠕行状态中在此通常存在蠕行力矩MKr以及蠕行速度vKr。根据在图2中所示出的实施例，如果经由该或多个转速传感器来检测车轮停止信号SSt，那么存在中断标准KAbb。如果蠕行速度vKr等于零，那么如此检测信号。
如果当前在驱动轮4处经由电驱动器2同时存在蠕行力矩MKr并且检测车轮停止信号SSt，则起动检测车轮停止时间段TSt的计时器11。然后将该车轮停止时间段TSt与车轮停止时间段阈值TStS比较。如果所检测的车轮停止时间段TSt超过车轮停止时间段阈值TStS并且同时存在经由开关位SB激活的蠕行运行状态BKr，则确认中断标准KAbb并且解除激活电驱动器2并且结束蠕行运行状态BKr。以此，车轮100不再向障碍物100或者向夹在车辆100与障碍物10之间的物体或人施加力。
对于通过将车轮停止时间段TSt与车轮停止时间段阈值TStS比较而时间控制地检查中断标准KAbb备选地或补充地，也能够可选地或补充地设置有中断标准KAbb的力矩控制的检查。对此，将车轮力矩MR与最大车轮转矩MRmax比较。如果车轮力矩MR超过最大车轮力矩，则在同时检测停止信号SSt(v=0)的情况下同样确认中断标准KAbb并且解除激活电驱动器或者说结束蠕行运行状态BKr。
在此也可将所检测的车轮力矩MR与蠕行力矩MKr和差动力矩MDiff的总和相比较。在该情况中需要蠕行力矩MKr，以便使车辆100抵抗行驶阻力(例如在斜坡处)在蠕行运行状态中运动。如果车辆现在撞向障碍物10，则建立附加的车轮力矩MDiff，以使车辆继续运动。如果当前所检测的车轮力矩MR超过该组合在一起的车辆力矩(MKr+MDiff)，则满足条件以确认中断标准KAbb。MRmax在此由蠕行力矩MKr和可确定的差动力矩MDiff组合而成。如此该最大车轮转矩例如处于比在斜坡处更低的水平中。
另外也可能可调节或可变地构造车轮停止时间段阈值TStS。例如可使其取决于蠕行速度vKr或者取决于车轮力矩MR。如此，车轮停止时间段阈值TStS可在较高的速度或较高的车轮力矩的情况中较低地来构造，使得在较短的车轮停止时间段TSt之后已能够确认中断标准KAbb。
图3示出用于调节带有电驱动器的车辆100的蠕行运行状态BKr的方法的示意性流程。在此首先起动蠕行运行状态BKr、建立车轮转矩或蠕行力矩MKr并且建立蠕行速度vKr。如果当前存在停止信号SST(其可能表示关键的行驶状态)，则检查用于中断蠕行运行状态BKr的中断标准KAbb并且在存在中断标准KAbb时通过解除激活电驱动器2且结束蠕行运行状态BK来消除车轮转矩MR。
中断标准KAbb的检测在此可包括：检测车轮停止时间段TSt并且将车轮停止时间段TSt与车轮停止时间段阈值TStS比较，其中，如果车轮停止时间段超过车轮停止时间段阈值TStS，那么存在中断标准。
备选地或补充地，中断标准KAbb的检测可包括：检测车轮转矩MR并且将车轮转矩MR与最大车轮力矩MRmax比较，其中，如果所检测的车轮转矩MR超过最大车轮转矩MRmax，那么存在中断标准KAbb。
本发明的另外的变体和实施方案对于专业人士在权利要求的框架中得出。
Claims (15)
1.一种用于调节带有电驱动器(1)的车辆(100)的蠕行运行状态(BKr)的方法，其具有：
- 起动所述蠕行运行状态(BKr)；
- 建立车轮转矩(MR)直至用于建立和保持蠕行速度(vKr)的蠕行力矩(MKr)；
- 检测车轮停止信号(SSt)；
- 检查用于中断所述蠕行运行状态(BKr)的中断标准(KAbb)；
- 在存在所述中断标准(KAbb)时通过解除激活所述电驱动器(1)和结束所述蠕行运行状态(BKr)消除所述车轮转矩(MR)。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述中断标准(KAbb)的检测包括：
- 检测车轮停止时间段(TSt)
- 将所述车轮停止时间段(TSt)与车轮停止时间段阈值(TStS)比较，
其中，如果所述车轮停止时间段(TSt)超过所述车轮停止时间段阈值(TStS)，那么存在所述中断标准(KAbb)。
3. 根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述中断标准(KAbb)的检测包括：
- 检测所述车轮转矩(MR)
- 将所述车轮转矩(MR)与最大车轮转矩(MRmax)比较，
其中，如果所检测的所述车轮转矩(MR)超过所述最大车轮转矩(MRmax)，那么存在所述中断标准(KAbb)。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述最大车轮转矩(MRmax)相应于所述蠕行转矩(MKr)和差动转矩(MDiff)的总和。
5.根据权利要求2、3或4中任一项所述的方法，其中，所述车轮停止时间段阈值(TStS)可调节。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述车轮停止时间段阈值(TStS)能够根据蠕行速度(vKr)调节。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其中，所述车轮停止时间段阈值(TStS)能够根据所述车轮转矩(MR)调节。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述车轮转矩(MR)的消除包括：操纵车轮制动组件(5)和施加制动力矩(MBr)。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，相应于所施加的所述制动力矩(MBr)减小所述车轮力矩(MR)。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述车轮转矩(MR)的消除包括：操纵分离离合器(12)。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，用于中断所述蠕行运行状态(BKr)的所述中断标准(KAbb)的检查包括借助于制动设备(5)所施加的制动力矩(MBr)的检测，其中，如果所检测的所述车轮转矩(MR)小于所述制动力矩(MBr)，不存在中断标准。
12.一种控制器(9)，其设立和构造成以便按照根据权利要求1至11中任一项所述的方法调节带有电驱动器(1)的车辆(100)的蠕行运行状态(BKr)。
13.一种用于车辆(100)的驱动组件，其带有电驱动器(1)和根据权利要求12所述的控制器(9)。
14.一种车辆(100)，其带有根据权利要求13所述的驱动组件。
15.根据权利要求14所述的车辆(100)，其中，所述车辆(100)构造为混动车辆。
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