CN112105522A - 用于商用车的具有控制仪器的系统以及运行具有该系统的商用车的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于商用车(10)例如载重汽车的、具有尤其是唯一一个的控制仪器(18)的系统(22)，其中，控制仪器(18)包括用于接收加速度请求信号(26)的数据接口(28)，接收加速度请求信号显示商用车(10)的至少一个受驱动的轴(14)的加速度变化请求。控制仪器(18)还包括控制器(29)以用于依赖于加速度请求信号(26)地生成用于受驱动的轴(14)的电动驱动器(15)的驱动驱控信号(32)和用于受驱动的轴(14)的摩擦制动设备的制动驱控信号(34)。本发明还涉及运行系统(22)的方法。

Description

用于商用车的具有控制仪器的系统以及运行具有该系统的商 用车的方法
技术领域
本发明涉及商用车领域，尤其是电动或混合动力商用车例如载重汽车，它们一方面包括电动驱动器，另一方面包括内燃机传动部。以往，这种具有长期已知的作为传动部的内燃机的商用车通常已进一步发展为混合动力车辆。也就是说，具有内燃机车的商用车已在现有结构内添加电动驱动器。因而通常没有进行完整的新研发来提供混合动力商用车。电动驱动器的调节已匹配于现有调节结构。
背景技术
因此，在混合动力驱动的已知商用车中，通常具有电动驱动器，电动驱动器主要设立用于支持由内燃机生成的正向加速度。在纯电动驱动车辆中，电动驱动器主要用于仅生成正向加速度。为此这种商用车通常具有车辆控制仪器(VCU)。在加速情况下，在混合动力驱动车辆中，车辆控制仪器将例如由驾驶员通过油门踏板位置所预定的加速度期望传递至内燃机，其与变速器协调工作提供驱动车轮的扭矩。必要时，车辆控制仪器接通电动驱动器以支持扭矩提供。此外，车辆控制仪器还驱控车辆的电子调节制动系统(EBS)，以便接收负向加速度期望，也就是期望的制动并且将其通过摩擦制动器转化。
在此也已知，车辆控制仪器在现有电动驱动器情况下为了支持制动也向电动驱动器发送制动期望信号，以便通过电动驱动器的电磁制动模式支持制动。在此，还可以在利用电动驱动器执行制动机动时赢得电能。
根据现有技术，例如在滑动或稳定性调节情况下所需的快速的加速度或扭矩变化由电子调节的制动系统自动执行，在此，仅应用摩擦制动器。由于为此所需的单独控制仪器之间的复杂通信使得迄今无法实现电动驱动器的引入，然而这是期望的。
发明内容
因而本发明任务是找到一种可能性，在正向和负向扭矩的高动态调节时将电动驱动器用于滑动和稳定性调节，以便也能够将电动驱动器的高扭矩动态用于改进滑动和稳定性调节。
为此，本发明涉及一种用于商用车的、具有控制仪器的系统，其包括也可被称为数据输入端的数据接口和控制器。商用车例如是载重汽车。数据输入端用于接收加速度请求信号。加速度请求信号例如是正向或负向的，也就是优选具有正向或负向扭矩。正向扭矩优选说明车辆的驱动，负向扭矩说明延迟，即制动。加速度请求信号说明商用车至少一个受驱动的轴的加速度变化请求。加速度请求信号例如基于驾驶员改变的踏板位置生成并且通过数据输入端输送至控制仪器。
根据本发明控制仪器设立用于生成受驱动的轴的电动驱动器的驱动驱控信号，同时用于生成受驱动的轴的摩擦制动设备的制动驱控信号。在此，依赖于加速度请求信号生成驱动驱控信号和制动驱控信号。
因而设置具有单独的尤其是唯一的控制仪器的系统，其基于加速度变化请求一方面进行受驱动的轴的电动驱动，另一方面同时驱控受驱动的轴的摩擦制动设备。因此，系统的控制仪器是多个控制仪器的组合，从而不再需要用于高动态加速度变化或扭矩变化的控制仪器之间的复杂且时间要求严格的通信。本发明系统的单独控制仪器因而可以与其他系统通信无关地执行电动驱动控制器以及摩擦制动设备之间的互相配合。
根据本发明第一实施方案，控制仪器具有扭矩分配模块，以便相应基于加速度请求信号生成作为电动驱动器的驱动驱控信号的至少一个扭矩额定值和作为摩擦制动设备的制动驱控信号的至少一个扭矩额定值。因而，该系统设立用于利用电动驱动器通过预定扭矩额定值作为驱动驱控信号将例如是负向的加速度请求信号单独地发送至制动器。在电磁制动运行不足以作为电动驱动器情况下，为了执行期望的负向加速度，控制器通过预定扭矩额定值作为制动驱控信号引入摩擦制动设备。
根据另一实施方案，控制仪器设立用于接收或生成滑动信号。在此，滑动信号包括至少一个驱动轴的一个或多个驱动车轮的滑动。如果控制仪器根据特殊实施方案设立用于生成滑动信号，则这例如由利用现有传感器检测到的驱动车轮转速和车速(其例如可由车辆控制仪器预定)的差值确定。
此外，控制仪器用于一方面依赖于加速度请求信号且另一方面依赖于滑动信号生成驱动驱控信号和制动驱控信号。因而，通过整合生成驱动驱控信号和制动驱控信号也可以在引入电动驱动器情况下响应于探测到的驱动轴的滑转例如以用于车辆的滑动和稳定性调节。因此，电动驱动器在滑动或稳定性调节机动情况下可用于能量再生。此外，在电动驱动器包括多个电动马达的情况下，车轮可以执行单独干预以改善车辆稳定性。
根据另一实施方案，控制仪器包括用于总线系统的接口。总线系统优选是CAN总线。接口用于接收加速度请求信号和/或滑动信号。因为加速度请求信号和/或滑动信号通常由车辆控制仪器(VCU)提供和/或发送，所以使用总线连接，以便优选从车辆控制仪器接收加速度请求信号和/或滑动信号。然而不再需要与车辆控制仪器通信以进行滑动或稳定性调节。因而，车辆控制仪器仅用于将例如是负向的加速度变化请求传输至系统的控制仪器。如果出现滑差，则控制仪器可以独立应对或对其补偿，而无需重新与车辆控制仪器通信。如果通过确定车轮转速和比较转速与车速而确定的车轮滑动值超过至少一个预定的阈值，则出现滑差。因而通过总线系统的通信呈现了系统控制仪器和车辆控制仪器之间的简单且足够的通信可能性。
根据另一实施方案，控制仪器还设立用于依赖于加速度请求信号地提供用于商用车的至少一个非驱动的轴的摩擦制动设备的另一制动驱控信号。商用车的非驱动的轴优选是不被驱动的轴，也就是其不具有传动部。因而可以取消用于商用车的另外的没有装备电动驱动器的轴的附加电子制动系统，从而不必为其它非驱动的轴设置独立的制动控制仪器。由此，可以实现所需电子组件的数量，并且进一步降低参与车辆运动的控制仪器的通信和协调成本。
根据另一实施方案，控制仪器设立用于从车辆控制仪器直接或通过尤其是用于车辆非驱动的轴的摩擦制动设备的制动控制仪器接收加速度请求信号，所述加速度请求信号包括请求负向加速度，即，制动请求。
如果不同于前述实施方案在车辆内设置一个或多个制动控制仪器(EBS)，其执行非驱动的轴的滑动或稳定性调节，则可以通过从制动控制仪器接收加速度请求信号将摩擦制动设备以及车辆的受驱动的轴的电动驱动器用于支持所请求的制动请求。一个或多个制动控制仪器和根据本发明的控制器之间的通信例如通过总线系统如CAN总线实施。
根据另一实施方案，控制仪器设立用于直接从车辆控制仪器接收加速度请求信号，其包括正向的加速度请求，即，速度提高请求。
根据另一实施方案，系统具有用于非驱动的轴的摩擦制动设备的制动控制仪器。所述制动控制仪器设立用于从车辆控制仪器接收、改变具有负向加速度变化请求(即，制动请求)的加速度请求信号，并且然后将其作为已改变的加速度请求信号发送至控制仪器。因而控制仪器设立用于首先根据已改变的加速度请求信号生成具有负向扭矩的驱动驱控信号。因而系统用于首先利用电动驱动器请求负向扭矩，在电动马达的负向扭矩不够情况下，为了满足负向加速度变化，利用制动控制仪器生成摩擦制动设备的制动驱控信号。
在此首先考虑，在制动时利用电动驱动器执行最大的能量再生并且仅当达到这种制动可能性的临界之后才动用摩擦制动。
根据另一实施方案，控制仪器设立用于单独地根据加速度请求信号尤其在考虑到滑动信号和/或其他传感器值(例如显示转弯行驶)情况下，针对电动驱动器的多个电动马达生成单独的驱动驱控信号。因而，例如为了车辆稳定性，电动驱动器的电动马达向车辆不同侧施加不同的扭矩，这些扭矩通过不同的单独的驱动驱控信号显示。由此可以获得安全性的改进和提高。
根据另一实施方案，系统包括多个激励部，尤其是门激励部，如IGBT门激励部，以便利用制动驱控信号借助激励部驱控摩擦制动设备的阀或磁阀。多个激励部优选在一起构成阀驱控单元。此外，系统还包括多个激励部，尤其是门激励部，例如IGBT门激励部，它们用于利用驱动驱控信号驱控电动驱动器的逆变器的至少一个输出级。用于驱控输出级的激励部优选共同构成逆变器驱控单元以便驱控逆变器输出级。用于阀或磁阀的驱控以及逆变器输出级的驱控的激励部优选相同地实施。
例如包括阀驱控单元和逆变器驱控单元的控制仪器的功率级因而可廉价且复杂度较低地制造。尤其通过应用相同部件明显简化系统设计或组件设计。
根据另一实施方案，控制仪器包括用于至少一个逆变器尤其是至少一个IGBT逆变器的至少一个输出级。输出级可通过驱动驱控信号借助逆变器驱控单元来驱控，以便提供用于供给电动驱动器的至少一个电动马达的蓄能器的能量。通过将输出级进一步整合至控制仪器，进一步降低现有系统的整合复杂度并进一步减少与外部组件通信。
根据另一实施方案，控制仪器包括至少一个阀，优选至少一个磁阀。阀例如是防抱死系统阀，即，ABS阀。至少一个阀可通过制动驱控信号，尤其借助控制仪器的激励部驱控。由此进一步提高整合度并进一步减少通信。
根据另一实施方案，控制仪器设立用于，在显示正向加速度变化的加速度请求信号的情况下和探测到滑动值高于预定阈值时降低驱动驱控信号的扭矩额定值，为受驱动的轴的摩擦制动设备生成包含制动请求的制动驱控信号。因而可以进行驱动滑差调节。
根据另一实施方案，系统包括尤其用于受驱动的轴的、整合至控制仪器中的滑差调节电路，例如防抱死系统系统(ABS)或驱动滑动调节器(ASR)，和/或整合的稳定性调节电路，例如电子稳定程序(ESP、ESC)。
根据另一实施方案，控制仪器设立用于，在驱动驱控信号的负向扭矩额定值(其优选根据表示负向加速度变化的加速度请求信号来得到)的情况下，将电动驱动器切换至发电机运行模式。由此，可通过驱动轴提供的动能可转化为之后可存储在蓄能器中的电能。
根据另一实施方案，控制仪器设立用于接收运行制动请求信号，其由车辆控制仪器生成并由此驱控摩擦制动设备。因而显示出驾驶员期望的运行制动请求由控制仪器实现以激活运行制动器。
根据另一实施方案，控制仪器设立用于驱控商用车的马达制动器和/或减速器。由此实现功能进一步整合至控制仪器。
根据另一实施方案，本发明包括具有车辆控制仪器的商用车。根据前述实施方案，商用车具有至少一个受驱动的轴和至少一个非驱动的轴。
本发明还包括运行根据前述实施方案中任一个所述的系统的方法。
附图说明
结合附图中进一步阐述的实施例得到其它的实施方案。其中：
图1示出商用车；并且
图2示出方法的实施例。
具体实施方案
图1示出具有非驱动的轴12和受驱动的轴14的商用车10。非驱动的轴12不被驱动且在此是前轴。受驱动的轴14被驱动且在此是后轴。两个轴具有车轮13。在此，如随后阐述那样，仅示出电动驱动器15，其中，车辆10还可以包括内燃机传动部。
车辆10包括车辆控制仪器16，其一方面可与控制仪器18，另一方面可与制动控制仪器20交换数据。控制仪器18以及制动控制仪器20是系统22的此处所示实施例的组成部分。
车辆控制仪器16依赖于驾驶员24的操作地提供加速度请求信号26，其被提供给控制仪器18。为此，车辆控制仪器16生成请求的正向加速度变化25和负向加速度变化23作为加速度请求信号26。
车辆控制仪器16和控制仪器18之间的通信例如通过总线系统27实施以传输加速度请求信号26。相应地，控制仪器18包括数据接口28。数据接口28优选是CAN总线19接口并且相应也包含CAN端口29。此外，控制仪器18还包括扭矩分配模块31，其生成驱动驱控信号32用于驱控电动驱动器15和驱控摩擦制动设备43的制动驱控信号34。驱动驱控信号32例如包括扭矩额定值33，制动驱控信号34例如是扭矩额定值35。
制动驱控信号34首先为受驱动的轴提供滑动调节器36。滑动调节器36还提供滑动值37和至少一个预定阈值39，滑动值显示各相应车轮13的滑动。如果车轮13的滑动值37高于阈值39，则在滑动调节器36中识别车轮13的存在的滑差。驱动驱控信号32和制动驱控信号34依赖于存在或不存在的滑差来匹配。激励部40通过传动控制器38依赖于于制动驱控信号34地驱控，激励部驱控摩擦制动设备43的阀42。依赖于驱动驱控信号32以及滑动信号44(其连同马达控制器45的驱动驱控信号32一起同样由滑动调节器36提供)地借助马达控制器45生成信号，该信号提供给另一传动控制器器46，以便驱控激励部48。由此，控制逆变器尤其是IGBT逆变器的输出级50，以便给电动驱动器15的电动马达54、56的蓄能器52提供能量，从而产生期望的扭矩。输出级50和激励部48一起构成逆变器。
另外根据该实施例，系统22还包括制动控制仪器20。制动控制仪器20用于控制非驱动的轴12的摩擦制动设备21。由车辆控制仪器16生成的加速度请求信号26例如同样提供给制动控制仪器20。提供给制动控制仪器20的加速度请求信号26在此例如通过总线作为已改变的加速度请求信号58输送给控制仪器18。为此，制动控制仪器20例如也包括数据接口28和CAN端口29。
通过在制动控制仪器20中由所接收的加速度请求信号26生成固有的制动驱控信号和考虑滑差和稳定性调节器60情况下，制动控制仪器20可以通过传动控制器62和激励部64驱控非驱动的轴12的摩擦制动设备43尤其是阀66。这样借助控制仪器18的帮助通过控制仪器18中的已改变的加速度请求信号58生成电动驱动器15的驱动驱控信号32以及必要时生成受驱动的轴14的摩擦制动设备43的制动驱控信号34。
制动控制仪器20还与非驱动的轴12的调制器68相连以用于监控和调节制动器结构。
此外，车辆控制仪器16设立用于生成运行制动请求63并且将其作为运行制动请求信号69发送至控制器18。其用于当接收该信号时驱控摩擦制动设备43，以便启用运行制动。另外，在商用车10中设置马达制动器65和减速器67，它们可相应通过控制仪器18来驱控。
此外，控制仪器18还用于在驱动驱控信号32的负向扭矩额定值33情况下将电动驱动器15切换至发电机运行模式。在此，将通过车轮13传递至驱动轴14的且由其提供给电动马达54、56的动能借助电动马达54、56转换为电能，以便将其存储在蓄能器52中。
图2示范性示出根据本方法实施例的步骤。在此，在第一步骤70中由车辆控制仪器16生成加速度请求信号26并且在步骤72中将其传递至控制仪器18。在步骤74中，在控制仪器18中生成驱动驱控信号32和制动驱控信号34。利用驱动驱控信号32在步骤76中驱控电动驱动器15的至少一个激励部48以及在步骤78中利用制动驱控信号34驱控摩擦制动设备43的激励部。
附图标记列表
10 商用车
12 非驱动的轴
13 车轮
14 受驱动的轴
15 电动驱动器
16 车辆控制仪器
18 控制仪器
19 CAN总线
20 制动控制仪器
21 非驱动的轴的摩擦制动设备
22 系统
23 负向加速度变化
24 驾驶员的操作
25 正向加速度变化
26 加速度请求信号
27 总线系统
28 数据接口
29 CAN端口
30 控制器
31 扭矩分配模块
32 驱动驱控信号
33 扭矩额定值
34 制动驱控信号
35 扭矩额定值
36 滑动调节器
37 滑动值
38 传动控制器
39 预定阈值
40 激励部
42 阀
43 摩擦制动设备
44 滑动信号
45 马达控制器
46 传动控制器
48 激励部
50 逆变器输出级
52 蓄能器
54、56 电动马达
58 已改变的加速度请求信号
60 滑差和稳定性调节器
62 传动控制器
63 运行制动请求
64 激励部
65 马达制动器
66 阀
67 减速器
68 调制器
69 运行制动请求信号
70-78 方法的步骤

Claims (20)

1.一种用于商用车(10)例如载重汽车的、具有尤其是唯一一个的控制仪器(18)的系统(22)，其中，所述控制仪器(18)包括：
-用于接收加速度请求信号(26)的数据接口(28)，所述接收加速度请求信号显示所述商用车(10)的至少一个受驱动的轴(14)的加速度变化(23、25)的请求，和
-控制器(30)，所述控制器用于
a)依赖于所述加速度请求信号(26)地生成用于所述受驱动的轴(14)的电动驱动器(15)的驱动驱控信号(32)，以及
b)依赖于所述加速度请求信号(26)地生成用于所述受驱动的轴(14)的摩擦制动设备(43)的制动驱控信号(34)。
2.根据权利要求1所述的系统(22)，其中，所述控制仪器(18)具有扭矩分配模块(31)，以便生成作为所述电动驱动器(15)的驱动驱控信号(32)的至少一个扭矩额定值(33)和作为所述摩擦制动设备(43)的制动驱控信号(34)的至少一个扭矩额定值(35)。
3.根据权利要求1或2所述的系统(22)，其中，所述控制仪器(18)设立用于接收或生成滑动信号(44)，所述滑动信号显示所述至少一个驱动轴(14)的一个或多个车轮(13)的高于预定阈值(39)的滑动值(37)，并且所述控制仪器(18)设立用于依赖于所述加速度请求信号(26)和滑动信号(44)地生成或改变驱动驱控信号(32)和制动驱控信号(34)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的系统(22)，其中，所述控制仪器(18)具有用于总线系统(27)尤其是CAN总线(19)的接口(28)，以便接收所述加速度请求信号(26)或已改变的加速度请求信号(58)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的系统(22)，其中，所述控制仪器(18)设立用于依赖于所述加速度请求信号(26)地提供用于所述商用车(10)的至少一个非驱动的轴(12)的摩擦制动设备(21)的另一制动驱控信号(34)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的系统(22)，其中，所述控制仪器(18)设立用于从车辆控制仪器(16)直接或间接通过尤其是车辆(10)的非驱动的轴的(12)的用于摩擦制动设备(21)的制动控制仪器(20)接收请求负向加速度变化的加速度请求信号(26)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的系统(22)，其中，所述控制仪器(18)设立用于从车辆控制仪器(16)直接接收包括正向加速度变化(25)的加速度请求信号(26)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的系统(22)，其中，所述系统(22)包括用于非驱动的轴(12)的摩擦制动设备(21)的制动控制仪器(20)，其中，所述制动控制仪器(20)设立用于从车辆控制仪器(16)接收、改变具有负向加速度变化(23)请求的加速度请求信号并且将其作为已改变的加速度请求信号(58)发送到所述控制仪器(18)，其中，所述控制仪器(18)在此情况下设立用于依赖于已改变的加速度请求信号(58)生成具有负向扭矩额定值(33)的驱动驱控信号(32)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的系统(22)，其中，所述控制仪器(18)设立用于生成用于电动驱动器(15)的多个电动马达(54、56)的多个驱动驱控信号(32)。
10.根据前述权利要求中任一项所述的系统(22)，其中，所述系统(22)包括多个激励部(48、40)，尤其是门激励部(48、40)，如IGBT门激励部(48、40)，以用于驱控所述摩擦制动设备(43)的至少一个阀(42)并且用于驱控电动驱动器(15)的逆变器的至少一个输出级(50)，其中，所述激励部(48、40)优选是相同的。
11.根据前述权利要求中任一项所述的系统(22)，其中，所述控制仪器(18)包括逆变器的至少一个输出级(50)，其中，所述输出级(50)能够通过所述驱动驱控信号(32)驱控，以便提供用于供给电动驱动器(15)的至少一个电动马达(54、56)的蓄能器(52)的能量。
12.根据前述权利要求中任一项所述的系统(22)，其中，所述控制仪器(18)包括至少一个阀(42)，优选至少一个磁阀(42)，尤其优选至少一个防抱死系统(ABS)阀(42)，所述阀能够通过所述制动驱控信号(34)驱控。
13.根据前述权利要求中任一项所述的系统(22)，其中，所述控制仪器(18)设立用于在加速度请求信号(26)包含正向加速度变化(25)请求的情况下，降低所述驱动驱控信号(32)的扭矩额定值(33)并且生成具有用于所述受驱动的轴(14)的摩擦制动设备(43)的制动请求的制动驱控信号(34)。
14.根据前述权利要求中任一项所述的系统(22)，其中，所述控制仪器(18)包含整合的滑动调节器(36)和/或整合的稳定性调节器(60)，尤其用于所述受驱动的轴(14)。
15.根据前述权利要求中任一项所述的系统(22)，其中，所述系统(22)包括车辆控制仪器(16)。
16.根据前述权利要求中任一项所述的系统(22)，其中，所述控制仪器(18)设立用于在驱动驱控信号的负向扭矩额定值(33)的情况下，将电动驱动器(15)切换至发电机运行模式，以便由优选通过所述驱动轴(14)提供的动能生成电能并且尤其是将电能馈送至所述蓄能器(52)。
17.根据前述权利要求中任一项所述的系统(22)，其中，所述控制仪器(18)设立用于接收由所述车辆控制仪器(16)生成的运行制动请求信号(69)，以便驱控至少一个摩擦制动设备(43)。
18.根据前述权利要求中任一项所述的系统(22)，其中，所述控制仪器(18)设立用于驱控商用车(10)的马达制动器(65)和/或减速器(67)。
19.具有一种根据权利要求1至18中任一项所述的系统(22)的商用车(10)，其中，所述商用车(10)包括至少一个受驱动的轴(14)和优选非驱动的轴(12)，受驱动的轴具有至少一个电动驱动器(15)以及至少一个摩擦制动设备(43)。
20.一种用于运行根据权利要求1至18中任一项所述的系统(22)的方法，所述方法包括步骤：
-传输(72)加速度请求信号(26)至控制仪器(18),
-利用所述控制仪器(18)生成(74)驱动驱控信号(32)和制动驱控信号(34)，
-利用所述驱动驱控信号(32)驱控(76)电动驱动器(15)；并且
-利用所述制动驱控信号(34)驱控(78)摩擦制动设备(43)。
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