CN112955366A - 实际状态值的测定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种测定车轮驱动模块的车轮(R)的状态值的方法，所述车轮驱动模块包括所述车轮(R)、叠加传动装置(G)、第一电动马达(M1)和第二电动马达(M2)以及至少一个用于检测所述第一电动马达(M1)的状态值的第一传感器(S1)、至少一个用于检测所述第二电动马达(M2)的状态值的第二传感器(S2)，其中存在所述电动马达(M1、M2)和/或所述车轮(R)的附加状态值来源，将检测到的状态值相互比较，以便补偿并识别检测所述状态值时的错误，从而根据检测到的各状态值测定所述车轮(R)的实际状态值。

Description

实际状态值的测定方法
技术领域
本发明涉及一种针对车轮驱动模块测定实际的或者说有保证的状态值的方法。
背景技术
现有技术中已经有众多测定传感器数据或状态值的方法是已知的。针对在转发或进一步处理这样的状态值时需要确保测定的状态值与实际状态值相一致的情况，现有技术中已知的应用是广泛使用经验证的传感器或状态值来源，它们通过预先查验和相应的设计而可靠地测定并转发实际状态值。但是，这样的传感器或状态值来源的设计、制造以及接下来的验证较为复杂且成本高昂。这同样使得使用这类经过验证的组件且特别是使用数个这样的组件的系统的制造成本高企。
车轮驱动模块尤为如此，因为为了计算车轮驱动模块的车轮的行驶运动和转向运动，需要测定车轮的当前转向角和当前转速。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是克服上述缺点并提供一种测定车轮驱动模块的车轮的实际状态值的方法，其中，单个的信息源不必有专门的保证，测定的状态值却会与实际状态值相符。
这个目的通过根据权利要求1所述的特征组合而达成。
根据本发明，提出一种测定车轮驱动模块的车轮的状态值的方法。车轮驱动模块除车轮外还包括叠加传动装置、第一电动马达和第二电动马达以及至少一个用于检测第一电动马达的状态值的第一传感器和至少一个用于检测第二电动马达的状态值的第二传感器。此外，车轮模块包括至少一个用于检测车轮的状态值的第三传感器以及/或者第四和第五传感器，其中第四传感器检测第一电动马达的状态值，第五传感器检测第二电动马达的状态值。在车轮驱动模块中，第一和第二电动马达被构建为共同地借助叠加传动装置来围绕车轮轴驱动车轮，并且围绕与车轮轴正交的转向轴操纵车轮转向。所述方法是将第一传感器和第二传感器所测定的状态值和/或第四和第五传感器所测定的状态值和/或第三传感器所测定的状态值和/或用于控制第一电动马达和/或第二电动马达的控制信号分别换算成统一且因此而可比较的单位。而后将已被换算成统一单位的状态值相互比较，并且从比较中测定车轮的实际状态值。以相互比对或比较的方式对测定的状态值进行似真检验，从而保证被转发的状态值就是车轮的实际状态值。因此，比较时所使用的信息或状态值是冗余存在的，可以来自于数个信息源。为此，诸如传感器或用于控制第一和/或第二电动马达的马达电子组件等信息源也可以是冗余存在的。
这里的基本思路是不再需要验证和保证“车轮驱动模块”这一系统的所有单个组件，而是只需验证和保证该系统的对其他组件所测定的状态值进行似真检验的那个部分，例如分析单元。
为此，例如第一和第四传感器可以测定第一电动马达的转速或另一个可以用来推断第一电动马达的转速的状态值，并且通过所述方法根据这两个值来确定第一电动马达的实际转速。以类似的方式根据第二和第五传感器所测定的状态值确定第二电动马达的实际状态值或实际转速。接着，可以根据叠加传动装置的传动比，以换算的方式根据第一和第二电动马达的实际转速来确定车轮的实际转向角和实际车轮转速。
或者在未设置第四和第五传感器的解决方案中，也可以利用第一和第二传感器的状态值来确定车轮的车轮转速和/或转向角，其中，所述方法接下来会将其与第三传感器和/或第六传感器所测定的状态值进行比较，据此重又确定车轮的有保证的且因此为实际的状态值。
在所述方法的一个构型变体中，如下设置：所述实际的或者说有保证的状态值是所述车轮绕所述车轮轴的实际车轮转速和所述车轮绕所述转向轴的实际转向角。
所述方法的一个有利变体为：被处理的或者说被相互比较的信息由冗余存在的传感器测定，具体而言，所述至少一个第一传感器和/或所述至少一个第二传感器和/或所述至少一个第三传感器分别多倍地或者说冗余存在。
在同样有利的进一步方案中，有利地如下设置：所述至少一个第一传感器检测所述第一电动马达的转子的转子位置和/或所述第一电动马达的转速。此外，所述至少一个第二传感器检测所述第二电动马达的转子的转子位置和/或所述第二电动马达的转速。所述方法是，接下来根据所述第一电动马达和所述第二电动马达的所述转子位置和/或所述第一和第二电动马达的所述转速测定所述车轮绕所述车轮轴的计算车轮转速和/或所述车轮绕所述转向轴的计算转向角。
关于所述方法，进一步有利的是：在一个实施变体中，所述第一和第二传感器分别与相应的所述电动马达和各自所对应的马达电子组件各形成一个组件。在此还如下设置：所述第四和第五传感器在相应的所述电动马达上设置或布置在相应的组件外部，也就是不作为相应组件的组成部分。
所述至少一个第三传感器优选检测所述车轮绕所述转向轴的转向角。作为替代方案或补充方案，又一个即第六传感器可以检测所述车轮绕所述车轮轴的车轮转速。
在所述方法的一个变体中，将所述计算车轮转速与所述第六传感器所检测到的所述车轮转速进行比较。作为替代方案或补充方案，将所述计算转向角与所述第三传感器所检测到的所述转向角进行比较。
当所述计算车轮转速与所述第六传感器所检测到的所述车轮转速相一致，或者当所述计算车轮转速与所述检测到的车轮转速之间的偏差处于预定的车轮转速公差范围内时，所述方法是优选求所述计算车轮转速与所述检测到的车轮转速的平均值以作为所述车轮的实际状态值。
同样地，在一个变体中，当所述计算转向角与所述第三传感器所检测到的所述转向角相一致，或者当所述计算转向角与所述检测到的转向角之间的偏差处于预定的转向角公差范围内时，求所述计算转向角与所述检测到的转向角的平均值以作为所述车轮的实际状态值。
当计算车轮转速和检测到的车轮转速和/或计算转向角和检测到的转向角相差过大，从而处于相应的公差范围以外时，也可如下设置：通过所述方法转发偏差消息。
根据所述方法的另一实施变体，有利地如下设置：所述第三传感器和/或所述第六传感器至少双倍地存在，并且将所述第三传感器所检测到的所述转向角和/或所述第六传感器所检测到的所述车轮转速分别地相互比较。接着，当所述第三传感器所检测到的所述转向角和/或所述第六传感器所检测到的车轮转速分别相一致或者彼此之间的偏差分别处于预定的转向角公差范围和/或车轮转速范围内时，求所述检测到的转向角和/或车轮转速的平均值以作为所述车轮的实际状态值。而后优选将这个实际状态值转发给相应的上级控制器。
所述方法也可以将两个以上的状态值相互比较。例如，可以将一个计算状态值与两个测量状态值进行比较。
计算状态值不必由传感器推导出来，而是可以例如根据传输到电动马达上的额定转速加以确定。
在有利的进一步方案中，利用所述方法确定一个或数个实际的或者说有保证的状态值之后，将其转发给用于控制所述车轮驱动模块的应用设备(Applikation)或控制电子组件。
为能快速而经济地维护车轮驱动模块并实现个性化，进一步有利的是：所述车轮驱动模块进一步分成若干可作为模块进行更换的组件。举例而言，第一和第二电动马达可与各自所对应的第一或第二马达控制器形成相应的第一或第二马达组件。
此外，通过用于控制电动马达的控制逻辑电路可以实现一种方法，如此一来，控制逻辑电路从上级应用设备例如仅接收车轮绕车轮轴的额定速度或额定转速以及车轮绕转向轴的额定转向角或其他与车轮有关的状态值，并且通过所述方法分别确定用于控制两个电动马达的马达额定值。
附图说明
关于本发明其他有利改进方案的特征请参阅从属权利要求，下面参照附图并结合本发明的优选实施予以详细说明。其中：
图1为由第一和第二电动马达通过叠加传动装置驱动的车轮；
图2为车轮驱动模块的示意图。
具体实施方式
附图是例示性的示意图。图中相同的附图标记指向相同的功能特征和/或结构特征。
图1示出车轮R、第一和第二电动马达M1、M2以及通过两个电动马达M1、M2驱动车轮R并操纵其转向的叠加传动装置G。其中，图1仅图示第一和第二电动马达M1、M2围绕车轮轴A和转向轴L驱动车轮R的一个可能的备选构型。举例而言，车轮R可以布置在主动齿圈G3、G3’下方，或者，电动马达M1、M2可以向主动齿圈G3、G3’传递另一种传动比并且具有另一种定向。在图示示例中，叠加传动装置G包括小齿轮G1、G1’、中间轮G2、G2’、主动齿圈G3、G3’以及从动齿轮G4和从动轴G5。此外，叠加传动装置G在别的实施变体中也还可以包括其他组件。
第一和第二电动马达M1、M2驱动第一和第二主动齿圈G3、G3’。在图示实施方式中，第一电动马达M1被布置得与第二电动马达M2相反，其中电动马达M1、M2可各自包括自有的马达传动装置。电动马达M1、M2分别通过一个马达轴与一个小齿轮G1、G1’连接。
第一小齿轮G1以其齿部与第一中间轮G2的齿部啮合，第一中间轮以其齿部与第一主动齿圈G3的驱动齿部啮合，因而当第一小齿轮G1旋转时，第一主动齿圈G3可经第一电动马达M1驱动而绕旋转轴或转向轴L旋转。
第二主动齿圈G3’也是如此。第二小齿轮G1’以其齿部与第二中间轮G2’的齿部啮合，第二中间轮以其齿部与第二主动齿圈G3’的驱动齿部啮合，因而当第二小齿轮G1’旋转时，第二主动齿圈G3’可经第二电动马达M2驱动而绕旋转轴或转向轴L旋转。
在第一与第二主动齿圈G3、G3’之间设有从动齿轮G4，从动齿轮的齿部既与第一主动齿圈G3的朝向从动齿轮G4的齿部啮合，又与第二主动齿圈G3’的朝向从动齿轮G4的齿部啮合。因此，从动齿轮G4的旋转(第三旋转)既取决于第一主动齿圈G3的旋转(第一旋转)，又取决于第二主动齿圈G3’的旋转(第二旋转)。
以不能相对转动的方式与从动齿轮G4连接的从动轴G5从从动齿轮G4沿着车轮轴A朝主动齿圈G3、G3’的旋转轴或转向轴L延伸。在沿着车轮轴A与从动齿轮G4间隔开的一侧上，车轮R以不能相对转动的方式与从动轴G5连接，借此将从动齿轮G4的旋转(第三旋转)通过从动轴G5传递到车轮R上。如图所示，车轮R部分地容置在第一主动齿圈G3与第二主动齿圈G3’之间，第一和第二主动齿圈沿其旋转轴L间隔开并且在彼此之间形成车轮容置空间。两个主动齿圈G3、G3’具有沿着旋转轴L延伸穿过相应的主动齿圈G3、G3’的齿圈开口。车轮R至少在其面向地面的一侧上穿过相应的齿圈开口，这使得车轮R实质上具有五个部分。车轮R以一个第一部分布置在主动齿圈之间，车轮R以两个第二部分布置在主动齿圈G3、G3’的齿圈开口中，车轮R以两个第三部分沿着旋转轴L位于主动齿圈G3、G3’外侧。将车轮R布置在车轮容置空间中，能取得三个有利效果。车轮驱动模块的结构空间大幅减小，因为车轮R做转向运动时不必绕着主动齿圈G3、G3’运动，而且，可能的转向角增大，因为车轮R可以在主动齿圈G3、G3’中旋转360°，但围绕旋转轴L所进行的转向运动或旋转不会被中间轮G2、G2’限制。再者，车轮R受到车轮驱动模块1或者说第一和第二主动齿圈G3、G3’的保护，因为第一和第二主动齿圈在车轮R周围形成一个笼子。
图2示意性地示出车轮驱动模块。通过围绕转向轴L和车轮轴A驱动车轮R，在车轮R上或者说通过车轮提供行驶功能X2和转向功能X1。第一和第二电动马达M1、M2通过第一和第二作用性连接X31、X32驱动叠加传动装置G，以便借助叠加传动装置来提供转向功能和行驶功能X1、X2。
在图示实施方式中，第一和第二马达组件101、102各自包括用于直接控制相应的电动马达M1、M2的第一或第二马达电子组件10、20以及用于测定马达值(例如相应的电动马达M1、M2的转子位置)的第一或第二传感器S1、S2。在图示实施方式中，第一和第二传感器S1、S2直接与相应的马达电子组件10、20耦接，其中由传感器S1、S2测定的马达值用于控制相应的电动马达M1、M2，需要时也可以将马达值传给其他组件。
第一和第二马达组件101、102通过被图示为实线的总线与中央组件103连接，该中央组件包括中央电子组件30。
为了控制电动马达M1、M2，在图2所示的实施方式中，电动马达M1、M2上还设有用于检测电动马达转速的第四或第五传感器S4、S5。第四传感器S4对应于第一电动马达M1，但不是第一马达组件101的一部分，第五传感器S5对应于第二电动马达M2，但不是第二马达组件102的一部分。在图示实施方式中，第四和第五传感器S4、S5分别连接中央电子组件30。
为能在第一或第二电动马达M1、M2发生故障时达到安全状态，还设有能够与第三传感器S3合并成制动组件104的安全制动器B。通过安全制动器B至少可以锁住行驶功能X2，或者说制止车轮R围绕车轮轴A旋转，借此可以使车轮驱动模块或车轮R停下来并且形成安全状态。其中，第三传感器S3直接检测车轮R的状态值，例如车轮R绕转向轴L的转向角，其中车轮R绕车轮轴A的旋转速度或转速可由图中未示出的第六传感器检测。检测到的值通过制动组件104与中央电子组件30的连接被提供给中央电子组件或其他组件，或者说被传输给中央电子组件或其他组件。
为了实现所述方法，在图示的中央电子组件30中整合有分析单元31或者说“安全芯片”，在安全芯片中对预定状态值进行比较，以便测定车轮R的实际的或者说有保证的状态值并转发给应用电子组件40。
在图示实施例中，从第一和第二电动马达M1、M2的由第一和第二传感器S1、S2测定的状态值得出电动马达M1、M2的具体转速。接下来可以将电动马达M1、M2的由第一和第二传感器S1、S2测定的转速与第四和第五传感器S4、S5直接测量到的转速进行比较。比较之后或者也可以直接根据第一和第二电动马达M1、M2的转速和叠加传动装置所提供的传动比测定车轮R的转速和正在发生的转向运动，并且在连续测定的情况下，可以根据该转向运动测定车轮R的转向角。接着，分析单元31还可以将车轮R的测定转速与车轮R的被第三传感器S3测量到的转速进行比较。如果没有偏差或者出现公差范围内的偏差，就求测量转速和测定转速的平均值，并且将该转速平均值作为有保证的或者说实际的状态值或者说实际转速转发给应用电子组件40。
由于车轮R的转速在被转发前经过分析单元31的似真检验，因此，检测状态值这一操作本身不需要使用特别安全的组件。

Claims (11)

1.一种测定车轮驱动模块的车轮(R)的状态值的方法，所述车轮驱动模块包括所述车轮(R)、叠加传动装置(G)、第一电动马达(M1)和第二电动马达(M2)以及至少一个用于检测所述第一电动马达(M1)的状态值的第一传感器(S1)、至少一个用于检测所述第二电动马达(M2)的状态值的第二传感器(S2)，其中，
所述车轮驱动模块还包括至少一个用于检测所述车轮(R)的状态值的第三传感器(S3)以及/或者
第四和第五传感器(S4、S5)，所述第四传感器(S4)检测所述第一电动马达(M1)的状态值，所述第五传感器(S5)检测所述第二电动马达(M2)的状态值，其中，
所述第一和第二电动马达(M1、M2)被构建为共同地借助所述叠加传动装置(G)来围绕车轮轴(A)驱动所述车轮(R)，并且围绕与所述车轮轴(A)正交的转向轴(L)操纵所述车轮转向，其中所述方法是
将所述第一传感器(S1)和所述第二传感器(S2)所测定的状态值和/或所述第三传感器(S3)所测定的状态值和/或所述第四传感器(S4)和所述第五传感器(S5)所测定的状态值和/或用于控制所述第一和第二电动马达(M1、M2)的控制信号分别换算成统一单位，
将已被换算成所述统一单位的所述状态值相互比较，并且从所述比较中测定所述车轮(R)的实际状态值。
2.根据上一项权利要求所述的方法，其中，
所述实际状态值是所述车轮(R)绕所述车轮轴(A)的实际车轮转速和所述车轮(R)绕所述转向轴(L)的实际转向角。
3.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，
所述至少一个第一传感器(S1)和/或所述至少一个第二传感器(S2)和/或所述至少一个第三传感器(S3)分别多倍地存在。
4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，
所述至少一个第一传感器(S1)检测所述第一电动马达(M1)的转子的转子位置和/或所述第一电动马达(M1)的转速，并且
所述至少一个第二传感器(S2)检测所述第二电动马达(M2)的转子的转子位置和/或所述第二电动马达(M2)的转速，并且
所述方法是根据所述第一电动马达(M1)和所述第二电动马达(M2)的所述转子位置和/或所述第一和第二电动马达(M1、M2)的所述转速测定所述车轮(R)绕所述车轮轴(A)的计算车轮转速和所述车轮(R)绕所述转向轴(L)的计算转向角。
5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，
所述第一和第二传感器(S1、S2)分别与相应的所述电动马达(M1、M2)和各自所对应的马达电子组件(10、20)各形成一个组件，并且
所述第四和第五传感器(S4、S5)在相应的所述电动马达(M1、M2)上布置在相应的组件外部。
6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，
所述至少一个第三传感器(S3)检测所述车轮(R)绕所述转向轴(L)的转向角，且/或，
第六传感器检测所述车轮(R)绕所述车轮轴(A)的车轮转速。
7.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，
将所述计算车轮转速与所述第六传感器所检测到的所述车轮转速进行比较，且/或，
将所述计算转向角与所述第三传感器(S3)所检测到的所述转向角进行比较。
8.根据上一项权利要求所述的方法，其中，
当所述计算车轮转速与所述第六传感器所检测到的所述车轮转速相一致，或者当所述计算车轮转速与所述检测到的车轮转速之间的偏差处于预定的车轮转速公差范围内时，求所述计算车轮转速与所述检测到的车轮转速的平均值以作为所述车轮(R)的实际状态值。
9.根据上述权利要求6所述的方法，其中，
当所述计算转向角与所述第三传感器(S3)所检测到的所述转向角相一致，或者当所述计算转向角与所述检测到的转向角之间的偏差处于预定的转向角公差范围内时，求所述计算转向角与所述检测到的转向角的平均值以作为所述车轮(R)的实际状态值。
10.根据上述权利要求3至9中任一项所述的方法，其中，
所述第三传感器(S3)和/或所述第六传感器至少双倍地存在，
将所述第三传感器(S3)所检测到的所述转向角和/或所述第六传感器所检测到的所述车轮转速分别地相互比较，
当所述第三传感器(S3)所检测到的所述转向角和/或所述第六传感器所检测到的车轮转速分别相一致或者彼此之间的偏差分别处于预定的转向角公差范围和/或车轮转速范围内时，求所述检测到的转向角和/或车轮转速的平均值以作为所述车轮(R)的实际状态值。
11.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，
将所述车轮(R)的所述实际状态值转发给用于控制所述车轮驱动模块的应用设备。
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