CN113302104A - 具有能被驱动的后桥和车辆变速器的驱动传动系、用于运行该驱动传动系的方法以及具有该驱动传动系的机动车 - Google Patents

具有能被驱动的后桥和车辆变速器的驱动传动系、用于运行该驱动传动系的方法以及具有该驱动传动系的机动车 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种驱动传动系，所述驱动传动系包括至少一个驱动电机，所述驱动电机构造成用于驱动机动车；并且所述驱动传动系包括能被驱动的车桥(5)，所述车桥构成为后桥并且构造成用于将至少一个驱动电机的驱动力传递到道路表面上；并且所述驱动传动系包括车辆变速器(2)，该车辆变速器具有至少一个传动级并且构造成用于朝能被驱动的车桥(5)传递驱动力，所述至少一个传动级在驱动传动系的至少一种运行模式中能借助于变速器控制器(4)切换，并且车辆变速器(2)通过该变速器控制器(4)除了所述至少一个传动级之外还能切换到中性位置中，在所述中性位置中变速器输出轴相对于变速器输入轴能自由旋转，并且此外，为了控制驱动电机，设有电机控制器(3)，驱动电机借助于该电机控制器(3)至少能在马达运行模式中和在中性模式中运行，在中性模式中驱动电机能够无转矩地旋转，其特征在于，电机控制器(3)和变速器控制器(4)通过至少两个控制线(10、11)相互连接，所述控制线构造成用于在这些控制器(3、4)之间传递控制指令，并且电机控制器(3)能将控制指令经由这两个控制线(10、11)之中的至少一个向变速器控制器(4)传递，使得变速器控制器(4)将车辆变速器切换到中性位置中。

Description

具有能被驱动的后桥和车辆变速器的驱动传动系、用于运行 该驱动传动系的方法以及具有该驱动传动系的机动车
本发明涉及一种按权利要求1的前序部分所述的驱动传动系。由DE102018116586A1已知一种混合驱动传动系，其中，后桥借助于第一驱动机械经由能被切换的传动装置能被驱动。
在一种用于机动车的具有能被驱动的、尤其是能用内燃机驱动的后桥的驱动传动系中，基于特定的规定，尤其是基于ISO26262“公路车辆-功能安全性”，必要的是，特定的构件满足规定的安全标准，尤其是与功能安全性相关的安全标准。本发明建议一种驱动传动系，其按简单的方式满足规定的要求并且能够实现有效的车辆驱动。
该目的通过按权利要求1的驱动传动系以及按权利要求5的具有这样的驱动传动系的机动车达到。本发明的优选的扩展方案是从属权利要求的主题。
在本发明的意义中，具有能被切换的车辆变速器、能被驱动的后桥和至少一个驱动机械的驱动传动系可以理解为一种用于机动车、尤其是用于轿车的驱动传动系，其中，至少所述至少一个驱动机械单独地或者也与至少一个另外的驱动机械共同地被用来在后桥上驱动机动车。另外，从所述至少一个驱动机械传递的驱动功率借助于能被切换的车辆变速器传递到后桥上，该车辆变速器具有至少一个能被切换的传动比，即所谓的挡。因此，在这样的驱动传动系中，驱动力的传递至少通过一个传动级能够实现，该传动级通过变速器控制器能被激活并且因此能被变速器控制器切换。在本发明的意义中，激活的传动级可以理解为，驱动力通过该传动比/传动级能被车辆变速器传递。换言之，如果所述至少一个传动级不激活，那么驱动力的传递通过该车辆变速器以另一传动级能够实现，或者车辆变速器优选地置于中性位置中，使得不允许驱动力通过车辆变速器传递。
尤其是驱动传动系可以构成为所谓的混合驱动传动系(内燃机和驱动电机)，或者构成为具有至少一个驱动电机的电驱动传动系，即所谓的纯电动车(BEV)。除了驱动电机和内燃机，所建议的驱动传动系可以优选还具有其他的驱动机械。
能被驱动的车桥在本发明的意义中可以理解为一种用于将由至少一个上述驱动机械提供的驱动力传递到道路表面以及用于将操舵力传递到该道路表面上的装置。另外，能被驱动的车桥构成为后桥。优选地，机动车具有主行驶方向(前进行驶方向)，并且参考该主行驶方向，能被驱动的后桥在机动车中设置在后面。除了该能被驱动的车桥，也可以设置另外的能被驱动的车桥，即所谓的全轮驱动；或者机动车仅仅具有所建议的能被驱动的车桥，即所谓的后轮驱动。
驱动传动系的车辆变速器在本发明的意义中可以理解为一种用于传递由至少一个上述驱动机械、优选由内燃机提供的驱动力并且在传递该驱动功率时用于提供不同的、优选离散的传动比即所谓的挡的传动装置。优选地，车辆变速器与其结构方式无关地构成为至少暂时地或者持久地自动地或者说自动化地切换的车辆变速器。
另外，这样的车辆变速器具有至少一个、优选多个不同的传动级，即所谓的挡，用于将驱动力从内燃机传递至能被驱动的车桥。车辆变速器的中性位置不理解为按上面描述的意义的挡或传动比，因为在中性位置中不能通过车辆变速器传递驱动力。
中性位置在车辆变速器中也可以通过驱动机械的脱离联接而构成，当在驱动机械脱离联接的情况下变速器输出轴能至少近似自由旋转时，尤其如此。
优选地，车辆变速器构造成，使得车辆变速器具有至少一个传动级，并且进一步优选地，该车辆变速器暂时地、尤其是在多个运行模式之中的一个运行模式中，或者优选在所有运行模式中并且因此持久地，能由变速器控制器自动地或自动化地切换。优选地，这一个传动级可以理解为能被切换的传动级，其中，车辆变速器在空挡与所述至少一个传动级之间或者在所述至少一个传动级与至少一个另外的传动级之间能被变速器控制器切换。这种车辆变速器关于其结构方式由现有技术已知，尤其是作为双离合器变速器，作为自动变速器(其尤其是构成为具有一个或优选多个行星齿轮组的行星齿轮变速器)，或者作为自动化的有级变速器，尤其是作为手自一体变速器。
另外，这样的车辆变速器也具有所谓的中性位置，其在口语中也称为空挡或者车辆变速器的中性状态。在车辆变速器的中性位置中，至少变速器输出轴相对于车辆变速器能自由旋转，使得不能通过车辆变速器传递驱动力。变速器输出轴尤其是可以理解为一种变速器轴，只要车辆变速器传递驱动力，尤其是至少一个驱动机械的驱动力，通过该变速器轴将该驱动力从车辆变速器输出。
另外，为了控制驱动电机，设置电机控制器，优选所谓的逆变器。优选地，驱动电机借助于该电机控制器至少能在马达运行模式中运行，其中，驱动电机在该马达运行模式中输出驱动功率(转速、转矩)。另外，驱动电机能由电机控制器在中性模式中运行，或者能置于中性模式中，其中，驱动电机，或者驱动电机的从动轴，对于输出驱动功率(转速、转矩)，尤其是在中性模式中能够无转矩地旋转。
建议：电机控制器和变速器控制器通过至少两个控制线、优选彼此冗余的控制线相互连接，所述控制线构造成用于在这两个控制器之间传递控制指令。并且此外，电机控制器能将控制指令经由这两个控制线之中的至少一个或者经由这两个控制线向变速器控制器传递，使得变速器控制器将车辆变速器切换到中性位置中。
电机控制器尤其是构造成用于监视和控制驱动电机，但是尤其是也用于监视车辆变速器。在预定义的运行情况中，经由这种监视功能可以推断出车辆变速器中的故障。尤其是在车辆变速器卡住时或者在车辆变速器中的高的内摩擦时，在电机控制器上的电流消耗可以超过阈值。尤其是在达到或超过这样的阈值时，电机控制器可以操控变速器控制器，使得变速器控制器将车辆变速器转换到其中性位置中。尤其是通过这种监视可能性和能够实现的由电机控制器操控变速器控制器，车辆变速器可以间接地被电机控制器切换到中性位置中并且因此能够实现驱动传动系的冗余的并且因此特别地运行可靠的操控。
在本发明的优选实施方式中，在建议的驱动传动系中，从变速器控制器能经由两个控制线之中的至少一个、优选经由两个控制线向电机控制器传递控制指令。尤其是借助于该控制指令，驱动电机可以由变速器控制器经由电机控制器转换到中性模式中。换言之，因此，驱动电机能间接地被变速器控制器转换到中性模式中。另外，变速器控制器能监视特定的运行参数，它们可以推断出在驱动电机中或者在驱动电机上的故障，并且利用所建议的驱动传动系能够实现驱动传动系的冗余的操控，并且尤其是因此能够实现驱动传动系的特别可靠的运行。
另外建议一种用于运行驱动传动系的方法，并且因此也建议用下面解释的方法运行的驱动传动系。
用于运行驱动传动系的方法尤其是具有以下方法步骤：
-确定变速器故障，尤其是通过电机控制器进行确定；
-传输变速器故障，尤其是向变速器控制器进行传输；并且
-将车辆变速器转换到中性位置中，尤其是通过变速器控制器进行转换。
优选地，变速器故障通过电机控制器确定，并且因此尤其是附加于变速器控制器进行确定，或者说对于确定变速器故障必需的方法步骤优选地在电机控制器和/或变速器控制器上运行。因此，通过所建议的方法，车辆变速器的冗余的监视不仅通过变速器控制器而且附加地通过电机控制器能够实现。尤其是通过组件的冗余的监视，提高运行安全性。
在此已知多个潜在可能的变速器故障和用于确定这些变速器故障的方法，尤其是可以通过合适的传感器记录在车辆变速器上的转矩值/转速值、温度和/或噪声，并且将它们在电机控制器或在变速器控制器中分析。尤其是通过驱动传动系的这样的方案，车辆变速器冗余地被变速器控制器和电机控制器监视，并且通过采用两个本来就存在的控制器能够实现驱动传动系的一方面安全的并且另一方面廉价的运行。
在优选的实施方式中，用于运行驱动传动系的方法包括以下方法步骤：确定驱动电机故障，尤其是通过变速器控制器进行确定；传输该故障，尤其是向电机控制器进行传输；并且将驱动电机转换到中性模式中，尤其是通过电机控制器进行转换。
优选地，驱动电机故障通过作为电机控制器的附加或替换的变速器控制器确定，或者说对于确定驱动电机故障必需的方法步骤优选地在电机控制器和/或变速器控制器上运行。因此通过所建议的方法尤其是能够实现驱动电机不仅通过变速器控制器而且附加地通过电机控制器的冗余监视。尤其是通过组件的冗余监视，提高运行安全性。
在此已知多个潜在可能的驱动电机故障和用于确定这些驱动电机故障的方法，尤其是可以通过合适的传感器记录在驱动电机上的转矩值、温度、电流值或电压值和/或噪声。尤其是通过驱动传动系的这样的方案，驱动电机冗余地被变速器控制器和电机控制器监视，并且通过采用两个本来就存在的控制器能够实现驱动传动系的一方面安全的并且另一方面廉价的运行。
另外提出一种机动车，其包括按前述结构方式的并且优选按前述运行方式的驱动传动系。
下面借助于附图更详细地解释本发明的单个特征和实施方式，其中：
图1显示作为混合驱动传动系的所建议的驱动传动系的第一实施方式；
图2显示作为混合驱动传动系的所建议的驱动传动系的第二实施方式。
图1显示横向构造的用于机动车的驱动传动系，其形式为混合驱动传动系，包括被驱动的后桥5和能被转向的前桥6。在横向构造的混合驱动传动系中，内燃机1与前进行驶方向9成横向地布置在机动车中。
在前进行驶方向9上，能被驱动的后桥5在机动车中处在后面，并且能被转向的前桥6处在前面。在后桥5上设置两个能被驱动的车轮7，它们设置用于传递驱动力到道路表面上。在前桥上设置两个能被转向的前轮8，它们设置用于传递转向力。
由能被驱动的车轮7传递的驱动力由内燃机1和/或驱动电机提供，驱动电机在结构上集成到车辆变速器2中。为了控制和监视驱动电机，设置构成为逆变器的电机控制器3。为了控制和监视车辆变速器2，设置变速器控制器4。
两个控制器3和4经由两个控制线10和11、尤其是彼此冗余的控制线相互连接。
在此，本发明服从基本原理：在故障情况下防止在后桥5上的过高的减速，在此讨论在驱动电机或在车辆变速器2上的故障，利用变速器控制器和电机控制器(即用于控制驱动电机的功率电子装置/逆变器)的冗余的和相互的监视。
原则上，至少两种情况是可考虑的，它们表明，控制器(3、4)的这种相互的监视多么有利地起作用。情况一：出现变速器故障，该变速器故障通过电机控制器3被检测。在该故障情况(变速器故障)中，车辆变速器2或变速器控制器4优选地切换成无电流的，并且因此车辆变速器2优选切换到中性位置中。尤其是通过这种控制，变速器输出转矩，即车辆变速器2的作用到能被驱动的后桥5上的转矩，降低到低于阈值，并且优选至少基本上降低到零。
情况二：在驱动电机上出现故障，即所谓的驱动电机故障。在该故障情况(驱动电机故障)中，电机控制器(尤其是作为功率电子装置或逆变器)优选切换成无电流的，并且因此由驱动电机输出的转矩即所谓的驱动电机转矩降低到低于阈值，并且优选至少基本上降低到零。
为了以所建议的方式运行混合驱动传动系，电机控制器和变速器控制器经由通信接口相互连接，该通信接口具有两个控制线10和11。
在所建议的发明中，电机控制器和变速器控制器承担用于相互监视安全功能的补充功能(冗余度)。
在图2中描述的驱动传动系以混合驱动传动系的形式构成，并且在其结构方面与在图1中描述的混合驱动传动系的区别在于，内燃机1关于前进行驶方向9纵向地定向。在功能上，两种驱动传动系(图1和图2)彼此对应。
附图标记列表：
1 内燃机
2 具有驱动电机的车辆变速器
3 电机控制器
4 变速器控制器
5 能被驱动的后桥
6 非驱动的前桥
7 能被驱动的后轮
8 能被转向的前轮
9 前进行驶方向

Claims (5)

1.一种驱动传动系，所述驱动传动系包括至少一个驱动电机，所述驱动电机构造成用于驱动机动车；
并且所述驱动传动系包括能被驱动的车桥(5)，所述车桥构成为后桥并且构造成用于将至少一个驱动电机的驱动力传递到道路表面上；
并且所述驱动传动系包括车辆变速器(2)，该车辆变速器具有至少一个传动级并且构造成用于朝能被驱动的车桥(5)传递驱动力，所述至少一个传动级在驱动传动系的至少一种运行模式中能借助于变速器控制器(4)切换，并且车辆变速器(2)通过该变速器控制器(4)除了所述至少一个传动级之外还能切换到中性位置中，在所述中性位置中变速器输出轴相对于变速器输入轴能自由旋转；
并且此外，为了控制驱动电机，设有电机控制器(3)，驱动电机借助于该电机控制器(3)至少能在马达运行模式中和在中性模式中运行，在所述中性模式中驱动电机能够无转矩地旋转，
其特征在于，
电机控制器(3)和变速器控制器(4)通过至少两个控制线(10、11)相互连接，所述控制线构造成用于在这些控制器(3、4)之间传递控制指令；并且
电机控制器(3)能将控制指令经由这两个控制线(10、11)之中的至少一个向变速器控制器(4)传递，使得变速器控制器(4)将车辆变速器转换到中性位置中。
2.根据权利要求1所述的驱动传动系，其特征在于，变速器控制器(4)能将控制指令经由两个控制线(10、11)之中的至少一个向电机控制器(3)传递，使得电机控制器(3)将驱动电机(3)转换到中性模式中。
3.一种用于控制根据上述权利要求中任一项所述的驱动传动系的方法，其中，利用至少一个监视装置监视车辆变速器的至少一个运行参数，在识别出所监视的运行参数偏离额定值时确定出变速器故障，其特征在于，通过电机控制器确定变速器故障，并且电机控制器经由两个控制线之中的至少一个向变速器控制器输出控制指令，使得变速器控制器将车辆变速器转换到中性位置中。
4.一种用于控制根据上述权利要求中任一项所述的驱动传动系的方法，其中，利用至少一个另外的监视装置监视驱动电机的至少一个运行参数，在识别出所监视的运行参数偏离额定值时确定出电机故障，其特征在于，通过变速器控制器确定电机故障，并且变速器控制器经由两个控制线之中的至少一个向电机控制器输出控制指令，使得电机控制器将驱动电机转换到中性模式中。
5.一种机动车，其包括根据上述权利要求中任一项所述的驱动传动系。
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