CN116278753A - 用于确保电动车辆的符合性的方法和系统 - Google Patents

Abstract

公开了用于定制车辆的高级驾驶员辅助系统(ADAS)的方法和系统。在一个示例中，用于电动车辆(101)的系统包括电流传感器(202)，该电流传感器布置在将电动车辆(101)的电池(114)与电动车辆(101)的逆变器(104)联接的电力线路(115)上；方向速度传感器(204)，该方向速度传感器布置在电动车辆(101)的马达(106)处；以及高电压直流接触器(206)，该高电压直流接触器布置在将电动车辆(101)的电池(114)与逆变器(104)联接的电力线路(115)上、电流传感器(202)的上游，高电压直流接触器(206)构造成当高电压直流接触器(206)处于闭合位置时允许电流从电池(114)流向逆变器(104)，而当高电压直流接触器(206)处于断开位置时不允许电流流动。

Description

用于确保电动车辆的符合性的方法和系统

技术领域

本公开总体上涉及电动车辆，并且更具体地，涉及电牵引系统的部件的符合性。

背景技术和发明内容

车辆的牵引系统需要符合各种非公路应用场合，遵循诸如EN1175、ISO 25119、ISO19014和ISO 13849的标准。对于基于内燃机的牵引系统来说，符合性可能相对容易实现，该内燃机包括设计成满足上述标准的部件。然而，牵引系统正朝着电气化的方向发展，并且电牵引系统可以使用未经认证符合上述标准的现有部件来构建，比如逆变器和马达。因为制造商要求符合规定，所以现有的逆变器和马达可能无法安装在车辆中，因为如果电牵引系统关键路径中有至少一个元件没有得到认证，那么车辆的认证就不可能实现。由于不能在电牵引系统中使用现有逆变器和马达，设计和开发电牵引系统的成本和时间可能会增加，并且电牵引系统设计的灵活性可能会降低。此外，电动车辆设计可能无法利用在现有部件中开发的创新，而这些创新可能会增加电动车辆的效率。

为了解决上述问题的至少一部分，本发明人开发了一种用于电动车辆的系统，该系统包括：电流传感器，该电流传感器布置在将电动车辆的电池与电动车辆的逆变器联接的电力线路上；方向速度传感器，该方向速度传感器布置在电动车辆的马达处；以及高电压直流接触器，该高电压直流接触器布置在将电动车辆的电池与逆变器联接的电力线路上、电流传感器的上游，该高电压直流接触器构造成当高电压直流接触器处于闭合位置时允许电流从电池流向逆变器，而当高电压直流接触器处于断开位置时不允许电流流动。

使用该系统，可以执行一个或多个合理性检查，以确定操作者输入与车辆的响应之间是否存在任何差异。该一个或多个合理性检查可以包括车辆驾驶员请求的运动方向与由方向速度传感器检测的运动方向之间的合理性检查；车辆驾驶员请求的速度与方向速度传感器测量的速度之间的合理性检查；车辆驾驶员请求的扭矩与扭矩阈值之间的合理性检查；以及经由方向速度传感器数据和当前传感器数据估计的车辆加速度与预定的阈值(例如，最大)加速度之间的合理性检查。如果合理性检查的结果是检测到操作者输入与车辆的响应之间的差异，则可以通过激活高电压直流接触器来切断车辆的车轮的扭矩。

通过切断供应到电动马达的动力，施加到车辆车轮上的扭矩可以减小到零，从而使车辆进入无动力状态。因此，通过将方向速度传感器、电流传感器和高电压直流接触器结合到车辆的牵引系统的架构中，即使牵引系统的一个或多个部件不单独符合某些标准，也可以通过确保在一个或多个不符合标准的部件的性能改变(例如，退化)的情况下切断供应到电动马达的动力来保证车辆的符合性。由于本文描述的系统和方法的结果，可以在电牵引系统中使用诸如逆变器和马达的现有部件，以降低设计和开发电牵引系统的成本并提高车辆的可靠性。本文公开的系统和方法的附加优点是，所提出的对电牵引系统的修改是廉价的且相对容易执行的。

应当理解，提供以上发明内容是为了以简化的形式介绍在详细描述中进一步描述的概念的选择。这并不意味着识别所要求保护的主题的关键或必要特征，所要求保护的主题的范围由详细描述之后的权利要求书唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决以上或在本公开的任何部分中指出的任何缺点的实施方式。

附图说明

参考附图，通过阅读以下非限制性实施例的描述，可以更好地理解本公开，其中：

图1是作为现有技术的电动车辆的第一示例性架构的示意图；

图2是根据本公开的一个或多个实施例的电动车辆的第二示例性架构的示意图；

图3是示出了根据本公开的一个或多个实施例的用于确保电动车辆符合功能标准的示例性方法的流程图；

图4A是根据本公开的一个或多个实施例的电动车辆的第一控制逻辑的示意图；以及

图4B是根据本公开的一个或多个实施例的电动车辆的第二控制逻辑的示意图。

具体实施方式

本文描述的方法和系统涉及电动车辆的牵引系统。在电动车辆的运行期间，诸如车辆控制单元(VCU)或传动系统控制单元(DCU)的电子控制单元(ECU)可以接收来自电动车辆的操作者的输入。响应于来自操作者的输入，则ECU可以命令牵引系统的各种部件向车辆的一个或多个车轮提供牵引。功能标准规定了在牵引系统的部件的性能发生变化(例如，退化)的情况下，车辆应该进入无动力状态(例如，没有动力供应到一个或多个车轮)。如本文所述，在退化的部件未经功能认证的情况下，仍然可以经由所提出的牵引系统的新架构和相应的方法来确保符合车辆的功能标准，该牵引系统的新架构和相应的方法通过响应于性能的变化(例如，退化)而切断到车辆的逆变器的动力来确保车辆进入无动力状态。

图1中示出了可能不符合功能标准的电动车辆的第一示例性架构。相反，图2示出了可以符合功能标准的电动车辆的第二示例性架构。电动车辆符合功能标准可以通过遵循图3的示例性方法的一个或多个步骤来实现。图3的一个或多个步骤可由电动车辆的控制器遵循图4A和图4B中描绘的逻辑执行。

现在参考图1，示出了电气化车辆101的第一示例性架构100的选择部件，包括DCU102、逆变器104、电动马达106、变速箱108以及一个或多个驱动轮110。DCU 102、逆变器104、电动马达106、变速箱108以及一个或多个驱动轮110可以构成车辆101的牵引路径105，其中牵引路径105是电气和/或机械联接的部件的链，这些部件共同操作以供应牵引，从而推进车辆。

牵引可以由车辆101的操作者基于用于牵引管理112的一个或多个操作者输入来请求。操作者输入112可以允许操作者请求例如车辆运动的期望方向、车辆的期望速度和/或车辆的期望扭矩。为了满足操作者对请求方向、速度和/或扭矩的需求，经由操作者输入112接收的操作者的请求可以传递到车辆的一个或多个附加ECU和/或部件。请求扭矩可以由电池114供电，该电池可以向逆变器104供应高电压直流线路115，该逆变器可以向电动马达106供电。

作为示例，操作者对车辆的增加牵引(例如，速度)的请求可以通过诸如为DCU 102的第一ECU从操作者输入112(例如，从加速器踏板)接收。第一ECU可以向车辆的逆变器104的第二ECU发送请求增加牵引的第一信号，该第二ECU可以经由第二信号控制电动马达106。控制电动马达106可以包括向车辆的变速箱108的第三ECU发送第三信号。响应于接收到第三信号，则变速箱108的第三ECU可以致动一个或多个齿轮以增加车辆的牵引力。因此，第一ECU、第二ECU和第三ECU中的每一个可以管理在沿着牵引路径105的对应元件处牵引的请求。

因为牵引路径105的任何部件的退化会损害车辆性能，所以车辆101必须符合各种功能标准。在第一示例性架构100中，为了使车辆101符合，车辆101的单独部件，比如DCU102、逆变器104、电动马达106和变速箱108，可以单独地符合对应于部件功能的相应功能标准。如果单独部件(例如，逆变器104、电动马达106等)中的一个或多个不符合，则整个车辆可能不符合。

为了功能认证的目的，将车辆的无动力状态定义为没有扭矩施加到车辆的车轮的状态。利用功能上符合的架构，在可能会损害沿着牵引路径105的一个或多个部件中的车辆性能(例如，车辆的非预期加速)的退化情况下，对应于退化部件的ECU对该退化作出反应并且使车辆进入无动力(例如，无牵引)状态。在电动车辆中，一些部件已经符合功能标准，因为ECU先前用于保证旧的非电气化变速器的功能符合性，其中车辆的推进基于经认证的牵引功能的内燃机。然而，专用于电动车辆的部件，特别是包括逆变器和马达的现有部件，可能是不符合的。如果诸如逆变器104的部件不符合，则在退化的情况下其不可能以符合功能标准的方式对退化作出反应，因为能够保证进入无动力状态的致动器是逆变器本身。由于逆变器未经认证，逆变器的软件和硬件可能无法保证从退化中恢复。

然而，由于功能符合性是基于能够进入无动力(例如，无牵引)状态的车辆，则即使逆变器104在功能上不符合，如果可以保证车辆101在逆变器104退化的情况下将进入无动力状态，车辆101也可以是符合的。图2中示出了可以保证在逆变器104退化的情况下车辆101将进入无动力状态的替代架构。

现在参考图2，示出了车辆101的第二示例性架构200。第二示例性架构200可以类似于第一示例性架构，并且可以包括与第一示例性架构相同的大部分或全部部件，比如操作者输入112、DCU 102、逆变器104、电动马达106、变速箱108、一个或多个驱动轮110和电池114。此外，第二示例性架构200包括电流传感器202、方向速度传感器204和直流高电压接触器(在此也称为接触器)206。

电流传感器202可以在逆变器104经由高电压直流电线115从电池114接收动力的位置处布置在逆变器104上。因此，电流传感器202可以检测从电池114进入逆变器104的电流量。进入逆变器104的电流量可以取决于由操作者经由操作者输入112发出的速度或扭矩请求。例如，如果操作者经由车辆的加速器踏板请求增加车辆101的速度，则DCU 102可以命令逆变器104增加电动马达106的速度。响应于增加电动马达106的速度的命令，则逆变器104可以从电池114汲取更多的动力。当逆变器104从电池114汲取更多动力时，电流传感器202可以检测经由线路115进入逆变器的电流的增加。因此，在电流传感器202处测量的电流量和/或电流量的变化可用于估计由逆变器104命令的扭矩量(例如，响应于操作者对扭矩/速度的请求)。

在各种实施例中，电流传感器202可以经由信号线路203电联接到DCU 102，使得当电流进入逆变器104时，由电流传感器202感测到的电流量可以传送到DCU 102。在没有电流流过高电压直流线路115的条件下，电流传感器202的输出可以向DCU 102指示没有电流进入逆变器104。例如，在第一条件下，其中操作者已经经由操作者输入112从DCU 102请求扭矩，电流传感器202可以向DCU 102指示，经由电动马达106，电流正供应到逆变器104以产生牵引力。在第二条件下，其中逆变器104从电池114汲取额外的或减小的动力，电流传感器202可以向DCU 102指示供应到逆变器114的电流的变化(例如，增加或减小)。如下面更详细地描述的，该变化可用于估计由逆变器104请求的扭矩，以在给定相应的操作者对扭矩的请求的情况下确定命令的扭矩是否合理。在第三条件下，可以切断电流(如下所述)，并且电流传感器202可以向DCU 102指示没有电流供应到逆变器114(例如，车辆101处于无动力状态，在一个或多个车轮110处没有牵引力)。

方向速度传感器204可以布置在变速箱108处，从而使方向速度传感器204可以检测变速箱108的输出轴的速度。在各种实施例中，方向速度传感器204可以经由信号线路205电联接到DCU 102，使得当由逆变器104处理对速度和/或扭矩的请求时，电动马达106的速度可以传送到DCU 102。例如，响应于操作者经由操作者输入112对增大速度的请求，则逆变器104可以命令电动马达106增大马达轴的速度。响应于检测到马达轴的增加的速度，则方向速度传感器204可以向DCU 102发送信号来指示马达轴的速度。

接触器206可以布置在从电池114向逆变器104供电的高电压直流信号线路115上。在各种实施例中，接触器206可以是切断式继电器，其中当接触器206处于第一断开位置时，允许动力从电池114经过接触器206到达逆变器104，而当接触器206处于第二闭合位置时，不允许动力从电池114经过接触器206到达逆变器104。因此，通过闭合接触器206，可以切断到电动马达106的动力，从而终止电动马达106的牵引力并且使车辆101进入无动力状态，在该无动力状态中，在一个或多个车轮110处不供应牵引力。

在各种实施例中，接触器206可以经由信号线路207与DCU 102电联接，使得DCU102可以经由信号线路207向接触器206传输信号。换言之，DCU 102可以向接触器206传输第一信号以闭合接触器206，由此在一个或多个车轮110处不产生牵引力，并且DCU 102可以随后向接触器206传输第二信号以断开接触器206，由此可以根据经由操作者输入112的操作者请求在一个或多个车轮110处产生牵引力。

电流传感器202、方向速度传感器204和接触器206可以策略性地结合使用，以确保车辆101符合功能标准(例如，EN 1175、ISO 25119、ISO 19014和ISO 13849等)，即使诸如逆变器104和/或电动马达106的部件是经认证符合相关标准的现有部件。如下面参考图3更详细地描述的，在逆变器104和/或电动马达106处发生了退化的情况下，DCU 104可以有利地使用DCU 104与电流传感器202(经由信号线路203)、方向速度传感器204(经由信号线路205)以及接触器206(经由信号线路207)之间的电子通信来切断到逆变器104和电动马达106的动力，从而导致车辆101进入无动力状态。由于可以通过解释在信号线路203和信号线路205上传输的信号来检测退化，并且由于检测可以不依赖于逆变器104发送的任何信号或采取的任何动作，因此可以通过切断到电动马达106的动力来确保车辆101符合标准，而不管不符合的逆变器104采取或不采取任何动作。因此，逆变器104可能不会采取的减轻动作和/或逆变器104的功能符合性保证的任何缺乏可能不会影响车辆101的功能认证。

作为示例，车辆101的操作者可以经由车辆101的制动器(例如，操作者输入112)请求降低车辆101的速度。对降低速度的请求可以由DCU102接收。响应于接收到的降低速度的请求，DCU 102可以向逆变器104发送第一信号以调节电动马达106的速度。电动马达106可以降低电动马达106的输出轴的速度，并且可以降低在车辆101的一个或多个车轮110处供应的扭矩量。当逆变器104调节电动马达106的速度时，电流传感器202可以检测由电池114供应给逆变器104的电流的变化。电流的变化可以由电流传感器202经由信号线路203传输到DCU 102。

然而，逆变器104可能退化，由此逆变器104可以向电动马达106传输信号来提高车辆速度，而不是向电动马达106发送信号来降低车辆速度。向电动马达106发送增加车辆速度的信号的结果是，电动马达106的输出轴的速度可能增加，并且在一个或多个车轮110处供应的扭矩量可能不会减少，而且可能增加，从而损害车辆性能。

当逆变器104将信号传输到电动马达106以提高车辆速度时，逆变器104可以从电池114汲取更多动力，以向电动马达106提供动力来提高车辆速度。当经由线路115进入逆变器104的电流增加时，电流传感器202可以经由信号线路203向DCU 102输出电流增加的指示。DCU 102可以基于从电流传感器202接收的电流增加的指示来估计由逆变器104请求的扭矩。DCU 102然后可以将估计扭矩与阈值扭矩进行比较。如果DCU 102确定由逆变器104请求的估计扭矩大于阈值扭矩，则DCU 102可以推断出在逆变器104中存在退化。

此外，当用于增加车辆速度的不正确信号从逆变器104传输到电动马达106时，方向速度传感器204可以经由信号线路205向DCU 102传输信号，指示电动马达106(例如，电动马达106的输出轴)的测量速度的变化。DCU 102可以将经由信号线路205接收的电动马达106的测量速度与从操作者输入112接收的降低车辆速度的请求进行比较。响应于确定电动马达106的测量速度不是对降低车辆速度的请求的合理响应，DC 102可以推断出在逆变器104中存在退化。

如果DCU 102推断出在逆变器104中存在退化，则DCU 102可以经由信号线路207向接触器206发送信号，以将接触器206调节到闭合位置。当接触器206调节到闭合位置时，从牵引路径105切断了由电池114供应的动力，并且没有电池的动力供应到逆变器104。响应于逆变器104没有从电池114接收到任何动力，电动马达106的速度可降低到零。电动马达106的速度降低到零的结果是，在一个或多个车轮110处供应的牵引力可降低到零，并且车辆101可进入无动力状态。同时，电流传感器202可以向DCU 102发送信号，指示没有动力供应到逆变器104，并且其结果是，车辆101已经进入无动力状态，由此在一个或多个车轮110处没有供应牵引。因此，通过在给定降低车辆速度的请求的情况下验证电动马达106的速度的合理性和由逆变器104请求的估计扭矩的合理性，并且响应于检测到电动马达106的速度缺乏合理性或基于降低车辆速度的估计扭矩的缺乏合理性，可以通过切断到逆变器104的动力来保证车辆101的功能符合相关标准。

现在参考图3，示出了用于确保电动车辆(也称为车辆)符合功能标准的示例性方法300的流程图，即使当车辆的一个或多个部件可能不单独符合功能标准时也是如此。例如，车辆的逆变器可能是无法认证为功能上符合的现有部件，由此在现有逆变器退化的情况下，现有逆变器可能不能保证车辆的正确性能。如本文所述，在退化的情况下，可以通过遵循方法300的一个或多个步骤来确保车辆的功能符合性。方法300可以由车辆的控制器执行，比如DCU(例如，图2的DCU 102)。该DCU可以执行电动车辆的各种操作，比如调节电动车辆的传动比、调节马达的速度和/或调节马达的扭矩，这可以与下面描述的方法300的操作同时执行。

在302处，方法300包括估计和/或测量车辆运行条件。可以基于诸如车轮速度传感器、扭矩传感器、马达速度传感器、电池充电状态传感器等的车辆的各种传感器的一个或多个输出来估计车辆运行条件。具体地，传感器可以包括布置在将车辆的电池与车辆的逆变器联接的电力线路上的电流传感器，以及布置在车辆的变速箱处的方向速度传感器(例如，上面参考图2描述的电流传感器202和方向速度传感器204)。估计和/或测量车辆运行条件可以包括估计和/或测量电动马达速度、电池充电、发动机扭矩输出、车轮扭矩等。在一些实施例中，估计和/或测量车辆运行条件可以包括运行车辆的一个或多个诊断例程以确定车辆的一个或多个部件中是否存在退化。

在304处，方法300包括确定车辆的一个或多个传感器或致动器中是否存在退化。例如，可以检测车辆的电流传感器中的退化以作为车辆的控制器执行诊断例程的结果。在一些实施例中，诊断例程可以定期或周期性地执行。在其他实施例中，可以执行诊断例程以作为在车辆的一个或多个其他传感器处检测到不规则性的结果。如果在保证车辆的功能符合相关标准时所涉及的传感器或致动器中存在退化，比如逆变器的电流传感器、变速箱的方向速度传感器和/或布置在将电池与逆变器联接的电力线路上的高电压直流接触器(例如，图2的高电压直流接触器206)，则车辆性能可能受到损害。如果在车辆的一个或多个传感器或致动器中检测到退化，则将方法300进行到316。

在316处，方法300包括使车辆进入无动力状态。无动力状态可以由功能标准来定义，例如上述标准EN 1175、ISO 25119、ISO 19014和ISO 13849。在各种实施例中，无动力状态可以定义为在车辆的一个或多个车轮处没有扭矩递送的状态。可以遵循各种替代程序以使车辆进入无动力状态。例如，在经认证的功能上符合的部件退化的情况下，经认证的部件可以启动一个或多个例程以使车辆进入无动力状态。该一个或多个例程可以包括例如向车辆的控制器发送信号以停止在车辆的一个或多个车轮处施加扭矩。

使车辆进入无动力状态也可以通过切断车辆的一个或多个部件(例如逆变器)的动力来实现。例如，逆变器可以基于车辆的操作者对扭矩或速度的请求而从电池汲取动力。通过切断逆变器的动力，例如通过断开高电压直流接触器，马达可能无法接收动力，并且可能不再向一个或多个车轮施加扭矩。

如果在304处确定在车辆的一个或多个传感器或致动器中没有检测到退化，则将方法300进行到306。在306处，方法300包括估计适当响应于车辆的请求方向的车辆的检测方向的合理性，然后确定该合理性是否超过阈值合理性。在各种实施例中，车辆的检测方向由布置在车辆的变速箱处的方向速度传感器检测。

例如，车辆的驾驶员可以经由到车辆的一个或多个操作者输入(例如，图2的操作者输入112)来指示车辆运动的期望方向。在各种实施例中，期望方向可以由前进/空挡/倒挡(FNR)杆指示。响应于从操作者输入接收的期望方向，车辆的控制器(例如，图2的DCU102)可以将一个或多个信号传输到车辆的变速箱(例如，图2的变速箱108)，以将车辆的方向从第一运动方向调节到第二运动方向(例如，从前进方向调节到反向方向，或从反向方向调节到前进方向)。当车辆运动到第二方向时，方向速度传感器可以检测到车辆正在第二方向上运动并通知控制器。控制器可以将从方向速度传感器接收的第二方向与驾驶员请求的期望方向进行比较。

控制器还可以估计适当响应于请求方向的第二方向的合理性。例如，如果第二方向与请求方向相同，则可以向第二方向分配较高的合理性，这意味着第二方向是对请求方向的合理性响应(例如，第二方向与请求方向相匹配)。另一方面，如果第二方向与请求方向不同，则可以向第二方向分配较低的合理性，这意味着第二方向不是对请求方向的合理性响应(例如，第二方向与请求方向不匹配)。

如果在306处确定适当响应于请求方向的第二方向的合理性未超过阈值合理性，则控制器可以断定在变速箱处可能已经发生退化，由此将方法300进行到316，并且车辆进入无动力状态。替代地，如果在306处确定适当响应于请求方向的第二方向的合理性超过了阈值合理性，则将方法300进行到308。

在308处，方法300包括估计适当响应于车辆的(例如，来自驾驶员)请求速度的车辆速度的合理性，然后确定该合理性是否超过阈值合理性。例如，驾驶员可以通过按下车辆的加速器来发起增加速度的请求。在各种实施例中，增加速度的请求可以基于加速器的位置。

当满足速度请求时，方向速度传感器可以测量车辆变速箱的输出轴的速度。控制器可以将从方向速度传感器接收的输出轴的测量速度与驾驶员请求的速度进行比较，以估计适当响应于请求速度的测量速度的合理性。例如，如果测量速度与请求速度之间的差值在阈值距离内(例如，1％的偏差)，则可以向测量速度分配较高的合理性，这意味着由逆变器命令的测量速度是对请求速度的合理响应(例如，估计扭矩与请求扭矩相匹配)。另一方面，如果测量速度和请求速度之间的差值超过阈值距离，则可以向测量速度分配较低的合理性，这意味着马达轴的测量速度是对请求速度的不合理响应(例如，测量速度与请求速度不充分匹配)。

如果在308处确定适当响应于请求速度的估计速度的合理性超过阈值合理性，则控制器可以断定逆变器和变速箱正常工作，由此将方法300进行到312。替代地，如果在308处确定适当响应于请求速度的测量速度的合理性超过阈值合理性，则将方法300进行到310。

在310处，方法300包括进行扭矩合理性检查。在各种实施例中，进行扭矩合理性检查可以包括确定马达的估计扭矩是否大于阈值(例如，零)。如果估计扭矩大于阈值，可能无法通过扭矩合理性检查。替代地，如果估计扭矩小于或等于阈值，则可以通过扭矩合理性检查。

估计扭矩可以取决于加速器的位置。例如，如果加速器被按压到指示请求扭矩增加40％的位置，逆变器可以向马达提供100安培的电流。当满足扭矩请求时，电流传感器可以测量供应到逆变器的电流并将测量电流发送到控制器。控制器可以基于测量电流来估计由逆变器命令的扭矩量。逆变器的动力消耗可以与逆变器命令的扭矩量相关。如果逆变器命令马达增加大量扭矩，逆变器可能会消耗大量动力。如果逆变器命令马达增加少量扭矩，逆变器可能会消耗少量动力。在各种实施例中，可以根据基于电流、供应到逆变器的电压以及马达的每分钟转数(RPM)的公式来估计扭矩。

如果在310处确定扭矩合理性检查没有通过，则控制器可以断定在逆变器处可能已经发生退化，由此将方法300进行到316，并且车辆进入无动力状态。替代地，如果在310处确定扭矩合理性检查通过，则控制器可以断定逆变器正常工作，由此将方法300进行到312。

在312处，方法300包括确定车辆的计算加速度是否超过车辆的阈值加速度。加速度可以作为速度传感器(例如，方向速度传感器或车轮传感器)的输出在持续时间内的变化的函数来计算。车辆的阈值加速度可以基于车辆的一个或多个运行条件和/或道路条件的预先建立的阈值加速度。例如，当车辆以第一速率加速时，在第一组道路条件下可以应用第一阈值加速度，当车辆以第二速率加速时，在第二组道路条件下可以应用第二阈值加速度，等等。

在一些实施例中，阈值加速度可以基于标准公式来确定，比如来自静止位置的最大加速度的百分比。例如，当加速度计算为等于给定持续时间(例如，0.2秒)的最大加速度的75％时，可以达到阈值加速度。阈值加速度可以基于发生车辆倾翻的概率。例如，当车辆在道路的直线段上加速时，可以应用第一阈值加速度，并且当车辆绕着道路的弯道加速时，可以应用第二阈值加速度。由于车辆倾翻的概率增加，第二阈值加速度可以低于第一阈值加速度。

在各种实施例中，阈值加速度可以基于诸如车辆速度、道路条件、起始加速度、转弯半径或其他因素的因素从存储在控制器的存储器中的查找表中确定。在其他实施例中，阈值加速度可以通过一个或多个计算算法动态地计算。例如，可以训练人工智能(AI)或机器学习(ML)模型以基于包括车辆的各种传感器的输出的输入来输出阈值加速度。在一些实施例中，阈值加速度可以基于一个或多个监管标准来确定。例如，监管标准可以规定应该执行某种类型的风险分析以生成阈值加速度。

如果在312处确定车辆的加速度不大于阈值加速度，则将方法300进行到313。在313处，方法300包括确定由于车辆的再生制动系统的适当功能(例如，在负加速度的情况下)，大于阈值加速度的车辆加速度是否是可接受的。

加速度可以是正加速度或负加速度。正加速度可以由驾驶员经由车辆的加速器踏板请求，如上所述。当车辆的驾驶员应用车辆的制动器时，或者当驾驶员换挡到车辆的低挡时，可以请求负加速度。例如，当驾驶员响应于前方车辆太靠近车辆而应用车辆的制动器时，可能发生负加速度。此外，对于负加速的请求可以是再生扭矩请求，例如，当车辆在下坡上运行时应用再生制动时。因此，当请求负加速度时，可以考虑再生制动的效果。

简要地参考图4A和图4B，示出的示意图描绘了用于正加速度和负加速度情况的控制器所采用的示例性控制逻辑。在图4A中，第一控制逻辑示例400示出了由请求的正加速度产生的牵引扭矩请求402，以及作为请求的正加速度的结果而产生的相应的估计扭矩404。牵引扭矩请求402和估计扭矩404可以在条件框406处进行比较，以确定估计扭矩404是否大于牵引扭矩请求402。如果估计扭矩404大于牵引扭矩请求402，则车辆可进入无动力状态，其中车辆的车轮被移除动力，如动作框408中所示。例如，图4A的控制逻辑可以在上述方法300的步骤308中，在扭矩请求合理性检查期间应用。

替代地，在图4B中，第二控制逻辑示例450示出了由请求的负加速度产生的再生扭矩请求452，以及作为请求的负加速度的结果而产生的相应的估计扭矩454。如上所述，例如，响应于车辆加速下坡，则可以由车辆的再生制动系统请求负加速度。如果车辆的正加速度增加到阈值加速度以上，则再生制动系统可以请求再生扭矩请求452以降低车辆的速度，并回收由速度变化产生的能量以供以后使用。可以在条件框456处比较再生扭矩请求452和估计扭矩454，以确定估计扭矩454是否小于再生扭矩请求452。如果估计扭矩404小于再生制动扭矩请求452，则可以推断在再生制动系统中存在退化，并且车辆可以进入无动力状态，在该无动力状态下，车辆的车轮被移除动力。如果估计扭矩404不小于再生制动扭矩请求452，则可以推断出再生制动系统正在正确地运行，并且车辆可能不会进入车辆的车轮被移除动力的无动力状态。

返回到图3，如果在313处确定再生制动系统没有正常工作，则将方法300进行到316，并且车辆可以进入无动力状态。如果在313处确定再生制动系统正常工作，则将方法300进行到314。在314处，继续车辆的运行条件，并且方法300可以结束。

因此，提供了用于确保电动车辆的功能符合性的系统和方法，即使当电动车辆的一个或多个部件不符合功能标准时也是如此。如本文所述，可以执行一个或多个合理性检查以比较操作者输入与车辆的相应响应。该一个或多个合理性检查可以包括请求的运动方向与由方向速度传感器检测的运动方向之间的合理性检查；在请求速度与由方向速度传感器测量的速度之间的合理性检查；估计扭矩与扭矩阈值之间的合理性检查；以及请求加速度与预定阈值(例如，最大)加速度之间的合理性检查。如果合理性检查的结果是检测到了操作者输入与车辆的相应响应之间的差异，则通过激活切断车辆逆变器电源的高电压直流接触器，车辆可以进入无动力状态。

以这种方式，通过将方向速度传感器、电流传感器和高电压直流接触器结合到车辆的牵引系统的架构中，即使牵引系统的一个或多个部件不单独符合标准，也可以保证车辆的功能符合性。因此，可以在电牵引系统中使用诸如逆变器和马达的现有部件，从而降低电牵引系统的成本。本文公开的系统和方法的优点在于，所提出的对电牵引系统的修改是廉价的且相对容易执行的。

执行合理性检查以确定车辆的响应是否与请求的速度、扭矩、加速度或车辆的运动方向一致，并且响应于一个或多个不通过的合理性检查而激活高电压直流接触器的技术效果是，则在车辆的部件退化的情况下，车辆进入无动力状态，其中在车辆的车轮处不递送动力，由此满足车辆的功能标准。

本公开还提供了对用于电动车辆的系统的支持，包括：电流传感器，该电流传感器布置在将电动车辆的电池与电动车辆的逆变器联接的电力线路上；方向速度传感器，该方向速度传感器布置在电动车辆的变速箱处；以及高电压直流接触器，该高电压直流接触器布置在将电动车辆的电池与逆变器联接的电力线路上、电流传感器的上游，该高电压直流接触器构造成当高电压直流接触器处于闭合位置时允许电流从电池流向逆变器，而当高电压直流接触器处于断开位置时不允许电流流动。在该系统的第一示例中，该系统还包括：电子控制单元(ECU)，该电子控制单元将指令存储在非瞬态存储器中，当执行这些指令时，会使ECU：响应于一个或多个操作者输入，则调节电动车辆的传动比、调节电动车辆(101)的马达的速度，并且/或者调节马达的扭矩。在该系统的第二示例中，可选地包括第一示例，ECU是传动系统控制单元(DCU)。在该系统的第三示例中，可选地包括第一示例和第二示例中的一个或两个，进一步的指令存储在非暂时性存储器中，当执行这些指令时，会使ECU：检测电动车辆的运动方向，检测方向是经由方向速度传感器检测到的，将电动车辆的驾驶员请求的电动车辆的期望运动方向与电动车辆的检测方向进行比较，确定检测方向的合理性是对请求方向的充分响应，响应于不超过阈值合理性的检测方向的合理性，则切断在电动车辆的一个或多个车轮处供应的扭矩。在该系统的第四示例中，可选地包括第一示例至第三示例中的一个或多个或每一个，进一步的指令存储在非暂时性存储器中，当执行这些指令时，会使ECU：经由方向速度传感器测量变速箱的输出轴的速度，将车辆的驾驶员请求的速度与输出轴的测量速度进行比较，以确定适当响应于请求速度的测量速度的合理性，响应于超过阈值合理性的合理性，则维持电动车辆的运行条件，响应于不超过阈值合理性的合理性：估计马达的扭矩；响应于扭矩小于或等于零，则维持电动车辆的运行条件；响应于扭矩大于零，则切断在电动车辆的一个或多个车轮处供应的扭矩。在该系统的第五示例中，可选地包括第一示例至第四示例中的一个或多个或每一个，基于下列中的至少一个来估计扭矩：由电流传感器测量的由逆变器从电池汲取的电流量、从电动车辆的ECU接收的电压，以及经由方向速度传感器测量的变速箱的输出轴的速度。在该系统的第六示例中，可选地包括第一示例至第五示例中的一个或多个或每一个，ECU监测电池的充电状态、健康状态和电压。在该系统的第七示例中，可选地包括第一示例至第六示例中的一个或多个或每一个，进一步的指令存储在非暂时性存储器中，当执行这些指令时，会使ECU：基于由逆变器从电池汲取的电流量来估计马达的扭矩，基于估计扭矩和变速箱的输出轴的测量速度来估计电动车辆的加速度，将电动车辆的加速度与电动车辆的阈值加速度进行比较；响应于不超过阈值加速度的测量加速度，则维持电动车辆的运行条件；并且响应于超过阈值加速度的测量加速度，则切断在电动车辆的一个或多个车轮处供应的扭矩。在该系统的第八示例中，可选地包括第一示例至第七示例中的一个或多个或每一个，基于电动车辆的一个或多个运行条件和/或道路条件来计算阈值加速度。在该系统的第九示例中，可选地包括第一示例至第八示例中的一个或多个或每一个，通过以下步骤计算阈值加速度：经由电动车辆的一个或多个传感器测量电动车辆的一个或多个运行条件和/或道路条件；以及下列之一：将一个或多个运行条件和/或道路条件输入到查找表中以获得阈值加速度作为查找表的输出，以及将一个或多个运行条件和/或道路条件输入到机器学习算法中，从而产生阈值加速度作为输出。本公开还提供了对用于电动车辆的方法的支持，包括：在第一条件下，监测以下每一个：由电动车辆的逆变器请求的电流、电动车辆的变速箱的输出轴的速度、电动车辆的检测方向与电动车辆的驾驶员请求的电动车辆的期望方向之间的差值、以及电动车辆的加速度；并且响应于超过阈值电流的电流、超过阈值速度的输出轴的速度、超过阈值差值的差值以及超过阈值加速度的加速度中的至少一个，则切断由逆变器请求的电流，并且在第二条件下，响应于不超过阈值电流的电流、不超过阈值速度的输出轴的速度、不超过阈值差值的差值以及不超过阈值加速度的加速度中的至少一个，则不切断由逆变器请求的电流。在该方法的第一示例中：由逆变器请求的电流由布置在电动车辆的电池与逆变器之间的电流传感器测量，输出轴的速度和车辆的检测方向由布置在输出轴上的方向速度传感器测量，并且车辆的加速度基于由方向速度传感器测量的速度和基于电流传感器的输出而估计的扭矩。本公开还提供了对车辆系统的支持，该车辆系统包括控制器，该控制器将指令存储在非瞬时存储器中，当执行这些指令时，会使控制器：在车辆的驾驶员请求的运动方向与由连接到车辆的变速箱的输出轴的方向速度传感器检测的运动方向之间进行运动方向合理性检查，在车辆的驾驶员请求的速度与由方向速度传感器测量的速度之间进行速度合理性检查，对车辆的加速度进行加速度阈值合理性检查，该加速度基于方向速度传感器的输出和估计扭矩来估计，并且响应于未通过运动方向合理性检查、速度合理性检查和加速度阈值合理性检查中的至少一个，则通过将联接到车辆的电池的高电压直流接触器致动到断开位置以切断到车辆的逆变器的电源，从而切断到车辆的车轮的扭矩。在该系统的第一示例中，进行速度合理性检查还包括：响应于请求速度与测量速度之间的差值小于阈值差值，则向适当响应于请求速度的测量速度分配较高的合理性，响应于请求速度与测量速度之间的差值大于阈值差值，则向适当响应于请求速度的测量速度分配较低的合理性，并且如果该合理性大于阈值合理性，则指示速度合理性检查通过。在该系统的第二示例中，可选地包括第一示例，进行速度合理性检查还包括：响应于速度合理性检查未通过：进行扭矩合理性检查，响应于扭矩合理性检查未通过，则指示速度合理性检查未通过，并且响应于扭矩合理性检查通过，则指示速度合理性检查通过。该系统的第三示例，可选地包括第一示例和第二示例中的一个或两个，进行扭矩合理性检查还包括：估计车辆的马达的扭矩，响应于估计扭矩大于零，则指示扭矩合理性检查未通过，并且响应于估计扭矩小于或等于零，则指示扭矩合理性检查通过。在该系统的第四示例中，可选地包括第一示例至第三示例中的一个或多个或每一个，基于以下至少一个来估计扭矩：由电流传感器测量的由逆变器从电池汲取的电流量、从车辆的电子控制单元(ECU)接收的电压，以及经由方向速度传感器测量的车辆的变速箱的输出轴的速度。在该系统的第五示例中，可选地包括第一示例至第四示例中的一个或多个或每一个，进行加速度阈值合理性检查还包括：响应于超过阈值加速度的加速度，则指示加速度阈值合理性检查未通过；并且响应于不超过阈值加速度的加速度，则指示加速度阈值合理性检查通过。在该系统的第六示例中，可选地包括第一示例至第五示例中的一个或多个或每一个，阈值加速度是以下之一：基于输入到查找表中的一个或多个运行条件和/或道路条件的查找表的输出，以及基于输入到机器学习算法中的一个或多个运行条件和/或道路条件的机器学习算法的输出。在该系统的第七示例中，可选地包括第一示例至第六示例中的一个或多个或每一个，进行运动方向合理性检查还包括：响应于请求的运动方向与检测的运动方向之间的差值小于阈值差值，则向适当响应于请求的运动方向的检测的运动方向分配较高的合理性，响应于请求的运动方向与检测的运动方向之间的差值大于阈值差值，则向适当响应于请求的运动方向的检测的运动方向分配较低的合理性，并且如果该合理性大于阈值合理性，则指示检测的运动方向的合理性检查通过。

尽管以上已描述了各种实施例，但应当理解，它们作为示例而非限制的方式呈现。对相关领域的技术人员来说显而易见的是，所公开的主题可以以其他特定的形式实施而不脱离本主题的精神。因此，上述实施例在所有方面都被认为是说明性的而非限制性的。

要注意的是，本文包括的示例控制和估计例程可以与各种动力系和/或车辆系统构造一起使用。本文公开的控制方法和例程可以作为可执行指令存储在非暂态存储器中，并且可以由包括与各种传感器、致动器和其他变速器或车辆硬件结合的控制器的控制系统来执行。此外，方法的部分可以是在现实世界中采取的用以改变装置状态的物理动作。本文描述的特定例程可以代表任何数量的诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等的处理策略中的一个或多个。这样，所示出的各种动作、操作和/或功能可以以所示出的顺序、并行地来执行，或者在某些情况下省去。同样，实现本文描述的示例性示例的特征和优点的处理顺序不是必要的，而是为了便于说明和描述而提供。取决于使用的特定策略，可以重复地执行所示的动作、操作和/或功能中的一个或多个。此外，所描述的动作、操作和/或功能可以图形地表示待被编程到车辆和/或变速器控制系统中的计算机可读存储介质的非暂态存储器中的代码，其中所描述的动作通过在包括各种硬件部件并且与电子控制器结合在一起的系统中执行指令来执行。如果需要，可以省略本文所述的一个或多个方法步骤。

可以理解，本文公开的构造和例程本质上是示例性的，并且这些具体示例不应被认为是限制性的，因为可以进行多种变化。例如，以上技术可以应用于包括不同类型的推进源的动力系，该推进源包括不同类型的电动机器、内燃机和/或变速器。本公开的主题包括本文公开的各种系统和构造以及其他特征、功能和/或特性的所有新颖且非显而易见的组合和子组合。

所附权利要求书特别指出了被认为是新颖且非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求书可以指“一个”元件或“第一”元件或其等同物。应当将这种权利要求书理解为包括一个或多个这种元件的结合，既不需要也不排除两个或多个这种元件。在本申请或相关申请中，可以通过修改本权利要求书或通过提出新权利要求书来主张所公开的特征、功能、元件和/或特性的其他组合和子组合。这种权利要求书，无论在范围上与原权利要求书相比更宽、更窄、相等还是不同，都认为包括在本公开的主题内。

如本文所使用的，除非另外指明，否则术语“大约”和“基本上”解释为表示该范围的正负百分之五。

Claims (12)

1.一种用于电动车辆(101)的系统，包括：

电流传感器(202)，所述电流传感器布置在将所述电动车辆(101)的电池(114)与所述电动车辆(101)的逆变器(104)联接的电力线路(115)上；

方向速度传感器(204)，所述方向速度传感器布置在所述电动车辆(101)的变速箱(108)处；以及

高电压直流接触器(206)，所述高电压直流接触器布置在将所述电动车辆(101)的所述电池(114)与所述逆变器(104)联接的电力线路(115)上、所述电流传感器(202)的上游，所述高电压直流接触器(206)构造成当高电压直流接触器(206)处于闭合位置时允许电流从所述电池(114)流向所述逆变器(104)，而当所述高电压直流接触器(206)处于断开位置时不允许电流流动。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：

电子控制单元(ECU)102，所述电子控制单元将指令存储在非瞬态存储器中，当执行所述指令时，会使所述ECU(102)：

响应于一个或多个操作者输入(112)，则调节所述电动车辆(101)的传动比、调节所述电动车辆(101)的马达的速度，并且/或者调节所述马达(106)的扭矩。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述ECU(102)是传动系统控制单元(DCU)。

4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，进一步的指令存储在非瞬时存储器中，当执行所述指令时，会使所述ECU(102)：

检测所述电动车辆(101)的运动方向，检测方向是经由所述方向速度传感器(204)来检测的；

将所述电动车辆(101)的驾驶员请求的所述电动车辆(101)的期望运动方向与所述电动车辆(101)的所述检测方向进行比较；

确定适当响应于所述请求方向的所述检测方向的合理性；

响应于不超过阈值合理性的所述合理性，则切断在所述电动车辆(101)的一个或多个车轮(110)处供应的扭矩。

5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，进一步的指令存储在所述非瞬时存储器中，当执行所述指令时，会使所述ECU(102)：

经由所述方向速度传感器(204)来测量所述变速箱(108)的输出轴的速度；

将所述车辆(101)的驾驶员的请求速度与输出轴的测量速度进行比较，以确定适当响应于所述请求速度的所述测量速度的合理性；

响应于超过阈值合理性的所述合理性，则维持所述电动车辆(101)的运行条件；

响应于不超过阈值合理性的所述合理性：

估计所述马达(106)的所述扭矩；

响应于小于或等于零的所述扭矩，则维持所述电动车辆(101)的运行条件；并且

响应于大于零的所述扭矩，则切断在所述电动车辆(101)的一个或多个车轮(110)处供应的扭矩。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述扭矩基于以下至少一项来估计：

由所述电流传感器(202)测量的由所述逆变器(104)从所述电池(114)汲取的电流量；

从所述电动车辆(101)的所述ECU(102)接收的电压；以及

经由所述方向速度传感器(204)来测量的所述变速箱(108)的所述输出轴的速度。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述ECU(102)监测所述电池(114)的充电状态、健康状态和电压。

8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，进一步的指令存储在所述非瞬时存储器中，当执行所述指令时，会使所述ECU(102)：

基于由所述逆变器(104)从所述电池(114)汲取的电流量来估计所述马达(106)的所述扭矩；

基于所述变速箱(108)的所述输出轴的估计扭矩和测量速度来估计所述电动车辆(101)的加速度；

将所述电动车辆(101)的所述加速度与所述电动车辆(101)的阈值加速度进行比较；

响应于不超过所述阈值加速度的测量加速度，则维持所述电动车辆(101)的运行条件；并且

响应于超过所述阈值加速度的测量加速度，则切断在所述电动车辆(101)的一个或多个车轮(110)处供应的扭矩。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，基于所述电动车辆(101)的一个或多个运行条件和/或道路条件来计算所述阈值加速度。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述阈值加速度通过以下步骤计算：

经由所述电动车辆(101)的一个或多个传感器来测量所述电动车辆(101)的所述一个或多个运行条件和/或道路条件；以及下列之一：

将所述一个或多个运行条件和/或道路条件输入到查找表中，以获得所述阈值加速度作为所述查找表的输出；以及

将所述一个或多个运行条件和/或道路条件输入到机器学习算法中，以生成所述阈值加速度作为输出。

11.一种用于电动车辆的方法，包括：

在第一条件下，监测(302)以下中的每一个：

由所述电动车辆的逆变器请求的电流；

所述电动车辆的变速箱的输出轴的速度；

所述电动车辆的检测方向与所述电动车辆的驾驶员请求的所述电动车辆的期望方向之间的差值；以及

所述电动车辆的加速度；以及

响应于超过阈值电流的所述电流、超过阈值速度(308)的所述输出轴的所述速度、超过阈值差值(306)的所述差值以及超过阈值加速度(312)的所述加速度中的至少一个，则切断由所述逆变器(316)请求的电流；并且

在第二条件下，响应于不超过所述阈值电流的所述电流、不超过所述阈值速度(308)的所述输出轴的所述速度、不超过所述阈值差值(306)的所述差值以及不超过所述阈值加速度(312)的所述加速度中的至少一个，则不切断由所述逆变器(314)请求的所述电流。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于：

由布置在所述电动车辆的电池与所述逆变器之间的电流传感器来测量所述逆变器请求的所述电流；

由布置在所述输出轴处的方向速度传感器来测量所述输出轴的速度和所述车辆的检测方向；以及

所述车辆的所述加速度基于由所述方向速度传感器测量的速度和基于所述电流传感器的输出而估计的扭矩。

Images