用于識別電動車輛中的鎖住的電機的方法和控制設備的制作方法
【專利摘要】本發明提出一種方法和一種設備（7），其中，能夠在一電動車輛中可靠地識別到，是否一電機（1）處于鎖住的狀態。為此利用一控制設備（7）監控所述電機（1）的實際轉速。在識別到一未轉動的狀態時，有目的性地操控所述電機（1）用于提高轉矩。在繼續監控所述實際轉速的情況下，特別是檢測，是否所述電機（1）的實際轉速至少短時間地提高，例如用于使動力總成系統（3）相對于一通過外界影響而鎖住的車輪（5）而夾緊。如果不是這種情況下，則假定所述電機（1）的鎖住并且輸出一相應的鎖住信號。如果所述電機（1）經由一聯接器（19）可松開地與所述車輪（5）連接，則可以額外地設置，在識別到所述未轉動的狀態時，首先松開所述聯接器（19），且之后觀察，是否所述電機（1）對于所要求的隨著轉速提高而升高的轉矩做出反應，或者是否由于所述電機（1）的鎖住而不發生該反應。
【專利說明】用于識別電動車輛中的鎖住的電機的方法和控制設備
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種方法和一種控制設備，用以能夠在一電動車輛中識別到一鎖住的電機。
【背景技術】
[0002]在電動車輛或混合動力車輛中，一般來說一電機與所述車輛的一個或多個車輪連接，所述電機通常不僅可以在一驅動模式中運行也可以在一發電機模式中運行。在此，所述電機可以直接地并且剛性地與所述一個或多個車輛連接，因為其與內燃機相反，能夠在任何時候完全地停住并且重新被置入轉動中。當然特別是在混合動力車輛的情況下，其中，除了所述電機之外，還設置一用于驅動所述車輛的內燃機，有利的可以是，所述電機不是直接地，而是經由一聯接器與所述一個或多個車輪連接。以這種方式可以特別是在一行駛狀態下，其中，所述車輛應僅由所述內燃機來驅動，將所述電機從轉動的車輪上脫開并且以這種方式避免了通過攜帶轉動的電機所造成的功率損失。
[0003]如今典型地在電動車輛或混合動力車輛中使用的同步機，具有一轉子，該轉子能夠在一定子內轉動。在此情況下，所述轉子僅通過一小的間隙從所述定子上分開。注意到的是，例如在極端的應力或嚴重的磨損下會導致所述轉子在所述定子內鎖住。由于這種鎖住不僅會導致與所述電機聯接的轉子的鎖住且因此導致危險的行駛情況，而且會導致在所述電機或在整個車輛上的很大程度的損壞，因此應該可靠地并且連續地監控所述電機的鎖住的出現。
【發明內容】
[0004]因此，存在對于用于可靠地識別電機中的鎖住的一種方法以及一種可在電動車輛中使用的控制設備的需求。
[0005]該需求可以通過根據獨立權利要求的根據本發明的方法以及根據本發明的控制設備來滿足。有利的實施方式在從屬權利要求中限定。
[0006]此外，本發明可以基于下列知識和想法:電動車輛中的電機通常由一控制設備來控制，該控制設備可根據駕駛員的要求能夠將一額定轉速信號或一用于要求一提高的轉矩的信號發送到電機上。由此相應地提高了提供給所述電機的電功率。結果是，由此針對一正常行駛狀態提高了所述電機的轉速。在此情況下所述電機的實際轉速以規律的時間間隔來確定并且返回報告到所述控制設備上。以這種方式能夠調節出一希望的轉速。
[0007]在車輛的正常行駛狀態期間，始終會出現電機的轉速的極小波動。這種轉速波動可能例如由此引起，即電機為了驅動車輛車輪而近似剛性地與車輪連接。由于例如車道不平整性，會通過外界影響而短時間地改變車輪的轉速，其中，該轉速變化會直接傳遞到電機上。因此，為了避免在電機轉速調節時由于這種短時間的轉速波動而引起的問題，在控制電機時典型地設置一用于忽視短時間的轉速波動的輔助設備。該輔助設備可以例如在一時間間隔上對電機的實際轉速進行平均，該時間間隔比典型地通過車輪引起的轉速波動的持續時間更長。
[0008]已經認識到，借助于常見的控制設備無法識別或者僅借助于額外的技術器件才能夠可靠地識別到電機的作為故障情況所出現的鎖住。雖然可以認識到，當盡管利用提高的額定轉速來操控電機時，也不會真實地導致所述實際轉速的提高。但無法認識到，是否這種有缺陷的反應是由電機的鎖住引起的，或者是否有其它原因可對此負責。例如無法認識到，是否在靜止的車輛中向電機的提高的功率供給的情況下，車輛不被置入運動這一事實是由于電機鎖住而引起的，或者由于車輛例如處于一障礙物例如一路邊石前面，一手動制動器卡住或被試圖在一山上起動而引起的。
[0009]由于如下有缺陷的性能，即可靠地區分一方面由于在電機內的損壞而引起的電機鎖住以及另一方面在完好的電機的情況下由于外界影響而引起的電機的持續靜止這一性能，會導致電機的錯誤操控且因此導致電機和/或車輛受損。
[0010]這里建議一種用于可靠地識別電動車輛中的鎖住的電機的方法，其中，所述方法具有下面描述的方法步驟。
[0011]首先持續地監控電機的實際轉速，也就是說，電機的當前的真實存在的轉速。為此，可以例如將一適當的傳感器與所述電機聯接起來，該傳感器持續地確定關于所述實際轉速的信息且提供到一監控單元上。
[0012]該監控單元設計用于，識別出所述電機處于一未轉動狀態下。該未轉動狀態可以用作針對可能鎖住的電機的第一標志。當識別到這種不轉動狀態時，有目的性地為了產生提高的轉矩而操控所述電機，其方式為，提高向所述電機的功率供給。跟隨這種操控之后，繼續監控所述電機的實際轉速。針對如下情況下，即在此識別到盡管進行了所述操控，但所述電機的實際轉速至少在一較短的持續時間期間不提高，則輸出一鎖住信號。該鎖住信號說明了，所述電機由于一例如機械故障而鎖住。
[0013]所建議的方法基于如下知識，即在完好的、未鎖住的電機的情況下，在提高的電功率供給的情況下始終至少短時間地出現所述電機的實際轉速的提高。即使針對如下情況，即與所述電機聯接的車輪由于外界影響而鎖止，也會導致所述電機的實際轉速的短時間的提高，因為在所述電機和與其連接的轉子之間的動力總成系統從不會是完全剛性的，且因此在由所述電機施加的轉矩提高的情況下導致在同時所述電機的短時間提高的轉速的情況下所述動力總成系統的夾緊。
[0014]因此力求的是，為了實施所建議的方法所使用的監控單元在足夠短的時間間隔中獲知所述電機的實際轉速，從而能夠識別出所述實際轉速在一短的持續時間短期的提高，其中，所述短的持續時間是所述動力總成系統典型地需要的，用以緊接在所述操控之后由于提高的轉矩而夾緊。這種短的持續時間可以位于少于5s、優選少于2s、替換地少于0.2s的范圍中。相應地可能需要的是，在要求一提高的額定轉速之后，在一例如少于IOms的時間間隔中，也就是說以例如多于IOOHz的足夠的頻率來測量所述實際轉速，因此不會識別不到所述實際轉速的特別短時間的提高。如果緊接在通過有目的性的操控所述電機而提高了到所述電機上的功率供給之后，在如此短的時間間隔內識別到所述實際轉速的提高，則可以假定，所述電機是未鎖住的。如果甚至在該短的時間間隔內不出現所述實際轉速的提高，則可以假定，所述電機是有損壞的并且可能在所述電機的轉子和定子之間存在一鎖住。
[0015]在該情況下所輸出的鎖住信號可以在所述控制設備內或通過傳輸到車輛內的其它設備上而觸發針對鎖住的電機的適當反應。例如可以指派一駕駛員輔助系統，用于在車輛穩定化時，當由于鎖住的電機也導致與其連接的車輪的鎖住且因此導致車輛的不穩定化時輔助駕駛員。
[0016]為了能夠緊接著有目的性的用于提高轉矩的操控之后在上面提到的短的持續時間內監控所述電機的實際轉速，在某些情況下可能需要，將在其它情況下在電機的正常運行期間所啟用的用于忽視短時間的轉速波動的輔助設備停下。因此可以例如實現，不再在一時間間隔上將所述實際轉速進行平均，該時間間隔與為了所述動力總成系統的夾緊所需的時間間隔更長，從而也可以識別到所述實際轉速的特別短期的提高。
[0017]在一種特殊的實施方式中，所建議的方法與電動車輛進行匹配，其中，所述電機能夠經由一可松開的聯接器與所述車輛的車輪中的至少一個車輪進行連接。
[0018]在該情況下可以在識別到所述電機處于一未轉動狀態下時，有目的性地操控所述聯接器，用于松開所述電機和所述車輪之間的連接。同時地或接下來，可以再次操控所述電機，用于產生一提高的轉矩。隨后在松開的聯接器的情況下監控所述電機的實際轉速。如果所述電機未鎖住，則應在所述操控之后提高所述電機的轉速。如果識別不到所述實際轉速的提高，則輸出所述鎖住信號。
[0019]在所建議的方法的該實施方式中，不一定需要在緊接在所述電機的操控之后的特別短的時間間隔中，也就是說在一特別短的持續時間內來監控所述電機的實際轉速。因為對于所述車輪的外界影響由于松開的聯接器而無法再影響所述電機的實際轉速，因此不一定要停下用于忽視短時間的轉速波動的輔助設備，并且當即使經過了緊隨所述操控之后的多于2s的所謂的防顫動持續時間(Entprellzeitdauer)之后,所述電機的實際轉速之后也沒有提高時，可以輸出一鎖住信號。
[0020]除了識別一鎖住的電機之外，也可以利用如下的可能性，即所述電機通過一聯接器從所述車輪上脫開，來實施一大范圍的故障診斷。例如所建議的方法可以如此補充，即在閉合的聯接器的情況下，將所述電機的轉速同一與所述電機聯接的車輪的轉速進行比較。通常這兩個轉速必須處于一固定的比例關系中。針對如下情況，即識別到所述兩個轉速不處于一固定預設的比例關系中，則因此可以輸出一動力總成系統故障信號，其說明了在所述電機和被驅動的車輪之間的動力總成系統中的故障。該動力總成系統故障信號又可以在所述監控裝置內或在傳遞到其它裝置、例如所述駕駛員輔助系統上之后，觸發對于損壞的動力總成系統的存在而做出的反應。
[0021]此外，設計用于實施上面描述的方法的用于一電動車輛的控制設備可以具有一用于輸入所述電機的實際轉速信號的輸入接口、一用于將一額定轉速信號輸出到所述電機上的輸出接口、一用于監控所述實際轉速信號的監控裝置、一用于產生和輸出一額定轉速信號到所述電機上的控制裝置以及一用于輸出所述鎖住信號的輸出接口。
[0022]為了使所描述的方法也能夠針對用于將所述電機從所述車輪上脫開的可能性出故障的情況來實施，所述控制設備應該能夠在特別短的時間間隔中監控所述實際轉速，用以在所述動力總成系統夾緊期間也能夠識別到短期的轉速變化。這里，特別要在所述控制設備中存在如下可能性，能夠在所述電機的正常運行期間在某些情況下將所啟用的用于忽視短時間的轉速波動的輔助設備至少短暫地停下。
[0023]針對如下情況，即所述車輛在所述電機和被驅動的車輪之間的動力總成系統中具有一聯接器，所述控制設備還可以具有一用于輸出一額定狀態信號的輸出接口，該額定狀態信號用于控制所述聯接器的聯接器狀態。因此，通過輸出一適當的額定狀態信號，可以在識別到所述電機的未轉動的狀態時將所述電機有目的性地從所述車輪上脫開并且隨后監控所述電機對于一通過有目的性地操控所引起的提高的功率供給所做出的反應。
[0024]要指出的是，在這一方面的根據本發明的實施方式的特征和優點部分地參照所建議的方法以及部分地參照所建議的控制設備來描述。但本領域技術人員識別到，所述特征能夠以不同的方式相互組合或者說類似地傳遞，以實線其它優點和協同效果。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0025]下面參照附圖描述本發明的實施方式，其中，說明書和附圖不視為限制本發明。
[0026]圖1示出了一驅動單元，具有一很大程度地剛性地與一車輪聯接的電機和一根據本發明的一種實施方式的控制設備；
圖2示出了一驅動單元，具有一經由一聯接器可松開地與一車輪連接的電機和一根據本發明的一種實施方式的控制設備；
圖3示出了用于圖解根據本發明的一種實施方式的方法的流程圖；
圖4示出了用于圖解根據本發明的另一種實施方式的方法的流程圖。
[0027]附圖僅是示意性的并且不是按照比例繪制的。相同的或相同作用的部件在附圖中以相同的附圖標記表示。
【具體實施方式】
[0028]圖1不出了一用于電動車輛的驅動系統,其中，一電機I經由一動力總成系統3直接與一被驅動的車輪5連接。一控制設備7具有一監控裝置9以及一控制裝置11，所述監控裝置用于監控所述電機I的實際轉速，所述控制裝置用于產生和輸出一額定轉速信號到所述電機I上。所述電機I的實際轉速信號可以經由一輸入接口 15輸入到所述控制設備7上。所述額定轉速信號可以經由一輸出接口 13輸出到所述電機I上。此外，可以經由一輸出接口 17輸出一鎖住信號。
[0029]在圖2中所示的驅動系統中，附加地在所述電機I和所述車輪5之間在所述動力總成系統3中設置一聯接器19，利用該聯接器能夠將所述車輪5從所述電機I上選擇性地松開或者與其聯接。所述控制設備7還具有一輸出接口 21，用于輸出一控制所述連接器19的聯接器狀態用的額定狀態信號。此外，所述電機I設計有一可選的傳動裝置23。
[0030]在圖3中所示的流程圖圖解了一種方法，如特別是在圖1中所示，可以使用無聯接器的驅動系統，用以識別一鎖住的電機。
[0031]在初始化(步驟S0) —監控裝置之后，持續地監控(步驟SI)所述電機I的實際轉速。當在此識別到(步驟S2)，所述電機處于一未轉動的狀態中，則首先有目的性地停用(步驟S3a)—輔助設備，該輔助設備在所述電機的一正常運行期間設置用于忽視短時間的轉速波動。隨后，操控(步驟S4)所述電機用于產生一提高的轉矩并且監控(步驟S5)，所述電機的實際轉速如何發展，也就是說，所述電機如何對由此引起的提高的功率供給做出反應。如果在此識別到(步驟S6)，所述電機的實際轉速在所述有目的性的操控之后至少針對一短的持續時間被提高，則假定，所述電機是完好的并且防止了充其量通過其它的外界影響而造成的所述提高的實際轉速的進一步提高或維持。這樣，該方法繼續所述實際轉速的監控(步驟SI)。但要是識別到，所述電機的有目的性的操控未產生所述實際轉速的至少短期的提高，則假定所述電機的損壞且特別是所述電機的鎖住，并且在該方法結束(步驟S8)之前，輸出(步驟S7) —鎖住信號，或者替換地從前面開始。
[0032]在圖4中所示的流程圖圖解了一種方法的一種替換的實施方式，其中，特別是針對在圖2中所示的，設計有一聯接器的驅動系統，可以識別到所述電機的鎖住。
[0033]當在初始化和監控所述電機的實際轉速之后識別到(步驟SO至S2)，所述電機處于一未轉動的狀態中，則首先操控所述聯接器19，用于至少短時間地松開(步驟S3b)所述電機I和被驅動的車輪5之間的連接。之后，操控(步驟S4)所述電機用于產生一提高的轉矩并且再次監控(步驟S5)，是否所述電機因此提高了其轉速。如果不出現(步驟S6)所述轉速的提高，則在所述方法結束(步驟S8)之前，輸出一鎖住信號，或者替換地從前面開始。如果識別到(步驟S6)—轉速提高，則假定，不存在所述電機的鎖住。之后，可選地在一補充的診斷步驟中檢測一動力總成系統的狀態。為此，首先再次操控(步驟S9)所述聯接器19用于產生所述電機I和所述車輪5之間的連接并且檢測，是否所述電機I的實際轉速同與所述電機聯接的車輪5的轉速處于一固定預設的比例關系中。如果不是這種情況(步驟S10)，則輸出一動力總成系統故障信號(步驟S11)。否則繼續所述電機的實際轉速的監控(步驟SI)。
[0034]利用所建議的方法和所建議的控制設備，能夠可靠地識別到一電動車輛的電機的鎖住并且導入相應的應對措施。
【權利要求】
1.用于識別電動車輛中的鎖住的電機(I)的方法，其中，所述方法具有: 監控(SI)所述電機(I)的實際轉速，并且當所述電機(I)處于一未轉動的狀態中時，進行識別(S2);然后 操控(S4)所述電機(I)用于產生一提高的轉矩；然后 繼續監控(S5)所述電機(I)的實際轉速； 其特征在于 當在所述繼續監控的情況下識別到(S6)，所述電機(I)的實際轉速在所述操控(S4)之后至少在一短的持續時間期間不提高時，輸出一鎖住信號(S7)，其說明了一鎖住的電機。
2.按照權利要求1所述的方法，其中，在所述操控(S4)之后在少于IOms的時間間隔中監控(S5)所述實際轉速。
3.按照權利要求1或2所述的方法，其中，所述短的持續時間是一種持續時間，布置在所述電機(I)和一連接的車輪(5)之間的動力總成系統(3)需要所述持續時間，用以緊接在所述操控(S4)之后由于提高的轉矩而夾緊。
4.按照權利要求3所述的方法，其中，在緊接在所述操控(S4)之后的短的持續時間期間，將一在所述電機的正常運行期間啟用的用于忽視短時間的轉速波動的輔助設備停下(S3a)。
5.按照權利要求1至4中任一項所述的方法，其中，在所述電動車輛中，所述電機(I)經由一能松開的聯接器(19)能夠與所述車輛的車輪(5)中的至少一個車輪連接，其中，所述方法還具有: 在識別到(S2 )所述未轉動的狀態之后，操控(S3b )所述聯接器(19 )用于松開所述電機(I)和所述車輪(5)之間的連接；并且 在松開的聯接器19的情況下監控(S5)所述電機(I)的實際轉速。
6.按照權利要求5所述的方法，其中，只有當所述電機的實際轉速在經過了緊接所述操控(S4)之后的多于2s的防顫動持續時間之后仍不提高時，輸出(S7)所述鎖住信號。
7.按照權利要求5或6的方法，其中，附加地在閉合的聯接器(19)的情況下(SlO)將所述電機(I)的實際轉速同與所述電機聯接的車輪(5)的轉速進行比較，并且當所述電機(I)的轉速同所述與所述電機聯接的車輪(5)的轉速不處于一固定預設的比例關系中時，輸出(Sll)—動力總成系統故障信號，其說明了在所述電機和被驅動的車輪之間的動力總成系統中的故障。
8.用于電動車輛的控制設備(7)，其中，所述控制設備設置用于實施根據權利要求1至7中任一項所述的方法。
9.按照權利要求8所述的控制設備,其中，所述控制設備(7)具有一用于輸入一電機(O的實際轉速信號的輸入接口( 15)、一用于輸出一額定轉速信號到所述電機(I)上的輸出接口(13)、一用于監控所述實際轉速信號的監控裝置(9)、一用于產生和輸出一額定轉速信號到所述電機(I)上的控制裝置(11)以及一用于輸出所述鎖住信號的輸出接口(17)。
10.按照權利要求8或9所述的控制設備，其中，所述控制設備(7)還具有一輸出接口(21)，用于輸出一額定狀態信號，所述額定狀態信號用于控制所述連接器(19)的聯接器狀態。
【文檔編號】B60L15/20GK103534127SQ201280023986
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2012年3月20日 優先權日:2011年5月16日
【發明者】M.韋爾特, J.施普蘭格, J.霍伊澤, J.德賴希, S.曼戈爾德 申請人:羅伯特·博世有限公司