用于在緊急運行中操控車輛的執行器的方法和控制單元的制作方法
【專利摘要】根據本發明的方法涉及用于在緊急運行中操控車輛的執行器的方法，所述方法包括下列步驟：a）獲知車輛的驅動裝置蓄能器（HVB）的失靈；b）由于所述失靈，激活車輛的驅動機（M）的發電機運行；b）確定車輛的實際的行駛狀態；c）基于車輛的實際的行駛狀態，確定為了產生車輛的安全的運行狀態所需的執行器以及其各個所需的執行器動態；d）獲知為了產生所述安全的運行狀態所需的針對各所需的執行器的電能需求；e）在考慮所需的執行器的為了實施各所需的執行器動態所需的電能的前提下，調節所述驅動機的按比例分配的發電機運行；并且；f）利用所確定的執行器動態，操控為了產生所述安全的運行狀態所需的執行器，直到車輛達到安全的運行狀態。
【專利說明】用于在緊急運行中操控車輛的執行器的方法和控制單元
【技術領域】
[0001]本發明涉及用于在緊急運行中操控車輛的執行器的方法和控制單元。
【背景技術】
[0002]具有電驅動機的車輛將來會被大量推廣。針對具有電子驅動裝置或混合動力驅動裝置的車輛，已經證實，電驅動機在100至800V的電壓范圍中運行。其相比于在常見的12至24伏的電壓范圍中工作的常見的機動車的整車電源表現為一種高壓。
[0003]配屬于所述驅動機的整車電源通常稱作高壓電源，并且在常見的電壓范圍中工作的整車電源稱作低壓電源。高壓電源和低壓電源在這種電動車或混合動力車輛中結合成一多電壓整車電源。
[0004]電動車或混合動力車輛，下文中稱作:車輛，多數地設計有驅動裝置蓄能器，其配屬于車輛的高壓電路。因此關于所述驅動裝置蓄能器也參照高壓蓄能器的概念。
[0005]所述驅動裝置蓄能器通常不僅經受在行駛運行期間也經受在行駛運行之外的大規模的診斷措施。因此，必須將例如驅動裝置蓄能器中的錯誤及因此縮短的剩余里程及時地向車輛駕駛員顯示出來，從而使車輛不會以空的驅動裝置蓄能器在偏僻地區導致停止。因此要假設，所述驅動裝置蓄能器表現為車輛中的足夠好地受監控的部件。當車輛僅設計有可電地促動(aktuierbaren)的制動執行器和/或轉向執行器時，在專業領域中已知為概念“剎車線(Brake-by-ffire ) ”或“轉向線(Steer-by-ffire ) ”,驅動裝置蓄能器的失靈會導致扣人心弦的后果。
[0006]所述制動執行器使得常規的制動液壓系統是多余的。雖然車輛駕駛員照常操作車輛的制動踏板，但他克服彈簧或者說由彈簧產生的彈簧力而踏上，這對他而言僅模擬平時的踏板感覺。在車輛的控制單元中，由此計算出針對車輛的每個輪子的制動力。在單個的車輪處，通過電子機械的單元產生一由制動單元的制動襯在一制動盤上的壓緊力，所述電子機械的單元由電動馬達和主軸組成。
[0007]所述轉向執行器使得常規的傳遞機構如轉向拉桿是多余的。由車輛駕駛員施加到轉向裝置上的轉向需求不是直接地機械地施加到所述轉向傳動裝置上且因此最終施加到需轉向的車輪上，而是間接地經由一轉向執行器來施加。
[0008]出于協同作用的原因適宜的是，將所述驅動裝置蓄能器也用于對可電促動的制動執行器和轉向執行器進行能量供給。由于所述驅動裝置蓄能器被足夠好地受到監控，可以假定，在正常的行駛運行中確保了所述可電促動的執行器的能量供給。
[0009]但在車輛的全速行駛的情況下，所述驅動裝置蓄能器的突然失靈會導致車輛駕駛員的轉向命令或制動命令不被所述制動執行器和/或轉向執行器進行實施。在所述驅動裝置蓄能器失靈的情況下的另一問題是利用電流對可電促動的冷卻劑執行器或者說冷卻劑泵進行供給。所述驅動裝置蓄能器的失靈會導致所述驅動機以及配屬于所述驅動機的功率電子部件過熱和損壞。
[0010]因此針對緊急運行顯示出一種替選方案，其能夠在對如下的執行器進行電能供給中實現一種冗余，所述執行器不可缺少的或適合于使車輛轉移到安全的運行狀態中。關于所述執行器，包括所述的制動執行器、轉向執行器和冷卻劑執行器，在下文中按具體情況參照“必需的執行器”。
[0011]由于多種原因，在高壓電路中的另一個、冗余的驅動裝置蓄能器出于經濟上的原因是不實際的。一方面高壓蓄能器需要車輛中的很大的空間需求，其通常未被提供。此外，常見的高壓蓄能器的重量如此地可觀，使得構建兩個蓄能器從重量原因考慮就已經是不經濟的。最后，成本的考慮也起到決定性的作用，排除了具有兩個驅動裝置蓄能器的高壓電路的冗余的供給。
【發明內容】
[0012]本發明的任務是，提出一種用于在緊急運行中操控車輛的執行器的裝置，所述裝置適合于將車輛轉移到安全的運行狀態中，無需設置冗余的驅動裝置蓄能器。
[0013]該任務根據本發明通過一種具有權利要求1的所述的裝置的方法來解決。根據本發明，該任務還通過具有權利要求11所述的裝置的控制單元以及通過具有權利要求13所述的裝置的車輛來解決。
[0014]根據本發明的方法規定了下列可在不考慮所展示的順序下實施的方法步驟:
a)獲知所述驅動裝置蓄能器的失靈；
b)由于所述失靈，激活所述驅動機的發電機運行；
c)確定所述車輛的實際的行駛狀態；
d)基于所述車輛的實際的行駛狀態，確定為了產生所述車輛的安全的運行狀態所需的執行器以及其各所需的執行器動態；
e)獲知為了產生所述安全的運行狀態所需的針對各所需的執行器的電能需求；
f)在考慮所需的執行器的為了實施各所需的執行器動態所需的電能的前提下，調節所述驅動機的按比例分配(anteiligen)的發電機運行；并且；
g)利用所確定的執行器動態，操控為了產生所述安全的運行狀態所需的執行器，直到達到所述車輛的安全的運行狀態。
[0015]根據開頭的方法步驟a)進行一種獲知，是否存在所述工作蓄能器的失靈。這種失靈例如通過高壓整車電源中的壓力降而被探測到。如果存在所述工作蓄能器的失靈，則在不考慮所展示的順序的前提下實施根據本發明的方法的其它方法步驟。
[0016]根據另一步驟b)規定，由于所述失靈，將所述驅動機轉移到發電機運行中，這也稱作是再生運行(Rekuperationsbetireb)。在這種再生的過程中將車輛中的動能轉換成電能。所述再生因此帶來了兩個所希望的效果，一方面利用電能對所述高壓電源的供給作為針對失效的電能的代替，所述失效的電能是通過現在失靈的驅動裝置蓄能器來提供的，并且另一方面由于所述再生而制動所述車輛，這有助于將車輛進行制動并且帶入到安全的運行狀態中。
[0017]根據方法步驟c)進行所述車輛的實際的行駛狀態的確定，所述確定例如包括基于駕駛員需求的車輛的行駛動態。
[0018]在另一方法步驟d)中，基于所述車輛的實際的行駛狀態，進行為了產生安全的運行狀態所需的執行器和其各所需的執行器動態的確定。 這種確定包括例如最佳的車輪速度的計算、最佳的制動功率的計算以及最佳的轉向角的計算，目的在于，如果實際的行駛動態和/或實際的交通情況允許，則將車輛帶入到安全的運行狀態中，例如帶入到靜止中。
[0019]在另一方法步驟e)中進行針對各所需的執行器所需的電能需求的獲知，該獲知是必需的，以產生安全的運行狀態。換句話說，該方法步驟用于計算能量，所述能量至少需要用于以一定的執行器動態來運行所述執行器。
[0020]在另一方法步驟f)中在考慮所需的執行器的各用于實施各所需的執行器動態所需的電能的前提下，進行所述驅動機的按比例分配的發電機運行的調節，換句話說，進行再生。該步驟能夠實現發電機模式的逐步的(graduelle)調節,該調節按照所需的執行器的需要而定。利用這種措施通過在發電機運行中工作的工作機僅提供如此多的電能，所述電能對于用于將通過所需的執行器動態將車輛轉移到安全的運行中是必需的。所述再生的逐步調節具有如下優點，即避免了不連貫的再生，其會由于不連貫的減速而導致車輛的不穩定性。
[0021]最后，在最后的方法步驟g)中借助于事先確定的執行器動態來操控所述執行器，直至達到車輛的安全的運行狀態。
[0022]針對所述方法步驟的順序要注意的是，僅步驟a)制定為該方法的開始，而其它的方法步驟由于很大程度地不確定的、時間相同的和/或重疊的實施時間點，按照本領域技術人員的意愿在時間上來安排。例如也可以一旦所述確定步驟和所述獲知步驟b)、c)、d)和/或e)開始或結束，才實施步驟b)，即在發電機運行中的再生。
[0023]根據本發明的方法的特別的優點在于，所述驅動裝置蓄能器在發電機模式中的使用使得冗余的驅動裝置蓄能器的設置是作廢的。這能夠以有利的方式實現重量、成本和結構空間的節省。
[0024]通過設置逐步的發電機運行，以有利的方式僅通過所述驅動機產生如此多的電能，如針對所需的執行器的供給所需的電能。以這種方式可以將所述驅動機的損失熱減小到最小值，并且避免了由于完全的再生引起的強烈的減速效果。
[0025]根據本發明的方法確保了在進入緊急運行、特別是在車輛的行駛運行期間所述驅動裝置蓄能器的完全失靈的情況下，足夠地輔助車輛駕駛員，將車輛在維持操作性能的前提下帶入到靜止狀態中。同時，向車輛駕駛員或車輛輔助系統提供最夠的活動余地，用以確定車輛的停止路程和停止地點。
[0026]本發明的其它有利的設計變型是從屬權利要求的主題。
[0027]根據本發明的方法的一種有利的設計變型規定，包括一通過車輛駕駛員基于行駛動態預設值來確定實際的行駛動態。實際的行駛動態的確定例如通過車輛的實際速度、車輛的實際轉向角、在車輛上出現的滑轉(Schlupf)和/或車輛的偏轉比率(Gierrate)來進行。通過駕駛所述車輛的車輛駕駛員設置的行駛動態預設值例如包括車輛駕駛員的制動預設值和/或車輛駕駛員的轉向預設值。
[0028]根據本發明的方法的一種有利的改進方案規定，為了確定各所需的執行器動態，設置一針對車輛的至少一個車輪的車輪速度的確定。此外，針對車輛的至少一個車輪的制動功率的確定以及角度的確定是有利的。
[0029]根據本發明的方法的另一種有利的改進方案規定，用于產生安全的運行狀態所需的執行器的操控如此地進行設計，使得車輛的減速通過制動執行器的操控如此地與其余所需的執行器的電能需求進行協調，使得車輛的減速不會導致不穩定性。
[0030]例如可以在臨界的行駛情況如曲線行駛、在冰、雪、碎石等等上的行駛中，為了避免通過再生的減速效果引起的車輛的不穩定性，規定，進行與動態調節功能的協調，特別是與用于操控摩擦制動器的功能的協調。所述協調的特殊性在于，通過所述再生引起的減速與對于制動操作和轉向操作以及冷卻要求所要求的電流的電流消耗進行協調，其中，比照來自動態調節的要求且之后對制動力分配進行協調。
[0031]如在兩個下面的實施變型中所示，所述協調也可以包括可將所述協調動態地介入到轉向執行器的電流消耗中，例如通過逐步地減小轉向力輔助，和/或減小所述冷卻劑泵，例如通過提高或減小流量的方式來減小。
[0032]根據本發明的方法的另一種有利的改進方案規定，所述制動執行器的操控如此地進行設計，使得為了有利于其電能需求，在轉向執行器的操控中在轉向力輔助方面設置電能的減小。這種措施針對如下情況向制動執行器給予了最高的優先權，即針對并列的(nebengeordnete)執行器提供了不足夠的電能，所述并列的執行器在其重要性上退回到制動執行器之后。
[0033]根據本發明的另一種有利的改進方案規定，通過所述制動執行器產生的減速如此地與其余所需的執行器的電能需求進行協調，使得車輛的減速不會導致過熱。該協調被理解為特別是與冷卻劑泵的協調，所述冷卻泵在該闡述的意義上同樣是一種執行器。
[0034]根據本發明的思想的另一種有利的設計方案規定，總電能需求的獲知利用如下標準進行重復，向單個的執行器分配比初始獲知的更小的電能，只要單個的執行器以更小的電能也能夠產生安全的運行狀態。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0035]下面參照附圖詳細闡述本發明的實施例以及其它優點。其中:
圖1:示出了車輛中的電部件的相互作用的示意圖；以及；
圖2:示出了用于闡述根據本發明的實施例的流程圖。
【具體實施方式】
[0036]圖1示出了從現有技術中已知的車輛中的多電壓整車電源的示意性結構。在基本上占據圖1的整個空間的示圖中展示了一高壓電源。
[0037]在所述高壓電源上聯接一驅動裝置蓄能器HVB、多個執行器Al，......，A5、一冷
卻劑泵COL并且經由一換流器A⑶或者說AC/DC轉換器聯接一電的驅動機M。通過直流變壓器DCD引起了高壓電源電壓、例如400或800伏的直流電流到一針對低壓電源設置的整車電源電壓的電壓轉換。針對所述低壓電源通常設置高度為12伏的直流電壓。所述低壓電源僅通過在圖1的右邊緣中的兩個平行地延伸的直線來象征性地表示。在本專業領域中，關于低壓電源有時也參照次級電源的概念。
[0038]作為在該說明書的意義上的執行器，理解為一種電動機械的功能單元，其在基于通過未示出的控制單元傳遞的命令來輸送電能的前提下，轉換一機械運動或其它的物理
值。算作前述執行器的例如一轉向執行器Al以及四個制動執行器A2，......，A4。冷卻劑
泵COL也是前述意義上的執行器。[0039]圖2示出了根據本發明的一種設計變型在一緊急運行中操控車輛的執行器的方法的示意性流程圖。
[0040]在第一判定步驟10中持續地檢測所述驅動裝置蓄能器的可用性。只要所述驅動裝置蓄能器(判定選擇Y如》Yes?或者說》Ja?)，無需用于在緊急運行中操控車輛的執行器的方法步驟，則所述方法以臨時的結束步驟11結束。如果所述驅動裝置蓄能器在一行駛運行期間不再是可用的(判定選擇N或者說》Nein?)或存在所述驅動裝置蓄能器的失靈，則根據本發明的一個實施例，啟動一緊急運行20。
[0041]在另一步驟30中進行車輛的實際行駛狀態的確定，即基于車輛駕駛員的預設值來確定行駛動態的行為。為此對參數:速度31、轉向角32、滑轉33、偏轉比率34、車輛駕駛員的制動預設值35以及車輛駕駛員的轉向預設值36進行評價。
[0042]隨后，基于車輛的實際的行駛狀態，確定為了產生車輛的安全的運行狀態所需的執行器以及其各個所需的執行器動態。為此針對所有車輪分開地進行最佳的車輪速度的計算37、針對所有車輪分開地進行最佳的制動功率的計算38以及最佳的轉向角的計算39。
[0043]隨后，基于所獲知的執行器動態，進行為了產生安全的運行狀態所需的針對各所需的執行器的電能需求的獲知40。
[0044]在接下來的計算50中，獲知對于如下電能的需求，該電能至少對于用于運行最重要的其它執行器是必需的。
[0045]所述計算50 —方面包括用于避免驅動機和換流器的臨界溫度所需的泵轉速的計算51，另一方面包括低壓電源部件的最小能耗的計算52。
[0046]為了計算51用于避免所述驅動機以及所述換流器的臨界溫度所需的泵轉速，詢問如下參數:馬達溫度53、換流器溫度54、馬達55中的冷卻水溫度以及換流器56中的冷卻水溫度。
[0047]為了計算52低壓電源部件的最小能耗，詢問所述直流轉換器57的能耗。
[0048]接下來計算60總能量需求并且計算70所述驅動機的按比例分配的發電機運行，即再生的程度。
[0049]在判定步驟80中獲知，是否根據步驟70所獲知的能量需求可通過再生來覆蓋(gedeckt)。
[0050]如果所獲知的能量需求無法通過再生來覆蓋(判定選擇N或者說》Nein?)，則在確定步驟81中按照優先等級來計算消耗器的遞降預設值(Degradationsvorgaben),并且再一次重復總能量需求的計算60、所述驅動機的按比例分配的發電機運行的計算70，用以最終重新利用如下測試來經歷所述判定步驟80，即是否所獲知的能量需求可通過再生來覆
至JHL ο
[0051]在遞降預設值的確定81中檢測，是否車輛的減速通過再生、必要時也通過制動執行器的操控，如此地與其余所需的執行器的電能需求帶入協調中，從而可實現安全的運行狀態。在此情況下以如下方式設置一優先權，即例如制動執行器和轉向執行器優先于次要的執行器進行授權。
[0052]總電能需求的獲知至少一次地以如下標準來重復，為單個的執行器分配比在步驟60中獲知的更小的電能，只要分配給單個的執行器的更小的電能仍確保了產生安全的運行狀態。[0053]如果所獲知的能量需求可通過再生來覆蓋(判定選擇Y如》Yes<<或者說》Ja<<),在步驟90中將所述遞降預設值寫入到相關的執行器的記錄器中并且在步驟100中激活所述再生。
[0054]在判定步驟110中獲知，是否車輛進入靜止狀態，即是否參數112等于零，所述參數包含了車輛速度。如果是這種情況(判定選擇Y如》YeS?或者說》Ja?)，則所述方法到達其終點111。如果不是這種情況(判定選擇N或者說》Nein?)，則在步驟120中分支到所述方法的開始20上。`
【權利要求】
1.用于在緊急運行中操控車輛的執行器的方法，所述車輛包括一驅動裝置蓄能器(HVB)，用于與一電的驅動機(M)相互作用，其中，所述電的驅動機能夠在一馬達運行中和/或在一發電機運行中運行，所述車輛包括多個能夠電地促動的執行器，所述方法包括下列步驟: a)獲知所述驅動裝置蓄能器(HVB)的失靈； b)由于所述失靈，激活所述驅動機(M)的發電機運行； b)確定所述車輛的實際的行駛狀態； c)基于所述車輛的實際的行駛狀態，確定為了產生所述車輛的安全的運行狀態所需的執行器以及其各個所需的執行器動態； d)獲知針對各所需的執行器的為了產生所述安全的運行狀態所需的電能需求； e)在考慮所需的執行器的各針對實施各所需的執行器動態所需的電能的前提下，調節所述驅動機的按比例分配的發電機運行；并且； f)利用所確定的執行器動態，操控為了產生所述安全的運行狀態所需的執行器，直到所述車輛到達安全的運行狀態。
2.按照權利要求1所述的方法，其中，所述實際的行駛狀態的確定包括基于通過駕駛所述車輛的車輛駕駛員設置的行駛動態預設值來對實際的行駛動態的確定。
3.按照權利要求2所述的方法，其中，所述實際的行駛動態的確定包括 -車輛的速度； -車輛的轉向角； -在車輛上出現的滑轉；和/或； -車輛的偏轉比率。
4.按照權利要求3和4中任一項所述的方法，其中，通過駕駛所述車輛的車輛駕駛員設置的行駛動態預設值包括 -車輛駕駛員的制動預設值； -車輛駕駛員的轉向預設值。
5.按照前述權利要求中任一項所述的方法，其中，根據步驟c)對各所需的執行器動態的確定包括 -針對所述車輛的至少一個車輪，確定車輪速度； -針對所述車輛的至少一個車輪，確定制動功率；和/或； -確定一轉向角。
6.按照前述權利要求中任一項所述的方法，其中，用于產生安全的運行狀態所需的執行器的操控如此地進行，使得車輛的減速通過一制動執行器的操控如此地與其余所需的執行器的電能需求進行協調，使得車輛的減速不會導致不穩定性。
7.按照權利要求6所述的方法，其中，所述制動執行器的操控如此進行，有助于其對于電能的需求，在轉向力輔助方面設置在轉向執行器的操控中的電能減小。
8.按照前述權利要求6至7中任一項所述的方法，其中，所述制動執行器的操控如此進行，即通過所述制動執行器引起的所述車輛的減速如此與其余的所需的執行器、特別是冷卻劑泵的電能需求進行協調，使得所述車輛的減速不導致所述車輛的過熱。
9.按照前述權利要求中任一項所述的方法，其中，從針對各所需的執行器所需的電能需求中獲知總電能需求，所述總電能需求是用于產生安全的運行狀態所需的。
10.按照權利要求9所述的方法，其中，總電能需求的獲知至少一次地以如下標準來重復，為單個的執行器分配比在步驟d)中所獲知的更小的電能，只要分配給單個的執行器的更小的電能仍確保了產生安全的運行狀態。
11.用于在緊急運行中操控車輛的執行器的控制單元， 所述車輛包括: -用于與一電的驅動機(M)相互作用的驅動裝置蓄能器(HVB)，其中，所述電的驅動機能夠在一馬達運行中和/或在一發電機運行中運行；以及； -多個能夠電地促動的執行器； 所述控制單元包括: -傳感器單元，用于獲知所述高壓蓄能器的失靈； -激活單元，用于由于所述失靈而激活所述驅動機的發電機運行； -行駛動態確定單元，基于所述車輛的實際的行駛狀態，確定為了產生所述車輛的安全的運行狀態所需的執行器以及其各個所需的執行器動態； -獲知單元，用于獲知為了產生所述安全的運行狀態所需的針對各所需的執行器所需的電能需求； -調節單元，在考慮所需的執行器的各針對實施各所需的執行器動態所需的電能的前提下，用于調節所述驅動機的按比例分配的發電機運行；以及； -行駛動態控制單元，利用所確定的執行器動態，操控為了產生所述安全的運行狀態所需的執行器，直到所述車輛到達安全的運行狀態。
12.按照權利要求11所述的控制單元，具有用于實施按照權利要求1至10中任一項所述的方法的裝置。
13.車輛，包括按照前述權利要求11和12中任一項所述的控制單元。
【文檔編號】B60L11/18GK103802674SQ201310411961
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2013年9月11日 優先權日:2012年9月11日
【發明者】M.費林, G.弗賴塔格, K-J.庫恩 申請人:西門子公司