CN103282233A - 用于确定电驱动器的功率储备的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于确定电驱动器（14）的功率储备的方法，所述方法尤其应用于机动车（10）的动力总成***（12）中，所述方法包括以下步骤：确定所述电驱动器（14）的功率极限，所述功率极限构成所述电驱动器（14）的能够转换的功率的极限；检测所述电驱动器（14）的要求的、提供的或者施加的扭矩；确定功率储备，所述功率储备在所述电驱动器（14）的确定的功率极限内构成超过所述要求的、提供的或者施加的扭矩的、能够转换的功率；并且借助显示设备（28）显示所述功率储备。

Description

用于确定电驱动器的功率储备的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种用于确定电驱动器的功率储备的方法，所述方法尤其应用于机动车的动力总成***中。

此外，本发明涉及一种用于确定电驱动器的功率储备的装置，所述装置尤其应用于机动车的动力总成***中。

此外，本发明涉及一种机动车动力总成***，所述机动车动力总成***具有用于提供驱动功率的电驱动器和上述类型的装置。

背景技术

在机动车驱动技术的领域中普遍已知的是，将电机作为唯一的驱动器使用（电动车）或者与其他类型的驱动马达一起使用（混合驱动）。在仅具有内燃机的车辆中，在给定的转速和给定的档位下，驾驶员预期保持不变的加速性能。这种性能在电驱动的车辆中（或者在混合动力车辆纯电动运行时）在高加速度时不是必然给定的。持续地要求大扭矩导致驱动器、如例如电机或者操控电子设备的电气组件变热。所述电气组件会由于持续的热负载被更大程度地损害。在此，假如电气组件被引导至其热负载极限，则通常要求将扭矩向下调节，以避免电气组件的永久性损害。

同样，电驱动器中的电气组件在持续的热负载下会被损害，所述热负载通过高再生的、也就是回收能量的力矩产生。

根据现有技术，驾驶员不能得到通知主动将扭矩向下调节的警告或者反馈。在此缺点在于，惯常的或者预期的马达功率对主动向下调节的情况而言在没有通知的情况下不能使用，由此会产生危险的或者带来危险的情况。此外，扭矩的主动向下调节可能导致驾驶员的不满，因为没有给出连续的功率可用性。

从JP 2002/155777 A已知一种用于减少驱动机过热的方法，其中高于确定的马达温度就将车辆速度限制到60 km/h。在此缺点在于，仅仅当达到确定的马达温度时才采取所述措施并且由此车辆的使用突然由于速度限定而被强烈限制。

因此，本发明的任务在于提供一种方法和一种装置，以预先确定在电驱动器中由部件决定的功率极限。

发明内容

本发明提供了一种用于确定电驱动器的功率储备的方法，所述方法尤其应用于机动车的动力总成***中，所述方法具有以下步骤：确定所述电驱动器的功率极限，所述功率极限构成所述电驱动器的能够转换的功率的极限，检测所述电驱动器的要求的、提供的或者施加的扭矩，确定功率储备，所述功率储备在所述电驱动器的确定的功率极限内构成超过所述要求的、提供的或者施加的扭矩的、能够转换的功率，并且借助显示设备显示所述功率储备。

此外，上述任务通过一种用于确定电驱动器的功率储备的装置解决，所述装置尤其应用于机动车的动力总成***中，所述装置具有至少一个控制器，所述控制器与显示设备连接并且构造用于实施上述类型的方法。

最后根据本发明的上述任务通过具有用于提供驱动功率的电驱动器和上述类型的装置的机动车动力总成***解决。

在本发明的意义中，对于所述能够转换的功率既可以理解为发电机的功率又可以理解为马达驱动的功率。在本发明的意义中，所述电驱动器既可以发电地运行又可以马达驱动地运行。在本发明的意义中，对于提供的扭矩可以理解为输出的扭矩，并且对于施加的扭矩可以理解为在发电机运行中施加到电驱动器上的扭矩。对于要求的扭矩可以理解为实际要求的扭矩或者在最广泛意义上也可以理解为将来需要的扭矩。

通过本发明能够向电驱动器的使用者并且尤其是具有这样的电驱动器的车辆的驾驶员随时显示，根据当前以及实际转换的功率还有多少功率量能够转换，直至达到电驱动器的功率极限。由此使用者或者驾驶员能够在任何时刻估计，超过实际功率的功率是否能够转换并且必要时能够被调用。换句话说，向使用者或者驾驶员显示，是否或者何时警示要向下调节功率或者限制可转换的功率。由此尤其能够预见车辆性能，从而一般来说提高了乘客的安全性。

特别优选的是，功率极限的确定基于电驱动器的至少一个组件的负载极限、尤其是热负载极限实现。由于对驱动器的各个电气组件分开观测，负载极限的确定更精确。在此特别优选的是，将电驱动器的时间上更早的负载以及尤其电驱动器的由此产生的提高的温度或者温度差都包含到负载极限的确定中。由此能够更精确地确定负载极限。

特别优选的是，基于电气组件的模块确定负载极限。由此更加精确地确定负载极限。

此外优选的是，基于实际的功率储备从多个模块中选出用于确定负载极限的模块。由此所使用的模块能够匹配于实际条件，由此能够更加精确地确定负载极限。

优选的是，基于组件中时间上最早达到负载极限的一个组件确定功率极限。由此能够更精确且更可靠地确定负载极限。

此外优选的是，功率储备的确定定期地或者重复地以离散的步长进行并且其中步长的间隔随着功率储备的减小而减小。由此使得用于确定功率储备的计算消耗与需求相匹配，在此在功率储备减少时在临界情况下提高了所述方法的准确性。

替代优选的是，功率储备的确定连续地进行。由此总是显示功率储备的实际值，由此能够更快速地检测并且显示非预期地强烈的变化。

此外优选的是，显示用于提供实际要求的扭矩的功率储备是否足够。由此假如不提供所要求的扭矩，使用者或者驾驶员能够据此直接进行调整。

此外优选的是，确定基于功率储备能够提供所要求的扭矩的持续时间。尤其优选的是，显示能够提供所要求的扭矩的持续时间。由此能够向使用者或者驾驶员提供额外的细节，从而使得其行为能够与可使用的功率储备相匹配。

此外优选的是，所要求的扭矩在达到负载极限时被向下调节。由此能够避免由于超负载而出现的对电驱动器的损害。

此外优选的是，超过持续功率极限的扭矩仅借助预定义的输入通过驾驶员实现，并且其中例如通过显示设备向驾驶员显示：所要求的扭矩超过所述持续功率极限。由此能够保证，驾驶员有意识地调用额外的功率，由此实现对可使用的功率的改善的控制。持续功率极限在此是永久地并且持续地可转换的功率的极限，所述持续功率极限比功率极限小。

此外优选的是，假如达到或者在预定义的时间段的流程之后达到至少一个电气组件的功率极限，则不提供要求的扭矩。由此能够避免对电驱动器的组件的损害，因为没有达到组件的功率极限。

此外优选的是，基于计划的行驶路程的路程信息确定功率极限以及尤其持续功率极限，并且其中基于对所述计划的行驶路程而言所需的扭矩确定所述功率储备。基于如此预先确定的所需的扭矩能够动态匹配持续功率极限并且反馈给驾驶员。由此能够确定将来所需的功率储备，由此使得功率储备更精确地匹配将来的需求。在此特别优选的是，假如驾驶员减小将来所需的提高的功率储备，则驾驶员收到警告。由此车辆通常能够变得更可靠。

此外优选的是，假如不能调用超过持续功率极限的功率或者超过持续功率极限的扭矩，则通过显示设备向驾驶员输出反馈。由此驾驶员能够自己调整未提供的功率或者未提供的扭矩，由此提高了车辆的安全性。

此外优选的是，在发电机模块中确定电驱动器的功率极限并且反馈给驾驶员，只要车辆的电驱动器能够允许发电机的力矩，所述发电机的力矩能够持续超过至少一个电气组件的功率极限。由此能够给驾驶员提供反馈，所述反馈如此实现了对制动的匹配（只要实际交通状态允许这样的匹配），使得在发电机的力矩期间提早对功率限制起反作用，并且因此能够避免其他的、非能源再生的制动***的介入。

在本发明的一种实施方式中规定，向驾驶员保证明确的操作方案，所述操作方案对于驾驶员而言实现了对具有至少一个电驱动器的车辆的可使用的功率的改善的控制。在此，仅向驾驶员持续地提供不超过所有电气组件的功率极限的功率。此外在这种实施方式中，驾驶员得到这种方案，即在时间上受限地要求额外的功率。这种要求能够通过定义的输入操作、例如在油门踏板或者其他定义的操作设备处实现。在调用额外的功率时向驾驶员反馈，在即将到来的将来以何种程度提供所述功率。

在这种实施方案变体中更加优选的是，如果已经达到或者很有可能在定义的时间段内达到至少一个电气组件的功率极限，则不实现驾驶员对额外功率的要求。在显示单元中能够向驾驶员反馈，在某个时刻额外的功率要求是不可能的。

在本发明的一种附加的实施方式中，考虑数字图表的信息或者替代地所存储的关于可能的路程过程的信息，从而使得待由已知的或者预期的路程过程来预估的将来的要求在求得可持续使用的功率极限的情况下要注意可使用的功率（例如基于斜率和预期的速度）。由此驾驶员能够通过显示单元得到提示，他要多大程度地减小将来需要的功率储备。

替代地，驾驶员也可以在最后提到的实施方式中要求匹配车辆性能，其方式为：基于将来的需求也求得可持续使用的功率极限（所述功率极限必要时短期内可以超过技术上的持续功率极限，也就是说所述持续功率极限首先相应地下降）。

附图说明

图1示意地示出了具有动力总成***的机动车，所述动力总成***具有电驱动器以及用于控制所述电驱动器的控制单元；

图2示意地示出了用于确定电驱动器的功率储备的方法的流程图；并且

图3a至d示例性地示出了用于显示不同的功率储备的显示的四种不同的状态。

具体实施方式

在图1中示意地示出了机动车并且普遍用10标记。机动车10具有动力总成***12，所述动力总成***在当前情况下为了提供驱动功率具有电机14。动力总成***12用于驱动车辆10的驱动轮16L、16R。

电机14为从动轴提供扭矩t并且以可调整的转速转动。

动力总成***12可以设置用于仅借助电机14驱动车辆10（电动车）。替代地，电机14还可以是混合动力总成***12的一部分，其中动力总成***12可以包含其他在图1中未进一步标明的驱动马达、如内燃机或者类似物。此外动力总成***12在这种情况下还可以具有变速器或者类似物。

电机14借助功率电子设备18操控，所述功率电子设备在当前情况下为电机三相地供应电能。通常还可考虑，将电机14构造为直流电机或者还可构造为带相位的交流电机。功率电子设备18与能量供应设备20、如例如车辆10的蓄电池20连接，所述能量供应设备用于为电机14供应电能并且/或者储存发电机运行中由电机14产生的电能。电机14和功率电子设备18借助一个或者多个控制器22直接或者间接地操控。这个或者这些控制器22此外与控制装置24连接，所述控制装置控制动力总成***12的其他组件。这个或者这些控制器22与输入设备26连接，所述输入设备在当前的情况中构造为机动车10的油门踏板。输入设备26还可以构造为其他形式。这个或者这些控制器22此外与显示设备28连接以向车辆10的驾驶员显示信号或者信息。

这个或者这些控制器22直接或者间接地与电机14、功率电子设备18和能量供应设备20连接，以借助未示出的测量装置采集关于实际状态如例如转速、温度、负载状态或者类似指标的测量值，必要时据此进行进一步的计算并且通过显示设备28向车辆10的驾驶员显示测量值或者计算结果。这个或者这些控制器22此外与输入装置或者油门踏板26连接，以接收形式为功率要求的输入信号。根据所述输入信号，这个或者这些控制器22控制电机14和功率电子设备18，以设置从动轴处的扭矩t和转速。

原则上，电机14通过这个或者这些控制器22操控，从而使得电机14和/或功率电子设备18的组件不过载并且尤其不希望电机14或者功率电子设备18的组件过热。这个或者这些控制器22能够操控电机14暂时超过所谓的额定运行状态，以暂时或者短期在从动轴处以扭矩t或者转速的形式提供电机14的提高的功率，或者在发电运行中将扭矩转换为电能。基于电机14或者功率电子设备18的持续负载的大小，提高的功率转换短期或者更长期是可能的。电机14的最大的可持续的功率在此构成持续功率极限，所述持续功率极限短期可以被超过。假如电机14或者功率电子设备18达到负载能力的极限，则不能提供额外的功率并且这个或者这些控制器22将此外通过输入装置26要求的扭矩t向下调节，以不持续损害电机14或者功率电子设备18。假如达到功率极限，则在再生运行中或者在发电运行中不再更多地转换功率并且这个或者这些控制器22引导发电运行不到或者仅仅到允许的功率极限。在这种情况下，车辆10以替代的或者常规的方式制动或者额外制动。

为了使车辆10并且尤其是电机14的性能对于驾驶员可预见，这个或者这些控制器22确定除实际提供的驱动功率或者转换功率外额外供使用的功率储备，直至达到电机14或者功率电子设备18的由负载决定的功率极限。所述功率储备通过这个或者这些控制器22由显示设备28向驾驶员显示。由此驾驶员随时了解，哪些额外可转换的功率以扭矩t的形式供使用并且能够据此调整其驾驶行为。

假如驾驶员要求额外的扭矩t，而所述扭矩超过或者在即将到来的将来超过负载极限，或者假如没有功率储备供使用，则在这个或者这些控制器22向下调节要求的功率或者向下调节由电机14输出的功率之前，通过显示设备28警告驾驶员。

在图2中示意地示出用于确定电机14的功率储备的方法的流程图。所述方法在图2中普遍用30标记。方法30在32中以确定电机14或者功率电子设备18的组件的功率极限引入，这通过这个或者这些控制器22实现。电驱动器的功率极限的确定基于各个电气组件的模块34，根据所述模块通过这个或者这些控制器22计算在相应的扭矩或者相应的驱动功率下组件的负载能力。从模块34中挑选一个其附属组件通常或者在多数条件下首先达到负载极限的模块。这个或者这些控制器22在36中，在没有通过驾驶员的额外的扭矩要求的情况下也就是基于求得的功率极限以及连续提供的扭矩t或者相应的驱动功率，确定用于持续运行的功率储备。借助显示设备28在38中向驾驶员显示功率储备。假如驾驶员要求额外的扭矩t或者额外的驱动功率，如在40中示出的一样，则在42中重新确定功率储备。在此，功率储备的确定基于模块34实现，其中基于实际供使用的功率储备选择应用的模块34。功率储备的确定在42中此外基于当前的功率储备和额外要求的扭矩实现。

在44中检验，所述功率储备是否大于零或者等于零。假如所述功率储备等于零，则通过显示设备28向驾驶员输出相应的信号，如在46中示出的一样，并且向下调节或者不提供要求的扭矩或者提供的扭矩，如在48中示出的一样。假如在44中确定了所述功率储备大于零，则在50中求得，在考虑额外要求的扭矩或者额外要求的驱动功率时对于预先确定的时间段而言功率储备是否大于零或者为零。换句话说，在50中检验，鉴于功率储备是否能够对于预定义的时间段提供额外要求的扭矩t。假如不能对于预定义的时间段提供额外要求的扭矩t，则在52中通过显示设备28向驾驶员输出相应的信号。假如功率储备足够大使得能够对于预定义的时间段提供额外要求的扭矩t或者额外要求的驱动功率，则在54中借助显示设备28向驾驶员显示这一信息并且借助这个或者这些控制器22相应地控制电机14。

在图3a至d中示出了显示设备28的可能的不同的显示模式或者说用于不同情况的显示设备28。

显示设备28具有基本上三个显示区段56、58、60。通过显示区段56连续地显示功率储备。显示区段56在此例如构造为模拟指针显示并且连续地显示功率储备。显示区段58显示，超过额定的持续功率的功率是否由驾驶员所要求。在一种特殊的实施方式中，这种额外的功率仅能够通过驾驶员的定义的输入操作要求。显示区段58在此例如构造为发光元件并且能够例如根据情况显示绿色的、黄色的或者红色的颜色信号。显示设备28此外还具有显示区段60，实施显示区段例如构造为发光标识并且根据情况例如显示黄色或者红色。显示区段60向驾驶员显示，没有额外的功率能够使用并且立即或者在短期内撤销所要求的扭矩并且驾驶员应该从踩油门踏板上抬起脚。

在图3a中示出了用于以下情况的显示设备28的显示模式：驾驶员没有要求形式为扭矩t的、超过持续功率的功率。显示区段56在此显示实际可使用的功率储备。显示区段58和显示区段60是去激活的。

在图3b中示出了用于以下情况的显示设备28的显示：驾驶员要求了形式为扭矩t的、超过持续功率的功率并且能够调用用于预定的最小持续时间的功率储备。显示区段56在此显示可使用的功率储备。显示区段58通知驾驶员，超过持续功率的功率被要求。在这种情况下，显示区段58优选发绿光，因为能够调用用于预定的最小持续时间的要求的扭矩t。随着功率储备的减小，显示区段56的指针62相应于功率储备的减小接近下限。

在图3c中示出了用于以下情况的显示状态：驾驶员要求了形式为扭矩t的、超过持续功率的功率并且不提供用于预定义的最小持续时间的功率储备。显示区段58向驾驶员显示，超过持续功率的功率被要求。在这种情况下，显示区段58发黄光，因为尽管存在储备功率，但是不能在预定义的最小持续时间内提供所要求的扭矩t。指针62在这种情况下到达显示区段56的下限处。此外显示区段60优选发黄光，以提示驾驶员，很快就不再提供扭矩并且将扭矩t向下调节。

在图3d中示出了用于以下情况的显示设备28的状态：驾驶员要求了形式为扭矩t的、超过持续功率的功率并且已经达到或者很有可能在定义的时间段内达到电机14的负载极限。在这种情况下，不提供所要求的功率。显示区段58优选发红光并且显示区段60优选以红色显示操作指示，即驾驶员应该松开油门踏板。如果已经达到电机14的负载极限，则主动的向下调节车辆的功率。

以这种方式显示设备28能够广泛地关于功率储备通知驾驶员以及是否对于预定义的时间段提供要求的扭矩或者要求的额外的功率。

Claims (15)

1. 一种用于确定电驱动器（14）的功率储备的方法（30），所述方法尤其应用于机动车（10）的动力总成***（12）中，所述方法包括以下步骤：

-确定所述电驱动器（14）的功率极限（32），所述功率极限构成所述电驱动器（14）的能够转换的功率的极限；

-检测所述电驱动器（14）的要求的、提供的或者施加的扭矩（40）；

-确定功率储备（36、42），所述功率储备在所述电驱动器（14）的确定的功率极限内构成超过所述要求的、提供的或者施加的扭矩的、能够转换的功率；并且

-借助显示设备（28）显示（38、46、52、54）所述功率储备。

2. 根据权利要求1所述的方法，其中所述功率极限（32）的确定基于负载极限、尤其是所述电驱动器（14）的至少一个组件的理论的负载极限实现。

3. 根据权利要求1或2所述的方法，其中基于电气组件的模块（34）确定所述负载极限。

4. 根据权利要求3所述的方法，其中基于实际的功率储备从多个模块（34）中选出用于确定所述负载极限的模块（34）。

5. 根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中基于在时间上最早达到其负载极限的组件确定所述功率极限。

6. 根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中所述功率储备（36、42）的确定通常以离散的步长实现，并且其中所述步长的间隔随着所述功率储备的减小而减小。

7. 根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中所述功率储备（36、42）的确定连续地进行。

8. 根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中显示，用于提供所述要求的扭矩的功率储备是否足够。

9. 根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中确定基于所述功率储备能够提供所述要求的扭矩的持续时间。

10. 根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中所述要求的扭矩在达到所述负载极限的情况下被向下调节（48）。

11. 根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其中超过持续功率极限的扭矩仅借助预定义的输入通过驾驶员实现，并且其中所述驾驶员得到反馈、尤其通过所述显示设备得到反馈：所述要求的扭矩超过所述持续功率极限。

12. 根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其中假如达到或者在预定义的时间段的流程之后达到至少一个电气组件的功率极限，则不提供要求的扭矩t。

13. 根据权利要求1至12中任一项所述的方法，其中基于关于计划的行驶路程的路程信息确定所述功率极限和尤其所述持续功率极限，并且其中基于对所述计划的行驶路程而言所需的扭矩t确定所述功率储备。

14. 一种用于确定电驱动器（14）的功率储备的装置，所述装置尤其应用于机动车（10）的动力总成***（12）中，所述装置具有至少一个控制器（22），所述控制器与显示设备（28）连接并且构造用于实施根据权利要求1至13中任一项所述的方法（30）。

15. 一种机动车动力总成***（12），所述机动车动力总成***具有用于提供驱动功率的电驱动器（14）和根据权利要求14所述的装置。

Images