CN106042974A - 电动机动车辆和用于电动机动车辆的操作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于电动机动车辆的操作方法，该电动机动车辆具有作为牵引马达的至少一个电机并且具有用于预先选择滑行功能的操作元件，其中，如果滑行功能被驾驶员预先选择，则在预定条件下操作模式被自动改变成滑行模式，在该滑行模式中，既没有驱动扭矩也没有阻力矩被施加到车辆的车轮上。根据本发明，预定条件包含油门踏板处于空挡位置以及车辆的当前速度等于或大于预设值的条件。在预定条件下，操作模式通过以下方式被自动改变成滑行模式，即：使车辆的传动***进入至少一个电机(2)不消耗电能的状态。

Description

电动机动车辆和用于电动机动车辆的操作方法
技术领域
本发明涉及一种用于电动机动车辆的操作方法，即，用于具有至少一个电机但没有作为牵引发动机的内燃发动机并且具有用于预先选择滑行功能的操作元件的机动车辆，其中，如果滑行功能被驾驶员预先选择，则在某些条件下自动改变成滑行模式，在滑行模式中，既没有驱动扭矩也没有阻力矩被施加在车辆的车轮上。此外，本发明涉及一种被设计用于执行该方法的电动机动车辆。
背景技术
一种这样的方法从DE 10 2007 035 424 A1中已知。它特别涉及混合动力车辆，该混合动力车辆除了包含内燃发动机之外还包含作为牵引马达的至少一个电机，然而电机也旨在能够被提供作为唯一驱动器。
对于这样的车辆，如果驾驶员释放油门踏板，则通常执行能量回收，其中该电机***作作为用于给电能蓄能器——例如牵引电池——充电的发电机。
然而，对于混合动力车辆，车辆的动能不应该在油门踏板被释放的所有驾驶状态下被回收，即，储存在蓄能器中。相反，只要牵引马达与传动***分离或被关断的操作状态可能，提供自由滚动有时是有利的。一种这样的操作状态被称为滑行，在该操作状态下，车辆的车轮自由滚动。
采用上述已知的方法，驾驶员具有以下选择权：通过例如挡位选择杆上的专用的操作元件或通过压力点油门踏板来有意地选择滑行功能。在替代方案中，滑行功能与释放的踏板设置相关联。如果驾驶员已经激活滑行功能，如果这对驾驶动力学没有影响，则总是自动改变成滑行模式。由于能源效率的原因，当滑行时，离合器被分离并且内燃发动机被关断和/或电机在节能状态下操作。
直接连接的具有永磁励磁的同步电机通常被用作用于电动机动车辆的电机。如果当驾驶时没有能量被传递到这样的同步电机，则反电动势(EMF)在同步电机中产生阻力矩并且因此产生车辆的增加的滚动阻力，这导致较高的能量消耗和降低的范围。此时，最有效的节能模式是刚好传递足够的能量至同步电机使得它既不在车轮上施加正扭矩也不施加负扭矩。然而，即使在这种状态下，一些能量被消耗。
发明内容
本发明的目的是详细说明一种用于电动机动车辆的操作方法，该方法使特别经济的并且人体工程学滑行模式成为可能。
该目的是通过具有独立权利要求的特征的方法和装置来实现的。
本发明的有利发展在从属权利要求中给出。
根据本发明，预定条件首先是油门踏板处于空挡位置，即，处于驾驶员不在油门踏板上施加扭矩的位置，并且其次是车辆的当前速度等于或超过预设值。
这是基于以下知识：在电动机动车辆的情况下，在低车辆速度下执行滑行模式已被证明是低效的，并且在这种情况下驾驶员更可能既不期望也不想要滑行模式。相反，已被证明的是，当使用本发明时，驾驶员必须激活滑行功能并且很少再次停用它，并且因此能够并且总的来说想要使用滑行功能更长时间。
此外，对于本发明，自动改变成滑行模式是通过以下方式执行的，即：使车辆的传动***进入至少一个电机不消耗电能的状态。
在本发明的一个实施例中，由于电机是异步电机并且通过以下方式被改变成滑行模式而实现后一状态，即：首先从扭矩控制改变成电机的转速控制，并且然后切断馈送至电机的电流。
在本发明的另一个实施例中，由于电机是具有单独的或外部的励磁绕组的外部激励的同步电机并且通过以下方式被改变成滑行模式而实现上述节能，即：首先从扭矩控制改变成电机的转速控制，然后切断通向励磁绕组的励磁电流，然后使马达的转速为零并且然后切断馈送至电机的电流。
可替代地，由于电机是具有永磁励磁的同步电机并且电操作的离合器或飞轮被设置在电机的传动***下游而可以实现上述节能，如从DE10 2009 054 872 A1中已知的。在这种情况下，通过以下方式改变成滑行模式，即：首先从扭矩控制改变成电机的转速控制，然后可能打开离合器，然后使马达的转速为零并且然后切断馈送至电机的电流。
车辆的最低速度的预设值是至少约50或60公里每小时(km/h)——如对于较大的城市道路或主干路是典型的——更优选地约80km/h并且仍更优选地约100km/h——即，如对于公路或高速公路是典型的，在该最低速度，可以改变成滑行模式。
附图说明
使用随后的附图进行示例性实施例的描述。在附图中：
图1示出了具有轻微坡度的道路上的电动机动车辆的速度/时间图；
图2示出了具有滑行功能的电动机动车辆的传动***的示意图；
图3示出了图2的传动***的替代设计；以及
图4示出了用于描述用于电动机动车辆的操作方法的流程图。
具体实施方式
图1说明了电动机动车辆的驾驶行为，即，电动机动车辆在100秒(s)的时间段内在道路上的驾驶行为，在所述时间段期间该道路的海拔下降约120米，如下面的线关于右边的纵坐标所指示的。
电动机动车辆在斜坡的起始端具有100km/h的初始速度，如果油门踏板处于空挡位置，则初始速度应该理想地保持在图示的情况，如由笔直的实线所指示的。在这种情况下，由于其自身的重量导致的趋向于加速车辆的力将等于滚动阻力。
然而，在常规电动机动车辆包含作为牵引马达的具有永磁励磁的同步电机并且采用其执行能量回收的情况下，如果驾驶员释放油门踏板，则滚动阻力通过由回收引起的马达的阻力矩而增加并且该车辆将随着时间减速，如图1中的虚线所指示的。并且即使在能量回收将不被执行的这种情况下，由于作为电机的马达中的感应的反EMF，马达的剩余阻力矩将保持，这使车辆减速。
为了恢复到目标速度，迟早驾驶员必须稍稍压下油门踏板，并且车辆例如在图1中所描绘的实际速度下行驶。
然而，在这种情况下，总能量平衡不是最理想的，因为动能被转换成电能、被储存和被转换成推进能量，这都与转换损失相关联。
同步电机可以通过合适的电流馈送来运行以便保持车辆一直处于目标速度，但在这种情况下，太多的电能将被浪费掉。
图2示意性地示出了具有滑行功能的电动机动车辆的传动***，该滑行功能使不浪费能量的滑行模式成为可能。电动机动车辆包含电储存装置1、电机2、离合器4和前轮转速传感器7，电储存装置1是以牵引电池(高电压电池)、燃料电池等的形式，电机2作为牵引马达，在这种情况下，是具有永磁励磁的同步电机(PSM)，来自电储存装置1的能量通过逆变器3供应至电机2，具有电操作的离合器致动器5的离合器4在传动***中设置在电机2和前轮差速器6之间。
离合器4能够使馈送到电机2的电流被切断，而无需车辆通过电机2制动，并且在滑行模式中目标速度可以被保持而无需浪费电能。
如果飞轮被设置在传动***中取代离合器4，则同样的情况是可能的。
图3示意性地示出了具有滑行功能的电动机动车辆的替代传动***，该滑行功能使无需浪费能量的滑行模式成为可能。该示例性实施例不同于图2的示例性实施例，区别之处仅在于传动***没有离合器和离合器致动器并且电机2是异步电机——也被称为感应电机(IM)——或具有单独的或外部的励磁绕组的外部激励的同步电机(SSM)。
如果电流馈送被完全切断，除了内部摩擦之外，这样的电机2不产生马达阻力矩，并且滑行模式可以在不浪费电能的情况下执行。
用于上述电动机动车辆的操作方法现在将使用图4进行描述。图4说明了在传动***控制器中例如每100ms执行的软件程序，其中流程图的左半部分示出了开始滑行模式的条件以及滑行模式如何开始，而流程图的右半部分示出了如果条件之一不再满足则如何退出滑行模式。
程序开始于启动车辆，例如通过转动点火钥匙或诸如此类。在步骤S1，进行关于用于预先选择滑行功能的操作元件是否***作的查询。所述操作元件可以是专用的操作元件，例如定义的挡位选择杆的位置，例如通过PRND C(驻车挡、倒挡、空挡、行车挡、半挡)指定，或仪表盘上或脚部空间中的开关。可替代地，滑行功能可以例如通过某些组合或一系列位置或踏板设置的动作来触发。
如果用于预先选择滑行功能的操作元件***作，则在步骤S2进行关于油门踏板是否处于其空挡位置的查询，这通常对应于从其静止位置的0％偏转。如果是这样，则在步骤S3进行关于车辆的当前速度是否大于例如100km/h的预先设置的阈值x1的查询。如果是这样，则在步骤S4进行关于电池的荷电状态是否大于预先设置的阈值x2的查询。
如果对步骤S1到S4中的查询的任何一个的响应是否，则在步骤S5进行关于车辆是否仍然处于滑行模式的查询。如果否，则该过程返回到步骤S1。
如果在步骤S4中的响应为是，则用于开始滑行模式的程序在步骤S6中进行。为了这个目的，首先从扭矩控制改变成电机2的转速控制。
在如图2中采用具有永磁励磁的同步电机(PSM)作为电机2的传动***的情况下，离合器4现在通过离合器致动器5分离。
在如图3中采用具有单独的或外部的励磁绕组的同步电机(SSM)作为电机2的传动***的情况下，励磁电流被切断。
在上述两种情况下，牵引马达2的转速然后变为零或等于零。馈送至电机2的整个电流然后变为零安培，如也在电机2是异步电机(IM)的情况下。
在步骤S6之后，程序返回到步骤S1。如果下一次对步骤S1到S4中的查询之一的响应为是，则例如因为驾驶员已经停用滑行功能，并且如果在步骤S5中查询的结果表明车辆(仍然)处于滑行模式，则执行用于退出滑行模式的程序。
为此，在步骤S7，首先测量车轮转速。如果电机2是具有永磁励磁的同步电机，则由此计算离合器4的输出侧转速。如果电机2是具有单独的或外部的励磁绕组的同步电机或异步电机，则得出或计算出其转子转速。
在具有永磁励磁的同步电机的情况下，在步骤S8，其转子转速然后变为等于离合器的转速，并且在具有单独的或外部的励磁绕组的同步电机的情况下，其励磁电流被接通。
在具有永磁励磁的同步电机的情况下，在步骤S9，进行关于转子的转速是否已达到离合器的转速的进一步查询，并且如果否，再次执行步骤S8和S9直到转子的转速等于离合器的转速。
在步骤S8和S9之后，在步骤S10，如果电机2是具有永磁励磁的同步电机，则接合离合器4，并且在所有情况下，电机2的控制从转速控制变回扭矩控制，以便终止滑行模式，并且该程序返回到步骤S1。

Claims (9)

1.一种用于电动机动车辆的操作方法，所述电动机动车辆具有作为牵引马达的至少一个电机(2)并且具有用于预先选择滑行功能的操作元件，其中，如果所述滑行功能被驾驶员预先选择，则在预定条件下操作模式被自动改变成滑行模式，在所述滑行模式中，既没有驱动扭矩也没有阻力矩被施加在所述车辆的车轮上，
其中
所述预定条件包含油门踏板处于空挡位置以及所述车辆的当前速度等于或大于预设值的条件，并且在所述预定条件下，所述操作模式通过以下方式被自动改变成所述滑行模式，即：使所述车辆的传动***进入所述至少一个电机(2)不消耗电能的状态。
2.根据权利要求1所述的操作方法，其中
所述至少一个电机(2)是异步电机(IM)并且所述操作模式是通过以下方式被改变成所述滑行模式，即：首先从扭矩控制改变成所述电机(2)的转速控制，并且然后切断馈送至所述电机(2)的电流。
3.根据权利要求1所述的操作方法，其中
所述至少一个电机(2)是具有单独的或外部的励磁绕组的外部激励的同步电机(SSM)并且所述操作模式通过以下方式被改变成所述滑行模式，即：首先从扭矩控制改变成所述电机(2)的转速控制，然后切断通向所述励磁绕组的励磁电流，然后使所述马达的所述转速为零并且然后切断馈送至所述电机(2)的电流。
4.根据权利要求1所述的操作方法，
其中
所述至少一个电机(2)是具有永磁励磁的同步电机(PSM)，电操作的离合器(4)或飞轮被设置在所述电机(2)的所述传动***下游并且所述操作方法通过以下方式被改变成所述滑行模式，即：首先从扭矩控制改变成所述电机(2)的转速控制，然后可能分离所述离合器(4)，然后使所述马达的所述转速为零并且然后切断馈送至所述电机(2)的电流。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的操作方法，
其中
所述车辆的所述当前速度的所述预设值是至少约50或60km/h，更优选地约80km/h，并且仍更优选地约100km/h。
6.一种电动机动车辆，所述电动机动车辆具有作为牵引马达的至少一个电机(2)，
其中
所述车辆被设计为执行前述权利要求中的任一项所述的方法。
7.根据权利要求6所述的电动机动车辆，
其中
所述至少一个电机(2)是异步电机(IM)。
8.根据权利要求6所述的电动机动车辆，
其中
所述至少一个电机(2)是具有单独的或外部的励磁绕组的同步电机(SSM)。
9.根据权利要求6所述的电动机动车辆，
其中
所述至少一个电机(2)是具有永磁励磁的同步电机(PSM)并且电操作的离合器(4)或飞轮被设置在所述电机(2)的传动***下游。
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