用于防止工作执行机械意外起动的方法 |
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| 申请号 | CN202311344653.7 | 申请日 | 2023-10-17 | 公开(公告)号 | CN117955366A | 公开(公告)日 | 2024-04-30 |
| 申请人 | 采埃孚股份公司; | 发明人 | 安德烈亚斯·罗特蒙德; 马蒂亚斯·马德勒纳; 安德烈亚斯·穆斯米勒; 吉列尔梅·阿列洛; | ||||
| 摘要 | 描述了一种用于防止工作执行机械意外起动的方法，其中，该工作执行机械(14)包括用于推进该工作执行机械(14)的 电机 (2)。该方法包括检查(S1)是否存在来自该工作执行机械(14)的驾驶员的驾驶 请求 (FA)。此外，检测(S2)与电机(2)的运行模式(BM)相关的信息。基于与驾驶请求(FA)相关的检查和所检测的电机(2)的运行模式(BM)，来确定(S4)电机(2)是否处于安全 临界状态 下。并且，如果确定出电机(2)处于安全临界状态下，则向电机(2)发送(S5) 信号 ，以将电机(2)转换为不适合推进的状态。此外，描述了一种控制装置(4)，该控制装置(4)配置成执行这种方法。此外，描述了一种包括这种控制装置(4)的驱动组件(6)，以及包括这种驱动组件(6)的工作执行机械(14)。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于防止工作执行机械(14)意外起动的方法，其中，所述工作执行机械(14)包括用于推进所述工作执行机械(14)的电机(2)，所述方法具有如下步骤： |
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| 说明书全文 | 用于防止工作执行机械意外起动的方法技术领域[0001] 本发明涉及一种用于防止工作执行机械意外起动的方法。此外，本发明还涉及一种控制装置，该控制装置配置成执行这种方法。此外，本发明涉及一种包括这种控制装置的驱动组件和一种包括这种驱动组件的工作执行机械。 背景技术发明内容[0003] 在第一方面中，本发明涉及一种用于防止工作执行机械意外起动的方法。该工作执行机械可以是农业机械、建筑机械、运输机械或越野车辆。该工作执行机械包括用于推进该工作执行机械的电机。该电机可以从储能装置(例如，诸如锂离子电池的电池)中被供应电能，以推进该工作执行机械。除了用于推进的电机外，该工作执行机械还可以包括其它机械，例如其它电机(例如，用于提升起重装置的电机)。此外，该工作执行机械可以包括控制装置，该控制装置可以配置成执行用于防止工作执行机械意外起动的方法。该电机可以包括逆变器，例如低压逆变器。工作执行机械的意外起动可能是工作执行机械的驾驶员不希望的工作执行机械起动。防止工作执行机械的意外起动可以包括防止或抑制进一步起动。 [0004] 该方法包括检查是否存在来自工作执行机械的驾驶员的驾驶请求。该检查可以包括检测该工作执行机械的驾驶员的驾驶请求。该检查可以包括检测与驾驶员的驾驶请求有关的信息，例如与工作执行机械的至少一个踏板的位置有关的信息。该驾驶请求可以根据与至少一个踏板的位置有关的信息来确定。该工作执行机械的期望行驶速度可以根据与至少一个踏板的位置有关的信息确定。只能确定该行驶速度的大小，而不能确定其正负号。 [0005] 此外，检测有关电机的运行模式的信息。这里，检测可以包括从逆变器接收与运行模式有关的信息，以及替代地或附加地从电机接收与运行模式有关的信息。该运行模式可以包括与由电机提供的用于推进工作执行机械的扭矩相关的信息。例如，该运行模式可以是发电动机模式、电动机模式和无扭矩模式之一。例如，在发电动机模式下，该电机可以作为发电机运行，并且可能存在负扭矩，其中，扭矩经由传动系传输至电机。在电动机模式下，可能存在正扭矩，并且该电机可以配置成在电动机模式下提供扭矩，以推进该工作执行机械。在无扭矩模式下，从电机或向电机传输的扭矩可以小于一个或多个阈值扭矩。 [0006] 该方法还包括基于与驾驶请求相关的检查和所检测的电机运行扭矩、确定电机是否处于安全临界状态。例如，如果该检查表明不存在来自驾驶员的驾驶请求，并且由此驾驶员没有踩踏板，同时所检测的运行模式表明该电机正用于推进工作执行机械，则该电机处于安全临界状态。因此，可能存在通过由电机推进工作执行机械而发生起动(能够由所检测的运行模式确定)，但由于不存在驾驶员的必要驾驶请求(即，踩下踏板)，因此这可能并非是有意的。 [0007] 此外，如果确定存在安全临界状态，则该方法包括向电机发送信号，以将该电机转换成不适合推进的状态。用于执行该方法的控制装置可以电子地连接到电机和逆变器。因此，可以向逆变器和电机发送用于将电机转变到不适合推进的状态的信号。这可能涉及从执行本方法的控制装置向电机或逆变器发送安全状态请求。这里，不适合推进的状态可以是电机的安全状态。在不适合推进的状态下，可以规定电机无法施加任何驱动力，来推进工作执行机械。 [0008] 因此，所公开的方法可以用于防范和防止工作执行机械的意外起动。例如，工作执行机械的意外起动可能是安全临界的，因为工作执行机械附近可能有人。这种方法可以防止可能触发工作执行机械意外起动的硬件或软件错误。 [0009] 根据另一个实施例，该方法的特征在于，当电机处于电动机模式时，确定安全临界状态。可以在电机的运行模式变为电动机模式时，确定安全临界状态。例如，该运行模式可以从无扭矩模式变成电动机模式。为此，可以在至少两个不同的时间点处检测与电机的运行模式相关的信息，从而能够根据时间点来确定电机的运行模式的变化。 [0010] 因此，该方法可以确保能够检测到工作执行机械的主动起动和不滚转。因此，该方法可以仅限于工作执行机械由电机主动推进的驱动情况，而非仅仅是在没有主动驱动的情况下发生滚转(例如，由于斜坡驱动力)。 [0011] 根据另一个实施例，该方法的特征在于，检测与工作执行机械的实际移动相关联的工作执行机械状态变量。这里，该工作执行机械的实际移动可以沿该工作执行机械的纵向方向限定。此外，对状态变量的检测可以包括基于所检测的状态变量来确定工作执行机械的实际移动。例如，可以将工作执行机械的车轮或链条的转速检测为状态变量。可以使用预定的传动比，以根据所检测的车轮或链条的转速来确定工作执行机械的实际移动。此外，该方法的特征在于，当所确定的实际移动从工作执行机械的静止状态变成工作执行机械的运动状态时，确定安全临界状态。 [0012] 这样，该方法可以确保，只有在工作执行机械实际移动，并且工作执行机械的实际移动不等于静止时才确定安全临界状态。例如，可以排除以下情况：虽然电机处于电动机模式，并且由此该电机潜在地能够用于推进工作执行机械，但电机和从动轮之间的联接断开。因此，该方法可以用于防止意外起动，其中，工作执行机械处于静止状态的情况不会导致安全临界状态。 [0013] 根据另一个实施例，该方法的特征在于，检测与工作执行机械的实际移动相关联的工作执行机械状态变量包括检测该电机的电动机速度。对电机的电动机速度的检测可以包括从逆变器并且替代地或附加地从电机接收下述信号，该信号包括与电机的电动机速度相关的信息。该电动机速度可以通过电机上的传感器来检测。替代地或附加地，电流和电压测量可以用于确定电动机速度。对实际移动的确定可以基于所检测的电动机速度。此外，在确定工作执行机械的实际移动时，如果所检测的电动机速度在与工作执行机械的静止状态相对应的电动机速度周围的参数范围内，则可以确定该工作执行机械的静止状态。该参数范围可以具有正负电动机速度，其中，例如，该参数范围围绕零电动机速度对称地布置。如果所检测的电动机速度超出了参数范围，则可以确定该工作执行机械的实际移动并不与工作执行机械的静止状态相对应，并且工作执行机械正移动。 [0014] 因此，可以限定该工作执行机械的静止状态，用于防止工作执行机械意外起动的功能和方法则可以根据由此限定的静止状态来确定安全临界状态。在参数范围之外，该电动机速度可以与大于最低速度的行驶速度相对应。如果工作执行机械先前以慢速(该慢速慢于参数范围内的对应电动机速度)移动，然后以对应于参数范围外的电动机速度移动，则可以确定安全临界状态。在这种情况下，可能存在从工作执行机械的静止状态变为工作执行机械的运动状态。因此，还可以监测意外起动。 [0015] 根据另一个实施例，该方法的进一步特征在于，可以确定所检测的电动机速度的梯度。在这种情况下，该控制装置可以配置成执行对于电动机速度的梯度的确定。此外，该方法的特征在于，如果所检测的电动机速度的所确定的梯度大于最小梯度，则确定安全临界状态。该最小梯度可以是预定的最小梯度，并可以存储在控制装置上。在对控制装置进行编码时，最小梯度可以参数化。可以将最小梯度与所确定的梯度进行比较。这可以作为确定安全临界状态的一部分进行或在此之前进行。这里，如果根据所确定的梯度来确定安全临界状态，则无需根据之前的实施例来监控该工作执行机械的实际移动变化。 [0016] 通过确定梯度并通过根据所确定的梯度来确定是否存在安全临界状态，可以使得该方法更加稳健。例如，通过在所确定的梯度小于最小梯度时不确定安全临界状态，可以排除工作执行机械的爬行行为。在这种爬行行为中，工作执行机械的行驶速度可能只会随时间发生轻微变化。 [0017] 根据另一个实施例，该方法的特征在于，对于安全临界状态的确定包括确定安全临界状态是否存在了容错时间的持续时间。因此，如果安全临界状态至少存在了容错时间，则可以确定安全临界状态存在。例如，容错时间可以是几毫秒、百分之几或十分之几秒或几秒。该容错时间可以是可参数化的，并且替代地或附加地可以在能够执行该方法的控制装置上进行编码。例如，如果在容错时间的持续时间内电机的运行模式处于电动机模式，并且没有来自驾驶员的驾驶请求，则可以确定安全临界状态。 [0018] 因此，利用容错时间可以使该方法更加稳健，因为如果用于确定安全临界状态的先决条件仅存在了短于容错时间的时间，则可以确定不存在安全临界状态。因此，在这种情况下无需将电机转变成不适合推进的状态。 [0019] 根据另一个实施例，该方法的特征在于，可以检测驾驶员的行驶方向请求。在这种情况下，可以检测到与行驶方向切换装置的位置有关的信息，并将其发送给执行该方法的控制装置。对行驶方向请求的检测可以包括接收与行驶方向切换装置的位置有关的信息。检测行驶方向请求可以包括根据所接收的与行驶方向切换装置的位置有关的信息来确定行驶方向请求。例如，行驶方向请求可以是前进、后退或空档。此外，该方法的特征在于，可以根据所检测的行驶方向请求来确定容错时间。例如，如果行驶方向请求为前进或后退，则可以确定较长的容错时间。例如，如果行驶方向请求为空档，则可以确定较短的容错时间。 [0020] 通过使得容错时间取决于驾驶员的行驶方向请求并且由此取决于行驶方向切换装置的位置，可以响应于来自驾驶员的驾驶命令来确定容错时间。因此，如果行驶方向切换装置处于前进或后退位置中，则容错时间可能会较长。在这种情况下，可以假定驾驶员想要起动。因此，该容错时间可以长于行驶方向切换装置处于空档位置时的容错时间，并且可以假定驾驶员不想起动，即会期望更早地检测到安全临界状态。 [0021] 此外，根据另一个实施例的方法的特征在于，可以做出关于是否存在非推进状态的确定。在非推进状态下，工作执行机械无法发生推进。替代地或附加地，在非推进状态下，工作执行机械可以处于静止状态。替代地或附加地，在非推进状态下，可能不存在来自工作执行机械的驾驶员的驾驶请求。此外，该方法的特征在于，当确定(例如，事先确定)存在非推进状态时，确定安全临界状态。 [0022] 因此，该方法可以更加稳健，因为只有在检测到(例如，事先已经检测到)这种非推进状态的情况下，才能确定安全临界状态。然后，可以检查在先前实施例中描述的其它先决条件，如果这些先决条件存在，则可以确定安全临界状态，只要这种非推进状态之前存在即可。因此，只有在这种非推进状态也存在的情况下，由该方法实施的功能才能切换为激活状态，即，监控才能起动。 [0023] 根据另一个实施例，该方法的特征在于，对于安全临界状态的确定包括确定非推进状态是否存在了至少去抖时间。当非推进状态至少存在了去抖时间时，可以确定安全临界状态。去抖时间可以是几毫秒、百分之几秒或十分之几秒或者是几秒钟。在执行该方法时，可以同时提供去抖时间和容错时间。 [0024] 通过提供这样的去抖时间，可以使得该方法更加稳健。因此，非推进状态必须至少存在了去抖时间，以使得通过该方法实施的监控切换为激活状态。在这段去抖时间期间，监控仍可以处于非激活状态。即使在去抖时间之前，监控，即如果在必要时传输将电机转变成非推进状态的信号仍可切换为非激活状态。 [0025] 根据另一个实施例，该方法的特征在于，当工作执行机械处于静止状态时，可以执行对于存在非推进状态的确定。附加地，当所检测的电机运行模式与无扭矩模式相对应时，可以执行对于存在非推进状态的确定。附加地，根据这一实施例，驾驶请求必须与工作执行机械的目标静止状态相对应。这里，可以根据所检测的驾驶员驾驶请求来确定工作执行机械的目标静止状态。例如，如果驾驶员没有踩下踏板，即没有驾驶请求，则驾驶请求可以与工作执行机械的目标静止状态相对应。 [0026] 以此方式实施对于是否存在非推进状态的确定可以同时确保该工作执行机械的实际移动与静止状态相对应，并且该电机的运行模式与无扭矩模式相对应。换言之，该运行模式与下述状态相对应：即该电机未被配置成有助于工作执行机械的推进。此外，这种非推进状态也仅仅在驾驶员也不想起动(以驾驶请求为特征)时存在。 [0027] 根据另一个实施例，该方法的特征在于，只有当所检测的驾驶请求与工作执行机械的目标静止状态相对应时，才会做出存在非推进状态的确定。因此，如果驾驶请求并不与工作执行机械的目标静止状态相对应，则不存在非推进状态。例如，当驾驶员踩下工作执行机械的加速踏板时，该驾驶请求并不与工作执行机械的目标静止状态相对应。 [0028] 这意味着主动监控可以由驾驶员重新设置。例如，可以通过踩下加速踏板来实施对主动监控的重新设置。因此，通过在驾驶员踩下加速踏板时并不确定安全临界状态，能够使得由该方法实施的功能更加稳健。这样，由于驾驶员通过踩下加速踏板表达了对起动的期望，因此就不会再出现意外起动的情况。替代地，该监控也可以在驾驶员尚未踩下加速踏板，但该工作执行机械的实际移动变化，并且不再对应于静止状态时重新设置。然而，这只能在同时未检测到故障的情况下进行，即电机的运行模式并不与电动机模式相对应，或并不改变到电动机模式。 [0029] 本发明的第二方面涉及一种控制装置，该控制装置配置成执行根据本发明第一方面的一个实施例的方法以用于控制工作执行机械。这里，对于工作执行机械的控制可以包括防止该工作执行机械的意外起动。该控制装置可以包括用于从传感器、致动器和其它控制装置接收信号以及向传感器、致动器和其它控制装置发送信号的接口。该控制装置可以配置成：根据驾驶命令来确定该工作执行机械的行驶策略，该驾驶命令可以包括行驶方向请求并且替代地或附加地可以包括驾驶请求；以及利用目标扭矩来控制电机。 [0030] 本发明的第三方面涉及一种驱动组件，该驱动组件包括电机和根据本发明第二方面的控制装置。该电机可以包括低压逆变器。在电机处的当前扭矩只能在有限程度上由低压逆变器确定，并且与电机处的扭矩有关的信息可以以与运行模式有关的信息形式从低压逆变器发送到控制装置。此外，与电机处的电动机速度有关的信息可以从低压逆变器发送到控制装置。在发送用于将电机转变成不适合于推进的状态的信号之后，该低压逆变器可以配置成将电机转变成无扭矩状态。这里，该信号可以由控制装置发送。 [0031] 本发明的第四方面涉及一种工作执行机械，该工作执行机械包括车辆控制装置、行驶方向切换装置、至少一个踏板(例如，制动踏板和加速踏板)以及根据本发明第三方面的驱动组件。该至少一个踏板，并且替代地或附加地是行驶方向切换装置。可以电气地且电子地连接到车辆控制装置，而该车辆控制装置又可以电气地且电子地连接到该驱动组件，并且由此连接到驱动组件的控制装置。来自至少一个踏板，以及替代地或附加地来自行驶方向切换装置的信号都可以经由车辆控制装置发送到控制装置。在该控制装置中，可以执行用于防止工作执行机械意外起动的方法的步骤。此外，该工作执行机械可以配置成将电机转变成不适合推进的状态。该工作执行机械可以根据上述公开内容进行配置。附图说明 [0032] 图1示出了根据一个实施例的工作执行机械、控制装置以及驱动组件的示意图； [0033] 图2示意性地示出了用于防止根据图1的工作执行机械意外起动的方法的步骤； [0034] 图3a、图3b各自示意性地示出了在执行图2中示意性示出步骤的方法期间、状态变量的时间曲线。 具体实施方式[0035] 图1示意性地示出了根据本发明一个实施例的工作执行机械14。该工作执行机械14具有本发明的驱动组件6。驱动组件6具有本发明的控制装置4以及电机2，该电机2具有未示出的低压逆变器。电机2经由低压逆变器从而电气地且电子地连接到控制装置4。此外，工作执行机械14包括车辆控制装置8，该车辆控制装置8电气地且电子地连接到控制装置4。车辆控制装置8电气地且电子地连接到踏板10并且电气地且电子地连接到行驶方向切换装置 12。车辆控制装置8配置成接收、处理来自踏板10和行驶方向切换装置12的信号，并将其传输至控制装置4。电机2和低压逆变器配置成向控制装置4发送电气信号。控制装置4配置成根据图2中示意性示出的步骤来执行用于防止工作执行机械14意外驱动的方法。此外，控制装置4配置成向电机2和低压逆变器发送信号。 [0036] 图3a和图3b各自示意性地示出了在执行用于防止工作执行机械14意外起动的方法期间的状态变量的时间曲线。这里，将驾驶请求FA、电动机速度n以及运行模式BM示作相对于时间t的状态变量。图3a在这里示出下述情形，其中，工作执行机械14在初始时间点向前移动，如正电动机速度n所示。图3b示出下述情形，其中，工作执行机械14在初始时间点向后移动。下文中，将结合图3a所示的情形对该方法进行描述，仅讨论与图3b所示情形的不同之处。 [0037] 最初，在时间点t5处，发生驾驶请求FA从非零值向等于零的值的变化。在所示实施例中，工作执行机械14的驾驶员首先踩下踏板10，例如工作执行机械14的加速踏板。驾驶请求FA不为零。然后，在时间点t5处，驾驶员停止踩下踏板，驾驶请求变为等于零的值。执行检查S1，以确定是否存在驾驶请求FA。从时间点t5开始，不再存在驾驶请求FA。 [0038] 此外，检测与工作执行机械14和电机2的运行模式BM有关的信息S2。在时间点t1处，电机2的运行模式BM从电动机模式变为无扭矩模式。因此，从时间点t1开始，不会有相关扭矩从电机2传输到工作执行机械14的从动轮，以用于推进工作执行机械14。 [0039] 在踏板10释放之后(以驾驶请求FA表示)，工作执行机械14开始减速。这通过在检测步骤S3中检测到的变化的电动机速度n表示。这还包括基于所检测的电动机速度n来确定S3.1工作执行机械14的实际移动。在图3a所示情形中的实际移动与工作执行机械14的前进行驶相对应，而在图3b所示的情形中，实际移动与后退行驶相对应。该电动机速度n在时间点t5和t1之间、在幅值上减小到等于零的值。从等于参数范围P内数值的一定大小电动机速度n开始，工作执行机械14处于静止状态下。这种静止状态从时间点t0开始出现。 [0040] 因此，在时间点t0处，既不存在驾驶请求FA(其与工作执行机械14的目标静止状态相对应)，工作执行机械14也不移动，这是因为已根据电动机速度n检测到静止状态。此外，从时间点t1起，电机2处于运行模式BM(其与无扭矩模式相对应)下。由于所有这些先决条件从时间点t1起就已存在，因此此时工作执行机械14就处于非推进状态，该非推进状态由确定步骤S8确定。然后，去抖时间T1开始流逝。如果非推进状态的先决条件在整个去抖时间T1期间都存在，则通过确定S4.2非推进状态是否存在了去抖时间T1，从而在时间点t2处将监控切换为激活。该监控由该方法执行。 [0041] 在时间点t3处，电机2的运行模式BM变成电动机模式。然后，容错时间T2开始流逝。在时间点t4处，容错时间T2已届满，并且做出关于安全临界状态是否存在了容错时间T2的持续时间的确定S4.1。如果运行模式BM仍处于电动机模式下，则在确定步骤S4中确定安全临界状态。 [0042] 此外，确定电动机速度n的梯度S3.2。这在图3a和图3b中通过从时间点t3开始线性上升的电动机速度n示意地示出。在确定步骤S4中，只有当电动机速度n的梯度大于最小梯度时，才会确定安全临界状态。因此，在爬行行驶的情况下，排除了确定安全临界状态。 [0043] 在步骤S6中，检测到驾驶员的行驶方向请求。确定行驶方向切换装置12的位置。在步骤S7中，根据所检测的行驶方向请求确定容错时间T2，该行驶方向请求可以是前进、后退或空档。该所确定的容错时间T2用于确定S4安全临界状态的步骤。 [0044] 此外，如果存在安全临界状态，则将信号S5发送至电机2，并且在这种情况下发送至低压逆变器，以便将电机2转变成不适合推进的状态。这种不适于推进的状态通过从控制装置4向逆变器并进一步向电机2发送安全状态请求来实现。在电机2已转变成不适合推进的状态之后，电机2对工作执行机械14的推进无扭矩作用。因此，不会从电机2传输用于推进工作执行机械14的电力。 [0045] 附图标记列表 [0046] 2电机 [0047] 4控制装置 [0048] 6驱动组件 [0049] 8车辆控制装置 [0050] 10踏板 [0051] 12行驶方向切换装置 [0052] 14工作执行机械 [0053] S1(步骤)检查是否存在来自驾驶员的驾驶请求 [0054] S2(步骤)检测与运行模式有关的信息 [0055] S3(步骤)检测工作执行机械的状态变量 [0056] S3.1(步骤)确定工作执行机械的实际移动 [0057] S3.2(步骤)确定电动机速度的梯度 [0058] S4(步骤)确定安全临界状态 [0059] S4.1(步骤)确定安全临界状态是否存在了容错时间 [0060] S4.2(步骤)确定非推进状态是否存在了去抖时间 [0061] S5(步骤)向电机发送信号 [0062] S6(步骤)检测来自驾驶员的行驶方向请求 [0063] S7(步骤)确定容错时间 [0064] S8(步骤)确定是否存在非推进状态 [0065] BM运行模式 [0066] FA驾驶员请求 [0067] n电动机速度 [0068] P参数范围 [0069] T1去抖时间 [0070] T2容错时间 [0071] t时间 [0072] t0(时间点)检测到静止状态 [0073] t1(时间点)去抖时间的开始 [0074] t2(时间点)去抖时间的结束 [0075] t3(时间点)容错时间的开始 [0076] t4(时间点)容错时间的结束 [0077] t5(时间点)改变驾驶请求。 |
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