具体实施方式

图1示意性地示出了车辆的动力总成，该动力总成至少包括具有输出轴11的电磁驱动单元10和用于将机械能从电磁驱动单元10传输到车辆的车轮50的传动模块20。电磁驱动单元10通过在施加驱动扭矩T_driv的同时以第一转速ω_in旋转驱动轴11来产生机械能。电磁驱动单元10可包括电动机和诸如固定齿轮之类的可任选传动元件。电磁驱动单元10还可包括驱动电动机的控制单元。传动模块20将机械能从驱动轴11传送到车辆的车轮50。传动模块20至少包括可控离合器21，以将驱动轴11与输出轴22可控地耦合。注意，词语“轴”并不局限于指实心轴，而是指能够旋转的任何其他部件，例如滚筒。轴可以包围其他轴，例如滚筒可以绕另一滚筒可旋转地布置，该另一滚筒进而可绕实心轴旋转布置。动力总成还包括控制系统，该控制系统包括控制器30，用于使用驱动控制信号C_EM来控制电磁驱动单元的所需转速和所需驱动扭矩。所需驱动扭矩具有所需驱动扭矩符号。如果电磁驱动单元10要使车辆在所需驱动方向上加速，则所需驱动扭矩符号被表示为正，否则，所需驱动扭矩符号为负。例如，如果所需驱动方向是车辆的前进方向，则如果正确地施加该所需驱动扭矩时，电磁驱动单元10趋向于增加车辆在该前进方向上的速度。例如，如果车辆实际上在倾斜的路段上向后行驶，则电磁驱动单元10应倾向于降低向后方向的速度，并随后在向前方向上加速车辆。

控制器30还被提供来使用离合器控制信号C_CL控制可控离合器。离合器控制信号指定离合器21在驱动轴11和输出轴22之间提供的所需接合程度。传动模块20可包括其他传动元件，例如以步进或连续的方式定义传动比的齿轮、变矩器、固定传动和差速传动。也可包括其他电动机，例如混合布置中的内燃机和起动内燃机的辅助电动机。在所示实施例中，离合器打滑指示器31a、31b、31c提供指示可控离合器的驱动轴11和输出轴22之间的打滑程度的信号S_Δω。由信号S_Δω所指示的打滑程度可例如是输出轴22旋转的第一转速ω_in和第二转速ω_out之差ω_in-ω_out。或者，所指示的打滑程度可以是驱动轴11和输出轴22的转速ω_in-ω_out的另一函数，例如定义为ω_in/ω_out的比率，或该比率的对数值。在所示实施例中，离合器打滑指示器包括附连到固定世界以测量驱动轴11的转速ω_in的第一转速传感器31a、也连接到固定世界以测量输出轴22的转速ω_out的第二转速传感器31b，以及用于计算由信号S_Δω指示的打滑程度的值的比较器31c。或者，可提供单个转速检测器，它附连到诸轴之一并且相对于它附连到的轴的转速来测量诸轴中的另一者的转速。此替代传感器可例如通过与测得的相对转速成比例的值或其对数值来指示打滑程度。在所示实施例中，打滑指示器还包括选择性逆变器元件31d，其响应于来自极性指示器31e的极性控制信号S_pol选择性地反转比较器31c的输出信号。由此，打滑程度用如下符号指示：该符号是输入轴的转速和输出轴的转速之差的符号与所需驱动扭矩符号的乘积；

控制器30被布置成采取安全操作模式，其中它用反馈回路控制可控离合器21的接合，其中离合器控制信号C_CL所指定的所需接合程度与打滑指示器所指示的打滑程度S_Δω和所述打滑程度的正参考值之差正相关。其中，打滑指示器指示具有如下符号的打滑程度：该符号是输入轴的转速与输出轴的转速之差的符号与所需驱动扭矩符号之积。在所示实施例中，这是由于极性指示器31e根据控制信号C_EM所指定的所需驱动扭矩来确定所需驱动扭矩符号。或者，控制器30可以提供直接控制选择性逆变器元件31d的输出信号。同样，打滑指示器的一个或多个元件可以集成在控制器30中，这在图1A中示意性地示出为具有模块31f的控制器30。

当驾驶车辆时，所需改变可能是以下之一：

a)车辆应在与选定档位相对应的方向上加速其运动。

b)车辆应在与选定档位相对应的方向上减速其运动。

在情形a)中，驾驶员可能已经选择了前进方向，例如通过在无级传动系统中选择了设置“D”，或者例如在逐级可控传动系统中选择了设置“1-6”。另选地，驾驶员可能已经选择了向后方向，例如通过在无级传动系统中或在逐级可控传动系统中选择了设置“R”。通过踩下速度踏板，驾驶员指示在所选方向上加速的意图，这与正驱动扭矩符号相对应。

当离合器处于打滑操作模式时，在电磁驱动单元10的正常操作条件下，第一转速ω_in大于第二转速ω_out。还可以设象，当车辆(缓慢)向后行驶时，驾驶员旨在在所选向后方向上加速。在这种情况下，输出轴的转速ω_out具有负值，且驱动轴11的转速ω_in的值优选地是正值，但至少大于或等于所述负值。打滑指示器指示具有如下符号的打滑程度：该符号是输入轴的转速与输出轴的转速之差的符号与所需驱动扭矩符号之积。因此，在上述任一情形中，打滑指示器都指示具有正符号的打滑程度。在这些情形中的每一者中，打滑增加到参考值以上的趋势将被可控离合器的增加的接合所抵消，而打滑降低到参考值以下的趋势将被可控离合器的减少的接合所抵消。

在电磁驱动单元10中意外地发生导致电磁驱动单元10在与正常操作中应施加的扭矩相反的方向施加扭矩的错误的情形中，这将产生以下效应：当离合器处于打滑操作模式时，第一转速ω_in小于第二转速ω_out。在这一情形中，打滑值是负的，即打滑值总是低于参考值。作为结果，可控离合器被分离，从而导致更负的打滑值。这一过程结束于可控离合器的完全分离，从而避免了由于电磁驱动装置的意外故障而导致的车辆非预期制动。

驾驶员可通过释放速度踏板和/或踩下制动踏板来指示预期的减速。在这一情形中，驱动扭矩符号是负的。作为结果，打滑指示器指示具有如下符号的打滑程度：该符号是输入轴的转速与输出轴的转速之差的符号的相反符号。当离合器处于打滑操作模式时，在电磁驱动单元10的正常操作条件下，第一转速ω_in小于第二转速ω_out。当打滑指示器反转测得的打滑的符号时，在安全操作模式下激活的反馈回路将倾向于维持可控离合器的所需接合程度，其中第一个转速ω_in等于第二转速ω_out减去正参考值。

在电磁驱动单元10中无意地发生导致电磁驱动单元10在与正常操作中应施加的扭矩相反的方向施加扭矩的错误的情形中，这将产生以下效应：当离合器处于打滑操作模式时，第一转速ω_in大于第二转速ω_out。在这一情形中，经反转的值(被打滑指示器指示为负数)总是低于参考值。作为结果，可控离合器被分离，从而导致更负的打滑值。这一过程结束于可控离合器的完全分离，从而避免了由于电磁驱动装置的意外故障而导致的车辆非预期制动。

图2中描绘了控制器30的实施例。假定控制器30从外部控制单元(例如，用于此目的的常规控制单元)接收指示电磁驱动单元10(图1)的所需转速和所需驱动扭矩的控制信号C_EM。控制器还接收指示可控离合器21(图1)的打滑程度的信号S_Δω，例如是输出轴22旋转的第一转速ω_in和第二转速ω_out之差ω_in-ω_out。可任选地，控制器30可具有计算指示打滑程度的S_Δω。控制器30具有扭矩符号指示器32，以提供指示所需扭矩的符号的信号S_sgn(trq)。控制器30还具有可控逆变器33，以选择性地反转由信号S_Δω指示的打滑程度的符号。即，如果所需扭矩为正，对应于车辆在所选方向上的加速度，则打滑信号的符号保持不变。然而，如果所需扭矩为负，对应于车辆在所选方向上的减速度，则打滑信号的符号被反转。减法元件35从可控逆变器33指示的值中减去正参考值，并将其作为误差信号提供给驱动单元36，该驱动单元36向可控离合器21提供驱动信号C_CL。驱动单元36通常可具有比例响应，但是可以另外具有用于微调该响应的积分或微分组件。

为了在发生故障的电磁驱动单元的风险已经具有可接受的界限的情况下启用更高效的操作，控制器30可被配置成在遵从至少一个启用条件之际选择性地采取安全操作模式。此类控制器的实施例在图3中示出。其中所示的控制器30具有选择元件37，该选择元件依赖于输入信号S_V从来自驱动单元36的驱动信号C_CLS或另一驱动信号C_CLL中选择作为输出信号C_CL。该另一驱动信号C_CLL可以是迫使可控离合器21进入锁定操作模式的驱动信号。另选地，选择元件37可被布置在减法元件35和驱动单元36之间，以便它将由选择元件提供的误差信号选择性地传送到驱动单元的输入端或另一控制信号。选择元件37的选择由速度指示器40提供的指示车速的信号S_V来确定。至少一个启用条件是来自速度指示器40的车速的绝对值小于或等于速度阈值的指示。由此，在相对较低车速下，控制器30选择性地采取车辆安全操作模式。这基于如下考虑：在电磁驱动单元10被(再次)激活的情况下，电磁驱动单元10出现故障的风险是最高的。当驾驶员打算从静止来加速车辆时，情况通常如此。一旦确立电磁驱动单元10正确工作，当车辆加速到一定程度时，例如到至少5km/h或10km/h的速度，就可例如停用安全操作模式。因此，虽然安全操作模式招致一些传动损耗，但由于其在车辆低速时的选择性激活，这些损失的总量非常小。

在另一实施例中，如在图4中所示，车辆包括加速度指示器41、42，以提供指示车辆的测得加速度的信号S_acc。至少一个启用条件是由比较元件46提供的指示Saccerr，加速度指示器41、42所指示的加速度的符号S_sgn(acc)与从控制信号C_EM导出的预期加速度符号S_sgn(trq)相反。在所示实施例中，加速度指示器41、42可以通过推导由速度指示器40指示的车速来指示车辆的测得加速度。另选地，可以提供惯性传感器以呈现指示测得加速度的信号S_acc。与预期加速度相反的测得加速度的出现是证明安全运行模式合理的错误状况的有力指标。为了避免过于突然地选择安全操作模式，例如由于车辆在道路倾斜部分的临时减速，可能需要遵守附加条件。在所示实施例中，这些是加速度指示器指示加速度的量级超过阈值量级的附加条件。这一条件由阈值元件45确定。在所示实施例中，阈值量级取决于加速度指示器所指示的加速度的符号。具体而言，正加速度符号的阈值量级大于负加速度符号的阈值量级。作为示例，如果测得的车辆加速度小于-2m/s²或超过1.5m/s²，则阈值元件45可指示遵从了该附加条件。

作为进入安全操作模式的又一附加条件，可能需要速度指示器40指示车速的绝对值大于或等于另一速度阈值。这一条件由另一阈值元件43验证。例如，如果由信号S_V指示的测得速度超过另一阈值，例如30km/h或50km/h，则该另一阈值元件可指示该条件被遵从。

在图4的实施例中，如果逻辑门47确定每一启用条件都被遵从，则通过信号S_CS启用安全操作模式。

图5示出了另一实施例。其中与图4的那些元件相对应的元件具有对应的附图标记。其中，选择信号S_CS由逻辑元件49提供，该逻辑元件49确定以下(一组)条件中的至少一者被遵从。

a)由信号S_V指示的测得车速小于较低阈值，例如10km/h。这一条件由第一阈值元件48验证并通过信号S_sthl向逻辑元件49发出信号。

b)

b1)测得速度大于较高阈值，例如30km/h。

并且

b2)测得加速度的符号与预期加速度的符号相反。

并且

b3)加速度的量级超过阈值。

在图5的实施例中，通常避免了对安全操作模式的选择。然而，在电磁驱动单元发生故障的先验概率高于平均概率的情况下安全操作模式被启用，并且在车辆行为指示故障的情况下安全操作模式也被启用。

在操作中，执行操作车辆动力总成的方法。要操作的动力总成至少包括电磁驱动单元10(图1、2)，以在施加驱动扭矩T_driv的同时通过以第一转速ω_in旋转驱动轴11来生成机械能。传动模块20将机械能从驱动轴11传送到车辆的车轮50。传动模块20至少包括可控离合器21，以将驱动轴11与输出轴22可控地耦合。

该方法包括安全操作模式，包括：

使用驱动控制信号C_EM控制电磁驱动单元10的所需转速和所需驱动扭矩，所需驱动扭矩具有所需驱动扭矩符号；

使用离合器控制信号S_CL来控制离合器21，该离合器控制信号指定离合器在驱动轴10和其输出轴22之间要提供的所需接合程度，

提供指示驱动轴11和输出轴22之间的打滑程度的信号S_Δω1，该打滑程度是以作为输入轴的转速与输出轴的转速之差的符号与所需驱动扭矩符号之积的符号来指示的；

用反馈回路控制可控离合器的接合，其中离合器控制信号C_CL所指定的所需接合程度与所指示的打滑程度和所述打滑程度的正参考值之差正相关。

注意，涉及到各种计算元件。本领域技术人员将显而易见的是，此类元件，如在装置权利要求中所列并在本详细描述中呈现的，意指包括单独地或与其他功能相结合地、孤立地或与其他元件合作地在操作中再现或被设计用于再现指定功能的任何硬件(诸如单独的或集成的电路或电子元件)或软件(诸如程序或程序的一部分)。本发明可以借助包括若干不同元件的硬件以及借助适当编程的计算机来实现。另选地，在应用程序中呈现为彼此不同的各元素可以由单个计算资源提供。计算资源(例如控制器30)可以是从计算机程序产品检索指令的可编程资源(例如专用信号处理器或通用处理器)。计算机程序产品要被理解为是指其上有软件产品的计算机可读介质，例如闪存、硬盘或其他非易失性介质，软件产品使计算资源执行所要求保护的诸方法步骤。软件产品可使用便携式或者以任何其他方式销售的记录载体经由网络(诸如因特网)下载到计算机可读介质上。

如本文所使用的，术语“包括”、“包含”、“含有”、“有”、“具有”、“拥有”或其任何其他变型意在覆盖非穷尽性包括。例如，包括元素列表的过程、方法、物品、或装置不一定被仅限于那些元素，而是可包括此类过程、方法、物品或装置未明确列出或固有的其他元素。此外，除非明确陈述相反情况，“或”指的是包容性或，并不是指排他性或。例如，条件A或B满足以下任何一项：A为真(或存在)且B为假(或不存在)，A为假(或不存在)且B为真(或存在)，以及A和B均为真(或存在)。

同样，“一”或“一个”的使用被用于描述本发明的元件和组件。这仅仅是为了方便，并且给出了本发明的一般意义。这种描述应该被理解为包括一个或至少一个，并且单数也包括复数，除非显然其意指其他含义。

除非另有限定，本文所使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域的技术人员通常理解的相同含义。尽管与本文描述的那些类似或等同的方法和材料可在实践或测试本发明的实施例时被使用，但是下文描述了合适的方法和材料。本文中所提及的所有公开、专利申请、专利和其他参考通过参考以其整体被纳入。在冲突的情况下，将以包括定义的本说明书为准。此外，所述材料、方法和示例仅仅是说明性的，并非旨在进行限制。