测定电动车辆的车辆质量或车重的方法、装置和车辆的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种用于测定车辆中的、特别是电动车辆中的或电力混合车辆中的车 辆质量或车辆重量的方法。这种车辆例如能够通过蓄电池或燃料电池来驱动并且由于在以 替代能源运行时与内燃机相比更少的有害物质排放和更好的气候相容性或者更好的环境 相容性而广泛应用。
[0002] 本发明涉及一种用于测定电动车辆的或者电力混合车辆的车辆质量或车辆重量 的方法，
[0003] a)其中，测定电动机的发动机转矩，
[0004] b)其中，测定加速度和/或车辆的或者车辆在其上行驶的行车道的倾角或斜度， 和
[0005] c)其中，在使用发动机转矩、加速度和倾角或斜度的情况下，或者通过在使用发动 机转矩和加速度的情况下，或者在使用发动机转矩和倾角或斜度的情况下，测定车辆质量 或车辆重量。
[0006] 此外，本发明还涉及一种装置，特别地用于执行上述方法，其中，该装置包含：
[0007] 用于测定电动机的转矩的单元，
[0008] 用于测定通过电动机驱动的车辆的加速度和/或倾角的单元，
[0009] 和测定单元，其在输入端侧与用于测定转矩的单元的输出端相连并且 [0010] a)与用于测定加速度和倾角的单元相连，或者
[0011] b)与用于测定加速度的单元相连，或
[0012] c)与用于测定倾角或成百分比的斜度的单元相连，并且测定单元测定车辆的车辆 质量或车辆重量。
[0013] 此外，本发明涉及一种具有电动机的车辆，其中，车辆包含上述装置。
【发明内容】
[0014] 改进方案的目的是，给出一种用于测定电动车辆或电力混合车辆的车辆质量或车 辆重量的简单的方法。此外，应给出相对应的装置和相对应的方法。
[0015] 与方法相关的目的通过权利要求1中给出的方法步骤来实现。改进方案在从属权 利要求中给出。针对装置或车辆的目的通过并列的权利要求来实现。
[0016] 改进方案从以下构思出发：在至今为止应用的内燃机中，相对困难的是，特别是在 转速很小或速度很小时精确地确定有效的发动机转矩。这一方面由于内燃机不允许有很小 的转速，因此总是需要离合器。相反，电动机在转速很小时或者甚至在电动机静止时也具有 高转矩，因此不需要离合器。此外，在电动机中，发动机的转矩通常已经在电动机的逆变器 中或控制电路中或调节电路中已知，例如参见西门子股份公司、博世股份有限公司、Brusa 电子股份公司或其他公司的市售的逆变器。
[0017] 因此，电动机的转矩能够以简单的方式提供或者能够以简单的方式由用于驱动电 动机的电流来测定。这例如开启了下述可行性，以简单的方式由发动机转矩测定或计算出 车辆重量。
[0018] 在用于测定电动车辆或者电力混合车辆的车辆质量或车辆重量的方法中能够：
[0019] a)测定电动机的发动机转矩，
[0020] b)测定加速度和/或车辆的或者车辆在其上行驶的行车道的倾角或斜度，
[0021] c)并且在使用发动机转矩、加速度和倾角/斜度的情况下，或者在使用发动机转 矩和加速度的情况下，或者在使用发动机转矩和倾角/斜度的情况下，能够测定车辆质量 或车辆重量。
[0022] 除了上述方法步骤，还能够执行其他的步骤或者仅执行用于测定车辆质量或者车 辆重量的所提出的方法步骤。
[0023] 电动车辆例如能够是汽车、公共汽车、营运汽车、轨道车辆、摩托车、轻便摩托车、 自行车或其他的车辆。特别地，电动车辆也能够是混合动力车辆，即通过电动机或其他的驱 动器来驱动。
[0024] 发动机转矩能够以不同的方式来测定，例如预设、检测、测量、特别是以SI单位 (System International 国际单位制）测定。
[0025] 所提及的加速度能够是正的或负的，即减速。加速度例如能够通过检测、通过测量 或者以其他的方式和方法来测定。很多电动机包含能够测定转子位置、转子速度或转子加 速度的一个或多个传感器。转子加速度能够与车辆加速度成比例。也能够应用与发动机分 开的加速度传感器。
[0026] 质量在日常用语中通常称为重量。质量具有物理单位千克。重量具有物理单位 牛米（早期为千克力）并且通过与相应适用的重力加速度g、例如是9. 81m/s~2(米每秒平 方），的乘积由质量来计算出。重力加速度g例如取决于高于标准零点的高度、即例如基于 海平面的高度。替代地，对于重力加速度能够使用恒定的数值。
[0027] 车辆质量或车辆重量例如根据车辆加载了行李、货物、人员等来改变。在挂有挂车 时，也改变了车辆重量。混合动力车辆在行驶期间根据还留有的燃料也改变其重量或质量。 因此，在混合动力汽车中，燃料填充具有下述质量，其例如位于从汽车时的50千克直至载 货车或公共汽车时的大于200千克的范围内。
[0028] 车辆质量或车辆重量能够涉及车辆总质量或车辆总重量，即车辆加上载重、例如 特别是人员和行李或其他负载，和可能的挂车。
[0029] 电动机能够是任意的电动机，例如无电刷发动机或具有刷、例如碳刷的直流电压 发动机。
[0030] 车辆重量能够用于多种用途，例如用于测定电动车辆的行车距离、用于调节 ABS (防抱死制动系统）或ESP (电子稳定系统）或者用于其他的用途。下面例如还提出其 他用途。
[0031] 车辆的加速度例如能够利用加速度传感器来检测，其例如基于霍尔传感器 (Hallsensor)作用并且特别地不处于用于驱动车辆的电动机中。替代地，能够如上所述，也 由电动机的转子的转子加速度或者以其他方式和方法测定加速度。
[0032] 同样能够检测或测量倾角或斜度。倾角例如以角度或弧度来描述。行车道的或车 辆的斜度例如能够以百分比来描述。因此，作为参考量能够考虑行车道的100米的斜度或 者车辆在其长度上的成百分比的斜度。100米均匀地上升10米例如等于上升百分之十。
[0033] 电动机的发动机力矩能够由用于驱控电动机的逆变器来输出。替代地或附加地， 电动机的发动机转矩能够由至少一个发动机电流测定，优选地由一种发动机电流测定，该 发动机电流或其数值能在用于驱控电动机的逆变器中使用。
[0034] 逆变器例如能够包含分别由两个开关元件、特别是功率半导体（晶体管 (Transistor))构成的至少三个半桥，以及相对应的控制系统。逆变器也能够称为变流器。
[0035] 但是发动机转矩例如也能够在调节系统中计算出，特别是以电动机的应用于调节 系统的机器模型来计算。
[0036] 发动机电流例如能够检测、测量或者以其他的方式来测定。
[0037] 因此，能够以简单的方式和方法在没有电动机械的转矩检测时测定电动机的转 矩。然而替代地，也能够实现电动机械的转矩检测。
[0038] 电动机能够是同步电机、特别是永磁激励的同步电机。这种发动机不具有转差率， 从而已知的定片磁场或者定子磁场在转子处产生同步转动。替代地，发动机是异步电机或 者直流电机。
[0039] 同步电机构造得特别紧凑。异步电机能够不使用用于永磁体的稀土来构造。直流 电机例如能够没有大量耗费的调节系统的情况下串联运行。
[0040] 但是，还能够使用其他类型的电动机，例如磁阻电机。电动机能够是内转子，然而 特别地在轮毂电机中也使用外转子电机。
[0041] 车辆质量或车辆重量能够根据以下参量来计算：
[0042] -发动机转矩，
[0043] -优选变速器的传动比，其中在轮毂电机中优选地应用等于1的传动比，
[0044] -车辆的轮的半径；
[0045] -优选重力加速度；
[0046] -车辆的加速度，和
[0047] -倾角。
[0048] 所提出的参量能够完全地描述用于测定车辆质量或车辆重量的参量。替代地也能 够应用其他的物理参量。
[0049] 在电动机和驱动轮之间应用变速器时，传动比能够不等于一，例如位于二至十五 或二至十的范围中。如果不应用变速器，那么U等于一。
[0050] 所提出的参量用于表示在转矩由电动机传递到街道上时的物理关联，其中，反作 用力，如坡面驱动力或者惯性力能够以简单的方式考虑到。在许多行驶状态中或在静止状 态中，在确定车辆重量或车辆质量时考虑这两个力就足够了。
[0051] 根据下式能够计算车辆质量：
[0052] m = M*U/(r*a(g/a*sin alpha+Ι))， 公式（I)
[0053] 其中M是发动机转矩、U是传动比、r是半径、g是重力加速度、a是加速度并且 alpha是倾角。在此，符号*代表乘法并且符号/代表除法。正弦函数通过sin表示。
[0054] 也能够应用与公式⑴相对应的公式，其能够