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                        • 用于運行驅動裝置的方法和用于混合動力汽車的驅動裝置與流程

                          文檔序號:11168824
                          用于運行驅動裝置的方法和用于混合動力汽車的驅動裝置與制造工藝

                          本發明涉及一種用于運行混合動力汽車的驅動裝置的方法,例如用于加版輕度混合動力汽車,尤其在混合動力汽車刹車時的方法,其中驅動裝置具有內燃機、第一電機(其能夠與內燃機的曲軸相連)、第二電機(其能夠與混合動力汽車的汽車驅動系耦連)和能夠混合的制動系統。此外,本發明涉及一種相應的驅動裝置。



                          背景技術:

                          具有內燃機和第一電機(其以皮帶傳動與內燃機的曲軸相連)的現代混合動力汽車基本上是已知的。第一電機或皮帶傳動器可以通過離合器與內燃機的曲軸耦連。第一電機在此可以以發電機模式運行,用于爲汽車的汽車電路供電並且爲蓄電器(電池)充電。第一電機也可以以電動機模式支持內燃機或者啓動內燃機。在皮帶傳動器和內燃機的曲軸之間連接離合器用于電機的這些模式。以電動機模式的第二電機此外可以被用于純電動行駛。大約5-25kW/t的電動機功率被稱爲輕度混合動力汽車。此外第二電機也可以以發電機模式運行。

                          當在混合動力汽車制動時第一電機和/或第二電機以發電機模式運行時,則它們實現了回收制動的功能,並且將混合動力汽車的動能轉化成電能。在此涉及的是電制動。附加地在混合動力汽車中使用已知的機械制動,用于在需要時支持或提高制動效果。所述機械制動將機械能通過摩擦轉化成熱能。與純的摩擦制動相反,從動能中回收的電能在電制動時不會丟失。需要的制動效果劃分爲電制動和機械制動,這種劃分通過能夠混合的制動系統調節。在需要的制動效果不利地劃分爲電制動和機械制動時,則可能僅將較小的動能轉換成電能。



                          技術實現要素:

                          本發明因此所要解決的技術問題在于,至少部分地克服由現有技術已知的缺點。本發明的任務尤其在于,提供一種尤其在混合動力汽車的制動時、運行用于混合動力汽車、例如加版輕度混合動力汽車(Mild-Hybrid-Plus-Kraftfahrzeug)的驅動裝置的改進的方法,並且提供一種相應改進的驅動裝置。本發明的任務尤其在于,實現在混合動力汽車通過第一電機和/或第二電機的制動過程中優化的回收,並且優選地實現蓄電器的有效的充電和/或汽車電路有效的再充電和/或在混合動力汽車制動是通過第一電機和/或通過第二電機有效地運行電消耗器。

                          在此本發明提供一種尤其在混合動力汽車的制動時、運行用于混合動力汽車、例如加版輕度混合動力汽車的驅動裝置的方法,其中驅動裝置具有內燃機、第一電機(其能夠與內燃機的曲軸耦連)、第二電機(其能夠與混合動力汽車的汽車驅動系耦連)和具備混合能力的制動系統,所述方法包含以下步驟:

                          -a)評估在混合動力汽車制動時通過第一電機和第二電機的有效的回收,

                          -b)根據按照步驟a)進行的評估、通過第一電機和/或第二電機提供期望的制動功率。

                          按照本發明,加版輕度混合動力汽車理解爲輕度混合動力汽車,其具有兩個電機。第一電機在此可以連接在皮帶傳動器或者直接與內燃機的曲軸耦連。在此,第一電機例如在冷啓動、靜止啓動和/或從電動行駛中的啓動中啓動內燃機。第二電機可以在離合器的車輪側上在變速器之前或變速器之後,或者直接在車輪上,或者在單獨驅動的軸上。第二電機在此可以實現純的電動行駛,例如當內燃機被關閉時。兩個電機可以被用于助推,例如作爲內燃機的補充電動式提高驅動力矩。此外,兩個電機可以被用于回收。第二電機在此在內燃機停機時或在內燃機空轉時進行回收,並且第一電機借助拖曳運行進行回收。具有混合能力的制動系統包含電動的制動力加強器(e-BKV),其例如接收在制動踏板行程和進而期望的制動功率方面的輸入信號,並且此外將在待設定的電制動功率方面的控制信號傳遞至控制單元或發動機控制器。

                          本發明的構思在于,對于混合動力汽車的確定的制動意願分析第一電機和第二電機的可能的回收功率和/或可能的回收效率,並且在動能轉換成電能方面最優化地實施制動意願。此外,本發明有利的實現了,在第一電機和第二電機以發電機模式運行時識別和考慮不同的可能的能量損失、例如一些構件的拖曳損失、耗散損失和類似損失。本發明還能實現的是,考慮第一電機和第二電機的最大功率以及用于有效回收的電池充電。按照本發明,根據通過哪個電機或者必要時通過兩個電機可以同時地開始有利的和/或有效的回收和可以進行蓄電器的最優化的充電和/或汽車電路的最優化的再充電和/或耗電器的最優化的運行,第一電機或第二電機或兩個電機應該同時提供需要的制動功率。本發明在評估之後與駕駛員意願相應地提供期望的制動功率,其可以最有效地按照評估的結果通過一個電機或另一個電機、通過兩個電機同時地或者甚至通過機械制動地實現。

                          此外在本發明的範疇中考慮的是,在步驟b)中根據按照步驟a)中的評估首先通過第一電機、或者首先通過第二電機、或者之後同時通過第一電機和第二電機、或者直接同時通過第一電機和第二電機提供期望的制動功率。根據行駛狀況、混合動力汽車的速度和期望的制動功率可以首先要麽通過第一電機、要麽通過第二電機實現最優化的回收。有利地,首先爲了有效的回收使用這樣的電機,其可以最有效地回收。因此例如在較高速度和相對較低的制動意願時,與汽車驅動系耦連的第二電機比在皮帶傳動器中與內燃機耦連的第一電機更利于回收。這可以出于這種原因,即第二電機由于其接近車輪可以具有相比于第一電機到曲軸的傳動比更有利、例如更高的到驅動軸的傳動比,和/或第一電機由于內燃機的隨動拖曳或隨動轉動而具有太高的拖曳損失。相反地可以想到這種情況,即例如在速度較低並且相對很高的制動意願時,其中第二電機完全不能有效地回收。在此,第一電機盡管由內燃機導致拖曳損失,但是由于其到曲軸傳動比較小,因而可以比第二電機更有效地回收。之後,當電機之一的有效功率用盡並且制動意願比僅一個電機能提供的更高時,則合理的是兩個電機同時被用于回收。

                          因此在本發明的範疇中規定,在步驟a)的評估中,考慮第一電機的回收功率、尤其最大回收功率和優選預計回收功率和/或第二電機的回收功率、尤其最大回收功率和優選預計回收功率。在此,預計回收功率考慮最大的回收功率例如與混合動力汽車的溫度和/或速度的關聯性。在此有利的是,可以識別這些狀況,即何時兩個電機之一的回收功率過低,並且可能更有利的是首先使用另外的電機用于回收。由此有利地也可以識別這些狀況,即何時兩個電機之一的回收功率被用盡,並且需要啓動另外的電機用于回收。此外可以有利地識別這些狀況,何時制動功率不再能通過回收提供、甚至不再能通過兩個電機同時提供,則需要操作機械制動。

                          因此本發明需要具有混合能力的(blending-)制動系統作爲驅動裝置的另外的組件,其包含集成在汽車電路中的電動制動力加強器。所述具有混合能力的制動系統可以調節將需要的制動效果向電動制動和機械制動的劃分。有利的是,所述調節相比于通過機械制動實施制動意願更優選通過第一電機和/或第二電機實施制動意願。此外,具有混合能力的制動系統也可以有益于改進行駛舒適性。這尤其適用于這樣的行駛狀況,其中第一電機和/或第二電機的回收功率和/或驅動裝置的能量損失直接顯著地改變,並且因此需要快速地跟蹤制動意願向電動和機械制動的劃分。例如在減速階段中,內燃機的連接導致了附加的機械摩擦功率,其通過相應降低的電制動功率的調節平衡地在制動意願方面補償,並以此可以表現得非常舒適。

                          此外有利的是,在步驟a)的評估中,第一電機的效率和/或第二電機的效率被考慮。因此可以有利地考慮到這些狀況,即相比于動能損失、尤其通過驅動裝置的部件的隨動拖曳,何時通過電機之一回收雖然是可能的,但是通過另外的電機更加有效。對效率的考慮因此實現了這樣的優點,即能夠比另一個實現更有利的能量回收的電機首先被用于回收。

                          此外在本發明的範圍中規定,在步驟a)的評估中考慮能量損失,其通過第一電機與內燃機的耦連、尤其通過內燃機被第一電機的隨動拖曳、和/或通過第二電機與汽車驅動系的耦連、尤其通過汽車驅動系的部件被第二電機隨動拖曳産生。基本上有利的是,分別確定用于各個電機的補償值,其根據速度和擋位被選擇,並且自所述補償值起回收功率超過內燃機或在汽車驅動系中的至少一個部件的機械的、例如運動學的拖曳損失,和/或其他耗散損失(例如通過內燃機中和/或汽車驅動系中的部件的摩擦)。爲了接通各個電機,則補償值(必要時連同另外的電機的最大回收功率)的超過被定義爲有效回收的條件。

                          此外,按照本發明,在步驟a)的評估中,考慮變速器的機械屬性,尤其輸入轉速、輸入扭矩、輸出轉速、輸出轉矩、轉差率、選擇的擋位、傳動比、預選擇的擋位和/或預選擇的傳動比。因此通過內燃機與變速器的耦連的動能損失(所謂的發動機制動)和/或通過汽車驅動系的至少一個部件被第二電機隨動拖曳導致的動能損失可以被確定。

                          按照本發明的方法可以有利地包含至少一個另外的步驟:

                          -c)選擇、尤其自動地選擇變速器中的擋位,用于降低內燃機的拖曳損失和/或汽車驅動系中的拖曳損失。

                          借助變速器中相應的傳動比,類似于在所謂發動機制動的情況,在驅動裝置中的動能損失改變,其中在回收時較小的動能損失是有利的。按照本發明有利的是,在操作電動制動器時、具有盡可能低的動能損失的相應的擋位被自動地設置。因此駕駛員被減負。若變速器中的擋位的自動選擇不可能,則向駕駛員通知要手動選擇的擋位的至少一個建議。

                          此外,在評估時考慮內燃機的機械屬性。在此,例如機械功率、轉速和/或扭矩可以作爲待考慮的參數。因此內燃機通過第一電機的隨動拖曳導致的動能損失在回收時被精確確定。

                          此外,在評估時考慮至少一個蓄能器的電功率。在此可以將電動率、電流和/或電壓作爲被考慮的參數。因此可以有利地識別,何時回收的制動效果被用盡並且電制動具有有限的使用效果。在這種情況中,機械制動的操作是合理的。

                          此外,在評估時考慮混合動力汽車的速度和減速。回收功率和/或回收的效率取決于這些參數,因此這些參數的考慮實現了在步驟a)中的更好的評估。此外,風阻損失和滾動阻力損失與這些參數有關,這些按照本發明作爲在混合動力汽車行駛時不可避免的損失被考慮並且因此被確定爲用于有效回收的絕對最小值。所述最小值之後被加入各個補償值或兩個補償值,用于確定何時兩個電機之一或者兩個電機能夠合理地回收。所述狀態參數因此使得評估更精確。

                          此外,本發明規定,按照本發明的方法僅在超過混合動力汽車的最小速度時實施並且在超過極限速度時被中斷。替代式地在該範圍中實施機械制動,用于確保在緊急情況中不考慮回收效率地發生制動過程並且可以實施緊急制動。

                          此外,按照本發明的技術問題通過一種用于混合動力汽車的、尤其用于加版輕度混合動力汽車的驅動裝置解決,所述驅動裝置按照上述方法運行。在此與以上在方法中詳細描述的相同的優點顯然也適用。

                          附圖說明

                          以下借助對本發明優選實施例的描述參照附圖詳細說明改進本發明的其他措施。在此,在權利要求中和說明書中提及的特征分別單獨地或者任意組合地實現本發明。在此需要注意的是,附圖僅具有描述特性並且不應以任意形式限定本發明。在附圖中:

                          圖1示出按照本發明的驅動裝置的示意圖,和

                          圖2示出按照本發明的方法的回收控制的示意圖。

                          具體實施方式

                          在此圖1示出用于加版輕度混合動力汽車(其具有兩個電機10、20)的按照本發明的驅動裝置。按照本發明的控制單元17可以設計爲發動機控制器,按照本發明的方法以軟件或者計算機程序産品的形式在其中實施。控制單元17因此按照本發明設計用于,分析通過第一電機10和第二電機20的進行的回收。在此本發明規定,有效的回收包含蓄電器35的有效的充電和/或汽車中的汽車電路30的有效供電和/或耗電器的有效運行。

                          第一電機10在本發明所示的實施例中作爲皮帶傳動器11中的啓動器-發電機與內燃機13耦連。但是備選地同樣可以考慮的是,第一電機10直接在相同的驅動軸線12上連接在內燃機13的曲軸12。在兩種情況中可以設置離合器14,其可以設計爲摩擦離合器。

                          第一電機10可以啓動內燃機13。第二電機20又可以在內燃機13停機時或者內燃機13空轉時實現純電動運行。兩個電機10、20可以被用于作爲內燃機13的補充而提高驅動力矩(助力)和/或被用于回收。第二電機20在此可以在內燃機13停機時或者內燃機13空轉時進行回收,並且第一電機10可以利用拖曳運行中的內燃機13進行回收。所述拖曳運行指的是機械能通過內燃機13的伴隨轉動耗散。

                          內燃機13能夠通過行駛離合器15與變速器16耦連。差速器23構成變速器16的輸出端。第二電機20通過耦連元件22與差速器23相連。耦連元件22可以設計爲離合器和/或傳動級和/或可換擋的加速器,其中在圖1中顯示出作爲離合器的實施形式。因此至少部分地降低第二電機20的不需要的磨損和通過第二電機20的拖曳損失。

                          差速器23在本發明所示的實施例中通過兩個聯節軸24與加版輕度混合動力汽車的驅動輪25耦連。第一電機10、內燃機13和變速器16因此定義了汽車驅動系26,按照本發明第二電機20通過耦連元件22與汽車驅動系相連。

                          在本發明的實施形式中,內燃機13的曲軸12定義了第一驅動軸線12,並且變速器16的輸出端定義了第二驅動軸線21。第一驅動軸線12和第二驅動軸線21基本上相互平行地延伸並且在汽車縱向觀察大致前後地間隔。在汽車橫向上觀察驅動裝置可以具有緊湊的結構。但是,同時還可以考慮的是,內燃機13、變速器16和第二電機20可以位于相同的驅動軸線上,用于在汽車縱向上降低結構空間。但是此外還可以考慮的是,第一驅動軸線12和第二驅動軸線21並非基本上相互平行,並且在汽車縱向上觀察大致前後間隔地布置,或者不在相同的驅動軸線上重疊,用于例如由于結構空間限制提供第二電機20的單獨的定位和/或提供四輪驅動功能。

                          汽車電路30在此具有第一電機10的拖曳導線31、第二電機20的拖曳導線32、汽車電路分配器33、用于汽車電路的DC/DC轉換器34(通常由不同的12V消耗器組成)和蓄能器35。電的制動力加強器作爲具有混合能力的制動系統的組件可以集成在汽車電路中。此外,空調壓縮機作爲在兩個電機10、20的電壓水平上的耗電器集成在皮帶傳動器11中。電的制動力加強器和空調壓縮器出于簡化原因在圖1中未示出。

                          此外本發明用于(如結合圖2闡述的那樣)在蓄能器35的有效充電方面優化通過第一電機10和第二電機20的回收。在此,尤其第一電機10和第二電機20的最大的以及當前的有效功率和當前效率以及通過第一電機10和第二電機20的發電機模式中的運行導致的典型的能量損失相對行駛狀況中給定的條件被考慮。

                          圖2示出按照本發明的方法的可能的情況,其中借助第二電機20的回收運行的整體系統的效率大于借助第一電機10的回收運行的整體系統的效率。按照本發明,根據借助哪個電機能夠提供更有利的整體系統的效率,第一電機10或者第二電機20被連通用于回收。因此在圖2的實施例中,首先可以考慮第二電機20的回收功率,並且在更高的制動意願W時、根據汽車速度V考慮第一電機10的回收功率。在此,第二電機20的發電功率與減速意願對應地被提高,用于盡可能有效地、尤其無通過內燃機13的拖曳功率的損失地産生電能並且臨時存儲在蓄電器35中。在此,最大的減速功率對應第二電機20的最大發電功率GEM2。

                          若蓄能器35在其有效功率方面大于第二電機20的最大回收功率GEM2,並且期望的制動意願W相應地較高,則對于蓄能器35不設置最大的回收功率,由此系統效率和加版輕度混合動力汽車的消耗或CO2節省潛能被減小。這種情況也可以當第二電機20在一個範圍中工作時出現,其在該範圍中不達到最大的回收功率GEM2或者處于較差的發電機效率運行區域中或者熱降額限制了最大回收功率GEM2。

                          因此按照本發明、尤其自動地通過控制單元17實施:在較高制動意願W時(其超出第二電機20的最大回收功率GEM2),則與內燃機13耦連的第一電機10附加地被用于回收。因爲在此內燃機被隨動拖曳(參照用于變速器16的典型的降擋策略的內燃機13的拖曳損失EVM的鋸齒圖),因此合理的是僅當期望的制動意願W超出第二電機20的最大回收功率GEM2與附加的補償值(內燃機13的拖曳損失EVM)之和時才使用附加回收。所述補償值有利地根據速度或擋位被選擇,用于避免在較低擋位中(車輪力矩影響)或者在低汽車速度V時(發動機聲響)的舒適度缺點。最大的減速功率在此對應第二電機20的最大發電功率GEM2加上內燃機13的拖曳損失EVM加上第一電機10的最大發電功率GEM1之和。

                          此外,按照本發明運動學的拖曳損失和/或變速器16的機械耗散損失在通過第二電機20進行回收時被考慮用于補償值。按照本發明還可以被考慮用于回收的最小值的是:混合動力汽車僅通過風阻在行駛時損失動能。

                          此外,按照本發明有利的是,第一電機10和/或第二電機20當它們對于制動意願不能有效地用于回收時則脫耦,用于避免拖曳損失和/或磨損。

                          按照本發明的控制單元17可以根據對有效回收的評估、與駕駛員的期望相應地、通過第一電機10或者通過第二電機20或者通過兩個電機10、20或者連同通過機械制動提供期望的制動功率W。

                          對圖1和圖2的前述說明僅在舉例的範疇中描述本發明。這些實施形式的單獨的特征只要在技術上是合理的則可以相互自由地組合,只要不脫離本發明的範圍即可。

                          附圖標記清單

                          10 第一電機

                          11 皮帶傳動器

                          12 曲軸

                          13 內燃機

                          14 離合器

                          15 行駛離合器

                          16 變速器

                          17 控制單元

                          20 第二電機

                          21 第二驅動軸線

                          22 耦連元件

                          23 差速器

                          24 聯節軸

                          25 驅動輪

                          26 汽車驅動系

                          30 汽車電路

                          31 第一電機的拖曳導線

                          32 第二電機的拖曳導線

                          33 電路分配器

                          34 DC/DC轉換器

                          35 蓄能器

                          EVM 內燃機的拖曳損失

                          GEM1 第一電機10的最大回收功率GEM1

                          GEM2 第二電機20的最大回收功率GEM2

                          V 汽車速度

                          W 制動意願/制動功率/回收功率

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