CN101014479A - 汽车驱动系统的运行方法和实施该方法的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于运行汽车驱动系统的方法，其包括至少一个内燃机(10)和至少一个与该至少一个内燃机(10)机械地联接的电机(15)以及与电机(15)和/或内燃机(10)作用相连的蓄能器。本发明建议，该至少一个内燃机(10)和该至少一个电机(15)近似地共同产生所要求的驱动额定扭矩(Msoll)，其中内燃机(10)的所要求的最佳额定扭矩(MVM soll opt)被限制在高于内燃机最小力矩(MVM min)的最小优化力矩(MVM min opt)上或低于内燃机最大力矩(MVM max)的最大优化力矩(MVM max opt)上和/或内燃机(10)的最佳额定扭矩的变化速度被限制。此外还提出一种实施该方法的装置。

Description

汽车驱动系统的运行方法和实施该方法的装置
现有技术
本发明涉及一种根据权利要求1和权利要求13的前序部分所述的用于运行汽车驱动系统的方法和一种实施该方法的装置。
用于减少废气排放和燃料消耗的混合动力汽车已被大家所知。其目的是使内燃机在有利的效率范围内运行，在汽车静止和低速时，关闭内燃机，以电力驱动行驶，以及通过回收利用制动能量。在并联混合动力运行中，内燃机扭矩与一个或多个电机扭矩实现叠加。例如作为起动器发电机的电机与内燃机的皮带传动装置或者曲轴相联。
在现代内燃机中，对于在废气排放和燃料消耗方面，不同的运行点可能是有问题的。在汽油发动机中，例如高扭矩要求偏离理论计算的空气燃料混合比，同样，为了保持零部件温度在允许范围内，全负荷加浓是必要的。为了调节很小的扭矩，通常将点火角向延迟方向移位，它也被用于实现扭矩的超前，用于例如在空转时可以快速建立扭矩。随着点火角的移位，效率相应变差。与超速燃油接通(Schubans chaltung)相关联地，在催化转化器中由于氧气过量而产生高的氧化氮排放。同样，在柴油发动机运行中，高扭矩是与高的黑烟数和氧化氮排放相对应的，在低扭矩情况下存在催化转化器冷却的危险。
DE10160480A1给出了一种包括内燃机和电机等的汽车驱动系统的运行方法和装置。
本发明的优点
本发明涉及一种汽车驱动系统的运行方法，该汽车驱动系统包括至少一个内燃机和至少一个与该至少一个内燃机机械地联接的电机，以及与电机和/或内燃机作用相连的蓄能器。
提出的建议是，该至少一个内燃机和该至少一个电机基本上共同产生所要求的驱动额定扭矩，此时所要求的内燃机最佳额定扭矩被限制在高于内燃机最小力矩的最小优化力矩和/或低于内燃机最大力矩的最大优化力矩上，和/或内燃机最佳额定扭矩的变化速度受到限制。借助一个或多个电机，不利的扭矩，也就是指非常小或非常大的扭矩，以及在正方向与负方向上最佳额定扭矩的不利的高变化速度可以被避免。这有利地影响内燃机的燃料消耗和废气排放。内燃机与一个或多个电机可以按其扭矩被协调起来，使得要求的总驱动额定扭矩至少近似地由内燃机和电机以高的动力共同产生。此时的优点是，现代化的内燃机的控制部分能够基于测量值或估计值测取瞬时实际扭矩。在有进气歧管喷油的汽油发动机中，实际扭矩例如可以从发动机转数、进气歧管压力、点火时间点和过量空气系数来获取。同样，现代化电机的控制/调节装置可以基于它的电气量值来测取电机的瞬时实际扭矩。因而这里所建议的方法可以有利地和费用不高地获取容易测取的量值。同时，可以有利地避免在正方向与负方向上的高扭矩变化速度和扭矩梯度，它们对废气排放与燃料消耗是有问题的，例如，在采用进气歧管喷油的汽油发动机的λ-调节与其壁膜问题联系一起时，或者与柴油发动机中”增压盲区”(Turboloch)相关联时，其否则此时可能出现高的黑烟数。
在一个有利的技术方案中，至少一个电机对应于不受限制的内燃机额定扭矩和内燃机的实际扭矩的差值而受到相应控制。这样，内燃机最佳额定扭矩的限制、其变化速度的限制、在内燃机扭矩建立时物理决定的延迟的限制，被该一个或多个电机完全或部分地抵消，这对于提高系统的动力性是有贡献的。借助于点火角移位的扭矩超前不是必须的。如果由于相应控制而离开了电机或蓄能器的允许运行范围，例如扭矩范围或充电状态，那么，可以取消对内燃机最佳额定扭矩的限制和/或对其变化速度的限制。
在另一个有利的技术方案中，电机被用于使内燃机在最小优化力矩和最大优化力矩之间的对消耗和/或排放有利的扭矩范围中运行。该范围，即最小优化力矩和最大优化力矩，取决于发动机转数和其它参数并且位于内燃机的最小与最大内燃机扭矩界限值之间。在最大优化力矩和最大内燃机扭矩之间的范围中的不利的全负荷加浓，和/或在最小优化力矩和最小内燃机扭矩之间的范围中的不利的点火角移位或对废气排放不利的进入到超速燃油截断(Schubabs chaltung)的过渡状态，都可以通过相应的电机控制而避免。
在一个有利的改进方案中，最小优化力矩和/或最大优化力矩和/或内燃机最佳额定扭矩的变化速度可以依据内燃机的运行条件被调整。备选地或附加地，最小优化力矩和/或最大优化力矩和/或最佳额定扭矩的变化速度可以依据电机的运行条件被调整。备选地或附加地，最小优化力矩和/或最大优化力矩和/或最佳额定扭矩的变化速度也可以依据蓄能器的运行条件被调整。备选地或附加地，最小优化力矩和/或最大优化力矩和/或最佳额定扭矩的变化速度可以依据额定扭矩的依时间的变化被调整。
依据目的，额定扭矩由行驶踏板位置和/或制动踏板位置导出。最佳额定扭矩的最大允许变化速度可以从行驶踏板位置和/或制动踏板位置的变化速度导出。
有利的是，驱动额定扭矩依据空转调节器和/或主动减震器和/或变速控制器来确定，使得影响汽车运行特性的主要参数能够被顾及到。此外，带有充电-额定扭矩的运行机制是有利的，它保证对电网和蓄能器，特别是蓄电池的供给并且通过有目的性的充电与放电，改善驱动系统的总效率。例如可以在较小的功率要求时对蓄能器充电，从而内燃机中的扭矩增大，内燃机达到具有有利的比耗的运行点。
依据目的，在蓄能器和/或电机处于不允许的运行条件下和/或无法达到的功率下，内燃机的扭矩范围和/或扭矩动力将被提高。有利的是，在短时间的动态过程中，例如在电机的扭矩建立滞后时，不对内燃机的扭矩范围和/或扭矩动力的界限值进行干预。
本发明进一步涉及一种实施对驱动系统进行扭矩控制的方法的装置，该驱动系统包括在汽车中的至少一个内燃机和至少一个与该至少一个内燃机机械相联的电机，以及与电机和/或内燃机作用相连的蓄能器。
提出的建议是，设置限制单元，以便将所要求的内燃机最佳额定扭矩限制在高于内燃机最小力矩的最小优化力矩和/或低于内燃机最大力矩的最大优化力矩上，和/或限制内燃机最佳额定扭矩的变化速度。
优选设置一种单元，以便蓄能器和/或电机在不允许的运行条件和/或不允许的功率时，不对内燃机的扭矩范围的和/或扭矩动力的界限值进行干预。
附图
本发明的其它实施形式、方面和优点，也可以不依赖于权利要求中的总结而得出，其一般性不受以下借助于附图描述的本发明的实施例的限制。
以下由唯一的附图示意性地描述了依据本发明的方法。
实施例的描述
借助于附图解释例如在并联混合动力汽车中的本发明的方法。驱动系统包括具有未示出的进气歧管喷油部分的内燃机10，它配备有未示出的电子行驶踏板和未示出的催化转化器。内燃机10的飞轮与作为曲轴起动器发电机的电机15联接。由内燃机10和电机15产生的扭矩叠加形成驱动扭矩。通过行驶踏板由司机预给出的额定扭矩MFahrer借助预过滤器22被低通过滤，从而避免由于司机的作用产生的驱动系统震动，以及达到负荷冲击减震。在预过滤器22之后实施作用的是没有示出的空转调节器和选择性的主动减震器和/或具有附加额定扭矩Mzus的变速控制器。由这些扭矩的总和得出总驱动额定扭矩Msoll，它是内燃机10与电机15的叠加扭矩Misl的额定值。
此外通过充电-额定扭矩MLade设置对运行机制的干预，它保证对电网和此处没有示出的电力蓄能器的供给，并通过蓄能器有目的性的充电与放电改善驱动系统的总效率。这样在较小功率要求时，例如在市区交通行驶时，蓄能器被充电，内燃机10的扭矩因而变大，内燃机10通常达到具有有利的比耗的运行点。
在扭矩控制中内燃机10的状态取决于气路的动力性并且通过迟滞环节12和一级PT1迟延节13的串联电路近似描述。限制单元11在超速燃油截断中将由内燃机10要求的最佳额定扭矩MVM soll opt限制在内燃机最小力矩MVM min和内燃机最大力矩MVM max上。内燃机最大力矩MVM max取决于不同的运行参数例如发动机转数、可能有的涡轮增压器的增压压力等。
在扭矩控制时，电机15的运行状态同样可以近似地借助一级PT1迟延节17来描述。由于与内燃机10相比电机15具有较小的时间常数，电机15在扭矩控制中显示出了很高的动力性。
内燃机10的力矩预处理单元18含有梯度限制单元19，它用来限制内燃机最佳额定扭矩MVM soll opt的上升速度或变化速度。另一个限制单元20用来限制在最小优化力矩MVM min opt和最大优化力矩MVM maxopt之间的最佳扭矩范围。该最佳扭矩范围表征了内燃机10的最有利的运行范围，它与运行参数如发动机转数、涡轮发动机的可能的涡轮增压器的增压压力、以及类似参数相关联。
最佳扭矩范围位于内燃机10的扭矩界限值MVM max和MVM min之内。最大优化力矩MVM max opt小于内燃机最大力矩MVM max。在实施例中，在两个最大力矩MVM max opt和MVM max之间的范围内可能发生内燃机10的不利的全负荷加浓。最小优化力矩MVM min opt大于内燃机最小力矩MVM min。在它们之间的范围内可能发生对燃料消耗不利的点火角在延迟方向上的移位或者过渡到对废气排放不利的超速燃油截断中。
内燃机10的没有示出的控制装置测取瞬时的内燃机实际扭矩MVMist。从内燃机的不受限的额定扭矩MVM soll和实际力矩MVM ist而得的力矩差MVM della使电机15接通。
在动态运行时，电机15平衡内燃机10的滞后的扭矩建立或扭矩减小并且负责使驱动系统具有高的动力性。利用点火角移位的扭矩超前不是必需的。
此外，电机15被用于使内燃机10在MVM min opt和MVM max opt之间的最佳扭矩范围中运行。如果蓄能器的填充状态或功率不允许这样，那么通过改变电机15的界限值ME min和ME max取消电机15的干预。。这样或者在由于电机15物理特性引起的限制下，产生一个在电机15的额定扭矩ME soll和实际扭矩ME ist之间的偏差ME della。
偏差ME della作用于限制单元20和/或梯度限制单元19。如果偏差ME delle数值增大，那么，内燃机最佳额定扭矩MVM soll opt的界限值被加宽和/或内燃机最佳额定扭矩MVM soll opt的更高的变化速度获得允许。内燃机10从而可以离开最佳扭矩范围。
在短时间的动态过程中，例如由于电机15的扭矩形成时的滞后，中间连接的过滤器单元或逻辑单元21会阻止力矩预选单元18中对限制单元20和/或梯度限制单元19的相应干预。
在实施例中实施了总驱动额定扭矩Msoll到实际值Mist的转换，它是内燃机10和电机15的总扭矩，电机15具有高的动力性。为了减少废气排放与燃料消耗，内燃机10的扭矩范围与扭矩动力性是受限制的。如果电机15的物理特性对此不允许，那么内燃机10的扭矩范围和/或扭矩动力性将被提高。

Claims (14)

1.用于运行汽车驱动系统的方法，所述汽车驱动系统包括至少一个内燃机(10)和至少一个与该至少一个内燃机(10)机械地联接的电机(15)以及与电机(15)和/或内燃机(10)作用相连的蓄能器，所述方法的特征在于：该至少一个内燃机(10)和该至少一个电机(15)基本上共同产生所要求的驱动额定扭矩(Msoll)，其中内燃机(10)的所要求的最佳额定扭矩(MVMsoll opt)被限制在高于内燃机最小力矩(MVM min)的最小优化力矩(MVM min opt)和/或低于内燃机最大力矩(MVM max)的最大优化力矩(MVM max opt)上和/或内燃机(10)的最佳额定扭矩的变化速度被限制。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于：至少一个电机(15)相应于由内燃机(10)的不受限制的额定扭矩(MVM soll)和实际扭矩(MVM ist)的差值(MVM delta)而被控制。
3.根据权利要求1和2的方法，其特征在于：利用电机(15)使内燃机(10)在最小优化力矩(MVM min opt)与最大优化力矩(MVM max opt)之间的对燃料消耗有利和/或对排放有利的扭矩范围内运行。
4.根据前述权利要求中之一的方法，其特征在于：最小优化力矩(MVM min opt)和/或最大优化力矩(MVM max opt)和/或最佳额定扭矩(MVM soll opt)的优化的变化速度根据内燃机(10)的运行条件而被调整。
5.根据前述权利要求中之一的方法，其特征在于：最小优化力矩(MVM min opt)和/或最大优化力矩(MVM max opt)和/或最佳额定扭矩(MVM soll opt)的变化速度根据电动机(15)的运行条件而被调整。
6.根据前述权利要求中之一的方法，其特征在于：最小优化力矩(MVM min opt)和/或最大优化力矩(MVM max opt)和/或最佳额定扭矩(MVM soll opt)的变化速度根据蓄能器的运行条件而被调整。
7.根据前述权利要求中之一的方法，其特征在于：最小优化力矩(MVM min opt)和/或最大优化力矩(MVM max opt)和/或最佳额定扭矩(MVM soll opt)的变化速度根据额定扭矩(MVM soll)的变化而被调整。
8.根据前述权利要求中之一的方法，其特征在于：额定扭矩(MVM soll)由行驶踏板位置和/或制动踏板位置导出，和/或最佳额定扭矩(MVM soll opt)的变化速度从行驶踏板位置和/或制动踏板位置的变化速度导出。
9.根据前述权利要求中之一的方法，其特征在于：额定扭矩(MVM soll)根据空转调节器和/或主动减震器和/或变速控制器来确定。
10.根据前述权利要求中之一的方法，其特征在于：为确保对电网和/或蓄能器的供给，考虑充电-额定扭矩(MLade)。
11.根据前述权利要求中之一的方法，其特征在于：在蓄能器和/或电机(15)的不允许的运行条件和/或不允许的功率时，内燃机的扭矩范围和/或扭矩动力性被提高。
12.根据前述权利要求中之一的方法，其特征在于：在短时间的动态过程中取消对扭矩范围和/或扭矩动力性的界限值的干预。
13.用于实施对驱动系统进行扭矩控制的方法的装置，所述装置包括在汽车中的至少一个内燃机(10)和至少一个与该至少一个内燃机(10)机械地联接的电机(15)，以及与电机(15)和/或内燃机(10)作用相连的蓄能器，所述装置的特征在于：设有限制单元(18，19)，以便将内燃机(10)的所要求的最佳额定扭矩(MVM soll opt)限制在高于内燃机最小力矩(MVM min)的最小优化力矩(MVM min opt)和/或低内燃机最大力矩(MVM max)的最大优化力矩(MVM max opt)上和/或限制内燃机(10)的最佳额定扭矩的变化速度是需要的。
14.根据权利要求13的装置，其特征在于：设有单元(21)，以便在蓄能器和/或电机(15)的不允许的运行条件和/或不允许的功率下取消对内燃机(10)的扭矩范围的和/或扭矩动力性的界限值的干预。
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