CN102216137A - 并联式混合动力汽车上混合运行中的动力点移位方法 - Google Patents

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Abstract

一种在并联式混合动力汽车中在混合运行时用于动力点移位的方法，该混合动力汽车包含一个内燃机、至少一个电机和一个蓄能器，其特征在于，在内燃机的比消耗的综合特性曲线中定义至少一条极限曲线(A1、B1、C1、D1)并且为汽车的蓄能器定义至少一个用于能量状态/充电状态的极限值(A2，B2，C2，D2)。定义动力点移位模式(A，B，C，D)，按照所述动力点移位模式内燃机的比消耗和蓄能器的蓄能量不超过预定的极限曲线(A1，B1，C1，D1)或预定的极限值(A2，B2，C2，D2)，其中按其中一个动力点移位模式(A，B，C，D)或按照多个动力点移位模式(A，B，C，D)的组合实现动力点移位。

Description

并联式混合动力汽车上混合运行中的动力点移位方法
技术领域
本发明涉及一种如权利要求1的前序部分所述的在并联式混合动力汽车中在混合运行时用于动力点移位(Lastpunktverschiebung)的方法，该混合动力汽车包含一个内燃机、至少一个电机和一个蓄能器。
背景技术
从现有技术知道，混合动力汽车都包含一个混合式变速器。这类汽车除了包含内燃机之外，还包含至少一个电动机或电机。在串联的混合动力汽车上，发电机是由内燃机驱动的，该发电机向驱动轮子的电动机供给电能。此外，还知道有这样的并联式混合动力汽车，在这些汽车上实行内燃机和至少一个可与内燃机相连的电机的转矩的相加。在此，电机可以与内燃机的皮带传动机构或曲轴相连接。由内燃机和/或由至少一个电机所产生的转矩经过一个后接的变速器传递到被驱动的轴上。
例如在DE 102006019679A1的范围内，公开了一种传动系，它配有一个可电调节的混合式变速器和一个电液压控制系统、多个电功率单元和多个转矩传递机构。在此，转矩传递机构可以通过电液压控制系统有选择地加以接通，以便提供四个前进挡、一个空挡、一个具有低转速和高转速的电操纵方式、一个具有低转速和高转速的可电调节的操纵方式以及一个Berghalte操纵方式。
在DE 102005057607B3中公开了一种用于汽车的混合式驱动装置，它至少包含：一个主发动机，特别是内燃机、一个发电机、一个电动机以及一个具有一个太阳轮、一个空心齿轮、一个行星架和行星齿轮的行星齿轮系，该行星齿轮系还包含至少一个从动轴。在此，做了如下设定：为了汽车的第一行驶范围，为实现转矩的相加，主发动机和电动机的主动轴被联接到行星齿轮系的太阳轮上，为了汽车的另一个行驶范围，两个发动机中的一个为了转速的机械式相加则相应于重叠原理是可以力锁合地联接到行星齿轮系的空心齿轮上。
在混合动力汽车上的一种混合式操纵对策的任务是将驾驶者希望的力矩或驾驶者希望的功率分配到内燃机和所述至少一个电机上，其条件是内燃机和电机是有效相联的，更确切地说，就是在配有起动器/发电机的混合式系统上所有的离合器结合。混合式操纵策略的一部分就是所谓的动力点移位，通过这种动力点移位，内燃机一方面可以被带入到一个改善了比消耗(燃油消耗率)的操纵范围，另一方面也可使蓄能器的充电状态受到影响。
动力点移位可以作为动力点升高或动力点降低来加以执行。在动力点升高的情况下，内燃机会产生比驾驶者希望力矩较多的力矩，在此，汽车的至少一个电机通过发电补偿所述差异，使得内燃机和电机的力矩之和相当于驾驶者希望的力矩，而且蓄能器从燃料能量获得充电。
在动力点降低的情况下，内燃机会产生比驾驶者希望力矩较少的力矩，在此，电机通过驱动补偿该差异，使得内燃机和电机的力矩之和相当于驾驶者希望的力矩；通过电机的驱动运行，使蓄能器放电。
在本专利申请人的DE 10 2004 043 589 A1中公开了一种设备和一种方法，用于测定汽车的混合式传动系中的驱动功率分配。已知的设备包含一个装置，用于确定汽车的蓄能器的一种与驾驶者的实际动力学或经济学驾驶方式相关的额定-充电状态，以及用于确定传动系的实际运转状况与蓄能器的额定-充电状态的关系。此外，已知的设备还包含一个装置，用于确定对于汽车的至少一个电机的电学上可能的额定-驱动功率与传动系的额定-充电状态和实际运转状况的关系；该已知设备还包含一个装置，用于确定对于内燃机和所述至少一个电机的额定-驱动功率与电学上可能的额定-驱动功率的关系。
在已知的确定驱动功率分配的方法的范围内，就得掌握驾驶者的驱动功率希望，而且在刚好所处的电动机转速的情况下测定内燃机的最小和最大功率。此外，确定蓄能器的实际-充电状态以及最小和最大充电状态，掌握属于驾驶者的运动特性值，了解蓄能器的最小和最大充电功率，并确定所述至少一个电机的最小和最大驱动功率。随即，从对于实际驱动功率希望的值和驾驶者的运动特性值中计算出额定-充电状态；此外，还须测定汽车的实际运行状况与运动特性值和内燃机的最小和最大功率的关系，以及与蓄能器的实际-充电状态的关系。此外还设定，须测定对于所述至少一个电机的在电学上可能的额定-驱动功率值，利用该值及最小充电功率和最大充电功率以及利用所述至少一个电机的实际最小和最大驱动功率，得出对于所述至少一个电机和内燃机的驱动功率额定值。
在采用上述已知的方法时，未顾及到混合动力汽车的内燃机的比消耗的综合特性曲线。
DE 102005044828A1中公开了一种方法和一种设备，用于求得汽车的一个最佳运行点，这些汽车都具有一个配有内燃机和电机的混合式驱动系统。在此，按第一步骤在第一坐标中，在使用至少一个被存储的特性曲线的情况下求出运行点数据；按第二步骤，在第二协调程序中，在顾及到汽车机组的动力学特性的情况下，使在第一协调程序中求得的运行点数据实现最佳化。
在DE 102005044268A1中公开了一种方法，用于控制或调节一种混合动力汽车上的蓄能器的充电状态或能量流；根据该专利文件，充电状态或能量流是根据对能量消耗的成本函数或者对排出物的成本函数加以控制或调节。特别是在执行该方法时，必须考虑到涉及蓄能器的电能的成本，涉及内燃机的电能的成本，以及涉及蓄能器和内燃机的机械能的成本，其中在使用能源成本矢量系列的情况下为内燃机和电机求出额定转矩。
此外，在DE 69932487T2中提出了一种用于混合动力汽车的控制/调节方法，利用此法以监控蓄能器的现有的充电状态，其中对于充电状态降到阈值的情况来说，便可将内燃机的功能从对蓄能器的放电转换到对蓄能器充电。
发明内容
本发明的任务是提供一种在并联式混合动力汽车中在混合运行时用于动力点移位的方法，这种汽车包含一个内燃机、至少一个电机及一个蓄能器，通过对本方法的执行，可以调节到内燃机的有利的运行点和蓄能器的最佳充电状态。
上述任务是通过权利要求1中所述特征加以解决的。本发明的其它发展和优点见各从属权利要求中所述。
因此提出一种在并联式混合动力汽车中在混合运行时用于动力点移位的方法，这种汽车包含一个内燃机、至少一个电机及一个蓄能器，在本发明的范围内，在内燃机的比消耗的综合特性曲线中定义至少一条极限曲线并且为汽车的蓄能器定义至少一个用于能量状态/充电状态的极限值，其中定义动力点移位模式，按照所述动力点移位模式内燃机的比消耗和蓄能器的蓄能量不超过预定的极限曲线或预定的极限值。根据本发明，按其中一个动力点移位模式或按照多个动力点移位模式的组合实现动力点移位。
附图说明
下面将参照附图举例对本发明做详细说明。附图表示：
图1  内燃机的比消耗作为转矩和转速的函数的示例综合特性曲线；
图2  混合动力汽车的蓄能器的蓄能量/充电状态和根据本发明定义的能量状态/充电状态极限值的示意图。
具体实施方式
根据本发明，如此定义第一动力点移位模式A，即如图1中所示(在该附图1中绘出内燃机的恒定比消耗的曲线)在内燃机比消耗的综合特性曲线中确定一条极限曲线A1，该极限曲线最好处于这样一个范围内，从该范围起内燃机的比消耗通过动力升高不会再如此大地改善，与通过从该极限曲线下方直到该极限曲线的动力升高所带来的改善相比。
当内燃机的比消耗在运行中处在极限曲线A1之下时，根据本发明，将内燃机的动力点提升到极限曲线A1，以便到达较好的比消耗的范围中，在此作为副效应，汽车的蓄能器被充电。
按本发明的一项有利的发展，内燃机的动力点的升高只能在积极的行驶要求下，即在要求汽车加速的情况下才予以执行，当内燃机处于超速燃油截断(Schubabschaltung/overrun fuel cut-off)时，则不产生动力点升高。
根据本发明定义汽车的蓄能器的一个能量状态/充电状态-极限值A2(蓄能器剩余容量极限值)；该极限值示于图2中。当蓄能器的充电状态(在图2中从下面)越是接近能量状态/充电状态-极限值A2时，便越是调低(abregeln)动力点升高，从而将蓄能器的充电限制在极限值A2。
通过按照动力点移位模式A执行一种动力点移位，即可在同时保持蓄能器的预定的充电状态-上限的情况下，达到减小内燃机比消耗的目的。
另一个动力点移位模式B根据本发明是如此加以定义的，即定义蓄能器的一个能量状态/充电状态-极限值B2(见图2)，在此当蓄能器的实际的蓄能量/充电状态位于极限值B2之下时，则提升内燃机的动力点，以便对蓄能器充电。
在此，动力点提升的量最好与极限值B2和蓄能器的实际蓄能量/充电状态之间的差值成比例；该差值愈大，则动力点提升的量亦愈大。极限值B2最好低于极限值A2，如图2所示。根据动力点移位模式B，内燃机的功率被限制在内燃机比消耗的综合特性曲线中的极限曲线B1(见图1)。极限曲线B1最好靠近内燃机的满动力曲线或消耗最佳点。
通过按动力点移位模式B执行动力点移位，可在良好的内燃机比消耗的情况下使汽车的蓄能器的充电达到所希望的蓄能量。
按照第三个动力点移位模式C，在内燃机比消耗的综合特性曲线中定义一条极限曲线C1(见图1)，当运行中的内燃机的比消耗处于极限曲线C1之上时，便须将内燃机的动力点降低到极限曲线C1，借以达到较好的比消耗范围，与此同时使汽车的蓄能器放电。根据本发明并参照图2定义蓄能器的一个能量状态/充电状态-极限值C2，在此当蓄能器的充电状态(在图2中从上方)越是接近所定义的能量状态/充电状态-极限值C2，便是越是调低内燃机的动力点降低，从而将蓄能器的放电限制在极限值C2。通过上述措施，在保持蓄能器的预定的充电状态-下限的同时，达到降低内燃机的比消耗的目的。
极限曲线C1最好处于这样一个范围中，从该范围起内燃机的比消耗通过动力降低不再如此大地改善、甚至根本不改善，与通过从该曲线C1上方直到该曲线的动力降低所实现的改善相比。
根据第四个动力点移位模式D，定义汽车的蓄能器的一个能量状态/充电状态-极限值D2，当蓄能器的实际的蓄能量/充电状态在极限值D2之上时，就得降低内燃机的动力点，借以使蓄能器放电，其中动力降低的量最好与极限值D2与蓄能器的实际的蓄能量/充电状态之间的差值成比例。根据本发明，内燃机的功率被限制在内燃机比消耗的综合特性曲线中的一条极限曲线D1(见图1)。
极限曲线D1最好处于这样一个范围中，在该范围中比消耗仍然具有一个在经济上可接受的值(就是说，在进一步降低内燃机的动力时，比消耗会增大地显著升高)。通过按照动力点移位模式D执行动力点移位，便可在保持良好的内燃机比消耗的情况下使蓄能器放电达到一个所希望的蓄能量。
根据本发明的一项有利的发展提出如下设定：当蓄能器的实际的蓄能量/充电状态达到一个规定的极限值(A2、B2、C2、D2)的时候，就连续调低内燃机的动力点移位，借以避免内燃机和/或电机的突然的转矩变化或功率变化。
所述极限曲线及极限值A1、B1、C1、D1和/或A2、B2、C2D2要么都是固定参数化(festparametriert)的量，要么是参照实际的汽车参数动态地计算出来的，在此特别有利是这些量与汽车速度相关，借以在汽车的蓄能器中为可回收利用的汽车的动能保持或保留空间。
根据本发明提出的方法的一个特别有利的方案，提出如下设定：执行这样一种动力点移位，这种动力点移位是由动力点移位模式A和动力点移位模式C的组合得出的。这样就能在“消极保持”预定蓄能量或充电状态极限的情况下达到改善内燃机比消耗的目的(就是说，当达到或超过预定的蓄能量极限时，就调低动力点移位)。在此，从驾驶者希望的力矩出发或者说从所希望的功率出发，将内燃机置于更有利的比消耗的范围中，如果蓄能器的预定的充电状态极限允许这样做的话。
根据本发明可以执行这样一种动力点移位，这种动力点移位是由动力点移位模式B和动力点移位模式D的组合得出的。通过这一做法，汽车的蓄能器总是被置于充电状态的一个预定的、所希望的范围中，只要内燃机通过为此所需的动力点移位而能够保持在比消耗的给定值的预定范围中即可。(在保持为内燃机比消耗所预定的最小值的情况下“积极保持”预定的能量极限)。
此外，根据本发明提出的方法的另一个特别有利的方案，建议执行这样一种动力点移位，该动力点移位是由动力点移位模式A、B、C和D的组合得出的，由此可以同时利用全部模式的优点，而没有不利的相互影响。
特别有利的做法是，在内燃机比消耗的综合特性曲线中顾及到汽车的所述至少一个电机的效率，这样就可在考虑到内燃机和电机的情况下达到一种总效率改善的目的。在此，还可以设定：所述至少一个电机的效率也包含了逆变器效率。
根据本发明的一项发展，动力点移位只有在下述情况下才被执行：内燃机的消耗的可达到的改善至少能够补偿或足以补偿包含至少一个电机、至少一个逆变器、导线和蓄能器的汽车的电系统的能量转换损失。
附图标记清单
A     动力点移位模式
B     动力点移位模式
C     动力点移位模式
D     动力点移位模式
A1    内燃机比消耗的综合特性曲线中的极限曲线
B1    内燃机比消耗的综合特性曲线中的极限曲线
C1    内燃机比消耗的综合特性曲线中的极限曲线
D1    内燃机比消耗的综合特性曲线中的极限曲线
A2    用于蓄能器的能量状态/充电状态的极限值
B2    用于蓄能器的能量状态/充电状态的极限值
C2    用于蓄能器的能量状态/充电状态的极限值
D2    用于蓄能器的能量状态/充电状态的极限值

Claims (20)

1.在并联式混合动力汽车中在混合运行时用于动力点移位的方法，该混合动力汽车包含一个内燃机、至少一个电机和一个蓄能器，其特征在于，在内燃机的比消耗的综合特性曲线中定义至少一条极限曲线(A1、B1、C1、D1)并且为汽车的蓄能器定义至少一个用于能量状态/充电状态的极限值(A2，B2，C2，D2)，其中定义动力点移位模式(A，B，C，D)，按照所述动力点移位模式内燃机的比消耗和蓄能器的蓄能量不超过预定的极限曲线(A1，B1，C1，D1)或预定的极限值(A2，B2，C2，D2)，其中按其中一个动力点移位模式(A，B，C，D)或按照多个动力点移位模式(A，B，C，D)的组合实现动力点移位。
2.按权利要求1所述的在并联式混合动力汽车中在混合运行时用于动力点移位的方法，其特征在于，第一动力点移位模式(A)是如此定义的，即在内燃机的比消耗的综合特性曲线中定义一条极限曲线(A1)，当在运行中内燃机的比消耗处于极限曲线(A1)之下时，则将内燃机的动力点提升到极限曲线(A1)，以便到达更好的比消耗范围，与此同时蓄能器被充电，并且如此定义汽车的蓄能器的一个上部的能量状态/充电状态-极限值(A2)，即蓄能器的充电状态越是接近所定义的能量状态/充电状态-极限值(A2)，便越是调低动力点升高，从而将蓄能器的充电限制在极限值(A2)。
3.按权利要求2所述的在并联式混合动力汽车中在混合运行时用于动力点移位的方法，其特征在于，只有在积极的行驶要求的情况下才执行动力点升高，当内燃机处于超速燃油截断时则不执行动力点升高。
4.按权利要求2或3所述的在并联式混合动力汽车中在混合运行时用于动力点移位的方法，其特征在于，极限曲线(A1)处于这样一个范围中，从该范围起内燃机的比消耗通过内燃机的动力提高不再如此大地被减小，与通过从该极限曲线(A1)下方直到该极限曲线(A1)的动力升高带来的减小相比。
5.按权利要求1所述的在并联式混合动力汽车中在混合运行时用于动力点移位的方法，其特征在于，第二动力点移位模式(B)是如此定义的，即定义蓄能器的一个能量状态/充电状态-极限值(B2)，当蓄能器的实际的蓄能量/充电状态在极限值(B2)之下时，便升高内燃机的动力点，以便对蓄能器充电，在此动力升高的量是与极限值(B2)和实际的蓄能量/充电状态之间的差值成比例的，并且内燃机的功率被限制在内燃机的比消耗的综合特性曲线中的一条极限曲线(B1)。
6.按权利要求5所述的在并联式混合动力汽车中在混合运行时用于动力点移位的方法，其特征在于，极限曲线(B1)是靠近内燃机的满动力曲线或消耗最佳点的。
7.按权利要求1所述的在并联式混合动力汽车中在混合运行时用于动力点移位的方法，其特征在于，第三动力点移位模式(C)是如此定义的，即在内燃机的比消耗的综合特性曲线中定义一条极限曲线(C1)，当在运行中内燃机的比消耗处于极限曲线(C1)之上时便将内燃机的动力点降低到极限曲线(C1)，以便到达更好的比消耗范围，与此同时使汽车的蓄能器放电，并且如此确定出蓄能器的一个能量状态/充电状态-极限值(C2)，即当蓄能器的充电状态越是接近所定义的能量状态/充电状态-极限值(C2)，便是越是调低内燃机的动力点降低，从而将蓄能器的放电限制在极限值(C2)。
8.按权利要求7所述的在并联式混合动力汽车中在混合运行时用于动力点移位的方法，其特征在于，极限曲线(C1)处于这样一个范围中，从该范围起比消耗通过动力的降低不再如此大地改善或者根本不再得到改善，与通过从该极限曲线(C1)上方直至该曲线的动力降低所带来的改善相比。
9.按权利要求1所述的在并联式混合动力汽车中在混合运行时用于动力点移位的方法，其特征在于，第四动力点移位模式(D)是如此定义的，即定义汽车的蓄能器的一个能量状态/充电状态-极限值(D2)，其中当蓄能器的实际的蓄能量/充电状态于极限值(D2)之上时便降低内燃机的动力点，以便使蓄能器放电，其中动力降低的量与极限值(D2)和实际的蓄能量/充电状态之间的差值成比例，并且内燃机的功率被限制在内燃机的比消耗的综合特性曲线中的一条极限曲线(D1)。
10.按权利要求9所述的在并联式混合动力汽车中在混合运行时用于动力点移位的方法，其特征在于，极限曲线(D1)处于这样一个范围中，在此范围内比消耗仍然具有一个可接受的值，其中在进一步降低内燃机的动力时所述比消耗会增大地显著升高。
11.按以上权利要求中任一项所述的在并联式混合动力汽车中在混合运行时用于动力点移位的方法，其特征在于，当蓄能器的实际蓄能量/充电状态达到一个定义的极限值(A2，B2，C2，D2)时，便连续调低内燃机的动力点移位，以便避免内燃机和/或电机的突然的转矩变化或功率变化。
12.按以上权利要求中任一项所述的在并联式混合动力汽车中在混合运行时用于动力点移位的方法，极限曲线(A1、B1、C1、D1)和/或极限值(A2、B2、C2、D2)都是固定参数化的量。
13.按以上权利要求中任一项所述的在并联式混合动力汽车中在混合运行时用于动力点移位的方法，其特征在于，极限曲线(A1，B1，C1，D1)和/或极限值(A2，B2，C2，D2)参照实际的汽车参数动态地计算出来。
14.按权利要求13所述的在并联式混合动力汽车中在混合运行时用于动力点移位的方法，其特征在于，极限曲线(A1，B1，C1，D1)和/或极限值(A2，B2，C2，D2)根据汽车速度计算出来，在蓄能器中为可回收利用的汽车动能保留空间。
15.按以上权利要求中任一项所述的在并联式混合动力汽车中在混合运行时用于动力点移位的方法，其特征在于，在内燃机的比消耗的综合特性曲线中将汽车的所述至少一个电机的效率考虑进去，从而在考虑到内燃机和电机的情况下达到总效率的改善。
16.按权利要求15所述的在并联式混合动力汽车中在混合运行时用于动力点移位的方法，其特征在于，所述至少一个电机的效率包含逆变器效率。
17.按以上权利要求中任一项所述的在并联式混合动力汽车中在混合运行时用于动力点移位的方法，其特征在于，只有在下述条件下才执行动力点移位：内燃机的消耗的可达到的改善足以补偿包含至少一个电机、至少一个逆变器、导线和蓄能器的汽车电系统的能量转换损失。
18.按以上权利要求中任一项所述的在并联式混合动力汽车中在混合运行时用于动力点移位的方法，其特征在于，将动力点移位模式(A)与动力点移位模式(C)组合。
19.按以上权利要求1至17中任一项所述的在并联式混合动力汽车中在混合运行时用于动力点移位的方法，其特征在于，将动力点移位模式(B)与动力点移位模式(D)组合。
20.按以上权利要求1至17中任一项所述的在并联式混合动力汽车中在混合运行时用于动力点移位的方法，其特征在于，将动力点移位模式(A，B，C，D)彼此组合。
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