CN102892656A - 用于运行动力总成的方法 - Google Patents
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Abstract
用于运行动力总成的方法,所述动力总成具有包括至少一个电机(2)和内燃机(1)的驱动机组,其中,在内燃机(1)与输出装置(4)之间接有自动换档变速器,其中,电机(2)通过摩擦离合器(5)联接到换档变速器的轴上,以及其中,在换档变速器内当由驱动机组在输出装置(90)处提供的驱动力矩中断的情况下以如下方式执行换档,即:首先使在输出装置(4)上提供的驱动力矩消减,接着执行换档并且既而在输出装置(4)上重新建立驱动力矩,其中,为执行实际的换档,在将换档的当前档位摘档之后以及在将换档的目标档位挂档之前,变速器(3)的那个电机(2)通过摩擦离合器(5)联接到其上的轴在充分利用电机(2)的旋转惯性质量情况下同步。
Description
技术领域
本发明涉及一种按权利要求1前序部分所述的、用于运行机动车的动力总成的方法。
背景技术
机动车动力总成的主要部件是驱动机组和变速器。变速器变换转速和力矩,并且这样在动力总成的输出装置上提供驱动机组的牵引力供应。这里的本发明涉及一种用于运行混合动力车辆的动力总成的方法,所述动力总成的驱动机组包括至少一个电机和内燃机。在内燃机与输出装置之间接有自动换档变速器。电机通过摩擦离合器联接到自动换档变速器的轴上。
在自动换档变速器内,在由驱动机组在输出装置处提供的驱动力矩中断的情况下,执行换档,即以如下方式执行,即:首先在第一阶段使在输出装置上提供的驱动力矩消减,随后在第二阶段执行实际的换档并且接着在第三阶段在输出装置上重新提高驱动力矩。自动换档变速器内实际的换档或者说实际的档位变换的执行分为多个分阶段,即:第一分阶段,其中,摘下所要执行换档的当前档位;第二分阶段,其中,使自动换档变速器的变速器轴同步;以及第三分阶段,其中,在各自的变速器轴同步后挂入所要执行的换档或者说所要执行的档位变换的目标档位。
根据实践,所要同步的变速器轴的同步通过同步环进行。在此,会出现相当长的换档时间。
发明内容
由此出发,本发明所基于的问题在于,提供一种用于运行动力总成的新型方法。
该问题通过一种按权利要求1所述的方法得以实现。依据本发明,为执行实际的换档,在将换档的当前档位摘档之后和在将换档的目标档位挂档之前,自动换档变速器的那个电机通过摩擦离合器联接到其上的轴在充分利用电机的旋转惯性质量(Schwungmasse)的情况下同步。
利用这里的本发明提出,为使所要同步的变速器轴同步使用电机的旋转惯性质量矩(Schwungmassenmoment)。在摘下所要换档的当前档位后和挂入目标档位之前,自动换档变速器所要同步的轴进行旋转惯性同步(Schwungsynchronisierung)。由此可以取消同步环。由此,一方面可以使自动换档变速器的结构得到简化,另一方面可以实现缩短换档时间和牵引力中断。
附图说明
本发明优选的改进方案来自从属权利要求和后面的说明。下面借助附图对本发明不限于此的实施例进行详细说明。其中:
图1示出用于图示说明依据本发明的方法的第一动力总成的方框图;
图2示出用于图示说明依据本发明的方法的第二动力总成的方框图;
图3示出用于图示说明依据本发明的方法的第三动力总成的方框图;
图4示出用于进一步图示说明依据本发明的方法的图表。
具体实施方式
本发明涉及一种用于运行机动车、即混合动力车辆的动力总成的方法。
图1示出混合动力车辆的第一动力总成示意图,其中,可以使用依据本发明的方法。这样图1的动力总成具有内燃机1、电机2、自动换档变速器3以及输出装置4,其中,自动换档变速器3接到内燃机1与输出装置4之间。自动换档变速器3同样接到电机2与输出装置4之间。
在图1中,驱动机组的内燃机1或电机2均作用于自动换档变速器3的变速器输入轴。依据图1,电机2通过摩擦离合器5作用于自动换档变速器3的变速器输入轴。内燃机1通过离合器6作用于自动换档变速器的变速器输入轴。
在摩擦离合器5打开的情况下,电机2与输出装置4分离。在离合器6打开的情况下,内燃机1与输出装置4分离。
因而,在应当依照本发明的方式运行的动力总成中,电机2通过打开摩擦离合器5而能与输出装置4分离,具体而言,即当内燃机1在离合器6闭合的情况下联接到输出装置4上时。同样地,在离合器6打开的情况下,内燃机1可以与输出装置4分离,并且电机2在摩擦离合器5闭合的情况下联接到输出装置4上。
如已实施的那样,变速器3是自动换档变速器。在自动换档变速器3中,换档或者说档位变换在由驱动机组在输出装置4上提供的驱动力矩中断的情况下实施。为此,根据图4分三个阶段以如下方式进行:首先在时间点t1与t4之间的第一阶段期间,将加在输出装置4上的而且由驱动机组提供的驱动力矩MAB消减,既而在时间点t4与t7之间的第二阶段实施实际的档位变换,并且接下来在时间点t7与t8之间的第三阶段在输出装置4处再次建立驱动力矩MAB。
在第二阶段中,为了实施实际的档位变换或者说实际的换档,首先摘出所要实施的换档的当前档位,即在图4中在时间点t4与t5之间进行,其中,接着在时间点t5与t6之间,自动换档变速器3的那个电机2通过离合器5联接或能联接到其上的轴在充分利用电机2的旋转惯性质量的情况下同步,以便紧接在自动换档变速器3的所述轴的旋转惯性同步后,在时间点t6与t7之间,挂入所要实施的换档或者说所要实施的档位变换的目标档位。
下面参照图4较为详细地介绍与此相关的细节,其中,图4在时间t上示出多个时间的曲线分布,即由内燃机1提供的力矩MVM的时间曲线分布、由电机2提供的力矩MEM的时间曲线分布以及电机2的转速nEM-HS和nEM-RS的时间曲线分布和自动换档变速器3的那个电机2通过摩擦离合器5联接或可联接到其上的轴的转速nGE-HS和nGE-RS的时间曲线分布,具体来讲,既对应加档HS,也对应减档RS。
在图4中观察到的情况是:其中,在时间点t1之前动力总成以混合动力行驶运行,其中,依据图4在这种混合动力行驶时内燃机1在输出装置4上提供正的驱动力矩MVM,与之相对照地,电机2在输出装置4上提供负的驱动力矩MEM。
在时间点t1上,开始执行依据本发明的方法,其中,时间点t1例如在这种情况下存在,即:驾驶员要么触发换档,要么自动换档变速器3的换档策略识别出面临换档。面临换档可以由变速器控制装置在控制方案方面例如以如下方式识别,即:对驾驶员意愿、变速器输出转速的时间梯度以及变速器输入转速的时间梯度加以评估。
自时间点t1开始时,首先将由电机2在输出装置上4提供的驱动力矩MEM消减,具体而言依据图2是在对由内燃机1在输出装置4上提供的驱动力矩MVM做出相应调节的情况下进行消减。
从图4可以看出,在所示的实施例中,时间点t1与t2之间,电机2的发电力矩MEM降到零,其中,由内燃机1提供的驱动力矩MVM减少了电机2此前起效的发电力矩MEM的量。
在时间点t1与t2之间,也就是在其间电机2上的负荷消减在通过内燃机1的负荷接管情况下进行,同时打开如下摩擦离合器5,电机2通过该摩擦离合器5联接到自动换档变速器3的所要同步的轴,即在图1的实施例中联接到变速器输入轴,从而在时间点t2上,完全打开摩擦离合器5。
在摩擦离合器5完全打开的情况下,则以时间点t2开始在时间点t2与t3之间使电机2的转速nEM达到预备转速nVOR,其中,在转速nEM达到预备转速nVOR时,才消减由内燃机1提供的驱动力矩MVM。
在图4所示的实施例中,电机2的转速nEM无论是在时间点t3上执行加档HS时还是执行减档RS时,均达到预备转速nVOR-HS和nVOR-RS,从而在图4中以时间点t3开始,消减由内燃机1在输出装置4上提供的驱动力矩nVM,即在时间点t3与t4之间进行,从而力矩消减在时间点t4上完全结束并在输出装置4上不再加有驱动力矩。
因而,由内燃机1在输出装置4上提供的驱动力矩MVM的消减在时间点t3上才在如下情况下开始,即:电机2的转速nEM-HS或nEM-RS达到各自的预备转速nVOR-HS和nVOR-RS,即:在加档HS时降低和在减档RS时提高。这一点能以转速控制或时间控制的方式进行。
在电机2的转速nEM在时间点t2与t3之间以转速控制的方式达到预备转速nVOR的情况下,测定电机2的转速,并且与相应的极限值进行比较。在电机2的转速nEM达到相当于预备转速的这种极限值或在加档HS时向下超过该极限值或在减档时向上超过该极限值的情况下,接着可以开始消减由内燃机1在输出装置4上提供的驱动力矩MVM。
作为选择,电机2的转速nEM也可以在时间点t2与t3之间以时间控制的方式达到预备转速nVOR。在这种以时间控制的方式将转速nEM提高或降低到预备转速nVOR上时,过程是这样的,即:动态地计算或测定直至电机2的转速nEM达到减档RS时高于预备转速nVOR-RS的旋转惯性转速nSCHWUNG-RS或加档HS时低于预备转速nVOR-HS的旋转惯性转速nSCHWUNG-HS的剩余时间。在图4中,转速nEM无论是在执行加档HS时还是在执行加档RS时,均在时间点t5上达到相应的旋转惯性转速nSCHWUNG。
跟在时间点t5之后,也就是紧接着达到旋转惯性转速nSCHWUNG时,在时间点t5与t6之间进行对自动换档变速器3所要同步的轴的旋转惯性同步。
将所测定的剩余时间与如下极限值进行比较,其中,该极限值相当于时间点t3与t5之间的持续时间。
因此,所测定的剩余时间与其比较的极限值则相当于为在时间点t3与t4之间内燃机1上的负荷消减和用于在时间点t4与t5之间将所要执行的换档的当前档位摘档所需的时间。
在转速nEM以时间控制的方式提高或降低到预备转速nVOR时测定并与极限值进行比较的剩余时间从电机2转速nEM的时间梯度和电机2预计的力矩分布中得出,即:从由电机2最大可提供的力矩得出。这种由电机2为其加速度可提供的最大力矩依赖于电机2的转速nEM并依赖于与电机2共同作用的电蓄能器的功率或充电状态。
在电机2达到预备转速nVOR的情况下,这在图4中在时间点t3上是这种情况,接下去如已经详细介绍的那样在时间点t3与t4之间执行内燃机1上的负荷消减,其中,同时打开离合器6,从而在时间点t4上离合器6完全打开并且内燃机1与输出装置4分离。
在离合器5打开并且离合器6打开的情况下,随后在时间点t4与t5之间加档HS时进一步降低电机2的转速nEM并在减档RS时进一步提高电机2的转速nEM,即:朝向减档RS时高于预备转速nVOR-RS或加档HS时低于预备转速nVOR-HS的旋转惯性转速nSCHWUNG-RS或nSCHWUNG-HS的方向进行。
在电机2的转速nEM达到旋转惯性转速nSCHWUNG的情况下,这一点在图4中在时间点t5上是这种情况,接着闭合如下摩擦离合器5,电机2通过该摩擦离合器5与自动换档变速器联接或可联接,以便在时间点t5与t6之间实施对变速器3所要同步的轴的旋转惯性同步。在此,尽可能迅速地闭合摩擦离合器5。
由于电机2的惯性质量以及与自动换档变速器3所要同步的轴相关的变速器3的惯性质量,在时间点t5与t6之间出现与所要执行的换档的目标档位的同步转速相应的转速。
正如已经详细介绍的那样,在时间点t5与t6之间为进行旋转惯性同步而闭合摩擦离合器5,其中,在这种情况下可以在闭合离合器5期间通过电机2施加力矩,以便在离合器5的滑差运行中对所构成的同步转速产生影响。通过在摩擦离合器5闭合期间借助电机2施加力矩所产生的影响优选依赖于电机2的所测得的转速nEM的转速分布地进行。
当在时间点t6上离合器3的那个电机2通过摩擦离合器5联接或可联接到其上的轴的旋转惯性同步结束时,在时间点t6与t7之间挂入所要执行换档的目标档位,并且随后以时间点t7开始在时间点t7与t8之间实施内燃机1上的负荷建立,即在同时闭合离合器6的情况下进行该负荷建立。
在时间点t6与t7之间,也就是在挂入所要执行的换档的目标档位的情况下,则可以在根据自动换档变速器3的输出装置转速的转速分布能预见到紧跟着的换档的情况下,与挂入新档位的过程并行地消减电机2上可能存在的力矩并重新打开摩擦离合器5,以便随后使电机2达到相当于后续换档所需的旋转惯性转速的转速。
当在时间点t5与t6之间摘下所要执行的换档的当前档位情况下,与摘档的过程并行地可以使内燃机1达到换档的同步转速。
电机2达到的旋转惯性转速nSCHWUNG优选计算得出,具体说是在使用下式的情况下得出:
其中,JEM是电机的惯性,其中,JGE是与自动换档变速器所要同步的轴相关的变速器输入侧的惯性,其中,nGE-IST是换档的当前档位内自动换档变速器所要同步的轴的输入转速,以及其中,nGE-ZIEL是换档的目标档位内自动换档变速器所要同步的轴的输入转速。
旋转惯性转速nSCHWUNG的计算能以如下方式得到改进,即:附加地考虑旋转惯性能量,这种旋转惯性能量在如下摩擦离合器5的滑差运行中丧失掉,其中,电机2通过摩擦离合器5与自动换档变速器3的所要同步的轴联接或可联接。
对旋转惯性转速nSCHWUNG测定的进一步改进能以如下方式实现,即:考虑到起制动作用的摩擦力矩。因此,在所要进行的加档时,相比于忽略摩擦的情况下而言,由于摩擦的存在而需要较少的旋转惯性能量。而因此,在减档时,相比于忽略摩擦的情况下而言,基于摩擦的存在而需要更高的旋转惯性能量。
此外,在测定旋转惯性转速nSCHWUG时可以考虑由电机2能以电的方式提供的力矩,该力矩为使自动换档变速器所要同步的轴同步而可以由电机2提供,以便在摩擦离合器5滑差运行中通过电机2起支持作用地干预。因此,能在加档HS时提高旋转惯性转速,而在减档RS时降低旋转惯性转速。
按照这里本发明的具有优点的改进方案,可以对于旋转惯性转速nSCHWUNG进行适配。当在摩擦离合器5在时间点t5与t6之间进行闭合后没有达到所要执行的换档的目标档位的同步转速情况下,在本文中,旋转惯性转速nSCHWUNG可以适应性地调节,即这样调节,在向上超过同步转速的情况下将旋转惯性转速利用负偏移值修正。于是相反的,在向下超过目标档位的同步转速的情况下将旋转惯性转速利用正偏移值修正。这些偏移值依赖于所要执行的换档,特别是依赖于所要执行的换档的目标档位。
电机2通过其可与自动换档变速器3联接的摩擦离合器5优选是在正常情况下(也就是在不被驱控的情况下)以弹簧加载闭合的而且可以逆弹簧件的弹簧力打开的摩擦离合器。于是,在这种情况下,摩擦离合器5可以快速闭合,其中,足够的是:摩擦离合器5在两种状态之间,即在打开状态与闭合状态之间转移。不需要摩擦离合器5可调。
依据本发明的方法不仅可以在图1的动力总成中使用,而是也可以在图2和3的动力总成中使用。
在图2的动力总成中,电机2与图1的动力总成中的情况相同地也可以通过摩擦离合器5与自动换档变速器3的变速器输入轴联接,其中,在图2中摩擦离合器5与电机2之间接有定比传动件10。
在图2的这种动力总成中,可与上面为图1的动力总成介绍的类似方式执行所述方法,其中,图2的动力总成中转速nEM是依赖于电机2的转速由定比传动件10提供的转速,也就是在驱动侧在摩擦离合器5上所加的转速。
此外,依据本发明的方法也可以在构成为分组换档变速器的自动换档变速器上使用,如图3所示,该变速器包括前置档组7、主变速器8和后置档组9。分组换档变速器除了主变速器8外,也可以仅包括前置档组7或仅包括后置档组9。
在图3中,电机2可以通过摩擦离合器5与构成为分组换档变速器的自动换档变速器3的中间轴联接,而内燃机1相对照地通过离合器6与分组换档变速器3的输入轴联接。在图3的实施例中,电机2通过摩擦离合器5联接到前置档组7,即与前置档组7的空套轮联接,该空套轮与支承在中间轴上的固定轮啮合并与其构成速比级。
在图3的动力总成中,分组换档变速器3的中间轴的同步通过电机2按照与图1实施例中类似的方式进行,在图1的实施例中,通过电机2使自动换档变速器3的变速器输入轴得到同步。
在图3的实施例中,转速nGE不是变速器输入轴的转速,而是所要同步的中间轴的转速。
与图3实施例的区别在于,可行的是:电机2也可以各自通过摩擦离合器5联接到主变速器8的空套轮中或直接联接到中间轴上。
在充分利用本发明的情况下,分组换档变速器中可以取消其他情况下通常存在的变速器制动器。主变速器8内和前置档组7内可以同时进行换档。在分组换档变速器中也可以缩短必要的换档时间。
附图标记
1 内燃机
2 电机
3 变速器
4 输出装置
5 离合器
6 离合器
7 前置档组
8 主变速器
9 后置档组
10 定比传动件
Claims (13)
1.用于运行机动车的动力总成的方法,所述动力总成具有包括至少一个电机和内燃机的驱动机组,其中,在所述内燃机与输出装置之间接有自动换档变速器,其中,所述电机通过摩擦离合器联接到所述自动换档变速器的轴上,以及其中,在所述自动换档变速器内,在由所述驱动机组在所述输出装置处提供的驱动力矩中断的情况下以如下方式执行换档,即:首先在第一阶段使在所述输出装置上提供的驱动力矩消减,接着在驱动力矩消减后的第二阶段执行实际的换档并且既而在执行实际的换档后的第三阶段在所述输出装置上重新建立驱动力矩,其特征在于,为执行实际的换档,在将换档的当前档位摘档之后并且在将换档的目标档位挂档之前,所述自动换档变速器的那个所述电机通过摩擦离合器联接到其上的轴在充分利用所述电机的旋转惯性质量情况下同步。
2.按权利要求1所述的方法,其特征在于,首先在对由所述内燃机在所述输出装置上提供的驱动力矩进行调节的情况下,使由所述电机在所述输出装置上提供的驱动力矩消减,既而在打开所述电机通过其联接到所述自动换档变速器所要同步的轴上的所述摩擦离合器的情况下,使所述电机的转速达到预备转速,并且随后也消减由所述内燃机在所述输出装置上提供的驱动力矩。
3.按权利要求2所述的方法,其特征在于,对由所述内燃机在所述输出装置上提供的驱动力矩的消减在所述电机的转速以转速控制的方式达到预备转速的情况下才开始,为此,所述电机的转速被测定并被与极限值进行比较。
4.按权利要求2所述的方法,其特征在于,对由所述内燃机在输出装置上提供的驱动力矩的消减在所述电机的转速以时间控制的方式达到预备转速的情况下才开始,为此,直至所述电机的转速达到减档时高于预备转速的旋转惯性转速或加档时低于预备转速的旋转惯性转速的剩余时间被测定,其中,将所述剩余时间与极限值进行比较。
5.按权利要求2至4之一所述的方法,其特征在于,当由所述内燃机在所述输出装置上提供的驱动力矩也消减了的情况下,摘出换档的当前档位,其中,与换档的当前档位摘档同时地或在摘档之后立即使所述电机达到减档时高于预备转速的旋转惯性转速或加档时低于预备转速的旋转惯性转速,以及其中,在所述电机达到或向上/向下超过旋转惯性转速的情况下,所述电机通过其联接到所述自动换档变速器所要同步的轴上的所述摩擦离合器为使所述自动换档变速器所要同步的轴旋转惯性同步而闭合。
6.按权利要求5所述的方法,其特征在于,与换档的当前档位摘档同时地或在摘档之后立即使所述内燃机达到目标档位的同步转速。
7.按权利要求2至6之一所述的方法,其特征在于,限定的旋转惯性转速在使用下式的情况下计算测定:
其中,JEM是所述电机的惯性,其中,JGE是与所述自动换档变速器所要同步的轴相关的变速器输入侧的惯性,其中,nGE-IST是换档的当前档位内所述自动换档变速器所要同步的轴的输入转速,以及其中,nGE-ZIEL是换档的目标档位内所述自动换档变速器所要同步的轴的输入转速。
8.按权利要求7所述的方法,其特征在于,为测定限定的旋转惯性转速此外考虑旋转惯性能量,所述旋转惯性能量在所述电机通过其联接到所述自动换档变速器所要同步的轴上的所述摩擦离合器滑差打滑时丧失掉。
9.按权利要求7或8所述的方法,其特征在于,为测定限定的旋转惯性转速此外考虑摩擦力矩。
10.按权利要求7至9之一所述的方法,其特征在于,为测定限定的旋转惯性转速此外考虑由所述电机为所要同步的轴的同步而能提供的力矩。
11.按权利要求5至10之一所述的方法,其特征在于,当在所述电机通过其联接到所述自动换档变速器所要同步的轴上的所述摩擦离合器闭合后未达到同步转速的情况下,适应性地调节旋转惯性转速,即以如下方式调节:在向上超过同步转速的情况下对旋转惯性转速使用负偏移值,与此相反地,在向下超过同步转速的情况下对旋转惯性转速使用正偏移值。
12.按权利要求1至11之一所述的方法,其特征在于,将变速器输入轴作为所述自动换档变速器的所要同步的轴来同步,所述内燃机特别是通过离合器也联接到所述变速器输入轴上。
13.按权利要求1至11之一所述的方法,其特征在于,将自动的分组换档变速器的中间轴作为所述自动换档变速器的所要同步的轴来同步,其中,所述内燃机特别是通过离合器联接到所述自动的分组换档变速器的变速器输入轴上。
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