CN106143485A - 用于运行在机动车内具有可再生的催化器的混合驱动装置的方法 - Google Patents

Abstract

为了运行机动车（30）中的混合驱动装置（37），其中所述混合驱动装置（37）包括至少一个内燃机（31）和至少一个电机（36），并且其中所述机动车（30）具有在所述机动车（30）的运行过程中可再生的废气催化器（35），在此建议，在所述废气催化器（35）的再生过程中以下述方式来运行所述电机（36）：该电机产生额外的负载，并且至少在所述再生过程开始之前的有限的持续时间内以能够实现功率暂时提供量的运行模式以下述方式来运行所述电机（36）：所述电机（36）的温度和/或对所述电机（36）进行控制的元件的温度在再生过程开始时不超过能够预先给定的温度值。

Description

用于运行在机动车内具有可再生的催化器的混合驱动装置的 方法

技术领域

本发明涉及一种用于运行机动车中的混合驱动装置的方法，其中所述混合驱动装置包括至少一个内燃机和至少一个电机，并且其中所述机动车具有在所述机动车的运行过程中可再生的废气催化器。

此外，本发明涉及一种用于机动车内的混合驱动装置的控制机构和/或调节机构。本发明也涉及一种用于机动车内的混合驱动装置用的控制机构和/或调节机构的计算机程序。

背景技术

为了改善机动车运行时的效率，在批量汽车制造中使用混合驱动装置，所述混合驱动装置除了内燃机之外主要使用电驱动装置。由此实现这一点：降低化石燃料消耗并且提高较低转速范围内的功率。

为了在废气中降低是混合驱动装置的一部分的内燃马达的有害物质，尤其对于柴油马达来说使用所谓的NOx储存式催化器。这些储存式催化器在车辆的运行过程中必须不时地自洁式燃烧（Freibrennen）或者再生，其中以化学的方式来转化在所述储存式催化器中所化合的NOx。这只有在所述废气具有最低温度时才能做到。一般在负载较低时达不到这个最低温度，从而不可能在所述内燃机的所有工作点中进行所述储存式催化器的自洁式燃烧或再生。

尤其对于柴油马达来说，可以将所述电机用于使所述储存式催化器更好地自洁式燃烧，方法是：将所述柴油马达的工作点朝更高的负载移动。所述柴油马达的、在此产生的过剩的机械功率通过所述混合驱动装置的电机被转化为电功率。例如可以将在此所产生的电能缓存在电池中（回收）。而后，在车辆进一步运行的过程中，又可以将所储存的能量转化为用马达驱动的力矩并且例如在加速时辅助所述内燃机（增压）。

通过所述电功率的回收或再生，在所述电机中产生得到提高的损耗能，所述损耗能给所述电机增加热负荷。如果所述电机的温度达到临界值，则必须调低（abregeln）所述电机的温度，以避免所述电机的损坏。因为所述电机而后不能将机械能转化为电能，所以在这种情况下在有些工作点中必须中断所述储存式催化器的自洁式燃烧。这不仅使废气特性变差并且增大了燃料消耗，而且还在储存式催化器由于所述再生的中断而不能自洁式燃烧时损坏所述储存式催化器。

发明内容

本发明的任务是，利用所述电机的支持来保证所述储存式催化器的自洁式燃烧，其中，在所述自洁式燃烧的过程中不得超过所述电机的最大允许的运行温度。

该任务通过一种开头所提到的类型的方法以下方式得到解决：在废气催化器或NOx储存式催化器的再生过程中以下述方式来运行所述电机：该电机产生额外的负载，并且至少在所述再生开始之前的有限的持续时间内以能够实现功率暂时提供量（Leistungsvorhalt）的运行模式以下述方式来运行所述电机：所述电机的温度和/或对所述电机进行控制的元件的温度在再生过程开始时不超过能够预先给定的温度值。因此，按照本发明，建议了所述电机的热功率暂时提供量。通过这种热功率暂时提供量，在所述储存式催化器的自洁式燃烧的过程中避免达到所述电机的最大允许的运行温度，从而可以在不中断的情况下进行完全的自洁式燃烧。因此，“功率暂时提供量”可理解为一些措施，这些措施负责在所述催化器的再生过程中始终可以用必要的功率来运行所述电机，以便即使在所述内燃机的、否则对于所述再生过程的成功实施来说不利的工作点中也能够实现所述催化器的自洁式燃烧，而所述电机在此情况下没有超过最大允许的温度。也就是说，至少暂时如此来运行所述电机，从而以下述方式暂时提供对于紧随此后的再生过程来说所需要的电功率进而热功率：可以在所述再生过程中运行所述电机，而不超过最大允许的温度。

优选以下方式来实现所述功率暂时提供量：在所述再生过程开始之前的持续时间期间以较小的最大功率并且/或者以较小的平均功率来运行所述电机。因此对所述最大功率进行限制，使得所述电机没有达到一种温度，该温度如此之高，以至于在所述储存式催化器的自洁式燃烧的过程中超过所述最大允许的温度。

优选根据所述废气催化器的运行状态、尤其是所述催化器的NOx储存装载量（Speicherbeladung）来确定所述热功率暂时提供量或在有待实施的再生过程之前的有待确定的时间间隔内不得超过的、能够预先给定的温度。由此可以将所述功率暂时提供量保持尽可能低并且由此在所述车辆的运行过程中保证所述混合驱动装置的最大的效益。

优选地，作为替代方案或者补充方案，根据所述催化器的再生过程的所推测的开端或者说开始（Beginn）来确定所述能够预先给定的温度值，这一点尤其可以通过所述催化器的当前的储存装载量来求得。在确定所述温度值时，可以考虑所述内燃机的其他运行状态以及所述机动车的行驶状态。所述运行状态和行驶状态例如描述了当前的功率要求、负载、速度和/或其他参量，这些参量对所述运行进而对所述电机的温度或者直至所述催化器的下一次再生过程的时间间隔有影响。

在能够预先给定的持续时间内通过所述功率暂时提供量来运行所述电机，所述能够预先给定的持续时间的长度根据以下参量中的至少一个参量来确定：

-所述废气催化器的运行状态，尤其是所述催化器的NOx-储存装载量；

-所述废气催化器的再生过程的所推测的开端；

-所述内燃机的运行状态；

-所述机动车的行驶状态；

-所述电机的温度和/或对所述电机进行控制的元件的温度。

这些参量适合于确定所述能够预先给定的持续时间并且尤其将该持续时间保持尽可能小。如果例如所述电机的温度较小，则可以规定，仅仅对于很短的持续时间或者可能甚至对于占据数值零的持续时间设置功率暂时提供量。

按照一种优选的实施方式，在再生过程中出现对所述混合驱动装置的功率要求提高时以下述方式来运行所述电机：降低被转化为电能的机械能的量。如果例如驾驶员在再生过程中要求更多的功率，则转移到一个工作点中，在该工作点上所述电机必须产生更少的负载或者不产生额外的负载。得到提高的功率要求由此可以通过降低由电机产生的负载来实现。同样的效果可以在相反的情况下得以实现。如果例如在再生过程中降低了所述功率要求，则可以以下述方式来运行所述电机：提高被转化为电能的机械能的量，由此增大通过所述电机产生的负载。当然，这一点只有在没超过所述最大温度时才可行。

优选以下述方式操控所述电机和所述内燃机：自所述再生过程的开始起所述内燃机的运行状态就处于为所述废气催化器的再生过程预先给定的范围内。

所述任务也通过一种用于混合驱动装置的控制器和/或调节器以下方式来解决：该控制器和/或调节器被安排用于实施根据本发明的方法。此外，所述任务通过一种用于混合驱动装置用的控制机构和/或调节机构的计算机程序以下方式得以解决：该计算机程序被编程用于当其在所述控制器和/或调节器上运行时实施根据本发明的方法。

附图说明

本发明的其他特征、应用可行方案和优点从以下对本发明的实施例所作的描述中获得，借助于附图对所述实施例进行解释，其中所述特征不仅能够以单独的方式对本发明来说很重要而且也能够以不同组合的方式对本发明来说很重要，而没有再次明确地指出这一点。其中示出了：

图1是图表，从该图表中可以读出所述内燃机的工作点，并且在该图表中示出了用于所述储存式催化器的再生的范围；

图2是简化的图解，该图解示出了所述电机在再生过程中的升温情况以及在使用电机的情况下和在未使用电机的情况下的再生过程的曲线变化；

图3是所述电机在再生之前和过程中的可能的温度曲线变化的示意图；

图4是具有输入参量和输出参量的简化方框图，所述输入参量和输出参量可以用于实施根据本发明的方法；并且

图5是根据本发明的方法的一种可能的实施方式的流程图；

图6是一些简化的并且被安排用于实施根据本发明的方法的、布置在车辆30中的组件。

具体实施方式

图1示出了内燃机、尤其是柴油马达的简化的运行范围，所述运行范围例如被保存在组合特性曲线中。从在图1中示出的运行范围中可以读出工作点。x轴示出了转速并且y轴示出了转矩或者说负载。在图1中示出的灰色区域2和划阴影线的区域3是运行范围，在这些运行范围内在不使用电机的情况下不能实施所述废气催化器的再生过程，因为在那里尤其是关于废气的温度的条件没有得到满足。

通过是混合驱动装置的一部分的电动马达的使用，将所述柴油马达的工作点朝更高的负载移动，方法是：将所述柴油马达的多余的机械功率转化为电功率。而后将这种电能量例如缓存在电池中。通过这种工作点移动，产生额外的区域，该区域可以用于所述储存式催化器的再生。这就是在图1中用灰色示出的区域2。在用阴影线示出的区域3中，尽管使用了所述电机，但不可以继续进行再生过程。

图2示出了在具有电驱动装置（附图标记6）的情况下和在没有电驱动装置（附图标记5）的情况下NOx再生过程的典型的曲线变化。x轴示出了时间并且y轴的下方区域示出了所述催化器的NOx装载量。如果在所述再生过程中所要求的马达功率下降到对于所述再生过程来说不合适的范围内，例如在时刻7就是这种情况，则在没有电支持的情况下中断所述再生过程。这种对于再生过程来说不合适的范围相当于图1中的灰色背景的区域2。但是，随着所述电机的使用，可以将马达的功率保持在对于所述再生过程来说合适的更高的水平上，这通过图2中的设有附图标记6的线条来示出。一旦所述NOx装载量下降到零，就可以结束用所述电机进行的回收并且降低马达功率，在图2中在时刻8就是这种情况。

此外，在图2中在上方的区域中示意性地作为设有附图标记4的线条示出了所述电机的运行温度。在这里y轴代表运行温度并且x轴继续示出了时间。如可以从图2中的这张图表中看出的那样，所述电机的运行温度在电功率的回收或再生的过程中由于自身的损耗功率而上升。

在图3中示出了所述电机的其他可能的温度曲线。在用I表示的上方的子图表中，在没有使用根据本发明的方法的情况下运行所述电机。在时刻52开始所述再生过程。所述电机的温度达到最大值10，因此必须在时刻53结束所述催化器的自洁式燃烧。

处于所述上方子图表下面的图表II示范性地示出了所述电机依照根据本发明的方法的一种可能的实施方式的温度曲线。在时刻50决定，以下述方式操控所述电机：产生功率暂时提供量，该功率暂时提供量能够用于接下来的再生过程。例如降低直到那时由所述电机转换的或者产生的电功率，从而使得所述电机的温度下降。在时刻52开始所述再生阶段56。现在以下述方式操控所述电机：该电机产生额外的负载，由此产生电能并且所述温度升高。在时刻54结束所述再生阶段56并且又以正常的模式来运行所述电机，从而使得例如所述温度12重又稍许下降。

在第三子图表III中示出了另一种可能的温度曲线13。在时刻50以下述方式来运行所述电机：产生功率暂时提供量。在时刻51向所述电机提出提高了的负载或者功率要求，由此所述温度会提高，这作为虚线14来示出。由于为了在时间间隔55中形成功率暂时提供量而操控所述电机，但是这种要求对于特定的温度值9来说被中断或者降低。由此实现这一点：所述温度13即使在所述再生阶段56结束54时也没有超过所述最大的温度10。

图4示出了一方框图，在该方框图中示意性地示出了控制器20。方框21至28示出了可能的输入值及输出值。在方框21中检测所述电机的温度并且将其传输给所述控制器20。在方框22中当前的NOx装载量被传输给所述控制器20或者以所熟知的方式从其他为所述控制器20所知悉的参量中来计算出。方框23代表当前的转矩或者说当前的负载。在方框24中对其他为确定所述内燃机的当前工作点所需要的参数进行综合。方框25代表以下输入参量，所述输入参量可以用于计算直至所述催化器的再生过程（之前）还剩余的时间并且优选可以包括所述催化器设备及内燃机的优选表示出特征的参量。

在所述控制器20中尤其确定用于所述功率暂时提供量的开始的时刻。据此在功能框26中以下述方式操控所述电机：例如通过限制所述电机的功率这种方式来遵守所述功率暂时提供量。功能框27能够在所述废气催化器的再生过程中以所熟知的方式操控所述内燃机以及其他组件。在功能框28中对所述电机进行操控，以便在所述催化器的再生过程中产生额外的负载，由此将所述内燃机的工作点移到一个范围中，在该范围内可以进行所述催化器的再生过程。

在图5中所示出的流程图中示出了根据本发明的方法的一种可能的实施方式。所述方法在步骤100中开始，在该步骤中对所述电机的温度进行监控。在步骤101中计算并且监控直至实施所述再生过程（之前）的时间。在步骤102中检查，是否达到了用于操控所述电机以便达到所述功率暂时提供量9的时刻50。例如根据所述催化器的当前装载量来确定所述时刻50。当然同样可以使用所述内燃机的当前的工作点以及所述电机的当前的温度，以便缩短所述持续时间55，在所持续时间中用功率暂时提供量来运行所述电机。如果还没有设置功率暂时提供量9，那么所述方法就跳回到所述步骤100。否则在步骤103中降低所述电机的最大功率和/或平均功率。

在步骤104中检查，是否应该实施所述催化器的再生过程。如果不是这种情况，则继续用有限的功率来运行所述电机。否则在步骤105中实施所述再生过程，其中以下述方式来运行所述电机：将所述内燃机的工作点移到对于所述催化器的自洁式燃烧来说更为有利的范围中。在步骤106中结束所述再生阶段56，并且所述电机又供所述内燃机的完全支持所用。

图6示出了一些简化的并且被安排用于实施根据本发明的方法的、布置在车辆30中的组件。

例如被构造为柴油马达的内燃机31通过机械连接件32与车轮33相连接。所述内燃机31具有排气装置34，在该排气装置中布置了废气催化器35、尤其是NOx储存式催化器。

此外，在所述车辆30中设置了电机36，该电机与所述内燃机31一起形成混合驱动装置37，该混合驱动装置可以以多种式样以所熟知的方式来构造。例如所述电驱动装置36作用到所述车辆的一个被驱动的轴上，并且所述燃烧驱动的驱动装置作用到所述车辆的另一个被驱动的轴上，或者所述电机36能够以其他所熟知的方式与所述内燃机作用连接。

所述内燃机31和所述电机36通过例如可以包括总线系统的信号线路38与控制器39相连接，该控制器被设置用于控制和/或调节所述混合驱动装置并且由此控制和/或调节所述电机36以及所述内燃机31。在所述控制器39中构造了存储区40，在该存储区中保存了计算机程序41，该计算机程序被编程用于实施根据本发明的方法。

在图6中示出的车辆能够实现这一点：所述电机36在NOx再生过程中不会超过最大允许的温度10。这以下方式来实现：自所述再生过程56之前的、能够确定的持续时间55起以降低功率的模式来运行所述电机36，使得所述电机36在所述再生阶段56开始52时具有相应较低的运行温度12、13。因为所述再生持续时间56以及由此所述电机36的升温12、13取决于所述NOx装载量，所以根据当前的NOx装载量来确定所述热功率暂时提供量。就所述催化器35的较低的NOx装载量而言，所述电机36的功率暂时提供量相应地应该较小。就所述催化器35的满装载量而言，所述功率暂时提供量应该为最大。

直至某个温度9，可以相应完全地运行所述电机36。随着所述储存式催化器35的装载量的增加，所述电机36的温度12、13相对于最大允许的温度10必须具有更大的差。就空的储存式催化器35而言，所述电机36可以一直运行到其最大温度。可以以温度9来完全运行所述电机36，所述温度9与所允许的最大温度10之间的温度差相应于在NOx装载量最大的情况下必须暂时提供的最大的功率暂时提供量。

为了实施根据本发明的方法，可以使用所述电机36的不同温度12、13，或者可以通过不同的方式来求得所述温度12、13。所述温度12、13例如可以是所述电机36的构件温度、例如定子绕组的温度。但是，所述温度12、13也可以是电子模块的温度，所述电子模块操控所述电机36并且被集成或者用法兰连接到所述电机中。所述温度12、13例如可以借助于温度传感器来测量并且/或者借助于温度模型来算出。

Claims (10)

1.用于运行机动车（30）中的混合驱动装置（37）的方法，其中所述混合驱动装置（37）包括至少一个内燃机（31）和至少一个电机（36），并且其中所述机动车（30）具有在所述机动车（30）的运行过程中可再生的废气催化器（35），其特征在于，在所述废气催化器（35）的再生过程（56）中以下述方式来运行所述电机（36）：产生额外的负载，并且至少在所述再生过程（56）开始（52）之前的有限的持续时间（55）内以能够实现功率暂时提供量的运行模式以下述方式来运行所述电机（36）：所述电机（36）的和/或对所述电机（36）进行控制的元件的温度（11、12、13）在再生过程（56）开始（52）时不超过能够预先给定的温度值（9）。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述废气催化器（35）是NOx储存式催化器。

3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述功率暂时提供量以下方式来实现：以较小的最大功率和/或平均功率来运行所述电机（36）。

4.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，其特征在于，所述能够预先给定的温度值（9）根据以下参量中的至少一个参量来确定：

-所述废气催化器（35）的运行状态，尤其是所述废气催化器（35）的NOx-储存装载量；

-所述废气催化器（35）的再生过程（56）的所推测的开端（52）；

-所述内燃机（31）的运行状态；

-所述机动车（30）的行驶状态。

5.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，其特征在于，能够预先给定的所述持续时间（55）根据以下参量中的至少一个参量来确定：

-所述废气催化器（35）的运行状态，尤其是所述废气催化器（35）的NOx-储存装载量；

-所述废气催化器（35）的再生过程（56）的所推测的开端（52）；

-所述内燃机（31）的运行状态；

-所述机动车（30）的行驶状态；

-所述电机（36）的温度（11、12、13）和/或对所述电机进行控制的元件的温度（11、12、13）。

6.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，其特征在于，在再生过程（56）中出现对所述混合驱动装置（37）的功率要求提高时以下述方式来运行所述电机（36）：降低被转化为电能的机械能的量，并且/或者在再生过程（56）中出现对所述混合驱动装置（37）的功率要求降低时以下述方式来运行所述电机（36）：提高被转化为电能的机械能的量。

7.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，其特征在于，以下述方式来操控所述电机（36）和所述内燃机（31）：自所述再生过程（56）开始（52）起所述内燃机（31）的运行状态就处于针对所述废气催化器的再生过程预先给定的范围内（1、2）。

8.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，其特征在于，在所述再生过程（56）中监控所述电机（36）的和/或对所述电机（36）进行控制的元件的温度（11、12、13），并且如果所述电机（36）的或者对所述电机进行控制的元件的温度（11、12、13）超过能够预先给定的最大值（10），则中断所述再生过程（56）。

9.用于对混合驱动装置（37）进行控制和/或调节的控制器（39），其特征在于，该控制器（39）被设计用于实施根据前述权利要求中至少一项所述的方法。

10.计算机程序（41），该计算机程序能够保存在用于混合驱动装置的控制器（39）的存储区（40）内，其特征在于，所述计算机程序（41）被编程用于当其在所述控制器（39）上被执行时实施根据权利要求1至8中任一项所述的方法。