CN107225962A - 用于运行用于混合动力机动车的驱动装置的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于运行用于混合动力机动车、例如用于中度混合动力加强机动车的驱动装置的方法,带有燃烧发动机(13)、通过离合器(14)可被联接到燃烧发动机(13)的曲轴(12)处的第一电机(10),其中,一个离合器侧与第一电机(10)且/或另一离合器侧与燃烧发动机(13)的曲轴经由带传动装置(11)相连接,且带有至少一个可被联接到混合动力机动车的车辆驱动器(21)处的第二电机(20),包括如下步骤:a) 适配在离合器(14)处的转速,b) 闭合或打开离合器(14),以便于变换燃烧发动机(13)的运行状态。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于运行用于混合动力机动车、例如用于中度混合动力加强机动车(Mild-Hybrid-Plus-Kraftfahrzeug)的驱动装置的方法,其中,该驱动装置带有燃烧发动机、通过离合器可被联接到燃烧发动机的曲轴处的第一电机,其中,一离合器侧与第一电机且/或另一离合器侧与燃烧发动机的曲轴经由带传动装置相连接,且带有至少一个可被联接到混合动力机动车的车辆驱动器处的第二电机。此外,本发明涉及一种相应的驱动装置。
背景技术
带有燃烧发动机和与燃烧发动机的曲轴在带传动中的第一电机的现代的混合动力机动车是基本上已知的。第一电机或者带传动装置可通过离合器被联接到燃烧发动机的曲轴处。在此,第一电机可以发电机模式运行,以便于给机动车的电气车载电网供以电能且给电存储器(电池)充电。第一电机还可以电动机模式辅助燃烧发动机。在此,在带传动装置与燃烧发动机的曲轴之间的离合器对于电机的这些模式而言可被闭合。此外,在电动机模式中的第二电机可被用于纯电气行驶。在大约5-15kW/t的电动机功率的情形中提及中度混合动力机动车。此外,第二电机还可以发电机模式来运行。
在此如下被证实是不利的,即,为了将第一电机连接到燃烧发动机的曲轴处使用复杂的离合器系统,其通常要求成本密集的摩擦离合器。此外,这些常规的离合器系统被实施成常开或常闭的离合器,其中,在离合器的至少一个运行状态中须经由致动器持久地施加力,以便于将离合器保持在期望的位置中。因此需要的辅助能量降低了燃料节省潜力。此外,这样的离合器系统在其功能性上受限。
发明内容
因此本发明的目的在于,至少部分克服由现有技术已知的缺点中的至少一个。尤其地本发明的目的是,提供一种用于运行用于混合动力机动车、例如用于中度混合动力加强机动车的驱动装置的经改善的方法和一种相应的经改善的驱动装置。此外,本发明的目的是,使得驱动装置的经改善的、多样的功能性且优选地使得在混合动力机动车的燃烧发动机与带传动装置之间的离合器的最佳的功能导向的操纵成为可能。
在此,本发明提供了一种用于运行用于混合动力机动车、例如用于中度混合动力加强机动车的驱动装置的方法,该驱动装置带有燃烧发动机、通过离合器可被联接到燃烧发动机的曲轴处的第一电机,其中,一离合器侧与第一电机且/或另一离合器侧与燃烧发动机的曲轴经由带传动装置相连接,和至少一个可被联接到混合动力机动车的车辆驱动器处的第二电机来实施,
包括如下步骤:
- a) 适配在离合器处的转速,这可意味着将带传动装置的转速适配到燃烧发动机的转速或将通过离合器被传递的转矩必要时降低直至无负载的状态,
- b) 闭合或打开离合器,以便于变换燃烧发动机的运行状态。
根据本发明,中度混合动力加强机动车理解成具有至少两个电机的中度混合动力机动车。在此,第一电机可被联接在燃烧发动机的带传动装置中。在此,第一电机可起动燃烧发动机,例如在冷起动、在停止状态中起动和/或由电气行驶出发的起动的情形中。第二电机可处在传动装置之前或在传动装置之后的离合器的车轮侧,或直接在车轮处或在被单独驱动的轴处。在此,第二电机可使得纯电气行驶成为可能,例如当燃烧发动机被关断时。两个电机可被用于助推,也就是说用于电气式提高驱动力矩(附加于燃烧发动机)。此外,两个电机可被用于再生。在此,第二电机可在不带有燃烧发动机的情况中再生而第一电机利用燃烧发动机再生。例如在并联混合设计中实现第二电机在传动装置的行驶离合器与车轮之间的布置。此外,空调压缩机可处在与带传动装置的有效连接中。在此然而显然可设想的是,代替在第一电机与离合器之间且/或在离合器与燃烧发动机的曲轴之间的带传动装置可设置有任意其它的变速传动装置,例如正齿轮级、齿形带传动装置、链条、行星齿轮传动装置、摩擦齿轮传动装置或流体传动装置。空调压缩机也可与不同于带传动装置的变速传动装置处在有效连接中。
此外根据本发明可设置成,第二电机可直接与混合动力机动车的车辆驱动器相联接。在此可有利地实现如下,即,第二电机可布置在轮毂中,以便于在发电机模式中以最佳的效率直接由驱动轴获取动能。
备选地,第二电机可布置到在未被燃烧发动机驱动的轴处的第二车辆驱动器处(例如带有差速器和到车轮处的驱动轴的被电气驱动的轴)。备选地,第二电机的功能可通过多个电机来示出(例如两个轮毂电机)。
此外根据本发明可设置成,第一电机可在带传动装置中或可直接与燃烧发动机的曲轴相联接。因此可有利地实现驱动装置的不同的在结构上的实施形式,例如带有在相同驱动轴上的间隔的第一电机或在带传动装置中的间隔的第一电机的并联混合。按照车辆模型和在机动车中的结构空间要求,该驱动装置的其中一种或另一种实施形式可为有利的。
在此,该发明思想在于,以如下方式提高驱动装置的功能性,即,离合器甚至在使用简单且成本适宜的离合器(例如爪式离合器)的情形中可被灵活地且简单地切换。为此,根据本发明带传动装置和曲轴的转速被适配以及通过离合器在打开/闭合期间待传递的转矩被降低或甚至被适配或者降低直至无负载。因此可实现燃烧发动机的不同的运行状态,在其中不仅第一电机而且第二电机可满足不同的功能。由于离合器的灵活切换的可能性,燃烧发动机或者驱动装置的运行状态可被扩展且按照混合动力机动车的行驶情况可使得驱动装置的经改善的作用原理成为可能。有利地,因此不仅可使用可切换的带有可负荷切换的力配合的离合器(例如湿式/干式摩擦离合器)的带轮而且可使用经简化的、不可负荷切换的尤其形状配合的离合器(例如爪式离合器或诸如此类)的带轮。显然,通过根据本发明的方法还改善了带有摩擦离合器的驱动装置的运行且扩展以另外的客户导向的特定功能,如在接下来详细说明的那样。
此外在本发明的范畴中可设置成,在步骤a)中带传动装置的转速和燃烧发动机的转速可被下降直到零。在此同样可设想的是,对于力配合的离合器而言略大于零的允许的转速差可被确定。由此,燃烧发动机的运行状态在停止状态中、例如在纯电气行驶的情形中、在混合动力机动车的滑行行驶中或在带有关上的燃烧发动机的混合动力机动车的减速和/或制动的情形中可被有利地扩展。在此,离合器可被打开,以便于例如通过第一电机独立于燃烧发动机来驱动带传动装置,其中,第一电机在该情况中可被电动机式运行。在此优点在于,当燃烧发动机被关停时,混合动力机动车的空气调节不被中断。同时,第二电机可被用于电气行驶。备选地,第二电机可被用于给在混合动力机动车中的电气车载电网的供电且/或用于给蓄能器充电且/或用于给第一电机供电。当第二电机驱动混合动力机动车时,蓄能器可给车载电网供电,其中,当第一电机可再生时,所回收的能量可被用于给车载电网供电且/或用于给蓄能器充电。另一方面,当带传动装置被制动直至零,以便于例如可通过第一电机起动燃烧发动机时,例如在冷起动、在停止状态中起动、在由电气行驶出发的起动的情形中或在机动车制动的情形中在改变想法的情况之后,离合器在停止的燃烧发动机的情形中随时可被再次闭合。为此第一电机同样可被电动机式地运行。为了将带传动装置快速制动直至停止状态,第一电机可例如作为发电机来运行。额外地,在需要时与带传动装置可处在有效连接中的空调压缩机可被辅助性地操控。一旦带传动装置的转速等于零(对于形状配合的离合器而言)或达到允许的转速差(对于力配合的离合器而言),离合器可被闭合。因此,燃烧发动机的在其中燃烧发动机可被起动的运行状态被快速达到。第二电机于是也可满足不同的功能,例如电气行驶、在混合动力机动车中的电气车载电网的供电和/或蓄能器的充电。
此外如下在本发明的意义中可设想的是,在步骤a)中带传动装置的转速和燃烧发动机的转速可被适配到大于零的相同转速上。因此,带有大于零的转速的燃烧发动机的运行状态例如在启动的情形中、在通过燃烧发动机驱动的情形中且/或在带有启动的燃烧发动机的混合动力机动车的滑行运行中或在带有启动的燃烧发动机的混合动力机动车的减速和/或制动的情形中可有利地被扩展。在此,离合器可被打开,以便于使得用于给辅助机组供电的第一电机的电动机式运行成为可能,且/或以便于节省燃料,当第一电机无须通过燃烧发动机被牵引时。同时,按照行驶情况可通过第二电机实现不同的功能,例如电气行驶或在混合动力机动车中的电气车载电网的供电且必要时蓄能器的充电和/或第一电机的供电。此外,离合器在转动的燃烧发动机的情形中按照根据本发明的方法可随时又被闭合,一旦带传动装置和燃烧发动机的转速被充分适配以及经由离合器当前被传递的转矩被降低到由离合器系统允许的转矩上,以便于使得用于再生的第一电机的发电机式运行或用于辅助燃烧发动机的第一电机的电动机式运行成为可能。为了将带传动装置快速地带到合适的转速上,第一电机可被相应地操控。附加地,在需要时空调压缩机可被辅助性地操控。一旦达到带传动装置的期望的转速(对于形状配合的离合器而言)或允许的转速差(对于力配合的离合器而言)以及离合器的当前待传递的转矩被匹配于离合器系统的允许的转矩,离合器可被闭合。因此,燃烧发动机的新的有利的运行状态可被建立且快速达到,例如追加起动运行状态,在其中燃烧发动机在不带有第一电机的情况中通过第二电机(例如经由行驶离合器)在启动的情形中可被辅助。第二电机此处还可满足不同的附加功能,例如电气行驶或在混合动力机动车中的电气车载电网的供电且/或蓄能器的充电且/或第一电机的供电。
此外在本发明的范畴中可设置成,在步骤a)中为了适配带传动装置的转速和燃烧发动机的转速,第一电机、与带传动装置可处在有效连接中的空调压缩机和/或燃烧发动机被相应地操控。当电机呈电动机式地工作时,带传动装置的转速可被提高。当电机呈发电机式地工作时,带传动装置的转速可被降低。当第二电机发出多于对于行驶所需要的功率时,燃烧发动机可通过传动装置的经相应操控的行驶离合器被辅助或者被加速牵引,以便于提高燃烧发动机的转速且降低在车轮处的转矩下降。在燃烧发动机中各个气缸也可被断开或接入,以便于影响燃烧发动机的转速。此外,燃烧发动机可通过发动机控制器被操控到更高或更低的转速上。空调压缩机还可通过适宜的操控被带到更高或更低的转速上。
此外可在本发明的范畴中设置成,在步骤a)中为了将由离合器所传递的转矩必要时降低直至无负载的状态,第一电机、空调压缩机和/或燃烧发动机可被相应地操控。动态惯性效应可通过相应的反力矩来补偿,以便于调整在带传动装置的离合器处的定义的负荷状态且紧接着打开该离合器。
有利地,根据本发明的方法可被实施用于在燃烧发动机的在其中离合器被闭合且在其中第一电机被用于加速燃烧发动机且第二电机被用于电气行驶的起动状态(Start-Zu)与燃烧发动机的在其中离合器被打开且在其中第一电机被用于驱动空调压缩机且第二电机被用于混合动力机动车的电气车载电网和/或第一电机的供电的行驶状态(VM-Off)之间变换。在此,由带有关停的燃烧发动机和相联结的带传动装置的运行状态可被变换到带有运转的燃烧发动机和被脱开的带传动装置的运行状态中。只要传动装置的行驶离合器仍被打开且转矩不被传递到燃烧发动机上,第二电机可在车辆驱动中被用于示出正的转矩(驱动)和负的转矩(再生)。在上述运行状态之间的变换可随着燃烧发动机通过第一电机的起动被引入。一旦燃烧发动机在没有通过第一电机的辅助的情形中可运转,经由第一电机的相应操控必要时与空调压缩机的操控组合以及在需要时借助于在燃烧发动机处的转矩作用使离合器卸负(entlasten)且被无负载地打开。对于在传动装置与燃烧发动机之间的力矩传递而言可紧接着闭合行驶离合器。此外,燃烧发动机可在需要时提供额外的转矩,其通过第二电机在发电机运行中可被用于车载电网需求的供电且/或用于蓄能器的充电且/或用于第一电机的供电,例如用于在燃烧发动机的启停运行中在燃烧发动机的相对较小的转速的情形中的较低速度范围中的空气调节。为了由行驶状态变换回到燃烧发动机的起动状态中,首先传动装置的行驶离合器在脱开的带传动装置的情形中可被打开。在此,第二电机为了给车载电网需求供电可作为发电机来运行或在蓄能器的充足的充电状态中通过不带有机械牵引的电气操控来运行。然后,燃烧发动机的起动状态可通过两个不同的方法选项来实现。在第一选项中,第一电机可将带传动装置加速或减速到燃烧发动机的当前转速上。在此,空调压缩机可被辅助地操控。紧接着,离合器必要时可与在燃烧发动机处的相应的转矩作用结合地被卸负且闭合。燃烧发动机然后可被关停,其中,通过相联结的带传动装置,第一电机可通过相应的操控正面地影响燃烧发动机的关停特性。必要时存在的动能可在第一电机的发电机式运行中在该情况中被回收且进而具有对燃烧消耗的正面影响。紧接着,燃烧发动机的起动状态可在所谓的改变想法的情况中通过所联结的带传动装置随时成为可能。在第二选项中,燃烧发动机可在相对传动装置打开的行驶离合器的情形中被关停或者被减速。在该阶段中,带传动装置可保持在脱开的状态中且维持空气调节。一旦燃烧发动机低于确定的转速阈值(例如800/500/200 1/min),空气调节可以如下方式被结束,即,第一电机必要时可利用通过空调压缩机的辅助使带传动装置减速且在达到允许的转速差或者相同转速的情形中离合器可被闭合。按照可行驶性或车辆空气调节的优先权,第一选项或第二选项可得到使用。
此外,该方法可被实施用于在燃烧发动机的在其中离合器被打开且在其中第一电机被用于驱动空调压缩机且第二电机被用于电气行驶的追加起动状态(Zustart-Off)与燃烧发动机的在其中离合器被闭合且在其中第一电机被用于加速燃烧发动机且第二电机被用于混合动力机动车的电气车载电网的供电的行驶状态(VM-Zu)之间变换。因此可有利地实现由被关停的到运转的运行状态中的用于燃烧发动机的新的追加起动方法。首先,带传动装置可被脱开,第一电机可驱动用于空气调节的带传动装置。为了可快速起动燃烧发动机,在第一选项中可如下来进行。只要燃烧发动机经由行驶离合器相对传动装置尚未被联结,混合动力机动车仅可经由第二电机被驱动。第一电机然后可将包含空调压缩机的带传动装置(必要时带有通过空调压缩机的相应操控的辅助)减速到燃烧发动机的转速上或离合器由此可被闭合的允许的转速差上。在闭合带轮之后,第一电机可经由带传动装置加速燃烧发动机,直至燃烧发动机的喷射被释放。紧接着,燃烧发动机和第一电机可将燃烧发动机加速到传动装置输入轴的当前转速上。当前被挂入的档位的行驶离合器最后可被闭合且混合动力机动车可被进一步加速。因此可实现在其中离合器被闭合的目标状态、也就是说燃烧发动机的行驶状态(VM-Zu)。在第二选项中,尤其温和的加速过程可在蓄能器的充足的充电状态的情形中被实现。在较高行驶速度的情形中,该变体方案也可以是有利的,以便于将燃烧发动机快速地加速到目标转速上且经由第二电机降低或如果可能补偿在车轮处的转矩下降。根据该第二选项,第二电机可一直驱动混合动力机动车,直至行驶离合器将燃烧发动机连结至传动装置。由于温和的加速过程,第二电机此外可具有功率储备,其可被用于经由传动装置的行驶离合器补偿燃烧发动机的起动。因此,燃烧发动机可经由行驶离合器在打滑的情形中被加速牵引直至喷射释放,其中,在车轮处的转矩下降可经由第二电机根据可能性被补偿。紧接着,行驶离合器可被进一步打开且燃烧发动机可自动地进一步加速。第一电机可在此期间优选保持在“稳定空气调节(Standklimatisierung)”的状态中,只要可通过蓄能器提供足够的电气功率。备选地,空气调节为了变换运行状态可被减少或者中断。一旦在带传动装置与加速的燃烧发动机之间的转速差被降低到离合器的允许的极限上或到相同的转速上,离合器可被闭合。为此,同样可辅助性地进行在第一电机处且/或在燃烧发动机处的转矩作用且/或进行空调压缩机的相应的操控。然后,燃烧发动机必要时可借助于第一电机被加速到在传动装置输入端处的当前转速上。传动装置的行驶离合器然后可被闭合且起动过程结束。车辆可进一步在目标状态中移动,也就是说在带有闭合的离合器的行驶状态中。为了由燃烧发动机的行驶状态又达到追加起动状态的运行状态,离合器在其又可被打开且燃烧发动机可被关停之前根据本发明可被卸负。带轮的卸负优选可在带侧上通过第一电机且在需要时辅助地通过空调压缩机的相应操控实现。在发动机侧上可同时实现在燃烧发动机处的转矩作用。一旦离合器无负载,其可被打开且第一电机又可被加速到例如对于期望的空气调节而言的目标转速上。
有利地,在本发明的范畴中为了起动燃烧发动机可设置成,可引入气缸关断(Zylinderabschaltung)和/或在燃烧发动机中的提早喷射(fruhe Einspritzung),以便于使得燃烧发动机的经加速的起动状态(Start-Zu)或追加起动状态(Zustart-Off)成为可能。此外有利的是,根据本发明第二电机在燃烧发动机的追加起动状态中可被用于尤其经由行驶离合器加速燃烧发动机。因此,燃烧发动机的期望的运行状态还可被更快速地实现、达到或者变换。
此外,根据本发明的目的通过一种用于混合动力机动车、尤其用于中度混合动力加强机动车的根据上面所描述的方法运行的驱动装置来实现。显然此处与在根据本发明的上面详细描述的方法中相同的优点也适用。
附图说明
另外的改善本发明的措施在下面利用本发明的优选的实施例的说明根据附图进一步示出。在此,在权利要求中且在说明书中所提及的特征相应地可分别单独地或以任意组合地对于本发明而言是重要的。在此须注意,附图仅具有描述的特性而不考虑以任意的形式限制本发明。其中:
图1 显示了根据本发明的驱动装置的示意性图示,
图2 显示了根据本发明的驱动装置的不同运行状态的示意性图示,
图3 显示了根据本发明的方法的第一实施例的示意性图示,
图4 显示了根据本发明的方法的第二实施例的示意性图示,
图5 显示了根据本发明的方法的第三实施例的示意性图示,
图6 显示了根据本发明的方法的第四实施例的示意性图示,
图7 显示了根据本发明的方法的第五实施例的示意性图示,
图8 显示了根据本发明的方法的第六实施例的示意性图示,
图9 显示了根据本发明的方法的第七实施例的示意性图示,以及
图10 显示了在根据本发明的驱动装置的运行状态之间的进一步可能的变换的示意性图示。
附图标记清单
10 第一电机
11 带传动装置
12 曲轴
13 燃烧发动机
14 离合器
15 行驶离合器
16 传动装置
17 控制单元
18 空调压缩机/辅助机组
20 第二电机
21 车辆驱动器/第二驱动轴
22 机械离合器或冗余离合器
30 电气车载电网
31 第一电机的牵引线
32 第二电机的牵引线
33 车载电网分配器
34 DC/DC转换器
35 蓄能器
1,2,3,4,5 行驶情况
A1,A2,B,C,D,E,G1,G2,H1,H2,H3,K,L 燃烧发动机的运行状态。
具体实施方式
在此,图1显示了用于中度混合动力加强机动车的根据本发明的驱动装置,其具有两个电机10,20。根据本发明的控制单元17可构造成发动机控制器,在其中根据本发明的方法可以软件或计算机程序产品的形式来实施。因此,控制单元17根据本发明被设计用于监控在混合动力机动车中的电气车载电网30、用于测定用于第一电机10与燃烧发动机13的曲轴12脱开和/或联结的最佳时刻,以便于最佳地充分利用在机动车中的电气和机械功率。
在本发明的示出的实施例中,第一电机10作为在带传动装置11中的起动机-发电机可被联接到燃烧发动机13处。备选地然而同样可设想的是,第一电机10可被直接联结到在相同的驱动轴12上的曲轴12处。在两种情况中使用例如可实施成摩擦离合器的离合器14。此外,第二电机20可被联接到车辆驱动器21处,这通过机械离合器(22)或无力矩的断开或可切换的单向离合器来实现。
第一电机10可起动燃烧发动机13。第二电机20可在经由传动装置16的被打开的行驶离合器15脱开的燃烧发动机13的情况中再次使得纯电气行驶成为可能。附加于燃烧发动机13,两个电机10,20可被用于提高驱动力矩(助推)且/或用于再生。在此,在牵引运行中第二电机20可在不带有燃烧发动机13的情况中再生而第一电机10利用燃烧发动机13再生。牵引运行意味着,机械能量被燃烧发动机13的一起转动消耗。
在此,燃烧发动机13通过行驶离合器15被联结到传动装置16处。燃烧发动机13的曲轴12在本发明的示出的实施例中确定第一驱动轴12而车辆驱动器21确定第二驱动轴21(差速器中间轴21)。第一驱动轴12和第二驱动轴21彼此平行地延伸且在车辆纵向上看略间隔地依次放置。根据本发明的该实施形式,驱动装置可具有在车辆横向上看紧凑的结构形式。虽然如此然而还可设想的是,燃烧发动机13、传动装置16和第二电机20可处在相同的驱动轴上,以便于在车辆纵向上降低结构空间。
根据本发明,第二电机20实施成可联接到车辆驱动器21处。为此可设置有传统的机械离合器22或第二电机20自身可冗余地设计且/或无力矩地工作且/或具有可切换的单向离合器,以便于被无力矩地切换。因此,第二电机20的不必要的磨损和由于第二电机20的牵引损失可至少部分被降低。
在此,在机动车中的电气车载电网30具有第一电机10的牵引线31、第二电机20的牵引线32、车载电网分配器33、相对车辆车载电网的DC/DC转换器34(通常由不同的12V消耗器组成)和蓄能器35。此外,作为在两个电机10,20的电压水平上的电气消耗器可布置有空调压缩机。空调压缩机出于简化原因在图1中未示出。在机动车中的总的电流需求G因此由经由DC/DC转换器34被联接到两个电机10,20的电网(混合车载电网)处的12V车辆车载电网的需求(车载电网需求)、在混合车载电网的电压水平(48V或HV车载电网)的电压水平上的另外的消耗器例如可选的电气化的空调压缩机、电气辅助加热器或类似物的需求和蓄能器35的再充电需求组成。
图2显示了中度混合动力加强机动车的驱动装置的不同运行状态。离合器14扩展了中度混合动力加强机动车的拓扑结构且使得带传动装置11(通常包括曲轴带轮、带起动机发电机RSG或者第一电机10、带张紧系统和空调压缩机18)与燃烧发动机13的脱开成为可能。在此,根据本发明的方法通过适配带传动装置11和燃烧发动机13的转速扩展在较不同的运行状态之间的切换可能性且使得对于相应的行驶情况且对于不同的驾驶者期望而言始终最佳地合适的运行状态的选择成为可能。在许多行驶情况中此外有利的是,脱开带传动装置11,以便于降低第一电机10由于燃烧发动机13的摩擦或者牵引功率,这正面地影响燃烧消耗。额外地,在脱开的带传动装置11的情形中与燃烧发动机13的转速解耦的车辆空气调节是可能的(在起动停止阶段中的温度空气调节、在单向离合-发动机-关闭-阶段(Freilauf-Motor-Aus-Phasen)中的空气调节、在较低行驶速度的情形中且尤其在启停情况中的经改善的空气调节等等)。
通过可切换的带传动装置11还可示出驱动装置的额外的经优化的运行状态。对于所建议的方法而言所考虑的运行状态的整体性在图2中被总结。在该图像中,运行状态关联于行驶情况1至5且被分成“联结的带传动装置11”(14闭合,左列)和“脱开的带传动装置11”(14打开,右列)的切换状态。在图2的第一行1中描绘了第一行驶情况(1,“车辆减速”)。在第二行2中描绘了第二行驶情况(2,“单向离合-发动机-起动”),在第三行3中描绘了第三行驶情况(3,“单向离合-发动机-关闭”),在第四行4中描绘了第四行驶情况(4,“车辆行驶”)且在第五行5中描绘了第五行驶情况(5,“车辆停止”)。
在带有闭合的离合器14的第一行驶情况(1,“车辆减速”)中,驱动装置或者燃烧发动机13的运行状态即A1(发动机制动运行I、空气调节激活、在燃烧发动机13处的转速大于零、在第一电机10处的转速大于零、第一电机10再生或牵引、第二电机20再生或牵引、带传动装置11被联结、行驶离合器15闭合)和A2(再生运行I、空气调节不激活、在燃烧发动机13处的转速等于零、在第一电机10处的转速等于零、第二电机20再生或牵引、带传动装置11被联结、行驶离合器15打开)是可能的。在带有打开的离合器14的第一行驶情况(1,“车辆减速”)中,驱动装置或者燃烧发动机13的运行状态B(再生运行II、空气调节激活、在燃烧发动机13处的转速等于零、在第一电机10处的转速大于零、第一电机10驱动带传动装置11、第二电机20再生或牵引、带传动装置11被脱开、行驶离合器15打开)是可能的。
在带有闭合的离合器14的第二行驶情况(2,“单向离合-发动机-起动”)中,驱动装置或者燃烧发动机13的运行状态C(单向离合-发动机-起动-运行II、空气调节激活、在燃烧发动机13处的转速大于零、在第一电机10处的转速大于零、第一电机10牵引或给车载电网供电、第二电机20牵引或给车载电网供电、带传动装置11被联结、行驶离合器15打开)是可能的。在带有打开的离合器14的第二行驶情况(2,“单向离合-发动机-起动”)中,驱动装置或者燃烧发动机13的运行状态D(单向离合-发动机-起动-运行I、空气调节选择性地不激活/激活、在燃烧发动机13处的转速大于零、在第一电机10处的转速等于/大于零、第一电机10在需要时驱动带传动装置11、第二电机20牵引/给车载电网30供电、带传动装置11被脱开、行驶离合器15打开)是可能的。
在带有闭合的离合器14的第三行驶情况(3,“单向离合-发动机-关闭”)中,驱动装置或者燃烧发动机13的运行状态E(单向离合-发动机-关闭-运行I、空气调节不激活、在燃烧发动机13处的转速等于零、在第一电机10处的转速等于零、第二电机20牵引或给车载电网供电、带传动装置11被联结、行驶离合器15打开)是可能的。在带有打开的离合器14的第三行驶情况(3,“单向离合-发动机-关闭”)中,驱动装置或者燃烧发动机13的运行状态F(单向离合-发动机-关闭-运行II、空气调节激活、在燃烧发动机13处的转速等于零、在第一电机10处的转速大于零、第一电机10驱动带传动装置11、第二电机20牵引或给车载电网供电、带传动装置11被脱开、行驶离合器15打开)是可能的。
在带有闭合的离合器14的第四行驶情况(4,“车辆行驶”)中,驱动装置或者燃烧发动机13的运行状态即G1(燃烧发动机-运行I、空气调节激活、在燃烧发动机13处的转速大于零、在第一电机10处的转速大于零、第一电机10给车载电网30供电或辅助燃烧发动机(助推)或牵引、第二电机20给车载电网30供电或辅助燃烧发动机(助推)或牵引、带传动装置11被联结、行驶离合器15闭合)和G2(电动机运行I、空气调节不激活、在燃烧发动机13处的转速等于零、在第一电机10处的转速等于零、第二电机20驱动车辆、带传动装置11被联结、行驶离合器15打开)是可能的。在带有打开的离合器14的第四行驶情况(4,“车辆行驶”)中,驱动装置或者燃烧发动机13的运行状态即H1(燃烧发动机-运行II、空气调节不激活、在燃烧发动机13处的转速大于零、在第一电机10处的转速等于零、第二电机20给车载电网30供电或辅助燃烧发动机(助推)或牵引、带传动装置11被脱开、行驶离合器15闭合)、H2(燃烧发动机-运行III、空气调节激活、在燃烧发动机13处的转速大于零、在第一电机10处的转速大于零、第一电机10驱动带传动装置、第二电机20给车载电网30供电且/或给第一电机10供电或辅助燃烧发动机(助推)或牵引、带传动装置11被脱开、行驶离合器15闭合)和H3(电动机-运行II、空气调节激活、在燃烧发动机13处的转速等于零、在第一电机10处的转速大于零、第一电机10驱动带传动装置11、第二电机20驱动车辆、带传动装置11被脱开、行驶离合器15打开)是可能的。
且最后在带有闭合的离合器14的第五行驶情况(5,“车辆停止”)中,驱动装置或者燃烧发动机13的运行状态K(稳定空气调节不激活、在燃烧发动机13处的转速等于零、在第一电机10处的转速等于零、带传动装置11被联结、行驶离合器15打开)是可能的。在带有打开的离合器14的第五行驶情况(5,“车辆停止”)中,驱动装置或者燃烧发动机13的运行状态L(稳定空气调节激活、在燃烧发动机13处的转速等于零、在第一电机10处的转速大于零、第一电机10驱动带传动装置11、第二电机20停止、带传动装置11被脱开、行驶离合器15打开)是可能的。
由该图示出发介绍了用于操控带传动装置11的离合器14以及两个电机10,20的根据图3至9的根据本发明的方法的所建议的实施备选方案,以用于在不同的运行状态之间变换。根据图3至9的根据本发明的方法的所建议的实施备选方案有利地一方面可被应用到带有可负荷切换的切换元件(例如湿式/干式离合器)的可切换的带轮的已知的设计,另一方面其然而同样尤其设计用于简化的不可负荷切换的切换元件(例如爪式离合器或诸如此类)。
图3显示了根据本发明的方法的第一种实施可行性方案,在其中离合器14首先不被加载且可被立即脱开。当燃烧发动机13被关停且带传动装置11被联结时,因此不实现车辆的空气调节(根据图2的运行状态K,G2,E,A2),离合器14可被立即打开,第一电机10可紧接着驱动带传动装置11且因此也驱动空调压缩机18。由此,使得车辆的空气调节成为可能(根据图2的运行状态B,F,H3,L)。
图4显示了根据本发明的方法的第二种实施可行性方案,在其中被脱开的转动的带传动装置11被制动直至停止状态且紧接着被联结。该方法用于到在图3中离开的运行状态(根据图2的运行状态A2,E,G2,K)中的变换。为了将带传动装置11快速地制动直至停止,优选地使用第一电机10且作为发电机来运行。额外地在需要时空调压缩机18可被辅助性地操控。一旦在带传动装置11处的转速等于零或达到对于离合器14而言允许的转速差,离合器14闭合。因此,达到在其中燃烧发动机13的起动状态(Start-Zu)可被快速引入的运行状态。
图5显示了根据本发明的方法的第三种实施可行性方案,在其中燃烧发动机13的起动状态(Start-Zu)经由第一电机10实现,在此期间车辆的启动由第二电机20承担,其中,在启动之后离合器14被卸负且被打开。起始情况另一方面是带有被关停的燃烧发动机13和被联结的带传动装置11的运行状态(根据图2的运行状态A2,E,G2,K)且被变换到带有运转的燃烧发动机13和被脱开的带传动装置11的运行状态(根据图2的运行状态D,H1,H2)中。只要传动装置16的行驶离合器15尚被打开且进而转矩不被传递到燃烧发动机13上,第二电机20由车辆驱动器21的侧被用于示出正的转矩(驱动)和负的转矩(再生)。在运行模式之间的变换以燃烧发动机13以第一电机的起动开始。有利地,对于燃烧发动机13的起动而言尤其地出现带有气缸关断(摩擦功率的降低)和提早的喷射(TSI)的组合,以便于降低用于经由第一电机10加速燃烧发动机13的功率需求以及时间。一旦燃烧发动机13可在没有通过第一电机10的辅助的情况下运转,经由第一电机10的操控必要时与空调压缩机18的操纵组合地以及在需要时经由在燃烧发动机13处的转矩作用使离合器14卸负且无负荷地打开。对于运行状态H1(“VM运行II”)和H2(“VM运行III”)而言,紧接着传动装置16的行驶离合器15被闭合且燃烧发动机13承担在车轮处的驱动力矩的提供。此外,燃烧发动机13在需要时提供额外的转矩,其通过第二电机20在发电机式运行中被用于给车载电网需求供电和/或用于蓄能器35的充电且/或用于第一电机10的供电(例如用于在燃烧发动机13的相对较小的转速的情形中在下面的速度范围中的在燃烧发动机式的启停运行中的空气调节)。在运行状态D(“单向离合-发动机-起动”)中,燃烧发动机在空转中在相对传动装置16的打开的行驶离合器15和脱开的带传动装置11的情形中运转。第二电机20为了车载电网30和/或第一电机10的供电可作为发电机被运行或在蓄能器35的充足的充电状态中可在不带有机械牵引的情况下通过电气操控来运行。
图6显示了根据本发明的方法的第四种实施可行性方案,在其中由带有脱开的带传动装置11的燃烧发动机(13)的燃烧发动机运行或者行驶状态(VM-Off)被变换至带有经联结的带传动装置11的被关停的燃烧发动机13。该方法用于到图5的离开的运行状态(图2的运行状态A2,E,G2,K)中的变换。由运行状态(图2的运行状态D,H1,H2)出发,运行状态(图2的运行状态A2,E,G2,K)可通过两个不同的方法选项来达到。在第一选项中,第一电机10将带传动装置11加速或者减速到燃烧发动机13的当前转速上。在此,空调压缩机18可辅助性地被操控。紧接着,离合器14必要时与在第一电机10和/或空调压缩机18处的相应的转矩作用和/或在需要时在燃烧发动机13处的同时的转矩作用的联系中被卸负和闭合。燃烧发动机13被关停,其中,通过所联结的带传动装置,第一电机10可通过相应的操控正面地影响关停行为。必要时存在的动能可在第一电机10的发电机式运行中在该情况中被回收且进而具有对燃烧消耗的正面影响。同时,燃烧发动机13的起动状态(Start-Zu)在改变想法的情况中通过所联结的带传动装置11可由第一电机10随时实现。在第二选项中,燃烧发动机13在传动装置16的被打开的行驶离合器15的情形中被关停且由于自身的摩擦力矩减速。在该阶段中,带传动装置11保持在脱开状态中且第一电机10维持空气调节。一旦燃烧发动机13低于800/500/200/ 1/min的转速阈值,空气调节结束,第一电机10必要时利用通过空调压缩机18的辅助使带传动装置11减速且其在达到离合器14的允许的转速差或者带传动装置11停止状态的情形中被联结。按照可行驶性/车辆空气调节的优先权,两种方法可得到使用。
图7显示了根据本发明的方法的第五种实施可行性方案,在其中燃烧发动机13的新的追加起动方法从带传动装置11的在其中燃烧发动机13被关停的追加起动状态(Zustart-Off)脱开且第一电机10驱动用于空气调节的带传动装置11。尤其的对于带有脱开的带传动装置11且带有例如用于稳定空气调节的转动的第一电机10的运行情况而言得出对于燃烧发动机13经由可切换的或者可联接的带传动装置11的联结或者起动的要求。根据本发明的方法的在下面所建议的第五实施可行性方案在两种选项中描述了用于打开和闭合离合器14的策略,其中,第一电机10和第二电机20被尤其用于通过转速同步在用于离合器14的根据本发明的方法的步骤a)中降低负荷且因此使得“较简单且较成本适宜的”离合器14的使用成为可能。对于根据本发明的方法的该第五种实施可行性方案而言重要的运行状态变换在图7中示出。
为了快速起动燃烧发动机,在此在第一选项中可如下来进行。只要燃烧发动机13尚未经由传动装置16的行驶离合器15被联结,车辆仅经由第二电机20被驱动。第一电机10将包含空调压缩机18的带传动装置11(必要时利用通过空调压缩机18的相应操控的辅助)减速到燃烧发动机13的转速或自其起离合器14可被闭合的允许的转速差上。在带传动装置11的联结之后,第一电机10将燃烧发动机13经由带传动装置11加速直至燃烧发动机13的喷射被释放,燃烧发动机的所谓的行驶状态(VM-Zu)。对于该追加起动方法而言尤其与气缸关断(摩擦功率降低)的组合和提早的喷射(TSI)同样显现为有利的,以便于降低用于经由第一电机10加速燃烧发动机13的功率需求以及时间。紧接着,燃烧发动机13和第一电机10组合地将燃烧发动机13加速到传动装置输入轴的当前转速上。当前被置入的档位的行驶离合器15被闭合且车辆进一步加速。目标状态因此被达到。第二选项尤其适合于在蓄能器35的充足的充电状态中的温和的加速过程。在较高行驶速度的情形中该变体方案也有利于将燃烧发动机13快速地加速到目标转速上且经由第二电机20降低或(如果可能)补偿在车轮处的转矩下降。在第二选项中,第二电机20同样一直驱动车辆,直至传动装置16的行驶离合器15连结燃烧发动机13。由于温和的加速过程,第二电机20此外具有功率储备,其用于经由传动装置16的行驶离合器15补偿燃烧发动机13的起动。燃烧发动机13经由行驶离合器15在打滑中被加速牵引直至喷射释放,其中,在车轮处的转矩下降经由第二电机20根据可能性被补偿。紧接着,行驶离合器15又被打开且燃烧发动机13自动地进一步加速。第一电机10在此期间优选保持在“稳定空气调节”的状态中,只要在蓄能器35方面提供充足的电气功率。备选地,空气调节为了运行状态变换可被降低或者中断。一旦在带传动装置11与加速的燃烧发动机13之间的转速差被降低到离合器14的允许的界限上,离合器14被闭合(必要时在使用在第一电机10处和/或在燃烧发动机13处的转矩作用和/或空调压缩机18的相应操控的情形下)且燃烧发动机13(必要时与第一电机10组合地)被加速到在传动装置输入端处的当前转速上。传动装置16的行驶离合器15闭合且起动过程结束。车辆进一步在目标状态中移动。
图8显示了根据本发明的方法的第六种实施可行性方案,在其中进行由燃烧发动机式运行或者由带有被联结的带运行11的燃烧发动机13的行驶状态(VM-Zu)到脱开的带运行11中的变换。如果车辆处在带有被联结的带传动装置(A1,C或G1)的燃烧发动机运行中且到带有脱开的带传动装置(B,D,F,H1,H2,H3,L)的运行模式中的变换被初始化,则须首先使离合器14在其可被打开之前卸负。带传动装置11的卸负优选在带侧通过第一电机10在需要时辅助地通过空调压缩机18的相应操控实现。在发动机侧上同时实现在燃烧发动机13处的转矩作用。一旦离合器14无负荷,其被打开且第一电机10被加速到目标转速(例如对于空气调节而言)上。当由运行状态C(“单向离合-发动机起动-运行II”)被变换到运行状态H1(“VM-运行II”)或H2(“VM-运行III”)中的其中一个中时(参见图8中非连续的箭头),额外地燃烧发动机13须首先被加速到当前的传动装置输入转速上。这如下扩展了先前所描述的方法。因为在此带传动装置11首先还被联结,所以燃烧发动机13到目标转速的加速优选通过第一电机10被电动机式地辅助,直至自低于在燃烧发动机13与传动装置输入端之间的500/200/50 1/min的定义的转速差,对此,电动机式或发电机式地使用第一电机10,以便于可靠地达到目标转速且由此避免不期望的传动系振动。通过该辅助,鉴于舒适性(目标转速被可靠达到)和自发性(目标转速被快速达到)对于运行状态C(FMA运行II)而言优化燃烧发动机13的联结性能。紧接着利用离合器14的卸负(如上面所描述的那样)继续进行且达到目标状态。
最后,图9显示了根据本发明的方法的第七种实施可行性方案,在其中由带有脱开的带传动装置11的燃烧发动机运行或者由燃烧发动机(13)的行驶状态(VM-Off)到燃烧发动机运行中或者到带有被联结的带传动装置11的燃烧发动机(13)的行驶状态(VM-Zu)中的变换。如果车辆处在带有脱开的带传动装置的燃烧发动机运行(D,H1,H2)中且到带有被联结的带传动装置的燃烧发动机运行(A1,C,G1)中的变换被初始化,则首先带传动装置11须按照行驶情况被加速/减速到燃烧发动机13的当前转速上。这优选通过第一电机10实现且在需要时辅助地通过空调压缩机18的相应操控。一旦达到对于离合器14而言允许的转速差(或对于简单的例如形状配合的离合器而言相同的转速或者同步转速),离合器14闭合(必要时与在第一电机10处且/或在燃烧发动机13处的转矩作用相联系以及必要时借助于空调压缩机18的相应操控)且因此从可切换的带传动装置11的角度来看达到目标状态。
除了用于操控两个电机10,20的根据本发明的方法的七个示例地描述的实施可行性方案之外,借助于其在使用离合器14(尤其不可负荷切换的简单的形状配合的离合器14)下使得在驱动装置或者燃烧发动机13的运行状态之间的不同变换成为可能,“中度混合(叠加)”的混合拓扑结构(参见图1)在确定的边界条件下还提供了在不切换离合器14的情形中也变换运行状态的可行性方案,如其在图10中示出的那样。通过整个箭头标明的变换不要求离合器14的操纵。通过非连续的箭头标明的变换描述了在其中带有脱开的带传动装置11的燃烧发动机13被运转的运行状态,在目标状态中然而被关停。对于该变换而言,与之相反提供了带传动装置11的较短的联结,以便于通过第一电机10正面地影响舒适性(例如“关停冲击(Abstellschlagen)”)。为此,首先带传动装置11被加速或减速到燃烧发动机13的当前转速上,紧接着离合器14相对带传动装置11被无负荷地切换,然后第一电机10被(电动机式或发电机式)地操控成,使得燃烧发动机13被舒适地关停(还参见图6)。一旦燃烧发动机13被关停,离合器14无负荷地且可被打开。紧接着,第一电机10又可使带传动装置11加速且使车辆的空气调节继续。
图1至10的上述说明仅在示例的范畴中描述了本发明。显然,实施形式的各个特征(只要其在技术上有意义)可彼此自由组合,而不脱离本发明的范畴。
Claims (11)
1.用于运行用于混合动力机动车、例如用于中度混合动力加强机动车的驱动装置的方法,带有燃烧发动机(13)、通过离合器(14)能被联接到所述燃烧发动机(13)的曲轴(12)处的第一电机(10),其中,一离合器侧与第一电机(10)且/或另一离合器侧与所述燃烧发动机(13)的曲轴(12)经由带传动装置(11)相连接,
且带有至少一个能被联接到所述混合动力机动车的车辆驱动器(21)处的第二电机(20),
包括如下步骤:
a) 适配在所述离合器(14)处的转速,
b) 闭合或打开所述离合器(14),以便于变换所述燃烧发动机(13)的运行状态。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在步骤a)中所述带传动装置(11)的转速且所述燃烧发动机(13)的转速被下降且/或降低直到零。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在步骤a)中所述带传动装置(11)的转速和所述燃烧发动机(13)的转速被适配且/或降低到大于零的相同转速上。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,在步骤a)中为了适配所述带传动装置(11)的转速和所述燃烧发动机(13)的转速所述第一电机(10)和/或能与所述带传动装置(11)被带到有效连接中的空调压缩机(18)和/或所述燃烧发动机(13)被相应地操控。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,所述方法被实施用于在所述燃烧发动机(13)的在其中所述离合器(14)被闭合且在其中所述第一电机(10)被用于加速所述燃烧发动机(13)而所述第二电机(20)被用于电气行驶的起动状态(Start-Zu)与所述燃烧发动机(13)的在其中所述离合器(14)被打开且在其中所述第一电机(10)被用于驱动所述空调压缩机(18)且所述第二电机被用于所述混合动力机动车和/或所述第一电机(10)的电气车载电网的供电的行驶状态(VM-Off)之间变换。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,所述方法被实施用于在所述燃烧发动机(13)的在其中所述离合器(14)被打开且在其中所述第一电机(10)被用于驱动所述空调压缩机(18)而所述第二电机(20)被用于电气行驶的追加起动状态(Zustart-Off)与所述燃烧发动机(13)的在其中所述离合器(14)被闭合且在其中所述第一电机(10)被用于加速所述燃烧发动机(13)而所述第二电机(20)被用于所述混合动力机动车的电气车载电网的供电的行驶状态(VM-Zu)之间变换。
7.根据权利要求5或6所述的方法,其特征在于,在所述燃烧发动机(13)中的气缸关断和/或提早喷射被引入,以便于使得所述燃烧发动机(13)的经加速的起动状态(Start-Zu)或追加起动状态(Zustart-Off)成为可能。
8. 根据权利要求6所述的方法,其特征在于,在所述燃烧发动机(13)的追加起动状态(Zustart-Off)中所述第二电机(20)被用于加速所述燃烧发动机(13),尤其经由行驶离合器(15)。
9.用于混合动力机动车、例如用于中度混合动力加强机动车的驱动装置,带有
燃烧发动机(13),
第一电机(10),其通过离合器(14)能被联接到所述燃烧发动机(13)的曲轴(12)处,
其中,一离合器侧与第一电机(10)且/或另一离合器侧与所述燃烧发动机(13)的曲轴(12)经由带传动装置(11)相连接,
和至少一个第二电机(20),其能被联接到所述混合动力机动车的车辆驱动器(21)处,
其特征在于,设置有被设计用于运行根据前述权利要求中任一项所述的驱动装置的控制单元(17)。
10.根据权利要求9所述的驱动装置,其特征在于,空调压缩机(18)与所述带传动装置(11)处在有效连接中。
11.根据权利要求9或10所述的驱动装置,其特征在于,所述离合器(14)构造成形状配合的、尤其能无负载切换的离合器(14),
且/或所述离合器(14)构造成爪式离合器或齿式离合器。
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