CN107226081B - 用于运行驱动装置的方法和用于混合动力汽车的驱动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种尤其在混合动力汽车的制动时、运行用于混合动力汽车、例如加版轻度混合动力汽车的驱动装置的方法，其中驱动装置具有内燃机(13)、第一电机(10)、其能够与内燃机(13)的曲轴(12)耦连、第二电机(20)、其能够与混合动力汽车的汽车驱动系(26)耦连、和具备混合能力的制动系统，所述方法包含以下步骤：‑a)评估在混合动力汽车制动时通过第一电机(10)和第二电机(20)的有效的回收，‑b)根据按照步骤a)进行的评估、通过第一电机(10)和/或第二电机(20)提供期望的制动功率。

Description

用于运行驱动装置的方法和用于混合动力汽车的驱动装置
技术领域
本发明涉及一种用于运行混合动力汽车的驱动装置的方法，例如用于加版轻度混合动力汽车，尤其在混合动力汽车刹车时的方法，其中驱动装置具有内燃机、第一电机(其能够与内燃机的曲轴相连)、第二电机(其能够与混合动力汽车的汽车驱动系耦连)和能够混合的制动系统。此外，本发明涉及一种相应的驱动装置。
背景技术
具有内燃机和第一电机(其以皮带传动与内燃机的曲轴相连)的现代混合动力汽车基本上是已知的。第一电机或皮带传动器可以通过离合器与内燃机的曲轴耦连。第一电机在此可以以发电机模式运行，用于为汽车的汽车电路供电并且为蓄电器(电池)充电。第一电机也可以以电动机模式支持内燃机或者启动内燃机。在皮带传动器和内燃机的曲轴之间连接离合器用于电机的这些模式。以电动机模式的第二电机此外可以被用于纯电动行驶。大约5-25kW/t的电动机功率被称为轻度混合动力汽车。此外第二电机也可以以发电机模式运行。
当在混合动力汽车制动时第一电机和/或第二电机以发电机模式运行时，则它们实现了回收制动的功能，并且将混合动力汽车的动能转化成电能。在此涉及的是电制动。附加地在混合动力汽车中使用已知的机械制动，用于在需要时支持或提高制动效果。所述机械制动将机械能通过摩擦转化成热能。与纯的摩擦制动相反，从动能中回收的电能在电制动时不会丢失。需要的制动效果划分为电制动和机械制动，这种划分通过能够混合的制动系统调节。在需要的制动效果不利地划分为电制动和机械制动时，则可能仅将较小的动能转换成电能。
发明内容
本发明因此所要解决的技术问题在于，至少部分地克服由现有技术已知的缺点。本发明的任务尤其在于，提供一种尤其在混合动力汽车的制动时、运行用于混合动力汽车、例如加版轻度混合动力汽车(Mild-Hybrid-Plus-Kraftfahrzeug)的驱动装置的改进的方法，并且提供一种相应改进的驱动装置。本发明的任务尤其在于，实现在混合动力汽车通过第一电机和/或第二电机的制动过程中优化的回收，并且优选地实现蓄电器的有效的充电和/或汽车电路有效的再充电和/或在混合动力汽车制动是通过第一电机和/或通过第二电机有效地运行电消耗器。
在此本发明提供一种尤其在混合动力汽车的制动时、运行用于混合动力汽车、例如加版轻度混合动力汽车的驱动装置的方法，其中驱动装置具有内燃机、第一电机(其能够与内燃机的曲轴耦连)、第二电机(其能够与混合动力汽车的汽车驱动系耦连)和具备混合能力的制动系统，所述方法包含以下步骤：
-a)评估在混合动力汽车制动时通过第一电机和第二电机的有效的回收，
-b)根据按照步骤a)进行的评估、通过第一电机和/或第二电机提供期望的制动功率。
按照本发明，加版轻度混合动力汽车理解为轻度混合动力汽车，其具有两个电机。第一电机在此可以连接在皮带传动器或者直接与内燃机的曲轴耦连。在此，第一电机例如在冷启动、静止启动和/或从电动行驶中的启动中启动内燃机。第二电机可以在离合器的车轮侧上在变速器之前或变速器之后，或者直接在车轮上，或者在单独驱动的轴上。第二电机在此可以实现纯的电动行驶，例如当内燃机被关闭时。两个电机可以被用于助推，例如作为内燃机的补充电动式提高驱动力矩。此外，两个电机可以被用于回收。第二电机在此在内燃机停机时或在内燃机空转时进行回收，并且第一电机借助拖曳运行进行回收。具有混合能力的制动系统包含电动的制动力加强器(e-BKV)，其例如接收在制动踏板行程和进而期望的制动功率方面的输入信号，并且此外将在待设定的电制动功率方面的控制信号传递至控制单元或发动机控制器。
本发明的构思在于，对于混合动力汽车的确定的制动意愿分析第一电机和第二电机的可能的回收功率和/或可能的回收效率，并且在动能转换成电能方面最优化地实施制动意愿。此外，本发明有利的实现了，在第一电机和第二电机以发电机模式运行时识别和考虑不同的可能的能量损失、例如一些构件的拖曳损失、耗散损失和类似损失。本发明还能实现的是，考虑第一电机和第二电机的最大功率以及用于有效回收的电池充电。按照本发明，根据通过哪个电机或者必要时通过两个电机可以同时地开始有利的和/或有效的回收和可以进行蓄电器的最优化的充电和/或汽车电路的最优化的再充电和/或耗电器的最优化的运行，第一电机或第二电机或两个电机应该同时提供需要的制动功率。本发明在评估之后与驾驶员意愿相应地提供期望的制动功率，其可以最有效地按照评估的结果通过一个电机或另一个电机、通过两个电机同时地或者甚至通过机械制动地实现。
此外在本发明的范畴中考虑的是，在步骤b)中根据按照步骤a)中的评估首先通过第一电机、或者首先通过第二电机、或者之后同时通过第一电机和第二电机、或者直接同时通过第一电机和第二电机提供期望的制动功率。根据行驶状况、混合动力汽车的速度和期望的制动功率可以首先要么通过第一电机、要么通过第二电机实现最优化的回收。有利地，首先为了有效的回收使用这样的电机，其可以最有效地回收。因此例如在较高速度和相对较低的制动意愿时，与汽车驱动系耦连的第二电机比在皮带传动器中与内燃机耦连的第一电机更利于回收。这可以出于这种原因，即第二电机由于其接近车轮可以具有相比于第一电机到曲轴的传动比更有利、例如更高的到驱动轴的传动比，和/或第一电机由于内燃机的随动拖曳或随动转动而具有太高的拖曳损失。相反地可以想到这种情况，即例如在速度较低并且相对很高的制动意愿时，其中第二电机完全不能有效地回收。在此，第一电机尽管由内燃机导致拖曳损失，但是由于其到曲轴传动比较小，因而可以比第二电机更有效地回收。之后，当电机之一的有效功率用尽并且制动意愿比仅一个电机能提供的更高时，则合理的是两个电机同时被用于回收。
因此在本发明的范畴中规定，在步骤a)的评估中，考虑第一电机的回收功率、尤其最大回收功率和优选预计回收功率和/或第二电机的回收功率、尤其最大回收功率和优选预计回收功率。在此，预计回收功率考虑最大的回收功率例如与混合动力汽车的温度和/或速度的关联性。在此有利的是，可以识别这些状况，即何时两个电机之一的回收功率过低，并且可能更有利的是首先使用另外的电机用于回收。由此有利地也可以识别这些状况，即何时两个电机之一的回收功率被用尽，并且需要启动另外的电机用于回收。此外可以有利地识别这些状况，何时制动功率不再能通过回收提供、甚至不再能通过两个电机同时提供，则需要操作机械制动。
因此本发明需要具有混合能力的(blending-
Figure BDA0001252645460000041
)制动系统作为驱动装置的另外的组件，其包含集成在汽车电路中的电动制动力加强器。所述具有混合能力的制动系统可以调节将需要的制动效果向电动制动和机械制动的划分。有利的是，所述调节相比于通过机械制动实施制动意愿更优选通过第一电机和/或第二电机实施制动意愿。此外，具有混合能力的制动系统也可以有益于改进行驶舒适性。这尤其适用于这样的行驶状况，其中第一电机和/或第二电机的回收功率和/或驱动装置的能量损失直接显著地改变，并且因此需要快速地跟踪制动意愿向电动和机械制动的划分。例如在减速阶段中，内燃机的连接导致了附加的机械摩擦功率，其通过相应降低的电制动功率的调节平衡地在制动意愿方面补偿，并以此可以表现得非常舒适。
此外有利的是，在步骤a)的评估中，第一电机的效率和/或第二电机的效率被考虑。因此可以有利地考虑到这些状况，即相比于动能损失、尤其通过驱动装置的部件的随动拖曳，何时通过电机之一回收虽然是可能的，但是通过另外的电机更加有效。对效率的考虑因此实现了这样的优点，即能够比另一个实现更有利的能量回收的电机首先被用于回收。
此外在本发明的范围中规定，在步骤a)的评估中考虑能量损失，其通过第一电机与内燃机的耦连、尤其通过内燃机被第一电机的随动拖曳、和/或通过第二电机与汽车驱动系的耦连、尤其通过汽车驱动系的部件被第二电机随动拖曳产生。基本上有利的是，分别确定用于各个电机的补偿值，其根据速度和挡位被选择，并且自所述补偿值起回收功率超过内燃机或在汽车驱动系中的至少一个部件的机械的、例如运动学的拖曳损失，和/或其他耗散损失(例如通过内燃机中和/或汽车驱动系中的部件的摩擦)。为了接通各个电机，则补偿值(必要时连同另外的电机的最大回收功率)的超过被定义为有效回收的条件。
此外，按照本发明，在步骤a)的评估中，考虑变速器的机械属性，尤其输入转速、输入扭矩、输出转速、输出转矩、转差率、选择的挡位、传动比、预选择的挡位和/或预选择的传动比。因此通过内燃机与变速器的耦连的动能损失(所谓的发动机制动)和/或通过汽车驱动系的至少一个部件被第二电机随动拖曳导致的动能损失可以被确定。
按照本发明的方法可以有利地包含至少一个另外的步骤：
-c)选择、尤其自动地选择变速器中的挡位，用于降低内燃机的拖曳损失和/或汽车驱动系中的拖曳损失。
借助变速器中相应的传动比，类似于在所谓发动机制动的情况，在驱动装置中的动能损失改变，其中在回收时较小的动能损失是有利的。按照本发明有利的是，在操作电动制动器时、具有尽可能低的动能损失的相应的挡位被自动地设置。因此驾驶员被减负。若变速器中的挡位的自动选择不可能，则向驾驶员通知要手动选择的挡位的至少一个建议。
此外，在评估时考虑内燃机的机械属性。在此，例如机械功率、转速和/或扭矩可以作为待考虑的参数。因此内燃机通过第一电机的随动拖曳导致的动能损失在回收时被精确确定。
此外，在评估时考虑至少一个蓄能器的电功率。在此可以将电动率、电流和/或电压作为被考虑的参数。因此可以有利地识别，何时回收的制动效果被用尽并且电制动具有有限的使用效果。在这种情况中，机械制动的操作是合理的。
此外，在评估时考虑混合动力汽车的速度和减速。回收功率和/或回收的效率取决于这些参数，因此这些参数的考虑实现了在步骤a)中的更好的评估。此外，风阻损失和滚动阻力损失与这些参数有关，这些按照本发明作为在混合动力汽车行驶时不可避免的损失被考虑并且因此被确定为用于有效回收的绝对最小值。所述最小值之后被加入各个补偿值或两个补偿值，用于确定何时两个电机之一或者两个电机能够合理地回收。所述状态参数因此使得评估更精确。
此外，本发明规定，按照本发明的方法仅在超过混合动力汽车的最小速度时实施并且在超过极限速度时被中断。替代式地在该范围中实施机械制动，用于确保在紧急情况中不考虑回收效率地发生制动过程并且可以实施紧急制动。
此外，按照本发明的技术问题通过一种用于混合动力汽车的、尤其用于加版轻度混合动力汽车的驱动装置解决，所述驱动装置按照上述方法运行。在此与以上在方法中详细描述的相同的优点显然也适用。
附图说明
以下借助对本发明优选实施例的描述参照附图详细说明改进本发明的其他措施。在此，在权利要求中和说明书中提及的特征分别单独地或者任意组合地实现本发明。在此需要注意的是，附图仅具有描述特性并且不应以任意形式限定本发明。在附图中：
图1示出按照本发明的驱动装置的示意图，和
图2示出按照本发明的方法的回收控制的示意图。
具体实施方式
在此图1示出用于加版轻度混合动力汽车(其具有两个电机10、20)的按照本发明的驱动装置。按照本发明的控制单元17可以设计为发动机控制器，按照本发明的方法以软件或者计算机程序产品的形式在其中实施。控制单元17因此按照本发明设计用于，分析通过第一电机10和第二电机20的进行的回收。在此本发明规定，有效的回收包含蓄电器35的有效的充电和/或汽车中的汽车电路30的有效供电和/或耗电器的有效运行。
第一电机10在本发明所示的实施例中作为皮带传动器11中的启动器-发电机与内燃机13耦连。但是备选地同样可以考虑的是，第一电机10直接在相同的驱动轴线12上连接在内燃机13的曲轴12。在两种情况中可以设置离合器14，其可以设计为摩擦离合器。
第一电机10可以启动内燃机13。第二电机20又可以在内燃机13停机时或者内燃机13空转时实现纯电动运行。两个电机10、20可以被用于作为内燃机13的补充而提高驱动力矩(助力)和/或被用于回收。第二电机20在此可以在内燃机13停机时或者内燃机13空转时进行回收，并且第一电机10可以利用拖曳运行中的内燃机13进行回收。所述拖曳运行指的是机械能通过内燃机13的伴随转动耗散。
内燃机13能够通过行驶离合器15与变速器16耦连。差速器23构成变速器16的输出端。第二电机20通过耦连元件22与差速器23相连。耦连元件22可以设计为离合器和/或传动级和/或可换挡的加速器，其中在图1中显示出作为离合器的实施形式。因此至少部分地降低第二电机20的不需要的磨损和通过第二电机20的拖曳损失。
差速器23在本发明所示的实施例中通过两个联节轴24与加版轻度混合动力汽车的驱动轮25耦连。第一电机10、内燃机13和变速器16因此定义了汽车驱动系26，按照本发明第二电机20通过耦连元件22与汽车驱动系相连。
在本发明的实施形式中，内燃机13的曲轴12定义了第一驱动轴线12，并且变速器16的输出端定义了第二驱动轴线21。第一驱动轴线12和第二驱动轴线21基本上相互平行地延伸并且在汽车纵向观察大致前后地间隔。在汽车横向上观察驱动装置可以具有紧凑的结构。但是，同时还可以考虑的是，内燃机13、变速器16和第二电机20可以位于相同的驱动轴线上，用于在汽车纵向上降低结构空间。但是此外还可以考虑的是，第一驱动轴线12和第二驱动轴线21并非基本上相互平行，并且在汽车纵向上观察大致前后间隔地布置，或者不在相同的驱动轴线上重叠，用于例如由于结构空间限制提供第二电机20的单独的定位和/或提供四轮驱动功能。
汽车电路30在此具有第一电机10的拖曳导线31、第二电机20的拖曳导线32、汽车电路分配器33、用于汽车电路的DC/DC转换器34(通常由不同的12V消耗器组成)和蓄能器35。电的制动力加强器作为具有混合能力的制动系统的组件可以集成在汽车电路中。此外，空调压缩机作为在两个电机10、20的电压水平上的耗电器集成在皮带传动器11中。电的制动力加强器和空调压缩器出于简化原因在图1中未示出。
此外本发明用于(如结合图2阐述的那样)在蓄能器35的有效充电方面优化通过第一电机10和第二电机20的回收。在此，尤其第一电机10和第二电机20的最大的以及当前的有效功率和当前效率以及通过第一电机10和第二电机20的发电机模式中的运行导致的典型的能量损失相对行驶状况中给定的条件被考虑。
图2示出按照本发明的方法的可能的情况，其中借助第二电机20的回收运行的整体系统的效率大于借助第一电机10的回收运行的整体系统的效率。按照本发明，根据借助哪个电机能够提供更有利的整体系统的效率，第一电机10或者第二电机20被连通用于回收。因此在图2的实施例中，首先可以考虑第二电机20的回收功率，并且在更高的制动意愿W时、根据汽车速度V考虑第一电机10的回收功率。在此，第二电机20的发电功率与减速意愿对应地被提高，用于尽可能有效地、尤其无通过内燃机13的拖曳功率的损失地产生电能并且临时存储在蓄电器35中。在此，最大的减速功率对应第二电机20的最大发电功率GEM2。
若蓄能器35在其有效功率方面大于第二电机20的最大回收功率GEM2,并且期望的制动意愿W相应地较高，则对于蓄能器35不设置最大的回收功率，由此系统效率和加版轻度混合动力汽车的消耗或CO2节省潜能被减小。这种情况也可以当第二电机20在一个范围中工作时出现，其在该范围中不达到最大的回收功率GEM2或者处于较差的发电机效率运行区域中或者热降额限制了最大回收功率GEM2。
因此按照本发明、尤其自动地通过控制单元17实施：在较高制动意愿W时(其超出第二电机20的最大回收功率GEM2)，则与内燃机13耦连的第一电机10附加地被用于回收。因为在此内燃机被随动拖曳(参照用于变速器16的典型的降挡策略的内燃机13的拖曳损失EVM的锯齿图)，因此合理的是仅当期望的制动意愿W超出第二电机20的最大回收功率GEM2与附加的补偿值(内燃机13的拖曳损失EVM)之和时才使用附加回收。所述补偿值有利地根据速度或挡位被选择，用于避免在较低挡位中(车轮力矩影响)或者在低汽车速度V时(发动机声响)的舒适度缺点。最大的减速功率在此对应第二电机20的最大发电功率GEM2加上内燃机13的拖曳损失EVM加上第一电机10的最大发电功率GEM1之和。
此外，按照本发明运动学的拖曳损失和/或变速器16的机械耗散损失在通过第二电机20进行回收时被考虑用于补偿值。按照本发明还可以被考虑用于回收的最小值的是：混合动力汽车仅通过风阻在行驶时损失动能。
此外，按照本发明有利的是，第一电机10和/或第二电机20当它们对于制动意愿不能有效地用于回收时则脱耦，用于避免拖曳损失和/或磨损。
按照本发明的控制单元17可以根据对有效回收的评估、与驾驶员的期望相应地、通过第一电机10或者通过第二电机20或者通过两个电机10、20或者连同通过机械制动提供期望的制动功率W。
对图1和图2的前述说明仅在举例的范畴中描述本发明。这些实施形式的单独的特征只要在技术上是合理的则可以相互自由地组合，只要不脱离本发明的范围即可。
附图标记清单
10 第一电机
11 皮带传动器
12 曲轴
13 内燃机
14 离合器
15 行驶离合器
16 变速器
17 控制单元
20 第二电机
21 第二驱动轴线
22 耦连元件
23 差速器
24 联节轴
25 驱动轮
26 汽车驱动系
30 汽车电路
31 第一电机的拖曳导线
32 第二电机的拖曳导线
33 电路分配器
34 DC/DC转换器
35 蓄能器
EVM 内燃机的拖曳损失
GEM1 第一电机10的最大回收功率GEM1
GEM2 第二电机20的最大回收功率GEM2
V 汽车速度
W 制动意愿/制动功率/回收功率

Claims (13)

1.一种运行用于混合动力汽车的驱动装置的方法，其中驱动装置具有内燃机(13)，
第一电机(10)，其能够与内燃机(13)的曲轴(12)耦连，
第二电机(20)，其能够与混合动力汽车的汽车驱动系(26)耦连，
和具备混合能力的制动系统，
所述方法包含以下步骤：
-a)评估在混合动力汽车制动时通过第一电机(10)和第二电机(20)进行的有效的回收，
-b)根据按照步骤a)进行的评估、通过第一电机(10)和/或第二电机(20)提供期望的制动功率，
其中，当期望的制动意愿超出第二电机的最大回收功率与内燃机的拖曳损失之和时，第一电机被附加地用于回收，其中，所述拖曳损失根据速度或挡位被选择，用于避免在较低挡位中或者在低汽车速度时的舒适度缺点。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤b)中进行蓄电器的有效的充电和/或混合动力汽车中的汽车电路的有效的再充电和/或耗电器的有效的运行，由此产生有效的回收。
3.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤a)的评估中，第一电机(10)的效率和/或第二电机(20)的效率被考虑。
4.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤a)的评估中，第一电机(10)的最大回收功率和预计的回收功率和/或第二电机(20)的最大回收功率和预计的回收功率被考虑。
5.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤b)中所期望的制动功率被划分为电动制动和机械制动，电动制动通过第一电机(10)和/或第二电机(20)提供，机械制动通过具有混合能力的制动器提供，由此提高行驶舒适性。
6.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤a)的评估中，考虑能量损失，其通过第一电机(10)与内燃机(13)的耦连和/或通过第二电机(20)与汽车驱动系(26)的耦连产生。
7.按照权利要求6所述的方法，其特征在于，在步骤a)的评估中，考虑能量损失，其通过内燃机(13)通过第一电机(10)导致的随动拖曳、和/或通过汽车驱动系(26)的部件通过第二电机(20)导致的随动拖曳产生。
8.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤a)的评估中，考虑变速器的机械属性，即输入转速、输入扭矩、输出转速、输出转矩、转差率、选择的挡位、传动比、预选择的挡位和/或预选择的传动比，所述方法具有至少一个另外的步骤：
-c)选择变速器(16)中的挡位，用于降低内燃机(13)的拖曳损失和/或汽车驱动系(26)中的拖曳损失。
9.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，在评估中考虑内燃机(13)的机械属性。
10.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，在评估中考虑至少一个蓄能器的电功率。
11.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，在评估中考虑混合动力汽车的速度和减速度。
12.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法仅在超过混合动力汽车的最小速度时实施并且在超过极限速度时被中断。
13.一种用于混合动力汽车的驱动装置，所述驱动装置根据按照前述权利要求之一所述的方法运行。
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