CN108884933B - 用于运行传动装置的方法和控制单元 - Google Patents

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Abstract

描述一种用于运行车辆的传动装置的方法。在此，所述传动装置将车辆的驱动机与车辆的驱动轮耦联并且具有不同的转速比。所述方法包括确定：在车辆的驱动轮上存在或将存在特殊负载情况。此外，所述方法包括查明换挡时刻或车辆换挡位置，在所述换挡时刻或在所述车辆换挡位置上，驱动机上的负载小于或等于负载阈值。所述方法还包括在所述换挡时刻或在所述车辆换挡位置上针对特殊负载情况适配传动装置的转速比。

Description

用于运行传动装置的方法和控制单元
技术领域
本发明涉及用于运行车辆、特别是电气驱动的车辆的传动装置的方法和相应的控制单元。
背景技术
道路车辆可以具有用于驱动的电机。在此，电机此外具有如下优点，即，可以在相对宽的转速范围提供转矩和特别是在低转速时提供相对高的转矩，从而具有电气驱动装置的道路车辆通常不需要多挡位的传动装置。
另一方面可以存在如下的运行条件，即，在电气驱动的车辆中对于这些运行条件降低或提高在电机与车辆的至少一个驱动轮之间的传动比也是有利或需要的。
发明内容
本文献致力于如下技术任务，即，提供一种方法和一种相应的控制单元，其能实现：在扩展的负载情况范围内以高效且可靠的方式运行车辆、特别是电气驱动的车辆。
按照一个方面，描述一种用于运行车辆的传动装置的方法。在此，所述传动装置将车辆的驱动机与车辆的驱动轮(例如通过与驱动轮固定连接的轴而间接地)耦联。此外，传动装置能实现不同的转速比。特别是，所述传动装置能实现正好两个不同的转速比：高的转速比和低的转速比，其中，在传动装置的输入轴(也称为驱动轴)的输入转速相同的情况下，传动装置的输出轴(也称为驱动轴)的输出转速在高转速比时比在低转速比时低。所述传动装置例如可以实现为变速器。因此可以使用相对轻的且能量高效的传动装置来为车辆、特别是为电气驱动的车辆提供相对轻的且能量高效的动力总成。在此，传动装置可以构造为非能动力换挡的。特别是，转速比的改变可能需要在传动装置的输入轴与输出轴之间解耦，从而通过传动装置可能不再传输转矩。
所述方法包括：确定在车辆的驱动轮上存在或将存在特殊负载情况。为此目的可以评价一个或多个车辆传感器的传感器数据和/或关于车辆的乘员或使用者的输入的输入数据。在此，特殊负载情况可以在车辆的驱动轮上要求相对高的转矩。
所述方法还包括查明换挡时刻或车辆换挡位置，在所述换挡时刻或在所述车辆换挡位置上，在驱动机上的负载小于或等于负载阈值。特别是可以查明如下的换挡时刻或车辆换挡位置，在所述换挡时刻或在所述车辆换挡位置上不需要对驱动轮进行驱动或仅需要少地对驱动轮进行驱动，或者在所述换挡时刻或在所述车辆换挡位置上不必将转矩通过传动装置传递到驱动轮上或仅必须将低的转矩通过传动装置传递到驱动轮上。
备选地或补充地，可以查明如下的换挡时刻或车辆换挡位置，在所述换挡时刻或在所述车辆换挡位置上进行车辆的减速，所述减速可以通过使用驱动机或一个或多个摩擦制动器在车辆的一个或多个车轮上产生。特别是在减速阶段中可以中断在驱动机与车辆的所述一个或多个车轮之间的机械耦联。通过驱动机的拖曳力矩或减速力矩(特别是在使用电气驱动机的情况下的能量回收力矩)可以在换挡过程期间通过所述一个或多个车轮制动器产生。在换挡过程结束之后，车轮的所述一个或多个车轮又可以与驱动机耦联并且因此又可以通过驱动机产生拖曳或减速力矩。换挡过程因此可以隐蔽在减速阶段的范围内，并且因此对于车辆的乘员保持不被发觉。特别是可以在减速阶段期间通过驱动机与所述一个或多个车辆车轮自动解耦并且通过相应地自动激活所述一个或多个车轮制动器引起：驱动机上的负载小于或等于负载阈值。
因此可以在换挡时刻或在车辆换挡位置上针对特殊负载情况适配传动装置的转速比。特别是可以进行传动装置的转速比的自动适配，而不会对车辆的乘员产生影响。这样，即使在使用变速器的情况下也可以进行传动装置的转速比的舒适变换。
特殊负载情况可以包括车辆的挂车运行和/或车辆的(相对高的)装载状态。可以采集车辆传感器、特别是挂车接合器传感器和/或装载传感器的传感器数据。备选地或补充地,可以检测关于使用者在车辆的用户界面上的输入的输入数据。于是可以基于传感器数据和/或输入数据确定：存在特殊负载情况。
在存在挂车运行和/或车辆的(高的)装载状态的情况下，在车辆开始行驶之前已经可以确定：在车辆的驱动轮上存在特殊负载情况。用于适配转速比的换挡时刻于是可以处于车辆开始行驶之前，从而可以进行转速比的特别舒适的适配。在此，对于上述特殊负载情况可以针对车辆的整个行驶保持所述转速比，因为特殊负载情况典型地在车辆行驶期间无法改变。于是在车辆行驶结束之后可以确定，在车辆的驱动轮上不再存在特殊负载情况(例如由于挂车解耦和/或由于车辆卸载)。据此在车辆行驶结束之后可以将传动装置的转速比重置。
在所述方法的范围内可以查明：存在处于前方的如下行驶情况，所述行驶情况需要改变传动装置的转速比并且所述行驶情况因此可以视为特殊负载情况。
这种行驶情况特别是可以基于车辆的一个或多个环境传感器的传感器数据、基于车辆的一个或多个状态传感器的传感器数据和/或基于车辆的位置传感器的位置数据而识别出。
所述方法可以包括：借助于车辆的位置传感器(例如GPS接收器)采集关于车辆位置的位置数据。于是可以基于位置数据(典型地与数字地图信息相联系地和与规划的行驶路线相联系地)来确定：在车辆的驱动轮上将存在特殊负载情况。例如可以预测处于前方的上坡行驶。
此外，换挡时刻或车辆换挡位置可以基于位置数据(典型地与数字地图信息相联系地和与规划的行驶路线相联系地)查明。在此，必要时也可以考虑车辆的行驶速度。在此，换挡时刻或车辆换挡位置可以这样查明，即，换挡时刻或车辆换挡位置处于特殊负载情况所出现的时刻或车辆位置之前。通过考虑车辆的位置数据也可以在车辆行驶期间探测特殊负载情况并且以舒适的方式根据特殊负载情况来适配传动装置的转速比。
备选地或补充地，所述换挡时刻或车辆换挡位置可以基于车辆的一个或多个环境传感器的传感器数据来查明。例如可以基于传感器数据探测交通指示牌(例如关于处于前方的速度限制)。于是可以基于传感器数据(例如基于所探测的交通指示牌)来查明换挡时刻或车辆换挡位置(例如基于处于前方的减速阶段)。考虑传感器数据例如能实现指示牌识别、状态识别、街道信息查明、车辆的轨迹状态识别等。
如前面已经说明的那样，所述驱动机可以包括电机，从而通过所描述的方法可以以高效的方式扩展车辆电气驱动的运行范围。备选地，所述驱动机可以包括内燃机并且所述内燃机可以附加地通过第二传动装置(例如通过能动力换挡的传动装置)与车辆的驱动轮耦联。因此可以通过所描述的方法以高效的方式扩展用于第二传动装置的运行范围。
按照另一方面，描述一种用于具有传动装置的车辆的控制单元，所述传动装置将车辆的驱动机与车辆的驱动轮耦联。在此，所述传动装置能实现不同的转速比。所述控制单元设置为用于确定：在车辆的驱动轮上存在或将存在特殊负载情况。所述控制单元还设置用于查明换挡时刻或车辆换挡位置，在所述换挡时刻或在所述车辆换挡位置上，驱动机上的负载小于或等于负载阈值。此外，所述控制单元设置用于引发：在所述换挡时刻或在所述车辆换挡位置上针对特殊负载情况改变传动装置的转速比。
按照另一方面，描述一种车辆(特别是道路车辆，例如轿车、货车或摩托车)，所述车辆包括在本文献中描述的控制单元。
按照另一方面，描述一种软件(SW)程序。所述SW程序可以设置用于在处理器(例如在车辆的控制装置)上执行并且由此执行在本文献中所描述的方法。
按照另一方面，描述一种存储器介质。所述存储器介质可以包括SW程序，所述SW程序设置用于在处理器上执行并且由此执行在本文献中所描述的方法。
要注意的是，在本文献中所描述的方法、装置和系统不仅可以单独地使用，而且可以与在本文献中描述的其他方法、装置和系统相组合地使用。此外，在本文献中描述的方法、装置和系统的每个方面都可以以多样化的方式相互组合。特别是，权利要求书的各特征可以以多样化的方式相互组合。
附图说明
以下借助实施例更详细地描述本发明。在此，
图1示出电气驱动的车辆的示例性的部件；
图2示出用于运行车辆的动力总成的示例性的方法的流程图；以及
图3示出用于车辆的动力总成的传动装置的示例性的决策图。
具体实施方式
如开头所描述的那样，本文献致力于在特殊负载情况下高效地运动具有电气驱动装置的车辆，所述特殊负载情况特别是如下情况，即，必须在车辆的驱动轮上产生非常规高的转矩。对于特殊负载情况的示例是挂车运行和/或车辆上坡行驶。
图1示出车辆100的示例性的组件，包括电气驱动机105，其用于驱动车辆100的至少一个轴104(例如后轴和/或前轴)，车辆100的一个或多个车辆处于所述轴上。驱动机105通过传动装置108与轴104机械耦联，其中，借助于传动装置108可以改变传动装置108的输出轴107的转速与传动装置108的输入轴106的转速的比。在此，输入轴106通过驱动机105驱动。此外，输出轴107通过传动装置108由输入轴106驱动并且又驱动车辆100的轴104和因此车辆100的至少一个车轮109。
传动装置108具有两个或更多个传动比或转速比。高传动比提供高起动力矩，但仅能实现较低的最高速度。而低传动比提供较低的起动力矩但能实现较高的最高速度。
为了在变速器108中将驱动机105切换到新的传动比上，将对于同步或换挡过程中断在驱动机与车轮109或轴104之间的力锁合。在该时间段期间，车辆100不具有推进力并且造成牵引力中断连同加速中断，所述牵引力中断和加速中断对于车辆100的乘员可能是干扰的。
能动力换挡的传动装置108利用进行滑移的负载传递元件来在改变传动比时使在输入轴106与输出轴107之间的转速适配渐变(überblenden)并且保持车辆100的推进力。然而，能动力换挡的传动装置108相对复杂、具有相对高的重量并且通常(与变速器相比)具有相对差的效率。因此，在车辆100的电气动力总成105、108、104之内使用能动力换挡的传动装置108典型地将导致车辆100的效率和里程降低。
通过在推进力低或不需要推进力的运行范围内自动布设变速器105的换挡时刻也可以在不使用能动力换挡的传动装置的情况下避免可发觉的牵引力中断。
车辆100包括控制单元101，通过所述控制单元可以确定：存在或将存在特殊负载情况，所述特殊负载情况要求更换传动装置108的传动比。此外，控制单元101可以查明换挡时刻或车辆换挡位置，在所述换挡时刻或车辆换挡位置上在车辆100的动力总成105、108、104上的负载小于预定义的负载阈值。此外，所述控制单元101可以引起在所查明的换挡时刻或在所查明的换挡车辆位置上针对特殊负载情况改变传动装置108的传动比。这样也对于电气动力总成能实现使用传动装置108。此外这样可以扩展具有电气运行的车辆100的应用范围。
对于在确定边界条件下的行驶已经可以提前(亦即在行驶开始之前)确定：对于整个行驶是否需要高的或低的传动比。与此相应地，在行驶开始之前已经可以挂入合适的挡位并且在行驶期间保持所述挡位。对于这样的情况的示例是由于车辆100的装载提高和/或由于挂车运行而要求传动装置108的高的传动比。在此，通过车辆100总装载提高需要在车辆100的所述一个或多个驱动轮上的较高的转矩。此外，特别是在挂车运行中出于稳定性原因和/或由于法定限制通常限定最高车辆速度。因此，相对低的传动比对于挂车运行的时间段通常是不需要的。
通过自动探测挂车运行和/或车辆100装载提高已经可以在车辆100的静止状态下调整传动装置108的相对高的传动比。在此换挡过程自动且无负载地进行并且因此对于车辆100的乘员无法感知。不需要使用能动力换挡的传动装置。
车辆100在挂车解耦时和/或在车辆100卸载时静止并且因此可以自动地在无负载的状态下调整传动装置108的相对低的传动比。
挂车运行的开始或结束可以通过挂车接合器传感器103来探测。车辆100的装载或卸载可以通过重量传感器来探测。备选或补充于对于挂车运行的开始和/或结束的自动识别，车辆100可以具有用户界面(例如选择开关)，所述用户界面能为车辆100的乘员实现激活或停用车辆100的挂车运行。借助于用户界面的确定位置例如也可以识别装配到挂车接合器上的自行车架并且可以避免在这样的情况下错误地选择传动装置108的高传动比。
图3示例性地示出用于调整传动装置108的传动比的示例性的决策图。由控制单元101探测：车辆100是否静止。如果车辆100不静止，则保持当前的传动比。否则可以对于静止的车辆100检查：挂车是否耦联到车辆100上。如果探测出挂车已耦联，则可以调整为或保持传动装置108的相对高的传动比。否则可以调整为或保持相对低的传动比。
传动装置108可以基于利用电气驱动机105的使用而具有相对低数量的不同的传动比(例如两个、即高和低传动比)。通过使用低数量的转速比可以进一步减轻传动装置108的重量。
必要时可能需要或有意义的是，在行驶期间改变传动装置108的传动比。在此应在时间上这样布设换挡过程，使得由于牵引力中断的干扰性的影响最小化或完全避免。
基于位置数据(例如GPS传感器102的GPS数据)并且基于规划的行驶路线可以预测在车辆纵向加速度中的拐点。在这样的拐点处可以改变传动装置108的传动比，而车辆100的乘员不发觉加速中断。
用于后续路段的要调整的传动比可以基于关于以下方面的信息来预测：
*当前车辆位置和车辆速度，
*后续车辆路段的可能的速度限制、坡度和/或弯道，
*车辆状态和/或车辆装载，
*所选择的驱动模式和/或行驶风格。
此外可以预测在行驶路线上的如下位置，在所述位置上存在低加速度或加速度拐点。在该位置上可以为变速器108更换挡位，而车辆100的乘员不会发觉力锁合的不舒适的中断。因此可以改善对于车辆100的乘员的舒适性，而不必使用能动力换挡的传动装置。
在本文献中描述的用于运行变速器的方法必要时可以补充于CVT(恒速传动装置Constant Velocity Transmission)或补充于能动力换挡的传动装置而使用，以便以高效的方式扩展用于这样的传动装置的运行范围。
图2示出用于控制车辆100的传动装置108的示例性方法200的流程图。传动装置108将车辆100的驱动机105与车辆100的(至少)一个驱动轮109机械耦联。在此，传动装置108具有不同的转速比。所述传动装置108特别是涉及如下变速器，其中在输入轴106与输出轴107之间的转速比的改变通过将所述两个轴106、107完全解耦来进行。
所述方法200包括确定201：在车辆100的驱动轮109上存在或将存在特殊负载情况。在此，特殊负载情况可以是这样的，使得特殊负载情况在车辆100的驱动轮109上要求相对高的力矩，以便驱动车辆100。特殊负载情况例如可以通过挂车运行、通过相对高的装载状态和/或通过上坡行驶而造成。
所述方法200还包括查明202换挡时刻或车辆换挡位置、，在所述换挡时刻或在所述车辆换挡位置上，在驱动机105上的负载小于或等于负载阈值。在此，负载阈值可以这样选择，使得由于换挡过程在驱动机105与驱动轮109之间造成的解耦在车辆100的乘员的感知阈之下。此外，所述方法200包括在所述换挡时刻或在车辆换挡位置上针对特殊负载情况适配203传动装置108的转速比。
通过方法200能实现，即使在使用能量高效且轻的变速器的情况下也能够以舒适的方式实施传动装置108的转速比的适配。这点又能实现电气驱动机在车辆100中的应用范围的扩展。
本发明不限于所示的实施例。特别是要注意，说明书和附图应仅阐述所提出方法、装置和系统的原理。

Claims (12)

1.用于运行车辆(100)的传动装置(108)的方法，其中，所述传动装置(108)将车辆(100)的驱动机(105)与车辆(100)的驱动轮(109)耦联；其中，所述传动装置(108)具有不同的转速比；其中，所述方法(200)包括：
-确定(201)：在车辆(100)的驱动轮(109)上存在或将存在特殊负载情况，在所述特殊负载情况中必须在车辆的驱动轮上产生非常规高的转矩；
-查明(202)用于在行驶期间调整传动装置(108)的传动比的换挡时刻或车辆换挡位置，在所述换挡时刻或在所述车辆换挡位置上，驱动机(105)上的负载小于或等于负载阈值；并且
-在行驶期间在所述换挡时刻或在所述车辆换挡位置上针对特殊负载情况适配(203)传动装置(108)的转速比。
2.按照权利要求1所述的方法(200)，其中，所述特殊负载情况包括：
-车辆(100)的挂车运行；和/或
-车辆(100)的装载状态。
3.按照权利要求2所述的方法(200)，其中，
-在车辆(100)开始行驶之前确定：在车辆(100)的驱动轮(109)上存在特殊负载情况；以及
-所述换挡时刻处于车辆(100)开始行驶之前。
4.按照权利要求3所述的方法(200)，其中，所述方法(200)包括：
-在车辆(100)行驶结束之后确定：在车辆(100)的驱动轮(109)上不再存在特殊负载情况；并且
-据此在车辆(100)行驶结束之后将传动装置(108)的转速比重置。
5.按照权利要求2至4之一所述的方法(200)，其中，
-所述方法(200)包括，采集：
-车辆传感器(104)的传感器数据；和/或
-关于使用者在车辆(100)的用户界面上的输入的输入数据；并且
-基于所述传感器数据和/或所述输入数据确定：存在特殊负载情况。
6.按照权利要求5所述的方法(200)，其中，所述车辆传感器(104)是挂车接合器传感器和/或装载传感器。
7.按照权利要求1至4之一所述的方法(200)，其中，
-所述方法(200)包括：借助于车辆(100)的位置传感器(102)采集关于车辆(100)位置的位置数据；
-基于位置数据确定：在车辆(100)的驱动轮(109)上将存在特殊负载情况；并且
-基于所述位置数据查明所述换挡时刻或所述车辆换挡位置。
8.按照权利要求7所述的方法(200)，其中，所述换挡时刻或所述车辆换挡位置
-基于数字地图信息和/或基于传感器数据和/或基于车辆(100)的行驶速度来查明；和/或
-这样进行查明，使得所述换挡时刻或所述车辆换挡位置存在于特殊负载情况出现的时刻或车辆位置之前。
9.按照权利要求1至4之一所述的方法(200)，其中，
-所述驱动机(105)包括电机；或
-所述驱动机(105)包括内燃机并且所述内燃机通过第二传动装置与车辆(100)的驱动轮(109)耦联。
10.按照权利要求1至4之一所述的方法(200)，其中，所述传动装置(108)
-具有正好两个不同的转速比；和/或
-包括变速器或变速齿轮箱。
11.按照权利要求10所述的方法(200)，其中，所述正好两个不同的转速比是高转速比和低转速比，其中，在传动装置的输入轴(106)的输入转速相同的情况下，传动装置(108)的输出轴(107)的输出转速在高转速比时比在低转速比时低。
12.用于具有传动装置(108)的车辆(100)的控制单元(101)，所述传动装置将车辆(100)的驱动机(105)与车辆(100)的驱动轮(109)耦联；其中，传动装置(108)能实现不同的转速比；其中，所述控制单元(101)设置用于：
-确定：在车辆(100)的驱动轮(109)上存在或将存在特殊负载情况，在所述特殊负载情况中必须在车辆的驱动轮上产生非常规高的转矩；
-查明用于在行驶期间调整传动装置(108)的传动比的换挡时刻或车辆换挡位置，在所述换挡时刻或在所述车辆换挡位置上，驱动机(105)上的负载小于或等于负载阈值；以及
-在行驶期间引发：在所述换挡时刻或在所述车辆换挡位置上针对特殊负载情况改变传动装置(108)的转速比。
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