CN110450773A - 用于运行混合动力车辆的方法和控制器 - Google Patents

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Abstract

用于运行混合动力车辆的方法，所述混合动力车辆具有：包括内燃机(2)和电机(3)的驱动系统(1)；连接在所述驱动系统(1)与从动装置(5)之间的、具有多个切换元件的变速器(4)；连接在内燃机(2)与电机(3)之间的分离离合器(7)；以及起动元件(8)，该起动元件由单独的起动离合器或由变速器(4)的切换元件提供。在内燃机(2)运转并且分离离合器(7)闭合的行驶中，内燃机(2)的转速或电机(3)的转速或变速器(4)的转速或从动装置(5)的转速被监控以确定行驶阻力增大，并且当所监控的转速小于第一界限值时，通过打开连接在内燃机(2)与电机(3)之间的分离离合器(7)将内燃机(2)脱耦。

Description

用于运行混合动力车辆的方法和控制器
技术领域
本发明涉及一种用于运行混合动力车辆的方法。本发明还涉及一种用于执行所述方法的控制器。
背景技术
图1示出混合动力车辆的动力总成系统示图。混合动力车辆具有驱动系统1，该驱动系统包括内燃机2和电机3。此外，混合动力车辆包括变速器4，该变速器连接在混合动力车辆的驱动系统1与从动装置5之间。电储能器6与所述电机3配合作用。电储能器6在电机3的电动机式运行中较强烈地放电，并且在电机3的发电机式运行中较强烈地充电。在内燃机2与电机3之间连接有分离离合器7。所述变速器4包括多个切换元件8，在图1中示例性地示出这些切换元件中的仅一个切换元件8。在混合动力车辆起动时，变速器4的其中一个切换元件8可用作变速器内部的起动元件。与此不同也可行的是，在电机3与变速器4之间连接有单独的、变速器外部的起动元件。
变速器4的运行由变速器控制器9控制和/或调节(开环和/或闭环调控)。内燃机2的运行由发动机控制器10控制和/或调节并且电机3的运行由混合动力控制器11控制和/或调节。所述混合动力控制器11也可操控分离离合器7。图1划成虚线的双箭头形象地示出控制装置9、10和11与混合动力车辆对应的结构组件的数据交换。因此，变速器控制器9与变速器4以及混合动力控制器11交换数据。所述发动机控制器10与内燃机2以及混合动力控制器11交换数据。此外，所述混合动力控制器11与电机3、电储能器6以及分离离合器7交换数据。
由实践已知，在内燃机2运转的行驶中，更确切地说当运转的内燃机在分离离合器7闭合的情况下偶联到朝向从动装置5的力流上时，监控转速，以便然后当所监控的转速小于界限值时，将内燃机2与该力流脱偶、尤其是避免内燃机2熄火。所监控的转速可以是内燃机2的转速或电机3的转速或从动装置5的转速或变速器4的转速，例如是变速器4的变速器输入轴的转速。
DE102013224379A2公开一种用于运行混合动力车辆的方法，在该方法中在回收运行中在电机在发电机式运行时，连接在内燃机与电机之间的耦合元件这样被操控，使得内燃机与电机部分解耦。
US8,386,107B2公开一种用于运行混合动力车辆的方法，在该方法中检测车辆的制动并且在车辆中实施换低速挡。根据制动和换低速挡来预测发动机熄火并且根据此将嵌接元件脱开或置于打滑。
发明内容
由此出发，本发明的任务是提供一种用于运行混合动力车辆的新的方法和一种用于运行变速器的控制器。
所述任务通过一种根据权利要求1的用于运行混合动力车辆的方法来解决。
按照本发明，当所监控的转速小于第一界限值或达到第一界限值时，通过打开连接在内燃机与电机之间的分离离合器将内燃机与动力流脱耦。
在本发明的意义上，尤其是为了保护内燃机以防熄火，在内燃机运转、电机运转且优选以电动机模式运转以及分离离合器闭合的情况下当所监控的转速小于第一界限值并且由此推断出行驶阻力提高时，通过打开连接在内燃机与电机之间的分离离合器将内燃机脱耦。
由此，不仅避免内燃机太强烈的转速降低，而且可通过驱动系统的电机在混合驱动器的从动装置上提供力矩，以避免混合动力车辆不希望地倒溜。由此，提高行驶安全性。
根据一种有利的扩展方案，根据所监控的转速下降的时间梯度和/或根据温度、尤其是环境温度和/或根据电储能器(从所述电储能器中为电机提供电能)的充电状态确定所述第一界限值，在所监控的转速达到或低于该第一界限值的情况下将分离离合器打开。根据所监控的转速的转速下降的时间梯度和/或根据温度或根据电储能器的充电状态确定第一界限值允许内燃机特别有利地脱耦、尤其是用于保护内燃机以防熄火。
根据一种有利的扩展方案，当所监控的转速小于所述界限值或达到该界限值时，首先将分离离合器的传递能力跃变式地降低到当前由分离离合器传递的力矩的水平并且随后斜坡式地进一步降低。优选地，根据所监控的转速下降的时间梯度和/或根据温度、尤其是环境温度和/或根据电储能器(从所述电储能器中为电机提供电能)的充电状态确定用于该分离离合器的传递能力的斜坡式降低的时间梯度。这些细节也允许内燃机特别有利地与动力流脱耦。
根据一种有利的扩展方案，在通过打开分离离合器使内燃机与动力流脱耦之后，然后当内燃机的转速以及电机的转速各自都大于第二界限值(所述第二界限值大于第一界限值)时，则再将分离离合器闭合。就此，接下来可特别有利地将内燃机再被耦联。
根据一种有利的扩展进方案，在通过打开分离离合器使内燃机与动力流脱耦之后当电机的转速或与该转速相关的转速小于第三界限值(该第三界限值小于第一界限值)时，附加地将起动元件打开。优选地，当在起动元件上的转速差小于第四界限值或达到第四界限值时并且此外当起动元件的输入侧或输出侧转速大于第五界限值或达到第五界限值时，然后则再将起动元件闭合。利用本发明的所述扩展方案，防止电机进入到所谓的降低额定值(Derating)并且由此限定可提供的转矩。如果变速器油供应与该电机相关，则由此维持变速器油供应。
按照本发明的控制器在权利要求9中进行限定。
附图说明
优选的扩展方案由从属权利要求和下文的说明得出。根据附图详细地阐述本发明的实施例，但本发明并不局限于此。附图中：
图1示出混合动力车辆的方框线路图；
图2示出用于阐明按照本发明的用于运行混合动力车辆的方法的时间图表；
图3示出用于阐明按照本发明的用于运行混合动力车辆的方法的另一个时间图表；
图4示出用于阐明按照本发明的用于运行混合动力车辆的方法的一种扩展方案的另一个时间图表。
具体实施方式
本发明涉及一种用于运行混合动力车辆的方法以控制器。
混合动力车辆的基本构造对于在此所述本领域技术人员来说是常用的并且已参考图1说明。对此，涉及图1的实施方式。
本发明现在涉及用于运行混合动力车辆的这些细节，利用这些细节当混合动力车辆在内燃机2运转并且分离离合器7闭合的行驶中例如行驶到上坡或靠向障碍物而因此行驶阻力增加时，内燃机2可有效地被保护以防熄火，更确切地说不存在从动装置5上的力矩中断的风险并且因此不存在混合动力车辆不希望地倒溜的风险。
接下来参考图2描述按照本发明的方法的细节，其中，在图2中示出转速n、转矩M以及压力操控p的关于时间t的多条时间变化曲线。因此，图2的曲线走势20示出内燃机2的转速的时间变化曲线。曲线走势21示出电机3的转速的时间变化曲线。曲线走势22示出内燃机2的力矩的时间变化曲线。曲线走势23示出电机3的力矩的时间变化曲线。曲线走势24示出从动装置5上的力矩的时间变化曲线。曲线走势25形象地示出由分离离合器7传递的力矩的时间变化曲线。曲线走势26形象地示出分离离合器7的压力操控。
在时刻t1之前，具有运转的内燃机2和运转的以电动机模式运行的电机3的混合动力车辆在分离离合器7闭合的情况下行驶。时刻t1开始，内燃机2的转速20和电机3的转速21通过如下方式降低，即在操纵油门踏板并且未操纵制动踏板的情况下混合动力车辆的行驶阻力例如由于驶入上坡而提高。在此，时刻t2开始，内燃机2的转速20和电机3的转速小于空载转速nLEER。
所述方法优选在操纵油门踏板并且未操纵制动踏板的情况下实施。也可以在未操纵油门踏板的情况下在爬行(Kriechen)中行驶阻力例如由于驶入上坡而提高时，执行所述方法。在爬行中，制动踏板可未被操纵或稍微被操纵。由于稍微操纵制动踏板而继续爬行运行。在此，混合动力车辆也可以进入停止状态，其中，所述方法不是由于操纵制动踏板、而是由于识别到行驶阻力增大而被执行。
在图2中接下来监控电机3的转速21。也可监控另外的转速，例如内燃机3的转速20或变速器4的变速器输入轴的转速。
然后，当在时刻t3在内燃机2运转、电机3运转、分离离合器7闭合、操纵油门踏板并且未操纵制动踏板的情况下所监控的转速小于第一界限值G3时，根据曲线走势26连接在内燃机2与电机3之间的分离离合器7被操控以打开，以便由此将内燃机2与通往从动装置5的动力流脱耦。由此，内燃机2可被保护以防熄火。通过电机3可始终在从动装置5上提供力矩，以便由此避免危及安全的情况、尤其是机动车在斜坡中不希望地倒溜。
优选地，根据时间梯度(所监控的转速以所述时间梯度降低)确定第一界限值G3，在所监控的转速达到或低于该第一界限值的情况下分离离合器7被操控以打开。所述第一界限值G3也可附加地或替代地根据温度、尤其是分离离合器7的温度或变速器油温度来确定，和/或根据电储能器6的充电状态来确定。
如由图2可得知，在时刻t3根据压力操控26，分离离合器7的传递能力首先跃变式地降低，更确切地说降低至恰好足够用于传递当前要由分离离合器7传递的力矩的值。在时刻t3分离离合器7的传递能力跃变式的降低，因而分离离合器7的过压紧力跃变式地降低。
紧接着时刻t3，在时刻t3与t4之间要打开的分离离合器7的传递能力斜坡式地或者说线性地进一步提高，更确切地说以一定的梯度提高，其中，对于分离离合器7的传递能力斜坡式降低的所述时间梯度同样如界限值G3优选与所监控的转速的降低的时间梯度和/或与温度和/或与电储能器6的充电状态有关。
在时刻t4，分离离合器7不再传递力矩。内燃机2的转速20可恢复并且通过内燃机2的力矩22提升至空载转速nLEER的水平。
然后，当接着在分离离合器7打开之后不仅内燃机2的转速而且电机3的转速各自都大于第二界限值G5(该第二界限值大于第一界限值G3)时，分离离合器7再次被闭合。在图2中，第二界限值G5对应于空载转速nLEER。在图2中，内燃机2的转速20和电机3的转速21在时刻t5达到空载转速nLEER，其中，然后之前打开的分离离合器7根据压力操控26被操控以闭合，更确切地说根据图2在时刻t5与t6之间首先通过快速填充，在时刻t6与t7之间通过随后的填充补偿阶段并且在时刻t7与t8之间通过随后斜坡式地提高用于分离离合器7的操控压力26，从而在时刻t8分离离合器7再次完全被闭合并且内燃机2再次耦联到通往从动装置5的动力流上。
如由图2的曲线走势24可推断出，尽管存在内燃机2与动力流脱耦，但可通过电机3在从动装置5上提供力矩。不存在混合动力车辆不希望地倒溜的风险。
图3也示出图2的曲线走势20至26，其中，图3与图2仅区别在于，在图3中时刻t1开始，如下转速以较小的时间梯度变化：所述转速在达到或低于第一界限值G3的情况下在控制方面根据曲线走势26促发分离离合器7的打开。这影响第一界限值G3、时刻t3以及如下梯度，以该梯度紧接着时刻t3之后在时刻t3与t4之间分离离合器7的传递能力26降低。
图4形象地示出上述方法的一种扩展方案，其中，在图4中再次示出图2的曲线走势21至26以及附加另外的曲线走势27、28和29，即用曲线走势27示出由起动元件8传递的力矩，并且用曲线走势28示出用于起动元件8的压力操控并且用曲线走势29示出起动元件8的从动侧半部的转速。
在图4中也如在图3中当在时刻t3相应所监控的转速小于第一界限值G3时，在时刻t3分离离合器7才被操控以打开。在此，优选地，监控电机3的转速21，该转速在时刻t3小于第一界限值G3。
在图4中，电机3的转速21在时刻t4达到或低于第三界限值G4，该第三界限值小于第一界限值G3，使得时刻t4开始则根据压力变化曲线28将起动元件8被操控以打开。在此，根据曲线走势29，起动元件8的从动侧半部的从动侧转速降低。然后当接着在时刻t9起动元件8上的转速差再次变小时，即小于第四界限值或达到第四界限值，并且此外当起动元件8的输入侧或输出侧的转速大于第五界限值或达到第五界限值时，起动元件8在时刻t9开始又被操控以闭合，其中，起动元件8的闭合在时刻t10结束。
关于所有其余的细节，图4与图2一致，从而为避免不必要的重复参见图2的实施方式。
本发明还涉及一种用于运行混合动力车辆的控制器，该控制器用于在控制方面执行上述按照本发明的方法。
因此，所述控制器监控上述转速并且据此至少操控分离离合器7，以便保护内燃机2尤其是防止熄火。所述控制器尤其是混合动力控制器11。
该控制器包括用于执行按照本发明的方法的装置，即硬件方面的装置和软件方面的装置。所述硬件方面的装置是数据接口，以便与参与执行按照本发明的方法的结构组件交换数据，例如与分离离合器7、电机3以及发动机控制器10交换数据。此外，所述硬件方面的装置是用于数据处理的处理器和用于数据存储的存储器。软件方面的装置是用于执行按照本发明的方法的程序模块。
附图标记
1 驱动系统
2 内燃机
3 电机
4 变速器
5 从动装置
6 电储能器
7 分离离合器
8 起动元件
9 变速器控制器
10 发动机控制器
11 混合动力控制器
20 内燃机的转速
21 电机的转速
22 内燃机的力矩
23 电机的力矩
24 从动装置的力矩
25 分离离合器的力矩
26 分离离合器的压力操控
27 起动元件的转速
28 起动元件的压力操控
29 起动元件的转速

Claims (13)

1.用于运行混合动力车辆的方法，该混合动力车辆具有：包括内燃机(2)和电机(3)的驱动系统(1)；连接在所述驱动系统(1)与从动装置(5)之间的、具有多个切换元件的变速器(4)；连接在内燃机(2)与电机(3)之间的分离离合器(7)；以及起动元件(8)，该起动元件由单独的起动离合器或由变速器(4)的切换元件提供，
其中，在内燃机(2)运转并且分离离合器(7)闭合的行驶中，监控内燃机(2)的转速或电机(3)的转速或变速器(4)的转速或从动装置(5)的转速以确定行驶阻力增大，并且，当所监控的转速小于第一界限值或达到第一界限值时，将内燃机(2)脱耦，
其特征在于，当所监控的转速小于第一界限值(G3)或达到第一界限值时，通过打开连接在内燃机(2)与电机(3)之间的分离离合器(7)将内燃机(2)脱耦。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在操纵该混合动力车辆的油门踏板并且未操纵制动踏板的情况下执行该方法。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在未操纵油门踏板的情况下在该混合动力车辆爬行运行期间执行该方法。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述爬行运行期间未操纵所述制动踏板。
5.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，根据所监控的转速下降的时间梯度确定所述第一界限值(G3)，在所监控的转速达到或低于该第一界限值时将分离离合器(7)打开。
6.根据权利要求1至5之一所述的方法，其特征在于，根据温度、尤其是分离离合器(7)的温度或变速器油温度，和/或根据为电机(3)提供电能的电储能器(6)的充电状态来确定所述第一界限值(G3)，在所监控的转速达到或低于所述第一界限值的情况下将分离离合器(7)打开。
7.根据权利要求1至6之一所述的方法，其特征在于，当所监控的转速小于第一界限值(G3)或达到第一界限值时，首先将分离离合器(7)的传递能力跃变式地降低到当前由所述分离离合器传递的力矩的水平并且随后斜坡式地进一步降低。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，根据所监控的转速降低的时间梯度和/或根据温度、尤其是环境温度和/或根据为电机(3)提供电能的电储能器(6)的充电状态确定用于该分离离合器(7)的传递能力的斜坡式降低的时间梯度。
9.根据权利要求1至8之一所述的方法，其特征在于，在通过打开分离离合器(7)使内燃机(2)脱耦之后，然后当内燃机(2)的转速以及电机(3)的转速各自都大于一个比第一界限值(G3)大的第二界限值(G5)时，则再将分离离合器(7)闭合。
10.根据权利要求1至9之一所述的方法，其特征在于，在通过打开分离离合器(7)使内燃机(2)与动力流脱耦之后当电机(3)的转速或与该转速相关的转速小于一个比第一界限值(G3)小的第三界限值(G4)时，附加地将起动元件(8)打开。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，当起动元件(8)上的转速差小于第四界限值或达到第四界限值时并且此外当起动元件(8)的输入侧或输出侧转速大于第五界限值或达到第五界限值时，然后则再将所述起动元件(8)闭合。
12.用于运行混合动力车辆的控制器，该混合动力车辆具有：包括内燃机(2)和电机(3)的驱动系统(1)；连接在所述驱动系统(1)与从动装置(5)之间的、具有多个切换元件的变速器(4)；连接在内燃机(2)与电机(3)之间的分离离合器(7)；以及起动元件(8)，该起动元件由单独的起动离合器或由变速器(4)的切换元件提供，
其中，所述控制器在内燃机(2)运转的行驶中监控内燃机(2)的转速或电机(3)的转速或变速器(4)的转速或从动装置(5)的转速以确定行驶阻力增大，并且当所监控的转速小于第一界限值或达到第一界限值时将内燃机(2)脱耦，
其特征在于，当所监控的转速小于第一界限值或达到第一界限值时，所述控制器通过操控连接在内燃机(2)与电机(3)之间的分离离合器(7)以打开而将内燃机(2)脱耦。
13.根据权利要求12所述的控制器，其特征在于，该控制器在控制方面执行根据权利要求1至11之一所述的方法。
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