CN111433092A

CN111433092A - 用于运行具有至少两个驱动单元的车辆的方法

Info

Publication number: CN111433092A
Application number: CN201880080245.6A
Authority: CN
Inventors: P·布劳恩; W·科尼费尔; J·吉拉德
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2017-12-13
Filing date: 2018-12-06
Publication date: 2020-07-17
Anticipated expiration: 2038-12-06
Also published as: CN111433092B; WO2019115329A1; DE102017222547A1

Abstract

本发明涉及一种用于运行车辆（100）的方法，所述车辆具有：至少两个驱动单元（130,140,145），其中至少一个驱动单元构造为电机（140,145）；两个可驱动轴（110,120），向这两个可驱动轴分别分配所述驱动单元中的至少一个；和用于至少一个电机（140,14）的能量存储系统（150），其中按照要求基于多个标准自动地借助于至少两个驱动单元（130,140,145）提供分布到两个轴（110,120）上的功率并且在需要时限制该功率，其中所述多个标准包括可由各个驱动单元（130,140,145）提供的数值上最大功率、预先给定的可由能量存储系统（150）提供或吸收的最大功率、以及针对功率到两个轴（110,120）上的划分的预先给定范围（B）。

Description

用于运行具有至少两个驱动单元的车辆的方法

技术领域

本发明涉及一种用于运行具有至少两个驱动单元的车辆的方法以及用于执行该方法的一种计算单元和一种计算机程序。

背景技术

除了具有仅仅一个内燃机的机动车，还存在越来越多的具有除了内燃机之外的一个或多个电驱动装置的机动车。这样的车辆于是被称作所谓的混合动力车辆。

在这种具有多个驱动单元（这些驱动单元然后通常也还被分配给不同的轴）的车辆的情况下，期望找到一种尽可能最佳的运行策略，以在驱动单元和轴之间划分所需的转矩或所需的功率。

发明内容

根据本发明提出具有独立专利权利要求的特征的一种用于运行具有至少两个驱动单元的车辆的方法以及用于该方法的执行的一种计算单元和一种计算机程序。有利的构型是从属权利要求以及随后的描述的主题。

根据本发明的方法用于运行具有至少两个驱动单元的车辆，所述至少两个驱动单元中的至少一个构造为电机。此外，适宜地，所述至少两个驱动单元中的一个是内燃机，但是也可设想另一个电机。另外，所述车辆具有两个可驱动的轴，向这两个轴分别分配至少一个驱动单元。因此也就是可以向一个轴分配内燃机，该轴于是也被称为主轴（Primärachse），然后可以向另一个轴分配电机，该另一个轴于是也被称为副轴（Sekundärachse）。

也可设想，还设置一个也或者多个另外的电机作为驱动单元（总共也就是至少三个驱动单元），这些驱动单元然后根据需要分布到轴上。然而同样原则上可设想，仅设置两个或者更多个电机作为驱动单元。在这种纯电运行的车辆情况下，同样值得期望的是一种尽可能最佳的运行策略来在驱动单元与轴之间划分所需的转矩。

此外，车辆具有用于至少一个电机的能量存储系统。在此，该能量存储系统可以例如是电池，必要时也具有用于电机的逆变器。在多个电机的情况下，于是也可以针对所有电机设置能量存储系统。也可设想，这种能量存储系统具有多个分开的能量存储器，例如电池。

根据要求，也就是例如通过驾驶员期望或者通过驾驶员辅助系统的预先规定等等，现在自动地、尤其是在使用相对应地设立的控制设备的情况下基于多个标准借助于至少两个驱动单元来提供分布到两个轴上的功率，并且在需要时，也就是在考虑到所述标准的情况下限制所述分布到两个轴上的功率。总体而言，该功率也就是通过车辆来提供。功率可以是正的或发动机式的功率，也可以是负的或发电机式的功率。

为了完整起见，在此处要说明的是，内燃机也可以吸收（aufnehmen）一定的功率，即通过其摩擦损耗来吸收，也就是所述内燃机可以提供在这种意义上或在该符号变换中的发电机式的功率。另外要说明的是，也可以提出关于力或转矩的要求，但是这总是可以被相对应地转换为功率，使得于是也需要一定的功率。功率例如得出为转矩和转速的乘积。

所述多个标准在此包括可由各个驱动单元提供的数值上最大功率（也就是根据情况发动机式或者发电机式）、预先给定的可由能量存储器提供或吸收的最大功率（其尤其是可以通过最大电流和最大电压来说明）、以及针对功率到两个轴上的划分的预先给定范围。

功率到两个轴上的这种划分在此应被理解为分配给相应轴的驱动单元占总共要提供的功率的份额。当使用内燃机时，这种范围在此例如在主轴的总功率的40％至60％之间。适宜地，这种划分在此通过车辆稳定性系统、例如全轮管理系统（All-Rad-Management-System）来预先给定。

优选的是，所述多个标准还包括应当被提供的所请求的功率，也就是例如通过驾驶员期望或通过驾驶员辅助系统的预先规定等。

通过考虑——并且利用——这些标准，现在因此可能的是根据要求提供功率（或转矩），即使是在物理或预先给定的极限内提供，其中尤其是在所述标准范围内可以最佳地利用预先给定的范围。尤其是可设想，动态地总是确定当前可提供的最大功率，使得可以在要求时和在需要时与所述要求相比进行限制。

所提及的标准可以如下地在物理或预先给定的极限的意义上被证实。要考虑可由各个驱动单元提供的最大功率，因为从物理上讲，驱动器不能提供更高的功率。要考虑预先给定的、可由能量存储系统提供或吸收的最大功率，因为在超出一定极限的情况下，尽管这从理论上讲是可能的，但可能会对能量存储系统（例如电池）造成不可修复的损害。要考虑针对功率到两个轴上的划分的预先给定范围，因为否则的话可能会导致车辆的不稳定或失去控制。

针对所述划分的该范围在此可以取决于车辆的类型和结构，并且也可以取决于具体使用的驱动单元。适宜地要考虑应提供的车辆所需要的功率，因为根本不必考虑提供比终究所需的更高的功率。

在确定要提供的功率时，优选按以下顺序考虑所述多个标准：首先是可由各个驱动单元提供的最大功率、然后是可由能量存储系统提供或吸收的最大功率、然后是针对功率到两个轴上的划分的预先给定范围、以及然后是（如果终究考虑的话）应该被提供的所要求的功率。因此为各个标准分配优先级，如果有必要限制所需功率，则以其顺序考虑这些标准。所选择的标准在此反映了有关车辆及其运行的安全性的重要性。

有利地，基于电子视界（Horizont）确定按照要求借助于至少两个驱动单元分布到两个轴上的要提供的功率。在此，尤其是应将这样的电子视界理解为基于不同的传感器或者以其他方式检测的或确定的关于要行驶路线的未来走向的数据。以此方式，因此有可能还更精确地确定要提供的功率。

根据本发明的计算单元，例如车辆的控制设备，尤其是在编程方面被设立为执行根据本发明的方法。

以计算机程序形式实现该方法也是有利的，因为这导致特别低的成本，尤其是如果实施的控制设备还用于其他任务并且因此无论如何都存在的话。用于提供计算机程序的合适的数据载体尤其是磁性的、光学的和电的存储器，例如硬盘、闪存、EEPROM、DVD等。也可以通过计算机网络（互联网、内联网等）下载程序。

本发明的其他优点和构型从说明书和所附的附图中得出。

本发明根据实施例在附图中示意性示出并且在下文中参照附图来描述。

附图说明

图1示意性示出在其中可执行根据本发明的方法的车辆。

图2在一个优选实施方式中示出用于说明根据本发明的方法的图表。

图3a和3b在不同的优选实施方式中示出在根据本发明方法的情况下可提供的转矩。

具体实施方式

在图1中示意性示出构造为混合动力车辆100的车辆，在该车辆中可执行根据本发明的方法。混合动力车辆100示例性地具有三个驱动单元，即一个内燃机130和两个电机140和145。

内燃机130和电机140被分配给轴110并且与该轴110转矩有效地连接或可连接。由于分配给轴110的内燃机130，该轴110也被称为主轴。

电机145分配给轴120或电机145与轴120转矩有效地连接或可连接。相对应地，轴120也被称为副轴。为电机140和145分别设置合适的逆变器151或152，电机分别通过所述逆变器151或152连到电池150上。电池150在此是能量供给系统或者至少是所述能量供给系统的一部分。

此外，设置构造为控制设备的计算单元180，借助于该计算单元180可操控驱动单元，并且在所述计算单元180上可相对应地执行根据本发明的方法。

现在，在这种车辆的情况下，针对可提供功率到两个轴上的预先给定划分可由驾驶员要求的最大可能功率由总共可通过三个驱动单元一起传递的功率来给出。在此可以根据以下公式来确定针对最大功率的最佳轴分布：

，

。

在此，

和

说明了在最佳情况下在主轴处的功率份额的上限或下限。在此情况下，利用

说明了（在机械上）可由内燃机提供的最大功率，利用

和

相对应地说明了（在机械上）可由主轴或副轴的电机提供的最大功率。利用

说明了最大可由电池或能量存储系统提供的功率。

如果针对份额的这两个值相等，则从电气角度来看，极限最终来自具有其（机械）最大可提供功率的电机。如果这两个值不同，则极限来自电池。

然后，可以如下确定针对功率在两个轴之间的轴划分的预先给定范围可由驾驶员要求的最大可能功率：

如果预先给定的最大份额

小于或等于最佳情况下的下限

，或者如果预先给定的最小份额

大于或等于最佳情况下的上限

，则获得可由驾驶员要求的最大可能功率为：

其中

并且

。

否则，得出：

。

利用

和

在此表示开头已经提及的划分。针对可提供功率到两个轴上的预先给定划分可由驾驶员要求的最小可能功率由总共可通过三个驱动单元一起吸收的（负）功率来得出。针对最小功率的最佳轴分布在此可以根据以下公式来确定：

。

在此情况下，与针对最大可提供功率的相对应的轴分布相比，如上所说明的，相对应的值由负功率的值代替，此处由角标（Index）中的“min”代替。

相对应地，针对功率在两个轴之间的轴划分的预先给定范围可由驾驶员要求的最小可能功率可以如下确定：

如果预先给定的最大份额

小于或等于最佳情况下的下限

，或者如果预先给定的最小份额

大于或等于最佳情况下的上限

，则获得可由驾驶员要求的最小可能功率为：

其中

并且

。

否则得出：

。

可能有限的所要求的功率于是因此得出

，

其中，利用

说明实际所要求的功率。

因此，可能存在无法满足或提供实际所要求的具有针对轴划分所预先给定的（并且因此以供使用的）总范围的功率。对于有限的所要求的功率

小于最大可要求的功率

的情况，得出轴划分为

。

否则，得出：

。

在此，

说明了在并非有限的所要求的功率情况下的轴划分，其中：

。

对于有限的所要求的功率

大于最小可要求的功率

的情况，得出轴划分为

。

否则得出：

。

在此，

说明了在并非有限的所要求的功率情况下的轴分布，其中：

。

此外，可以如下确定针对轴分布的预先给定范围要由内燃机提供的最大功率：

，

其中

并且

。

相对应地，针对轴分布的预先给定范围要由内燃机提供的最小功率得出如下：

，

其中

并且

。

此外，可以针对轴分布的预先给定范围输送给能量供给系统或电池的最大功率可以如下确定：

。

如果可以输送给电池的经计算的最大功率具有正号，则这意味着电池会被放电。负号意味着电池会被充电。

可以针对轴分布的预先给定范围提供给能量供给系统或电池的最小功率可以如下确定：

。

此外，可由电机一起提供的最大功率可以针对轴分布的预先给定范围如下确定：

。

对此的最小值相对应地通过：

得出。

利用所列举的公式因此可以形成算法，利用该算法在当前的条件下总是确定最佳的可提供的功率或可提供的转矩。

在图2中这根据图表来说明。这里首先示出实际所要求的功率

（其对应于所要求的转矩）。例如，这可以是100kW。对于主轴，这会得出针对在40kW和60kW之间的轴划分的范围B（以

为0.6并且

为0.4来计算）。

对于副轴，轴划分（1-B）因此得出在60kW和40kW之间的范围。此外，如果副轴的电机现在可以提供最大例如30kW的功率

（或相对应的转矩），则可以在副轴处提供也就是最大30 kW，这利用针对在主轴处的轴划分的范围实现最大45kW的值，以便保持在

和

之间的范围中，或总共最大75kW，这里用

来表示。

在图3a和3b中分别示出在不同优选实施方式中执行根据本发明的方法时可提供的功率。为此，关于主轴绘出随轴分布A变化的功率P。

在图3a中，作为示例使用各能吸收最大150kW功率的两个电机，能吸收最大200kW功率的电池，以及能吸收最大20kW功率的内燃机。现在，分别在遵循最小功率到轴上的相对应划分的情况下，用P₁表示主轴处的最小功率，用P₂表示副轴处的最小功率，并且用P₃表示总最小可提供功率。针对总最小可提供功率的平坦范围从电池和内燃机的功率和中得出。

在图3a中，作为示例使用各具有最大150kW功率的两个电机，具有最大200kW功率的电池，以及具有最大120kW功率的内燃机。现在，分别在遵循最大功率到轴上的相对应划分的情况下，用P₁表示主轴处的最大功率，用P₂表示副轴处的最大功率，并且用P₃表示总最大可提供功率。针对总最大可提供功率的平坦范围从电池和内燃机的最大功率的总和中得出。

在这些示例处可以看到，根据相应的驱动单元的功率并且根据轴划分并不能总是提供功率的最大值。

Claims

1.用于运行车辆（100）的方法，所述车辆具有：至少两个驱动单元（130,140,145），其中至少一个驱动单元构造为电机（140,145）；两个可驱动轴（110,120），向这两个可驱动轴分别分配所述驱动单元中的至少一个；和用于至少一个电机（140,145）的能量存储系统（150），

其中按照要求基于多个标准自动地借助于至少两个驱动单元（130,140,145）提供分布到两个轴（110,120）上的功率并且在需要时限制该功率，

其中所述多个标准包括可由各个驱动单元（130,140,145）提供的数值上最大功率、预先给定的可由能量存储系统（150）提供或吸收的最大功率、以及针对功率到两个轴（110,120）上的划分的预先给定范围（B）。

2.根据权利要求1所述的方法，其中在确定要提供的功率时以如下顺序考虑所述多个标准：可由各个驱动单元（130,140,145）提供的最大功率、预先给定的可由能量存储系统（150）提供或吸收的最大功率、以及针对功率到两个轴（110,120）上的划分的预先给定范围（B）。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述多个标准还包括应该被提供的所要求的功率。

4.根据权利要求2和3所述的方法，其中在确定要提供的功率时以如下顺序考虑所述多个标准：可由各个驱动单元（130,140,145）提供的最大功率、预先给定的可由能量存储系统（150）提供或吸收的最大功率、针对功率到两个轴（110,120）上的划分的预先给定范围（B）、以及应该被提供的所要求的功率。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在所述至少两个驱动单元（130,140,145）中还将一个驱动单元构造为内燃机（130），所述内燃机被分配给与所述电机不同的轴（110）。

6.根据权利要求5所述的方法，其中所述车辆（100）具有至少三个驱动单元（130,140,145），其中至少两个驱动单元构造为电机（140,145），所述电机被分配给不同的轴。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中基于电子视界确定按照要求借助于至少两个驱动单元（130,140,145）分布到两个轴（110,120）上的要提供的功率。

8.计算单元（180），所述计算单元被设立为执行根据前述权利要求中任一项所述的方法。

9.计算机程序，所述计算机程序在其在计算单元（180）上实施时促使所述计算单元（180）执行根据权利要求1至7中任一项所述的方法。

10.机器可读的存储介质，具有存储在其上的根据权利要求9所述的计算机程序。