CN114435337A - 用于运行机动车辆的方法以及相应的机动车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于运行具有驱动装置的机动车辆(1)的方法，该驱动装置具有至少一个第一驱动单元和至少一个第二驱动单元，其中，在驱动装置的第一设置中仅借助于第二驱动单元提供用于驱动机动车辆(1)的驱动扭矩，在第二设置中借助于两种驱动单元提供用于驱动机动车辆(1)的驱动扭矩，其中在请求的预定功率超过启动阈值时从第一设置切换到第二设置，在请求的预定功率低于关闭阈值时从第二设置切换到第一设置。在此提出，根据机动车辆(1)的行驶阻力和/或机动车辆(1)的车辆重量确定启动阈值和/或关闭阈值。本发明还涉及一种机动车辆(1)。

Description

用于运行机动车辆的方法以及相应的机动车辆
技术领域
本发明涉及一种用于运行机动车辆的方法，该机动车辆具有驱动装置，该驱动装置具有至少一个第一驱动单元和至少一个第二驱动单元，其中，在驱动装置的第一设置中仅借助于第二驱动单元提供用于驱动机动车辆的驱动扭矩，在第二设置中借助于两种驱动单元提供用于驱动机动车辆的驱动扭矩，其中在请求的预定功率超过启动阈值时从第一设置切换到第二设置，在请求的预定功率低于关闭阈值时从第二设置切换到第一设置。本发明还涉及一种机动车辆。
背景技术
在现有技术中例如已知了文献DE 10 2015 106 028 A1。该文献描述了在具有内燃机、第一电动发电机和第二电动发电机的车辆中的控制系统。当所需车辆输出大于或等于预定的启动阈值时，控制系统启动电机，当所需的车辆输出变得小于或等于预定的停止阈值时，控制系统停止电机。控制系统控制电机，使得在从所需的车辆输出大于或等于预定的启动阈值时直到所需的车辆输出小于或等于预定的停止阈值时的期间中，产生大于或等于预定的输出下限值的输出功率。当所需的车辆输出大于或等于预定的启动阈值时，使用预定的启动阈值，将预定的输出下限值设置为预定的启动阈值。
此外，从文献DE 10 2017 218 855 A1中已知一种用于运行混合动力车辆的方法，该车辆具有：电机，该电机被提供和设计用于为混合动力车辆提供机械的推进功率，并且在制动时将混合动力车辆的动能转换为回收的电能；被设计用于产生电能的发电机；可启动的内燃机，该内燃机被提供并设计用于为混合动力车辆提供机械推进功率并在相应的负载点增加时可选地驱动发电机；以及多个形成车载电网的用电器，其中，如果在当前行驶速度下请求的驱动功率超过针对当前行驶速度确定的启动功率，则在混合动力车辆行驶时启动内燃机。
发明内容
因此本发明的目的是，提出一种运行机动车辆的方法，其具有相对于已知方法的优点，特别是能够实现更高的效率，并由此实现消耗的减少。
根据本发明，这通过具有权利要求1的特征的用于运行机动车辆的方法来实现。在此提出，根据机动车辆的行驶阻力和/或机动车辆的车辆重量确定启动阈值和/或关闭阈值。
在从属权利要求中说明了具有本发明的有利改进的有利设计方案。
该方法用于运行机动车辆。机动车辆具有为驱动机动车辆而设置和设计的驱动装置。因此驱动装置用于提供旨在驱动机动车辆的驱动扭矩。为此，驱动装置具有第一驱动单元和第二驱动单元，第一驱动单元和第二驱动单元可以在驱动技术方面相互耦联。这意味着，可以在驱动装置上设置不同的设置，其中在第一设置中仅借助第二驱动单元提供用于驱动机动车辆的驱动扭矩。例如，在第一设置中，关闭第一驱动单元，而运行第二驱动单元以产生驱动扭矩。例如，当存在第一设置时，关闭的第一驱动单元的转速为零。
当仅借助于第一驱动单元提供驱动扭矩时，驱动扭矩原则上可以指向任何方向，即用于使机动车辆加速或减速。在加速的情况下，使用取自动力电池的电能使第二驱动单元运行。如果驱动扭矩用于使机动车辆减速，则牵引电机作为发电机运行以产生驱动扭矩，并且以这种方式产生的电能暂时存储在动力电池中。后种情况被称为回收。
另一方面，如果存在第二设置，则运行所述两种驱动单元、即第一驱动单元和第二驱动单元以提供驱动扭矩。每个驱动单元因而都提供一部分的驱动扭矩，使得驱动扭矩由第一驱动单元的第一部分转矩和第二驱动单元的第二部分转矩组成。两种部分转矩优选是同向的，使得驱动扭矩大于两种部分转矩中的每一种。相应的，存在所谓的驱动装置的大功率运行(Boostbetrieb)，其中两种驱动单元都用于使机动车辆加速。
然而，当然也可以设置，所述部分力矩彼此相反地指向。如果第一驱动单元是内燃机，第二驱动单元是牵引电机，则优选使用这种操作方式。牵引电机作为发电机运行并由内燃机驱动。因此，内燃机不仅提供用于驱动机动车辆的驱动扭矩，而且还驱动牵引电机，以借助于牵引电机提供电能，该电能例如暂时存储在动力电池中。这种负荷点转移运行保证了内燃机的高效运转。
至少从第一设置和第二设置中选出驱动装置的当前设置并且设置在驱动装置上。根据当前请求的预定功率进行该选择。预定功率应理解为在驱动装置上设置的功率。预定功率优选由机动车辆的驾驶员和/或机动车辆的驾驶员辅助装置指定。特别地，预定功率取决于机动车辆的操作元件的位置，例如油门踏板的位置。
如果预定功率超过启动阈值，即如果预定功率大于启动阈值，则只要没有已经处于第二设置的话，就从第一设置切换到第二设置。这意味着，从与启动阈值对应的某个特定的预定功率时起，不再仅借助于第一驱动单元提供驱动扭矩，而是应借助两种驱动单元提供驱动扭矩。如果尚未运行的第一驱动单元是关闭的，则它被激活或接通，并在驱动技术方面与第二驱动单元耦联。
在从第一设置切换到第二设置时，可以设置保持先前运行的驱动单元的转矩。但优选对其进行调整。例如设置，借助第二驱动单元启动或拖动第一驱动单元。这意味着必须首先增加由第二驱动单元产生的部分转矩，以便继续提供驱动扭矩，但同时拖动第一驱动单元。在第一驱动单元启动之后，可以设置减小第二驱动单元的转矩，从而随后借助第一驱动单元产生大部分的驱动扭矩。根据驱动装置的运行点，第二驱动单元可以被运行以用于提供与第一部分转矩同向或反向的部分转矩。
相反，如果请求的预定功率低于关闭阈值，即如果请求的预定功率小于关闭阈值，则只要没有已经存在第一设置，就从第二设置切换到第一设置。这意味着随后仅借助第二驱动单元提供驱动扭矩，而第一驱动单元优选地关闭，或至少在驱动技术方面不与第二驱动单元耦联。
换言之，启动阈值描述了驱动装置的如下功率：从该功率时起要由第一驱动单元与第二驱动单元一起提供驱动扭矩。相反，关闭阈值则是驱动装置的如下功率：在低于该功率时应仅借助于第二驱动单元产生驱动扭矩。例如，在驱动装置的第一设置中，在驱动技术方面将第一驱动单元与第二驱动单元解除耦联，例如通过使存在于第一驱动单元和第二驱动单元之间的离合器断开。
相反，在第二设置中，第一驱动单元在驱动技术方面例如通过离合器的接合与第二驱动单元耦联。因此这两种驱动单元优选地在第二设置中以抗扭转的方式彼此耦联。无论怎样，在第二设置中，第一驱动单元和第二驱动单元都运行。如果第一驱动单元设计为内燃机，则优选在第一设置中中断或关闭对内燃机的燃料供应，而在第二设置中向内燃机供应燃料。
为了提高驱动装置的效率，并因此提高机动车辆的效率，启动阈值、关闭阈值或这二者都不应该被固定地选择或仅取决于驱动装置的状态参量，而是应根据机动车辆的状态参量来确定。使用以下参量之一作为状态参量：机动车辆的行驶阻力和机动车辆的车辆重量。因此可以设置，根据行驶阻力而不是车辆重量、根据车辆重量而不是行驶阻力或者根据行驶阻力和车辆重量来确定启动阈值和/或关闭阈值。
由此得出以下可能的组合：根据行驶阻力确定启动阈值；根据车辆重量确定启动阈值；根据行驶阻力和车辆重量确定启动阈值；根据行驶阻力确定关闭阈值；根据车辆重量确定关闭阈值；根据行驶阻力和车辆重量确定关闭阈值；根据行驶阻力确定启动阈值和关闭阈值；根据车辆重量确定启动阈值和关闭阈值；以及根据行驶阻力和车辆重量确定启动阈值和关闭阈值。
行驶阻力应理解为机动车的状态参量，它描述了机动车辆为了在水平或有坡度的道路上以恒定或加速的速度行驶而借助驱动扭矩必须克服的至少一个阻力。该阻力例如包括空气阻力、滚动阻力、坡路阻力和/或加速阻力。空气阻力也可以称为机动车辆的流体阻力。它描述了机动车辆周围的空气对机动车辆施加的阻力。滚动阻力主要描述由机动车辆轮胎变形引起的阻力。坡路阻力源于在坡道上行驶时作用在机动车辆上的重力分力。另一方面，加速阻力阻抗机动车辆的速度变化。
在考虑行驶阻力和/或车辆重量的情况下确定启动阈值和/或关闭阈值使得能够根据机动车辆的当前状态灵活地调整驱动装置。由此确保驱动装置且进而机动车辆的极其高效的运行。
本发明的改进方案提出，使用内燃机作为第一驱动单元，使用牵引电机作为第二驱动单元。这两种驱动单元被相应不同地设计，从而驱动装置作为混合驱动装置存在。驱动装置的这种设计方案能够在较宽的运行范围内实现特别高的效率。
本发明的改进方案设置，牵引电机与动力电池电连接，根据动力电池的荷电水平/荷电状态确定启动阈值和/或关闭阈值。从动力电池中至少暂时地获取电能以用于使牵引电机运行来至少部分地提供驱动扭矩。反之则向动力电池至少暂时地供应电能，该电能由牵引电机提供，特别是在回收运行期间。
不言而喻，只有在动力电池的荷电水平允许的情况下，驱动装置才能在第一设置中运行。为了借助第二驱动单元提供用于使机动车辆加速的驱动扭矩，需要从动力电池中获取电能。反之则需要的是，当机动车辆使用第二驱动单元减速或制动时，动力电池的荷电水平允许将电能暂时存储在动力电池中。
出于这个原因，应该根据动力电池的荷电水平来确定启动阈值、关闭阈值或确定启动阈值和关闭阈值。例如，荷电水平越低，则选择的启动阈值越低。附加地或替代地，可以设置，荷电水平越低，则关闭阈值越低。这种方式确保动力电池中始终有足够的电能可用于运行第二驱动单元。
本发明的改进方案提出，牵引电机至少暂时作为发电机运行，以给动力电池充电，其中，根据充电过程的充电功率确定启动阈值和/或关闭阈值。牵引电机以发电机运行例如可以在机动车辆减速时进行或者在借助于第一驱动单元驱动第二驱动单元期间进行。由此产生的电能用于为动力电池充电，在此以充电功率进行充电。
上面已经说明，当第二驱动单元作为发电机被驱动期间，荷电水平必须允许动力电池被充电。相应地，优选设置成，根据充电功率确定启动阈值和/关闭阈值。特别优选地设置成，在确定启动阈值和/或关闭阈值时既考虑荷电水平又考虑充电功率。由此确保了在驱动装置的较宽的运行范围内的高效率。
本发明的改进方案提出，根据汇总了行驶阻力和车辆重量的特征值来确定启动阈值和/或关闭阈值。因此，并不直接根据行驶阻力和车辆重量确定相应的值，而是根据该特征值来确定。启动阈值和/或关闭阈值因此仅间接地取决于行驶阻力和车辆重量。确切地讲，在第一步中在例如考虑加权因子的情况下根据行驶阻力和车辆重量计算出特征值。例如，与车辆重量相比，行驶阻力对特征值的影响更大，或者反之。最后，根据特征值计算启动阈值、关闭阈值或计算启动阈值和关闭阈值。该方式在所需的计算能力方面具有优势。
本发明的改进方案提出，使用机动车辆的空气阻力作为行驶阻力。空气阻力应理解为由机动车辆周围的空气施加在机动车辆上的流体阻力。空气阻力尤其取决于机动车辆的行驶速度，尤其是取决于行驶速度的二次方或至少大约取决于行驶速度的二次方。例如，空气阻力是基于机动车辆的行驶速度计算的。但是，也可以使用其他确定方法。考虑到行驶阻力能够使启动阈值和/或关闭阈值非常精确地符合机动车辆的当前行驶状况。
本发明的改进方案提出，根据至少一个机动车辆加装件的状态参量确定行驶阻力。机动车辆加装件是可以固定在机动车辆外侧的部件，尤其是仅暂时连接到机动车辆上的部件。例如，行李架、车顶箱等被理解为机动车辆的加装件。如果在机动车辆上存在机动车辆加装件，则行驶阻力明显高于没有机动车辆加装件的情况。因此，在确定启动阈值和/或关闭阈值时考虑机动车辆加装件的存在是有意义的。
机动车辆加装件的状态参量优选描述机动车辆加装件的存在，即在机动车辆上是否存在机动车辆加装件。但也可以设置成，针对不同的机动车辆加装件，在机动车辆加装件布置在机动车辆上时存储数值，根据该数值计算行驶阻力。例如，在机动车辆加装件与机动车辆连接时自动确定该数值。但也可以设置成，驾驶员手动输入机动车辆加装件的数值或至少种类。在后一种情况下，根据机动车辆加装件的种类确定用于确定行驶阻力的数值。所描述的方式又能够实现使启动阈值和/或关闭阈值精确符合机动车辆的当前行驶状况。
本发明的改进方案提出，根据驱动装置的运行参数和机动车辆的状态参量确定行驶阻力和/或车辆重量。由此能够根据机动车辆的当前行驶状况非常精确地确定相应的值。驱动装置的运行参数例如是由驱动装置提供的功率或由其提供的驱动扭矩。状态参量例如是机动车辆的当前行驶速度和/或机动车辆的加速度或减速度。
特别优选根据驱动装置的保持行驶速度恒定所需的功率确定行驶阻力。因此，行驶速度被用作机动车辆的状态参量。附加地或替代地，机动车辆的加速度被用作状态参量。根据加速度和驱动扭矩确定机动车辆的行驶阻力和/或车辆重量。在进行该确定时当然还可以附加地结合当前的行驶速度。相应地，从不同的参量中自动学习行驶阻力和/或车辆重量。
替代地，当然可以仅根据行驶速度推导出行驶阻力。也可以设置成，测量机动车辆重量，例如从所测量的机动车辆底盘的悬挂行程来确定机动车辆重量。通过这种方式方法，也可以获得行驶阻力或车辆重量的足够精确的结果。
本发明的改进方案提出，车辆重量越小和/或行驶阻力越大，启动阈值和/或关闭阈值就选择得越小。随着车辆重量的减小，启动阈值或关闭阈值也减小。车辆重量越大，在使用第二驱动单元进行回收期间产生的电能就越多。相应地，所需的借助第一驱动单元的支持就较少。相反，更大的行驶阻力使得需要借助于第一驱动单元为第二驱动单元提供更大的支持。相应地，启动阈值或关闭阈值应随着行驶阻力的增加而变小。
原则上可以提出，启动阈值和关闭阈值彼此并行地推移，从而它们之间的差值随时间是恒定的，而与它们各自的值无关。启动阈值通常大于关闭阈值，以便实现在接通第一驱动单元时的滞后。然而，当然也可以设置，根据行驶阻力和/或车辆重量彼此独立地确定启动阈值和关闭阈值，其中使用不同的因数。在这种情况下，启动阈值和关闭阈值之间的差值根据行驶阻力和/或车辆重量而变化。由此可以使这些值更精确地符合机动车辆的当前驾驶状态。
本发明还涉及一种机动车辆，特别是用于执行根据本说明书范围内的实施方案的方法，其中，该机动车辆具有带有至少一个第一驱动单元和至少一个第二驱动单元的驱动装置，其中，在驱动装置的第一设置中仅借助于第一驱动单元提供用于驱动机动车辆的驱动扭矩，在第二设置中借助于所述两种驱动单元提供用于驱动机动车辆的驱动扭矩，其中，机动车辆被设置并且设计成，如果请求的预定功率超过启动功率，则从第一设置切换到第二设置，如果请求的预定功率低于关闭阈值，则从第二设置切换到第一设置。在此该机动车辆还被设置和设计成，根据机动车辆的行驶阻力和/或机动车辆的车辆重量确定启动阈值和/或关闭阈值。
对于这种方法的优点或机动车辆的这种设计方案的优点已经加以说明。机动车辆及其运行方法都可以根据本说明书上下文中的实施方案进行改进。
在说明书中描述的特征和特征组合，特别是在以下附图的描述中描述的和/或在附图中示出的特征和特征组合，不仅可以以分别指定的组合使用，而且可以以其他组合使用或单独使用，而不脱离本发明范围。因此，在说明书和/或附图中未明确示出或解释，但从所解释的表达中揭示的或能推导出的实施方式也应被视为包含在本发明中。
附图说明
下面参照附图中所示的实施例更详细地解释本发明，而不限制本发明。在此唯一的视图示出：
图1示出带有机动车辆加装件的机动车辆的示意图。
具体实施方式
图1示出了经由多个车轮2支撑在地面3上的机动车辆1的示意图。车轮2能够借助于机动车辆1的驱动装置被驱动，其中该驱动装置具有至少一个第一驱动单元和至少一个第二驱动单元。第一驱动单元设计为内燃机，而第二驱动单元设计为牵引电机。在驱动装置的第一设置中，仅借助于第二驱动单元提供作用到车轮2上的驱动扭矩。而在驱动装置的第二设置中，第一驱动单元和第二驱动单元共同工作来提供驱动扭矩。
如果对驱动装置请求的预定功率大于启动阈值，则使用第二设置。但是，如果预定功率小于或等于关闭阈值，则设置第一设置。启动阈值和关闭阈值可随时间变化，并且取决于机动车辆的行驶阻力和机动车辆1的车辆重量。行驶阻力尤其取决于机动车辆1上的机动车辆加装件4的存在，该加装件在此处所示的实施例中被设计为车顶箱。
不言而喻，带有机动车辆加装件4的机动车辆的行驶阻力明显大于没有机动车辆加装件4的情况。例如，确定机动车辆加装件4是否存在于机动车辆1上，并且相应地调整行驶阻力。行驶阻力尤其一方面从机动车辆1的行驶速度、另一方面由机动车辆加装件4的存在得出。
所描述的用于运行机动车辆1的方法能够使驱动装置的行为特别好地适应机动车辆1的当前行驶状况。这提高了驱动装置的效率，从而提高了整个机动车辆1的效率。
附图标记列表：
1 机动车辆
2 车轮
3 底盘
4 机动车辆加装件

Claims (10)

1.一种用于运行机动车辆(1)的方法，该机动车辆具有驱动装置，该驱动装置具有至少一个第一驱动单元和至少一个第二驱动单元，其中，在驱动装置的第一设置中仅借助于第二驱动单元提供用于驱动机动车辆(1)的驱动扭矩，在第二设置中借助于两种驱动单元提供用于驱动机动车辆(1)的驱动扭矩，其中在请求的预定功率超过启动阈值时从第一设置切换到第二设置，在请求的预定功率低于关闭阈值时从第二设置切换到第一设置，其特征在于，根据机动车辆(1)的行驶阻力和/或机动车辆(1)的车辆重量确定启动阈值和/或关闭阈值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使用内燃机作为第一驱动单元，使用牵引电机作为第二驱动单元。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述牵引电机与动力电池电连接，根据所述动力电池的荷电水平确定启动阈值和/或关闭阈值。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述牵引电机至少暂时作为发电机运行，以给动力电池充电，其中，根据充电过程的充电功率确定启动阈值和/或关闭阈值。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，根据汇总了行驶阻力和车辆重量在内的特征值来确定所述启动阈值和/或关闭阈值。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，使用机动车辆(1)的空气阻力作为行驶阻力。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，根据至少一个机动车辆加装件(4)的状态参量确定行驶阻力。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，根据驱动装置的运行参数和机动车辆(1)的状态参量确定行驶阻力和/或车辆重量。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，车辆重量越小和/或行驶阻力越大，启动阈值和/或关闭阈值就被选择得越小。
10.一种机动车辆(1)，该机动车辆特别是用于执行根据前述权利要求中的一项或多项所述的方法，其中，该机动车辆(1)具有带有至少一个第一驱动单元和至少一个第二驱动单元的驱动装置，其中，在驱动装置的第一设置时仅借助于第一驱动单元提供用于驱动所述机动车辆(1)的驱动扭矩，在第二设置时借助于两种驱动单元提供用于驱动机动车辆(1)的驱动扭矩，其中，机动车辆(1)被设置和设计成，如果请求的预定功率超过启动阈值，则从第一设置切换到第二设置，如果请求的预定功率低于关闭阈值，则从第二设置切换到第一设置，其特征在于，所述机动车辆(1)为此进一步被设置和设计成，根据所述机动车辆(1)的行驶阻力和/或机动车辆(1)的车辆重量确定启动阈值和/或关闭阈值。
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