CN1890464A - 用于使驱动单元运转的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种使特别是汽车的驱动单元(1)运转的方法和装置，其实现了转速给定的舒适的转换。在此给定驱动单元(1)的至少一个输出参量的额定值。在驱动单元(1)的至少一种运行状态下，还给定驱动单元(1)的运行参量的额定值，其中在该运行状态下为了使运行参量的实际值逼近运行参量的额定值给定驱动单元(1)的至少一个输出参量而不考虑其额定值。
Description
背景技术
本发明涉及按独立权利要求所述类型的用于使驱动单元运转的方法和装置。
已知特别是在汽车的驱动单元中，为驱动单元的至少一个输出参量给定额定值。该输出参量一般是扭矩。在用于汽车驱动单元的传统的控制系统中例如由变速器控制装置在换档过程期间或者在汽车动力学控制干涉期间要么为汽车发动机的扭矩给定额定值，要么为发动机转速给定额定值。两个给定值不能同时满足，因为由于其物理关系一个值由另一个值的给定值获得。
发明内容
按本发明用于使驱动单元运转的具有独立要求要求所述特征的方法和装置相应地具有以下优点，还在驱动单元的至少一种运行状态下给定驱动单元的运行参量的额定值，其中在该运行状态下给定驱动单元的至少一个输出参量而不考虑其额定值，以使运行参量的实际值逼近运行参量的额定值。通过这种方式运行参量的额定值在该至少一种运行状态下的调节优先于驱动单元的输出参量的额定值的调节。这可以提高驱动单元在该至少一种运行状态下运行时的舒适性。
通过从属权利要求中列出的措施可以实现独立权利要求中给出的方法的优选的改进方案和改善。
当该至少一种运行状态选择为驱动单元的起动运行状态时特别有利。通过这种方式例如可以较少的花费实现变速器舒适的耦合过程，而不必要求限制驱动单元输出参量。
当至少一个输出参量的额定值由第一个控制装置或者第一种功能给定，并且运行参量的额定值由相同的控制装置或者功能或者第二个控制装置或者第二种功能给定，并传输到第三控制装置用于调节驱动单元的所述至少一个输出参量，并且当第三控制装置由驱动单元的至少一个输出参量的额定值出发修正该至少一个输出参量的额定值以使得运行参量的实际值逼近运行参量的额定值时就获得另一优点。通过这种方式可以根据输出参量的额定值的给定实现运行参量的额定值的叠加调整，从而不仅运行参量的额定值而且输出参量的额定值可以进行最大限度的转换，其中运行参量的额定值优先转换。由此可以例如在变速器换档过程期间改善外部操作时的舒适性。
借助于控制器可以特别简单并且花费特别少地使运行参量的实际值逼近运行参量的额定值，其中给定驱动单元的输出参量。
另外当该至少一种运行状态结束后，至少一个输出参量的额定值不必修正就转换时是有利的。通过这种方式保证了输出参量的额定值在其它运行状态下优先转换。
附图说明
附图中示出了本发明的实施例，在下面的说明中对本发明的实施例进行详细的描述。
附图示出：
图1示出了驱动单元的方框图；
图2示出了功能图以用于解释按第一实施例的本发明的方法和本发明的装置的工作原理；
图3示出了功能图以用于解释按第二实施例的本发明的方法和本发明的装置的工作原理；
图4示出了功能图以用于解释按第三实施例的本发明的方法和本发明的装置的工作原理。
具体实施方式
在图1中1表示例如汽车的驱动单元。在此该驱动单元1在该实施例中以本领域的普通技术人员公知的方式包括驱动马达，其发出一个输出参量。该输出参量例如是扭矩、功率或者在内燃机的情况下的气缸充气或者由一个或者多个所述参量导出的参量。下面作为例子假设驱动单元1的输出参量是驱动马达的输出扭矩。该输出扭矩也称为驱动马达的内力矩，并且只通过空气/燃料混合气在驱动马达的燃烧室中的燃烧提供，其中前提条件是，这种驱动马达是一种内燃机。该内燃机例如可以是汽油机或者柴油机。下面作为例子假设内燃机是一种汽油机。根据图1驱动单元1包括马达控制装置20。另外设置了变速器控制装置5，其控制图1中未示出的变速器，以便在驱动马达的曲轴和万向节轴之间以本领域的普通技术人员公知的方式产生希望的变速比。变速器控制装置5在换档过程期间产生力矩请求MG和转速请求n额定。力矩请求MG传送到马达控制装置20的转换单元45。转速请求n额定输入马达控制装置20的转速控制器25。下面转速请求n额定也称为额定转速。驱动马达的转速是驱动单元1的运行参量。该运行参量由转速传感器40测定，并且作为实际转速n实际同样输入转速控制器25。另外设置模块15，该模块可以是加速踏板模块或者是行驶速度控制器，并且产生给定力矩MF用于实现驾驶员愿望或者转换由行驶速度控制器要求的行驶速度，并传送到转换单元中45。行驶速度控制器在此表示一种汽车功能。另外设置了另一个控制装置或者汽车功能10，例如行驶动力学控制装置、驱动防滑控制装置、防抱死系统等，其向转换单元45请求另一个给定力矩MW。该另一个控制装置或者汽车功能10这里符号性地表示一个或者多个这种控制装置或者汽车功能，其分别产生一个这种给定力矩并可以输出到转换单元45上。转速控制器25产生第一个输出参量A1，并且可能的话产生第二个输出参量A2，其同样输入转换单元45，并且构成以使转速的实际值n实际逼近额定转速n额定。另外由转速传感器40向转换单元45输入转速的实际值n实际以及驱动单元1的其它运行参量85，例如马达温度、进气管压力、废气回收率等。转换单元45由力矩请求MG、MF、MW以及输出参量A1、A2构造合成的力矩请求，其按照驱动单元1的当前的运行条件的比例根据输入的运行参量85转换。这种转换在所述的汽油机的情况下以本领域的普通技术人员公知的方式通过相应地起动点火和/或空气输入和/或燃料输入进行，并且如图1中所示通过点火、空气输入和燃料输入的相应的符号表示。
在图2中以功能图示出了转换单元45的第一种实施例。力矩请求MG、MF、MW与驱动单元1的运行参量85一起输送给力矩协调器50，该力矩协调器50由这些参量以本领域的普通技术人员公知的方式构造用于驱动马达的输出扭矩的合成额定值M额定。根据这里所描述的第一种实施例，转速控制器25为了减小转速的额定值n额定和转速的实际值n实际之间的差产生差值力矩作为第一输出参量A1，合成的额定力矩M额定必须改变该差值力矩，以实现所述转速的额定值n额定和转速的实际值n实际之间的差值的减小。为此目的，第一输出参量A1在加法环节55中与合成的额定力矩M额定加法连接，也就是相加。由此在加法环节55的输出端获得修正的合成额定力矩M额定1。作为附加方案或者替代方案，转速控制器25为了减小转速的额定值n额定和转速的实际值n实际之间的差值产生一个系数作为第二输出参量A2，合成的额定力矩M额定或者修正的合成额定力矩M额定1与该系数相乘，以实现所希望的转速的额定值n额定和转速的实际值n实际之间的差值的减小。这种相乘借助于乘法环节60进行，其中根据图2乘法环节60用虚线表示。也可以如图2将力矩协调器50的输出端、也就是合成的额定力矩M额定首先如上所述与第一输出参量A1加法连接，并接着将由此产生的修正的合成额定力矩M额定1借助于乘法环节60与第二输出参量A2相乘，以便最终获得双重修正的合成额定力矩MRES，然后由转换单元65中的转换模块65通过相应地起动点火和/或空气输入和/或燃料输入调整。通过加法环节55和乘法环节60的加法和乘法顺序在此也可以交换。作为替代方案，可以只是用第一输出参量A1进行加法修正或者只是用第二输出参量A2进行乘法修正来修正合成额定力矩M额定。在驱动单元1的转速控制器25关闭的运行状态下，例如其中为转速控制器25设置值0作为额定转速n额定，则第一输出参量A1等于0，而第二输出参量A2等于1。只有在驱动单元1的转速控制器25激活的运行状态下，第一输出参量A1才可能不等于0，并且第二输出参量A2不等于1。如果离开驱动单元1的转速控制器25激活的运行状态，那么转速控制器25关闭，并且第一输出参量A1置0，并且第二输出参量A2置1。由此合成的额定力矩M额定在驱动单元1的转速控制器25关闭的运行状态下，或者在离开该转速控制器25激活的运行状态后，只要转速控制器25在后面的运行状态下关闭，那么转换模块65就不会实现修正。
图3以功能图示出了转换单元45的第二种实施例。在此在图3中相同的附图标记表示与图2相同的元件。如同按图2的第一种实施例，力矩请求MG、MF、MW与驱动单元1的运行参量85一起输送给力矩协调器50，该力矩协调器50由这些参量以本领域的普通技术人员公知的方式构造用于驱动马达的输出扭矩的合成额定值M额定。根据按图3的第二种实施例，转速控制器25为了减小转速的额定值n额定和转速的实际值n实际之间的差值只是以驱动马达的待马达控制装置20调整的输出扭矩MRES1的形式构造第一输出参量A1。由转速控制器25提供的待调整的输出扭矩MRES1输入比较环节70。该比较环节70检测待调整的输出扭矩MRES1是否等于0。如果是这种情况，那么将比较环节70的输出置为逻辑1，否则的话就置为逻辑0。比较环节70的输出信号与力矩协调器50的输出信号、也就是合成的额定力矩M额定一起输入与环节75。该与环节75的输出在图3中以M额定′表示，并且对于比较环节70的输出置位的情况，也就是第一输出参量A1以及由此由转速控制器25提供的待调整的输出扭矩等于0的情况相应于合成的额定力矩M额定。在这种情况下并不处于这种运行状态，在该状态中控制额定转速，也就是转速控制器25关闭。这例如可以如此实现，即将额定转速n额定由变速器控制装置5置为0，并且转速控制器25在探测到额定转速n额定＝0时关闭。但是如果比较环节70的输出由于第一输出参量A1不等于0而复位，那么与环节75的输出M额定′也等于0。与环节75的输出M额定′与第一输出参量A1＝MRES一起输入或环节80。对于这种情况，即第一输出参量A1等于0，或环节80的输出参量M额定″对应于与环节75的输出参量M额定′，其在这种情况下相应于力矩协调器50的输出端处的合成额定力矩M额定。但是如果第一输出参量A1不等于0，那么或环节80的输出M额定″相应于第一输出参量A1，因为在这种情况下与环节75的输出参量M额定′等于0。输出参量M额定″是驱动马达的最终待调整的输出扭矩，并且输入转换模块65以用于以对按图2的第一实施例所描述的方式进行转换。这意味着在驱动单元1的转速控制器25激活的运行状态下，即变速器控制装置5给定不等于0的额定转速n额定，驱动马达的最后待调整的输出扭矩M额定″相应于转速控制器25的第一输出参量A1，由此其转换优先于力矩请求MW、MG、MF的转换。但是如果转速控制器25关闭，也就是额定转速n额定等于0，那么驱动单元1就处于这种运行状态，其中力矩请求MW、MG、MF考虑力矩协调地进行转换。
根据第二种实施例，下面根据按图4的功能图描述一种替代方案。在此相同的附图标记表示与前面附图相同的元件。与第二种实施例不同的是，根据图4由变速器控制装置5输入额定转速n额定并由转速传感器40输入实际转速n实际的转速控制器25确定驱动马达的两个待调整的输出扭矩以用于减小额定转速n额定和实际转速n实际之间的差值。在此驱动马达的第一待调整的输出扭矩在图4中用MZRES表示，并且驱动马达的第二待调整的输出扭矩在图4中用MLRES表示。第一待调整的输出扭矩MZRES是在由内燃机构造成的驱动马达的点火线路上转换的输出扭矩，而第二待调整的输出扭矩MLRES是在由内燃机构造成的驱动马达的空气线路和/或燃料线路上转换的输出扭矩。在图2中描述的功能图的结构在这里设置了两个，也就是一个用于点火线路，一个用于空气线路和/或燃料线路。只有扭矩协调器50只要求一个，并且在这里代替合成的额定力矩M额定为点火线路提供第一合成额定力矩，并为空气线路和/或燃料线路提供第二合成额定力矩。另外在此为点火线路设置的转换模块只是用于通过相应的起动点火来转换前述要求用于点火线路的输出扭矩，并且为空气线路和/或燃料线路设置的转换模块只是用于通过相应的起动空气输入和/或燃料输入来转换前述要求用于空气线路和/或燃料线路的输出扭矩。对于力矩给定和转换分成点火线路和空气和/或燃料线路已经是现有技术了，并且实现了将驱动马达的所有待转换的输出扭矩分成可通过点火线路快速转换的部分和可通过空气和/或燃料线路较慢地转换的部分。
按图2和图3的两个实施例的共同点是，在驱动单元1的转速控制器25激活的运行状态下，将实际转速n实际调整到额定转速n额定优先于力矩请求MW、MG、MF的转换。在按图2的第一种实施例的情况下，这通过重叠的转速控制器实现，其中由力矩协调器50提供的合成的额定力矩M额定根据转速控制器修正，从而得到修正的合成额定力矩M额定1或者两次修正的合成额定力矩MRES以用于通过转换模块65转换。在按图3的第二种实施例的情况下这个过程由此实现，即由转速控制器25要求的待调整的输出扭矩MRES1在通过转换模块65转换时优先于由力矩协调器50计算获得的合成的额定力矩M额定。
按图2的第一种实施例的使用可以例如对于驱动单元1的一种运行状态是有利的，该运行状态用变速器的换档过程表征。在换档过程期间变速器控制装置5不仅将转速请求以额定转速n额定的形式发送到转速控制器25，而且将力矩请求MG发送到力矩协调器50。由此独立于其它力矩请求MW、MF，至少变速器控制装置5的力矩请求MG发送到力矩协调器50的输入端。力矩协调器50根据运行参数85由变速器控制装置5的力矩请求MG计算获得合成的额定力矩M额定。该合成的额定力矩M额定然后由转速控制器25进行修正，以便调整额定转速n额定。在力矩给定时存在叠加的转速控制，其首先考虑变速器控制装置5的力矩请求MG或者由此导出的合成额定力矩M额定，并且相应于转速控制器25变化。在此转速控制器25仅限于根据第一输出参量A1的符号或者根据第二输出参量A2是大于还是小于1增加或者减小合成额定力矩M额定。借助于所述在力矩给定时的叠加的转速控制不仅可以关注转速给定还可以同时关注力矩给定，由此可以改善外部操作的舒适性，例如在驱动单元1的通过换档过程表征的运行状态期间。
按图3的第二种实施例的应用例如对于驱动单元1的一种运行状态是有利的，该状态用汽车的起动过程表征。在汽车的这种起动过程的传统的方法中，在起动时由驾驶员通过油门踏板请求驱动马达的输出扭矩MF，并且可能的话也可以通过马达控制装置的力矩协调器实现修正。在应用自动变速器时，离合器开始耦合，从而驱动马达不会有熄火或者不利的高速旋转的危险。在此由自动变速器的变速器控制装置向马达控制装置只发送力矩极限，由此在请求驱动马达的较高的输出扭矩时还可以控制耦合过程。
根据本发明借助于按图3的第二种实施例从按图1的方框图出发，当驾驶员在汽车停车或者在低速行驶而需要起动过程时，踩踏油门踏板，由此产生的用于按图1的驾驶员愿望的给定力矩MF也可以输入变速器控制装置5，从而变速器控制装置5识别出起动愿望并通过产生合适的不等于0的用于起动过程的额定转速n额定激活用于起动过程的运行状态的转速控制器25。只有当该额定转速大于稳定的怠速额定转速时，才考虑变速器控制装置5的额定转速。如果稳定怠速额定转速大于由变速器控制装置5给定的额定转速n额定，那么出于可靠性原因代替变速器控制装置5的额定转速n额定向转速控制器25输入稳定怠速额定转速。只要起动过程和由此转速控制器25保持激活，那么用于驾驶员愿望的给定力矩MF或者由此力矩协调器50的输出端上的关联的合成的额定力矩M额定根据第二种实施例忽略，并且只考虑由转速控制器25要求的待调整的输出扭矩MRES1用于以所述方式转换额定转速n额定。也就是油门踏板在该运行状态下对驱动马达的输出扭矩没有影响，通过操作油门踏板只影响变速器控制装置5，该变速器控制装置通过给定额定转速n额定以及耦合速度影响驱动马达的必要的输出扭矩。当油门踏板至少部分重新松开时，由变速器控制装置5识别出例如起动过程的运行状态结束了。然后额定转速n额定的给定在转速控制器25上结束，也就是说额定转速n额定置为0，并且转速控制器25由此关闭。由此随着起动过程的运行状态结束，重新根据驾驶员愿望关注给定力矩MF或者与之关联的合成的额定力矩M额定以用于借助于转换模块65进行转换。通过在起动过程期间保持额定转速n额定可以使起动过程比较舒适，前提条件是用于起动过程的额定转速n额定例如在试验台上合适地使用。由马达控制装置20给出的驱动马达的输出扭矩还可以附加地及以在图中未示出的方式与力矩预调的结果叠加。在此还要为驱动马达的输入按图2和图3的实施例的转换模块65的待转换输出扭矩在转换前叠加预调力矩，该预调力矩例如考虑驱动马达的摩擦损失、用电器如空调、电动滑动天窗等损失、离合器位置的力矩需求等。
转速控制器25可以包括积分控制器和/或比例控制器和/或微分控制器。例如转速控制器25是PID控制器。驱动单元1的其中转速控制器25以所述方式根据本发明激活的运行状态不同于驱动单元1的怠速转速控制。但是对于转速控制器25还可以例如利用驱动单元1的已经存在的怠速转速控制器的结构。在此可以使用与普通的怠速转速控制相同的控制器，其中只需要根据驱动单元1的不同的运行状态、也就是例如怠速或者起动过程或者换档过程来匹配控制参数。这要求不同的运行状态的区分。在这种情况下必须根据相应的运行状态向转速控制器25输入关于当前运行状态的信息，在该运行状态下转速控制器25应该是激活的。驱动单元1的当前的运行状态并且由此例如怠速运行状态、起动过程运行状态和换档过程运行状态能够以本领域的普通技术人员公知的方式由马达控制装置20根据运行参量85测定，并且通知转速控制器25匹配控制参数。通过这种方式可以通过使用对于驱动单元1的不同运行状态相同的用于转速控制的控制器特别是能够以计算功率的形式节省资源。
传动控制装置5可以用于控制例如手动变速器、自动化的变速器、无级变速器或者自动变速器形式的变速器。
Claims (11)
1.用于使特别是汽车的驱动单元(1)运转的方法，其中给定驱动单元(1)的至少一个输出参量的额定值，其特征在于：此外在驱动单元(1)的至少一种运行状态下还给定驱动单元(1)的运行参量的额定值，其中在该运行状态下给定驱动单元(1)的至少一个输出参量而不考虑其额定值，以使运行参量的实际值逼近运行参量的额定值。
2.按权利要求1所述的方法，其特征在于：选择驱动单元(1)的扭矩或者功率作为输出参量。
3.按前述权利要求任一项所述的方法，其特征在于：选择驱动单元(1)的马达的转速作为运行参量。
4.按前述权利要求任一项所述的方法，其特征在于：所述至少一种运行状态选择为驱动单元(1)的起动运行状态。
5.按前述权利要求任一项所述的方法，其特征在于：所述至少一个输出参量的额定值由第一个控制装置(5)或第一种功能(15)给定，并且所述运行参量的额定值由相同的控制装置(5)或功能(15)或者第二个控制装置(10)或第二种功能给定，并且传送到第三个控制装置(20)用于调节驱动单元(1)的至少一个输出参量，并且所述第三控制装置(20)由驱动单元(1)的至少一个输出参量的额定值出发修正至少一个输出参量的额定值以使运行参量的实际值逼近运行参量的额定值。
6.按前述权利要求任一项所述的方法，其特征在于：为使运行参量的实际值逼近运行参量的额定值借助于控制器(25)给定驱动单元(1)的至少一个输出参量。
7.按前述权利要求任一项所述的方法，其特征在于：所述驱动单元(1)借助于内燃机运转。
8.按权利要求7所述的方法，其特征在于：为内燃机的点火线路(30)给定驱动单元(1)的第一输出参量，并且为内燃机的空气线路(35)给定驱动单元(1)的第二输出参量。
9.按前述权利要求任一项所述的方法，其特征在于：所述至少一种运行状态不是怠速运行状态。
10.按前述权利要求任一项所述的方法，其特征在于：在该至少一个运行状态结束后，该至少一个输出参量的额定值不进行修正就进行转换。
11.用于使特别是汽车的驱动单元(1)运转的装置，具有用于给定驱动单元(1)的至少一个输出参量的额定值的装置(5、10、15)，其特征在于：设置第一个给定单元(5)，其在驱动单元(1)的至少一种运行状态下还给定驱动单元(1)的运行参量的额定值，其中设置第二给定单元(25)，在该运行状态下为了使运行参量的实际值逼近运行参量的额定值，第二给定单元给定驱动单元(1)的至少一个输出参量而不考虑其额定值。
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