混合驅動裝置中的離合器的滑轉運行的製作方法

2023-07-28 18:24:31 3

專利名稱：混合驅動裝置中的離合器的滑轉運行的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於運行汽車的混合驅動裝置的方法，所述混合驅動裝置具有至少兩個不同的驅動機組尤其電機和內燃機並且具有離合器，其中所述驅動機組能夠藉助於 所述離合器進行作用連接。此外，本發明涉及一種相應的裝置。
背景技術：
對於混合動力汽車來說，傳動系多數由內燃機和至少一臺電機組成。對於並聯式 混合的傳動系來說，所述內燃機可以通過能夠受到控制裝置的影響的離合器與所述電機相 耦合。除了混合行駛、助推運行(Boostbetrieb)和回收運行這些運行方式之外，還從中獲 得了一種實現純電動行駛的運行方式。在所述電動行駛的過程中比如在駕駛員要求比電機 能夠產生的驅動功率大的驅動功率時或者在用於所述電機的電蓄能器的能量急劇下降時 需要起動內燃機。這種起動大多數通過藉助於電機來拖動內燃機這種方式來進行。利用內 燃機和電機存在著兩種力矩源，這兩種力矩源在離合器閉合時共同地產生總驅動力矩，這 被稱為混合行駛。在此並不總是能夠明確地檢測，在通過電機拖動之後是否也無故障地起 動了內燃機，也就是說是否進行了燃燒。尤其在對內燃機的力矩要求很低時，這一點無法可 靠地從典型地提供的比如來自控制儀的信號中推導出來。出於經濟上的原因，大多數不測 量由內燃機產生的力矩或者由內燃機和電機共同產生的總驅動力矩。

發明內容
根據按本發明的方法，離合器在診斷和/或適配運行狀態中具有滑轉地運行。所 述滑轉使驅動機組部分地彼此脫耦並且其突出之處在於離合器上的轉速差，也就是說所述 驅動機組儘管與扭矩傳輸機構之間進行作用連接，但是彼此間也可能具有不同的並且變化 的轉速。所述驅動機組的轉速依賴於在驅動機組上加載的和/或產生的扭矩，因而一個驅 動機組的獨立的轉速上升顯示出該驅動機組的扭矩產生，在內燃機的起動過程中就是這種 情況。設置所述診斷運行尤其用於通過對驅動機組的轉速的監控來識別出所述驅動機組的 無故障的運行並且通過對所述離合器的轉速差的監控來識別出該離合器的無故障的運行 並且在所述混合驅動裝置的相應的組件的運行中以相同的方式來診斷故障。此外，所述適 配運行應該能夠以所期望的方式來調整各個組件的運行狀態，方法是為所述驅動機組之一 預先設定轉速並且/或者預先設定所述離合器上的轉速差並且由此預先設定其上面的滑 轉，由此可以調節所述驅動機組上的扭矩。由此可以定性地確定並且/或者預先給定扭矩 的產生。根據本發明的一種有利的改進方案，控制並且/或者調節滑轉。尤其通過對所述 離合器的使該離合器閉合或者斷開的觸發裝置的壓緊力的控制和/或調節，可以將滑轉調 節到特定的定義的尺度。這個定義的尺度可以用作用於診斷和/或調整各個組件和/或整 個混合驅動裝置的運行狀態的基準點。通過這種方式來對所述診斷和/或調整進行優化， 因為不僅可以定性地而且可以定量地監控並且/或者預先設定轉速。
根據本發明的一種改進方案，滑轉藉助於所述離合器的最大的附著力矩的預先設定和/或所述驅動機組中的至少一個驅動機組的額定扭矩的預先設定來控制和/或調節。 所述最大的附著力矩表明，在所述離合器開始滑轉時由所述離合器最大承擔何種扭矩。在 所述觸發裝置中，從所述最大的附著力矩中求得用於離合器的相應的壓緊力。如果所述離 合器滑轉地運行，那就始終僅僅傳遞所述最大的附著力矩並且每種超越該最大附著力矩的 傳遞給離合器的扭矩產生滑轉。所述最大的附著力矩與所輸送的扭矩之間的差越大，那麼 所述滑轉的提高就越快，因而將額定扭矩用作調節參量是有利的。通過這種方式尤其實現 了定性地監控並且/或者預先設定扭矩。根據本發明的一種改進方案，滑轉藉助於所述驅動機組中的至少一個驅動機組的 轉速來控制和/或調節。在此，從所述轉速中求得最大的附著力矩和/或額定扭矩。對於 具有滑轉地運行的離合器來說，當前傳遞的扭矩只能由控制裝置調節和/或限制到關於直 接設定最大的附著力矩的特定的精度，因為非線性的影響如離合器摩擦片襯面的變化的摩 擦係數、所述離合器的觸發裝置中的液壓的不精確性、所述離合器的觸發裝置中的機械的 不精確性和/或信號傳播時間只能很困難地來追蹤。所述離合器的觸發裝置的不精確性尤 其比如在內燃機起動和停止時不利地影響到行駛舒適性。與此相反，可以容易並且精確地 檢測所述驅動機組的轉速。出於這個原因，藉助於所述驅動機組中的至少一個驅動機組優 選兩個驅動機組的轉速來調節所述滑轉是有利的。尤其至少兩個作用於所述離合器的驅動 機組的轉速差可以用作用於預先設定最大的附著力矩以及由此預先設定壓緊力的高精確 的尺度。根據本發明的一種改進方案，所述驅動機組中的每一個都產生扭矩。這種運行狀 態稱為混合的運行狀態。在這種運行狀態中，可以非常精確地調節滑轉，因為驅動機組產生 已知的扭矩，所述已知的扭矩可以用作用於滑轉的大小的基準點。根據本發明的一種改進方案，根據所述驅動機組中的至少一個驅動機組的轉速、 根據所述離合器的滑轉並且/或者根據所述離合器上的轉速差來進行診斷和/或適配。轉 速和滑轉的分析實現了在混合驅動裝置中就相應的組件_驅動機組和離合器_的運行狀態 作出結論。這建立在各個組件彼此間的已知的相互作用的基礎之上。如果比如提高一個驅 動機組的額定扭矩，那麼根據滑轉可以提高這個驅動機組的轉速，而沒有影響所述驅動機 組中的另一個驅動機組。這種通過離合器來使所述驅動機組彼此間部分脫耦的做法導致各 個驅動機組的轉速以及由此所述離合器上的轉速差在很高的程度上依賴於所述驅動機組 和離合器的固有動態，使得對所述組件之一的有針對性的幹預引起狀態的變化，該狀態的 變化可以明確地對應於所述有針對性的幹預。通過這種方式可以為所有參與的組件實施類 型極為不同的診斷。根據本發明的一種改進方案，所述驅動機組之一的扭矩產生的診斷根據該驅動機 組的轉速變化來進行。為了識別出所述驅動機組的扭矩產生，對該驅動機組的轉速進行分 析，因為所述轉速只有在該驅動機組產生自己的扭矩時才在恆定的最大的附著力矩時提 高。如果轉速提高，那就產生了扭矩，其中轉速提高的速度是用於所產生的扭矩的尺度。根據本發明的一種改進方案，為了對所述驅動機組之一的起動過程進行診斷而使 用該驅動機組的在診斷過程中識別和/或檢測到的扭矩。一個驅動機組的起動過程的診斷 通過另一個驅動機組的轉速來進行，其中根據該轉速可以推斷出所產生的扭矩，所述推斷又允許推斷一個驅動機組的起動過程在多大程度上是存在和成功的。
根據本發明的一種改進方案，所述驅動機組之一的起動過程的結束根據所識別的 和/或所檢測到的扭矩來探測。一個驅動機組的起動過程按結構形式與特徵性的扭矩產生 相關聯，可以將所述扭矩產生與所識別的和/或所檢測的扭矩相比較，用於探測起動過程 的結束。根據本發明的一種改進方案，在診斷和/或適配運行狀態中對所述驅動機組中的 至少一個驅動機組和/或所述離合器的動態的慣性力進行平衡。動態的慣性力在轉速變化 過程中出現在所述組件上。在驅動機組之一加速時，必須為自身的慣性的加速而耗費由該 驅動機組產生的扭矩的一部分，也就是說要求額定扭矩並且該驅動機組使其轉速加速，因 此該驅動機組產生所要求的扭矩，但僅僅將所產生的扭矩的一部分傳遞給離合器。通過對 在驅動機組和離合器上的為計算所檢測到的數值進行的平衡，能夠實現這一點，即不僅在 轉速恆定時而且在轉速變化過程中都可以實施高精確的診斷。此外能夠檢查，所述調節參 量是否通過所述組件得到正確調節，方法是在所述組件之間建立扭矩結算。這些結算藉助 於動態的慣性力得到平衡。根據結果，對所述組件的觸發和/或所述調節進行校正或者說 適配處理，從而在診斷和/或適配運行過程中在所述驅動機組和離合器的所有工作範圍內 都實現很高的調節質量和調節精度。根據本發明的一種改進方案，藉助於所述滑轉和所述最大的附著力矩來控制和/ 或調節所述驅動機組中的至少一個驅動機組的扭矩。出於經濟上的原因通常不使用扭矩檢 測。這可以藉助於所述最大的附著力矩的預先設定以及比如根據轉速對從中產生的滑轉進 行的監控來實現。在此可以通過以下方法來檢測在所述離合器上加載的扭矩的數值，即對 於特定的最大的附著力矩來說，在該最大的附著力矩被驅動機組超過時所述離合器從附著 運行轉變為滑轉的運行。作為替代方案，所加載的扭矩也可以通過以下方式來檢測，即一旦 低於所述最大的附著力矩，所述離合器就從滑轉的運行轉變為附著運行。由此可以通過變 化定量地檢測傳遞給所述離合器的扭矩的變化並且由此檢測來自驅動機組的扭矩的變化。根據本發明的一種改進方案，將所述驅動機組的扭矩合併成作用在汽車的驅動輪 上的總驅動力矩。在本發明的這種設計方案中，由所述驅動機組產生的扭矩通過所述離合 器來合併，用於在混合的運行狀態中共同驅動汽車。這種運行狀態稱為混合行駛。根據本發明的一種改進方案，在所述離合器轉變為診斷和/或適配運行狀態時或 者從診斷和/或適配運行狀態中轉出時保持所述總驅動力矩。通過相應的調節來實現這一 點，即在對所述總驅動力矩沒有影響的情況下轉變為診斷和/或適配運行狀態或者從診斷 和/或適配運行狀態中轉出。這提高了行駛舒適性，因為對於駕駛員來說不會感覺到轉變， 因而可以在所有的運行狀態中使用所述診斷和/或適配運行狀態。為實現這一點，由至少 兩個驅動機組一起來施加為控制和/或調節所述滑轉所需要的額外的扭矩，其中這些驅動 機組相應地彼此反向地將額外的扭矩的總額施加到所述離合器上。所需要的扭矩的反向接 入(Aufschaltimg)意味著，額外產生的扭矩關於總驅動力矩相互抵消，因而所述總驅動力 矩沒有因所述接入而變化。根據本發明的一種改進方案，所述離合器在所述混合驅動裝置的正常運行中在診 斷和/或適配運行狀態中運行。這一點在所述總驅動力矩沒有通過所述診斷和/或適配運 行狀態而變化時尤其是可以的。通過這種方式，診斷和適配不僅僅限制在保養間隔期上，而且可以在需要時立即予以實施。此外，設置了汽車的尤其用於實施按前述權利要求中一項或多項所述方法的混合驅動裝置，該混合驅動裝置具有至少兩個不同的驅動機組尤其電機和內燃機並且具有離合 器，其中所述驅動機組能夠藉助於所述離合器進行作用連接。在此規定，所述離合器在診斷 和/或適配運行狀態中形成滑轉離合器。所述滑轉離合器能夠在所述驅動機組藉助於所述 離合器進行作用連接時維持所述驅動機組之間的轉速差，其中傳遞扭矩。此外設置了一種用於汽車的混合驅動裝置的控制裝置，該控制裝置尤其用於實施 按前述權利要求中一項或多項所述的方法，其中所述混合驅動裝置具有至少兩個不同的驅 動機組尤其電機和內燃機以及藉助於由所述控制裝置提供的控制信號來操縱的離合器，並 且所述驅動機組能夠藉助於離合器進行作用連接。在此規定，如此構成所述控制裝置，使得 其在診斷和/或適配運行狀態中產生用於在滑轉運行狀態中運行所述離合器的控制信號。 所述控制裝置優選構造為分配給所述離合器的控制儀。所述控制儀在此可以是單獨的用於 離合器的控制儀或者作為替代方案可以是汽車中的其它控制儀，該控制儀除了用於離合器 的控制信號之外也產生用於其它的汽車組件的控制信號。最後，設置了一種具有按權利要求16所述的控制裝置(10)和混合驅動裝置(1) 的汽車機組。


附圖藉助於實施例來說明本發明，更確切地說，附圖示出圖1是混合驅動裝置的示意性的結構，圖2是按本發明的方法的實施例的結構圖，圖3是用於二進位的滑轉信號的實施例的模擬結果，圖4是用於扭矩的變化曲線的實施例的模擬結果，圖5是用於兩個驅動機組的轉速的實施例的模擬結果，並且圖6是在額外地接入預調力矩時用於轉速的實施例的模擬結果。
具體實施例方式圖1示出了混合驅動裝置1的一種簡化的模型，該混合驅動裝置1具有內燃機2、 電機3和處於其之間的通過軸61與所述內燃機2進行作用連接並且通過軸62與所述電機 3進行作用連接的離合器4。此外，所述電機3通過軸63與汽車從動端5相連接。同樣可 以的是，所述內燃機2和/或所述電機3通過變速器作用於所述離合器4。也可以通過整部 汽車進行耦合，比如方法是所述內燃機2和電機3作用於分開的驅動軸或者分開的驅動輪。 對於轉速和扭矩來說應該考慮有效的傳動比。對於內燃機2來說，假設具有慣性矩 Eng的 等效旋轉質量Eng。對於電機來說則假設具有慣性矩Θ E1M的等效旋轉質量E1M。所述汽車 從動端5將未示出的汽車組件如變速器、車輪以及平移運動的汽車質量合併在一起，方法 是對於所述汽車從動端5來說假設具有慣性矩Θρζ的汽車等效旋轉質量Fz。在此所述汽車 從動端5的各個組件的旋轉慣性矩以及平移運動的汽車質量根據傳動比換算為其對軸63 的作用。所述離合器4構造為具有摩擦片襯面8的摩擦離合器7。在此，所述摩擦離合器7 具有限制力矩的作用。此外，為所述混合驅動裝置1分配了產生控制信號的控制裝置10、轉速傳感器9和另外的轉速傳感器11。所述軸61、62和63沒有慣性矩，其中軸61以轉速 nEng沿旋轉方向12旋轉並且軸62和63以轉速ηΕΙΜ沿旋轉方向12旋轉。此外，內燃機2 產生扭矩trqEng，該扭矩trqEng通過軸61傳遞給摩擦離合器7。該摩擦離合器7傳遞扭 矩trqClth，該扭矩trqClth通過軸62傳遞給電機3，該電機3本身產生扭矩trqElM。由此 通過軸63向所述從動端5輸送總驅動力矩trq。作用在汽車上的行駛阻力如空氣阻力、滾 動阻力和爬坡阻力換算成作用在汽車從動端5上的行駛阻力力矩trqFw，該行駛阻力力矩 trqFw沿著與旋轉方向12相反的旋轉方向60起作用。由所述轉速傳感器9和11通過箭 頭64和65向所述控制裝置10輸送相應的轉速nEng和ηΕΙΜ。通過箭頭66由所述控制裝 置10為內燃機2預先給定內燃機的額定力矩trqDesEng，該額定力矩trqDesEng沿旋轉方 向12作用於所述等效旋轉質量Eng。此外，所述控制裝置10通過箭頭67作為控制信號向 所述摩擦離合器7傳輸最大的附著力矩trqDesClthMax並且通過箭頭68向所述電機3傳 輸電機的額定扭矩trqDesElM，該額定扭矩trqDesElM沿旋轉方向12作用於所述等效旋轉 質量E1M。由所述控制裝置10為所述摩擦離合器7預先給定大於或者等於零的最大的附著 力矩trqDesClthMax，該最大的附著力矩trqDesClthMax影響壓緊力FK，該壓緊力Fk將摩擦 離合器7中的摩擦片襯面8彼此壓緊。如果假設所述摩擦離合器7的狀態是理想的，那麼 所述離合器的摩擦力就與壓緊力Fk成比例。然後，如果當前通過所述摩擦離合器7傳遞的 扭矩trqClth在數值方面小於所述最大的附著力矩trqDesClthMax，那麼在該摩擦離合器7 上就存在附著摩擦。對於附著摩擦來說適用以下前提ItrqClthI < trqDesClthMax。
在此，當前傳遞的扭矩trqClth可以沿兩個旋轉方向起作用，也就是說擁有正的 符號或者負的符號。所述內燃機2的轉速nEng就相應於所述電機3的轉速ηΕΙΜ。如果 當前傳遞的扭矩trqClth在數值上上升到所述最大的附著力矩trqDesClthMax，那麼所 述離合器4就轉變到滑轉運行中，在滑轉運行時當前傳遞的扭矩trqClth在數值方面相 應於所述最大的附著力矩trqDesClthMax。在此在所述內燃機2與電機3之間產生轉速 差。而後只要存在摩擦離合器7的理想的狀態，那麼就將扭矩傳遞限制到最大的附著力矩 trqDesClthMax.當前傳遞的扭矩trqClth的符號依賴於轉速差的符號。而後以下關聯適 用於在所述離合器上傳遞的扭矩trqClth trqClth = trqDesClthMax · sign (nEng-nElM)。所述控制裝置10可以通過最大的附著力矩trqDesClthMax的變化來影響所述摩 擦離合器7的狀態。在純粹電動行駛時，摩擦離合器7完全斷開，因而適用trqDesClthMax =0。通過摩擦離合器7的閉合在電機3旋轉並且內燃機2首先停止時從電動行駛中起動 內燃機2。所述最大的附著力矩trqDesClthMax在此大於零，由此一旦已經克服損耗力矩如 摩擦力矩和壓縮力矩，則拖動內燃機2。圖2示出了計算規則13，在此向該計算規則13輸送總驅動額定力矩trqDes的、 二進位的信號bSlip的及額定轉速差nDeltaSoll的信號。將所述總驅動額定力矩trqDes 通過箭頭15輸送給策略模塊(Strategieblock) 14。從這個策略模塊14中通過箭頭16將 用於內燃機的策略額定力矩trqDesEngStgy傳送給節點17並且通過箭頭18傳送給加法 器19。從所述節點17出發，將所述內燃機的策略額定力矩trqDesEngStgy通過箭頭20傳 送給減法器21。在減法器21中通過箭頭22繼續輸送積分-調節器力矩trqIGov。由所述減法器21求得的結果通過箭頭23傳送給轉換器24，該轉換器24同樣得到通過箭頭26輸送的固定值25。所述轉換器24的結果是最大的附著力矩trqDesClthMax，該最大的附著力 矩trqDesClthMax通過箭頭27傳送給傳動系模型28。通過箭頭29向所述加法器19傳送 比例_調節器力矩trqPGov。所述加法器19的結果是內燃機的額定扭矩trqDesEng並且 通過箭頭30轉交給所述傳動系模型28。所述策略模塊14通過箭頭31將用於電機的策略 額定力矩trqDesElMStgy傳送給減法器32，該減法器32則通過箭頭33額外地得到所述比 例-調節器力矩trqPGov。所述減法器32的結果是電機的額定扭矩trqDesElM，該額定扭 矩trqDesElM通過箭頭34輸送給傳動系模型28。所述傳動系模型28從向其輸送的參量 中算出內燃機2的轉速nEng和電機3的轉速ηΕΙΜ。這兩種轉速分別通過箭頭69和70輸 送給減法器71。該減法器71算出轉速差nDelta，該轉速差nDelta則通過箭頭35傳送給 減法器36。這個減法器36通過箭頭37額外地得到額定轉速差nDeltaSoll。所述減法器 36的結果是調節偏差e，該調節偏差e通過箭頭38傳送給節點39。從該節點39出發，箭頭 40延伸到積分調節器41，該積分調節器41產生積分-調節器力矩trqIGov並將其傳送給 箭頭22。從節點39出發，另一個箭頭42延伸到比例調節器43，該比例調節器43將其結果 通過箭頭44傳送給轉換器45。所述比例調節器由比例調節因數Kp構成，在此預先確定所 述比例調節因數Kp並將其通過箭頭46傳送給乘法器47。該乘法器47通過箭頭42同樣得 到調節偏差。此外，所述轉換器45通過箭頭49得到固定值48。由所述轉換器45確定的數 值是所述比例_調節器力矩trqPGov，該比例-調節器力矩trqPGov通過箭頭50轉交給節 點51。這個節點51轉變為箭頭29和33。為控制所述轉換器24和45而使用二進位的信 號bSlip。通過箭頭52將該二進位的信號bSlip傳送給節點53。所述信號bSlip從那裡 出發通過箭頭54傳送給轉換器24並且通過箭頭55傳送給轉換器45。圖1的混合驅動裝置1在圖2中通過所述傳動系模型28來表示，該傳動系模型 28包含所述混合驅動裝置1的組件。所述策略模塊14是力矩分配器，該力矩分配器將由 駕駛員、行車輔助系統或者轉速調節器所要求的總驅動額定力矩trqDes根據消耗及排放 觀點分配到用於內燃機2的策略額定力矩trqDesEngStgy和用於電機3的策略額定力矩 trqDesElMStgy,因而適用trqDes = trqDesEngStgy+trqDesElMStgy0所述用於內燃機2的額定扭矩trqDesEng和所述用於電機3的額定扭矩 trqDesElM從各自的策略額定力矩trqDesEngStgy和trqDesElMStgy中獲得。在此將所述 策略額定力矩trqDesEngStgy與所述比例調節器43的比例-調節器力矩trqPGov相加，從 而獲得額定扭矩trqDesEng。為產生所述用於電機3的額定扭矩trqDesElM而從所述策略 額定力矩trqDesElMStgy中扣除所述比例-調節器力矩trqPGov。所述二進位的信號bSlip 作用於所述轉換器24，該轉換器24在正常運行狀態中以bSlip = false將最大的附著力矩 trqDesClthMax轉換到固定值25。如此選擇所述固定值25的大小，使得所述摩擦離合器7 在傳動系模型28中完全閉合，由此該摩擦離合器7處於附著摩擦運行狀態中。在附著摩擦 運行狀態中藉助於轉換器45以bSlip = false將所述比例-調節器力矩trqPGov設置到固 定值48，該固定值48相應於ONm。這樣，所述用於內燃機2的額定扭矩trqDesEng以及用於 電機3的額定扭矩trqDesElM相應於所述策略額定力矩trqDesEngStgy和trqDesElMStgy。 所述轉速差nDelta在所述傳動系模型28的內部從所述內燃機2的轉速nEng和所述電機3的轉速ηΕΙΜ中以如下方式獲得nDelta = nEng-nElM。由此在附著摩擦運行狀態中在摩擦離合器7完全閉合時，要麼適用nEng = ηΕΙΜ 要麼由此適用nDelta = 0，由此說明所述兩個驅動機組的同步。在減法器36上對轉速差 nDelta和額定轉速差nDeItaSo 11進行比較，這導致調節偏差e，其中e = nDeltaSoll-nDelta。從具有附著的摩擦離合器7的附著摩擦運行狀態轉變為具有滑轉的摩擦離合器7 的診斷和/或適配運行狀態，方法是預先設定二進位的信號bSlip = true,由此轉換器24 和45得到相應的轉換。所述調節偏差e在乘法點47中與所述比例調節器43的比例調節 因數Kp相乘並且獲得所述比例-調節器力矩trqPGov。此外，在所述積分調節器41中形成 積分_調節器力矩trqIGov。這個積分-調節器力矩trqIGov相應於所述調節偏差e的關 於時間的積分與積分_放大因數KI相乘。所述積分-調節器力矩trqIGov在所述附著摩 擦運行狀態過程中初始化到ONm並且在變換為所述診斷和/或適配運行狀態之後從這個數 值開始。最大的附著力矩trqDesClthMax在所述診斷和/或適配運行狀態中通過從用於內 燃機2的策略額定力矩trqDesEngStgy中扣除所述積分-調節器力矩trqIGov來計算。出 於簡便原因，在所示出的實施例中以如下情況為出發點，即所述用於內燃機2的策略額定 力矩trqDesEngStgy是正的也就是大於ONm並且所述額定轉速差nDeltaSoll是正的也就 是說大於OU/min。對於用於內燃機2的負的策略額定力矩trqDesEngStgy以及負的額定 轉速差nDeltaSoll來說，所述最大的附著力矩trqDesClthMax在診斷和/或適配運行狀態 中通過所述策略額定力矩trqDesEngStgy的數值加上所述積分-調節器力矩trqIGov來計 算。所述最大的附著力矩trqDesClthMax必須大於或者等於ONm，因為所述摩擦離合器7在 trqDesClthMax = ONm時完全斷開，用於該最大的附著力矩trqDesClthMax的限制同樣沒有 示出。在診斷和/或適配運行狀態中用所述用於內燃機2的策略額定力矩trqDesEngStgy 來對所述最大的附著力矩trqDesClthMax進行預調。由此所述摩擦離合器7在處於附著 運行狀態與滑轉運行狀態之間的邊界附近運行。將內燃機2的轉速nEng與電機3的轉速 ηΕΙΜ之間的轉速差nDelta調節到額定轉速差nDeltaSoll。做到這一點的方法是，nEng以 及ηΕΙΜ或者說從中求得的調節偏差e作用於所述最大的附著力矩trqDesClthMax。如果所 述轉速差nDelta相對於額定轉速差nDeltaSoll太小，那就提高積分-調節器力矩trqIGov 並且取消最大的附著力矩trqDesClthMax，由此提高摩擦離合器7上的滑轉並且由此提高 轉速差nDelta。用用於內燃機2的策略額定力矩trqDesEngStgy進行預調，這減輕了調節 的負擔並且也用於在動態的運行中就像對於策略額定力矩trqDesEngStgy的動態特性一 樣獲得良好的調節質量。同樣可以設想為了對在動態的轉速變化過程中的慣性進行補償而進行一次或者 多次額外的預調，用於提高調節質量。由所述摩擦離合器7在診斷和/或適配運行狀態中當前傳遞的扭矩trqClth在實 際上大多數僅僅不精確地並且遲延地跟隨預先給定的最大的附著力矩trqDesClthMax。此 外其經常具有滯後特性。這兩種情況的原因在於所述離合器摩擦片襯面8的變化的摩擦系 數、摩擦離合器7的觸發裝置的液壓的及機械的不精確性以及信號傳播時間。出於這些原 因，在診斷和/或適配運行狀態中尤其在汽車的動態運行中可以進一步提高調節質量，如果用於內燃機2的額定扭矩trqDesEng和用於電機3的額定扭矩trqDesElM額外地受到 內燃機2的轉速nEng和電機3的轉速ηΕΙΜ的影響。這用所述比例-調節器力矩trqPGov 來進行，而所述積分_調節器力矩trqIGov則作用於所述摩擦離合器7的最大的附著力矩 trqDesClthMax並且對所述摩擦離合器7的觸發裝置中的不精確性進行補償。所述比例-調 節器力矩trqPGov以不同的符號接入到用於內燃機2的額定扭矩trqDesEng和用於電機3 的額定扭矩trqDesElM。這樣做的好處是，調節器幹預對由變速器5傳遞給驅動輪的總驅動 力矩trq沒有影響。從中獲得較高的行駛舒適性。尤其可以獲得高的行駛舒適性，如果所述 摩擦離合器7在所述二進位的信號bSlip的上升沿時沒有立即到達滑轉運行狀態中，這一 點由於不精確性是可能的，並且這通過所述積分-調節器力矩trqIGov得到補償，這與在時 間上遲延地轉變為滑轉運行狀態相關聯。此外，在這種轉變之前，所述額定力矩trqDesEng 和trqDesElM的總和相應於總驅動額定力矩trqDes，因為所述比例-調節器力矩trqPGov 通過不同的符號而抵消。因此在計算準則13中適用trqDesEng+trqDesElM =trqDesEngStgy+trqPGov+trqDesElMStgy-trqPGov =trqDes。 所述總驅動額定力矩trqDes保持沒有變化並且傳送給驅動輪。出於相同的原因， 在驅動裝置的穩態的運行中，為轉變為滑轉運行應該適用動量守恆定律。在穩態的運行中， 外部的作用於系統上的扭矩在總和上抵消，因為駕駛員以所述總驅動額定力矩trqDes對 汽車阻力力矩trqFw進行平衡。因此在傳動系模型28中適用trqFw = trqDes = trqDesEng+trqDesElM。在轉變為滑轉運行時轉速nEng和ηΕΙΜ的變化根據以下慣性矩表現出來 Ers= (Θρζ+ΘΕ1Μ)與 Eng。在需要時，可以根據明確確定的關聯通過慣性矩藉助於預調來防止所述電機3上 的轉速ηΕΙΜ的變化並且由此防止驅動輪上的轉速的變化，這同樣提高了行駛舒適性。在計 算規則13中所選擇的調節器結構是一種可能的實施方式；對於其它的具有切換性能的摩 擦離合器來說，比如可以額外地使用切換的調節器部分。圖3到6示出了圖2的計算規則13的結果。在整個計算過程中設置了恆定的 總驅動額定力矩trqDes，該總驅動額定力矩trqDes由所述策略模塊14恆定地分配到 所述用於內燃機2的策略額定力矩trqDesEngStgy和所述用於電機3的策略額定力矩 trqDesElMStgy。行駛阻力力矩trqFW相應於所述總驅動額定力矩trqDes，由此存在穩態 的運行。圖3在坐標系56中示出了所述二進位的信號bSlip的關於時間的變化曲線。此 外在笛卡爾坐標系57中示出了由所述控制裝置10斜坡狀地在轉速為OU/min時的最小值 nDeltaSollMin與轉速為200U/min時的最大值nDeltaSollMax之間預先給定的額定轉速差 nDeltaSoll和所調節的轉速差nDelta的關於時間的變化曲線。在此用虛線示出了 nDelta。
圖 4 在坐標系 72 中示出了所計算的扭矩 trqDesEng、trqDesElM、trqIGov、trqPGov 和trqDesClthMax的關於時間的變化曲線。在此非常明顯地顯示出在所述二進位的信號 bSlip轉換的時刻所述扭矩的變化。在所示出的時間範圍的過程中，預先給定了trqDes = 50Nm
的總額定力矩，該總額定力矩由所述策略模塊14恆定地分配為用於內燃機2的策 略額定力矩trqDesEngStgy = 70Nm和用於所述電機3的策略額定力矩trqDesElMStgy = _20Nmo
所述行駛阻力力矩trqFw = 50Nm相應於總驅動額定力矩trqDes，由此在汽車速度恆定時存在汽車的穩態的運行狀 態。在所示出的時間範圍的一開始，所述二進位的信號bSlip = false。所述固定值 25預先設定高的最大的附著力矩trqDesClthMax，由此所述摩擦離合器7在傳動系模型28 中完全閉合。所述比例_調節器力矩trqPGov和所述積分-調節器力矩trqIGov等於零。 額定扭矩trqDesEng由此相應於策略額定力矩trqDesEngStgy，額定扭矩trqDesElM相應於 策略額定力矩trqDesElMStgy。在此存在附著摩擦運行狀態，因為內燃機2的轉速nEng相 應於電機3的轉速ηΕΙΜ。在時刻t = 0. 2秒時，以設定值bSlip = true轉變為診斷和/或適配運行狀態。 通過所述最大的附著力矩trqDesClthMax的降低，所述摩擦離合器7進入到滑轉運行中。在 時刻t = 0. 2秒時預先給定的額定轉速差nDeltaSoll也開始上升。調節器通過對調節參 量trqDesClthMax、trqDesEng和trqDesElM的幹預來使所述轉速差nDelta以微小的偏差 跟隨額定轉速差nDeltaSoll。圖5在笛卡爾坐標系59中以每分鐘的轉數(U/min)示出了轉速nEng和ηΕΙΜ的 關於時間的變化曲線。所述轉速eEng和ηΕΙΜ如已經提到的一樣根據動量守恆定律而相應 於慣性比變化。尤其在轉換所述二進位的滑轉信號bSlip之後顯示出轉速ηΕΙΜ的轉速擾 動57。所述內燃機2的額定扭矩trqDesEng在所示出的時間段裡是正的。在摩擦離合器 7轉換為滑轉運行時，內燃機2的轉速nEng相對於電機3的轉速ηΕΙΜ上升。由此證明，內 燃機2產生正的扭矩。如果內燃機2產生負的扭矩，比如由於內燃機2的故障而沒有進行 燃燒，由此產生損耗力矩，那麼在摩擦離合器7轉變為滑轉運行時內燃機2的轉速nEng相 對於電機3的轉速ηΕΙΜ下降。在此電機3會拖動內燃機2。如果以交替方式正確地進行幾次燃燒並且比如在點火中斷時不正確地進行其它 幾次燃燒，那麼這會導致內燃機2的扭矩不均勻並且由此在內燃機2的轉速nEng的變化過 程中導致不均勻。這些轉速不均勻在摩擦離合器7滑轉時明顯表現出來，因為內燃機2在 滑轉時與其餘的混合動力傳動系1的慣性分離並且由此與汽車從動端分離。在現代的發動 機控制系統中存在相應的用於通過對內燃機2的轉速nEng的分析來識別點火中斷的算法。 如在圖5中示出的一樣，根據內燃機2的轉速nEng的均勻的未與波動性疊加的變化曲線， 來證明在內燃機2的所有氣缸中進行了正確的燃燒。藉助於在診斷和/或適配運行狀態中對內燃機2的轉速nEng進行的分析-診斷， 可以證明內燃機2的正確的運行或者說無故障的燃燒。尤其在起動內燃機2之後，這種證 明方案很有價值，因為出於成本原因大多數不測量扭矩並且其它證明方法僅僅具有有限的說服力。通過比如在診斷和/或適配運行狀態中作為用於所述調節的激勵或者說測試信 號來預先給定用於額定轉速差nDeltaSoll的正弦狀的關於時間的變化曲線這種方式來調 制所述額定轉速差nDeltaSoll，由此可以通過對所產生的信號變化曲線的分析來改進結論 的質量。由內燃機2實際產生的扭矩在轉速nEng恆定時相應於由摩擦離合器當前傳遞的 扭矩trqClth。通過內燃機2的額定扭矩trqDesEng與摩擦離合器7的預先給定的最大的 附著力矩trqDesClthMax之間的比較，可以在診斷和/或適配運行狀態中檢測所述內燃機2 和摩擦離合器7的觸發裝置中的不精確性。如果認為，由內燃機2實際產生的扭矩近似地 相應於額定扭矩trqDesEng，那麼所述積分-調節器力矩trqIGov就對在摩擦離合器7的滑 轉運行中當前傳遞的扭矩trqClth與預先給定的最大的附著力矩trqDesClthMax之間的偏 差進行補償。所述積分-調節器力矩trqIGov由此是用於所述摩擦離合器7的觸發裝置中 的不精確性的尺度並且可以用於所述觸發裝置的適配或者說校正。適配的精度依賴於內燃機2的觸發裝置中的精度。內燃機2的觸發裝置比如可以 在摩擦離合器7斷開時或者在與驅動輪之間不存在動力連接時通過額定扭矩trqDesElM和 trqDesEng的比較來適配。在動態的運行中也就是說在轉速隨時間變化時可以改進所有的適配，方法是對慣 性以及為加速所必需的扭矩部分加以考慮。此外，轉速nEng和/或ηΕΙΜ的校正有利於對 轉速檢測或者信號傳輸中的時間遲延進行補償。通過額定轉速差nDeltaSoll的調製比如正弦狀的關於時間的變化曲線和信號變 化曲線的觀察，可以在診斷和/或適配運行狀態中確定所述離合器的觸發裝置中的滯後特 性比如在斷開和閉合時的不同的特性。—旦轉速具有微小的動態，在圖4中所述積分_調節器力矩trqIGov就幾乎變為 ONm，這可以推斷出摩擦離合器7的觸發裝置中的微小的不精確性。所述摩擦離合器7的觸 發裝置的校正或者說適配不是必要的。否則必須如此對所述摩擦離合器7的觸發裝置進行 校正或者說適配，使得所述積分_調節器力矩trqIGov幾乎變為ONm。圖6在笛卡爾坐標系59中示出了在額外地將預調力矩trqPreElM接入到用於電 機3的額定扭矩trqDesElM上時轉速nEng和ηΕΙΜ的關於時間的變化曲線，其中適用
權利要求
1.用於運行汽車的混合驅動裝置的方法，所述混合驅動裝置具有至少兩個不同的驅動 機組尤其電機和內燃機並且具有離合器，其中，所述驅動機組能夠藉助於所述離合器進行 作用連接，其特徵在於，所述離合器(4)在診斷和/或適配運行狀態中具有滑轉地運行。
2.按權利要求1所述的方法，其特徵在於，控制和/或調節所述滑轉。
3.按前述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，所述滑轉藉助於所述離合器的 最大的附著力矩的預先設定和/或所述驅動機組中的至少一個驅動機組的額定扭矩的預 先設定來控制和/或調節。
4.按前述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，所述滑轉藉助於所述驅動機組 (2,3)中的至少一個驅動機組的轉速來控制和/或調節。
5.按前述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，所述驅動機組(2、3)中的每一 個都產生扭矩。
6.按前述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，根據所述驅動機組中的至少一 個驅動機組的轉速、根據所述離合器上的轉速差並且/或者根據所述滑轉來進行診斷和/ 或適配。
7.按前述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，所述驅動機組(2、3)之一的扭 矩產生的診斷和/或適配根據所述驅動機組(2、3)的轉速變化來進行。
8.按前述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，為診斷所述驅動機組(2、3)之 一的起動過程使用所述驅動機組(2、3)的在診斷過程中所識別的和/或所檢測到的扭矩。
9.按前述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，根據所識別的和/或所檢測到 的扭矩來探測所述驅動機組(2、3)之一的起動過程的結束。
10.按前述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，在診斷和/或適配運行狀態中 對所述驅動機組中的至少一個驅動機組的和/或所述離合器的動態的慣性力進行平衡。
11.按前述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，藉助於所述滑轉和所述最大的 附著力矩來控制和/或調節所述驅動機組(2、3)中的至少一個驅動機組的扭矩。
12.按前述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，將所述驅動機組(2、3)的扭矩 合併成作用在汽車的驅動輪上的總驅動力矩。
13.按前述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，在所述離合器(4)轉變到診斷 和/或適配運行狀態中或者從診斷和/或適配運行狀態中轉變出來時保持所述總驅動力 矩。
14.按前述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，所述離合器在所述混合驅動裝 置(1)的正常運行中在診斷和/或適配運行狀態中運行。
15.汽車的混合驅動裝置，尤其用於實施按前述權利要求中一項或者多項所述的方法， 該混合驅動裝置具有至少兩個不同的驅動機組尤其電機和內燃機並且具有離合器，其中， 所述驅動機組能夠藉助於所述離合器進行作用連接，其特徵在於，所述離合器(4)在診斷 和/或適配運行狀態中形成滑轉離合器。
16.用於汽車混合驅動裝置的控制裝置，尤其用於實施按前述權利要求中一項或者多 項所述的方法，其中，所述混合驅動裝置具有至少兩個不同的驅動機組尤其電機和內燃機 以及藉助於由所述控制裝置提供的控制信號來操縱的離合器，並且所述驅動機組能夠藉助 於所述離合器進行作用連接，其特徵在於，構造所述控制裝置(10)，使得其在診斷和/或適配運行狀態中產生用於在滑轉運行狀態中運行所述離合器(4)的控制信號。
17.具有按權利要求16所述的控制裝置(10)和混合驅動裝置(1)的汽車機組。
全文摘要
本發明涉及一種用於運行汽車的混合驅動裝置(1)的方法，所述混合驅動裝置具有至少兩個不同的驅動機組(2、3)尤其電機(3)和內燃機(2)並且具有離合器(4)，其中所述驅動機組(2、3)能夠藉助於所述離合器(4)進行作用連接。在此規定，所述離合器(4)在診斷和/或適配運行狀態中具有滑轉地運行。此外，本發明涉及一種混合驅動裝置(1)、一種用於所述混合驅動裝置(1)的控制裝置(10)以及一種不僅具有所述控制裝置(10)而且具有所述混合驅動裝置的汽車機組。
文檔編號B60W50/02GK102007028SQ200980113046
公開日2011年4月6日 申請日期2009年3月24日 優先權日2008年4月14日
發明者J-W·法爾肯斯泰恩 申請人:羅伯特.博世有限公司