用於運行車輛的混合驅動裝置的方法和設備的製作方法

2023-05-04 10:56:46 1

專利名稱：用於運行車輛的混合驅動裝置的方法和設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於運行車輛的混合驅動裝置的方法以及一種用於實施該方法的設備，其中，第一驅動機組驅動車輛的第一軸，而第二驅動機組驅動車輛的第二軸，其中， 這兩個驅動機組共同確定車輛的功率。
背景技術：
越來越多地開發具有混合驅動裝置的車輛，其中使用不同的驅動裝置用於驅動任務。在此，各個馬達能夠在混合驅動裝置中以不同方式進行合作。這些馬達要麼同時作用， 要麼僅僅一個驅動單元作用到有待運動的車輛上。在所謂的平行混合驅動中，電驅動裝置位於內燃機的軸上。由DE 103 23 722 Al 公開了用於確定這種車輛的功率分配係數的方法，在該車輛中兩個驅動機組為車輛的功率作出貢獻。在該方法中使取決於功率分配係數的成本函數最小化。通過確定成本函數的最小值來求得這樣的功率分配係數，對於該功率分配係數來說需要最小的燃料消耗。除了平行混合動力車輛，還公開了具有單獨的電驅動的車輛軸的混合驅動方案。

發明內容
按本發明的用於運行具有混合驅動裝置的車輛的具有權利要求1所述特徵的方法具有以下優點，即在軸混合驅動方案中給出最佳的功率分配。為了車輛的分配功率，確定與第一傳動裝置連接的第一驅動機組和與第二傳動裝置連接的第二驅動機組的所有可能的傳動比，其中根據駕駛員願望為兩個傳動裝置的傳動比的所有組合確定用於第一和第二驅動機組的傳動比和扭矩的質量標準。通過算法同時產生用於現存的兩個驅動機組的額定力矩的默認值以及用於兩個傳動裝置的傳動比關係的默認值。在此能夠省去事先確定驅動機組的轉速。在本發明的改進方案中，在表格中保存用於兩個配屬於驅動機組的傳動裝置的傳動比連同用於第一和第二驅動機組的相應所屬的質量標準以及扭矩，所述表格用於控制和 /或調節驅動機組。在改變駕駛員願望、車輛速度時、在將電動馬達用作驅動機組時車輛需要電能時或者在牽引用電池的充電狀態中，能夠立即從表格中讀出兩個傳動裝置的傳動比關係以及兩個驅動機組的額定扭矩，並且在驅動機組上調節所述額定扭矩，從而每時每刻在兩個驅動機組之間給出最佳的功率分配。藉助於傳動比能夠每時每刻推斷出車輛的驅動機組的轉速。有利地根據具有最小值的質量標準從表格中讀出第一和第二驅動機組的額定傳動比。藉助於質量標準從表格中確定傳動比的最佳組合，該組合在能量技術上實現了消耗最少地驅動車輛。在一種設計方案中，將如此求得的額定傳動比傳輸給傳動裝置控制單元，該傳動裝置控制單元根據當前的驅動條件檢查額定傳動比並且在兩個驅動機組的傳動裝置上調節相應於當前的驅動條件的實際傳動比。由此確保了總是調節從傳動裝置控制設備的角度看最佳的傳動比。在由傳動裝置控制設備調節的傳動比與表格中的額定傳動比之間存在區別時，無論如何要確保也考慮到了在確定額定傳動比時沒有注意的方面。在實際傳動比與所求得的額定傳動比一致時，在兩個驅動機組上調節關於額定傳動比保存在表格中的扭矩，並且如此實現兩個驅動機組的最佳的功率分配。作為替代方案，在額定傳動比與通過傳動裝置控制單元調節的實際傳動比不一致時，根據兩個驅動單元的傳動裝置的實際傳動比從表格中讀出配屬於實際傳動比的扭矩並且在驅動機組上調節所述扭矩。這是可以的，因為傳動裝置控制設備報告實際上置入的是哪些傳動比。為傳動裝置控制設備保留這種自由的調節方案，從而確保在兩個驅動機組之間總是實現最佳的功率分配。有利地在一個驅動機組的傳動裝置上調節所求得的額定傳動比，而根據駕駛員願望和/或車輛速度和/或在所述傳動裝置上調節的傳動比和/或與在所述驅動機組的傳動裝置上調節的額定傳動比有關的額定扭矩確定用於另外的驅動機組的另外的傳動裝置的傳動比。由此，按本發明的方法也考慮以下情況，即僅僅一個所求得的額定傳動比證實是最佳的。對於這種額定傳動比來說，從表格中獲取額定扭矩，而對於另外的驅動機組來說必須計算額定扭矩，因為只有這樣才能實現兩個驅動機組之間最佳的功率分配。在特別有利的實施方式中，通過以下方法實現最佳的功率分配，即根據構造成內燃機的第一驅動機組的所使用的燃料以及構造成電動馬達的第二驅動機組的電能確定質量標準的值。因為可以從傳動比的組合中根據行駛速度求得內燃機和電動馬達的轉速，所以可以藉助於所述轉速以及駕駛員願望確定質量標準的值，該質量標準例如對由電動馬達施加的電能以及由內燃機使用的燃料相互進行加權。然而也存在這樣的可能性，即根據構造成內燃機的第一驅動機組所產生的有害物排放來確定質量標準的值。然而由此也可以確定，在給出的條件下純粹的電行駛是比通過內燃機和電動馬達共同驅動車輛更好的選擇。在一種設計方案中，限制用於第一驅動機組的第一傳動裝置以及第二驅動機組的第二傳動裝置的可能的傳動比，方法是對於預先給出的車輛速度排除引起超過或者低於轉速閾值和/或超過或低於扭矩閾值的傳動比。由此防止在當前車輛速度中通過在轉速以及扭矩方面在其允許的運行區域之外選擇傳動比來運行驅動機組。在本發明的另一改進方案中，設置了用於運行車輛的混合驅動裝置的設備，其中第一驅動機組驅動車輛的第一軸，而第二驅動機組驅動車輛的第二軸，其中兩個驅動機組共同地確定車輛的功率。為了在軸混合驅動方案中調節驅動機組的最佳的功率分配，確定與第一傳動裝置連接的第一驅動機組以及與第二傳動裝置連接的第二驅動機組的所有可能的傳動比，其中存在根據駕駛員願望為兩個傳動裝置的傳動比的所有組合確定用於第一和第二驅動機組的傳動比以及扭矩的質量標準的機構。所述設備具有同時確定各個傳動裝置傳動比並且確定驅動機組的額定扭矩的優點。在本發明的設計方案中，第一驅動機組的馬達控制設備求得用於第一和第二驅動機組的傳動比的組合、質量標準以及扭矩，並且將其保存在表格中。在此，該表格有利地包含傳動比的所有可能的組合，為所述組合分配了各個驅動機組的相應的額定扭矩。
第一驅動機組的馬達控制設備為了求得駕駛員願望而與駕駛踏板傳感器連接，並且同時導引到傳動裝置控制單元上，馬達控制設備向該傳動裝置控制單元傳輸兩個驅動機組的額定傳動比，第一驅動機組的馬達控制設備根據最佳的質量標準從表格中讀出所述額定傳動比。通過使用本身存在於車輛中的控制設備能夠在硬體方面不用額外花費地成本低廉地求得兩個驅動機組的功率分配。所述傳動裝置控制設備根據車輛當前的驅動情況檢測所傳輸的額定傳動比，並且向第一驅動機組的馬達控制設備反饋實際調節的實際傳動比。由此確保了所述傳動裝置控制設備保持關於調節兩個傳動裝置上的傳動比的優先權，從而確保考慮所有從車輛當前的行駛情況中獲得的條件。在一種設計方案中，所述馬達控制設備根據由傳動裝置控制設備報告的實際傳動比從表格中選出所屬的額定扭矩並且將其傳輸給驅動機組。通過精細協調地選出額定扭矩，總是實現兩個驅動機組上最佳的功率分配。


本發明允許大量實施方式。根據圖紙中示出的附圖應該對所述實施方式之一進行詳細解釋。附圖示出
圖1 具有單獨的電驅動的軸的混合驅動方案的原理圖， 圖2 按本發明的方法的實施例的示意性的流程圖。
具體實施例方式根據圖1，內燃機1和第一電動馬達2布置在內燃機1的驅動軸3上。第一電動馬達2引導到第一傳動單元4上，該第一傳動單元經由驅動軸5與差速器6連接，該差速器將扭矩傳遞給軸8，在該軸上固定了車輪7。第二電動馬達9與第二傳動單元10裝配在車輛的第二軸11上，其中由第二電動馬達9產生的扭矩傳遞給車輪12，該車輪由第二軸11驅動。內燃機1與馬達控制設備13連接，通過該馬達控制設備控制和調節內燃機1中的過程。該馬達控制設備13從大量傳感器獲得信號，在所述傳感器中在該例子中僅僅示出了與由車輛駕駛員操作的駕駛踏板連接的行駛值傳感器14以及用於求得車輛速度的轉速傳感器18。此外，所述第一電動馬達2與第一電動馬達控制設備15連接，而第二電動馬達9 與第二電動馬達控制設備16連接。所述兩個傳動單元4和10引導到共同的傳動裝置控制設備17。所述馬達控制設備13不僅與傳動裝置控制設備17連接，而且與第一電動馬達控制設備15和第二電動馬達控制設備16連接。根據圖2，現在應該對本發明的可能的實施方式進行解釋，藉助於該實施方式調節內燃機1和第二電動馬達9之間的最佳的功率分配。在該例子中藉助於馬達控制設備13 求得最佳的功率分配。在方框201中確定駕駛員願望以及車輛速度。在此，通過正的或者負的加速度來表徵駕駛員願望，該加速度通過駕駛踏板14的位置預先給出。在此，駕駛踏板14可以是油門踏板或者制動踏板。根據油門踏板的位置和/或制動踏板的位置以及用轉速傳感器18 確定的當前的車輛速度來求得駕駛員希望的用於車輛牽引的功率。在下一個方框202中確定用於每個所述傳動裝置4和10的所有可能的傳動比。 在此，在每個傳動裝置4、10中首先考慮轉速並且隨後考慮分別傳遞給內燃機1和電動馬達 9的扭矩。如果傳動比導致超過了內燃機1或者第二電動馬達9的可應用的轉速閾值(最大轉速)，那麼在下面確定內燃機1和電動馬達9之間的功率分配的過程中不再考慮該傳動比。同樣對導致低於轉速閾值(最小轉速)的傳動比進行處理。在這裡，對於這種措施的例子是，當車輛速度在130h/km時，在進一步的考慮中排除代表第一和第二檔位的傳動比。為內燃機1和第二電動馬達9的扭矩實施類似的考慮，所述扭矩負責車輛的牽引功率。同樣不再考慮導致低於或者超過可應用的扭矩閾值的傳動比。該力矩閾值例如取決於最小或最大的扭矩或者所希望的扭矩儲備。如果例如第五檔位施加的牽引功率不足以實現駕駛員願望，那麼調節第四檔位的傳動比，用該傳動比實現所希望的牽引。現在，在進一步的考慮中排除第五檔位的傳動比。在排除方框202中求得的不可再使用的傳動比之後，在方框203中將傳動裝置4 和10的所有剩餘的傳動比相互組合。在方框204中藉助於當前的車輛速度為傳動裝置4 和10的傳動比的每種剩餘組合確定用於內燃機1和第二電動馬達9的轉速。用該轉速和駕駛員願望在方框205中以由DE 10 2005 044 268 Al公開的方法求得質量標準的值。在這種情況下，質量標準是能量消耗或者排放物的成本函數，由此控制或者調節內燃機1和第二電動馬達9之間的功率分配。通過使用所述方法不僅計算用於第二電動馬達9和內燃機1的最佳的扭矩，而且計算扭矩分配最佳時質量標準的值。現在，為傳動裝置4和10的傳動比的每種組合，將所屬的用於內燃機1、第一電動馬達2和第二電動馬達9的額定扭矩以及為了最佳的扭矩分配所確定的質量標準保存在表格中。在方框206中，從所述表格中確定用於傳動裝置4和10的傳動比的最佳的組合。 為此，從表格中選出具有最小值的質量標準。所述質量標準所屬的傳動比適用於傳動裝置4 和10的額定傳動比。如此求得的額定傳動比在方框207中由馬達控制設備13傳遞給傳動裝置控制設備17。該傳動裝置控制設備17決定是否可以調節所傳輸的額定傳動比，並且在檢查傳動裝置4和10的當前的運行情況後調節實際傳動比。該實際傳動比在方框208中發送給馬達控制設備13。在方框209中，所述馬達控制設備13檢查所調節的實際傳動比是否與額定傳動比一致。如果是這種情況，那麼讀出在表格中配屬於額定傳動比的最佳扭矩。所述馬達控制設備13在內燃機1上調節如此求得的最佳的扭矩，並且將用於第二電動馬達9的最佳的扭矩傳遞給第二電動馬達控制設備16，通過第二電動馬達控制設備16在第二電動馬達上調節所述最佳的扭矩。然而，如果額定傳動比與通過傳動裝置控制設備17調節的實際傳動比不同，那麼馬達控制設備13從表格中讀出配屬於實際傳動比的組合的扭矩，以剛剛描述的方式方法在內燃機1和第二電動馬達9上調節所述扭矩。如果在比較額定傳動比與實際傳動比時證實只能在傳動裝置4上調節所求得的最佳的額定傳動比，那麼驅動機組1為該傳動裝置從表格中讀出所屬的扭矩並且在驅動機組1上調節所述扭矩。隨後，由駕駛員願望、車輛速度、所調節的傳動比以及第一驅動機組1的額定扭矩計算用於另外的驅動機組9的額定扭矩。
權利要求
1.用於運行車輛的混合驅動裝置的方法，其中，第一驅動機組(1)驅動車輛的第一軸 (8)，而第二驅動機組(9)驅動車輛的第二軸(11)，其中，所述兩個驅動機組(1、9)共同確定車輛的功率，其特徵在於，為了分配功率，確定與第一傳動裝置(4)連接的第一驅動機組 (1)和與第二傳動裝置(10)連接的第二驅動機組(9)的所有可能的傳動比，其中，根據駕駛員願望為所述兩個傳動裝置(4、10)的傳動比的所有組合確定用於所述第一和第二驅動機組(1、9)的傳動比和扭矩的質量標準。
2.按權利要求1所述的方法，其特徵在於，在表格中保存用於所述兩個配屬於驅動機組(1、9)的傳動裝置(4、10)的傳動比連同用於所述第一和第二驅動機組(1、9)的相應所屬的質量標準以及扭矩，所述表格用於控制和/或調節所述驅動機組(1、9)。
3.按權利要求2所述的方法，其特徵在於，根據具有最小值的質量標準從所述表格中讀出所述第一和第二驅動機組(1、9)的額定傳動比。
4.按權利要求3所述的方法，其特徵在於，將所述額定傳動比傳輸給傳動裝置控制單元(17)，該傳動裝置控制單元根據當前的驅動條件檢查所述額定傳動比並且在所述兩個驅動機組(1、9)的傳動裝置(4、10)中調節相應於所述當前的驅動條件的實際傳動比。
5.按權利要求4所述的方法，其特徵在於，在所述實際傳動比與所求得的額定傳動比一致時，在所述兩個驅動機組(1、9)上調節關於所述額定傳動比保存在所述表格中的扭矩。
6.按權利要求4所述的方法，其特徵在於，在所述額定傳動比與通過所述傳動裝置控制單元(17)調節的實際傳動比不一致時，根據所述兩個驅動單元(1、9)的傳動裝置(4、10) 的實際傳動比從所述表格中讀出配屬於所述實際傳動比的扭矩並且在所述驅動機組(1、9) 上調節所述扭矩。
7.按權利要求6所述的方法，其特徵在於，在一個驅動機組(1、9)的傳動裝置(4、10) 上調節所求得的額定傳動比，而根據駕駛員願望和/或車輛速度和/或在所述傳動裝置(4、 10)上調節的傳動比和/或與在所述驅動機組(1、9)的傳動裝置(4、10)上調節的額定傳動比有關的額定扭矩確定用於另外的驅動機組(1、9)的另外的傳動裝置(4、19)的傳動比。
8.按權利要求2或3所述的方法，其特徵在於，根據構造成內燃機的第一驅動機組(1) 的所使用的燃料以及構造成電動馬達的第二驅動機組(9)的電能確定質量標準的值。
9.按權利要求2或3所述的方法，其特徵在於，根據構造成內燃機的第一驅動機組(1) 所產生的有害物排放確定質量標準的值。
10.按權利要求1所述的方法，其特徵在於，限制用於所述第一驅動機組(1)的第一傳動裝置(4)以及所述第二驅動機組(9)的第二傳動裝置(10)的可能的傳動比，方法是在預先給出的車輛速度中排除引起超過或者低於轉速閾值並且/或者超過或低於扭矩閾值的傳動比。
11.用於運行車輛的混合驅動裝置的設備，其中，第一驅動機組(1)驅動車輛的第一軸 (8)，而第二驅動機組(9)驅動車輛的第二軸(11)，其中，所述兩個驅動機組(1、9)共同確定車輛的功率，其特徵在於，為了功率分配，確定與第一傳動裝置(4)連接的第一驅動機組 (1)以及與第二傳動裝置(10)連接的第二驅動機組(9)的所有可能的傳動比，其中，存在根據駕駛員願望為所述兩個傳動裝置(4、10)的傳動比的所有組合確定用於所述第一和第二驅動機組(1、9)的傳動比以及扭矩的質量標準的機構(13)。
12.按權利要求11所述的設備，其特徵在於，所述第一驅動機組(1)的馬達控制設備(13)求得用於所述第一和第二驅動機組(1、9)的傳動比的組合、質量標準以及扭矩並且保存在表格中。
13.按權利要求12所述的設備，其特徵在於，所述第一驅動機組(1)的馬達控制設備 (13)為了求得駕駛員願望而與駕駛踏板傳感器(14)連接並且同時導引到傳動裝置控制單元(17)，所述馬達控制設備(13)向該傳動裝置控制單元傳輸額定傳動比，所述第一驅動機組(1)的馬達控制設備(13)根據最佳的質量標準從所述表格中讀出所述額定傳動比。
14.按權利要求13所述的設備，其特徵在於，所述傳動裝置控制設備(17)根據車輛當前的驅動情況檢測所傳輸的額定傳動比，並且向所述第一驅動機組(1)的馬達控制設備 (13)反饋實際調節的實際傳動比。
15.按權利要求14所述的設備，其特徵在於，所述馬達控制設備(13)根據由所述傳動裝置控制設備(17)報告的實際傳動比從所述表格中選出所述額定扭矩並且將所述額定扭矩傳輸給所述驅動機組(1、9 )。
全文摘要
本發明涉及一種用於運行車輛的混合驅動裝置的方法，其中，第一驅動機組(1)驅動車輛的第一軸(8)，而第二驅動機組(9)驅動車輛的第二軸(11)，其中，所述兩個驅動機組(1、9)共同確定車輛的功率。在所述方法中，為了最佳地分配車輛功率，確定與第一傳動裝置(4)連接的第一驅動機組(1)和與第二傳動裝置(10)連接的第二驅動機組(9)的所有可能的傳動比，其中，根據駕駛員願望為傳動比的所有組合確定用於所述第一和第二驅動機組(1、9)的傳動比和扭矩的質量標準。
文檔編號B60K17/04GK102159417SQ200980135927
公開日2011年8月17日 申請日期2009年8月13日 優先權日2008年9月16日
發明者T·胡貝爾 申請人:羅伯特·博世有限公司