CN103648878A - 用于运行车辆的混合动力传动系的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于运行车辆的混合动力传动系的方法，其中，内燃机（VM）和电机（EM）按照运行情况单独地或共同地有效驱动地作用到具有能切换的传动比的车辆变速器（GE）上。为了使车辆变速器（GE）的换挡和内燃机（VM）的要求的牵引起动或辅助起动协调而规定，在车辆变速器（GE）进行换挡过程并且存在对内燃机（VM）的牵引起动或辅助起动的要求时，根据换挡过程是升挡过程、降挡过程、牵引力换挡过程还是推力换挡过程，以及根据内燃机（VM）的要求的起动方式首先如下地进行检验，在实施牵引起动或辅助起动之前应该是实施、至少部分地实施还是中止所述换挡过程。

Description

用于运行车辆的混合动力传动系的方法

技术领域

本发明涉及一种按照权利要求1的前序部分所述的、用于运行车辆的混合动力传动系的方法。

背景技术

在混合动力车辆中，内燃机和电机的在传动系的力流中并联的布置结构除了混合驱动之外（在该驱动中，所述两个驱动机组的驱动力矩叠加）也能实现纯电动式或纯内燃机式行驶运行。在这样的并行混合时，通过分离元件实现电机和内燃机交替地连接到车辆变速器上，其中，内燃机大多能通过分离离合器与电机驱动连接。电机能通过单独的第二离合器、通过变速器内部的切换元件或者通过变矩器与车辆变速器或者从动装置驱动连接。

在并联混合驱动时，在实际的行驶运行中可以根据相应的混合运行策略频繁地在内燃机式驱动、电机式驱动与混合式驱动之间变换车辆的驱动形式。在纯电动式行驶运行中，电机与从动装置连接，而内燃机通过分离元件与传动系解耦。如果电机在这种情况下应该作为集成的起动器发电机在电机式的运行中来起动内燃机，则可以实施牵引起动，在该牵引起动时，将内燃机通过分离元件重新被接通或者被加速到其起动转速。

备选于此地，可以在存在用于内燃机的单独的起动装置时实施外部的辅助起动，在外部的辅助起动时，内燃机可以与为电机式运行而存在的电机无关地被起动并且可以被带到目标转速，并且接着可以通过要闭合的分离元件有效驱动地接入到传动系中。在车辆的至少一个控制仪中存储的用于变速器的换挡策略以及用于运行内燃机和电机的混合运行策略在这样的车辆中可以这样起作用，使得换挡要求与马达起动要求相对频繁地在时间上重合。

传统地在正在进行变速器换挡时，如果识别出对于牵引起动或辅助起动的要求，则将该换挡首先进行至结束，并且然后对牵引起动或辅助起动的要求作出反应，以便将内燃机耦联到变速器的输入轴上。

为了在这样的情况下缩短时间上的过程并且改善驾驶舒适性以及行驶动力学，例如由DE10 2007 055 828A1和DE10 2007 055 831A1已知如下方法，在这些方法中也在换挡期间起动内燃机。

基本上可以不仅在变速器的传动比变换期间而且在变速器换挡过程之外并且按照传动系配置和变速器结构形式、既在有牵引力中断又在无牵引力中断的情况下进行内燃机的起动。不过在此至今未考虑，在电机的行驶期间有意义地要求的变速器换挡在混合的行驶中、亦即在内燃机有效驱动地耦联到传动系中时可能甚至不再是必需的，因为电动行驶模式和混合行驶模式通常按不同的换挡特征线来控制。由此可能发生，例如在电机式行驶运行中触发升挡，然后进行辅助起动或牵引起动，并且紧接着在内燃机式和组合式行驶运行中实现降挡，这点对车辆的驾驶员可能导致可理解为不可信的行驶事件。

内燃机的起动和内燃机到变速器上的、与变速器换挡在时间上直接相关的耦联还可能导致整体上相对费时的过程，该过程可能妨碍行驶行为。该不希望的行为在具有包括相对高的挡位数的自动变速器的车辆中还通过如下方式被加强，即，由于消耗原因和/或功率原因经常发生相互接连的多重换挡或交错的换挡，如这点例如在DE10 2006001 899A1和DE10 2006 026 601A1中描述的。

发明内容

在该背景下，本发明的任务在于，给出一种用于运行车辆的混合动力传动系的方法，在该方法中，车辆变速器的换挡和内燃机的牵引起动或辅助起动比至今更好地相互协调。

该任务的解决方案由独立权利要求的特征得出，而由各从属权利要求可得出本发明的有利的实施方案和进一步扩展方案。

本发明基于如下认识，即，在混合动力车辆中有利的是，在电机式行驶期间存在对内燃机的牵引起动或辅助起动的要求时和在恰好进行换挡过程时尽可能并且有意义地不实施该换挡过程以及实施牵引起动或辅助起动，以便避免由于在电机式的行驶与内燃机式的或组合的行驶运行之间的切换而对于驾驶员显得不合逻辑的交替的换挡以及避免由于换挡和牵引起动或辅助起动相互串连而妨碍驾驶舒适性和行驶功率的可能的长的过程。

据此，本发明由一种用于运行车辆的混合动力传动系的方法出发，其中，内燃机和电机按照运行情况单独地或共同地、有效驱动地作用到具有能切换的传动比的车辆变速器上，其中，所述内燃机和电机能通过能控制的分离元件相互耦联或相互分离，并且其中，由电机式的行驶出发借助于电机进行内燃机的牵引起动或借助于单独的起动装置进行内燃机的辅助起动。

为了解决所提出的任务，本发明规定，在车辆变速器进行换挡过程并且存在对内燃机的牵引起动或辅助起动的要求时，根据换挡过程是升挡过程、降挡过程、牵引力换挡过程还是推力换挡过程，以及根据内燃机的要求的起动方式首先如下地进行检验，在实施牵引起动或辅助起动之前应该是实施、至少部分地实施还是中止换挡过程，并且根据该检验的结果采取相应的必需的措施来继续实施、至少部分地实施或中止换挡过程。

牵引起动被理解为内燃机通过混合动力传动系的电驱动机和内燃机连接到传动系上来起动。辅助起动被理解为内燃机通过单独的起动装置来起动，其中，内燃机为了起动过程首先与传动系解耦并且接着有效驱动地连接到传动系上。单独的起动装置例如可以是常规的起动机马达。

换挡过程被理解为出于变换变速器传动比的目的借助于车辆变速器的切换元件实施的换挡，其中，换挡过程可以包括单重换挡或包括多个配套的、相互接连的或通过切换元件操纵的一定顺序而相互交错的单个换挡。

据此，本方法描述一种用于混合动力车辆的控制逻辑，该控制逻辑与情况相适应地决定，在电机式行驶时在开始内燃机的要求的牵引起动或辅助起动之前是应该继续实施、部分地中止还是完全中止正在进行中的变速器换挡。由此可以避免不必要的和对于驾驶员来说不可理解的由于在电动式的、内燃机式的或组合的行驶运行之间变换而进行的升挡和降挡。此外，很大程度地避免换挡和牵引起动或辅助起动相互串连，其由于相对长的时间上的过程可能对按照行驶动力学和驾驶舒适性的驾驶员愿望产生不利的影响。

在本方法中可以规定，在确定的换挡过程和起动要求时首先激活换挡阻止指令、例如通过对变速器控制装置的相应控制指令，并且要求的牵引起动或辅助起动在其实施方面首先被延迟。在然后接着的换挡阻止检验时检验换挡中止的实施。

如果重要的当前的变速器转速至少仍大致等于当前挡位的同步转速或仍未超过预定的换挡相界，则可以有利地进行换挡中止。在这种情况下，在车辆行驶中能够在没有发动机和变速器控制装置的附加控制耗费并且没有舒适性受损的情况下中止换挡并且开始打算的牵引起动或辅助起动。

而如果在换挡过程中，已不再也仅大致地存在当前挡位的同步转速，从而换挡中止或换挡撤销不再无问题地是可能的或有意义的，则实施当前的换挡。一旦新的挡位是同步的或达到参与的切换元件的接合过程的结束，在这种情况下就可以实施牵引起动或辅助起动。

通过将内燃机借助于发动机运行的电机通过在内燃机与电机之间闭合的分离元件从静止加速到内燃机可以点火的转速，可以实施接着的牵引起动。接着沿打开方向操纵分离元件，以便运转的内燃机可以无阻碍地达到其预定的目标转速。一旦达到该目标转速，就将内燃机通过要完全闭合的分离元件连接到传动系上。

通过使内燃机通过单独的起动装置来起动，可以实施接着的辅助起动。在通过这样的外部的辅助起动装置起动之后，内燃机自动地运转到其预定的目标转速。一旦达到该目标转速，就将内燃机通过现在要闭合的分离元件在驱动技术上耦联到传动系上。

如果正在进行中的换挡过程包括多个相互接连的或交错的单个换挡，则可以实施当前的单个换挡，但可以借助于换挡阻止控制装置来阻止所有其他的配设给该换挡过程的换挡。在此，交错的换挡过程（只要这点是可能的）只还在单重换挡的范围内被控制。由此可以将换挡过程由于驱动切换而对行驶运行的可能不希望的影响限制到最低程度。

此外可以规定，在正在进行包括一个或多个升挡的升挡过程时，在要求内燃机的牵引起动或辅助起动时进行换挡中止检验。

同样可以规定，在正在进行包括一个或多个降挡的降挡过程时，在要求内燃机的牵引起动时进行换挡中止检验。

此外可以规定，在包括集成到车辆变速器中的起动元件的车辆中在正在进行包括一个或多个推力降挡的换挡过程期间，在要求牵引起动时，如果需要，使车辆变速器首先降挡，直至集成在变速器中的起动元件有效地参与在切换好的挡位中并且可以被打开。当在推力运行中的变速器输入转速变得比内燃机的空转转速小，以便不将内燃机压低到该空转转速下时，这点在内燃机连接到变速器上时可能是必需的。

而在具有液力变矩器的混合动力车辆中，在推力运行时和在牵引力运行时，如同在其他的降挡过程中以接着的牵引起动来处理。

在正在进行包括一个或多个降挡的换挡过程中，在要求辅助起动时，换挡中止检验和辅助起动的延迟对于行驶运行更可能是不符合目的的。因此在这些情况下可以规定，无延迟地实施换挡过程和接着的辅助起动。

此外可以设定，在正在进行包括一个或多个升挡的换挡过程时，在要求辅助起动时已在换挡中止的检验期间通过单独的起动装置来起动与传动系解耦的内燃机。由此可以利用换挡中止检验的时间段，以便将在电机式行驶时向内燃机式或组合式行驶的起动要求之间的变换在时间上保持尽可能短的。

牵引起动或辅助起动的另一种在时间上的缩短可通过如下方式达到，即，在正在进行换挡过程时已经在换挡中止的检验期间，构成为分离离合器的分离元件被填充压力介质并被预调整到接触点上。接触点标记在分离介质的操纵行程中的如下位置，从该位置起该分离介质开始传递转矩。由此对于在牵引起动的情况下的起动过程或者对于在牵引起动时和在辅助起动时在传动系上的连接能建立在内燃机与电机之间更快的传力。

附图说明

为了说明本发明，给说明书附加了实施例的附图。图中：

图1示意性示出车辆的混合动力传动系，以及

图2示出用于实施一种用于运行混合动力传动系的流程图。

具体实施方式

据此在图1中示出车辆的混合动力驱动装置的强烈简化的示图。并联式混合动力传动系具有一个内燃机VM、一个电机EM和一个自动的或自动化的用于调整驱动装置的传动比的车辆变速器GE。

内燃机VM通过一个能控制的第一分离元件K0、例如可液压操纵的摩擦离合器能在驱动技术上耦联到传动系上或与该传动系解耦，为此内燃机VM的驱动轴AN能通过分离离合器K0与电机EM或其转子轴连接。电机EM能通过一个第二分离元件K1（该第二分离元件可以是另一个摩擦离合器、变矩器、变速器内部的切换/起动元件或类似物）与车辆变速器GE驱动连接。一个或两个发动机式的驱动机组VM、EM的驱动力矩能通过变速器GE传递到从动轴AB上。从动轴AB通过差速传动装置D驱动两个通向车轮FR的车轴驱动轴AW。

电机EM构成为驱动机，该驱动机根据未示出的电蓄能器的充电状态能实现车辆的纯电动行驶。该电机可以交替地发动机式或发电机式运行。此外，电机EM可以构成为电动机式的起动装置用于实施内燃机VM的牵引起动。也可以设有外部的起动装置ZS用于与电驱动机EM无关地实施内燃机VM的辅助起动，该电驱动机可以驱动内燃机VM的驱动轴AN。外部的起动装置ZS例如可以是电起动马达。

借助图2中的流程图更详细地阐述一种用于运行混合动力传动系的方法的实施，其中，在图1中的布置结构能示例性地被理解为用于说明本方法。

在图2中示出功能块F1至F17，这些功能块用于描述控制逻辑，该控制逻辑与情况相适应地决定，在实施内燃机VM的要求的牵引起动或辅助起动之前，是否应该中止变速器GE的正在进行的换挡。

据此，在存在内燃机VM的牵引起动或辅助起动F1的要求时，在正在进行用于变换挡位或变换传动比的变速器GE换挡时根据换挡过程的方式处理。

在正在进行升挡过程（F2）时，在存在对牵引起动或辅助起动的要求时将换挡阻止指令（F9）传输到未更详细描述的变速器控制装置上。同时，只要换挡过程仍在进行或者说仍未中止，但最迟直至达到新的挡位的同步或者换挡的结束（F16），就延迟牵引起动或辅助起动（F10）。在换挡仍然有效期间，分离离合器K0的压力室可以被填充压力介质或液压油并且被调整到预先给定的或预定的接触点上（F11）。

如果车辆具有辅助起动装置ZS并且要求辅助起动（F8），则此外已经可以借助于外部的辅助起动装置ZS来起动内燃机VM。但内燃机VM在驱动技术上首先仍保持与传动系解耦。

通过换挡阻止指令（F9）检验是否可以中止正在进行的换挡（F12）。只要在换挡时仍未离开当前挡位的同步转速或者仍未超过换挡相的预定的极限值，就可以中止该换挡（F13）。如果是这种情况，则中止或撤销换挡（F14）并且实施牵引起动或辅助起动（F17）。换挡相的预定的极限值例如可以是时间段或转速。

如果不再能够中止当前的换挡，则仍实施这一换挡（F15）。如果正在进行的换挡过程是包括多个相互接连的单个换挡的多重换挡，则通过激活的换挡阻止（F9）中断所有后续的换挡。如果开始了的换挡是交错的换挡并且该换挡不再能够中止，则将该换挡（只要可能的话）转化为单重换挡，但否则就完全实施该换挡（F15）。一旦换挡已达到新的挡位的同步，备选地在换挡的结束（F16）时，就实施辅助起动或牵引起动（F17）。

在牵引起动时沿闭合方向操纵分离离合器K0，使得通过电机EM将内燃机VM加速直至内燃机可以点火时的转速。接着沿打开方向操纵分离离合器K0，从而起动了的内燃机VM能够无阻碍地达到其用于尽可能无冲击地连接到传动系上的目标转速。一旦达到该目标转速，就将内燃机VM的驱动轴AN通过闭合分离离合器K0而耦联到传动系上。

在辅助起动时通过外部的辅助起动装置ZS来起动内燃机VM并自动地、亦即内燃机式地加速直至到达到其目标转速。一旦达到该目标转速，就将内燃机VM的驱动轴AN通过闭合分离离合器K0而耦联到传动系上。

在牵引力运行中进行降挡过程连同接着的牵引起动（F3）时，与在升挡过程中类似地处理。

在推力运行中进行降挡过程连同接着的牵引起动（F4）时，进一步的处理取决于传动系的结构型式：

在混合动力车辆中，在电机EM与变速器GE之间的分离离合器K1构成为集成到变速器GE中的也用于换挡的起动元件K1、例如变速器内部的换挡离合器，当变速器GE的当前的输入转速小于内燃机VM的预先给定的空转转速，以便不将该内燃机压低到空转转速之下（F5）时，在这些混合动力车辆中如果需要的话打开集成的起动元件K1。对此可能首先需要变速器GE的推力降挡，直到达到集成的起动元件K1有效参与的挡位。接着才能够激活换挡阻止（F9）并且开始牵引起动。

而在具有作为第二分离离合器K1或起动元件的液力变矩器（F6）的混合动力车辆中，如同在牵引力降挡时地处理。

在牵引力运行或推力运行中进行降挡过程连同接着的辅助起动（F7）时不激活换挡阻止，并因此立即实施降挡过程。同时也不是延迟地而是立即实施要求的辅助起动（F17）。

附图标记列表

AB     从动轴

AN     驱动轴

AW     车轴驱动轴

D      差速传动装置

EM     电机

F1-F17 功能块

FR     车轮

GE     车辆变速器

K0     第一分离元件

K1     第二分离元件

VM     内燃机

ZS     辅助起动装置

Claims (10)

1.用于运行车辆的混合动力传动系的方法，其中，内燃机（VM）和电机（EM）按照运行情况单独地或共同地有效驱动地作用到具有能切换的传动比的车辆变速器（GE）上，其中，所述内燃机（VM）和电机（EM）能通过能控制的分离离合器（K0）相互耦联或相互分离，并且其中，由电机式的行驶出发借助于电机（EM）进行内燃机（VM）的牵引起动或借助于单独的起动装置（ZS）进行内燃机（VM）的辅助起动；其特征在于，在车辆变速器（GE）进行换挡过程并且存在对内燃机（VM）的牵引起动或辅助起动的要求时根据换挡过程是换高挡过程、降挡过程、牵引力换挡过程还是推力换挡过程，以及根据内燃机（VM）的要求的起动方式首先如下地进行检验，在实施牵引起动或辅助起动之前是应该实施、至少部分地实施还是中止换挡过程，并且根据该检验的结果采取相应的必需的措施用来继续实施、至少部分地实施或中止所述换挡过程。

2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，在确定的换挡过程以及起动要求时首先激活换挡阻止指令并且内燃机的要求的牵引起动或辅助起动在其实施方面延迟。

3.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，如果重要的当前的变速器转速至少仍大致等于当前挡位的同步转速或仍未超过可应用的换挡相界，则进行换挡中止。

4.按照权利要求1至3之一项所述的方法，其特征在于，在包括多个相互接连的或交错的单个换挡的并且正好进行的换挡过程中，如果检验表明完全的换挡中止是不可能的，则实施当前的单个换挡并且阻止所有其他的配设给该换挡过程的换挡。

5.按照权利要求1至4之一项所述的方法，其特征在于，在正在进行包括一个或多个升挡的升挡过程时，在要求内燃机的牵引起动或辅助起动时进行换挡中止检验。

6.按照权利要求1至4之一项所述的方法，其特征在于，在正在进行包括一个或多个降挡的降挡过程时，在要求内燃机的牵引起动时进行换挡中止检验。

7.按照权利要求1至6之一项所述的方法，其特征在于，在具有集成到车辆变速箱（GE）中的起动元件（K1）的车辆中，在正在进行包括一个或多个推力降挡的换挡过程时，在要求牵引起动时首先将车辆变速器（GE）降挡，直到集成的起动元件（K1）有效地参与在被切换的挡位中。

8.按照权利要求1至7之一项所述的方法，其特征在于，在正在进行包括一个或多个降挡的换挡过程时，在要求辅助起动时无延迟地实施换挡过程和接着的辅助起动。

9.按照权利要求1至8之一项所述的方法，其特征在于，在正在进行包括一个或多个升挡的换挡过程时，在要求辅助起动时已在换挡中止的检验期间通过单独的起动装置（ZS）来起动与传动系解耦的内燃机（VM）。

10.按照权利要求1至9之一项所述的方法，其特征在于，在正在进行换挡过程时已在换挡中止的检验期间，在电机（EM）与内燃机（VM）之间构成为分离离合器的分离元件（K0）被填充压力介质并且被预调整到接触点上。

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