CN108340909A - 用于运行机动车的动力***的方法以及相应的动力*** - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于运行用于机动车的动力***(2)的方法，该动力***具有内燃机(3)和电机(4)，其中，内燃机(3)的驱动轴(19)可以借助于切换离合装置(18)与电机(4)的电机轴(17)耦联，其中，切换离合装置(18)在第一切换状态下被分离以使内燃机(3)和电机(4)脱离和在第二切换状态下被接合以使内燃机(3)和电机(4)耦联。在此规定，在从第一切换状态切换到第二切换状态时在切换离合装置(18)上调整的离合装置目标转矩在第一运行模式中借助于反馈调节和在第二运行模式中借助于开环控制来确定。本发明此外涉及一种用于机动车的动力***(2)。

Description

用于运行机动车的动力***的方法以及相应的动力***
技术领域
本发明涉及一种用于运行机动车的动力***的方法，该动力***具有内燃机和电机，其中，内燃机的驱动轴可以借助于切换离合装置与电机的电机轴耦联，其中，切换离合装置在第一切换状态下被分离以使内燃机和电机脱离和在第二切换状态下被接合以使内燃机与电机耦联。本发明此外涉及一种动力***。
背景技术
为提供用于驱动机动车的转矩，动力***用于驱动机动车。动力***具有多个动力装置，其中，第一动力装置被设计为内燃机，第二动力装置被设计为电机。就此而言该动力***是混合动力***。动力***除了动力装置之外还具有换挡变速器，该换挡变速器又具有变速器输入轴和变速器输出轴。借助于换档变速器，可以在变速器输入轴和变速器输出轴之间调整出不同的传动比或者可以从多个不同的传动比中选择出传动比。
内燃机具有驱动轴，该驱动轴例如对应于内燃机的曲轴或者与该曲轴耦联，优选刚性地和/或永久地耦联。而电机具有电机轴，该电机轴又与电机的转子耦联，优选也刚性地和/或永久性地耦联。内燃机的驱动轴和电机的电机轴可以通过切换离合装置耦联。这意味着，在切换离合装置的第一切换状态下驱动轴与电机轴耦联，优选刚性地、即抗扭转地或无滑转地耦联。为此，在第一切换状态下——在切换离合装置的相应的设计，例如设计成膜片式离合器的情况下——可以设置切换离合装置的离合器超压，由此在运行动力***期间通常出现的转矩下不出现切换离合装置的离合器滑转或者说半离合状态。
相反，在第二切换状态下，切换离合装置被至少部分地，尤其是完全地分离。因此，优选地，在第二切换状态下，驱动轴与电机轴完全脱离(分离)。电机的电机轴与换挡变速器的变速器输入轴耦联，优选刚性地和/或永久地耦联，或者至少是可以耦联的。换挡变速器的变速器输出轴又与动力***的输出轴耦联，尤其是刚性地和/或永久地耦联，和/或至少是可以耦联的。
动力***的输出轴可以理解为如下的轴：在该轴上动力***提供为了驱动机动车要使用的驱动转矩。就此而言，输出轴例如与机动车的轮轴或机动车的至少一个车轮耦联，尤其是刚性地和/或永久地耦联，或者至少是可以耦联的。例如，该电机轴在电机的一端被连接到切换离合装置上并在电机的另一端被连接到变速器输入轴上。电机可以与变速器输入轴同轴地布置。但是，电机的其它的布置也是可以实现的。
发明内容
本发明的目的是提出一种用于运行用于机动车的动力***的方法，该方法相对于已知的方法具有优点，尤其是实现内燃机和电机的转速的快速匹配和/或内燃机与电机的无冲击的耦联，尤其是在内燃机起动之后。
根据本发明，这通过一种具有权利要求1的特征的方法来实现。在此规定，在从第一切换状态切换到第二切换状态时，在切换离合装置上被调整出的离合装置目标转矩在第一运行模式下借助于一种反馈调节来确定、在第二运行模式下借助于一种开环控制来确定。
为了起动内燃机，该内燃机例如最初被拖动，优选直到拖动到最小转速或怠速转速。最小转速优选理解内燃机的如下转速：从该转速起内燃机可以自动地，因此无需外部转矩影响地，在点火燃烧的运行中自动地增大其转速。相反，怠速转速是内燃机的如下转速：该转速通常在内燃机不应该对输出轴提供驱动转矩时被调定在内燃机上。怠速转速在此通常高于最小转速，并且优选这样地选择，即呈现内燃机的尽可能平稳的和低噪音的运行。在起动之前，内燃机通常具有等于零或至少低于最小转速和/或怠速转速的转速。
内燃机的拖动例如借助于起动机和/或通过至少部分地接合切换离合装置来进行。因此可以规定，在切换离合装置分离的情况下内燃机由起动机拖动，或者仅仅通过至少部分地接合切换离合装置来进行拖动，尤其是如果不存在单独的起动机的话。在后者的情况下，内燃机就此借助于电机或借助于机动车的动能来拖动。切换离合装置原则上可以任意地设计，尤其地，它作为力锁合的切换离合装置，例如作为膜片式离合器呈现。
如果内燃机达到一种转速，自该转速起，它可以在不施加外部转矩的情况下运行，即尤其是最小转速，则离合器被分离，尤其是被完全分离，只要此前仍未分离。随后使内燃机的转速与电机的转速相匹配或使驱动轴的转速与电机轴的转速相匹配。然后，离合器应该被接合以耦联内燃机和电机。在这方面，规定了从第一切换状态到第二切换状态的切换。
总之，因此关于内燃机的转速优选规定，当内燃机具有小于最小转速，尤其是等于零的转速时开始起动内燃机。为了起动，切换离合装置被至少部分地接合，由此内燃机由电机拖动，或内燃机借助于起动机来拖动。在两种情况下这是如此进行的，即内燃机的转速增加。如果内燃机已经达到最小转速或怠速转速，切换离合装置-如果它之前是接合的话-被重新分离，尤其是完全地分离，或保持继续分离。随后，内燃机在点火燃烧下运行，从而其转速或驱动轴的转速进一步提高，即在电机的或者说电机轴的转速的方向上提高。接下来，离合器被接合，即驱动轴与电机轴耦联并且因此从第一切换状态切换到第二切换状态。
从第一切换状态到第二切换状态的切换尤其在起动内燃机之后实施，但是原则上也可以在动力***的其它运行状态下进行。在切换期间，确定离合装置目标转矩并在切换离合装置上调整出该离合装置目标转矩。由切换离合装置实际传递的离合器实际转矩被调整到被调整到的离合装置目标转矩，尤其是被开环控制和/或反馈调节到离合装置目标转矩。
因此，例如总体上规定，首先起动内燃机，例如在离合器至少部分接合的情况下借助电机拖动内燃机，即直到最小转速。随后，离合器被再次分离，尤其是被完全分离，从而存在第一切换状态。随后，内燃机的转速被调整到电机的转速。一旦两个转速之间的转速差低于一个确定的转速差，则开始从第一切换状态切换到第二切换状态。
在切换期间，在第一切换状态下等于零的离合装置目标转矩现在被增加，尤其是增加到一个值，在该值下存在切换离合装置的无滑转的运行。如果达到了切换离合装置的无滑转的运行，据此还可以调整出离合器超压，借助于该离合器超压，在动力***运行期间出现的转矩下不会出现切换离合装置的滑移。
在切换离合装置上要调整出的或被调整出的离合器转矩在第一运行模式下借助于一种反馈调节、在第二运行模式下借助于一种开环控制来确定。在反馈调节的范围中例如规定，使用在内燃机的转速和电机的转速或在驱动轴的转速和电机轴的转速之间的转速差作为调节差。在这方面，在反馈调节的范围中，用作调节参数的离合装置目标转矩被这样反馈调节地调整，即内燃机的转速对应于电机的转速。
相反，在可以作为第一运行模式的替代方案实施的第二运行模式下，离合装置目标转矩的确定借助于开环控制来进行。这意味着，离合装置目标转矩是在独立于内燃机的转速和/或电机的转速下被确定的并且在切换离合装置上被调整出。优选地，借助于开环控制实施第二运行模式并且因此确定离合装置目标转矩，直到切换离合装置完全接合，即直到达到离合装置目标转矩，在该离合装置目标转矩下不再发生切换离合装置的离合器滑转。
例如，在开环控制的范围中，特定的离合装置目标转矩的时间曲线被存储。也可以规定，在第二运行模式的开始时一次地确定离合装置目标转矩的时间曲线，例如在使用内燃机的转速和/或电机的转速或在这两个转速之间的转速差下。接下来，离合装置目标转矩仅借助于开环控制基于该变化曲线来确定。
离合装置目标转矩的确定和调整优选周期性地或连续地进行，因此优选重复并多次地实施，直到切换离合装置完全接合。通过这种方法，在动力***的所有运行状态中，可以在从第一切换状态切换到第二切换状态时实现切换离合装置的快速并且无冲击的接合。
本发明的另一个实施例规定，所述反馈调节在使用P调节元件和/或I调节元件下进行和/或被预控制。作为用于这个调节元件或这些调节元件的输入参数，如上已述，转速差用作调节差。所述反馈调节将离合装置目标转矩确定为随后在切换离合装置上进行调整的调节参数。除了至少一个调节元件之外，可以附加地在反馈调节的范围内设置一个预控制。例如，首先可以规定，所述反馈调节仅借助于P调节元件来进行，其中，可选地实施该预控制。一旦确定转速差不能足够快地减小，就可以附加地使用I调节元件。
本发明的一个扩展方案规定，所述开环控制依据转矩时间曲线来实施离合装置目标转矩的增加。上面已经提到了这种转矩曲线的使用。例如，转矩曲线在实施第二运行模式的开始时被一次性确定并且然后被使用以借助于控制器来确定离合装置目标转矩。例如，依据由切换离合装置瞬时传递的离合器实际转矩、内燃机的转速和/或电机的转速来确定转矩曲线。此外，从当前的切换状态出发，可以预先规定一个恒定的时间段，在该时间段内切换离合装置将被完全接合。
转矩曲线例如对应于离合装置目标转矩随着时间的恒定增加，即离合装置目标转矩以恒定的梯度的增加。该时间段的长度通常是这样地选择的，即尽管一方面尽可能快地达到内燃机和电机之间的同步，但在另一方面不发生对机动车的纵向加速度的影响，即没有发生对驾驶员来说可感觉到的减速或加速。
在本发明的优选设计方案的范围中规定，所述开环控制连续地和/或以恒定的斜率增加离合装置目标转矩。连续地增加离合装置目标转矩可以理解为一种不间断的增加，即使得离合装置目标转矩的时间梯度始终与零是不同的，尤其是大于零。此外，离合装置目标转矩的增加优选是稳定地进行的，即在离合装置目标转矩的变化曲线中不发生跳跃或中断。这可以特别简单地通过以恒定的斜率，即以在时间上的恒定的梯度增加离合装置目标转矩来实现。
本发明的另一优选设计方案规定，在驱动轴转速和电机轴转速之间的较小的转速差下，使用比在较大的转速差下更大的斜率。就此而言，在第一转速差比下规定比在第二转速差下更快地增加离合装置目标转矩，其中，第一转速差小于第二转速差。反过来，即在较大的第二转速差下实现离合装置目标转矩的较慢的增加。通过这种方法，实现快速消除仅仅很小的转速差并且同时——在较大的转速差下——实现驱动轴的转速与电机轴的转速的平缓匹配。
本发明的另一个优选的实施方式规定，在切换时，首先实施所述第一运行模式并且在转速差的转速差梯度下降到低于阈值时和/或在转速差超过转速差阈值时从第一运行模式变换到第二运行模式。如果开始从第一切换状态到第二切换状态的切换，那么应该首先使用第一运行模式，即借助于反馈调节来确定离合装置目标转矩。
在上述条件中的正好一个、至少一个适用的情况下或者仅仅在上述条件中的两个适用的情况下，现在规定，从第一运行模式变换到第二运行模式，即随后借助于开环控制来确定离合装置目标转矩。作为条件，例如可以考虑，转速差梯度下降到低于阈值。转速差梯度是转速差的时间梯度，即在驱动轴的转速与电机轴的转速之间的差。如果转速差梯度小于阈值，则可以推断，在第一运行模式中没有足够快地进行转速的匹配。
附加地或备选地，作为条件，可以考虑，转速差超过转速差阈值。例如，将转速差阈值设置为等于在开始切换时的转速差。因此，如果确定，尽管在第一运行模式下实施了反馈调节，转速差仍然再次增加，那么随后可以变换到第二运行模式，以便更快地完成转速匹配。
本发明的另一个优选的设计方案规定，在变换到第二运行模式之后，该第二运行模式在一定的时间区间上被实施并且接着被变换到第一运行模式；或者第二运行模式被一直实施到达到第二切换状态。就此而言，在第一实施方式的范围中，第二运行模式可以仅仅被交替地实施，以便过渡性地实现转速的更快速的匹配，而完全切换到第二切换状态或完全接合切换离合装置则在第一运行模式中实施。
相应地例如规定，在变换到第二运行模式之后，在确定的时间区间上实施第二运行模式并且接着重新变换到第一运行模式，即在达到第二切换状态之前重新变换到第一运行模式。确定的时间区间在此情况下可以具有恒定的持续时间，例如该持续时间或该时间区间的长度依据在变换到第二运行模式时的转速差来确定。备选地，可以规定，一旦首先从第一运行模式变换到了第二运行模式，则实施第二运行模式，直到到达第二切换状态。相应地，应当在第二运行模式中完成离合器的完全接合。
本发明的一个扩展方案规定，用于起动内燃机所使用的、在切换离合装置上至少要调整出的离合器最小转矩由温度和/或尤其是在内燃机的停机状态下存在的内燃机的曲轴位置来确定。离合器最小转矩是要通过切换离合装置至少传递的转矩。相应地，优选规定，离合装置目标转矩被选择成总是大于或等于离合器最小转矩，或离合装置目标转矩在它被确定之后被这样地修改，即它至少对应于或大于离合器最小转矩。实际通过切换离合装置转矩传递的离合器实际转矩优选被调整到离合装置目标转矩，尤其是以开环控制和/或反馈调节的方式。
现在依据内燃机的温度和/或曲轴位置来确定离合器最小转矩。例如，温度越低，离合器最小转矩越高。作为温度，例如使用内燃机的内燃机温度，例如润滑剂温度。附加地或备选地，使用在起动内燃机之前，尤其是在内燃机的停机状态下存在的曲轴位置。
该曲轴位置例如描述出一旋转角度，内燃机的曲轴必须被旋转这个旋转角度，才能使在其中首先进行压缩和/或燃料喷射的那个气缸达到上死点。与在大的旋转角度下相比，在小的旋转角度下必须压缩的混合物更少，因为第一个要点火燃烧的气缸就处于其上止点之前不远处。相应地，旋转角度越小，离合器最小转矩就选择得越小。
本发明的另一个优选设计方案规定，如果在起动开始时的内燃机的转速大于零或在停止之后的持续时间低于一个预先规定的持续时间，则离合器最小转矩被向上修正，其中，持续时间低于预先规定的持续时间越多，离合器最小转矩就被选择得越大。上面已经指出，内燃机的起动可以从任何初始转速开始进行。如果内燃机在起动之前仅仅短时间地停机，则转速大于零。相应地，在下一个在其中应该进行压缩的气缸中已经存在被预压缩的混合物。
这就需要增加离合装置目标转矩。例如，离合装置目标转矩的增加在内燃机的一定的转速范围内实现。作为下限，该转速范围具有例如大于零的转速，尤其是无穷小地大于零的转速，在该转速下，内燃机在减速停止期间正好还处于运动中。作为上限，转速范围可以具有小于最小转速和/或怠速转速的转速。尤其地，转速为最小转速的最多75％，最多50％，最多40％，最多30％或最多25％。如果内燃机的转速超过该转速范围，即高于该转速范围，那么可以取消离合装置目标转矩的增加，因为内燃机的仍然旋转的质量在协助起动。
如果在内燃机减速停机期间节气门被打开，则内燃机的气缸仍被供给全充气量。相应地，在首先要压缩的气缸中存在被预压缩的充气量。该增加的充气量在内燃机停止之后经由气缸，例如气缸密封件的不密封性缓慢地减少。在计算离合器最小转矩时应考虑在首先要压缩的气缸中的增加的充气量。相应地考虑在起动之前的停止之后的持续时间并且当该持续时间低于预先规定的持续时间时，向上修正离合器最小转矩。在这种情况下规定，该持续时间低于预先规定的持续时间越多，则离合器最小转矩就选择得越大。例如，离合器最小转矩在内燃机停止后随着时间被线性地减小。
本发明的另一个实施方式规定，可借助于电机提供的驱动转矩被限制到一个转矩限值，该转矩限值由电机的最大驱动转矩和一个转矩裕量来确定。最大驱动转矩对应于可借助于电机提供的最大转矩。最大驱动转矩在此优选地对应于一个额定转矩，在该额定转矩下电机可以持久地和连续地运行。
由最大驱动转矩和转矩裕量确定转矩极限。转矩限值在此对应于最大驱动转矩减去转矩裕量。通过设置转矩裕量确保始终可以借助于电机可靠地起动内燃机。相应地，由电机可产生的驱动转矩被限制到转矩限值。
在本发明的另一个有利的实施方式的范围内规定，转矩裕量由用于起动内燃机所需的拖动转矩确定。拖动转矩对应于用于拖动内燃机所需要的转矩，尤其是用于拖动到最小转速和/或怠速所需要的转矩。现在将转矩裕量例如设置为等于拖动转矩。
本发明的另一个设计方案规定，当电机的实际转矩小于最大驱动转矩减去拖动转矩时，转矩裕量被设置为等于拖动转矩，并且否则设置为等于最大驱动转矩减去实际转矩并随后被增加。因此可以在机动车的驾驶员不可察觉下提供转矩裕量，即，最初这样地选择转矩裕量，使得它不影响实际转矩并且接着被缓慢地增加，从而电机的实际转矩慢慢减少。
本发明此外涉及一种用于机动车的动力***，尤其是用于实施根据前面的实施方案所述的方法，该动力***具有内燃机和电机，内燃机的驱动轴可以借助于切换离合装置与电机的电机轴耦联，其中，切换离合装置在第一切换状态下被分离以使内燃机和电机脱离并且在第二切换状态下被接合以耦联内燃机和电机。在此规定，动力***被设计用于，在从第一切换状态切换到第二切换状态时，在切换离合装置上被调整的离合装置目标转矩在第一运行模式下借助于反馈调节和在第二运行模式下借助于开环控制来确定。
已经指出了这种方法或动力***的所述设计方案的优点。根据上面的描述，不仅动力***而且用于运行动力***的方法可以进一步扩展，因此在这方面可以参考它们。
附图说明
以下借助于在附图中示出的实施例详细解释本发明，而不对本发明造成限制。
图1示出了用于机动车的动力***的示意图。
具体实施方式
图1示出了用于机动车的动力***的示意图。动力传动系1具有动力***2，该动力***又具有内燃机3、电机以及输出轴5。动力***2用于驱动机动车的至少一个轮轴6，该轮轴由两个半轴7和8组成，该半轴经由差速机构9与动力***2的输出轴5耦联。输出轴5可以与动力***2的换挡变速器11的变速器输出轴10耦联，尤其是刚性地和/或永久地和/或借助于可选的切换离合装置12耦联。
换档变速器11例如可以具有变矩器13，该变矩器可以具有变矩器桥接离合器14。换档变速器11具有变速器输入轴15，该变速器输入轴优选与变矩器13永久地耦联。变速器输入轴15可以直接或者-如这里所示-通过减振装置16例如扭转减振器与电机4的电机轴17耦联，尤其是刚性地和/或永久地耦联。电机4可以与变速器输入轴15和/或变速器输出轴10同轴地布置。
在内燃机3和电机4之间的作用连接可以借助于切换离合装置18反馈调节。在这种情况下，切换离合装置18设置在内燃机3的驱动轴19和电机4的电机轴17之间。此外，在内燃机3和切换离合装置18之间的作用连接中可以可选地设置另一个减振装置20。减振装置20优选设计为双质量飞轮。
在切换离合装置18的第一切换状态下，内燃机3与电机4脱离。相反，在第二切换状态下，内燃机与电机耦联。相应地，切换离合装置18在第一切换状态下被分离，尤其是被完全分离，而在第二切换状态下被至少部分地，优选完全地接合。完全接合可以理解为，在具有或没有离合器超压下接合离合器18。
如果现在应该使内燃机3与电机4耦联，即从第一切换状态变换到第二切换状态，则进行相应的切换。该切换例如紧接在起动内燃机4之后进行。在切换期间规定，离合装置目标转矩在第一运行模式中通过反馈调节和在第二运行模式中通过开环控制来确定，并且接着在切换离合装置18上调整出离合装置目标转矩。在此情况下，离合装置目标转矩连续地或在离散的步长下被重复地确定或调整出。
在反馈调节的范围中例如规定，在使用P调节元件或I调节元件的情况下确定离合装置目标转矩。附加地可以设置预控制。相反，该开环控制规定使用转矩时间曲线，该转矩曲线例如具有连续恒定的斜率，从而自第二运行模式开始起，即从实施开环控制起，离合装置目标转矩连续地以恒定的斜率增加，直到达到第二切换状态并且因此切换离合装置18被完全接合。
通过这种方式和方法可以在动力***2的所有运行状态下确保内燃机3与电机4或驱动轴19与电机轴17的快速和舒适的耦联。

Claims (10)

1.一种用于运行机动车的动力***(2)的方法，该动力***具有内燃机(3)和电机(4)，内燃机(3)的驱动轴(19)能借助于切换离合装置(18)与电机(4)的电机轴(17)耦联，切换离合装置(18)在第一切换状态下被分离以使内燃机(3)和电机(4)脱离，切换离合装置在第二切换状态下被接合以使内燃机(3)和电机(4)耦联，其特征在于，在从第一切换状态切换到第二切换状态时在切换离合装置(18)上调整出的离合装置目标转矩在第一运行模式中借助于反馈调节来确定，而在第二运行模式中借助于开环控制来确定。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述反馈调节在使用P调节元件和/或I调节元件下进行和/或被预控制。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述开环控制依据转矩时间曲线实施离合装置目标转矩的增加。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述开环控制连续地和/或以恒定的斜率使离合装置目标转矩增加。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在驱动轴(19)转速与电机轴(17)转速之间的转速差较低时使用比在转速差较高时更大的斜率。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在切换时，首先实施第一运行模式，在转速差的转速差梯度低于一阈值时和/或在转速差超过一转速差阈值时从第一运行模式转换到第二运行模式。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在转换到第二运行模式之后，在确定的时间区间上实施第二运行模式并且接着转换到第一运行模式；或者一直实施第二运行模式直到达到第二切换状态。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，由温度和/或尤其是在内燃机(3)停机时存在的、内燃机(3)曲轴位置确定用于起动内燃机(3)的、在切换离合装置(18)上至少要调整出的离合器最小转矩。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，如果在起动开始时内燃机(3)转速大于零或在停车之后的持续时间低于预先规定的持续时间，则向上修正离合器最小转矩，所述持续时间低于所述预先规定的持续时间越多，离合器最小转矩选择得越大。
10.一种机动车的动力***(2)，尤其是用于实施根据前述权利要求中的一项或多项所述的方法，该动力***具有内燃机(3)和电机(4)，内燃机(3)的驱动轴(19)能借助于切换离合装置(18)与电机(4)的电机轴(17)耦联，切换离合装置(18)在第一切换状态下被分离以使内燃机(3)和电机(4)脱离，切换离合装置在第二切换状态下被接合以使内燃机(3)和电机(4)耦联，其特征在于，动力***(2)被设计用于，在从第一切换状态切换到第二切换状态时在第一运行模式中借助于反馈调节、而在第二运行模式中借助于开环控制来确定在切换离合装置(18)上被调整出的离合装置目标转矩。
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