CN110382273A - 用于在换档时控制车辆的原动机联接/分离的设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种设备(DC)，其用于控制第一原动机(MM1)通过第一联接装置(MC1)而与车辆(V)的第一车桥(T1)的联接/分离，该车辆还包括第二车桥(T2)和第二原动机(MM2)，该第二原动机适于通过换档装置(BV)联接到第二车桥(T2)并在换档装置(BV)进行换档期间起作用。该设备(DC)包括控制装置(MCT)，在确定换档的情况下，该控制装置设置成当满足至少一个预定条件时，至少暂时地禁止第一联接装置(MC1)在该换档期间联接状态的变化，该预定条件涉及从联接状态变化类型和确定的换档类型中选择的一种类型。

Description

用于在换档时控制车辆的原动机联接/分离的设备
技术领域
本发明涉及具有传动链的车辆，该传动链至少包括非热力且与联接到车桥的换档装置相关联的原动机、以及非热力且联接到另一车桥的另一原动机，与换档装置相关联的原动机参与换档。
背景技术
这里，术语“原动机”是指非热机，其设置成提供或回收用于移动车辆的扭矩，该非热机可以是单独的或作为可能的热力发动机的补充。该原动机可以是例如电机(或电动机)、液压机、气动(或压缩空气)机或飞轮。
如本领域技术人员所知的，可选地是机动车辆类型且可选地是混合动力的某些车辆包括具有第一原动机和第二原动机的传动链，该第一原动机通过第一联接装置联接到第一车桥，该第二原动机通过换档装置联接到第二车桥并在该换档装置进行换档时起作用。
例如，该第二原动机可以确保第二联接装置和换档装置的主轴之间、或者热力发动机和第二联接装置之间的联接。
上述传动链通常由监控计算机管理，该监控计算机包括控制设备或联接到该控制设备，该控制设备负责向该监控计算机提出联接/分离该传动链的第一原动机。应注意到，这里涉及任意类型的联接/分离，并且尤其是涉及通过爪形联接器和离合器来实现的联接/分离。
第一原动机的联接提议通常旨在例如通过在制动阶段回收电能而最小化热力发动机的燃料消耗，并且/或者旨在通过例如以下的方式来提高车辆的性能：将该第一原动机可以在行驶阶段期间产生的扭矩附加到该车辆热力发动机产生的扭矩。
通常根据与所考虑的车辆有关的信息来进行联接/分离的提议，与车辆有关的信息例如踩压加速踏板、踩压制动踏板、车辆的当前速度、车辆的当前倾斜度、以及第一原动机和/或热力发动机的使用限制。然后，将这些提议传输到传动链的监控计算机，以便该监控计算机根据其自身的限制而可能是暂时地确定遵循这些提议或拒绝这些提议。
这些联接/分离提议中的一些可导致在相对较长的持续时间期间第一原动机的持续联接，即使车辆的速度稳定并因此不使用该原动机。由于该第一原动机损失扭矩，所以这种持续联接导致通过耗散而损失能量(在高速时通常为几千瓦)，并且当该第一原动机具有最大转速时这可能损坏该第一原动机，超过该最大转速应当进行分离。此外，在纯电动类型(或ZEV(“零排放车辆”))的运行模式主要为低压的情况下，当车辆的速度小于阈值(例如等于50km/h)时拒绝所有的分离提议。
此外，在上述传动链中，如果想要使性能和提供给车轮的扭矩的连续性最大化，则使第二原动机在每次换档且尤其是在进行接合到较高档位的换档时提供较大功率。实际上，在这种情况下，需要使换档装置的主轴的当前转速与高于该当前转速的目标档位的目标转速同步，因为能量存储装置(通常是蓄电池)应当向第二原动机供应电能，所以这种同步需要蓄电池放出较大功率的电力。
类似地，实现第一联接装置的联接状态变化也可能需要由能量存储装置提供的大功率，该能量存储装置与供应第一原动机和第二原动机的能量存储装置相同。例如，在高速联接时，使第一原动机的速度与目标速度同步可能需要几十千瓦。
因此，当需要在进行换档的同时执行第一联接装置的联接状态改变时，能量存储装置中可用的功率可能不足，这可导致进行换档和/或联接状态变化的质量下降，该质量的下降表现为例如有冲击或断断续续地进行换档和/或联接状态变化。
发明内容
因此，本发明特别旨在改善这种情况。
本发明特别提出了一种设备，其用于控制非热力的第一原动机通过第一联接装置而与车辆的第一车桥的联接/分离，该车辆还包括第二车桥和第二原动机，该第二原动机是非热力的原动机，并且该第二原动机适于通过换档装置联接到第二车桥并在换档装置进行换档期间起作用。
该控制设备的特征在于，包括控制装置，在确定需要第二原动机参与的换档的情况下，该控制装置设置成当满足至少一个预定条件时至少暂时地禁止该第一联接装置在换档期间联接状态的变化，该预定条件涉及从联接状态变化类型和确定的换档类型中选择的一种类型。
由于在一定条件下临时禁止在换档期间实现联接状态的改变，所以可以确定的是，在为第一原动机和第二原动机供电的能量存储装置中可用的电力将足以实现该换档，然后足以实现这种联接状态的变化。
根据本发明的控制设备可以包括可以单独或组合采用的其他特征，特别是：
-该控制设备的控制装置可以设置成在小于预定阈值的持续时间期间暂时禁止第一联接装置的联接状态变化；
-该控制设备的控制装置可以设置成在满足与联接状态变化类型相关的预定条件以及与确定的换档类型相关的预定条件的情况下，在换档期间至少暂时禁止第一联接装置的联接状态变化；
-联接状态变化类型可以从(第一联接装置)从分离状态变化到联接状态、以及(第一联接装置)从联接状态变化到分离状态中选择；
-确定的换档类型可以从接合到较高档位的换档、以及接合到较低档位的换档中选择；
-如果该联接状态的变化涉及安全的联接/分离，则该控制设备的控制装置可以设置成额外在换档期间暂时不禁止联接状态的变化；
-另外，当满足与车辆的当前运行模式相关的预定条件时，该控制设备的控制装置可以设置成至少暂时地禁止联接状态的变化；
可以从选择四轮驱动模式、选择运动驾驶模式、以及将用于辅助车辆驾驶员的辅助设备置于至少一个预定状态中选择该车辆的当前运行模式；
-该控制设备的控制装置可以设置成进一步当车辆在高于预定阈值的高度行驶时至少暂时禁止联接状态的变化。
本发明还提出了一种车辆，该车辆可选地是机动车辆类型并包括传动链和如上所述类型的控制设备，该传动链包括第一原动机和第二原动机，该第一原动机是非热力原动机并适于通过第一联接装置联接到第一车桥，该第二原动机是非热力原动机并适于通过换档装置联接到第二车桥，并且该第二原动机在该换档装置进行换档期间起作用。
例如，第一原动机和第二原动机可以从电动机、液压机、气动机和飞轮中选择。
附图说明
本发明的其他特征和优点将在审阅下面的详细描述和附图时显现，在附图中，唯一的附图示意性且功能性示出了包括传动链和监控计算机的混合动力车辆，该监控计算机配备有根据本发明的控制设备。
具体实施方式
本发明特别旨在提出一种控制设备DC：其一方面用于配备至包括传动链的车辆V，该传动链至少包括非热力的第一原动机MM1和非热力的第二原动机MM2；并且另一方面用于控制该第一原动机MM1的联接/分离。
在下文中，作为非限制性示例，考虑车辆V是机动车辆类型。这是例如汽车。然而，本发明不限于这种类型的车辆。实际上，本发明涉及包括传动链的任意类型的车辆，该传动链包括第一原动机和第二原动机，该第一原动机可以通过第一联接装置联接到第一车桥，该第二原动机可以通过换档装置联接到第二车桥并在该换档装置换档期间起作用。因此，本发明不仅涉及陆地载具，还涉及船舶和飞机。
了解到，术语“原动机”在这里是指非热力机器，其设置成提供或回收用于移动车辆的扭矩，该非热力机器是单独的或作为热机的补充。
此外，术语“热力发动机”是指消耗燃料或化学品的发动机。因此，这尤其可以涉及喷气发动机、涡轮喷气发动机或化学发动机。
另一方面，作为非限制性示例，在下文中考虑第一原动机MM1和第二原动机MM2是电动类型。但是本发明不限于这种类型的原动机。因此，本发明尤其还涉及液压机(或液压发动机)、气动(或压缩空气)的机器(或发动机)、以及飞轮。
在唯一的附图中示意性地示出了车辆V，该车辆V包括传动链、能够监控(或管理)传动链的运行的监控计算机CS、以及根据本发明的控制设备DC。
在下文中，作为非限制性示例，考虑车辆V是混合动力型。因此，该车辆V的传动链除了第一原动机MM1和第二原动机MM2之外，还包括热力发动机MT。然而，本发明不限于这种类型的车辆。
因此，传动链尤其包括热力发动机MT、发动机轴AM、第一原动机MM1、第一联接装置MC1、第二原动机MM2、第二联接装置MC2、换档装置BV、第一能量存储装置MS1、以及第一传动轴AT1和第二传动轴AT2。
由于这里认为第一原动机MM1和第二原动机MM2是电动类型，因此，给第一原动机MM1和第二原动机MM2两者供电的第一能量存储装置MS1设置成存储例如低压(通常为220V)的电能。
这里的第一联接装置MC1负责根据监控计算机CS的命令而将第一原动机MM1联接到第一传动轴AT1/或从第一传动轴AT1分离，以便将扭矩传递到第一传动轴AT1，通过存储在第一能量存储装置MS1中的能量，该扭矩由第一原动机MM1产生并由(扭矩或转速)设定值限定。后者(AT1)联接到(在此用于车轮的)第一车桥T1。
例如，第一车桥T1位于车辆V的后部，并且优选地且如图所示，该第一车桥T1经由第一差速器(此处为后部)D1联接到第一传动轴AT1。但是在变型中，该第一车桥T1可以位于车辆V的前部。
第一联接装置MC1例如可以是爪形联接器机构、离合器或液压变矩器。该第一联接装置MC1可以采取两个联接状态：第一(联接)和第二(分离)，在第一状态中该第一联接装置MC1确保将第一原动机MM1联接到第一传动轴AT1，在第二状态中该第一联接装置MC1使第一原动机MM1与第一传动轴AT1分离。
热力发动机MT包括曲轴(未示出)，该曲轴紧固地连接到发动机轴AM以驱动后者(AM)转动。该热力发动机MT旨在至少通过第二联接装置MC2和换档装置BV而为(此处用于车轮的)第二车桥T2提供扭矩。
例如，第二车桥T2位于车辆V的前部，并且优选地且如图所示，该第二车桥T2通过第二差速器(此处为前部)D2联接到第二传动轴AT2。但是在上述变型中，该第二车桥T2可以位于车辆V的后部。
第二联接装置MC2可以例如以离合器的形式设置。然而，该第二联接装置MC2也可能是变矩器或爪形联接器。
换档装置BV可以例如以变速箱的形式设置。换挡装置BV包括主(或输入)轴AP和副(或输出)轴，该主轴AP用于接收扭矩，该副轴用于通过主轴AP接收该扭矩，以便将该扭矩传递到与该副轴相连的第二传动轴AT2，而该第二传动轴AT2通过第二差速器D2间接地联接到车辆V的车轮(此处为前部的)。但是在实施变型中，换档装置BV可以例如包括至少一个行星齿轮系，该行星齿轮系包括一个、两个或三个同步器。应了解到，同步器使得可以将两个元件彼此连接，以便在行星齿轮系的三个轴中的两个轴上固定扭矩和转速。
第二原动机MM2负责在换档装置BV进行换档期间介入。
在唯一附图中非限制性地示出的示例中，第二原动机MM2联接到第二联接装置MC2(此处为离合器)并联接到换档装置BV(此处为变速箱)。然而，一旦第二原动机MM2在每次换档期间介入，其就可以安装在传动链的其他位置，例如在热力发动机MT和第二联接装置MC2之间或在起动器或交流起动器AD(在下面进行描述)和热力发动机MT之间。
在唯一附图中非限制示出的示例中，第二联接装置MC2包括发动机飞轮和离合器圆盘，该发动机飞轮紧固地连接到发动机轴AM，该离合器圆盘紧固地连接到第二原动机MM2的输入轴，该第二原动机MM2也联接到换档装置BV的主轴AP。应注意到，后者(BV)可以自动化或不自动化。
如在唯一附图中非限制性示出的，应注意到，传动链还可以包括起动器或交流起动器AD，其联接到热力发动机MT并负责起动后者(MT)，以允许起动该热力发动机MT。这种起动通过电能完成，作为示例且如非限制性示出的，该电能存储在第二存储装置MS2中。
这些第二存储装置MS2可以设置成超低电压电池(例如12V、24V或48V)的形式。后者(MS2)例如可以给车载网络供电，车辆V的电气设备连接到该车载网络。值得注意的是，如非限制性示出的，该第二存储装置MS2可以联接到第一能量存储装置MS1并通过DC/DC类型的转换器CV联接到第一原动机MM1，以便可以充电。
监控计算机CS可以控制热力发动机MT、第一原动机MM1和第二原动机MM2、以及第一联接装置MC1和第二联接装置MC2的运行。后者(CS)例如能够使车辆V以至少三种不同的运行模式来运行。在称为“热力”的第一模式中，仅热力发动机MT用于移动车辆V。在称为“零排放车辆”(或ZEV)的第二模式中，第一原动机MM1和/或第二原动机MM2用于/均用于使车辆V移动。在称为“混合型”的第三模式中，第一原动机MM1和/或第二原动机MM2作为热力发动机MT的补充而用于/均用于使车辆V移动。
如上所述，本发明提出了一种控制设备DC，其用于控制车辆V内的第一原动机MM1的联接/分离。
在唯一附图中示出的非限制性示例中，控制设备DC是监控计算机CS的一部分。然而这不是强制性的。实际上，该控制设备DC可以是直接或间接联接到监控计算机CS的设备。因此，控制设备DC可以制成软件(或信息或“software(软件)”)模块或电子电路(或“hardware(硬件)”)和软件模块组合的形式。
根据本发明的控制设备DC包括控制装置MCT，每当例如通过监控计算机CS已经确定改变第一联接装置MC1的联接状态时，该控制装置MCT负责介入。
每当这样的情况在换档期间发生时，控制装置MCT设置成在满足预定条件的情况下至少暂时地禁止在换档期间第一联接装置MC1的联接状态的变化，该预定条件涉及从联接状态变化类型和所确定的换档类型中选择的类型。
当满足(或符合)特定条件时，这种对实现联接状态改变的临时禁止允许将电力供应给第二联接装置MC2，该电力在第一能量存储装置MS1(甚至在第二能量存储装置MS2中)中是可用的并足以使得第二联接装置MC2提供其与换档相关的作用。然后，可以向第一联接装置MC1供应在第一能量存储装置MS1中仍然可用的能量，使得第一联接装置MC1进行预期的联接状态变化。
作为示例且优选地，控制装置MCT可以设置成在小于预定阈值的持续时间期间临时禁止改变第一联接装置MC1的联接状态。该阈值可以例如在500ms和2s之间。
在存在这种选项的情况下，一旦确定了改变联接状态，控制装置MCT就触发一定持续时间的延迟，该持续时间等于预定阈值。然后，在进行该触发的同时或之后，该控制装置MCT确定是否正在进行换档或刚刚确定换档。如果不是，则控制装置MCT允许改变联接状态。相反地，如果是，则控制装置MCT通过监测自触发延时以来经过的时间来等待换档完成。如果换档在延时期满之前结束，或者如果延时在换档结束之前到期，则控制装置MCT允许改变联接状态。该选项旨在防止由于换档时出现问题(拖延)而使得实现联接状态更改的时间过长。
同样作为示例且优选地，控制装置MCT可以设置成在满足(或符合)与联接状态变化类型相关的预定条件以及与确定的换档类型相关的预定条件的情况下，至少暂时地禁止在换挡期间第一联接装置MC1的联接状态的变化。换句话说，当实现该选项时，应当同时满足涉及联接状态变化类型和确定的换档类型的至少两个条件，使得控制装置MCT至少暂时禁止改变联接状态。
应当注意，联接状态改变的类型可以例如根据应用要求而从以下变化中选择：第一联接装置MC1从其分离状态变化到其联接状态、以及第一联接装置MC1从其联接状态变化到其分离状态。
还应该注意的是，所确定的换档类型可以例如根据应用需要而在接合到较高档位的档位变化和接合到较低档位的档位变化中选择。
作为非限制性示例，控制装置MCT可以至少暂时禁止在降档期间第一联接装置MC1从分离状态变化到联接状态、以及在升档期间第一联接装置MC1从联接状态变化到分离状态。
还应注意，在选项中，控制装置MCT可以设置成如果该联接状态变化涉及安全联接/分离，则在换档期间暂时不禁止联接状态变化。作为示例的，在130km/h下的分离是安全的分离，其旨在防止原动机超速。在这种情况下，控制装置DC仅在联接/分离不安全时才保持联接状态，并且相反地，在联接/分离安全时允许改变联接状态。
还要注意到，在选项(前一选项的变体或补充)中，控制装置MCT可以设置成在满足(或符合)涉及车辆V的运行模式的额外预定条件时，至少暂时地禁止联接状态的改变。
例如，车辆V的当前运行模式可以选自：选择四轮驱动模式、选择运动驾驶模式、以及将用于辅助车辆V的驾驶员(可能是ADAS(“高级驾驶员辅助***”)类型的装置)的辅助装置置于至少一个预定状态。例如，该选项旨在防止当需要保持四轮驱动模式时转换到两轮驱动模式，或者防止在驾驶员已选择运动驾驶模式时转换到自动驾驶或经济驾驶模式。
还要注意到，在选项(前一选项的变体或补充)中，控制装置MCT可以设置成进一步当车辆V在高于预定阈值的高度行驶时，至少暂时地禁止联接状态的改变。该预定阈值取决于车辆，更确切地说取决于其动力。该选项例如旨在防止第一原动机MM1与第一车桥T1分离，这将导致牵引力缺失和已经由高度引起的功率损失的显着增加。
本发明具有多个优点，其中包括：
-优化联接/分离转变所需求的第一能量存储装置所提供的功率，
-提高联接/分离转变的实施质量，并且因此在符合安全需求的同时提高整体(驾驶和舒适)状态，而不会增加消耗。

Claims (10)

1.一种设备(DC)，其用于控制非热力的第一原动机(MM1)通过第一联接装置(MC1)而与车辆(V)的第一车桥(T1)的联接/分离，所述车辆还包括第二车桥(T2)和第二原动机(MM2)，所述第二原动机是非热力的原动机，并且所述第二原动机适于通过换档装置(BV)联接到所述第二车桥(T2)并在所述换档装置(BV)进行换档期间起作用，其特征在于，所述设备包括控制装置(MCT)，在确定需要所述第二原动机(MM2)参与的换档的情况下，所述控制装置设置成当满足至少一个预定条件时至少暂时地禁止所述第一联接装置(MC1)在所述换档期间联接状态的变化，所述预定条件涉及从所述联接状态变化类型和所述确定的换档类型中选择的一种类型。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述控制装置(MCT)设置成在小于预定阈值的持续时间期间暂时禁止所述第一联接装置(MC1)的所述联接状态变化。
3.根据权利要求1和2中任一项所述的设备，其特征在于，所述控制装置(MCT)设置成在满足与所述联接状态变化类型相关的预定条件、以及与所述确定的换档类型相关的预定条件的情况下，在所述换档期间至少暂时禁止所述第一联接装置(MC1)的所述联接状态变化。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其特征在于，所述联接状态变化类型选自从分离状态变化到联接状态、以及从联接状态变化到分离状态。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的设备，其特征在于，所述确定的换档类型从接合到较高档位的换档、以及接合到较低档位的换档中选择。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的设备，其特征在于，如果所述联接状态的变化涉及安全的联接/分离，则所述控制装置(MCT)设置成在换档期间暂时不禁止联接状态的变化。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的设备，其特征在于，进一步当满足与所述车辆(V)的当前运行模式相关的预定条件时，所述控制装置(MCT)设置成至少暂时地禁止所述联接状态的变化。
8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述车辆(V)的当前运行模式从选择四轮驱动模式、选择运动驾驶模式、以及将用于辅助所述车辆(V)的驾驶员的辅助设备置于至少一个预定状态中选择。
9.一种车辆(V)，所述车辆包括传动链，所述传动链包括第一原动机(MM1)和第二原动机(MM2)，所述第一原动机是非热力原动机并适于通过第一联接装置(MC1)联接到第一车桥(T1)，所述第二原动机是非热力原动机并适于通过换档装置(BV)联接到第二车桥(T2)，并且所述第二原动机在所述换档装置(BV)进行换档期间起作用，其特征在于所述车辆还包括根据权利要求1至8中任一项所述的控制设备(DC)。
10.根据权利要求9所述的车辆，其特征在于，所述第一原动机(MM1)和所述第二原动机(MM2)从电动机、液压机、气动机和飞轮中选择。
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