控制用于机动车辆特别是工业卡车的混合驱动系统的装置的制作方法

专利名称：控制用于机动车辆特别是工业卡车的混合驱动系统的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及根据专利权利要求l的用于控制用于机动车辆特别是 工业卡车的混合驱动系统的装置。
背景技术：
混合驱动被人们了解已有很长一段时间。 一般地，它们包含在一 个驱动轴上串行或并行工作的内燃机和至少一个电动机。对于驱动发动机的耦合，齿轮箱装置(gearbox arrangement)是必须的，该齿轮 箱装置通常是叠置齿轮(superimposition gear)和交叉齿轮组(cross gear set)。从US 3566717，以内燃机为主驱动发动机的驱动系统和具有电力 分支的齿轮箱被人们了解。由操作员预设的信号作为驱动轮上的希望 的扭矩被分析。电气发动机(electric engine )被控制，使得电气发动 机即使在变载条件下也以恒定的旋转速度运行。从EP 0867323 ， 一种用于操作混合驱动系统的方法被人们了解， 在该方法中，由驾驶员预设的踏板位置被解释为驱动轮上的希望的功 率。希望的车轮扭矩根据踏板值(驾驶员的希望的扭矩)和实际行进 速度从特性图被确定。使用实际行进速度，希望的驱动功率从希望的 车轮扭矩被确定。满足希望的驱动功率的扭矩和旋转速度的消耗有利 的組合从内燃机的以前固定的扭矩/旋转速度特性曲线被读出。在该方 法中，不利的是驾驶员必须自己分别通过预设车轮上的扭矩或功率控 制行进速度。
发明内容
本发明基于提供用于控制用于机动车辆特别是工业卡车的混合 驱动系统的装置的目标，该装置使得燃料消耗最小化并提供仅供给容 许的扭矩的内燃机和电气发动机车辆。另外，车辆的行进行为要被改 进。该目标通过权利要求l的特征得到实现。在本发明的装置中，希望值传送器预设行进速度的希望信号。可 选地，当齿轮箱装置在速度预设和车轮旋转速度之间建立预定关系 时，旋转速度预设值可被提供。第一控制设备将行进速度的希望值与 实际值相比较并从中建立希望的车轮扭矩。作为替代方案，希望的驱 动力或希望的驱动功率也可被确定。扭矩计算段以第一控制设备为基 础，扭矩计算段从希望驱动扭矩或与其对应的信号、齿轮箱装置的运动条件(kinematic condition)及其需要的电气发动机的实际旋转速 度和/或行进速度建立内燃机的希望扭矩值以及至少一个电动机的希 望值。"相应信号"是与希望的驱动扭矩的公式关系。具有至少一个特 性曲线的第一特性曲线段将近似最佳的旋转速度与内燃机的希望的 扭矩值相关联，由此获得内燃机的旋转速度的希望信号。第二控制设 备执行内燃机的旋转速度的希望和实际值的比较，并且驱动它，使得 偏差变得足够小。第三控制设备分别比较电气发动机的扭矩以及电流 的希望和实际值，并驱动它们使得偏差变得足够小。在本发明的装置中，驱动系统可具有不同群集(constellation) 的功率和齿轮传动部分。例如，它们中的一个可以是，齿轮箱装置具有输入与内燃机的从动轴耦合并且输出与驱动系统的从动轴耦合的 至少一个转换或变速齿轮箱。输入与转换或变速齿轮箱的从动轴和电 气发动机的从动轴耦合并且输出与驱动系统的从动轴耦合的至少一 个第一交叉齿轮组被设置。作为替代方案，输入与内燃机的从动轴和 电气发动机的从动轴耦合并且输出与驱动系统的从动轴耦合的至少 一个第一交叉齿轮组被设置。至少一个转换或变速齿轮箱在从动轴的 轮系(train)中被设置。最后，在第三替代方案中，输入与内燃机的从动轴和第一电气发
动机的从动轴耦合并且输出与驱动系统的从动轴耦合的至少一个第 一交叉齿轮组可被设置。至少 一个转换或变速齿轮箱以其输入与第一 交叉齿轮组的从动轴耦合。输入与转换或变速齿轮箱的从动轴和第二 电气发动机的从动轴耦合的第二交叉齿轮组被设置。其输出与驱动系 统的从动轴耦合。所述的第一特性曲线段从扭矩计算段将内燃机的最 佳旋转速度分配给希望扭矩值。第一特性曲线段可具有另一特性曲 线，该另 一特性曲线将内燃机的希望旋转速度分配给行进速度的希望 值，其中，为了建立内燃机的希望旋转速度值，从各单个特性曲线确 定的内燃机的希望旋转速度值被相互链接。链接可以是两个值的加 法。第 一特性曲线段可具有至少 一组特性曲线，为了产生内燃机的希 望旋转速度，该特性曲线将最佳的旋转速度分配给内燃机的行进速度希望值和扭矩希望值的值对。用于电气发动机El/E2的旋转速度/扭矩/ 效率的图也可被存储在第一特性曲线段中，该图当建立内燃机的旋转 速度希望值时被考虑。另外，第一特性曲线段可包含用于转换或变速 齿轮箱的旋转速度/扭矩/效率的特性图，该特性图在建立内燃机的旋 转速度希望值时被考虑。内燃机的消耗值可被分配给希望车轮扭矩和希望行进速度的值 对，使得特性曲线段可输出期望的瞬时(momentary)消耗的信号。 一组特性曲线可对于各个不同的操作模式被提供。瞬时消耗的信号可 被操作策略段咨询，用于决定操作模式之间的转换。附加的希望或实 际变量可被咨询，用于建立内燃机的希望旋转速度值。所谓的斜坡发生器(ramp generator)可被连在希望值传送器和 第一控制设备之间，该斜坡发生器根据预设的特性曲线限制对于第一 控制设备的希望信号或转换的动态特性(dynamics)。在本发明的另一实施例中，第二特性曲线段被设置，在该第二特 性曲线段中，内燃机的至少一个扭矩/旋转速度特性曲线被存储，用于 在考虑内燃机的希望和实际旋转速度的比较及其惯性的条件下从内 燃机的实际旋转速度值建立内燃机的可能的输出扭矩。众所周知，尤其是当存在飞轮(flywheel)时，通过其在由控制器预设输入信号和达到 希望的旋转速度之间存在转变(transition)时间，内燃机BKM具有 相当大的惯性。在第一和/或第二特性曲线段中的多个特性曲线中，特性曲线之 间的转换可被提供。该转换可通过希望值传送器的行进速度信号被手 动触发和/或通过其致动速度被自动触发。扭矩计算段可具有一系列分段。在一个分段中，通过建立电气发 动机的希望的扭矩使得齿轮箱的输出扭矩采取满足车轮扭矩需要的 值，建立和/或限制用于与约束系统交叉齿轮组或与桥接的叠置齿轮连 接的电气发动机的希望的扭矩，其中，在第二特性曲线段中建立的内 燃机的可能的输出扭矩被考虑。在电气发动机的希望扭矩的计算中， 其效率以及扭矩随旋转速度改变的事实(旋转速度/扭矩特性曲线)也 可被考虑。作为替代方案，在分段中，用于与叠置轮齿连接的电气发动机的 希望的扭矩可被建立和/或限制。电气发动机的希望的扭矩被建立，使 得与齿轮箱输入连接的内燃机只被加栽到在第二特性曲线段中建立 的的内燃机的可能的输出扭矩。在另一实施例中，在一个分段中，当被配置在交叉齿轮组之间的转换或变速齿轮箱被切换到空档位置时，与第一约束系统交叉齿轮组连接的电气发动机的希望的扭矩和与第二约束系统交叉齿轮组连接的第二电气发动机的希望的扭矩被建立和/或限制。由发电机模式中的第一电气发动机产生的电力被第二电气发动机以串行的模式消耗，并 且与第一交叉齿轮组连接的内燃机只被加载到在第二特性曲线段中建立的内燃机的可能的输出扭矩。最后，在扭矩计算段的一个分段中，可通过确定电气发动机的希 望的扭矩使得齿轮箱的整个输出扭矩只由电气发动机产生并采取满 足车轮扭矩所需要的值，建立和/或限制用于与约束系统交叉齿轮组或 桥接的叠置齿轮连接的一个电气发动机的希望的扭矩。电气发动机的操作也由蓄电池的充电条件确定。当蓄电池基本上
被放电时，不能使用电气发动机用于产生车辆的驱动扭矩的一部分。 相反，当蓄电池基本上被完全充电时，电气发动机不能被用于对蓄电 池进行充电。因此，本发明的一个实施例提供，用于检测充电条件的 装置被设置并且装置的信号预设蓄电池的容许的充电或放电功率。实 际上，该信号被输入扭矩计算段中。对于用于电气发动机的希望扭矩的计算，蓄电池的充电和放电功 率可被分成连续功率的值和短时功率的值，其中，用短时充电和放电 功率的值补偿内燃机的希望扭矩和可能的输出扭矩的差值。在本发明的装置中，第四特性曲线段可被设置，在该笫四特性曲 线段中，用于电气发动机的至少 一个扭矩/旋转速度特性曲线被存储。 任选地在考虑电气发动机的希望和实际旋转速度的比较及其惯性的 条件下从电气发动机的旋转速度实际值建立电气发动机的可能的输 出扭矩。在本文中，扭矩计算段可具有第二扭矩限制段，该第二扭矩 限制段将电气发动机的希望扭矩值限制为在第四特性曲线段中建立 的值。应当理解，对于特别是电气发动机的操作，其温度对对于驱动组 件的扭矩需要具有影响。因此，在本发明的另一实施例中提出，在第 二扭矩限制段中，通过测量或计算实际温度并将其与容许的最大温度 相比较，建立电气发动机的容许的功率损失，此后，任选地使用特性 曲线，用于希望扭矩的限制因子从中被建立，并且电气发动机的容许 的希望扭矩被相应地限制。本发明的另一实施例提供，在第一特性曲线段中，第一或第二电 气发动机的希望旋转速度被建立，内燃机的扭矩在第二控制设备中被 控制，并且电气发动机中的一个的旋转速度以及另 一个的扭矩在第三 控制设备中被控制。根据本发明的另 一实施例，用于使叠置齿轮桥接的操作变化段的 模式可被提供，并且第五控制或调节设备控制桥装置的开关元件的致 动。变化段的操作模式可被标定，用于释放或闭合离合器或刹车，并 且，控制或调节设备控制离合器或刹车的开关元件的致动。并且，变
化段的操作模式可通过离合器和刹车的致动将驱动系统切换到串行 操作中，在该串行操作中，由内燃机产生的功率以纯电气的方式从用 作发电机的第一电气发动机被传送给用作行进电动机的笫二电气发 动机。操作变化段的模式可通过离合器和刹车的致动将驱动系统切换到功率分支操作中，在功率分支操作中，由内燃机产生的功率(power ) 的一部分分别从用作发电机或电动机的第一电气发动机被传送给用 作电动机或发电机的第二电气发动机。功率的另一部分以机械的方式 通过齿轮箱轴被传送给驱动系统的从动轴。操作变化段的模式可通过离合器和刹车的致动将驱动系统切换 到并行操作中，在该并行操作中，由内燃机以及由至少一个电气发动 机产生的功率相加。并且，操作变化段的模式可通过离合器和刹车的致动将驱动系统 切换到纯电气操作中，在该纯电气操作中，内燃机可被切断。不同的控制器、特性曲线段和扭矩计算段可被设置，用于各种操 作模式。最后，操作策略段可被设置，该操作策略段从输入信号确定 用于实际操作状态的最有利的操作模式，并驱动操作变化段的随后的 模式。为了实现从一种操作模式到另一种操作模式的无冲击转变，用 于内燃机的旋转速度的希望值可被相应地改变。为了转换成最有利的操作模式，操作策略段可检测和比较各单个操作模式中的能量消耗并产生用于操作变化段的模式的希望信号。为 了避免摆电路(pendulum circuit)可以提供滞后作用。内燃机BKM 的消耗值可被分配给希望车轮扭矩和希望行进速度的值对，通过该值 对，特性曲线段可输出期望的瞬时消耗的信号。可对于不同操作模式 中的每一个提供一个特性曲线段。瞬时消耗的信号可被操作策略段咨 询，用于决定操作模式之间的转换。根据操作模式和蓄电池的充电条 件，决定蓄电池是被充电还是被放电。这根据笫三特性曲线段发生。 本发明的驱动系统还可被用于驱动车辆(特别是工业用车)中的 液压系统中的泵。使用用于预设工作功能的希望速度(例如，起重速
度)操作控制，获得信号，该信号用齿轮箱的运动条件和电气发动机 的实际旋转数在计算段中建立内燃机的希望旋转速度值。在最大值段 中，用于行进功能和工作功能的两个希望旋转速度值中的较大的一个 可被建立，并可被转给用于内燃机的旋转速度的控制设备。纯电动起 重也是可能的。本发明的装置用于从内燃机和一个或更多个电气发动机控制驱 动系统。它具有行进速度控制回路、用于建立内燃机的希望旋转速度的特性曲线段和用于计算希望扭矩的段(stage)。电气发动机E1/E2 可与约束系统齿轮箱或叠置齿轮连接，或在串行模式下工作。通过本 发明的装置的辅助，能够控制混合驱动使得燃料消耗被最小化并且内 燃机和电气发动机只在容许的扭矩下被操作。


以下参照附图更详细地解释本发明的实现的例子。图l表示本发明的装置的应用的例子的连接图。图2表示本发明的装置的应用的第二例子的连接图。图3表示本发明的装置的第三应用可能性的连接图。图4表示根据图1~3的实施例的操作的控制图。图5表示关于图4修改的图1 3的实施例的操作的控制图。图6表示图1 3的实施例中的蓄电池的充电功率和放电功率的曲线。图7表示根据图1 3的装置中的电气发动机的希望的扭矩的限制 的连接图。
具体实施方式
在图1中，用于例如工业卡车的混合驱动系统被示意地示出。它 包括内燃机BKM和电气发动机E1 。电气发动机对交叉齿轮组l做功， 该交叉齿轮组1与转换或变速齿轮箱2的输出耦合，该转换或变速齿轮 箱2部分与内燃机BKM的轴耦合。电气发动机El通过蓄电池4a被供 电。其充电条件SOC通过设备3被获取，该设备3的输出信号到达用于 混合驱动的控制和调节设备。控制和调节设备分别通过BKM控制设备 和电气发动机控制设备控制和调节内燃机BKM和电气发动机l。例如 通过车辆的踏板形成的希望值传送器4产生车辆的速度v的希望的值。图2的实施例与图1的实施例的不同在于，电气发动机E1以及内 燃机BKM与交叉齿轮组2耦合，该交叉齿轮组2的输出与与驱动系统的 从动轴5耦合的转换或变速齿轮箱1耦合。图3的实施例与图2的实施例的不同在于，分别作用于交叉齿轮组 2.1和2.2的两个电气发动机E1和E2被设置。转换或变速齿轮箱l位于交 叉齿轮组2.1和2.2之间。进入控制和调节设备的还有用于例如用于升 降工业卡车的负载容纳装置的工作功能的附加希望值传送器6的信 号。以下解释图4的电路图。如上所述，分别用希望值传送器或踏板4 对车辆预设速度v的希望值。它由v-soll-rol表示。它到达斜坡发生器 (ramp generator)，在该斜坡发生器中，踏板的跳跃信号只逐渐上 升到最终高度。这本身是已知的。该希望值在希望-实际比较中与实 际速度v-ist相比较，该实际速度v-ist由未示出的车辆行进速度的实际 值传送器产生。偏差到达速度控制器(V控制器)，该速度控制器产 生希望的力矩M-soll。希望的力矩分别传送到用于扭矩计算或扭矩限 制的块，该块的细节将在后面被详细解释。在扭矩计算中，产生用于 内燃机BKM的力矩的希望值即M-BKM-soll，该希望值在特性曲线段 中被转换成旋转速度nl。希望值v-soll-roh在特性曲线段中被进一步转换成旋转速度信号 n2。旋转速度信号nl和n2在7被相加以变成内燃机BKM的希望旋转速 度值。在特性曲线段中，近似最佳的旋转速度通过在其中存放的特性曲 线被分配给内燃机BKM的希望扭矩值。在所述特性曲线段的笫二段 中，其中至少一个特性曲线被再次存放，内燃机的希望旋转速度被分 配给行进速度的希望值v-soll-roh。所述旋转速度如上所述的那样在7
上被连接，并作为希望的旋转速度值被给予旋转速度控制器BKM。从 与内燃机相关的实际值传送器，实际旋转速度值到达希望/实际值比 较，希望旋转速度值也被给予该希望/实际值比较。希望和实际值之间 的偏差也到达电动机模型。这里，考虑内燃机具有惯性，该惯性表现 为希望的旋转速度的预设及其到达之间的时间延迟。在附加特性曲线 段(电动机/扭矩特性曲线)中，存放以内燃机BKM的实际旋转速度 达到最大扭矩值。为了产生与内燃机的各个操作状态对应的信号 M-BKM-begr，相应的限制值(limit value ) M-BKM-Grenz也被给予 电动机模型。该信号在电气发动机的扭矩计算以及速度v-ist的实际值 和蓄电池的充电条件SOC中被考虑。并且，在扭矩计算中产生两个电 气发动机E1和E2的扭矩控制器的希望扭矩。被分配给内燃机的控制设 备驱动内燃机，使得偏差变得足够小。用于电气发动机E1和E2的控制 设备以相同的方式被驱动，使得偏差变得足够小。如上所述，图4中的特性曲线用于将希望的扭矩值分配给最佳旋 转速度。另外，还必须考虑齿轮箱装置的齿轮比(gearratio)。 一般 地，测量的速度不等于一定的旋转速度，但它依赖于齿轮比。这在图 4 (v-Fzg/电动机旋转速度特性图)中的左手块中被示出。在希望的扭矩的计算中，图4中未示出的蓄电池(accumulator) 的充电条件SOC也是有些重要的。这由图4中的线(信号SOC)与扭 矩计算连接指示。在图6中，用于充电功率和放电功率的两个特性曲线被示出。如 图所示，通常的蓄电池的最佳工作范围为充电的20 80%。换句话说， 蓄电池不应被放电到低于20%并且不应被充电到高于80%。这是图6 中所示的特性曲线被存储在块扭矩计算中的原因。当充电功率为例如 80%时，电气发动机E1或E2分别不能作为发电机被操作，使得它使蓄 电池充电。相反，当蓄电池中的充电仍仅为20%时，电气发动机不能 作为电动机被操作。单个特性曲线段可具有多个特性曲线，在这些特性曲线之间可进 行切换。这种切换例如通过使用其希望值传送器的信号通过手动预
设，或者甚至自动发生，考虑致动速度驱动的希望值传送器的信号。扭矩计算段可具有分段(substage)，在该分段中，通过确定电 气发动机E1/E2的希望的扭矩使得齿轮箱的输出扭矩用于使希望的车 轮扭矩采取需要的值，建立和/或限制电气发动机的希望的扭矩，这些 电气发动机与约束系统交叉齿轮组或桥接的叠置齿轮连接，其中，在 第二特性曲线段中建立的内燃机BKM的可能的输出扭矩被考虑。扭矩计算段可具有分段，在该分段中，建立和/或限制用于与叠 置轮齿连接的电气发动机E1/E2的希望的扭矩，其中，电气发动机的 希望的扭矩被确定，使得对于在第二特性曲线段中建立的BKM的可能 的输出扭矩与齿轮箱输入连接的内燃机BKM被有意限制。扭矩计算段可具有另一分段，在该分段中，当被配置在交叉齿轮 组之间的转换或变速齿轮箱被切换到空档位置时，与第一交叉齿轮组 连接的电气发动机的希望的扭矩和与第二交叉齿轮组连接的第二电 气发动机的希望的扭矩被确定或限制，其中，由作为发电机的第一电 气发动机产生的电力被第二电气发动机以串行的模式消耗，并且与第 一交叉齿轮组连接的内燃机只供给到在第二特性曲线段中建立的 BKM的可能的输出扭矩。扭矩计算段可具有另一分段，在该分段中，通过确定电气发动机 的希望的扭矩使得齿轮箱的整个输出扭矩只由电气发动机E1/E2产生 并采取满足车轮扭矩所需要的值，建立和/或限制与约束(constraint) 系统交叉齿轮组或桥接的叠置齿轮连接的电气发动机E1/E2的希望的 扭矩。扭矩计算段可具有存储电气发动机El/E2的至少一个扭矩/旋转 速度特性曲线的第四特性曲线段。从实际旋转速度值，通过任选地考 虑电气发动机的希望和实际旋转速度的比较及其惯性，确定电气发动 机的可能的输出扭矩。扭矩计算段也可具有将电气发动机E1/E2的希 望扭矩限制到在第四特性曲线段中建立的值的第二扭矩限制段。扭矩计算段可具有存储电气发动机的至少 一个温度/功率损失特 性曲线的第五特性曲线段。从电气发动机的实际电动机温度值，确定容许的功率损失。关于这种特征，参照图7。这里，电气发动机T-EM-ist 的测量温度和最大温度T-EM-max之间的比较被执行。分别在特性曲 线块或因子块中确定与电气发动机的希望的力矩M-EM-Soll相乘的因 子。应当理解，它总是<1。因此，得到有限的希望值M-EM-Soll-begr 作为分别为电气发动机E1或E2的扭矩控制器预设的希望值。能够将至少一个泵与供给液压驱动的这种工业卡车用驱动系统 耦合。这一点由图5指示。使用附加的希望值传送器ll，希望值被预 设，用于例如工业卡车中的起重功能。即使在这里，速度V-Heben也 被预设。在齿轮箱模型中，从其中产生希望值。在阶段Max中，该希 望值与在扭矩计算段中建立的希望值相比较并在一组电动机特性曲 线中被转换成希望的旋转速度。在最大值段Max中，两个旋转速度希 望值(行进功能和工作功能)中的较大的一个被确定，并被转给用于 内燃机的旋转速度的控制设备。对于其余的，图5的驱动系统的功能 与图4的驱动系统的功能类似。用于桥接叠置操作的操作变化段的模式也可由控制桥接装置的 开关元件的控制和调节设备控制。它可被标定(dimension)，用于离 合器和刹车的释放和闭合。另一控制和调节设备可控制离合器和/或刹车的开关元件的致动。操作变化段的模式可通过离合器和刹车的致动 将驱动系统切换到串行操作中，在该串行操作中，由内燃机BKM产生 的功率以纯电气的方式从用作发电机的第一电气发动机E1被传送给 用作行进电动机的第二电气发动机E2。操作变化段的模式可通过离合 器和刹车的操作将驱动系统切换到功率分支操作中，在功率分支操作 中，由内燃机BKM产生的功率的一部分以电气的方式从用作发电机或 电动机的第一电气发动机E1被传送给用作电动机或发电机的第二电 气发动机，并且，功率的另一部分以机械的方式被传送给齿轮箱轴用 于启动(take-off)。操作变化段的模式可通过离合器和刹车的致动将 驱动系统切换到并行操作中，在该并行操作中，由内燃机BKM以及由 至少一个电气发动机产生的功率相加。操作变化段的模式可通过离合 器和刹车的致动将驱动系统切换到纯电气操作中，在该纯电气操作
中，内燃机被切断。操作的各种模式可通过不同的控制器、特性曲线 段和扭矩计算段被实现。示出的驱动系统也可具有操作策略段，该操作策略段从一定的输 入信号和/或特性曲线确定用于各个操作状态的最有利的操作模式，并 驱动操作变化段的随后的模式。为了转换到最有利的操作模式，操作策略段可检测和比较各单个 操作模式中的能量消耗，并且，它可产生用于操作变化段的模式的希 望值信号，其中，为了避免摆电路提供滞后作用。操作变化段的模式可将驱动系统的状态变量与转换条件相比较， 并且，它可将预设值发送给齿轮箱、离合器和桥接设备的控制元件的 控制或调节元件。
权利要求
1.一种用于控制机动车辆特别是工业卡车的混合驱动系统的装置，该混合驱动系统具有内燃机BKM、电能的蓄电池、用于获取蓄电池的充电条件SOC的装置、可与蓄电池连接的至少一个电气发动机E1/E2和通过其可使得内燃机BKM、电气发动机E1/E2和车辆的至少一个车轮相互耦合的至少一个齿轮箱装置，其特征在于以下特征行进速度v的希望值传送器，该希望值传送器预设希望的行进速度的希望信号；行进速度v的实际值传送器，该实际值传送器从行进速度产生实际信号；行进速度v的第一控制设备，其中行进速度v的希望值与行进速度的实际值相比较，和建立希望的车轮扭矩的速度控制器；以第一控制设备为基础的扭矩计算段，该扭矩计算段从希望驱动扭矩M-soll或与其对应的信号、齿轮箱装置的运动条件和必要时其需要的电气发动机E1/E2的实际旋转速度和/或行进速度v建立内燃机BKM的希望扭矩值以及电气发动机E1/E2的希望值；具有至少一个特性曲线的第一特性曲线段，该第一特性曲线段将近似最佳的旋转速度与内燃机的希望扭矩值相关联并预设内燃机的旋转速度的希望信号；内燃机BKM的希望和实际值进行比较的第二控制设备，该第二控制设备驱动内燃机BKM，使得偏差变得足够小；和分别进行电气发动机E1/E2的扭矩和电流的希望和实际值的比较的第三控制设备，该第三控制设备驱动电气发动机E1/E2，使得偏差变得足够小。
2. 根据权利要求l的装置，其特征在于，齿轮箱装置具有其输入 与内燃机BKM的从动轴耦合并且其输出与从动轴(5)耦合的至少一 个转换或变速齿轮箱(2)，并且，其输入与转换或变速齿轮箱(2) 的从动轴和电气发动机E1的从动轴耦合并且其输出与驱动系统的从 动轴(5)耦合的至少一个第一交叉齿轮组(1)被设置。
3. 根据权利要求l的装置，其特征在于，齿轮箱装置具有其输入 与内燃机BKM的从动轴和电气发动机E1的从动轴耦合并且其输出与 驱动系统的从动轴(5)耦合并在从动轴(5)的轮系中具有至少一个 转换或变速齿轮箱(1)的至少一个第一交叉齿轮组(2)。
4. 根据权利要求l的装置，其特征在于，齿轮箱装置具有其输入 与内燃机BKM的从动轴和第一电气发动机E1的从动轴耦合并且其输 出与驱动系统的从动轴(5)耦合的至少一个第一交叉齿轮组(2.1)， 并且它具有其输入与第一交叉齿轮组(2.1)的从动轴耦合的至少一个 转换或变速齿轮箱(1)，并且它具有其输入与转换或变速齿轮箱(1) 的从动轴和第二电气发动机E2的从动轴耦合并且其输出与系统的从 动轴(5)耦合的第二交叉齿轮组(2.2)。
5. 根据权利要求1 4的任一项的装置，其特征在于，第一特性曲 线段具有至少另一个特性曲线，该特性曲线将内燃机BKM的希望旋转 速度分配给行进速度的希望值，其中，为了建立内燃机BKM的明确的 希望旋转速度值，从各单个特性曲线确定的内燃机BKM的希望旋转速 度值被相互链接。
6. 根据权利要求5的装置，其特征在于，链接是加法。
7. 根据权利要求1 4中的任一项的装置，其特征在于，第一特性 曲线段包含至少 一个特性图，该特性图将近似最佳的旋转速度分配给 内燃机BKM的行进速度希望值和扭矩希望值的值对，以产生内燃机 BKM的旋转速度的希望信号。
8. 根据权利要求1 7中的任一项的装置，其特征在于，电气发动 机E1/E2的旋转速度/扭矩/效率的至少 一 个图被存储在第 一特性曲线 段中，并且当建立内燃机BKM的旋转速度希望值时被考虑。
9. 根据权利要求2 5中的任一项的装置，其特征在于，转换或变 速齿轮箱(1)的旋转速度/扭矩/效率的至少一个图被存储在第一特性 曲线段中，当建立内燃机BKM的旋转速度希望值时该图被考虑。
10. 根据权利要求1 9中的任一项的装置，其特征在于，限制段 被连在希望值传送器和第一控制设备之间，分别用于行进速度希望值v-soll-roh的变化和/或对可调或预设值的限制(斜坡发生器)。
11. 根据权利要求1 10中的任一项的装置，其特征在于，第二特 性曲线段被设置，在该第二特性曲线段中，内燃机BKM的至少一个扭 矩/旋转速度特性曲线被存储，用于任选地在考虑内燃机BKM的希望值建立内燃机的可能的输出扭矩。
12. 根据权利要求1 11中的任一项的装置，其特征在于，第一和 /或第二特性曲线段包含用于在特性曲线之间进行转换的转换。
13. 根据权利要求12的装置，其特征在于，转换通过手动预设或 通过希望值传送器(4)的行进速度信号和/或其致动速度发生。
14. 根据权利要求1 13中的任一项的装置，其特征在于，扭矩计 算段具有至少一个分段，在该分段中，通过建立电气发动机E1/E2的 希望的扭矩使得齿轮箱的输出扭矩采取满足车轮扭矩需要的值，任选 地在考虑与约束系统交叉齿轮组(2.1， 2.2)或桥接的叠置齿轮连接 的电气发动机的效率的条件下建立和/或限制电气发动机El/E2的希望 的扭矩，其中，在第二特性曲线段中建立的内燃机BKM的可能的输出 扭矩被考虑。
15. 根据权利要求1 13中的任一项的装置，其特征在于，扭矩计 算段具有至少一个分段，在该分段中，建立和/或限制用于与叠置轮齿 连接的电气发动机E1/E2的希望的扭矩，其中，电气发动机E1/E2的希 望的扭矩被建立，使得与齿轮箱输入连接的内燃机BKM只被加栽到在 第二特性曲线段中建立的BKM的可能的输出扭矩。
16. 根据权利要求1 13中的任一项的装置，其特征在于，扭矩计 算段具有至少一个分段，在该分段中，当被配置在交叉齿轮组(2.1， 2.2)之间的转换或变速齿轮箱(1)被切换到空档位置时，与第一约 束系统交叉齿轮组(2.1)连接的电气发动机E1的希望的扭矩和与第 二约束系统交叉齿轮组(2.2)连接的第二电气发动机E2的希望的扭 矩被建立和/或限制，其中，由发电机模式中的第一电气发动机E1产 生的电力被第二电气发动机E2以串行的模式消耗，并且与第一交叉齿 轮组(2.1)连接的内燃机只被加栽到在第二特性曲线段中建立的内燃 机BKM的可能的输出扭矩。
17. 根据权利要求1 13中的任一项的装置，其特征在于，扭矩计 算段具有至少一个分段，在该分段中，通过确定电气发动机E1/E2的 希望的扭矩使得齿轮箱的整个输出扭矩只由电气发动机E1/E2产生并 采取满足车轮扭矩所需要的值，建立和/或限制用于与约束系统交叉齿 轮组或桥接的叠置齿轮连接的电气发动机E1/E2的希望的扭矩。
18. 根据权利要求1 17中的任一项的装置，其特征在于，第三特 性曲线段从蓄电池的充电条件SOC产生蓄电池的容许的充电或放电 功率的信号。
19. 根据权利要求18的装置，其特征在于，蓄电池的充电和放电 功率信号被输入扭矩计算段中。
20. 根据权利要求19的装置，其特征在于，蓄电池的充电和放电 功率被分成用于电气发动机E1/E2的希望扭矩的计算的连续功率的值 和短时功率的值，其中，用短时充电和放电功率的值补偿内燃机BKM 的希望扭矩和可能的输出扭矩的差值。
21. 根据权利要求1 20中的任一项的装置，其特征在于，在第四 特性曲线段中，电气发动机E1/E2的至少 一个扭矩/旋转速度特性曲线 被存储，并且任选地在考虑电气发动机E1/E2的希望和实际旋转速度 的比较及其惯性的条件下从电气发动机E1/E2的旋转速度实际值建立 电气发动机的可能的输出扭矩。
22. 根据权利要求21的装置，其特征在于，扭矩计算段具有第二 扭矩限制段，该第二扭矩限制段将电气发动机E1/E2的希望扭矩值限 制为在第四特性曲线段中建立的值。
23. 根据权利要求1 22中的任一项的装置，其特征在于，扭矩计 算段具有第五扭矩限制段，在该第五扭矩限制段中，电气发动机E1/E2 的至少 一个温度/功率损失特性曲线被存储，并且，从电气发动机E1/E2 的实际电动机温度值建立容许的功率损失。
24. 根据权利要求23的装置，其特征在于，扭矩计算段具有第六 特性曲线段，在该第六特性曲线段中，电气发动机E1/E2的至少一个 扭矩/旋转速度/功率损失图被存储，并且，电气发动机E1/E2的容许扭 矩从在第五特性曲线段中确定的实际旋转速度值和容许的功率损失 被建立。
25. 根据权利要求21或24的装置，其特征在于，在笫二扭矩限制 段中，电气发动机E1/E2的希望扭矩值被限制为在第六特性曲线段中 确定的值。
26. 根据权利要求22 25中的任一项的装置，其特征在于，在第 二扭矩限制段中，通过测量和计算实际电动机温度并将其与容许的最 大温度相比较，电气发动机E1/E2的容许的功率损失被确定，并且， 任选地通过特性曲线，希望旋转速度的限制因子从中被建立，并且电 气发动机E1/E2的容许的希望扭矩被相应地限制。
27. 根据权利要求2 26中的任一项的装置，其特征在于，空心轴 电气发动机E1/E2与齿轮箱轴直接连接。
28. 根据权利要求1 27中的任一项的装置，其特征在于，第一特 性曲线段建立第 一或第二电气发动机E1/E2的希望旋转速度，内燃机 BKM的扭矩在第二控制设备中被控制，并且电气发动机E1/E2中的一 个的旋转速度以及另一个的扭矩在第三控制设备中被控制。
29. 根据权利要求1 28中的任一项的装置，其特征在于，用于测 量蓄电池的充电条件的装置被设置，用于例如测量卸栽电压。
30. 根据权利要求30的装置，其特征在于，用于计算的充电条件 和测量的充电条件的均衡化的装置被设置。
31. 根据权利要求1 30中的任一项的装置，其特征在于，第四控 制设备控制转换或变速齿轮箱(1)的开关元件的致动。
32. 根据权利要求2 31中的任一项的装置，其特征在于，用于桥 接叠置齿轮的操作变化段的模式被设置，并且第五控制或调节设备控 制桥接装置的开关元件的致动。
33. 根据权利要求32的装置，其特征在于，操作变化段的模式被标定，用于分别释放或闭合离合器和刹车，并且第六控制和调节设备 控制离合器或刹车的变化元件的致动。
34. 根据权利要求32或33的装置，其特征在于，操作变化段的模 式通过离合器和刹车的致动将驱动系统切换到串行操作中，在该串行 操作中，由内燃机BKM产生的功率以纯电气的方式从用作发电机的第 一电气发动机被传送给用作行进电动机的第二电气发动机。
35. 根据权利要求32 34中的任一项的装置，其特征在于，操作 变化段的模式通过离合器和刹车的致动将驱动系统切换到功率分支 操作中，在功率分支操作中，由内燃机BKM产生的功率的一部分分别 从用作发电机或电动机的第 一 电气发动机被传送给用作电动机或发 电机的第二电气发动机，并且，功率的另一部分以机械的方式被传送给齿轮箱轴，再被传送给从动轴(5)。
36. 根据权利要求32 34中的任一项的装置，其特征在于，驱动 系统的操作变化段的模式通过离合器和刹车的致动切换到并行操作 中，在该并行操作中，由内燃机BKM以及由至少一个电气发动机 El/E2产生的功率相加。
37. 根据权利要求32 34中的任一项的装置，其特征在于，驱动 系统的操作变化段的模式通过离合器和刹车的致动切换到纯电气操 作中，在该纯电气操作中，内燃机BKM被切断。
38. 根据权利要求32 37中的任一项的装置，其特征在于，当从 一种操作模式变成另 一种操作模式时操作变化段的模式改变内燃机 BKM的希望值使得转变基本上在没有冲击的情况下发生。
39. 根据权利要求32 37中的任一项的装置，其特征在于，不同 的控制器、特性曲线段和扭矩计算段被设置，用于各种操作模式。
40. 根据权利要求32 39中的任一项的装置，其特征在于，操作 策略段被设置，该操作策略段从输入信号确定用于实际操作状态的最 有利的操作模式，并驱动操作变化段的随后的模式。
41. 根据权利要求40的装置，其特征在于，为了转换到关于消耗 最有利的操作模式，操作策略段检测和比较各单个操作模式中的能量消耗并产生用于操作变化段的模式的希望信号，其中，为了避免摆电 路提供滞后作用。
42. 根据权利要求40或41的装置，其特征在于，操作策略段根据 第三特性曲线段的特性曲线基于蓄电池的操作模式和充电条件SOC 决定蓄电池是被充电还是被放电。
43. 根据权利要求32 44中的任一项的装置，其特征在于，驱动 系统的状态量与转换条件相比较，并且预设值被发送给齿轮箱、离合 器和桥接设备的控制和调节设备。
44. 根据权利要求1 43中的任一项的装置，其特征在于，此夕卜， 被固定到不同的齿轮箱轴上的泵被设置，其中，从从用于预设工作功 能的希望速度(例如，起重速度)的操作控制获得的信号，通过齿轮 箱的运动条件和电动机的实际旋转数，内燃机BKM的希望旋转速度值 在计算段中被建立。
45. 根据权利要求44的装置，其特征在于，在最大值段中，两个 旋转速度希望值(行进功能和工作功能)中的较大的一个被建立，并 被转给内燃机BKM的旋转速度的控制设备。
全文摘要
一种用于控制机动车辆特别是工业卡车的混合驱动系统的装置，该混合驱动系统具有内燃机BKM、电能的蓄电池、用于获取蓄电池的充电条件SOC的装置、可与蓄电池连接的至少一个电气发动机E1/E2和可使得内燃机BKM、电气发动机E1/E2和车辆的至少一个车轮相互耦合的至少一个齿轮箱装置，具有以下特征行进速度v的希望值传送器；行进速度v的实际值传送器；行进速度v的第一控制设备和希望的车轮扭矩的速度控制器；扭矩计算段，从希望驱动扭矩M-soll或与其对应的信号建立内燃机BKM的希望扭矩值以及电气发动机E1/E2的希望值；第二控制设备，驱动内燃机BKM使得偏差变得足够小；和第三控制设备，驱动电气发动机E/1/E2使得偏差变得足够小。
文档编号B60W20/00GK101152865SQ20071015436
公开日2008年4月2日 申请日期2007年9月26日 优先权日2006年9月27日
发明者安德烈亚斯·罗格, 弗兰克·曼肯 申请人:容海因里希股份公司