用于混合动力驱动系统的扭矩叠加装置以及用于运行这种混合动力驱动系统的方法_4

文档序号:9421583阅读:来源:国知局
机EM的共同作用产生。
[0092] 划分成两个调节范围能实现,分别在能量方面优化地达成驱动形势。那么,在所述 第一调节范围内电动机式行驶从效率角度看是有利的。这里,电机发挥出比借助内燃机式 总成所能获得的更高的效率。如果对于电动机式的运行所需的能量此外还通过来自供电系 统的充电提供,则这能导致该行驶状况的环保的C02中性。除了效率以外,例如在市内区域 中的无排放运行是选择E行驶速度边界的另一标准。鉴于两个标准在正常运行中,在约为 60km/h范围内的E行驶速度是良好的折衷。
[0093] 而从高效和效率角度看,在第二调控区域中更有利的是,以组合的运行模式、也就 是在内燃机和电机的共同作用下行驶。
[0094] 在此,在能量方面特别有利的是,一般地在恒定运行的过程中(例如沿着其beopt 线)运行内燃机并且通过电机提供对于行驶任务所需的短时间动力。在此,动力既可以理 解为意味着车辆加速的正动力也可以理解为意味着车辆减速的负动力。
[0095] 除了混合动力驱动系统在车辆的每个运行和驱动状态中的优化效率以外,通过按 照本发明的方法还确保了,具有这种混合动力驱动系统的车辆相比于传统的内燃机式驱动 的车辆在总行程相当的同时具有更高的E行程,借此这样的车辆既适合于可能具有仅针对 电动机式运行的驶入限制的城市运行又适合于长途路程,而无需昂贵且耗时的电流"后续 加油"。
[0096] 按照本发明的调节策略在第一调控区域中驱动力矩的生成与可相比拟的混合动 力驱动系统的由现有技术普遍已知的方法的区别也在于,即使在加速过程中也不允许内燃 机的功率起动(Leistungszustart)。一方面,通过第一调控区域按照本发明的运行确保了 在第一调控区域中仅电动机式地行驶;另一方面,这种由现有技术已知的功率起动会导致 效率降低并且会导致关于内燃机废气排放和热机运转状态的问题。
[0097] 如果功率需求超过电机的功率供给(例如赛车起动功能),则内燃机的起动可以 在加速阶段在用于对累加功率进行优化利用的特殊功能的意义上进行以用于实现最大的 行驶功率。
[0098] 这里,内燃机VM与驾驶员愿望的负载需求无关地在内燃机VM的优化效率的范围 内或在该范围附近运行。内燃机优化功率情况下,按照本发明的对内燃机式运行的调节还 包括将内燃机运行点调节到优化系统效率,该优化系统效率由在相应内燃机运行点上的内 燃机效率、在相应内燃机运行点上的电能存储器的充电/放电效率、电机和控制电子元件 的发电机效率以及相应的行驶任务、高压蓄电池系统的所得出充电或放电功率得出。
[0099]因此,为了优化所述系统效率可以对内燃机的比最大可能的效率(beopt效率)更 低的效率进行调节。如果在对内燃机的最大可能的效率进行调节的过程中将产生显著的充 电功率,则特别是这种情况,所述充电功率将导致高压蓄电池系统效率的过度降级。
[0100] 此外,一种行驶功率-特殊运行模式是可能的。内燃机VM仅在该行驶功率-特殊 运行模式中在负载处于内燃机VM的优化效率范围之上的情况下短时间地运行。由此能实 现,可短时间地调用内燃机在该车辆行驶状态下的最大可用功率,即使这导致内燃机式运 行的功率恶化。
[0101] 此外,根据本发明的方法还包括第一混合-特殊运行模式,该第一混合-特殊运行 模式根据蓄电池充电状态替代所述混合-正常运行模式。当蓄电池充电状态下降到第一边 界值之下时,该第一混合-特殊运行模式激活。随着该第一混合-特殊运行模式的激活,将 E运行速度边界设置为低于初始值的值。
[0102] 从混合-正常运行模式向所述第一混合-特殊运行模式的过渡也可以连续地或无 级地进行。这种对相应运行模式的连续或无级的调节可以基于用于所希望行驶路段的信息 以及当前交通状况(预测功能)的信息进行。
[0103] 总的来说这意味着,在第一调节范围的蓄电池充电状态下降的情况下(其中仅电 机式形式)速度下降到更低。在蓄电池完全放电状态的极端情况下,这会导致向已经处于 〇km/h的第二调节范围中的过渡。附加地,在蓄电池充电状态低以及负充电平衡的情况下, 处于优化效率范围之上的内燃机运行点可以朝向全负载方向移动,以便产生更高的充电功 率。在此,常规的运行策略通常在负载上降级,也就是说在蓄电池充电状态下降的过程中在 负载较小的情况下已经转换到混合动力运行中。
[0104] 所述方法还包括第二混合-特殊运行模式,该第二混合-特殊运行模式根据蓄电 池充电状态替代所述混合-正常运行模式。当蓄电池充电状态超过第二边界值并且内燃机 的充电功率大于零时,该第二混合-特殊运行模式激活。随着该第而混合-特殊运行模式 的激活,可以将E运行速度边界设置为高于初始值的值和/或将内燃机VM的运行按照处于 内燃机的优化效率范围之下的负载这样调节,使得通过内燃机VM的充电功率等于零。
[0105] 从正常运行模式至所述第二特殊运行模式的过渡也有利地连续地或无级地进行, 并且特别有利地在包含预测功能和/或作为蓄电池充电状态功能的情况下进行。
[0106] 在两种运行模式中,除了系统效率以外,蓄电池充电状态也是对于选择内燃机运 行点的标准并且由此也是对于充电功率的标准。针对非常高的蓄电池充电状态(可选地与 正的平均充电平衡相结合),所述充电功率减小到零或为负;针对非常低的蓄电池充电状 态(可选地与负的平均充电平衡相结合)所述充电功率提高至内燃机的全负载,即使其由 此在针对内燃机的效率方面产生缺点。
[0107] 在很多情况下有利的是,内燃机在第二调节范围中也在推进阶段中在运行点恒定 的情况下继续靠燃烧燃料运行,所谓的燃烧燃料推进。当应短时间地生成多的充电能量时, 燃烧燃料的推进是特别有利的。
[0108] 此外,所述方法还包括如图4中所示的、可选地由驾驶员可选择的E行驶运行模 式,在该E行驶运行模式中机动车的驱动力矩在整个速度范围内仅借助电机EM产生。
[0109] 最后,可以如图5中所示地示出一种纯内燃机的运行。如果希望高换挡舒适性,电 机在纯内燃机运行情况下就必须仅在换挡阶段中短时间地在换挡过程期间承担辅助功能。
[0110] 对本发明的以上描述仅起到解释说明作用,而不是起到局限本发明的作用。在本 发明的范围内可以有不同的改变和改型,而不会离开本发明以及其等效物的范围。
[0111] 附图标记列表
[0112] 1 混合动力驱动系统
[0113] 2 传动机构
[0114] 3 第一扭矩输入端
[0115] 4 第二扭矩输入端
[0116] 5 扭矩输出端
[0117] 6 第一轴
[0118] 7 第二轴
[0119] 8 输入正齿轮
[0120] 9 输出装置
[0121] 10输出轴
[0122] 11a 车轮
[0123] lib车轮
[0124] 12第一分传动机构
[0125] 13第二分传动机构
[0126] 14正齿轮组
[0127] 15行星齿轮组
[0128] 16第一正齿轮
[0129] 17第二正齿轮
[0130] 18空心轴
[0131]19 分支
[0132]20 齿圈
[0133]21行星齿轮
[0134]22行星齿轮架
[0135] 23太阳轮
[0136] 24摩擦制动器
[0137]25输出轴
[0138]26离合器
[0139]27正齿轮组
[0140]28正齿轮组
[0141]29爪式离合器
[0142]30爪式离合器
[0143]D正齿轮差速器
[0144]EM电机
[0145]EM1 第一挡位
[0146]EM2 第二挡位
[0147]VM内燃机
[0148]VM1第一挡位
[0149] VM2 第二挡位
[0150] VM3第三挡位
[0151] VM4第四挡位
【主权项】
1. 扭矩叠加装置,其用于使用在机动车用的混合动力驱动系统(1)中、特别是使用在 轿车中,其中,所述混合动力驱动系统(1)包括内燃机(VM)、电机(EM)以及扭矩叠加装置, 并且借助所述扭矩叠加装置能将内燃机(VM)的扭矩与电机(EM)的扭矩相叠加,并且所述 扭矩叠加装置在输出侧与车辆的输出装置(9)连接,并且所述扭矩叠加装置具有第一和第 二扭矩输入端(3、4)和一个扭矩输出端(5)以及第一传动装置(12)和第二传动装置(13), 并且电机(EM)能与第一扭矩输入端(3)抗扭矩地耦联,而内燃机(VM)能与第二扭矩输入 端(4)抗扭矩地耦联,其中,第一扭矩输入端(3)与第一传动装置(12)抗扭矩地相连接,而 第二扭矩输入端(4)与第二传动装置(13)抗扭矩地相连接,并且传动装置(12、13)分别在 输出侧与所述扭矩叠加装置的扭矩输出端(5)抗扭矩地耦联,其中,第一传动装置(12)包 括至少两个可交替选择的传动级(EM1、EM2),而第二传动装置(13)包括至少一个可交替选 择的传动级(VM3、
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