带可换档变速器的电动或混合动力车辆的操作方法及电动或混合动力车辆的制作方法

文档序号:10540646阅读:402来源:国知局
带可换档变速器的电动或混合动力车辆的操作方法及电动或混合动力车辆的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种带可换档变速器的电动或混合动力车辆的操作方法,其中使用至少一个电动马达用于推进车辆。在达到换档阀值时,在车辆的变速器中进行换档操作,其中指定换档阀值的值根据至少一个参数改变。使用作为至少一个参数的速度(26、36),在该速度时,由用于推进车辆的至少一个电动马达提供的动力具有最大值(30、38)。此外,本发明涉及一种电动或混合动力车辆。
【专利说明】
带可换档变速器的电动或混合动力车辆的操作方法及电动或混合动力车辆
技术领域
[0001]本发明涉及一种带可换档变速器的电动或混合动力车辆的操作方法,其中采用至少一个电动马达用于推进车辆。在达到换档阀值时,在车辆的变速器中进行换档操作。在此,指定换档阀值的值根据至少一个参数变化。此外,本发明涉及一种具有用于推进车辆而形成的至少一个电动马达的车辆。
【背景技术】
[0002]DE 44 38 914 Al描述一种电动车辆,其具有用于推进车辆的电动马达以及用于控制自动可换档的变速器的变速齿轮的变速器控制器。针对根据消耗的换档最佳状态,提供齿轮选择功能的三种不同方法。在第一种方法中,根据消耗的换档线路最佳状态被存储在变速器控制器中。这些最佳的换档线路考虑电池的部分系统、动力致动器、电动马达、变速器和辅助负载中的损失。在第二种变量中,通过对最佳换档线路的适配考虑对损失的临时非恒定影响参数。在根据消耗的换档线路最佳状态的适配中所考虑的变量包括变速器温度、电动马达的温度、荷电状态、开路电压和电池的内阻抗。为了考虑这些影响,进行计算。校正因数被引入到用于参数适配的相应等式中。
[0003]具有用于考虑更大数量影响参数的校正因数的这种适配比较昂贵。
[0004]此外,在当今的具有自动变速器的电动车辆和混合动力车辆的动力传动系中,根据换档映射来实现齿轮选择。这种换档映射的输入参数包括驾驶员需要、由此加速器位置以及其它方面中目前应用的速度。在电动车辆或混合动力车辆满载加速时,在达到换档阀值例如在换档映射中存储的换档速度时,发生换档操作。在执行换档操作后,在动力传动系中出现新的后续速度。这起因于各个传动比变化。通常,设置静态换档速度使得在满载加速时,达到电动马达的速度,在该速度时实现电动马达的标称最大动力。

【发明内容】

[0005]要解决的技术问题
[0006]本发明的目的是提供一种方法和最初提到种类的车辆,通过其可以特别简单的方式利用电动马达的动力势(power potential) ο
[0007]该目的通过具有权利要求1的特征的方法和通过具有权利要求9的特征的车辆来解决。在从属权利要求中指定具有便于本发明的进一步开发的有利配置。
[0008]技术方案
[0009]在根据本发明的方法中,速度被用作至少一个参数,在该速度时,由用于推进车辆的至少一个电动马达提供的动力具有最大值。该速度也可被称为扭结速度(kink speed),因为在超过该速度时,由电动马达提供的扭矩以及同样提供的动力或多或少地突然减小。
[0010]电动马达实际能够传递目前可用的最大动力的速度受到一组变量的影响。通过改变指定只根据扭结速度的换档阀值的值,可考虑这些变量。以目前存在的扭结速度体现并且由此影响电动马达的动力最大值的位置的这些变量从而也对换档阀值的位置有影响。因此,指定换档阀值的值根据扭结速度变化。
[0011]在第一步中,在确定扭结速度时,相应信号可被传达给控制装置。在第二步中,控制装置可利用该信息以适配换档速度,并因此考虑至少一个电动马达的目前可用的最大动力。
[0012]这是基于以下认识:使用指定换档阀值的静态值,由于影响电气驱动推动的性能的变量的影响,电动马达的动力最大值可超出实际的驱动速度范围。但是,然后,电气驱动推进的潜在可用机械推进动力未得到最佳利用。因此,这种静态换档映射不考虑电气驱动推进的动力最大值的速度变化。然而,目前通过考虑由电动马达最大提供的动力在速度范围中的变化位置,动力传动系的动力势和效率潜能被用于在电气驱动操作或在电气和内燃发动机驱动操作中的最好的可能的推进。
[0013 ]另外,仅使用扭结速度的参数来改变指定换档阀值或换档速度的值。因此,根据扭结速度替换换档特征。可特别快地实现关于动力的换档特征的最佳状态的确定,因为必须考虑仅一个参数,即扭结速度参数。因此,可非常简单并总是以最佳方式利用电力驱动推进部的可用机械推进动力或效率。因此,以特别简单的方式利用电动马达的动力势。
[0014]另外,可从影响换档阀值的扭结速度中得出对动力传动系的效率的结论。
[0015]优选地,当车辆的驾驶员要求车辆在至少一个电动马达的满载下加速时,实施换档操作。加速也可由诸如车辆的电子控制单元的控制系统请求。当在满载下加速时,对由电动马达提供的最大动力的需求特别有利。即,因此在纯电力或混合驱动操作中,可实现最大加速。
[0016]当驾驶员要求通过操作加速器在满载下加速时,因此这需要针对电动马达和与电动马达相关的组件的比较大的负载,其可导致连续操作中的损坏。因此,对于组件部分的保护,特别是保护免于电动马达和/或这些组件上产生的过大的热,限制由电动马达提供的最大动力可以是有利的。与电动马达相关的组件可包括动力电子器件、电池或同样的电能存储器或为电动马达和/或线路供电的另一电源。然而,除了在无限制的操作模式之外,在电动马达的连续操作模式中,其中提供的最大动力是有限的,电动马达的动力最大值可朝着不同速度转换。特别地,在连续操作模式中,电动马达的动力最大值可朝着更高速度转换。
[0017]因此,当以连续操作模式操作至少一个电动马达时,改变并且特别是增加指定换档阀值的值看来是有利的。在这种连续操作模式中,避免了对电动马达和/或对与电动马达相关的组件的操作的损坏。因此,即使存在用于组件部分保护的连续操作模式,然后也可利用电动马达的有效的动力最大值,因为它处在可用的速度范围中。然而,避免所提到的组件部分或组件的损坏或不期望地严重发热。
[0018]例如可由评价影响速度的至少一个变量的控制装置计算指定速度的数据值。然而,就控制而言,当指定速度的数据值取自于映射时,控制特别简单。即,因此可特别快地提供电动马达速度使得实现特别快的数据处理,其中在该速度时电动马达提供用于推进车辆的其最大动力。
[0019]此处,当通过使用计算的数据值或映射考虑至少一个变量时,其看来是有利的,其中所述数据值或映射与电能存储器相关或与车辆的另一个电源相关并且影响速度,其中在该速度时由用于推进车辆的电动马达提供的动力具有最大值。
[0020]这是基于以下认识:特别是与诸如电池的电能存储器和/或与诸如燃料电池或增程器(range extender)的另一个电源相关的变量对扭结速度有影响。当这种装置的动力输出可根据多个因素变化时,扭结速度相应地变化。例如,一旦电池的输出已经减小,则可利用增程器来为电动马达提供电能。当由于此减小电动马达可用的最大动力时,这可以减小的扭结速度体现。
[0021]这些变量可包括电池电压和/或在负载和/或荷电状态和/或电池健康状态下的电池电压和/或其温度。即,由于放电导致电池负载电压的降低和荷电状态的降低例如导致电动马达的动力最大值朝着较低速度转换。因此,存在较低的扭结速度,换档阀值也被相应地替代。以同样的方式,燃料电池和/或增程器的温度对这种装置的输出有影响,因此对电动马达的动力最大值有影响。基于相应变化的扭结速度,换档阀值改变。然后,电动马达的动力最大值进一步处在可用速度范围中。因此,这些影响变量以特别简单的方式考虑。
[0022]为了确定健康状态并且从而电池或电源的老化以及在电池的情况下其内阻抗,可考虑一些负载和放电周期。
[0023]当变速器的温度通过使用计算的数据值或映射被考虑为影响速度的变量时,这看来更加有利。优选地,以同样的方式,车辆的电动马达的温度和/或动力电子器件的温度被考虑为影响那个速度的变量,在该速度时由电动马达提供的动力具有最大值。也可简单地检测这些变量并且其考虑容许特别实际地确定扭结速度。
[0024]其它变量可包括车辆的高压组件或半导体元件的降额。为了避免加速老化和/或机械损坏并且为了实现更长的寿命跨度,可采用这种降额用于组件部分保护。
[0025]通过理论上确定扭结速度对上述变量的依赖性,由此例如通过模拟等和/或使用测试台,上述变量的影响在映射中被更好地考虑。然后,通过考虑上述变量的映射可得到个别参数,即扭结速度。
[0026]优选地,在具有带可变传动比的自动变速器的车辆中采用该方法。因此,然后,数据值被提供至实现换档操作的控制装置。借此,车辆的加速,特别是利用电动马达的最大动力的满载加速特别舒适。
[0027]根据本发明的车辆具有用于推进车辆形成的至少一个电动马达。在达到换档阀值时,车辆的变速器用于执行换档操作。车辆的控制装置适合于根据至少一个参数改变指定换档阀值的值。此处,控制装置使用作为至少一个参数的速度,在该速度时由用于推进车辆的至少一个电动马达提供的动力具有最大值。在该车辆中,可以特别简单的方式在最大加速时利用电动马达的动力势。
[0028]针对根据本发明的方法描述的优势和优选实施例也适用于根据本发明的车辆,反之亦然。
[0029]在不脱离本发明的范围的情况下,说明书中的上述特征和特征组合以及下面在附图的描述中提及和/或单独在附图中示出的特征和特征组合不仅在分别指定的组合中而且在其它组合中或单独情况下可用。因此,未在附图中明确示出或解释,但是其结果并且可由被解释的实施例的分开的特征组合产生的实施例,也被考虑为由本发明覆盖和公开。
【附图说明】
[0030]本发明的进一步优势、特征和细节从权利要求、下面的优选实施例的描述并且基于附图显而易见。其中示出:
[0031]图1是示出在为电动马达提供电能的电池的不同荷电状态下与电动马达的速度相关的车辆的电动马达的转矩和动力的进展的图表;
[0032]图2是示出根据电池电压的电动马达的动力曲线和针对电动马达的连续操作的动力曲线的另一图表;以及
[0033]图3是车辆的组件和连通路径,指定扭结速度的数据值可通过连通路径被通信至变速器控制器。
【具体实施方式】
[0034]在图1所示的图表10中,示出作为在车辆14的电池16的不同荷电状态下的速度的函数的车辆14的电动马达12的转矩进展和动力进展(参照图3)。在图表10的横坐标18上,指示以每分钟的转数[Ι/min]为单位的电动马达12的速度,第一纵坐标20指示其以Nm为单位的转矩,第二纵坐标22指示其以kW为单位的动力。
[0035]第一曲线24说明当车辆14的电池16具有高的特别是最大荷电状态时随着速度的增加电动马达12的转矩的进展。根据第一曲线24,转矩首先保持恒定,然后在达到特定速度26时下降。另一个曲线28说明当电池16具有高荷电状态时,由电动马达12传送的动力的进展。因此,动力在速度26处达到最大值30。由电动马达12输出的转矩减小或者动力达到最大值30的速度26也被称为扭结速度,因为曲线24在该速度时突然弯曲下降或扭结。
[0036]该扭结速度依赖于多个影响变量。图表10说明电池16的荷电状态的影响。因此,在电池I6具有低的特别是最小荷电状态时,图表10中的第三曲线32描述转矩的进展,图表10中的第四曲线34描述电动马达12的动力的进展。此处,转矩在较低速度36下已经下降,并且同样可由电动马达12传送的动力在早前即在该较低速度36下达到其最大值38。由电池16改变的荷电状态引起的扭结速度的变化由图1中的箭头40说明。
[0037]目前,扭结速度依赖于车辆14中的多个影响变量的认识被使用以改变换档阀值,从而改变在车辆14的变速器42中执行自动换档操作时电动马达12的速度(参照图3)。因此,可保证的是在车辆14的满载加速或最大值加速时总是利用最大能够由电动马达12提供的动力。
[0038]在图2中,在另一个图表44中,说明根据电池16的电压的电动马达12的动力进展。图表44中的第一曲线46说明在以kW为单位的纵坐标48上绘制的电动马达12的动力依赖于在以每分钟的转数为单位的横坐标50上绘制的电动马达12的速度。
[0039]第一曲线46具有最大值52。在达到对应于该最大值52的换档速度54时,由车辆14的变速器控制器56在变速器42中执行换档操作(参照图3)。在动力传动系中,新的后续速度58出现,该速度低于换档速度54。
[0040]图2中的第二曲线60说明在电池16的中间电压下车辆14的电动马达12的动力的进展。该第二曲线60的最大值62处于比换档速度54更低的速度。因此,当在电池16的该中间电压下或者在这种电源电压下时,将使用相同的换档速度54,因此在达到动力的最大值62时将不实施换档操作,而是只在更高的速度时实施换档操作。借此,在车辆14的电动或混合动力操作中将保持不利用电动马达12的动力势。
[0041 ]图2中的图表44示出第三曲线64,其表示在电池16的更低电压下电动马达12的动力。因此,这个第三曲线64的最大值66处于比在根据曲线60的电池16的中间电压位置更低的速度。
[0042]此外,从图2显而易见的是,第二曲线60的最大值62低于第一曲线46的最大值52,第三曲线64的最大值66低于第二曲线60的最大值62。
[0043]目前,为了最佳地利用在电力驱动操作中或在电力辅助混合驱动操作中的关于最大加速的可用的机械推进动力,换档速度54或者换档阀值因此被改变。即,在电源电压目前因此电池16的电压由于其放电而减小时,因此电动马达12的动力最大值朝着较低的速度转换。然后,因此,换档速度54降低使得电动马达12的动力最大值进一步处于可用的速度范围内。
[0044]在电动马达12负载很重因此例如在满载下运行时,因此发生在其中使用的磁体和绕组的过热。此外,与电动马达12相关的动力电子器件68、电池16以及将电池16连接至动力电子器件68并且将动力电子器件68连接至电动马达12的线路70可能过热(参照图3)。为了在这种情况下保护上述组件部分,由电动马达12传输的动力通过向其供应较小的电流而减小。图2的图表44中通过第四曲线说明电动马达12的对应的连续操作模式72。
[0045]在这种连续操作模式72中,电动马达12可连续地提供动力,而没有电动马达12的过热或者可能不得不经历受过热影响的其它组件的过热。如从图表44中显而易见的是,如果以连续操作模式72操作,则电动马达12的动力最大值朝着与换档速度54相关的更高速度转换。因此,在这种操作状态下,换档速度54被换档至更高值使得电动马达12的动力最大值进一步处于可用的速度范围内。
[0046]根据图3,可说明的是,为了实现换档速度54的相应变化,车辆14中的连通可如何进行。诸如例如变速器控制器56、电池管理系统74和马达控制器76的车辆14的控制装置通过合适的连通路径例如CAN总线系统78被连接至彼此。
[0047]目前,当前主要速度26、36(参照图1)由动力电子器件68确定,在该处可得到用于电力驱动推进部的动力最大值。指定该各自扭结速度的信号80通过CAN总线系统78被连通至变速器控制器56。变速器控制器56利用该信息以便使换档速度54适配各自呈现的最大动力曲线。
[0048]通过在第一步中根据必要影响变量,如负载电压、电池16的荷电状态和温度、电动马达12的温度、变速器42的温度和/或动力电子器件68的温度来确定电动马达12的扭结速度,在第二步中必须使用仅此个别参数,即扭结速度。然后,在第二步中,依据扭结速度通过变速器控制器56取代换档特性。因为通过动力电子器件68确定的扭结速度已经考虑描述的影响变量,所以对用于控制换档特性的扭结速度的这种考虑的努力特别少。
[0049]在可选实施例中,扭结速度也可由不同的控制装置而不是动力电子器件68确定,例如由电池管理系统74或由电动马达控制器76确定。
[0050]因为车辆14目前形成为混合动力车辆,所以马达控制器76目前控制车辆14的内燃发动机82。然而,根据扭结速度的换档阀值或换档速度54的取代,由此也可在形成为电动车辆的车辆14中采用速度26、36。
【主权项】
1.一种带可换档变速器的电动或混合动力车辆(14)的操作方法,其中使用至少一个电动马达(12)用于推进所述车辆(14),并且其中在达到换档阀值(54)时在所述车辆(14)的变速器(42)中进行换档操作,其中指定所述换档阀值(54)的值根据至少一个参数变化,其特征在于: 速度(26、36)用作所述至少一个参数,在该速度时,由用于推进所述车辆(14)的所述至少一个电动马达(12)提供的动力具有最大值(30、38)。2.根据权利要求1所述的方法, 其特征在于, 在所述车辆的驾驶员或所述车辆(14)的控制系统要求在所述至少一个电动马达(12)的满载下对所述车辆(14)加速时,进行换档操作。3.根据权利要求1或2所述的方法, 其特征在于, 在以连续操作模式(72)操作所述至少一个电动马达(12)时,改变指定所述换档阀值(54)的值,其中避免对所述至少一个电动马达(12)和/或与所述至少一个电动马达(12)相关的至少一个组件(16、68、70)的操作损坏。4.根据权利要求1-3中的任一项所述的方法, 其特征在于, 指定所述速度(26,36)的数据值被计算或从映射中获得。5.根据权利要求4所述的方法, 其特征在于, 通过使用计算的数据值或所述映射,考虑至少一个变量,其与电能存储器和/或与所述车辆(14)的另一个电源(16)相关并且其影响所述速度(26、36),在该速度时,由用于推进所述车辆的所述至少一个电动马达(12)提供的动力具有最大值(30、38)。6.根据权利要求5所述的方法, 其特征在于, 考虑的所述至少一个变量包括: -电压和/或负载下的电压,和/或 -荷电状态和/或 -健康状态和/或 -温度。7.根据权利要求4-6中的任一项所述的方法, 其特征在于, 通过使用计算的数据值或者所述映射,所述变速器(42)的温度和/或所述至少一个电动马达(12)的温度和/或动力电子器件(68)的温度和/或所述车辆(14)的高压组件或半导体元件的降额被考虑为变量,其影响速度(26、36),在该速度时,由用于推进所述车辆(14)的所述至少一个电动马达(12)提供的动力具有所述最大值(30、38)。8.根据权利要求4-7中的任一项所述的方法, 其特征在于, 所述数据值被提供至影响所述换档操作的控制装置(56)。9.一种带用于推进车辆(14)形成的至少一个电动马达(12)的电动或混合动力车辆,包括在达到换档阀值(54)时用于进行换档操作的可换档变速器(42),并包括适合于根据至少一个参数改变指定所述换档阀值(54)的值的控制装置(56), 其特征在于, 所述控制装置(56)适合于使用作为所述至少一个参数的速度(26、36),在该速度时,由用于推进所述车辆(14)的所述至少一个电动马达(12)提供的动力具有最大值(30、38)。
【文档编号】F16H61/02GK105899855SQ201480072566
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2014年1月15日
【发明人】安德里亚斯·佩茨, 塞巴斯蒂安·希伯, 本杰明·科内费尔, 阿恩·赫尔曼, 杰拉尔德·里德, 罗曼·施特拉塞尔
【申请人】奥迪股份公司
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