专利名称：用于控制具有混合动力驱动器的车辆的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于控制具有混合动力驱动器的车辆的方法和一种执行该方法 的装置，在该方法中，在行驶运行期间，内燃机和第二驱动设备单独地或共同地对车辆的驱 动力矩作出贡献。
背景技术：
如在DE 10 2005 051 002A1中所描述的，具有混合驱动器结构的车辆具有内燃 机以及可以例如是电动机或者液压发动机的第二驱动设备。在此类混合动力驱动器中，在 对内燃机的负载要求方面得到新的边界条件。因此，可以在行驶运行期间由两个驱动设备提供驱动力矩。只要第二驱动设备的 所存储的能量和功率是足够的，就能够驱动车辆而无需内燃机。在其他行驶情况下，此由第 二驱动设备提供的能量是由内燃机通过驱动线路上较大的负载输出产生的。因此，内燃机 在混合动力运行中的负载水平要高于常规车辆中的负载水平。如果例如在常规车辆中控制 内燃机，那么在大负载跃变时会出现较多的有害物质排放，因为所提供的空气量不足以氧 化燃料。
发明内容
因此，本发明的任务在于，说明一种用于控制具有混合动力驱动器的车辆的方法， 其中在混合动力驱动器的所有运行状态中均尽可能低得保持内燃机的有害物质排放。本发明的优点在于，考虑车辆中的两个驱动设备之间的准确的相互作用，由此得 到针对内燃机的新的控制和调节可能性。这尤其适用于具有稀薄燃烧概念的内燃机。因此， 可以根据第二驱动设备的运行方式来设定内燃机的控制和调节特性。对控制和调节状态的选择会影响内燃机的功率输出，由此在内燃机与第二驱动单 元之间得到改变的力矩分配。此推迟的力矩分配有助于内燃机的工作点的最优设定并且因 此有助于内燃机的有害物质排放的最小化。有利地，内燃机的控制和调节特性是从至少两个控制和调节状态中选择的，根据 第二驱动设备的运行方式在该至少两个控制和调节状态之间进行切换。通过在不同的控制 和调节状态之间进行选择，可以容易地使内燃机的控制和调节特性与当前的混合运行方式 相匹配。在第一控制和调节状态中，控制喷射量并调节空气路径。这也可被称为负载控制， 因为燃料的喷射量是通过所要求的负载来确定的。对于燃料的氧化而言所必需的氧气量以 及通过废气反馈提供的废气则确定对空气路径的调节。在第二控制和调节状态中，控制空气路径并调节喷射量。如果第二驱动设备根据 电动机的可能的功率输出以及电池的充电状态能够设定第二控制和调节状态，那么应当始 终设定该第二控制和调节状态。空气路径在控制和调节中始终是缓慢的。即，在瞬时过程 中，确定空气路径的参量始终是延迟出现的。因此，在第二控制和调节状态中将喷射量并且因此将负载限制到空气供给量。由此产生的后果是对排放的较佳控制。但是，由于氧气供 给量不足，因而在一定的行驶情况下会(瞬时或动态地)限制负载。但是，这还决定性地取 决于各个应用。在一个改进方案中，由上级的协调单元来传达内燃机的控制和调节结构以在第二 驱动设备的这两个控制和调节状态之间进行切换。在此，第二驱动设备的运行参数表示信 息，借助该信息来决定在内燃机处是设定第一控制和调节状态还是设定第二控制和调节状 态。
如果第二驱动单元被构造为电动机，那么作为转速和温度的函数的力矩极限就属 于这些运行参数。通过与电池管理系统相连接的协调单元来转达关于蓄能器的能量含量的 fn息ο通过该协调单元将驱动力矩分配给内燃机和第二驱动设备。因此，利用仅考虑混 合动力所特有的运行的功能来使有害物质排放最小化。为此目的，协调单元检测扭矩要求。 根据内燃机的实际力矩以及第二驱动设备的运行状态，协调单元将驱动力矩分配给内燃机 和第二驱动设备。除了力矩协调之外，该协调单元还可以包含诸如车辆控制之类的其他功能，这将 导致更好地充分利用该协调单元所基于的计算单元。在内燃机的第二控制和调节状态中燃料在点火之前部分喷入内燃机的燃烧室并 均勻化并且部分直到点火之后才喷入燃烧室的情形中，通过此(P)HCCI燃烧方法(部分均 质充气压缩点燃)来进一步减少有害物质排放。在本发明的另一个改进方案中，在用于控制具有混合动力驱动器的车辆的装置 中，内燃机与发动机控制装置相连接，并且第二驱动设备与驱动控制装置相连接，该发动机 控制装置和驱动控制装置分别设定内燃机的扭矩或者第二驱动设备的扭矩。在混合动力驱 动器的所有运行状态中均尽可能低得保持内燃机的有害物质排放的装置中，发动机控制装 置具有根据第二驱动设备的运行状态来设定内燃机的特性的控制和调节结构。通过考虑车 辆的混合运行状态来限制车辆的有害物质排放。为了使混合动力驱动器尽可能最优地与负载情形相匹配，发动机控制装置在至少 两个控制和调节状态之间切换控制和调节结构。为了达成最优地对应于内燃机和第二驱动设备的运行状态的力矩要求，发动机控 制装置和驱动控制装置与将扭矩要求分配给发动机控制装置和驱动控制装置的协调单元 相连接。此协调单元分析由发动机控制装置和驱动控制装置提供的运行数据并且根据此分 析来确定将扭矩要求分配给这两个驱动设备。在一个设计方案中，协调单元直接与构造为电动机的第二驱动设备的驱动控制装 置和/或电池管理系统相连接，由此向协调单元报告电动机和蓄能器的所有运行参数。在将协调单元构造为车辆控制装置的情况下，还可以在确定力矩分配时同时考虑 车辆的行驶状况，诸如速度、对制动器的操纵等。
本发明允许众多实施方式。根据附图来详细说明其中的一个实施方式。附图中
图1示出具有混合动力驱动器的车辆的经扩展的控制装置结构的实施例；图2示出混合动力车辆的控制和调节结构。
具体实施方式
图1示出了具有混合动力驱动器的车辆的经扩展的控制装置结构。该混合动力驱 动器由内燃机1和作为第二驱动单元的电动机12构成。可以使用任意的内燃机，只要其是 稀薄地运行的发动机类型。内燃机1通过驱动线路2与变速箱3相连接，该变速箱3进而通过离合器4通向 轮轴5以驱动车轮6。电动机12通过自己的驱动线路13与变速箱3相连接并且由此对车轮6的驱动和 车辆的总扭矩作出贡献。此外，电动机12具有自己的与混合CAN总线15相连接的电动机 控制装置14，所有控制装置通过该混合CAN总线15彼此通信并且通过该混合CAN总线15 对车辆的混合动力所特有的行驶运行产生影响。属于这些控制装置的是牵引电池17的电 池管理系统16、低电压电池10、AC压缩机9 (交流电压缩机)以及其他未进一步示出的控 制变速箱的控制装置。车辆控制装置18通过混合CAN总线15与连接在该混合CAN总线15上的控制装 置，尤其是与电动机控制装置14相连接。此外，车辆控制装置18通过CAN总线8与制动器 11的控制装置相连接。CAN总线8通过网关19与网关CAN总线20相连接，车辆的各个总线系统通过该网 关CAN总线20彼此通信。发动机控制单元7通过网关CAN总线20和CAN总线8与车辆控制装置18相连接。车辆控制装置18与车辆的不同的探测器相连接，诸如行驶评估器 (Fahrwertgeber) 21、说明冷却水温度的温度探测器22和DC/DC转换的电压测量器23。车 辆控制装置18从这些探测器21、22、23获得关于车辆运行的当前运行参数。在车辆控制装置18中，为混合动力车辆控制驱动器的扭矩。为此目的，车辆控制 装置18分析由混合动力车辆的驾驶员通过驾驶踏板设定的、由行驶值探测器21提供的额 定数据。在此情况下，由内燃机1和电动机12—起提供与驱动器有关的扭矩。车辆控制装 置18充当协调单元并且协调由内燃机1和电动机12对扭矩作出的贡献。因此，车辆控制 装置18既是发动机控制装置7的上级又是电动机控制装置14的上级。如图2中所示，在混合动力车辆的控制和调节结构中，车辆控制装置18不仅从行 驶值探测器21获得扭矩要求，而且还从电动机控制单元14、发动机控制单元7以及电池管 理系统24获得运行数据。电动机控制单元14提供关于电动机12的扭矩极限的信息。这些扭矩极限将被作 为电动机12的转速和电动机温度的函数输出。此外，由电动机控制单元14来估计所指出 的扭矩是有效的并且将其转达给车辆控制装置18的时间范围。电池管理系统24向车辆控制装置18报告蓄能器的充电状态。在发动机控制装置7方面，测量内燃机1的实际扭矩和温度并将它们转达给车辆 控制装置18。根据内燃机应当在消耗有利的且排放最优的范围内按照其来运行的这些运行 参数和运行策略，车辆控制装置18确定对电动机12和内燃机1的扭矩要求。
如果由发动机控制装置7向车辆控制装置18报告的实际扭矩要比期望扭矩低得 多，那么差扭矩(Differenzdrehmoment)就由电动机12来提供。发动机控制装置7将车辆控制装置18的扭矩要求转换成用于内燃机1的喷油和 空气输送的相应值。 除了期望的功率之外，车辆控制装置18还以力矩极限及其可能的取决于所存储 的能量的持续时间的形式向发动机控制装置7发送关于电动机12的可能的最大负载或最 小负载。根据所提及的值和负载变化，在发动机控制装置7中确定使用哪种控制和调节结 构。在负载变化时，可以区分两种情形第一种情形是内燃机1的负载提升。如果在此情况下负载变化在上述事件发生时 较小和/或电动机12还具有足够的能量储备和功率储备，那么就控制空气路径。S卩，与通 过其将含有废气的空气回引到燃烧室中的AGR阀(废气再循环)相同地控制用于将新鲜空 气输入内燃机1的燃烧室的废气涡轮增压器的VTG调节器(可变涡轮叶片几何技术)。根据燃烧室中的此由空气和废气组成的充气组合物来调节喷射量并且因此还调 节负载。在此，该调节取决于氧气和废气含量的确定。由于内燃机1的如此出现的扭矩与 期望扭矩相比小得多，因而通过车辆控制装置18来设定对电动机12的提高的扭矩要求。另一方面，如果内燃机的期望的负载变化非常大和/或电动机仅具有较小的功率 储备或者蓄能器仅具有较小的能量储备，那么就控制喷射量并调节空气路径。第二种情形是内燃机1的负载下降。在发生此类负载下降时，在常规车辆(没有 混合动力驱动器)中，空气量下降得太慢。如果负载的下降与上述时间段相比较小和/或电动机还具有发电机储备，其中蓄 能器还能够接收能量，那么此处就控制空气路径。根据燃烧室中实际出现的进汽程度来调 节喷射量。在此情况下过高的内燃机功率将经由作为发电机的电动机12纳入到蓄能器中。如果附加的负载不能由电动机12和/或蓄能器接收，那么就控制喷射量并调节空 气路径。仅在电气的驱动器线路不能够提供或吸收对于平衡而言所必需的负载的情况下 才利用对空气路径的调节。这种调整的结果在于，内燃机工作在准静态的运行中。这首先是发生在要达成较 小的有害物质排放的情况下。动态功率则由电动机收集直到整个系统预先规定的极限。所描述的方法是运行策略的组成部分，其中内燃机仅在消耗有利的且排放最优的 范围内运行。
权利要求
一种用于控制具有混合动力驱动器的车辆的方法，其中在行驶运行期间，内燃机和第二驱动设备单独地或共同地对所述车辆的驱动力矩作出贡献，其特征在于，根据所述第二驱动设备的运行方式来设定所述内燃机的控制和调节特性。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，从至少两个控制和调节状态进行选择，以 设定所述内燃机的所述控制和调节特性。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述内燃机的第一控制和调节状态包括 对喷射量的控制和对空气路径的调节。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述内燃机的第二控制和调节状态包括 对空气路径的控制和对喷射量的调节。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，由上级的协调单元来传达所 述内燃机的控制和调节结构以在所述第二驱动设备的至少两个控制和调节状态之间进行 切换。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述运行参数由被构造为电动机的第二 驱动设备的控制单元和/或电池管理系统传输给所述协调单元。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，通过所述协调单元将所述驱动力矩分配 给所述内燃机和所述第二驱动设备。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述协调单元检测扭矩要求并且根据所 述内燃机的实际力矩和所述第二驱动设备的运行状态将所述驱动力矩分配给所述内燃机 和所述第二驱动设备。
9.根据权利要求5、7或8所述的方法，其特征在于，所述协调单元包含至少一个车辆控 制装置。
10.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述内燃机的所述第二控制和调节状 态中，燃料在点火之前部分喷入所述内燃机的燃烧室并均勻化并且部分直到所述点火之后 才喷入所述燃烧室。
11.一种用于控制具有混合动力驱动器的车辆的装置，其中内燃机与发动机控制装置 相连接并且第二驱动设备与驱动控制装置相连接，所述发动机控制装置和所述驱动控制装 置分别设定所述内燃机的扭矩或者所述第二驱动设备的扭矩，其特征在于，所述发动机控 制装置(7)具有控制和调节结构，所述控制和调节结构根据所述第二驱动设备(12)的运行 状态来设定所述内燃机(1)的控制和调节特性。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述发动机控制装置(7)在至少两个控 制和调节状态之间切换所述控制和调节结构。
13.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述发动机控制装置(7)和所述驱动控 制装置(14)与将扭矩要求分配给所述发动机控制装置(7)和所述驱动控制装置(14)的协 调单元(18)相连接。
14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述协调单元(18)直接与被构造为电 动机的所述第二驱动设备(12)的所述驱动控制装置(14)和电池管理系统(24)相连接。
15.根据权利要求13或14所述的装置，其特征在于，所述协调单元(18)是车辆控制装置。
全文摘要
本发明涉及用于控制具有混合动力驱动器的车辆的方法和装置，其中在行驶运行期间，内燃机(1)和第二驱动设备(12)单独地或共同地对车辆的驱动力矩作出贡献。在用于控制具有混合动力驱动器的车辆的方法中，根据第二驱动设备(12)的运行方式来设定内燃机(1)的控制和调节特性，其中在混合动力驱动器的所有运行状态中内燃机(1)的有害物质排放均保持得尽可能低。
文档编号B60K6/48GK101965284SQ200880127932
公开日2011年2月2日 申请日期2008年11月25日 优先权日2008年3月10日
发明者A·格赖斯, M·赫尼尔 申请人:罗伯特.博世有限公司