专利名称：用于调节混合动力车辆中的怠速的方法和装置的制作方法
用于调节混合动力车辆中的怠速的方法和装置
现有技术本发明涉及一种用于对在混合动力车辆中的怠速进行调节的方法，期中至少两个驱动装置共同或分开地用于驱动混合动力车辆，并且为了调节怠速而将额定值和实际值进行比较，其中与所述比较相关地通过改变调节的至少一个放大系数来调节额定转速，本发明还涉及一种用于实施该方法的装置。具有混合驱动结构的车辆具有内燃机和大多作为第二驱动装置的电机。因此，驱动扭矩在混合动力车辆的行驶运行期间可以由两个驱动装置来施加。为了维持最小转速，内燃机具有怠速调节器，其将额定转速与实际转速进行比较，并且由该比较产生调节转矩，该调节转矩调节额定转速。该调节在此包括放大系数，该放 大系数在应用过程中匹配于相应的马达。根据通过传动线路、马达和车辆构成的各个受控系统的状态，取决于内燃机是热或是冷、或者以第一挡位或以其它挡位行驶，来选择不同的放大系数，这些放大系数作为参数组使用。在此，较高的放大系数改进了怠速调节器的动力(Dynamik)0但是如果放大系数过高，则会出现调节器输出信号振荡，这导致调节不稳定。在混合动力车辆中，电机在形成和取消由电机发出的转矩时具有明显高于内燃机的动力。然而必须考虑，为了进行怠速调节电机仅发出受限的转矩或根本不发出转矩，这例如归因于为电机供给能量的高压电池没电或电机过热。所以，在混合动力车辆的怠速调节器中的调节放大系数仅如此高地选择，使得在未由电机支持的情况下也获得稳定的怠速。添加了另外的参数组、例如“以电机辅助的冷内燃机”或“不以内燃机辅助的冷内燃机”会使内燃机的参数组加倍，并且因此是非常耗费的，所述参数组在内燃机的怠速调节时指示电机停止运转。本发明的公开内容
在此，根据本发明具有权利要求I的特征的、用于对在混合动力车辆中的怠速进行调节的方法的优点在于，调节动力匹配于两个驱动装置中的第一驱动装置的实际传输特性。由于用于两个驱动装置的怠速调节同时实现，其中如果在两个驱动装置中的第一驱动装置的功率下降，则至少一个放大系数连续地匹配于两个驱动装置中的第一驱动装置的功率，在两个驱动装置中的第一驱动装置的功率下降时实现了 两个驱动装置的怠速调节逐渐转换成第二驱动装置的唯一的怠速调节。因此根据两个驱动装置的运行状态总是调整最佳的稳定的怠速调节，其中两个驱动装置中的第一驱动装置的动力根据其功率或传输特性总是被同时考虑。通过考虑第一驱动装置的功率输出的中间状态，总是实现调节的高稳定性，并且可靠地防止怠速调节器的输出信号的振荡。有利地，怠速调节包括多个放大系数，其中一放大系数连续地匹配于两个驱动装置中的第一驱动装置的功率。这种匹配总是确保在调节动力和怠速调节器的输出信号的稳定性之间最佳的协调性。在一种设计方案中，所有放大系数同时连续地匹配于两个驱动装置中的第一驱动装置的功率。这可以通过怠速调节器的输出信号的简单变换来实现，因为调节的所有放大系数进入输出信号。可以放弃用于影响仅单个的放大系数的、耗费的计算。
在一种改进方案中，怠速调节(部)包括成比例作用的传递单元、积分作用的传递单元和微分作用的传递单元，其中对于每个传递单元存在独立的放大系数。通过这些不同的传递单元可以调整在调节技术方面的状态的多样性。有利地，为了调节怠速，为放大系数施加怠速调节系数。怠速调节系数在两个驱动装置中的第一驱动装置的功率下降时形成动力丧失。借助于怠速调节系数仅使调节动力回到如此程度，如两个驱动装置中的第一驱动装置的功率下降所需的那样。用于第二驱动装置的不同状态的调节系数未与此相关地(davon unberiihrt)保持。在一种设计方案中，怠速调节系数越小，两个驱动装置中的第一驱动装置的功率就越小。通过测量受控系统的传输特性来正确地确定怠速调节系数，其中受控系统包括两个驱动装置。在例如受控系统的传输特性变差的情况下，降低该系数。对怠速调节特性的特别简单的调整由此实现将用于调节怠速的放大系数与用于第一驱动装置的怠速调节系数相乘。通过这种乘法，怠速调节放大系数可以反差弱地(weich)、在此无级地匹配于两个驱动装置中的第一驱动装置的当前功率，其中在怠速调节 时考虑两个驱动装置中的第一驱动装置的每个运行状态。在一种改进方案中，怠速调节系数随着两个驱动装置中的第一驱动装置的功率线性地下降。在此，怠速调节系数的第一值配属于第一驱动装置的满功率，而怠速调节系数的第二值示出了第一驱动装置的缺失的功率。两个驱动装置中的第一驱动装置的功率的中间值然后相应于怠速调节系数的值，该值线性地在怠速调节系数的第一值和第二值之间得出。替代地，怠速调节系数由特征曲线得出，所述特征曲线包括作为输入值的、两个驱动装置中的第一驱动装置的当前最大可用功率。通过这种特征曲线可以特别好地描绘在功率和怠速调节系数之间的非线性关系。如果应在确定怠速调节系数时考虑到影响两个驱动装置中的第一驱动装置的功率的其它影响系数，则上述情况总是特别令人关注。有利地，两个驱动装置设计成内燃机和电机，其中电机的功率改变。由于电机具有比内燃机更高的调节动力、即更迅速地对调节信号作出响应，因此在电机的功率最大时，其调节动力在怠速调节中被完全利用。借助于怠速调节系数仅使电机的调节动力回到如此程度，如在电机的功率减小时所需的那样。在功率减小时，电机因此总是还用于调节怠速转速。在一种改进方案中，电机的当前可用转矩作为可用功率来测量，并且怠速调节系数与当前测量的转矩来确定。通过测量转矩而连续地确定电机的功率，其中每个测量值配备有怠速调节系数，这允许无级地调整放大系数并且进而调节(过程)。在一种设计方案中，电机的温度和/或供给电机的高压电池的当前可用电流用作特征曲线的输入值。因此在怠速调节时同时考虑影响电机功率的参数。在电池没电或电机过热时，其不再提供功率，并且因此不再提供用于怠速调节。本发明的另一种改进方案涉及一种用于对在混合动力车辆中的怠速进行调节的装置，其中至少两个驱动装置共同或分开地用于驱动混合动力车辆，并且为了调节怠速而将额定值和实际值进行比较，其中与所述比较相关地通过改变调节(部)的至少一个放大系数来调节额定转速。为了使调节动力匹配于两个驱动装置中的第一驱动装置的实际传输特性，设置器件，所述器件能实现用于至少两个驱动装置的怠速调节同时进行，其中调节的至少一个放大系数连续地匹配于两个驱动装置中的第一驱动装置的功率。因此在两个驱动装置中的第一驱动装置的不同功率时可以实现最佳的并且稳定的怠速调节，并且使怠速调节无级地匹配于第一驱动装置的各个功率状态。这确保了 怠速调节器的调节动力仅仅连续地回到如此程度，如第一驱动装置的功率降低那样。因此在所有状态中确保了完全充分利用可能的系统动力，但是尽管如此也总是确保调节的稳定性。驾驶员在混合动力车辆的稳定的、无振荡的怠速调节中察觉到这一点。有利地，设置怠速调节器、优选PID调节器，其对第一和第二驱动装置的怠速一起进行调节。借助于仅一个调节器同时实施第一和第二驱动装置的怠速调节。可以放弃第二调节器和在两个调节器之间必须的调谐，由此获得了成本经济的解决方案。在一种设计方案中，怠速调节器是控制单元的组成部分，所述控制单元测量两个驱动装置中的第一驱动装置的输出功率，其输出功率改变。因此所有对于两个驱动装置必要的调节和控制过程合并在仅一个唯一的控制单元中。在一种改进方案中，所述第一驱动装置设计成电机，其输出功率改变，其中所述第二驱动装置是内燃机。由于电机具有比内燃机更高的调节动力，因此其在每个功率状态中有助于在怠速调节中的动力。本发明允许大量的实施方式。其中一种实施方式要根据在附图
中示出的示意图详细地阐述。附图中示出
图I示出了设计成并联式混合动力车辆的混合动力车辆的示意图，
图2示出了用于根据本发明的受控系统的实施例，
图3示出了用于根据本发明的方法的实施例的示意性流程图。相同的特征以相同的附图标记来标注。图I示出了设计成并联式混合动力车辆(Parallelhybrid)的混合动力车辆。在该设计方案中，电机I布置在内燃机3的驱动轴2上。内燃机3通过分离离合器4与电机
I连接。电机I通过启动离合器5通向变矩器6，该变矩器与变速器7连接。变速器7被引导到轴8上，在该轴上布置了车轮9、10，所述车轮由所描述的传动系来驱动。电机I由高压电池11供给能量，该高压电池通过换流器12与电机I连接。电机I和内燃机3由控制设备13来控制。控制设备13包括怠速调节器14，其同时调节内燃机3和电机I的怠速。给出了不同的工作范围，其中可以运行并联式混合动力车辆。在第一工作范围中，分离离合器4断开并且内燃机3与传动系分离并自动停止，第一工作范围被称为纯电力驱动(eDrive)，这是因为混合动力车辆纯电地通过电动接通的电机I和存储在高压电池11中的能量来驱动。如果存在不能再由电机I单独获得的能量要求，则内燃机3自动起动，并且耦合到传动系上，这通过闭合分离离合器4来实现。内燃机3现在用于驱动混合动力车辆。在混合动力车辆的怠速时调整最小转速。在此基于闭合分离离合器4，并且由电机I和内燃机3共同驱动混合动力车辆。如在图2中示出，在有缺陷的驾驶员愿望时需要实现的并且例如在每分钟800和900转之间的额定转速nS()11被引导至加法器17，在其上同样存在带有相反符号的实际转速nIst。借助于转速表16检测该实际转速nIst，该转速表与在电机I的输出端处的驱动轴2对置，并且将所检测的怠速转速通知给控制设备13和包含在其中的怠速调节器14。在此基于加法器17是怠速调节器14的组成部分。、
由加法器17发送给怠速调节器14的转速差通过怠速调节器14来评估。在此情况下，怠速调节器14是PID调节器，该PID调节器包括比例传递单元、积分传递单元和微分传递单元。这些传递单元中的每一个通过放大系数来调整，该放大系数与由加法器17提供的差动信号相关地来选择，由此所有三个传递单元有助于进行调节。比例传递单元、积分传递单元和微分传递单元的输出参数相加并且形成了控制器的输出信号，该输出信号在乘法器18中与怠速调节系数Fui相乘。怠速调节系数Fui考虑到电机I的功率，该电机在每个调节循环的时间点产生该功率。通过将怠速调节系数Fui与怠速调节器14的输出信号相乘，比例传递单元、积分传递单元和微分传递单元的放大系数中的每一个同时由怠速调节系数Fui来影响。怠速调节器14的、与怠速调节系数Fui相乘的输出信号然后被输送给受控系统，该受控系统由具有内燃机3和电机I的传动系组成，其中电机I和内燃机3在产生所希望的怠速转速时反作用于当前的怠速转速，以便使额定值巧⑴和实际值nIst之间的差趋近于零。借助于图3阐述了根据本发明的方法的一种可能的实施方式。首先在方块101中一次确定了怠速调节系数Fu^这在应用阶段中实现，在该应用阶段中确定了受控系统的传输特性，该受控系统由发出其100%功率的电机I和内燃机3组成。根据接通的干扰、例如 接通机械空调设备、驶上坡道或实施制动，如此调整怠速调节的放大，使得怠速调节器的输出信号不振荡。由此确定了比例传递单元、积分传递单元和微分传递单元的放大系数。在其中受控系统的传输特性由于电机I的功率下降而变差的情况(Mafle)下，受控系统的传输特性改变。为了考虑电机I的功率下降，确定了在电机I的、代表电机I的功率的转矩和怠速调节系数Fui之间的线性关系。如果电机I以满功率工作、这就是说电机I的转矩完全可以使用，则怠速调节系数Fui等于I。如果仅有限地提供电机I的转矩，则怠速调节系数Fui等于O. 7，而在电机I的转矩完全取消时，怠速调节系数Fui等于O. 5。然后由所说明的线性特征曲线(Kennlinienverlauf)得出中间值。在确定了怠速调节系数Fui之后，在方块102中，借助于布置在电机I上的转矩仪15来连续测量电机I的转矩，并且传输给控制设备13。在方块103中，控制设备13评估被测量的转矩，并且根据在方块101中获得的特征曲线确定怠速调节系数Fui，该怠速调节系数然后在方块104中与PID调节器14的输出信号相乘。被相乘的输出信号在方块105中发送给受控系统。因此调节匹配于受控系统的当前传输特性。因此实现了，整个调节回路总是在动力和稳定性方面达到最佳效果。然后在方块102中重新开始调节过程。但是还可以设想，替代在方块101中确定的线性特征曲线，在确定怠速调节系数Fui时考虑多维的综合特征曲线。为此，控制设备13、特别是怠速调节器14还需要其它的输入信号，该输入信号表征了电机I的功率下降。在此，电机I的温度或供给电机I的高压电池11的可用的电池电流用作输入参数。高压电池提供的电流越小，电机I的转矩就越小。另一方面，当电机I的温度上升时，电机I的转矩减小。因此这两个输入参数已经说明了用于电机I的减小的功率准备的提早指示，其在怠速调节时被考虑。
权利要求
1.用于对在混合动力车辆中的怠速进行调节的方法，其中至少两个驱动装置(1，3)共同或分开地用于驱动所述混合动力车辆，并且为了调节怠速而将额定值(nS()11)与实际值Ulst)进行比较，其中与所述比较相关地通过改变所述调节的至少一个放大系数来调节额定转速(nS()11)，其特征在于，通过所述至少两个驱动装置(1，3)的怠速调节同时实现，其中所述至少一个放大系数连续地匹配于所述两个驱动装置中的第一驱动装置(I)的功率。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述怠速调节包括多个放大系数，其中一放大系数连续地匹配于所述两个驱动装置中的第一驱动装置(I)的功率。
3.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所有放大系数同时连续地匹配于所述两个驱动装置中的第一驱动装置(I)的功率。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述怠速调节包括成比例作用的传递单元、积分作用的传递单元和微分作用的传递单元，其中对于每个传递单元存在独立的放大系数。
5.根据权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，为了调节怠速，为所述放大系数施加怠速调节系数(Fui)15
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述怠速调节系数(Fui)越小，所述两个驱动装置中的第一驱动装置(I)的功率就越小。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，用于调节怠速的放大系数与所述怠速调节系数(Fui)相乘。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的方法，其特征在于，所述怠速调节系数(Fui)随着所述两个驱动装置中的第一驱动装置(I)的功率线性地下降。
9.根据权利要求5至7任一项所述的方法，其特征在于，所述怠速调节系数(Fui)由特征曲线得出，所述特征曲线包括作为输入值的、所述两个驱动装置中的第一驱动装置(I)的当前最大可用功率。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述两个驱动装置设计成内燃机(3)和电机(1)，其中所述电机(I)的功率改变。
11.根据权利要求9和10所述的方法，其特征在于，所述电机的当前可用转矩作为可用功率来测量，并且所述怠速调节系数与当前被测量的转矩相关地来确定。
12.根据权利要求9和11所述的方法，其特征在于，所述电机(I)的温度和/或供给所述电机(I)的高压电池(11)的当前可用的电流用作所述特征曲线的输入值。
13.用于对在混合动力车辆中的怠速进行调节的装置，其中至少两个驱动装置(1，3)共同或分开地用于驱动所述混合动力车辆，并且为了调节怠速而将额定值(nS()11)和实际值Ulst)进行比较，其中与所述比较相关地通过改变调节的至少一个放大系数来调节转速的所述额定值(nS()11)，其特征在于，设置器件(13，14)，所述器件能实现通过至少两个驱动装置(1，3)的怠速调节同时进行，其中所述调节的至少一个放大系数连续地匹配于所述两个驱动装置中的第一驱动装置(I)的功率。
14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，设置怠速调节器(14)、优选PID调节器，其对所述第一和第二驱动装置(1，3)的怠速一起进行调节。
15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述怠速调节器(14)是控制单元(13)的组成部分，所述控制单元测量所述两个驱动装置中的第一驱动装置(I)的输出功率，其输出功率改变。
16.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，所述第一驱动装置设计成电机(1)，其输出功率改变，其中所述第二驱动装置是内燃机(3 )。
全文摘要
本发明涉及一种用于对在混合动力车辆中的怠速进行调节的方法，其中至少两个驱动装置(1，3)共同或分开地用于驱动混合动力车辆，并且为了调节怠速而将额定值(nSoll)和实际值(nIst)进行比较，其中与所述比较相关地通过改变调节的至少一个放大系数来调节额定转速(nSoll)。为了使调节动力匹配于两个驱动装置中的第一驱动装置的实际传输特性，用于至少两个驱动装置(1，3)的怠速调节同时实现，其中至少一个放大系数连续地匹配于两个驱动装置中的第一驱动装置(1)的功率。
文档编号B60W10/08GK102639377SQ201080055471
公开日2012年8月15日 申请日期2010年10月15日 优先权日2009年12月8日
发明者A·塞尔 申请人:罗伯特·博世有限公司