用于运行驱动系和控制装置的方法
【专利摘要】一种用于运行混合动力车辆的驱动系的方法，该驱动系具有包括至少一个电机(2)和内燃机(1)的混合驱动装置，其中，在内燃机(1)与输出装置(4)之间接有自动化换挡变速器(3)，其中，电机(2)通过摩擦离合器(5)与自动化换挡变速器(3)的轴联接，并且其中，在自动化换挡变速器(3)中，在中断由混合驱动装置在输出装置上提供的驱动力矩的情况下以如下方式实施换挡，即，首先在第一阶段中减小在输出装置(4)上提供的驱动力矩，紧接着在第二阶段中实施实际的换挡，并且紧接着在第三阶段中，在输出装置(4)上再次构建驱动力矩，其中，为了在挂出实际挡位之后并且在挂入目标挡位之前实施实际的换挡，换挡变速器(3)在充分利用电机的飞轮质量的情况下以如下方式同步，即，当摩擦离合器(5)打开时，电机(2)的转速被带到惯性回转转速上，并且随后为了换挡变速器的回转惯性同步，摩擦离合器(5)首先闭合并紧接着又至少部分打开。
【专利说明】用于运行驱动系和控制装置的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于运行混合动力车辆的驱动系的方法。此外，本发明还涉及一种用于执行该方法的控制装置。
【背景技术】
[0002]混合动力车辆的驱动系的主要部件是混合驱动装置和变速器。变速器对转速和扭矩进行转换，并且因此提供混合驱动装置在驱动系的输出装置上的牵引力。本发明涉及一种用于运行混合动力车辆的驱动系的方法和一种用于执行该方法的控制装置，该驱动系的混合驱动装置包括至少一个电机和内燃机。在内燃机与输出装置之间接有自动化换挡变速器。电机通过摩擦离合器与自动化换挡变速器的轴联接。
[0003]在自动化换挡变速器中，在中断由混合驱动装置在输出装置上提供的驱动力矩的情况下实施换挡，也就是说以如下方式，即，首先在第一阶段中减小在输出装置上提供的驱动力矩，紧接着在第二阶段中实施实际的换挡，并且紧接着在第三阶段中在输出装置上再次构建驱动力矩。在自动化换挡变速器中实施实际的换挡或实际的挡位变换分成多个子阶段，即第一子阶段、第二子阶段和第三子阶段，其中，在第一子阶段中挂出要实施的换挡的实际挡位；在第二子阶段中使自动化换挡变速器的变速器轴同步；在第三子阶段中，在使相应的变速器轴同步之后，挂入要实施的换挡或要实施的挡位变换的目标挡位。
[0004]根据实践，对要同步的变速器的同步轴通过同步环来实现。在此，可能出现相对较长的换挡时间。
【发明内容】
[0005]由此出发，本发明的任务是提供一种用于运行驱动系的新方法和一种用于执行该方法的控制装置。
[0006]该任务通过根据权利要求1的方法来解决。根据本发明，为了在挂出换挡的实际挡位之后并且在挂入换挡的目标挡位之前实施实际的换挡，自动化换挡变速器在充分利用电机的飞轮质量(Schwungmasse)的情况下以如下方式同步，即，当电机与要同步的换挡变速器联接所借助的摩擦离合器打开时，电机的转速被带到惯性回转转速(Schwungdrehzahl)中，并且随后电机与要同步的换挡变速器联接所借助的摩擦离合器为了自动化换挡变速器的回转惯性同步首先闭合并紧接着又至少部分打开。
[0007]本发明提出，为了自动化换挡变速器的同步使用电机的飞轮质量力矩。在挂出要实施的换挡的实际挡位之后且在挂入要实施的换挡的目标挡位之前，自动化换挡变速器的要同步的轴经受回转惯性同步(Schwungsynchronisierung)。由此可以取消同步环。由此，一方面可以简化自动化换挡变速器的结构，而另一方面可以实现缩短换挡时间和牵引力中断。通过为了自动化换挡变速器的回转惯性同步首先闭合摩擦离合器并且紧接在结束同步之前又打开摩擦离合器，在挂入目标挡位时没有联接电机的惯性质量，从而可避免换挡冲击(Schaltstoii )，并且由此可以提高换挡舒适度。此外，通过为了回转惯性同步首先闭合摩擦离合器并且紧接在结束同步之前又打开摩擦离合器，能够以较大的公差确定惯性回转转速。因此，针对升挡可以使用较小的惯性回转转速，而针对减挡可以使用较大的惯性回转转速。
[0008]根据有利的改进方案，为了回转惯性同步，首先在可由摩擦离合器传递的力矩提高的情况下闭合摩擦离合器，从而使该摩擦离合器打滑地传递力矩，电机通过该摩擦离合器与换挡变速器联接，其中，紧接着摩擦离合器以如下方式部分打开，即，可由该摩擦离合器传递的力矩减小至大于零的值。通过部分打开摩擦离合器可以实现换挡时间的进一步缩短。
[0009]根据本发明的控制装置包括用于执行该方法的机构。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]本发明优选的改进方案由从属权利要求和接下来的描述得出。对本发明的实施例借助附图进行详细阐述，但并不局限于此。在此:
[0011]图1示出用于说明根据本发明的方法的第一驱动系的方框图；
[0012]图2示出用于说明根据本发明的方法的第二驱动系的方框图；
[0013]图3示出用于进一步说明根据本发明的方法的曲线图；
[0014]图4示出用于进一步说明根据本发明的方法的其他曲线图。
【具体实施方式】
[0015]图1示出混合动力车辆的第一驱动系示意图，其中，可使用根据本发明的方法。因此，图1的驱动系具有内燃机1、电机2、自动化换挡变速器3以及输出装置4，其中，自动化换挡变速器3接在内燃机I与输出装置4之间。自动化换挡变速器3同样接在电机2与输出装置4之间。
[0016]在图1中，混合驱动装置的内燃机I和电机2都与自动化换挡变速器3的变速器输入轴接合。根据图1，电机2通过摩擦离合器5与自动化换挡变速器3的变速器输入轴接合。内燃机I通过摩擦离合器6与自动化换挡变速器3的变速器输入轴接合。当摩擦离合器5打开时，电机2与输出装置4脱开。当摩擦尚合器6打开时，内燃机I与输出装置4脱开。据此，在应该根据本发明运行的驱动系中，电机2可以通过打开摩擦离合器5与输出装置4脱开，具体而言也就是当内燃机I在摩擦离合器6闭合的情况下与输出装置4联接时。同样地，在摩擦离合器6打开的情况下，内燃机I可以与输出装置4脱开，并且电机2可以在摩擦离合器5闭合的情况下与输出装置4联接。
[0017]像已经实施的那样，变速器3是自动化换挡变速器。在自动化换挡变速器3中，在中断由混合驱动装置在输出装置4上提供的驱动力矩的情况下实施换挡或挡位变换。为此根据图3，在三个阶段中发生的是:首先在时间点tl与t4之间的第一阶段期间，在输出装置4上且由输出设备提供的驱动力矩减小，紧接着在时间点t4与t7之间的第二阶段中，实施实际的挡位变换，并且紧接着在时间点t7与t8之间的第三阶段中，在输出装置4上再次构建驱动力矩。在第二阶段中，即，在图3中在时间点t4与t5之间，为了实施实际的挡位变换或实际的换挡，首先挂出要实施的换挡的实际挡位，其中，紧接着在时间点t5与t6之间，自动化换挡变速器3在充分利用电机2的飞轮质量的情况下进行同步，以便紧接在回转惯性同步自动化换挡变速器3的轴之后，在时间点t6与t7之间挂入要实施的换挡或要实施的挡位变换的目标挡位。
[0018]与此相关的细节随后参考图3，在较大的细节图中进行描述，其中，在图3中在时间t上示出多条时间曲线分布，即由内燃机I提供的力矩Mvm的曲线分布、由电机2提供的力矩Mem的曲线分布、可由摩擦离合器5传递的力矩Mk5的曲线分布以及电机2的转速nEM_HS和nBHffi的曲线分布和自动化换挡变速器3的轴的转速neE_HS和neE_KS的曲线分布，不仅对于升挡HS而且也对于减挡RS，电机2通过摩擦离合器5与该轴联接或可与该轴联接。
[0019]在图3中注意到如下情况，其中，在时间点tl之前，驱动系在混合动力行驶中运行，其中，根据图3在该混合动力行驶中，内燃机I在输出装置4上提供正驱动力矩Mvm，而电机2在输出装置4上提供负驱动力矩Mem。为此，摩擦离合器5、6完全闭合或结合。
[0020]从时间点tl开始实施根据本发明的方法，其中，时间点tl例如存在于驾驶员触发换挡或换挡变速器3的换挡策略识别出即将到来的换挡时。即将到来的换挡可以由变速器控制装置在控制装置侧例如以如下方式识别出，即，评估驾驶员愿望、变速器输出转速在时间上的梯度以及变速器输入转速在时间上的梯度。
[0021]根据图3，在相应地匹配由内燃机I在输出装置4上提供的驱动力矩Mvm的情况下，从时间点tl开始，首先减小由电机2在输出装置4上提供的驱动力矩Mem。因此，可从图3获悉的是，在示出的实施例中，在时间点tl与t2之间，电机2的发电机力矩Mem减小到零，其中，由内燃机I提供的驱动力矩Mvm以电机2的之前起作用的发电机力矩Mem的值减小。
[0022]在时间点tl与t2之间(也就是说在由内燃机I承担负载的情况下电机2上的负载减小期间)同时打开摩擦离合器5，电机2通过该摩擦离合器与自动化换挡变速器3的要同步的轴，即在图1的实施例中的变速器输入轴联接，从而在时间点t2，使得摩擦离合器5完全打开。于是，可由该摩擦离合器传递的力矩Mk5大约为零。
[0023]当摩擦离合器5完全打开并且不再传递力矩时，紧接着从时间点t2开始，在时间点t2与t3之间，电机2的转速nEM被带到预备转速nV()K上,其中，当转速nEM已经被带到预备转速nTOK上时，也由内燃机I提供的驱动力矩Mvm也才减小。
[0024]在图3的实施例中，不仅在实施升挡HS时，而且也在实施减挡RS时，电机2的转速nEM在时间点t3达到预备转速nTOK_HS或nTOK_KS，因此在图3中，从时间点t3开始，即在时间点t3与t4之间，由内燃机I在输出装置4上提供的驱动力矩nVM减小，从而在时间点t4完全结束力矩减小，并且在输出装置4上不再存在驱动力矩。据此，当电机2的转速nEM_HS或nEM_KS已经被带到预备转速nV()K_HS和nV()K_KS上,也就是说在升挡HS的情况下降低并且在减挡RS的情况下提高时，才在时间点t3开始减小由内燃机I在输出装置4上提供的驱动力矩Mvm。这可以转速控制地或时间控制地进行。
[0025]当在时间点t2与t3之间，电机2的转速nEM被转速控制地带到预备转速nTOK上时，确定出电机2的转速并且与相应的极限值进行比较。
[0026]当电机2的转速nEM达到相应于预备转速的极限值时，或者在升挡HS的情况下低于该极限值或在减挡RS的情况下超过该极限值时，紧接着可以开始减小由内燃机I在输出装置4上提供的驱动力矩Mvm。
[0027]作为备选，在时间点t2与t3之间，电机2的转速nEM也可以被转速控制地带到预备转速nV(ffi上。在将转速nEM时间控制地提高或降低至预备转速nTOK的情况下发生的是:连续计算或确定剩余时间，直到电机2的转速nEM达到在减挡RS的情况下位于预备转速nTOK_KS之上的惯性回转转速nSQIffUN(；_KS或者在升挡HS的情况下位于预备转速nTOK_HS之下的惯性回转转速nSCHmM；-HS。在图3中，不仅在实施升挡HS时，而且也在实施减挡RS时，转速nEM在时间点t5达到相应的惯性回转转速nsamc。
[0028]将确定的剩余时间与极限值进行比较，其中，该极限值相应于时间点t3与t5之间的持续时间。也就是说，与确定的剩余时间进行比较的极限值相应于为了在时间点t3与t4之间减小内燃机I上的负载以及为了在时间点t4与t5之间挂出要实施的换挡的实际挡位所需的时间。
[0029]在将转速nEM时间控制地提高或降低至预备转速η胃时确定并与极限值进行比较的剩余时间由电机2的转速ηΕΜ在时间上的梯度和电机2的期望的力矩分布得出，也就是说通过可由电机2最大提供的力矩得出。可由电机2提供用于其加速的最大力矩依赖于电机2的转速ηΕΜ和与电机2共同作用的电能存储器的功率或充电状态。
[0030]当电机2达到预备转速nTOK时(这在图3中是在时间点t3的情况)，紧接着像已经实施的那样，在时间点t3与t4之间，在内燃机I上实施负载减小，其中，同时离合器6打开，从而在时间点t4离合器6完全打开并且内燃机I与输出装置4脱开。
[0031]在离合器5打开且离合器6打开的情况下，紧接着在时间点t4与t5之间，电机2的转速nEM在升挡HS的情况下进一步降低并且在减挡RS的情况下进一步提高，也就是说朝向在减挡RS的情况下位于预备转速nTOK_KS之上的惯性回转转速nsamc_KS的方向或朝向在升挡HS的情况下位于预备转速nTOK_HS之下的惯性回转转速nsaiffUN(；_HS的方向。在时间点t4与t5之间，要实施的换挡的实际挡位也被挂出。
[0032]紧接着在时间点t5上，即，紧接在达到惯性回转转速Iisaimc之后，在时间点t5与t6之间进行自动化换挡变速器3的要同步的轴的回转惯性同步。当电机2的转速nEM达到惯性回转转速nsaiffUNe时(这在图3中是在时间点t5的情况)，紧接着摩擦离合器5闭合，并且随后该摩擦离合器又打开，以便在时间点t5与t6之间执行变速器3的要同步的轴的回转惯性同步，其中，电机2通过该摩擦离合器与自动化换挡变速器3联接或可与之联接。
[0033]闭合摩擦离合器5以使自动化换挡变速器3回转惯性同步以如下方式进行，即，可由摩擦离合器5传递的力矩Mk5提高到使摩擦离合器5打滑地或滑转地传递力矩。由摩擦离合器5传递的力矩导致自动化换挡变速器3的要同步的轴的回转惯性同步，其中，在此电机2的惯性质量力矩被支撑。
[0034]在回转惯性同步时，在结束同步之前紧接着打开摩擦离合器5，其中，当自动化换挡变速器3的要同步的轴的转速与预定的同步转速之间的转速差小于预定的极限值时，摩擦离合器5在其闭合之后紧接着被打开。为了确定用于摩擦离合器5的打开时间点，可监测换挡变速器3的要同步的轴的转速与同步转速之间的当前的转速差在时间上的梯度，以便确保摩擦离合器5按时打开。
[0035]闭合摩擦离合器5以在可由摩擦离合器传递的力矩Mk5提高的情况下使自动化换挡变速器3的要同步的轴同步，在图3中在时间点t5与t6之间示出，其中，在图3的变型方案中，在可由摩擦离合器传递的力矩Mk5提高的情况下，摩擦离合器5打滑或滑转地闭合之后，摩擦离合器5紧接着以如下方式完全打开，即，使可由摩擦离合器传递的力矩Mk5减小至零或近似为零。当在时间点t6结束自动化换挡变速器3的回转惯性同步时，在时间点t6与t7之间挂入要实施的换挡的目标挡位。在此在图3的变型方案中，因为摩擦离合器5被完全打开并且不传递力矩，所以电机2的惯性质量没有使用于挂入要实施的换挡的目标挡位的换挡元件负载。
[0036]图4示出本发明的变型方案，其中，在挂出换挡的实际挡位之后并且在挂入换挡的目标挡位之前，为了回转惯性同步，可由摩擦离合器5传递的力矩Mk5在其提高之后紧接着并没有减小至零。具体而言，在图4的变型方案中，在摩擦离合器打滑地闭合之后并且在可由该摩擦离合器传递的力矩Mk5提高的情况下，紧接着摩擦离合器5以如下方式部分打开，即，使可由该摩擦离合器传递的力矩Mk5减小至大于零的值。这可以在图4中从可由摩擦离合器5传递的力矩Mk5的分布中获悉。
[0037]根据有利的改进方案，在闭合摩擦离合器5期间可以通过电机2施加力矩，也就是说以如下方式，即，在摩擦离合器5上总是存在转速差，直到同步结束。如果在回转惯性同步时，在达到同步转速之前，离合器5不期望地发生附着，那么优选地利用电机2以如下方式校正转速，即，紧接着在离合器5上，在挂入要实施的换挡的目标挡位之前又存在打滑。据此，在根据本发明的方法中，为了回转惯性同步，摩擦离合器5以如下方式运行，即，使该摩擦离合器不发生附着。如果该摩擦离合器仍然不期望地发生附着，那么通过电机2的力矩校正在摩擦离合器5上的转速，以便使该摩擦离合器在挂入要实施的换挡的目标挡位之前又转换到打滑或滑转运行中。
[0038]在图4的变型方案中，其中，摩擦离合器5在回转惯性同步之后没有完全打开，而是仅部分打开，并且因此还可以传递力矩，电机2的惯性质量同样被脱开，从而在此也可相对于附着的摩擦离合器减小换挡冲击。图4的变型方案的另一优点是可以通过由摩擦离合器5传递的力矩松开换挡变速器3中的齿对齿的位置。因为在图4的变型方案中，摩擦离合器在挂入要实施的换挡的目标挡位之前并没有完全打开，所以可以在换挡实施中赢得时间。但在图4的变型方案中，摩擦离合器5必须是可调节的。
[0039]据此在图4中，摩擦离合器5最晚在时间点t6又仅部分打开，从而该摩擦离合器像之前那样传递力矩。当要实施的换挡的目标挡位已经在时间点t6与t7之间挂入时，摩擦离合器5可以发生附着，由此可减小自动化换挡变速器3的换挡爪齿的负载。在离合器5附着之后，该离合器壳完全闭合，也就是说可由该离合器传递的力矩可提高至可最大传递的力矩。
[0040]从时间点t7开始，在时间点t7与t8之间，在离合器6闭合的同时，在内燃机I上执行负载构建，其中，这时输出装置4上的牵引力中断结束。可选地，摩擦离合器5可以与电机2同步，紧接着摩擦离合器5闭合并且在电机2上执行负载构建。
[0041]惯性回转转速nSQIffUN(；(电机2被带到该惯性回转转速上)优选通过计算，具体而言在使用如下等式的情况下确定:
[0042]
【权利要求】
1.一种用于运行混合动力车辆的驱动系的方法，所述驱动系具有包括至少一个电机(2)和内燃机⑴的混合驱动装置，其中，在内燃机⑴与输出装置⑷之间接有自动化换挡变速器(3)，其中，电机(2)通过摩擦离合器(5)与自动化换挡变速器(3)的轴联接，并且其中，在自动化换挡变速器(3)中，在中断由混合驱动装置在输出装置上提供的驱动力矩的情况下以如下方式实施换挡，即，首先在第一阶段中减小在输出装置(4)上提供的驱动力矩，紧接着在第二阶段中在减小驱动力矩之后实施实际的换挡，并且紧接着在第三阶段中，在实施实际的换挡之后在输出装置(4)上再次构建驱动力矩，其特征在于，为了在挂出换挡的实际挡位之后并且在挂入换挡的目标挡位之前实施实际的换挡，自动化换挡变速器(3)在充分利用电机(2)的飞轮质量的情况下以如下方式同步，即，当电机(2)与要同步的换挡变速器⑶联接所借助的摩擦离合器(5)打开时，电机(2)的转速被带到惯性回转转速上，并且随后为了自动化换挡变速器(3)的回转惯性同步，电机(2)与要同步的换挡变速器(3)联接所借助的摩擦离合器(5)首先闭合并紧接着又至少部分打开。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在闭合摩擦离合器之后，当自动化换挡变速器⑶的要同步的轴的转速与同步转速之间的转速差小于极限值时，在结束同步之前打开电机(2)与要同步的换挡变速器(3)的要同步的轴联接所借助的摩擦离合器(5)。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在此为了确定用于摩擦离合器(5)的打开时间点，监测要同步的换挡变速器(3)的要同步的轴的转速与同步转速之间的转速差的梯度。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，为了自动化换挡变速器(3)的要同步的轴的回转惯性同步，摩擦离合器(5)首先在能由所述摩擦离合器传递的力矩提高的情况下首先以如下方式闭合，即，使所述摩擦离合器打滑地传递力矩，并且紧接着摩擦离合器(5)以如下方式完全打开，即，使能由所述摩擦离合器传递的力矩减小至零。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，为了自动化换挡变速器(3)的要同步的轴的回转惯性同步，摩擦`离合器(5)首先在能由所述摩擦离合器传递的力矩提高的情况下以如下方式闭合，即，使所述摩擦离合器打滑地传递力矩，并且紧接着摩擦离合器(5)以如下方式部分打开，即，使能由所述摩擦离合器传递的力矩减小。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，在电机(2)与要同步的换挡变速器(3)联接所借助的摩擦离合器(5)闭合期间，通过电机(2)以如下方式施加力矩，即，随着同步结束，也就是说当自动化换挡变速器的要同步的轴的转速与同步转速之间的转速差小于极限值时，在摩擦离合器(5)上存在有限定的转速差。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，当所述电机与要同步的换挡变速器联接所借助的摩擦离合器(5)不期望地发生附着时，以如下方式对由电机(2)提供的力矩进行校正，即，使摩擦离合器(5)在挂入换挡的目标档位之前打滑，。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，为了实施换挡，首先由电机(2)在输出装置(4)上提供的驱动力矩在调节由内燃机(I)在输出装置(4)上提供的驱动力矩的情况下减小，紧接着当所述电机与要同步的换挡变速器(3)联接所借助的摩擦离合器(5)打开时，电机(2)的转速被带到预备转速上，紧接着由内燃机(I)在输出装置(4)上提供的驱动力矩也减小，并且当由内燃机(I)在输出装置上提供的驱动力矩也减小时，挂出换挡的实际挡位，其中，在挂出换挡的实际挡位的同时或者紧接在挂出换挡的实际挡位之后，电机(2)被带到在减挡的情况下位于预备转速之上的惯性回转转速上或在升挡的情况下位于预备转速之下的惯性回转转速上，并且其中，当电机(2)达到或超过或低于该惯性回转转速时，为了自动化换挡变速器⑶的要同步的轴的回转惯性同步，摩擦离合器(5)闭合，所述电机通过所述摩擦离合器与要同步的换挡变速器(3)联接。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，限定的惯性回转转速nSQimM；在使用如下公式的情况下通过计算来确定: ?
10.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，限定的惯性回转转速nscHWUNG在使用如下公式的情况下通过计算来确定:
11.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，利用校正偏置值，在升挡的情况下减小限定的惯性回转转速，而在减挡的情况下提高限定的惯性回转转速。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其特征在于，作为自动化换挡变速器(3)的要同步的轴，变速器输入轴被同步，内燃机尤其通过离合器也与所述变速器输入轴联接。
13.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其特征在于，作为自动化换挡变速器(3)的要同步的轴，自动化组合式换挡变速器的副轴被同步，其中，内燃机尤其通过离合器与自动化组合式换挡变速器的变速器输入轴联接。
14.一种混合动力车辆的控制装置(10)，其特征在于具有用于执行根据权利要求1至13中任一项所述的方法的机构。
【文档编号】B60K6/48GK103889806SQ201280052316
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2012年9月13日 优先权日:2011年10月24日
【发明者】约翰尼斯·卡尔滕巴赫, 克里斯蒂安·米特尔贝格尔, 维克托·约翰尼斯·黑贝尔勒 申请人:Zf腓德烈斯哈芬股份公司