专利名称：用于机动车的混合动力单元的运行方法以及混合动力单元的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种运行机动车的混合动力单元的方法，以及用于实施该方法所设置的混合动力单元。该混合动力单元包括至少一个电动机(作为第一驱动源)以及内燃机(作为第二驱动源)，其中，由能量存储装置供应该电动机电能，并且能量存储装置可以由外部能源重新充电。
背景技术：
混合动力车的概念指的是，机动车具有至少两种相互组合的驱动源，其可提取不同的能源，以便为车辆驱动(牵引)提供功率。特别有利地补充了，燃烧汽油或柴油而产生动能的内燃机和把电能转换为动能的电气设备(电动机)的属性。因此，当今的混合动力车主要装配内燃机与一个或多个电动机的组合。存在不同的混合动力驱动方案。在所谓串联式混合动力驱动方案中，车辆驱动只由电动机来执行，同时内燃机通过单独的发电机产生电流，该电流为向电动机供电的能量存储装置充电、或者直接给电动机供电。于此相对的是，至少在客车的应用上，至今处于优势的并行式，或者功率分支式(Ieistungsverzweigt)混合动力方案，其中，车辆驱动即可以通过内燃机，也可以通过电动机来进行。本发明所涉及的尤其是这种混合动力方案。在这种混合动力方案中使用的电动机通常可选地以驱动式或发电式运行。在以内燃机驱动的情况下，电动机大多以发电式运行，其中，该电动机如此产生的电功率被用来为能量存储装置充电和/或供应整车电网。如果是具有一个以上电动机的功率分支式混合动力方案，其中一个电动机的发电式运行也可以用来为另一个电动机供电。与此相对，该电动机在驱动式运行中通常在车辆高负载的运行点(Betriebspunkt)上、会被辅助内燃机地启动(助推功能boost-funktion),即，例如在并行式混合动力时,进行内燃机驱动和电动机驱动的力矩叠加。此外，该电动机还可以承担启动内燃机的启动机的功能。总体来说混合动力方案具有这样的优点，例如在进行发电的时候，所述电动机比传统的爪极发电机有更好的效率。 此外还已知，在加速或制动的过程中，所需要制动功率的至少一部分，由发电式运行的电动机提供(能量回收，“再生制动”)，其中，一部分机械损耗能转换为电能。以这种方式，该电动机有益于节能地产生制动力矩(=能量回收力矩)，并且同时给能量存储装置充电。能量存储装置除了能通过电动机的发电式运行进行充电外，还可设计这样的方案，例如在停泊过夜的情况下，使该能量存储装置还能通过外部电源充电。这便是所谓的插电式混合动力车辆(PHEV全称plug-1n hybrid vehicle),若混合动力方案没有所述从外部充电的可能性，该插电式混合动力车辆通常具有大容量能量存储装置(高电压(HV)-电池)。按本发明的范围特别感兴趣的开发方向是，如此配置所述插电式混合动力车辆，使电动机作为主驱动，并且内燃机基本上只有在高负载的情况下才会被辅助电动机地启动，或者在特别高的内燃机驱动的效率下作为单一的驱动源运行。此外，当能量存储装置的荷电状态低于临界值，而且电动驱动不能单独提供车辆推动力时，才会启动内燃机。自EPI 347 887 A已知一种并行式驱动单位，其中，用于分配内燃机驱动和电动机驱动的驱动区间的运行策略，顾全运行内燃机的成本以及运行电动机的成本。尤其是环境因素、内燃机驱动的排放以及顾及运行电动机的能量产生成本。只有当电动机驱动的利益大于其成本的时候，才会进行电动机驱动。在01389MU2010A(相当于US2011/008739A1)中描述了一种插电式混合动力体案，其中，同样地也以内燃机作为主要驱动源，而以电动机作为辅助的次级驱动源。按实施例，依据由使用者提供的要驶过的行程的距离以及能量存储装置的当前实际荷电状态，预先设定辅助内燃机的电动机驱动。在混合动力单元运行中，如果能量存储装置的荷电状态低于容许界限，则停止通过电动机的驱动式辅助，并且只单独的运行内燃机。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种用于插电式混合动力单元的运行策略，借助该运行策略可降低整体运行成本以及排放量、尤其CO2的排放量。所述技术问题通过一种方法以及一种具有下述特征的混合动力单元得以实现。所述方法涉及一种对车辆的混合动力单元的控制，其中，该混合动力单元具有至少一个作为第一驱动源的电动机、以及作为第二驱动源的内燃机。通过能量存储装置(尤其是高压电池)给该电动机提供电能，其中，该能量存储装置具有充电接口，以用于通过外部电源的重新充电。因此，这是种插电式混合动力单元(PHEV)。按本发明的方法包括如下步骤:-接收计划要驶过的行程的行程数据；-确定用于所述计划行程的预估所需的总驱动功率；
-依据预估所需的总驱动功率，确定用于计划行程的运行策略，其中，该运行策略包括在电动机驱动和/或内燃机驱动之间的与运行点相关的转换界线，并且其中，这样来确定转换界线，当预估所需的总驱动功率大于或等于能量存储装置可利用的电能存储时，能量存储装置驶过该行程所达到的预估荷电状态达到预定值，并且必要时效率优化地选定必要的内燃机驱动区间；以及-按照确定的用来驶过该行程的运行策略来控制所述混合动力单元。因此按本发明的方法，对用于计划驶过的行程的运行策略如此预先设定，一方面在行程的终点能量存储装置可使用的存储能要尽可能地被充分利用。如果内燃机的使用对所需总驱动功率是真正必要的，则必要的内燃机驱动的驱动部分或驱动区间(Antriebsanteil)这样选择，该驱动区间在具有尽可能高的内燃机驱动效率的运行区域内才被使用。这种方案使得用于运行内燃机的燃油消耗最小化，并且由此使得对于任意行程二氧化碳(C02)的排放量最小化。根据优选的实施例，如此确定所述运行策略的与运行点相关的转换界线，当用于计划的行程的预估所需的总驱动功率大于或等于能量存储装置可利用的电能存储时，使能量存储装置驶过该行程后预估达到的荷电状态(即力求的最终荷电状态S0C_end)处于最高30%、优选最高20%以及特别优选最高10%。在此，力求达到的最终荷电状态的数值是相比于能量存储装置的总存储量，亦即(理论上)荷电状态幅度(SOC-Spanne)处在最大充满存储量(SOC = 100% )与完全清空的存储量(S0C = 0% )之间。在此值得注意的是，实际上的最大允许荷电状态通常比100%小一些，而最小允许荷电状态比0%大。所述力求的最终荷电状态优选例如处于最小允许荷电状态之上，以便在内燃机启动后仍可预留用于混合动力功能、例如助推功能的能量备份。当能量存储装置的存储能在驶过的行程终点尽可能地全部耗尽，亦即达到最终荷电状态S0C_end时，就理想地实现了所述方法。因此，用于该行程的预估所需的总驱动功率尽可能大的部分通过电动机、亦即通过能量存储装置的电能来执行，从而最少化地使用内燃机。按所述方法优选的实施例，实际上内燃机的使用包括依据其它预设边界条件执行的启动和/或关闭。该边界条件例如可以这样要求，内燃机尤其在第一次启动后、在重新关闭前达到确定的最低温度(例如制冷剂的或油的温度)，例如是20°C、尤其是40°C、优选是60°C。除此之外，另一个边界条件要求，在内燃机被启动之前，把废气处理系统加热至最低温度，例如400°C、尤其500°C、优选600°C，以便保证在内燃机驱动的运行开始之前就达到足够高的有害物质转换率。在这种情况下，尤其可以通过电催化加热装置进行加热。同样地，达到废气处理系统的最低温度也可以当作为内燃机关闭的条件，其中，这里可以通过内燃机驱动自身进行加热，或者可选的通过电催化加热装置来加热。在所述方法特别优选的实施例中，运行策略的确定也包括在计划行程中确定能量存储装置的荷电状态的预计曲线。当为驶过该行程控制混合动力单元时，把当前实际荷电状态与该时间点或时间段能量存储装置的预估荷电状态进行至少一次的对比。如果通过对比确定，在当前实际和预估的能量存储装置的荷电状态之间存在最小偏差，则对于余下行程、调整在电动机驱动和内燃机驱动之间的与运行点相关的转换界线。在此应这样理解，该转换界线的调节是在顾及了前面所述准则下进行的，亦即尽可能地耗尽能量存储装置可利用的存储能，尽可能效率优化地使用内燃机。如果在这种荷电状态校正(SOC-Abgleich)情况下例如确定，荷电状态下降得快于预估，则转换界线会如此偏移，使得内燃机驱动在较低负载区域就已经进行。因此 ，电动机驱动的运行区间对于内燃机驱动的运行区间被减少，并且荷电状态下降(SOC-Abfall)也变得慢下来。如果荷电状态校正相反地让荷电状态下降得慢于预估，则转换界线便如此偏移，使得电动机驱动的驱动区间相比内燃机驱动的驱动区间变大。以这种方式避免了，在驶过的行程终点在能量存储装置中还存在大量没被利用的存储能。对于有偏差的荷电状态曲线(SOC-Verlauf)，作为对上述转换界线调整的选择或附加，还可以通过电动机的发电式运行给能量存储装置进行主动地充电，其中，在相对较高的负载点上运行内燃机。这种策略通常适应于能量存储装置没有外部充电可能性的混合动力单元的操作方法，其中，在达到预定的荷电状态临界值(SOC-Grenze)之下，而没有可能出现产生再生能量的运行情形时，必须有规律性地通过电动机的发电式运行给该能量存储装置充电。但是，相比于转换界线的调整，能量存储装置的主动性充电在本发明的范围内优选较少的被选择。除了再生充电，基本上在本发明的范围内力求在车辆运行中对能量存储装置不实施主动性充电。优选把能量存储装置的当前实际荷电状态与预估荷电状态进行对比，以及在有规律性的区间内、尤其在每驶过一段预定的距离和/或每开过一段预定的行驶时间后进行运行策略的调整(亦即与运行点相关的转换界线的调整，和必要时为了给能量存储装置充电进行内燃机的负载点偏移)。以这种方式，即使实际的行驶过程与预估过程有偏差，能量存储装置剩余的存储能也能够在该行程上被特别有效地利用。典型地以特性曲线来表示与运行点相关的转换界线，该曲线依据混合动力单元的驱动轴的或者其驱动轴带动的输出轴的转速和转矩。在所述方法优选的实施例中，为与运行点相关的转换界线预设滞后值(Hysterese)。在这种情况下，该包括用来把电动机驱动转换为内燃机驱动的第一转换界线，以及用来把内燃机驱动转换为电动机驱动的第二转换界线。其中，第二个转换界线相比于第一个转换界线如此进行移动，其在低于第一个转换界线的转速和/或转矩的情况下延伸。通过这种预设的滞后值，能够杜绝由于微小运行点波动而导致不必要和没效率的运行模式频繁地转换。为确定运行策略而读取的计划行程的行程数据可以(在简单的情况下)包括预估的距离和/或行驶时间，它们例如可以由使用者通过键盘、触摸屏或借助语音识别的声学输入装置输入。行程数据特别优先地包括的以下信息中的至少一项:具体目的地、道路类型(高速公路、公路以及简单的城市道路)、地理的或地形测绘的行程信息(尤其是上坡和下坡)、路建信息、速度时限、当前交通信息和/或预计的交通密度。这种信息可以由使用者例如利用上述方式中的一种输入具体的目的地后、由导航系统获得和传递。为了制定运行策略，考虑的行程数据越多、越详细，则对用于计划行程的预估总驱动功率就可以确定得越精确。如果混合动力单元的电动机除了其电动机式运行外，还能为了产生电能进行发电式运行，则设置所述方法的优选实施例，在计划行程要驶过的行程中，在确定预估的总驱动功率时，要考虑预估的发电式运行而产生的能量。为此，尤其要考虑预估的再生产生的能量。在此，涉及运行情形是，例如在制动、下坡和加速运行中，车辆会有盈余的动能，其中，这种能量盈余可用于驱动电动机的发电式运行，以便产生电能并给能量存储装置充电。通过考虑预估的发电产生的能量，提高确定所需总驱动功率的精确性。在另一有利的实施设计中设定，附加地确定用于计划行程的车辆整车电网的预估电功率需求，并且在确定运行策略和/或可利用的能量存储装置的存储能时加以考虑。在此，对能量存储装置放电有影响的部件，存在的整车电网的低压耗电装置，和尤其是装配的高压耗电装置(例如电空调压缩机、高压-加热元件)都应被加以考虑。尤其是可以把预测的整车电网电功率需求从存在的能量存储装置的存储能中减去，以便可以为电动机驱动确定实际上可供使用的存储能。这种电功率需求的预测可以例如基于发车时当前的环境温度和/或被驾驶者预设的期望车内空间温度和/或预先给出的期望取暖功率来进行评估。可选地能够依据典型的行程而使用经验数值。可以基于在车辆运行中实际测量出的数据进行事后的修正。此外，本发明还涉及一种用于车辆的混合动力单元，其特征在于如此设置的装置，使得该混合动力单元可按本发明所述的方法来控制。该装置尤其包括控制单元，其尤其包括用于实施所述方法的计算机可读的算法、以及必要的特性区域和特性曲线。
下面在实施例中参照附图详细地说明了本发明。附图中:
图1示出按本发明的优选实施例混合动力单元的方框图；图2示出用于运行方法的进程流程表，该方法用来控制按本发明的优选实施例的混合动力单元；图3示出具有转换界线的组合特性曲线，用以按本发明的方法确定的运行策略来控制混合动力单元的运行；图4示出三段不同的行程按本发明控制混合动力单元时，能量存储装置的荷电状态、车速以及内燃机驱动区间的曲线。
具体实施例方式在图1中，整体上用10表示没有进一步详细示出的混合动力车辆的并联式混合动力单元。该车辆可以选择性地或同时地、通过电动机12 (电气设备，电设备)作为第一驱动源，以及内燃机14(汽油-或柴油发动机)作为第二驱动源来被驱动。两个驱动源12和14直接或间接地作用在传动轴16上，由其驱动车辆的驱动轴18。例如，电动机12可以作用在内燃机14的曲轴上，该电动机可以用各种不同的方式连接在该曲轴上。所以电动机12可以通过离合器与曲轴连接，或者通过皮带驱动(Riemenantrieb)、齿轮传动或其它可切换的作用力和/或形状配合连接或者与车辆变速箱集成，由此当通过打开形状或作用力配合连接时，该电动机可以从内燃机脱开。内燃机14和电动机12经变速器20与传动轴16相连接。该变速器20能够可选地设计为自动变速器或双离合变速器。在图1中示出附加离合器24，其安置在内燃机14和电动机12之间。这种附加离合器24允许单独把内燃机14从传动系，亦即从电动机12断开，由此在内燃机14被关闭时、该电动机的机械摩擦阻力不必再被一起牵引。该电动机12可以例如是三相异步电动机或三相同步电动机，其能够可选地在电动式运行中借助正向的驱动力 矩(其表示为单独地或与内燃机14的力矩一起组成混合动力单元10的总驱动力矩)来运行，或者在发电式运行中借助负向的电动力矩(其相应于制动转矩或能量回收力矩(Rekuperationsmoment))来运行。在驱动式运行中，电动机12在消耗电能(电流)的情况下、单独地或者通过内燃机14的内燃机转矩进行支持地、驱动传动轴16。电动机12从能量存储装置26获得所述电能，该能量储存器尤其是可反复充电的高压电池。与之相反，在发电式运行中，电动机12通过内燃机14或者车辆的加速运动来被驱动，并且把动能转变为电能用于给能量存储装置26充电，或者用于给在图中未示出的整车电网供电。能量存储装置26可附加地具有充电接口 28，以便通过外部的电源30重新充电。电动机12在驱动式运和发电式运行之间的转换通过功率电子装置32来实现，其同时也有可能进行必要的直流和交流电之间的变流(Umrichtung)。内燃机14以及功率电子装置32的运行控制通过引擎控制装置34来进行，其中包括控制装置(用36代表)、用来按本发明控制混合动力单元10的运行。控制装置36尤其包括计算机可读的程序算法。运行控制装置36也能够可选地设在单独的控制单元内。在引擎控制装置34中或者确切的说在运行控制装置36内处理车辆各种当前运行参数，例如内燃机14曲轴或传动轴16的转速η和内燃机14的负荷L。此外，该引擎控制装置34获得或测定表现能量存储装置26的荷电状态SOC(State-Of-Charge)的信息。
用于控制混合动力单元的根据本发明的方法的执行和进程、应当参照图2至4，以优选的实施例为例加以详细说明。按图2本发明从步骤100开始，在该步骤中，运行控制装置36计划要驶过的行程的行程数据SD被读取。在简单的情形下，该行程数据SD可包含预估的要驶过的距离，其由驾驶者例如手动给出。该驾驶者能够可选地把该行程的具体目的地例如输入导航系统，由其精确地测定行程数据SD，其中包括:距离、预行驶的道路类型(高速公路段、公路段以及城市路段等等)、地理的和/或地形测绘的行程信息(尤其是上坡和下坡)、速度时限、当前交通信息和/或考虑到日间和/或一星期时间内的交通密度。在步骤102中，读取能量存储装置26的当前实际荷电状态S0C_ist。可以这样理解，除了 SOC值之外还可以使用模拟数值,例如放电深度DOD(depths-of-discharge)。然后，进行该方法的步骤104，其中，依据从步骤100读取的行程数据SD确定在计划行程下、预估需要的总驱动功率L_p。在此，所述总驱动功率为用于要驶过行程所需要的、电动机驱动和/或内燃机驱动所消耗的全部驱动功率。在优选实施例中，在确定总驱动功率L_p的步骤104中，也可以考虑预估的再生能量，其可降低所需的总驱动功率L_p(或提高可利用的能量存储装置的存储)。如果获得例如地形测绘的行程信息为，有很长的下坡路段，由此可以在的步骤104评估出，当电动机12在下坡路段处于发电式运行时，预估的再生能量有多高。可选地还可以使用典型的再生能量值，例如使用与距离相关的能量值的中间值。在接下来的步骤106中，确定在计划的行程下整车电网的预估电功率需求L_BN_P。所述预估电功率需求L_BN_P涉及车辆上存在的电力消耗装置，其使得能量存储装置放电，尤其是低压和高压消耗装置，如电空调压缩机、高压加热件或类似装置。对这种需求、尤其是对车内空间的制冷和/或加热消耗装置的需求的预计，可以例如基于发动车辆时的环境温度和/或被驾驶者预设的期望车内空间温度和/或预设的期望加热功率进行评估。尤其在缺乏这种温度或者调控信息的情况下，也可以利用与行程相关的规范或经验数值，用来确定预计的功率需求L_B N_p。在接下来的步骤108中，依据前面确定的预估总驱动功率L_p和预估电功率需求L_BN_P以及可利用的能量存储装置26的存储能，来制定运行策略BS。在此，由从步骤102读取的当前实际荷电状态SOCjst与荷电状态S0C_end的差值确定可利用的存储能，所述荷电状态S0C_end为按本发明驶过该行程后所力求达到的。例如，该力求达到的荷电状态S0C_end可以相关于能量存储装置26的全部SOC存量的30 %或20 %，在优选的实施例中是10%。在该步骤，预估电功率需求L_BN_p可以被修正性地加以考虑，例如把其从可利用的存储能中减去，以便得到实际上用于该电动机驱动的车辆运行可利用的存储能。在步骤108中确定的运行策略BS，尤其包含电动式和内燃式驱动的特性曲线区域(Kennfeldbereich),并且在图3中做出示范说明。在图3中,X轴表示传动轴16或驱动轴
18(参见图1)的转速，Y轴表示带动车辆驱动的转矩。特性曲线200表示电动机12的满载荷特性曲线，亦即与转速相关最大单独通过电动机带动的转矩。另外，曲线202表示出内燃机14的满载荷特性曲线，亦即与转速相关最大单独通过内燃机带动的转矩。因此，处于满载荷特性曲线200和202之下的运行点能够表示出，单独运行电动机12或内燃机14，或者在互相重叠的区域选择性地通过电动机或内燃机运行。除此而外，用曲线204表示这种满载荷特性曲线，其可表示在电动机12和内燃机14同时运行时的转矩叠加(助推功能)。附加地在图3中标记出了电动机12 (EMtjpt)和内燃机H(VMtjpt)具有特别高效率的运行区域。此外，根据本发明所述运行策略还包括确定转换界线206，其同样地被示例性地标记在图3中。该转换界线206确定，对给定的转速，要示出的转矩是被电动机12、还是被内燃机14带动。若当前运行点处于示范示出的转换界线206的左下部，则该必需的转矩表示出单独通过电动机12进行。在其他情况下，若该运行点处于转换界线206的右上部，则表示出该转矩通过内燃机14的单独运行，或如必要，通过两者同时运行。根据本发明，依据在步骤104中确定的预估总驱动功率L_p，以及能量存储装置26(尤其在减去预估的整车电网需求L_BN_p后)中可利用的存储能(S0C_ist-S0C_end)的转换界线206如此选择，使大部分以至于整个行程都能够通过电动式驱动进行。但是，如果预估总驱动功率L_p大于能量存储装置26的可利用存储能，则该转换界线206将如此预先设定，使能量存储装置的可利用存储能在驶过行程后尽量耗尽，最好达到预定的荷电状态S0C_end。如有需要，必需的内燃式驱动部分按图3如此选择，使其处于特性曲线区域内，在该区域内使内燃机具有尽可能高的效率。该区域尤其是以特性曲线202和206为界的区域VM和尤其优选的效率优化区域VMopt。在图2的步骤108中在确定运行策略、尤其在确定转换界线206后，该方法进入步骤110。在步骤108中，在考虑到预估的整车电网需求L_BN_p的情况下，确定荷电状态S0C_P作为驶过的行程的函数的预计过程。此后，该方法进入步骤112，由此开始行驶并且向该目的地按前面确定的运行策略BS对混合动力单元10进行控制。因此，尤其根据图3给出的运行策略依据当前转速和当前需要的转矩预设电动式和内燃式的驱动区间。
在行驶当中，在固定的区间内、例如每驶过预定的距离或在运作预定的行驶时间后，对运行策略进行检查、并且如有必要进行调整。为此，该方法进入询问步骤114，在此重新读取能量存储装置的当前实际荷电状态S0C_ist，并且和在步骤110中对此时间点以及对此行程段预计的荷电状态S0C_p相比较。如果在步骤114能确定，当前实际荷电状态S0C_ist处于预计的荷电状态S0C_p的偏差范围土 Λ之内，便没有必要调节该运行策略。在这种情况下，该方法返回步骤112，以便按之前确定的运行策略BS继续运行混合动力单元。如果在步骤114的询问中得到相反的结果，预计的荷电状态S0C_p的最小偏差土 Λ超出了范围，亦即能量存储装置的放电快于或慢于预计，则该方法转入步骤116，以便调整运行策略BS。运行策略的调整尤其包括转换界线206的适当偏移。如果当前实际荷电状态S0C_ist小于预计的荷电状态S0C_p± Λ，也即表示放电过快，则转换界线206向较低转速和/或较低转矩方向偏移(参见图3)。以这种方式，使有利于内燃机运行区间，而降低电动机运行区间，并使能量存储装置的放电变慢。如果在步骤114的询问中得到相反的结果，当前实际荷电状态SOCjst大于S0C_p± Λ，则转换界线206向较高转速和/或较高转矩方向偏移，以使得在整个行程中能较好地利用能量存储装置的存储能。在图4中示出能量存储装置的荷电状态S0C、车辆时速v_Fzg以及内燃机的运行区间VM在不同行程S1、S2和S3的典型曲线。在行程SI的情况下，其驶过的行程是如此之短，因此能量存储装置26的可利用存储能足够电动机12在该行程中以纯电动式运行来行驶。在该行程SI的终点，能量存储装置的荷电状态与寻求的荷电状态SOC_end相当，例如约处于能量存储装置26全部存储能的10%。行程SI驶过的行程不需要内燃式运行(见图4下面)。(可这样理解，如果有这样的行程，其整个驱动功率小于行程SI所需要的，则能量存储装置的可利用能量将不会被全部耗尽。更确切地说，在这种情况下，SOC在该行程的终点会处于SOC_end的上方。)在行程S2的情况下，能量存储装置的可利用存储能不足以使只通过电动机12来达到全部驱动功率。因此，必须在某些时段把内燃机14启动(参见图4下面)。但是，因为在使用该运行策略时、也把能量存储装置的可利用存储能尽量耗尽(见图4上面)，所以内燃式运行区间被减至最小。相比行程S2，更长的行程S3需要更长的内燃式运行区间。但是，该运行策略也设计成，在行程S3的终点、能量存储装置才被耗尽达到其力求的最终荷电状态S0C_end。无论是在行程S2还是在行程S3的情况下，都把内燃式运行驱动区间如此安排，使内燃机14具有相对较高的效率。尤其只有当需要的驱动转矩相对较高时，才切换内燃式运行，由此让内燃机以相对优良的效率运行。结果说明，按本发明的方法对于驶过的任意车程都只允许最少的CO2排放量。参考标记/缩写10混合动力单元12 电动机14内燃机16传动轴18驱动轴20 齿轮22离合器24离合器26能量存储装置28充电接口30外部电源32功率电子装置34引擎控制装置36运行控制200电动机满载荷特性曲线202内燃机满载荷特性曲线204电动机+内燃机满载荷特性曲线206转换界线SOC 荷电状态(state of Charge)S0C_end预估达到的放电状态SD行程数据L_D 预估需要的总驱动功率L_BN_P预估整车电网的电力功率需求BS 运行策略
EM 电动机VM 内燃机
权利要求
1.一种用于控制车辆的混合动力单元(10)的方法，其中，所述混合动力单元(10)具有至少一个作为第一驱动源的电动机(12)，还具有作为第二驱动源的内燃机(14)，并且该电动机(12)由能量存储装置(26)供应电能，并且所述能量存储装置(26)具有用于通过外部电源(30)重新充电的充电接口(28)，其中，所述方法包括如下步骤: -接收计划要驶过的行程的行程数据(SD)； -确定用于所述计划行程的预估所需的总驱动功率(L_p)； -依据所述预估所需的总驱动功率(L_p)，确定用于所述计划行程的运行策略(BS)，其中，所述运行策略(BS)包括在电动机驱动和/或内燃机驱动之间的与运行点相关的转换界线(206)，并且其中，这样来确定所述转换界线(206)，使得当所述预估所需的总驱动功率(L_p)大于或等于所述能量存储装置(26)可利用的电能存储时，在驶过所述行程后预估达到的所述能量存储装置(26)的荷电状态(SOC_end)达到预定值，并且必要时效率优化地选择必要的内燃机驱动区间；以及 -按照确定的用来驶过所述行程的运行策略(BS)来控制所述混合动力单元(10)。
2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，如此确定所述与运行点相关的转换界线(206)，使得当用于所述计划行程的预估所需的总驱动功率(L_p)大于或等于所述能量存储装置(26)可利用的电能存储时，在驶过所述行程后预估达到的所述能量存储装置(26)的荷电状态(SOC_end)处于所述能量存储装置(26)总存储能的最高30%、优选最高20%以及特别优选最闻10%。
3.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述运行策略(BS)的确定包括确定所述能量存储装置(26)的荷电状态(SOC_p)在所述计划行程上的预计曲线，并且在控制所述混合动力单元(10)以驶过所述行程期间，把当前实际荷电状态(SOC_ist)与在该时间点上所述能量存储装置(26)的预计荷电状态(SOC_soll)进行至少一次地对比，并在确定最小偏差(±八)的情况下，对 所余行程调整所述与运行点相关的转换界线(206)。
4.按权利要求3所述的方法，其特征在于，尤其在每驶过一段预定的距离和/或每驶过一段预定的行驶时间后，间歇地将所述当前实际荷电状态(SOC_ist)与所述能量存储装置(26)的预计荷电状态(SOC_soll)进行对比，以及调整所述与运行点相关的转换界线(206)。
5.按上述权利要求之任一项所述的方法，其特征在于，所述与运行点相关的转换界线(206)是关于所述混合动力单元(10)的驱动轴(18)或驱动该驱动轴(18)的传动轴(16)的转速和转矩的特性曲线。
6.按上述权利要求之任一项所述的方法，其特征在于，所述与运行点相关的转换界线(206)包括第一转换界线，以用于将电动机驱动转换为内燃机驱动，还包括第二转换界线，以用于把内燃机驱动转换为电动机驱动，其中，所述第二转换界线处在比第一转换界线更低的转速和/或更低的转矩下。
7.按上述权利要求之任一项所述的方法，其特征在于，所述计划行程的行程数据(SD)包括以下信息中的至少一项:所述计划行程的预估距离、预估行驶时间、具体目的地、道路类型、地理的或地形测绘的行程信息、路建信息、速度时限、当前交通信息或者预期的交通山/又O
8.按上述权利要求之任一项所述的方法，其特征在于，所述计划行程的行程数据(SD)由使用者输入和/或由导航系统传递。
9.按上述权利要求之任一项所述的方法，其特征在于，所述电动机(12)除了它的电动式运行外，还能够可选地以发电式运行来产生电能，并且在确定用于所述计划行程预估的总驱动功率(L_p)时，要考虑预估的发电产生的能量，尤其要考虑预估的再生能量。
10.按上述权利要求之任一项所述的方法，其特征在于，附加地确定用于所述计划行程的车辆整车电网的预估电功率需求(L_BN_p)，并且在确定所述运行策略(BS)和/或可利用的能量存储装置(26)的电能存储时对其加以考虑。
11.一种用于车辆的混合动力单元，其中，所述混合动力单元(10)具有电动机(12)作为第一驱动源和内燃机(14)作为第二驱动源，并且该电动机(12)由能量存储装置(26)供应电能，并且该能量存储装置(26)具有充电接口(28)，以用于通过外部电源(30)的重新充电，其特征在于装置(36)，所述装置设计为，根据权利要求1至10之任一项所述的方法来控制所述混合动力单元(10) 。
全文摘要
本发明涉及一种用于控制车辆的混合动力单元(10)的方法，其中，所述方法包括如下步骤接收计划要驶过的行程的行程数据(SD)；确定用于所述计划行程的预估所需的总驱动功率(L_p)；依据所述预估所需的总驱动功率(L_p)，确定用于所述计划行程的运行策略(BS)，其中，所述运行策略(BS)包括在电动机驱动和/或内燃机驱动之间的与运行点相关的转换界线(206)；以及按照确定的用来驶过所述行程的运行策略(BS)来控制所述混合动力单元(10)。本发明还包括一种用于车辆的混合动力单元。
文档编号B60W20/00GK103223942SQ201310131838
公开日2013年7月31日 申请日期2013年1月28日 优先权日2012年1月28日
发明者M·齐尔默, D·普罗查兹卡, M·富格尔 申请人:大众汽车有限公司