專利名稱：用于調(diào)節(jié)機動車中發(fā)動機驅(qū)動裝置的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種如權(quán)利要求1前序部分所述的用于調(diào)節(jié)機動車中發(fā)動機驅(qū)動裝置的方法。
背景技術(shù)：
DE 10 2004 049 324 Al公開了一種具有混合驅(qū)動器的機動車的行駛動力學(xué)的控制與調(diào)節(jié)方法，作為發(fā)動機驅(qū)動裝置，所述混合驅(qū)動器包括可分別施加驅(qū)動力矩的電機和內(nèi)燃機。電機與內(nèi)燃機之間的力矩分配是通過多級方法來確定的；在該多級方法中，對發(fā)動機參數(shù)、調(diào)節(jié)范圍(Stellgrenzen)以及行駛動力學(xué)函數(shù)均需加以考慮。

發(fā)明內(nèi)容
以此種現(xiàn)有技術(shù)為基礎(chǔ)，本發(fā)明的基本目的是對機動車中具有至少兩個驅(qū)動單元的發(fā)動機驅(qū)動裝置的驅(qū)動力矩進行分配，從而優(yōu)化能耗。根據(jù)本發(fā)明，這一目的是通過權(quán)利要求1中的特征得以實現(xiàn)的。各從屬權(quán)利給出了符合目的的其他改進方案。根據(jù)本發(fā)明的方法的前提是機動車的發(fā)動機驅(qū)動裝置具有至少兩個能夠獨立地加以調(diào)節(jié)的發(fā)動機驅(qū)動單元。為確定所述至少兩個驅(qū)動單元之間能夠優(yōu)化能耗的力矩分配方案，首先獲取驅(qū)動單元在多種不同分配的驅(qū)動力矩情形下的單獨能耗之和。接著，從單獨能耗之和中確定出具有所屬之力矩分配方式的最優(yōu)能耗值。在這種方法中，從至少兩個發(fā)動機驅(qū)動單元的個數(shù)任意選擇的運行點中，通過下述方式來確定出各驅(qū)動單元之間能夠?qū)崿F(xiàn)能耗優(yōu)化的實時力矩分配方式為不同的運行點確定不同的力矩分配方式，然后基于各驅(qū)動單元的單獨能耗和，確定出每一種力矩組合的總能耗。通過對不同運行點的總能耗進行比較，能夠識別出最有利的總能耗以及驅(qū)動單元之間相應(yīng)的力矩分配方式。這種處理方式的優(yōu)點在于方法的極大靈活性等，因為其能夠?qū)⒈M可能不相同的機動車內(nèi)部參數(shù)、邊界條件以及環(huán)境條件考慮在內(nèi)。該方法優(yōu)選適用于在線運行 (Online-Betrieb)，在這種運行方式中，最優(yōu)能耗值是在機動車運行工作期間，在運行考慮機動車實時內(nèi)、外部條件下確定得出的。根據(jù)本發(fā)明的方法可被應(yīng)用于具有不同類型之驅(qū)動單元的驅(qū)動裝置上。其可以考慮應(yīng)用在例如那些具有至少兩個構(gòu)造不同的發(fā)動機驅(qū)動單元且所述發(fā)動機驅(qū)動單元優(yōu)選為一個內(nèi)燃機與至少一個電動機的混合驅(qū)動器上。但是，也可以考慮應(yīng)用于比如至少由兩個電動機或者兩個內(nèi)燃機構(gòu)成的組合裝置。此外，在由三個或多個驅(qū)動單元組成的復(fù)合裝置之中，出于對例如一個電動機與一個內(nèi)燃機進行能耗優(yōu)化的目的，也可以相宜地將根據(jù)本發(fā)明的方法應(yīng)用于這兩個驅(qū)動單元上(此種情況下，所述復(fù)合裝置的附加構(gòu)件可以是一個或多個其他電動機)。當(dāng)然，在包含多于兩個驅(qū)動單元的復(fù)合裝置中，原則上也可以將所有驅(qū)動單元都包括在根據(jù)本發(fā)明的方法中以進行能耗優(yōu)化。
對于兩個構(gòu)造不同的發(fā)動機驅(qū)動單元參與能耗優(yōu)化的情況，能耗需用可比照的單位來換算。例如，下述情形是恰當(dāng)?shù)脑诰哂幸粋€內(nèi)燃機和一個電動機的混合驅(qū)動器中，將電動機的能耗換算成燃料當(dāng)量(Kraftstoffaquivalent)，其中，為電動機供電的電池或蓄能器的化學(xué)能是用與電池或蓄能器的充電狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的經(jīng)濟因子(Gkonomiefaktor)來評估的。這種處理方式能夠?qū)㈦姵氐幕瘜W(xué)能與來自燃料的能量進行比較。通過經(jīng)濟因子，可以根據(jù)實時充電狀態(tài)對儲存在電池中的化學(xué)能作出不同的評價。例如，下述情形是符合目的的，即如果電池處于完全充滿電的狀態(tài)，則包含于其中的能量被評估為有利，其能夠用于驅(qū)動，以便為能量回收階段(Rekuperation)重新獲取新的儲存空間。在這種情況下，由于化學(xué)能被評估為更加有利，因而力矩分配出現(xiàn)向著電動機方向的移動。相反，如果電池處于低充電狀態(tài)，那么對于驅(qū)動機動車而言，電池中的化學(xué)能可被評估為相對更昂貴，因為在低于臨界充電狀態(tài)時，可能需要通過內(nèi)燃機進行有效充電以避免電池因過度放電而致?lián)p；因此在這種情況下，力矩分配向著有利于內(nèi)燃機的方向移動。作為機動車內(nèi)部參數(shù)，可以考慮采用發(fā)動機特定參數(shù)以及傳動系參數(shù)。另外還可以考慮來自行駛動力學(xué)的影響與限制。作為外部影響參量，可以考慮采用環(huán)境條件，例如在前車的位置和速度、行車道或者行車路線上的障礙物對等，這些參數(shù)可以通過相應(yīng)的傳感器，例如距離探測系統(tǒng)和導(dǎo)航系統(tǒng)來確定。

對于傳動系中的限制條件，可以考慮采用例如最大可傳送的、不可以超過的驅(qū)動力矩，方法是，在一根軸或所有軸上設(shè)置最大許可驅(qū)動力矩。發(fā)動機驅(qū)動單元優(yōu)選在機動車的不同車軸上起作用，但是，在同一車軸上起作用的驅(qū)動單元原則上也是可以按照本發(fā)明的方法實施調(diào)節(jié)以優(yōu)化能耗的。如果驅(qū)動單元在不同軸上起作用，那么可以在各個軸上，或者說在傳動系中為各個軸均預(yù)先設(shè)定大小不同或者視情況也可相同的最大驅(qū)動力矩。通過調(diào)節(jié)行駛動力，例如通過電子穩(wěn)定性程序(ESP)也可以對力矩分配方式產(chǎn)生影響。行駛動力調(diào)節(jié)程序的影響結(jié)果可以是比如對發(fā)動機驅(qū)動單元上的可傳送力矩或者可傳送到車軸上的力矩進行限制。這種對驅(qū)動力矩的影響既可以是為了穩(wěn)定機動車或者避免機動車的不穩(wěn)定性，也可以是為了改善行駛動力特性而實施；通過比如對力矩進行不同形式的分配從而影響機動車轉(zhuǎn)向性能的方式，尤其可使機動車特性更具運動性。作為其他的行駛動力學(xué)上的影響參量，可以考慮采用車輪或輪胎轉(zhuǎn)差率 (Reifenschlupfe)0這可以這樣來實現(xiàn)，即，在具有較高轉(zhuǎn)差率的軸上施加比在具有較小轉(zhuǎn)差率的軸上更小的驅(qū)動力矩。此外也可以考慮減小驅(qū)動力矩，從而將驅(qū)動輪側(cè)滑降低到限值之下。分配到每一驅(qū)動單元上的驅(qū)動力矩優(yōu)選處于零到相應(yīng)驅(qū)動單元的最大驅(qū)動力矩值之間，其中，零這一值可以通過例如使傳動系中斷，尤其是通過打開離合器的方式來設(shè)置。


其他的優(yōu)點及符合目的的實施例可從其他權(quán)利要求、附圖及

中獲知。其中
圖1是具有混合驅(qū)動器的機動車的示意圖，圖中額外地示出了用于在混合驅(qū)動器的內(nèi)燃機與電動機之間分配驅(qū)動力矩的方框電路圖，圖2是用于評估總能耗的方框電路圖，其中總能耗是內(nèi)燃機與電動機各自的能耗組成的。
具體實施方式
圖1中示出的機動車1具有包括內(nèi)燃機3及電動機7的混合驅(qū)動器，其中，內(nèi)燃機 3與電動機7的驅(qū)動力矩能夠彼此獨立地進行調(diào)節(jié)。內(nèi)燃機3通過可調(diào)節(jié)的離合器4和傳動機構(gòu)5將其驅(qū)動力矩傳遞到機動車前軸上。電動機7對后軸6起作用。在示出的實施例中未設(shè)置其他驅(qū)動單元。機動車適宜地裝備了機動車調(diào)節(jié)系統(tǒng)。其特別擁有一帶有行駛動力調(diào)節(jié)裝置 (ESP)的電子制動系統(tǒng)。對各個車輪的制動矩均可進行控制，其中，制動系統(tǒng)根據(jù)提供的傳感器數(shù)據(jù)來計算每一車輪實時可傳遞的輪胎抓地力(Reifenkdfte)。根據(jù)傳感器數(shù)據(jù)可以獲取每一車軸可傳遞的最大或最小總力矩。制動系統(tǒng)可以分別通過增加或降低力矩的作用方式來對各個軸驅(qū)動裝置產(chǎn)生影響，從而能夠在行駛動力發(fā)生改變的行駛狀態(tài)中使機動車穩(wěn)定或保持穩(wěn)定性。機動車配備有調(diào)節(jié)或控制器或者裝配有幾個獨立的調(diào)節(jié)器及控制器，這些儀器在總體上構(gòu)成調(diào)節(jié)或控制器，在該調(diào)節(jié)或控制器中，將對機動車自有傳感機構(gòu)的傳感器信號進行處理并產(chǎn)生用于調(diào)節(jié)機動車中不同調(diào)整單元的調(diào)整信號。在圖1左半部分示圖中示出了具有代表不同功能的方框10至19的方框電路圖， 通過這些功能可以影響行駛狀態(tài)。按照方框10所示，駕駛員預(yù)先設(shè)定駕駛員期望力矩，在隨后的方框12中，該期望力矩與從方框11饋入到方框12中的速度函數(shù)進行協(xié)調(diào)，其中所述速度函數(shù)可以是例如速度控制器函數(shù)或距離調(diào)節(jié)系統(tǒng)。在方框12中，根據(jù)所述駕駛員期望力矩與速度函數(shù)的不同比例關(guān)系獲取總驅(qū)動力矩，并將其作為輸入信號輸入到隨后的方框13中；在方框13 (連同方框14 一起)中，對前軸2上的內(nèi)燃機3與后軸6上的電動機7之間的力矩進行分配。在前、后軸之間的力矩分配要考慮包括發(fā)動機邊界條件在內(nèi)的來自傳動系的不同邊界條件、來自行駛動力調(diào)節(jié)系統(tǒng)，例如電子穩(wěn)定性程序(ESP)的邊界條件，以及其它優(yōu)化策略或成本復(fù)合函數(shù)，特別是由機動車各發(fā)動機驅(qū)動單元的獨立能耗組成的總能耗優(yōu)化函數(shù)。為確定出利用在內(nèi)燃機3與電動機7之間進行相應(yīng)力矩分配而能達到的最優(yōu)能耗值，在機動車運行工作期間均實施優(yōu)化算法，通過該優(yōu)化算法，對于各發(fā)動機驅(qū)動單元之間的多種不同的驅(qū)動力矩分配方式，分別確定出單獨能耗，并通過對單獨能耗求和而獲取最優(yōu)能耗值。具體而言，這是通過以下方式來實現(xiàn)的例如將電動機作用于后軸上的驅(qū)動力矩從一最小值開始，通過計算的方式一點點增大，并且對于每一力矩值均確定出電動機的實時能耗。因為從與預(yù)定之總驅(qū)動力矩的差值也可以得出由內(nèi)燃機所分擔(dān)的力矩份額，因此在每一迭代步驟(Iterationsschritt)中也能獲取內(nèi)燃機的能耗，這樣，對于電動機與內(nèi)燃機之間從計算角度考慮的每一種力矩分配，既能得知電動機的單獨能耗，也能得知內(nèi)燃機的單獨能耗。當(dāng)在預(yù)先確定的力矩步驟(Momentenschritt)中對于給定的電動機驅(qū)動力矩總值域而言迭代循環(huán)經(jīng)歷完并且考慮了由相應(yīng)的內(nèi)燃機所分擔(dān)的力矩份額的情況下，那么從單獨能耗之和中能夠為每一迭代步驟確定出最優(yōu)能耗。同時由此還能夠知曉內(nèi)燃機與電動機之間與此最優(yōu)能耗值相應(yīng)的力矩分配方式。
但是，這種力矩分配是由發(fā)動機驅(qū)動單元、傳動系中的傳遞路徑以及即時行駛動力學(xué)決定的。此外，也可以有限制地利用機動車外部的條件，例如，行車道，行車路線上的障礙物或者在前面行駛的機動車的位置與特點等。在按照方框13和14對能耗優(yōu)化的力矩分配方式進行計算時，這些約束條件從方框15和16中流入；在方框15和16中會對前軸(方框15)與后軸(方框16)上的不同邊界條件和約束條件進行協(xié)調(diào)。作為協(xié)調(diào)方框15和16 的輸入?yún)?shù)，一方面是來自方框13的能夠優(yōu)化能耗的實時力矩分配方式，另一方面是來自代表ESP系統(tǒng)的方框19以及方框17和18的行駛動力學(xué)上的狀態(tài)參數(shù)或約束條件，所述方框17包含內(nèi)燃機或傳動機構(gòu)關(guān)于前軸的邊界條件和限制，而方框18則包含電動機與驅(qū)動機構(gòu)關(guān)于后軸的邊界條件和限制。如果在協(xié)調(diào)方框15中確定，計算得到的能夠優(yōu)化能耗的力矩分配值由于實時存在的約束條件而不能實現(xiàn)，那么就一相應(yīng)信號被送到方框13中，從而在對來自協(xié)調(diào)方框15的輸入?yún)?shù)進行相應(yīng)考慮的基礎(chǔ)上重新計算能夠優(yōu)化能耗的力矩分配方式。在對限制條件進行考慮的情況下最終找到能夠使能耗優(yōu)化的力矩分配值后，相應(yīng)的信號即被發(fā)送給內(nèi)燃機3和電動機7，必要時也發(fā)送給相應(yīng)的驅(qū)動機構(gòu)調(diào)節(jié)單元，以便在前軸與后軸上調(diào)節(jié)出期望的相應(yīng)驅(qū)動力矩。圖2示出了評估實時總能耗的方框電路圖，其包括內(nèi)燃機在前軸上的單獨能耗以及電動機在后軸上的單獨能耗。在圖中，符號“Cr”表示相應(yīng)的曲軸，“PT1 ”與“PT2”分別表示前軸與后軸上的傳動系，“η”表示計算總能耗的實時迭代步驟。方框電路圖上方支路中的第一方框20包含一力矩傳遞函數(shù)，該函數(shù)用于將后軸上的曲軸力矩仏^，換算成后軸上相應(yīng)的輪驅(qū)動矩MKad ΡΤ2。在方框電路圖的上方支路中，方框或者說步驟21中的實時迭代步驟η的靠近方框20輸出側(cè)的后軸車輪驅(qū)動力矩MKad PT1被從駕駛員期望力矩MKad—D 中減去，由此可獲得實時迭代步驟η的前軸車輪驅(qū)動力矩MKad—PT1。 該前軸車輪驅(qū)動力矩在隨后的包含另一力矩傳遞函數(shù)的方框22中被再次轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的前軸曲軸力矩Μ&ΡΤ1，后者隨后在用于獲得內(nèi)燃機實時轉(zhuǎn)速η_ΡΤ1的下一方框23中被換算成內(nèi)燃機的能耗值。在方框電路圖的下方支路中，與電動機驅(qū)動力矩相應(yīng)的后軸曲軸力矩Mcijt2在方框25中被乘以電動機的實時轉(zhuǎn)速η_ΡΤ2、從而得到電功，這一電功是為獲得相應(yīng)的驅(qū)動力矩而必須從電動機電池中取用的。在另外的方框沈和27中將考察電動機的有效系數(shù) Elm和電池的有效系數(shù)n_Bat，它們相應(yīng)地減小了計算出的功率值。由此獲得的值隨后在方框32中與經(jīng)濟因子相乘，這樣就獲得了一個與所用燃料相當(dāng)?shù)碾姽Γ@一電功在方框 24中與內(nèi)燃機所用燃料做的功相加，從而獲得實時迭代步驟η的總能耗Pln (η)。為多個迭代步驟η確定出電動機的總能耗Pln，其中，每一迭代步驟η代表電動機不同的驅(qū)動力矩仏^ ΡΤ2的值，并且在考慮到駕駛員期望力矩MKad D 的情況下，還代表電動機與內(nèi)燃機之間的相應(yīng)力矩分配。接著，從獲得的總能耗Pln的總和中可以確定出歸屬于一定的力矩比例的最小值，所述力矩比例可以通過對內(nèi)燃機與電動機在汽車的軸上的相應(yīng)控制而調(diào)節(jié)得到。在方框23中考慮的使得來自電池的化學(xué)能與來自燃料的功能夠進行比較的經(jīng)濟因子ke是在方框觀中計算得出的。在方框觀中還包含了代表經(jīng)濟因子ke計算模塊的方框四至31。首先，確定出電池的理論充電狀態(tài)SOCstjll與實際充電狀態(tài)SOClst之間的差。將該差值作為輸入?yún)?shù)輸入到方框30中，在所述方框中，用增強因子Ici對充電狀態(tài)的差值求積分，然后在方框31中再加上偏置量Iv所述偏置量Ictl的值可以例如被置為1，該值代表電池平均充電狀態(tài)，反之，偏置量Ictl的值為0則意味著，化學(xué)能和燃料的能量被評估成相等。方框30中的積分電路按照記憶方式工作，以便將控制偏差的時延考慮在內(nèi)。如果電池的放電和充電保持平衡，那么該數(shù)值得到平衡。而如果例如放電狀態(tài)占優(yōu)勢，那么經(jīng)濟因子k/變大，因而電池的化學(xué)能被評估為不利于驅(qū)動機動車。反過來，電池的化學(xué)能被評估為有利， 因而在經(jīng)濟因子較小時，電動機的操縱是有利的。
權(quán)利要求
1.用于調(diào)節(jié)機動車(1)中發(fā)動機驅(qū)動裝置的方法，其中所述發(fā)動機驅(qū)動裝置包括至少兩個驅(qū)動單元(3、7)并且這兩個驅(qū)動單元(3、7)的驅(qū)動力矩(MKad PT1、MKad PT2)能夠獨立地得到調(diào)節(jié)，其特征在于，為確定所述驅(qū)動單元(3、7)之間能夠使能耗優(yōu)化的力矩分配方式獲取所述驅(qū)動單元(3、7)在多種不同分配的驅(qū)動力矩(MKad PT1、MKad PT2)情形下的單獨能耗之和并從所述單獨能耗之和中確定出具有所屬之力矩分配方式的最優(yōu)能耗值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述驅(qū)動力矩(MKadPT1、MKad PT2)是這樣分配的，即，所述驅(qū)動力矩(MKad—PT1、MKad—PT2)之和對應(yīng)于給定的總驅(qū)動力矩(MKad—Drv)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法—，其特征在于，所述總驅(qū)動力矩對應(yīng)于駕駛員的期望力矩(MRad_Drv )。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，所述驅(qū)動單元(3、7)作用在不同的汽車軸(2、6)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，所述最優(yōu)能耗值的確定是在機動車(1)運行工作期間實施的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5之一所述的方法，其特征在于，對于包括內(nèi)燃機(3)和至少一個電動機(7)的混合驅(qū)動器而言所述電動機(7)的能耗被換算成燃料當(dāng)量。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，在獲取所述燃料當(dāng)量時，為所述電動機 (7)供電的電池的化學(xué)能是以由所述電池的充電狀態(tài)所決定的經(jīng)濟因子(ke)來評估的。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7之一所述的方法，其特征在于，對于包括內(nèi)燃機(3)和至少一個電動機(7)的混合驅(qū)動器而言，在確定的驅(qū)動力矩(MKad PT1、MEad PT2)下需要釋出的功率通過對所述內(nèi)燃機(3)的燃料供應(yīng)進行調(diào)節(jié)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8之一所述的方法，其特征在于，能耗優(yōu)化的力矩劃分在設(shè)備特定的和/或行駛動力學(xué)的極限之內(nèi)進行。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，預(yù)先確定汽車軸(2、6)上的最大允許驅(qū)動力矩。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的方法，其特征在于，預(yù)先確定汽車軸(2、6)上的最小允許驅(qū)動力矩。
12.根據(jù)權(quán)利要求9至11之一所述的方法，其特征在于，在力矩劃分時對所述混合驅(qū)動器的部件即電動機(7)的電池的充電狀態(tài)加以考慮。
13.根據(jù)權(quán)利要求9至12之一所述的方法，其特征在于，對所述混合驅(qū)動器的部件即內(nèi)燃機(3)與由所述內(nèi)燃機(3)驅(qū)動的汽車軸(2、6)之間的傳動系中的力矩減小或中斷情形加以考慮。
14.根據(jù)權(quán)利要求9至13之一所述的方法，其特征在于，對不穩(wěn)定的行駛狀態(tài)或者機動車穩(wěn)定性降低的行駛狀態(tài)加以考慮。
15.用于實施根據(jù)權(quán)利要求1至14之一所述的方法的調(diào)節(jié)或控制器。
16.機動車(1)中的發(fā)動機驅(qū)動裝置，該裝置具有如權(quán)利要求15所述的調(diào)節(jié)或控制器。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的驅(qū)動裝置，其特征在于，所述發(fā)動機驅(qū)動裝置被設(shè)置為混合驅(qū)動器并且該混合驅(qū)動器的驅(qū)動單元包括內(nèi)燃機(3)和至少一個電動機(7)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的驅(qū)動裝置，其特征在于，所述混合驅(qū)動器的內(nèi)燃機(3)作用在第一汽車軸(2)上并且至少一個電動機(7)則作用在另一汽車軸(6)上。
19.根據(jù)權(quán)利要求16至18之一所述的驅(qū)動裝置，其特征在于，所述發(fā)動機驅(qū)動裝置包括至少兩個電動機(7)。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的驅(qū)動裝置，其特征在于，所述發(fā)動機驅(qū)動裝置包括至少兩個內(nèi)燃機(3)。
全文摘要
一種用于調(diào)節(jié)機動車中發(fā)動機驅(qū)動裝置的方法，所述發(fā)動機驅(qū)動裝置具有至少兩個其驅(qū)動力矩能夠獨立地得到調(diào)節(jié)的驅(qū)動單元，其中，為確定能耗優(yōu)化的力矩分配而獲取驅(qū)動單元在多種不同分配的驅(qū)動力矩的情形下的單獨能耗之和并從所述單獨能耗之和中確定出最優(yōu)能耗值。
文檔編號B60W30/18GK102159439SQ200980136672
公開日2011年8月17日 申請日期2009年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月19日
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