本發(fā)明涉及一種用于混合動(dòng)力汽車、尤其用于加版輕度混合動(dòng)力汽車(mild-hybrid-plus-kraftfahrzeug)的驅(qū)動(dòng)裝置,其具有內(nèi)燃機(jī)、第一電機(jī)(其能夠與內(nèi)燃機(jī)的曲軸相連)、第二電機(jī)(其能夠與混合動(dòng)力汽車的汽車傳動(dòng)裝置耦連)。此外,本發(fā)明涉及一種相應(yīng)的方法。
背景技術(shù):
具有內(nèi)燃機(jī)和第一電機(jī)(其以皮帶傳動(dòng)與內(nèi)燃機(jī)的曲軸相連)的現(xiàn)代混合動(dòng)力汽車基本上是已知的。第一電機(jī)或皮帶傳動(dòng)器可以通過(guò)離合器與內(nèi)燃機(jī)的曲軸耦連。第一電機(jī)在此可以以發(fā)電機(jī)模式運(yùn)行(包含回收),用于為汽車的汽車電路供電并且為電池充電。第一電機(jī)也可以以電動(dòng)機(jī)模式支持內(nèi)燃機(jī)(助力)。在皮帶傳動(dòng)器和內(nèi)燃機(jī)的曲軸之間連接離合器用于電機(jī)的這些模式。此外離合器也可以被打開(kāi),用于將皮帶傳動(dòng)器與內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速脫耦并且由此降低皮帶傳動(dòng)器的拖曳損失,由此可以提高內(nèi)燃機(jī)的效率。另外的(第二)電機(jī)在此可以以發(fā)電機(jī)模式運(yùn)行(包含回收),用于為汽車的汽車電路供電并且為電池充電。第二電機(jī)也可以在發(fā)動(dòng)機(jī)模式中支持內(nèi)燃機(jī)(助力)并且此外被用于純電動(dòng)行駛。對(duì)于大致5-15kw/t的電動(dòng)機(jī)功率涉及的是輕度混合動(dòng)力汽車。
在此被證明具有的缺點(diǎn)在于,汽車的行駛性能以及效率通過(guò)所述離合器的不利的操作被損害。尤其不利的是,在離合器閉合從而皮帶驅(qū)動(dòng)器被連接時(shí),兩個(gè)電機(jī)始終被使用,其中第一電機(jī)(結(jié)合皮帶傳動(dòng)器中的損失)減小了由內(nèi)燃機(jī)輸出的可用的機(jī)械功率、從而導(dǎo)致了燃料消耗增加。另一方面不利的是,通過(guò)皮帶傳動(dòng)器驅(qū)動(dòng)的一些設(shè)備(例如機(jī)械空調(diào)壓縮機(jī))在離合器打開(kāi)時(shí)在沒(méi)有第一電機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)、不能運(yùn)行。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于,克服至少一個(gè)由現(xiàn)有技術(shù)已知的缺點(diǎn)。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題尤其在于,提供一種改進(jìn)的驅(qū)動(dòng)裝置和用于運(yùn)行該驅(qū)動(dòng)裝置的相應(yīng)的方法,其優(yōu)化了第一電機(jī)和內(nèi)燃機(jī)之間的操作或連接,并且保證了更好的行駛運(yùn)行、尤其驅(qū)動(dòng)裝置的更好的運(yùn)行和提升的行駛舒適性。
在此,本發(fā)明提供一種用于混合動(dòng)力汽車、尤其用于加版輕度混合動(dòng)力汽車的驅(qū)動(dòng)裝置,其具有內(nèi)燃機(jī)、第一電機(jī)(其能夠與內(nèi)燃機(jī)的曲軸相連)和第二電機(jī)(其能夠與混合動(dòng)力汽車的汽車傳動(dòng)裝置或者變速器耦連)。例如在平行混合動(dòng)力方案中,第二電機(jī)布置在在變速器的行駛離合器和車輪之間。
此外,按照本發(fā)明規(guī)定,第二電機(jī)直接與混合動(dòng)力汽車的汽車傳動(dòng)裝置耦連。在此可以有利地實(shí)現(xiàn)的是,第二電機(jī)可以設(shè)置在車輪附近,用于在發(fā)電機(jī)模式中以理想的效率直接從驅(qū)動(dòng)軸獲取動(dòng)能。
備選地,第二電機(jī)連同汽車傳動(dòng)裝置布置在未被內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)軸或者車軸上(前部/尾部)(例如具有差速器的電驅(qū)動(dòng)軸和在車輪上的驅(qū)動(dòng)軸)。備選地,第二電機(jī)的功能通過(guò)多個(gè)電機(jī)提供(例如兩個(gè)輪轂發(fā)動(dòng)機(jī))。
此外,按照本發(fā)明規(guī)定,第一電機(jī)可以耦連在皮帶傳動(dòng)器中或者直接與內(nèi)燃機(jī)的曲軸耦連。因此可以有利地實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)裝置不同的結(jié)構(gòu)實(shí)施形式,例如具有在相同驅(qū)動(dòng)軸上的間隔的第一電機(jī)或者具有在皮帶傳動(dòng)器中的間隔的第一電機(jī)的平行的混合動(dòng)力。根據(jù)車型和汽車中的結(jié)構(gòu)空間需求,驅(qū)動(dòng)裝置的一個(gè)或另外的實(shí)施形式是有利的。
按照本發(fā)明,驅(qū)動(dòng)裝置具有控制單元,所述控制單元設(shè)計(jì)用于在超過(guò)混合動(dòng)力汽車的極限速度時(shí)進(jìn)行第一電機(jī)與內(nèi)燃機(jī)曲軸的脫耦,其中所述極限速度根據(jù)在混合動(dòng)力汽車中的需要的電功率、用于提供所述電功率的所有參與的部件的效率和/或第二電機(jī)的可提供的發(fā)電機(jī)功率確定。備選地,所述驅(qū)動(dòng)裝置按照本發(fā)明具有控制單元,該控制單元設(shè)計(jì)用于在超過(guò)第二電機(jī)的極限轉(zhuǎn)速時(shí)進(jìn)行第一電機(jī)與內(nèi)燃機(jī)曲軸的脫耦,其中第二電機(jī)的極限轉(zhuǎn)速根據(jù)在混合動(dòng)力汽車中的需要的電功率、用于提供所述電功率的所有參與的部件的效率和/或第二電機(jī)的可提供的發(fā)電機(jī)功率確定。
按照本發(fā)明,加版輕度混合動(dòng)力汽車?yán)斫鉃檩p度混合動(dòng)力汽車,其具有兩個(gè)電機(jī)。第一電機(jī)在此可以連接在皮帶傳動(dòng)器或者直接與內(nèi)燃機(jī)的曲軸耦連。在此,第一電機(jī)例如在冷啟動(dòng)、靜止啟動(dòng)和/或從電動(dòng)行駛中的啟動(dòng)中啟動(dòng)內(nèi)燃機(jī)。第二電機(jī)在此可以實(shí)現(xiàn)純的電動(dòng)行駛,例如當(dāng)內(nèi)燃機(jī)被關(guān)閉時(shí)。兩個(gè)電機(jī)可以被用于助推,例如作為內(nèi)燃機(jī)的補(bǔ)充電動(dòng)式提高驅(qū)動(dòng)力矩。此外,兩個(gè)電機(jī)可以被用于回收。第二電機(jī)在此可以無(wú)需內(nèi)燃機(jī)地進(jìn)行回收并且第一電機(jī)借助內(nèi)燃機(jī)進(jìn)行回收。
按照本發(fā)明的控制單元可以是混合動(dòng)力汽車中的中央控制單元、例如發(fā)動(dòng)機(jī)控制器,其按照本發(fā)明裝有相應(yīng)的軟件和/或計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品,用于按照本發(fā)明地實(shí)現(xiàn)第一電機(jī)與內(nèi)燃機(jī)改進(jìn)的耦連和脫耦。但是同樣按照本發(fā)明的控制單元也可以是特殊設(shè)計(jì)的控制單元,其可以按照本發(fā)明地實(shí)現(xiàn)第一電機(jī)與內(nèi)燃機(jī)的曲軸的改進(jìn)的耦連和脫耦。
在此,本發(fā)明的構(gòu)思在于,在混合動(dòng)力汽車中理想地應(yīng)用兩個(gè)電機(jī),用于提高整體系統(tǒng)的效率、以及提高汽車空調(diào)的可用性。為此,在第一電機(jī)和內(nèi)燃機(jī)之間的離合器當(dāng)超過(guò)特定的、按照本發(fā)明具體確定的第二電機(jī)的極限速度或極限轉(zhuǎn)速(其是取決于必要電功率以及車輛中的總效率選擇的)時(shí)被打開(kāi)并且第一電機(jī)脫耦。
在第一電機(jī)脫耦時(shí),混合動(dòng)力汽車中的耗電器的發(fā)電和供電(電需求)優(yōu)選通過(guò)第二電機(jī)(例如當(dāng)混合動(dòng)力汽車行駛時(shí))或者僅輔助式地通過(guò)蓄能器(例如在混合動(dòng)力汽車靜止時(shí))實(shí)現(xiàn)。這按照本發(fā)明始終在以下情況中發(fā)生,即當(dāng)?shù)诙姍C(jī)能夠有效地為混合動(dòng)力汽車中的全部消耗器供電時(shí),或者當(dāng)?shù)诙姍C(jī)不能發(fā)電機(jī)式地工作(例如當(dāng)其被用于電力行駛時(shí))或者在汽車靜止時(shí),僅當(dāng)蓄能器能夠滿足所述電需求時(shí)。按照本發(fā)明的控制單元在此檢測(cè)兩個(gè)電機(jī)的有效功率,它們的效率和/或蓄能器的充電狀態(tài)??刂茊卧€監(jiān)測(cè)混合動(dòng)力汽車中的電需求或能量需求。第二電機(jī)的發(fā)電的有效功率(發(fā)電機(jī)功率)除了機(jī)器屬性自身(扭矩特性/功率特性/效率特性)之外還取決于選擇的變速器傳動(dòng)比。按照本發(fā)明,脫耦時(shí)間點(diǎn)通過(guò)控制單元這樣選擇,使得變速器傳動(dòng)比被考慮并且優(yōu)選自動(dòng)為了有利的回收而被調(diào)整。
此外,皮帶傳動(dòng)器/第一電機(jī)在低于特定的、按照本發(fā)明專門確定的最小速度或第二電機(jī)的最小轉(zhuǎn)速(其取決于汽車中需要的電功率)時(shí)被耦連。為此,在第一電機(jī)和內(nèi)燃機(jī)之間的離合器被閉合。
在第一電機(jī)耦連時(shí),混合動(dòng)力汽車中的耗電器的發(fā)電和供電(電需求)通過(guò)兩個(gè)電機(jī)之一或者必要時(shí)通過(guò)兩個(gè)電機(jī)的組合(例如當(dāng)混合動(dòng)力汽車行駛時(shí))或者僅輔助式地通過(guò)蓄能器(例如在混合動(dòng)力汽車靜止時(shí))實(shí)現(xiàn)。按照本發(fā)明的控制器在此監(jiān)測(cè)兩個(gè)電機(jī)的有效功率、其效率和/或蓄能器的充電狀態(tài)??刂茊卧€監(jiān)測(cè)混合動(dòng)力汽車中的電需求或能量需求。兩個(gè)電機(jī)的發(fā)電的有效功率(發(fā)電功率)除了機(jī)器自身屬性(扭矩/功率/效率屬性)之外還取決于所選擇的變速器傳動(dòng)比或變速器掛入的擋位。按照本發(fā)明耦連時(shí)間點(diǎn)通過(guò)控制單元這樣選擇,即變速器傳動(dòng)比被考慮并且優(yōu)選自動(dòng)地被調(diào)整用于有利的回收。
此外,按照本發(fā)明規(guī)定,遲滯或者去抖時(shí)間(1s、5s、10s)(entprellzeit)、第二電機(jī)的轉(zhuǎn)速(5001/min、10001/min、15001/min)、行駛速度(5km/h、10km/h、15km/h)被考慮,用于正面地影響可行駛性或行駛舒適性。
此外,在本發(fā)明的范疇中,空調(diào)壓縮機(jī)與皮帶傳動(dòng)器耦連。按照本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)裝置提供了這樣的優(yōu)點(diǎn),即集成在皮帶傳動(dòng)器中的部件、例如空調(diào)壓縮機(jī)、通過(guò)以發(fā)動(dòng)機(jī)模式中的第一電機(jī)和通過(guò)皮帶傳動(dòng)器、獨(dú)立于內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速運(yùn)行。在此,第一電機(jī)的供電通過(guò)發(fā)電機(jī)模式中的第二電機(jī)和/或通過(guò)蓄能器進(jìn)行。由此根據(jù)冷卻功率需求可以自由地選擇機(jī)械空調(diào)壓縮機(jī)的工作點(diǎn)并且在考慮第一電機(jī)、第二電機(jī)和空調(diào)壓縮機(jī)的效率和功率特性的情況下以最好的效率提供制冷功率。本發(fā)明尤其借助不實(shí)現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速的無(wú)極調(diào)節(jié)的分級(jí)的變速器(手擋變速器、自動(dòng)式手擋變速器、雙離合變速器、變矩自動(dòng)變速器)提供上述優(yōu)點(diǎn)。此外,與在較高轉(zhuǎn)速時(shí)實(shí)現(xiàn)其最大功率(例如mpi)的內(nèi)燃機(jī)結(jié)合是有利的。在冷卻功率需求較小并且發(fā)動(dòng)機(jī)功率較高時(shí)(例如行駛速度很高或者帶有拖車的山路行駛),在空調(diào)壓縮機(jī)上的轉(zhuǎn)速明顯降低。因此始終提供期望的空調(diào)功率并且因此顯著改善行駛舒適性。
按照本發(fā)明規(guī)定,第一電機(jī)能夠通過(guò)離合器與內(nèi)燃機(jī)的曲軸耦連。在第一電機(jī)或皮帶傳動(dòng)器和曲軸之間的可接通的離合器的優(yōu)點(diǎn)按照本發(fā)明在于,在行駛運(yùn)行中(電流通過(guò)第二電機(jī)產(chǎn)生)或者在發(fā)動(dòng)機(jī)靜止?fàn)顟B(tài)中,皮帶傳動(dòng)器仍可以工作。因此一方面,皮帶傳動(dòng)和必要時(shí)集成在其中的空調(diào)壓縮機(jī)能夠獨(dú)立于內(nèi)燃機(jī)地運(yùn)行,并且另一方面內(nèi)燃機(jī)在行駛運(yùn)行中可以被卸載,由此減小燃料消耗和有害物質(zhì)排放。在此,離合器可以電動(dòng)地、液壓地或者電磁地接通。所述離合器在此可以作為力鎖合的離合器、例如摩擦離合器,但是或者設(shè)計(jì)為形狀配合的離合器、例如爪式離合器。摩擦離合器的優(yōu)點(diǎn)在于,當(dāng)內(nèi)燃機(jī)和皮帶傳動(dòng)器之間存在轉(zhuǎn)速差時(shí)摩擦離合器也可以快速地閉合。形狀配合式離合器的優(yōu)點(diǎn)在于,其可以簡(jiǎn)單和有利地構(gòu)造有較小的輔助能量需求和較高的效率。
此外按照本發(fā)明可以考慮的是,第二電機(jī)能夠通過(guò)離合器與混合動(dòng)力汽車的汽車傳動(dòng)裝置耦連。其優(yōu)點(diǎn)在于,當(dāng)?shù)诙姍C(jī)不需要時(shí),其能夠與汽車傳動(dòng)裝置脫耦,用于避免第二電機(jī)的磨損并且通過(guò)第二電機(jī)導(dǎo)致的拖曳損失至少被降低。在此可以考慮的是,第二電機(jī)冗余地與混合動(dòng)力汽車的汽車傳動(dòng)裝置脫耦。在此可以考慮的是,第二電機(jī)設(shè)計(jì)為永久激勵(lì)的同步機(jī)器、異步機(jī)器、步進(jìn)機(jī)器或者類似設(shè)備。因此可以實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)是,第二電機(jī)可以輔助式的運(yùn)行。此外可以考慮的是,第二電機(jī)可以具有可接通的自由輪離合器,用于無(wú)力矩地(沒(méi)有機(jī)械耦連地)與混合動(dòng)力汽車的汽車傳動(dòng)裝置脫耦,并且不削弱行駛功率。
此外,按照本發(fā)明的技術(shù)問(wèn)題通過(guò)用于運(yùn)行混合動(dòng)力汽車、尤其用于加版輕度混合動(dòng)力汽車的驅(qū)動(dòng)裝置的方法解決,其中,所述驅(qū)動(dòng)裝置具有內(nèi)燃機(jī)、第一電機(jī)(其能夠與內(nèi)燃機(jī)的曲軸相連)和第二電機(jī)(其能夠與混合動(dòng)力汽車的汽車傳動(dòng)裝置耦連)。按照本發(fā)明的方法在此包含至少一個(gè)步驟:
a)在高于混合動(dòng)力汽車的極限速度時(shí)第一電機(jī)與內(nèi)燃機(jī)的曲軸脫耦,其中,所述極限速度根據(jù)在混合動(dòng)力汽車中的需要的電功率、用于提供所述電功率的所有參與的部件的效率和/或第二電機(jī)的可提供的發(fā)電機(jī)功率確定。
因此可以實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)在于,混合動(dòng)力汽車中的電功率和機(jī)械功率可以理想地分配。此外有利的是,脫耦時(shí)刻始終這樣選擇,即當(dāng)保證了理想的行駛性能和行駛舒適性以及理想的整體效率時(shí)。尤其有利的是,一旦第二電機(jī)或者當(dāng)?shù)诙姍C(jī)被需求用于電驅(qū)動(dòng)時(shí),蓄能器被使用用于為汽車中的耗電器供電時(shí)。因此可以減輕內(nèi)燃機(jī)的負(fù)荷并且減小燃料消耗。作為另外的優(yōu)點(diǎn)在此顯然還使用按照本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)裝置的優(yōu)點(diǎn)(如上所述),在此可以完全援引這些優(yōu)點(diǎn)。
此外按照本發(fā)明規(guī)定,所述方法具有至少一個(gè)另外的步驟:
a’)在低于混合動(dòng)力汽車的最小速度和/或第二電機(jī)的最小轉(zhuǎn)速時(shí)第一電機(jī)與內(nèi)燃機(jī)的曲軸耦連,其中所述最小速度和/或最小轉(zhuǎn)速根據(jù)在混合動(dòng)力汽車中的需要的電功率、用于提供所述電功率的所有參與的部件的效率和/或第二電機(jī)的可提供的發(fā)電機(jī)功率確定。
此外,按照本發(fā)明規(guī)定,所述方法具有至少一個(gè)另外的步驟:
b)確定混合動(dòng)力汽車中來(lái)自汽車電路需求、電動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)的可選需求和/或蓄能器的再充電需求的電功率。
在此混合動(dòng)力汽車中電消耗器的機(jī)械和電屬性被考慮?;旌蟿?dòng)力汽車的電消耗例如由用于汽車中大多消耗器的12v汽車電路(其通過(guò)dc/dc轉(zhuǎn)換器與兩個(gè)電機(jī)的電路、混合汽車電路相連)的需求(汽車電路需求)、在混合汽車電路的電壓水平上(或者在電壓范圍中)工作的另外的消耗器(例如可選的電空調(diào)壓縮機(jī)、電加熱器或類似設(shè)備)的需求和蓄能器(混合動(dòng)力電池)的再充電需求構(gòu)成,這當(dāng)蓄能器之前通過(guò)純電動(dòng)行駛路程(部分)放電時(shí)會(huì)發(fā)生?;谡w的電需求(12v-消耗器、48v或hv消耗器、混合動(dòng)力電池的再充電功率)可以最后確定,電能在當(dāng)前行駛速度時(shí)是否僅能夠僅通過(guò)第二電力機(jī)器有效地產(chǎn)生或者為此與內(nèi)燃機(jī)耦連的第一電力機(jī)器必須被啟動(dòng)。在此,第一電機(jī)通過(guò)其設(shè)置方案或者相對(duì)曲軸較小的傳動(dòng)比也可以在汽車速度較小時(shí)實(shí)現(xiàn)更高的發(fā)電機(jī)功率。此外,發(fā)電機(jī)功率也可以劃分至兩個(gè)電機(jī)、尤其當(dāng)必須滿足非常高的電需求時(shí)。
附圖說(shuō)明
改進(jìn)本發(fā)明的其他措施以下借助對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的描述參照附圖詳細(xì)說(shuō)明。在此,在權(quán)利要求中和說(shuō)明書中提及的特征分別單獨(dú)地或者任意組合地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。在此需要注意的是,附圖僅具有描述特性并且不應(yīng)以任意形式限定本發(fā)明。在附圖中:
圖1示出按照本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)裝置的示意圖,
圖2示出按照本發(fā)明的方法的兩個(gè)示范性的脫耦點(diǎn)的示意圖,
圖3示出機(jī)械的空調(diào)壓縮機(jī)的功率特征曲線。
不同附圖中始終對(duì)相同的部件使用相同的附圖標(biāo)記,因此原則上僅進(jìn)行一次性說(shuō)明。
具體實(shí)施方式
在此圖1示出用于加版輕度混合動(dòng)力汽車(其具有兩個(gè)電機(jī)10、20)的按照本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)裝置。按照本發(fā)明的控制單元17可以設(shè)計(jì)為發(fā)動(dòng)機(jī)控制器,其中按照本發(fā)明的方法以軟件或者計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的形式實(shí)施。控制單元17因此按照本發(fā)明設(shè)計(jì)用于,檢測(cè)混合動(dòng)力汽車中的汽車電路30、確定用于使第一電機(jī)10與內(nèi)燃機(jī)13的曲軸12的脫耦和/或耦連的理想的時(shí)間點(diǎn),用于理想地充分利用與汽車中的電功率和機(jī)械功率。
第一電機(jī)10在本發(fā)明所示的實(shí)施例中作為皮帶傳動(dòng)器11中的啟動(dòng)器-發(fā)電機(jī)與內(nèi)燃機(jī)13耦連。但是備選地同樣可以考慮的是,第一電機(jī)10直接在相同的驅(qū)動(dòng)軸12上連接在內(nèi)燃機(jī)13的曲軸12上。在兩種情況中可以設(shè)置離合器14,其可以設(shè)計(jì)為摩擦離合器。第二電機(jī)20還可以與汽車傳動(dòng)裝置21耦連,其通過(guò)機(jī)械式離合器(22)或者無(wú)力矩的斷開(kāi)或者可開(kāi)關(guān)的自由輪離合器實(shí)現(xiàn)。
第一電機(jī)10可以啟動(dòng)內(nèi)燃機(jī)13。第二電機(jī)20又可以在內(nèi)燃機(jī)13內(nèi)燃機(jī)13經(jīng)變速器16的行駛離合器15的打開(kāi)而脫耦時(shí)實(shí)現(xiàn)純電動(dòng)運(yùn)行。兩個(gè)電機(jī)10、20可以被用于作為內(nèi)燃機(jī)13的補(bǔ)充而提高驅(qū)動(dòng)力矩(助力)和/或被用于回收。第二電機(jī)20在此可以在內(nèi)燃機(jī)13靜止時(shí)進(jìn)行回收,并且第一電機(jī)10可以利用拖曳運(yùn)行中的內(nèi)燃機(jī)13進(jìn)行回收。所述拖曳運(yùn)行指的是機(jī)械能通過(guò)內(nèi)燃機(jī)13的伴隨轉(zhuǎn)動(dòng)耗散。
內(nèi)燃機(jī)13能夠通過(guò)行駛離合器15與變速器16耦連。內(nèi)燃機(jī)13的曲軸12在本發(fā)明的所示實(shí)施例中確定了第一驅(qū)動(dòng)軸12,并且汽車傳動(dòng)裝置21確定第二驅(qū)動(dòng)軸21(差速器中間軸21)。第一驅(qū)動(dòng)軸12和第二驅(qū)動(dòng)軸21相互平行延伸,并且沿汽車縱向觀察大致前后地間隔。按照本發(fā)明的實(shí)施形式,驅(qū)動(dòng)裝置在汽車橫向上觀察具有緊湊的機(jī)構(gòu)形式。同樣還可以考慮的是,內(nèi)燃機(jī)13、變速器16和第二電機(jī)20位于相同的驅(qū)動(dòng)軸上,用于在汽車縱向上減小結(jié)構(gòu)空間。
按照本發(fā)明,第二電機(jī)20設(shè)計(jì)為能夠與汽車傳動(dòng)裝置21耦連。為此,要么設(shè)置傳統(tǒng)的機(jī)械離合器22、要么第二電機(jī)20自身設(shè)計(jì)為冗余的和/或無(wú)力矩地工作和/或具有可連接的自由輪離合器,用于無(wú)力矩地被連接。因此第二電機(jī)20的不需要的磨損和通過(guò)第二電機(jī)20導(dǎo)致的拖曳損失至少部分地被降低。
汽車中的汽車電路30在此具有第一電機(jī)的牽引導(dǎo)線31、第二電機(jī)20的牽引導(dǎo)線32、汽車電路分配器33、用于汽車電路的dc/dc轉(zhuǎn)換器34(通常由不同的12v消耗器組成)和蓄能器35。此外,空調(diào)壓縮機(jī)作為在兩個(gè)電機(jī)10、20的電壓水平上的耗電器布置在皮帶傳動(dòng)器11中??照{(diào)壓縮器出于簡(jiǎn)化原因在圖1中未示出。汽車中的全部電需求g因此由12v汽車電路(其通過(guò)dc/dc轉(zhuǎn)換器34與兩個(gè)電機(jī)10、20的電路、混合汽車電路相連)的需求(汽車電路需求)、在混合汽車電路的電壓水平(48v或高壓電路)上的另外的消耗器、例如可選的電動(dòng)空調(diào)壓縮器、電加熱器或者類似物的需求和蓄能器35的再充電需求構(gòu)成。
在此,本發(fā)明用于在各個(gè)行駛狀況中可靠地滿足全部電需求g(參照?qǐng)D2),也就是不損害行駛舒適性或行駛效率,因此例如空調(diào)設(shè)備可以根據(jù)需求地運(yùn)行并且使燃料消耗最小化。本發(fā)明的構(gòu)思因此在于,一旦全部電需求g在行駛運(yùn)行中僅通過(guò)第二電機(jī)20最有效地提供,則在皮帶傳動(dòng)器11和內(nèi)燃機(jī)13之間的離合器14打開(kāi)。因此一方面內(nèi)燃機(jī)13被卸載、并且另一方面在皮帶傳動(dòng)器11中的消耗器、例如空調(diào)壓縮機(jī)可以與內(nèi)燃機(jī)13的轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)地工作。因此本發(fā)明目的在于理想地分配和充分利用混合動(dòng)力汽車中的電功率和機(jī)械功率。
圖2示出第二電機(jī)20的最大發(fā)電機(jī)功率l的特征曲線。發(fā)電機(jī)功率l取決于汽車速度v。最大發(fā)電機(jī)功率l按照本發(fā)明除了考慮用于確定有利的皮帶傳動(dòng)器脫耦點(diǎn)或離合器14的耦連點(diǎn)的效率之外、根據(jù)整體電需求g得出。此外,示出第一電機(jī)10的最大發(fā)電機(jī)功率的取決于擋位的特征曲線(l1、l2、l3、l4、…、ln)。
在圖2中示出用于舉例的汽車速度v1(例如10km/h)或另外的舉例的汽車速度v2(例如20km/h)的兩個(gè)(皮帶傳動(dòng)器-)脫耦點(diǎn)p1、p2,其對(duì)應(yīng)地用于第一舉例的電需求g1(例如1kw)或第二舉例的電需求g2(例如5kw)。為了對(duì)比而用線ge示出蓄能器35的電的有效功率。由圖2的特征曲線可以確定,自哪個(gè)速度v開(kāi)始第二電機(jī)20基于其功率特性滿足全部電路需求g。附加地還考慮用于提供汽車電路需求g的效率。如果在脫耦點(diǎn)p1或p2、或者在所述汽車速度v1/v2時(shí)、僅通過(guò)第二電機(jī)20的用于產(chǎn)生汽車電路需求的整體效率超過(guò)耦連情形的整體效率,則第一電機(jī)10與內(nèi)燃機(jī)13脫耦并且整體電需求g可以僅通過(guò)第二電機(jī)20滿足,其中第一電機(jī)10的必要時(shí)需要的附加的電需求(在發(fā)動(dòng)機(jī)模式中用于驅(qū)動(dòng)機(jī)械的空調(diào)壓縮機(jī))也可以被滿足。但是如果當(dāng)前的電需求g超過(guò)第二電機(jī)20的當(dāng)前可提供的最大發(fā)電機(jī)功率l,則既有第一電機(jī)10(離合器14再次閉合)以發(fā)電機(jī)模式供電、而且兩個(gè)電機(jī)10、20也組合地供電。
圖3示出機(jī)械的空調(diào)壓縮機(jī)的取決于空調(diào)壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速n的最大冷卻功率k的示范性特征曲線??梢钥闯龅氖牵S著轉(zhuǎn)速n升高,空調(diào)壓縮機(jī)a的輸入功率a增大。在此,輸入功率a在皮帶傳動(dòng)器的最小轉(zhuǎn)速nmin和極限轉(zhuǎn)速nmax之間是可能的。通過(guò)系數(shù)c(性能系數(shù))示出冷卻功率k與輸入功率a之間的比例。此外可以看出的是,系數(shù)c取決于轉(zhuǎn)速。若系數(shù)c的數(shù)值越高、則空調(diào)壓縮機(jī)的效率越高。若汽車在轉(zhuǎn)速nakt行駛時(shí),但是與點(diǎn)kopt的要求相似地需要較小的冷卻功率k,則在空調(diào)壓縮機(jī)上轉(zhuǎn)速朝向nopt下降。為此,離合器14被打開(kāi)。第一電機(jī)然后以發(fā)動(dòng)機(jī)模式驅(qū)動(dòng)皮帶傳動(dòng)器11,其中第一電機(jī)10的供電可以通過(guò)第二電機(jī)20進(jìn)行或者在電池35具有足夠的能量和有效功率時(shí)通過(guò)電池進(jìn)行。此外還可以看出,汽車以較小的車輛速度(對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速nopt)不能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)kakt的冷卻功率。為此,同樣打開(kāi)變速器14,然后皮帶傳動(dòng)器11可以通過(guò)第一電機(jī)10驅(qū)動(dòng),并且第一電機(jī)10通過(guò)第二電機(jī)20供電,或者當(dāng)電池35具有足夠的能量和有效功率時(shí)通過(guò)電池進(jìn)行。因此,按照本發(fā)明用于皮帶傳動(dòng)器11的脫耦策略通過(guò)空調(diào)壓縮機(jī)、第一電機(jī)10和第二電機(jī)20以及蓄能器35之間的功率和效率關(guān)系的知識(shí)提供。
因此圖2和3示出,電機(jī)20由于其布置在車輪附近具有取決于行駛速度的最大發(fā)電機(jī)功率。電機(jī)10利用變速器的擋位,由此使得發(fā)電機(jī)功率不太依賴行駛速度。因?yàn)殡姍C(jī)10的運(yùn)行以旋轉(zhuǎn)的內(nèi)燃機(jī)和皮帶傳動(dòng)器為條件,這導(dǎo)致了附加損失。蓄電器具有有限的輸出功率或輸出能量,因此其不能永久地滿足汽車的消耗器的功率需求。為了理想地控制這三個(gè)部件的相互作用,圖2和3示出這樣必要性,即檢測(cè)消耗器的當(dāng)前功率需求或?qū)τ诨厥盏漠?dāng)前的功率供給以及蓄能器的當(dāng)前的充電和放電功率以及汽車速度和空調(diào)功率需求。借助這些知識(shí)以及所用部件的效率關(guān)系的先驗(yàn)的知識(shí),可以這樣控制皮帶傳動(dòng)器的部件和離合器和變速器的行駛離合器,使得燃料消耗被最小化并且提高行駛舒適性。
此外可以考慮,對(duì)于汽車的另外的極限速度可以實(shí)現(xiàn)第二電機(jī)20的最大發(fā)電機(jī)功率l。在這種情況中,離合器14再次閉合,用于通過(guò)兩個(gè)電機(jī)10、20再次獲得電能。在此,電機(jī)10、20的發(fā)電機(jī)功率取決于變速器傳動(dòng)比。這可以在確定上述汽車速度時(shí)被考慮為皮帶傳動(dòng)器的耦連點(diǎn)。按照本發(fā)明的控制單元17在此檢測(cè)發(fā)電機(jī)功率l、汽車速度v和汽車中的整體電需求g,并且與按照本發(fā)明相應(yīng)地連接或斷開(kāi)離合器14。
圖1至3的前述說(shuō)明僅在舉例的范疇中描述了本發(fā)明。所述實(shí)施形式的單獨(dú)的特征只要技術(shù)上是合理的顯然可以自由地相互組合,只要不脫離本發(fā)明的范圍即可。
附圖標(biāo)記清單
10第一電機(jī)
11皮帶傳動(dòng)器
12曲軸
13內(nèi)燃機(jī)
14離合器
15行駛離合器
16變速器
17控制單元
20第二電機(jī)
21汽車傳動(dòng)裝置/第二驅(qū)動(dòng)軸
22機(jī)械的或冗余的離合器
30汽車電路
31第一電機(jī)的牽引導(dǎo)線
32第二電機(jī)的牽引導(dǎo)線
33電路分配器
34dc/dc轉(zhuǎn)換器
35蓄能器
a空調(diào)壓縮機(jī)的輸入功率
c系數(shù)
g整體電需求
k空調(diào)壓縮機(jī)的冷卻功率
l第二電機(jī)的最大發(fā)電機(jī)功率
l1,l2,l3,l4,ln第一電機(jī)的取決于擋位的最大發(fā)電機(jī)功率
n空調(diào)壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速
v汽車速度