CN101415592A - 带混合驱动装置的车辆中的规定的内燃机运行 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种对内燃机(18)的工作状态、尤其是对混合驱动装置的所述内燃机(18)的工作状态进行调整的方法。所述混合驱动装置除了包括所述内燃机(18)还包括至少一台电驱动装置(20)、混合协调装置(10)、配备给所述内燃机(18)的控制装置(12，30)，在该控制装置(12，30)中执行功能(38，40，42)。所述功能(38，40，42)向所述混合协调装置(10)要求用于所述内燃机(18)的、对其行驶能力有利的工作状态(58)，该混合协调装置对所述内燃机(18)与至少一台电器驱动装置(20)之间的功率分配进行相应改变。

Description

带混合驱动装置的车辆中的规定的内燃机运行
背景技术
用于内燃机的控制中所包含的不同功能性、例如诊断或是适配，需要内燃机的规定的工作状态以便能够完整进行，这些规定的工作状态例如为怠速运转或是特定的负荷/转速特征。如果该工作状态在驾驶循环中未出现，该功能也就无法运行。
由申请日期为2004年9月15日的文件DE 10 2004 0445 501.9，已知一种用于运行车辆-驱动装置的方法以及用于实施该方法的工具。公开了一种用于车辆驱动装置运行的方法，其中，该车辆驱动装置具备至少一台内燃机以及与该至少一台内燃机呈机械式联接的至少一台电机，以及与该电机和/或内燃机起作用地连接的蓄电池。该至少一个内燃机以及至少一个电机基本上共同产生所需求的驱动理论扭矩Msoll。所需求的内燃机最佳理论扭矩Mv，MVM soll opt，被限制在位于内燃机最小扭矩MVM min之上的优化最小扭矩MVM mm opt处和/或位于内燃机最大扭矩MVM max之下的优化最大扭矩MVM max opt处。内燃机的优化理论扭矩MVM opt的变化速度受到限制。
在带有混合驱动装置的车辆上，目标在于，在效率较高的区域内运行内燃机，在车辆静止状态时或是车辆低速时，关闭内燃机，以电动驱动来行驶，并通过回收而利用制动能。在并联混合形式上，内燃机的扭矩与一个或数个电驱动装置的扭矩的相加形成传动系扭矩。
例如，该电驱动装置可作为起动发电机与皮带驱动装置或与内燃机的曲轴相连接。在现代的内燃机上，不同的工作点在兼顾废气排放与燃油消耗方面可能是有问题的。在由外源点火式的内燃机上，例如，高扭矩可能需要与由化学计算所得到空气燃油混合气有所偏差的空气燃油混合气，同样，为将零部件的温度保持在允许的界限范围内，全负荷加浓也是必要的。为了对非常小的扭矩进行调整，通常将内燃机上的点火角向推迟的方向移动，而为了获取扭矩储备，以使从怠速状态中离开时能快似地建立扭矩，也会采用上述做法。但是，伴随点火角的偏移，效率会变差。与断油相关，在催化器中，可能由于氧气过量而出现氮氧化物排放升高的情况。同样，在自燃点火式内燃机的运行中，在高扭矩时需考虑到较高的颗粒排放和氮氧化物排放，与之相反，自燃式内燃机处于小扭矩时，存在催化器冷却的危险。
发明内容
本发明的目的在于，对带有混合驱动装置的车辆上的内燃机的规定的工作状态进行有针对性的调整，其中，所需的传动系扭矩与车速同时得以保持。
按照本发明，该目的可通过以下方法实现，即，为运行诸如诊断或适配等特定功能，内燃机的发动机控制或发动机控制装置不必再等待内燃机特定的工作点的出现，而是主动地要求这种使得特定功能的完整进行成为可能的工作状态。通过这种方式，可以加快诸如诊断过程或是适配操作的完整进行，并尤其可以避免正在进行的诊断过程发生中断。为此，发动机控制或发动机控制装置为该内燃机要求有利的工作条件，该发动机控制或发动机控制装置在混合动力驱动装置的至少一个电驱动装置以及内燃机处，通过适当的触发，而进行如下调节，即，尽管该功能完整进行，但所需的车速仍得以保持，并且，在带有混合驱动装置、优选为并联混合驱动装置的车辆传动线路上产生所需的传动系扭矩。
通常而言，传动系、尤其是车辆的并联混合驱动装置的传动系，包括内燃机、至少一台电驱动装置与带有离合器的变速器。内燃机可配备有自己的控制装置，电机与变速器也同样如此。此外，设置有混合控制，例如混合协调装置，其负责内燃机、该至少一台电驱动装置以及车辆变速器的协调。发动机控制或发动机控制装置要求规定的用于内燃机的工作条件，其由混合协调装置通过对车辆的至少一台电驱动装置和车辆变速器的适当的操控而按如下方式进行调节，即，使得所需的传动系扭矩M_out在所需的传动系转速n_out条件下被建立起来。其中，所需的传动系扭矩M_out或所需的传动系转速n_out的调节可依赖于车速、轮胎直径以及差速器速比。
对于某个向内燃机给定的扭矩，可例如通过混合协调装置而按如下方式给出至少一台电驱动装置的扭矩，即，使得所需的传动系扭矩M_out被建立。为了对内燃机的转速进行调节，在例如自动变速器上，通过变速器控制器改变当前的挂入档位(Gangstufe)或者说当前的挂入挡(Gang)。由此，在相同的车速下，可以获得不同的内燃机转速，该转速尽可能地位于其规定转速给定值附近。
鉴于所阐述的技术问题，就诊断功能或是适配功能完整进行的可能性方面而言，需要进一步获取如下信息，即所需的功能是否能够完整进行——不依赖于偶然地被正确地调节到的工作点或是偶然调节到的功率分配。为了激活各个功能，需要进一步获悉如下信息，即，是否能够通过混合控制器内的功率分配而达到适当的、用于功能的运行的工作点。这样，所有所需的功能都具有以下可能性——确定该完整进行是否有意义。这种诊断功能或是适配功能中的那些可以完整进行的功能，可向工作模式协调装置或是调度装置显示其运行就绪状态，或是请求进行许可。
在第一实施方案中，混合协调装置不断地传输各个可能的工作区。各个功能对其需求与可能的工作区是否兼容进行校验。该校验既可以由该功能来进行也可以通过用于各个功能的调度装置来进行。然后，调度装置从兼容的功能中选择出具有最高优先级的功能。该选择出的功能向混合协调装置传输具体的工作点需求。接着，混合协调装置按如下方式改变该调节，即，使得可达到混合动力装置内的内燃机的所选出的工作点。如果行驶状态(例如由驾驶期望引发)发生如下形式的改变，使得不再能够达到所需求的工作点，则该可能的工作区相应地进行适配，且如果需要的话，相关的功能调节其活动性。
在另一个实施方案中，调度装置可以获取当时具有最高优先级的那个功能。利用可能的工作点(在这些工作点上功能可以完整运行)，调度装置询问混合协调装置，其是否有可能。若混合协调装置接受了该工作点，该功能就开始进行，并且激活该最高优先级功能的相应工作点需求。相反，若混合协调装置不接受该工作点，则该调度装置利用另一功能的工作参数而重复其询问。
该实施方案的优点在于，内燃机上的现存的基础设施只需进行很小的扩展。此外，必要的接口尽可能为普通的。这些接口并不为特别的诊断功能或适配功能而预接，而是可以被多个功能所使用。由此，可以省去大量的接口，而大量接口带来的是额外的执行费用与布线费用。
附图
按照示图，接下来对本发明进行深入描述。
其中：
图1显示了车辆的并联混合驱动装置的传动系的主要组成部分，
图2显示了混合协调装置的第一实施方案，用于询问关于混合驱动装置的内燃机的可能的启动工作状态，
图3显示了按照图2的示意图的实施方案，在其中，在混合协调装置与调度装置两者之间直接地进行关于可能的工作状态与所要求的工作状态的交换，
图4按照图3所示的混合协调装置的另一实施方案，该混合协调装置可与调度装置之间直接对话，并与功能之间直接数据交换。
具体实施方式
混合驱动装置、尤其是车辆的并联混合驱动装置的主要的组成部分可由按照图1的示意图所知。
混合协调装置10不仅与用于内燃机18的控制装置12相连接，而且还与用于至少一台电驱动装置20的控制装置14相连接，此外还与用于车辆变速器24的控制装置16相连接。在图1所示的附图中，内燃机18与该至少一台电驱动装置20刚性联接。在至少一台电驱动装置20与车辆变速器24之间，存在离合器22，此处仅仅示意性地示出。在内燃机18与该至少一台电驱动装置20之间也可以布置离合器。在车辆变速器24的输出端处，延伸有驱动轴26，其过渡至此处并未进一步示出的带有混合驱动装置的车辆的传动系中。在车辆变速器24的输出端一侧处存在有变速器输出扭矩M_out以及变速器输出转速n_out。
图2示出了混合协调装置的第一实施方案，该混合协调装置与用于内燃机18的协调装置30相连接。混合协调装置10将可能的工作状态34提供给用于内燃机18的协调装置30。该协调装置30经由经处理过的可能的工作状态44而向第一功能38或第一功能块38、第二功能40及第三功能42提供关于可能的工作状态34的信息。作为对图1所示的三个功能38，40，42的替换，多个其它的可能性也是可能的，这些可能性在此处并未详细示出。
此外，混合协调装置10将扭矩需求32传输至内燃机18的协调装置30处。
功能38，40，42中的每一个基于从协调装置30所报告的、经处理过的工作状态44而获取物理的运行就绪状态，并且通过标志B_sc38，B_py 38(在第一功能38的情况下)将运行就绪状态报告给调度装置50。如果这些功能，或称功能块38，40，42具备通向运行协调装置46的直接访问途径48，那么功能38，40，42也可在该协调装置46中激活各自的需求。
基于经由标志B_sc 38(在第一功能38的情况下)，B_sc40(在第二功能40的情况下)，B_sc42(在第三功能42的情况下)而获得的信息，调度装置50(DSM)选择出一个功能，并通过对B_sc 38，B_sc 40，B_sc 42中的与所选功能相对应的那一个进行置位，从而将该选择告知功能38，40，42中的被选中的那个功能。功能38，40，42中被选中的那个功能经由协调装置30而将实际的需求传输到混合协调装置10处。接着，混合协调装置10在其自身一侧对内燃机18与至少一台电驱动装置20之间的扭矩分配进行适当的调节，并与扭矩分配相应地改变指向内燃机18的扭矩需求32。
如果混合协调装置10不能提供或不再能提供所希望的工作状态，(这一现象可能由于驾驶愿望需求而出现)，将对可能的工作状态34进行调整。启动/停止许可可以使用简单的功能标识符FID_start或FID_stopp，这两个标识符彼此是排他的。这构成了启动许可与停止许可的内部决定的基础。
作为用于可能的工作点的接口，可以设想不同的方案。例如，其可以根据该最大可能的扭矩或最小的可能的扭矩以及一个最大的可能的转速与最小的可能的转速进行选择。存在如下可能，例如建立数个转速/扭矩对，其延展成为一个特性曲线面。作为所响应的扭矩的替代，内燃机18的最大与最小功率可找到进入各选中的工作点的入口。
由于对于许多功能而言(仅仅)当前的扭矩供应(这一信息)往往是不充分的，故还存在如下可能，继续提供如下信息——该扭矩在当前的边界条件下能够维持多久。作为替代，为各工作区提供有最大持续时间作为特征点以供使用。一个绝对有意义的扩展方案在于，额外的，使调度装置50针对各需求的工作点而获取各自所属的优先级。该优先级信息可以在混合协调装置10中用于以下目的——将需求的紧迫性进行排列并(可能)将其拒绝。在所需求的工作状态58中(该工作状态被传输到混合协调装置10处)，也可以选择有限的工作区替代各离散的工作点，这使得混合协调装置10具有更大的决策空间。
在按照图2的示图中，启动/停止协调装置由参考标号54标识。经由双向的数据交换56，调度装置50与工作模式协调装置46相互连接，这里，如有需要，运行协调装置46也可经由各功能38，40和42的直接访问途径48而被激活。
对图2所示的、混合协调装置功能性的备选实施方案由按照图3的示图所知。
由按照图3的示图得知，混合协调装置10向内燃机18的协调装置30处发送扭矩需求32。不仅该混合协调装置10，还包含该内燃机18的协调装置30，都可被包含在内燃机18的控制装置12中。按照图3中所示的混合驱动控制器的实施方案，混合协调装置10直接与调度装置50进行通讯。混合协调装置10直接向调度装置50传输关于可能的工作状态34的可能的工作点或运行点，该调度装置50在其自身一侧，直接向混合协调装置10传输所需求的工作状态58，并在其自身一侧与工作模式协调装置46处于双向的数据交换56中。与按照图2中示图的实施方案不同的是，各个功能38，40，42经由相应的标志B_pyt 38，B_pyt 40或B_pyt 42将其不同工作点下的运行意愿传输到调度装置50。在调度装置50内，存在有与内燃机18的当时的可能工作点相关的信息，该信息是由混合协调装置10所传输的。该调度装置50挑选出三个功能38，40与42(该三个功能在此处仅作为举例)中的具有与各可能的工作状态34兼容的最高优先级的那个，该可能工作状态34由混合协调装置10所输出。
作为对该方法的替代，配备给调度装置50(DSM)的功能38、40或42的每一个也可将其可能的工作点直接传输至调度装置50处。
为了那个被选择的功能，也就是说为了这样一种功能——对该功能而言，存在用于该功能的工作点，在该工作点上功能38，40与42可被执行且被选出的那个功能具有最高的优先级，调度装置50通过需求58而向混合协调装置10请求工作状态。如果该需求被调度装置10批准，经由标志B_sc 38，B_sc 40与B_sc42而向功能38、40和42中的由调度装置50所选择出的那个功能传输许可。进一步的，按照图3所示的实施方案经由标志B_py 38，B_py 40与B_py 42将物理的运行就绪状态由功能或称功能块38，40，42传输至调度装置50处。
与按照图2的实施方案相类似，在按照在图3中示出的实施方案中的功能或称功能块38，40，42同样具有对工作模式协调装置46的直接访问途径48。
此外功能或称功能块38、40或42的每一个都与停止许可52相连接，经由该连接，如有需要时，经由信号CO Eng_stop ENA向启动/停止协调装置54传输(可能的)启动或停止信号。通过停止许可52，启动/停止协调装置54以及信号CO_stop，在动力分流的混合驱动装置内部进行控制，例如何时可彻底将内燃机18关闭。
在图3所示的混合驱动装置的控制器的实施方案中，会对功能38，40或42的完整进行的优先级加以考虑。因此，按照图3所示的实施方案，关于各功能38，40或42的完整进行的紧迫性被传递到上一级的混合协调装置10，这一点在按照图2所示的混合控制情形中并未加以考虑。
在按照图2所示的实施方案中，经处理过的可能工作状态36由协调装置30经由反馈44报告至功能38，40，42处，而在另一个实施方案中(该方案与图4关联显示)可设想各功能38，40，42将经处理过的可能的工作状态36直接传输至调度装置50(DSM)处。
图4示出了一个实施方案，其与图1所示的实施方案不同之处在于，经处理过的可能工作状态由功能自身传输至调度装置。
在图4所示的实施方案中，扭矩需求32同样从混合协调装置10发出，并到达内燃机18的协调装置30处。通过混合协调装置10，许可信号60被传输至协调装置50处，而该混合协调装置10又从协调装置处接收关于工作状态58的信息。
在图4所示的实施方案中，三个功能38，40或42(该三个功能此处仅示范性地被示出)，通过已提及的标志B_py 38，B_py 40与B_py42，将关于其物理的运行就绪状态的信息传输到调度装置50(DSM)处。进一步的，在图4示出的实施方案中，功能或称功能块38，40，42将经处理过的可能的工作状态36直接传输至调度装置50(DSM)处。此外，在图4所示的实施方案中，混合驱动装置控制器将标志B_pyt 38，B_pyt 40.和B_pyt 42直接传输至调度装置50(DSM)以显示给定工作点的运行意愿。调度装置50(DSM)选择带有最高优先级的功能38，40或42，并向混合协调装置10请求所需的工作状态48。由于在按照图4所示的实施方案中，没有关于可能工作点的信息，混合协调装置10通过许可60向混合协调装置50处发出反馈，告知其所需求的工作点是否可能。若其不可能，调度装置50(DSM)丢弃其决定，并从功能38，40或.42中选择另一个功能，为该功能而再次询问混合协调装置10。作为替代，可以将关于哪些可能工作点与某一特定的功能38，40或42相配的信息保留在调度装置50(DSM)处。
按照图4的实施方案的优点由此可以看到，即，减轻了混合协调装置10的负荷，不需要计算关于可能工作点的整体的范围。混合协调装置10内的决定以具体的工作点为基础而落入其中，针对确定的已选出的功能，通过调度装置50，经由需求的运行状态而将该工作点发送给它。混合协调装置仅仅决定，根据车辆的行驶状态的许可60是否可能。或者进行多次尝试，直至功能38，40与42中的与当时的内燃机18的给定的工作状态兼容运转的那个功能被获得。
在图4所示的实施方案中，功能或功能块38，40或42也通过直接访问途径48而与工作模式协调装置46进行连接，该协调装置46在其自身一侧与调度装置50(DSM)处于双向数据交换56中。此外，各个功能或功能块38，40，42与内燃机18的停止许可52相连接，其向启动/停止协调装置54传输信号CO Eng_stop ENA。

Claims (10)

1.一种对内燃机(18)的工作状态、尤其是混合驱动装置的内燃机(18)的工作状态进行调节的方法，所述混合驱动装置带有至少一台电驱动装置(20)、混合协调装置(10)、用于所述内燃机(18)的控制装置(12，30)以及带有在其内部运行的功能(38，40，42)的控制装置(12，30)，其特征在于，所述内燃机(18)的控制装置(12，30)的所述功能(38，40，42)在所述混合协调装置(10)中要求有利于其行驶能力的工作状态(58)，所述混合协调装置(10)对所述内燃机(18)与所述至少一台电驱动装置(20)之间的功率分配进行相应改变。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述内燃机(18)与所述至少一台所述电驱动装置(20)之间的功率分配发生变化时，产生所需的变速器输出扭矩M_out_，并且维持所需的车速。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述混合协调装置(10)不断地将所述内燃机(18)的可能工作状态或工作区传输至所述内燃机(18)的协调装置(30)处或传输至调度装置(50)处。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述功能(38，40，42)中的每一个或用于所述功能(38，40，42)中的每一个功能的调度装置(50)检验其需求与所述内燃机(18)的可能工作状态或可能工作区(34)之间的兼容性。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，各所述功能(38，40，42)借助于信号B_py 38，B_py40或B_py 42而将其运行就绪状态传输至所述调度装置(50)处，或是通过信号B_pyt 38，B_pyt 40或B_pyt 42而将其在特定工作点或工作区下的运行就绪状态进行传输。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述调度装置(50)从与所述内燃机(18)的可能工作区或可能工作状态(34)相兼容的所述功能(38，40，42)中，选择出具有最高优先级的功能。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所选择出的功能(38，40，42)将其工作点需求(58)传输至所述混合协调装置(10)处。
8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述调度装置(50)获取所述功能(38，40，42)中具有最高优先级的功能，并且将其可能的工作点和/或可能的工作状态传输至所述混合协调装置(10)。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述混合协调装置(10)内获取用于所述内燃机(18)的某一工作区(34)和/或某一工作点的最大持续时间，其或者传输至用于所述功能(38，40，42)的所述协调装置(30)处，或传输至所述调度装置(50)处。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在所述行驶状态变化时，所述混合协调装置(10)对所述内燃机(18)的可能工作点(34)或工作状态进行相应调整，并且在不改变变速器输出扭矩M_out且不改变变速器输出转速n_out的情况下进行不同的工作状态(34)、前进、怠速、正常工作或是发动机停机和/或内燃机(18)的工作点之间的切换。
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