用于运行混合动力驱动系统的控制设备和方法与流程

1.本发明涉及用于运行用于机动车的混合动力驱动系统的控制设备和方法，所述混合动力驱动系统具有至少一个电动驱动马达(也称为电机或简称为电动机)和内燃机(也称为内燃发动机(vkm))，所述至少一个电动驱动马达和内燃机可以分别单独地使用或共同使用，以便产生大多在车辆的变速器输出端处要求的驱动力矩。


背景技术：

2.ep 2 911 928 b1涉及一种在驱动传动系中进行扭转振动平复的方法，所述驱动传动系具有内燃机(尤其是往复活塞式机器)和与该内燃机连接的至少一个附加的机器(尤其是电机)。其中，在内燃机的至少一个第一阶段期间，转矩脉冲导入到驱动传动系中，并且通过所述附加的机器有针对性地生成用于进行扭转振动平复的至少一个转矩脉冲，其中，在跟随所述第一阶段的至少一个第二阶段期间，所述附加的机器的转矩脉冲以与内燃机的转矩脉冲相位错开的方式引入到驱动传动系中。在此，ep 2 911 928 b1涉及为具有三个或更少气缸的传统的内燃机提供一种提高舒适性的解决方案，该解决方案从震动和扭振技术的角度来看是不利的。


技术实现要素：

3.本发明的任务是，在用于运行混合动力驱动系统的控制单元和方法中改善车辆的舒适性和动态性，同时保持消耗减少。
4.该任务通过独立权利要求的特征来解决。从属权利要求是本发明的有利扩展方案。
5.独立权利要求是独立的创造性替代方案和可以组合实施的技术教导。
6.本发明涉及一种用于混合动力驱动系统的控制设备，所述混合动力驱动系统包括内燃机、电机、至少一个扭振缓冲器和电子的控制单元，其中，所述扭振缓冲器设计成用于在内燃机的运行中在内燃机的全部气缸数的情况下的优化的振动阻尼。
7.此外，所述控制单元构造成，使得电机在纯电动的运行中借助电动地产生的转矩激励至少几乎同样地模拟停用的内燃机的(全部的)与气缸点火相关的转矩激励，直到内燃机再次启动。
8.替代性地或附加地，所述控制单元构造成，使得电机在内燃机仅以部分停用的气缸运行时至少几乎同样地补充停用的气缸的缺失的与气缸点火相关的转矩激励，直至内燃机的全部气缸再次启动。部分气缸运行或以部分停用的气缸的运行意味着，内燃机的一些气缸不点火并且因此不提供转矩激励。
9.扭振缓冲器(尤其是扭转质量振荡器)的特性在于，震荡地支承的阻尼质量在功能上与内燃机的特定气缸数的激励匹配。
10.本发明基于以下两个基本认知，所述两个基本认知本身单独地或彼此组合地相关。
11.基本认知1：
12.在混合动力式的驱动传动系中在电动的行驶模式中获得优选以转速敏感的质量振荡器形式的扭振缓冲器的阻尼作用：
13.根据本发明，在具有p1或p2拓扑结构(图1)的混合动力式驱动传动系中，作为用于内燃机的扭转振动的阻尼或者说缓冲的措施，设置扭振缓冲器(尤其是扭转质量振荡器)，所述扭振缓冲器的震荡地支承的阻尼质量在功能上与内燃机的特定气缸数的激励匹配。
14.在电动的行驶模式中，通常没有通过内燃机引起的激励，其中，扭转质量振荡器或扭振缓冲器失去阻尼特性。
15.当内燃机突然重新启动时，由于内燃机在纯电动行驶后的启动，振荡的扭转质量需要有限的时间来发挥阻尼效果。因此，这会导致尤其是在p1架构中或在p2架构在从纯电动的行驶过渡到混合动力式和/或内燃机式行驶时的舒适性受影响，所述p2架构在模拟的p1模式中使用，也就是说，实现具有闭合的分离离合器的电动的行驶。
16.因此，根据按照本发明的第一构思，在纯电动驱动中，为电机的转矩施加与由内燃机的气缸引起的激励相似的转矩变化曲线，目的是：保持支承在下游的扭振缓冲器或者说扭转质量振荡器在其阻尼效果方面发挥作用。
17.基本认知2：
18.使用至少一个以扭振缓冲器形式的、优选作为扭振缓冲器和扭振阻尼器的组合的特定的扭转振动阻尼系统，并且借助于电机的对应的转矩激励来保持该扭振缓冲器(尤其是实施为转速敏感的质量振荡器或离心摆)在基于内燃机的发动机布置的不同的激励频率情况下的阻尼：
19.该认知基于在选择性的气缸停用的情况下对混合动力驱动传动系的振动特性的分析，该混合动力驱动传动系具有至少一个转速敏感的扭振缓冲器、优选是质量振荡器。
20.根据本发明，至少一个特定发动机布置的扭振缓冲器集成在驱动传动系中，所述扭振缓冲器确保在优选相对低的转速情况下对在驱动传动系中的转速振荡(优选尽可能完全)进行阻尼。在内燃机以全部气缸数运行时，所述扭振缓冲器与激励布置匹配。在具有(部分)气缸停用的内燃机的运行的情况中，所述扭振缓冲器由于变化的、激励的发动机布置而失去其大部分效果。
21.此外，为了保持阻尼效果，根据本发明，在(部分)气缸停用的情况中，对于转速敏感的质量振荡器(dsm)，通过电机保持发动机布置在全气缸运行的情况下的激励频率，电机优选集成在内燃机和(尤其是以转速敏感的质量振荡器形式的)扭振缓冲器之间。在此，电机是频率控制的转矩源，所述转矩源通过电动地产生的有针对性的转矩激励来补充内燃机的停用的气缸的转矩激励。为此，在时间上同步于停用的气缸的缺失的转矩激励通过电机以相似的振幅和形状导入转矩激励。
22.优选地，在内燃机与电机之间集成有附加的例如以弹簧级(federstufe)形式的扭振阻尼器，以便预先阻尼内燃机的转矩激励，从而通过电机引起的转矩激励不必在内燃机的转矩激励的水平上进行。
23.本发明还基于以下的扩展的认知：
24.在内燃机重新启动并且必要的牵引力由电机弥补直至由点火的内燃机的牵引力接管时，不期望地耗费大量的能量并且需要时间。
25.在已知的具有在内燃机与电动机之间的分离离合器的混合动力驱动系统拓扑结构中，通常在纯电动的行驶中，内燃机通过打开分离离合器而脱耦。由于高的拖曳力矩，具有拖曳的或耦联的内燃机的纯电动行驶迄今尚未使用。
26.在一种有利的扩展方案中，本发明规定，在预设的运行条件下，尤其是在纯电动行驶的状态中和/或在能量回收时，内燃机不脱耦(如果完全可能)，而是尽可能降低内燃机的拖曳力矩。
27.在此，根据本发明提出，在内燃机的不点火的运行中，在至少几乎完全地、优选完全地、持久地关闭进气阀和排气阀的意义上操控尤其是(用于气缸进气阀和气缸排气阀的)换气阀控制设备，所述换气阀控制设备实际上设置用于在点火的内燃机中的充气控制。优选地，内燃机的不点火的、拖曳的运行在这样关闭的进气阀和排气阀的情况下在纯电动的行驶(正驱动力矩)情况下在特定的条件下激活或在能量回收(负驱动力矩)情况下在特定的条件下激活。
28.利用根据本发明的扩展方案，因此在内燃机的不点火的运行中，不仅在具有电机与内燃机的固定的耦联的混合动力架构中而且在具有在内燃机和电机之间的分离离合器的混合动力架构中借助于在内燃机上的闭锁进气阀和排气阀来显著降低拖曳力矩。
29.不仅在拖曳的纯电动的行驶的情况下而且在拖曳的能量回收的情况下的一种特别有利的用于闭锁阀的实施方案是：在进气门侧的全可变的阀行程控制和阀机构在排气门侧的借助于切换执行器的简单的停用。为了阐述用于全可变阀行程控制的可行的阀控制设备的原则上的结构，例如参考de 101 23 186 a1。
30.应指出的是，从属于独立权利要求的权利要求的附加的特征可以在没有独立权利要求的特征的情况下或在仅与独立权利要求的特征的一个子集组合的情况下形成自身的并且独立于独立权利要求的所有特征的组合的发明，该发明可以成为独立权利要求、分案申请或在后申请的主题。这以同样的方式适用于在说明书中描述的技术教导，所述技术教导可以形成独立于独立权利要求的特征的发明。
31.根据另一方面，在控制单元中使用软件(sw)程序。所述软件程序可以设立成用于在所述控制单元的处理器上(例如在车辆的控制仪上)实施，并且用于由此实施在本文本中描述的方法。
32.根据另一方面，描述一种存储介质。所述存储介质可以包括软件程序，所述软件程序设立成用于在处理器上实施，并且用于由此实施在本文本中描述的方法。
33.应注意的是，在本文本中描述的方法、设备和系统不仅可以单独地使用而且也可以与在本文本中描述的其他方法、设备和系统组合使用。此外，在本文本中描述的方法、设备和系统的任何方面都可以以多种方式彼此组合。尤其地，权利要求的特征可以以多种方式彼此组合。
附图说明
34.在下文中，根据实施例更详细地描述本发明。在此，在附图中：
35.图1示意性地示出具有混合动力驱动传动系并且具有用于根据本发明地操控作为电动驱动马达的电机的电子的控制单元的车辆，所述混合动力驱动传动系可以选择性地构造成p1架构或p2架构，
36.图2示出用于根据本发明地操控电机的第一种替代性方案，并且
37.图3示出用于根据本发明地操控电机的第二种替代性方案。
具体实施方式
38.图1包括内燃机3和电机(电动机)5，所述内燃机和所述电机可以单独使用或共同使用，以便生成用于车辆1的驱动力矩。所述内燃机3和所述电机5设置成，使得通过相应的驱动马达生成的力矩相加成总驱动力矩，所述总驱动力矩例如经由变速器7和变速器7的输出轴通常传递至车辆1的至少两个驱动轮。用于运行电机5的电能存储在(这里未更详细地示出的)电能存储器(例如48v电池或高压存储器)中。
39.此外，车辆1包括电子的控制单元10(例如马达控制仪)，所述电子的控制单元设立成用于，确定要求的总驱动力矩。所要求的总驱动力矩可以例如由车辆1的驾驶员经由加速踏板来预设。例如，驾驶员可以操纵加速踏板，以便要求提高的总驱动力矩。所述控制单元10可以设立成用于，将所要求的总驱动力矩划分成用于内燃机3的第一力矩和用于电机5的第二力矩。换句话说，所述控制单元10可以设立成用于，根据要求的总驱动力矩来运行内燃机3和电机5。
40.此外，图1示出可选的分离离合器8，通过所述分离离合器，内燃机3和电动机5可以解耦。在具有该分离离合器8的情况下，存在所谓的p2混合动力拓扑结构。在没有该分离离合器8的情况下，存在所谓的p1混合动力拓扑结构。
41.扭振阻尼器4优选以弹簧缓冲器的形式设置在内燃机3和电动机5之间。例如以离心摆形式的扭振缓冲器9连接在所述电动机5下游。
42.内燃机3优选具有用于关闭进气阀的第一阀控制设备和用于关闭排气阀的第二阀控制设备，所述第一阀控制设备和第二阀控制设备结合在控制单元10中的用于降低拖曳力矩的功能模块能够通过关闭进气阀和排气阀来实现极为有效的拖曳降低。最后，优选在变速器7上游或在变速器中设置以离合器形式的或以具有锁止离合器的转矩转换器形式的起动元件6。用于降低拖曳力矩的设备在图1中以附图标记2示意性地示出。
43.混合动力驱动系统的内燃机3可以例如在混合动力驱动系统的(必要情况下纯)电动运行的情况下和/或在当车辆的车轮驱动输出轴时在所谓的惯性滑行中能量回收的情况下至少部分地或完全地去激活。去激活的内燃机3的驱动轴可以因此在不点火的拖曳的运行中被电机5(在闭合分离离合器8的情况下)和/或由车辆1的车轮驱动和/或带动旋转。内燃机3的不点火的拖曳的运行具有如下优点，即内燃机3可以快速地和以有效的方式再次点火，以便为车辆1的总驱动系统提供驱动转矩。
44.根据本发明，扭振缓冲器9设计成用于在内燃机的运行中在内燃机3的全部气缸数(在这里为4)的情况下的优化的振动阻尼。
45.借助于图2示意性地或者说定性地示出根据本发明的根据第一替代性方案的方法的效果：
46.控制单元10构造成，使得电机5在纯电动的运行中将停用的内燃机3的与气缸点火相关的转矩激励z1至z4至少几乎同样地模拟为电动的转矩激励me(z1'至z4')，直到内燃机3再次启动。以ms表示两个转矩激励mv和me的和信号。
47.借助于图3示出根据本发明的根据第二替代性方案的方法的效果：
48.控制单元10构造成用于，使得电机5在内燃机3的仅部分停用气缸(在这里为z2和z4)的情况下将停用的气缸的缺失的与气缸点火相关的转矩激励mv至少几乎同样地补充为电动的转矩激励me(z2'和z4')，直到内燃机3的全部气缸再次启动。
49.优选地，内燃机3在部分地或完全地停用的运行中(没有燃烧)被电机5带动拖曳或保持耦联，其中，尤其是在p2拓扑结构中，离合器8保持闭合。
50.设置在内燃机3和电机5之间的扭振缓冲器4优选构造成用于在整个转速范围中进行振动阻尼的弹簧级。
51.设置在电机5下游的扭振缓冲器9优选构造成用于在相对低的转速范围中进行振动阻尼的与转速相关的离心摆。
52.本发明不限于所示出的实施例。尤其地，应注意的是，说明书和附图仅应说明所提出的方法、设备和系统的原理。