帶可換檔變速器的電動或混合動力車輛的操作方法及電動或混合動力車輛的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種帶可換檔變速器的電動或混合動力車輛的操作方法，其中使用至少一個電動馬達用于推進車輛。在達到換檔閥值時，在車輛的變速器中進行換檔操作，其中指定換檔閥值的值根據(jù)至少一個參數(shù)改變。使用作為至少一個參數(shù)的速度(26、36)，在該速度時，由用于推進車輛的至少一個電動馬達提供的動力具有最大值(30、38)。此外，本發(fā)明涉及一種電動或混合動力車輛。
【專利說明】
帶可換檔變速器的電動或混合動力車輛的操作方法及電動或混合動力車輛
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種帶可換檔變速器的電動或混合動力車輛的操作方法，其中采用至少一個電動馬達用于推進車輛。在達到換檔閥值時，在車輛的變速器中進行換檔操作。在此，指定換檔閥值的值根據(jù)至少一個參數(shù)變化。此外，本發(fā)明涉及一種具有用于推進車輛而形成的至少一個電動馬達的車輛。
【背景技術(shù)】
[0002]DE 44 38 914 Al描述一種電動車輛，其具有用于推進車輛的電動馬達以及用于控制自動可換檔的變速器的變速齒輪的變速器控制器。針對根據(jù)消耗的換檔最佳狀態(tài)，提供齒輪選擇功能的三種不同方法。在第一種方法中，根據(jù)消耗的換檔線路最佳狀態(tài)被存儲在變速器控制器中。這些最佳的換檔線路考慮電池的部分系統(tǒng)、動力致動器、電動馬達、變速器和輔助負載中的損失。在第二種變量中，通過對最佳換檔線路的適配考慮對損失的臨時非恒定影響參數(shù)。在根據(jù)消耗的換檔線路最佳狀態(tài)的適配中所考慮的變量包括變速器溫度、電動馬達的溫度、荷電狀態(tài)、開路電壓和電池的內(nèi)阻抗。為了考慮這些影響，進行計算。校正因數(shù)被引入到用于參數(shù)適配的相應等式中。
[0003]具有用于考慮更大數(shù)量影響參數(shù)的校正因數(shù)的這種適配比較昂貴。
[0004]此外，在當今的具有自動變速器的電動車輛和混合動力車輛的動力傳動系中，根據(jù)換檔映射來實現(xiàn)齒輪選擇。這種換檔映射的輸入?yún)?shù)包括駕駛員需要、由此加速器位置以及其它方面中目前應用的速度。在電動車輛或混合動力車輛滿載加速時，在達到換檔閥值例如在換檔映射中存儲的換檔速度時，發(fā)生換檔操作。在執(zhí)行換檔操作后，在動力傳動系中出現(xiàn)新的后續(xù)速度。這起因于各個傳動比變化。通常，設(shè)置靜態(tài)換檔速度使得在滿載加速時，達到電動馬達的速度，在該速度時實現(xiàn)電動馬達的標稱最大動力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]要解決的技術(shù)問題
[0006]本發(fā)明的目的是提供一種方法和最初提到種類的車輛，通過其可以特別簡單的方式利用電動馬達的動力勢(power potential) ο
[0007]該目的通過具有權(quán)利要求1的特征的方法和通過具有權(quán)利要求9的特征的車輛來解決。在從屬權(quán)利要求中指定具有便于本發(fā)明的進一步開發(fā)的有利配置。
[0008]技術(shù)方案
[0009]在根據(jù)本發(fā)明的方法中，速度被用作至少一個參數(shù)，在該速度時，由用于推進車輛的至少一個電動馬達提供的動力具有最大值。該速度也可被稱為扭結(jié)速度(kink speed)，因為在超過該速度時，由電動馬達提供的扭矩以及同樣提供的動力或多或少地突然減小。
[0010]電動馬達實際能夠傳遞目前可用的最大動力的速度受到一組變量的影響。通過改變指定只根據(jù)扭結(jié)速度的換檔閥值的值，可考慮這些變量。以目前存在的扭結(jié)速度體現(xiàn)并且由此影響電動馬達的動力最大值的位置的這些變量從而也對換檔閥值的位置有影響。因此，指定換檔閥值的值根據(jù)扭結(jié)速度變化。
[0011]在第一步中，在確定扭結(jié)速度時，相應信號可被傳達給控制裝置。在第二步中，控制裝置可利用該信息以適配換檔速度，并因此考慮至少一個電動馬達的目前可用的最大動力。
[0012]這是基于以下認識:使用指定換檔閥值的靜態(tài)值，由于影響電氣驅(qū)動推動的性能的變量的影響，電動馬達的動力最大值可超出實際的驅(qū)動速度范圍。但是，然后，電氣驅(qū)動推進的潛在可用機械推進動力未得到最佳利用。因此，這種靜態(tài)換檔映射不考慮電氣驅(qū)動推進的動力最大值的速度變化。然而，目前通過考慮由電動馬達最大提供的動力在速度范圍中的變化位置，動力傳動系的動力勢和效率潛能被用于在電氣驅(qū)動操作或在電氣和內(nèi)燃發(fā)動機驅(qū)動操作中的最好的可能的推進。
[0013 ]另外，僅使用扭結(jié)速度的參數(shù)來改變指定換檔閥值或換檔速度的值。因此，根據(jù)扭結(jié)速度替換換檔特征?？商貏e快地實現(xiàn)關(guān)于動力的換檔特征的最佳狀態(tài)的確定，因為必須考慮僅一個參數(shù)，即扭結(jié)速度參數(shù)。因此，可非常簡單并總是以最佳方式利用電力驅(qū)動推進部的可用機械推進動力或效率。因此，以特別簡單的方式利用電動馬達的動力勢。
[0014]另外，可從影響換檔閥值的扭結(jié)速度中得出對動力傳動系的效率的結(jié)論。
[0015]優(yōu)選地，當車輛的駕駛員要求車輛在至少一個電動馬達的滿載下加速時，實施換檔操作。加速也可由諸如車輛的電子控制單元的控制系統(tǒng)請求。當在滿載下加速時，對由電動馬達提供的最大動力的需求特別有利。即，因此在純電力或混合驅(qū)動操作中，可實現(xiàn)最大加速。
[0016]當駕駛員要求通過操作加速器在滿載下加速時，因此這需要針對電動馬達和與電動馬達相關(guān)的組件的比較大的負載，其可導致連續(xù)操作中的損壞。因此，對于組件部分的保護，特別是保護免于電動馬達和/或這些組件上產(chǎn)生的過大的熱，限制由電動馬達提供的最大動力可以是有利的。與電動馬達相關(guān)的組件可包括動力電子器件、電池或同樣的電能存儲器或為電動馬達和/或線路供電的另一電源。然而，除了在無限制的操作模式之外，在電動馬達的連續(xù)操作模式中，其中提供的最大動力是有限的，電動馬達的動力最大值可朝著不同速度轉(zhuǎn)換。特別地，在連續(xù)操作模式中，電動馬達的動力最大值可朝著更高速度轉(zhuǎn)換。
[0017]因此，當以連續(xù)操作模式操作至少一個電動馬達時，改變并且特別是增加指定換檔閥值的值看來是有利的。在這種連續(xù)操作模式中，避免了對電動馬達和/或?qū)εc電動馬達相關(guān)的組件的操作的損壞。因此，即使存在用于組件部分保護的連續(xù)操作模式，然后也可利用電動馬達的有效的動力最大值，因為它處在可用的速度范圍中。然而，避免所提到的組件部分或組件的損壞或不期望地嚴重發(fā)熱。
[0018]例如可由評價影響速度的至少一個變量的控制裝置計算指定速度的數(shù)據(jù)值。然而，就控制而言，當指定速度的數(shù)據(jù)值取自于映射時，控制特別簡單。即，因此可特別快地提供電動馬達速度使得實現(xiàn)特別快的數(shù)據(jù)處理，其中在該速度時電動馬達提供用于推進車輛的其最大動力。
[0019]此處，當通過使用計算的數(shù)據(jù)值或映射考慮至少一個變量時，其看來是有利的，其中所述數(shù)據(jù)值或映射與電能存儲器相關(guān)或與車輛的另一個電源相關(guān)并且影響速度，其中在該速度時由用于推進車輛的電動馬達提供的動力具有最大值。
[0020]這是基于以下認識:特別是與諸如電池的電能存儲器和/或與諸如燃料電池或增程器(range extender)的另一個電源相關(guān)的變量對扭結(jié)速度有影響。當這種裝置的動力輸出可根據(jù)多個因素變化時，扭結(jié)速度相應地變化。例如，一旦電池的輸出已經(jīng)減小，則可利用增程器來為電動馬達提供電能。當由于此減小電動馬達可用的最大動力時，這可以減小的扭結(jié)速度體現(xiàn)。
[0021]這些變量可包括電池電壓和/或在負載和/或荷電狀態(tài)和/或電池健康狀態(tài)下的電池電壓和/或其溫度。即，由于放電導致電池負載電壓的降低和荷電狀態(tài)的降低例如導致電動馬達的動力最大值朝著較低速度轉(zhuǎn)換。因此，存在較低的扭結(jié)速度，換檔閥值也被相應地替代。以同樣的方式，燃料電池和/或增程器的溫度對這種裝置的輸出有影響，因此對電動馬達的動力最大值有影響?；谙鄳兓呐そY(jié)速度，換檔閥值改變。然后，電動馬達的動力最大值進一步處在可用速度范圍中。因此，這些影響變量以特別簡單的方式考慮。
[0022]為了確定健康狀態(tài)并且從而電池或電源的老化以及在電池的情況下其內(nèi)阻抗，可考慮一些負載和放電周期。
[0023]當變速器的溫度通過使用計算的數(shù)據(jù)值或映射被考慮為影響速度的變量時，這看來更加有利。優(yōu)選地，以同樣的方式，車輛的電動馬達的溫度和/或動力電子器件的溫度被考慮為影響那個速度的變量，在該速度時由電動馬達提供的動力具有最大值。也可簡單地檢測這些變量并且其考慮容許特別實際地確定扭結(jié)速度。
[0024]其它變量可包括車輛的高壓組件或半導體元件的降額。為了避免加速老化和/或機械損壞并且為了實現(xiàn)更長的壽命跨度，可采用這種降額用于組件部分保護。
[0025]通過理論上確定扭結(jié)速度對上述變量的依賴性，由此例如通過模擬等和/或使用測試臺，上述變量的影響在映射中被更好地考慮。然后，通過考慮上述變量的映射可得到個別參數(shù)，即扭結(jié)速度。
[0026]優(yōu)選地，在具有帶可變傳動比的自動變速器的車輛中采用該方法。因此，然后，數(shù)據(jù)值被提供至實現(xiàn)換檔操作的控制裝置。借此，車輛的加速，特別是利用電動馬達的最大動力的滿載加速特別舒適。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的車輛具有用于推進車輛形成的至少一個電動馬達。在達到換檔閥值時，車輛的變速器用于執(zhí)行換檔操作。車輛的控制裝置適合于根據(jù)至少一個參數(shù)改變指定換檔閥值的值。此處，控制裝置使用作為至少一個參數(shù)的速度，在該速度時由用于推進車輛的至少一個電動馬達提供的動力具有最大值。在該車輛中，可以特別簡單的方式在最大加速時利用電動馬達的動力勢。
[0028]針對根據(jù)本發(fā)明的方法描述的優(yōu)勢和優(yōu)選實施例也適用于根據(jù)本發(fā)明的車輛，反之亦然。
[0029]在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，說明書中的上述特征和特征組合以及下面在附圖的描述中提及和/或單獨在附圖中示出的特征和特征組合不僅在分別指定的組合中而且在其它組合中或單獨情況下可用。因此，未在附圖中明確示出或解釋，但是其結(jié)果并且可由被解釋的實施例的分開的特征組合產(chǎn)生的實施例，也被考慮為由本發(fā)明覆蓋和公開。
【附圖說明】
[0030]本發(fā)明的進一步優(yōu)勢、特征和細節(jié)從權(quán)利要求、下面的優(yōu)選實施例的描述并且基于附圖顯而易見。其中示出:
[0031]圖1是示出在為電動馬達提供電能的電池的不同荷電狀態(tài)下與電動馬達的速度相關(guān)的車輛的電動馬達的轉(zhuǎn)矩和動力的進展的圖表；
[0032]圖2是示出根據(jù)電池電壓的電動馬達的動力曲線和針對電動馬達的連續(xù)操作的動力曲線的另一圖表;以及
[0033]圖3是車輛的組件和連通路徑，指定扭結(jié)速度的數(shù)據(jù)值可通過連通路徑被通信至變速器控制器。
【具體實施方式】
[0034]在圖1所示的圖表10中，示出作為在車輛14的電池16的不同荷電狀態(tài)下的速度的函數(shù)的車輛14的電動馬達12的轉(zhuǎn)矩進展和動力進展(參照圖3)。在圖表10的橫坐標18上，指示以每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)[Ι/min]為單位的電動馬達12的速度，第一縱坐標20指示其以Nm為單位的轉(zhuǎn)矩，第二縱坐標22指示其以kW為單位的動力。
[0035]第一曲線24說明當車輛14的電池16具有高的特別是最大荷電狀態(tài)時隨著速度的增加電動馬達12的轉(zhuǎn)矩的進展。根據(jù)第一曲線24，轉(zhuǎn)矩首先保持恒定，然后在達到特定速度26時下降。另一個曲線28說明當電池16具有高荷電狀態(tài)時，由電動馬達12傳送的動力的進展。因此，動力在速度26處達到最大值30。由電動馬達12輸出的轉(zhuǎn)矩減小或者動力達到最大值30的速度26也被稱為扭結(jié)速度，因為曲線24在該速度時突然彎曲下降或扭結(jié)。
[0036]該扭結(jié)速度依賴于多個影響變量。圖表10說明電池16的荷電狀態(tài)的影響。因此，在電池I6具有低的特別是最小荷電狀態(tài)時，圖表10中的第三曲線32描述轉(zhuǎn)矩的進展，圖表10中的第四曲線34描述電動馬達12的動力的進展。此處，轉(zhuǎn)矩在較低速度36下已經(jīng)下降，并且同樣可由電動馬達12傳送的動力在早前即在該較低速度36下達到其最大值38。由電池16改變的荷電狀態(tài)引起的扭結(jié)速度的變化由圖1中的箭頭40說明。
[0037]目前，扭結(jié)速度依賴于車輛14中的多個影響變量的認識被使用以改變換檔閥值，從而改變在車輛14的變速器42中執(zhí)行自動換檔操作時電動馬達12的速度(參照圖3)。因此，可保證的是在車輛14的滿載加速或最大值加速時總是利用最大能夠由電動馬達12提供的動力。
[0038]在圖2中，在另一個圖表44中，說明根據(jù)電池16的電壓的電動馬達12的動力進展。圖表44中的第一曲線46說明在以kW為單位的縱坐標48上繪制的電動馬達12的動力依賴于在以每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)為單位的橫坐標50上繪制的電動馬達12的速度。
[0039]第一曲線46具有最大值52。在達到對應于該最大值52的換檔速度54時，由車輛14的變速器控制器56在變速器42中執(zhí)行換檔操作(參照圖3)。在動力傳動系中，新的后續(xù)速度58出現(xiàn)，該速度低于換檔速度54。
[0040]圖2中的第二曲線60說明在電池16的中間電壓下車輛14的電動馬達12的動力的進展。該第二曲線60的最大值62處于比換檔速度54更低的速度。因此，當在電池16的該中間電壓下或者在這種電源電壓下時，將使用相同的換檔速度54，因此在達到動力的最大值62時將不實施換檔操作，而是只在更高的速度時實施換檔操作。借此，在車輛14的電動或混合動力操作中將保持不利用電動馬達12的動力勢。
[0041 ]圖2中的圖表44示出第三曲線64，其表示在電池16的更低電壓下電動馬達12的動力。因此，這個第三曲線64的最大值66處于比在根據(jù)曲線60的電池16的中間電壓位置更低的速度。
[0042]此外，從圖2顯而易見的是，第二曲線60的最大值62低于第一曲線46的最大值52，第三曲線64的最大值66低于第二曲線60的最大值62。
[0043]目前，為了最佳地利用在電力驅(qū)動操作中或在電力輔助混合驅(qū)動操作中的關(guān)于最大加速的可用的機械推進動力，換檔速度54或者換檔閥值因此被改變。即，在電源電壓目前因此電池16的電壓由于其放電而減小時，因此電動馬達12的動力最大值朝著較低的速度轉(zhuǎn)換。然后，因此，換檔速度54降低使得電動馬達12的動力最大值進一步處于可用的速度范圍內(nèi)。
[0044]在電動馬達12負載很重因此例如在滿載下運行時，因此發(fā)生在其中使用的磁體和繞組的過熱。此外，與電動馬達12相關(guān)的動力電子器件68、電池16以及將電池16連接至動力電子器件68并且將動力電子器件68連接至電動馬達12的線路70可能過熱(參照圖3)。為了在這種情況下保護上述組件部分，由電動馬達12傳輸?shù)膭恿νㄟ^向其供應較小的電流而減小。圖2的圖表44中通過第四曲線說明電動馬達12的對應的連續(xù)操作模式72。
[0045]在這種連續(xù)操作模式72中，電動馬達12可連續(xù)地提供動力，而沒有電動馬達12的過熱或者可能不得不經(jīng)歷受過熱影響的其它組件的過熱。如從圖表44中顯而易見的是，如果以連續(xù)操作模式72操作，則電動馬達12的動力最大值朝著與換檔速度54相關(guān)的更高速度轉(zhuǎn)換。因此，在這種操作狀態(tài)下，換檔速度54被換檔至更高值使得電動馬達12的動力最大值進一步處于可用的速度范圍內(nèi)。
[0046]根據(jù)圖3，可說明的是，為了實現(xiàn)換檔速度54的相應變化，車輛14中的連通可如何進行。諸如例如變速器控制器56、電池管理系統(tǒng)74和馬達控制器76的車輛14的控制裝置通過合適的連通路徑例如CAN總線系統(tǒng)78被連接至彼此。
[0047]目前，當前主要速度26、36(參照圖1)由動力電子器件68確定，在該處可得到用于電力驅(qū)動推進部的動力最大值。指定該各自扭結(jié)速度的信號80通過CAN總線系統(tǒng)78被連通至變速器控制器56。變速器控制器56利用該信息以便使換檔速度54適配各自呈現(xiàn)的最大動力曲線。
[0048]通過在第一步中根據(jù)必要影響變量，如負載電壓、電池16的荷電狀態(tài)和溫度、電動馬達12的溫度、變速器42的溫度和/或動力電子器件68的溫度來確定電動馬達12的扭結(jié)速度，在第二步中必須使用僅此個別參數(shù)，即扭結(jié)速度。然后，在第二步中，依據(jù)扭結(jié)速度通過變速器控制器56取代換檔特性。因為通過動力電子器件68確定的扭結(jié)速度已經(jīng)考慮描述的影響變量，所以對用于控制換檔特性的扭結(jié)速度的這種考慮的努力特別少。
[0049]在可選實施例中，扭結(jié)速度也可由不同的控制裝置而不是動力電子器件68確定，例如由電池管理系統(tǒng)74或由電動馬達控制器76確定。
[0050]因為車輛14目前形成為混合動力車輛，所以馬達控制器76目前控制車輛14的內(nèi)燃發(fā)動機82。然而，根據(jù)扭結(jié)速度的換檔閥值或換檔速度54的取代，由此也可在形成為電動車輛的車輛14中采用速度26、36。
【主權(quán)項】
1.一種帶可換檔變速器的電動或混合動力車輛(14)的操作方法，其中使用至少一個電動馬達(12)用于推進所述車輛(14)，并且其中在達到換檔閥值(54)時在所述車輛(14)的變速器(42)中進行換檔操作，其中指定所述換檔閥值(54)的值根據(jù)至少一個參數(shù)變化，其特征在于: 速度(26、36)用作所述至少一個參數(shù)，在該速度時，由用于推進所述車輛(14)的所述至少一個電動馬達(12)提供的動力具有最大值(30、38)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法， 其特征在于， 在所述車輛的駕駛員或所述車輛(14)的控制系統(tǒng)要求在所述至少一個電動馬達(12)的滿載下對所述車輛(14)加速時，進行換檔操作。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法， 其特征在于， 在以連續(xù)操作模式(72)操作所述至少一個電動馬達(12)時，改變指定所述換檔閥值(54)的值，其中避免對所述至少一個電動馬達(12)和/或與所述至少一個電動馬達(12)相關(guān)的至少一個組件(16、68、70)的操作損壞。4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中的任一項所述的方法， 其特征在于， 指定所述速度(26，36)的數(shù)據(jù)值被計算或從映射中獲得。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法， 其特征在于， 通過使用計算的數(shù)據(jù)值或所述映射，考慮至少一個變量，其與電能存儲器和/或與所述車輛(14)的另一個電源(16)相關(guān)并且其影響所述速度(26、36)，在該速度時，由用于推進所述車輛的所述至少一個電動馬達(12)提供的動力具有最大值(30、38)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法， 其特征在于， 考慮的所述至少一個變量包括: -電壓和/或負載下的電壓，和/或 -荷電狀態(tài)和/或 -健康狀態(tài)和/或 -溫度。7.根據(jù)權(quán)利要求4-6中的任一項所述的方法， 其特征在于， 通過使用計算的數(shù)據(jù)值或者所述映射，所述變速器(42)的溫度和/或所述至少一個電動馬達(12)的溫度和/或動力電子器件(68)的溫度和/或所述車輛(14)的高壓組件或半導體元件的降額被考慮為變量，其影響速度(26、36)，在該速度時，由用于推進所述車輛(14)的所述至少一個電動馬達(12)提供的動力具有所述最大值(30、38)。8.根據(jù)權(quán)利要求4-7中的任一項所述的方法， 其特征在于， 所述數(shù)據(jù)值被提供至影響所述換檔操作的控制裝置(56)。9.一種帶用于推進車輛(14)形成的至少一個電動馬達(12)的電動或混合動力車輛，包括在達到換檔閥值(54)時用于進行換檔操作的可換檔變速器(42)，并包括適合于根據(jù)至少一個參數(shù)改變指定所述換檔閥值(54)的值的控制裝置(56)， 其特征在于， 所述控制裝置(56)適合于使用作為所述至少一個參數(shù)的速度(26、36)，在該速度時，由用于推進所述車輛(14)的所述至少一個電動馬達(12)提供的動力具有最大值(30、38)。
【文檔編號】F16H61/02GK105899855SQ201480072566
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2014年1月15日
【發(fā)明人】安德里亞斯·佩茨, 塞巴斯蒂安·希伯, 本杰明·科內(nèi)費爾, 阿恩·赫爾曼, 杰拉爾德·里德, 羅曼·施特拉塞爾
【申請人】奧迪股份公司