用于运行用于机动车的动力传动设备的方法及相应的动力传动设备

文档序号:474015 发布日期:2021-12-31 浏览:18次 >En<

阅读说明:本技术 用于运行用于机动车的动力传动设备的方法及相应的动力传动设备 (Method for operating a drive train for a motor vehicle and corresponding drive train ) 是由 M·D·霍尔 G·席德特 A·泽伊尔 于 2020-05-13 设计创作,主要内容包括:本发明涉及一种用于运行用于机动车(1)的动力传动设备(2)的方法,其中,动力传动设备(2)具有至少一个内燃机(4)、与内燃机(4)在驱动技术上联接或能联接的电机(5)以及起动离合器(7),内燃机(4)和电机(5)通过起动离合器在驱动技术上联接到动力传动设备(2)的输出轴(6)上。在此规定,在动力传动设备(2)的起动运行模式中,内燃机(4)在起动离合器(7)脱开的情况下以不点火的方式运行并且借助于电机(5)拖曳到起动转速上,起动转速高于内燃机(4)的怠速转速,其中,在达到起动转速之后,内燃机(4)以点火的方式运行并且起动离合器(7)接合。此外,本发明涉及一种用于机动车(1)的动力传动设备(5)。(The invention relates to a method for operating a drive train (2) for a motor vehicle (1), wherein the drive train (2) has at least one internal combustion engine (4), an electric machine (5) which is or can be coupled to the internal combustion engine (4) in terms of drive, and a starting clutch (7), by means of which the internal combustion engine (4) and the electric machine (5) are coupled in terms of drive to an output shaft (6) of the drive train (2). In a starting mode of operation of the drive train (2), the internal combustion engine (4) is operated without ignition with the starting clutch (7) disengaged and is pulled by means of the electric machine (5) to a starting speed which is higher than the idling speed of the internal combustion engine (4), wherein, after the starting speed is reached, the internal combustion engine (4) is operated with ignition and the starting clutch (7) is engaged. The invention further relates to a drive train (5) for a motor vehicle (1).)

用于运行用于机动车的动力传动设备的方法及相应的动力传 动设备

技术领域

本发明涉及一种用于运行用于机动车的动力传动设备的方法,其中,动力传动设备具有至少一个内燃机、与内燃机在驱动技术上联接或能联接的电机以及起动离合器,内燃机和电机通过起动离合器在驱动技术上联接到动力传动设备的输出轴上。此外,本发明涉及一种用于机动车的动力传动设备。

背景技术

从现有技术中例如已知专利文献DE 10 2017 203 623 A1。该专利文献描述了一种用于实施机动车的起动过程的方法,机动车具有混合动力驱动系统,混合动力驱动系统包括输出轴、起动元件以及具有输出轴的内燃机和能与内燃机的输出轴相连接的电机,其中,在用于预加载内燃机的起动过程中,使电机以发电机的方式工作。

发明内容

本发明的目的是,提出一种用于运行用于机动车的动力传动设备的方法,相对于已知的方法,该方法具有的优点是,尤其是以尤其有效的方式非常快速地在输出轴上提供高的驱动扭矩。

根据本发明,这通过具有权利要求1所述的特征的用于运行用于机动车的动力传动设备的方法实现。在此规定,在动力传动设备的起动运行模式中,内燃机在起动离合器脱开的情况下以不点火的方式运行并且借助于电机拖曳到起动转速上,该起动转速高于内燃机的怠速转速,其中,在达到起动转速之后,内燃机以点火的方式运行并且起动离合器接合。

该方法用于运行动力传动设备,该动力传动设备为机动车的组成部分或者至少可为机动车的组成部分。动力传动设备用于驱动机动车,即,就此而言提供用于驱动机动车的驱动扭矩。为了产生驱动扭矩,动力传动设备具有内燃机和电机,电机至少有时候共同提供驱动扭矩。然而,有时候同样也可规定,仅仅内燃机用于并且电机不用于,和/或电机用于并且内燃机不用于提供驱动扭矩。

电机可与内燃机在驱动技术上联接或者至少可联接。在第一种情况中,电机尤其是刚性地和/或永久地与内燃机相连接。例如,此时电机直接与内燃机的输出轴联接并且优选地布置成相对于该输出轴同轴。然而,也可规定,电机通过中间传动机构在驱动技术上联接到输出轴上,其中,中间传动机构具有不为1的传动比。

在电机与内燃机联接的情况中,内燃机和电机共同联接到起动离合器上并且可借助于起动离合器与输出轴相联接。就此而言,在起动离合器的第一切换位置中,内燃机和电机共同与输出轴断开联接,相反地,在起动离合器的第二切换位置中,内燃机和电机共同与输出轴相联接。

然而也可规定,电机与内燃机仅仅可联接。为此,电机例如通过分离离合器联接到内燃机上,确切的说联接到其输出轴上。尤其优选地,电机与中间轴在驱动技术上联接,尤其是刚性地和/或永久地联接,但是尤其优选地通过中间传动机构联接。中间轴例如一方面通过分离离合器联接到内燃机上并且另一方面通过起动离合器联接到动力传动设备的输出轴上。

与以上实施方案相似地,当处于起动离合器的第一切换位置时,输出轴与中间轴断开联接,而在出现第二切换位置时,输出轴与中间轴相联接。就此而言,在起动离合器接合时,即,在出现第二切换位置时,至少电机与输出轴在驱动技术上联接。如果附加地在内燃机和电机之间的分离离合器至少部分地或完全接合,则附加地内燃机也与动力传动设备的输出轴在驱动技术上联接。

起动离合器在驱动技术上位于一方面内燃机和电机并且另一方面动力传动设备的输出轴之间。输出轴优选地与机动车的至少一个车轮,尤其优选地与机动车的多个车轮在驱动技术上联接,例如通过变速器或换挡变速器。变速器用于设定在输出轴和机动车的至少一个车轮之间的从多个传动比中选出的传动比。这意味着,变速器具有多个传动比,从中选出一个并且在变速器上设定,从而随后在输出轴和至少一个车轮之间出现设定的传动比。

现在,动力传动设备例如可在怠速运行模式中运行。在怠速运行模式中,起动离合器脱开或完全脱开,即,位于其第一切换位置中。相应地,不仅内燃机而且电机完全与输出轴断开联接。在怠速运行模式中,内燃机在怠速转速下以点火的方式运行。这意味着,给内燃机输送燃料,并且如此调整内燃机,使得该内燃机产生与在内燃机相应当前转速下的、内燃机的拖曳扭矩相应的扭矩。就此而言,内燃机的转速保持恒定或者至少几乎恒定。

将内燃机的转速调整到怠速转速上,尤其是调节到怠速转速上。怠速转速理解成这样的内燃机转速,即,该转速大于内燃机的最低转速并且如此选择,使得出现内燃机的稳定运行并且同时存在低的噪声产生以及低的燃料消耗。相反地,最低转速是这样的转速,即,从该转速开始内燃机可在没有外部提供的扭矩的情况下运行,即,从该转速开始,内燃机可自主地且在没有外部扭矩干预的情况下继续提高其转速。通常,在机动车停止时,即,在速度为零时,在动力传动设备上设定怠速转速,并将其用于运行动力传动设备。

相反地,如果机动车应尽可能快速加速,则在动力传动设备处调整起动运行模式。起动运行模式实现了所谓的机动车的起动控制,其尤其是引起机动车的最大的和/或尤其是有效的加速。在起动运行模式中,起动离合器脱开,即完全脱开,从而内燃机和电机完全与输出轴断开联接。如果在开始起动运行模式时起动离合器还接合或者至少部分接合,则使起动离合器完全脱开。

如果起动离合器完全脱开,则借助于电机将内燃机拖曳到起动转速,其中,内燃机同时以不点火的方式运行。以不点火的方式运行理解成在没有燃料输送的情况下运行内燃机。就此而言,对于以不点火的方式运行,中断给内燃机的燃料输送。在以不点火的方式运行期间,在内燃机中不存在燃料的燃烧。

由此,仅仅借助于电机将内燃机拖曳到起动转速,为此,将例如来自机动车、确切的说动力传动设备的蓄能器的电能输送给内燃机。起动转速大于内燃机的怠速转速,例如起动转速是怠速转速的至少2倍。尤其优选地,起动转速是怠速转速的至少5倍、至少7.5倍或至少10倍。

如果内燃机达到起动转速,即,其当前的转速相应于起动转速,则使内燃机以点火的方式运行并且使起动离合器接合。因此,在达到起动转速之后,才使内燃机从以不点火的方式运行切换到以点火的方式运行。在该切换之后,才由内燃机至少部分地提供起动扭矩。为此,附加地使起动离合器接合。这种方式极其节能,并且此外对于机动车的乘员来说很舒适,因为内燃机以不点火的方式运行及其借助于电机的加速伴随着非常低的噪声产生,并且与内燃机以点火的方式加速到起动转速相比,噪声显著更低,并且振动更少。

通常,从怠速运行模式中开始起动运行模式,即,动力传动设备直接从怠速运行模式中切换到起动运行模式中。在怠速运行模式中,内燃机以点火的方式运行,相反地,在起动运行模式中,首先设置内燃机的以不点火的方式运行。相应地,在从怠速运行模式中切换到起动运行模式中时,内燃机从以点火的方式运行切换到以不点火的方式运行,并且同时开始借助于电机将内燃机拖曳到起动转速。在此,如此运行电机,使得尽管内燃机从以点火的方式运行切换到以不点火的方式运行,不出现转速的减小,而是借助于电机从怠速转速开始使转速连续地提高直至起动转速。由此,实现了以上已经所述的优点。

例如规定,一旦激活了机动车的行车制动器并且操纵了机动车的加速踏板,开始动力传动设备的起动运行模式。因此,在行车制动器激活的情况下进行内燃机的以不点火的方式运行并且借助于电机将内燃机拖曳到起动转速,从而机动车保持停止。在达到起动转速之后,首先也保持起动离合器脱开,从而机动车还是保持静止。可规定,内燃机还是以不点火的方式运行并且借助于电机保持在起动转速上。

然而也可规定,内燃机在达到起动转速之后从以不点火运行切换到以点火的方式运行。尤其优选地,当松开了机动车的行车制动器时,即,例如不再操纵机动车的制动踏板时,才接合起动离合器。优选地,起动离合器刚好在松开行车制动器时脱开,从而由内燃机提供的扭矩作为驱动扭矩出现在输出轴上并且加速机动车。

本发明的一种改进方案规定,在达到起动转速之后,直接开始内燃机的以点火的方式运行。就此参考以上内容。尤其优选地,在达到起动转速并且开始内燃机的以点火的方式运行之后,起动离合器首先保持接合,尤其是直至松开或者完全松开机动车的行车制动器。通过在达到起动转速之后直接开始以点火的方式运行确保了,在起动离合器接合时借助于内燃机直接提供大的驱动扭矩。

本发明的一种改进方案规定,随着开始内燃机的以点火的方式运行,借助于电机产生这样的扭矩,即,该扭矩在其大小上相应于由内燃机提供的扭矩并且与其反向。通过开始以点火的方式运行,优选地如此设定内燃机,使得其输出扭矩。换句话说,由内燃机产生的扭矩大于在当前存在的转速下、尤其是起动转速下的内燃机的摩擦扭矩。

为了尽管如此还是将内燃机保持在起动转速上,如此操控电机,使得产生与内燃机的扭矩反向的扭矩。换句话说,如此调整电机,使得内燃机的转速保持在起动转速上。例如,内燃机和电机为此具有相同的额定功率。优选地,如此调整内燃机,使得内燃机提供在当前转速下、尤其是在起动转速下可实现的最大扭矩。如果可借助于电机提供的扭矩小于该扭矩,则尤其优选地,将内燃机的扭矩调整到借助于电机能提供的最大扭矩上。

换句话说,内燃机已经准备好提供大的驱动扭矩,首先借助于电机抑制该驱动扭矩。因此,电机用于预加载内燃机。这导致极其快速地提供驱动扭矩,从而实现机动车的高的加速度。

本发明的一种改进方案规定,通过电机以发电机的方式运行借助于电机提供扭矩,并且在发电机运行时暂时存储由电机提供的电能或者将电能转换成热。如以上已经解释的那样,可将电机电联接到蓄能器上,蓄能器用于暂时存储电能。就此而言,电机一方面可借助于从蓄能器中提取的电能工作。相反地,可将借助于电机提供的电能输送给蓄能器。

在起动运行模式中开始内燃机的以点火的方式运行之后,电机吸收由内燃机产生的扭矩。在此,将内燃机的机械能转换成电能。电能例如暂时存储在蓄能器中。尤其有利地规定,为了将内燃机拖曳到起动转速上,利用从蓄能器中提取的电能运行电机。这意味着,蓄能器的荷电状态下降。在为了将内燃机保持在起动转速上的电机的发电机运行期间,再次给蓄能器输送电能,从而之前提取的电能至少部分地或者甚至完全被弥补。

然而,也可规定,由电机提供的电能直接转换成热,例如通过将电机短接。尤其是如果蓄能器完全充满,即不再能吸收电能,可实施这种过程。例如,在内燃机以点火的方式运行期间,借助于电机提供的电能一直被引入蓄能器中,直至蓄能器完全充满。随后,将电能转换成热,尤其是直至起动离合器接合。这种类型的过程始终允许借助于电机预加载内燃机。

本发明的一种改进方案规定,在开始内燃机的以点火的方式运行之后,接合起动离合器。因此,在开始以点火的方式运行之后,才接合起动离合器,从而存在时间间隔。由此保证,内燃机在起动离合器接合时提供足够大的扭矩。尤其优选地,当内燃机提供预设的理论扭矩(借助于电机克服该扭矩)时,才接合起动离合器。例如,理论扭矩可相应于在起动转速时可实现的最大扭矩。所描述的过程再次保证了机动车的快速加速。

本发明的一种改进方案规定,在接合起动离合器时,去激活电机,或者从起动离合器的接合开始,借助于电机对内燃机的扭矩施加辅助的扭矩。尤其是,如果之前借助于电机产生了与内燃机的扭矩相反的扭矩,那么去激活电机。由于电机的关断,在这种情况中仅仅借助于内燃机提供在输出轴上出现的动力传动设备的驱动扭矩。

备选地可规定,借助于电机辅助由内燃机产生的扭矩,从而在输出轴上出现的驱动扭矩由内燃机产生的扭矩和电机产生的扭矩组成。尤其优选地,借助于内燃机,产生在起动转速时可实现的最大扭矩,相反地,如此运行电机,使得在输出轴上出现的驱动扭矩相应于理论驱动扭矩。理论驱动扭矩例如由机动车的驾驶员或机动车的驾驶员辅助装置预设。显然,也可规定,操控电机产生其最大扭矩,从而在输出轴上出现最大可实现的驱动扭矩。由此,可实现尤其高的功率输出。

本发明的一种改进方案规定,将启动转速选择成与发动机提供最大的扭矩时的转速相同。最大扭矩相应于在内燃机的所有可能的转速上的内燃机的最大扭矩。与最大扭矩相同不应理解成在特定转速下的最大扭矩。然而,显然最大扭矩与对于这样的转速的最大扭矩重合,即,彼此对应,即,在该转速下可取得在内燃机上的最大扭矩。通过所描述的过程,保证实现在输出轴上尤其高的驱动扭矩。

本发明的一种改进方案规定,将起动转速选择成与这样的转速相等,即,在该转速下内燃机的最大扭矩相当于借助于电机能提供的最大扭矩。在这种情况中,最大扭矩相应于在起动转速时可借助于内燃机实现的最大扭矩。最大扭矩可(然而不是必须)相应于最大扭矩。现在,最大扭矩应相应于可借助于电机提供的最大扭矩,以便可借助于电机平衡由内燃机产生的扭矩,从而实现所描述的内燃机的预加载。

从该最大扭矩(其相应于可借助于电机提供的最大扭矩)中确定转速,在该转速下存在确切的说代表内燃机的可实现的最大扭矩的最大扭矩。紧接着,使起动转速等于该转速。由此保证,尽管受到电机限制,还是实现高的驱动扭矩。

本发明的一种改进方案规定,在驱动技术上在内燃机和电机之间存在分离离合器,为了借助于电机拖曳内燃机,接合该分离离合器。以上已经指出了分离离合器。在第一切换位置中,分离离合器脱开,从而内燃机在驱动技术上与电机分离。在第二切换位置中,相反地分离离合器接合,从而内燃机优选地刚性地与电机在驱动技术上联接。为了实现借助于电机拖曳内燃机,接合分离离合器。尤其是,如果动力传动设备之前已经在怠速运行模式(在其中分离离合器脱开)中工作,是这种情况。分离离合器实现了动力传动设备的尤其高的能源效率。

此外,本发明涉及一种用于机动车的动力传动设备,尤其是用于实施根据在本发明的范围中的实施方案的方法,其中,动力传动设备具有至少一个内燃机,与内燃机在驱动技术上联接或能联接的电机和起动离合器,内燃机和电机在驱动技术上通过起动离合器联接到动力传动设备的输出轴上。在此规定,动力传动设备构造成,在动力传动设备的起动运行模式中使内燃机在起动离合器脱开的情况下以不点火的方式运行,并且借助于电机将内燃机拖曳到起动转速上,起动转速大于内燃机的怠速转速,其中,在达到起动转速之后,使内燃机以点火的方式运行并且接合起动离合器。

已经指出了动力传动设备以及这种类型的方法的这些设计方案的优点。不仅动力传动设备而且用于其运行的方法可根据在该说明书的范围中的实施方案改进,从而参考这些实施方案。

此外,本发明显然也涉及具有这种动力传动设备的机动车。

附图说明

接下来根据在图中示出的实施例详细解释本发明,而不限制本发明。其中,唯一的附图示出了用于机动车的动力传动设备的示意图。

具体实施方式

附图示出了机动车1的示意图,机动车具有动力传动设备2和至少一个可借助于动力传动设备2驱动的车轮3。动力传动设备1具有内燃机4和电机5,电机至少部分地与动力传动设备2的输出轴6在驱动技术上联接。在此处示出的实施例中,输出轴6通过起动离合器7驱动地技术地联接到中间轴8上,中间轴刚性地且永久地与电机5相联接。

例如,电机5通过中间传动机构9连结到中间轴8上。相反地,内燃机4通过分离离合器10在驱动技术上联接到中间轴8上。就此而言,在分离离合器10脱开的情况下,中间轴8完全与内燃机4断开联接,在分离离合器10接合时,中间轴与内燃机刚性连接。与此相似地,在起动离合器7脱开的情况下,输出轴6完全与中间轴8断开联接,并且在起动离合器7接合时刚性地与中间轴相联接。电机5电联接到蓄能器11上,蓄能器用于暂时存储电能。

在所示出的实施例中,输出轴6通过变速器12在驱动技术上联接到机动车1的至少一个车轮3上。显然,变速器12也可位于动力传动设备2的其它部位上,或者完全省去。同样可行的是,起动离合器7设计成集成到变速器12中,从而输出轴6也位于变速器12中,例如作为中间轴等存在。

现在规定,在动力传动设备2的起动运行模式中,只要起动离合器没有完全脱开,使起动离合器7完全脱开。随后,内燃机4借助于电机5被拖曳到起动转速,该起动转速大于内燃机4的怠速转速。在此,内燃机4以不点火的方式运行。这意味着,在内燃机中没有燃料燃烧,尤其是没有给内燃机输送燃料。优选地,从蓄能器11中提取用于借助于电机5拖曳内燃机4的电能。

在达到起动转速之后,使内燃机4从以不点火方式的运行中切换到以点火的方式运行中。优选地,如此调整内燃机5,使得,内燃机输出大于0Nm的扭矩。同时,如此调整电机5,使得电机产生的扭矩与内燃机4的扭矩反作用并且在大小上相应于内燃机扭矩的扭矩。相应地,尽管存在借助于电机5产生的扭矩,将内燃机4的转速保持恒定,即,保持在起动转速上。

紧接着,为了加速机动车1,接合起动离合器7,并且,要么去激活电机5,要么调整电机以用于辅助由内燃机4产生的扭矩。在后一种情况中,在输出轴6上存在由内燃机4和电机5共同提供的驱动扭矩。由于事先进行了内燃机4的预加载,在输出轴上可非常快速地提供非常大的驱动扭矩。

附图标记清单

1 机动车

2 动力传动设备

3 车轮

4 内燃机

5 电机

6 输出轴

7 起动离合器

8 中间轴

9 中间传动机构

10 分离离合器

11 蓄能器

12 变速器

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