專(zhuān)利名稱(chēng)：用于運(yùn)行混合動(dòng)力汽車(chē)的方法和裝置的制作方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及一種用于運(yùn)行混合動(dòng)力汽車(chē)的方法以及一種用于實(shí)施按照獨(dú)立的權(quán)利要求的前序部分的方法的裝置。
在DE 101 28 758 A1中描述了這種類(lèi)型的方法，即由至少一個(gè)內(nèi)燃機(jī)和至少一個(gè)電動(dòng)機(jī)中相加地施加事先規(guī)定的轉(zhuǎn)矩額定值。內(nèi)燃機(jī)和電動(dòng)機(jī)通過(guò)傳動(dòng)裝置共同作用于混合動(dòng)力汽車(chē)的主動(dòng)輪。對(duì)電動(dòng)機(jī)的控制依賴(lài)于提供導(dǎo)航系統(tǒng)的高度信息。以高度信息為基礎(chǔ)的操縱具有的優(yōu)勢(shì)為，可以規(guī)定用于電動(dòng)機(jī)的能源的較低的最低載荷狀態(tài)，在上坡之后緊接著的下坡時(shí)考慮一個(gè)借助于作為發(fā)電機(jī)的工作的電動(dòng)機(jī)用于給能源充電的可計(jì)算的能量再生。通過(guò)有針對(duì)的使用電動(dòng)機(jī)，尤其是在駛上坡道時(shí)轉(zhuǎn)矩要求提高時(shí)，在有利于降低油耗的運(yùn)行狀況下運(yùn)行內(nèi)燃機(jī)?？傊ㄟ^(guò)考慮對(duì)上坡時(shí)預(yù)計(jì)的再生能量產(chǎn)生了混合動(dòng)力汽車(chē)的較小的能量消耗。
在DE 199 23 299 A1中描述了一種操縱內(nèi)燃機(jī)的方法，此方法在排氣區(qū)域設(shè)置了微塵濾清器。通過(guò)對(duì)廢氣溫度的必要時(shí)必要的提高來(lái)實(shí)現(xiàn)用于引入回收所需要的溫度。通過(guò)對(duì)內(nèi)燃機(jī)供油的干預(yù)提高廢氣溫度，此時(shí)推遲噴油時(shí)間，使得由于內(nèi)燃機(jī)效率的降低產(chǎn)生更高的廢氣溫度。
在DE 100 43 366 A1中描述了一種內(nèi)燃機(jī)，在其排氣區(qū)域設(shè)有催化劑，催化劑在特定的運(yùn)行環(huán)境下將被賦予更高的運(yùn)行溫度。催化器運(yùn)行溫度提高的可能性可通過(guò)提高廢氣溫度得以實(shí)現(xiàn)。以火花點(diǎn)火的基本的內(nèi)燃機(jī)的廢氣溫度受到點(diǎn)火時(shí)刻調(diào)節(jié)的影響。
由EP 944 424 B1已知一種帶有NOx存儲(chǔ)器催化器的火花點(diǎn)火的內(nèi)燃機(jī)，其含有一個(gè)通過(guò)供電可加熱的金屬支架。
本發(fā)明的目的是提供一種用于運(yùn)行混合動(dòng)力汽車(chē)的方法和一種用于實(shí)施此方法的裝置，它們使得混合動(dòng)力汽車(chē)排放少量廢氣成為可能。
上述目的通過(guò)在從屬權(quán)利要求中所給出的特征實(shí)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的做法基于由至少一個(gè)內(nèi)燃機(jī)和至少一個(gè)電動(dòng)機(jī)中相加地施加事先規(guī)定的轉(zhuǎn)矩額定值。按照本發(fā)明在第一步中根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的至少一個(gè)廢氣參數(shù)確定內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)矩量值，在第二步中根據(jù)轉(zhuǎn)矩額定值和在第一步中確定的內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)矩量值之間的差確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩量值。
轉(zhuǎn)矩的確定通常是由混合動(dòng)力汽車(chē)的共同工作的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)施加的驅(qū)動(dòng)力或者驅(qū)動(dòng)功率的確定。
在第一步中根據(jù)至少一個(gè)廢氣參數(shù)確定內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)矩量值能實(shí)現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)偏離優(yōu)化消耗運(yùn)行的優(yōu)化排放運(yùn)行。
有關(guān)按照本發(fā)明的有利的改進(jìn)方案由從屬權(quán)利要求中得出。
廢氣參數(shù)可以例如是不希望的廢氣成分像廢氣中的NOx濃度，一氧化碳濃度，HC濃度或微粒濃度。在至少一個(gè)所述參數(shù)具有盡可能小的值的運(yùn)行狀況下通過(guò)運(yùn)行內(nèi)燃機(jī)，可以減少在廢氣處理設(shè)備中用于進(jìn)一步減少有害廢氣成份的花費(fèi)。
另外一個(gè)改進(jìn)方案中即廢氣參數(shù)即為廢氣溫度。首先考慮到現(xiàn)有的廢氣處理設(shè)備的運(yùn)行溫度范圍事先規(guī)定廢氣溫度。這里涉及的是保證廢氣處理設(shè)備最低運(yùn)行溫度。
廢氣處理設(shè)備例如是一種催化器或例如一種微塵濾清器。催化器為了催化作用需要最低的運(yùn)行溫度。如果是存儲(chǔ)催化器，例如NOx存儲(chǔ)催化器，必須還原催化器。為了還原，需要比運(yùn)行溫度例如250-5000℃更高的450-600℃的溫度。現(xiàn)有的微塵濾清器為引入還原同樣需要一個(gè)增加的溫度，例如在600-650℃范圍內(nèi)。為達(dá)到廢氣處理設(shè)備的必要溫度可以根據(jù)本發(fā)明方案考慮內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行。
根據(jù)優(yōu)化任務(wù)規(guī)定，優(yōu)化至少一個(gè)廢氣成分優(yōu)先于廢氣溫度的確定。為保證必要的最低的運(yùn)行溫度或?yàn)楸３謴U氣處理設(shè)備的事先規(guī)定的溫度范圍在這些情況下沒(méi)有廢氣處理設(shè)備的電加熱裝置。該項(xiàng)措施可以特別用在內(nèi)燃機(jī)冷啟動(dòng)，其中為快速達(dá)到廢氣處理設(shè)備的最低運(yùn)行溫度在各種情況下設(shè)有電加熱裝置。如果冷啟動(dòng)階段已經(jīng)被克服，這些措施可保持必要的運(yùn)行溫度范圍。
根據(jù)發(fā)明方案的其它有利改進(jìn)方案由其它從屬權(quán)利要求和以下的描述中得出。


圖1展示了一個(gè)技術(shù)環(huán)境，按照本發(fā)明的方法在此環(huán)境中進(jìn)行，圖2和圖3展示了關(guān)于轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的內(nèi)燃機(jī)廢氣參數(shù)特性曲線，圖4展示了關(guān)于轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的電動(dòng)機(jī)的特性曲線。
圖1展示了一臺(tái)內(nèi)燃機(jī)10，在其吸氣區(qū)域配有一個(gè)空氣傳感器11，在內(nèi)燃機(jī)的排氣區(qū)域設(shè)有第一催化器12，一個(gè)廢氣溫度傳感器13，一個(gè)微塵濾清器14，第二催化器15，一個(gè)NOx傳感器16以及一個(gè)HC傳感器17。
空氣傳感器11把空氣信號(hào)msL傳遞到控制裝置20，廢氣溫度傳感器13將廢氣溫度信號(hào)Tabg，NOx傳感器16將NOx信號(hào)，HC傳感器為HC信號(hào)HC輸出到控制裝置20。
內(nèi)燃機(jī)10將內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速NB提供給控制裝置20使用。轉(zhuǎn)矩額定值mifc也被提供給控制裝置20。
內(nèi)燃機(jī)10配有燃料計(jì)量裝置30，該計(jì)量裝置由控制裝置用燃料信號(hào)mE加載。
控制裝置20把第一控制信號(hào)PWM1傳遞給電動(dòng)機(jī)40，把第二控制信號(hào)PWM2傳遞給對(duì)應(yīng)微塵濾清器的微塵濾清器加熱裝置41中，并且將第三控制信號(hào)PWM3傳遞給對(duì)應(yīng)第二催化器15的催化器加熱裝置42。
能源50提供用于電動(dòng)機(jī)40以及用于微塵濾清器加熱裝置41和催化器加熱裝置42的電能。
圖2展示了關(guān)于內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速NB和內(nèi)燃機(jī)10的轉(zhuǎn)矩MdB的廢氣參數(shù)的第一和第二曲線變化60，61。在廢氣參數(shù)第一曲線變化60上記載了在特定的內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速N1B下的第一起點(diǎn)62。轉(zhuǎn)矩變化dM導(dǎo)致在特定的內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速N1B下位于廢氣參數(shù)第二曲線變化61上的第一目標(biāo)點(diǎn)63。
圖3展示了關(guān)于內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速NB和內(nèi)燃機(jī)10的轉(zhuǎn)矩MdB的另一的廢氣參數(shù)的第一和第二曲線變化70，71。在另一的廢氣參數(shù)的第一曲線變化71上記載了在特定的內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速N1B下的第二起點(diǎn)72。轉(zhuǎn)矩變化dM導(dǎo)致在特定的內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速N1B下位于另一廢氣參數(shù)的第二曲線變化71上的第二目標(biāo)點(diǎn)63。
圖4展示了關(guān)于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩MdE的電動(dòng)機(jī)40的第一和第二特性曲線80，81。在電動(dòng)機(jī)40的第一特性曲線80上記載了在特定的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速N1E下的第三出發(fā)點(diǎn)82。轉(zhuǎn)矩變化dM導(dǎo)致在特定的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速N1E下位于電動(dòng)機(jī)40的第二特性曲線81上的第三目標(biāo)點(diǎn)83。
根據(jù)本發(fā)明的方法如下工作圖1所示的具有至少一個(gè)內(nèi)燃機(jī)10和至少一個(gè)電動(dòng)機(jī)40的裝置驅(qū)動(dòng)混合動(dòng)力汽車(chē)。內(nèi)燃機(jī)10和電動(dòng)機(jī)40例如通過(guò)一個(gè)示詳細(xì)示出的變速器作用于混合動(dòng)力汽車(chē)的至少一個(gè)主動(dòng)輪上。內(nèi)燃機(jī)10和電動(dòng)機(jī)40的聯(lián)結(jié)也可以如下實(shí)現(xiàn)，即為電動(dòng)機(jī)40的一部分直接對(duì)應(yīng)內(nèi)燃機(jī)10的輸出軸。控制裝置20根據(jù)轉(zhuǎn)矩額定值mifa，既控制內(nèi)燃機(jī)10也控制電動(dòng)機(jī)40，轉(zhuǎn)矩額定值例如對(duì)應(yīng)沒(méi)有進(jìn)一步顯示的混合動(dòng)力汽車(chē)的加速踏板的位置。
轉(zhuǎn)矩的概念并不局限于這樣的轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)矩的概念比例如混合動(dòng)力汽車(chē)要求的驅(qū)動(dòng)力或者驅(qū)動(dòng)功率的量更加廣泛。
控制裝置20例如根據(jù)空氣信號(hào)msL和內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速NB確定燃料信號(hào)mE。起始點(diǎn)可以是在特定的內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速N1B下位于廢氣參數(shù)第一曲線變化60上的第一起點(diǎn)62。
廢氣參數(shù)即為不希望廢氣成分的濃度。不希望的廢氣成分可以是NOx濃度，其由NOx傳感器16獲得和/或者由已知的內(nèi)燃機(jī)10的運(yùn)行參數(shù)中算出。廢氣參數(shù)是可為替換地或附加地是HC濃度，其由HC傳感器17獲得和/或者依據(jù)已知的內(nèi)燃機(jī)10運(yùn)行參數(shù)算出。替換或額外地考慮CO濃度。此外廢氣參數(shù)替換或額外地涉及微粒濃度。
如果多個(gè)廢氣參數(shù)被優(yōu)化，必須達(dá)成被考慮的參數(shù)的折衷。
曲線變化60對(duì)應(yīng)例如不希望的NOx濃度，其高于第二曲線變化61反映出來(lái)的NOx濃度。為了盡可能達(dá)到較少的內(nèi)燃機(jī)10的NOx的未處理排放，因此規(guī)定在第一步根據(jù)至少一個(gè)廢氣參數(shù)來(lái)確定轉(zhuǎn)矩量值，例如依賴(lài)于NOx濃度。首先要算出混合動(dòng)力汽車(chē)的至少一個(gè)內(nèi)燃機(jī)10和至少一個(gè)電動(dòng)機(jī)40的基本的轉(zhuǎn)矩量值。
代替內(nèi)燃機(jī)10的工作點(diǎn)確定到第一起點(diǎn)62，按照本發(fā)明內(nèi)燃機(jī)10的工作點(diǎn)現(xiàn)將被調(diào)整到的第一目標(biāo)點(diǎn)63上。在第一步中進(jìn)行的確定內(nèi)燃機(jī)10的轉(zhuǎn)矩量值MdB對(duì)應(yīng)在第一目標(biāo)點(diǎn)63上的內(nèi)燃機(jī)10的轉(zhuǎn)矩量值MdB。
與第一目標(biāo)點(diǎn)預(yù)定值相聯(lián)系的是在特定的內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速N1B下出現(xiàn)在第一起點(diǎn)62和第一目標(biāo)點(diǎn)63之間的轉(zhuǎn)矩變化dM。轉(zhuǎn)矩變化dM也影響其他廢氣的參數(shù)。因此在圖3中記載了一個(gè)另一廢氣參數(shù)的第一和第二曲線變化70，71，此時(shí)在特定的內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速N1B下轉(zhuǎn)矩變化dM出現(xiàn)在第二出發(fā)點(diǎn)72和第二目標(biāo)點(diǎn)73之間。另外的廢氣參數(shù)是例如被廢氣溫度傳感器13得到的和或者根據(jù)于已知內(nèi)燃機(jī)10的運(yùn)行參數(shù)中算出的廢氣溫度。第一曲線變化70例如比第二曲線變化71的廢氣溫度高。
在第二步中根據(jù)轉(zhuǎn)矩額定值mifa和在第一步確定的內(nèi)燃機(jī)10的轉(zhuǎn)矩量值MdB之間的差確定電動(dòng)機(jī)40的轉(zhuǎn)矩量值MdE。如果轉(zhuǎn)矩變化dM下降的話，電動(dòng)機(jī)40必須相應(yīng)提高轉(zhuǎn)矩。電動(dòng)機(jī)40的轉(zhuǎn)矩dM的提高記載在圖4中，此時(shí)由第三出發(fā)點(diǎn)82出發(fā)到第三目標(biāo)點(diǎn)83上。在混合動(dòng)力汽車(chē)的至少一個(gè)內(nèi)燃機(jī)10和至少一個(gè)電動(dòng)機(jī)40的轉(zhuǎn)矩量值分配范圍內(nèi)不受電動(dòng)機(jī)40的轉(zhuǎn)矩量值MdE的變化影響事先規(guī)定第三出發(fā)點(diǎn)82。轉(zhuǎn)矩提高dM在不一定與特定的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速N1B相一致的特定的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速N1E下實(shí)現(xiàn)。
在圖4所展示的特性曲線80，81符合直流電機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩之間的功能關(guān)系。實(shí)踐中優(yōu)選使用一個(gè)同步電機(jī)作為電動(dòng)機(jī)。
控制裝置20通過(guò)電動(dòng)機(jī)40的第一控制信號(hào)PWM1的變化呈現(xiàn)在實(shí)施例中規(guī)定的電動(dòng)機(jī)40的轉(zhuǎn)矩dM的提高。第一控制信號(hào)PWM1是例如一個(gè)用于改變由能源50提供的電動(dòng)機(jī)40的平均工作電壓的脈寬調(diào)制的信號(hào)。工作電壓的變化導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)電流的相應(yīng)的變動(dòng)，該變動(dòng)是由電動(dòng)機(jī)40輸出的轉(zhuǎn)矩MdE的尺度。
在所示的實(shí)施例中規(guī)定電動(dòng)機(jī)40的轉(zhuǎn)矩的提高dM。也可規(guī)定其它的運(yùn)行狀況。例如規(guī)定內(nèi)燃機(jī)10的轉(zhuǎn)矩的提高dM用于有針對(duì)性地影響廢氣參數(shù)，其中規(guī)定減少電動(dòng)機(jī)40的轉(zhuǎn)矩MdE。根據(jù)運(yùn)行情況可以規(guī)定，同時(shí)提高電動(dòng)機(jī)40的轉(zhuǎn)矩MdE。當(dāng)能源要求充電時(shí)出現(xiàn)這種運(yùn)行情況。對(duì)能源50充電可以通過(guò)運(yùn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)作為發(fā)電機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。在這種情況下內(nèi)燃機(jī)10驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)40。
在所示的實(shí)施例中按照?qǐng)D3通過(guò)由第一曲線變化70到第二曲線變化71的過(guò)渡算出廢氣溫度的下降。改變廢氣溫度可以影響廢氣處理設(shè)備的效率。在所示的實(shí)施例中廢氣處理設(shè)備包含了第一和第二催化器12，15以及微塵濾清器14。催化反應(yīng)在必要的情況下設(shè)有的第一催化器12中，例如氧化物催化器中，和/或者在必要情況下設(shè)有的第二催化器15中，例如NOx存儲(chǔ)催化器中，在特定的溫度區(qū)域上優(yōu)化進(jìn)行。在事先規(guī)定的最低運(yùn)行溫度下不能實(shí)現(xiàn)廢氣凈化功能。因此必須保證，運(yùn)行溫度在優(yōu)化的運(yùn)行溫度范圍內(nèi)，至少超過(guò)最低運(yùn)行溫度。
在必要情況下現(xiàn)有的微塵濾清器14以及必要時(shí)作為存儲(chǔ)催化器配備的第二催化器15必須還原。在第二催化器15中的還原需與存儲(chǔ)工作相比提高的運(yùn)行溫度。微塵濾清器14的還原必須在特定的運(yùn)行溫度下，在此溫度下微粒通過(guò)氧化燃燒。各必須的最低運(yùn)行溫度可以例如通過(guò)相應(yīng)確定廢氣溫度來(lái)實(shí)現(xiàn)。
如果根據(jù)實(shí)施例在優(yōu)化時(shí)由作為廢氣參數(shù)的不希望的廢氣成份出發(fā)，就會(huì)出現(xiàn)廢氣溫度過(guò)低的情況。因此規(guī)定要設(shè)置微塵濾潔器14的和或者第二催化器15的電加熱裝置。不僅微塵濾清器加熱裝置41而且催化器加熱裝置42使用來(lái)自于能源50的電能。為了實(shí)現(xiàn)電動(dòng)加熱，控制裝置20通過(guò)第二控制信號(hào)PWM2控制微塵濾清器加熱裝置41和/或者通過(guò)第三個(gè)控制信號(hào)PWM3控制催化器加熱裝置42?？刂菩盘?hào)PWM2、PWM3使得持續(xù)確定發(fā)熱量。
根據(jù)另外一個(gè)方案規(guī)定，電加熱裝置在各種情況下都可以運(yùn)行。例如在冷啟動(dòng)內(nèi)燃機(jī)10時(shí)給定運(yùn)行狀況，在這種情況下廢氣處理裝置12，13，14的必須的運(yùn)行溫度不依賴(lài)于第一目標(biāo)點(diǎn)63的確定不能實(shí)現(xiàn)。當(dāng)根據(jù)圖3用于優(yōu)化的廢氣溫度在第一步中作為參數(shù)時(shí)，運(yùn)行溫度不可自行達(dá)到。
按照本發(fā)明的裝置包括用于所述實(shí)現(xiàn)方法的必須的裝置。其至少具有運(yùn)行作為軟件實(shí)現(xiàn)的單獨(dú)方法步驟的控制裝置20。
權(quán)利要求
1.用于運(yùn)行混合動(dòng)力汽車(chē)的方法，其中由至少一個(gè)內(nèi)燃機(jī)(10)和至少一個(gè)電動(dòng)機(jī)(40)相加地施加事先規(guī)定的轉(zhuǎn)矩額定值(mifa)，其特征在于，在第一步中根據(jù)至少?gòu)U氣的一個(gè)參數(shù)(NOx，HC，CO，微粒，Tabg)確定內(nèi)燃機(jī)(10)的轉(zhuǎn)矩量值(MdB)并在第二步中根據(jù)轉(zhuǎn)矩額定值(mifa)與在第一步中確定的內(nèi)燃機(jī)(10)的轉(zhuǎn)矩量值(MdB)之間的差確定電動(dòng)機(jī)(40)的轉(zhuǎn)矩量值(MdE)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征為，廢氣參數(shù)是不希望的廢氣成分(NOx，HC，CO，微粒)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征為，廢氣參數(shù)為廢氣溫度(Tabg)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征為，考慮廢氣處理裝置(12，14，15)的運(yùn)行溫度范圍應(yīng)規(guī)定廢氣溫度(Tabg)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征為，使廢氣溫度(Tabg)與催化器(12，15)或者微塵濾清器(14)的運(yùn)行溫度范圍相協(xié)調(diào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征為，電動(dòng)機(jī)(40)的轉(zhuǎn)矩量值(MdE)可以是正的也可是負(fù)的。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至4之一的方法，其特征為，優(yōu)化至少一種不希望的廢氣成份(NOx，HC，一氧化碳，微粒)優(yōu)選對(duì)于廢氣溫度(Tabg)的確定，并且當(dāng)廢氣溫度(Tabg)不夠時(shí)電加熱廢氣處理裝置(12，14，15)用于保持運(yùn)行溫度范圍。
8.根據(jù)權(quán)利要求1，3，4之一所述的方法，其特征為，在冷啟動(dòng)內(nèi)燃機(jī)(10)時(shí)電加熱廢氣處理裝置(12，14，15)用于保持運(yùn)行溫度范圍。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征為，廢氣參數(shù)為NOx濃度。
10.用于實(shí)施根據(jù)以上權(quán)利要求之一所述的方法的裝置。
全文摘要
本發(fā)明提出用于運(yùn)行混合動(dòng)力汽車(chē)的方法，其中由至少一個(gè)內(nèi)燃機(jī)(10)和至少一個(gè)電動(dòng)機(jī)(40)中相加地施加事先規(guī)定的轉(zhuǎn)矩額定值(mifa)，以及提出用于實(shí)施此方法的裝置，在第一步中根據(jù)廢氣的至少一個(gè)參數(shù)(NO
文檔編號(hào)F01N13/02GK1950228SQ200580013596
公開(kāi)日2007年4月18日 申請(qǐng)日期2005年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月30日
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