[发明专利]控制混合机动车辆运行的方法和混合车辆

说明书

本发明涉及控制具有混合驱动装置的机动车辆运行的方法，该混 合驱动装置包括内燃机和额外的至少一个可选地由发动机或电动机运 行控制的电机，当处于发电机运行时，该电机例如为车辆的车辆电网 供电和/或为蓄能器充电。此外，本发明还涉及具有相应控制装置的混 合车辆。

术语混合车辆指组合有至少两个驱动装置的机动车辆，所述驱动 装置使用不同的能源，以便为车辆运行提供功率。特别有利的是，内 燃机和电机的性质相互补充，内燃机通过汽油或柴油燃料的燃烧产生 动能，电机将电能转化为动能。因此，当今的混合车辆大多装备有内 燃机和一个或多个电机的组合。存在两种不同的混合方案。在所谓的 串联或顺序混合方案中，仅通过电机来实现车辆的驱动，而内燃机通 过单独的发电机产生电流，以给为电机馈电的蓄能器充电，或给电机 直接馈电。与此相反的是，至少当前在载客车辆的应用中优选并联混 合方案，其中可以通过内燃机和电机来表示车辆的动力。

在这样的并联方案中使用的电机可选地由电动机或发电机运行。 因此，例如电动机运行时的电机通常在具有较高车辆负载的工作点下 与内燃机相连。此外，它还能起到内燃机的启动发动机的功能。与此 相反的是，内燃机行使动力时的电机主要是由发电机驱动，由此将电 机产生的电功率用于例如蓄能器的充电和/或车辆电网的供电。在具有 多于一个电机的功率分支的混合方案的情况下，还可以将电机的发电 机运行另外用于供电。此外，通过发电机驱动的电机通常获得至少一 部分的制动功率(恢复)，由此一部分损失的机械能被转换为电能。混 合方案的通常优点是，与常规的爪极发电机相比，该电机具有更高的 效率。

当前的电机类型主要是异步电机(ASM)或永磁同步电机(PSM)。在 所有类型中，其明确的功率损耗不利于较低的力矩需求，也就是说不 利于较低的输出电功率。这导致的结果是，必须施加与相对较低的电 负荷不成比例的较多的机械能，因此通过内燃机消耗较多的燃料，以 便通过电机产生所需的电功率。

本发明的任务是提出控制混合车辆的方法，其使得在并联混合方 案中更有效并且最终更节约燃料地使用电机。

通过具有独立权利要求特征的方法和机动车辆解决所述任务。根 据本发明，依赖保持给定的边界条件，在交替的时间间隔内实现发电 机运行时电机的运行(脉冲充电运行)，借此

(a)在第一时间间隔内，电机使用第一高电功率输出运行，所述电 功率输出高于所述车辆电网的实际功率消耗，以及

(b)在第二时间间隔内关闭。

通过一方面具有电功率输出以及另一方面在中间的时间间隔中处 于完全关闭状态下的电机交替的运行，其中，电功率输出明显高于车 辆电网(可能是为蓄能器充电到给定的充电状态)实际需要的功率，极 大地避免了在这些极值间处于具有不合适的效率的负荷点的运行。因 此，与现有技术相比，明显地改善了电机的总效率以及总的混合动力 总成并降低了燃料消耗。在此，可以根据需要使用在第一时间间隔通 过电机所提供的高电功率，以便为电蓄能器充电(可能给额定充电状态 加上缓冲值)和/或另一方面为机动车辆的车辆电网供电，其中不但可 以理解成被耗电部件所耗费的功率，而且还可以理解成为充电可选存 在的浮充蓄电池(通常是12V车辆蓄电池)。相反地，在第二时间间隔 内，基本上实现由第一时间间隔内充满电的蓄能器(并且必要时由车辆 蓄电池)向车辆电网的供电。

根据本发明的优选实施方式，在发电机运行的时间间隔中，根据 给定的阈值来实现电机蓄能器充电状态的转变。特别地，当蓄能器的 充电状态达到高转换界限时，结束第一时间间隔，反之，当蓄能器的 充电状态达到低转换界限时，结束第二时间间隔(关闭的电机)。通过 这种方式，蓄能器的充电状态围绕额定充电状态摆动。可以使用相同 或不同的额定充电状态的间隔来确定高转换界限和低转换界限。额定 充电状态从其方面根据操作点及蓄能器尺寸和类型计算为恢复电势、 升压电势、蓄能器寿命和冷启动安全之间的妥协。