專利名稱：用于使驅動單元運轉的方法和裝置的制作方法
背景技術：
本發明涉及按獨立權利要求所述類型的用于使驅動單元運轉的方法和裝置。
已知特別是在汽車的驅動單元中，為驅動單元的至少一個輸出參量給定額定值。該輸出參量一般是扭矩。在用于汽車驅動單元的傳統的控制系統中例如由變速器控制裝置在換檔過程期間或者在汽車動力學控制干涉期間要么為汽車發動機的扭矩給定額定值，要么為發動機轉速給定額定值。兩個給定值不能同時滿足，因為由于其物理關系一個值由另一個值的給定值獲得。
發明內容
按本發明用于使驅動單元運轉的具有獨立要求要求所述特征的方法和裝置相應地具有以下優點，還在驅動單元的至少一種運行狀態下給定驅動單元的運行參量的額定值，其中在該運行狀態下給定驅動單元的至少一個輸出參量而不考慮其額定值，以使運行參量的實際值逼近運行參量的額定值。通過這種方式運行參量的額定值在該至少一種運行狀態下的調節優先于驅動單元的輸出參量的額定值的調節。這可以提高驅動單元在該至少一種運行狀態下運行時的舒適性。
通過從屬權利要求中列出的措施可以實現獨立權利要求中給出的方法的優選的改進方案和改善。
當該至少一種運行狀態選擇為驅動單元的起動運行狀態時特別有利。通過這種方式例如可以較少的花費實現變速器舒適的耦合過程，而不必要求限制驅動單元輸出參量。
當至少一個輸出參量的額定值由第一個控制裝置或者第一種功能給定，并且運行參量的額定值由相同的控制裝置或者功能或者第二個控制裝置或者第二種功能給定，并傳輸到第三控制裝置用于調節驅動單元的所述至少一個輸出參量，并且當第三控制裝置由驅動單元的至少一個輸出參量的額定值出發修正該至少一個輸出參量的額定值以使得運行參量的實際值逼近運行參量的額定值時就獲得另一優點。通過這種方式可以根據輸出參量的額定值的給定實現運行參量的額定值的疊加調整，從而不僅運行參量的額定值而且輸出參量的額定值可以進行最大限度的轉換，其中運行參量的額定值優先轉換。由此可以例如在變速器換檔過程期間改善外部操作時的舒適性。
借助于控制器可以特別簡單并且花費特別少地使運行參量的實際值逼近運行參量的額定值，其中給定驅動單元的輸出參量。
另外當該至少一種運行狀態結束后，至少一個輸出參量的額定值不必修正就轉換時是有利的。通過這種方式保證了輸出參量的額定值在其它運行狀態下優先轉換。
附圖中示出了本發明的實施例，在下面的說明中對本發明的實施例進行詳細的描述。
附圖示出圖1示出了驅動單元的方框圖；圖2示出了功能圖以用于解釋按第一實施例的本發明的方法和本發明的裝置的工作原理；圖3示出了功能圖以用于解釋按第二實施例的本發明的方法和本發明的裝置的工作原理；圖4示出了功能圖以用于解釋按第三實施例的本發明的方法和本發明的裝置的工作原理。
具體實施例方式
在圖1中1表示例如汽車的驅動單元。在此該驅動單元1在該實施例中以本領域的普通技術人員公知的方式包括驅動馬達，其發出一個輸出參量。該輸出參量例如是扭矩、功率或者在內燃機的情況下的氣缸充氣或者由一個或者多個所述參量導出的參量。下面作為例子假設驅動單元1的輸出參量是驅動馬達的輸出扭矩。該輸出扭矩也稱為驅動馬達的內力矩，并且只通過空氣/燃料混合氣在驅動馬達的燃燒室中的燃燒提供，其中前提條件是，這種驅動馬達是一種內燃機。該內燃機例如可以是汽油機或者柴油機。下面作為例子假設內燃機是一種汽油機。根據圖1驅動單元1包括馬達控制裝置20。另外設置了變速器控制裝置5，其控制圖1中未示出的變速器，以便在驅動馬達的曲軸和萬向節軸之間以本領域的普通技術人員公知的方式產生希望的變速比。變速器控制裝置5在換檔過程期間產生力矩請求MG和轉速請求n額定。力矩請求MG傳送到馬達控制裝置20的轉換單元45。轉速請求n額定輸入馬達控制裝置20的轉速控制器25。下面轉速請求n額定也稱為額定轉速。驅動馬達的轉速是驅動單元1的運行參量。該運行參量由轉速傳感器40測定，并且作為實際轉速n實際同樣輸入轉速控制器25。另外設置模塊15，該模塊可以是加速踏板模塊或者是行駛速度控制器，并且產生給定力矩MF用于實現駕駛員愿望或者轉換由行駛速度控制器要求的行駛速度，并傳送到轉換單元中45。行駛速度控制器在此表示一種汽車功能。另外設置了另一個控制裝置或者汽車功能10，例如行駛動力學控制裝置、驅動防滑控制裝置、防抱死系統等，其向轉換單元45請求另一個給定力矩MW。該另一個控制裝置或者汽車功能10這里符號性地表示一個或者多個這種控制裝置或者汽車功能，其分別產生一個這種給定力矩并可以輸出到轉換單元45上。轉速控制器25產生第一個輸出參量A1，并且可能的話產生第二個輸出參量A2，其同樣輸入轉換單元45，并且構成以使轉速的實際值n實際逼近額定轉速n額定。另外由轉速傳感器40向轉換單元45輸入轉速的實際值n實際以及驅動單元1的其它運行參量85，例如馬達溫度、進氣管壓力、廢氣回收率等。轉換單元45由力矩請求MG、MF、MW以及輸出參量A1、A2構造合成的力矩請求，其按照驅動單元1的當前的運行條件的比例根據輸入的運行參量85轉換。這種轉換在所述的汽油機的情況下以本領域的普通技術人員公知的方式通過相應地起動點火和/或空氣輸入和/或燃料輸入進行，并且如圖1中所示通過點火、空氣輸入和燃料輸入的相應的符號表示。
在圖2中以功能圖示出了轉換單元45的第一種實施例。力矩請求MG、MF、MW與驅動單元1的運行參量85一起輸送給力矩協調器50，該力矩協調器50由這些參量以本領域的普通技術人員公知的方式構造用于驅動馬達的輸出扭矩的合成額定值M額定。根據這里所描述的第一種實施例，轉速控制器25為了減小轉速的額定值n額定和轉速的實際值n實際之間的差產生差值力矩作為第一輸出參量A1，合成的額定力矩M額定必須改變該差值力矩，以實現所述轉速的額定值n額定和轉速的實際值n實際之間的差值的減小。為此目的，第一輸出參量A1在加法環節55中與合成的額定力矩M額定加法連接，也就是相加。由此在加法環節55的輸出端獲得修正的合成額定力矩M額定1。作為附加方案或者替代方案，轉速控制器25為了減小轉速的額定值n額定和轉速的實際值n實際之間的差值產生一個系數作為第二輸出參量A2，合成的額定力矩M額定或者修正的合成額定力矩M額定1與該系數相乘，以實現所希望的轉速的額定值n額定和轉速的實際值n實際之間的差值的減小。這種相乘借助于乘法環節60進行，其中根據圖2乘法環節60用虛線表示。也可以如圖2將力矩協調器50的輸出端、也就是合成的額定力矩M額定首先如上所述與第一輸出參量A1加法連接，并接著將由此產生的修正的合成額定力矩M額定1借助于乘法環節60與第二輸出參量A2相乘，以便最終獲得雙重修正的合成額定力矩MRES，然后由轉換單元65中的轉換模塊65通過相應地起動點火和/或空氣輸入和/或燃料輸入調整。通過加法環節55和乘法環節60的加法和乘法順序在此也可以交換。作為替代方案，可以只是用第一輸出參量A1進行加法修正或者只是用第二輸出參量A2進行乘法修正來修正合成額定力矩M額定。在驅動單元1的轉速控制器25關閉的運行狀態下，例如其中為轉速控制器25設置值0作為額定轉速n額定，則第一輸出參量A1等于0，而第二輸出參量A2等于1。只有在驅動單元1的轉速控制器25激活的運行狀態下，第一輸出參量A1才可能不等于0，并且第二輸出參量A2不等于1。如果離開驅動單元1的轉速控制器25激活的運行狀態，那么轉速控制器25關閉，并且第一輸出參量A1置0，并且第二輸出參量A2置1。由此合成的額定力矩M額定在驅動單元1的轉速控制器25關閉的運行狀態下，或者在離開該轉速控制器25激活的運行狀態后，只要轉速控制器25在后面的運行狀態下關閉，那么轉換模塊65就不會實現修正。
圖3以功能圖示出了轉換單元45的第二種實施例。在此在圖3中相同的附圖標記表示與圖2相同的元件。如同按圖2的第一種實施例，力矩請求MG、MF、MW與驅動單元1的運行參量85一起輸送給力矩協調器50，該力矩協調器50由這些參量以本領域的普通技術人員公知的方式構造用于驅動馬達的輸出扭矩的合成額定值M額定。根據按圖3的第二種實施例，轉速控制器25為了減小轉速的額定值n額定和轉速的實際值n實際之間的差值只是以驅動馬達的待馬達控制裝置20調整的輸出扭矩MRES1的形式構造第一輸出參量A1。由轉速控制器25提供的待調整的輸出扭矩MRES1輸入比較環節70。該比較環節70檢測待調整的輸出扭矩MRES1是否等于0。如果是這種情況，那么將比較環節70的輸出置為邏輯1，否則的話就置為邏輯0。比較環節70的輸出信號與力矩協調器50的輸出信號、也就是合成的額定力矩M額定一起輸入與環節75。該與環節75的輸出在圖3中以M額定′表示，并且對于比較環節70的輸出置位的情況，也就是第一輸出參量A1以及由此由轉速控制器25提供的待調整的輸出扭矩等于0的情況相應于合成的額定力矩M額定。在這種情況下并不處于這種運行狀態，在該狀態中控制額定轉速，也就是轉速控制器25關閉。這例如可以如此實現，即將額定轉速n額定由變速器控制裝置5置為0，并且轉速控制器25在探測到額定轉速n額定＝0時關閉。但是如果比較環節70的輸出由于第一輸出參量A1不等于0而復位，那么與環節75的輸出M額定′也等于0。與環節75的輸出M額定′與第一輸出參量A1＝MRES一起輸入或環節80。對于這種情況，即第一輸出參量A1等于0，或環節80的輸出參量M額定″對應于與環節75的輸出參量M額定′，其在這種情況下相應于力矩協調器50的輸出端處的合成額定力矩M額定。但是如果第一輸出參量A1不等于0，那么或環節80的輸出M額定″相應于第一輸出參量A1，因為在這種情況下與環節75的輸出參量M額定′等于0。輸出參量M額定″是驅動馬達的最終待調整的輸出扭矩，并且輸入轉換模塊65以用于以對按圖2的第一實施例所描述的方式進行轉換。這意味著在驅動單元1的轉速控制器25激活的運行狀態下，即變速器控制裝置5給定不等于0的額定轉速n額定，驅動馬達的最后待調整的輸出扭矩M額定″相應于轉速控制器25的第一輸出參量A1，由此其轉換優先于力矩請求MW、MG、MF的轉換。但是如果轉速控制器25關閉，也就是額定轉速n額定等于0，那么驅動單元1就處于這種運行狀態，其中力矩請求MW、MG、MF考慮力矩協調地進行轉換。
根據第二種實施例，下面根據按圖4的功能圖描述一種替代方案。在此相同的附圖標記表示與前面附圖相同的元件。與第二種實施例不同的是，根據圖4由變速器控制裝置5輸入額定轉速n額定并由轉速傳感器40輸入實際轉速n實際的轉速控制器25確定驅動馬達的兩個待調整的輸出扭矩以用于減小額定轉速n額定和實際轉速n實際之間的差值。在此驅動馬達的第一待調整的輸出扭矩在圖4中用MZRES表示，并且驅動馬達的第二待調整的輸出扭矩在圖4中用MLRES表示。第一待調整的輸出扭矩MZRES是在由內燃機構造成的驅動馬達的點火線路上轉換的輸出扭矩，而第二待調整的輸出扭矩MLRES是在由內燃機構造成的驅動馬達的空氣線路和/或燃料線路上轉換的輸出扭矩。在圖2中描述的功能圖的結構在這里設置了兩個，也就是一個用于點火線路，一個用于空氣線路和/或燃料線路。只有扭矩協調器50只要求一個，并且在這里代替合成的額定力矩M額定為點火線路提供第一合成額定力矩，并為空氣線路和/或燃料線路提供第二合成額定力矩。另外在此為點火線路設置的轉換模塊只是用于通過相應的起動點火來轉換前述要求用于點火線路的輸出扭矩，并且為空氣線路和/或燃料線路設置的轉換模塊只是用于通過相應的起動空氣輸入和/或燃料輸入來轉換前述要求用于空氣線路和/或燃料線路的輸出扭矩。對于力矩給定和轉換分成點火線路和空氣和/或燃料線路已經是現有技術了，并且實現了將驅動馬達的所有待轉換的輸出扭矩分成可通過點火線路快速轉換的部分和可通過空氣和/或燃料線路較慢地轉換的部分。
按圖2和圖3的兩個實施例的共同點是，在驅動單元1的轉速控制器25激活的運行狀態下，將實際轉速n實際調整到額定轉速n額定優先于力矩請求MW、MG、MF的轉換。在按圖2的第一種實施例的情況下，這通過重疊的轉速控制器實現，其中由力矩協調器50提供的合成的額定力矩M額定根據轉速控制器修正，從而得到修正的合成額定力矩M額定1或者兩次修正的合成額定力矩MRES以用于通過轉換模塊65轉換。在按圖3的第二種實施例的情況下這個過程由此實現，即由轉速控制器25要求的待調整的輸出扭矩MRES1在通過轉換模塊65轉換時優先于由力矩協調器50計算獲得的合成的額定力矩M額定。
按圖2的第一種實施例的使用可以例如對于驅動單元1的一種運行狀態是有利的，該運行狀態用變速器的換檔過程表征。在換檔過程期間變速器控制裝置5不僅將轉速請求以額定轉速n額定的形式發送到轉速控制器25，而且將力矩請求MG發送到力矩協調器50。由此獨立于其它力矩請求MW、MF，至少變速器控制裝置5的力矩請求MG發送到力矩協調器50的輸入端。力矩協調器50根據運行參數85由變速器控制裝置5的力矩請求MG計算獲得合成的額定力矩M額定。該合成的額定力矩M額定然后由轉速控制器25進行修正，以便調整額定轉速n額定。在力矩給定時存在疊加的轉速控制，其首先考慮變速器控制裝置5的力矩請求MG或者由此導出的合成額定力矩M額定，并且相應于轉速控制器25變化。在此轉速控制器25僅限于根據第一輸出參量A1的符號或者根據第二輸出參量A2是大于還是小于1增加或者減小合成額定力矩M額定。借助于所述在力矩給定時的疊加的轉速控制不僅可以關注轉速給定還可以同時關注力矩給定，由此可以改善外部操作的舒適性，例如在驅動單元1的通過換檔過程表征的運行狀態期間。
按圖3的第二種實施例的應用例如對于驅動單元1的一種運行狀態是有利的，該狀態用汽車的起動過程表征。在汽車的這種起動過程的傳統的方法中，在起動時由駕駛員通過油門踏板請求驅動馬達的輸出扭矩MF，并且可能的話也可以通過馬達控制裝置的力矩協調器實現修正。在應用自動變速器時，離合器開始耦合，從而驅動馬達不會有熄火或者不利的高速旋轉的危險。在此由自動變速器的變速器控制裝置向馬達控制裝置只發送力矩極限，由此在請求驅動馬達的較高的輸出扭矩時還可以控制耦合過程。
根據本發明借助于按圖3的第二種實施例從按圖1的方框圖出發，當駕駛員在汽車停車或者在低速行駛而需要起動過程時，踩踏油門踏板，由此產生的用于按圖1的駕駛員愿望的給定力矩MF也可以輸入變速器控制裝置5，從而變速器控制裝置5識別出起動愿望并通過產生合適的不等于0的用于起動過程的額定轉速n額定激活用于起動過程的運行狀態的轉速控制器25。只有當該額定轉速大于穩定的怠速額定轉速時，才考慮變速器控制裝置5的額定轉速。如果穩定怠速額定轉速大于由變速器控制裝置5給定的額定轉速n額定，那么出于可靠性原因代替變速器控制裝置5的額定轉速n額定向轉速控制器25輸入穩定怠速額定轉速。只要起動過程和由此轉速控制器25保持激活，那么用于駕駛員愿望的給定力矩MF或者由此力矩協調器50的輸出端上的關聯的合成的額定力矩M額定根據第二種實施例忽略，并且只考慮由轉速控制器25要求的待調整的輸出扭矩MRES1用于以所述方式轉換額定轉速n額定。也就是油門踏板在該運行狀態下對驅動馬達的輸出扭矩沒有影響，通過操作油門踏板只影響變速器控制裝置5，該變速器控制裝置通過給定額定轉速n額定以及耦合速度影響驅動馬達的必要的輸出扭矩。當油門踏板至少部分重新松開時，由變速器控制裝置5識別出例如起動過程的運行狀態結束了。然后額定轉速n額定的給定在轉速控制器25上結束，也就是說額定轉速n額定置為0，并且轉速控制器25由此關閉。由此隨著起動過程的運行狀態結束，重新根據駕駛員愿望關注給定力矩MF或者與之關聯的合成的額定力矩M額定以用于借助于轉換模塊65進行轉換。通過在起動過程期間保持額定轉速n額定可以使起動過程比較舒適，前提條件是用于起動過程的額定轉速n額定例如在試驗臺上合適地使用。由馬達控制裝置20給出的驅動馬達的輸出扭矩還可以附加地及以在圖中未示出的方式與力矩預調的結果疊加。在此還要為驅動馬達的輸入按圖2和圖3的實施例的轉換模塊65的待轉換輸出扭矩在轉換前疊加預調力矩，該預調力矩例如考慮驅動馬達的摩擦損失、用電器如空調、電動滑動天窗等損失、離合器位置的力矩需求等。
轉速控制器25可以包括積分控制器和/或比例控制器和/或微分控制器。例如轉速控制器25是PID控制器。驅動單元1的其中轉速控制器25以所述方式根據本發明激活的運行狀態不同于驅動單元1的怠速轉速控制。但是對于轉速控制器25還可以例如利用驅動單元1的已經存在的怠速轉速控制器的結構。在此可以使用與普通的怠速轉速控制相同的控制器，其中只需要根據驅動單元1的不同的運行狀態、也就是例如怠速或者起動過程或者換檔過程來匹配控制參數。這要求不同的運行狀態的區分。在這種情況下必須根據相應的運行狀態向轉速控制器25輸入關于當前運行狀態的信息，在該運行狀態下轉速控制器25應該是激活的。驅動單元1的當前的運行狀態并且由此例如怠速運行狀態、起動過程運行狀態和換檔過程運行狀態能夠以本領域的普通技術人員公知的方式由馬達控制裝置20根據運行參量85測定，并且通知轉速控制器25匹配控制參數。通過這種方式可以通過使用對于驅動單元1的不同運行狀態相同的用于轉速控制的控制器特別是能夠以計算功率的形式節省資源。
傳動控制裝置5可以用于控制例如手動變速器、自動化的變速器、無級變速器或者自動變速器形式的變速器。
權利要求
1.用于使特別是汽車的驅動單元(1)運轉的方法，其中給定驅動單元(1)的至少一個輸出參量的額定值，其特征在于此外在驅動單元(1)的至少一種運行狀態下還給定驅動單元(1)的運行參量的額定值，其中在該運行狀態下給定驅動單元(1)的至少一個輸出參量而不考慮其額定值，以使運行參量的實際值逼近運行參量的額定值。
2.按權利要求1所述的方法，其特征在于選擇驅動單元(1)的扭矩或者功率作為輸出參量。
3.按前述權利要求任一項所述的方法，其特征在于選擇驅動單元(1)的馬達的轉速作為運行參量。
4.按前述權利要求任一項所述的方法，其特征在于所述至少一種運行狀態選擇為驅動單元(1)的起動運行狀態。
5.按前述權利要求任一項所述的方法，其特征在于所述至少一個輸出參量的額定值由第一個控制裝置(5)或第一種功能(15)給定，并且所述運行參量的額定值由相同的控制裝置(5)或功能(15)或者第二個控制裝置(10)或第二種功能給定，并且傳送到第三個控制裝置(20)用于調節驅動單元(1)的至少一個輸出參量，并且所述第三控制裝置(20)由驅動單元(1)的至少一個輸出參量的額定值出發修正至少一個輸出參量的額定值以使運行參量的實際值逼近運行參量的額定值。
6.按前述權利要求任一項所述的方法，其特征在于為使運行參量的實際值逼近運行參量的額定值借助于控制器(25)給定驅動單元(1)的至少一個輸出參量。
7.按前述權利要求任一項所述的方法，其特征在于所述驅動單元(1)借助于內燃機運轉。
8.按權利要求7所述的方法，其特征在于為內燃機的點火線路(30)給定驅動單元(1)的第一輸出參量，并且為內燃機的空氣線路(35)給定驅動單元(1)的第二輸出參量。
9.按前述權利要求任一項所述的方法，其特征在于所述至少一種運行狀態不是怠速運行狀態。
10.按前述權利要求任一項所述的方法，其特征在于在該至少一個運行狀態結束后，該至少一個輸出參量的額定值不進行修正就進行轉換。
11.用于使特別是汽車的驅動單元(1)運轉的裝置，具有用于給定驅動單元(1)的至少一個輸出參量的額定值的裝置(5、10、15)，其特征在于設置第一個給定單元(5)，其在驅動單元(1)的至少一種運行狀態下還給定驅動單元(1)的運行參量的額定值，其中設置第二給定單元(25)，在該運行狀態下為了使運行參量的實際值逼近運行參量的額定值，第二給定單元給定驅動單元(1)的至少一個輸出參量而不考慮其額定值。
全文摘要
本發明涉及一種使特別是汽車的驅動單元(1)運轉的方法和裝置，其實現了轉速給定的舒適的轉換。在此給定驅動單元(1)的至少一個輸出參量的額定值。在驅動單元(1)的至少一種運行狀態下，還給定驅動單元(1)的運行參量的額定值，其中在該運行狀態下為了使運行參量的實際值逼近運行參量的額定值給定驅動單元(1)的至少一個輸出參量而不考慮其額定值。
文檔編號F02D41/02GK1890464SQ200480036729
公開日2007年1月3日 申請日期2004年10月7日 優先權日2003年12月11日
發明者C·克勞德皮雷, R·赫普芬格, T·賴申巴赫 申請人:羅伯特·博世有限公司