专利名称：车辆、尤其是混合动力车辆和用于控制车辆的自动化的变速器单元的方法
技术领域：
本发明涉及车辆、尤其是混合动力车辆和用于控制车辆的自动化的变速器单元的方法。
背景技术：
车辆中的压缩空气系统还用于气动的制动器以及水平调整(经由气囊)，必要时也用于其他消耗装置。压缩空气经由压气机来输送，压气机尤其地在商用车中直接布置在内燃机的发动机轴上且必要时也可经由压气机离合器脱接。压缩空气需求通常经由压缩空气系统的压缩空气控制装置来确定，其中该压缩空气控制装置尤其通过操控压气机离合器或压气机的空转切换装置以及此外压缩空气系统的用于调整压缩空气系统的不同运行模式的阀来调整压气机的压缩空气输送。通过压气机直接布置在发动机轴上而不是例如布置在布置在变速器之后的输出轴上的方式，由此压气机例如在变速器脱开的情形下在发送机空转中也会被驱动。然而由于该直接的耦合，压气机的输送功率也与发动机转速有关，在空转中在空气需求提高的情形下该发动机转速可能会太小。在此情况下，例如在DE102007032963A1中公开了，在由发动机所输出的使用力矩或者马达转矩小于在变速器接合的情况中通过车辆的动能提供的驱动转矩的滑行阶段中，车辆的动能被用于驱动压气机。由此，车辆的动能可被使用，以便由此输送压缩空气并且相应地降低车辆的燃料消耗。然而，高档位选择和低发动机转速的滑行阶段可能太短而由此仅足够填充在压缩空气系统中的压缩空气容器 。此外，在一些车辆中在滑行阶段中自动地通过操纵离合器将内燃机并且进而压气机与动力总成系统分开，以便在滚动运行中可在无发动机制动的情况下将动能完全用于车辆的继续滚动。此外原则上，在空转中可能提升发动机转速，以便提高压气机的输送功率；然而这类措施在行驶期间是不可能的。对所消耗的空气的再输送可能在关键阶段中太慢，因此须将大量空气保持在压缩空气系统的空气容器中，这导致相应较大的构造。混合动力车辆具有混合动力机组，在其中除了内燃机之外设置有一个或多个电动机。尤其地在并联式混合动力车辆的情形中，驱动可选择性地经由内燃机或电动机或两者的组合来进行，其中在滑行阶段中使得通过电动机或者附加设置的发电机利用能量回收实现再生运行。为了调整再生运行以及纯粹电驱动，内燃机例如可被脱接，因此在非必要的负荷的情形下该内燃机并不一起运行。然而不利的是，布置在发动机轴上的压气机于是不再可被一起驱动
发明内容
本发明基于的任务是能够实现空气处理设备的有效运行，尤其地也在车辆的不同行驶状态中的有效运行。该任务通过根据权利要求1的车辆和根据权利要求11的方法来解决。从属权利要求描述了优选的改进方案。根据本发明，因此由空气处理设备的或者压缩空气系统的控制装置输出一个或多个需求信号，所述需求信号显示对压缩空气的需求提高。在此情况下可连续地输出必要时显示不存在需求的需求信号；此外也可能的是，仅在出现压缩空气需求时输出相应的需求信号。该需求信号例如可仅仅是显示信号或者可用于进一步构造针对驾驶员的显示信号，由此该驾驶员获得请求、必要时改变档位选择并且例如挂入较低的档位或者较低的传动比，由此发动机控制装置相应地提高了发动机转速且由此提高了压气机的输送功率。该构造尤其在手动换档变速器的情形中是可能的。然而在自动化变速器或者自动化变速器调节器的情形中优选的构造是可能的，因为在此压缩空气控制装置可将需求信号输出给变速器调节器或者针对由变速器和必要时离合器构成的变速器单元的控制装置。因此，变速器调节器例如可以在压缩空气需求较高的情况下调整可能的较低的档位或者较低的传动比，使得发动机控制装置又提高了发动机转速并且由此提高了压气机的输送功率。根据本发明，其他或者可替选的构造也是可能的。尤其是，档位选择可较复杂地进行调整；因此根据本发明的构造仅可要求在能量利用相同或近似相同的情况下实现较高的压气机输送功率的档位选择；因此，在由此不出现额外的成本时传动比可被换低档。在此情况下，能量利用的特征曲线族的充分利用是可能的，在这些特征曲线族中在不同档位与相应发动机转速之间不存在能量利用方面的差异或者不存在能量利用方面的明显差异；在这些情况中在没有行驶运行的较大的额外消耗的情形中例如可通过较低的档位和由此较高的发动机转速的调整能够实现较高的压气机输送功率。该可能性可以根据本发明扩展为使得即使在能量利用较差的情况下也有意识地实现较高的压气机输送功率；由此，即使由此出现额外的成本，例如也可以对档位或者对传动向下控制。评价是否例如尽管能量消耗较高但进行档位变化例如可以根据需求信号中的优先级说明来进行，必要时在评估附加能量消耗的情形下进行。分析或评价可直接在变速器单元的控制装置或者变速器调节器中进行；然而为此需要的逻辑装置也可分布到变速器的控制装置和空气处理设备的控制装置上。根据本发明，尤其压缩空气控制装置和变速器控制装置的组合的或者集成的构造是可能的，必要时也可在包含发动机控制装置的、考虑这些较复杂评价的功能的情况下是可能的。尤其是在使用在混合动力车辆中的情况下，此外混合动力车辆的、尤其是并联式混合动力车辆的不同运行模式的考虑是可能的，在那里例如再生运行或纯粹电驱动是可能的。由此，根据本发明可通过需求信号尤其地改变内燃机的接合状态或脱开状态。由此，尤其对于混合动力车辆而言除了档位选择的要求或改变之外存在如下根据需求信号进行干预的其他可能性。
-在不存在较大压缩空气需求时，在滑行阶段中允许内燃机与从动系脱开。因此，在滑行阶段中存在的动能可在发电机处被完全利用或在无内燃机的发动机制动的情形中完全被用于车辆的滚动运行。-在滑行阶段中的脱开可被阻止或通过信号通知为是不期望的，这也就是说预先给定内燃机到从动系中的固定接合。因此，压气机经由发动机轴被一起操纵，使得在滑行阶段中也能够通过压缩空气的输送实现动能的回收并且必要时在再生运行中通过电动机或者发电机的能量回收至少被限制。-此外，在又要输送空气时，可要求在滑行阶段中的接合。本发明能过实现多个优点。这样，通过在行驶期间输送被压缩的空气实现燃料节省。尤其是，发动机转速根据本发明不仅可在空转中被改变，而且通过档位选择的改变也可在行驶期间被改变。在此情况下，能量产生和发动机载荷的特征曲线族的充分利用是可能的，以便在没有低额外消耗的情况下或在有低额外消耗的情况下输送压缩空气。其他的优点是在行驶期间对空气需求的较快速的反应。一旦在行驶期间并且由此在内燃机接合的情形中出现较高的空气需求，则可以通过变速器调整的改变也以期望的方式影响发动机转速，以便改变、尤其地提高空气输送量。在使用在混合动力车辆中的情况下，其他优点在于当空气处理要求额外的压缩空气量时在滑行阶段中通过内燃机的脱开提高电能的获得。由此，在正常运行中，燃料节省且由此还有C02排放量的降低是可能的。此外，在车辆中要使用的空气容器和/或压气机输送功率可被缩小，因为根据本发明可较快速地再输送。
以下借助一些实施形式的附图对本发明予以进一步阐述。其中图1示出了根据第一实施形式的带有其主要组件的商用车，其带有混合驱动装置和自动变速器调节器；图2示出了根据第二实施形式的带有内燃机和自动变速器调节器的商用车；图3示出了根据第三实施形式的带有内燃机和手动换档变速器的商用车。具体实施形式图1示出了混合动力商用车I，其具有混合动力机组2和通向被驱动的车轮4的输出轴3。此外，设置有压缩空气系统5，其尤其地设置用于气动制动器的供应、优选地也用于水平调整，并且必要时针对其他压缩空气消耗装置而设置。混合动力机组2具有内燃机6、离合器变速器单元13以及电动机10，输出轴3由该电动机出来。离合器变速器单元13具有离合器8和变速器12并且通过自动变速器调节器11来操控。在此情况下，混合动力机组2是并联式混合装置(Parallel-Hybrid)，因为内燃机6可经由离合器变速器单元13与其余动力总成系统脱接，并且由此在离合器8打开的情形中或在变速器12的空转状态中仅电动机10耦接到输出轴3上，使得单独经由电动机10的电动运行是可行的，并且此外也能够实现在滑行阶段中的使用运行或者再生运行，其中电动机10作为发电机起作用并且经由转换器电子装置14为车辆电池(蓄电池)15充电。此外(如本身已知的那样)，在电动机10关闭或者未激活以及离合器8接合的情况下经由内燃机6可以进行纯粹常规的驱动，以及既通过内燃机6又通过电动机10可以进行并联式运行。在图1中以虚线绘出轮毂电动机10a，对电动机10可替选地或对电动机10补充性地设置轮毂电动机10a。如果设置有这类轮毂电动机10a，则块10可代表纯粹发电机，以便能够实现再生运行，或者当轮毂电动机可被用作发电机时将块10完全取消。在内燃机6的发动机轴7上固定地或经由压气机离合器17连接有压气机16。在不带有压气机离合器17的实施方案中，当不需要压缩空气时，在空转模式中压气机16可能一起运行；在所示出的实施形式中，压气机16可经由压气机离合器17脱接。压缩空气系统5除了压气机16之外具有压缩空气控制装置18以及此处未示出的部件、例如空气干燥器和用于调整压缩空气系统5的不同运行模式的相应的电子气动的阀装置。此外，压缩空气系统5可具有例如设置在空气干燥器的出口处的湿度传感器20并且具有例如设置在压缩空气系统5的运行制动器回路中的压力传感器21。未示出的压缩空气消耗装置、例如空气弹簧或制动器可将增加的压缩空气需求经由信号发送给控制装置18。控制装置18从传感器20、21接收测量信号S1、S2，以便基于测量信号S1、S2和其他所存储的参数来确定压缩空气需求和压缩空气系统5的不同运行阶段的起动。为了起动尤其可包括输送阶段、再生阶段和空转阶段的不同运行模式，压缩空气控制装置18首先将切换信号S3提供给压气机离合器17或压气机空转切换装置并且将此处未进一步示出的切换信号提供给压缩空气系统5的阀装置。此外，压缩空气控制装置18根据本发明将需求信号S4输出给变速器调节器11(变速器控制装置)。变速器调节器11调整变速器11的不同档位或者变速比。为此，变速器调节器12以本身已知的方式从发动机控制装置9获得双向信号S5。此外，变速器调节器11可操纵离合器8。离合器8可集成在变速器12中。 根据本发明设计为，压缩空气控制装置18将需求信号S4输出给变速器调节器11，以便显示改变变速器调整的需求或者请求。需求信号S4通常是一个请求。这些需求信号可以根据本发明的不同构造方案而设计成期望或指令。由此，根据本发明的第一构造方案可能的是，需求信号S4具有最高优先级并且立即引起变速器调整的相应改变、这也就是说尤其挂入另外的档位。根据对此可替选的实施形式，需求信号S4具有尤其地相对发动机控制装置9的请求或者其他需求信号S5较低的优先级，使得首先保证了最佳的行驶运行。根据另一实施形式，需求信号S4可表示不同的优先级，使得在没有增加的空气需求时这些需求信号例如表示比需求信号S5低的优先级，而在有高或者紧急空气需求的情况下表示比S5高的优先级。需求信号S4尤其可要求后续的调节过程，这些调节过程于是可由变速器控制装置11经由调节信号S6来执行a)尤其针对纯粹电驱动或再生运行允许在滑行阶段中脱开，使得在滑行阶段中的全部动能可提供给发电机或者在发电机运行中起作用的电动机10。在压缩空气需求低或不足的情况下，混合动力驱动装置因此可自由地工作并且充分发挥其优点，尤其执行这两个额外的运行方式。b)阻止在滑行阶段中的脱开。由此，内燃机6始终经由发动机轴17带动转动且由此压气机16被供以动能。由此，滑行能量的能量回收不是单独通过发电机或者在发电机运行中起作用的电动机10来进行，而是滑行能量也供给内燃机6，该内燃机由此经由发动机轴7驱动压气机16。由此，在滑行阶段中可供使用的滑行能量的一部分可用于空气输送。c)要求在滑行阶段中接合。补充于b)地也执行主动的接合，用于提高压气机16的输送功率。d)要求相应档位或变速比的改变。由此，可主动地要求改变。尤其是,可要求档位选择，其能够实现压气机16的较高的输送功率。为此可要求较低的档位，使得接下来由此发动机控制装置9将提高内燃机6的发动机转速。由此，压气机也被供给以更多的动能。这可例如通过要求确定的档位、通常要求提高转速或要求期望转速的或期望转速范围来实现。因为压气机16直接布置在发动机轴7上，所以可通过改变变速器调整间接地根据内燃机6的发动机转速来改变。通过使变速比或者档位降低(例如由四档到三档)，发动机控制装置9相应地提高内燃机6的转速，使得经由发动机轴7也为压气机16提供了较高的转速。有利地，可进行档位或者变速器调整的这类改变，如果在不同的档位之间不存在能量利用方面的差异或者最多存在能量利用方面的小差异，如相应于在一些发动机和变速器设计中的特征曲线族情况如此。但此外也可执行档位选择的改变，以便即使在能量利用较差的情况下也能够实现较高的压气机输送功率；因此即使意味着额外的消耗例如也被换低档，因为存在高的空气需求。根据本发明，压缩空气系统5的压缩空气控制装置18可分别发送带有需求显示和/或优先级的需求信号S4，其中通过变速器调节器11来进行进一步的考虑。在此情况下，变速器调节器11可协调并且根据行驶情况以消耗优化的方式执行该需求显示，尤其地在考虑发动机控制装置的其他需求信号S5和其他关于车辆状态的数据的情况下。为此尤其地可将在CAN总线或另外的总线系统上存在的数据、如发动机转速等等进行处理，并且据此经由调节信号S6分别调整档位或者空转。用于需求信号S4的考虑和优先级的评价或者逻辑可完全地在变速器控制装置11中存在或分布到压缩空气控制装置18和变速器控制装置11上。由此，发动机转速的考虑原则上也可设置在压缩空气控制装置18中。根据本发明，压缩空气控制装置18和变速器调节器11也可统一在共同的控制装置或者ECU中；然而它们也可被分布到两个至四个控制装置上，例如压缩空气控制装置18、变速器调节器11、离合器的控制装置，和必要时用于进行协调的逻辑的额外控制装置。尤其在混合动力车辆的情形中，用于内燃机和电动机的发动机控制装置也可被包含到该控制装置中，以便确保所有系统的调谐。由此可例如避免，当压缩空气控制装置识别出对压缩空气的需求时，在纯粹电动行驶运行中内燃机关闭或被关闭。需求信号S4尤其地可经由车辆内部的网络协议、例如CAN总线或LIN总线或Flex-Ray总线或也可以经由分立电线路来输出。在利用CAN总线的情况下，可利用标准化的SAEJ1939报文或优化的专有报文格式。变速器调节器11可向压缩空气控制装置18、例如经由总线协议或分立线路输出反馈。图2的实施形式示出了带有常规驱动装置的商用车100，即仅具有内燃机6的商用车，该内燃机6经由离合器8和变速器12驱动输出轴3。在该实施形式中，如图1中那样的相同的功能原则上是可能的；然而在相应的逻辑装置中不会考虑，在滑行阶段中在充分利用动能以回收电能的情况下可实现再生运行。由此，需求信号S4例如可权重更高，并且在显示小需求的情形中已要求在滑行运行中将离合器8接合，以便充分利用动能来驱动压气机16。图3示出了带有内燃机6和手动换档变速器212以及离合器208的商用车200的一个实施形式。在该实施形式中，由此不能够如图1和2中可能的那样根据需求信号S4来对变速器调整进行自动改变。然而，压缩空气控制装置18可直接或间接地将需求信号S4输出给显示装置211，该显示装置为驾驶舱中的驾驶员显示变速器调整或者档位选择的有利改变、这也就是说例如通过箭头来显示降档或升档的要求。该显示装置211尤其地可设置有控制装置209，该控制装置从发动机控制装置9获得需求信号S4并且必要时也获得相应的显示信号S5，使得这里可在控制装置209中进行加权。
权利要求
1.车辆(1、100、200)，所述车辆具有 内燃机(6)； 输出轴(3)； 设置在所述内燃机(6)与所述输出轴(3)之间的用于调整不同的变速比和/或将所述内燃机(6)与所述输出轴(3)脱接的变速器单元(13、8、12、212、208);以及 压缩空气系统(5)，所述压缩空气系统(5)具有布置在所述内燃机(6)的发动机轴(7)上的压气机(16)和压缩空气控制装置(18)， 其特征在于， 所述压缩空气控制装置(18)输出用于变速器调整的需求信号(S4)。
2.根据权利要求1所述的车辆(1、100)，其特征在于，所述车辆具有自动变速器调节器(11)，用于调整自动化的变速器(12)和/或用于接合和脱开所述内燃机(6)的自动化的离合器(8)，并且所述压缩空气控制装置(18)将所述需求信号(S4)直接或间接地输出给所述自动变速器调节器(11)。
3.根据权利要求2所述的车辆(1、100)，其特征在于，所述需求信号(S4)具有优先级信号，例如带有作为指令信号的高优先级或带有作为请求信号或期望信号的较低的优先级，用于优先或低优先级地考虑。
4.根据权利要求2或3所述的车辆(1、100)，其特征在于，所述变速器调节器(11)或前置的逻辑装置不仅接收所述压缩空气控制装置(18)的需求信号(S4)而且接收所述内燃机(6 )的发动机控制装置(9 )的第二需求信号(S5 )并且据此构造用于调整所述变速器单元(12,9)的调节信号(S6)。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的车辆(I)，其特征在于，所述车辆是带有混合动力机组(2)的混合动力车辆(1)， 其中，所述混合动力机组(2)具有所述内燃机(6)和至少一个电动机(10、10a)，以及 其中，所述混合动力车辆(I)还能够在再生运行中通过回收动能以电能来驱动。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的车辆(1、100)，其特征在于，根据所述需求信号(S4)能够执行如下的变速器调整中的一个或多个 a)尤其地针对纯粹电驱动或再生运行允许在滑行阶段中脱开； b)防止在滑行阶段中的脱开以提高所述压气机(16)的输送功率； c)要求在滑行阶段中接合用于提高转速并且由此提高所述压气机(16)的输送功率； d)要求调整或改变所述档位或变速比。
7.根据权利要求6所述的车辆(1、100)，其特征在于，在步骤d)中所述压缩空气控制装置(18)在确定需求信号(S4)中的压缩空气需求的情形下要求带有较低传动比的较低档位的调整，用于在相应地提高所述压气机(16)的输送功率的情形下提高发动机转速。
8.根据权利要求6或7所述的车辆(1、100)，其特征在于，在步骤d)中档位或变速比的调整或改变根据作为变速器调整和发动机载荷的函数的能量利用来进行。
9.根据权利要求2至8中任一项所述的车辆(1、100)，其特征在于，所述压缩空气控制装置(18 )和所述变速器调节器(11)集成在共同的控制装置中。
10.根据权利要求1所述的车辆(200)，其特征在于，所述需求信号(S4)是显示信号，所述压缩空气控制装置(18)将所述显示信号输出到用于为驾驶员显示档位改变请求的显示装置(211)和/或所述显示装置(211)的控制装置(209 )。
11.一种用于控制车辆(1、100)的自动化的变速器(12)的方法，所述车辆具有压缩空气系统(5)，所述压缩空气系统(5)具有布置在内燃机(6)的发动机轴(7)上的压气机(16)，在所述方法中压缩空气控制装置(18)确定所述压缩空气系统(5)的压缩空气需求并且据此输出需求信号(S4)。
全文摘要
本发明涉及车辆(1)，其具有内燃机(6)；输出轴(3)；设置在内燃机(6)与输出轴(3)之间的用于调整不同的变速比和/或将内燃机(6)与输出轴(3)脱接的变速器单元(13；8、12)；和带有布置在内燃机(6)的发动机轴(7)上的压气机(16)和压缩空气控制装置(18)的压缩空气系统(5)。根据本发明设计为，压缩空气控制装置(18)输出用于变速器调整的需求信号(S4)。
文档编号B60W10/10GK103068652SQ201180039776
公开日2013年4月24日 申请日期2011年5月12日 优先权日2010年8月11日
发明者克里斯蒂安·布伦内克, 斯特凡·布林克曼, 康拉德·法伊尔阿本德 申请人:威伯科有限公司