DE102004043587A1 - Device and method for controlling and regulating components of a hybrid drive train of a motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung und Regelung von Komponenten eines Hybrid-Antriebsstranges (1, 2). Zur kraftstoffsparenden und emissionsarmen Betriebsweise eines Kraftfahrzeuges mit einem solchen Antriebsstrang ist vorgesehen, dass der Antriebsdrehmomentwunsch des Fahrers derart auf die Antriebsdrehmomente der einen Brennkraftmaschine (VM) und der wenigstens einen Elektromaschine (EM1, EM2) verteilt und eine solche Antriebsart gewählt wird, dass der Ladezustand eines elektrischen Energiespeichers (28) optimal an die aktuell eher dynamische oder eher ökonomische Fahrweise des Fahrers angepasst ist.The invention relates to a method and a device for controlling and regulating components of a hybrid drive train (1, 2). For fuel-efficient and low-emission operation of a motor vehicle with such a drive train is provided that the drive torque request of the driver on the drive torque of an internal combustion engine (VM) and the at least one electric machine (EM1, EM2) distributed and such a drive is selected that the state of charge an electrical energy store (28) is optimally adapted to the currently rather dynamic or rather economical driving style of the driver.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Steuern und Regeln von Komponenten eines Hybrid-Antriebsstranges eines Kraftfahrzeuges gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 16.The The invention relates to an apparatus and a method for controlling and controlling components of a hybrid powertrain of a motor vehicle according to the generic term of claim 1 or claim 16.
Zur weiteren Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs und der Schadstoffemission von Kraftfahrzeugen ist es das Bestreben der Kraftfahrtindustrie, an sich bekannte Hybrid-Antriebsstrangkonzepte weiterzuentwickeln und dafür geeignete Steuerungs- und Regelungsvorrichtungen vorzustellen. Zum Betreiben solcher Steuerungs- und Regelungsvorrichtungen werden wiederum neue Steuerungs- und Regelungsverfahren benötigt, welche wegen ihrer Komplexität als Computerprogramme ausgebildet sind und mit Hilfe von diesbezüglichen Computern, Sensoren und Aktuatoren arbeiten.to further reduction of fuel consumption and pollutant emission From motor vehicles, it is the aspiration of the motor industry to to further develop familiar hybrid powertrain concepts and suitable for it To introduce control and regulating devices. To operate Such control and regulation devices turn new Control and regulation needed, which, because of their complexity as computer programs are trained and with the help of related computers, sensors and actuators work.
So
ist aus der
Zudem
ist aus der
Darüber hinaus
sind aus der
Die Steuerungs- und Regelungsvorrichtung entscheidet darüber, wie die aktuellen Betriebszustände der Brennkraftmaschine und der Elektromaschine des Antriebsstrangs mit der jeweiligen Fahrpedalauslenkung des Fahrzeugführers und der Fahrzeuggeschwindigkeit verknüpft werden sollen. Zudem erzeugt diese Steuerungs- und Regelungsvorrichtung Steuerungssignale für die Brennkraftmaschine, die Elektromaschine, ein stufenlos sein Übersetzungsverhältnis einstellendes Getriebe und eine Kupplung zwischen der Brennkraftmaschine und der Elektromaschine derart, dass die Fahrleistungswünsche des Fahrers erfüllt werden.The Control device decides how the current operating conditions the internal combustion engine and the electric machine of the drive train with the respective accelerator pedal deflection of the driver and the vehicle speed to be linked. In addition generated this control and regulating device control signals for the internal combustion engine, the electric machine, a steplessly adjusting its gear ratio Transmission and a clutch between the internal combustion engine and the electric machine such that the driving performance requirements the driver met become.
Dazu verfügt diese Steuerungs- und Regelungsvorrichtung über eine Anzahl von auswählbaren Verfahren zur Steuerung und Regelung der Brennkraftmaschine, der Elektromaschine und der Kupplung, sowie über eine Anzahl von Verfahren zur Berechnung von Betriebspunkten für die Brennkraftmaschine, die Elektromaschine und das stufenlose Getriebe. Zudem umfasst die Steuerungs- und Regelungsvorrichtung Steuerungsmittel zur Steuerung der Brennkraftmaschine, der Elektromaschine, der Kupplung und des Getriebes.To has this control device via a number of selectable methods for controlling and regulating the internal combustion engine, the electric machine and the clutch, as well as over a number of methods for calculating operating points for the internal combustion engine, the electric machine and the continuously variable transmission. In addition, the includes Control and regulating device Control means for control of the internal combustion engine, the electric machine, the clutch and the Transmission.
Entscheidend für den Aufbau und die Nutzung dieser bekannten Steuerungs- und Regelungsvorrichtung ist, dass diese mit Hilfe eines so genannten Fahrzustandsdetektors den aktuellen Fahrzustand des Hybridfahrzeuges unter anderem anhand der Fahrpedalauslenkung, der Fahrgeschwindigkeit und dem Ladezustand (State Of Charge, SOC) einer elektrischen Batterie sowie der dieser zugeführten oder entnommenen elektrischen Energie ermittelt, und auf dieser Grundlage die Steuerung und Regelung der Brennkraftmaschine, der Elektromaschine in ihrem elektromotorischen und generatorischen Betrieb, die Betätigung der Kupplung sowie das Übersetzungsänderungsverhalten des Automatgetriebes bestimmt.critical for the Structure and use of this known control and regulating device is that these with the help of a so-called driving condition detector the current driving condition of the hybrid vehicle among other things on the basis of Accelerator pedal deflection, the driving speed and the state of charge (State Of Charge, SOC) of an electric battery as well as this one fed or extracted electrical energy, and on this basis the control and regulation of the internal combustion engine, the electric machine in their electromotive and generator operation, the actuation of Clutch and the ratio change behavior of the automatic transmission determined.
Schließlich ist aus der WO 02/26520 A1 eine Antriebsstrangsteuerung für ein Kraftfahrzeug mit mindestens zwei Antriebsaggregaten und einem Getriebe bekannt, mittels der der Betrieb eines Hybrid-Fahrzeuges bezüglich des Kraftstoffverbrauchs, der Schadstoffemission, der Fahrbarkeit und der Fahrleistung verbesserbar sein soll. Dies wird gemäß dieser Druckschrift durch eine Antriebsstrangsteuerung erreicht, die zunächst über dezentrale Steuerungs einheiten zum Erzeugen von Stellsignalen für die Antriebsaggregate und das Getriebe verfügt, sowie eine so genannte Pedalinterpretationseinrichtung zum Ermitteln eines Drehmoment-Sollwertes aus einer den Fahrerwunsch charakterisierenden Größe aufweist.Finally is from WO 02/26520 A1 a drive train control for a motor vehicle with at least two drive units and a transmission known by means of the operation of a hybrid vehicle with respect to Fuel consumption, pollutant emissions, drivability and the driving performance should be able to be improved. This will be according to this Document achieved by a drive train control, which initially via decentralized Control units for generating actuating signals for the drive units and the transmission has, and a so-called pedal interpretation device for determining a torque setpoint from a characterizing the driver's request Has size.
Außerdem gehört zu dieser Antriebsstrangsteuerung ein als Sollzustandsmanager bezeichneter Bereich, in dem der jeweilige Soll-Betriebszustand des Antriebsstranges in Abhängigkeit von dem genannten Drehmoment-Sollwert und vom Ladzustand eines elektrischen Energiespeichers im Fahrzeug festgelegt wird. Schließlich umfasst die Antriebsstrangsteuerung auch einen als Drehmomentmanager bezeichneten Bereich, in dem in Abhängigkeit von dem Drehmoment-Sollwert und vom festgelegten Soll-Betriebszustand des Antriebsstranges einzelne Steuerungssignale für die eingangs genannten dezentralen Steuereinheiten erzeugt werden.Also belongs to this Powertrain control a region called a target state manager, in which the respective desired operating state of Drivetrain depending on from the said torque command value and the charging state of an electrical Energy storage is set in the vehicle. Finally includes the powertrain control also called a torque manager Area in which depending on the torque setpoint and the specified setpoint operating state of the Drivetrain individual control signals for the decentralized mentioned above Control units are generated.
Zudem offenbart diese Druckschrift, dass die Antriebsstrangsteuerung zusätzlich einen als Fahrer- und Situationserkennung bezeichneten Bereich aufweist, mit dem erfasste Betriebsgrößen des Fahrzeugs ausgewertet, klassifiziert und anschließend dem Sollzustandsmanager zur Bestimmung des Soll-Betriebszustandes zugeführt werden können. Im Einzelnen kann diese Fahrer- und Situationserkennung beispielsweise folgende Bestandteile aufweisen: eine Fahrertyp-Erkennung, eine Umwelt- und Straßentyp-Lokalisation sowie eine Fahrmanöver- und Fahrsituationserkennung.moreover discloses this document that the powertrain control additionally a has area designated as driver and situation recognition, with the recorded operating variables of the Vehicle evaluated, classified and then the Target state manager are supplied to determine the desired operating state can. In detail, this driver and Situational recognition, for example, have the following components: a driver type detection, an environmental and road type localization and a Driving maneuver and Driving situation recognition.
Außerdem ist es aus diesem Stand der Technik bekannt, dass der Sollzustandsmanager einen Konfigurationskenner aufweist, mit dessen Hilfe im Sollzustandsmanager gespeicherte Soll-Betriebszustände des Antriebsstranges abhängig von dem Zustand oder Wert des Konfigurationskenners gesperrt oder freigegeben werden können.Besides that is It is known from this prior art that the target state manager has a configuration identifier with whose help in the desired state manager stored nominal operating states of the drive train Locked by the state or value of the configuration identifier or can be released.
Nachteilig bei der Steuerungseinrichtung gemäß der WO 02/26520 A1 ist, dass die Steuerung und Regelung der wenigstens zwei Antriebsmotoren im verbrennungsmotorischen-, elektromotorischen und/oder generatorischen Betrieb, einer Kupplung sowie eines Getriebes im Hybrid-Antriebsstrang lediglich auf der Grundlage von Werten erfolgt, die den Fahrertyp sowie die jeweilige Fahrsituation kennzeichnen. Dabei wird der aktuelle Ladezustand des elektrischen Energiespeichers als gegebene Größe hingenommen.adversely in the control device according to WO 02/26520 A1, that the control and regulation of the at least two drive motors in internal combustion engine, electric motor and / or generator Operation, a clutch and a transmission in the hybrid powertrain is done only on the basis of values representing the driver type as well as the respective driving situation mark. This is the current Charge state of the electrical energy storage accepted as a given size.
Insbesondere bei Parallel-Hybrid-Fahrzeugen ist jedoch darauf zu achten, dass der Ladezustand (State Of Charge, SOC) beispielsweise einer elektrischen Batterie für den elektromotorischen oder den kombiniert elektromotorischen und verbrennungsmotorischen Betrieb jeweils ein Optimum aufweist. Wie dieses Optimum des Ladezustandes ausgebildet ist, hängt von den Anforderungen des Antriebsstrangs ab, die einerseits durch eine eher dynamische Fahrweise und andererseits durch eine eher ökonomische Fahrweise gegeben sind. So ist es für eine eher dynamische Fahrweise sinnvoll, die Batterie ständig möglichst vollständig aufgeladen zu haben, um mit Hilfe einer elektromotorischen Unterstützung eines verbrennungsmotorischen Antriebs (boosten) auch bei vergleichsweise kleinem und leistungsschwachem Verbrennungsmotor eine deutlich spürbare Leistungsreserve nutzen zu können, oder um im rein elektromotorischen Betrieb eine möglichst große Reichweite erzielen zu können.Especially in parallel hybrid vehicles, however, care must be taken to ensure that the state of charge (SOC), for example, an electrical Battery for the electromotive or the combined electromotive and Each combustion engine operation has an optimum. As This optimum of the state of charge is formed depends on the requirements of the powertrain, on the one hand by a rather dynamic driving style and on the other hand by a rather economic Driving style are given. So it is for a more dynamic driving style useful, the battery constantly preferably Completely to have charged with the help of an electromotive support Combustion engine drive (booster) even with comparatively small and low-power combustion engine a clearly noticeable power reserve to be able to use or in the purely electromotive operation the largest possible range to achieve.
Hingegen erfordert eine eher ökonomisch ausgerichtete Fahrweise es, die Batterie bei Bedarf sinnvoll weit zu leeren, um in passenden Betriebssituationen des Fahrzeugs diese durch kostenlose Rekuperationsenergie auffüllen zu können. Letztere steht beispielsweise dann zur Verfügung, wenn sich das Fahrzeug in einer antriebslosen Vorwärtsfahrt befindet, während welcher eine der Elektromaschinen des Fahrzeugs von den Fahrzeugantriebsrädern über das Getriebe generatorisch angetrieben wird.On the other hand requires a more economic orientation How to use it, if necessary, to empty the battery far enough to in suitable operating situations of the vehicle this by free of charge Fill recuperation energy to be able to. The latter is available, for example, when the vehicle in a non-driven forward drive, while which is one of the electric machines of the vehicle from the vehicle drive wheels via the Gearbox is driven by a generator.
Bei einem Hybrid-Antriebsstrang mit mehreren zuschaltbaren Antriebsmotoren ist daher eine optimale Aufteilung der Energiequellen und Energiesenken im Fahrzeugantriebsstrang zu gewährleisten, die auch den Wunsch des Fahrers nach einer dynamischen, einer ökonomischen oder einer dazwischen liegenden Betriebsweise des Fahrzeugs sinnvoll berücksichtigt.at a hybrid powertrain with several selectable drive motors is therefore an optimal distribution of energy sources and energy sinks in the vehicle driveline to ensure the also the desire of the driver for a dynamic, an economic one or an intermediate mode of operation of the vehicle makes sense considered.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung und Regelung eines Hybrid-Antriebsstranges eines Kraftfahrzeuges vorzuschlagen, bei denen die Leistungsverteilungssteuerung für die in den Antriebsstrang eingebundenen Antriebsaggregate gegenüber dem Stand der Technik so durchgeführt wird, dass ein vom Fahrer angefordertes Soll-Antriebsdrehmoment des Fahrzeugs sowie ein optimaler Ladezustand der elektrischen Batterie erreicht wird.Of the The present invention is therefore based on the object, a device and a method for controlling and controlling a hybrid powertrain to propose a motor vehicle, in which the power distribution control for the in the powertrain integrated drive units over the Prior art done so is that a requested by the driver drive torque of the vehicle and an optimal state of charge of the electric battery is reached.
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich für die Steuerungsvorrichtung aus den Merkmalen des Hauptanspruchs und für das Steuerungsverfahren aus den Merkmalen des Anspruchs 16. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind den jeweils zugeordneten Unteransprüchen zu entnehmen.The solution to this problem arises for the control device from the features of Main claim and for the control method from the features of claim 16. Advantageous developments and refinements of the invention are to be taken from the respectively associated subclaims.
Die Erfindung betrifft gemäß den Merkmalen des Hauptanspruchs eine Vorrichtung zur Steuerung und Regelung von Komponenten eines Hybrid-Antriebsstranges eines Kraftfahrzeuges, welcher wenigstens zwei Antriebsmotoren, mindestens eine Kupplung und ein Getriebe aufweist. Die Steuerungs- und Regelungsvorrichtung verfügt dabei über folgende Bestandteile:
- – eine Einrichtung zur Ermittlung eines Soll-Antriebsdrehmomentes aus einer den aktuellen Drehmomentwunsch des Fahrers signalisierenden Größe oder aus der Soll-Drehmomentvorgabe einer automatischen Soll-Drehmomentbestimmungseinrichtung,
- – eine Einrichtung zur Ermittlung eines Sportlichkeitskennwertes,
- – eine Einrichtung zur Festlegung eines Soll-Ladezustandes eines elektrischen Energiespeichers des Fahrzeuges in Abhängigkeit von dem ermittelten Soll-Antriebsdrehmoment und dem Sportlichkeitskennwert,
- – eine Einrichtung zur Festlegung der Antriebsleistungsverteilung zwischen den wenigstens beiden Antriebsmotoren in Abhängigkeit von dem festgelegten Soll-Ladezustand derart, dass das angeforderte Soll-Antriebsdrehmoment realisierbar ist und der Soll-Ladezustand des Energiespeichers eingehalten wird, und
- – eine Einrichtung zur Erzeugung und Weiterleitung von Steuerungs- und Regelungssignalen für die wenigstens beiden Antriebsmotoren, die wenigstens eine Kupplung sowie das Getriebe.
- A device for determining a desired drive torque from a variable that indicates the current torque request of the driver or from the setpoint torque input of an automatic nominal torque determination device,
- A device for determining a sportiness characteristic value,
- A device for establishing a desired state of charge of an electrical energy store of the vehicle as a function of the determined desired drive torque and the sportiness characteristic value,
- A device for determining the drive power distribution between the at least two drive motors as a function of the specified desired state of charge in such a way that the requested desired drive torque can be achieved and the desired state of charge of the energy store is maintained, and
- - A device for generating and forwarding control and regulation signals for the at least two drive motors, the at least one clutch and the transmission.
Die Antriebsmaschinen, für die die Steuerungs- und Regelungsvorrichtung Steuerungs- und Regelungssignale erzeugt, sind als eine Brennkraftmaschine und als wenigstens eine Elektromaschine ausgebildet. Die vorzugsweise zwei Elektromaschinen im Antriebsstrang sind so aufgebaut, dass eine Elektromaschine elektromotorisch oder generatorisch mit relativ hoher Leistung und die andere Elektromaschine elektromotorisch oder generatorisch mit relativ geringer bis mittlerer Leistung betreibbar und damit als so genannter Startergenerator ausgebildet ist.The Drive machines, for the control and regulating device control and regulating signals are generated as an internal combustion engine and as at least one Electric machine designed. The preferably two electric machines in the drive train are constructed so that an electric motor electric motor or generator with relatively high power and the other electric machine electric motor or generator with relatively low to medium Power operable and thus as a so-called starter generator is trained.
Vorzugsweise die elektromotorisch und generatorisch betreibbare erste Elektromaschine ist mit einer Ölpumpe antriebsverbunden, mit welcher der Ölbedarf bzw. Hydraulikdruckbedarf der einzelnen Antriebsstrangkomponenten insbesondere beim Start der Brennkraftmaschine sowie während Phasen im Fahrbetrieb mit relativ geringer Leistungsanforderung im Zug oder im Schub mit abgeschalteter Brennkraftmaschine befriedigbar ist.Preferably the electric motor and generator operable first electric machine is with an oil pump drive connected, with which the oil demand or hydraulic pressure demand the individual drive train components, especially at start the internal combustion engine as well as during Phases in driving with relatively low power requirement satisfactory on the train or in the thrust with the internal combustion engine switched off is.
Die Ölpumpe ist mittels einer ersten Kupplung auch mit der Brennkraftmaschine verbindbar, so dass zu deren Antrieb im verbrennungsmotorischen Betrieb des Fahrzeugs die Elektromaschine nicht gesondert laufen muss. Die zweite Elektromaschine ist mit der Eingangswelle des Getriebes antriebstechnisch verbunden. Über eine zweite Kupplung ist die Antriebswelle der Brennkraftmaschine ebenfalls mit der Getriebeeingangswelle verbindbar, so dass die Getriebeeingangswelle gemeinsam und gleichzeitig von der Brennkraftmaschine und der zweiten Elektromaschine antreibbar ist.The oil pump is connectable to the internal combustion engine by means of a first clutch, so that their drive in the internal combustion engine operation of Vehicle, the electric machine does not have to run separately. The second Electric machine is driving technology with the input shaft of the transmission connected. about a second clutch is the drive shaft of the internal combustion engine also connectable to the transmission input shaft, so that the transmission input shaft together and at the same time by the internal combustion engine and the second Electric machine is driven.
Die Steuerungs- und Regelungsvorrichtung gemäß der Erfindung ist vorzugsweise zudem so ausgebildet, dass der Sportlichkeitskennwert durch eine Schaltstellung eines Sportlichkeitsschalters oder eines Getriebewählhebels oder durch einen Messwert ermittelbar ist, welcher die Fahrpedalbeschleunigung kennzeichnet. Bekanntermaßen lässt sich aus dem aktuellen Wert der Fahrpedalbeschleunigung ermitteln, ob der das Fahrzeug gerade steuernde Fahrer durch ruhige Fahrpedalbewegungen eher eine ökonomische Fahrweise oder wegen einer hektischen Fahrpedalauslenkung eine eher dynamische Fahrweise bevorzugt.The Control and regulating device according to the invention is preferably Moreover, designed so that the sportiness characteristic by a Shift position of a sportiness switch or a gear selector lever or by a measured value can be determined, which the accelerator pedal acceleration features. As is known, let yourself determine from the current value of accelerator pedal acceleration whether the driver just steering the vehicle by quiet accelerator pedal movements sooner an economic one Driving or because of a hectic accelerator pedal deflection a rather dynamic driving style preferred.
Zudem umfasst die Steuerungs- und Regelungsvorrichtung auch eine Einrichtung zur Ermittlung eines Soll-Antriebsdrehmomentes, also demjenigen Antriebsdrehmoment des Fahrzeugs, welches der Fahrer aktuell wünscht. Dieses Soll-Antriebsdrehmoment kann beispielsweise das Soll-Abtriebsdrehmoment an den Fahrzeugrädern oder aber auch dasjenige sein, welches an der Getriebeabtriebswelle messbar wäre.moreover The control and regulating device also includes a device for determining a desired drive torque, ie the one Driving torque of the vehicle, which the driver currently wishes. This Target drive torque may be, for example, the target output torque at the vehicle wheels or even that which is on the transmission output shaft measurable.
Zur
Bestimmung dieses Soll-Antriebsdrehmomentes sowie eines Soll-Übersetzungsverhältnisses
(Sollgang) für
das Getriebe ist die genannte Einrichtung der Steuerungs- und Regelungsvorrichtung mit
elektronischen Festwertspeichern ausgestattet und mit Sensor- und/oder
Datenleitungen verbun den, über
die dieser Einrichtung Informationen über folgende Größen zuleitbar
sind:
Die Fahrpedalauslenkung, aus deren zeitlichen Ableitung
die Fahrpedalauslenkgeschwindigkeit und die Fahrpedalbeschleunigung
ermittelbar ist, der Ist-Gang
und der Ziel-Gang des Getriebes, die ungenutzte Speicherkapazität des Energiespeichers,
welcher beispielsweise als Batterie oder Hochleistungskondensator
(supercap) ausgebildet ist, das Ist-Drehmoment, das Ziel-Drehmoment
und das bei der aktuellen Drehzahl eines Antriebsmotors maximal
mögliche
Drehmoment.To determine this target drive torque and a desired transmission ratio (target gear) for the transmission said device of the control and regulating device is equipped with electronic read-only memory and the sensor and / or data lines verbun the, via this device information on the following sizes zuleitbar are:
The accelerator pedal deflection, from whose time derivative the accelerator pedal deflection speed and the accelerator pedal acceleration can be determined, the actual gear and the target gear of the transmission, the unused storage capacity of the energy accumulator, which is designed as a battery or high-performance capacitor (supercap), the actual torque, the target torque and the maximum possible torque at the current speed of a drive motor.
Des weiteren umfasst die Steuerungs- und Regelungseinrichtung für den Parallel-Hybrid-Antriebsstrang bevorzugt eine Einrichtung zur Bestimmung des Ist-Zustandes des Antriebsstranges, mit der über Sensor- und/oder Datenleitungen die aktuellen Zustände von Aktuatoren der wenigstens einen Kupplung, der Antriebsmotoren und des Getriebes erfassbar sind.Furthermore, the control and regulating device for the parallel hybrid An Drive train preferably a device for determining the actual state of the drive train, with the sensor and / or data lines, the current states of actuators of the at least one clutch, the drive motors and the transmission can be detected.
Daneben ist vorgesehen, dass eine Einrichtung zur Festlegung der Antriebsleistungsverteilung von der Einrichtung zur Ermittlung eines Soll-Antriebsdrehmomentes über das Soll-Antriebsdrehmoment und über den Sportlichkeitskennwert informierbar ist, sowie von der Einrichtung zur Bestimmung des Ist-Zustandes des Antriebsstranges ein Wert über den Ist-Zustandes des Antriebsstranges zuleitbar ist.Besides It is envisaged that a device for determining the drive power distribution of the means for determining a desired drive torque via the Target drive torque and over the sportiness characteristic is informable, as well as of the device for determining the actual state of the drive train over a value the actual state of the drive train can be fed.
Zudem
ist es Bestandteil der Steuerungs- und Regelungsvorrichtung, dass
der Einrichtung zur Festlegung der Antriebsleistungsverteilung zusätzlich aus
elektronischen Festwertspeichern und über Sensor- und/oder Datenleitungen
Informationen über folgende
Größen zuleitbar
sind:
Die minimale und maximale Speicherkapazität des genannten
elektrischen Energiespeichers, das maximal mögliche Antriebsdrehmoment der
wenigstens einen Elektromaschine, die aktuelle elektrische Leistung
der wenigstens einen Elektromaschine, ein Getriebe-Gangwechselstaus
(also ob aktuell ein Übersetzungsänderungsvorgang
im Getriebe stattfindet oder nicht), der aktuelle Betriebszustand
einer Einrichtung zur Steuerung und Reglung einer dem Startergenerator
(erste Elektromaschine) zugeordneten ersten Kupplung, und diejenige
minimale Drehzahl der ersten Elektromaschine, mit der die Ölpumpe den aktuellen Ölbedarf
bzw. Hydraulikdruckbedarf im Antriebsstrang abdecken kann.In addition, it is part of the control and regulating device that the device for determining the drive power distribution in addition from electronic read-only memories and sensor and / or data lines information on the following variables are zuleitbar:
The minimum and maximum storage capacity of said electrical energy storage, the maximum possible drive torque of the at least one electric machine, the current electrical power of the at least one electric machine, a gear change gear jam (ie whether a gear change process currently takes place in the transmission or not), the current operating state of a device for controlling and regulating a first clutch associated with the starter generator (first electric machine), and the minimum rotational speed of the first electric machine with which the oil pump can cover the current oil requirement or hydraulic pressure requirement in the drive train.
In Weiterbildung dieser Vorrichtung ist bevorzugt vorgesehen, dass die Einrichtung zur Festlegung der Antriebsleistungsverteilung derartig aufgebaut ist, dass diese in Abhängigkeit von wenigstens einer der zugeführten Größen folgende Größen über Daten- und/oder Steuerleitungen abgeben kann: Die Soll-Drehzahlen und Soll-Drehmomente sowie Betriebsarten für die Brennkraftmaschine und die wenigstens eine Elektromaschine, einen Schaltverhinderungsbefehl an eine Schaltverhinderungseinrichtung, und einen Betriebszustand-Sollwert an eine Einrichtung zur Steuerung der als Ölpumpen-Startergenerator ausgebildeten ersten Elektromaschine sowie an eine Einrichtung zur Steuerung der zweiten Kupplung zwischen der Brennkraftmaschine und der zweiten Elektromaschine.In Development of this device is preferably provided that the device for determining the drive power distribution such that is built up in dependence from at least one of the supplied Sizes following Sizes over data and / or can output control lines: The setpoint speeds and setpoint torques as well as operating modes for the internal combustion engine and the at least one electric machine, a shift prevention command to a shift prevention device, and an operating condition setpoint to a device for control as an oil pump starter generator trained first electric machine and to a device for Control of the second clutch between the internal combustion engine and the second electric machine.
Außerdem ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung der Steuerungs- und Regelungsvorrichtung bevorzugt eine Entscheidungseinrichtung vorhanden, welche die Soll-Vorgaben der Einrichtung zur Festlegung der Antriebsleistungsverteilung mit den Ausgangsgrößen der Einrichtung zur Steuerung der zweiten Kupplung sowie der Einrichtung zur Steuerung des Ölpumpen-Startergenerators abgleichen und dann an eine Einrichtung zur Getriebedrehmomentanpassung weiterleitet, wenn nicht ein Zustandswechsel in der Einrichtung zur Steuerung der zweiten Kupplung und/oder der Einrichtung zur Steuerung des Ölpumpen-Startergenerators zu anderen Soll-Drehzahlen, Soll-Drehmomenten sowie anderen Betriebsarten für die Brennkraftmaschine und die wenigstens eine Elektromaschine führen.Besides that is in a further embodiment of the invention, the control and regulating device preferably a decision device exists, which the target specifications the device for determining the drive power distribution with the Output variables of Device for controlling the second clutch and the device for controlling the oil pump starter generator and then to a transmission torque adjustment device forwards, if not a change of state in the institution for controlling the second clutch and / or the device for Control of the oil pump starter generator to other setpoint speeds, setpoint torques and other operating modes for the Internal combustion engine and lead the at least one electric machine.
Gemäß einer anderen Ausbildung dieser Steuerungs- und Regelungsvorrichtung für den Hybrid-Antriebsstrang ist vorgesehen, dass die genannte Entscheidungseinrichtung derartig aufgebaut ist, dass diese bei ihrer Entscheidungsfindung die Daten und/oder Signale der nachfolgenden Einrichtungen entsprechend der folgenden Priorisierungsreihenfolge bewertet:
- – Informationen der Einrichtung zur Steuerung des Ölpumpen-Startergenerators.
- – Informationen der Einrichtung zur Steuerung der zweiten Kupplung.
- – Informationen der Einrichtung zur Festlegung der Antriebsleistungsverteilung.
- - Information of the device for controlling the oil pump starter generator.
- - Information of the device for controlling the second clutch.
- - Information of the device for determining the drive power distribution.
Dies bedeutet, dass der Betrieb der Ölpumpe mittels der ersten Elektromaschine im Antriebsstrang Vorrang hat, sofern diese Ölpumpe nicht wie üblich von der Brennkraftmaschine angetrieben wird. Sofern durch die Ölpumpe eine ausreichende Ölmenge pro Zeiteinheit bzw. ein ausreichender Hydraulikdruck, beispielsweise durch Versorgung eines Druckmittelspeichers, aufgebaut ist, haben die Steuerungs- und Regelungsvorgaben durch die Einrichtung zur Steuerung der zweiten Kupplung Vorrang, da diese im geschlossenen Zustand den rein verbrennungsmotorischen Betrieb oder den kombinierten Betrieb (also elektromotorisches boosten des Antriebsdrehmomentes der Brennkraftmaschine), sowie im geöffneten Zustand den rein elektromotorischen Betrieb mit der zweiten Elektromaschine ermöglichen. Erst wenn diese übergeordneten Vorgaben hinsichtlich der gewünschten Betriebsart des Antriebsstrangs berücksichtigt sind, erfolgt eine Aufteilung der Antriebsleistung gemäß den Vorgaben der Einrichtung zur Festlegung der Antriebsleistungsverteilung.This means that the operation of the oil pump means the first electric machine in the drive train has priority, provided this oil pump not as usual of the internal combustion engine is driven. If by the oil pump a sufficient amount of oil per Time unit or a sufficient hydraulic pressure, for example by supplying a pressure medium accumulator, is built up the control and regulation requirements by the institution for Control of the second clutch priority, as this in the closed Condition the pure combustion engine operation or the combined Operation (ie electromotive boosting of the drive torque the internal combustion engine), and in the open state the purely electric motor operation enable with the second electric machine. Only when this parent Specifications regarding the desired Operating mode of the powertrain are taken into account, takes place Distribution of drive power according to the specifications of the facility for determining the drive power distribution.
In Weiterbildung der Steuerungs- und Regelungsvorrichtung gemäß der Erfindung wird es zudem als vorteilhaft beurteilt, wenn die Einrichtung zur Getriebedrehmomentanpassung derartig ausgebildet ist, dass diese ausgehend von den zugeführten Größen die Drehzahlen und Drehmomente als Sollwerte für die Brennkraftmaschine und für die wenigstens eine Elektromaschine abgeben kann.In Further development of the control and regulating device according to the invention It is also judged to be advantageous when the device for transmission torque adjustment is formed such that these starting from the supplied quantities the Speeds and torques as setpoints for the internal combustion engine and for the can deliver at least one electric machine.
Zudem ist in diesem Zusammenhang vorgesehen, dass die Einrichtung zur Getriebedrehmomentanpassung zur Berücksichtigung von Zusatzdrehmomenten der Elektromaschinen und zur Berücksichtigung von durch unterschiedliche Antriebsstrangzustände auftretenden Masseneffekte bei der Ermittlung der Sollwerte für die Brennkraftmaschine und die Sollwerte für die wenigstens eine Elektromaschine ausgebildet ist.In addition, it is in this context see that the device for adjusting the transmission torque to take account of additional torques of the electric machines and to take account of occurring by different drivetrain mass effects in the determination of the setpoint values for the internal combustion engine and the setpoint values for the at least one electric machine is formed.
Außerdem ist die Einrichtung zur Getriebedrehmomentanpassung so aufgebaut, dass diese zur Aufnahme und Verarbeitung von Steuersignalen des Getriebesteuergeräts geeignet ist, mit denen während Übersetzungsänderungsvorgänge des Getriebes die Antriebsmotoren des Antriebsstranges hinsichtlich ihrer Drehzahl und Drehmomentabgabe gesteuert werden.Besides that is the transmission torque adjustment device is constructed so that these are suitable for receiving and processing control signals of the gearbox control unit is with which during translation change operations of the Gear the drive motors of the drive train in terms of their speed and torque output are controlled.
Schließlich ist die Einrichtung zur Getriebedrehmomentanpassung derartig ausgebildet, dass mit dieser während Übersetzungsänderungsvorgänge des Getriebes die Drehzahl und die Drehmomentabgabe der Antriebsmotoren an die Massenverhältnisse der gerade aktiven Hybrid-Antriebsstrang-Konfiguration anpassbar sind.Finally is the device for adjusting the transmission torque is designed in such a way that that with this during translation change operations of the Gear the speed and the torque output of the drive motors to the mass relations the currently active hybrid powertrain configuration are customizable.
Darüber hinaus betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zur Steuerung und Regelung von Komponenten eines Hybrid-Antriebsstranges eines Kraftfahrzeuges mit wenigstens zwei Antriebsmotoren, mindestens einer Kupplung und einem Getriebe. Gemäß der Erfindung ist bei einem solchen Antriebs strang vorgesehen, dass der Antriebsdrehmomentwunsch des Fahrers derart in Soll-Antriebsdrehmomente für die eine Brennkraftmaschine und die wenigstens eine Elektromaschine aufgeteilt und eine solche Antriebsart gewählt wird, dass der Ladezustand eines elektrischen Energiespeichers optimal an die aktuell eher dynamische oder eher ökonomische Fahrweise des Fahrers angepasst ist.Furthermore The invention also relates to a method for control and regulation of components of a hybrid powertrain of a motor vehicle with at least two drive motors, at least one clutch and a gearbox. According to the invention is in such a drive train provided that the drive torque request the driver so in target drive torques for an internal combustion engine and the at least one electric machine split and one Drive selected is that the state of charge of an electrical energy storage optimally the currently rather dynamic or rather economical driving style of the driver is adjusted.
Gemäß einer konkreten Ausführungsform des Verfahrens sind folgende Verfahrensschritte vorgesehen:
- a) Feststellen des aktuellen Soll-Antriebsdrehmomentes aus einer den aktuellen Drehmomentwunsch des Fahrers signalisierenden Größe oder aus der Soll-Drehmomentvorgabe einer automatischen Soll-Drehmomentbestimmungseinrichtung,
- b) Ermitteln eines Sportlichkeitskennwertes, welcher angibt, ob der Fahrer eine eher dynamische oder eine eher ökonomische Fahrweise wünscht,
- c) Festlegung eines Soll-Ladezustandes eines elektrischen Energiespeichers des Fahrzeugs in Abhängigkeit von dem ermittelten Soll-Antriebsdrehmoment und von dem Sportlichkeitskennwert,
- d) Festlegung der Antriebsleistungsverteilung zwischen den wenigstens zwei Antriebsmotoren in Abhängigkeit von dem festgelegten Soll-Ladezustand derart, dass das angeforderte Soll-Antriebsdrehmoment realisierbar ist und der gerade bestimmte Soll-Ladezustand des Energiespeichers eingehalten wird,
- e) Erzeugung und Weiterleitung von Steuerungs- und Regelungssignalen für die wenigstens zwei Antriebsmotoren, die wenigstens eine Kupplung sowie das Getriebe.
- a) determining the current desired drive torque from a current torque request of the driver signalizing size or from the setpoint torque input of an automatic target torque determination device,
- b) determining a sportiness characteristic value which indicates whether the driver desires a more dynamic or a more economical driving style,
- c) determination of a desired state of charge of an electrical energy store of the vehicle as a function of the determined desired drive torque and of the sportiness characteristic value,
- d) determination of the drive power distribution between the at least two drive motors as a function of the specified desired state of charge in such a way that the requested desired drive torque can be realized and the desired charge state of the energy store is maintained,
- e) Generation and forwarding of control and regulation signals for the at least two drive motors, the at least one clutch and the transmission.
Durch diese Betriebsweise wird erreicht, dass der Ladezustand des Energiespeichers des Antriebsstrangs, in aller Regel also eine elektrische Batterie oder elektrische Kondensatoren, immer an die gewünschte dynamische oder ökonomische Fahrweise des Fahrers angepasst ist.By This mode of operation is achieved that the state of charge of the energy storage the powertrain, so usually an electric battery or electrical capacitors, always to the desired dynamic or economic Driving style of the driver is adjusted.
So wird der Antriebsstrang des Fahrzeugs bei einer eher dynamischen Fahrweise im wesentlichen so betrieben, dass bei Bedarf eine Antriebsmomentunterstützung der Brennkraftmaschine durch die Elektromaschine möglich ist (boosten). Daher wird so oft wie möglich und nötig dafür Sorge getragen, dass durch einen generatorischen Betrieb der ersten Elektromaschine und/oder durch einen generatorischen Betrieb der zweiten Elektromaschine der Energiespeicher immer gut gefüllt ist, indem die wenigstens eine Elektromaschine als Generator betrieben wird. Dieser generatorische Betrieb erfolgt daher auch während des verbrennungsmotorischen Antriebs des Fahrzeugs.So the powertrain of the vehicle is at a more dynamic Driving mode essentially operated so that, if necessary, a drive torque support the Internal combustion engine by the electric machine is possible (boosten). Therefore, will as often as possible and necessary take care carried that by a generator operation of the first electric machine and / or by a generator operation of the second electric machine the energy storage is always well filled by the at least an electric machine is operated as a generator. This generator Operation is therefore also during the internal combustion engine drive of the vehicle.
Sofern der Wunsch nach einer eher Kraftstoff sparenden und emissionsarmen Betriebsweise des Hybridfahrzeuges ermittelt wird, so wird der Ladezustand des Energiespeichers in wesentlichen im mittleren bis unteren Ladezustandbereich gehalten, um vorzugsweise während des Fahrzeugbetriebs beispielsweise in Schubbetriebsphasen mit stillgesetzter und aus dem Antriebsstrang ausgekuppelter Brennkraftmaschine den Energiespeicher mit Rekuperationsenergie soweit elektrisch aufzuladen, dass anschließend entweder ein rein elektrischer Antrieb des Fahrzeuges möglich ist, oder die Brennkraftmaschine hinsichtlich des Gesamtantriebsdrehmomentes des Fahrzeugs, beispielsweise bei ungünstigen Betriebspunkten mit hohem Kraftstoffverbrauchswerten, unterstützt werden kann.Provided the desire for a more fuel-efficient and low-emission Operating mode of the hybrid vehicle is determined, then the state of charge the energy storage in substantially the middle to lower state of charge held to preferably during the vehicle operation, for example, in overrun phases with shutdown and disengaged from the drive train internal combustion engine Charge energy storage with recuperation energy as far as that afterwards either a purely electric drive of the vehicle is possible, or the internal combustion engine with respect to the total drive torque of the vehicle, for example, at unfavorable operating points with high fuel consumption, can be supported.
Gemäß dem vorgestellten Verfahren ist daher der Wert des Soll-Ladezustandes des Energiespeichers für ein bestimmtes Soll-Antriebsdreh-moment bei einem konstanten Sportlichkeitskennwert für alle Fahrsituationen eine Kon stante. Dies bedeutet, dass abweichend von den bekannten Steuerungs- und Regelungsverfahren nicht die aktuelle Fahrsituation den Ladezustand des Fahrzeugs bestimmt, sondern dass der Ladezustand für alle Fahrsituationen als Konstante vorgegeben wird, deren Wert sich im wesentlichen danach richtet, welches Antriebsdrehmoment der Fahrer aktuell wünscht und welche Fahrweise dieser gerade bevorzugt.According to the presented method, therefore, the value of the desired state of charge of the energy store for a specific target drive torque at a constant sportiness characteristic for all driving situations is a con stant. This means that deviating from the known control and regulating method not the current driving situation determines the state of charge of the vehicle, but that the state of charge for all driving situations is given as a constant whose value depends essentially on what driving torque the driver currently wants and which way of driving this just preferred.
Sofern sich der Antriebsdrehmomentwunsch und/oder der Sportlichkeitskennwert ändert, wird auch der Wert für den Ladezustand des Energiespeichers angepasst. Dies führt letztlich dazu, dass die Komponenten des Antriebsstrangs so gesteuert und geregelt werden, dass der vorgegebene Sollwert für den neuen Ladezustand erreicht wird.Provided The drive torque request and / or the sportiness characteristic value also changes the value for adjusted the state of charge of the energy storage. This ultimately leads to that the components of the drivetrain are so controlled and regulated be achieved that the specified setpoint for the new state of charge becomes.
In diesem Zusammenhang wird auch das weitere Verfahrensmerkmal für vorteilhaft gehalten, gemäß dem der Sportlichkeitskennwert in solchen Grenzen erzeugbar ist, dass mit diesem ein derartiger Soll-Ladezustand des elektrischen Energiespeichers einstellbar ist, welcher ein vollständiges Entladen bzw. ein vollständiges Befüllen des Energiespeichers in elektromotorischen, verbrennungsmotorischen und in kombinierten Antriebsphasen nur soweit zulässt, dass dieser Energiespeicher dabei keinen Schaden nimmt.In In this context, the further process feature is advantageous held according to the Sportlichkeitskennwert is produced in such limits that with this is such a desired state of charge of the electrical energy storage is adjustable, which is a complete unloading or a full filling of Energy storage in electromotive, internal combustion engine and in combined drive phases only to the extent that permits this energy storage takes no damage.
Die Bestimmung des Sportlichkeitskennwertes erfolgt verfahrensgemäß durch eine Messung der Schaltstellung eines Sportlichkeitsschalters oder eines Getriebewählhebels. Es ist aber auch möglich, diesen Sportlichkeitskennwert aus Sekundärgrößen zu berechnen, zu denen beispielsweise die Messung oder Berechnung der Fahrpedalbeschleunigung über einen vorbestimmten Zeitraum sowie deren anschließende Auswertung gehört.The Determination of the Sportlichkeitskennwertes carried out according to the procedure by a measurement of the switching position of a sportiness switch or a gear selector lever. But it is also possible this Sportiness parameter from secondary quantities to which For example, the measurement or calculation of accelerator pedal acceleration over a predetermined period and their subsequent evaluation heard.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Steuerungs- und Regelungsverfahrens ist vorgesehen, dass das Soll-Antriebsdrehmoment bestimmt wird durch die Messung und/oder Berechnung wenigstens folgender Größen: Die Fahrpedalauslenkung, den Ist-Gang und den Ziel-Gang des Getriebes, die aktuell ungenutzte Speicherkapazität des Energiespeichers, das Ist-Drehmoment und das Zieldrehmoment der Antriebsmotoren, sowie das maximal mögliche Drehmoment wenigstens eines der Antriebsmotoren bei der gerade aktuellen Motordrehzahl.According to one further embodiment of the control and regulatory process is provided that the target drive torque is determined by the measurement and / or calculation of at least the following quantities: Accelerator pedal deflection, the actual gear and the target gear of the transmission, the currently unused storage capacity of the energy storage, the Actual torque and the target torque of the drive motors, as well as the maximum possible torque at least one of the drive motors at the current engine speed.
Mit Hilfe der vorgenannten Größen wird vorzugsweise auch ein Sollgang für das Getriebe bestimmt, der anschließend über eine Schaltverhinderungseinrichtung einem Getriebesteuerungsgerät oder einem Getriebesteuerungsmodul zugeleitet wird.With Help of the above sizes becomes preferably also a nominal gear for determines the transmission, which then via a switching prevention device a transmission control unit or a transmission control module is supplied.
Des weiteren ist vorgesehen, dass die Ist-Zustände von Aktuatoren der wenigstens einen automatisch betätigbaren Kupplung, des wenigstens einen Antriebsmotors und des Getriebes bestimmt werden. Das Getriebe ist dabei bevorzugt ein Automatgetriebe, dessen Übersetzungsänderungsvorgänge mit Hilfe vorzugsweise druckmittelbetätigbarer Aktuatoren einstellbar sind.Of Furthermore, it is provided that the actual states of actuators of at least an automatically operated Clutch, the at least one drive motor and the transmission be determined. The transmission is preferably an automatic transmission, whose translation change processes with Help preferably adjustable pressure actuators actuators adjustable are.
Zur Vorbereitung der Einstellung der Betriebsstellung der jeweiligen Kupplung, der Antriebsmaschinen und des Getriebes wird verfahrensgemäß einer Einrichtung zur Festlegung der Antriebsleistungsverteilung das Soll-Antriebsdrehmoment, der Sportlichkeitskennwert sowie der Ist-Zustand des Antriebsstranges mitgeteilt.to Preparation of the adjustment of the operating position of the respective Clutch, the prime movers and the transmission is according to the method a Device for determining the drive power distribution, the target drive torque, the sportiness characteristic and the actual state of the drive train communicated.
Zudem
ist vorgesehen, dass der Einrichtung zur Festlegung der Antriebsleistungsverteilung
aus Festwertspeichern, über
Sensor- und/oder Datenleitungen Informationen über folgende Größen zugeleitet
werden:
Die minimale und maximale Speicherkapazität des Energiespeichers,
das maximal mögliche
Antriebsdrehmoment der wenigstens einen Elektromaschine, die aktuelle
elektrische Leistung der wenigstens einen Elektromaschine, den Getriebe-Gangwechselstaus,
den aktuellen Betriebszustand einer Einrichtung zur Steuerung und
Reglung einer zweiten Kupplung zwischen der Brennkraftmaschine und
der rein elektromotorisch betreibbaren Elektromaschine, sowie diejenige
minimale Drehzahl der ersten elektromotorisch und generatorisch
betreibbaren Elektromaschine, mit der die Ölpumpe den aktuellen Ölbedarf
bzw. Hydraulikdruckbedarf im Antriebsstrang abdecken kann.In addition, it is provided that the device for determining the drive power distribution from read-only memories, via sensor and / or data lines, information about the following quantities are supplied:
The minimum and maximum storage capacity of the energy storage, the maximum possible driving torque of the at least one electric machine, the current electric power of the at least one electric machine, the transmission gear change jams, the current operating state of a device for controlling and controlling a second clutch between the internal combustion engine and the purely electric motor operable electric machine, as well as that minimum speed of the first electric motor and generator operable electric machine, with which the oil pump can cover the current oil demand or hydraulic pressure demand in the drive train.
Gemäß eines
weiteren Merkmals des Steuerungs- und Regelungsverfahrens kann vorgesehen sein,
dass von der Einrichtung zur Festlegung der Antriebsleistungsverteilung
in Abhängigkeit
von wenigstens einer der zugeführten
Größen folgende
Größen über Daten-
und/oder Steuerleitungen an die genannten Einrichtungen abgegeben
werden:
Die Weiterleitung der Soll-Drehzahlen und Soll-Drehmomente
sowie Betriebsarten für
die Brennkraftmaschine und die wenigstens eine Elektromaschine an eine
Entscheidungseinrichtung, einen Schaltverhinderungsbefehl an die
Schaltverhinderungseinrichtung, einen Betriebszustand-Sollwert an
eine Einrichtung zur Steuerung der als Ölpumpen-Startergenerator ausgebildeten
ersten Elektromaschinen sowie an eine Einrichtung zur Steuerung
der zweiten Kupplung zwischen der Brennkraftmaschine und der zweiten Elektromaschine.According to a further feature of the control and regulation method, provision can be made for the following quantities to be delivered to the said devices via data and / or control lines as a function of at least one of the supplied quantities by the device for determining the drive power distribution:
The forwarding of the setpoint speeds and setpoint torques as well as operating modes for the internal combustion engine and the at least one electric machine to a decision device, a switching prohibition command to the switching prevention device, an operating condition setpoint to a device for controlling the first electric machines designed as an oil pump starter generator and to a Device for controlling the second clutch between the internal combustion engine and the second electric machine.
Zudem ist bevorzugt vorgesehen, dass die Entscheidungseinrichtung die Soll-Vorgaben der Einrichtung zur Festlegung der Antriebsleistungsverteilung mit den Ausgangsgrößen der Einrichtung zur Steuerung der zweiten Kupplung und der Einrichtung zur Steuerung des Ölpumpen-Startergenerators abstimmt und dann an eine Einrichtung zur Getriebedrehmomentanpassung weiterleitet, wenn nicht aktuell eingetretene Zustandswechsel in der Einrichtung zur Steue rung der zweiten Kupplung und/oder der Einrichtung zur Steuerung des Ölpumpen-Startergenerators zu anderen Soll-Drehzahlen, Soll-Drehmomenten und/oder anderen Betriebsarten für die Brennkraftmaschine und die wenigstens eine Elektromaschine führen.In addition, it is preferably provided that the decision device tunes the target specifications of the device for determining the drive power distribution with the outputs of the device for controlling the second clutch and the device for controlling the oil pump starter generator and then forwards to a device for transmission torque adjustment, if not current occurred state change in the device for Steue tion of the second clutch and / or the means for controlling the oil pump starter generator to other target speeds, target torques and / or other modes for the Internal combustion engine and lead the at least one electric machine.
Ein weiteres Merkmal des Steuerungs- und Regelungsverfahrens ist, dass die Entscheidungseinrichtung nach folgender Priorisierungsreihenfolge arbeitet:
- – Vorrang haben die Signale der Einrichtung zur Steuerung des Ölpumpen-Startergenerators.
- – Nachfolgende Entscheidungsprioriät haben die Signale der Einrichtung zur Steuerung der zweiten Kupplung, welche der zweiten Elektromaschine zugeordnet ist.
- – Die letzte Entscheidungspriorität haben die Signale der Einrichtung zur Festlegung der Antriebsleistungsverteilung.
- - Priority is given to the signals of the device controlling the oil pump starter generator.
- Subsequent decision priority has the signals of the second clutch control device associated with the second electric machine.
- - The final decision priority has the signals of the device for determining the drive power distribution.
Durch diese Priorisierung wird insbesondere erreicht, dass vorrangig die Ölpumpe betrieben wird, so dass beispielsweise zur Steuerung der Aktuatoren an den Komponenten des Hybridantriebsstranges schnell und jederzeit ein ausreichend hoher Hydraulikdruck anliegt sowie eine ausreichend große Ölmenge zur Verfügung steht.By this prioritization is achieved in particular that operated primarily the oil pump is, so that, for example, to control the actuators to the Components of the hybrid powertrain quickly and at any time sufficiently high hydraulic pressure is applied and sufficient large amount of oil for disposal stands.
Ein weiterer Bestandteil des Steuerungs- und Regelungsverfahrens ist, dass im Anschluss an eine gegebenenfalls erfolgte Getriebedrehmomentanpassung die ermittelten Drehzahlen und Drehmomente als Sollwerte für die Brennkraftmaschine und als Sollwerte für die wenigstens eine Elektromaschine an dieselben oder an diesen zugeordnete Steuerungsgeräte weitergeleitet werden.One further part of the control and regulatory procedure, in that following an optional transmission torque adjustment the determined speeds and torques as setpoints for the internal combustion engine and as setpoints for the at least one electric machine to the same or to this associated control devices to get redirected.
Bei der Getriebedrehmomentanpassung wird berücksichtigt, dass in Abhängigkeit von der jeweiligen Antriebsstrangbetriebsweise (rein elektromotorisch, rein brennkraftmotorisch, brennkraftmotorisch und generatorisch, brennkraftmotorisch und elektromotorisch) Zusatzdrehmomente und Masseneffekte der jeweils in den Antriebsstrang eingekuppelten Komponenten bei der Ermittlung der Sollwerte für die Brennkraftmaschine und der Sollwerte für die wenigstens eine Elektromaschine berücksichtigt werden.at the transmission torque adjustment is taken into account as a function of from the respective drive train mode of operation (purely electric motor, purely engine-powered, engine-powered and regenerative, engine and electric motor) additional torques and Mass effects of each coupled into the drive train components in determining the setpoints for the internal combustion engine and the setpoints for the at least one electric machine are taken into account.
Zudem ist vorgesehen, dass zur Getriebedrehmomentanpassung Steuerungssignale des Getriebesteuergeräts verarbeitet werden, mit deren Hilfe während Übersetzungsänderungsvorgänge des Getriebes die Antriebsmotoren hinsichtlich ihrer Drehzahl und Drehmomentabgabe gesteuert werden. Als Beispiel sei hier die an sich bekannte Drehzahlreduzierung der Antriebsmaschine genannt, wenn bei einem Automatgetriebe eine Ganghochschaltung durchgeführt wird.moreover it is envisaged that for transmission torque adjustment control signals of the gearbox control unit be processed, with their help during gear change operations of the transmission the drive motors in terms of their speed and torque output to be controlled. As an example, here is the known speed reduction called the prime mover when in an automatic transmission a Gear upshift performed becomes.
Schließlich ist bevorzugt vorgesehen, dass bei der Getriebedrehmomentanpassung während Übersetzungsänderungsvorgänge des Getriebes die Drehzahl und Drehmomentabgabe der Antriebsmotoren an die Massenverhältnisse der gerade aktiven Hybrid-Antriebsstrang-Konfiguration anpassbar sind.Finally is preferably provided that in the transmission torque adjustment during ratio change operations of the Gear the speed and torque output of the drive motors to the mass relations the currently active hybrid powertrain configuration customizable are.
Die Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe einer der Beschreibung beigefügten Zeichnung näher erläutert. Im Einzelnen zeigt darinThe The invention will be described below with the aid of a drawing attached to the description explained in more detail. in the Individual points in it
Wie
den Figuren entnehmbar ist, kann die Steuerungs- und Regelungsvorrichtung
sowie das Steuerungs- und Regelungsverfahren gemäß der Erfindung bei unterschiedlich
aufgebauten Parallel-Hybrid-Antriebsträngen für Kraftfahrzeuge mit Vorteil genutzt
werden. So zeigt
Ein
von der Brennkraftmaschine VM erzeugtes Drehmoment wird über deren
Kurbelwelle
Im
rein verbrennungsmotorischen Betrieb treibt die Kurbelwelle
Im
rein elektromotorischen Betrieb ist die Kupplung K2 geöffnet und
die Elektromaschine EM2 treibt, gespeist von einem elektrischen
Energiespeicher
In
einer dritten Betriebsart treiben die Brennkraftmaschine VM und
die Elektromaschine EM2 die Getriebeeingangswelle
In
einer vierten Betriebsart ist die Brennkraftmaschine VM bei rollendem
Fahrzeug und geöffneter Kupplung
K2 abgeschaltet, so dass die Elektromaschine EM2 von den Antriebsrädern des
Fahrzeugs über
das Getriebe
Zu
diesem zweiten Antriebsstrang
Im
Unterschied zur Betriebsweise des Antriebsstranges
Zudem
erlaubt dieser Antriebsstrang
Außerdem ist
es möglich,
beide Elektromaschinen EM1 und EM2 als Startergeneratoren auszubilden,
so dass bei geschlossenen Kupplungen K1 und K2 bei verbrennungsmotorischem
Antrieb mittels beider Elektromaschinen in einer Schnellladephase der
elektrische Energiespeicher
Schließlich ist
es in einer weiteren Betriebsart möglich, die Brennkraftmaschine
VM sowie die beiden Elektromotoren EM1 und EM2 bei geschlossenen
Kupplungen K1 und K2 ein gemeinsames Drehmoment erzeugen zu lassen,
welches auf die Getriebeeingangswelle
Die
Erfindung betrifft das Zusammenwirken der Steuerung und Regelung
der Brennkraftmaschine VM, der Elektromaschinen EM1 bzw. EM2, der Kupplungen
K1 bzw. K2 und des Automatgetriebes
Zur
weiteren Erläuterung
der Erfindung werden nachfolgend Systemmodelle der oben beschriebenen
Antriebsstränge
So
zeigt
Wie
diese Darstellung verdeutlicht, erzeugt die Brennkraftmaschine VM
ein Antriebsdrehmoment M_VM, welches bei geschlossener Kupplung
K2 als Kupplungsdrehmoment M_K2 an die Eingangsseite der Elektromaschine
EM2 weitergeleitet wird. Sofern diese nicht nur leer mitdreht, sondern
als Elektromotor wirksam ist, erzeugt die Elektromaschine EM2 ein Antriebsdrehmoment
M_EM2, welches zusammen mit dem Antriebsdrehmoment M_VM der Brennkraftmaschine
VM ein Antriebsdrehmoment M_GE an der Getriebeeingangswelle
Wie
Zudem
ist erkennbar, dass die Elektromaschine EM2 beispielsweise über das
Steuergerät
Wie
Insbesondere
die beiden
So
zeigt
Wie schon angedeutet wurde, kann die Erfindung als Steuerungs- und Regelungsverfahren realisiert sein, welches in mehreren dezentralen Computern betrieben wird. Es ist aber auch möglich, dass die erfindungsgemäßen Steuerungs- und Regelungsverfahren in einem einzigen Computer durch Nutzung einzelner Speicher, Ein-/Ausgangsbereiche, Berechnungsmodule und Vergleichsmodule realisiert ist, wobei dem oder den Computern die notwendigen Sensorinformationen über die Messwerte von einzelnen Sensoren oder Fahrzeugkomponenten zugeleitet sowie von diesen Befehle zur Betätigung von Aktuatoren ausgelöst werden.As As already indicated, the invention can be used as a control and regulation method be realized, which operated in several decentralized computers becomes. But it is also possible that the control system according to the invention and regulatory procedures in a single computer through use single memory, input / output ranges, calculation modules and Comparative modules is realized, wherein the computer or the necessary sensor information about the measured values of individual sensors or vehicle components forwarded as well as these commands for operation triggered by actuators become.
Gemäß
Der
Einrichtung
Aus
den vorgenannten Größen erzeugt
die Einrichtung
Darüber hinaus
wird in einer Einrichtung
Diese
Einrichtung
Zudem
ist vorgesehen, dass die Einrichtung
Die
Aufgabe der Einrichtung
Eine
zweite Funktion dieser Einrichtung
Aus
den vorgenannten Größen ermittelt
die Einrichtung
Die Soll-Drehzahlen „Solldrehzahlen" und Soll-Drehmomente „Sollmomente" sowie die Betriebsarten „Sollmodi" für die Brennkraftmaschine
VM und die wenigstens eine Elektromaschine EM1 bzw. EM2 an eine
Entscheidungseinrichtung
The setpoint speeds "setpoint speeds" and setpoint torques "setpoint torques" as well as the operating modes "setpoint modes" for the internal combustion engine VM and the at least one electric machine EM1 or EM2 a decision maker
Durch
die Schaltverhinderungseinrichtung
Wie
Dadurch
ermöglicht
es die Einrichtung
In
der Entscheidungseinrichtung
Die
in dieser Einrichtung
Die
Entscheidungseinrichtung
- – Beurteilung
der Signale der Einrichtung
25 zur Steuerung des Ölpumpen-Startergenerators EM1. - – Beurteilung
der Signale der Einrichtung
30 zur Steuerung der zweiten Kupplung K2. - – Beurteilung
der Signale der Einrichtung
24 zur Festlegung der Antriebsleistungsverteilung.
- - Assessment of the signals of the device
25 for controlling the oil pump starter generator EM1. - - Assessment of the signals of the device
30 for controlling the second clutch K2. - - Assessment of the signals of the device
24 for determining the drive power distribution.
Sodann
erfolgt eine Weiterleitung von priorisierten Entscheidungen zur
Antriebsstrangsteuerung an eine Einrichtung
Durch
diese Vorgehensweise wird der Softwareentwicklungsaufwand sowie
Applikationsaufwand für
einen diesbezüglichen
Hybrid-Antriebsstrang vorteilhaft gering gehalten, da die im konventionellen
Getriebesteuerungsgerät
abgespeicherte Software unabhängig
davon, ob ein Hybridanstriebsstrang gemäß
Zudem
sei erwähnt,
dass die Einrichtung
Die
Einrichtung
Ebensolche
Steuerungsmodule
Alle
Steuerungsmodule
Die
obigen Ausführen
verdeutlichen, dass eine erfindungsgemäß ausgebildete Steuerungs- und
Regelungseinrichtung bzw. ein diesbezügliches Steuerungs- und Regelungsverfahren
sehr kostengünstig
und flexibel ohne großen Änderungsaufwand in
unterschiedlichen Hybrid-Antriebssträngen
Von
besonderem Vorteil beim Betrieb einer erfindungsgemäßen Steuerungs-
und Regelungseinrichtung bzw. eines diesbezüglichen Steuerungs- und Regelungsverfahrens
ist jedoch, dass abweichend von bekannten technischen Lösungen hier
der aktuell vorliegende Wunsch des Fahrers hinsichtlich des Fahrzeugantriebsmomentes
und der gerade gewünschten
Betriebsweise des Fahrzeugs, also eher dynamisch oder eher ökonomisch,
in die Steuerung und Regelung der Antriebsstrangkomponenten mit einbezogen
wird. Zudem wird der Ladezustand des elektrischen Energiespeichers
- 11
- Antriebsstrang mit einer Elektromaschinepowertrain with an electric machine
- 22
- Antriebsstrang mit zwei Elektromaschinenpowertrain with two electric machines
- 33
- Kurbelwellecrankshaft
- 44
- Drehschwingungsdämpfertorsional vibration dampers
- 55
- Ausgang des Drehschwingungsdämpfersoutput of the torsional vibration damper
- 66
- GetriebeeingangswelleTransmission input shaft
- 77
- Automatgetriebeautomatic transmission
- 88th
- Ölpumpeoil pump
- 99
- Antriebswelle der Ölpumpedrive shaft the oil pump
- 1010
- Steuergerät BrennkraftmaschineControl unit internal combustion engine
- 1111
- Steuergerät Elektromaschine EM1Control unit electric machine EM1
- 1212
- Steuergerät Elektromaschine EM2Control unit electric machine EM2
- 1313
- Steuergerät Kupplung K1Control unit clutch K1
- 1414
- Steuergerät Kupplung K2Control unit clutch K2
- 1515
- Bordnetz des Fahrzeugsboard network of the vehicle
- 1616
- Leitungswiderstandline resistance
- 1717
- Leitungswiderstandline resistance
- 1818
- Differentialgetriebedifferential gear
- 1919
- Bremsvorrichtungbraking device
- 2020
- GetriebesteuergerätTransmission Control Module
- 2121
- BremssteuergerätBrake control unit
- 2222
- Einrichtung zur Ermittlung eines Soll-AntriebsdrehmomentesFacility for determining a desired drive torque
- 2323
- Einrichtung zur Ermittlung eines SportlichkeitskennwertesFacility to determine a sportiness characteristic value
- 2424
- Einrichtung zur Festlegung einer AntriebsleistungsverteilungFacility for determining a drive power distribution
- 2525
- Einrichtung zur Steuerung des Startergenerators (EM1)Facility for controlling the starter generator (EM1)
- 2626
- Einrichtung zur Ermittlung des Ist-Zustandes der AntriebsstrangFacility to determine the actual state of the powertrain
- konfigurationconfiguration
- 2727
- Einrichtung zur GetriebedrehmomentanpassungFacility for transmission torque adjustment
- 2828
- Energiespeicher, elektrische BatterieEnergy storage, electric battery
- 2929
- SchaltverhinderungseinrichtungSwitching prevention means
- 3030
- Einrichtung zur Steuerung der Kupplung K2Facility for controlling the clutch K2
- 3131
- Entscheidungseinrichtungdecider
- 3232
- Kupplungssteuerungsmodul K1Clutch control module K1
- 3333
- Steuerungsmodul für Elektromaschine EM1control module for electric machine EM1
- 3434
- Steuerungsmodul für Brennkraftmaschine VMcontrol module for internal combustion engine VM
- 3535
- Steuerungsmodul für Elektromaschine EM2control module for electric machine EM2
- 3636
- Steuerungsmodul für das Getriebecontrol module for the transmission
- 3737
- Kupplungssteuerungsmodul K2Clutch control module K2
- EM1EM1
- Elektromotorelectric motor
- EM2EM2
- Elektromotorelectric motor
- VMVM
- BrennkraftmaschineInternal combustion engine
- K1K1
- Kupplungclutch
- K2K2
- Kupplungclutch
- ΘVMΘVM
- Massenträgheitsmoment der BrennkraftmaschineMoment of inertia of Internal combustion engine
- ΘEM1ΘEM1
-
Massenträgheitsmoment der
Elektromaschine
1 Mass moment of inertia of the electric machine1 - ΘEM2ΘEM2
-
Massenträgheitsmoment der
Elektromaschine
2 Mass moment of inertia of the electric machine2 - ΘRadΘRad
- Massenträgheitsmoment der FahrzeugräderMoment of inertia of vehicle wheels
- kSportkSport
- Sportlichkeitskennwertsportiness
- fahr_soll_mfahr_soll_m
- Soll-AntriebsdrehmomentTarget drive torque
- Fahrpedalaccelerator
- Fahrpedalauslenkungaccelerator pedal deflection
- istgangactual gear
- Ist-GangActual gear
- zielgangtarget gang
- Ziel-GangTarget gear
- cap_energiereservecap_energiereserve
- ungenutzte Speicherkapazität des Energiespeichersunused storage capacity of the energy store
- fahr_ist_mfahr_ist_m
- Ist-DrehmomentActual torque
- fahr_ziel_mfahr_ziel_m
- Ziel-DrehmomentTarget torque
- fahr_max_m[w_ist]fahr_max_m [w_ist]
- bei aktueller Drehzahl eines Antriebsmotors maximalat current speed of a drive motor maximum
- mögliches Drehmomentpotential torque
- sollgangto transition
- Sollgang des Getriebestarget gear of the transmission
- pas_zpas_z
- Ist-Zustand des AntriebsstrangesIt's on of the drive train
- cap_min_pcap_min_p
- minimale Speicherkapazität des Energiespeichersminimum storage capacity of the energy store
- cap_max_pcap_max_p
- maximale Speicherkapazität des Energiespeichersmaximum storage capacity of the energy store
- em2_max_mem2_max_m
- maximal mögliches Antriebsdrehmoment von EM2maximum potential Drive torque of EM2
- em2_el_pem2_el_p
- aktuelle elektrische Leistung Elektromaschine EM2current electric power electric machine EM2
- getr_aktiv_b_[Sperre]getr_aktiv_b_ [lock]
- Getriebe-GangwechselstausTransmission gear shift congestion
- k2manager_zk2manager_z
- aktueller Betriebszustand Kupplung K2current Operating state clutch K2
- oel_min_noel_min_n
- minimale Drehzahl einer ersten Elektromaschineminimum Speed of a first electric machine
- EM1, mit der eine Ölpumpe den Ölbedarf im AnEM1, with the one oil pump the oil requirement in the on
- triebsstrang abdecken kannpowertrain can cover
- SolldrehzahlenSetpoint speeds
- Soll-Drehzahlen der AntriebsmaschinenTarget speeds the drive machines
- Sollmomentesetpoint torques
- Soll-Drehmomente der AntriebsmaschinenTarget torques the drive machines
- SollmodiSollmodi
- Betriebsartenmodes
- Schaltverhinderungshift prevention
- SchaltverhinderungsbefehlShift prevention command
- pas_soll_zpas_soll_z
- Betriebszustand-Soll-WertOperating-state target value
- EM1-PrioEM1-Prio
- Entscheidungseinrichtungdecider
- EM2-PrioEM2-Prio
- Entscheidungseinrichtungdecider
- VM-PrioVM Prio
- Entscheidungseinrichtungdecider
- VM_VorgabenVM_Vorgaben
- Sollwerte für die Brennkraftmaschinesetpoints for the Internal combustion engine
- EM1-VorgabenEM1 specifications
- Sollwerte für die Elektromaschine EM1setpoints for the Electric machine EM1
- EM2-VorgabenEM2 requirements
- Sollwerte für die Elektromaschine EM2setpoints for the Electric machine EM2
- Getr-VorgabenImpregnated specifications
- Sollwerte für das Automatgetriebesetpoints for the automatic transmission
- egs_eingriff_megs_eingriff_m
- Steuersignale des Getriebesteuergeräts zum Motorcontrol signals of the gearbox control unit to the engine
- eingriffintervention
- K1_soll_zK1_soll_z
- Steuerungsvorgabe für Kupplung K1control target for coupling K1
- K1_soll_mK1_soll_m
- Steuerungsvorgabe für Kupplung K1control target for coupling K1
- K2_soll_zK2_soll_z
- Steuerungsvorgabe für Kupplung K2control target for coupling K2
- K2_soll_mK2_soll_m
- Steuerungsvorgabe für Kupplung K2control target for coupling K2
- k1_zu_bk1_zu_b
- Zustandskennwert der Kupplung K1State characteristic value the clutch K1
- k2_zu_bk2_zu_b
- Zustandskennwert der Kupplung K2State characteristic value the clutch K2
- M_VMM_VM
- Antriebsdrehmoment der Brennkraftmaschinedrive torque the internal combustion engine
- M_K2M_K2
- Antriebsdrehmoment an der Kupplung K2drive torque at the clutch K2
- M_EM2M_EM2
- Antriebsdrehmoment der Elektromaschine EM2drive torque the electric machine EM2
- M_GEM_GE
- Antriebsdrehmoment an der Getriebeeingansgwelledrive torque at the transmission input shaft
- vm_laeuft_bvm_laeuft_b
- Betriebszustand der Brennkraftmaschineoperating condition the internal combustion engine
- getr_kfl_bgetr_kfl_b
- Betriebszustand des Getriebesoperating condition of the transmission
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