DE102006020934B4 - Drive train device of a vehicle - Google Patents

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Abstract

Parallelhybridantriebsstrang (1) eines Fahrzeuges mit einem als Verbrennungsmaschine ausgeführten Antriebsaggregat (2), mit zwei als elektrische Maschinen ausgebildeten Antriebsaggregaten (3A, 3B), mit einer Getriebeeinrichtung (4) und mit einem Abtrieb (5), wobei die Antriebsaggregate (2, 3A, 3B), die Getriebeeinrichtung (4) und der Abtrieb (5) jeweils mit Einrichtungen (12, 14A, 14B, 16, 17) zum Steuern und Regeln ausgeführt sind, die über einen Feldbus (19) mit einer zentralen Steuereinrichtung (20) wirkverbunden und über Schnittstellen mit im Bereich der zentralen Steuereinrichtung (20) ermittelten Sollwert-Vorgaben ansteuerbar sind, wobei den Antriebsaggregaten (2, 3A, 3B) über die Schnittstellen zwischen dem Feldbus (19) und den Antriebsaggregaten (2, 3A, 3B) eine Sollwert-Vorgabe (n_2_soll, n_3A_soll, n_3B_soll) und wenigstens ein an den Antriebsaggregaten (2, 3A, 3B) anliegender Drehmomentwert (m_2, m_3A, m_3B, m_5) einer Drehmomentquelle (2, 3A, 3B, 5) als Vorsteuerwert für eine Drehzahlregelung der Antriebsaggregate (2, 3A, 3B) zuführbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die erste elektrische Maschine (3A) über ein reibschlüssiges Schaltelement (7) in den Kraftfluss des Parallelhybridantriebsstranges (1) zuschaltbar ist, während zwischen der ersten elektrischen Maschine (3A) und der zweiten elektrischen Maschine (3B) ein zweites reibschlüssiges Schaltelement (8) angeordnet ist, mittels welchem eine Wirkverbindung zwischen der zweiten elektrischen Maschine (3B) und der Verbrennungsmaschine (2) sowie der ersten elektrischen Maschine (3A) herstellbar ist, wobei ein an dem jeweils zu regelnden Antriebsaggregat (2, 3A, 3B) anliegender Drehmomentwert (m_2, m_3A, m_3B, m_5) einem über die zwischen den zu regelnden Antriebsaggregaten (2, 3A, 3B) und einer Drehmomentquelle (2, 3A, 3B, 5) angeordneten reibschlüssigen Schaltelemente (7, 8) ausgehend von der Drehmomentquelle (2, 3A, 3B, 5) in Richtung der Antriebsaggregate (2, 3A, 3B) führbaren Drehmomentwert entspricht, und wobei die Übertragungsfähigkeiten der Schaltelemente (7, 8) in Abhängigkeit einer von der zentralen Steuereinrichtung (20) ermittelten Sollwert-Vorgabe einstellbar sind.Parallel hybrid drive train (1) of a vehicle with a drive unit (2) designed as an internal combustion engine, with two drive units (3A, 3B) designed as electrical machines, with a transmission device (4) and with an output (5), wherein the drive units (2, 3A 3B), the transmission device (4) and the output drive (5) are each provided with devices (12, 14A, 14B, 16, 17) for controlling and regulating, which are connected via a field bus (19) to a central control device (20). operatively connected and via interfaces with in the region of the central control device (20) determined setpoint specifications are controlled, wherein the drive units (2, 3A, 3B) via the interfaces between the field bus (19) and the drive units (2, 3A, 3B) a Command value specification (n_2_soll, n_3A_soll, n_3B_soll) and at least one torque value (m_2, m_3A, m_3B, m_5) of a torque source (2, 3A, 3B, 5) applied to the drive units (2, 3A, 3B) as precontrol value f For a speed control of the drive units (2, 3A, 3B) can be fed, characterized in that the first electric machine (3A) via a frictional switching element (7) in the power flow of the parallel hybrid drive train (1) is switchable, while between the first electric machine (3A) and the second electric machine (3B) a second frictional switching element (8) is arranged, by means of which an operative connection between the second electric machine (3B) and the internal combustion engine (2) and the first electric machine (3A) can be produced wherein a torque value (m_2, m_3A, m_3B, m_5) applied to the drive unit (2, 3A, 3B) to be controlled in each case is controlled via the drive units (2, 3A, 3B) to be controlled and a torque source (2, 3A, 3B , 5) arranged frictional switching elements (7, 8) starting from the torque source (2, 3A, 3B, 5) in the direction of the drive units (2, 3A, 3B) feasible Drehmome ntwert corresponds, and wherein the transmission capabilities of the switching elements (7, 8) in response to a determined by the central control device (20) setpoint specification are adjustable.

Description

Die Erfindung betrifft einen Parallelhybridantriebsstrang eines Fahrzeuges gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.The invention relates to a parallel hybrid powertrain of a vehicle according to the closer defined in the preamble of claim 1. Art.

Bei aus der Praxis bekannten Fahrzeugen sind zur Ansteuerung von Antriebsaggregaten bzw. Maschinen von Antriebssträngen, wie beispielsweise elektrische Maschinen oder Verbrennungskraftmaschinen, Informationen zwischen verschiedenen Steuergeräten auszutauschen. Zur Gewährleistung der Kommunikation zwischen den verschiedenen Steuergeräten sind zwischen einem so genannten Feldbus, wie z. B. einem CAN-Bus (Controller-Area-Network) oder FlexRay, der die Steuergeräte signaltechnisch verbindet, und den Steuergeräten so genannte Kommunikationsschnittstellen zu definieren, über welche die für den Betrieb eines Antriebsstranges erforderlichen Informationen austauschbar sind.In known from practice vehicles to control drive units or machines of powertrains, such as electric machines or internal combustion engines to exchange information between different control units. To ensure communication between the various control devices are between a so-called fieldbus, such. B. a CAN bus (Controller Area Network) or FlexRay, which connects the control units signal technically, and the control units so-called communication interfaces to define over which the information required for the operation of a drive train information is interchangeable.

Für eine Verbrennungsmaschine eines Antriebsstranges, der mit einem automatisierten Getriebe ausgeführt ist, sind bei Schaltungen mit Zugkraftunterbrechung zwei wesentliche Betriebsmodi der Verbrennungsmaschine zu unterscheiden. Bei einem Fahrbetrieb außerhalb von Schaltungen wird der Verbrennungsmaschine während eines ersten Betriebsmodus ”Momentvorgabe” das beispielsweise über eine Fahrerwunschvorgabe angeforderte Soll-Antriebsmoment über eine entsprechende Kommunikationsschnittstelle zwischen dem Steuergerät der Verbrennungsmaschine und dem Feldbus als Sollwertvorgabe gesendet.For an internal combustion engine of a power train, which is designed with an automated transmission, two essential operating modes of the internal combustion engine are to be distinguished in circuits with traction interruption. In a driving operation outside of circuits of the internal combustion engine during a first operating mode "Momentvorgabe", for example, via a driver request specification requested target drive torque via a corresponding communication interface between the control unit of the internal combustion engine and the fieldbus sent as a setpoint specification.

Liegt eine Schaltanforderung für einen Übersetzungswechsel im automatisierten Getriebe vor, wird der Antriebsstrang durch eine entsprechende Steuerung eines Getriebesteuergerätes noch im ersten Betriebsmodus ”Momentvorgabe” der Verbrennungsmaschine in einen lastfreien Betriebszustand überführt. Mit Erreichen des lastfreien Betriebszustandes des Antriebsstranges wird die Verbrennungsmaschine in einem zweiten Betriebsmodus ”Drehzahlregelung” betrieben und dem Steuergerät der Verbrennungsmaschine zur Synchronisierung der Drehzahl der Verbrennungsmaschine über den Feldbus die gewünschte neue Soll-Drehzahl, die Synchrondrehzahl der angestrebten Zielübersetzung im Getriebe entspricht, übermittelt. Nach Abschluss des Synchronisierungsvorganges im Antriebsstrang wird die Verbrennungsmaschine wiederum mittels des ersten Betriebsmodus ”Momentvorgabe” betrieben und ein angefordertes Fahr-Soll-Moment im Antriebsstrang aufgebaut.If there is a shift request for a gear ratio change in the automated transmission, the drive train is converted into a no-load operating state by appropriate control of a transmission control unit in the first operating mode "torque input" of the internal combustion engine. Upon reaching the load-free operating state of the drive train, the internal combustion engine is operated in a second operating mode "speed control" and the control unit of the internal combustion engine for synchronizing the speed of the internal combustion engine via the fieldbus the desired new target speed corresponding synchronous speed of the desired target ratio in the transmission transmitted. After completion of the synchronization process in the drive train, the internal combustion engine is again operated by means of the first operating mode "torque specification" and a requested driving-desired torque is built up in the drive train.

Nachteilig dabei ist jedoch, dass die Drehzahlregelung der Verbrennungsmaschine für den lastmomentfreien Zustand während Schaltungen optimiert ist und vor Beendigung des Synchronisierungsvorganges an der Verbrennungsmaschine anliegende Lastmomente dazu führen, dass die Drehzahlregelung der Verbrennungsmaschine aufgrund fehlender Informationen nicht mehr im optimalen Betriebspunkt arbeitet, wodurch ein Fahrkomfort eines Fahrzeuges unter Umständen in unerwünschtem Umfang beeinträchtigt wird.The disadvantage here is that the speed control of the internal combustion engine is optimized for the load torque-free state during circuits and before the completion of the synchronization process applied to the internal combustion engine load moments cause the speed control of the engine due to lack of information no longer operating at the optimum operating point, creating a ride comfort of Vehicle may be adversely affected to an undesirable extent.

Aus der DE 103 33 931 A1 ist ein Verfahren zur Regelung eines elektromechanisch leistungsverzweigenden Hybridantriebs eines Kraftfahrzeuges mit einem Verbrennungsmotor und zwei Elektromaschinen bekannt, die durch ein Getriebe gekoppelt sind, das neben zwei den Elektromaschinen zugeordneten Planetenstufen ein mehrstufiges mechanisches Dreiwellen-Schaltgetriebe umfasst. Dabei sind die Elektromaschinen über die Planetenstufen und Zahnräder jeweils mit einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors und über das Dreiwellen-Schaltgetriebe mit einer zu den Rädern des Kraftfahrzeuges führenden Getriebeabtriebswelle gekoppelt. Basierend auf den Koppelbedingungen des Getriebes werden für den Verbrennungsmotor und die beiden Elektromaschinen jeweils Soll-Drehzahlen und Soll-Drehmomente berechnet. Die jeweiligen Soll-Drehzahlen werden mit entsprechenden Ist-Drehzahlen des Verbrennungsmotors und der Elektromaschinen verglichen. Bei einer Regelabweichung zwischen einer der Ist-Drehzahlen und der entsprechenden Soll-Drehzahl werden auf der Grundlage der Regelabweichung ein oder mehr zusätzliche Drehmomente berechnet, die neben dem oder den von der Steuerung berechneten Soll-Drehmomenten bei der Drehmomentsteuerung des Verbrennungsmotors und der beiden Elektromaschinen berücksichtigt werden.From the DE 103 33 931 A1 is a method for controlling an electromechanically power-split hybrid drive of a motor vehicle with an internal combustion engine and two electric machines are known, which are coupled by a transmission which comprises a two-stage mechanical three-shaft transmission in addition to two planetary stages associated with the electric machines. In this case, the electric machines via the planetary stages and gears are each coupled to a crankshaft of the internal combustion engine and the three-shaft transmission with a leading to the wheels of the motor vehicle transmission output shaft. Based on the coupling conditions of the transmission, target speeds and setpoint torques are respectively calculated for the internal combustion engine and the two electric machines. The respective desired rotational speeds are compared with corresponding actual rotational speeds of the internal combustion engine and the electric machines. In the case of a system deviation between one of the actual rotational speeds and the corresponding target rotational speed, one or more additional torques are calculated on the basis of the control deviation, taking into account not only the desired torque or torques calculated by the control in the torque control of the internal combustion engine and the two electric machines become.

In der Nähe einer Kurbelwelle ist ein Drehzahlsensor angeordnet, der die Ist-Drehzahl der Kurbelwelle misst und als Eingangsgröße dem Motorsteuergerät zuführt. Zusätzlich ist in der Nähe von Antriebswellen jeweils ein Drehzahlsensor angeordnet, der die Ist-Drehzahl der Antriebswellen misst und als Eingangsgröße zum entsprechenden Wechselrichter führt. Ein weiterer, in der Nähe der Getriebeabtriebswelle angeordneter Drehzahlsensor ermittelt deren Ist-Drehzahl ist und leitet sie an die Steuerung weiter, die als weitere Eingangsgrößen neben der Ist-Drehzahl der Getriebeabtriebswelle oder alternativ der Drehzahl der Räder die Stellung des Fahrpedals als Anzeige für die angeforderte Antriebsleistung und die von einem Bordnetz des Kraftfahrzeugs angeforderte elektrische Leistung erhält.In the vicinity of a crankshaft, a speed sensor is arranged, which measures the actual speed of the crankshaft and supplies as an input to the engine control unit. In addition, in each case a speed sensor is arranged in the vicinity of drive shafts, which measures the actual rotational speed of the drive shafts and leads as input to the corresponding inverter. Another, arranged in the vicinity of the transmission output shaft speed sensor determines whose actual speed is and forwards them to the controller, which as further input variables in addition to the actual speed of the transmission output shaft or alternatively the speed of the wheels, the position of the accelerator pedal as an indication of the requested Drive power and the requested by an electrical system of the motor vehicle electrical power receives.

Aus diesen Eingangsgrößen berechnet die Steuerung basierend auf den Koppelbedingungen des Getriebes die Solldrehzahlen und die Solldrehmomente des Verbrennungsmotors sowie der Elektromaschinen. Die Solldrehmomente können Anteile zur Kompensation der Trägheiten bei dynamischem Betrieb enthalten. Dabei werden die Solldrehmomente von drei unterlagerten dezentralen Drehzahlregelkreisen im Motorsteuergerät und in den beiden Wechselrichtern zur Vorsteuerung benutzt und liegen im Sinne einer kaskadierten Stellgrößenbeschränkung innerhalb der Grenzen des maximalen Drehmoments des jeweiligen Aggregates, um für Drehzahlregler der Drehzahlregelkreise Stellreserven bereitzustellen.Based on the coupling conditions of the transmission, the controller calculates the setpoint speeds and the setpoint torques of the internal combustion engine and of the electric machines from these input variables. The setpoint torques may include shares to compensate for the inertia in dynamic operation. Here are the Setpoint torques of three subordinate decentralized speed control loops in the engine control unit and in the two inverters for precontrol used and are in the sense of a cascaded manipulated variable limitation within the limits of the maximum torque of each unit to provide control reserves for speed governors speed control loops.

Für die Vorgabe der Soll-Drehmomente und der Soll-Drehzahlen von der Steuerung an das Motorsteuergerät und die beiden Wechselrichter wird ein im Kraftfahrzeug vorhandenes Bussystem genutzt. Demgegenüber sind die Drehzahlregler selbst nicht über ein Bussystem geschlossen, so dass längere Signallaufzeiten vermieden und hohe Bandbreiten erzielt werden können.For the specification of the desired torques and the desired rotational speeds of the controller to the engine control unit and the two inverters existing in the motor vehicle bus system is used. In contrast, the speed controller itself are not closed via a bus system, so that longer signal propagation times can be avoided and high bandwidths can be achieved.

Eine Vorrichtung und ein Verfahren zur koordinierten Steuerung des Antriebsstranges eines Kraftfahrzeugs während Getriebeschaltvorgängen ist aus der DE 199 37 455 A1 bekannt.An apparatus and a method for the coordinated control of the drive train of a motor vehicle during gear shift operations is known from DE 199 37 455 A1 known.

Die DE 38 31 449 A1 beschreibt ein elektronisches Betriebssteuersystem für einen Kraftfahrzeug-Antriebsstrang, der einen Antriebsmotor, eine automatisiert schaltbare, lastunterbrechende Kupplung und ein automatisiert schaltbares Getriebe mit ausgangsseitig angeschlossenem Achsantriebsstrang aufweist.The DE 38 31 449 A1 describes an electronic operating control system for a motor vehicle powertrain, which has a drive motor, an automatically switchable, load-interrupting clutch and an automatically shiftable transmission with output-connected axle drive train.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Parallelhybridantriebsstrang eines Fahrzeuges zur Verfügung zu stellen, mit welchem ein Fahrzeug mit einem angestrebten Fahrkomfort betrieben werden kann.The present invention is based on the object to provide a parallel hybrid powertrain of a vehicle, with which a vehicle can be operated with a desired ride comfort.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Parallelhybridantriebsstrang gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.According to the invention this object is achieved with a parallel hybrid drive train according to the features of claim 1.

Bei dem erfindungsgemäßen Parallelhybridantriebsstrang eines Fahrzeuges mit einem als Verbrennungsmaschine ausgeführten Antriebsaggregat, mit zwei als elektrische Maschinen ausgebildeten Antriebsaggregaten, mit einer Getriebeeinrichtung und mit einem Abtrieb sind die Antriebsaggregate, die Getriebeeinrichtung und der Abtrieb jeweils mit Einrichtungen zum Steuern und Regeln ausgeführt, die über einen Feldbus mit einer zentralen Steuereinrichtung wirkverbunden und über Schnittstellen mit im Bereich der zentralen Steuereinrichtung ermittelten Sollwert-Vorgaben ansteuerbar sind, wobei den Antriebsaggregaten über die Schnittstellen zwischen dem Feldbus und den Antriebsaggregaten eine Sollwert-Vorgabe und wenigstens ein an den Antriebsaggregaten anliegender Drehmomentwert einer Drehmomentquelle als Vorsteuerwert für eine Drehzahlregelung der Antriebsaggregate zuführbar sind.In the parallel hybrid powertrain according to the invention of a vehicle with a drive unit designed as an internal combustion engine, with two drive units designed as electrical machines, with a transmission device and with an output, the drive units, the transmission device and the output are respectively designed with devices for controlling and regulating, via a fieldbus operatively connected to a central control device and controllable via interfaces with in the region of the central control unit setpoint specifications, wherein the drive units via the interfaces between the fieldbus and the drive units, a setpoint specification and at least one voltage applied to the drive units torque value of a torque source as a pilot control value for a speed control of the drive units can be fed.

Erfindungsgemäß ist die erste elektrische Maschine über ein reibschlüssiges Schaltelement in den Kraftfluss des Parallelhybridantriebsstranges zuschaltbar, während zwischen der ersten elektrischen Maschine und der zweiten elektrischen Maschine ein zweites reibschlüssiges Schaltelement angeordnet ist, mittels welchem eine Wirkverbindung zwischen der zweiten elektrischen Maschine und der Verbrennungsmaschine sowie der ersten elektrischen Maschine herstellbar ist, wobei ein an dem jeweils zu regelnden Antriebsaggregat anliegender Drehmomentwert einem über die zwischen den zu regelnden Antriebsaggregaten und einer Drehmomentquelle angeordneten reibschlüssigen Schaltelemente ausgehend von der Drehmomentquelle in Richtung der Antriebsaggregate führbaren Drehmomentwert entspricht, und wobei die Übertragungsfähigkeiten der Schaltelemente in Abhängigkeit einer von der zentralen Steuereinrichtung ermittelten Sollwert-Vorgabe einstellbar sind.According to the invention, the first electric machine can be switched into the power flow of the parallel hybrid drive train via a frictionally engaged switching element, while a second frictional switching element is arranged between the first electric machine and the second electric machine, by means of which an operative connection between the second electric machine and the internal combustion engine and the first electric machine can be produced, wherein a voltage applied to the respective drive unit to be controlled torque value corresponds to a feasible via the regulated between the drive units and a torque source frictional shift elements starting from the torque source in the direction of the drive units feasible torque value, and wherein the transmission capabilities of the switching elements in dependence Setpoint specification determined by the central control device can be set.

Damit ist eine Regelgüte der Drehzahlregelung des Antriebsaggregates auf einfache Art und Weise in einem derartigen Umfang verbesserbar, dass ein mit einem erfindungsgemäßen Parallelhybridantriebsstrang ausgeführtes Fahrzeug mit einem gewünschten Fahrkomfort betreibbar ist.Thus, a control quality of the speed control of the drive unit in a simple manner to such extent can be improved that a running with a parallel hybrid drive train according to the invention vehicle is operated with a desired ride comfort.

Dies wird insbesondere dadurch erreicht, dass der Einrichtung zum Steuern und Regeln des zu regelnden Antriebsaggregates des Parallelhybridantriebsstrangs in allen Betriebszuständen des Parallelhybridantriebsstrangs sowohl eine Sollwert-Vorgabe einer einzustellenden Antriebsdrehzahl sowie an dem zu regelnden Antriebsaggregat jeweils aktuell angreifende Drehmomente als Informationen vorliegen und in die Drehzahlregelung des zu regelnden Antriebsaggregates einfließen.This is achieved in particular by the fact that the device for controlling and regulating the drive assembly of the parallel hybrid drive train to be controlled in all operating states of the parallel hybrid powertrain both has a nominal value specification of a drive speed to be set and torque to be controlled respectively acting on the drive unit to be controlled as information and into the speed control of to be controlled to drive units.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Parallelhybridantriebsstrangs entspricht der an dem zu regelnden Antriebsaggregat anliegende Drehmomentwert einer von der zentralen Steuereinrichtung ermittelten Sollwert-Vorgabe eines von einer als Antriebsaggregat ausgebildeten Drehmomentquelle zu erzeugenden Drehmomentes, um dieses ein Störmoment der Drehzahlregelung des zu regelnden Antriebsaggregates darstellende Drehmoment der Drehmomentquelle auf einfache Art und Weise zu berücksichtigen.In an advantageous further development of the parallel hybrid drive train according to the invention, the torque value applied to the drive unit to be controlled corresponds to a setpoint specification of a torque source to be generated by the central control unit, for this torque of the torque source representing the torque control of the speed control of the drive unit to be controlled to consider in a simple way.

Der an dem zu regelnden Antriebsaggregat anliegende Drehmomentwert entspricht bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Parallelhybridantriebsstrangs einem von einer als Abtrieb ausgebildeten Drehmomentquelle ausgehenden abtriebsseitigen Schubmoment oder einem hierzu äquivalenten Drehmomentwert, der alternativ oder zusätzlich zu dem von einer als Antriebsaggregat ausgebildeten Drehmomentquelle zu erzeugenden Drehmoment der Einrichtung zum Steuern und Regeln des zu regelnden Antriebsaggregates zuführbar ist.In a further advantageous embodiment of the parallel hybrid drive train according to the invention, the torque value applied to the drive assembly to be controlled corresponds to an output side thrust torque originating from a torque source designed as an output or an equivalent torque value which is an alternative or in addition to that of a torque source designed as a drive unit to be generated torque of the device for controlling and regulating the drive unit to be controlled can be fed.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Parallelhybridantriebsstrangs nach der Erfindung ist es vorgesehen, dass das zu regelnde Antriebsaggregat in den Kraftfluss des Parallelhybridantriebsstrangs zwischen wenigstens zwei Drehmomentquellen zuschaltbar ist und dem zu regelnden Antriebsaggregat wenigstens annähernd alle von den Drehmomentquellen erzeugten Drehmomentwerte über die Schnittstelle zwischen dem Feldbus und dem zwischenschaltbaren zu regelnden Antriebsaggregat zuführbar sind.In a further advantageous embodiment of the parallel hybrid drive train according to the invention, it is provided that the drive unit to be controlled can be switched into the power flow of the parallel hybrid drive train between at least two torque sources and the drive unit to be controlled at least approximately all torque values generated by the torque sources via the interface between the fieldbus and the intermediate switchable to be controlled drive unit can be fed.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Patentansprüchen und dem unter Bezugnahme auf die Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispiel. Es zeigt:Further advantages and advantageous developments of the invention will become apparent from the other claims and the embodiment described in principle with reference to the drawings. It shows:

1 eine stark schematisierte Darstellung eines Parallelhybridantriebsstranges mit einer Verbrennungsmaschine und zwei elektrischen Maschinen; und 1 a highly schematic representation of a parallel hybrid powertrain with an internal combustion engine and two electric machines; and

2 eine Blockschaltbilddarstellung eines Teils einer Einrichtung zum Steuern und Regeln eines zu regelnden Antriebsaggregates des Parallelhybridantriebsstranges gemäß 1. 2 a block diagram representation of a part of a device for controlling and regulating a to-control drive unit of the parallel hybrid drive train according to 1 ,

In 1 ist eine als Parallelhybridantriebsstrang ausgeführte Antriebsstrangvorrichtung 1 eines Fahrzeuges in stark schematisierter Darstellung in Form eines Blockschaltbildes gezeigt. Der Parallelhybridantriebsstrang 1 umfasst ein als Verbrennungsmaschine ausgeführtes Antriebsaggregat 2, zwei weitere jeweils als elektrische Maschine ausgebildete Antriebsaggregate 3A und 3B, eine Getriebeeinrichtung 4 und einen Abtrieb 5. Zwischen der Verbrennungsmaschine 2 und der ersten elektrischen Maschine 3A ist eine Einrichtung 6 zur Drehungleichförmigkeitsdämpfung angeordnet, wobei die erste elektrische Maschine 3A über ein reibschlüssiges Schaltelement 7 in den Kraftfluss des Parallelhybridantriebsstranges 1 zuschaltbar ist.In 1 is a powertrain device designed as a parallel hybrid powertrain 1 a vehicle in a highly schematic representation shown in the form of a block diagram. The parallel hybrid powertrain 1 comprises a drive unit designed as an internal combustion engine 2 , Two further each designed as an electric machine drive units 3A and 3B , a transmission device 4 and a downforce 5 , Between the combustion engine 2 and the first electric machine 3A is a facility 6 arranged for rotational nonuniformity damping, wherein the first electric machine 3A via a frictional switching element 7 into the power flow of the parallel hybrid powertrain 1 is switchable.

Des Weiteren ist zwischen der ersten elektrischen Maschine 3A und der zweiten elektrischen Maschine 3B ein zweites reibschlüssiges Schaltelement 8 angeordnet, mittels welchem eine Wirkverbindung zwischen der zweiten elektrischen Maschine 3B und der Verbrennungsmaschine 2 sowie der ersten elektrischen Maschine 3A herstellbar ist, um verschiedene Betriebszustände des Parallelhybridantriebsstranges 1 des Fahrzeuges, wie einen alleinigen Antrieb über die zweite elektrische Maschine 3B, einen parallelen Antrieb über die Verbrennungsmaschine 2 und die zweite elektrische Maschine 3B und/oder die erste elektrische Maschine 3A oder einen alleinigen Antrieb über die Verbrennungsmaschine 2 durchführen zu können.Furthermore, between the first electric machine 3A and the second electric machine 3B a second frictional switching element 8th arranged, by means of which an operative connection between the second electric machine 3B and the internal combustion engine 2 as well as the first electric machine 3A can be produced to various operating conditions of the parallel hybrid powertrain 1 of the vehicle, such as a sole drive via the second electric machine 3B , a parallel drive via the internal combustion engine 2 and the second electric machine 3B and / or the first electric machine 3A or a single drive via the internal combustion engine 2 to carry out.

Darüber hinaus besteht durch die Anordnung des zweiten Schaltelementes 8 zwischen der Verbrennungsmaschine 2 und der zweiten elektrischen Maschine 3B die Möglichkeit, die Verbrennungsmaschine 2 erst bei Vorliegen der für einen Startvorgang der Verbrennungsmaschine 2 erforderlichen rotatorischen Energie der zweiten elektrischen Maschine 3B über das zweite Schaltelement 8 an die zweite elektrische Maschine 3B derart zu koppeln, dass die Verbrennungsmaschine 2 von der zweiten elektrischen Maschine 3B gestartet wird.In addition, there is the arrangement of the second switching element 8th between the combustion engine 2 and the second electric machine 3B the possibility of the combustion engine 2 only in the presence of the for a starting process of the internal combustion engine 2 required rotational energy of the second electric machine 3B over the second switching element 8th to the second electric machine 3B to couple such that the internal combustion engine 2 from the second electric machine 3B is started.

Zusätzlich ist durch die Anordnung des zweiten Schaltelementes 8 der abtriebsseitig des zweiten Schaltelementes 8 angeordnete Teil des Parallelhybridantriebsstranges 1 im Bereich des zweiten Schaltelementes 8 von dem in Bezug auf das zweite Schaltelement 8 verbrennungsmaschinenseitigen Teil des Parallelhybridantriebsstranges 1 entkoppelbar und die Verbrennungsmaschine 2 durch entsprechende Ansteuerung des ersten Schaltelementes 7 und der ersten elektrischen Maschine 3A bei geöffnetem zweiten Schaltelement 8 alleine durch die erste elektrische Maschine 3A zuschaltbar bzw. startbar. Zudem besteht auch die Möglichkeit, die erste elektrische Maschine 3A von der Verbrennungsmaschine 2 generatorisch zu betreiben und ein elektrisches Bordnetz mit Strom zu versorgen ohne dabei am Abtrieb 5 ein Abtriebsmoment zu erzeugen, wenn das zweite Schaltelement 8 geöffnet ist.In addition, by the arrangement of the second switching element 8th the output side of the second switching element 8th arranged part of the parallel hybrid drive train 1 in the region of the second switching element 8th from that with respect to the second switching element 8th Combustion engine side part of the parallel hybrid powertrain 1 decoupled and the internal combustion engine 2 by appropriate control of the first switching element 7 and the first electric machine 3A when the second switching element is open 8th alone by the first electric machine 3A switchable or startable. In addition, there is also the possibility of the first electric machine 3A from the combustion engine 2 to operate as a generator and to supply an electric vehicle electrical system without power loss 5 to generate an output torque when the second switching element 8th is open.

Die zweite elektrische Maschine 3B ist vorliegend drehfest mit dem Getriebeeingang der vorliegend als herkömmliches Automatgetriebe ausgeführten Getriebeeinrichtung 4, über die verschiedene Übersetzungen darstellbar sind, verbunden, wobei die Getriebeeinrichtung 4 jedes an sich aus der Praxis bekannte Getriebe sein kann.The second electric machine 3B is present rotation with the transmission input of the present case designed as a conventional automatic transmission transmission device 4 , are represented on the various translations, connected, wherein the transmission device 4 Any known per se from the practice of transmission can be.

Auf der der zweiten elektrischen Maschine 3B abgewandten Seite bzw. getriebeausgangsseitig ist die Getriebeeinrichtung 4 über ein Achsdifferenzial 9 mit Rädern 10 einer Fahrzeugantriebsachse des Parallelhybridantriebsstranges 1 wirkverbunden. Im Bereich der Räder 10 ist ein Teil einer Bremsanlage 11 dargestellt, welche mit einem so genannten Bremsbooster 12 ausgeführt ist. Der Bremsbooster 12 stellt eine Einrichtung dar, mittels welcher die Bremsanlage im Schubbetrieb des Parallelhybridantriebsstranges 1 automatisch zur Darstellung eines Gegenschubmomentes am Abtrieb 5 betätigt wird, wenn ein den elektrischen Maschinen 3A und 3B zugeordneter elektrische Speicher 13 durch die generatorisch betriebenen elektrischen Maschinen 3A und 3B vollständig beladen ist und durch die elektrischen Maschinen 3A und 3B kein ausreichendes Motorbremsmoment am Abtrieb 5 darstellbar ist. Der elektrische Speicher 13 ist über den elektrischen Maschinen 3A und 3B zugeordnete Einrichtungen 14A und 14B zum Steuern und Regeln der elektrischen Maschinen 3A und 3B betreibbar und mit einem Bordnetz 15 verbunden.On the second electric machine 3B opposite side or gear output side is the transmission device 4 via an axle differential 9 with wheels 10 a vehicle drive axle of the parallel hybrid drive train 1 operatively connected. In the field of wheels 10 is part of a brake system 11 shown, which with a so-called brake booster 12 is executed. The brake booster 12 represents a device by means of which the brake system in overrun operation of the parallel hybrid drive train 1 automatically for displaying a counter thrust torque at the output 5 is operated when an electrical machines 3A and 3B associated electrical storage 13 by the generator-operated electrical machines 3A and 3B is completely loaded and by the electric machines 3A and 3B not sufficient Engine braking torque at the output 5 is representable. The electric storage 13 is about the electrical machines 3A and 3B associated facilities 14A and 14B for controlling and regulating the electrical machines 3A and 3B operable and with a wiring system 15 connected.

Die Getriebeeinrichtung 4 ist mit einer Einrichtung 16 zum Steuern und Regeln bzw. mit einer Getriebesteuereinrichtung verbunden, welche zur Steuerung der gesamten Getriebeeinrichtung vorgesehen ist. Zur Steuerung der Verbrennungsmaschine 2 ist ein Motorsteuergerät 17 vorgesehen.The transmission device 4 is with a facility 16 for controlling and regulating or connected to a transmission control device, which is provided for controlling the entire transmission device. For controlling the internal combustion engine 2 is an engine control unit 17 intended.

Dem elektrischen Speicher 13 ist vorliegend ebenfalls eine Einrichtung 18 zum Steuern und Regeln des elektrischen Speichers 13 zugeordnet, der über einen Feldbus 19 mit einer zentralen Steuereinrichtung 20 wirkverbunden ist. Zusätzlich sind auch die Einrichtungen 14A, 14B, 15, 16 und 17 über den Feldbus 19 mit der zentralen Steuereinrichtung 20 wirkverbunden und über Schnittstellen zwischen dem Feldbus 19 und den Einrichtungen 14A bis 18 mit in Bereich der zentralen Steuereinrichtung 20 ermittelten Sollwert-Vorgaben ansteuerbar.The electric store 13 is also a facility here 18 for controlling and regulating the electric storage 13 assigned via a fieldbus 19 with a central control device 20 is actively connected. In addition, the facilities are also 14A . 14B . 15 . 16 and 17 over the fieldbus 19 with the central control device 20 operatively connected and via interfaces between the fieldbus 19 and the facilities 14A to 18 with in the area of the central control device 20 Determined setpoint specifications can be controlled.

Zusätzlich ist eine Einrichtung 21 zum Steuern der reibschlüssigen Schaltelemente 7 und 8 vorgesehen, welche mit der zentralen Steuereinrichtung 20 ebenfalls über den Feldbus 19 verbunden ist.In addition, there is a facility 21 for controlling the frictional switching elements 7 and 8th provided, which with the central control device 20 also via the fieldbus 19 connected is.

In Abhängigkeit des jeweils vorliegenden Betriebszustandes des Parallelhybridantriebsstranges 1 wird wenigstens einem der Antriebsaggregate 2, 3A oder 3B über die Schnittstelle zwischen dem Feldbus 19 und dem jeweils betreffenden Antriebsaggregat 2, 3A oder 3B eine Sollwert-Vorgabe und wenigstens ein an dem Antriebsaggregat 2, 3A oder 3B anliegender Drehmomentwert einer Drehmomentquelle 2 und/oder 3A und/oder 3B und/oder 5 als Vorsteuerwert für eine Drehzahlregelung des betreffenden Antriebsaggregates 2, 3A oder 3B zugeführt.Depending on the particular operating state of the parallel hybrid drive train 1 becomes at least one of the drive units 2 . 3A or 3B via the interface between the fieldbus 19 and the respective drive unit 2 . 3A or 3B a setpoint specification and at least one on the drive unit 2 . 3A or 3B applied torque value of a torque source 2 and or 3A and or 3B and or 5 as pre-control value for a speed control of the relevant drive unit 2 . 3A or 3B fed.

Das bedeutet, dass der an dem zu regelnden Antriebsaggregat 2, 3A oder 3B anliegende Drehmomentwert einer von der zentralen Steuereinrichtung 20 ermittelten Sollwert-Vorgabe eines von einer als Antriebsaggregat 2, 3A oder 3B ausgebildeten Drehmomentquelle zu erzeugenden Drehmomentes oder einem vom Abtrieb 5 ausgehenden Schubmoment entspricht.This means that the to be controlled on the drive unit 2 . 3A or 3B applied torque value of one of the central control device 20 Determined setpoint specification of one of a drive unit 2 . 3A or 3B trained torque source to be generated torque or one of the output 5 outgoing thrust corresponds.

Dabei ist im Fall der Verbrennungsmaschine 2 zwischen einem zugeschalteten und einem abgeschalteten Zustand zu unterscheiden, da die Verbrennungsmaschine in abgeschaltetem Zustand aufgrund der Trägheit der rotatorischen Massen der Verbrennungsmaschine 2 und der Lagerreibungskräfte im Bereich der elektrischen Maschinen 3A und 3B ein Schleppmoment erzeugt, welches der Drehzahlregelung der ersten elektrischen Maschine 3A oder der Drehzahlregelung der zweiten elektrischen Maschine 3B darstellt.It is in the case of the internal combustion engine 2 to distinguish between a switched-on and a switched-off state, since the internal combustion engine in the off state due to the inertia of the rotary masses of the internal combustion engine 2 and the bearing friction forces in the field of electric machines 3A and 3B generates a drag torque, which is the speed control of the first electric machine 3A or the speed control of the second electric machine 3B represents.

Dagegen stellt die Verbrennungsmaschine 2 im zugeschalteten Zustand beispielsweise ein positives Antriebsmoment zur Verfügung, mittels welchem die erste elektrische Maschine 3A und/oder die zweite elektrische Maschine 3B bei gleichzeitig generatorischem Betrieb antreibbar ist und auch das Fahrzeug selbst angetrieben werden kann. Zusätzlich ist über die Verbrennungsmaschine 2 betriebszustandsabhängig auch ein so genanntes Motor-Bremsmoment darstellbar, welches ebenfalls ein Störmoment für die Drehzahlregelung der ersten elektrischen Maschine oder der Drehzahlregelung der zweiten elektrischen Maschine 3B darstellt.In contrast, the combustion engine 2 in the switched state, for example, a positive drive torque available, by means of which the first electric machine 3A and / or the second electric machine 3B can be driven at the same time as regenerative operation and also the vehicle itself can be driven. In addition is about the internal combustion engine 2 operating state-dependent also a so-called engine braking torque can be displayed, which is also a disturbance torque for the speed control of the first electric machine or the speed control of the second electric machine 3B represents.

Befindet sich der Parallelhybridantriebsstrang 1 im Schubbetrieb, entspricht der an dem zu regelnden Antriebsaggregat 2, 3A oder 3B anliegende Drehmomentwert einem von einer als Abtrieb ausgebildeten Drehmomentquelle ausgehenden abtriebsseitigen Schubmoment oder einem hierzu äquivalenten Drehmomentwert, der unter Berücksichtigung geeigneter Betriebszustandsparameter des Fahrzeuges bzw. des Parallelhybridantriebsstranges 1 geschätzt wird oder rechnerisch ermittelt werden kann. Dabei kann beispielsweise eine Fahrzeugneigung, welche über einen Neigungssensor bestimmbar ist, und ein aktuelles Fahrzeuggewicht, welches über eine entsprechende Sensorik im Bereich des Fahrwerks ermittelbar ist, in die Bestimmung des abtriebsseitigen Schubmomentes Eingang finden.Is the parallel hybrid powertrain 1 in overrun, corresponds to the drive unit to be controlled 2 . 3A or 3B applied torque value of one of a designed as an output torque source output side thrust torque or a torque value equivalent thereto, taking into account suitable operating state parameters of the vehicle or the parallel hybrid drive train 1 estimated or calculated. In this case, for example, a vehicle inclination, which can be determined via an inclination sensor, and a current vehicle weight, which can be determined by means of a corresponding sensor system in the region of the chassis, can be included in the determination of the output-side thrust torque.

Die erste elektrische Maschine 3A ist vorliegend zwischen der Verbrennungsmaschine 2 und der zweiten elektrischen Maschine 3B in den Kraftfluss der Antriebsstrangvorrichtung 1 zuschaltbar, so dass in bestimmten Betriebszuständen des Parallelhybridantriebsstranges 1 gemäß 1 an der ersten elektrischen Maschine 3A sowohl ein von der Verbrennungsmaschine 2 generiertes Drehmoment als auch ein von der zweiten elektrischen Maschine 3B generiertes Drehmoment jeweils als Störmoment der Drehzahlregelung der Drehzahl der ersten elektrischen Maschine 3A anliegt. Diese Drehmomentwerte werden der Einrichtung 14A zum Steuern und Regeln der ersten elektrischen Maschine 3A über den Feldbus 19 in Form von in der zentralen Steuereinrichtung 20 bestimmten Sollwert-Vorgaben über die Schnittstelle zwischen dem Feldbus 19 und der Einrichtung 14A zum Steuern und Regeln des zwischenschaltbaren Antriebsaggregat bzw. der ersten elektrischen Maschine 3A als Vorsteuerwerte zugeführt, um die Regelgüte der Drehzahlregelung der Drehzahl der ersten elektrischen Maschine 3A im Vergleich zu herkömmlichen Antriebsstrangvorrichtungen zu verbessern.The first electric machine 3A is present between the internal combustion engine 2 and the second electric machine 3B in the power flow of the powertrain device 1 switchable, so that in certain operating conditions of the parallel hybrid powertrain 1 according to 1 at the first electric machine 3A both one of the internal combustion engine 2 generated torque as well as one of the second electric machine 3B generated torque in each case as a disturbance torque of the speed control of the speed of the first electric machine 3A is applied. These torque values become the device 14A for controlling and regulating the first electric machine 3A over the fieldbus 19 in the form of in the central control device 20 certain setpoint specifications via the interface between the fieldbus 19 and the facility 14A for controlling and regulating the inter-switchable drive unit or the first electric machine 3A supplied as pre-control values to the control quality of the speed control of the speed of the first electric machine 3A to improve compared to conventional powertrain devices.

Dabei ist zu beachten, dass die an den Antriebsaggregaten 2, 3A und 3B anliegenden Drehmomentwerte jeweils in Abhängigkeit der aktuell eingestellten Übertragungsfähigkeiten der reibschlüssigen Schaltelemente 7 und 8 stehen und ein jeweils an dem zu regelnden Antriebsaggregat 2, 3A oder 3B anliegender Drehmomentwert einem über ein zwischen dem zu regelnden Antriebsaggregat 2, 3A oder 3B und einer Drehmomentquelle 2, 3A, 3B oder 5 angeordneten reibschlüssigen Schaltelement 7, 8 ausgehend von der Drehmomentquelle 2, 3A, 3B oder 5 in Richtung des zu regelnden Antriebsaggregates 2, 3A oder 3B führebaren Drehmomentwert entspricht, wobei die Übertragungsfähigkeiten der Schaltelemente 7 und 8 vorzugsweise in Abhängigkeit einer von der zentralen Steuereinrichtung 20 ermittelten Sollwert-Vorgabe einstellbar sind. It should be noted that the on the drive units 2 . 3A and 3B applied torque values in each case depending on the currently set transmission capabilities of the frictional switching elements 7 and 8th stand and in each case on the drive unit to be controlled 2 . 3A or 3B applied torque value one over a between the drive unit to be controlled 2 . 3A or 3B and a torque source 2 . 3A . 3B or 5 arranged frictional switching element 7 . 8th starting from the torque source 2 . 3A . 3B or 5 in the direction of the drive unit to be controlled 2 . 3A or 3B feasible torque value, wherein the transmission capabilities of the switching elements 7 and 8th preferably as a function of one of the central control device 20 determined setpoint specification are adjustable.

Bei einer weiteren nicht näher dargestellten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Antriebsstrangvorrichtung ist es vorgesehen, die zentrale Steuereinrichtung in die Getriebesteuereinrichtung zu integrieren und die Komponenten der Antriebsstrangvorrichtung zentral über die Getriebesteuereinrichtung anzusteuern, während die Drehzahlregelungen der Antriebsaggregate nach wie vor im Bereich der Einrichtungen zum Steuern und Regeln der Antriebsaggregate durchgeführt werden.In a further embodiment, not shown, a drive train device according to the invention, it is provided to integrate the central control device in the transmission control device and to control the components of the drive train device centrally via the transmission control device, while the speed control of the drive units still in the field of facilities for controlling and regulating the Drive units are performed.

Letztgenannte Vorgehensweise bietet auf einfache Art und Weise die Möglichkeit, Steuer- und Regelzeiten gering zu halten, da Regelabweichungen verringernde Vorgaben von Stellgrößen an die Antriebsaggregate nicht über den getaktet betriebenen Feldbus geführt werden müssen und somit eine Zeitverzögerung vermieden wird.The latter approach offers in a simple way the ability to keep control and control times low because control deviations reducing specifications of variables to the drive units do not have to be performed on the clocked fieldbus and thus a time delay is avoided.

2 zeigt eine Ist-Drehzahlregelung in Form eines stark schematisierten Blockschaltbildes, die in jede der Einrichtungen 14A, 14B und 17 zum Steuern und Regeln der Antriebsaggregate 2, 3A und 3B implementiert. 2 shows an actual speed control in the form of a highly schematic block diagram, which in each of the facilities 14A . 14B and 17 for controlling and regulating the drive units 2 . 3A and 3B implemented.

Dabei wird der Einrichtung 14A, der Einrichtung 14B oder der Einrichtung 17 jeweils eine in der zentralen Steuereinrichtung 20 bestimmte Sollwert-Vorgabe n_2_soll, n_3A_soll oder n_3B_soll einer Solldrehzahl der Verbrennungsmaschine 2, der ersten elektrischen Maschine 3A oder der zweiten elektrischen Maschine 3B über die Schnittstelle zum Feldbus 19 zugeführt. In einem Knotenpunkt 23 wird zwischen der betreffenden Sollwert-Vorgabe n_2_soll, n_3A_soll oder n_3B_soll und einer Ist-Drehzahl n_2_ist der Verbrennungsmaschine, n_3A_ist der ersten elektrischen Maschine 3A oder n_3B_ist der zweiten elektrischen Maschine 3B eine Regelabweichung bestimmt, welche einer als Proportional-Integral-Regler oder als PID-Regler ausführbaren Reglereinrichtung 22 zugeführt wird, deren Ausgangswert einen Regelanteil einer Stellgröße X für das jeweils zu regelnde Antriebsaggregat 2, 3A oder 3B darstellt.This is the device 14A , the device 14B or the institution 17 one in each case in the central control device 20 certain target value specification n_2_soll, n_3A_soll or n_3B_soll a target speed of the internal combustion engine 2 , the first electric machine 3A or the second electric machine 3B via the interface to the fieldbus 19 fed. In a node 23 is between the respective target value specification n_2_soll, n_3A_soll or n_3B_soll and an actual rotational speed n_2_ist of the internal combustion engine, n_3A_ist the first electric machine 3A or n_3B_is the second electric machine 3B determines a control deviation, which one as a proportional-integral controller or PID controller executable controller means 22 is supplied, the output value of a control component of a manipulated variable X for the respective drive unit to be controlled 2 . 3A or 3B represents.

Der Regelanteil der Stellgröße X des jeweils zu regelnden Antriebsaggregates 2, 3A, 3B wird in einem weiteren Knotenpunkt 24 zu einem Steueranteil der Stellgröße X für das zu regelnde Antriebsaggregat 2, 3A oder 3B addiert. Die Steuervorgabe der Stellgröße X des zu regelnden Antriebsaggregates 2, 3A oder 3B wird in Abhängigkeit des oder der jeweils an dem zu regelnden Antriebsaggregat 2, 3A oder 3B anliegenden Drehmomentwerte der Drehmomentquellen 2, 3A, 3B oder 5, die Störgrößen der Drehzahlregelung des zu regelnden Antriebsaggregates 2, 3A oder 3B darstellen und über die Schnittstelle zum Feldbus 19 eingehen, mit Hilfe eines Konvertierers 25 ermittelt.The control component of the manipulated variable X of the drive unit to be controlled in each case 2 . 3A . 3B will be in another node 24 to a control proportion of the manipulated variable X for the drive unit to be controlled 2 . 3A or 3B added. The control specification of the manipulated variable X of the drive unit to be controlled 2 . 3A or 3B is dependent on or in each case on the drive unit to be controlled 2 . 3A or 3B applied torque values of the torque sources 2 . 3A . 3B or 5 , The disturbance variables of the speed control of the drive unit to be controlled 2 . 3A or 3B and via the interface to the fieldbus 19 come in, with the help of a converter 25 determined.

Dabei stellt die Stellgröße X für die Verbrennungsmaschine 2 beispielsweise einen Drosselklappenwinkel dar, während die Stellgröße für die elektrischen Maschinen 3A und 3B beispielsweise ein Stromwert oder dergleichen ist.The manipulated variable represents X for the internal combustion engine 2 For example, a throttle angle, while the manipulated variable for the electrical machines 3A and 3B for example, a current value or the like.

Die jeweils die Störmomente darstellenden Drehmomentwerte m_2, m_3A, m_3B entsprechen in der zentralen Steuereinrichtung 20 ermittelten Sollwert-Vorgaben zur Ansteuerung der Antriebsaggregate 2, 3A und 3B und werden der Einrichtung 14A, 14B oder 17 des zu regelnden Antriebsaggregates 2, 3A oder 3B über die Schnittstelle mit dem Feldbus 19 gleichzeitig mit der Sollwert-Vorgabe der Drehzahl n_2_soll, n_3A_soll oder n_3B_soll für die Drehzahlregelung übergeben. Das Störmoment m_5 entspricht einem vom Abtrieb 5 ausgehenden Schubmoment und wird ebenfalls über die Schnittstelle zum Feldbus übergeben.The respective torque values m_2, m_3A, m_3B representing the disturbance torques correspond in the central control device 20 Determined setpoint specifications for controlling the drive units 2 . 3A and 3B and become the institution 14A . 14B or 17 of the drive unit to be controlled 2 . 3A or 3B via the interface with the fieldbus 19 at the same time as the setpoint specification of the speed n_2_soll, n_3A_soll or n_3B_soll for the speed control. The disturbance torque m_5 corresponds to one of the output 5 outgoing thrust torque and is also transferred via the interface to the fieldbus.

Grundsätzlich weist ein erfindungsgemäß ausgeführter Antriebsstrangvorrichtung ein genormtes Bus-System auf, welches im Bereich zwischen dem Bus-System und den Einrichtungen zum Steuern und Regeln der Komponenten der Antriebsstrangvorrichtung mit einer neuen Schnittstelle ausgebildet ist, über die sowohl eine Drehzahlvorgabe als auch ein an dem jeweils zu regelnden Antriebsaggregat anliegender Drehmomentwert übergebbar ist. Damit wird eine Drehzahlregelung eines Antriebsaggregates einer Antriebsstrangvorrichtung sowohl in Abhängigkeit einer Drehzahlvorgabe als auch in Abhängigkeit eines jeweils an dem zu regelnden Antriebsaggregat anliegenden Lastmomentes gesteuert und geregelt, womit eine für einen hohen Fahrkomfort erforderliche Regelgüte erzielt wird.In principle, a drive train device embodied according to the invention has a standardized bus system which is formed in the region between the bus system and the devices for controlling and regulating the components of the drive train device with a new interface, via which both a speed specification and one at the respective Torque value applied to the drive unit to be regulated can be transmitted. Thus, a speed control of a drive unit of a drive train device is controlled and regulated both as a function of a speed specification and as a function of a voltage applied to each of the drive unit to be controlled load torque, whereby a required for a high level of ride comfort control quality is achieved.

Generell ist die vorliegende Erfindung bei verschieden konfigurierten Antriebsstrangsystemen, d. h. bei Antriebssträngen, welche nur mit Verbrennungsmaschinen, nur mit elektrischen Maschinen oder mit Verbrennungsmaschinen und elektrischen Maschinen ausgeführt sind, einsetzbar. So ist bei Hybridantriebssträngen bei dem Betriebsfall Direktstart, bei dem die Verbrennungsmaschine über die elektrische Maschine direkt gekoppelt gestartet wird, sinnvoll, der elektrischen Maschine zusätzlich zur Verbrennungsmaschinenstartdrehzahl als Drehzahlsollwert das aktuelle Motorschleppmoment mitzuteilen.In general, the present invention is in differently configured powertrain systems, i. H. in drive trains, which are designed only with internal combustion engines, only with electric machines or with internal combustion engines and electrical machines used. Thus, in hybrid powertrains in the case of direct start, in which the internal combustion engine is started coupled directly via the electric machine, makes sense to notify the electric machine in addition to the engine starting speed as the speed setpoint the current engine drag torque.

Auch bei Hybridkonzepten, bei denen eine elektrische Maschine die Ölversorgung sicher stellt und zusätzlich über eine reibschlüssige Kupplung eine Verbrennungsmaschine im Schwungstartmodus startbar ist, ist das Regelverhalten der elektrischen Maschine verbesserbar. Hierbei wird die zusätzliche Vorgabe des Reibmomentes der als Schwungstartkupplung bezeichneten Kupplung in Addition zum Pumpenaufnahmemoment zur Pumpendrehzahl als Soll-Drehzahl für die Drehzahlregelung der elektrischen Maschine aufgegeben.Even in hybrid concepts in which an electric machine ensures the oil supply and in addition a combustion engine in the swing start mode can be started via a friction clutch, the control behavior of the electric machine can be improved. In this case, the additional specification of the frictional torque of the coupling designated as the flywheel clutch is added in addition to the pump absorption torque to the pump speed as the desired speed for the speed control of the electric machine.

Falls an dem zu regelnden Antriebsaggregat gleichzeitig mehrere die Drehzahlregelung beeinflussende Drehmomentwerte anliegen, besteht die Möglichkeit, die Belastungsmomentvorgabe als Summe aller Vorzeichen behafteter Belastungswerte in Form eines Einzelwertes vorzugeben oder in Form von Einzelwerten für die Belastung der verschiedenen Momenteinleitungen separat vorzugeben.If there are several torque values influencing the speed control at the same time on the drive unit to be controlled, it is possible to predefine the load torque specification as the sum of all signed load values in the form of a single value or to specify them separately in the form of individual values for the load of the various torque inputs.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
AntriebsstrangvorrichtungA power train assembly
22
Verbrennungsmaschinecombustion engine
3A, 3B3A, 3B
elektrische Maschineelectric machine
44
Getriebeeinrichtungtransmission device
55
Abtrieboutput
66
Einrichtung zur DrehunförmigkeitsgleichdämpfungAnti-rotation damping device
77
erstes Schaltelementfirst switching element
88th
zweites Schaltelementsecond switching element
99
Achsdifferenzialaxle differential
1010
Räderbikes
1111
Bremsanlagebraking system
1212
Bremsboosterbrake booster
1313
elektrischer Speicherelectrical storage
14A, 14B14A, 14B
Einrichtung zum Steuern und Regeln der elektrischen MaschineDevice for controlling and regulating the electric machine
1515
Bordnetzboard network
1616
Einrichtung zum Steuern und Regeln der GetriebeeinrichtungDevice for controlling and regulating the transmission device
1717
Einrichtung zum Steuern und Regeln der VerbrennungsmaschineDevice for controlling and regulating the combustion engine
1818
Einrichtung zum Steuern und Regeln des elektrischen SpeichersDevice for controlling and regulating the electrical storage
1919
Feldbusfieldbus
2020
zentrale Steuereinrichtungcentral control device
2121
Einrichtung zum Steuern und Regeln der SchaltelementeDevice for controlling and regulating the switching elements
2222
Regeleinrichtungcontrol device
23, 2423, 24
Knotenpunktjunction
2525
KonvertiererConversion
m_2m_2
StörmomentDisturbing torque
m_3A, m_3Bm_3A, m_3B
StörmomentDisturbing torque
m_5m_5
StörmomentDisturbing torque
n_2n_2
Drehzahl der VerbrennungsmaschineSpeed of the internal combustion engine
n_3A, n_3Bn_3A, n_3B
Drehzahl der elektrischen MaschineSpeed of the electric machine
XX
Stellgrößemanipulated variable

Claims (8)

Parallelhybridantriebsstrang (1) eines Fahrzeuges mit einem als Verbrennungsmaschine ausgeführten Antriebsaggregat (2), mit zwei als elektrische Maschinen ausgebildeten Antriebsaggregaten (3A, 3B), mit einer Getriebeeinrichtung (4) und mit einem Abtrieb (5), wobei die Antriebsaggregate (2, 3A, 3B), die Getriebeeinrichtung (4) und der Abtrieb (5) jeweils mit Einrichtungen (12, 14A, 14B, 16, 17) zum Steuern und Regeln ausgeführt sind, die über einen Feldbus (19) mit einer zentralen Steuereinrichtung (20) wirkverbunden und über Schnittstellen mit im Bereich der zentralen Steuereinrichtung (20) ermittelten Sollwert-Vorgaben ansteuerbar sind, wobei den Antriebsaggregaten (2, 3A, 3B) über die Schnittstellen zwischen dem Feldbus (19) und den Antriebsaggregaten (2, 3A, 3B) eine Sollwert-Vorgabe (n_2_soll, n_3A_soll, n_3B_soll) und wenigstens ein an den Antriebsaggregaten (2, 3A, 3B) anliegender Drehmomentwert (m_2, m_3A, m_3B, m_5) einer Drehmomentquelle (2, 3A, 3B, 5) als Vorsteuerwert für eine Drehzahlregelung der Antriebsaggregate (2, 3A, 3B) zuführbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die erste elektrische Maschine (3A) über ein reibschlüssiges Schaltelement (7) in den Kraftfluss des Parallelhybridantriebsstranges (1) zuschaltbar ist, während zwischen der ersten elektrischen Maschine (3A) und der zweiten elektrischen Maschine (3B) ein zweites reibschlüssiges Schaltelement (8) angeordnet ist, mittels welchem eine Wirkverbindung zwischen der zweiten elektrischen Maschine (3B) und der Verbrennungsmaschine (2) sowie der ersten elektrischen Maschine (3A) herstellbar ist, wobei ein an dem jeweils zu regelnden Antriebsaggregat (2, 3A, 3B) anliegender Drehmomentwert (m_2, m_3A, m_3B, m_5) einem über die zwischen den zu regelnden Antriebsaggregaten (2, 3A, 3B) und einer Drehmomentquelle (2, 3A, 3B, 5) angeordneten reibschlüssigen Schaltelemente (7, 8) ausgehend von der Drehmomentquelle (2, 3A, 3B, 5) in Richtung der Antriebsaggregate (2, 3A, 3B) führbaren Drehmomentwert entspricht, und wobei die Übertragungsfähigkeiten der Schaltelemente (7, 8) in Abhängigkeit einer von der zentralen Steuereinrichtung (20) ermittelten Sollwert-Vorgabe einstellbar sind.Parallel hybrid powertrain ( 1 ) of a vehicle with a drive unit designed as an internal combustion engine ( 2 ), with two drive units designed as electrical machines ( 3A . 3B ), with a transmission device ( 4 ) and with an output ( 5 ), wherein the drive units ( 2 . 3A . 3B ), the transmission device ( 4 ) and the output ( 5 ) each with facilities ( 12 . 14A . 14B . 16 . 17 ) are designed to control and regulate over a fieldbus ( 19 ) with a central control device ( 20 ) and via interfaces with in the area of the central control device ( 20 ) setpoint specifications are controllable, wherein the drive units ( 2 . 3A . 3B ) via the interfaces between the fieldbus ( 19 ) and the drive units ( 2 . 3A . 3B ) a nominal value specification (n_2_soll, n_3A_soll, n_3B_soll) and at least one of the drive assemblies ( 2 . 3A . 3B ) torque value (m_2, m_3A, m_3B, m_5) of a torque source ( 2 . 3A . 3B . 5 ) as pre-control value for a speed control of the drive units ( 2 . 3A . 3B ), characterized in that the first electric machine ( 3A ) via a frictional switching element ( 7 ) into the power flow of the parallel hybrid powertrain ( 1 ) is switchable while between the first electric machine ( 3A ) and the second electric machine ( 3B ) a second frictional switching element ( 8th ) is arranged, by means of which an operative connection between the second electrical machine ( 3B ) and the internal combustion engine ( 2 ) and the first electric machine ( 3A ) can be produced, wherein one of the respectively to be controlled drive unit ( 2 . 3A . 3B ) abutting torque value (m_2, m_3A, m_3B, m_5) over the between the to be controlled drive units ( 2 . 3A . 3B ) and a torque source ( 2 . 3A . 3B . 5 ) arranged frictional switching elements ( 7 . 8th ) starting from the torque source ( 2 . 3A . 3B . 5 ) in the direction of the drive units ( 2 . 3A . 3B ) corresponds to a feasible torque value, and wherein the transmission capabilities of the switching elements ( 7 . 8th ) depending on one of the central control device ( 20 ) setpoint specification are adjustable. Parallelhybridantriebsstrang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der an dem zu regelnden Antriebsaggregat (2, 3A, 3B) anliegende Drehmomentwert (m_2, m_3A, m_3B) einer von der zentralen Steuereinrichtung (20) ermittelten Sollwert-Vorgabe eines von einer als Antriebsaggregat (2, 3A, 3B) ausgebildeten Drehmomentquelle zu erzeugenden Drehmomentes (m_2, m_3A, m_3B) entspricht. Parallel hybrid drive train according to claim 1, characterized in that the to be controlled on the drive unit ( 2 . 3A . 3B ) applied torque value (m_2, m_3A, m_3B) one of the central control device ( 20 ) setpoint specification of one of a drive unit ( 2 . 3A . 3B ) formed torque source to be generated torque (m_2, m_3A, m_3B) corresponds. Parallelhybridantriebsstrang nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der an dem zu regelnden Antriebsaggregat (2, 3A, 3B) anliegende Drehmomentwert (m_5) einem von einer als Abtrieb (5) ausgebildeten Drehmomentquelle ausgehenden abtriebsseitigen Schubmoment oder einem hierzu äquivalenten Drehmomentwert entspricht.Parallel hybrid drive train according to claim 1 or 2, characterized in that on the drive unit to be controlled ( 2 . 3A . 3B ) applied torque value (m_5) one of a as output ( 5 ) trained torque source outgoing output side thrust torque or a torque equivalent equivalent thereto. Parallelhybridantriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das zu regelnde Antriebsaggregat (3A) in den Kraftfluss zwischen wenigstens zwei Drehmomentquellen (2, 3B, 5) zuschaltbar ist und dem zu regelnden Antriebsaggregat (3A) wenigstens annähernd alle von den Drehmomentquellen (2, 3B, 5) erzeugten Drehmomentwerte (m_2, m_3, m_5) über die Schnittstelle zwischen dem Feldbus (19) und dem zwischenschaltbaren Antriebsaggregat (3A) zuführbar sind.Parallel hybrid drive train according to one of claims 1 to 3, characterized in that the drive unit to be controlled ( 3A ) in the power flow between at least two torque sources ( 2 . 3B . 5 ) is switchable and the drive unit to be controlled ( 3A ) at least approximately all of the torque sources ( 2 . 3B . 5 ) generated torque values (m_2, m_3, m_5) via the interface between the fieldbus ( 19 ) and the intermediate drive unit ( 3A ) can be supplied. Parallelhybridantriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Steuereinrichtung als ein Getriebesteuergerät der Getriebeeinrichtung ausgeführt ist.Parallel hybrid drive train according to one of claims 1 to 4, characterized in that the central control device is designed as a transmission control device of the transmission device. Parallelhybridantriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Steuereinrichtung (20) als ein Steuergerät eines Hybridantriebsstranges, vorzugsweise eines Parallelhybridantriebsstranges, ausgebildet ist.Parallel hybrid drive train according to one of claims 1 to 4, characterized in that the central control device ( 20 ) is designed as a control unit of a hybrid drive train, preferably a parallel hybrid drive train. Parallelhybridantriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Antriebsaggregate (2) als Verbrennungsmaschine ausgebildet ist.Parallel hybrid drive train according to one of claims 1 to 6, characterized in that at least one of the drive units ( 2 ) is designed as an internal combustion engine. Parallelhybridantriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Antriebsaggregate (3A, 3B) als elektrische Maschine, die motorisch und/oder generatorisch betreibbar ist, ausgeführt ist.Parallel hybrid drive train according to one of claims 1 to 7, characterized in that at least one of the drive units ( 3A . 3B ) is designed as an electric machine, which is operated by motor and / or generator.
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