AT513184A1 - Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeuges - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeuges, insbesondere eines Hybridfahrzeuges oder eines Elektrofahrzeuges. Um kritische Betriebsbereiche zu vermeiden, ist vorgesehen, dass zumindest ein Betriebsparameter, vorzugsweise die Fahrgeschwindigkeit (v) und/oder die Drehzahl zumindest einer Antriebsmaschine zumindest eines kritischen und/oder ineffizienten Betriebsbereiches gespeichert wird, dass während des Betriebes des Fahrzeuges kontinuierlich ein Wunschdrehmoment (T_R) oder eine Wunschgeschwindigkeit des Fahrers, vorzugsweise über ein Fahrpedal (1), erfasst wird, wobei auf der Basis des Wunschdrehmomentes (T_R) bzw. der Wunschgeschwindigkeit eine Drehmomentanforderung (T_D) für die Antriebsmaschine generiert wird und Ist-Werte der Fahrgeschwindigkeit (v) und/oder der Drehzahl der Antriebsmaschine ermittelt und mit dem zumindest einem abgespeicherten Betriebsparameter des zumindest einen kritischen und/oder ineffizienten Betriebsbereiches verglichen wird, und - falls festgestellt wird, dass das Fahrzeug in einem kritischen und/oder ineffizienten Betriebsbereich betrieben wird - zumindest eine Maßnahme zum Verlassen des kritischen und/oder ineffizienten Betriebsbereiches eingeleitet wird.

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeuges, insbesondere eines Hybridfahrzeuges oder eines Elektrofahrzeuges.

Bei konventionellen Antriebssträngen mit automatisierten Kupplungen treten kritische Betriebsbereiche bei niedriger Fahrgeschwindigkeit in Drehzahlbereichen auf, wo die Kupplung permanent schleifend betrieben wird und daher ein Risiko der Überhitzung auftritt. Auch bei Hybridfahrzeugen mit einer elektrischen Antriebsmaschine und einer Brennkraftmaschine (zum Beispiel Range Extender) zum Aufladen des elektrischen Speichers treten kritische Betriebsbereiche beispielsweise bei niedrigen Fahrgeschwindigkeiten auf, bei denen zum Beispiel aus akustischen Gründen normalerweise ein Aktivieren der Brennkraftmaschine noch nicht vorgesehen ist. Insbesondere bei bereits entladenem elektrischen Energiespeicher kann ein längerer Betrieb in einem Geschwindigkeitsbereich, in welchem normalerweise noch kein Aktivieren der Brennkraftmaschine zum Aufladen des Energiespeichers vorgesehen ist, zu starker Entladung des Energiespeichers führen.

Aufgabe der Erfindung ist es, den Betrieb des Fahrzeuges in kritischen Betriebsbereichen möglichst gering zu halten.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass zumindest ein Betriebsparameter, vorzugsweise Fahrgeschwindigkeit und/oder Drehzahl zumindest einer Antriebsmaschine zumindest eines kritischen und/oder ineffizienten Betriebsbereiches gespeichert wird, dass während des Betriebes des Fahrzeuges kontinuierlich ein Wunschdrehmoment oder eine Wunschgeschwindigkeit des Fahrers, vorzugsweise über ein Fahrpedal, erfasst wird, wobei auf der Basis des Wunschdrehmomentes bzw. der Wunschgeschwindigkeit eine Drehmomentanforderung für die Antriebsmaschine generiert wird und Ist-Werte der Fahrgeschwindigkeit und/oder der Drehzahl der Antriebsmaschine ermittelt und mit dem zumindest einem abgespeicherten Betriebsparameter des zumindest einen kritischen und/oder ineffizienten Betriebsbereiches verglichen wird, und - falls festgestellt wird, dass das Fahrzeug in einem kritischen und/oder ineffizienten Betriebsbereich betrieben wird - zumindest eine Maßnahme zum Verlassen des kritischen und/oder ineffizienten Betriebsbereiches eingeleitet wird.

Der Erfindung liegt die Überlegung zu Grunde, dass durch einfache Maßnahmen kritische und/oder ineffiziente Betriebsbereiche mit nachteiligen oder schwerwiegenden Folgen, verhindert werden können, insbesondere dann, wenn keine zwingende Notwendigkeit zum Betreiben des Fahrzeuges in einem kritischen und/oder ineffizienten Betriebsbereich vorliegt.

Im einfachsten Fall kann die Maßnahme zum Verlassen des kritischen und/oder ineffizienten Betriebsbereiches darin bestehen, dass dem Fahrer ein akustisches, 2/14 2 optisches und/oder haptisches Signal übermittelt wird um ihn zum Verlassen des kritischen Betriebsbereiches zu veranlassen. Das Signal kann beispielsweise aus einem künstlich erzeugten Geräusch und/oder einer Anzeige am Armaturenbrett und/oder einer haptisch wahrnehmbaren Schwingungsanregung am Fahrpedal oder dergleichen bestehen. Durch das Signal wird der Fahrer aufgefordert den kritischen und/oder ineffizienten Betriebsbereich durch Erhöhen oder Verringern des Wunschdrehmomentes bzw. der Wunschgeschwindigkeit am Fahrpedal zu verlassen.

Alternativ oder zusätzlich kann eine Maßnahme zum automatischen Verlassen des kritischen und/oder Betriebsbereiches eingeleitet werden, sobald das Fahrzeug in einem kritischen Geschwindigkeitsbereich betrieben wird. Besonders vorteilhaft ist es, wenn zuerst ein akustisches, optisches oder haptisches Signal dem Fahrer übermittelt wird, und erst wenn keine manuelle Maßnahme zum Verlassen des kritischen Bereiches durch den Fahrer erfolgt, eine Maßnahme zum automatischen Verlassen des kritischen Betriebsbereiches eingeleitet wird. Dabei kann ein Zeitzähler gestartet werden, sobald festgestellt wird, dass das Fahrzeug in einem kritischen Betriebsbereich betrieben wird, und die Maßnahme zum automatischen Verlassen des kritischen und/oder ineffizienten Betriebsbereiches durchgeführt werden, sobald der Zeitzähler einen definierten Wert überschreitet. Die Kritikalität des Zustandes kann eventuell auch durch das zeitliche Integral des Momentes, die Drehzahl oder andere Indikatoren wie die Verlustenergie oder die Temperatur beschrieben werden.

Die Maßnahme zum automatischen Verlassen des kritischen und/oder ineffizienten Betriebsbereiches besteht vorzugsweise darin, dass zur Bildung der Drehmomentanforderung das Wunschmoment bzw. die Wunschgeschwindigkeit modifiziert wird.

Dabei kann entweder vorgesehen sein, dass der Drehmomentanforderung ein kleinerer oder größerer Wert zugeordnet wird, als dem Wunschdrehmoment bzw. der Wunschgeschwindigkeit entspricht.

Die Entscheidung, ob der Drehmomentanforderung ein kleinerer oder größerer Wert zugeordnet wird, kann in Abhängigkeit der Stellung des Fahrpedals getroffen werden.

Die Größe der Modifikation kann in einer einfachen Ausführungsvariante gleichbleibend sein. In Weiterführung der Erfindung hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Größe der Modifikation von bestimmten Parametern, wie Fahrzeuggeschwindigkeit, Pedalposition oder anderen gemessenen oder berechneten Einflussgrößen abhängt. So kann beispielsweise die Größe der Modifikation von der Stellung des Fahrpedals abhängen. Die Größe der Modifikation 3/14 3 kann aber auch zeitvariabel gestaltet sein, also beispielsweise langsam von Null auf einen Zielwert ansteigen.

Um unakzeptabel starke Eingriffe in die Drehmomentanforderung zu vermeiden, ist es vorteilhaft, die Höhe der Modifizierung des Wunschdrehmomentes bzw. der Wunschdrehzahl zu limitieren. Die Limitierung der Größe der Modifikation kann auch variabel sein, also beispielsweise in Abhängigkeit von Fahrzuständen verändert werden.

Sobald etwa ein kritischer Betriebsbereich festgestellt wird, in welchem beispielsweise ein permanentes Schleifen der Kupplung vorliegt, wird eine Maßnahme zum Verlassen des kritischen Betriebsbereiches eingeleitet. Ein vollständiges Schließen der Kupplung kann etwa durch Erhöhen der Fahrgeschwindigkeit durch entsprechende moderate Steigerung der Drehmomentanforderung erzwungen werden. Alternativ dazu kann die Kupplung durch Verringerung der Drehmomentanforderung und Vermindern der Fahrgeschwindigkeit bis zum Stillstand oder bis sich eine Fahrgeschwindigkeit einstellt, welche unter der kritischen und/oder ineffizienten Geschwindigkeit liegt vollständig gelöst werden. Auch bei einem Hybridfahrzeug, welches bei entleertem Energiespeicher in einem Betriebsbereich betrieben wird, in welchem normalerweise keine Aufladung durch eine Brennkraftmaschine vorgesehen ist, kann durch moderates Erhöhen der Fahrgeschwindigkeit ein Betreiben der Brennkraftmaschine zum Laden des elektrischen Energiespeichers erzwungen bzw. ermöglicht werden, oder alternativ die Fahrgeschwindigkeit bis zum Stillstand reduziert werden, um weiteres Entladen des Energiespeichers zu vermeiden oder im Stillstand die Vorraussetzung für einen Ladebetrieb zu haben.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert.

Es zeigen Fig. 1 schematisch das erfindungsgemäße Verfahren in einem Blockdiagramm und Fig. 2 ein Geschwindigkeit v - Zeit t Diagramm.

Typischerweise fordert der Fahrer ein Wunschdrehmoment T_R über ein Fahrpedal 1 an. Die Fahrpedalstellung repräsentiert dabei das Wunschdrehmoment T_R. Das Pedalsignal A_P wird über einen Algorithmus 2, beispielsweise einer Nachschlagetabelle und einem Filter, in eine Drehmomentanforderung T_D transformiert. Diese Drehmomentanforderung T_D wird durch den Antriebstrang 3 in ein reales Antriebsmoment T_M bzw. eine Antriebskraft transformiert. Das Fahrzeug beschleunigt daraufhin auf eine bestimmte Geschwindigkeit v oder fährt mit einer bestimmten Geschwindigkeit v, welche sich aus dem Gleichgewicht 4 zwischen der Antriebskraft (resultierend aus dem realen Antriebsmoment T_M) und dem Fahrwiderstand ergibt. 4/14 4

Im Fährbetrieb können kritische Betriebsbereiche auftreten, welche zumindest zu gravierenden Nachteilen und/oder gar zu Schäden führen können, wenn die kritischen Betriebsbereiche über längere Zeit fortdauern. Um dies zu vermeiden, wird der Fahrer beispielsweise über akustische, optische oder haptische Signale dazu motiviert, den kritischen Geschwindigkeitsbereich zu verlassen. So kann beispielsweise künstliches Geräusch erzeugt werden, oder taktische Signale an den Fahrer können über das Pedal oder das Fahrzeug, beispielsweise durch Schwingungsanregung, oder durch Drehmomentoszillation eingeleitet werden. Auch konventionelle Warnhinweise, wie optische oder akustische Anzeigen sind möglich.

Ignoriert er diese Signale, wird ein automatisches Verlassen des kritischen Betriebsbereichs durchgeführt.

Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass die Drehmomentanforderung T_D an den Antriebsstrang 3 modifiziert wird. Diese Modifikation kann beispielsweise eine Erhöhung des realen Fahrmomentes T_M bewirken, so dass das Fahrzeug langsam, also durch den Fahrer kontrollierbar, auf eine Geschwindigkeit beschleunigt, welche über dem kritischen Betriebsbereich liegt. Eine andere Möglichkeit ist, dass die Drehmomentanforderung T_D reduziert wird, sodass sich ein reales Antriebsmoment T_M ergibt, bei dem das Fahrzeug zum Stillstand kommt.

Ob die Drehmomentanforderung T_D erhöht oder reduziert wird, ergibt sich aus dem die Pedalstellung wiedergebenden Pedalsignal A_P des Fahrpedals 1, insbesondere, ob die das Pedalsignal A_P über oder unterhalb eines definierten Grenzwertes A_T für das Pedalsignal liegt, oder diesem entspricht. Ist das Pedalsignal A_P größer als der Grenzwert A_T, so wird eine Erhöhung der Drehmomentanforderung T_D durchgeführt. Ist das Pedalsignal A_P kleiner als der Grenzwert A_T, so wird die Drehmomentanforderung T_D reduziert. Die Größe der Modifikation der Drehmomentanforderung T_D kann, beispielsweise in Abhängigkeit von anderen Signalen, limitiert werden. Weiters ist es möglich, dass der Grenzwert A_T variabel gehalten wird. Eine Möglichkeit ist, das der Grenzwert A_T in Abhängigkeit eines Pedalwertes A_C variabel festgelegt wird, wobei dieser Pedalwert A_C jene Pedalstellung ist, welche nötig ist, um das Fahrzeug im kritischen Betriebsbereich zu betreiben, wenn keine Modifikation der Drehmomentanforderung T_D durchgeführt wird. Wenn beispielsweise das Fahrpedal 1 vom Fahrer auf 40% betätigt werden muss, um im kritischen Betriebsbereich zu fahren, würde der Pedalwert A_C auf 40% gesetzt werden. Der Grenzwert A_T kann beispielsweise auf 25% dieses Pedalwertes A_C gesetzt werden und somit bei 10% der Pedalstellung A_P liegen. Wenn lediglich eine Beschleunigung verlangt ist, so kann dieser Grenzwert auch auf 0 gestellt werden.

Das Ausmaß der Modifikation der Drehmomentanforderung T_D kann starr oder variabel sein, insbesondere von anderen Parametern, wie Fahrzeuggeschwindigkeit 5/14 5 v, Pedalsignal A_P oder anderen gemessenen oder berechneten Werten abhängen. Die Erhöhung der Drehmomentanforderung T_D kann ebenfalls in einer Weise ermittelt werden, sodass die Fahrzeuggeschwindigkeit geregelt und/oder begrenzt ist.

Um zu vermeiden, dass bei normalem Betrieb des Fahrzeuges ein Eingriff in die Drehmomentanforderung erfolgt, wird ein erster Zeitzähler tl gestartet, sobald ein kritischer Betriebsbereich festgestellt wird. Nach Ablauf einer definierten ersten Zeitdauer Atl von beispielsweise 20 Sek. wird eine Maßnahme zum Verlassen des kritischen Betriebsbereiches durchgeführt, also beispielsweise dem Fahrerein akustisches, optisches oder haptisches Signal übermittelt, sofern der kritische Betriebsbereich anhält. Bei Beginn der Übermittelung des Signals wird ein zweiter Zeitzähler t2 gestartet. Während einer definierten zweiten Zeitdauer At2 hat der Fahrer Zeit, von sich aus manuell Maßnahmen zu ergreifen, um den kritischen Betriebsbereich zu verlassen, also beispielsweise das Wunschdrehmoment zu erhöhen oder zu vermindern. Bleibt diese zweiten Zeitdauer At2 ungenutzt, so wird nach Ablauf der zweiten Zeitdauer At2 eine Maßnahme zum automatische Verlassen des kritischen Betriebsbereiches gesetzt, indem eine Modifikation der Drehmomentanforderung T_D durchgeführt wird. Die Zeitdauer Atl und/oder At2 kann auch von externen Bedingungen, wie Gefälle, Fahrbetriebsmodus oder anderen berechneten Werten wie restliche Batteriekapazität oder ähnlichem abhängen. Die Modifizierung der Drehmomentanforderung T_D kann auch durch Änderung der Fahrpedalcharakteristik erfolgen.

Weiters kann auch bei Betriebsbereichen mit schlechten Wirkungsgrad und hohem Kraftstoffverbrauch ein steuerungstechnischer Eingriff in die Drehmomentanforderung T_D durchgeführt werden. Diese Eingriffe in die Drehmomentanforderung können im allgemeinen kleiner sein, als bei kritischem Betriebsbereich. Vorteilhafterweise sollten steuerungstechnische Eingriffe in die Drehmomentanforderung auf Betriebsbereiche beschränkt werden, in denen Fahrgeschwindigkeitsbegrenzer oder Fahrgeschwindigkeitsregler deaktiviert sind.

Fig. 2 zeigt ein Beispiel für einen steuerungstechnischen Eingriff in die Drehmomentanforderung. Zum Zeitpunkt tO wird festgestellt, dass ein kritischer oder ineffizienter Betriebspunkt vorliegt. Um zu vermeiden, dass auch bei normalem bzw. transientem Betrieb ein unnötiger Eingriff in die Drehmomentanforderung T_D stattfindet, wird ein erster Zähler tl gestartet und erst nach Ablauf einer ersten Zeitdauer von Atl von beispielsweise 20 Sekunden eine erste Maßnahme zum Verlassen des kritischen Betriebsbereiches eingeleitet. Diese kann darin bestehen, dass de, Fahrer ein akustisches, optisches oder haptisches Signal übermittelt wird, welches ihn davon Informiert, dass ein kritischer oder ineffizienter Betriebsbereich vorliegt. Das Signal kann auch zur Vorwarnung dienen, dass unmittelbar eine Maßnahme zum automatischen Verlassen des 6/14 6 kritischen und/oder ineffizienten Betriebsbereiches erfolgt. Mit dem Beginn der Übermittlung des Signals wird ein zweiter Zeitzähler t2 gestartet, um dem Fahrer innerhalb einer einstellbaren zweiten Zeitdauer At2 die Möglichkeit zu geben, noch vor dem automatischen Eingriff in die Drehmomentanforderung T_D von sich aus durch Erhöhen oder Senken des Drehmomentwunsches T_R den kritischen oder ineffizienten Betriebsbereich zu verlassen. Nach ungenutztem Verstreichen der zweiten Zeitdauer At2 wird zum Zeitpunkt t3 schließlich von der elektronischen Steuerungseinheit eine Maßnahme zum automatischen Verlassen des kritischen oder ineffizienten Betriebsbereiches durch Modifizieren der Drehmomentanforderung T_D durchgeführt.

In Fig. 2 stellt die Linie 5 den Fall dar, das die Fahrpedalstellung A_P größer als oder gleich einem Grenzwert A_T ist. In diesem Fall wird die Drehmomentanforderung T_D erhöht, bis sich eine Fahrgeschwindigkeit v0k einstellt, welche über der kritischen und/oder ineffizienten Geschwindigkeit vk liegt. Die Kurve 6 zeigt den Fall, dass die Fahrpedalposition A_P kleiner ist als der Fahrpedalgrenzwert A_T. In diesem Falle wird die Drehmomentanforderung reduziert, bis sich ein Stillstand des Fahrzeuges einstellt oder bis sich eine Fahrgeschwindigkeit v0k einstellt, welche unter der kritischen und/oder ineffizienten Geschwindigkeit vk liegt. 7/14

Claims (10)

1. 7 PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeuges, insbesondere eines Hybridfahrzeuges oder Elektrofahrzeuges, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Betriebsparameter, vorzugsweise die Fahrgeschwindigkeit (v) und/oder die Drehzahl zumindest einer Antriebsmaschine zumindest eines kritischen und/oder ineffizienten Betriebsbereiches gespeichert wird, dass während des Betriebes des Fahrzeuges kontinuierlich ein Wunschdrehmoment (T_R) oder eine Wunschgeschwindigkeit des Fahrers, vorzugsweise über ein Fahrpedal (1), erfasst wird, wobei auf der Basis des Wunschdrehmomentes (T_R) bzw. der Wunschgeschwindigkeit eine Drehmomentanforderung (T_D) für die Antriebsmaschine generiert wird und Ist-Werte der Fahrgeschwindigkeit (v) und/oder der Drehzahl der Antriebsmaschine ermittelt und mit dem zumindest einem abgespeicherten Betriebsparameter des zumindest einen kritischen und/oder ineffizienten Betriebsbereiches verglichen wird, und - falls festgestellt wird, dass das Fahrzeug in einem kritischen und/oder ineffizienten Betriebsbereich betrieben wird - zumindest eine Maßnahme zum Verlassen des kritischen und/oder ineffizienten Betriebsbereiches eingeleitet wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Maßnahme zum Verlassen des kritischen und/oder ineffizienten Betriebsbereiches darin besteht, dass dem Fahrer ein akustisches, optisches und/oder haptisches Signal übermittelt wird um ihn entweder zum Verlassen des kritischen und/oder ineffizienten Betriebsbereiches zu veranlassen oder über ein bevorstehendes automatisches Verlassen des kritischen Betriebsbereiches zu informieren.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass - falls festgestellt wird, dass das Fahrzeug in einem kritischen und/oder ineffizienten Betriebsbereich betrieben wird - zumindest eine Maßnahme zum automatischen Verlassen des kritischen und/oder ineffizienten Betriebsbereiches eingeleitet wird.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Maßnahme zum automatischen Verlassen des kritischen und/oder ineffizienten Betriebsbereiches darin besteht, dass zur Bildung der 8/14 8 Drehmomentanforderung (T_D) das Wunschmoment (T_R) bzw. die Wunschgeschwindigkeit modifiziert wird.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass, vorzugsweise in Abhängigkeit der Stellung des Fahrpedals (1), der Drehmomentanforderung (T_D) ein kleinerer Wert zugeordnet wird, als dem Wunschdrehmoment (T_R) bzw. der Wunschgeschwindigkeit entspricht.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass, vorzugsweise in Abhängigkeit der Stellung des Fahrpedals (1), der Drehmomentanforderung (T_D) ein größerer Wert zugeordnet wird, als dem Wunschdrehmoment (T_R) bzw. der Wunschgeschwindigkeit entspricht.
7. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Zeitzähler (tl) gestartet wird, sobald festgestellt wird, dass das Fahrzeug in einem kritischen und/oder ineffizienten Betriebsbereich betrieben wird, und dass nach Ablauf einer ersten Zeitdauer (Atl) zumindest eine Maßnahme zum Verlassen des kritischen Betriebsbereiches eingeleitet wird.
8. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei Übermittelung des akustischen, optischen und/oder haptischen Signals ein zweiter Zeitzähler (t2) gestartet wird, und dass nach Ablauf einer zweiten Zeitdauer (At2) die - vorzugsweise in einer Modifizierung des Wunschdrehmomentes (T_R) bzw. der Wunschgeschwindigkeit zur Generierung der Drehmomentanforderung (T_D) bestehende -Maßnahme zum automatischen Verlassen des kritischen und/oder ineffizienten Betriebsbereiches durchgeführt wird.
9. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe der Modifizierung des Wunschdrehmomentes (T_R) bzw. der Wunschgeschwindigkeit limitiert ist, wobei vorzugsweise die Höhe der Limitierung variabel ist, besonders vorzugsweise von zumindest einem Fahrzustand abhängt.
10. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe der Modifikation der Größe des Wunschdrehmomentes (T_R) 9/14 9 bzw. der Wunschgeschwindigkeit vom jeweiligen Betriebsbereich, vorzugsweise von der Stellung des Fahrpedals (1) abhängt. 2012 08 14 Fu/Bt 10/14