DE102004043589B4

DE102004043589B4 - Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung der Antriebsleistungsverteilung in einem Hybrid-Antriebsstrang eines Fahrzeuges

Info

Publication number: DE102004043589B4
Application number: DE102004043589.8A
Authority: DE
Inventors: Dr.-Ing. Dreibholz Ralf; Dr. Kaltenbach Johannes; Dipl.-Ing. Tenbrock Friedrich
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2004-09-09
Filing date: 2004-09-09
Publication date: 2018-11-15
Anticipated expiration: 2024-09-10
Also published as: US20060048988A1; JP2006076567A; DE102004043589A1

Abstract

Vorrichtung zur Bestimmung der Antriebsleistungsverteilung in einem Hybrid-Antriebsstrang (1, 2) eines Fahrzeuges, beispielsweise eines Land-, Wasser-, Luftfahrzeuges, mit einer Brennkraftmaschine (VM), mindestens einer elektrischen Antriebsmaschine (EM1, EM2) und einem Getriebe (7) mit Mittel zum Erfassen des Antriebsleistungswunsches (fahr_soll_p) des Fahrers, Mitteln zum Erfassen der Betriebsparameter der Antriebsmaschinen (VM, EM1, EM2), Mittel zum Erfassen des Ladezustandes eines elektrischen Energiespeichers (28) und Mittel zur Aufteilung des Antriebsleistungswunsches (fahr_soll_p) des Fahrers in Soll-Leistungsvorgaben für die wenigstens zwei Antriebsmaschinen (VM, EM1, EM2),gekennzeichnet durch,eine Einrichtung (22) zur Bestimmung eines von der aktuellen dynamischen oder ökonomischen Fahrweise des Fahrers abhängigen Soll-Ladezustandes (soc_ksport) des Energiespeichers (28),sowie zur Bestimmung des aktuellen Betriebsfalls (Betriebsfall) des Antriebsstranges in Abhängigkeit von einem Sportlichkeitskennwert (k_sport) und einer minimalen und maximalen Leistung (vm_min_p, vm_max_p) der Brennkraftmaschine (VM) sowie von einem Ist-Ladezustand (soc_ist) des Energiespeichers (28),eine Einrichtung (23) zur Bestimmung der elektrisch möglichen Soll-Antriebsleistung (em_soll_p1) für die wenigstens eine Elektromaschine (EM1, EM2) in Abhängigkeit vom Soll-Ladezustand (soc_ksport) und dem aktuellen Betriebsfall (Betriebsfall) des Antriebsstranges, undeine Einrichtung (24) zur Bestimmung der Soll-Antriebsleistung (vm_soll_p, em_soll_p) für die Brennkraftmaschine (VM) und die wenigstens eine Elektromaschine (EM1, EM2) in Abhängigkeit von der elektrisch möglichen Soll-Antriebsleistung (em_soll_p1).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung der Antriebsleistungsverteilung in einem Hybrid-Antriebsstrang eines Fahrzeuges, beispielsweise eines Land-, Wasser-, Luftfahrzeuges, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 24.
Zur weiteren Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs und der Schadstoffemission, insbesondere 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.
So ist aus der GB 2 340 463 A ein Fahrzeug mit einem Parallel-Hybrid-Antriebsstrang bekannt, bei dem die Antriebsräder des Fahrzeugs wahlweise mit Hilfe einer Brennkraftmaschine, einem Elektromotor oder gleichzeitig durch beide Antriebsmaschinen antreibbar sind. Eine Steuerungseinrichtung steuert und regelt den Einsatz dieser beiden Antriebsmaschinen auf der Grundlage von Sensorinformationen über beispielsweise die Drehzahl der Brennkraftmaschine, die Elektromotordrehzahl, den Ladezustand eines elektrischen Energiespeichers, die Fahrgeschwindigkeit, die Fahrpedalauslenkung (durch die der Fahrer seinen Antriebsleistungswunsch signalisiert), die Betätigung der Betriebsbremse, den gewählten Getriebegang und über die Schaltstellung eines Schalters, mit dem der Wunsch nach einem sehr schnellen Fahrzeugstart signalisierbar ist. Mit Hilfe dieser Informationen kann beispielsweise ein schnelles elektromotorisches Anfahren des Fahrzeugs realisiert werden und der elektromotorische Antrieb dem verbrennungsmotorischen Antrieb im Sinne einer kurzfristigen Leistungssteigerung der Gesamtantriebsleistung des Fahrzeugs zugeschaltet werden.
Zudem ist aus der EP 0 903 259 B1 ein Hybridantriebsfahrzeug mit einem Steuerungssystem zur Steuerung der Antriebsleistung der Brennkraftmaschine und der Elektromaschine bekannt, bei dem das Steuerungssystem den Antriebsleistungswunsch des Fahrers aus einem Fahrpedalauslenksignal ableitet. Anschließend errechnet das Steuerungssystem die notwendige Antriebsleistung der Elektromaschine in Abhängigkeit von diesem Fahrpedalwert und der verbleibenden elektrischen Kapazität eines elektrischen Energiespeichers, und berechnet dann eine Korrekturgröße für die Leistungssteuerung der Brennkraftmaschine, um deren Ausgangsleistung so zu verringern, dass die Summe aus der elektrischen und der verbrennungsmotorischen Antriebsleistung der durch die Fahrpedalauslenkung angeforderten Antriebsleistung entspricht.
Darüber hinaus sind aus der EP 1 199 205 A2 verschiedene Antriebsstränge mit zugeordneten Steuerungs- und Regelungsvorrichtungen bekannt, die mit Steuerungs- und Regelungsprogrammen arbeiten, welche den Hybridbetrieb eines Kraftfahrzeuges hinsichtlich der Energieströme im Antriebsstrang optimieren. Dabei wird ein rein verbrennungsmotorischer, ein rein elektromotorischer sowie ein mit beiden Antriebsmotoren durchgeführter Fahrzeugantrieb ebenso zugelassen, wie der generatorische Betrieb wenigstens einer Elektromaschine.
Dokument US 5 806 617 A beschreibt einen Hybridantrieb für ein Kraftfahrzeug, bei dem die Antriebsleistungsverteilung in Abhängigkeit des Batterieladungszustandes und der Fahrpedalbetätigung durchgeführt wird.
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.
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.
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.
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 Steuerungseinheiten 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.
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.
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.
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.
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.
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.
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 wenigstens eine der Elektromaschinen des Fahrzeugs von den Fahrzeugantriebsrädern über das Getriebe angetrieben wird und generatorisch arbeitet.
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.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung der Antriebsleistungsverteilung in einem Hybrid-Antriebsstrang eines Fahrzeuges vorzuschlagen, bei denen die Leistungsverteilungssteuerung für die in den Antriebsstrang eingebundenen Antriebsaggregate gegenüber dem Stand der Technik so durchgeführt wird, dass eine vom Fahrzeugführer angeforderte Soll-Antriebsleistung derart auf die jeweiligen Antriebsaggregate verteilt wird, dass ein vom Fahrstil des Fahrers und der jeweiligen Betriebssituation abhängender Soll-Ladezustand eines elektrischen Energiespeichers eingehalten wird.
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich für die Vorrichtung aus den Merkmalen des Hauptanspruchs und für das Verfahren aus den Merkmalen des Anspruchs 24. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind den jeweils zugeordneten Unteransprüchen zu entnehmen.
Die Erfindung betrifft gemäß den Merkmalen des Hauptanspruchs eine Vorrichtung zur Bestimmung der Antriebsleistungsverteilung in einem Hybrid-Antriebsstrang eines Fahrzeuges, beispielsweise eines Land-, Wasser-, Luftfahrzeuges, insbesondere jedoch eines Kraftfahrzeuges, mit einer Brennkraftmaschine, mindestens einer elektrischen Antriebsmaschine und einem Getriebe, wobei diese Antriebsstrangkomponenten wahlweise auch mit Kupplungen verbunden sein können. Zudem gehören dazu Mittel zum Erfassen des Antriebsleistungswunsches des Fahrers, Mittel zum Erfassen der Betriebsparameter der Antriebsmaschinen, Mittel zum Erfassen des Ladezustandes eines elektrischen Energiespeichers und Mittel zur Aufteilung des Antriebsleistungswunsches des Fahrers in Soll-Leistungsvorgaben für die wenigstens zwei Antriebsmaschinen.
Die genannte Bestimmungsvorrichtung ist gekennzeichnet durch,

- eine Einrichtung zur Bestimmung eines von der aktuellen dynamischen oder ökonomischen Fahrweise des Fahrers abhängenden Soll-Ladezustandes des Energiespeichers, sowie zur Bestimmung des aktuellen Betriebsfalls des Antriebsstranges in Abhängigkeit von diesem Soll-Ladezustand,
- eine Einrichtung zur Bestimmung der elektrisch möglichen Soll-Antriebsleistung für die wenigstens eine Elektromaschine in Abhängigkeit vom Soll-Ladezustand und dem aktuellen Betriebsfall des Antriebsstranges, und
- eine Einrichtung zur Bestimmung der Soll-Antriebsleistung für die Brennkraftmaschine und die wenigstens einen Elektromaschine in Abhängigkeit von der elektrisch möglichen Soll-Antriebsleistung. Der aktuelle Betriebsfall wird auch als aktuelle Betriebssituation oder als Betriebsart bezeichnet.

Die Vorrichtung zur Bestimmung der Antriebsleistungsverteilung für die Antriebsmaschinen des Hybrid-Antriebsstranges ist bevorzugt mit einer Steuerungs- und Regelungsvorrichtung für die Komponenten des Antriebsstranges verbunden oder Bestandteil derselben. Diese Steuerungs- und Regelungsvorrichtung bestimmt auf der Grundlage des Fahrleistungswunsches des Fahrers sowie der ermittelten Antriebsleistungsverteilung Steuerungs- und Regelungssignale für die jeweiligen Antriebsmaschinen zur Einhaltung der Antriebsleistungsvorgaben, für die wenigstens eine Kupplung, mit der die Antriebsmaschinen mit einer Getriebeeingangswelle des Getriebes verbindbar sind, sowie für die Bestimmung des Soll-Übersetzungsverhältnisses für das Getriebe. Dazu ist diese Steuerungs- und Regelungsvorrichtung mit elektronischen Festwertspeichern, Berechnungs- und Vergleichsmodulen ausgestattet und über Sensor- und/oder Datenleitungen mit Sensoren und Aktuatoren verbunden.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung dieser Vorrichtung zur Bestimmung der Antriebsleistungsverteilung ist zudem vorgesehen, dass der Einrichtung zur Ermittlung des Soll-Ladezustandes und des Betriebsfalls zur Berechnung dieser Werte folgende Größen zuleitbar sind: ein Sportlichkeitskennwert, der Ist-Ladezustand des Energiespeichers, der Antriebsleistungswunsch des Fahrzeugführers, sowie die minimale und die maximale Leistung der Brennkraftmaschine bei deren aktuellen Motordrehzahl.
Zusätzlich kann es sinnvoll sein, wenn der Einrichtung zur Ermittlung des Soll-Ladezustandes und des Betriebsfalls der minimale Ladezustand und der maximale Ladezustand des elektrischen Energiespeichers mitteilbar ist.
Der erwähnte Sportlichkeitskennwert ist bevorzugt ermittelbar durch die Schaltstellung eines Sportlichkeitsschalters oder eines Getriebewählhebels, oder durch einen Messwert bestimmbar, 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.
Die Einrichtung zur Bestimmung der elektrisch möglichen Soll-Leistung ist zur Bestimmung derselben so ausgebildet, dass dieser folgende Größen zuleitbar sind:
der aktuelle Betriebsfall, der Ist-Ladezustand, der Soll-Ladezustand, eine Kenngröße für die Ladeleistungsbegrenzung und für die Entladungsleistungsbegrenzung des elektrischen Energiespeichers in Abhängigkeit von dem Sportlichkeitskennwert, der Wert für den minimalen und den maximalen Ladezustand des Energiespeichers, sowie die minimale und die maximale Leistung der Brennkraftmaschine bei deren aktuellen Motordrehzahl.
Zudem ist die Bestimmungsvorrichtung gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass der Einrichtung zur Festlegung der Antriebsleistungsverteilung zur Ermittlung derselben folgende Größen zuleitbar sind:
die berechnete elektrisch mögliche Soll-Antriebsleistung, der Antriebsleistungswunsch des Fahrers, die maximale Entladeleistung und die maximale Ladeleistung des Energiespeichers, sowie die minimale und die maximale Antriebsleistung der wenigstens einen Elektromaschine.
Des weiteren kann vorgesehen sein, dass in der Einrichtung zur Bestimmung der elektrisch möglichen Soll-Leistung für mehrere parallel ablaufende Betriebsfälle die jeweiligen betriebsfallbezogen elektrisch möglichen Soll-Antriebsleistungs-werte auf einen Ausgang dieser Einrichtung zu einem elektrisch möglichen Soll-Gesamtantriebsleistungswert aufsummierbar sind.
Hinsichtlich des konkreten Aufbaus der Einrichtung 23 zur Bestimmung der aktuell elektrisch möglichen Soll-Antriebsleistung ist bevorzugt vorgesehen, dass diese über wenigstens einen Differenzbildner 36 verfügt, in dem die Differenz aus den Werten für den Ist-Ladezustand und dem Soll-Ladezustand des elektrischen Energiespeichers bildbar ist.
Außerdem kann vorgesehen sein, dass die Einrichtung zur Bestimmung der elektrisch möglichen Soll-Leistung über wenigstens einen anderen Differenzbildner 45 verfügt, in dem die Differenz aus dem Ist-Ladezustand und dem maximalen oder dem minimalen Ladezustand des elektrischen Energiespeichers bildbar ist.
Eben diese Einrichtung verfügt zudem sinnvollerweise über wenigstens einen Regler 37, 371 bzw. 372, mit dem aus dem Differenzwert der genannten Differenzbildnern 36 bzw. 45 jeweils ein Wert für eine elektrische Antriebsleistung für die wenigstens eine Elektromaschine bestimmbar ist.
Zudem wird es als vorteilhaft beurteilt, wenn zu den in dem genannten Regler 37, 371, 372 ermittelten Werten für eine elektrische Antriebsleistung die elektrische Leistung von anderen elektrischen Verbrauchern im Kraftfahrzeug hinzu addierbar ist (Summenbildner 38), so dass der elektrische Leistungsbedarf auch dieser Verbraucher bei der Bestimmung der elektrisch möglichen Antriebsleistung berücksichtigt wird.
In weiterer Ausgestaltung dieser Einrichtung zur Bestimmung der elektrisch möglichen Soll-Leistung verfügt diese Einrichtung über wenigstens eine Berechnungsstufe 39, 391 bzw. 392, mit der aus dem Ausgangswert des Reglers 37, 371 bzw. 372 in Kenntnis des Wirkungsgrades der Elektromaschine die mechanische Leistung dieser wenigstens einen Elektromaschine berechenbar ist.
Zudem verfügt die Einrichtung zur Bestimmung der elektrisch möglichen Soll-Leistung über wenigstens eine Filtereinrichtung 40, die nur negative Werte der genannten Berechnungsstufe 39 weiterleitet.
Zur Berechnung von Soll-Leistungsvorgaben für andere Betriebsfälle kann vorgehen sein, dass die Einrichtung zur Bestimmung der elektrisch möglichen Soll-Leistung über wenigstens eine andere Filtereinrichtung 59 verfügt, die nur positive Werte einer Berechnungsstufe 39 oder 392 weiterleitet.
Des weiteren verfügt die Einrichtung zur Bestimmung der elektrisch möglichen Soll-Leistung über wenigstens eine Filtereinrichtung 42, die nur positive Werte des Antriebsleistungswunsches des Fahrers weiterleitet.
Außerdem besitzt diese Einrichtung wenigstens eine Filtereinrichtung 44, die nur positive Werte eines Differenzbildners 47 weiterleitet, in dem die Differenz zwischen dem Antriebsleistungswunsch des Fahrers und der bei einer aktuellen Motordrehzahl maximal möglichen Antriebsleistung der Brennkraftmaschine bestimmbar ist.
Des weiteren kann vorgesehen sein, dass diese Einrichtung über wenigstens eine andere Filtereinrichtung 49 verfügt, die nur negative Werte desjenigen Differenzbildners 47 weiterleitet, in dem die Differenz zwischen dem Antriebsleistungswunsch des Fahrers und der bei einer aktuellen Motordrehzahl minimal möglichen Antriebsleistung der Brennkraftmaschine bestimmbar ist.
Außerdem ist bevorzugt vorgesehen, dass in der Einrichtung zur Bestimmung der elektrisch möglichen Soll-Leistung einem Vergleichsmodul 41 der Ausgangswert der einen Filtereinrichtung 59, ein Wert für die Entladeleistungsbegrenzung sowie der Ausgangswert der Filtereinrichtung 42 zuführbar ist, und dass dieses Vergleichsmodul 41 als Minimalwertbildner zur Weitergabe des niedrigsten der genannten Werte ausgebildet ist, welcher den elektrisch möglichen Sollwert für die Elektromaschinenleistung für einen elektromotorischen Antrieb angibt.
In einer anderen Variante ist vorgesehen, dass in der Einrichtung zur Bestimmung der elektrisch möglichen Soll-Leistung einem Vergleichsmodul 43 der Ausgangswert der Filtereinrichtung 40, ein Wert für eine Ladeleistungsbegrenzung sowie der Ausgangswert der zweiten Filtereinrichtung 40 zuführbar ist, und dass dieses Vergleichsmodul 43 als Maximalwertbildner zur Weitergabe des höchsten der genannten Werte ausgebildet ist, welcher den elektrisch möglichen Sollwert für die Ladeleistung für einen generatorischen Betrieb der wenigstens einen Elektromaschine bei einem Elektromaschinenantrieb durch die Brennkraftmaschine angibt.
Entsprechend einer anderen Variante ist vorgesehen, dass in der Einrichtung zur Bestimmung der elektrisch möglichen Soll-Leistung einem Vergleichsmodul 46 der Ausgangswert der Berechnungsstufe 39 sowie der Ausgangswert der Filtereinrichtung 44 zuführbar ist, und dass dieses Vergleichsmodul 46 als Minimalwertbildner zur Weitergabe des niedrigsten der genannten Werte ausgebildet ist, welcher den elektrisch möglichen Sollwert für die Elektromaschinenleistung bei einer elektromotorischen Antriebsleistungsunterstützung für die Brennkraftmaschine angibt.
Zur Bestimmung der elektrisch möglichen Soll-Leistung in einem anderen Betriebsfall des Antriebsstranges ist vorgesehen, dass in der Einrichtung zur Bestimmung der elektrisch möglichen Soll-Leistung einem Vergleichsmodul 48 der Ausgangswert der Berechnungsstufe 39 sowie ein Wert für den Ausgangswert der Filtereinrichtung 49 zuführbar ist, und dass dieses Vergleichsmodul 48 als Maximalwertbildner zur Weitergabe des höchsten der genannten Werte ausgebildet ist, welcher den elektrisch möglichen Sollwert für die Ladeleistung der wenigstens einen Elektromaschine bei einer das Hybridfahrzeug abbremsenden generatorischen Betriebsweise dieser wenigstens einen Elektromaschine angibt.
Eine weitere Variante sieht vor, dass in der Einrichtung zur Bestimmung der elektrisch möglichen Soll-Leistung dem Vergleichsmodul 48 der Ausgangswert der Berechnungsstufe 391 sowie der Ausgangswert der Filtereinrichtung 49 zuführbar ist, dass dem Vergleichsmodul 43 der Ausgangswert der Filtereinrichtung 40 sowie der Wert für die Ladeleistungsbegrenzung sowie der Ausgangswert der Filtereinrichtung 49 zuführbar ist, und dass die Ausgangswerte der beiden Vergleichsmodule 43 und 48 einem Summationsmodul 50 zuführbar sind, dessen Ausgangswert die elektrisch mögliche Soll-Gesamt-Iadeleistung für einen generatorischen Betrieb der wenigstens einen Elektromaschine bei einem Rekuperierbetrieb und einem dazu zeitgleichen generatorischen Betrieb angetrieben durch die Brennkraftmaschine angibt.
Schließlich kann hinsichtlich der Einrichtung zur Bestimmung der elektrisch möglichen Soll-Leistung vorgesehen sein, dass einem Vergleichsmodul 51 der Ausgangswert der Berechnungsstufe 391 sowie der Ausgangswert der Filtereinrichtung 44 zuführbar ist, dass einem Vergleichsmodul 52 der Ausgangswert der Filtereinrichtung 59 sowie der Wert für die Entladungsleistungsbegrenzung sowie der Ausgangswert der Filtereinrichtung 42 zuführbar ist, und dass die Ausgangswerte dieser beiden Vergleichsmodule einem Summationsmodul 53 zuführbar sind, dessen Ausgangswert die elektrisch mögliche Soll-Gesamtleistung für einen elektromotorischen Betrieb der wenigstens einen Elektromaschine zur elektromotorischen Unterstützung der Brennkraftmaschine unter Nutzung von elektrischer Energie aus dem Energiespeicher angibt.
Die Einrichtung zur Festlegung der Antriebsleistungsverteilung 24 ist vorzugsweise so ausgebildet, dass die betriebsfallbezogene elektrisch mögliche Soll-Antriebsleistung für den generatorischen oder motorischen Betrieb der wenigstens einen Elektromaschine einer Berechnungsstufe 54 zur Umrechnung der mechanischen Leistungsvorgabe in eine elektrische Leistungsvorgabe zuführbar ist, dass der Ausgangswert dieser Berechnungsstufe einem ersten Überprüfungsmodul 55 für eine Lade- und Entladeleistungsbegrenzung des Energiespeichers zuleitbar ist, dass der Ausgangswert des ersten Überprüfungsmoduls 55 einer Berechnungsstufe 57 zuführbar ist, in welcher der als elektrische Soll-Antriebsleistung vorliegende Ausgangswert des ersten Überprüfungsmodul 56 in eine mechanische Soll-Antriebsleistung für die wenigstens eine Elektromaschine umwandelbar ist, und dass diese Ausgangsgröße der Berechnungsstufe 57 einem zweiten Überprüfungsmodul 56 für die Beachtung der Grenzen der minimalen und maximalen Leistung der wenigstens einen Elektromaschine zuführbar ist, dass der Ausgangswert des zweiten Überprüfungsmoduls 56 einem Aktuator zur Steuerung der wenigstens einen Elektromaschine sowie einem Differenzbildner 58 zuleitbar ist, in dem die Differenz zwischen der vom Fahrer gewünschten Soll-Antriebsleistung und der Soll-Antriebsleistung der wenigstens einen Elektromaschine des Fahrzeugs bildbar ist, und dass der Ausgangswert dieses Differenzbildners 58 einem Aktuator zur Steuerung des Leistungsstellgliedes der Brennkraftmaschine oder einem diesbezüglichen Motorsteuerungsgerät zuleitbar ist.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Bestimmung der Antriebsleistungsverteilung in dem genannten Hybrid-Antriebsstrang mit zunächst folgenden Verfahrensschritten:

Erfassen des Antriebsleistungswunsches des Fahrers,
Bestimmen der minimalen und maximalen Leistung der Brennkraftmaschine bei deren gerade vorliegenden Motordrehzahl,
Bestimmen des Ist-Ladezustandes sowie des minimalen und maximalen Ladezustandes eines Energiespeichers,
Erfassen eines dem Fahrer zugeordneten Sportlichkeitskennwertes, Bestimmen einer minimalen und einer maximalen Ladeleistung des Energiespeichers, und
Bestimmen der minimalen und maximalen Antriebsleistung der wenigstens einen Elektromaschine.

Dieses Verfahren ist zudem dadurch gekennzeichnet, dass der Soll-Ladezustand berechnet wird aus dem Wert für den aktuellen Antriebsleistungswunsch und dem Sportlichkeitskennwert,
dass die aktuelle Betriebssituation des Fahrzeugs bestimmt wird in Abhängigkeit von dem Sportlichkeitskennwert und der minimalen und maximalen Leistung der Brennkraftmaschine sowie vom Ist-Ladezustand des Energiespeichers,
dass mit Hilfe der Werte für den Sportlichkeitskennwert, die aktuelle Betriebssituation, den Ist-Ladezustand und den minimalen und maximalen Ladezuständen des Energiespeichers, einem Ladeleistungsbegrenzungswert und einem Entladeleistungsbegrenzungswert sowie der minimalen und maximalen Leistung der Brennkraftmaschine bei deren aktuellen Drehzahl ein elektrisch möglicher Soll-Antriebsleistungswert für die wenigstens eine Elektromaschine bestimmt wird,
und dass mit Hilfe dieses elektrisch möglichen Soll-Antriebsleistungswertes und der minimalen sowie maximalen Ladeleistung des Energiespeichers sowie der minimalen und maximalen Antriebsleistung der wenigstens einen Elektromaschine Antriebsleistungssollwerte für die wenigstens eine Elektromaschine und die Brennkraftmaschine erzeugt werden.
Zudem arbeitet das Verfahren gemäß der Erfindung zur Bestimmung der unterschiedlichen Betriebsfälle bzw. Betriebsarten des Hybrid-Antriebsstranges wie folgt:
Der Soll-Ladezustand des Energiespeichers wird bestimmt durch die Gleichung: $soc_ksport = SOC_MIN + k_sport \cdot (SOC_MAX - SOC_MIN),$
wonach der Soll-Ladezustand soc_ksport aus der Summe des minimal zulässigen Ladezustandes SOC_MIN des Energiespeichers plus dem aktuellen Sportlichkeitskennwert k_sport errechnet wird, wobei letzterer nur Werte zwischen dem minimal und dem maximal zulässigen Ladezustand SOC_MIN des Energiespeichers annimmt. Zusätzlich kann vorgesehen sein, dass der Soll-Ladezustand soc_ksport auch von der aktuellen Fahrgeschwindigkeit abhängig gebildet wird.
Die Betriebsart „boosten“ wird verfahrensgemäß erkannt, wenn folgende Bedingung erfüllt ist: $fahr_soll_p > = vm_max_p& (soc_ist < soc_ksport),$
und demnach gilt, dass die Brennkraftmaschine hinsichtlich ihrer Antriebsleistung von wenigstens einer Elektromaschine dann unterstützt wird, wenn die vom Fahrer gewünschte Soll-Antriebsleistung fahr_soll_p größer oder gleich ist wie die von der Brennkraftmaschine bei deren aktuellen Drehzahl maximal bereitstellbaren Antriebsleistung vm_max_p, und gleichzeitig der Ist-Ladezustand soc_ist des Energiespeichers kleiner ist als der durch den aktuellen Sportlichkeitsfaktor k_sport bestimmte Soll-Ladezustand soc_ksport.
Die Betriebsart „Rekuperieren“ wird durch das Verfahren erkannt, wenn die Bedingung $fahr_soll_p < = vm_min_p& (soc_ist > soc_ksport),$
erfüllt ist, bei der die Soll-Antriebsleistung fahr-soll_p kleiner oder gleich ist wie die von der Brennkraftmaschine bei ihrer aktuellen Drehzahl minimal bereitstellbare Antriebsleistung vm_min_p, und gleichzeitig der Ist-Ladezustand soc_ist des elektrischen Energiespeichers größer als der durch den aktuellen Sportlichkeitsfaktor k_sport bestimmte Soll-Ladezustand soc_ksport ist.
Die Betriebsart „Kraftstoff laden“ wird durch das Verfahren erkannt, wenn die folgende Bedingung erfüllt ist: $(vm_min_p < fahr_soll_p < vm_max_p) & (soc_ist < soc_ksport),$
bei der die vom Fahrer gewünschte Soll-Antriebsleistung fahr_soll_p größer als die von der Brennkraftmaschine minimal bei ihrer aktuellen Drehzahl bereitstellbare Antriebsleistung vm_min_p sowie kleiner als die von dieser Antriebsmaschine maximal bei ihrer aktuellen Drehzahl erzeugbare Antriebsleistung vm_max_p ist, und bei der gleichzeitig der Ist-Ladezustand soc_ist des elektrischen Energiespeichers kleiner ist als der durch den aktuellen Sportlichkeitsfaktor k_sport bestimmte Soll-Ladezustand soc_ksport.
Die Betriebsart „Cap-Reserve abbauen“ wird durch das Verfahren erkannt, wenn folgende Bedingung erfüllt ist: $(vm_min_p < fahr_soll_p < vm_max_p) & (soc_ist > soc_ksport),$
bei der die vom Fahrer gewünschte Soll-Antriebsleistung fahr_soll_p größer als die von der Brennkraftmaschine bei ihrer aktuellen Drehzahl minimal bereitstellbare Antriebsleistung vm_min_p sowie kleiner als die von dieser Antriebsmaschine bei ihrer aktuellen Drehzahl maximal erzeugbare Antriebsleistung vm_max_p ist, und gleichzeitig der Ist-Ladezustand soc_ist des elektrischen Energiespeichers größer als der durch den aktuellen Sportlichkeitsfaktor k_sport bestimmte Soll-Ladezustand soc_ksport ist.
Die Betriebsart „Rekuperieren + Kraftstoff laden“ wird durch das Verfahren erkannt, wenn folgende Bedingung erfüllt ist: $(vm_min_p \geq fahr_soll_p) & (soc_ist < soc_ksport),$
bei der die vom Fahrer gewünschte Soll-Antriebsleistung fahr_soll_p kleiner oder gleich als die von der Brennkraftmaschine bei ihrer aktuellen Drehzahl minimal bereitstellbare Antriebsleistung vm_min_p ist, und bei der gleichzeitig der Ist-Ladezustand soc_ist des elektrischen Energiespeichers kleiner ist als der durch den aktuellen Sportlichkeitsfaktor k_sport bestimmte Soll-Ladezustand soc_ksport.
Die Betriebsart „Boosten + Cap-Reserve abbauen“ wird durch das Verfahren erkannt, wenn folgende Bedingung erfüllt ist: $(fahr_soll_p \geq vm_max_p) & (soc_ist > soc_ksport),$
bei der die vom Fahrer gewünschte Soll-Antriebsleistung fahr_soll_p größer oder gleich als die von der Brennkraftmaschine bei deren aktuellen Drehzahl maximal bereitstellbare Antriebsleistung vm_max_p ist, und bei der gleichzeitig der Ist-Ladezustand soc_ist des elektrischen Energiespeichers größer ist als der durch den aktuellen Sportlichkeitsfaktor k_sport bestimmte Soll-Ladezustand soc_ksport.
Die Betriebsart „Cap-Reserve abbauen oder Kraftstoff laden“ wird durch das Verfahren erkannt, wenn folgende Bedingung erfüllt ist: $vm_min_p < = fahr_soll_p < = vm_max_p,$
bei der die vom Fahrer gewünschte Soll-Fahrleistung fahr-soll_p zwischen der von der Brennkraftmaschine bei ihrer aktuellen Drehzahl minimal bereitstellbaren Antriebsleistung vm_min_p und der maximal bei ihrer aktuellen Drehzahl erzeugbaren Antriebsleistung vm_max_p liegt und auch die angegebenen Grenzen erreicht werden können.
Die Betriebsart „Rekuperieren + Kraftstoff laden“ wird erkannt, wenn folgende Bedingung erfüllt ist: $vm_min_p > fahr_soll_p,$
bei der die vom Fahrer gewünschte Soll-Antriebsleistung fahr_soll_p nur kleiner als die von der Brennkraftmaschine VM bei ihrer aktuellen Drehzahl minimal bereitstellbare Antriebsleistung vm_min_p sein muss.
Schließlich wird die Betriebsart „Boosten + Cap-Reserve abbauen“ verfahrensgemäß erkannt, wenn folgende Bedingung erfüllt ist: $fahr_soll_p > vm_max_p,$
bei der die vom Fahrer gewünschte Soll-Antriebsleistung fahr_soll_p nur größer als die von der Brennkraftmaschine bei ihrer aktuellen Drehzahl maximal bereitstellbare Antriebsleistung vm_max_p sein muss.
Die Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe einer der Beschreibung beigefügten Zeichnung näher erläutert. Dabei werden sowohl die Vorrichtungsmerkmale als auch die Verfahrensmerkmale gemeinsam erläutert. Im Einzelnen zeigt darin

1 einen schematisch dargestellten Parallel-Hybrid-Antriebsstrang mit einer Brennkraftmaschine und einer elektrischen Antriebsmaschine,
2 einen Antriebsstrang wie in 1, jedoch mit zwei elektrischen Antriebsmaschinen,
3 ein Systemmodell des Antriebsstrangs gemäß 1,
4 ein Systemmodell des Antriebsstrangs gemäß 2,
5 eine Funktionsstruktur der Vorrichtung und des Verfahrens zur Bestimmung der Antriebsleistungsverteilung für die Antriebsmaschinen der Antriebsstränge gemäß 1 oder 2,
6 eine Funktionsstruktur zu einer Einrichtung zur Ermittlung des Soll-Ladezustandes des Energiespeichers und des Betriebsfalls,
7 eine Funktionsstruktur zur Bestimmung des Soll-Ladezustandes des Energiespeichers,
8 eine Tabelle, in der die Bedingungen für bestimmte Betriebsfälle des Antriebsstranges aufgelistet sind,
9 eine weitere Tabelle wie in 8,
10 eine Funktionsstruktur zur Bestimmung einer elektrisch möglichen Soll-Gesamtantriebsleistung, bei der einzelne Bestandteile summiert werden,
11 eine Funktionsstruktur zur Bestimmung einer elektrisch möglichen Soll-Antriebsleistung, bei der zwischen einzelnen Bestandteilen umgeschaltet wird,
12 eine Funktionsstruktur ähnlich wie in 11,
13 eine Funktionsstruktur der Vorrichtung und des Verfahrens zur Bestimmung einer elektrisch möglichen Soll-Antriebsleistung em_capres_p,
14 eine Funktionsstruktur gemäß 13 zur Bestimmung einer elektrisch möglichen Soll-Antriebsleistung em_kraftlad_p,
15 eine Funktionsstruktur wie in 13 zur Bestimmung einer elektrisch möglichen Soll-Leistung em_boost_p,
16 eine Funktionsstruktur gemäß 13 zur Bestimmung einer elektrisch möglichen Soll-Ladeleistung em_rekup_p,
17 eine Funktionsstruktur zur Bestimmung einer elektrisch möglichen Soll-Gesamtantriebsleistung em_soll_sum_p_gen, bei der die wenigstens eine Elektromaschine genauestens arbeiten soll,
18 eine andere Funktionsstruktur wie in 18 zur Bestimmung einer elektrisch möglichen Soll-Gesamtantriebsleistung em_soll_sum_p_mot, bei der die wenigstens eine Elektromaschine motorisch arbeiten soll und
19 eine Funktionsstruktur der Vorrichtung und des Verfahrens zur Bestimmung der Antriebsleistungsverteilung für die Antriebsmaschinen aus der elektrisch möglichen Soll-Antriebsleistung em_soll_sum_p, welche die Summe aller einzelnen Bestandteile darstellt.

Die Vorrichtung sowie das Verfahren gemäß der Erfindung können bei unterschiedlich aufgebauten Parallel-Hybrid-Antriebsträngen für Kraftfahrzeuge mit Vorteil genutzt werden.
Die Erfindung betrifft solche Konfigurationen eines beliebigen Parallel-Hybrid-Antriebsstrangs, bei denen die Brennkraftmaschine VM und die wenigstens eine Elektromaschine EM1 und EM2 über eine beliebige Art von Getriebe auf den Antrieb des Fahrzeugs zusammenwirken. Die einfachste Ausprägung ist ein Antriebsstrang mit Startergenerator, der mit der Brennkraftmaschine über eine feste Übersetzung kinematisch gekoppelt ist. Es ist für den vorteilhaften Einsatz der Erfindung nicht notwendig, dass die Brennkraftmaschine und/ oder die wenigstens eine Elektromaschine vom Antriebsstrang des Fahrzeugs durch wenigstens eine Kupplung abkoppelbar sind. Die Summierung der Leistungen der wenigstens zwei Antriebsaggregate kann direkt auf der selben Antriebswelle erfolgen oder durch ein Überlagerungsgetriebe (z. B. Planetengetriebe) geschehen.
Als Beispiel zeigt 1 einen solchen Antriebsstrang 1 mit einer Brennkraftmaschine VM, einer Elektromaschine EM und einem Automatgetriebe 7, wobei letzteres beispielhaft als das an sich bekannte Stufenautomatikgetriebe 6HP26 aus dem Produktionsprogramm der Anmelderin ausgebildet ist. Auf dessen Aufbau braucht daher nicht näher eingegangen werden. Grundsätzlich kann jede Ausprägung von Getrieben, wie Handschaltgetriebe oder automatische Schalt- oder Stufenlosgetriebe, zum Einsatz kommen.
Ein von der Brennkraftmaschine VM erzeugtes Drehmoment wird über deren Kurbelwelle 3 in diesem Ausführungsbeispiel an einen Drehschwingungsdämpfer 4 weitergegeben, der durch den Betrieb der Brennkraftmaschine VM erzeugte Drehungleichförmigkeiten der Kurbelwelle in bekannter Weise dämpft und die Antriebsleistung sodann über dessen Ausgangsbauteil 5 weiterleitet. Dem Drehschwingungsdämpfer 4 ist eine aktuatorbetätigbare Kupplung K2 antriebstechnisch nachgeordnet, deren Ausgangsseite mit der Antriebswelle einer Elektromaschine EM 2 sowie mit der Eingangswelle 6 des Automatgetriebes 7 drehverbunden ist. Ein solcher Parallel-Hybrid-Antriebsstrang ist an sich bekannt und wird daher hinsichtlich seiner Betriebsweise nachfolgend nur kurz beschrieben.
Im rein verbrennungsmotorischen Betrieb treibt die Kurbelwelle 3 der Brennkraftmaschine VM bei geschlossenerer Kupplung K2 die Getriebeeingangswelle 6 an. Von einem Steuergerät gesteuert werden im Fahrzeugbetrieb im Automatgetriebe 7 unterschiedliche Übersetzungsstufen eingestellt, wodurch unterschiedliche Antriebsleistungen und Antriebsdrehzahlen an der Getriebeabtriebswelle realisierbar sind.
Im rein elektromotorischen Betrieb ist die Kupplung K2 geöffnet und die Elektromaschine EM2 treibt, gespeist von einem elektrischen Energiespeicher 28 und gesteuert von einem Steuerungsgerät 12, die Getriebeeingangswelle 6 mit einer gewünschten Antriebsleistung an. Auch bei dieser Betriebsart arbeitet das Getriebe 7 wie oben beschrieben.
In einer dritten Betriebsart treiben die Brennkraftmaschine VM und die Elektromaschine EM2 die Getriebeeingangswelle 6 bei geschlossener Kupplung K2 gemeinsam an, so dass beispielsweise auch ein Fahrzeug mit einer vergleichsweise leistungsschwachen und verbrauchsarmen Brennkraftmaschine VM in bestimmten Betriebssituationen mit einem deutlich erhöhten Antriebsdrehmoment betreibbar ist.
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 7 angetrieben wird. Die Elektromaschine EM2 arbeitet in dieser Betriebsart als Generator, so dass die erzeugte elektrische Energie vorteilhaft in den Energiespeicher 28 leitbar ist.
2 zeigt einen Parallel-Hybrid-Antriebstrang 2 für ein Kraftfahrzeug mit ähnlichem Aufbau wie der in 1 gezeigte Antriebsstrang. Im Unterschied dazu ist eine weitere Elektromaschine EM1 vorhanden, die ebenfalls von dem Energiespeicher 28 mit elektrischer Energie versorgbar ist. Bei diesem Antriebsstrang 2 arbeitet die Elektromaschine EM1 als Startergenerator entweder als Elektromotor oder als Generator, wie auch die Elektromaschine EM 2 als Elektromotor oder als Generator arbeiten kann. Zudem treibt die Elektromaschine EM1 bei Bedarf die Antriebswelle 9 einer Ölpumpe 8 an, mit welcher u.a. der in dem Antriebsstrang 2 benötigte Hydraulikdruck für die dort installierten druckmittelbetätigbaren Aktuatoren erzeugbar ist.
Zu diesem zweiten Antriebsstrang 2 gehört auch eine weitere Kupplung K1, deren Eingangsbauteil mit dem Ausgang 5 des Drehschwingungsdämpfers 4 in Antriebsverbindung steht. Der Ausgang dieser Kupplung K1 steht in Drehverbindung mit der Antriebswelle 9 der Ölpumpe 8 und der Antriebswelle der Elektromaschine EM1.
Im Unterschied zur Betriebsweise des Antriebsstranges 1 gemäß 1 kann mit dem Antriebstrang 2 gemäß 2 die Ölpumpe 8 unabhängig vom Betrieb der Brennkraftmaschine VM und einer Antriebsbewegung des Fahrzeugs mittels der Elektromaschine EM1 angetrieben werden. Dies ist vor allen deshalb von Vorteil, weil für ein schnelles Anfahren des Fahrzeugs beispielsweise nach einer längeren Betriebspause nicht erst durch das Anlassen und den Betrieb der Brennkraftmaschine VM der notwenige Hydraulikdruck zur Betätigung der Aktuatoren für die Kupplungen K1 und K2 sowie für die Aktuatoren des Getriebes 7 aufgebaut werden muss.
Zudem erlaubt dieser Antriebsstrang 2, bei dem die Elektromaschine EM1 bevorzugt leistungsschwächer ausgelegt ist als die Elektromaschine EM 2, den Antrieb der Ölpumpe 8 auch in solchen Betriebsphasen des Fahrzeugs, in denen die Brennkraftmaschine VM abgeschaltet und vom Antriebsstrang 2 abgekoppelt ist, sowie die Elektromaschine EM2 generatorisch arbeitet und einen elektrischen Strom in den Energiespeicher 28 speist.
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 28 aufgeladen werden kann.
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 6 wirkt, sowie in einer letzten Betriebsart sinnvoll, die Elektromaschine EM1 bei geschlossener Kupplung K1 und geöffneter Kupplung K2 als Startermotor für die Brennkraftmaschine VM zu nutzen.
Die Erfindung betrifft nun die optimale Verteilung des Antriebsleistungswunsches fahr_soll_p des Fahrers auf die Brennkraftmaschine VM und auf die wenigstens eine Elektromaschine EM1 bzw. EM2 des Antriebsstranges derart, dass einerseits die von dem Fahrzeugführer gewünschte Antriebsleistung an den Fahrzeugantriebsrädern wirksam ist, und dass diese Antriebsleistung durch Zusammenwirken der Antriebsmotoren VM, EM1 bzw. EM2 in der Weise realisiert wird, dass das Fahrzeug emissionsarm, kraftstoffsparend und in der vom Fahrer aktuell gewünschten Betriebsweise (eher dynamisch oder eher ökonomisch) betrieben wird.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung werden nachfolgend Systemmodelle der oben beschriebenen Antriebsstränge 1 und 2 erklärt, die in vereinfachter Form das Zusammenwirken der Antriebsstrangkomponenten mit diesen zugeordneten Steuerungsvorrichtungen darstellen.
So zeigt 3 ein solches Systemmodell für den in 1 dargestellten Antriebsstrang 1. Auch hier sind die Hauptkomponenten des Hybrid-Antriebsstranges eingezeichnet, zu denen die Brennkraftmaschine VM mit ihrem Massenträgheitsmoment ΘVM, die Kupplung K2, die Elektromaschine EM 2 mit ihrem Massenträgheitsmoment ΘEM2, das Getriebe 7, ein Differentialgetriebe 18 und die Fahrzeugantriebsräder, symbolisiert durch deren Massenträgheitsmoment ΘRad gehören.
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 6 bildet. Nach übersetzungsbezogener Wandlung im Getriebe 7 und im Differentialgetriebe 18 liegt dann an den Fahrzeugrädern das gewünschte Antriebsdrehmoment des Fahrzeugs an.
Wie 3 außerdem verdeutlicht, wird die Brennkraftmaschine VM von einer Steuerungsvorrichtung 10, die Kupplung K2 von einer Steuerungsvorrichtung 14, die Elektromaschine EM 2 von einer Steuerungsvorrichtung 12 und das Getriebe 7 von einer Steuerungsvorrichtung 20 in deren Betriebsweise gesteuert und geregelt. Zusätzlich kann an den Fahrzeugrädern eine aktuatorbetätigbare Bremsvorrichtung 19, beispielsweise in Form der Betriebsbremse des Fahrzeugs, vorgesehen sein, welche von einem Steuergerät 21 ansteuerbar ist.
Zudem ist erkennbar, dass die Elektromaschine EM 2 (beispielsweise über das Steuergerät 12) mit dem elektrischen Bordnetz 15 des Fahrzeugs sowie über unvermeidliche Leitungswiderstände 16mit einem elektrischen Energiespeicher 28 verbunden ist, aus den und in den die Elektromaschine EM2 einen elektrischen Strom leiten kann.
Wie 4 zeigt, unterscheidet sich das Systemmodell für den in 2 dargestellten Antriebsstrang 2 vom oben erläuterten Systemmodell gemäß 3 vor allem dadurch, dass auch für die zusätzliche Kupplung K1 und die weitere Elektromaschine EM1 jeweils eine Steuerungsvorrichtung 11 bzw. 13 vorgesehen ist. Des weiteren ist erkennbar, dass die Elektromaschine EM1 ein Massenträgheitsmoment ΘEM1 aufweist, welches bei geschlosener Kupplung K1 summativ in den Gesamtantriebsstrang eingeht. An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass selbstverständlich auch die beiden Kupplungen K1 und K2, der Drehschwingungsdämpfer 4 sowie andere Antriebsstrangkomponenten wie beispielsweise die zugehörigen Antriebswellen jeweils ein Massenträgheitsmoment aufweisen, welche jedoch aus Vereinfachungsgründen in den bereits genannten Massenträgheitsmomenten enthalten sein sollen.
Insbesondere die beiden 3 und 4 verdeutlichen, dass der Steuerungs- und Regelungsaufwand für solche Hybrid-Antriebsstränge vergleichsweise hoch ist. Dies trifft vor allem dann zu, wenn eine an den Fahrleistungswünschen des Fahrers oder einer diesbezüglichen automatischen Antriebsdrehmomentvorgabevorrichtung, wie etwa eine Geschwindigkeitsregelvorrichtung oder eine Abstandsregelvorrichtung, orientierte Steuerung und Regelung der Antriebsstrangkomponenten erfolgen soll, welche zudem auch eine möglichst kraftstoffsparende und emissionsarme Betriebsweise des Fahrzeugs ermöglicht.
Durch die Erfindung wird daher eine Bestimmungsvorrichtung zur Bestimmung der Antriebsleistungsverteilung beziehungsweise ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Vorrichtung vorgestellt, welche die genannten Aufgaben löst und die erwähnten Randbedingungen berücksichtigt. Diese Bestimmungsvorrichtung ist Bestandteil einer Steuerungs- und Regelungsvorrichtung des Hybridfahrzeuges oder arbeitet mit dieser eng zusammen. Diese Steuerungs- und Regelungsvorrichtung ist vorzugsweise in einem einzigen Computer mit einzelnen Speichern, Ein- und Ausgangsbereichen, Berechnungsmodulen und Vergleichsmodulen realisiert, wobei dem Computer die notwendigen Sensorinformationen über die Messwerte von einzelnen Sensoren oder Fahrzeugkomponenten zugeleitet sowie von diesem Befehle zur Betätigung von Aktuatoren ausgelöst werden.
Gemäß 5 verfügt die Bestimmungsvorrichtung mit den Merkmalen der Erfindung über drei miteinander verknüpfte Bestimmungsmittel 22, 23 und 24, mit deren Hilfe Messwerte über die aktuelle Betriebssituation des Antriebsstranges, fahrzeugspezifische Festwerte bzw. Konstanten und der aktuelle Antriebsleistungswunsch des Fahrers sowie eine Kenngröße hinsichtlich dessen Fahrweise derartig verarbeitbar sind, dass der Antriebsleistungswunsch in solche Antriebsdrehmoment- bzw. Antriebsleistungsvorgaben für die wenigstens zwei Antriebsmaschinen des Fahrzeugs umgerechnet wird, dass einerseits der Antriebsleistungswunsch erfüllt wird, und andererseits eine an die aktuelle Fahrsituation sowie den Ladezustand des elektrischen Energiespeichers 28 angepasste optimale Soll-Ladezustandvorgabe für diesen Energiespeicher 28 realisierbar ist.
Abweichend von bekannten technischen Lösungen wird hier demnach 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. Zudem wird der Ladezustand des elektrischen Energiespeichers des Fahrzeuges sowie dessen Entladung und Aufladung abhängig von den o.g. Randbedingungen gemacht. Dadurch wird für jede Betriebsart, ob nun eher dynamisch oder eher ökonomisch, der jeweils optimale Ladezustand des Energiespeichers erreicht.
Im einzelnen zeigt 5, dass das erste Bestimmungsmittel 22 als Einrichtung zur Ermittlung des Soll-Ladezustandes soc_ksport des Energiespeichers und einer Kenngröße mit der Bezeichnung Betriebsfall zur Bestimmung des aktuellen Betriebsfalls bzw. der aktuellen Betriebsweise des Fahrzeugs ausgebildet ist. Diese beiden Größen soc_ksport und Betriebsfall werden bestimmt in Abhängigkeit von dem aktuellen Antriebsleistungswunsch fahr_soll_p des Fahrers, der minimalen und der maximalen Antriebsleistung vm_min_p bzw. vm_max_p der Brennkraftmaschine VM bei der gerade vorliegenden Motordrehzahl, dem Ist-Ladezustand soc_ist des elektrischen Energiespeichers und von einem Sportlichkeitskennwert k_sport, wobei letzterer die Fahrbetriebsweise des Fahrers dahingehend kennzeichnet, ob dieser eher dynamisch bzw. sportlich oder eher defensiv bzw. ökonomisch fahren möchte.
Der Antriebsleistungswunsch fahr_soll_p des Fahrers ist bekanntermaßen aus dem Auslenkwinkel des Fahrpedals ermittelbar, während der Sportlichkeitskennwert k_sport beispielsweise aus der Fahrpedalbeschleunigung und/oder aus der Schaltstellung eines diesbezüglichen Schalters bestimmbar ist. Die Werte für die minimale und maximale Antriebsleistung vm_min_p bzw. vm_max_p der Brennkraftmaschine VM können in Abhängigkeit von der gerade vorliegenden Motordrehzahl aus einer abgespeicherten Wertetabelle ausgelesen werden.
Das Bestimmungsmittel 22 ist bevorzugt derartig ausgebildet, dass in diesem aus dem Sportlichkeitskennwert k_sport, dem Ist-Ladezustand soc_ist und dem Antriebsleistungswunsch fahr_soll_p als Ausgabegröße der Soll-Ladezustand soc_ksport ermittelbar ist. Gemäß einer weiteren Ausbildung dieses Bestimmungsmittels 22 wird dann mit Hilfe des Soll-Ladezustandes soc_ksport, dem Antriebsleistungswunsch fahr-soll_p und den o.g. Antriebsleistungsvorgaben für die minimale und maximale Antriebsleistung vm_min_p bzw. vm_max_p der Brennkraftmaschine VM der aktuelle Betriebsfall bestimmt und als weitere Ausgangsgröße für die Einrichtung 23 zur Bestimmung der Soll-Leistung der wenigstens einen Elektromaschine EM1, EM2 bereitgestellt.
Bei den zu ermittelnden Betriebsfällen sind beispielsweise bezugnehmend auf 1-5 folgende Fahrzustände zu unterscheiden:

a) Die Brennkraftmaschine VM ist nicht in der Lage, das von Fahrer angeforderte Antriebsdrehmoment bzw. die vom Fahrer gewünschte Soll-Antriebsleistung fahr_soll_p alleine bereitzustellen. In diesem Fall ist wenigstens eine der Elektromaschinen EM1, EM2 in den Antriebsstrang 1, 2 einzukuppeln und als Elektromotoren zu betreiben. Dadurch steht im Fahrbetrieb „boosten“ eine größere Antriebsleistung zur Verfügung, als sie die Brennkraftmaschine alleine erbringen könnte. Für den elektromotorischen Betrieb ist jedoch elektrische Energie notwenig, die dem elektrischen Energiespeicher 28 entnommen wird.
b) Außerdem ist ein verbrennungsmotorischer Betrieb möglich, bei dem die Brennkraftmaschine VM in den Antriebsstrang 1, 2 eingekuppelt ist und in einer Schubbetriebsphase ohne Kraftstoffversorgung lediglich bremsend auf das Fahrzeug einwirkt, oder aus dem Antriebsstrang ausgekuppelt ist. Bei wenigstens einer eingekuppelten Elektromaschine EM1, EM2 können diese als Generatoren arbeitend betrieben werden, so dass auch diese wenigstens eine Elektromaschine das Fahrzeug abbremst und zusätzlich elektrische Energie EM1, EM2 in den Energiespeicher 28 leitet.
c) In anderen Fahrzuständen, während denen die Brennkraftmaschine VM in der Lage wäre, die aktuelle von Fahrer geforderte Antriebsleistung fahr_soll_p selbst zu erbringen, ist zu entscheiden, ob der elektrische Energiespeicher 28 durch den Einsatz von Kraftstoff (also während des verbrennungsmotorischen Betriebs) mit elektrischer Energie durch generatorisches Betreiben der wenigstens einen Elektromaschine EM1, EM2 aufgeladen werden soll, oder ob durch einen motorischen Betrieb dieser wenigstens einen Antriebsmaschine EM1, EM2 der Ladezustand soc_ist des Energiespeichers 28 reduziert werden soll.
d) Schließlich ist auch eine rein elektromotorische Betriebsweise des Hybrid-Fahrzeugs möglich, sofern dies beispielsweise durch eine gesonderte Schalterstellung oder etwa durch einen Sensor im Kraftstofftank signalisiert wird.

Die Einrichtung 23 zur Ermittlung der Soll-Leistung der wenigstens einen Elektromaschine EM1, EM2 ist nun so ausgebildet, dass dieser über einen Eingangsbereich verfügt, dem folgende Größen zuführbar sind: Der von dem Bestimmungsmittel 22 ermittelte Betriebsfall, der als notwenig erachtete Soll-Ladezustand soc_ksport des Energiespeichers 28, der Ist-Ladezustand soc_ist des Energiespeichers, die minimal und maximal möglich Speicherkapazität SOC_MIN bzw. SOC_MAX des Energiespeichers, die Werte für die minimale und maximale Antriebsleistung vm_min_p bzw. vm_max_p der Brennkraftmaschine VM, sowie ein Ladeleistungsbegrenzungskennwert (Ladeleistungsbegrenzung) und ein Entladungsleistungskennwert (Abbauleistungsbegrenzung) für das Aufladen und Entladen des elektrischen Energiespeichers 28.
Hier sei angemerkt, dass die zuletzt genannten Grenzwerte mit der Bezeichnung Ladeleistungsbegrenzung und Abbauleistungsbegrenzung hinsichtlich ihres Wertes abhängig von dem aktuellen Sportlichkeitsgrenzwert k_sport und aus diesbezüglichen Tabellen auslesbar sind, welche vorzugsweise in der Steuerungs- und Regelungsvorrichtung für den Hybridantrieb abgespeichert sind.
Die Aufgabe der Einrichtung 23 besteht im Unterschied zu bekannten Steuerungs- und Regelungsvorrichtungen für Hybridantriebsstränge u.a. darin, eine elektrisch mögliche Elektromotorleistung em_soll_p1 derart zu begrenzen, dass der optimale Soll-Ladezustand soc_ksport des elektrischen Energiespeichers 28 eingehalten wird. Auch hier werden die Leistungsgrenzen der wenigstens einen Elektromaschine EM1, EM2 berücksichtigt (siehe auch 19).
Dieser Wert für die Soll-Antriebsleistung der wenigstens einen Elektromaschine EM1, EM2 ist vom Ausgang der Einrichtung 23 an die Einrichtung 24 zur Festlegung der Antriebsleistungsverteilung leitbar. Zusätzlich ist der Eingangsbereich dieser Einrichtung 24 derart zur Aufnahme und Weiterleitung folgender weiterer Größen geeignet und ausgebildet: Den Antriebsleistungswunsch fahr_soll_p des Fahrers, die maximale Entladeleistung discharge_p und die maximale Ladeleistung charge_p des Energiespeichers 28, sowie die minimale Antriebsleistung min_em_p und die maximale Antriebsleistung max_em_p der wenigstens einen Elektromaschine EM1, EM2.
Die Einrichtung 24 zur Festlegung der Antriebsleistungsverteilung ist zudem so ausgebildet, dass diese die jeweiligen Antriebsleistungssollwerte em_soll_p für die wenigstens eine Elektromaschine EM1, EM2 und einen Antriebsleistungssollwert vm_soll_p für die Brennkraftmaschine VM erzeugt und an diese Antriebsmaschinen EM1, EM2, VM oder andere Steuerungsmodule der Steuerungs- und Regelungsvorrichtung des Hybridfahrzeuges weiterleiten kann.
6 zeigt eine Variante zu der in 5 gezeigten Einrichtung 22 zur Ermittlung des Soll-Ladezustandes soc_ksport für den Energiespeicher 28 und den aktuellen Betriebsfall. Die in dieser Figur gezeigte Einrichtung 25 erfüllt zwar die gleiche Aufgabe wie die Einrichtung 22, im Unterschied zu letzterer ist diese jedoch so ausgebildet, dass dieser auch die Werte für die minimale und die maximale Ladekapazität SOC_MIN und SOC_MAX des elektrischen Energiespeichers zuführbar sind.
Die von den Einrichtungen 22 bzw. 25 ausgegebenen Größen für den optimalen Ladezustand soc_ksport des Energiespeichers und des bestimmten Betriebsfalls werden nachfolgend weiter erläutert.
Wie 7 verdeutlicht, wird der optimale Soll-Ladezustand soc_ksport des Energiespeichers in den Einrichtungen 22, 25 gemäß 5 bzw. 6 unmittelbar aus dem Sportlichkeitskennwert k_sport ermittelt, wozu ein gesondertes Berechnungsmodul 26 in denselben vorgesehen sein kann. Dabei gilt die Randbedingung: $sco_ksport = SOC_MIN + k_sport \cdot (SOC_MAX - SOC_MIN)$
Dies bedeutet nichts anderes, als dass der Wert des Soll-Ladezustands soc_ksport des Energiespeichers 28 als linearer Interpolationswert aus der Summe des minimal zulässigen Ladezustandes SOC_MIN des Energiespeichers plus dem ermittelten Sportlichkeitskennwert k_sport errechnet wird, wobei letzterer nur einen Wert zwischen 0 % und 100 % haben darf. Durch diese Vorgehensweise wird zur Vermeidung von Schäden am Energiespeicher erreicht, dass dieser niemals zu tief entladen oder zu hoch aufgeladen wird.
Es sind jedoch auch andere Berechnungsmethoden denkbar. Zudem kann die Berechnung des optimalen Soll-Ladezustandes soc_ksport neben der Abhängigkeit vom Sportlichkeitskennwert k_sport auch von der aktuellen Fahrgeschwindigkeit abhängig gemacht werden, um die im Fahrzeug gespeicherte kinetische Energie mit zu berücksichtigen. Die zur Bestimmung der kinetischen Energie des Fahrzeugs notwendige Masse des Fahrzeugs lässt sich durch unterschiedliche bekannte Verfahren berechnen, beispielsweise aus einem gemessenen Abstandswert der Fahrzeugkarosserie zur Fahrbahn.
Zudem wäre bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten von einem starken Wunsch des Fahrers nach einer dynamischen Fahrweise auszugehen. Andererseits macht es aber Sinn, den Energiespeicher eher weitgehend leer zu halten, da aufgrund der hohen kinetischen Energie des Fahrzeugs der Energiespeicher beim generatorischen Bremsen des Fahrzeugs schnell wieder aufgeladen werden kann. Zudem trägt bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten die elektrische Zusatzleistung (boosten) der wenigstens einen Elektromaschine EM1, EM2 sowie die damit einhergehenden Drehzahlen nur noch wenig zur Gesamtleistung des Fahrzeuges bei.
In den Tabellen gemäß 8 und 9 sind für insgesamt neun Betriebsfälle eines Hybridantriebsstranges diejenigen Randbedingungen aufgelistet, unter denen diese Betriebsfälle von der Einrichtung 22 bzw. 25 gemäß 5 bzw. 6 zur Ermittlung des Soll-Ladezustandes soc_ksport und des Betriebsfalls als solche erkannt werden.
Beim Betriebsfall Nr. 1 geht es um das sogenannte Boosten, also diejenige Betriebsart, bei der die Antriebsleistung der Brennkraftmaschine VM durch den motorischen Betrieb der wenigstens einen Elektromaschine EM1, EM2 unterstützt wird. Damit in der Einrichtung 22 bzw. 25 dieser Betriebsfall erkannt wird, muss folgende Bedingung erfüllt sein: $fahr_soll_p > = vm_max_p& (soc_ist < soc_ksport)$
Dies bedeutet, dass die Brennkraftmaschine VM hinsichtlich ihrer Antriebsleistung von wenigstens einer Elektromaschine EM1, EM2 dann unterstützt wird, wenn die von Fahrer gewünschte Fahrleistung fahr_soll_p größer oder gleich wie die von der Brennkraftmaschine VM maximal bereitstellbare Antriebsleistung vm_max_p ist, und dass gleichzeitig der Ist-Ladezustand soc_ist kleiner als der durch den aktuellen Sportlichkeitsfaktor k_sport bestimmte Soll-Ladezustand soc_ksport ist.
Beim Betriebsfall Nr. 2 geht es um das sogenannte Rekuperieren, also diejenige Betriebsart, bei welcher der elektrische Energiespeicher durch einen generatorischen Betrieb der wenigstens einen Elektromaschine aufgeladen wird, wobei diese wenigstens eine Elektromaschine in einer antriebslosen Schubbetriebsphase von den Antriebsrädern des Fahrzeugs über das Getriebe angetrieben wird und die Brennkraftmaschine nicht mit Kraftstoff versorgt wird. Damit in der Einrichtung 22 bzw. 25 dieser Betriebsfall erkannt und für die aktuelle Betriebsweise des Fahrzeugs festgelegt wird, muss folgende Bedingung erfüllt sein: $fahr_soll_p < = vm_min_p& (soc_ist > soc_ksport)$
Dies bedeutet, dass die von Fahrer gewünschte Fahrleistung fahr_soll_p kleiner oder gleich ist wie die von der Brennkraftmaschine VM minimal bereitstellbare Antriebsleistung vm_min_p, und dass gleichzeitig der Ist-Ladezustand soc_ist des elektrischen Energiespeichers größer als der durch den aktuellen Sportlichkeitsfaktor k_sport bestimmte Soll-Ladezu-stand soc_ksport ist.
Zum Feststellen des Betriebsfalls Nr. 3 mit der Bezeichnung „Kraftstoff laden“, bei dem der elektrische Energiespeicher durch einen generatorischen Betrieb der wenigstens einen Elektromaschine mit Hilfe der Brennkraftmaschine unter Einsatz von Kraftstoff elektrisch aufgeladen wird, muss folgende Bedingung erfüllt sein: $(vm_min_p < fahr_soll_p < vm_max_p) & (soc_ist < soc_ksport)$
Diese Bedingung bedeutet, dass die von Fahrer gewünschte Fahrleistung fahr_soll_p größer als die von der Brennkraftmaschine VM minimal bereitstellbare Antriebsleistung vm_min_p sowie kleiner als die von dieser Antriebsmaschine VM maximal erzeugbare Antriebsleistung vm_max_p ist (die gewünschte Antriebsleistung fahr_soll_p ist also problemlos von der Brennkraftmaschine erzeugbar), und dass gleichzeitig der Ist-Ladezustand soc_ist des elektrischen Energiespeichers kleiner ist als der durch den aktuellen Sportlichkeitsfaktor k_sport bestimmte Soll_Ladezustand soc_ksport.
Der Betriebsfall Nr. 4 betrifft die Betriebsart „Cap-Reserve abbauen“, also derjenigen Betriebsart, bei welcher elektrische Energie aus dem wenigstens einen Energiespeicher für einen motorischen Betrieb der wenigstens einen Elektromaschine entnommen wird. Ein solcher Entladevorgang erfolgt beispielsweise in einem rein elektromotorischen Betrieb des Hybridfahrzeuges. Bei angekoppelter Brennkraftmaschine wird das verbrennungsmotorische Antriebsmoment entsprechend zurückgenommen, damit die Summe der Antriebsmomente gleich bleibt. Damit von der Einrichtung 22 bzw. 25 dieser Betriebsfall erkannt und für die aktuelle Betriebsweise des Fahrzeugs festgelegt werden kann, muss folgende Bedingung erfüllt sein: $(vm_min_p < fahr_soll_p < vm_max_p) & (soc_ist > soc_ksport)$
Diese Bedingung bedeutet, dass die von Fahrer gewünschte Fahrleistung fahr_soll_p größer als die von der Brennkraftmaschine VM minimal bereitstellbare Antriebsleistung vm_min_p, sowie kleiner als die von dieser Antriebsmaschine VM maximal erzeugbare Antriebsleistung vm_max_p ist (die gewünschte Antriebsleistung fahr_soll_p ist also problemlos von der Brennkraftmaschine erzeugbar), und dass gleichzeitig der Ist-Ladezustand soc_ist des elektrischen Energiespeichers größer als der durch den aktuellen Sportlichkeitsfaktor k_sport bestimmte Soll-Ladezustand soc_ksport ist. Dadurch kann in dieser Betriebsart elektrische Energie aus dem Energiespeicher entnommen werden, ohne dass der bevorzugte Soll-Ladezustand soc_ksport unterschritten wird. Eine solche Betriebsart ist beispielsweise auch derart nutzbar, dass die Brennkraftmaschine in einem sehr günstigen Betriebspunkt betrieben wird und die Leistungsdifferenz zur vom Fahrer gewünschten Antriebsleistung zusätzlich von einer der wenigstens einen Elektromaschine erzeugt wird.
Der Betriebsfall Nr. 5 betrifft die Betriebsart „Rekuperieren + Kraftstoffladen“, also diejenige Betriebsart, bei welcher der elektrische Energiespeicher durch einen generatorischen Betrieb der wenigstens einen Elektromaschine aufgeladen wird, wozu diese wenigstens eine Elektromaschine sowohl von den Antriebsrädern des Fahrzeugs über das Getriebe als auch von der Brennkraftmaschine angetrieben wird, welche mit Kraftstoff versorgt wird. Damit in der Einrichtung 22 bzw. 25 dieser Betriebsfall erkannt und für die aktuelle Betriebsweise des Fahrzeugs festgelegt wird, muss folgende Bedingung erfüllt sein: $(vm_min_p \geq fahr_soll_p) & (soc_ist < soc_ksport)$
Diese Bedingung bedeutet, dass die von Fahrer gewünschte Fahrleistung fahr_soll_p kleiner oder gleich als die von der Brennkraftmaschine VM minimal bereitstellbare Antriebsleistung vm_min_p ist, und dass gleichzeitig der Ist-Ladezustand soc_ist des elektrischen Energiespeichers kleiner ist als der durch den aktuellen Sportlichkeitsfaktor k_sport bestimmte Soll-Ladezu-stand soc_ksport.
Der Betriebsfall Nr. 6 betrifft die Betriebsart „Boosten + Cap-Reseve abbauen“, also diejenige Betriebsart, bei welcher der elektrische Energiespeicher durch einen motorischen Betrieb der wenigstens einen Elektromaschine entladen wird. Dabei wirken die Brennkraftmaschine VM und die wenigstens eine Elektromaschine gleichzeitig und damit hinsichtlich der Gesamtantriebsleistung additiv auf die Eingangswelle des Getriebes. Damit in der Einrichtung 22 bzw. 25 dieser Betriebsfall erkannt und für die aktuelle Betriebsweise des Fahrzeugs festgelegt wird, muss folgende Bedingung erfüllt sein: $(fahr_soll_p \geq vm_max_p) & (soc_ist > soc_ksport)$
Diese Bedingung bedeutet, dass die von Fahrer gewünschte Fahrleistung fahr_soll_p größer oder gleich als die von der Brennkraftmaschine VM maximal bereitstellbare Antriebsleistung vm_max_p ist (die Brennkraftmaschine läuft also verbrennungsmotorisch), und dass gleichzeitig der Ist-Ladezustand soc_ist des elektrischen Energiespeichers größer ist als der durch den aktuellen Sportlichkeitsfaktor k_sport bestimmte Soll-Ladezustand soc_ksport.
Zum Feststellen des Betriebsfalls Nr. 7 mit der Bezeichnung „Cap-Reserve abbauen oder Kraftstoff laden“, kann der elektrische Energiespeicher , je nach dessen Ladezustand, entweder durch einen generatorischen Betrieb der wenigstens einen Elektromaschine mit Hilfe des Betriebs der Brennkraftmaschine unter Einsatz von Kraftstoff aufgeladen oder unter Abbau des elektrischen Energievorrats motorisch betrieben werden. Der Betrieb der Brennkraftmaschine kann dabei für das Fahrzeug auch direkt antriebswirksam sein. Damit in der Einrichtung 22 bzw. 25 dieser Betriebsfall erkannt und für die aktuelle Betriebsweise des Fahrzeugs festgelegt wird, muss folgende Bedingung erfüllt sein: $vm_min_p < = fahr_soll_p < = vm_max_p$
Diese Bedingung bedeutet, dass die von Fahrer gewünschte Fahrleistung fahr_soll_p zwischen der von der Brennkraftmaschine VM minimal bereitstellbaren Antriebsleistung vm_min_p und der maximal erzeugbaren Antriebsleistung vm_max_p liegt, wobei die angegebenen Grenzen auch erreicht werden können. Der Betriebsfall Nr. 7 umfaßt die zuvor beschriebenen Betriebsfälle Nr. 3 (Kraftstoff laden) und Nr. 4 (Cap-Reserve abbauen) und kann in einer anderen Ausführungsvariante der Einrichtung 22 bzw. 25 ermittelt werden.
Der Betriebsfall Nr. 8 betrifft ebenso wie Betriebsfall Nr. 5 die Betriebsart „Rekuperieren + Kraftstoff laden“, also diejenige Betriebsart, bei welcher der elektrische Energiespeicher durch einen generatorischen Betrieb der wenigstens einen Elektromaschine aufgeladen wird. Dabei kann die Brennkraftmaschine VM antreibend auf die wenigstens eine Elektromaschine wirken. Zusätzlich wird die wenigstens eine Elektromaschine von den Fahrzeugrädern über die Eingangswelle des Getriebes angetrieben. Damit in der Einrichtung 22 bzw. 25 dieser Betriebsfall erkannt und für die aktuelle Betriebsweise des Fahrzeugs festgelegt wird, muss abweichend vom Betriebsfall Nr. 5 lediglich folgende Bedingung erfüllt sein: $vm_min_p > fahr_soll_p$
Diese Bedingung bedeutet, dass die von Fahrer gewünschte Fahrleistung fahr_soll_p nur kleiner als die von der Brennkraftmaschine VM minimal bereitstellbare Antriebsleistung vm_min_p sein muss (die Brennkraftmaschine läuft also verbrennungsmotorisch und kann die wenigstens eine Elektromaschine antreiben). Ebenso wie bei Betriebsfall Nr. 7 handelt es sich bei Betriebsfall Nr. 8 um eine Ausführungsvariante, welche die Fälle 2 und 3 umfaßt.
Schließlich betrifft der Betriebsfall Nr. 9 ebenso wie Betriebsfall Nr. 6 die Betriebsart „Boosten + Cap-Reseve abbauen“, also diejenige Betriebsart, bei welcher der elektrische Energiespeicher durch einen motorischen Betrieb der wenigstens einen Elektromaschine entladen wird. Dabei wirken die Brennkraftmaschine und die wenigstens eine Elektromaschine gleichzeitig und damit hinsichtlich der Gesamtantriebsleistung additiv auf die Eingangswelle des Getriebes. Damit in der Einrichtung 22 bzw. 25 dieser Betriebsfall erkannt und für die aktuelle Betriebsweise des Fahrzeugs festgelegt wird, muss abweichend vom Betriebsfall Nr. 6 lediglich folgende Bedingung erfüllt sein: $fahr_soll_p > vm_max_p$
Diese Bedingung bedeutet, dass die von Fahrer gewünschte Fahrleistung fahr_soll_p nur größer als die von der Brennkraftmaschine maximal bereitstellbare Antriebsleistung vm_max_p sein muss. Dabei läuft die Brennkraftmaschine demnach verbrennungsmotorisch, die Gesamtantriebsleistung des Fahrzeugs soll aber durch den elektromotorischen Betrieb der wenigstens einen Elektromaschine gesteigert werden. Ebenso wie bei Betriebsfall Nr. 7 und Nr. 8 handelt es sich bei Betriebsfall Nr. 9 um eine Ausführungsvariante, welche die Fälle 1 und 4 umfaßt.
Zurückkommend auf 5 wird mit Hilfe der Bestimmungsvorrichtung gemäß der Erfindung, nachdem der optimale Ladezustand soc_ksport und der aktuelle Betriebsfall u.a. in Abhängigkeit von der gegenwärtigen Betriebsart (dynamisch oder ökonomisch) des Fahrers ermittelt wurde, die Soll-Antriebsleistung der wenigstens einen Elektromaschine bestimmt. Die elektrische Soll-Gesamtleistung em_soll_sum_p der wenigstens einen Elektromaschine (generatorisch oder elektromotorisch) wird beispielsweise wie in 10 dargestellt ermittelt. Dabei wird wie oben beschrieben der Fahrerwunsch hinsichtlich der Fahrleistung des Fahrzeugs und hinsichtlich der gewünschten Fahrweise (dynamisch oder ökonomisch) berücksichtigt. Zudem stellen die maximale und minimale Leistung der Brennkraftmaschine sowie der aktuelle Ladezustand des Energiespeichers zu berücksichtigende Randbedingungen dar, von denen die zu bestimmende motorische oder generatorische Leistung der wenigstens einen Elektromaschine abhängt.
Demnach wird je nach ermitteltem aktuellen Betriebsfall 27 = boosten, 29 = Cap-Reserve abbauen, 30 = Kraftstoffladen oder 31 = Rekuperieren unter Berücksichtigung des minimalen Ladezustandes SOC_MIN und des maximalen Ladezustandes SOC_MAX sowie vom aktuell ermittelten optimalen Soll-Ladezustand des Energiespeichers die o.g. elektrische Soll-Gesamtleistung em_soll_sum_p für die beiden oder die nur eine Elektromaschine bestimmt und an den Ausgang 34 der Einrichtung zur Bestimmung der elektrisch möglichen Soll-Antriebsleistung weitergeleitet. Die Soll-Gesamtleis-tung em_soll_sum_p trägt in der Ausführungsvariante, wie in 5 dargestellt, die Bezeichnung em_soll_sum_p1.
Wie 11 und 12 verdeutlichen, sind zwischen den Betriebsarten 27 (Boosten), 29 (Cap-Reserve abbauen), 30 (Kraftstoff laden) und 31 (Rekuperieren) auch diejenigen Betriebsarten möglich, welche mehr als eine der genannten Betriebsarten in sich vereinigen. Zu diesen gehören die schon oben beschriebenen Betriebsarten 32 (Kraftstoff laden + Rekuperieren), 33 (Boosten + Cap-Reserve abbauen) sowie 35 (Cap-Reseve abbauen oder Kraftstoff laden). Die Bestimmungsvorrichtung gemäß der Erfindung sowie das zugehörige Verfahren sind nun derart ausgebildet, dass die für den jeweiligen Betriebsfall errechnete elektrische Soll-Leistung em_soll_sum_p1 der wenigstens einen Elektromaschine zum Ausgang 34 der Einrichtung zur Bestimmung der elektrisch möglichen Soll-Antriebsleistung geführt, und von dort zur Einrichtung zur Festlegung der Antriebsleistungsverteilung geleitet wird.
Nachfolgend wird beispielhaft für sechs in 11 dargestellte Betriebsfälle anhand der 13 bis 18 näher erläutert, wie die Werte für die jeweilige elektrische Soll-Leistung der wenigstens einen Elektromaschine ermittelt werden.
Gemäß Block 29 (Cap-Reserve abbauen) wird, wie 13 verdeutlicht, in dieser Betriebsart ausgehend von der in einem Differenzbildner 36 gebildeten Differenz zwischen dem Soll-Ladezustand soc_ksport und dem Ist-Ladezustand soc_ist des Energiespeichers über einen Regler 37 zunächst eine gewünschte elektrische Entladeleistung bestimmt. Zu dieser Entladeleistung kann zusätzlich im Sinne einer Störgrößenaufschaltung 38 die elektrische Leistung gerade aktiver elektrischer Nebenverbraucher des Kraftfahrzeuges hinzuaddiert werden. Mit Hilfe des Wirkungsgrades der betroffenen Elektromaschine wird dann die elektrische Leistung dieser Elektromaschine in einer Berechnungsstufe 39 in die mechanische Leistung derselben umgerechnet. Selbstverständlich wird dabei durch einen Filter nur der positive Anteil der mechanischen Leistung der Elektromaschine berücksichtigt, da nur diese motorisch wirkt.
Anschließend wird in einer Minimalwertauswahl in dem Vergleichsmodul 41 zwischen dem Wert dieser mechanischen Leistung, einem Wert namens Abbauleistungsbegrenzung für die elektrische Entladeleistungsbegrenzung an dem Energiespeicher und einem Wert namens Motorschleppverhinderung aus einer Einrichtung 42 zur Bestimmung eines Motorschleppverhinderungswertes durchgeführt. Dieser Einrichtung 42 ist der vom Fahrer gewünschte Antriebsleistungswert fahr_soll_p zuführbar.
Das Ergebnis dieses Vergleichs im Vergleichsmodul 41 ist dann der elektrisch mögliche Soll-Leistungswert em_capres_p für die betroffene wenigstens einen Elektromaschine, mit der bei der Leistungsunterstützung der Brennkraftmaschine VM durch einen elektromotorischen Betrieb elektrische Energie aus dem Energiespeicher abgebaut wird.
Die Abbauleistungsbegrenzung dient dazu, bei kleinen Sportlichkeitskennwerten k_sport die elektrische Entladeleistung am elektrischen Energiespeicher zum Beispiel aus akustischen Gründen zu verringern. Die Einrichtung zur Bestimmung eines Motorschleppverhinderungswertes 42 dient dazu, einen Schleppbetrieb des Verbrennungsmotors unter Einsatz von elektrischer Energie auf jeden Fall zu vermeiden. Hierzu wird bei negativer Soll-Fahrleistung (also Schubbetrieb) und zu hohem Ladezustand des Energiespeichers der Ausgang der o.g. Minimalwertauswahl am Vergleichsleichsmodul 41 auf den Wert Null gehalten.
13 verdeutlicht die Besonderheit der vorliegenden Erfindung, gemäß der die Soll-Leistungsvorgabe für die wenigstens eine Elektromaschine für jeden individuellen Betriebsfall des Hybridantriebes von einem zuvor ermittelten Soll-Ladezustand soc_ksport abhängig ist, der seinerseits von dem Fahrstil des Fahrers (dynamisch oder ökonomisch) bestimmt ist.
Wie 14 veranschaulicht, wird gemäß dem Betriebsfallblock Kraftstoff laden in dieser Betriebsart ausgehend von der in dem Differenzbildner 36 gebildeten Differenz zwischen dem Soll-Ladezustand soc_ksport und dem Ist-Ladezustand soc_ist des Energiespeichers über den Regler 37 zunächst eine gewünschte elektrische Ladeleistung bestimmt. Zu dieser Ladeleistung kann zusätzlich im Sinne einer Störgrößenaufschaltung 38 die elektrische Leistung gerade aktiver elektrischer Nebenverbraucher des Kraftfahrzeuges hinzuaddiert werden. Mit Hilfe des Wirkungsgrades der betroffenen Elektromaschine wird die generatorische Leistung dieser Elektromaschine in einer Berechnungsstufe 39 auf die mechanische Leistung derselben umgerechnet. Selbstverständlich wird dabei gemäß Filter 40 nur der negative Anteil der mechanischen Leistung der Elektromaschine berücksichtigt, da diese nur generatorisch wirkt.
Anschließend wird in einem Vergleichsmodul 43 eine Maximalwertauswahl zwischen dieser mechanischen Leistung, einem Wert namens Ladeleistungsbegrenzung für die elektrische Ladeleistungsbegrenzung an dem Energiespeicher 28 und einem Wert aus einer Einrichtung 47 zur Bestimmung der Leistungsreserve der Brennkraftmaschine durchgeführt. Dieser Einrichtung 47 ist der vom Fahrer gewünschte Antriebsleistungswert fahr_soll_p sowie der Wert für die Maximalleistung vm_max_p der Brennkraftmaschine VM zuführbar. Die genannte Leistungsreserve der Brennkraftmaschine ergibt sich aus der in einer Filtereinrichtung 40 erkannten negativen Differenz aus dem Wert für den Soll-Leistungswunsch fahr_soll_p des Fahrers und der bei der aktuellen Motordrehzahl maximal möglichen verbrennungsmotorischen Leistung vm_max_p der Brennkraftmaschine.
Das Ergebnis dieses Vergleichs im Vergleichsmodul 43 ist dann der elektrisch mögliche Soll-Ladeleistungswert em_kraftlad_p für die betroffene wenigstens eine Elektromaschine, mit der diese angetrieben von der Brennkraftmaschine im generatorischen Betrieb elektrische Energie in den Energiespeicher lädt.
Die Ladeleistungsbegrenzung kann dazu dienen, bei kleineren Sportlichkeitskennwerten k_sport die elektrische Ladeleistung am elektrischen Energiespeicher zum Beispiel aus akustischen Gründen zu verringern, oder um schädlich hohe Ladeströme zu vermeiden.
Auch 14 verdeutlicht die Besonderheit der vorliegenden Erfindung, gemäß der die Soll-Ladeleistungsvorgabe em_kraftlad_p von einem zuvor ermittelten Soll-Ladezustand soc_ksport abhängig ist, der seinerseits von dem Fahrstil des Fahrers (dynamisch oder ökonomisch) bestimmt ist.
Zur Bestimmung der Antriebsleistung em_boost_p der wenigstens einen Elektromaschine wird entsprechend dem Betriebsfallblock Boosten gemäß 15 bei dieser Betriebsart in einem Differenzbildner 45 zunächst die Differenz zwischen dem minimal zulässigen Ladezustand SOC_MIN und dem Ist-Ladezustand soc_ist des Energiespeichers gebildet. Anschließend wird mit Hilfe des Reglers 37 eine gewünschte Boost-Leistung der wenigstens einen Elektromaschine bestimmt. Zu dieser Boost-Leistung kann zusätzlich im Sinne einer Störgrößenaufschaltung 38 die elektrische Leistung gerade aktiver elektrischer Nebenverbraucher des Kraftfahrzeuges hinzuaddiert werden. In Kenntnis des Wirkungsgrades der betroffenen Elektromaschine wird die elektrische Leistung dieser Elektromaschine in einer Berechnungsstufe 39 auf die mechanische Leistung derselben umgerechnet. Sollte es vorkommen, dass der Ist-Ladezustand des Energiespeichers unter das definierte Minimum SOC_MIN sinkt, wirkt der Betriebsfallblock Boosten dem entgegen, indem der Energiespeicher durch generatorischen Betrieb der wenigstens einen Elektromaschine aufgeladen wird.
Anschließend wird in einem Vergleichsmodul 46 eine Minimalwertauswahl zwischen dieser mechanischen Leistung und einem Wert aus einem Differenzbildner 47 durchgeführt, wobei letzterer die Aufgabe hat, die Leistungsreserve der Brennkraftmaschine zu bestimmen. Diesem Differenzbildner 47 wird der vom Fahrer gewünschte Antriebsleistungswert fahr_soll_p sowie der Wert für die Maximalleistung vm_max_p der Brennkraftmaschine VM bei der aktuellen Brennkraftmaschinendrehzahl zugeführt. Die genannte Leistungsreserve der Brennkraftmaschine ergibt sich aus der in der Filtereinrichtung 44 zur Bestimmung der Leistungsreserve der Brennkraftmaschine erkannten positiven Differenz aus dem Wert für den Soll-Leistungswunsch fahr-soll_p des Fahrers und der bei der aktuellen Motordrehzahl maximal möglichen verbrennungsmotorischen Leistung vm_max_p der Brennkraftmaschine.
Das Ergebnis des Vergleichs in Vergleichsmodul 46 ist dann der Soll-Leistungswert em_boost_p für die betroffene wenigstens eine Elektromaschine , mit der im kombinierten verbrennungsmotorischen und elektromotorischen Betrieb des Fahrzeugs die wenigstens eine Elektromaschine soviel Antriebsleistung erbringt, dass die Soll-Leistungs-vorgabe fahr_soll_p des Fahrers trotz der Ausschöpfung aller Leistungsreserven (vm_max_p) der Brennkraftmaschine erreicht werden kann.
Auch 15 verdeutlicht die Eigenart der vorliegenden Erfindung, gemäß der die Soll-Leistungsvorgabe em_boost_p für die wenigstens eine Elektromaschine von dem zuvor ermittelten Minimal-Ladezu-stand SOC_MIN des Energiespeichers abhängig ist.
Wie 16 zeigt, wird in der Betriebsart Rekuperieren ausgehend von der in dem Differenzbildner 45 gebildeten Differenz zwischen dem maximal zulässigen Soll-Ladezustand SOC_MAX und dem Ist-Ladezustand soc_ist des Energiespeichers über den Regler 37 zunächst eine gewünschte elektrische Ladeleistung in der Rekuperationsphase bestimmt. Zu dieser Ladeleistung kann zusätzlich im Sinne einer Störgrößenaufschaltung 38 die elektrische Leistung gerade aktiver elektrischer Nebenverbraucher des Kraftfahrzeuges hinzuaddiert werden. Mit Hilfe der Kenntnis des Wirkungsgrades der betroffenen Elektromaschine wird dann die elektrische Leistung dieser Elektromaschine in einer Berechnungsstufe 39 auf die mechanische Leistung derselben umgerechnet. Sollte es vorkommen, dass der Ist-Ladezustand des Energiespeichers über das definierte Maximum SOC_MAX steigt, wirkt der Betriebsfall Rekuperieren dem entgegen, indem der Energiespeicher durch den motorischen Betrieb der wenigstens einen Elektromaschine entladen wird.
Anschließend wird in einem Vergleichsmodul 48 eine Maximalwertauswahl zwischen der gerade ermittelten mechanischen Leistung und dem Wert aus einer Einrichtung 49 zur Bestimmung der Leistungsreserve der Brennkraftmaschine VM im Schubbetrieb durchgeführt. Dieser Einrichtung 49 ist der vom Fahrer gewünschte Antriebsleistungswert fahr_soll_p sowie der Wert vm_min_p für die Minimalleistung der Brennkraftmaschine VM der bei der aktuellen Motordrehzahl zuführbar. Die genannte Leistungsreserve der Brennkraftmaschine ergibt sich dann aus der in der Einrichtung 49 erkannten negativen Differenz aus dem Wert für den Soll-Leistungswunsch fahr_soll_p des Fahrers und der bei der aktuellen Motordrehzahl minimal möglichen verbrennungsmotorischen Leistung vm_min_p der Brennkraftmaschine.
Das Ergebnis dieses Vergleichs des Vergleichsmoduls 48 ist dann der Soll-Leistungswert em_rekup_p für die betroffene wenigstens eine Elektromaschine, mit der in einem das Hybridfahrzeug abbremsenden generatorischen Betrieb elektrische Energie in den Energiespeicher geladen wird.
Auch hier kann eine Ladeleistungsbegrenzung dazu dienen, bei kleineren Sportlichkeitskennwerten k_sport die elektrische Ladeleistung am elektrischen Energiespeicher zum Beispiel aus akustischen Gründen zu verringern.
Auch 16 verdeutlicht die Besonderheit der vorliegenden Erfindung, gemäß der die Soll-Ladeleistungsvorgabe em_rekup_p von einem zuvor ermittelten Maximal-Ladezustand SOC_MAX des Energiespeichers abhängig ist.
17 zeigt die Mischbetriebssituation Nr. 5 Rekuperieren und Kraftstoff laden gemäß Block 32 in 11. Zum Feststellen der bei dieser Betriebsart optimalen Soll-Leistung für die wenigstens eine Elektromaschine wird einem Differenzbildner 45 die maximale Ladekapazität SOC_MAX und der aktuelle Ladezustand soc_ist des elektrischen Energiespeichers mitgeteilt, und aus diesen beiden Werten die Differenz gebildet. Anschließend wird aus diesem Differenzwert in einem Regler 371 die gewünschte elektrische Ladeleistung für die wenigstens eine Elektromaschine berechnet. Anschließend wird mit Hilfe des Wirkungsgrades der betroffenen Elektromaschine die berechnete elektrische Leistung in einer Berechnungsstufe 391 auf die mechanische Leistung derselben umgerechnet. Der Ausgangswert der Berechnungsstufe 391 wird sodann einem Vergleichsmodul 48 zugeführt, dessen Funktion weiter unten erläutert wird.
Parallel dazu wird in dem Differenzbildner 36 aus dem Wert für den Soll-Ladezustand soc_ksport und dem aktuellen Ladezustand soc_ist des elektrischen Energiespeichers 28 die Differenz gebildet. Anschließend wird aus diesem Differenzwert in dem Regler 372 die gewünschte elektrische Ladeleistung für die wenigstens eine Elektromaschine aus dieser Sichtweise berechnet. Anschließend wird mit Hilfe des Wirkungsgrades der betroffenen Elektromaschine die berechnete elektrische Leistung in einer Berechnungsstufe 392 auf die mechanische Leistung derselben umgerechnet. Von diesem Wert für die mechanische Leistung wird dann gemäß dem Filter 40 nur der negative Anteil der mechanischen Leistung der Elektromaschine berücksichtigt, da diese nur generatorisch wirkt, und einem Vergleichsmodul 43 zugeführt.
Zudem wird dem Vergleichsmodul 43 der Wert Ladeleistungsbegrenzung für die Ladeleistungsbegrenzung der wenigstens einen Elektromaschine zugeführt. Die Ladeleistungsbegrenzung kann dazu dienen, bei kleineren Sportlichkeitskennwerten k_sport die elektrische Ladeleistung am elektrischen Energiespeicher zum Beispiel aus akustischen Gründen zu verringern.
Ebenfalls parallel dazu wird einem Differenzbildner 47 bzw. 472 der Wert für die aktuell maximale bzw. minimale Antriebsleistung vm_max_p bzw. vm_min_p der Brennkraftmaschine VM und der aktuelle Fahrleistungswunsch fahr_soll_p des Fahrers zugeführt. Das Ergebnis dieser Differenzbildung wird dann zwei Filtereinrichtungen 49 zur Bestimmung je eines Wertes der Leistungsreserve der Brennkraftmaschine VM mitgeteilt, wobei die Einrichtung 49 nur Werte mit negativen Vorzeichen an das andere Vergleichsmodul 48 abgibt.
Beide Vergleichsmodule 43 und 48 arbeiten als Maximalwertbildner, so dass die Ausgangsgröße des Vergleichsmoduls 43 die Soll-Leistung em_kraftlad_p für den Betriebssituationsanteil „Kraftstoff laden“ ist (also unter Einsatz von Kraftstoff mit Hilfe der Brennkraftmaschine wenigstens eine der Elektromaschinen generatorisch zu betreiben), und die Ausgangsgröße des anderen Vergleichsmoduls 48 die Soll-Leistung em_rekup_p für den Betriebssituationsanteil „Rekuperieren“ bildet.
Diese beiden Soll-Leistungen em_kraftlad_p und em_rekup_p werden anschließend einem Summationsmodul 50 zugeführt, so dass dessen Ergebniswert denjenigen Soll-Ladeleistungswert em_soll_sum_p_gen der wenigstens einen Elektromaschine angibt, mit der diese im generatorischen Betrieb und angetrieben von der Brennkraftmaschine sowie über die Antriebsräder des Fahrzeugs den elektrischen Energiespeicher auflädt.
Auch 17 verdeutlicht die Besonderheit der vorliegenden Erfindung, gemäß der die Summe aus der Soll-Ladeleistungsvorgabe em_kraftlad_p und der Soll-Ladeleistungsvorgabe em_rekup_p von dem zuvor ermittelten Soll-Ladezustand soc_ksport abhängig ist, der seinerseits von dem Fahrstil des Fahrers (dynamisch oder ökonomisch) bestimmt ist.
Schließlich ist in 18 als letztes Beispiel für die betriebszustandsabhängige Ermittlung der Soll-Leistung der wenigstens einen Elektromaschine die Vorrichtungsstruktur bzw. der Verfahrensablauf zur Bestimmung der Soll-Leistungsvorgabe em_soll_sum_p_mot für denjenigen gemischten Betriebsfall Nr. 6 (Block 33 in 11) dargestellt, in dem durch den Betrieb der wenigstens einen Elektromaschine die Brennkraftmaschine hinsichtlich der Gesamtantriebsleistung des Fahrzeugs unterstützt wird, wozu der elektrische Energiespeicher elektrische Energie abgibt.
Zum Feststellen der bei dieser Betriebsart optimalen Soll-Leistung der wenigstens einen Elektromaschine wird dem Differenzbildner 45 die minimal zulässige Ladekapazität SOC_MIN sowie der aktuelle Ladezustand soc_ist des elektrischen Energiespeichers mitgeteilt, und aus diesen beiden Werten die Differenz gebildet. Anschließend wird aus diesem Differenzwert in einem Regler 371 die gewünschte elektrische Leistung für die wenigstens eine Elektromaschine berechnet. Sodann wird mit Hilfe des Wirkungsgrades der betroffenen Elektromaschine die berechnete elektrische Leistung in einer Berechnungsstufe 391 in die mechanische Leistung derselben umgerechnet. Der Ausgangswert der Berechnungsstufe 391 wird dann einem Vergleichsmodul 51 zugeführt, dessen Funktion weiter unten erläutert wird.
Parallel dazu wird in dem Differenzbildner 36 aus dem Wert für den Soll-Ladezustand soc_ksport und dem aktuellen Ladezustand soc_ist des elektrischen Energiespeichers die Differenz gebildet. Anschließend wird aus diesem Differenzwert in dem Regler 372 die gewünschte elektrische Leistung für die wenigstens eine Elektromaschine aus dieser Sichtweise berechnet. Sodann wird mit Hilfe des Wirkungsgrades der betroffenen Elektromaschine die berechnete elektrische Leistung in einer Berechnungsstufe 392 in die mechanische Leistung derselben umgerechnet. Von diesem Wert für die mechanische Leistung wird durch eine Filtereinrichtung 59 nur der positive Anteil der mechanischen Leistung der Elektromaschine berücksichtigt, da diese nur motorisch wirkt, und einem Vergleichsmodul 52 zugeführt.
Zudem wird dem Vergleichsmodul 52 der Wert Abbauleistungsbegrenzung für eine Entladungsleistungsbegrenzung des Energiespeichers zugeführt. Die Entladungsleistungsbegrenzung dient beispielsweise dazu, bei kleineren Sportlichkeitskennwerten k_sport die elektrische Ladeleistung am elektrischen Energiespeicher zum Beispiel aus akustischen Gründen zu verringern oder den Energiespeicher in seiner Betriebsbelastung zu schonen.
Ebenfalls parallel dazu wird dem Differenzbildner 47 der Wert für die aktuell maximale Antriebsleistung vm_max_p der Brennkraftmaschine VM und der aktuelle Fahrleistungswunsch fahr_soll_p des Fahrers zugeführt. Das Ergebnis dieser Differenzbildung wird dann den beiden Filtereinrichtungen 44 und 42 zur Bestimmung eines Wertes der Leistungsreserve der Brennkraftmaschine mitgeteilt, von denen die Einrichtung 44 wie ein Filter nur Werte mit einem positiven Vorzeichen an das Vergleichsmodul 51 weitergibt, wie auch die Filtereinrichtung 42 nur Werte mit positiven Vorzeichen an das andere Vergleichsmodul 52 abgibt.
Beide Vergleichsmodule 51 und 52 arbeiten als Minimalwertbildner, so dass die Ausgangsgröße des Vergleichsmoduls 51 die Soll-Leistung em_boost_p für den Betriebssituationsanteil „boosten“ ist (also unter Einsatz von Elektroenergie aus dem elektrischen Energiespeicher wenigstens eine der Elektromaschinen motorisch betreiben), und die Ausgangsgröße des anderen Vergleichsmoduls 52 die Soll-Leistung em_capres_p für den Betriebssituationsanteil „Cap-Reserve abbauen“ bildet.
Diese beiden Soll-Leistungen em_boost_p und em_capres_p werden anschließend einem Summationsmodul 53 zugeführt, so dass dessen Ergebniswert denjenigen Soll-Gesamtleistungswert em_soll_sum_p_mot der wenigstens einen Elektromaschine angibt, mit dem diese im motorischen Betrieb die Brennkraftmaschine bei der Bereitstellung der vom Fahrer verlangten Antriebsleistung fahr_soll_p unterstützt.
Schließlich verdeutlicht auch 18 die Besonderheit der vorliegenden Erfindung, gemäß der die Summe aus den Soll-Leistungsvorgaben em_boost_p und em_capres_p von dem zuvor ermittelten Soll-Ladezustand soc_ksport abhängig ist, der seinerseits von dem Fahrstil des Fahrers (dynamisch oder ökonomisch) bestimmt ist.
Letztlich zeigt 19, in welcher Art und Weise der wie gerade beschrieben ermittelte Soll- Gesamtleistungswert em_soll_sum_p in der Einrichtung zur Festlegung der Antriebsleistungsverteilung zwischen der Brennkraftmaschine und der wenigstens einen Elektromaschine genutzt wird. Demnach wird der wie beschrieben betriebsfallbezogen und vom Fahrleistungswunsch sowie vom Sportlichkeitskennwert abhängig ermittelte Soll-Leistungswert em_soll_sum_p in einer Berechnungsstufe 54 von einer mechanischen Größe in eine elektrische Größe umgewandelt.
Anschließend wird in dem Überprüfungsmodul 55 geprüft, ob die elektrische Sollwertvorgabe für die wenigstens eine Elektromaschine unter den Randbedingungen der Aufladungs- bzw. Entladungsleistungsbeschränkungen charge_p bzw. discharge_p des elektrischen Energiespeichers realisierbar ist. Insofern werden nur solche Lade- und Entladeleistungswerte zugelassen, die auch technisch sinnvoll sind und den elektrischen Energiespeicher nicht schädigen. Anschließend wird die derart bestimmte elektrische Soll-Leistungsvorgabe für die wenigstens eine Elektromaschine in einer Berechnungsstufe 57 in einen mechanisch Leistungswert zurückgerechnet
Im nächsten Schritt wird das Ausgangssignal des Moduls 57 einem Überprüfungsmodul 56 zugeführt, in dem überprüft wird, ob die ermittelte Soll-Leistung für die wenigstens eine Elektromaschine überhaupt im Bereich deren Leistungsgrenzen liegt. Dieses Überprüfungsmodul 56 lässt daher nur solche Soll-Antriebsleistungsvorgaben passieren, die zwischen den Grenzen der maximalen Leistung max_em_p und der minimalen Leistung min_em_p der wenigstens einen Elektromaschine liegen.
Sodann wird die derart bestimmte Soll-Leistungsvorgabe für die wenigstens eine Elektromaschine einerseits zur Steuerung der wenigstens einen Elektromaschine genutzt, und andererseits einer Differenzbildungseinrichtung 58 zugeführt, in der diese Soll-Leistungsvorgabe em_soll_p von dem aktuellen Fahrleistungswunsch fahr_soll_p des Fahrers subtrahiert wird. Als Ausgangsgröße dieser Differenzbildungseinrichtung 58 wird eine Soll-Leistungsvorgabe für die Brennkraftmaschine erzeugt und ggf. einem Motorsteuergerät oder direkt dem Leistungsstellglied der Brennkraftmaschine zugeführt.
Abschließend wird darauf hingewiesen, dass die im ersten Abschnitt der Erfindungsbeschreibung vor der Figurenbeschreibung genannten Vorrichtungsmerkmale der Bestimmungsmittel auch Verfahrensmerkmale beschreiben. Diese Vorrichtungsstrukturen sind in einem elektronischen Gerät wie einem Computer beispielsweise durch diskrete elektronische Bausteine oder durch Verfahrensschritte in diesbezüglichen Computerprogrammen realisierbar. Die vorliegende Erfindung betrifft daher also auch diejenigen Verfahrensmerkmale, die zu den gerade genannten Vorrichtungsmerkmalen funktionsgleich sind. Lediglich zur Vermeidung von inhaltlichen Wiederholungen wird von der vollständigen verfahrensformulierten Beschreibung abgesehen.
Bezugszeichenliste

1: Antriebsstrang mit einer Elektromaschine
2: Antriebsstrang mit zwei Elektromaschinen
3: Kurbelwelle
4: Drehschwingungsdämpfer
5: Ausgang des Drehschwingungsdämpfers
6: Getriebeeingangswelle
7: Automatgetriebe
8: Ölpumpe
9: Antriebswelle der Ölpumpe
10: Steuergerät Brennkraftmaschine
11: Steuergerät Elektromaschine EM1
12: Steuergerät Elektromaschine EM2
13: Steuergerät Kupplung K1
14: Steuergerät Kupplung K2
15: Bordnetz des Fahrzeugs
16: Leitungswiderstand
17: Leitungswiderstand
18: Differentialgetriebe
19: Bremsvorrichtung
20: Getriebesteuergerät
21: Bremssteuergerät
22: Einrichtung zur Ermittlung des Soll-Ladezustandes des Energiespeichers und des aktuellen Betriebsfalls des Fahrzeugs
23: Einrichtung zur Ermittlung der elektrisch möglichen Soll-Antriebsleistung
24: Einrichtung zur Festlegung der Antriebsleistungsverteilung
25: Einrichtung zur Ermittlung des Soll-Ladezustandes des Energiespeichers und des aktuellen Betriebsfalls des Fahrzeugs
26: Berechnungsmodul zur Ermittlung des Soll-Ladezustandes des elektrischen Energiespeichers
27: Betriebsfall
28: Energiespeicher, elektrische Batterie
29: Betriebsfall
30: Betriebsfall
31: Betriebsfall
32: Betriebsfall
33: Betriebsfall
34: Ausgang
35: Betriebsfall
36: Differenzbildner
37: Regler
38: Störgrößenaufschaltung
39: Berechnungsstufe
40: Filtereinrichtung
41: Vergleichsmodul
42: Filtereinrichtung
43: Vergleichsmodul
44: Filtereinrichtung
45: Differenzbildner
46: Vergleichsmodul
47: Differenzbildner
48: Vergleichsmodul
49: Filtereinrichtung
50: Summationsmodul
51: Vergleichsmodul
52: Vergleichsmodul
53: Summationsmodul
54: Berechnungsstufe
55: Überprüfungsmodul
56: Überprüfungsmodul
57: Berechnungsstufe
58: Differenzbildner
59: Filtereinrichtung
371: Regler
372: Regler
391: Berechnungsstufe
392: Berechnungsstufe

Betriebsfall	Aktueller Betriebsfall des Fahrzeuges
EM1	Elektromotor
EM2	Elektromotor
VM	Brennkraftmaschine
K1	Kupplung
K2	Kupplung
ΘVM	Massenträgheitsmoment der Brennkraftmaschine
ΘEM1	Massenträgheitsmoment der Elektromaschine 1
ΘEM2	Massenträgheitsmoment der Elektromaschine 2
ΘRad	Massenträgheitsmoment der Fahrzeugräder
k_sport	Sportlichkeitskennwert
soc_ksport	Soll-Ladezustand des Energiespeichers
soc_ist	Ist-Ladezustand des Energiespeichers
SOC_MIN	minimaler Ladezustand des Energiespeichers
SOC_MAX	maximaler Ladezustand des Energiespeichers
fahr_soll_p	Soll-Fahrleistung, Antriebsleistungswunsch des Fahrers
vm_min_p	minimale Antriebsleistung der Brennkraftmaschine
vm_max_p	maximale Antriebsleistung der Brennkraftmaschine
vm_soll_p	Soll-Antriebsleistung der Brennkraftmaschine
charge_p	Ladeleistung am Energiespeicher (zulässige Grenze)
discharge_p	Entladeleistung am Energiespeicher (zulässige Grenze)
max_em_p	maximal mögliche Leistung der wenigstens einen Elektromaschine
min_em_p	minimal mögliche Leistung der wenigstens einen Elektromaschine
em_soll_p	mechanische Soll-Antriebsleistung der wenigstens einen Elektromaschine EM1, EM2
em_soll_p1	elektrisch mögliche Soll-Antriebsleistung für die wenigstens eine Elektromaschine (Zwischenwert)
em_soll_sum_p	elektrisch mögliche Soll-Gesamtleistung aus einzelnen Betriebsarten für die wenigstens eine Elektromaschine
M_VM	Antriebsdrehmoment der Brennkraftmaschine
M_K2	Antriebsdrehmoment an der Kupplung K2
M_EM2	Antriebsdrehmoment der Elektromaschine EM2
M_GE	Antriebsdrehmoment an der Getriebeeingangswelle
em_kraftlad_p	elektrisch mögliche Soll-Leistung beim verbrennungsmotorischen Laden des Energiespeichers
em_boost_p	elektrisch mögliche Soll-Leistung bei der Drehmomentunterstützung der Brennkraftmaschine (boosten)
em_rekup_p	elektrisch mögliche Soll- Ladeleistung der Elektromaschine im Schubbetriebs des Fahrzeugs
em_capres_p	Elektrische Reserveleistung für einen elektromotorischen Betrieb

Claims

Vorrichtung zur Bestimmung der Antriebsleistungsverteilung in einem Hybrid-Antriebsstrang (1, 2) eines Fahrzeuges, beispielsweise eines Land-, Wasser-, Luftfahrzeuges, mit einer Brennkraftmaschine (VM), mindestens einer elektrischen Antriebsmaschine (EM1, EM2) und einem Getriebe (7) mit Mittel zum Erfassen des Antriebsleistungswunsches (fahr_soll_p) des Fahrers, Mitteln zum Erfassen der Betriebsparameter der Antriebsmaschinen (VM, EM1, EM2), Mittel zum Erfassen des Ladezustandes eines elektrischen Energiespeichers (28) und Mittel zur Aufteilung des Antriebsleistungswunsches (fahr_soll_p) des Fahrers in Soll-Leistungsvorgaben für die wenigstens zwei Antriebsmaschinen (VM, EM1, EM2), gekennzeichnet durch, eine Einrichtung (22) zur Bestimmung eines von der aktuellen dynamischen oder ökonomischen Fahrweise des Fahrers abhängigen Soll-Ladezustandes (soc_ksport) des Energiespeichers (28), sowie zur Bestimmung des aktuellen Betriebsfalls (Betriebsfall) des Antriebsstranges in Abhängigkeit von einem Sportlichkeitskennwert (k_sport) und einer minimalen und maximalen Leistung (vm_min_p, vm_max_p) der Brennkraftmaschine (VM) sowie von einem Ist-Ladezustand (soc_ist) des Energiespeichers (28), eine Einrichtung (23) zur Bestimmung der elektrisch möglichen Soll-Antriebsleistung (em_soll_p1) für die wenigstens eine Elektromaschine (EM1, EM2) in Abhängigkeit vom Soll-Ladezustand (soc_ksport) und dem aktuellen Betriebsfall (Betriebsfall) des Antriebsstranges, und eine Einrichtung (24) zur Bestimmung der Soll-Antriebsleistung (vm_soll_p, em_soll_p) für die Brennkraftmaschine (VM) und die wenigstens eine Elektromaschine (EM1, EM2) in Abhängigkeit von der elektrisch möglichen Soll-Antriebsleistung (em_soll_p1).
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Einrichtung (22) zur Ermittlung des Soll-Ladezustandes (soc_ksport) und des Betriebsfalls (Betriebsfall) zur Bestimmung dieser Werte folgende Größen zuleitbar sind: ein Sportlichkeitskennwert (k_sport), der Ist-Ladezustand (soc_ist) des Energiespeichers (28), der Antriebsleistungswunsch (fahr_soll_p) des Fahrers, sowie die minimale Leistung (vm_min_p) und die maximale Leistung (vm_max_p) der Brennkraftmaschine (VM) bei deren aktuellen Motordrehzahl.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Einrichtung (22) zur Ermittlung des Soll-Ladezustandes (soc_ksport) und des Betriebsfalls (Betriebsfall) der minimale Ladezustand (SOC_MIN) und der maximale Ladezustand (SOC_MAX) des elektrischen Energiespeichers (28) zuleitbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Einrichtung (23) zur Bestimmung der elektrisch möglichen Soll-Leistung (em_soll_p1) zur Bestimmung derselben folgende Größen zuleitbar sind: der aktuelle Betriebsfall (Betriebsfall), der Ist-Ladezustand (soc_ist), der Soll-Ladezustand (soc_ksport), eine Kenngröße für die Ladeleistungsbegrenzung (Ladeleistungsbegrenzung) und eine Kenngröße für die Entladungsleistungsbegrenzung (Abbauleistungsbegrenzung) des elektrischen Energiespeichers (28) in Abhängigkeit von dem Sportlichkeitskennwert (k_sport), der Wert für den minimalen und den maximalen Ladezustand (SOC_MIN, SOC_MAX) des Energiespeichers (28), sowie die minimale Leistung (vm_min_p) und die maximale Leistung (vm_max_p) der Brennkraftmaschine (VM) bei deren aktuellen Motordrehzahl.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Einrichtung (24) zur Festlegung der Antriebsleistungsverteilung zur Bestimmung derselben folgende Größen zuleitbar sind: die elektrisch mögliche Soll-Antriebsleistung (em_soll_p1), der Antriebsleistungswunsch (fahr_soll_p) des Fahrers, die maximale Entladeleistung (dischar-ge_p) und die maximale Ladeleistung (charge_p) des Energiespeichers (28), sowie die minimale Antriebsleistung (min_em_p) und die maximale Antriebsleistung (max_em_p) der wenigstens einen Elektromaschine (EM1, EM2).
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass für mehrere parallel ablaufende Betriebsfälle die jeweiligen betriebsfallbezogen elektrisch möglichen Soll-Antriebsleistungswerte auf einen Ausgang (34) der Einrichtung (23) zu einem elektrisch möglichen Soll-Gesamtantriebsleistungswert (em_soll_sum_p) aufsummierbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (23) zur Bestimmung der aktuell elektrisch möglichen Soll-Antriebsleistung (em_soll_p1) über wenigstens einen Differenzbildner (36) verfügt, in dem die Differenz aus den Werten für den Ist-Ladezustand (soc_ist) und dem Soll-Ladezustand (soc_ksport) des elektrischen Energiespeichers (28) bildbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (23) über wenigstens einen Differenzbildner (45) verfügt, in dem die Differenz aus dem Ist-Ladezustand (soc_ist) und dem maximalen Ladezustand (SOC_MAX) oder dem minimalen Ladezustand (SOC_MIN), des elektrischen Energiespeichers (28), je nach Betriebsfall, bildbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (23) über wenigstens einen Regler (37, 371, 372) verfügt, mit dem aus dem Differenzwert des Differenzbildners (36, 45) jeweils ein Wert für eine elektrische Antriebsleistung für die wenigstens eine Elektromaschine (EM1, EM2) bestimmbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass auf den im Regler (37, 371, 372) ermittelten Wert für eine elektrische Antriebsleistung die elektrische Leistung von anderen elektrischen Verbrauchern im Kraftfahrzeug hinzu addierbar (38) ist.
Vorrichtung nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (23) über wenigstens eine Berechnungsstufe (39, 391, 392) verfügt, mit der aus dem Ausgangswert des Reglers (37, 371, 372) der jeweilige Wert der elektrischen Leistung mit Hilfe des Wirkungsgrades der Elektromaschine (EM1, EM2) in die jeweilige mechanische Leistung dieser Elektromaschine umrechenbar ist.
Vorrichtung nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (23) über wenigstens eine Filtereinrichtung (40) verfügt, die nur negative Werte der Berechnungsstufe (39) weiterleitet.
Vorrichtung nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (23) über wenigstens eine Filtereinrichtung (59) verfügt, die nur positive Werte der Berechnungsstufe (39, 392) weiterleitet.
Vorrichtung nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (23) über wenigstens eine Filtereinrichtung (42) verfügt, die nur positive Werte des Antriebsleistungswunsches (fahr_soll_p) des Fahrers weiterleitet.
Vorrichtung nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (23) über wenigstens eine Filtereinrichtung (40) verfügt, die nur negative Werte eines Differenzbildners (47) weiterleitet, in dem die Differenz zwischen dem Antriebsleistungswunsch (fahr_soll_p) des Fahrers und der bei einer aktuellen Motordrehzahl maximal möglichen Antriebsleistung (vm_max_p) der Brennkraftmaschine (VM) bestimmbar ist.
Vorrichtung nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (23) über wenigstens eine Filtereinrichtung (49) verfügt, die nur negative Werte des Differenzbildners (47) weiterleitet, in dem die Differenz zwischen dem Antriebsleistungswunsch (fahr_soll_p) des Fahrers und der bei einer aktuellen Motordrehzahl maximal möglichen Antriebsleistung (vm_max_p) oder minimal möglichen Antriebsleitung (vm_min_p) der Brennkraftmaschine (VM), je nach Betriebsfall, bestimmbar ist.
Vorrichtung nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Einrichtung (23) einem Vergleichsmodul (41) der Ausgangswert der Filtereinrichtung (59), ein Wert für die Entladeleistungsbegrenzung (Abbauleistungsbegrenzung) sowie der Ausgangswert der Filtereinrichtung (42) zuführbar ist, und dass das Vergleichsmodul (41) als Minimalwertbildner zur Weitergabe des niedrigsten der genannten Werte ausgebildet ist, welcher den elektrisch möglichen Sollwert für die Elektromaschinenleistung (em_capres_p) für einen elektromotorischen Antrieb angibt.
Vorrichtung nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Einrichtung (23) einem Vergleichsmodul (43) der Ausgangswert der Filtereinrichtung (40), ein Wert für eine Ladeleistungsbegrenzung sowie der Ausgangswert einer weiteren Filtereinrichtung (40) zuführbar ist, und dass das Vergleichsmodul (43) als Maximalwertbildner zur Weitergabe des höchsten der genannten Werte ausgebildet ist, welcher den elektrisch möglichen Sollwert für die Ladeleistung (em_kraftlad_p) für einen generatorischen Betrieb der wenigstens einen Elektromaschine (EM1, EM2) bei einem Elektromaschinenantrieb durch die Brennkraftmaschine (VM) angibt.
Vorrichtung nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Einrichtung (23) einem Vergleichsmodul (46) der Ausgangswert der Berechnungsstufe (39) sowie der Ausgangswert der Filtereinrichtung (44) zuführbar ist, und dass das Vergleichsmodul (46) als Minimalwertbildner zur Weitergabe des niedrigsten der genannten Werte ausgebildet ist, welcher den elektrisch möglichen Sollwert für die Elektromaschinenleistung (em_boost_p) bei einer elektromotorischen Antriebsleistungsunterstützung für die Brennkraftmaschine (VM) angibt.
Vorrichtung nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Einrichtung (23) einem Vergleichsmodul (48) der Ausgangswert der Berechnungsstufe (39) sowie ein Wert für den Ausgangswert der Filtereinrichtung (49) zuführbar ist, und dass das Vergleichsmodul (48) als Maximalwertbildner zur Weitergabe des höchsten der genannten Werte ausgebildet ist, welcher den elektrisch möglichen Sollwert für die Ladeleistung (em_rekup_p) der wenigstens einen Elektromaschine bei einer das Hybridfahrzeug abbremsenden generatorischen Betriebsweise dieser wenigstens einen Elektromaschine angibt.
Vorrichtung nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Einrichtung (23) dem Vergleichsmodul (48) der Ausgangswert der Berechnungsstufe (391) sowie der Ausgangswert der Filtereinrichtung (49) zuführbar ist, dass dem Vergleichsmodul (43) der Ausgangswert der Filtereinrichtung (40), der Wert für die Ladeleistungsbegrenzung sowie der Ausgangswert der Filtereinrichtung (49) zuführbar ist, und dass die Ausgangswerte der beiden Vergleichsmodule (43 und 48) einem Summationsmodul (50) zuführbar sind, dessen Ausgangswert die elektrisch mögliche Soll-Gesamtladeleistung (em_soll_sum_p_gen) für einen generatorischen Betrieb der wenigstens einen Elektromaschine (EM1, EM2) bei einem Rekuperierbetrieb und einem dazu zeitgleichen generatorischen Betrieb angetrieben durch die Brennkraftmaschine (VM) angibt.
Vorrichtung nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Einrichtung (23) einem Vergleichsmodul (51) der Ausgangswert der Berechnungsstufe (391) sowie der Ausgangswert der Filtereinrichtung (44) zuführbar ist, dass einem Vergleichsmodul (52) der Ausgangswert der Filtereinrichtung (59), der Wert für die Entladungsleistungsbegrenzung (Abbauleistungsbegrenzung) sowie der Ausgangswert der Filtereinrichtung (42) zuführbar ist, und dass die Ausgangswerte der beiden Vergleichsmodule (51 und 52) einem Summationsmodul (53) zuführbar sind, dessen Ausgangswert die elektrisch mögliche Soll-Gesamtleistung (em_soll_sum_p_mot) für einen elektromotorischen Betrieb der wenigstens einen Elektromaschine (EM1, EM2) zur elektromotorischen Unterstützung der Brennkraftmaschine (VM) unter Nutzung von elektrischer Energie aus dem Energiespeicher (28) angibt.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der Einrichtung (24) zur Festlegung der Antriebsleistungsverteilung die betriebsfallbezogene elektrisch mögliche Soll-Antriebsleistung (em_soll_sum_p) für den generatorischen oder motorischen Betrieb der wenigstens einen Elektromaschine (EM1, EM2) einer Berechnungsstufe (54) zur Umrechnung der mechanischen Leistungsvorgabe in eine elektrische Leistungsvorgabe zuführbar ist, dass der Ausgangswert dieser Berechnungsstufe (54) einem ersten Überprüfungsmodul (55) für eine Lade- und Entladeleistungsbegrenzung des Energiespeichers (28) zuleitbar ist, dass der Ausgangswert des ersten Überprüfungsmoduls (55) einer Berechnungsstufe (57) zuführbar ist, in welcher der als elektrische Soll-Antriebsleistung vorliegende Ausgangswert des ersten Überprüfungsmoduls (55) in eine mechanische Soll-Antriebsleistung für die wenigstens eine Elektromaschine umwandelbar ist, dass diese Ausgangsgröße der Berechnungsstufe (57) einem zweiten Überprüfungsmodul (56) für die Beachtung der Grenzen der minimalen und maximalen Leistung (min_em_p, max_em_p) der wenigstens einen Elektromaschine (EM1, EM2) zuführbar ist, dass diese Ausgangsgröße (em_soll_p) einem Aktuator zur Steuerung der wenigstens einen Elektromaschine (EM1, EM2) sowie einem Differenzbildner (58) zuleitbar ist, in dem die Differenz zwischen der vom Fahrer gewünschten Soll-Antriebsleistung (fahr_soll_p) des Fahrzeugs und der Soll-Antriebsleistung (em_soll_p) bildbar ist, und dass der Ausgangswert dieses Differenzbildners (58) (vm_soll_p) einem Aktuator zur Steuerung des Leistungsstellgliedes der Brennkraftmaschine (VM) oder einem diesbezüglichen Motorsteuerungsgerät zuleitbar ist.
Verfahren zur Bestimmung der Antriebsleistungsverteilung in einem Hybrid-Antriebsstrang (1, 2) eines Kraftfahrzeuges, mit einer Brennkraftmaschine (VM), mindestens einer elektrischen Antriebsmaschine (EM1, EM2) und einem Getriebe (7) mit folgenden Verfahrensschritten: Erfassen des Antriebsleistungswunsches (fahr_soll_p) des Fahrers, Bestimmen der minimalen und maximalen Leistung (vm_min_p, vm_max_p) der Brennkraftmaschine bei deren gerade vorliegenden Motordrehzahl, Bestimmen des Ist-Ladezustandes (soc_ist) sowie des minimalen und maximalen Ladezustandes (SOC_MIN, SOC_MAX) eines Energiespeichers (28), Erfassen eines dem Fahrer zugeordneten Sportlichkeitskennwertes (k_sport), Bestimmen einer minimalen und einer maximalen Ladeleistung (charge_p, discharge_p) des Energiespeichers, und Bestimmen der minimalen und maximalen Antriebsleistung (em_min_p, em_max_p) der wenigstens einen Elektromaschine, dadurch gekennzeichnet, dass ein Soll-Ladezustand (soc_ksport) berechnet wird aus dem Wert für den aktuellen Antriebsleistungswunsch (fahr_soll_p) und dem Sportlichkeitskennwert (k_sport), dass der aktuelle Betriebsfall des Fahrzeugs bestimmt wird in Abhängigkeit von dem Sportlichkeitskennwert (k_sport) und der minimalen und maximalen Leistung (vm_min_p, vm_max_p) der Brennkraftmaschine sowie vom Ist-Ladezustand (soc_ist) des Energiespeichers (28), dass mit Hilfe der Werte für den Sportlichkeitskennwert (k_sport), den aktuellen Betriebsfall den Ist-Ladezustand (soc_ist) und den minimalen und maximalen Ladezuständen (SOC_MIN, SOC_MAX) des Energiespeichers, einem Ladeleistungsbegrenzungswert (Ladeleistungsbegrenzung) und einem Entladeleistungsbegrenzungswert (Abbauleistungsbegrenzung) sowie der minimalen und maximalen Leistung (vm_min_p, vm_max_p) der Brennkraftmaschine bei deren aktuellen Drehzahl ein elektrisch möglicher Soll-Antriebsleistungswert (em_soll_p1) für die wenigstens eine Elektromaschine (EM1, EM2) bestimmt wird, und dass mit Hilfe dieses elektrisch möglichen Soll- Antriebsleistungswertes (em_soll_p1) und der minimalen sowie maximalen Ladeleistung (charge_p, discharge_p) des Energiespeichers sowie mit der aktuell minimalen und maximalen Antriebsleistung (em_min_p, em_max_p) der wenigstens einen Elektromaschine Antriebsleistungssollwerte (em_soll_p, vm_soll_p) für die wenigstens eine Elektromaschine (EM1, EM2) und die Brennkraftmaschine (VM) erzeugt werden.
Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Soll-Ladezustand (soc_ksport) bestimmt wird durch die Gleichung: $soc_ksport = SOC_MIN + k_sport \cdot (SOC_MAX - SOC_MIN),$
wonach der Soll-Ladezustand (soc_ksport) aus der Summe des minimal zulässigen Ladezustandes (SOC_MIN) des Energiespeichers (28) plus dem aktuellen Sportlichkeitskennwert (k_sport) errechnet wird, wobei letzterer nur Werte zwischen dem minimal und dem maximal zulässigen Ladezustand (SOC_MIN, SOC_MAX) des Energiespeichers (28) annimmt.
Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Soll-Ladezustand (soc_ksport) zusätzlich von der aktuellen Fahrgeschwindigkeit abhängig gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Betriebsfall „Boosten“ erkannt wird, wenn folgende Bedingung erfüllt ist: fahr_soll_p > = vm_max_p & (soc_ist < soc_ksport) und demnach gilt, dass die Brennkraftmaschine (VM) hinsichtlich ihrer Antriebsleistung von wenigstens einer Elektromaschine (EM1, EM2) dann unterstützt wird, wenn die von Fahrer gewünschte Soll-Antriebsleistung (fahr_soll_p) größer oder gleich ist wie die von der Brennkraftmaschine bei deren aktuellen Drehzahl maximal bereitstellbaren Antriebsleistung (vm_max_p), und gleichzeitig der Ist-Ladezustand (soc_ist) kleiner als der durch den aktuellen Sportlichkeitsfaktor (k_sport) bestimmte Soll-Ladezustand (soc_ksport) ist.
Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Betriebsfall „Rekuperieren“ erkannt wird, wenn folgende Bedingung erfüllt ist: $fahr_soll_p < = vm_min_p& (soc_ist > soc_ksport),$
bei der die Soll-Antriebsleistung (fahr_soll_p) kleiner oder gleich ist wie die von der Brennkraftmaschine (VM) bei ihrer aktuellen Drehzahl minimal bereitstellbare Antriebsleistung (vm_min_p), und gleichzeitig der lst-Ladezustand (soc_ist) des elektrischen Energiespeichers (28) größer ist als der durch den aktuellen Sportlichkeitsfaktor (k_sport) bestimmte Soll-Ladezustand (soc_ksport).
Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Betriebsfall „Kraftstoff laden“ erkannt wird, wenn folgende Bedingung erfüllt ist: $(vm_min_p \geq fahr_soll_p < vm_max_p) & (soc_ist < soc_ksport),$
bei der die von Fahrer gewünschte Soll-Antriebsleistung (fahr_soll_p) kleiner oder gleich als die von der Brennkraftmaschine (VM) minimal bei ihrer aktuellen Drehzahl bereitstellbare Antriebsleistung (vm_min_p) sowie kleiner als die von dieser Antriebsmaschine (VM) maximal bei ihrer aktuellen Drehzahl erzeugbare Antriebsleistung (vm_max_p) ist, und dass gleichzeitig der Ist-Ladezustand (soc_ist) des elektrischen Energiespeichers (28) kleiner ist als der durch den aktuellen Sportlichkeitsfaktor (k_sport) bestimmte Soll-Ladezustand (soc_ksport).
Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Betriebsfall „Cap-Reserve abbauen“ erkannt wird, wenn folgende Bedingung erfüllt ist: $(vm_min_p < fahr_soll_p < vm_max_p) & (soc_ist < soc_ksport),$
bei der die von Fahrer gewünschte Soll-Antriebsleistung (fahr_soll_p) größer als die von der Brennkraftmaschine (VM) bei ihrer aktuellen Drehzahl minimal bereitstellbare Antriebsleistung (vm_min_p) sowie kleiner als die von dieser Antriebsmaschine (VM) bei ihrer aktuellen Drehzahl maximal erzeugbare Antriebsleistung (vm_max_p) ist, und gleichzeitig der Ist-Ladezustand (soc_ist) des elektrischen Energiespeichers (28) größer ist als der durch den aktuellen Sportlichkeitsfaktor (k_sport) bestimmte Soll-Ladezustand (soc_ksport).
Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Betriebsfall „Rekuperieren + Kraftstoff laden“ erkannt wird, wenn folgende Bedingung erfüllt ist: $(vm_min_p \geq fahr_soll_p) & (soc_ist < soc_ksport),$
bei der die von Fahrer gewünschte Soll-Antriebsleistung (fahr_soll_p) kleiner oder gleich als die von der Brennkraftmaschine (VM) bei ihrer aktuellen Drehzahl minimal bereitstellbare Antriebsleistung (vm_min_p) ist, und bei der gleichzeitig der Ist-Ladezustand (soc_ist) des elektrischen Energiespeichers (28) kleiner ist als der durch den aktuellen Sportlichkeitsfaktor (k_sport) bestimmte Soll-Ladezustand (soc_ksport).
Verfahren nach Anspruch 24 dadurch gekennzeichnet, dass der Betriebsfall „Boosten + Cap-Reserve abbauen“ erkannt wird, wenn folgende Bedingung erfüllt ist: $(fahr_soll_p \geq vm_max_p) & (soc_ist > soc_ksport)$
bei der die von Fahrer gewünschte Soll-Antriebsleistung (fahr_soll_p) größer oder gleich als die von der Brennkraftmaschine (VM) bei deren aktuellen Drehzahl maximal bereitstellbare Antriebsleistung (vm_max_p) ist, und bei der gleichzeitig der Ist-Ladezustand (soc_ist) des elektrischen Energiespeichers (28) größer ist als der durch den aktuellen Sportlichkeitsfaktor (k_sport) bestimmte Soll-Ladezustand (soc_ksport).
Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Betriebsfall „Cap-Reserve abbauen oder Kraftstoff laden“ erkannt wird, wenn folgende Bedingung erfüllt ist: $vm_min_p < = fahr_soll_p < = vm_max_p$
bei der die von Fahrer gewünschte Soll-Fahrleistung (fahr_soll_p) zwischen der von der Brennkraftmaschine (VM) bei ihrer aktuellen Drehzahl minimal bereitstellbaren Antriebsleistung (vm_min_p) und der maximal bei ihrer aktuellen Drehzahl erzeugbaren Antriebsleistung (vm_max_p) liegt und auch die angegebenen Grenzen erreicht werden können.
Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Betriebsfall „Rekuperieren + Kraftstoff laden“ erkannt wird, wenn folgende Bedingung erfüllt ist: $vm_min_p > fahr_soll_p,$
bei der die von Fahrer gewünschte Soll-Antriebsleistung (fahr_soll_p) nur kleiner als die von der Brennkraftmaschine (VM) bei ihrer aktuellen Drehzahl minimal bereitstellbare Antriebsleistung (vm_min_p) sein muss.
Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Betriebsfall „Boosten + Cap-Reserve abbauen“ erkannt wird, wenn folgende Bedingung erfüllt ist: $fahr_soll_p > vm_max_p,$
bei der die von Fahrer gewünschte Soll-Antriebsleistung (fahr_soll_p) nur größer als die von der Brennkraftmaschine (VM) bei ihrer aktuellen Drehzahl maximal bereitstellbare Antriebsleistung (vm_max_p) sein muss.