DE102007016513A1 - Verfahren zur Steuerung eines Antriebssystems für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

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Michael Dr.-Ing. Back
Harald Dr.-Ing. Braun
Markus Dipl.-Phys. Bulling
Norbert Dipl.-Ing. Ebner
Ralf Dipl.-Ing. Körber
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Antriebssystems (1) für ein Kraftfahrzeug mit einem eine Kurbelwelle (4) umfassenden Verbrennungsmotor (2) und mindestens einem mit dem Verbrennungsmotor (2), insbesondere der Kurbelwelle (4) gekoppelten oder koppelbaren Elektromotor (3), wobei, wenn sich das Fahrzeug im Schubbetrieb befindet, im leerlaufnahen Drehzahlbereich bei Unterschreiten einer Leerlaufsolldrehzahl (nSollLeerV) des Verbrennungsmotors (2) durch eine Istdrehzahl (nIstv) des Verbrennungsmotors (2) ein Abwürgeschutz aktiviert wird, bei welchem der Elektromotor (3) mit einem Solldrehmoment (MSollE) beaufschlagt wird, das kleiner oder gleich einem momentan möglichen Maximaldrehmoment (MMaxE) des Elektromotors (3) ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Antriebssystems für ein Kraftfahrzeug mit einem eine Kurbelwelle umfassenden Verbrennungsmotor und mindestens einem mit dem Verbrennungsmotor koppelbaren Elektromotor.
  • Ein derartiges Antriebssystem wird üblicherweise als Hybridantrieb bezeichnet. Bei der Entwicklung und Optimierung neuer Antriebssysteme von Kraftfahrzeugen werden insbesondere Emissionsverhalten, Verbrauch, Leistung und Fahrkomfort berücksichtigt. Dabei werden heutige Verbrennungsmotoren im Allgemeinen mit Motormanagementfunktionen ausgestattet, die verschiedene Betriebszustände einstellen können.
  • So ist beispielsweise zur Senkung des Verbrauchs und von Schadstoffemissionen als Betriebszustand ein Schubbetrieb einstellbar, wenn der Fahrer während der Fahrt den Fuß vom Fahrpedal nimmt. Dabei wird im Schubbetrieb der Verbrennungsmotor durch die Trägheit des Kraftfahrzeuges angeschoben, wobei die Antriebsleistung des Verbrennungsmotors nicht mehr benötigt wird. Durch Aktivierung einer so genannten Schubabschaltung im Schubbetrieb werden insbesondere oberhalb einer unteren Drehzahlgrenze, die deutlich oberhalb der Leerlauf drehzahl liegt, üblicherweise die Einspritzung und die Zündung des Verbrennungsmotors abgeschaltet, wobei das Kraftfahrzeug durch die vom Verbrennungsmotor zu verrichtende Kompressionsarbeit abgebremst wird. Eine Deaktivierung der Schubabschaltung erfolgt entweder zumindest mittelbar durch den Fahrer, z. B. indem dieser wieder Gas gibt, oder automatisch, z. B. wenn die Drehzahl des Verbrennungsmotors eine bestimmte Grenze, die oberhalb der Leerlaufdrehzahl liegt, unterschreitet. Daraufhin wird erneut Kraftstoff zugeführt und die Zündung zugeschaltet, so dass der Verbrennungsmotor wieder ein Antriebsmoment erzeugt.
  • Dabei erfolgt die Deaktivierung der Schubabschaltung und somit die Zuschaltung der Einspritzung üblicherweise in einem Drehzahlbereich deutlich über der Leerlaufdrehzahl in einem Drehzahlbereich von ca. 1500 U/min, da bei Aufrechterhaltung der Schubabschaltung unterhalb von diesem Drehzahlbereich die Gefahr bestehen würde, dass die Leerlaufdrehzahl erreicht oder unterschritten wird und nicht schnell genug ein Drehmoment aufgebaut werden kann, so dass der Verbrennungsmotor ausgeht (= so genanntes "Abwürgen").
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Steuerung eines Antriebssystems eines Kraftfahrzeuges anzugeben, bei welchem insbesondere im Schubbetrieb ein Abwürgen sicher vermieden ist.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Steuerung eines Antriebssystems für ein Kraftfahrzeug mit einem eine Kurbelwelle umfassenden Verbrennungsmotor und mindestens einem mit dem Verbrennungsmotor, insbesondere dessen Kurbelwelle gekoppelten oder koppelbaren Elektromotor wird im leerlaufnahen Drehzahlbereich bei Unterschreiten der Leerlaufsolldrehzahl des Verbrennungsmotors durch die momentane Istdrehzahl des Verbrennungsmotors ein Abwürgeschutz aktiviert, bei welchem der Elektromotor mit einem Solldrehmoment beaufschlagt wird, das kleiner oder gleich einem momentan möglichen Maximaldrehmoment des Elektromotors ist. Dabei wird der Elektromotor im leerlaufnahen Drehzahlbereich solange mit dem ermittelten dynamischen Solldrehmoment beaufschlagt, bis eine obere Drehzahlgrenze für den Verbrennungsmotor erreicht oder überschritten wird. Dies stellt sicher, dass insbesondere in einem Drehzahlbereich unterhalb der Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors der Elektromotor mit dem maximal möglichen und zur Verfügung stehenden dynamischen Drehmoment eingestellt wird, das über einem angeforderten Solldrehmoment liegen kann und diesen dann erhöht.
  • Bevorzugt wird der Elektromotor bis zum Erreichen oder Überschreiten einer vorgegebenen oberen Drehzahlgrenze (= einem vorgegebenen oberen Schwellwert) mit dem möglichen Maximaldrehmoment eingestellt, das dann auf die Kurbelwelle aufgebracht wird. Dabei ist die Einstellung des Elektromotors mit dem möglichen Maximaldrehmoment insbesondere nur einmal pro Zündungslauf aktiv, es sei denn die vorgegebene obere Drehzahlschwelle ist erreicht oder überschritten. Damit wird vermieden, dass bei aktiver Abwürgeschutzfunktion die Einstellung des Maximaldrehmomentes z. B. bei einem leeren Tank mehr als einmal aktiv ist.
  • Durch das Einstellen und Aufbringen eines aus dem Solldrehmoment resultierenden Drehmomentes am Elektromotor auf ein maximal zur Verfügung stehendes dynamisches Drehmoment wird ein Ausgehen ("Abwürgen") des Verbrennungsmotors sicher vermieden, da durch das zusätzlich aufgebrachte Drehmoment des Elektromotors an der Kurbelwelle die Istdrehzahl des Verbrennungsmotors in dem leerlaufnahen Drehzahlbereich gehalten wird. Diese Aufrechterhaltung einer Mindestdrehzahl für den Verbrennungsmotor durch Zuschaltung des Elektromotors und Aufschaltung eines Drehmomentes des Elektromotors auf die Kurbelwelle ermöglicht somit eine Abwürgeschutzfunktion für den Verbrennungsmotor.
  • Darüber hinaus kann durch die fortlaufende Ermittlung von weiteren Drehzahlkennwerten des Verbrennungsmotors, wie der Drehzahldifferenz und/oder gegebenenfalls einem Drehzahlgradienten, das Solldrehmoment an aus diesen Drehzahlkennwerten resultierenden Drehzahlschwankungen bzw. kritischen Drehzahlwerten des Verbrennungsmotors dynamisch angepasst werden, so dass diese auftretenden Drehzahlschwankungen der Istdrehzahl des Verbrennungsmotors durch Aufschaltung des dynamisch eingestellten Drehmomentes des Elektromotors kompensiert werden und sich ein weitgehend gleichmäßiger und ruhiger Drehzahlverlauf ergibt. Darüber hinaus sind durch ein derartig einstellbares gleichmäßiges Fahrverhalten im Schubbetrieb und insbesondere im Schubbetrieb mit Schubabschaltung der Kraftstoffverbrauch und Schadstoffemissionen reduziert.
  • Das Verfahren ist bevorzugt in einem oder in mehreren Steuergeräten, insbesondere in einem bereits vorhandenen Steuergerät, z. B. einem Motorsteuergerät, oder in einem Regler, insbesondere einem bereits vorhandenen Regler, z. B. einem Leerlaufregler, implementiert.
  • Vorzugsweise kann das momentan mögliche Maximaldrehmoment des Elektromotors in Abhängigkeit vom Ladezustand einer Batterie, von der Drehzahldifferenz, insbesondere vom Abstand der Istdrehzahl von der Leerlaufsolldrehzahl des Verbrennungsmotors, von der Kühlwassertemperatur, von der Istdrehzahl des Verbrennungsmotors, von der Temperatur des Verbrennungsmotors, der Temperatur des Elektromotors und/oder der Temperatur der Batterie ermittelt werden. Somit wird der Elektromotor nur mit einem derzeit zulässigen Maximaldrehmoment eingestellt, so dass eine Überlastung des Elektromotors vermieden ist.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird das ermittelte Solldrehmoment für den Elektromotor insbesondere im momentengeführten Betrieb auf ein vorgegebenes Minimaldrehmoment des Elektromotors begrenzt. Unter einem momentengeführten Betrieb wird insbesondere ein Zuschalten und Betreiben des Elektromotors im leerlaufnahen Drehzahlbereich des Verbrennungsmotors ohne Ladebetrieb verstanden. Wird nach dem oben beschriebenen Verfahren ein Solldrehmoment für den Elektromotor zur Erzielung eines Abwürgeschutzes ermittelt, das zweckmäßigerweise oberhalb des vorgegebenen Minimaldrehmoment des Elektromotors liegt, wird dieser vorzugsweise zugeschaltet, wobei das ermittelte Solldrehmoment für den Elektromotor an diesem eingestellt wird. Das ermittelte Solldrehmoment wird auch bei bereits eingeschaltetem Elektromotor eingestellt. Im Detail wird bei eingeschaltetem Elektromotor die Abwürgeschutzfunktion hoch priorisiert, so dass das ermittelte Solldrehmoment hinreichend schnell eingestellt wird.
  • Vorzugsweise wird das zulässige Minimaldrehmoment dynamisch, insbesondere in Abhängigkeit von der Drehzahldifferenz, insbesondere vom Abstand der Istdrehzahl von der Leerlaufsoll drehzahl des Verbrennungsmotors, der Kühlwassertemperatur und/oder von der Spannung des Elektromotors ermittelt.
  • Darüber hinaus wird das ermittelte Solldrehmoment für den Elektromotor im Ladebetrieb auf ein ermitteltes Mimimalladedrehmoment nach unten begrenzt. Im Detail wird im Ladebetrieb bevorzugt ein variables Ladedrehmoment eingestellt, das in Abhängigkeit von der aktuellen Ladeanforderung bestimmt und das auf ein in Abhängigkeit vom Abstand der Istdrehzahl von der Leerlaufsolldrehzahl des Verbrennungsmotors und der Kühlwassertemperatur ermitteltes Mimimalladedrehmoment nach unten oder auf ein Maximalladedrehmoment nach oben begrenzt wird. Hierdurch ist sichergestellt, dass im Ladebetrieb der Elektromotor innerhalb zulässiger Grenze belastet wird.
  • Zusätzlich wird für das Minimalladedrehmoment eine untere Ladedrehmomentgrenze vorgegeben, die durch einen Gradientenbegrenzer mit variablen positiven Gradienten und variablen negativen Gradienten begrenzt wird, um im Falle eines Spannungseinbruches einen negativen Ladedrehmomentsprung zu vermeiden.
  • Vorzugsweise wird als Drehzahldifferenz die Differenz von Leerlaufsolldrehzahl und momentaner Istdrehzahl des Verbrennungsmotors (auch Motordrehzahl genannt) ermittelt. Als weiterer Drehzahlkennwert zur variablen Einstellung des Solldrehmomentes des Elektromotors kann zusätzlich beispielsweise ein Drehmomentgradient ermittelt werden. Als Drehmomentgradient wird bevorzugt die erste Ableitung der Drehzahländerungen der Istdrehzahl des Verbrennungsmotors je vorgegebener Zeiteinheit ermittelt. Auf diese Weise lässt sich beispielsweise eine starke Reduzierung der Istdrehzahl dann erfassen, wenn im Schubbetrieb die Schubabschaltung aktiviert ist und die Istdrehzahl zusätzlich durch die Abbremsung des Kraftfahrzeuges aufgrund der vom Verbrennungsmotor zu verrichtenden Kompressionsarbeit stark sinkt und es somit im leerlaufnahen Drehzahlbereich schnell zu einem Unterschreiten der Leerlaufdrehzahl und zu einem Ausschalten des Verbrennungsmotors führen könnte.
  • Vorteilhafterweise wird die momentane Istdrehzahl des Verbrennungsmotors mittels eines Drehzahlsensors fortlaufend erfasst. Darüber hinaus wird beispielsweise von einem Steuergerät, in welchem ein Leerlaufregler implementiert ist, die Leerlaufsolldrehzahl fortlaufend ermittelt.
  • Der Elektromotor ist insbesondere eine rotierende elektrische Maschine, welche sowohl als elektrischer Motor als auch als elektrische Bremse, Starter-Generator und/oder Generator betrieben werden kann. Darüber hinaus kann eine in herkömmlicher Weise aus einem eingestellten und aufgebrachten Bremsmoment gewonnene Bremsenergie durch den auch als Generator betreibbaren Elektromotor beispielsweise in einer Batterie gespeichert werden.
  • Der Elektromotor kann indirekt über ein automatisiertes Handgetriebe oder ein Automatikgetriebe mit dem Verbrennungsmotor gekoppelt oder koppelbar sein. Alternativ, kann der Elektromotor auch direkt gekoppelt oder koppelbar sein, z. B. wenn der Läufer des Elektromotors – ähnlich einem Schwungrad – direkt auf der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors oder auf einer koppelbaren Verlängerung dieser Kurbelwelle angeordnet ist.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
  • Dabei zeigt:
  • 1 schematisch ein Steuergerät zur Steuerung eines Antriebssystems mit einem Verbrennungsmotor und einem an diesen koppelbaren oder gekoppelten Elektromotor, und
  • 2 ein schematisches Diagramm mit verschiedenen Drehmomentverläufen als Funktion der Zeit.
  • Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
  • In 1 ist schematisch ein als Hybridantrieb ausgebildetes Antriebssystem 1 für ein Kraftfahrzeug gezeigt, das einen Verbrennungsmotor 2 und einen Elektromotor 3 umfasst. Der Elektromotor 3 ist mit einer Kurbelwelle 4 des Verbrennungsmotors 2 verbunden oder verbindbar und kann diese antreiben, d. h. positive oder negative Drehmomente auf sie ausüben. Zur Gewinnung von Rekuperationsenergie ist der Elektromotor 3 mit einer Batterie 5 verbunden. Je nach Art und Aufbau des Hybridantriebs, z. B. serieller Hybrid, Parallelhybrid oder Mischhybrid, ist der Elektromotor 3 direkt oder indirekt über ein Getriebe 6, z. B. ein automatisiertes Handgetriebe oder ein Automatikgetriebe, mit der Kurbelwelle 4 koppelbar. Im Ausführungsbeispiel nach 1 ist der Elektromotor 3 direkt mit der Kurbelwelle 4 koppelbar.
  • Zur Steuerung und/oder Regelung des Antriebssystems 1 ist ein elektronisches Steuergerät 7 vorgesehen. Das Steuergerät 7 kann ein bereits vorhandenes Steuergerät, z. B. Bremssteuergerät, Motorsteuergerät, Leerlaufregler, sein, in welches das nachfolgend beschriebene Verfahren implementiert ist. Darüber hinaus können weitere Steuerungs- und/oder Regelungsverfahren, z. B. zur Fahrstabilität, Rekuperation und Laden der Batterie 5, Leerlaufregelung, Motorsteuerung und/oder Bremssteuerung, im Steuergerät 7 implementiert sein. Mittels des Steuergeräts 7 sind sowohl der Verbrennungsmotor 2 als auch der Elektromotor 3, bevorzugt nur der Elektromotor 3 steuer- und/oder regelbar.
  • Im Betrieb des Kraftfahrzeuges kann durch Wegnahme einer Beschleunigungsanforderung, indem beispielsweise der Fahrer den Fuß vom Fahrpedal 8 nimmt und dieses nicht mehr betätigt, oder indem eine automatische Fahrantriebssteuerung, beispielsweise ein so genannter Tempomat, keine Beschleunigung, sondern eine Geschwindigkeitsreduzierung anfordert, oder indem ein Distanzhalter zur automatischen Einhaltung einer Distanz eine Geschwindigkeitsreduzierung anfordert, für das Kraftfahrzeug als Betriebszustand ein Schubbetrieb eingestellt werden, in welchem das Kraftfahrzeug durch dessen Trägheit angeschoben wird und die Antriebsleistung des Verbrennungsmotors 2 nicht mehr benötigt wird.
  • Zur Steuerung des Antriebssystems 1 in einem solchen Schubbetrieb dienen dem Steuergerät 7 zumindest folgende Parameter, Werte und/oder Kenngrößen: eine aus einem Aufspannungswert A eines Pedalwertgebers 9 des Fahrpedals 8 abgeleitete Drehmomentanforderung M, mindestens eine Drehzahl n eines Drehzahlgebers 10 (z. B. Istdrehzahl nIstV des Verbrennungsmotors 2 und Istdrehzahl nIstE des Elektromotors), Temperaturwerte TV, TE und TB von Temperatursensoren 11 bis 13 des Verbrennungsmotors 2, des Elektromotors 3 bzw. der Batterie 5. Ein weiterer Temperatursensor 14 ermittelt die Kühlwassertemperatur TK. Darüber hinaus können dem Steuergerät 7 weitere Parameter zugeführt oder von diesem anhand anderer Parameter ermittelt werden: eine Leerlaufsolldrehzahl nSollLeerV, momentane minimale Istdrehmomente MminV und MminE des Verbrennungsmotors 2 bzw. des Elektromotors 3 des im Schubbetrieb fahrenden Kraftfahrzeuges (die im Weiteren Schubdrehmomente MminV, MminE genannt werden), Drehzahlgrenzwerte nGrenz, ein Anforderungssignal SSAS zur Aktivierung oder Deaktivierung einer Schubabschaltung SAS und/oder ein zulässiges Minimaldrehmoment MStatminE des Elektromotors 3 (= minimaler Grenzwert).
  • Zusätzlich können zur Berücksichtigung von Betriebs- und Fahrkenngrößen zur Aktivierung oder Deaktivierung einer Schubabschaltung und/oder zur Aktivierung oder Deaktivierung einer Rekuperation oder eines Ladebetriebes der Batterie 5 weitere Kennwerte dienen: ein Ladezustandswert L eines Ladezustands SOC der Batterie 5, ein Neigungswert N eines Neigungssensors 15, ein Programmwert P eines mittels eines Schalters 16 gewählten Automatikprogramms des Getriebes 6, die Fahrzeuggeschwindigkeit v, eine Längs- bzw. Querbeschleunigung aL,Q des Kraftfahrzeuges.
  • Mittels des Steuergeräts 7 werden anhand der ermittelten oder erfassten Kennwerte, Parameter und/oder physikalischen Größen direkt oder indirekt ein den Verbrennungsmotor 3 repräsentierender Drehzahlgradient dn/dt für eine vorgegebene Zeiteinheit sowie eine Drehzahldifferenz Δn ermittelt. Sowohl der Drehzahlgradient dn/dt als auch die Drehzahldifferenz Δn werden fortlaufend ermittelt.
  • Im Betrieb des Fahrzeuges wird im leerlaufnahen Drehzahlbereich in Abhängigkeit vom Wert der dem Steuergerät 7 zugeführten und/oder von diesem ermittelten Kenngrößen, insbesondere in Abhängigkeit vom Abstand der Istdrehzahl nIstV von der Leerlaufsolldrehzahl nSollLeerV des Verbrennungsmotors 2 das nachfolgend anhand der 2 beschriebene Verfahren zur Einstellung eines Solldrehmomentes MSollE für den Elektromotor 3 ausgeführt.
  • 2 zeigt verschiedene Drehmomentverläufe V1 bis V5 in Abhängigkeit von der Zeit t.
  • Dabei stellt der Drehmomentverlauf V1 den Verlauf des Solldrehmomentes MSollE des Elektromotors 3 (= Momentenvorgabe für Elektromotor im momentengeführten Betrieb), der Drehmomentverlauf V2 eine untere Ladedrehmomentgrenze MLadegrenz (= unterer, von der aktuellen Ladedrehmomentanforderung abhängiger Grenzwert), der Drehmomentverlauf V3 ein Ladedrehmoment MLadeE (= virtuelles Ladedrehmoment im momentengeführten Betrieb oder rückgerechnetes Ladedrehmoment im Ladebetrieb) des Elektromotors 3, der Drehmomentverlauf V4 ein Minimalladedrehmoment MLademinE (= untere Ladedrehmomentbeschränkung) und der Drehmomentverlauf V5 ein zulässiges Minimaldrehmoment MStatminE (= untere Drehmomentgrenze) des Elektromotors 3 dar.
  • Im Betrieb des Fahrzeuges befindet sich dieses bis zum Zeitpunkt t1 im Fahrbetrieb. Ab dem Zeitpunkt t1 bis zum Zeitpunkt t2 befindet sich das Fahrzeug im Schubbetrieb mit oder ohne Schubabschaltung, in welchem das Fahrzeug allein durch dessen Trägheit angeschoben wird. Zum Zeitpunkt t2 und t3 liegt eine Ladedrehmomentanforderung zum Laden der Batterie 5, zum Betrieb von elektrischen Verbrauchern, z. B. einem elektrischen Klimakompressor, und/oder zur Stützung eines Bordnetzes an. Zum Zeitpunkt t4 wird der Fahrbetrieb des Fahrzeuges wieder aufgenommen, beispielsweise betätigt der Fahrer wieder ein Fahrpedal.
  • Um im Schubbetrieb im leerlaufnahen Drehzahlbereich ein so genanntes Abwürgen des Verbrennungsmotors 3 zu vermeiden, wird bei Unterschreiten der Leerlaufsolldrehzahl nSollLeerV durch die Istdrehzahl nIstV des Verbrennungsmotors 2 ein Abwürgeschutz aktiviert, durch welchen der Elektromotor 3 mit einem Solldrehmoment MSollE beaufschlagt wird, das kleiner oder gleich einem momentan möglichen Maximaldrehmoment MMaxE ist, wie dies beispielhaft am variablen Drehmomentverlauf V1 für das Solldrehmoment MSollE ab dem Zeitpunkt t2 gezeigt ist.
  • Dabei werden mittels des eingestellten Solldrehmomentes MSollE positive Drehmomentwerte als antreibendes Moment auf die Kurbelwelle 4 gebracht. Durch das zusätzlich aufgebrachte Drehmoment MIstE des Elektromotors 3 an der Kurbelwelle 4 des Verbrennungsmotors 2 steigt die Istdrehzahl nIstV des Verbrennungsmotors 2 und wird ein Abfallen der Istdrehzahl nIstV des Verbrennungsmotors 2 weit unterhalb der Leerlaufdrehzahl nL in einen Ausschaltbereich für den Verbrennungsmotor 2 hinein sicher vermieden.
  • Das Solldrehmoment MSollE wird insbesondere bei Momentenführung, d. h. im momentengeführten Betrieb, nach unten auf das vorgegebene zulässige Minimaldrehmoment MStatminE und nach oben auf das Maximaldrehmoment MMaxE begrenzt. Die Beaufschlagung mit dem momentan möglichen Maximaldrehmoment MMaxE stellt sicher, dass im Drehzahlbereich unterhalb der Leerlaufdrehzahl nL der Elektromotor 3 mit seinem maximal möglichen und zur Verfügung stehenden dynamischen Drehmoment MmaxE eingestellt wird, das beispielsweise über dem ermittelten Solldrehmoment MSollE liegen kann. Dabei wird der Elektromotor 3 bis zum Erreichen oder Überschreiten einer vorgegebenen oberen Drehzahlgrenze nGrenz mit dem möglichen Maximaldrehmoment MmaxE eingestellt.
  • Je nach Vorgabe wird das momentan mögliche Maximaldrehmoment MMaxE in Abhängigkeit von zumindest einem der folgenden Parameter bestimmt: Ladezustand SOC der Batterie 5, momentane Drehzahldifferenz Δn, momentane Istdrehzahl nIstV des Verbrennungsmotors 2, momentane Leerlaufsolldrehzahl nSollLeerV des Verbrennungsmotors 2, der Kühlwassertemperatur TK, der Temperatur TV des Verbrennungsmotors 2, der Temperatur TB der Batterie 5 und/oder der Temperatur TE des Elektromotors 3.
  • Das als untere Momentengrenze dienende Minimaldrehmoment MStatminE kann ebenfalls in Abhängigkeit von mindestens einem der nachfolgenden Parameter dynamisch bestimmt werden: momentane Drehzahldifferenz Δn, momentane Istdrehzahl nIstV des Verbrennungsmotors 2, momentane Leerlaufsolldrehzahl nSollLeerV des Verbrennungsmotors 2, der Kühlwassertemperatur TK, der Temperatur TE des Elektromotors 3 und/oder der Spannung des Elektromotors 3.
  • Kommt es zusätzlich zu einer Ladeanforderung und somit zu einem Ladebetrieb (siehe Zeitpunkte t2, t3; 2), so wird in Abhängigkeit vom Abstand der Istdrehzahl nIstV des Verbrennungsmotors 2 zur Leerlaufsolldrehzahl nSollLeerV das ermittelte Solldrehmoment MSollE nach unten auf ein vom Leerlauf abhängiges Minimalladedrehmoment MLademinE für den Elektromotor 3 begrenzt, wie dies beispielhaft anhand des Drehmomentverlaufs V4 gezeigt ist.
  • Darüber hinaus wird ein variables Ladedrehmoment MLadeE (siehe Drehmomentverlauf V3) ermittelt, welches in Abhängigkeit von einer aktuellen Ladeanforderung, z. B. von einer Batterie 5, einem Bordnetz und/oder einer Last, z. B. einem Klimakompressor, bestimmt wird und das nach oben durch ein Maximalladedrehmoment MLademaxE und nach unten durch ein Minimalladedreh moment MLademinE (siehe Drehmomentverlauf V4) begrenzt wird. Dabei wird das Minimalladedrehmoment MLademinE in Abhängigkeit vom Abstand der Istdrehzahl nIstV des Verbrennungsmotors 2 zur Leerlaufsolldrehzahl nSollLeerV des Verbrennungsmotors 2 bestimmt und somit variabel vorgegeben. Um im Falle eines Spannungseinbruches einen negativen Ladedrehmomentsprung zu vermeiden, wird eine untere Ladedrehmomentgrenze MLadegrenz (= Drehmomentverlauf V2 = von der aktuellen Ladedrehmomentanforderung abhängiger Grenzwert) variabel vorgegeben, die durch einen Gradientenbegrenzer (= Begrenzung der Veränderung der unteren Ladedrehmomentgrenze MLadegrenz) mit variablen positiven Gradienten und variablen negativen Gradienten begrenzt wird. Dabei sind insbesondere hohe positive Gradienten, wie zum Zeitpunkt t4 am Drehmomentverlauf V2 gezeigt, zulässig.
  • Das insgesamt zulässige Minimalladedrehmoment MeffLademinE und somit auch das Ladesolldrehmoment MLadesollE ist nach unten begrenzt durch das Maximum aus dem Minimalladedrehmomentes MLademinE (= Drehmomentverlauf V4) und der unteren Ladedrehmomentgrenze MLadegrenz (= Drehmomentverlauf V2). Hierdurch wird sichergestellt, dass das virtuelle Ladedrehmoment MLadeE im momentengeführten Betrieb nicht beliebig negativ werden kann.
  • Ferner können weitere, das Drehzahlverhalten des Kraftfahrzeuges beeinflussende Kenngrößen berücksichtigt werden. Dazu sind beispielsweise Kennlinien in Abhängigkeit vom gewählten Automatikprogramm P, von der ermittelten Steigung N und/oder der Temperaturen TV, TE, TB, für eine drehzahlabhängige Kennlinienführung des Solldrehmomentes MSollE des Elektromotors 3 vorgegeben. Die Berücksichtigung dieser Abhängigkeiten durch eine ermittelte Kennlinie bei der Bestimmung des einzustellenden Solldrehmomentes MSollE dient insbesondere einem verbesserten Fahrkomfort und/oder der Fahrzeugsicherheit und/oder der Fahrzeugstabilität, wobei im zulässigen Betriebsbereich der beiden Motoren der Abwürgeschutz Vorrang hat. Zur Fahrzeugsicherheit wird beispielsweise bei einer zu hohen Motortemperatur TE des Elektromotors 3 das Solldrehmoment MSollE nicht aufgeschaltet, um eine zu hohe Belastung des Elektromotors 3 zu vermeiden.
    • 1
    Antriebssystem
    2
    Verbrennungsmotor
    3
    Elektromotor
    4
    Kurbelwelle
    5
    Batterie
    6
    Getriebe
    7
    Steuergerät
    8
    Fahrpedal
    9
    Fahrpedalgeber
    10
    Drehzahlsensor
    11
    Temperatursensor für Verbrennungsmotor
    12
    Temperatursensor für Elektromotor
    13
    Temperatursensor für Batterie
    14
    Temperatursensor für die Kühlwassertemperatur
    15
    Neigungssensor
    16
    Schalter zur Auswahl eines Automatikprogramms
    A
    Aufspannung am Fahrpedal
    aL
    Längsbeschleunigung
    aQ
    Querbeschleunigung
    MmaxE
    Maximaldrehmoment des Elektromotors
    MminE
    Minimaldrehmoment des Elektromotors
    MLadeE
    Ladedrehmoment des Elektromotors
    MLadegrenz
    untere Ladedrehmomentgrenze des Elektromotors
    MLademaxE
    Maximalladedrehmoment des Elektromotors
    MLademinE
    Minimalladedrehmoment des Elektromotors
    MLadesollE
    Ladesolldrehmoment des Elektromotors
    MSollE
    Solldrehmoment des Elektromotors
    N
    Steigung
    n
    Drehzahl
    nIstE
    Istdrehzahl des Elektromotors
    nIstV
    Istdrehzahl des Verbrennungsmotors
    nL
    Leerlaufdrehzahl
    nSollLeerV
    Leerlaufsolldrehzahl
    P
    Automatikprogramm
    SSAS
    Anforderungssignal für Schubabschaltung
    SAS
    Schubabschaltung
    SOC
    Ladezustand der Batterie

Claims (11)

  1. Verfahren zur Steuerung eines Antriebssystems (1) für ein Kraftfahrzeug mit einem eine Kurbelwelle (4) umfassenden Verbrennungsmotor (2) und mindestens einem mit dem Verbrennungsmotor (2), insbesondere der Kurbelwelle (4) gekoppelten oder koppelbaren Elektromotor (3), wobei wenn sich das Fahrzeug im Schubbetrieb befindet, im leerlaufnahen Drehzahlbereich bei Unterschreiten einer Leerlaufsolldrehzahl (nSollLeerV) des Verbrennungsmotors (2) durch eine Istdrehzahl (nIstV) des Verbrennungsmotors (2) ein Abwürgeschutz aktiviert wird, bei welchem der Elektromotor (3) mit einem Solldrehmoment (MSollE) beaufschlagt wird, das kleiner oder gleich einem momentan möglichen Maximaldrehmoment (MMaxE) des Elektromotors (3) ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das ermittelte Solldrehmoment (MSollE) für den Elektromotor (3) solange mit dem momentan möglichen Maximaldrehmoment (MMaxE) des Elektromotors (3) eingestellt wird, bis die momentane Istdrehzahl (nIstV) des Verbrennungsmotors (2) gleich oder größer einem vorgegebenen oberen Schwellwert ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das momentan mögliche Maximaldrehmoment (MMaxE) des Elektromotors (3) in Abhängigkeit vom Ladezustand (SOC) einer Batterie (5), von der Drehzahldifferenz (Δn), von der Kühlwassertemperatur (TK), von einer Istdrehzahl (nIstV) des Verbrennungsmotors (2), von einer Temperatur (TV) des Verbrennungsmotors (2), von einer Temperatur (TE) des Elektromotors (3) und/oder von einer Temperatur (TB) der Batterie (5) ermittelt wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das ermittelte Solldrehmoment (MSollE) für den Elektromotor (3) im momentengeführten Betrieb auf ein vorgegebenes zulässiges Minimaldrehmoment (MStatminE) nach unten begrenzt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das zulässige Minimaldrehmoment (MStatminE) in Abhängigkeit von der Drehzahldifferenz (Δn), der Kühlwassertemperatur (TK) und/oder von der Spannung (U) des Elektromotors (3) ermittelt wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das ermittelte Solldrehmoment (MSollE) für den Elektromotor (3) im Ladebetrieb auf ein ermitteltes Mimimalladedrehmoment (MLademinE) nach unten begrenzt wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Ladebetrieb ein variables Ladedrehmoment (MLadeE) eingestellt wird, das in Abhängigkeit von der aktuellen Ladeanforderung bestimmt und das auf ein in Abhängigkeit von der aktuellen Drehzahldifferenz (Δn) und der Kühlwassertemperatur (TK) ermitteltes Mimimalladedrehmoment (MLademinE) nach unten oder Maximalladedrehmoment (MLademaxE) nach oben begrenzt wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass für das Minimalladedrehmoment (MLademinE) eine untere Ladedrehmomentgrenze (MLadegrenz) vorgegeben wird, die durch einen Gradientenbegrenzer mit variablen positiven Gradienten und variablen negativen Gradienten begrenzt wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass als Drehzahldifferenz (Δn) die Differenz von Leerlaufsolldrehzahl (nSollLeerV) und momentaner Istdrehzahl (nIstV) des Verbrennungsmotors (2) ermittelt wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines Drehzahlsensors (10) die momentane Istdrehzahl (nIstV) des Verbrennungsmotors (3) fortlaufend erfasst wird.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Leerlaufsolldrehzahl (nSollLeer) fortlaufend ermittelt wird.
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