DE102007017239A1 - Method for building up torque reserves in a hybrid drive - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Betreiben eines Hybridantriebs, der einen Verbrennungsmotor und ein damit verbindbares Aggregat aufweist, wobei das Verfahren umfasst: Betreiben des Verbrennungsmotors bei einem ersten diskreten Betriebspunkt, der einem ersten Erzeugungs-Drehmoment entspricht; Einstellen eines zweiten diskreten Betriebspunkts, der einem zweiten Erzeugungs-Drehmoment entspricht, der sich von dem ersten Füllungsgrad unterscheidet. Das Aggregat sieht ein Kompensations-Drehmoment vor, das der Änderung vom ersten Erzeugungs-Drehmoment auf das zweite Erzeugungs-Drehmoment entgegengesetzt ist. Die Erfindung betrifft ferner eine Steuerungseinrichtung, um das Drehmoment, das von dem Aggregat vorgesehen wird, gemäß dem Verfahren zu steuern.A method of operating a hybrid drive having an internal combustion engine and an aggregate connectable thereto, the method comprising: operating the internal combustion engine at a first discrete operating point corresponding to a first generation torque; Setting a second discrete operating point corresponding to a second generating torque different from the first filling level. The aggregate provides a compensation torque that is opposite to the change from the first generation torque to the second generation torque. The invention further relates to a control device for controlling the torque provided by the unit according to the method.
Description
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung geht aus von einem Hybridantrieb mit einem Verbrennungsmotor und einer elektrischen Maschine.The Invention is based on a hybrid drive with an internal combustion engine and an electric machine.
Beim Betrieb des Verbrennungsmotors wird zur Verbesserung der Fahrdynamik oder zur Kompensation von Drehmomentänderungen durch Hinzuschalten oder Trennen von Drehmomentsenken der Verbrennungsmotor angesteuert, um abhängig von der gewünschten Beschleunigung ein zu hohes Erzeugungsdrehmoment, d. h. ein Überschuss-Drehmoment zu kompensieren.. Die Kompensation des Überschuss-Drehmoments kann dann schnell verringert werden, um eine entsprechende Beschleunigung zu realisieren, wobei der Motor bereits in einen entsprechenden Betriebsbereich gefahren wurde. Beispielsweise bei der Erhöhung der Füllung ergibt sich ein Überschuss-Drehmoment. Jedoch sollte das durch den Überschuss erhöhte Erzeugungs-Drehmoment erst dann zum Antrieb gelangen, wenn dies die gewünschte Beschleunigung erfordert, da sich andernfalls eine ruckartige Beschleunigung ergibt.At the Operation of the internal combustion engine will improve the driving dynamics or to compensate for torque changes by switching on or separating torque sinks of the internal combustion engine, depending on the desired Acceleration too high generation torque, d. H. an excess torque Compensation of the excess torque can then be quickly reduced to a corresponding acceleration to realize, with the engine already in a corresponding Operating area was driven. For example, in increasing the filling there is an excess torque. However, that should be done by the surplus increased Generating torque to drive only if this the desired Acceleration requires, otherwise a jerky acceleration results.
Daher wird gemäß dem Stand der Technik der Zündwinkel derart verändert, dass gegenläufige Eingriffe des Verbrennungsmotors durch Verschlechtern des Zündwinkelwirkungsgrads das Überschuss-Drehmoment kompensieren, wodurch eine unerwünschte Beschleunigung vermieden wird. Um die aufgebauten Drehmomentreserven freizusetzen, ist es lediglich notwendig, diese Kompensation durch entsprechendes Einstellen der Zündwinkel aufzuheben.Therefore will be according to the state the technology of the ignition angle changed so that opposing interventions of the internal combustion engine by deteriorating the Zündwinkelwirkungsgrads the excess torque compensate, creating an undesirable Acceleration is avoided. To the built-up torque reserves it is only necessary to compensate for this by Adjust the ignition angle repealed.
Zum einen ist jedoch der Grad an Kompensation des Überschuss-Drehmoments durch den maximal einstellbaren Zündwinkel begrenzt. Zum anderen kann nur ein Überschuss durch Abbau des Drehmoments kompensiert werden. Ferner wird durch die Veränderung der Zündwinkel der Zündwinkelwirkungsgrad beeinträchtigt.To the however, one is the degree of compensation of the excess torque by the maximum adjustable ignition angle limited. On the other hand, only an excess can be obtained by reducing the torque be compensated. Furthermore, the change in the ignition angle the ignition angle efficiency impaired.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Die Erfindung sieht ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotor und mindestens eines Aggregats vor, das mit dem Verbrennungsmotor verbunden ist, wobei der Verbrennungsmotor auf einem für den Verbrennungsmotor optimalen oder aus anderen Gründen wünschenswerten Betriebspunkt, der durch einen oder durch mehrer Betriebsparameter definiert ist, betrieben wird. Das Betreiben auf dem so ausgewählten Betriebspunkt kann zu einem Drehmoment führen, dass sich von dem Drehmoment unterscheidet, das zum Antrieb erforderlich ist oder momentan für den Antrieb erwünscht ist. Die Differenz wird, beispielsweise neben der Kompensation durch Vernichten mittels Zündwinkelverstellung, erfindungsgemäß von dem angeschlossenen Aggregat entweder abgebaut, d. h. vernichtet, oder aufgenommen und in speicherbare Energie umgewandelt und zwischengespeichert. Als Aggregat kann eine elektrische Maschine verwendet werden, die das überschüssige (oder noch fehlende) Drehmoment kompensiert, um es zwischenzuspeichern (oder zu erzeugen). Durch Zündwinkelverstellung des Verbrennungsmotors kann zwar ein Teil des Drehmoments kompensiert werden, jedoch geht dies mit einer Verschlechterung des Wirkungsgrads einher und ist durch eine niedrige maximal mögliche Drehmomentvernichtung begrenzt. Die Erfindung erlaubt eine flexiblere und weitreichendere Kompensation durch Zwischenspeicherung und/oder durch Abbau (bzw. Vernichtung). Als Aggregat wird vorzugsweise eine elektrische Maschine verwendet, die Drehmoment als elektrische Energie zwischenspeichert und/oder die Drehmoment vernichtet, beispielsweise durch Umwandlung in Wärme. Weiterhin kommt ein weiterer Verbrennungsmotor in Frage, der durch entsprechende Ansteuerung, beispielsweise des Zündwinkels oder weiterer Parameter, die Drehmomentkompensation vollständig oder zum Teil ausführen kann. Ferner kann eine Brennstoffzelle verwendet werden, die, über einen Generator, mechanische Leistung aufnehmen und in Wärme und/oder chemische Energie umwandeln kann. In der folgenden Beschreibung wird häufig als Aggregat eine elektrische Maschine verwendet, beispielsweise die elektrische Maschine, die in einem Hybridantrieb die Traktionsleistung erzeugt und mechanische Leistung beim Rekuperieren in elektrische, speicherbare Leistung bzw. Energie umwandelt.The The invention provides a method of operating an internal combustion engine and at least one unit before that with the internal combustion engine is connected, wherein the internal combustion engine on one for the internal combustion engine optimal or for other reasons desirable Operating point defined by one or more operating parameters is, is operated. Operating on the selected operating point can lead to a torque, that differs from the torque required for the drive is or is currently for the drive desired is. The difference becomes, for example, beside the compensation by annihilation by means of ignition angle adjustment, according to the invention of the connected aggregate either dismantled, d. H. destroyed, or recorded and converted into storable energy and cached. As an aggregate, an electric machine can be used, the the excess (or still missing) torque compensated to cache it (or to generate). By ignition angle adjustment Although the engine can be compensated for part of the torque However, this goes with a deterioration of the efficiency is accompanied by a low maximum possible torque destruction limited. The invention allows a more flexible and far-reaching Compensation by intermediate storage and / or by dismantling (or destruction). As an aggregate, an electric machine is preferably used, the torque caches as electrical energy and / or the Torque destroyed, for example by conversion to heat. Farther Another combustion engine in question, by appropriate Triggering, for example the ignition angle or other parameters, can perform the torque compensation in whole or in part. Further a fuel cell can be used that, over one Generator, absorb mechanical power and heat and / or can convert chemical energy. In the following description will be often used as an aggregate an electric machine, for example the electric machine, the traction power in a hybrid drive generated and mechanical power when recuperating into electrical, storable power or energy converts.
Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt die Kompensation von Überschuss-Drehmoment, die nicht durch einen maximalen Zündwinkel beschränkt ist. Ferner kann trotz aufgebauter Drehmomentkompensation der Verbrennungsmotor mit einem höheren Zündwinkelwirkungsgrad arbeiten. Zudem lässt sich die Fahrdynamik flexibler gestalten, wobei eine Drehmomentkompensation dynamischer aufgebaut und verringert werden kann, insbesondere bei geringen Drehzahlen des Verbrennungsmotors. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass sich die Betriebsparameter des Verbrennungsmotors in weiteren Bereichen gestalten lassen. Insbesondere lässt sich das Erzeugungs-Drehmoment flexibler und in stärkerem Masse erhöhen, ohne eine unerwünschte Beschleunigung oder eine unerwünschten Zündwinkelwirkungsgrad in Kauf nehmen zu müssen. Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt ferner eine fein kontrollierbare und zeitdynamische Steuerung einer Beschleunigung.The inventive method allows the compensation of excess torque, which is not limited by a maximum ignition angle. Furthermore, despite built-up torque compensation of the engine with a higher one ignition angle work. In addition, can be to make the driving dynamics more flexible, with a torque compensation can be built more dynamic and reduced, especially at low speeds of the internal combustion engine. Another advantage is that the operating parameters of the internal combustion engine in other areas. In particular, can be increase the generation torque more flexibly and to a greater extent, without an undesirable Acceleration or an undesirable ignition angle to have to accept. The inventive method also allows a finely controlled and time-dynamic control an acceleration.
Bei Änderungen diskreter Betriebspunkte ergeben sich starke Drehmomentschwankungen, beispielsweise beim Ab- oder Anschalten von einzelnen Zylindern oder Zylindergruppen, beim Ab- oder Anschalten der Turboaufladung, oder vom abrupten Wechsel vom fettem Gemisch auf Magergemisch oder umgekehrt, ergeben sich starke stufenförmige Drehmomentsschwankungen in beide Richtungen, d. h. Überschüsse und Mangel. Derartige stufenartige Änderungen können sich ferner durch Umschaltvorgänge ergeben, beispielsweise beim Umschalten des Hubs von einem niedrigen auf einen hohen Wert oder umgekehrt. Die Änderung des Hubs umfasst vorzugsweise die Änderung des Ventilhubs mindestens eines Einlassventils, ein Teil aller oder aller Einlassventile. Ferner umfasst die Änderung des Hubs vorzugsweise die Änderung mindestens eines Auslassventils, ein Teil aller oder aller Auslassventile.Changes in discrete operating points result in strong torque fluctuations For example, when switching off or on of individual cylinders or cylinder groups when turning off or on the turbocharger, or the abrupt change from the rich mixture to lean mixture or vice versa, resulting in strong step-shaped torque fluctuations in both directions, ie surpluses and shortage. Such step changes may also result from switching operations, such as switching the hub from low to high, or vice versa. The change of the stroke preferably comprises the change of the valve lift of at least one intake valve, a part of all or all of the intake valves. Further, the change of the stroke preferably includes the change of at least one exhaust valve, a part of all or all of the exhaust valves.
Stufenartige Änderungen sind ferner mit sprunghaften Lastpunktänderungen verbunden, beispielsweise bei Hinzuschalten oder Trennen von abbremsenden oder beschleunigenden Elementen, d. h. Drehmomentsenken oder -quellen.Step-like changes are also associated with sudden load point changes, for example when adding or disconnecting decelerating or accelerating Elements, d. H. Torque sinks or sources.
Die Erfindung erlaubt es zum einen, diese Schwankungen trotz Betriebspunkt-/oder Betriebsmoduswechsel in einem weiten Umfang zu kompensieren, und zum Anderen, eine Kompensation in beide Richtungen. Ferner können starke Verringerungen des Zündwinkelwirkungsgrads vermieden werden, indem Zündwinkelfehleinstellungen nur in geringem Masse oder gar nicht zur Kompensation verwendet werden und statt dessen der Elektromotor die Kompensation vorsieht.The On the one hand, this invention allows these fluctuations despite operating point / or To compensate for operating mode change to a large extent, and on the other hand, a compensation in both directions. Furthermore, strong Reductions in ignition angle efficiency be avoided by Zündwinkelfehleinstellungen used only to a limited extent or not at all for compensation and instead the electric motor provides compensation.
Das zu Grunde liegende erfinderische Konzept besteht darin, bei einem Umschaltvorgang, der eine sprunghafte Änderung des Drehmoments zur Folge hat, beispielsweise im Rahmen einer Erhöhung des Füllungsgrads zum Aufbau von Drehmomentreserven, nicht nur den Verbrennungsmotor, sondern auch den Elektromotor zur Kompensation eines sprunghaft gestiegenen oder gefallenen Erzeugungs-Drehmoment heranzuziehen, um Drehmomentkompensationen in beide Richtungen sowie in höherem Umfang bilden zu können und per Steuerung der elektrischen Maschine gezielt einstellen zu können.The underlying inventive concept is in a Switching, which results in a sudden change in torque has, for example, in the context of an increase in the degree of filling for the construction of Torque reserves, not only the internal combustion engine, but also the electric motor to compensate for a sudden increase or fallen generation torque to torque compensation in both directions as well as in higher To make scope and to be able to set by controlling the electric machine targeted.
Daher erfasst, gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung, die Steuerung oder ein anderes Element das Auftreten oder das Bevorstehen eines Betriebsmoduswechsels, der mit einer sprunghaften Änderung des vom Verbrennungsmotors erzeugten Drehmoments verbunden ist, und ändert das Drehmoment, das von dem Elektromotor vorgesehen wird, um die sprunghafte Änderung des vom Verbrennungsmotors erzeugten Drehmoments zumindest teilweise zu kompensieren. Ist die Änderung positiv, d. h. springt das Drehmoment von einem niedrigen Wert auf einen hohen Wert, kann zusätzlich zur Kompensation mittels Elektromotor der Zündwinkelwirkungsgrad verschlechtert werden, um die Drehmomentdifferenz durch teilweisen Abbau des vom Verbrennungsmotor erzeugten Drehmoments (d. h. des Erzeugungs-Drehmoments) zu verringern. Mit anderen Worten dient, neben dem Elektromotor, der einen Teil des überschüssigen Drehmoments aufnimmt, eine Verschlechterung des Zündwinkelwirkungsgrads zum Abbau der Drehmomentdifferenz, die mit dem Drehmomentsprung einhergeht.Therefore recorded, according to a preferred embodiment the invention, the controller or another element the occurrence or the imminence of a mode change, with a sudden change the torque generated by the internal combustion engine is connected, and changes the torque that is provided by the electric motor to the erratic change the torque generated by the engine at least partially to compensate. Is the change positive, d. H. the torque jumps from a low value a high value, in addition to Compensation by means of electric motor of the Zündwinkelwirkungsgrad deteriorated be to reduce the torque difference by partial removal of the Internal combustion engine generated torque (i.e., the generation torque) to reduce. In other words, in addition to the electric motor, which serves absorbs part of the excess torque, a deterioration of the ignition angle efficiency to reduce the torque difference with the torque jump accompanied.
Es ist jedoch zu bemerken, dass der Abbau von Drehmoment bzw. der zugeordnete Anteil an Kompensation mittels Verschlechterung des Zündwinkels von dem maximal einzustellenden Zündwinkel begrenzt ist. In einem Beispiel kann der Zündwinkel nur soweit verschlechtert werden, dass maximal 20% des Erzeugungs-Drehmoments durch Verschlechterung des Zündwinkelwirkungsgrads abgebaut werden können. Alternativ können auch andere Anteile, bsp. 25%–50% oder 30%–45% oder 40% maximal durch Änderung, d. h. durch Verschlechterung des Zündwinkelwirkungsgrads als Maximalkompensation verwendet werden. Ferner kann durch Verschlechterung des Erzeugungs-Drehmoments nur Drehmoment abgebaut werden. Die Kompensation ist daher auf nur eine Richtung begrenzt, es können nur zu hohe Erzeugungs-Drehmomente abgebaut werden; zu geringe Erzeugungs-Drehmomente können durch Zündwinkelveränderungen nicht kompensiert werden.It However, it should be noted that the reduction of torque or the associated Share of compensation by means of deterioration of the ignition angle is limited by the maximum ignition angle to be set. In one Example is the ignition angle only be worsened so far that a maximum of 20% of the production torque by deterioration of the ignition angle efficiency can be reduced. Alternatively you can also other shares, eg. 25% -50% or 30% -45% or 40% maximum by change, d. H. by deteriorating the ignition angle efficiency as the maximum compensation be used. Further, by deterioration of the generation torque only torque can be reduced. The compensation is therefore on only one direction limited, it can only too high generation torques are reduced; too low generation torques can through Zündwinkelveränderungen can not be compensated.
Daher bietet die Kompensation durch den Elektromotor eine alternative Kompensationsmöglichkeit, die zur Zündwinkelverstellung addiert werden kann, die positive und negative Drehmomentunterschiede ausgleichen kann, und die einen breiteren Wertebereich an Kompensation abdeckt, insbesondere in Kombination mit der Zündwinkelveränderung.Therefore The compensation by the electric motor offers an alternative Compensation possibility, for the ignition angle adjustment can be added, the positive and negative torque differences can compensate, and provide a wider range of compensation covering, in particular in combination with the ignition angle change.
Eine Änderung des Erzeugungs-Drehmoments, d. h. des vom Verbrennungsmotor erzeugten Drehmoments wird hervorgerufen durch die Änderung der Energie, die durch die Zündung eines Zylinders bzw. der Zylinder des Verbrennungsmotors erzeugt wird sowie durch die Änderung des Energieübertrags bzw. der Effizienz, mit der die Explosionsenergie innerhalb des Zylinders als Rotationsenergie des Antriebswelle des Verbrennungsmotors. Ferner ändert sich das Erzeugungs-Drehmoment durch Hinzuschalten oder Abtrennen von Drehmomentsenken (Abtrieb, Akkumulatoraufladeeinrichtungen o. ä.) oder Drehmomentquel len. Die durch Zündung des Zylinderinhalts freigesetzte Energie hängt insbesondere ab von der Kraftstoffmenge, der Kraftstoffkonzentration, dem Vorladungsdruck durch einen Turbolader, dem Hub und der Anzahl von Zylindern, die an der Leistungserzeugung teilnehmen. Ferner ergibt sich eine sprunghafte Änderung des Erzeugungs-Drehmoments insbesondere durch Änderungen der Anzahl der gezündeten Zylinder bezogen auf die Anzahl aller Zylinder, der Kraftstoffmenge oder der Kraftstoffkonzentration. Weitere Quellen für sprunghafte Änderungen sind durch Änderungen des Vorladungsdrucks (bsp. durch einen Turbolader), des Zylinderhubs und/oder durch das Zuschalten/Entfernen von Drehmomentquellen oder Drehmomentsenken bedingt.A change in the generation torque, ie the torque generated by the internal combustion engine is caused by the change in the energy generated by the ignition of a cylinder of the internal combustion engine and by the change in the energy transfer or the efficiency with which the explosion energy within the cylinder as rotational energy of the drive shaft of the internal combustion engine. Further, the generation torque changes by adding or disconnecting torque sinks (output, accumulator charging devices or the like) or torque sources. In particular, the energy released by ignition of the cylinder contents depends on the fuel quantity, the fuel concentration, the turbocharger precharge pressure, the lift, and the number of cylinders participating in the power generation. Furthermore, there is a sudden change in the generation torque in particular by changes gen the number of cylinders ignited based on the number of all cylinders, the amount of fuel or the fuel concentration. Other sources of abrupt changes are due to changes in the precharge pressure (eg, by a turbocharger), the cylinder stroke, and / or the engagement / removal of torque sources or torque sinks.
Alle diese (und weitere) Parameter, die den Betriebspunkt bzw. den Betriebsmodus des Verbrennungsmotors ausmachen und das Erzeugungs-Drehmoment beeinflussen, können sich von einem diskreten Wert auf einen anderen diskreten Wert ändern und dadurch einen Sprung im Erzeugungs-Drehmoment hervorrufen. Beispiele für derartige Änderungen sind: An-/Ausschalten einzelner Zylinder, des Turboladers und Änderung von einem Hub auf einen anderen Hub oder von fetter zu magerer Kraftstoffmischung oder umgekehrt, sowie Hinzuschalten oder Trennen von Elementen, die die Antriebswelle abbremsen oder dieser beschleunigen.All these (and other) parameters that represent the operating point or operating mode of the internal combustion engine and influence the generation torque, can change from one discrete value to another discrete value and thereby causing a jump in the generation torque. Examples for such changes are: on / off individual cylinders, the turbocharger and change from one hub to another hub or from rich to lean fuel mixture or vice versa, as well as adding or separating elements, which slow down or accelerate the drive shaft.
Zur Optimierung des Wirkungsgrads eines Hybridmotors werden derartige Änderungen vorgenommen, die im allgemeinen zu einem diskreten Abfall/Anstieg des Erzeugungsdrehmoments führen. Erfindungsgemäß wird dieser diskreten Abfall/Anstieg zumindest teilweise durch die Einstellung des Drehmoments der elektrischen Maschine kompensiert.to Optimizing the efficiency of a hybrid engine will make such changes generally, resulting in a discrete decrease / increase of the generation torque. According to the invention this discrete decrease / increase, at least in part, due to the adjustment compensated for the torque of the electric machine.
Ist daher beispielsweise eine gewünschte Beschleunigung oder eine positive Dynamik des einzustellenden Moments (bsp. durch Betriebsartenwechsel oder Zuschalten von Verbrauchern) zu erwarten, so wird der Füllungsgrad des Verbrennungsmotors erhöht, wodurch ein höheres Erzeugungs-Drehmoment vorgesehen wird. Um zu vermeiden, dass das höhere Erzeugungs-Drehmoment, welches einem zweiten, höheren Füllungsgrad entspricht, zu einer unerwünschten Beschleunigung führt, wird zumindest ein Teil des Erzeugungs-Drehmomentüberschusses, d. h. die Differenz zwischen dem zweiten, höheren Erzeugungs-Drehmoment und dem ersten, niedrigerem Erzeugungs-Drehmoment, von dem elektrischen Motor aufgenommen, anstatt an den Antrieb weitergegeben zu werden. Mit dem ersten Erzeugungs-Drehmoment wird das Drehmoment bezeichnet, das der Verbrennungsmotor vor Erhöhung der Füllung erzeugt, wohingegen das zweite Erzeugungs-Drehmoment dem Drehmoment entspricht, das der Verbrennungsmotor in einem anderen Betriebspunkt, der vorzugsweise hinsichtlich des Wirkungsgrads optimal ist, beispielsweise bei erhöhter Füllung, erzeugt und dessen Überschuss gegenüber dem ersten Erzeugungs-Drehmoment zu mindest teilweise kompensiert bzw. vernichtet werden soll, um resultierende unerwünschte Beschleunigungen zu vermeiden. In gleicher Weise kann die Kompensation eines Mangels an Erzeugungs-Drehmoment erreicht werden, in dem der Elektromotor Drehmoment in der Höhe erzeugt, die dem Mangel entspricht. Das Betreiben des Verbrennungsmotors mit zu geringem Erzeugungsdrehmoments kann beispielsweise auftreten, wenn dies einem hohen Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors entspricht und der Verbrennungsmotor bei einem höheren Erzeugungsdrehmoments seinen Wirkungsgrad oder den Gesamtwirkungsgrad des Antriebs verschlechtern würde. Somit lässt sich beispielsweise der Zündwinkelwirkungsgrad verbessern oder optimieren, wobei der Elektromotor das mangelnde (oder überschüssige) Drehmoment zu diesem Betriebspunkt kompensiert.is therefore, for example, a desired acceleration or a positive dynamic of the moment to be set (eg by Change of operating mode or connection of consumers), this will be the degree of filling of the internal combustion engine increases, causing a higher Generating torque is provided. To avoid that higher Generating torque, which corresponds to a second, higher degree of filling, to a undesirable Acceleration leads, At least a portion of the generation torque surplus, i. H. the difference between the second, higher Generation torque and the first, lower generation torque, from the electrical Motor received, instead of being passed on to the drive. The first generation torque is the torque, that the engine generates before increasing the charge, whereas the second generation torque corresponds to the torque that the Internal combustion engine in another operating point, preferably in terms of efficiency is optimal, for example, at increased filling generated and its surplus across from At least partially compensated for the first generation torque or destroyed, resulting in undesirable accelerations to avoid. In the same way, the compensation of a defect be achieved at generation torque, in which the electric motor Torque in height generated, which corresponds to the defect. The operation of the internal combustion engine For example, if the generation torque is too low, if this corresponds to a high efficiency of the internal combustion engine and the internal combustion engine at a higher generation torque would degrade its efficiency or the overall efficiency of the drive. Consequently let yourself for example, the Zündwinkelwirkungsgrad improve or optimize, with the electric motor the lack of (or excess) torque compensated for this operating point.
Durch die Aufnahme zumindest eines Teils des überschüssigen Erzeugungs-Drehmoments durch die elektrische Maschine kann der Verbrennungsmotor in geringerem Maße oder nicht zur Kompensation der Erzeugungs-Drehmomenterhöhung herangezogen werden, wodurch der Verbrennungsmotor bei einem höheren oder optimalen Zündwinkelwirkungsgrad arbeiten kann. Während die Aufnahme des überschüssigen Erzeugungs-Drehmoments in dem Verbrennungsmotor zu einem Energieverlust bzw. einen veränderten Wirkungsgrad führt, kann die zumindest teilweise Kompensation mittels der elektrischen Maschine dazu verwendet werden, das überschüssige Erzeugungs-Drehmoment, d. h. die aufgebauten Drehmomentreserven, in elektrische Energie umzuwandeln, die in einem elektrischen Energiespeicher, beispielsweise in einem Akkumulator, zwischengespeichert und später wieder abgerufen werden kann.By receiving at least a portion of the excess generating torque The electric machine can lower the internal combustion engine Dimensions or not used to compensate for the generation torque increase be, whereby the internal combustion engine at a higher or optimal ignition angle efficiency can work. While the inclusion of the excess generation torque in the internal combustion engine to a loss of energy or a changed Efficiency leads, can the at least partial compensation by means of the electric Machine can be used to control the excess generating torque, d. H. the built-up torque reserves to convert into electrical energy, in an electrical energy storage, for example in a Accumulator, cached and retrieved later can.
Zur zumindest teilweisen Aufnahme der Drehmomentreserven ist die elektrische Maschine mit dem Verbrennungsmotor zur Übertragung mechanischer Leistung verbunden, beispielsweise über eine schaltbare Kupplung oder über eine dauerhafte Verbindung, wobei die elektrische Maschine die von dem Verbrennungsmotor gelieferte mechanische Leistung in elektrische Leistung umwandelt, die zumindest teilweise gespeichert werden kann.to at least partial absorption of the torque reserves is the electrical Machine with the internal combustion engine for the transmission of mechanical power connected, for example via a switchable clutch or over a permanent connection, the electric machine that of the Internal combustion engine supplied mechanical power in electrical Performance that can be at least partially stored.
Durch Kompensation bzw. Pufferung des erhöhten Erzeugungs-Drehmoments mittels einer elektrischen Maschine mit angeschlossenem Akkumulator kann der Leistungsfluss in einer alternativen, kumulierbaren Weise als durch eine Änderung des Zündwinkels geändert werden, beispielsweise durch eine Änderung des Regelstroms, falls die elektrische Maschine ein Gleichstrommotor ist. Vorzugsweise wird die Ladebilanz des an die elektrische Maschine angeschlossenen Akkumulators berücksichtigt, um eine Überladung bei der Zwischenpufferung eines überhöhten Erzeugungs-Drehmoments zu vermeiden. Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die elektrische Maschine eine Synchronmaschine, die mittels elektrischen Strom oder mittels eines Permanentmagneten erregt wird. Der Betriebszustand und/oder die Leistungsbilanz des Synchronmotors kann mittels die Frequenz, Phasenlage und/oder Höhe der Spannung bzw. des Stroms eingestellt werden, die an den Ständerwicklungen anliegt bzw. der durch diese fließt.By compensating for the increased generation torque by means of a connected accumulator electric machine, the power flow may be changed in an alternative cumulative manner than by a change in the firing angle, for example, a change in the control current if the electric machine is a DC motor. Preferably, the charge balance of the battery connected to the electric machine is taken into account in order to avoid overcharging in the intermediate buffering of an excessive generation torque. According to a preferred embodiment of the invention, the electric machine is a synchronous machine by means of electric current or by means of egg nes permanent magnet is energized. The operating state and / or the current balance of the synchronous motor can be adjusted by means of the frequency, phase position and / or height of the voltage or the current which is applied to the stator windings or flows through them.
Die Pufferung bzw. Kompensation des erhöhten Erzeugungs-Drehmoments kann alleine durch den elektrischen Energiespeicher vorgesehen werden. Alternativ kann auch der Verbrennungsmotor hinzugezogen werden, dessen Zündwinkel verändert wird, um einen Teil des erhöhten Erzeugungs-Drehmoments über Wirkungsgradverschlechterungen abzubauen. Gemäß einer Ausführung wird die Differenz zwischen dem erhöhten, zweiten Erzeugungs-Drehmoment und dem ersten, anfänglichen Erzeugungs-Drehmoment vollständig oder teilweise in einem elektrischen Energiespeicher zwischengespeichert, vorzugsweise nach Umwandlung von Bewegungsenergie mittels der elektrischen Maschine in elektrische Energie. Wenn beispielsweise die Leistungsaufnahme des elektrischen Energiespeichers begrenzt ist, beispielsweise bei einem Akkumulator mit maximalen Ladestrom, kann bei einer hohen Differenz zwischen dem zweiten Erzeugungs-Drehmoment und dem ersten Erzeugungs-Drehmoment der Verbrennungsmotor hinzugezogen werden, um einen Teil des Drehmomentüberschusses abzubauen oder zu kompensieren, so dass der verbleibende Anteil einer umgewandelten elektrischen Leistung entspricht, die kleiner als eine maximale Ladeleistung ist. Bei der Ermittlung des Anteils, mit dem die elektrische Maschine das überschüssige Erzeugungs-Drehmoment in elektrische Energie umwandelt und in dem elektrischen Energiespeicher speichert, kann von dem Ladezustand und/oder der Temperatur des elektrischen Energiespeichers abhängen. Beispielsweise kann bei einer erhöhten Temperatur oder hohem Ladepegel des elektrischen Energiespeichers nur eine geringere elektrische Leistung zur Aufnahme des Erzeugungs-Drehmomentüberschusses verwendet werden, als bei niedrigen Temperaturen bzw. leerem Akkumulator. Die Temperatur und/oder der Ladepegel bzw. der noch zulässige Ladestrom des elektrischen Energiespeichers geht daher vorzugsweise mit in die Steuerung des Verbrennungsmotors und der elektrischen Maschine mit ein.The Buffering or compensation of the increased generation torque can be provided by the electric energy storage alone. Alternatively, the internal combustion engine can be consulted, its firing angle changed is going to be a part of the raised Generating torque via Reduce efficiency deterioration. According to one embodiment, the Difference between the increased, second generation torque and the first, initial generation torque Completely or partially stored in an electrical energy store, preferably after conversion of kinetic energy by means of electrical Machine into electrical energy. If, for example, the power consumption of the electrical energy storage is limited, for example at a rechargeable battery with maximum charging current, can at a high Difference between the second generation torque and the first Generation torque of the internal combustion engine are involved, by a part of the torque surplus reduce or compensate, leaving the remaining proportion corresponds to a converted electrical power, the smaller as a maximum charging power. In determining the share, with which the electric machine the excess generating torque in converts electrical energy and in the electrical energy storage stores, may depend on the state of charge and / or the temperature of the depend on electrical energy storage. For example, at an elevated one Temperature or high charge level of the electrical energy storage only a lower electrical power to absorb the generation torque surplus be used, as at low temperatures or empty battery. The temperature and / or the charge level or the still permissible charge current of the electrical energy storage is therefore preferably in the control of the internal combustion engine and the electric machine with a.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführung wird das überschüssige Erzeugungs-Drehmoment, d. h. die Differenz zwischen dem zweiten Erzeugungs-Drehmoment und dem ersten Erzeugungs-Drehmoment durch eine Änderung des Zündwinkels oder Zündwinkel-Wirkungsgrads vom Verbrennungsmotor abgebaut bzw. aufgenommen, soweit die Differenz einen Schwellwert nicht überschreitet. Erfindungsgemäß wird das überschüssige Erzeugungs-Drehmoment, das oberhalb des Schwellwerts liegt, von der elektrischen Maschine in elektrische Leistung umgewandelt und in dem elektrischen Energiespeicher zwischengespeichert. Der Schwellwert kann einem Überschuss-Erzeugungs-Drehmoment entsprechen, bei dem der Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors durch einen geänderten Zündwinkel noch akzeptabel ist. Alternativ kann bei einem Überschuss-Erzeugungs-Drehmoment, welches unterhalb einem gewissen Schwellwert liegt, die überschüssige Differenz des Erzeugungs-Drehmoments als elektrische Leistung über die elektrische Maschine in dem elektrischen Energiespeicher gespeichert werden. Der Schwellwert kann in diesem Fall beispielsweise einen Drehmoment-Überschuss entsprechen, der zu einem maximalen Ladestrom oder zu einem Nenn-Ladestrom führt.In a further embodiment of the invention is the excess generation torque, d. H. the difference between the second generation torque and the first generation torque by a change in the ignition angle or ignition angle efficiency degraded or absorbed by the internal combustion engine, as far as the difference does not exceed a threshold. According to the invention, the excess generation torque, which is above the threshold value of the electric machine converted into electrical power and in the electrical energy storage cached. The threshold value may correspond to an excess generation torque. in which the efficiency of the internal combustion engine by a changed ignition angle is still acceptable. Alternatively, at an excess generation torque, which is below a certain threshold, the excess difference of the generation torque as electrical power over the electric machine to be stored in the electrical energy storage. The threshold may in this case, for example, a torque surplus corresponding to a maximum charging current or nominal charging current leads.
Vorzugsweise entspricht das erste Erzeugungs-Drehmoment einer Antriebsleistung, die dem zweiten Erzeugungs-Drehmoment abzüglich des an die elektrische Maschine und/oder an den Verbrennungsmotor abgegebenen Drehmoments entspricht. Alternativ kann das zweite Erzeugungs-Drehmoment dem an den Verbrennungsmotor und/oder an die elektrische Maschine abgegebene Leistung, der erforderlichen Antriebsleistung sowie einer zusätzlichen Beschleunigungsleistung entsprechen. Mit anderen Worten kann die Erhöhung des Drehmoments vom ersten Erzeugungs-Drehmoment auf das zweite Erzeugungs-Drehmoment nicht vollständig durch die Aufnahme des Überschusses durch die elektrische Maschinen und/oder durch den Verbrennungsmotor kompensiert werden, so dass nur ein Teil des Überschusses kompensiert wird und der restliche Anteil zu einer gezielt gesteuerten Beschleunigung, d. h. Erhöhung der Antriebsleistung, verwendet wird. Ferner kann durch Abführen mittels des Verbrennungsmotors und/oder mittels der elektrischen Maschine der Drehmoment-Überschuss überkompensiert werden, so dass die zur Verfügung stehende Antriebsleistung trotz Erhöhung des Erzeugungs-Drehmoments verringert wird. Dadurch kann ein angetriebenes Fahrzeug gezielt abgebremst werden, vorzugsweise durch teilweise oder vollständige Umwandlung der Leistungsdifferenz zwischen erzeugter Leistung und Antriebsleistung in zu speichernde elektrische Leistung im Rahmen der Rekuperation durch die elektrische Maschine. Da zur teilweisen, vollständigen oder übermäßigen Kompensation eines erhöhten Erzeugungs-Drehmoments erfindungsgemäß eine elektrische Maschine verwendet wird, die in diesem Betriebszustand als Generator arbeitet, kann, beispielsweise in Kombination mit der auf dem Verbrennungsmotor basierenden Kompensation, eine flexible Erzeugung sowie eine flexible Steuerung der Antriebsleistung vorgesehen werden.Preferably corresponds to the first generation torque of a drive power, the second generation torque minus the to the electric Engine and / or delivered to the engine torque equivalent. Alternatively, the second generation torque may be the delivered to the internal combustion engine and / or to the electric machine Performance, the required drive power and an additional Acceleration performance correspond. In other words, the increase the torque from the first generation torque to the second generation torque not Completely by taking the surplus compensated by the electric machines and / or by the internal combustion engine so that only part of the surplus is compensated and the remaining portion to a purposefully controlled acceleration, d. H. increase the drive power is used. Further, by discharging means of the internal combustion engine and / or by means of the electric machine Torque excess overcompensated so that's available standing drive power despite increase of the generation torque is reduced. This allows a powered vehicle targeted be braked, preferably by partial or complete conversion of Power difference between generated power and drive power in electrical power to be stored in the context of recuperation through the electric machine. Because of partial, complete or excessive compensation one raised Generating torque according to the invention an electric machine is used, which operates in this operating state as a generator, can, for example, in combination with the on the internal combustion engine based compensation, flexible generation and flexible Control of the drive power can be provided.
Durch die zusätzliche Kombination mit der elektrischen Maschine werden die sonst auf Grund eines maximal bestehenden Zündwinkels des Verbrennungsmotors bestehenden Einschränkungen deutlich erweitert. Gleichzeitig wird die Steuerung flexibler vorgesehen und kann im zeitlichen Verlauf dynamischer vorgesehen werden. Zudem wird durch die Kompensation mittels der elektrischen Maschine der Gesamt-Wirkungsgrad erhöht, da die Kompensation nicht zur Vernichtung mechanischer Energie führt, sondern zur zumindest teilweisen Zwischenspeicherung in elektrische Energie, die wiederum zu Antriebszwecken abgerufen werden kann. Die Kompensation kann teilweise durch den Verbrennungsmotor und/oder teilweise oder vollständig durch die elektrische Maschine vorgesehen werden, wobei dies einen weiteren Freiheitsgrad bei der Steuerung ermöglicht. Trotz der maximal möglichen Änderung des Zündwinkels kann so das Erzeugungs-Drehmoment erhöht werden, während gleichzeitig die Antriebsleistung verringert wird. Die entstandene Differenz kann nicht nur von dem Verbrennungsmotor kompensiert werden, sondern zusätzlich auch durch die Umwandlung des überschüssigen Drehmoments in zu speichernde elektrische Energie. Falls die Zündwinkelumstellung und der bremsende Generatorbetrieb der elektrischen Maschine nicht ausreicht, kann auch eine herkömmliche Bremse zur teilweisen Kompensation des überschüssigen Drehmoments herangezogen werden.Due to the additional combination with the electric machine, the otherwise existing due to a maximum existing ignition angle of the engine restrictions significantly expanded. At the same time the control is provided more flexible and can be provided more dynamic over time. In addition, the total efficiency is increased by the compensation by means of the electric machine, since the compensation does not lead to the destruction of mechanical energy, but at least partial caching in electrical energy, which in turn can be retrieved for drive purposes. The compensation can be provided in part by the internal combustion engine and / or partially or completely by the electric machine, which allows a further degree of freedom in the control. Thus, despite the maximum possible change in the ignition angle, the generation torque can be increased while at the same time reducing the drive power. The resulting difference can be compensated not only by the internal combustion engine, but also by the conversion of the excess torque into electrical energy to be stored. If the ignition angle conversion and the braking generator operation of the electric machine is not sufficient, a conventional brake for partial compensation of the excess torque can be used.
In einer Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist ein Differenz-Stellwert vorgesehen, der eine Grenze oberhalb des ersten Erzeugungs-Drehmoments markiert, über der das überschüssige Erzeugungs-Drehmoment vollständig der elektrischen Maschine zur Zwischenspeicherung zugeleitet wird. Die Drehmomentspanne, die zwischen dieser Grenze und dem ersten Erzeugungs-Drehmoment liegt, entspricht dem Anteil, der dem Verbrennungsmotor und/oder dem Antrieb für zusätzliche Beschleunigungsleistung zugeführt wird. Der Differenz-Schwellwert bezieht sich auf die Differenz zwischen dem ersten und zweiten Erzeugungs-Drehmoment, wobei diese Differenz, die dem überschüssigen Drehmoment entspricht, auf die elektrische Maschine, den Verbrennungsmotor mit geänderten Zündwinkel und zusätzlicher Beschleunigungsleistung verteilt wird. Der Differenz-Schwellwert markiert die Grenze, ab dem das überschüssige Erzeugungs-Drehmoment vollständig von der elektrischen Maschine aufgenommen und in elektrische Energie umgewandelt wird.In an execution the method according to the invention a differential control value is provided, which has a limit above of the first generation torque, above which the excess generation torque Completely the electric machine is supplied to the intermediate storage. The torque range between this limit and the first Generation torque is equal to the proportion of the internal combustion engine and / or the drive for additional acceleration performance supplied becomes. The difference threshold refers to the difference between the first and second generation torque, this difference, the excess torque corresponds to the electric machine, the internal combustion engine with changed ignition angle and additional Acceleration performance is distributed. The difference threshold marks the limit from which the excess generating torque Completely taken up by the electric machine and converted into electrical energy becomes.
Liegt der Differenz-Schwellwert bei Null, so wird der gesamte überschüssige Erzeugungs-Drehmoment der elektrischen Maschine zugeführt, wobei ein maximaler Differenz-Schwellwert einer Grenze entspricht unterhalb der das überschüssige Erzeugungs-Drehmoment durch einen geänderten Zündwinkel abgefangen bzw. kompensiert wird. Der maximale Differenz-Schwellwert ist beispielsweise eine maximale Grenze für die Änderung des Zündwinkels oder eine Grenze für die Änderung des Zündwinkels, ab der der Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors oder der Gesamtwirkungsgrad des Hybridantriebs unter eine bestimmte Grenze fällt. Alternativ kann die Kompensation auch umgekehrt zugeteilt werden, so dass ein erster zu kompensierender Differenz-Drehmomentbereich, der den Werten unterhalb des Schwellwerts entspricht, von der elektrischen Maschine kompensiert wird, während der darüber liegende Anteil des Überschuss-Drehmoments durch Änderung, d. h. Verschlechterung des Zündwinkel-Wirkungsgrads aufgefangen wird.Lies the difference threshold at zero, the total excess generating torque of the electric Machine supplied, where a maximum difference threshold a limit below corresponds to the excess generation torque through a changed one firing angle intercepted or compensated. The maximum difference threshold For example, is a maximum limit for the change of the ignition angle or a limit for the change of the ignition angle, from the efficiency of the internal combustion engine or the overall efficiency of the hybrid drive falls below a certain limit. Alternatively, the compensation be also allocated inversely, so that a first to be compensated Differential torque range, the values below the threshold corresponds, is compensated by the electric machine, during the about that lying proportion of the excess torque by change, d. H. Deterioration of the ignition angle efficiency is caught.
Erfindungsgemäß unterteilt sich die Differenz zwischen dem zweiten Erzeugungs-Drehmoment und dem ersten Erzeugungs-Drehmoment, d. h. das überschüssige Drehmoment, auf 3 Leistungssenken, d. h. die als Generator betriebene elektrische Maschine, dem Verbrennungsmotor mit verändertem Zündwinkel und einer zusätzlichen Antriebsleistung zur Beschleunigung eines Fahrzeugs. Die Anteile sind vorzugsweise positiv, wobei zwei von den drei Anteilen auch Null sein können. Ferner sind negative Anteile denkbar, beispielsweise ein negativer zusätzlicher Beschleunigungsanteil, wobei dies zur Abbremsung des Fahrzeugs führt. Ferner kann der Anteil der elektrischen Maschine bzw. des Verbrennungsmotors negativ sein, wobei in diesem Fall kein Erzeugungs-Drehmoment aufgenommen wird, sondern abgegeben wird. Im Falle der elektrischen Maschine bedeutet dies der Betrieb als Antriebsmotor und im Falle des Verbrennungsmotors bedeutet dies eine Zündwinkeleinstellung, die ein zusätzliches Drehmoment erzeugt, anstatt einen Teil des überschüssigen Erzeugungs-Drehmoments abzubauen oder zu kompensieren. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn ein Betriebspunkt des Verbrennungsmotors, der einem zu hohen Drehmoment entspricht, beispielsweise hinsichtlich des Wirkungsgrads besser oder optimal ist, und das dadurch entstehende Überschuss-Drehmoment von der elektrischen Maschine abgefangen wird und wie oben beschrieben in speicherbare elektrische Energie verwandelt wird.Divided according to the invention the difference between the second generation torque and the first generation torque, d. H. the excess torque, on 3 power sinks, d. H. the electric machine operated as a generator, the internal combustion engine with changed ignition angle and an additional one Drive power to accelerate a vehicle. The shares are preferably positive, with two of the three parts also zero could be. Furthermore, negative shares are conceivable, for example, a negative additional Acceleration share, which leads to the deceleration of the vehicle. Further can the proportion of the electric machine or the internal combustion engine be negative, in which case no production torque recorded is, but is delivered. In the case of the electric machine this means the operation as a drive motor and in the case of the internal combustion engine does this mean a firing angle setting, the extra torque rather than a portion of the excess generation torque reduce or compensate. This is the case for example if an operating point of the internal combustion engine, the one too high Torque corresponds, for example, in terms of efficiency better or optimal, and the resulting excess torque is intercepted by the electric machine and as described above is transformed into storable electrical energy.
Die Einteilung der Anteile kann vom gewünschten Fahrverhalten (d. h. Konstanthalten der Geschwindigkeit, Beschleunigen, Abbremsen) abhängen, sowie vom gewünschten Anteil des überschüssigen Drehmoments, der in elektrische Leistung umgewandelt wird. Der Anteil der elektrischen Maschine kann von der Bereitschaft des elektrischen Speichers zur Aufnahme von Energie abhängen, welche wiederum vom Ladezustand, vom Nenn-Ladestrom und/oder von der Temperatur des elektrischen Speichers abhängen kann. Ferner kann der Anteil des Verbrennungsmotors davon abhängen, in welchem Betriebspunkt der Verbrennungsmotor arbeiten soll, d. h. in welchem Wirkungsgrad, mit welchem Kraftstoff/Luftgemisch usw. So kann es beispielsweise wünschenswert sein, durch geeignete Änderung der Kraftstoffmenge oder der Kraftstoffkonzentration den Katalysatorzu heizen, wobei eine Verschlechterung der Wirkungsgrads absichtlich in Kauf genommen wird, die ferner zu einem Drehmomentüberschuss/Drehmomentmangel führt, der wiederum von der elektrischen Maschine abgefangen bzw. kompensiert werden muss.The division of proportions may depend on the desired drivability (ie, keeping the speed, acceleration, deceleration constant) and the desired amount of excess torque converted to electrical power. The proportion of the electrical machine may depend on the readiness of the electrical storage to absorb energy, which in turn may depend on the state of charge, the nominal charging current and / or the temperature of the electrical storage. Furthermore, the proportion of the internal combustion engine can depend on the operating point at which the internal combustion engine is to operate, ie in which efficiency, with which fuel / air mixture, etc. Thus, for example, it may be desirable to change the fuel quantity or the fuel con tion to heat the catalyst, with a deterioration of the efficiency is deliberately accepted, which also leads to a torque excess / torque deficiency, which in turn must be intercepted or compensated by the electric machine.
Das erfindungsgemäße Konzept wird ferner von einer Steuerungseinrichtung umgesetzt, das einen Hybridantrieb mit mindestens einer elektrischen Maschine und einem Verbrennungsmotor steuert, wobei die Steuerung mit den einzelnen Komponenten des Hybridantriebs verbunden ist, um den Füllungsgrad des Verbrennungsmotors sowie die Drehmomentaufnahme der elektrischen Maschine zu steuern. Ferner kann die Steuerungseinrich tung eingerichtet sein, eine steuerbare Kupplung anzusteuern, die den Verbrennungsmotor teilweise oder vollständig mit der elektrischen Maschine verbindet, oder von dieser trennt. Die erfindungsgemäße Steuerungseinrichtung umfasst zudem Eingänge, die ein Sollsignal empfangen, das die gewünschte Beschleunigung dargstellt, beispielsweise das Signal eines Gaspedals. Erfindungsgemäß ist die Steuerungseinrichtung eingerichtet, einen Füllungsgrad für den Verbrennungsmotor vorzusehen, der zu einer Drehmomentabgabe führt, welche ein überschüssiges Drehmoment umfasst, so dass der Verbrennungsmotor nicht nur ein ausreichendes Drehmoment für eine gewünschte Beschleunigung bereithält, sondern darüber hinaus die elektrische Maschine mit mechanischer Leistung versorgt. Die Steuerungseinrichtung ist daher erfindungsgemäß eingerichtet, die elektrische Maschine, vorzugsweise deren Erregung, zu steuern, um zu erreichen, dass die elektrische Maschine teilweise oder vollständig das überschüssige bzw. zu kompensierende Drehmoment in zu speichernde elektrische Energie umwandelt. Falls die elektrische Maschine das überschüssige Drehmoment des Verbrennungsmotors nicht vollständig aufnimmt, so kann ein Teil des Drehmoments durch eine entsprechende Änderung des Zündwinkels abgefangen werden und/oder in eine zusätzliche, gesteuerte Beschleunigung überführt werden. Ist die gewünschte Beschleunigung gleich Null oder kleiner Null (beispielsweise während eines Abbremsvorgangs), so wird das überschüssige Drehmoment zumindest teilweise in elektrische Energie in einem Maße umgewandelt, das dem Abbremsen bzw. Konstanthalten der Geschwindigkeit entspricht.The inventive concept is further implemented by a controller, the one Hybrid drive with at least one electric machine and one Internal combustion engine controls, whereby the control with the individual Components of the hybrid drive is connected to the degree of filling of the internal combustion engine and the torque absorption of the electric To control the machine. Furthermore, the control device can be set up be to control a controllable clutch, the internal combustion engine partially or completely connects to or disconnects from the electrical machine. The control device according to the invention includes entrances, receiving a desired signal representing the desired acceleration, for example, the signal of an accelerator pedal. According to the invention Set up control device, a degree of filling for the internal combustion engine provide, which leads to a torque output, which an excess torque so that the internal combustion engine is not only sufficient Torque for a desired one Acceleration holds, but about that In addition, the electric machine supplied with mechanical power. The control device is therefore set up according to the invention, to control the electric machine, preferably its excitation, to achieve that the electrical machine partially or completely the excess or to be compensated torque in electrical energy to be stored transforms. If the electric machine, the excess torque of the engine not completely A part of the torque can be absorbed by a corresponding change the ignition angle be intercepted and / or converted into an additional, controlled acceleration. Is the desired Acceleration equal to zero or less than zero (for example during a Braking process), so the excess torque at least partially converted into electrical energy to an extent which corresponds to the deceleration or keeping the speed constant.
Die Steuerungseinrichtung kann daher den Füllungsgrad des Verbrennungsmotors erhöhen, so dass ein überschüssiges Drehmoment erzeugt wird, welches durch Umwandlung in elektrische Energie, durch Ändern des Zündwinkels, oder durch gesteuertes Beschleunigen eines Fahrzeugs bzw. durch eine Kombination hiervon kompensiert werden kann. Ferner kann ein überschüssiges Drehmoment durch Erhöhen des Füllungsgrads des Verbrennungsmotors sowie durch Abbremsen des Fahrzeugs erzeugt werden, wobei dieses überschüssige Drehmoment mittels Zündwinkeländerung und/oder durch Umwandlung des überschüssigen Drehmoments in elektrische Energie kompensiert werden kann. Die Steuerungseinrichtung ist erfindungsgemäß eingerichtet, die jeweiligen Anteile des zu kompensierenden überschüssigen Drehmoments in entsprechende Zündwinkelsteuerung, Erregungssteuerung der elektrischen Maschine und/oder gezieltes Beschleunigen des Fahrzeugs umzusetzen.The Control device can therefore the degree of filling of the internal combustion engine increase, leaving an excess torque produced by conversion into electrical energy, by changing the ignition angle, or by controlled acceleration of a vehicle or by a combination of these can be compensated. Furthermore, an excess torque by elevating the degree of filling of the internal combustion engine and generated by braking the vehicle be, with this excess torque by means of ignition angle change and / or by converting the excess torque can be compensated for in electrical energy. The control device is set up according to the invention, the respective proportions of the excess torque to be compensated in corresponding ignition angle, Excitation control of the electric machine and / or targeted Accelerate the vehicle implement.
Daher sind die Ausgänge der Steuerungseinrichtung vorzugsweise eingerichtet, den Zündwinkel zu steuern, wobei vorzugsweise ferner die Eingänge eingerichtet sind, den Ladezustand des elektrischen Energiespeichers zu erfassen, der mit elektrischen Maschinen verbunden ist und von dieser geladen wird, um den Anteil des überschüssigen, von dem Verbrennungsmotor erzeugten Drehmoments zu ermitteln, der in elektrische Energie umgewandelt wird und von dem elektrischen Speicher gespeichert werden soll. Vorzugsweise ist die Steuerungseinrichtung eingerichtet, einen bestimmten Ladestrom nicht zu überschreiten, der vom Nennwert, der Temperatur oder vom Ladungszustand des Akkumulators abhängen kann. Entsprechend der geringeren Ladeströme können so durch eine geeignete Änderung des Zündwinkels des Verbrennungsmotors kompensiert werden, so dass ein größerer Anteil des überschüssigen Drehmoments durch die Änderungen des Zündwinkels aufgefangen wird, um eine Überlastung des Energiespeichers zu verhindern.Therefore are the outputs the control device preferably set the ignition angle to control, preferably further, the inputs are arranged, the To detect state of charge of the electrical energy storage, with electrical machines is connected and loaded by this to the share of surplus, to determine the torque generated by the internal combustion engine, the is converted into electrical energy and from the electrical Memory should be stored. Preferably, the controller is set up not to exceed a certain charging current, that of the nominal value, the temperature or the state of charge of the accumulator depend can. According to the lower charging currents can be so by a suitable change the ignition angle of the internal combustion engine are compensated, so that a larger proportion the excess torque through the changes the ignition angle is caught up to an overload to prevent the energy storage.
Alternativ umfasst die Steuerungseinrichtung vorzugsweise Ausgänge, die eingerichtet sind, den Zündwinkel zu steuern, und Eingänge, die eingerichtet sind, einen Ladezustand eines mit dem mindestens einen Aggregat verbundenen elektrischen Energiespeichers zu erfassen, wobei der über die gewünschten Beschleunigung hinausgehende Anteil der Drehmomenterzeugung des Verbrennungsmotors durch Steuerung der Drehmomentaufnahme oder Drehmomentabgabe des mindestens einen Aggregats abhängig vom Ladezustand des elektrischen Energiespeichers von diesem gespeichert wird, und teilweise durch Änderung der Ansteuerung des Zündwinkels mittels der Steuerung von dem Verbrennungsmotor abgebaut wird.alternative the control device preferably comprises outputs which are set, the ignition angle to control and inputs, which are set up, a state of charge one with the at least to record an aggregate connected electrical energy storage, the over the desired Acceleration exceeding proportion of the torque generation of the Internal combustion engine by controlling the torque absorption or torque output the at least one unit depending on the state of charge of the electrical energy storage is saved by this, and partly by change the triggering of the ignition angle is reduced by the control of the internal combustion engine.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.embodiments The invention is illustrated in the drawings and in the following Description closer explained.
Es zeigenIt demonstrate
Ausführungsformen:Embodiments:
Das
in
In
dem in
Die
elektrische Maschine
Die
Steuerung
Die
elektrische Maschine
Zum Ändern des
Betriebspunkts steuert daher die Steuerungseinrichtung
Die
Die
Die
Das
an den Abtrieb abgegebene Drehmoment MAbgabe ist
zu allen Zeitpunkten konstant. Das Erzeugungs-Drehmoment Merzeugt ist zwischen den Zeitpunkten t0 und t1 sowie nach
dem Zeitpunkt t6' konstant und entspricht dem erfindungsgemäßen ersten
Erzeugungs-Drehmoment,
welches bei einem ersten Füllungsgrad
erzeugt wird. Da nach dem Zeitpunkt t1 die
geforderte Drehmomentreserve steigt bzw. der Betriebspunkt/Betriebsmodus
verändert wird,
vgl.
Um gleichzeitig das an den Abtrieb abgegebene Drehmoment MAbgabe konstant zu halten, wird der Betrag, um den das zweite Erzeugungs-Drehmoment Merzeugt das konstant zu haltende Abgabe-Drehmoment MAbgabe übersteigt, durch Variation des Zündwinkels des Verbrennungsmotors vom Verbrennungsmotor abgebaut. Das in Reserve stehende bzw. das überschüssige Drehmoment, das durch den Abstand des zweiten Erzeugungs-Drehmoments Merzeugt zu dem Abgabe Drehmoment MAbgabe gekennzeichnet ist, kann unmittelbar freigegeben werden, wenn der Zündwinkel des Verbrennungsmotors auf den ursprünglichen Zu stand umgestellt wird, so dass der Anteil des Erzeugungs-Drehmoments, der vom Verbrennungsmotor abgebaut wird, gleich Null wird.In order to keep the same time, the power delivered to the output torque M output constant, the amount by which produces the second generation torque M will exceed the to be kept constant output torque M dispensing degraded by variation of the ignition angle of the engine from the engine. The in reserve or the excess torque, which is characterized by the distance of the second generation torque M generated to the output torque M output , can be released immediately when the ignition angle of the internal combustion engine is switched to the original state, so that the proportion of the generation torque that is dissipated by the internal combustion engine becomes zero.
Zwischen
den Zeitpunkten t2 und t3 ändert sich
abermals der Betriebspunkt und es verringert sich das überschüssige Drehmoment,
so dass, wie in
Aus
der
Um
daher das Abgabemoment MAbgabe konstant
zu halten, müssen
weitere Maßnahmen
getroffen werden, um den Überschuss
vollständig
zu vernichten bzw. zu kompensieren. Dies wird erfindungsgemäß erreicht,
in dem zwischen den Zeitpunkten t3' und t5 die
elektrische Maschine mit dem Verbrennungsmotor derart verbunden
wird und angesteuert wird, dass diese ebenfalls einen Anteil des
zu vernichtenden Drehmomentüberschusses
aufnimmt. Der von der elektrischen Maschine aufgenommene Anteil
ist in der
Zwischen den Zeitpunkten t3' und t5 nimmt die elektrische Maschine einen Drehmoment auf, das oberhalb der maximal vom Verbrennungsmotor aufzunehmenden Drehmoment liegt. Da die elektrische Maschine durch Umwandeln und Speichern elektrischer Leistung das Drehmoment aufnimmt, gibt die gestrichelte Fläche die Energie wieder, die zum Vorsehen der Drehmomentreserve in einem Akkumulator gespeichert werden kann. Die entsprechende elektrisch zu speichernde Leistung kann durch den maximalen Ladestrom des Akkumulators begrenzt sein.Between the times t 3 'and t 5 , the electric machine receives a torque which is above the maximum torque to be absorbed by the internal combustion engine. Since the electric machine receives the torque by converting and storing electrical power, the dashed area represents the energy that can be stored in an accumulator to provide the torque reserve. The corresponding power to be stored electrically can be limited by the maximum charging current of the accumulator.
In
einer nicht dargestellten Ausführungsform wird
nicht der Verbrennungsmotor sondern zunächst die elektrische Maschine
zur Kompensation des Überschuss-Drehmoments
verwendet. D. h., falls ein Überschuss-Drehmoment-Schwellwert
nicht überschritten
ist, übernimmt
die elektrische Maschine die Drehmomentkompensation, und der Verbrennungsmotor
läuft vorzugsweise
bei einem optimalen Zündwinkelwirkungsgrad.
Dabei kann, wie in den
Es
ergibt sich somit ein Verlauf, wie er auch in der
Die
anhand der
In einer weiteren Ausführung der Erfindung wird der Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors berücksichtigt, so dass der Verbrennungsmotor nur soweit zur Überschussbildung beitragen kann, als ein bestimmter minimaler Wirkungsgrad auf Grund des geänderten Zündwinkels nicht unterschritten wird.In another embodiment the invention, the efficiency of the internal combustion engine is taken into account, so that the internal combustion engine contribute only to the extent to the excess formation can, as a certain minimum efficiency due to the changed firing angle not fallen below.
Alternativ oder in Kombination hierzu wird der Wirkungsgrad der Energiespeicherung durch die elektrische Maschine berücksichtigt, wobei insbesondere Wärme- und Reibungsverluste der elektrischen Maschine, der Aufladevorrichtung und des elektrischen Speichers berücksichtigt werden.alternative or in combination with this, the efficiency of energy storage considered by the electric machine, in particular Warmth- and friction losses of the electric machine, the charging device and the electrical storage.
In
einer weiteren Ausführung
wird nur ein Anteil des Erzeugungs-Drehmoments, der von dem Verbrennungsmotor
erzeugt wird, von dem Verbrennungsmotor und/oder von der elektrischen
Maschine als Überschuss-Drehmoment
kompensiert bzw. abgebaut, sondern bildet eine Drehmoment-Komponente,
die zur Beschleunigung eines Fahrzeugs verwendet wird. Obwohl in
der
Das maximale gesamte Überschuss-Drehmoment ergibt sich durch das maximale Drehmoment, das von dem Verbrennungsmotor durch Änderung des Zündwinkels kompensiert werden kann, und aus dem maximalen Überschuss-Drehmoment, das dem maximalen Drehmoment entspricht, welches die elektrische Maschine auf Grund von mechanischen Vorgaben oder auf Grund von maximalen Ladeströmen des Akkumulators aufnehmen kann.The maximum total excess torque results from the maximum torque generated by the internal combustion engine by change the ignition angle can be compensated, and from the maximum excess torque that the maximum torque corresponding to the electric machine due to mechanical constraints or due to maximum charging currents of the accumulator can record.
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