DE102008042781A1

DE102008042781A1 - Bestimmung einer Betriebsart einer Hybridantriebsvorrichtung eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102008042781A1
Application number: DE102008042781A
Authority: DE
Inventors: Jens-Werner Falkenstein; Martin Lang; Michael Glora
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2008-10-13
Filing date: 2008-10-13
Publication date: 2010-04-22
Anticipated expiration: 2028-10-14
Also published as: DE102008042781B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer anzuwendenden Betriebsart von mehreren möglichen, gleiche Gesamtsolldrehmomente erbringenden Betriebsarten einer Hybridantriebsvorrichtung (2) eines Kraftfahrzeugs, wobei die Hybridantriebsvorrichtung (2) mindestens zwei unterschiedliche Antriebsaggregate (3), insbesondere eine elektrische Maschine (3') und eine Brennkraftmaschine (3''), aufweist, und die Betriebsart eine Einzelbetriebsart jedes Antriebsaggregats (3) aufweist, wobei sich das Gesamtsolldrehmoment aus Einzelsolldrehmomenten der Antriebsaggregate (3) zusammensetzt und die Antriebsaggregate (3) jeweils Betriebsbereiche aufweisen und mindestens ein Betriebsbereich mit mindestens einem darin liegenden aggregatspezifisch nachteiligen Betriebsabschnitt versehen ist, wobei die Einzelsolldrehmomente zur Bildung des Gesamtsolldrehmoments durch derartige Wahl von Betriebspunkten in den Betriebsbereichen bestimmt werden, das sie nicht in dem Betriebsabschnitt liegen und/oder dass mindestens ein einem Betriebsabschnitt zugeordnetes Einzelsolldrehmoment des zugeordneten Antriebsaggregats (3) verringert/vergrößert und das Einzelsolldrehmoment des anderen Antriebsaggregats (3) entsprechend vergrößert/verringert ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer anzuwendenden Betriebsart von mehreren möglichen, gleiche Gesamtsolldrehmomente erbringenden Betriebsarten einer Hybridantriebsvorrichtung eines Kraftfahrzeugs.
Stand der Technik
Bei Hybridantriebsvorrichtungen in Kraftfahrzeugen ergeben Einzelistdrehmomente von Antriebsaggregaten der Hybridantriebsvorrichtungen zusammen ein Gesamtistdrehmoment. Typischerweise werden in Hybridantriebsvorrichtungen als Antriebsaggregate eine Brennkraftmaschine und eine oder mehrere elektrische Maschinen verwendet. Auch hydraulische Maschinen können eingesetzt werden. Die elektrische Maschine ist beispielsweise bei einem parallelhybridischen Hybridantrieb als Startergenerator ausgeführt und mit einem Riementrieb oder mit einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine verbunden.
Moderne Brennkraftmaschinen, insbesondere Ottomotoren, besitzen häufig eine elektronische Drosselklappe, welche einen Luftmassenstrom in die Brennkraftmaschine reguliert. Ein Fahrpedal des Kraftfahrzeugs ist von der elektronischen Drosselklappe mechanisch entkoppelt, sodass ein Eingriff durch ein Steuergerät vorgenommen werden kann. Ein Verstellen der Drosselklappe in einem Quasistationärbetrieb der Brennkraftmaschine reguliert das Einzelistdrehmoment Eng_trq und stellt dieses zwischen einem maximalen Einzeldrehmoment Eng_trqMax und einem minimalen Einzeldrehmoment Eng_trqMinAir. Dies gilt für einen Zündwinkel der Brennkraftmaschine, der sich im Wirkungsgrad optimal auf die Brennkraftmaschine auswirkt. Für eine Absenkung des Einzelistdrehoments Eng_trq unterhalb des minimalen Einzeldrehmoments Eng_trqMinAir ist eine Spätverstellung des Zündwinkels der Brennkraftmaschine gegenüber dem wirkungsgradoptimalen Zündwinkel erforderlich. Die Spätverstellung des Zündwinkels wirkt sich negativ auf den Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine aus, was sich gleichzeitig negativ auf einen Kraftstoffverbrauch der Brennkraftmaschine auswirkt. Die Absenkung des Einzelistdrehmoments Eng_trq durch eine Spätverstellung des Zündwinkels kann im Quasistationärbetrieb nur bis zu einem unteren Einzeldrehmoment Eng_trqMinIA erfolgen. Dieses untere Einzeldrehmoment Eng_trqMinIA ergibt sich durch äußere Begrenzungen einer Brennkraftmaschine, wie beispielsweise durch einen maximal zulässigen Wärmeeintrag in ein Abgassystem oder durch eine Brennbarkeitsgrenze des verwendeten Kraftstoffs. Bei einer Schubabschaltbetriebsart der Brennkraftmaschine, was beispielsweise durch eine Einspritzausblendung aller Zylinder erfolgen kann, erzeugt die Brennkraftmaschine aufgrund interner Reibungen und Ladungswechselverlusten ein negatives Schleppdrehmoment Eng_trqMin. Der Drehmomentenbereich zwischen dem unteren Einzeldrehmoment Eng_trqMinIA und dem Schleppdrehmoment Eng_trqMin ist im Quasistationärbetrieb der Brennkraftmaschine nicht nutzbar. Um Übergänge in und aus der Schubabschaltbetriebsart vorzunehmen, das heißt um Übergänge über den Drehmomentbereich zwischen dem Schleppdrehmoment Eng_trqMin und dem unteren Einzeldrehmoment Eng_trqMinIA vornehmen zu können, wird üblicherweise eine Abschaltung einzelner Zylinder, beispielsweise durch eine Einspritzausblendung, der Brennkraftmaschine eingesetzt. Diese Vorgehensweise führt zu erhöhten Abgasemissionen sowie zu erhöhter Laufunruhe der Brennkraftmaschine und kann daher nur kurzzeitig vorgenommen werden. Es gilt folgender Zusammenhang: Eng_trqMin < Eng_trqMinIA < Eng_trqMinAir < Eng_trqMax
Im Quasistationärbetrieb der Brennkraftmaschine gilt für das Einzelistdrehmoment Eng_trq der Brennkraftmaschine bei einer Verbrennungsbetriebsart: Eng_trqMinIA ≤ Eng_trq ≤ Eng_trqMaxund in einer Schubabschaltbetriebsart: Eng_trq = Eng_trqMin.
Die elektrische Maschine besitzt das Einzelistdrehmoment EIM_trq und kann von einer Steuerung im Bereich zwischen einem maximalen Einzeldrehmoment EIM_trqMax und einem minimalen Einzeldrehmoment EIM_trqMin vorgegeben werden.
Für die Hybridantriebsvorrichtung des Kraftfahrzeugs wird das Gesamtistdrehmoment von dem Einzelistdrehmoment Eng_trq der Brennkraftmaschine und von dem Einzelistdrehmoment EIM_trq oder den Einzelistdrehmomenten EIM_trq der elektrischen Maschinen bestimmt. Am Beispiel der parallelhybridischen Antriebsvorrichtung addieren sich das Einzelistdrehmoment Eng_trq und das Einzelistdrehmoment EIM_trq zum Gesamtistdrehmoment trq der Hybridantriebsvorrichtung. Es gilt: trq = Eng_trq + EIM_trq.
Für die Verbrennungsbetriebsart der Brennkraftmaschine gilt bei der Hybridantriebsvorrichtung: Eng_trqMinIA + EIM_trqMin ≤ trq ≤ Eng_trqMax + EIM_trqMaxund bei einer Schubabschaltbetriebsart: Eng_trqMin + EIM_trqMin ≤ trq ≤ Eng_trqMin + EIM_trqMax.
In Abhängigkeit des maximalen Einzeldrehmoments EIM_trqMax und des minimalen Einzeldrehmoments EIM_trqMin überlappen sich die Betriebsbereiche der Hybridantriebsvorrichtung, welche sich für das Gesamtistdrehmoment trq aus den Relationen ergeben oder es entsteht eine Drehmomentenlücke zwischen den Betriebsbereichen. In anderen Worten, ein bestimmter Betriebsbereich für das Gesamtistdrehmoment trq kann im Quasistationärbetrieb der Hybridantriebsvorrichtung sowohl in einer Verbrennungsbetriebsart als auch in einer Schubabschaltbetriebsart der Brennkraftmaschine eingestellt werden oder ist in keiner der beiden Betriebsarten verfügbar. Die maximal und minimal möglichen Einzeldrehmomente EIM_trqMax und EIM_trqMin sind sehr stark von einem aktuellen Ladezustand und/oder Betriebszustand eines oder mehrerer Energiespeicher des Kraftfahrzeugs für die elektrische Maschine und/oder von Betriebszuständen der elektrischen Maschine und/oder elektrischer Nebenaggregate abhängig, sodass sich sowohl die Überlappung der Betriebsbereiche für das Gesamtistdrehmoment trq und die Drehmomentenlücke zwischen den Betriebsbereichen während eines Fahrzyklusses des Kraftfahrzeugs abwechseln können. Dies führt zu stark variierenden Randbedingungen für eine Fahrzeugsteuerung und für eine Betriebsstrategie des Kraftfahrzeugs.
Aufgabe der Erfindung ist eine Koordination von mehreren Antriebsaggregaten der Hybrdantriebsvorrichtung, sodass ihre Betriebsart unter den stark variierenden Randbedingungen möglichst optimal ausgewählt und sie innerhalb der ausgewählten Betriebsart bei optimalen Betriebspunkten betrieben werden.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer anzuwendenden Betriebsart von mehreren möglichen, gleiche Gesamtsolldrehmomente erbringenden Betriebsarten einer Hybridantriebsvorrichtung eines Kraftfahrzeugs, wobei die Hybridantriebsvorrichtung mindestens zwei unterschiedliche Antriebsaggregate, insbesondere eine elektrische Maschine und eine Brennkraftmaschine, aufweist, und die Betriebsart eine Einzelbetriebsart jedes Antriebsaggregats aufweist, wobei sich das Gesamtsolldrehmoment aus Einzelsolldrehmomenten der Antriebsaggregate zusammensetzt und die Antriebsaggregate jeweils Betriebsbereiche aufweisen und mindestens ein Betriebsbereich mit mindestens einem darin liegenden aggregatspezifisch nachteiligen Betriebsabschnitt versehen ist, wobei die Einzelsolldrehmomente zur Bildung des Gesamtsolldrehmoments durch derartige Wahl von Betriebspunkten in den Betriebsbereichen bestimmt werden, das sie nicht in dem Betriebsabschnitt liegen und/oder dass mindestens ein einem Betriebsabschnitt zugeordnetes Einzelsolldrehmoment des zugeordneten Antriebsaggregats verringert/vergrößert und das Einzelsolldrehmoment des anderen Antriebsaggregats entsprechend vergrößert/verringert ist. Vorteilhaft hierbei ist, dass bei mehreren möglichen Betriebsarten der Hybridantriebsvorrichtung, das heißt bei mehreren möglichen Kombinationen von Einzelistdrehmomenten der Antriebsaggregate zu einem Gesamtistdrehmoment der Hybridantriebsvorrichtung die optimale Kombination ausgewählt wird. Dabei wird die optimale Kombination dadurch erreicht, dass aggregatspezifische nachteilige Betriebsabschnitte nach Möglichkeit vermieden werden. Unter den gleiche Gesamtsolldrehmomente erbringenden Betriebsarten einer Hybridantriebsvorrichtung werden diejenigen Betriebsarten verstanden, welche einem angeforderten Gesamtsolldrehmoment zugeordnet sind. Dabei ist es auch möglich, dass aufgrund bestehender Drehmomentenlücken die zugeordnete Betriebsart nicht in der Lage ist das Gesamtsolldrehmoment vollständig zu erfüllen, so dass die mögliche Betriebsart Einzelsolldrehmomente besitzt, die zusammengesetzt von dem Gesamtsolldrehmoment abweichen oder ein Gesamtistdrehmoment der Hybridvorrichtung von dem zugeordneten Gesamtsolldrehmoment abweicht. Das Gesamtsolldrehmoment ist aus den Einzelsolldrehmomenten aller Antriebsaggregate zusammengesetzt. Dieses Zusammensetzen richtet sich nach der Art der Hybridantriebsvorrichtung, so addieren sich beispielsweise die Einzelsolldrehmomente der Antriebsaggregate bei einer parallelhybridischen Hybridantriebsvorrichtung. In andersartigen Hybridantriebsvorrichtung sind andere Arten des Zusammensetzens denkbar. Jedes Antriebsaggregat weist einen aktuellen Betriebsbereich auf, welcher jeweils einer Einzelbetriebsart der Antriebsaggregate zugeordnet ist. In anderen Worten, in der Hybridantriebsvorrichtung werden für mehrere Antriebsaggregate Kombinationen der Antriebsaggregate vorgenommen, wobei sich diese Kombinationen in den Einzelbetriebsarten der Antriebsaggregate unterscheidet. Für jede dieser Kombination werden für die Antriebsaggregate die Betriebspunkte ausgewählt, sodass aggregatspezifisch nachteilige Betriebsabschnitte der Betriebsaggregate nach Möglichkeit vermieden werden. Um diese Betriebsabschnitte zu vermeiden, wird ein Einzelsolldrehmoment eines der Antriebsaggregate, welches sich zunächst in einem aggregatspezifisch nachteiligen Betriebsabschnitt mit seinem Einzelsolldrehmoment befindet verändert. Daraus ergibt sich, dass für das Gesamtsolldrehmoment der Hybridantriebsvorrichtung das Einzelsolldrehmoment des anderen Antriebsaggregats entsprechend mitverändert werden muss, was bedeutet, dass entweder das Einzelsolldrehmoment des zugeordneten Antriebsaggregats verringert und das des anderen Antriebsaggregats entspechend vergrößert oder das Einzelsolldrehmoment des zugeordneten Antriebsaggregats vergrößert und das des anderen Antriebsaggregats entspechend verringert wird. Es ergeben sich somit unterschiedliche mögliche Betriebsarten für die Hybridantriebsvorrichtung, welche unterschiedliche Kombinationen von Einzelbetriebsarten der Antriebsaggregate aufweisen. Jeder dieser möglichen Betriebsarten wurde, wie bereits erwähnt, mit optimalen Betriebspunkten versehen, sodass zur Bestimmung der anzuwendenden Betriebsart die mögliche Betriebsart ausgewählt werden kann, die das bestmögliche Ergebnis erbringt. Dies kann beispielsweise davon abhängen, ob ausgehend von den aktuell vorliegenden Einzelbetriebsarten bei Auswahl einer möglichen Betriebsart Übergänge in andere Einzelbetriebsarten vorgenommen werden müssen oder nicht.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass als Einzelbetriebsart eine Antriebsbetriebsart und/oder eine Schleppbetriebsart verwendet wird/werden. In der Antriebsbetriebsart wird von dem Antriebsaggregat eine Drehmomenterzeugung, welche einen Antrieb des Kraftfahrzeugs vornimmt, erzeugt. Unter einer Schleppbetriebsart der Antriebsaggregate wird diejenige Einzelbetriebsart verstanden, in welcher das Antriebsaggregat kein Antriebsdrehmoment erzeugt, sondern nur von außen mitgeschleppt wird. Diese Aufteilung ist deshalb besonders vorteilhaft, da es den wichtigsten Übergang zwischen Betriebsarten in Antriebsaggregaten durch Ein- oder Ausschalten des Antriebsaggregats beschreibt.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass als Antriebsbetriebsart für die Brennkraftmaschine eine Verbrennungsbetriebsart oder Zylinderabschaltbetriebsart verwendet wird/werden. Im Falle einer Brennkraftmaschine ergibt sich, dass eine eingeschaltete Brennkraftmaschine eine Verbrennung vornimmt um das Drehmoment zu erzeugen, welches das Kraftfahrzeug und/oder seine Komponenten antreiben kann. Unter der Verbrennungsbetriebsart wird somit derjenige Zustand verstanden, in welchem sämtliche Zylinder der Brennkraftmaschine in Betrieb genommen sind. Dies kann auch bedeuten, dass die Brennkraftmaschine ein negatives Drehmoment bewirkt.
Das ist dann der Fall, wenn sämtliche Zylinder eingeschaltet sind, jedoch das von den Zylindern erzeugte Drehmoment geringer als die in der Brennkraftmaschine erzeugten Verluste sind. in diesem Fall liegt eine Verbrennungsbetriebsart vor, jedoch muss die Brennkraftmaschine von außen zusätzlich ein Drehmoment zugeführt werden.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass in der Zylinderabschaltbetriebsart mindestens einer, jedoch nicht alle Zylinder der Brennkraftmaschine abgeschaltet sind. Diese Abgrenzung zur Verbrennungsbetriebsart ist daher besonders vorteilhaft, da sich die Zylinderabschaltbetriebsart negativ auf eine Abgasemissionsbildung der Brennkraftmaschine auswirkt sowie eine hohe Laufunruhe der Brennkraftmaschine hervorruft, sodass die Zylinderabschaltbetriebsart als gesonderte Antriebsbetriebsart betrachtet werden kann.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass für eine Antriebsbetriebsart für die elektrische Maschine eine Antriebsmomentenerzeugungsbetriebsart verwendet wird/werden. Unter der Antriebsmomentenerzeugungsbetriebsart wird diejenige Betriebsart verstanden, in welcher die elektrische Maschine durch eine Energiezufuhr oder Energieerzeugung in Form einer Bestromung ein Drehmoment erzeugt. Die Antriebsbetriebsart für die elektrische Maschine beinhaltet somit sowohl einen motorischen als auch generatorischen Betrieb. Das Einzelistdrehmoment der elektrischen Maschine kann in einem Bereich zwischen einem maximalen Einzeldrehmoment und einem minimalen Einzeldrehmoment beliebig vorgegeben werden. Die Momentengrenzen werden anhand aktueller Randbedingungen für die elektrische Maschine, für eine oder mehrere elektrische Energiespeicher, die mit der elektrischen Maschine verbindbar sind, und/oder ein oder mehrerer elektrischer Bordnetze des Kraftfahrzeugs ermittelt. Ferner kann in der Antriebsmomentenerzeugungsbetriebsart ein Vorzeichen des erzeugten Drehmoments bestimmt werden. Dies erfolgt durch eine Wahl der Bestromungsrichtung der elektrischen Maschine. Somit können sowohl positive als auch negative Drehmomente-Antriebsmomente – erzeugt werden. Es ist vorteilhaft, wenn Lebensdauerbetrachtungen, insbesondere der elektrische Energiespeicher und einer Leistungselektronik der elektrischen Maschine einbezogen werden. Diese können eine Reduzierung der maximalen und minimalen Einzeldrehmomente bewirken.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass als Schleppbetriebsart für die Brennkraftmaschine eine Schubabschaltbetriebsart verwendet wird. Unter der Schubabschaltbetriebsart wird verstanden, dass sämtliche Zylinder abgeschaltet sind, wodurch die Brennkraftmaschine ein Schleppmoment aufgrund von Reibung und Ladungswechselverlusten erzeugt. Das Drehmoment in der Schubabschaltbetriebsart ist üblicherweise abhängig von dem Typ der Brennkraftmaschine und nimmt einen Wert in Abhängigkeit der Kurbelwellendrehzahl an.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass als Schleppbetriebsart für die elektrische Maschine eine Neutralbetriebsart verwendet wird. Es ist von Vorteil, bei der elektrischen Maschine die Schleppbetriebsart gesondert zu behandeln, da in der Neutralbetriebsart keine Möglichkeit zur Veränderung des durch die Neutralbetriebsart entstehenden Einzeldrehmoments besteht. Unter der Neutralbetriebsart wird verstanden, dass weder eine Stromaufnahme noch eine Stromabgabe der elektrischen Maschine erfolgt. Das bedeutet, dass die elektrische Maschine entweder von der Hybridantriebsvorrichtung abgekuppelt ist oder von einer anderen Drehmomentenquelle mitgeschleppt wird. Dabei erzeugt die elektrische Maschine ihr Einzelistdrehmoment über Massenträgheit und Reibungsverluste.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass als Betriebsbereich ein von der Einzelbetriebsart abhängiger, erbringbarer Drehmomentbereich des Antriebsaggregats verwendet wird. Der Drehmomentbereich erstreckt sich von einem minimalen Einzeldrehmoment zu einem maximalen Einzeldrehmoment. Innerhalb dieses Betriebsbereichs kann das Antriebsaggregat auf einen bestimmten Betriebspunkt, das heißt auf ein bestimmtes Einzelistdrehmoment eingestellt werden. Für die Bestimmung einer anzuwendenden Betriebsart wird für das Erreichen des Betriebspunkt ein bestimmtes Einzelsolldrehmoment vorgegeben.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Drehmomentbereich anhand des zugehörigen Antriebsaggregats, einer angenommenen Einzelbetriebsart und mindestens eines aggregatspezifischen Parameters berechnet wird. Wie bereits erwähnt, ergeben sich beispielsweise für die Brennkraftmaschine im Schleppbetriebszustand bei konstanter Drehzahl ein konstantes Einzelistdrehmoment. Dieses Einzelistdrehmoment kann beispielsweise durch Messungen an Prüfständen im Vorfeld ermittelt sein und für die Ermittlung des Drehmomentbereichs herangezogen werden. Der Drehmomentbereich kann ferner von außen, das heißt von Steuermitteln, die auch andere Bereiche des Kraftfahrzeugs steuern können, beeinflusst werden, um bestimmte Betriebsstrategien des Kraftfahrzeugs durchführen zu können.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass als aggregatspezifischer Parameter für die Brennkraftmaschine ein Zündwinkel, eine Kurbelwellendrehzahl, ein Saugrohrdruck, ein Zündzeitpunkt und/oder eine Luftzahl verwendet wird/werden. Unter der Luftzahl wird eine Zahl verstanden, mit der eine Gemischtzusammensetzung, bestehend aus Luft und Kraftstoff, beschrieben wird. Die Verwendung dieser aggregatspezifischen Parameter beziehen sich insbesondere auf Ottomotoren mit einer Saugrohreinspritzung.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass als aggregatspezifischer Parameter für die elektrische Maschine ihre Temperatur, ihre Versorgungsspannung, ein angefordertes Sollladedrehmoment und/oder ihre Drehzahl verwendet wird/werden. Elektrische Maschinen verändern ihre Fähigkeit für eine Drehmomentenbildung in Abhängigkeit ihrer Temperatur. Ferner ist zu berücksichtigen, welche Versorgungsspannung für die elektrische Maschine zur Verfügung gestellt werden kann, da eine Versorgungsspannungsgrenze gleichzeitig eine Drehmomentengrenze für die elektrische Maschine darstellt. Ferner kann von einer Kraftfahrzeugsteuerung ein Sollladedrehmoment angefordert sein, das bedeutet, dass die elektrische Maschine ein Drehmoment aufnehmen und dieses in elektrische Energie umsetzen soll, um Energiespeicher zu laden und das Bordnetz des Kraftfahrzeugs zu versorgen. Ferner ist es vorteilhaft, die Drehzahl der elektrischen Maschine zu berücksichtigen, da die Drehmomentbildungen innerhalb einer elektrischen Maschine sehr stark von ihrer Drehzahl abhängen.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass als Betriebsabschnitt für die Brennkraftmaschine, welche in der Verbrennungsbetriebsart betrieben wird, der Teil des Betriebsbereichs verwendet wird, der eine nachteilige Veränderung des Wirkungsgrads der Brennkraftmaschine beinhaltet. Der Betriebsabschnitt beschreibt einen Bereich, welcher zwischen dem minimalen Einzeldrehmoment und dem unteren Einzeldrehmoment liegt. Innerhalb dieses Betriebsabschnitts ergibt es sich, dass die Brennkraftmaschine nicht mit einem optimalen Wirkungsgrad betrieben wird, um das angeforderte Einzelsolldrehmoment in das Einzelistdrehmoment umzusetzen. Dies hat nachteilige Auswirkungen auf Abgasemissionsbildungen, Kraftstoffverbrauch sowie auf die Laufruhe der Brennkraftmaschine. Bei einer Verbrennungsbetriebsart und einem Einzelsolldrehmoment unterhalb des minimalen Einzeldrehmoments ist es notwendig, den Zündwinkel der Brennkraftmaschine nach Spät zu verstellen, wodurch sich das erzeugte Drehmoment der Brennkraftmaschine senkt, indem der Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine verschlechtert wird. Als unteres Einzeldrehmoment wird jenes Einzeldrehmoment verstanden, welches durch maximal mögliche Spätverstellung des Zündwinkels im Quasistationärbetrieb der Brennkraftmaschine minimal erzeugt werden kann.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass als Betriebsabschnitt für die Brennkraftmaschine, welche in der Zylinderabschaltbetriebsart betrieben wird, der gesamte Betriebsbereich verwendet wird. Dies soll dazu führen, dass der gesamte Zylinderabschaltbetriebsart nach Möglichkeit nicht verwendet wird, da dieser einen schlechten Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine hervorruft, zu Laufunruhe führt, hohe Abgasemissionen erzeugt und sich negativ auf den Kraftstoffverbrauch auswirkt. Dieser Betriebsbereich kann jedoch notwendig sein, um einen Übergang von einer Verbrennungsbetriebsart in die Schubabschaltbetriebsart vorzunehmen. Eine Wahl, ob in Abhängigkeit des vorgegebenen Gesamtsolldrehmoments die Verbrennungsbetriebsart oder die Schubabschaltbetriebsart gewählt wird, wirkt sich auf das Einzelsolldrehmoment der elektrischen Maschine aus. Damit ist zu berücksichtigen, dass die elektrische Maschine unter Umständen das Ladewunschmoment, welches von einer Ladestrategie vorgegeben wird, erbringen muss. Somit können zusätzliche Betriebsabschnitte vorgesehen sein, die sich aus Zwangsbedingungen seitens der elektrischen Maschine ergeben und den Betriebsbereich der Brennkraftmaschine einschränken.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass als Betriebspunkt ein Drehmomentpunkt innerhalb des Drehmomentenbereichs gewählt wird.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Betriebsart durch Berechnen mehrerer möglichen Betriebsarten zugeordneter Gütekriterien und anschließendes Auswählen eines Gütekriteriums bestimmt wird. Die Verwendung eines Gütekriteriums ermöglicht eine Vergleichbarkeit zwischen den möglichen Betriebsarten der Hybridantriebsvorrichtung herbeizuführen. Ein Auswählen kann anschließend nach unterschiedlichen Kriterien vorgenommen werden, wobei in vorteilhafter Weise das Gütekriterium so gestaltet sein kann, dass das niedrigste oder höchste Gütekriterium gewählt wird.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Gütekriterium anhand mindestens eines aggregatspezifischen Parameters, mindestens einer Einzelbetriebsart, mindestens einem Einzelsolldrehmoment und/oder mindestens einer Zusatzdrehmomentenvorgabe berechnet wird. Wie bereits erwähnt, ergeben sich aus den Einzelbetriebsarten unterschiedliche Drehmomentenbereiche, in denen ein Einzelsolldrehmoment des Antriebsaggregats angefordert werden kann. Zusätzlich werden bestimmte Einzelbetriebsarten anderen Einzelbetriebsarten vorgezogen. Das Gütekriterium ergibt sich aus der Zusammenfassung der für das Gütekriterium angewendeten Kriterien, wobei es vorteilhaft ist, wenn dies gewichtet erfolgt, da somit die Möglichkeit geschaffen wird, Einfluss auf die Bewertung einzelner Parameter nehmen zu können. Ferner ist es von Vorteil, wenn bei dem Auswählen des Gütekriteriums ein Hystereseverhalten angewendet wird. Das heißt, bei einer mehrfach nacheinander erfolgenden Bestimmung einer anzuwendenden Betriebsart soll verhindert werden, dass die Einzelbetriebsarten der Antriebsaggregate ständig gewechselt werden, sodass eine Überbelastung der Antriebsaggregate vorgebeugt wird.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass mindestens eine Betriebsart durch Vorgabe eines Sperrkriteriums als mögliche Betriebsart ausgeschlossen wird. Dies ist dann vorteilhaft, wenn beispielsweise sicherheitsrelevante Systeme bestimmte Anforderungen an die Hybridantriebsvorrichtung haben und Einzelbetriebszustände der Antriebsaggregate ausschließen wollen. Das Sperrkriterium kann auch beispielsweise vom Fahrer oder von Steuergeräten, welche eine Strategie verfolgen, gesetzt und an die Hybridantriebsvorrichtung weitergegeben werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird beispielhaft anhand eines Beispiels ausgeführt. Es zeigen:
1 einen Signallaufplan des erfindungsgemäßen Verfahrens,
2 einen ersten Drehmomentverlauf für einen ersten Betriebsbereich der elektrischen Maschine und
3 einen zweiten Drehmomentverlauf für einen zweiten Betriebsbereich der elektrischen Maschine.
Ausführungsform(en) der Erfindung
Die 1 zeigt einen Signallaufplan 1 des erfindungsgemäßen Verfahrens. Der Signallaufplan 1 bezieht sich auf ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens, welches ein nicht dargestelltes Kraftfahrzeug mit einer Hybridantriebsvorrichtung 2 behandelt. Die Hybridantriebsvorrichtung 2 besitzt zwei Antriebsaggregate 3, wobei eines der Antriebsaggregate 3 eine elektrische Maschine 3' und das andere der Antriebsaggregate eine Brennkraftmaschine 3'' ist. Die Brennkraftmaschine 3'' ist als Ottomotor mit einer elektronischen Drosselklappe ausgeführt, der mit der elektrischen Maschine 3' in Form eines Kurbelwellenstartergenerators zu der Hybridantriebsvorrichtung 2 gekuppelt ist. Die Hybridantriebsvorrichtung 2 ist derart ausgestaltet, dass sich ein Einzelistdrehmoment Eng_trq der Brennkraftmaschine 3'' und ein Einzelistdrehmoment EIM_trq der elektrischen Maschine 3' zu einem Gesamtsolldrehmoment trq addieren.
Aus der Beziehung der Einzelistdrehmomente Eng_trq und EIM_trq zu dem Gesamtistdrehmoment trq ergibt sich die Beziehung von einem Einzelsolldrehmoment trqDesEng der Brennkraftmaschine 3'' und trqDesEIM der elektrischen Maschine 3' zu einem Gesamtsolldrehmoment trqDes. Dem Signallaufpfad werden Vorgaben über Eingänge gemacht, welche zu einem Gesamtistdrehmoment trq zusammengeführt werden. Der Signallaufplan 1 ergibt sich aus einem Berechnungsbereich 4 und einem Umsetzungsbereich 5. Beide Bereiche 4 und 5 sind mittels gestrichelter Linien umrandet. Der Umsetzungsbereich 5 setzt von dem Berechnungsbereich 4 ermittelte Einzelsolldrehmomente trqDesEIM und trqDesEng in das Gesamtistdrehmoment trq um. Die beiden Einzelsolldrehmomente trqDesEng und trqDesEIM ergeben zusammengenommen eine anzuwendende Betriebsart für die Hybridantriebsvorrichtung 2. Die Einzelsolldrehmomente trqDesEng und trqDesEIM führen zu der anzuwendenden Betriebsart, indem sie die Einzelbetriebsarten der Antriebsaggregate 3 festlegen, da sie gewünschte Betriebspunkte für die Antriebsaggregate 3 darstellen.
Die 1 zeigt einen ersten Eingang 6, über den ein maximales Einzeldrehmoment EIM_trqMax der elektrischen Maschine 3' an den Berechnungsbereich 4 übergeben wird. Der Eingang 6 ist über einen Pfad 7 mit einem Knotenpunkt 8 verbunden, welcher über einen Pfad 9 zu einer Koordination 10 führt, die eine mögliche Betriebsart für die Antriebsaggregate 3 bestimmt. Ausgehend vom Knotenpunkt 8 verläuft eine weitere Leitung 11 zu einer zweiten Koordination 12, welche eine zweite mögliche Betriebsart festlegt. Ein Eingang 13 übergibt ein minimales Einzeldrehmoment EIM_trqMin der elektrischen Maschine 3' über einen Pfad 13' an einen Knotenpunkt 14, welcher seinerseits über einen Pfad 15 mit der Koordination 10 verbunden ist. Ausgehend vom Knotenpunkt 14 verläuft ein weiterer Pfad 16 zur zweiten Koordination 12. Ein Eingang 17 ist mittels eines Pfads 18 mit der Koordination 10 verbunden. Der Eingang 17 übergibt ein maximales Einzeldrehmoment Eng_trqMax der Brennkraftmaschine 3''. Ein Eingang 19 ist mittels eines Pfads 20 mit einem Knotenpunkt 21 verbunden, welcher seinerseits über einen Pfad 22 mit der Koordination 10 verbunden ist. Der Eingang 19 übergibt ein minimales Einzeldrehmoment Eng_trqMinAir der Brennkraftmaschine 3''. Ausgehend vom Knotenpunkt 21 verläuft ein weiterer Pfad 23, welcher eine erste Gütekriteriumsberechnung 24 mit dem Knotenpunkt 21 verbindet. Ein Eingang 25 ist mittels eines Pfads 26 mit der Koordination 10 verbunden. Der Eingang 25 übergibt ein unteres Einzeldrehmoment Eng_trqMinIA der Brennkraftmaschine 3''. Ein Eingang 27 ist mittels eines Pfads 28 mit der zweiten Koordination 12 verbunden. Der Eingang 27 übergibt ein Schleppdrehmoment Eng_trqMin der Brennkraftmaschine 3''. Ein Eingang 29 ist mittels eines Pfads 30 mit einem Knotenpunkt 31 verbunden. Ausgehend vom Knotenpunkt 31 verläuft ein Pfad 32 zur Koordination 10 und ein Pfad 33 zu einem Knotenpunkt 34. Von dem Knotenpunkt 34 verläuft ein Pfad 35 zur ersten Gütekriteriumsberechnung 24 und ein Pfad 36 zu einer zweiten Gütekriteriumsberechnung 37. Ein Eingang 38 ist über einen Pfad 39 mit einem Knotenpunkt 40 verbunden. Ausgehend vom Knotenpunkt 40 verläuft ein Pfad 41 zur Koordination 10 und eine Leitung 42 zu einem weiteren Knotenpunkt 43. Ausgehend vom Knotenpunkt 43 verläuft ein Pfad 44 zur zweiten Koordination 12 und ein Pfad 45 zu einem Knotenpunkt 46. Ausgehend vom Knotenpunkt 46 verläuft ein Pfad 47 in die erste Gütekriteriumsberechnung 24 und ein Pfad 48 zur zweiten Gütekriteriumsberechnung 37. Der Eingang 31 übergibt ein Sollladedrehmoment trqDesEIML und der Eingang 38 ein Gesamtsolldrehmoment trqDes. Ein weiterer Eingang 49 ist über einen Steuerpfad 50 mit einer Auswahl 51 verbunden. Ein weiterer Eingang 52 ist über einen Steuerpfad 53 ebenfalls mit der Auswahl 51 verbunden. Die Eingänge 6, 13, 17, 19, 25, 27, 29, 38, 49 und 52 übergeben Informationen von außen an den Berechnungsbereich 4, sodass Berechnungen durch aktuelle Werte der entsprechenden Eingaben durchgeführt werden können. Die beschriebenen Drehmomente entsprechen den Drehmomenten, welche in der Beschreibung zum Stand der Technik beschrieben wurden. Der Eingang 49 übergibt ein Sperrkriterium Eng_CtOffCon in binärer Form, welche eine Betriebsart der Brennkraftmaschine 3'' sperrt. Ferner übergibt der Eingang 52 ein Zwangskriterium Strategy_bCtOffDes, welches eine Betriebsart der Brennkraftmaschine 3'' erzwingt. Die Koordination 10 ist über einen Pfad 53 mit einem Knotenpunkt 54 verbunden, welcher über einen Pfad 55 mit einem Schalter 56 verbunden ist. Ferner ist der Knotenpunkt 54 über einen Pfad 57 mit der ersten Gütekriteriumsberechnung 24 verbunden. Zudem ist die Koordination 10 über einen Pfad 58 mit einem Knotenpunkt 59 verbunden, welcher seinerseits über einen Pfad 60 mit einem weiteren Schalter 61 in Verbindung steht. Der Knotenpunkt 59 ist seinerseits über einen Pfad 62 mit der ersten Gütekriteriumsberechnung 24 verbunden. Die Koordination 10 übergibt über den Pfad 53 ein erstes mögliches Einzelsolldrehmoment trqDesEIM_1 der elektrischen Maschine 3' und über den Pfad 58 ein erstes mögliches Einzelsolldrehmoment trqDesEng_1 für die Brennkraftmaschine 3''. Die zweite Koordination 12 ist mittels eines Pfads 62 an einen Knoten 63 gebunden, welcher seinerseits über einen Pfad 64 mit der zweiten Gütekriteriumsberechnung 37 verbunden ist. Ausgehend vom Knotenpunkt 63 verläuft ein Pfad 65 zum Schalter 56. Ausgehend von der zweiten Koordination 12 verläuft ein weiterer Pfad 66 zu einem Knotenpunkt 67, welcher über einen Pfad 68 mit der zweiten Gütekriteriumsberechnung 37 verbunden ist. Der Knotenpunkt 67 ist über einen Pfad 69 mit dem Schalter 61 verbunden. Die zweite Koordination 12 übergibt über die Leitung 62 ein zweites mögliches Einzelsolldrehmoment trqDesEIM_2 für die elektrische Maschine 3' und über den Pfad 66 ein zweites mögliches Einzelsolldrehmoment trqDesEng_2 für die Brennkraftmaschine 3''. Die erste Gütekriteriumsberechnung 24 berechnet ein Gütekriterium G1 und übergibt dieses über einen Pfad 70 an die Auswahl 51. Die zweite Gütekriteriumsberechnung 37 berechnet ein zweites Gütekriterium G2 und übergibt dieses über einen Pfad 71 an die Auswahl 51. Die Auswahl 51 berücksichtigt die Gütekriterien G1 und G2 und übergibt ein Steuersignal bCtOff über eine Steuerleitung 72 an einen Knotenpunkt 73. Ausgehend vom Knotenpunkt 73 verlaufen zwei Steuerleitungen 74 und 75, welche das Steuersignal bCtOff an die Schalter 56 und 61 übergeben, die durch das Steuersignal bCtOff in eine bestimmte Position geschaltet werden und somit zwischen den anliegenden Pfaden 55 oder 65, und 60 oder 69 wählt. Der Schalter 56 ist über einen Pfad 76 mit der elektrischen Maschine 3' verbunden und übergibt dieser das Einzelsolldrehmoment trqDesEIM. Der Schalter 61 ist über einen Pfad 77 mit der Brennkraftmaschine 3'' verbunden und übergibt dieser das Einzelsolldrehmoment trqDesEng. Somit wird eine Betriebsart der Hybridantriebsvorrichtung 2 mittels Einzelsolldrehmomenten trqDesEIM und trqDesEng angefordert und aus dem Berechnungsbereich 4 in den Umsetzungsbereich 5 transportiert. Die elektrische Maschine 3' erzeugt daraufhin ein Einzelistdrehmoment EIM_trq, welches über einen Pfad 78 an einen Additionspunkt 79 geführt wird. Die Brennkraftmaschine 3'' erzeugt ein Einzelistdrehmoment Eng_trq, welches über einen Pfad 80 an den Additionspunkt 79 geführt wird. Im Additionspunkt 79 werden die Einzelistdrehmomente Eng_trq und EIM_trq zum Gesamtistdrehmoment trq zusammengeführt und über einen Pfad 81 an den Ausgang 99 übergeben.
Das vom Fahrer oder von einer Komfort-/Sicherheitsfunktion angeforderte Gesamtsolldrehmoment trqDes geht in die Koordination 10 und 12 ein. Ferner werden weitere Eingangsgrößen übergeben, die die Momentengrenzen der Brennkraftmaschine 3'' und Momentengrenzen der elektrischen Maschine 3' sowie das Sollladedrehmoment trqDesEIML einer Ladestrategie für die elektrische Maschine 3' übergeben. Dabei gilt: EIM_trqMin ≤ trqDesEIML ≤ EIM_trqMax
In der Koordination 10 wird als Einzelbetriebsart für die Brennkraftmaschine 3'' eine Antriebsbetriebsart in Form einer Verbrennungsbetriebsart angenommen. In der zweiten Koordination 12 wird als Einzelbetriebsart der Brennkraftmaschine 3'' eine Schleppbetriebsart in Form einer Schubabschaltbetriebsart der Brennkraftmaschine 3'' angenommen. Somit gilt: Eng_trqMinIA ≤ Eng_trq ≤ Eng_trqMaxoder Eng_trq = Eng_trqMin
Die Koordination 10 berechnet das erste mögliche Einzelsolldrehmoment trqDesEng_1 für die Brennkraftmaschine 3'' und das erste mögliche Einzelsolldrehmoment trqDesEIM_1 für die elektrische Maschine 3'. Dies geschieht anhand folgender Randbedingungen: Eng_trqMinIA ≤ trqDesEng_1 ≤ Eng_trqMaxund EIM_trqMin ≤ trqDesEIM_1 ≤ EIM_trqMax, gleichzeitig werden die Werte derart optimal gewählt, dass das Gütekriterium G1 minimiert wird. Dies ergibt sich wie folgt G1 = K11·MAX(Eng_trqMinAir – trqDesEng_1, 0) + K12·∥trqDesEIML – trqDesEIM_1∥ + K13·∥trqDes – trqDesEng_1 – trqDesEIM_1∥
Aufgrund dieser Minimierung des Gütekriteriums G1 ergibt sich, dass eine nicht wirkungsgradoptimale Spätverstellung des Zündwinkels, die das Gütekriterium G1 negativ beeinflusst, möglichst vermieden wird. Ferner ist ein Abweichen des ersten möglichen Einzelsolldrehmoments trqDesEIM_1 für die elektrische Maschine 3' von dem Solllademoment trqDesEIML sowie eine Abweichung eines aus den beiden ersten möglichen Einzelsolldrehmomenten trqDesEIM_1 und trqDesEng_1 für die elektrische Maschine 3' und die Brennkraftmaschine 3'' erzeugten ersten möglichen Gesamtsolldrehmoments trqDes_1 für die Hybridantriebsvorrichtung 2 vom Gesamtsolldrehmoment trqDes negativ bezüglich des Gütekriteriums G1 bewertet. Die Berechnung des Gütekriteriums G1 basiert unter anderem auf Gewichtungsfaktoren K11, K12 und K13. Diese sind größer oder gleich Null zu wählen und ermöglichen eine Gewichtung der genannten Aspekte für das Gütekriterium G1. Es ist von Vorteil, wenn das Gesamtsolldrehmoment trqDes die höchste Priorität enthält, ferner ist es vorteilhaft K13 größer zu wählen als K11 und K12. Zudem ist es denkbar, eine Abweichung des ersten möglichen Gesamtsolldrehmoments trqDes_1 vom Gesamtsolldrehmoment trqDes zu begrenzen, um sicherheitskritische Betriebszustände der Antriebsaggregate 3 und ein Ansprechen einer Überwachungsfunktionalität innerhalb des Kraftfahrzeugs zu vermeiden. Das Begrenzen kann beispielsweise durch Modifikation des Gütekriteriums G1 erreicht werden.
Die Koordination 12 berechnet das zweite mögliche Einzelsolldrehmoment trqDesEng_2 für die Brennkraftmaschine 3'' und das zweite mögliche Einzelsolldrehmoment trqDesEIM_2 für die elektrische Maschine 3'. Dies geschieht anhand der folgenden Randbedingungen: trqDesEng_2 = Eng_trqMin und EIM_trqMin ≤ trqDesEIm_2 ≤ EIM_trqMax
Zudem wird ein Gütekriterium G2 wie folgt minimiert: G2 = K21 + K22·∥trqDesEIML – trqDesEIM_2∥ + K23·∥trqDes – trqDesEng_2 – trqDesEIM_2∥
Aufgrund der Minimierung des Gütekriteriums G2 ergibt sich, dass ein Eintritt der Brennkraftmaschine 3'' in die Schubabschaltbetriebsart, ein Abweichen des zweiten möglichen Gesamtsolldrehmoments trqDes_2 für die Hybridantriebsvorrichtung 2 vom Gesamtsolldrehmoment trqDes und eine Abweichung des zweiten möglichen Einzelsolldrehmoments trqDesEIM_2 für die elektrische Maschine 3' von dem Sollladedrehmoment trqDesEIML negativ auf das Gütekriterium G2 auswirkt. Ferner sind Gewichtungsfaktoren K21, K22 und K23 vorgesehen, welche größer oder gleich Null gewählt werden. Da, wie bereits erwähnt, eine Einhaltung des Gesamtsolldrehmoments trqDes typischerweise die höchst Priorität besitzt, empfiehlt es sich, den Gewichtungsfaktor K23 größer zu wählen als den Gewichtungsfaktor K22. Der Gewichtungsfaktor K21 kann bei erfolgtem Eintritt in den Schubabschaltbetriebszustand reduziert werden, um die Brennkraftmaschine 3'' verlängert innerhalb des Schubabschaltbetriebszustands zu halten, da dadurch Abgasemissionen vermieden werden, welche bei den Übergängen verstärkt entstehen.
Die beiden Gütekriterien G1 und G2 werden in der Auswahl 51 miteinander verglichen. Das Steuersignal bCtOff ist binär und wird auf „true” gesetzt, woraus ein Übergang in die Schubabschaltbetriebsart der Brennkraftmaschine 3'' erfolgt, wenn das Gütekriterium G2 kleiner wird als das Gütekriterium G1. In diesem Fall werden die zweiten möglichen Einzelsolldrehmomente trqDesEng_2 und trqDesEIM_2 der zweiten Koordination 12 als Einzelsolldrehmomente trqDesEng und trqDesEIM verwendet und an die Antriebsaggregate 3 weitergegeben. Die Antriebsaggregate 3 setzen dann die Einzelsolldrehmomente trqDesEIM und trqDesEng zunächst in Einzelistdrehmomente EIM_trq und Eng_trq um, welche im Additionspunkt 79 zusammengeführt werden, woraus sich das Gesamtistdrehmoment trq ergibt. Als Maßnahme für einen komfortablen Übergang zwischen den Einzelbetriebsarten, insbesondere Verbrennungsbetriebsart und Schubabschaltbetriebsart, kann beispielsweise eine Verrampung der Einzelsolldrehmomente erfolgen. Dies ist nicht dargestellt. In der Auswahl 51 ist eine Hysterese vorgesehen, die ein mehrfaches, schnell hintereinander liegendes Umschalten verhindert, wenn die Gütekriterien G1 und G2 nahe beieinander liegen. Es ist vorgesehen, einen Übergang der Brennkraftmaschine 3'' in die Schubabschaltebetriebsart zu sperren, indem das binäre Sperrkriterium Eng_CtOffCon auf „false” gesetzt wird. Dies kann beispielsweise dann vorteilhaft sein, wenn sich ein Katalysator, der der Brennkraftmaschine 3'' zugeordnet ist, in einer Heizphase befindet. Ist das Sperrkriterium Eng_CtOffCon auf „true” gesetzt, ist es möglich, dass ein Übergang der Brennkraftmaschine 3'' in die Schubabschaltebetriebsart durch Setzen des Zwangskriteriums Strategy_bCtOffDes auf „true” erzwungen wird. Dies kann beispielsweise dann erforderlich sein, wenn Diagnosen durchgeführt werden sollen und die Brennkraftmaschine 3'' in der Schubabschaltbetriebsart verbleiben soll, obwohl die Auswahl 51 aufgrund der Gütekriterien G1 und G2 eine Verbrennungsbetriebsart vorsehen würde.
2 zeigt zwei Koordinatensysteme 82 und 83. Das Koordinatensystem 82 besitzt eine Abszisse 84, welcher die Zeit t zugeordnet ist und eine Ordinate 85, welcher ein binärer Zustand des Steuersignals bCtOff zugeordnet ist. Das Koordinatensystem 83 besitzt eine Abszisse 86, welcher die Zeit t zugeordnet ist und eine Ordinate 87, welcher ein Drehmoment in Nm zugeordnet ist. Innerhalb des ersten Koordinatensystems 82 ist ein Verlauf 88 des Steuersignals bCtOff über die Zeit t aufgetragen. Innerhalb des Koordinatensystems 83 ist das Gesamtsolldrehmoment trqDes als Gerade 89, das Gesamtistdrehmoment trq als Kurve 90, das Einzelsolldrehmoment trqDesEIM der elektrischen Maschine 3' als Kurve 91 und das Einzelsolldrehmoment trqDesEng der Brennkraftmaschine 3'' als Kurve 92 dargestellt.
Das Gesamtsolldrehmoment trqDes verläuft rampenförmig in Form der Geraden 89 von 50 Nm zum Zeitpunkt t = 0 s auf –120 Nm zum Zeitpunkt t = 10 s. Ferner gelten für die in den 2 und 3 dargestellten Ergebnisse folgende Werte:
Eng_trqMax = 200 Nm
Eng_trqMinAir = –5 Nm
Eng_trqMinIA = –30 Nm
Eng_trqMin = –60 Nm
trqDesEIML = –5 Nm
Die Gewichtungsfaktoren K13 und K23 sind gleich groß gewählt und dabei größer als die weiteren Faktoren. Dies begründet sich damit, dass die Einhaltung des Gesamtsolldrehmoments trqDes die höchste Priorität bekommen soll. Die Gewichtungsfaktoren K12 und K22 sind ebenfalls gleich groß, woraus sich ergibt, dass die Abweichung des Einzelsolldrehmoments trqDesEIM der elektrischen Maschine 3' vom Solllademoment trqDesEIML kurz vor und kurz nach einem Übergang der Brennkraftmaschine 3'' in die Schubabschaltbetriebsart betragsmäßig in derselben Größenordnung liegen. Der Übergang in die Schubabschaltsbetriebsart ergibt sich in der 2 zum Zeitpunkt t = 5,8 s, was durch eine Änderung des Zustands des Steuersignals bCtOff angezeigt ist.
Für die Berechnungen, die zu den in 2 dargestellten Ergebnissen geführt haben, sind folgende Annahmen getroffen worden:
EIM_trqMax = 40 Nm
EIM_trqMin = –40 Nm
Das Gesamtistdrehmoment trq folgt dem Gesamtsolldrehmoment trqDes, bis dieses den Wert –100 Nm erreicht. Anschließend wird die Brennkraftmaschine 3'' mit dem Schleppdrehmoment Eng_trqMin und die elektrische Maschine 3' mit dem minimalen Einzeldrehmoment EIM_trqMin betrieben. Die elektrische Maschine 3' kann den zum Zeitpunkt t = 5,8 s vorliegenden Sprung 93 der Brennkraftmaschine 3'' beim Übergang in die Schubabschaltbetriebsart vollständig ausgleichen.
Die 3 zeigt die Koordinatensysteme 82 und 83 der 2 mit all ihren Merkmalen, wobei sich die Verläufe der Kurven 88, 90, 91 und 92 von den Verläufen der Kurven 88, 90, 91 und 92 in den 2 unterscheiden.
Für die in 3 gezeigten Verläufe wurde folgende Annahme getroffen:
EIM_trqMax = 5 Nm
EIM_trqMin = –15 Nm
Die elektrische Maschine 3' kann den Sprung 93 des Einzelsolldrehmoments trqDesEng der Brennkraftmaschine 3'' beim Übergang in die Schubabschaltbetriebsart nicht vollständig ausgleichen. Es entsteht eine Momentenlücke zwischen den im Quasistationärbetrieb möglichen Betriebsbereichen nach folgenden Gleichungen: Eng_trqMinIA + EIM_trqMin ≤ trq ≤ Eng_trqMax + EIM_trqMaxund Eng_trqMin + EIM_trqMin ≤ trq ≤ Eng_trqMin + EIM_trqMax
Das Gesamtistdrehmoment trq folgt dann dem Gesamtsolldrehmoment trqDes bis zu einem Wert von –75 Nm. Anschließend wird die Brennkraftmaschine 3'' mit dem Schleppdrehmoment Eng_trqMin und die elektrische Maschine 3' mit dem minimalen Einzeldrehmoment EIM_trqMin betrieben.
Die in den 2 und 3 dargestellten Verlaufe zeigen, dass die Hybridantriebsvorrichtung 2 bei dem erfindungsgemäßen Verfahren durch geeignete Wahl der Gütekriterien G1 oder G2 optimal an die jeweiligen Anforderungen angepasst werden können. Ferner sind auch modifizierte Gewichtungen oder andere Bertriebsarten denkbar, welche aggregatabhängig sind. Zudem ist es denkbar, bei einem Dieselmotor ein aus Abgasgesichtspunkten oder systembedinger Betrieb mit einer Mindesteinspritzmenge gegenüber einem Betrieb ohne Einspritzung zu berücksichtigen. Auch für andere Betriebsartenumschaltungen wie beispielsweise Schichtbetrieb beim direkteinspritzenden Ottomotor, Halbmotorbetrieb, Ventilhubumschaltung und weitere kann das erfindungsgemäße Verfahren eingesetzt werden.

Claims

Verfahren zur Bestimmung einer anzuwendenden Betriebsart von mehreren möglichen, gleiche Gesamtsolldrehmomente erbringenden Betriebsarten einer Hybridantriebsvorrichtung (2) eines Kraftfahrzeugs, wobei die Hybridantriebsvorrichtung (2) mindestens zwei unterschiedliche Antriebsaggregate (3), insbesondere eine elektrische Maschine (3') und eine Brennkraftmaschine (3''), aufweist, und die Betriebsart eine Einzelbetriebsart jedes Antriebsaggregats (3) aufweist, wobei sich das Gesamtsolldrehmoment aus Einzelsolldrehmomenten der Antriebsaggregate (3) zusammensetzt und die Antriebsaggregate (3) jeweils Betriebsbereiche aufweisen und mindestens ein Betriebsbereich mit mindestens einem darin liegenden aggregatspezifisch nachteiligen Betriebsabschnitt versehen ist, wobei die Einzelsolldrehmomente zur Bildung des Gesamtsolldrehmoments durch derartige Wahl von Betriebspunkten in den Betriebsbereichen bestimmt werden, das sie nicht in dem Betriebsabschnitt liegen und/oder dass mindestens ein einem Betriebsabschnitt zugeordnetes Einzelsolldrehmoment des zugeordneten Antriebsaggregats (3) verringert/vergrößert und das Einzelsolldrehmoment des anderen Antriebsaggregats (3) entsprechend vergrößert/verringert ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Einzelbetriebsart eine Antriebsbetriebsart und/oder eine Schleppbetriebsart verwendet wird/werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Antriebsbetriebsart für die Brennkraftmaschine (3'') eine Verbrennungsbetriebsart oder Zylinderabschaltbetriebsart verwendet wird/werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Zylinderabschaltbetriebsart mindestens einer jedoch nicht alle Zylinder der Brennkraftmaschine (3'') abgeschaltet sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für eine Antriebsbetriebsart für die elektrische Maschine (3') eine Antriebsmomentenerzeugungsbetriebsart verwendet wird/werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Schleppbetriebsart für die Brennkraftmaschine (3'') eine Schubabschaltbetriebsart verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Schleppbetriebsart für die elektrische Maschine (3') eine Neutralbetriebsart verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Betriebsbereich ein von der Einzelbetriebsart abhängiger, erbringbarer Drehmomentbereich des Antriebsaggregats (3) verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehmomentbereich anhand des zugehörigen Antriebsaggregats (3), einer angenommenen Einzelbetriebsart und mindestens eines aggregatspezifischen Parameters berechnet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als aggregatspezifischer Parameter für die Brennkraftmaschine (3'') ein Zündwinkel, eine Kurbelwellendrehzahl, ein Saugrohrdruck, ein Zündzeitpunkt und/oder eine Luftzahl verwendet wird/werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als aggregatspezifischer Parameter für die elektrische Maschine (3') ihre Temperatur, ihre Versorgungsspannung, ein angefordertes Sollladedrehmoment und/oder ihre Drehzahl verwendet wird/werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Betriebsabschnitt für die Brennkraftmaschine (3''), welche in der Verbrennungsbetriebsart betrieben wird, der Teil des Betriebsbereichs verwendet wird, der eine nachteilige Veränderung des Wirkungsgrads der Brennkraftmaschine (3'') beinhaltet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Betriebsabschnitt für die Brennkraftmaschine (3''), welche in der Zylinderabschaltbetriebsart betrieben wird, der gesamte Betriebsbereich verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Betriebspunkt ein Drehmomentpunkt innerhalb des Drehmomentbereiches gewählt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsart durch Berechnen von mehreren, möglichen Betriebsarten zugeordneter Gütekriterien und anschließendes Auswählen eines Gütekriteriums bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gütekriterium anhand mindestens eines antriebsaggregatspezifischen Parameters, mindestens einer Einzelbetriebsart, mindestens einem Einzelsolldrehmoment und/oder mindestens einer Zusatzdrehmomentenvorgabe berechnet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Betriebsart durch Vorgabe eines Sperrkriteriums als mögliche Betriebsart ausgeschlossen wird.