DE102008058624A1

DE102008058624A1 - Verfahren zur Steuerung der Verteilung von Momentenbeiträgen

Info

Publication number: DE102008058624A1
Application number: DE102008058624A
Authority: DE
Inventors: Jörg Dr. Rieling; Dennis KÖNIG; Guido Wachsmuth
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2008-11-22
Filing date: 2008-11-22
Publication date: 2010-05-27

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung der Verteilung von Momentenbeiträgen einer Mehrzahl von mit unterschiedlichen Triebsträngen eines Kraftfahrzeugs gekoppelten Momentenquellen (10, 20) zu einem auf das Kraftfahrzeug wirkenden Gesamtmoment, wobei ein das Gesamtmoment koordinierendes Zentralsteuergerät (30) mit einer Mehrzahl von die einzelnen Momentenquellen (10, 20) unmittelbar steuernden Einzelsteuergeräten (18, 28) in Kommunikation steht. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass - das Zentralsteuergerät (30) vor jeder Änderung der Verteilung der Momentenbeiträge jedem Einzelsteuergerät (18, 28) den vorgesehenen Momentenbeitrag der diesem Einzelsteuergerät (18, 28) zugeordneten Momentenquelle (10, 20) signalisiert, - jedes Einzelsteuergerät (18, 28) . die ihm zugeordnete Momentenquelle (10, 20) zur Vorbereitung der Einkopplung ihres vorgesehenen Momentenbeitrags ansteuert und, . sobald die zugeordnete Momentenquelle (10, 20) zur Einkopplung ihres vorgesehenen Momentenbeitrags bereit ist, dies dem Zentralsteuergerät (30) signalisiert.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung der Verteilung von Momentenbeiträgen einer Mehrzahl von mit unterschiedlichen Triebsträngen eines Kraftfahrzeugs gekoppelten Momentenquellen zu einem auf das Kraftfahrzeug wirkenden Gesamtmoment, wobei ein das Gesamtmoment koordinierendes Zentralsteuergerät mit einer Mehrzahl von die einzelnen Momentenquellen unmittelbar steuernden Einzelsteuergeräten in Kommunikation steht.
Stand der Technik
Im Stand der Technik sind Kraftfahrzeuge mit mehreren Triebsträngen bekannt. Beispielsweise ist es bekannt, die Hinterachse eines Kraftfahrzeugs mit einem direkt angekoppelten Elektromotor und die Vorderachse mit einem über ein Getriebe angekoppelten Verbrennungsmotor oder eine Kombination aus einem Verbrennungs- und einem Elektromotor anzutreiben.
Zur Koordination der einzelnen Momentenquellen ist typischerweise eine Zentralsteuergerät vorgesehen, welches mit einer Mehrzahl von Einzelsteuergeräten kommuniziert. Den Einzelsteuergeräten sind jeweils einzelne Momentenquellen oder Gruppen von Momentenquellen zugeordnet. Die unmittelbare Ansteuerung der Momentenquellen erfolgt über die jeweils zugeordneten Einzelsteuergeräte. Das Zentralsteuergerät übernimmt somit die Koordination der Einzelsteuergeräte.
Problematisch bei derartigen Antriebssystemen sind die unterschiedlichen Verzögerungen, mit denen einzelne Momentenquellen ansteuerbar sind. So erfolgt beispielsweise die Einleitung des Momentenbeitrags einer mittels direkten Durchtriebs an die Antriebsachse gekoppelten Elektromotors im Wesentlichen instantan bzw. unmittelbar. Im Gegensatz hierzu erfolgt der Eintrag des Momentenbeitrags eines anzukoppelnden Verbrennungsmotors mit erheblicher Verzögerung. So müssen beispielsweise bei Ankopplung des Verbrennungsmotors an die Antriebsachse über ein Doppelkupplungsgetriebe dessen Stellkolben zunächst befüllt werden, bevor die Zuschaltung erfolgen kann. Auch muss die Drehzahl des Verbrennungsmotors über der Eingangsdrehzahl des Getriebes liegen, damit die entsprechende Kupplung Zug und keinen Schub überträgt. Soll nun beispielsweise bei Beibehaltung eines auf das Kraftfahrzeug, d. h. auf sämtliche Antriebsachsen, wirkenden Gesamtmomentes der Momentenbeitrag einer elektrischen Maschine, die an eine erste Antriebsachse angekoppelt wird reduziert und zum Ausgleich ein Verbrennungsmotor an eine zweite Antriebsachse angekoppelt werden, ergibt sich durch die unterschiedlichen Reaktionszeiten der einzelnen Momentenquellen die Gefahr einer unsynchronen Änderung der Momentenbeiträge, die als ein Rucken von den Fahrzeuginsassen unkomfortabel wahrgenommen wird.
Aufgabenstellung
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein gattungsgemäßes Verfahren derart weiterzubilden, dass eine Änderung der Verteilung der Momentenbeiträge unterschiedlicher Momentenquellen zum Gesamtmoment komfortabler erfolgt.
Darlegung der Erfindung
Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 dadurch gelöst, dass

– das Zentralsteuergerät vor jeder Änderung der Verteilung der Momentenbeiträge jedem Einzelsteuergerät den vorgesehenen Momentenbeitrag der diesem Einzelsteuergerät zugeordneten Momentenquelle signalisiert,
– jedes Einzelsteuergerät • die ihm zugeordnete Momentenquelle zur Vorbereitung der Einkopplung ihres vorgesehenen Momentenbeitrags ansteuert und, • sobald die zugeordnete Momentenquelle zur Einkopplung ihres vorgesehenen Momentenbeitrags bereit ist, dies dem Zentralsteuergerät signalisiert.

Der Grundgedanke der vorliegenden Erfindung ist es, die Ansteuerung der Momentenquellen zweistufig durchzuführen, wobei zwischen den einzelnen Stufen die Möglichkeit der Synchronisierung gegeben ist. So signalisiert in einer ersten Stufe das Zentralsteuergerät die beabsichtigte Änderung der Momentenverteilung an die Einzelsteuergeräte. Dies erfolgt, indem das Zentralsteuergerät jedem Einzelsteuergerät denjenigen Momentenbeitrag kommuniziert, den die diesem Einzelsteuergerät zugeordnete Momentenquelle nach der Änderung bereitzustellen, d. h. in die zugeordnete Antriebsachse einzukoppeln hat. Daraufhin bereitet das Einzelsteuergerät die zugeordnete Momentenquelle entsprechend vor. Im Fall eines mittels direkten Durchtriebs mit der Antriebsachse gekoppelten Elektromotors bedarf es hierbei keiner wesentlichen Vorbereitung. Im Fall eines einzukoppelnden Verbrennungsmotors hingegen bedarf es der Füllung der Steuerkolben des Getriebes sowie der Einstellung der geeigneten Motordrehzahl. Sobald diese Vorbereitungsmaßnahmen erfolgt sind, kommuniziert jedes Einzelsteuergerät dies dem Zentralsteuergerät. Erst wenn im Zentralsteuergerät die „bereit”-Signale der Einzelsteuergeräte vorliegen, erfolgt der simultane Steuerbefehl von dem Zentralsteuergerät an die Einzelsteuergeräte, die nunmehr ohne wesentlichen Zeitverlust die ihnen zugeordneten Momentenquellen zur Einkopplung ihres jeweiligen Momentenbeitrags in die zugeordnete Antriebsachse ansteuern können. Die Änderung der Momentenbeiträge aller Momentenquellen erfolgt somit simultan, so dass auch während der Übergangsphase von der alten Momentenverteilung zur neuen Momentenverteilung das Gesamtmoment im Wesentlichen unverändert bleibt. Entsprechend stellt sich kein von den Fahrzeuginsassen als unkomfortabel empfundenes Rucken ein.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren abhängigen Ansprüche.
Wie bereits erwähnt, hat es sich als besonders günstige Konstellation erwiesen, wenn eine erste Momentenquelle eine erste elektrische Maschine ist, die mittels eines direkten Durchtriebs mit einer ersten angetriebenen Achse des Kraftfahrzeugs gekoppelt ist und eine zweite Momentenquelle eine zweite elektrische Maschine und/oder einen Verbrennungsmotor umfasst, die ein schaltbares Getriebe mit einer zweiten angetriebenen Achse des Kraftfahrzeugs gekoppelt sind. Dabei ist der Verbrennungsmotor bzw. die zweite elektrische Maschine bevorzugt über ein Doppelkupplungsgetriebe an die zweite Antriebsachse gekoppelt.
Aufgrund der vorliegenden Erfindung erhöht sich das Kommunikationsaufkommen zwischen den Steuergeräten. Um den erforderlichen Signaldurchsatz und eine verzugsfreie Kommunikation zu ermöglichen, erfolgt die Signalgebung zwischen dem Zentralsteuergerät und den Einzelsteuergeräten bevorzugt über einen Kommunikationsbus, insbesondere einen CAN-Bus.
Wie bereits erwähnt, ist das erfindungsgemäße Verfahren einsetzbar, wenn die Änderung der Verteilung der Momentenbeiträge durch eine Zu- oder Abschaltung wenigstens einer Momentenquelle erfolgt. Die Begriffe der Zu- oder Abschaltung umfassen im vorliegenden Kontext nicht nur die Überführung der Momentenquelle zwischen einem An- und einem Aus-Zustand, wie dies beispielsweise bei einer elektrischen Maschine realisiert sein kann. Die Begriffe umfassen hier auch die An- und Abkopplung eines Motors, z. B. eines Verbrennungsmotors, an die zugeordnete Antriebsachse, beispielsweise über ein Getriebe oder eine Trennkupplung.
Außer dem vorgenannten Fall ist die vorliegende Erfindung auch einsetzbar, wenn die Änderung der Verteilung der Momentenbeiträge durch eine Umlastung zwischen verschiedenen Momentenquellen erfolgt. Dies betrifft mit anderen Worten den Fall, dass mehrere Momentenquellen im angeschalteten Zustand verbleiben und sich lediglich die Beträge der jeweils eingekoppelten Momente ändern.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden, speziellen Beschreibung und der beigefügten Zeichnung.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
Es zeigt:
1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit mehreren Antriebssträngen.
Ausführliche Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit mehreren, nämlich zwei Antriebssträngen. Die Momentenquelle eines ersten Antriebsstrangs ist ein Verbrennungsmotor 10, der über ein Doppelkupplungsgetriebe 12 mit dem Differenzial 14 einer ersten angetriebenen Achse 16 in Verbindung steht. Der Verbrennungsmotor 10 und das Doppelkupplungsgetriebe 12 werden von einem ersten Einzelsteuergerät 18 angesteuert. Selbstverständlich ist es auch möglich, dass der Verbrennungsmotor 10 und das Doppelkupplungsgetriebe 12 von unterschiedlichen, jeweils eigenen Steuergeräten angesteuert werden. Auch die Verwendung mehrerer Steuergeräte für unterschiedliche Steuerungsaspekte des Verbrennungsmotor 10 einerseits und des Doppelkupplungsgetriebes 12 andererseits ist grundsätzlich denkbar. Ebenso kann statt des Verbrennungsmotors ein Hybridantrieb aus einem Verbrennungsmotor und einer elektrischen Maschine gesehen werden.
Die Momentenquelle eines zweiten Antriebsstrangs ist eine elektrische Maschine 20, die mittels direkten Durchtriebs oder über ein Übertragungsglied mit dem Differenzial 24 einer zweiten angetriebenen Achse 26 gekoppelt ist. Die elektrische Maschine 20 wird von einem zweiten Einzelsteuergerät 28 angesteuert. Die beiden Steuergeräte 18, 28 sind jeweils mit einem Zentralsteuergerät 30 verbunden. Man beachte, dass die in 1 dargestellten Kommunikationsleitungen zwischen dem Momentenquellen und den Steuergeräten bzw. zwischen den Steuergeräten untereinander lediglich symbolisch zu verstehen sind. Bei der tatsächlichen Umsetzung wird im Gegensatz zu der in 1 gestellten Darstellung bevorzugt ein Bussystem, insbesondere ein CAN-Bus engesetzt.
Das Zentralsteuergerät 30 plant und koordiniert die unterschiedlichen Momentenbeiträge, die von den einzelnen Momentenquellen 10, 20 in die Antriebsachsen 16, 26 eingekoppelt werden. Hierzu instruiert es zunächst die beiden Einzelsteuergeräte 18, 28, die Momentenquellen 10, 20 für eine beabsichtigte Änderung der Verteilung der Momentenbeiträge vorzubereiten. Die Einzelsteuergeräte 18, 28 steuern daraufhin den Verbrennungsmotor 10 und das Doppelkupplungsgetriebe 12 einerseits und den Elektromotor 20 andererseits entsprechend an und signalisieren die Umschaltbereitschaft sobald diese vorliegt, zurück an das Zentralsteuergerät 30. Mit einem simultanen Signal an die Steuergeräte 18, 28 initiiert dann das Zentralsteuergerät 30 die tatsächliche Umschaltung zur neuen Momentenverteilung.
Natürlich stellt die in 1 gezeigte und in der speziellen Beschreibung diskutierte Ausführungsform nur ein illustratives Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dar. Dem Fachmann ist im Lichte der hiesigen Offenbarung ein breites Spektrum an Variationsmöglichkeiten anhand gegeben. Insbesondere können Anzahl und Ausgestaltung der Momentenquellen sowie ihrer Ankopplung an die Antriebsachsen von dem dargestellten Beispiel abweichen. So ist es insbesondere möglich, die Vorderachse 16 über einen Hybrid-Triebstrang, umfassend den Verbrennungsmotor 10 sowie einen weiteren Elektromotor anzutreiben.

10: Verbrennungsmotor
12: Doppelkupplungsgetriebe
14: Differenzial
16: Vorderachse
18: Einzelsteuergerät
20: Elektromotor
24: Differenzial
26: Hinterachse
28: Einzelsteuergerät
30: Zentralsteuergerät

Claims

Verfahren zur Steuerung der Verteilung von Momentenbeiträgen einer Mehrzahl von mit unterschiedlichen Triebsträngen eines Kraftfahrzeugs gekoppelten Momentenquellen (10, 20) zu einem auf das Kraftfahrzeug wirkenden Gesamtmoment, wobei ein das Gesamtmoment koordinierendes Zentralsteuergerät (30) mit einer Mehrzahl von die einzelnen Momentenquellen (10, 20) unmittelbar steuernden Einzelsteuergeräten (18, 28) in Kommunikation steht, dadurch gekennzeichnet, dass – das Zentralsteuergerät (30) vor jeder Änderung der Verteilung der Momentenbeiträge jedem Einzelsteuergerät (18, 28) den vorgesehenen Momentenbeitrag der diesem Einzelsteuergerät (18, 28) zugeordneten Momentenquelle (10, 20) signalisiert, – jedes Einzelsteuergerät (18, 28) • die ihm zugeordnete Momentenquelle (10, 20) zur Vorbereitung der Einkopplung ihres vorgesehenen Momentenbeitrags ansteuert und, • sobald die zugeordnete Momentenquelle (10, 20) zur Einkopplung ihres vorgesehenen Momentenbeitrags bereit ist, dies dem Zentralsteuergerät (30) signalisiert.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zentralsteuergerät (30), nachdem ihm von allen Einzelsteuergeräten (18, 28) signalisiert wurde, dass alle Momentenquellen (10, 20) zur Erzeugung ihrer jeweils vorgesehenen Momentenbeiträge bereit sind, die Einzelsteuergeräte (18, 28) simultan ansteuert, die ihnen jeweils zugeordneten Momentenquellen (10, 20) anzusteuern, deren jeweils vorgesehene Momentenbeiträge einzukoppeln.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Momentenquelle (20) eine erste elektrische Maschine ist, die mittels eines direkten Durchtriebs mit einer ersten angetriebenen Achse (26) des Kraftfahrzeugs gekoppelt ist und dass eine zweite Momentenquelle eine zweite elektrische Maschine und/oder einen Verbrennungsmotor (10) umfasst, die über ein schaltbares Getriebe mit einer zweiten angetriebenen Achse (16) des Kraftfahrzeugs gekoppelt sind.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe ein Doppelkupplungsgetriebe (12) ist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalgebung zwischen dem Zentralsteuergerät (30) und den Einzelsteuergeräten (18, 28) über einen Kommunikationsbus erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, dass der Kommunikationsbus ein CAN-Bus ist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Änderung der Verteilung der Momentenbeiträge durch eine Zu- oder Abschaltung wenigstens einer Momentenquelle (10, 20) erfolgt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass die Änderung der Verteilung der Momentenbeiträge durch eine Umlastung zwischen verschiedenen Momentenquellen (10, 20) erfolgt.