DE102009014007A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Steuern einer Hybridantriebsvorrichtung - Google Patents

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Steuern einer Hybridantriebsvorrichtung vorgeschlagen, welche eine erste Antriebseinheit (1, 101), eine zweite Antriebseinheit (101, 1) und eine Kupplung (107) aufweist, mittels der die erste Antriebseinheit (1, 101) und die zweite Antriebseinheit (101, 1) koppelbar sind. Gemäß dem Verfahren werden die erste Antriebseinheit (1, 101) und die zweite Antriebseinheit (101, 1) voneinander entkoppelt und die erste Antriebseinheit (1, 101) in einem Nulllast-Betriebspunkt betrieben. Es wird ein erstes Drehmoment der ersten Antriebseinheit (1, 101) in diesem Nulllast-Betriebspunkt ermittelt. Die erste Antriebseinheit (1, 101) und die zweite Antriebseinheit (101, 1) werden über die Kupplung (107) gekoppelt. Die erste Antriebseinheit (1, 101) wird nun von der zweiten Antriebseinheit (101, 1) in einem Betriebspunkt geschleppt, welcher dem Nulllast-Betriebspunkt entspricht. Es wird ein zweites Drehmoment ermittelt, welches von der zweiten Antriebseinheit (101, 1) produziert wird, um die erste Antriebseinheit (1, 101) in dem Betriebspunkt zu schleppen. Anschließend wird eine Steuerung zumindest einer der Antriebseinheiten (1, 101), basierend auf einem Unterschied zwischen dem ersten Drehmoment und dem zweiten Drehmoment, angepasst.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Steuern einer Hybridantriebsvorrichtung.
  • Mit dem Ziel, den Kraftstoffverbrauch weiter zu reduzieren, kommen heutzutage vermehrt Kraftfahrzeuge mit Hybridantrieb zum Einsatz. Kraftfahrzeuge mit Hybridantrieb weisen sowohl eine Brennkraftmaschine als auch einen Elektroantrieb auf, welche getrennt oder zusammen zum Antrieb des Kraftfahrzeugs eingesetzt werden. Bei den Hybridantriebssystemen unterscheidet man mehrere Konzepte, welche sich insbesondere durch die Leistungsfähigkeit des Elektroantriebs unterscheiden. Dazu zählen beispielsweise der sogenannte „Mild-Hybrid” und der sogenannte „Full-Hybrid”. Beim „Mild-Hybrid” weist der Elektroantrieb typischerweise eine Maximalleistung zwischen 10 und 15 Kilowatt auf und dient hauptsächlich zur Realisierung des Stop-Start-Betriebs, der Rekuperation im Schubbetrieb und zur Unterstützung der Brennkraftmaschine, beispielsweise beim Anfahren. Ein Betrieb des Kraftfahrzeugs ausschließlich mit dem Elektroantrieb ist beim „Mild-Hybrid” nicht vorgesehen. Hingegen kommen beim „Full-Hybrid” leistungsfähigere Elektroantriebe mit deutlich mehr als 15 Kilowatt Maximalleistung zum Einsatz. Zusätzlich zu den beim „Mild-Hybrid” genannten Funktionen ist beim „Full-Hybrid” auch ein Antrieb des Kraftfahrzeugs mittels des Elektroantriebs möglich. Um den wahlweisen oder kombinierten Betrieb des Kraftfahrzeugs mittels des Elektroantriebs und der Brennkraftmaschine zu ermöglichen, sind sowohl die Brennkraftmaschine als auch der Elektroantrieb mit dem Antriebsstrang und den Antriebsrädern koppelbar. Bei den meisten Systemen können die Brennkraftmaschine und der Elektroantrieb mittels einer automatisierten Kupplung wahlweise miteinander verbunden oder voneinander getrennt werden. Der Wechsel der Betriebsarten, welcher durch das Öffnen und Schließen der automatisierten Kupplung erfolgt, soll für die Passagiere möglichst unmerklich, das heißt ruckfrei ablaufen. Dazu ist es notwendig, bei einem Wechsel der Betriebsarten die Drehmomente und die Drehzahlen der Brennkraftmaschine und des Elektroantriebs derart zu synchronisieren, sodass der Betriebsartenübergang weitgehend drehmomentneutral abläuft.
  • Die Drehmomentsteuerung der Antriebe (Elektroantrieb und Brennkraftmaschine) erfolgt meist durch eine Steuervorrichtung, in welcher entsprechende Drehmomentmodelle (empirisch, physikalisch) und eine Datenbasis in Form von Software implementiert sind. Mittels der Drehmomentmodelle und der Datenbasis kann das Drehmoment des jeweiligen Antriebs in jedem Betriebspunkt ermittelt werden. Die Datenbasis wird durch entsprechende Prüfstandsmessungen erstellt, welche jedoch nur an einer begrenzten Anzahl von Testexemplaren der Brennkraftmaschine und des Elektroantriebs durchgeführt werden. In der Serienproduktion kann es aufgrund von Fertigungstoleranzen und Alterungseffekten vorkommen, dass die jeweils ermittelte Datenbasis nicht zu jedem Elektroantrieb bzw. nicht zu jeder Brennkraftmaschine passt. Fertigungstoleranzen und Alterungseffekte bei den mechanischen und elektrischen Bauteilen der Antriebseinheiten (Brennkraftmaschine und Elektroantrieb) beeinflussen insbesondere das sogenannte Schleppmoment (Verlustmoment) der jeweiligen Antriebseinheit. Unter dem Schleppmoment ist dabei das Drehmoment zu verstehen, welches notwendig ist, um die jeweilige Antriebseinheit in einem bestimmten Betriebspunkt mittels eines weiteren Fremdantriebs zu schleppen. Das Schleppmoment beinhaltet somit sämtliche Verlustmomente der Antriebseinheit. Hier spielen insbesondere Reibungsverluste eine Rolle. Bei Brennkraftmaschinen sind zusätzlich die Gaswechselverluste bedeutsam. Bei Elektroantrieben können zusätzlich elektromagnetische Effekte eine Rolle spielen. In dem Fall, dass die ermittelte Datenbasis nicht auf alle in der Serienproduktion eingesetzten Elektromotoren und Brennkraftmaschinen exakt passt, kommt es zu Ungenauigkeiten bei der Synchronisation des Elektroantriebs und der Brennkraftmaschine. Die kann zu Komforteinbußen während eines Betriebsartenwechsels (d. h. beim Koppeln und Entkoppeln des Elektroantriebs und der Brennkraftmaschine) führen.
  • Es ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren oder eine Vorrichtung zum Steuern einer Hybridantriebsvorrichtung bereitzustellen, mittels denen der Fahrkomfort eines Kraftfahrzeugs mit einer Hybridantriebsvorrichtung verbessert werden kann.
  • Diese Aufgabe wird durch das Verfahren und die Vorrichtung gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Das Verfahren gemäß dem Anspruch 1 eignet sich zum Steuern einer Hybridantriebsvorrichtung, welche eine erste Antriebseinheit, eine zweite Antriebseinheit und eine Kupplung aufweist, mittels der die erste Antriebseinheit und die zweite Antriebseinheit wahlweise miteinander verbunden oder voneinander getrennt werden können. Gemäß dem Verfahren werden die erste Antriebseinheit und die zweite Antriebseinheit voneinander entkoppelt. Die erste Antriebseinheit wird in einem Nulllastbetriebspunkt betrieben. Es wird ein erstes Drehmoment der ersten Antriebseinheit in diesem Nulllastbetriebspunkt ermittelt. Die erste Antriebseinheit und die zweite Antriebseinheit werden über die Kupplung gekoppelt. Die erste Antriebseinheit wird nun von der zweiten Antriebseinheit in einen Betriebspunkt geschleppt, welcher dem Nulllastbetriebspunkt entspricht. Es wird ein zweites Drehmoment ermittelt, welches von der zweiten Antriebseinheit produziert wird, um die erste Antriebseinheit in diesen Betriebspunkt zu schleppen. Es wird eine Steuerung zumindest einer der Antriebseinheit basierend auf einem Unterschied zwischen dem ersten Drehmoment und dem zweiten Drehmoment angepasst.
  • Bei dem Nulllastbetriebspunkt ist das effektive Ausgangsdrehmoment (Netto-Drehmoment an der Abtriebswelle) der ersten Antriebseinheit gleich Null. Im Nulllastbetriebspunkt ist fer ner die Antriebseinheit von einem Antriebsstrang getrennt, so beispielsweise im Leerlauf. Das indizierte Drehmoment (das Brutto-Drehmoment) der ersten Antriebseinheit ist in dem Nulllastbetriebspunkt also derart bemessen, dass das indizierte Drehmoment die Verlustmomente der ersten Antriebseinheit exakt kompensiert. Die Summe aus indiziertem Drehmoment und Verlustmomenten ist Null. Das berechnete erste Drehmoment der ersten Antriebseinheit in dem Nulllastbetriebspunkt entspricht daher der Summe der Verlustmomente der ersten Antriebseinheit. Dieses erste Drehmoment kann beispielsweise durch eine zugeordnete Steuervorrichtung basierend auf einem Drehmomentmodell und einer entsprechenden Datenbasis ermittelt werden. Gemäß der Erfindung werden die Antriebseinheiten gekoppelt und die erste Antriebseinheit durch die zweite Antriebseinheit in einem Betriebspunkt geschleppt, welcher dem Nulllastbetriebspunkt entspricht. Dazu wird die erste Antriebseinheit abgeschaltet, d. h. deren Energiezufuhr unterbunden. Nun wird ein zweites Drehmoment der zweiten Antriebseinheit ermittelt, welches von dieser aufgebracht werden muss, um die erste Antriebseinheit in diesem Betriebspunkt zu schleppen. Anschließend werden das erste Drehmoment und das zweite Drehmoment miteinander verglichen. Unterschiede zwischen dem Wert des ersten Drehmoments und dem Wert des zweiten Drehmoments können ihre Ursache in Fertigungstoleranzen und Alterungseffekten der Antriebseinheiten haben. Wird nun die eventuell auftretende Differenz bei der Steuerung zumindest einer der Antriebseinheiten berücksichtigt, können diese Abweichungen ausgeglichen werden. Dadurch kann die Synchronisation und der Fahrkomfort beim Koppeln und Entkoppeln der beiden Antriebseinheiten gesteigert werden.
  • In einer Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 2 handelt es sich bei der ersten Antriebseinheit um eine Brennkraftmaschine und bei der zweiten Antriebseinheit um einen Elektroantrieb.
  • In diesem Fall wird die Brennkraftmaschine mittels des Elektroantriebs geschleppt. Der Elektroantrieb ist dazu besonders gut geeignet, da die Einstellung des Betriebspunkt sehr schnell und präzise erfolgen kann.
  • In einer Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 3 wird der Nulllastbetriebspunkt der Brennkraftmaschine mittels eines Leerlaufreglers eingestellt.
  • Durch Verwendung des Leerlaufreglers ist eine exakte, schnelle und automatisierte Einstellung des Nulllastbetriebspunkt möglich.
  • In einer Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 4 werden die Aktuatoren der Brennkraftmaschine, deren Position das Schleppmoment der Brennkraftmaschine beeinflussen, während des Schleppens durch den Elektroantrieb jeweils auf eine Position eingestellt, welche der Position im dem Nulllastbetriebspunkt entspricht.
  • Die Position vieler Aktuatoren, insbesondere der im Ansaugtrakt oder im Abgastrakt angeordneten Aktuatoren, hat einen erheblichen Einfluss auf die Gaswechselverluste der Brennkraftmaschine. Bei den Aktuatoren kann es sich beispielsweise um eine Drosselklappe, eine Drallklappe, ein variables Ansaugrohr, eine variable Einlassventil- und Auslassventilverstellung (Hub und Phase), einer variablen Abgasklappe etc. handeln. Die Positionen, welche diese Aktuatoren während des Nulllastbetriebspunkt eingenommen haben, werden deshalb gespeichert oder eingefroren, um so eine exakte Ermittlung des Schleppmoments durch den Elektroantrieb zu gewährleisten.
  • In einer Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 5 wird der Nulllastbetriebspunkt der Brennkraftmaschine durch deren Drehzahl und die angesaugte Luftmenge definiert.
  • Da die Erfassung der Drehzahl und der angesaugten Luftmenge auch im Schleppbetrieb durch entsprechende Sensoren möglich ist, kann der Betriebspunkt der Brennkraftmaschine während des Schleppens durch den Elektroantrieb exakt wieder auf den Nulllastbetriebspunkt eingestellt werden. Auch dadurch wird die Genauigkeit bei der Ermittlung des Schleppmoments im Nulllastbetriebspunkt gesteigert.
  • In einer Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 6 handelt es sich bei der ersten Antriebseinheit um einen Elektroantrieb und bei der zweiten Antriebseinheit um eine Brennkraftmaschine.
  • In diesem Fall wird der Elektroantrieb durch die Brennkraftmaschine geschleppt. Die Vorgangsweise erfolgt analog.
  • In einer Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 7 wird zur Anpassung der Steuerung zumindest einer der Antriebseinheiten zumindest ein Kennfeld zur Berechnung des Drehmoments der jeweiligen Antriebseinheit korrigiert.
  • Eventuelle Unterschiede zwischen dem ermittelten ersten Drehmoment der ersten Antriebseinheit und dem ermittelten zweiten Drehmoment der zweiten Antriebseinheit können in Form von Korrekturtermen in diesen Kennfeldern berücksichtig werden. Dies ist eine einfache, kostengünstige und sichere Methode, die Drehmomentberechnungen beider Antriebseinheiten aufeinander abzustimmen. Insbesondere können dazu Kennfelder, welche das Schleppmoment der Antriebseinheiten beinhalten, verwendet werden.
  • Eine Steuervorrichtung gemäß dem Anspruch 8 ist derart ausgebildet, dass sie das Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 7 ausführen kann. Dazu sind in der Steuervorrichtung entsprechende Steuerungsfunktionen in Form von Software implementiert. Hinsichtlich der sich daraus ergebenden Vorteile wird auf die Ausführungen zu den Ansprüchen 1 bis 7 verwiesen.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die beigefügten Figuren näher erläutert. In den Figuren sind:
  • 1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einer Hybridantriebsvorrichtung;
  • 2 eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine der Hybridantriebsvorrichtung;
  • 3 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens in Form eines Ablaufdiagramms.
  • In 1 ist ein Kraftfahrzeug 100 mit einer Hybridantriebsvorrichtung schematisch dargestellt. Die Hybridantriebsvorrichtung umfasst dabei eine Brennkraftmaschine 1 als eine erste Antriebseinheit, einen Elektroantrieb 101 als eine zweite Antriebseinheit, sowie eine automatisierte Kupplung 104, mittels der die erste Antriebseinheit und die zweite Antriebseinheit wahlweise miteinander gekoppelt oder entkoppelt werden können. Das Kraftfahrzeug 100 weist ferner einen Antriebsstrang auf, welcher eine Antriebswelle 110, ein darin integriertes Getriebe 105, ein integriertes Differenzial 106 und eine mechanisch vom Kraftfahrzeugführer oder durch eine (nicht dargestellte) Getriebeelektronik betätigbare Kupplung 107 aufweist. Bei geöffnetem Antriebsstrang, d. h. bei geöffneter Kupplung 107, ist die Hybridantriebsvorrichtung von der Antriebswelle 110 entkoppelt, sodass ein Vortrieb des Kraftfahrzeugs 100 mittels der Hybridantriebsvorrichtung nicht möglich ist. Bei geschlossenem Antriebsstrang, d. h. bei geschlossener Kupplung 107, ist die Hybridantriebsvorrichtung mit der Antriebswelle 110 gekoppelt, sodass ein von der Hybridantriebsvorrichtung erzeugtes Drehmoment über die Kupplung 107, das Getriebe 105, die Antriebswelle 110 und das Differenzial 106 an Antriebsräder 108 übertragen wird, sodass ein Vortrieb des Kraftfahrzeugs 100 stattfindet.
  • Der Brennkraftmaschine 1 ist ferner eine Kraftstoffversorgungseinrichtung 17 zugeordnet. Dem Elektroantrieb 101 sind ferner eine wideraufladbare Batterie 103 zur Energieversorgung und eine Hochleistungsendstufe 102 zur elektrischen Umsetzung von Steuersignalen zugeordnet.
  • Der Hybridantriebsvorrichtung ist ferner eine Steuervorrichtung 26 zugeordnet, welche mit der automatisierten Kupplung 104, der Batterie 103, der Hochleistungsendstufe 102 und mit sämtlichen das Drehmoment der Brennkraftmaschine 1 beeinflussenden Aktuatoren verbunden ist. Ferner ist die Steuervorrichtung 26 mit sämtlichen Sensoren der Brennkraftmaschine 1, einem (nicht dargestellten) Positionssensor der automatisierten Kupplung 104, (nicht dargestellten) Sensoren zur Erfassung der Drehzahl der Brennkraftmaschine 1 und des Elektroantriebs 101, Sensoren der dem Elektroantrieb 101 zugeführten Stromstärke und Spannung verbunden. Darüber hinaus ist die Steuervorrichtung 26 mit einem (nicht dargestellten) Sensor zur Ermittlung der Batteriekapazität verbunden. Darüber hinaus ist die Steuervorrichtung 26 mit einem (nicht dargestellten) Positionssensor der Kupplung 107 verbunden. Ferner sind in der Steuervorrichtung 26 sowohl für die Brennkraftmaschine 1 als auch für den Elektroantrieb 101 Softwaremodelle implementiert, mittels denen basierend auf den Sensorsignalen sämtliche Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine 1 und des Elektroantriebs 101 modelliert werden können. Zu diesen Betriebsgrößen zählen insbesondere das indizierte Drehmoment, die Drehzahl, das Verlustmoment und das Netto-Drehmoment (Ausgangsdrehmoment an der Abtriebswelle) der Brennkraftmaschine 1 und das Ausgangsdrehmoment und die Drehzahl des Elektroantriebs 101. Darüber hinaus sind in der Steuervorrichtung 26 Steuerungsfunktionen in Form von Software implementiert, durch welche sämtliche Stellgrößen der Brennkraftmaschine 1 und des Elektroantriebs 101 beeinflusst werden können, um so ein gewünschtes Drehmoment zu erzeugen.
  • In 2 ist die Brennkraftmaschine 1 der Hybridantriebsvorrichtung schematisch dargestellt. Aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit ist die Darstellung stark vereinfacht ausgeführt.
  • Die Brennkraftmaschine 1 umfasst mindestens einen Zylinder 2 und einen in dem Zylinder 2 auf und ab bewegbaren Kolben 3.
  • Die Brennkraftmaschine 1 umfasst ferner einen Ansaugtrakt 40, in dem stromabwärts einer Ansaugöffnung 4 zum Ansaugen von Frischluft ein Luftmassensensor 5, eine Drosselklappe 6, sowie ein Saugrohr 7 angeordnet sind. Der Ansaugtrakt 40 mündet in einem durch den Zylinder 2 und den Kolben 3 begrenzten Brennraum 30. Die zur Verbrennung nötige Frischluft wird über den Ansaugtrakt 40 in den Brennraum 30 eingeleitet, wobei die Frischluftzufuhr durch Öffnen und Schließen eines Einlassventils 8 gesteuert wird. Bei der hier dargestellten Brennkraftmaschine 1 handelt es sich um eine Brennkraftmaschine 1 mit Kraftstoffdirekteinspritzung, bei der der für die Verbrennung nötige Kraftstoff über ein Einspritzventil 9 unmittelbar in den Brennraum 30 eingespritzt wird. Zur Auslösung der Verbrennung dient eine ebenfalls in dem Brennraum 30 ragende Zündkerze 10. Die Verbrennungsabgase werden über ein Auslassventil 11 in einen Abgastrakt 16 der Brennkraftmaschine 1 abgeführt und mittels eines im Abgastrakt angeordneten Abgaskatalysators 12 gereinigt.
  • Die Kraftübertragung an den Antriebsstrang 110 des Kraftfahrzeugs 100 geschieht über eine mit dem Kolben 3 gekoppelte Kurbelwelle 13 (dient hier als Abtriebswelle der Brennkraftmaschine 1).
  • Die Brennkraftmaschine 1 verfügt ferner über einen Drehzahlsensor 15 zur Erfassung der Drehzahl der Kurbelwelle 13 und ein Kraftstoffversorgungssystem, welches einen Kraftstofftank 17 sowie eine darin angeordnete Kraftstoffpumpe 18 aufweist. Der Kraftstoff wird mittels der Kraftstoffpumpe 18 über eine Versorgungsleitung 19 einem Druckspeicher 20 zugeführt. Dabei handelt es sich um einen gemeinsamen Druckspeicher 20, von dem aus die Einspritzventile 9 für mehrere Zylinder 2 mit druckbeaufschlagtem Kraftstoff versorgt werden. In der Versorgungsleitung 19 sind ferner ein Kraftstofffilter 21 und eine Hochdruckpumpe 22 angeordnet. Die Hochdruckpumpe 22 dient dazu, den durch die Kraftstoffpumpe 18 mit relativ niedrigem Druck (ca. 3 bar) geförderten Kraftstoff dem Druck speicher 20 mit hohem Druck zuzuführen (typischerweise bis zu 150 bar).
  • Der Brennkraftmaschine 1 ist die Steuervorrichtung 26 zugeordnet, welche über Signal- und Datenleitungen mit allen Aktuatoren und Sensoren der Brennkraftmaschine 1 verbunden ist. In der Steuervorrichtung 26 sind die kennfeldbasierten Motorsteuerungsfunktionen (KF1 bis KF5), insbesondere das Drehmomentmodell und ein Leerlaufregler 33, implementiert. Basierend auf den Messwerten der Sensoren und den kennfeldbasierten Motorsteuerungsfunktionen werden Steuersignale an die Aktuatoren der Brennkraftmaschine 1 und des Kraftstoffversorgungssystems ausgesandt. Konkret ist die Steuervorrichtung 26 über Daten- und Signalleitungen mit der Kraftstoffpumpe 18, dem Luftmassensensor 5, der Drosselklappe 6, der Zündkerze 10, dem Einspritzventil 9 und dem Drehzahlsensor 15 gekoppelt.
  • In 3 ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Steuern der Hybridantriebsvorrichtung in Form eines Ablaufdiagramms dargestellt.
  • Das Verfahren wird in Schritt 300 gestartet, in einen Zustand, in dem der Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs 100 geöffnet ist (Kupplung 107 ist geöffnet). Ein derartiger Zustand besteht beispielsweise beim Warten an einer roten Ampel oder beim Rollen des Kraftfahrzeugs 100 an einem Gefälle, wobei jeweils die Kupplung 107 und damit der Antriebsstrang geöffnet sind. In diesem Zustand wird von der Hybridantriebsvorrichtung kein Drehmoment an den Antriebsstrang übertragen.
  • Falls die automatisierte Kupplung 104 geschlossen ist wird nun in Schritt 301 die Kupplung 107 geöffnet und so die Brennkraftmaschine 1 von dem Elektroantrieb 101 entkoppelt.
  • In Schritt 302 wird nun die Brennkraftmaschine 1 von der Steuervorrichtung 26 unter Zuhilfenahme des in der Steuervorrichtung 26 implementierten Leerlaufreglers 33 auf eine vor gegebene Drehzahl geregelt. Da die automatisierte Kupplung 104 zwischen der Brennkraftmaschine 1 und dem Elektroantrieb 101 geöffnet ist, läuft die Brennkraftmaschine 1 lastfrei, das heißt, dass die Brennkraftmaschine 1 sowohl vom Antriebsstrang als auch vom Elektroantrieb 101 entkoppelt ist. Der eingestellte Betriebspunkt wird im Folgenden als Nulllastbetriebspunkt bezeichnet, da das durch die Verbrennung von Kraftstoff erzeugte (indizierte) Drehmoment der Brennkraftmaschine 1 in diesem Nulllastbetriebspunkt so bemessen ist, dass das inhärente Verlustmoment, welches sich vor allem aus den Gaswechselverlusten und den Reibungsverlusten zusammensetzt, kompensiert wird. Am Abtrieb der Brennkraftmaschine 1, d. h. an der Kurbelwelle 13, ist das Drehmoment in diesem Nulllastbetriebspunkt gleich Null. Dieser Nulllastbetriebspunkt, welcher sich beim Einregeln der Brennkraftmaschine 1 auf eine vorgegebene Drehzahl durch den Leerlaufregler 33 ergibt, ist durch die Drehzahl und die von der Brennkraftmaschine 1 angesaugte Luftmenge definiert.
  • Das Verfahren fährt nun mit Schritt 303 fort, in dem ein erstes (indiziertes) Drehmoment ermittelt wird, welches von der Brennkraftmaschine 1 in diesem Nulllastbetriebspunkt zur Überwindung des Verlustmoments erzeugt werden muss. Die Ermittlung dieses ersten Drehmoments erfolgt vorteilhafter Weise mittels des in der Steuervorrichtung 26 implementierten Drehmomentmodells. Das so berechnete erste indizierte Drehmoment der Brennkraftmaschine 1 entspricht der Summe der inhärenten Verlustmomente. Diese inhärenten Verlustmomente sind beispielsweise in Form eines Kennfeldes in Abhängigkeit vom Betriebspunkt (Drehzahl und Luftmenge) in der Steuervorrichtung 26 abgespeichert. Das von der Steuervorrichtung 26 berechnete erste Drehmoment der Brennkraftmaschine 1 in dem Nulllastbetriebspunkt entspricht daher dem Ausgangswert aus diesem Kennfeld. Die Bedatung dieses Kennfeldes erfolgt durch Versuchsreihen an einer sehr beschränkten Anzahl von Versuchsmotoren am Motorprüfstand. Andererseits werden diese Daten zur Steuerung einer großen Anzahl an Brennkraftmaschinen in der Serienproduktion herangezogen. Aufgrund fertigungsbe dingter Toleranzen oder Alterserscheinungen an den einzelnen Brennkraftmaschinen können Abweichungen zwischen den ermittelten Daten und dem tatsächlichen Verlustmoment jeder individuellen Brennkraftmaschine 1 auftreten. In diesem Fall stimmen das aus dem Kennfeld bestimmte erste Drehmoment und das tatsächliche Verlustmoment der jeweiligen individuellen Brennkraftmaschine 1 nicht überein.
  • Das Verfahren fährt mit Schritt 304 fort, in dem die Brennkraftmaschine 1 und der Elektromotorantrieb durch Schließen der automatisierten Kupplung 104 drehmomentfest gekoppelt werden und die Brennkraftmaschine 1 abgeschaltet wird. Dabei werden die Positionen der Aktuatoren der Brennkraftmaschine 1 beibehalten, welche sie schon während des Nulllastbetriebspunkts einnahmen. Dies ist insbesondere wichtig für Aktuatoren, deren Position Einfluss auf das Verlustmoment der Brennkraftmaschine 1 haben. Dazu zählen insbesondere die im Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine 1 angeordneten Aktuatoren, wie beispielsweise die Drosselklappe, deren Position wesentlich die Gaswechselverluste der Brennkraftmaschine 1 beeinflusst. Als weitere Aktuatoren, welche hier nicht dargestellt sind, wären beispielsweise auch eine Drallklappe, ein variables Ansaugrohr, eine variable Ventilsteuerung (Hub und Phase), sowie eine schaltbare Abgasklappe im Abgastrakt zu nennen.
  • Im Schritt 305 wird nun die Brennkraftmaschine 1 durch den Elektroantrieb 101 in einen Betriebspunkt geschleppt, welcher dem zuvor durch die Brennkraftmaschine 1 eingestellten Nulllastbetriebspunkt entspricht. Da die Position der Aktuatoren beibehalten wurde, genügt es im Wesentlichen, wenn die Brennkraftmaschine 1 durch den Elektroantrieb 101 bei der gleichen Drehzahl wie im Nulllastbetriebspunkt geschleppt wird. Die angesaugte Luftmasse stellt sich dann automatisch ein.
  • In Schritt 306 ermittelt die Steuervorrichtung 26 ein zweites Drehmoment des Elektroantriebs 101, welches dieser zum Schleppen der Brennkraftmaschine 1 in diesem Betriebspunkt aufbringen muss. Die Berechnung des zweiten Drehmoments kann beispielsweise basierend auf der dem Elektroantrieb 101 zugeführten Stromstärke oder Spannung erfolgen.
  • In Schritt 307 werden das erste Drehmoment und das zweite Drehmoment miteinander verglichen. Wie oben bereits erwähnt wurde, können aufgrund von Fertigungstoleranzen oder Alterungseffekten sowohl auf Seiten der Brennkraftmaschine 1, als auch auf Seiten des Elektroantriebs 101 Abweichungen ergeben. Diese Abweichungen können jedoch die Ursache einer unzureichenden Koordination der Drehmomente der Brennkraftmaschine 1 und des Elektroantriebs 101 sein, was insbesondere beim Koppeln und Entkoppeln der beiden Antriebe zu Komforteinbußen führen kann. Aus diesem Grund wird in Schritt 307 basierend auf einer Differenz zwischen dem ersten und dem zweiten Drehmoment eine entsprechende Korrektur bei der Steuerung der Brennkraftmaschine 1 und/oder des Elektroantriebs 101 vorgenommen. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass die Differenz zwischen dem ersten Drehmoment und dem zweiten Drehmoment als Korrekturgröße bei der Drehmomentbestimmung für die Brennkraftmaschine 1 und/oder des Elektroantriebs 101 berücksichtigt wird. Konkret könnte beispielsweise diese Differenz in dem Kennfeld für das Verlustmoment der Brennkraftmaschine 1 bei dem jeweiligen Betriebspunkt Eingang finden.
  • Das Verfahren wird mit Schritt 308 beendet oder, alternativ, von Neuem gestartet.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt eine exakte Abstimmung der Drehmomentsteuerungen der Brennkraftmaschine 1 und des Elektroantriebs 101. Diskrepanzen, welche sich beispielsweise durch Alterungseffekte oder durch Fertigungstoleranzen ergeben, können während des Fahrbetriebs über die gesamte Laufzeit des Kraftfahrzeugs 100 bzw. der Hybridantriebsvorrichtung durchgeführt werden. Die Betriebspunkte, bei denen der Abgleich stattfinden soll, können beliebig eingestellt werden, da sowohl die Brennkraftmaschine 1 als auch der Elektroantrieb 101 vom Antriebsstrang entkoppelt sind.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass die Vorgehensweise gemäß dem Ablaufdiagramm der 3 auch derart durchgeführt werden kann, dass die Brennkraftmaschine 1 und der Elektroantrieb 101 in ihrer Funktion vertauscht werden. Dies bedeutet, dass der Elektroantrieb 101 (entsprechend dem Schritt 302) in einem Nulllastbetriebspunkt betrieben wird, ein erstes Drehmoment für den Elektroantrieb 101 durch die Steuervorrichtung 26 ermittelt wird (entsprechend Schritt 303), nach dem Koppeln der Brennkraftmaschine 1 und des Elektroantriebs 101 und dem Abschalten des Elektroantriebs 101 (gemäß Schritt 304) der Elektroantrieb 101 mittels der Brennkraftmaschine 1 geschleppt wird (entspricht Schritt 305), ein zweites Drehmoment der Brennkraftmaschine 1 ermittelt wird, welches zum Schleppen des Elektroantriebs 101 notwendig ist (entspricht Schritt 306) und dann die Anpassung der Steuerung vorgenommen wird (entsprechend Schritt 307).

Claims (8)

  1. Verfahren zum Steuern einer Hybridantriebvorrichtung, welche eine erste Antriebseinheit (1, 101), eine zweite Antriebseinheit (101, 1) und eine Kupplung (107) aufweist, mittels der die erste Antriebseinheit (1, 101) und die zweite Antriebseinheit (101, 1) koppelbar sind, wobei – die erste Antriebseinheit (1, 101) und die zweite Antriebseinheit (101, 1) voneinander entkoppelt werden, – die erste Antriebseinheit (1, 101) in einem Nulllast-Betriebspunkt betrieben wird, – ein erstes Drehmoment der ersten Antriebseinheit (1, 101) in diesem Nulllast-Betriebspunkt ermittelt wird, – die erste Antriebseinheit (1, 101) und die zweite Antriebseinheit (101, 1) über die Kupplung (107) gekoppelt werden, – die erste Antriebseinheit (1, 101) von der zweiten Antriebseinheit (101, 1) in einem Betriebspunkt geschleppt wird, welcher dem Nulllast-Betriebspunkt entspricht, – ein zweites Drehmoment ermittelt wird, welches von der zweiten Antriebseinheit (101, 1) produziert wird, um die erste Antriebseinheit (1, 101) in dem Betriebspunkt zu schleppen, – eine Steuerung zumindest einer der Antriebseinheiten (1, 101) basierend auf einem Unterschied zwischen dem ersten Drehmoment und dem zweiten Drehmoment angepasst wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die erste Antriebseinheit eine Brennkraftmaschine (1) und die zweite Antriebseinheit ein Elektroantrieb (101) ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Nulllast-Betriebspunkt der Brennkraftmaschine (1) mittels eines Leerlaufreglers (33) eingestellt wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 3, wobei Aktuatoren der Brennkraftmaschine (1), deren Stellung das Schleppmoment der Brennkraftmaschine (1) beeinflussen, während des Schleppens durch den Elektroantrieb (101) jeweils auf eine Position eingestellt werden, welche der im Nulllast-Betriebspunkt entspricht.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei der Nulllast-Betriebspunkt der Brennkraftmaschine (1) durch deren Drehzahl und die angesaugte Luftmenge definiert wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die erste Antriebseinheit ein Elektroantrieb (101) und die zweite Antriebseinheit eine Brennkraftmaschine (1) ist.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei zur Anpassung der Steuerung zumindest einer der Antriebseinheiten zumindest ein Kennfeld zur Berechnung des Drehmoments der jeweiligen Antriebseinheit korrigiert wird.
  8. Steuervorrichtung (26) für eine Hybridantriebvorrichtung, welche eine erste Antriebseinheit (1, 101), eine zweite Antriebseinheit (101, 1) und eine Kupplung (107) aufweist, mittels der die erste Antriebseinheit (1, 101) und die zweite Antriebseinheit (101, 1) koppelbar sind, wobei die Steuervorrichtung (26) derart ausgebildet und mit Mitteln ausgestattet ist, dass sie ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 ausführen kann.
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