DE102009055246A1 - Method and device for determining a setpoint torque for controlling an electrical machine of a motor vehicle - Google Patents

Method and device for determining a setpoint torque for controlling an electrical machine of a motor vehicle Download PDF

Info

Publication number
DE102009055246A1
DE102009055246A1 DE102009055246A DE102009055246A DE102009055246A1 DE 102009055246 A1 DE102009055246 A1 DE 102009055246A1 DE 102009055246 A DE102009055246 A DE 102009055246A DE 102009055246 A DE102009055246 A DE 102009055246A DE 102009055246 A1 DE102009055246 A1 DE 102009055246A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
electric machine
speed
torque
determined
dog clutch
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE102009055246A
Other languages
German (de)
Other versions
DE102009055246B4 (en
Inventor
Stefan 70839 Spoerhase
Markus 74374 Peter
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE102009055246.4A priority Critical patent/DE102009055246B4/en
Priority to PCT/EP2010/067591 priority patent/WO2011076485A1/en
Publication of DE102009055246A1 publication Critical patent/DE102009055246A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102009055246B4 publication Critical patent/DE102009055246B4/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W20/00Control systems specially adapted for hybrid vehicles
    • B60W20/10Controlling the power contribution of each of the prime movers to meet required power demand
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/22Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs
    • B60K6/38Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the driveline clutches
    • B60K6/387Actuated clutches, i.e. clutches engaged or disengaged by electric, hydraulic or mechanical actuating means
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/42Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by the architecture of the hybrid electric vehicle
    • B60K6/48Parallel type
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/50Architecture of the driveline characterised by arrangement or kind of transmission units
    • B60K6/52Driving a plurality of drive axles, e.g. four-wheel drive
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/02Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of driveline clutches
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/04Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units
    • B60W10/08Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units including control of electric propulsion units, e.g. motors or generators
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40Drive Train control parameters
    • B60L2240/42Drive Train control parameters related to electric machines
    • B60L2240/421Speed
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40Drive Train control parameters
    • B60L2240/42Drive Train control parameters related to electric machines
    • B60L2240/423Torque
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40Drive Train control parameters
    • B60L2240/42Drive Train control parameters related to electric machines
    • B60L2240/425Temperature
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W20/00Control systems specially adapted for hybrid vehicles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W50/00Details of control systems for road vehicle drive control not related to the control of a particular sub-unit, e.g. process diagnostic or vehicle driver interfaces
    • B60W2050/0001Details of the control system
    • B60W2050/0019Control system elements or transfer functions
    • B60W2050/0028Mathematical models, e.g. for simulation
    • B60W2050/0031Mathematical model of the vehicle
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2510/00Input parameters relating to a particular sub-units
    • B60W2510/08Electric propulsion units
    • B60W2510/081Speed
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2510/00Input parameters relating to a particular sub-units
    • B60W2510/08Electric propulsion units
    • B60W2510/087Temperature
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2710/00Output or target parameters relating to a particular sub-units
    • B60W2710/08Electric propulsion units
    • B60W2710/083Torque
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62Hybrid vehicles
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/64Electric machine technologies in electromobility

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Hybrid Electric Vehicles (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung eines Solldrehmomentes zur Ansteuerung einer elektrischen Maschine eines Kraftfahrzeuges, bei welcher zwischen der elektrischen Maschine (2) und einer Räder (9, 10) aufweisenden Achse (8) des Kraftfahrzeuges durch Schließung einer Klauenkupplung (11) eine Kraft übertragen wird. Damit sich die Klauenkupplung beim Schließen bei jeder Umgebungstemperatur der elektrischen Maschine gleich verhält, werden bei geöffneter Klauenkupplung (11) Reibungsmomente der elektrischen Maschine (2) bei der Bestimmung des Solldrehmomentes berücksichtigt.The invention relates to a method for determining a target torque for controlling an electrical machine of a motor vehicle, in which a force is generated between the electrical machine (2) and an axle (8) of the motor vehicle having wheels (9, 10) by engaging a dog clutch (11) is transmitted. So that the claw clutch behaves the same when closing at any ambient temperature of the electric machine, when the claw clutch (11) is open, friction torques of the electric machine (2) are taken into account when determining the target torque.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung eines Solldrehmomentes zur Ansteuerung einer elektrischen Maschine eines Kraftfahrzeuges, bei welcher zwischen der elektrischen Maschine und einer Räder aufweisenden Achse des Kraftfahrzeuges durch Schließung einer Klauenkupplung eine Kraft übertragen wird sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for determining a setpoint torque for controlling an electric machine of a motor vehicle, wherein a force is transmitted between the electric machine and a wheel axle of the motor vehicle by closing a dog clutch and a device for carrying out the method.

Zur Übertragung von Drehbewegungen bzw. Drehmomenten werden in Kraftfahrzeugen sogenannte Klauenkupplungen eingesetzt. Die beiden Kupplungselemente der Klauenkupplung weisen dabei Zähne auf, welche in vorgegebenen Abständen voneinander angeordnet sind. Ein erstes Kupplungselement ist dabei mit dem elektrischen Antrieb und das zweite Kupplungselement mit der anzutreibenden Achse des Kraftfahrzeuges verbunden. Um die Klauenkupplung bei einem bewegten Fahrzeug zu schließen, ist es notwendig, eine Differenzdrehzahl zwischen den beiden Kupplungselementen einzustellen, damit die Zähne der beiden Kupplungselemente ineinandergreifen. D. h. die Zähne des einen Kupplungselementes greifen in die Zwischenräume zwischen den Zähnen des anderen Kupplungselementes und anders herum. Dies wird gewährleistet, wenn die beiden Kupplungselemente zueinander eine Differenzdrehzahl aufweisen.For the transmission of rotational movements or torques so-called jaw clutches are used in motor vehicles. The two coupling elements of the dog clutch in this case have teeth which are arranged at predetermined distances from each other. A first coupling element is connected to the electric drive and the second coupling element with the driven axis of the motor vehicle. To close the dog clutch in a moving vehicle, it is necessary to set a differential speed between the two coupling elements, so that the teeth of the two coupling elements engage. Ie. the teeth of one coupling element engage in the spaces between the teeth of the other coupling element and vice versa. This is ensured if the two coupling elements to each other have a differential speed.

Um die Klauenkupplung einzukuppeln, wird der elektrische Antrieb von einem Steuergerät so angesteuert, dass sich ein nahezu konstantes Differenzdrehzahlband zwischen dem elektrischen Antrieb und der durch den elektrischen Antrieb angetriebenen Achse des Fahrzeuges ergibt. Befindet sich die Achse im Stillstand oder dreht sie sich nur mit einer sehr geringen Drehzahl, ist es schwierig, einen als elektrische Maschine ausgebildeten Antrieb auf das notwendige Differenzdrehzahlband einzustellen, welches zwischen 20 bis 40 Umdrehungen pro Minute liegt.To engage the dog clutch, the electric drive is controlled by a control unit so that there is a nearly constant differential speed band between the electric drive and driven by the electric drive axle of the vehicle. If the axle is at a standstill or only rotates at a very low speed, it is difficult to set a designed as an electric machine drive to the necessary differential speed band, which is between 20 to 40 revolutions per minute.

Bei kleinen Fahrzeuggeschwindigkeiten oder beim Fahrzeugstillstand müssen Einflüsse auf das Drehverhalten der elektrischen Maschine genau bekannt sein, um das notwendige Differenzdrehzahlband zu erreichen, da sonst kein Einkuppeln möglich ist. Zum Einkuppeln der Klauenkupplung muss die elektrische Maschine auf ein kleines Moment geregelt werden, damit die axialen Reibkräfte an der Klauenkupplung beim Schließen möglichst klein sind. Die durch die elektrische Maschine verursachten Reibungsverluste sind aber temperaturabhängig und für jede elektrische Maschine auf Grund produktionsbedingter Toleranzen des mechanischen Zusammenbaus unterschiedlich.At low vehicle speeds or vehicle standstill influences on the rotational behavior of the electric machine must be known exactly to achieve the necessary differential speed band, otherwise no engagement is possible. To engage the dog clutch, the electric machine must be controlled to a small moment so that the axial friction forces on the dog clutch when closing are as small as possible. However, the friction losses caused by the electrical machine are temperature-dependent and different for each electrical machine due to production-related tolerances of the mechanical assembly.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung eines Solldrehmomentes zur Ansteuerung einer elektrischen Maschine eines Kraftfahrzeuges mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist den Vorteil auf, dass sich die Klauenkupplung beim Schließen bei jeder Umgebungstemperatur der elektrischen Maschine gleich verhält. Dadurch, dass bei geöffneter Klauenkupplung Reibungsmomente der elektrischen Maschine bei der Bestimmung des Solldrehmomentes berücksichtigt werden, wird das reale Verhalten der elektrischen Maschine hinsichtlich des Reibungsverhaltens korrigiert. Durch diese Vorgehensweise werden die Einflüsse der Reibung auf das Drehzahlverhalten der elektrischen Maschine genau berücksichtigt, um das notwendige Differenzdrehzahlband zur Einkupplung der Klauenkupplung zu erreichen. Dadurch wird die Robustheit des Einkuppelverfahrens erhöht. Durch die Berücksichtigung der Reibungsmomente werden drehzahl-, temperatur- und aufbauspezifische Einflüsse auf das Verfahren zum Einkuppeln einer Klauenkupplung zuverlässig berücksichtigt.The inventive method for determining a desired torque for controlling an electric machine of a motor vehicle with the features of claim 1 has the advantage that the dog clutch behaves the same at closing at each ambient temperature of the electric machine. Because friction moments of the electric machine are taken into account in the determination of the setpoint torque when the jaw clutch is open, the real behavior of the electric machine with regard to the friction behavior is corrected. By this procedure, the effects of friction on the speed behavior of the electric machine are accurately taken into account in order to achieve the necessary differential speed band for coupling the dog clutch. This increases the robustness of the engagement process. By taking into account the friction moments, speed, temperature and structure-specific influences on the method for engaging a dog clutch are reliably taken into account.

Vorteilhafterweise wird zur Bestimmung der Reibungsmomente ein Faktor bestimmt, mittels welchem eine Reibungskennlinie beaufschlagt wird, aus welcher ein Drehmomentkorrekturwert ermittelt wird, der als Solldrehmoment verwendet wird. Ein solcher Prozess kann über die gesamte Fahrzeuglebensdauer durchgeführt werden. Darüber hinaus wird sichergestellt, dass die an der Klauenkupplung anliegenden Drehmomente zum Zeitpunkt des Einkuppels sehr klein sind, wodurch ein Drehmomentenstoß auf den Antriebsstrang beim Einkuppeln unterbunden wird.Advantageously, a factor is determined to determine the friction moments, by means of which a friction characteristic is applied, from which a torque correction value is determined, which is used as a target torque. Such a process can be performed over the entire vehicle life. In addition, it ensures that the torque applied to the dog clutch at the time of engagement are very small, whereby a torque shock is prevented on the drive train during engagement.

In einer Weiterbildung wird der Faktor aus der Differenz der aktuellen Drehzahl der elektrischen Maschine und einem mathematisch bestimmten Drehzahlverlauf ermittelt. Somit kann jeder Verlauf der Drehzahl zum Erreichen des für das Einkuppeln der Klauenkupplung geforderten Differenzdrehzahlbandes hinterlegt werden. Dabei wird berücksichtigt, dass der Drehzahlgradient während des Durchlaufens des Differenzdrehzahlbandes dabei nicht zu steil sein darf, da sonst die Zeit zum Einkuppeln zu kurz ist. Der Drehzahlgradient darf aber auch nicht zu flach sein, da sonst der Kupplungsprozess zu lange dauert.In a further development, the factor is determined from the difference between the current rotational speed of the electric machine and a mathematically determined speed curve. Thus, each course of the speed can be stored to achieve the required for the engagement of the dog clutch differential speed band. It is considered that the speed gradient during the passage of the differential speed band may not be too steep, otherwise the time to engage is too short. The speed gradient may also not be too flat, otherwise the coupling process takes too long.

In einer Variante wird der mathematische Drehzahlverlauf aus einer Drehzahl der elektrischen Maschine zu einem Startzeitpunkt bestimmt, wobei zum Startzeitpunkt keine Solldrehmomentanforderung an der elektrischen Maschine vorliegt. Somit werden die aktuellen Bedingungen bei der Modellierung des Drehzahlverhaltens der elektrischen Maschine mit berücksichtigt.In one variant, the mathematical speed curve is determined from a rotational speed of the electric machine at a starting time, wherein there is no desired torque request to the electric machine at the start time. Thus, the current conditions in the modeling of the speed behavior of the electric machine are taken into account.

In einer Ausgestaltung wird die Reibungskennlinie als Funktion einer Drehzahl der elektrischen Maschine ermittelt. Als Anfangsbedingung ist eine solche Reibungskennlinie nicht notwendig, sondern kann in einem ersten Ansatz aus einem theoretischen Drehzahlverlauf bestimmt werden. In one embodiment, the friction characteristic is determined as a function of a rotational speed of the electric machine. As an initial condition such a friction characteristic is not necessary, but can be determined in a first approach from a theoretical speed curve.

Vorteilhafterweise wird die Reibungskennlinie als Funktion einer Temperatur der elektrischen Maschine ermittelt. Dabei wird ein Kennlinienfeld, welches die Temperaturabhängigkeit der Drehzahl über der Zeit darstellt, abgespeichert, so dass bei der Korrektur des Reibungsmomentes immer die Reibungskennlinie ausgewählt werden kann, die der aktuellen Umgebungstemperatur der elektrischen Maschine entspricht, wodurch die Temperaturabhängigkeit der Reibungsmomente ausreichend berücksichtigt wird.Advantageously, the friction characteristic is determined as a function of a temperature of the electrical machine. In this case, a characteristic field, which represents the temperature dependence of the rotational speed over time, stored, so that in the correction of the friction torque always the friction characteristic can be selected, which corresponds to the current ambient temperature of the electric machine, whereby the temperature dependence of the friction torque is considered sufficient.

In einer Ausgestaltung wird nach jedem Öffnen der Klauenkupplung der Faktor bestimmt und die im vorhergehenden Öffnungszyklus der Klauenkupplung erstellte Reibungskennlinie mit dem Faktor korrigiert. Durch die Drehzahlfehlerbestimmung ist eine stetige Adaption der Reibungskennlinie über die Laufzeit des Verfahrens bei Änderung der Umgebungsbedingungen wie Alterung, Viskosität des Kühlmittels und Temperatur möglich. Eine nachträgliche und aufwendige Applikation einer Drehzahlregelung kann dadurch entfallen.In one embodiment, the factor is determined after each opening of the dog clutch and the friction characteristic created in the preceding opening cycle of the dog clutch is corrected by the factor. Due to the speed error determination is a continuous adaptation of the friction characteristic over the term of the process when changing the environmental conditions such as aging, viscosity of the coolant and temperature possible. A subsequent and complex application of a speed control can be omitted.

Eine weitere Weiterbildung der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung eines Solldrehmomentes zur Ansteuerung einer elektrischen Maschine eines Kraftfahrzeuges, bei welcher zwischen der elektrischen Maschine und einer Räder aufweisenden Achse des Kraftfahrzeuges durch Schließung einer Klauenkupplung eine Kraft übertragen wird. Damit sich die Klauenkupplung beim Schließen bei jeder Umgebungstemperatur der elektrischen Maschine gleich verhält, sind Mittel vorhanden, welche bei geöffneter Klauenkupplung Reibungsmomente der elektrischen Maschine bei der Bestimmung des Solldrehmomentes berücksichtigen. Dabei werden bei keiner Momentenanforderung die Reibungsverluste der elektrischen Maschine ausgeregelt, wobei beim Schließen der Klauenkupplung deren Reibungsverluste reduziert werden. Da die Reibungsverluste von der Umgebung der elektrischen Maschine wie Temperatur, Viskosität des die elektrische Maschine umgebenden Mediums oder Alterung der elektrischen Maschine abhängen, zeigt die Klauenkupplung während des Schließvorganges unabhängig von den Umgebungsbedingungen immer ein gleiches Verhalten.A further development of the invention relates to a device for determining a desired torque for controlling an electric machine of a motor vehicle, wherein between the electric machine and a wheels having axle of the motor vehicle by closing a dog clutch, a force is transmitted. In order for the dog clutch to behave the same at closing at each ambient temperature of the electric machine, means are provided which, when the dog clutch is open, take friction moments of the electric machine into account when determining the setpoint torque. In this case, the friction losses of the electric machine are compensated at no torque request, wherein when closing the dog clutch whose friction losses are reduced. Since the friction losses depend on the environment of the electrical machine such as temperature, viscosity of the surrounding medium of the electric machine or aging of the electric machine, the dog clutch always shows the same behavior during the closing process, regardless of the environmental conditions.

Vorteilhafterweise ist ein Steuergerät (16) mit der elektrischen Maschine (2) und einem Drehzahlsensor (19) verbunden, welcher die Drehzahl der elektrischen Maschine (2) bestimmt. Durch die Bestimmung einer Drehzahldifferenz zwischen der Drehzahl der elektrischen Maschine, unter der Bedingung dass ein Solldrehmoment von 0 Nm angefordert wird, und einer mathematisch bestimmten Drehzahl lässt sich einfach ein Drehzahlfehler ermitteln, welcher auf die Reibung der elektrischen Maschine zurückzuführen ist und der bei der Festlegung eines mechanischen Solldrehzahlmomentes berücksichtigt wird. Somit werden keine zusätzlichen konstruktiven Bauelemente notwendig, um das Solldrehmoment zu ermitteln.Advantageously, a control unit ( 16 ) with the electric machine ( 2 ) and a speed sensor ( 19 ), which determines the rotational speed of the electric machine ( 2 ) certainly. By determining a speed difference between the speed of the electric machine, on the condition that a target torque of 0 Nm is requested, and a mathematically determined speed can easily determine a speed error, which is due to the friction of the electric machine and in the determination a mechanical target speed torque is taken into account. Thus, no additional structural components are necessary to determine the target torque.

In einer Ausgestaltung sind die elektrische Maschine (2), die Klauenkupplung (11) und ein Getriebe (12), welches mit der Achse (8) verbunden ist, in einer mit Öl ausgefüllten baulichen Einheit (13) angeordnet. Dadurch unterliegen alle an dem Vorgang des Einkuppelns der Klauenkupplung beteiligten Elemente den gleichen Umgebungsbedingungen.In one embodiment, the electric machine ( 2 ), the dog clutch ( 11 ) and a transmission ( 12 ), which with the axis ( 8th ) in an oil-filled structural unit ( 13 ) arranged. As a result, all elements involved in the process of engaging the dog clutch are subject to the same environmental conditions.

Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon soll anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert werden.The invention allows numerous embodiments. One of them will be explained in more detail with reference to the figures shown in the drawing.

Es zeigt:It shows:

1: Prinzipdarstellung eines Hybridfahrzeuges mit einer elektrisch angetriebenen Achse 1 : Schematic representation of a hybrid vehicle with an electrically driven axle

2: schematisches Ablaufdiagramm für den Einkuppelvorgang der Klauenkupplung 2 : schematic flow diagram for the coupling process of the dog clutch

3: Verlauf von Drehmoment und Drehzahl der elektrischen Maschine über der Zeit während des Einkuppelvorganges einer Klauenkupplung 3 : Course of torque and speed of the electric machine over time during the engagement process of a dog clutch

4: Prinzipdarstellung einer adaptiven Drehmomentenregelung der elektrischen Maschine 4 : Schematic representation of an adaptive torque control of the electric machine

In 1 ist ein Hybridfahrzeug dargestellt, welches einen Hybridantrieb bestehend aus einem Verbrennungsmotor 1 und einem Elektromotor 2 aufweist. Der Verbrennungsmotor 1 und der Elektromotor 2 treiben dabei unterschiedliche Achsen des Hybridfahrzeuges an. Der Verbrennungsmotor 1 ist über ein erstes Getriebe 3 mit der Vorderachse 4 des Hybridfahrzeuges verbunden, an welcher zwei Antriebsräder 5, 6 angeordnet sind. Ein Motorsteuergerät 7 erzeugt die Ansteuersignale für den Verbrennungsmotor 1.In 1 a hybrid vehicle is shown, which is a hybrid drive consisting of an internal combustion engine 1 and an electric motor 2 having. The internal combustion engine 1 and the electric motor 2 drive thereby different axes of the hybrid vehicle. The internal combustion engine 1 is about a first gearbox 3 with the front axle 4 the hybrid vehicle connected to which two drive wheels 5 . 6 are arranged. An engine control unit 7 generates the drive signals for the internal combustion engine 1 ,

Der Elektromotor 2 treibt die Hinterachse 8 des Hybridfahrzeuges an, welche zwei weitere Antriebsräder 9 und 10 trägt. Der Elektromotor 2 bildet mit einer Klauenkupplung 11 und einem zweiten Getriebe 12 eine bauliche Einheit 13. Das Getriebe 12 führt an die Hinterachse 8 des Hybridfahrzeuges und ist mit dieser verbunden. Der Elektromotor 2, die Klauenkupplung 11 und das Getriebe 12 befinden sich zur Kühlung in einer gemeinsamen Ölwanne.The electric motor 2 drives the rear axle 8th the hybrid vehicle, which two other drive wheels 9 and 10 wearing. The electric motor 2 makes with a dog clutch 11 and a second transmission 12 a structural unit 13 , The gear 12 leads to the rear axle 8th of the hybrid vehicle and is connected to this. The electric motor 2 , the dog clutch 11 and the gearbox 12 are located in a common oil sump for cooling.

Bei der Klauenkupplung 11 handelt es sich um eine spezielle Bauform einer Kupplung. Beide Kupplungselemente 11a, 11b der Klauenkupplung 11 weisen Zähne auf, die vorgegebene Abstände voneinander aufweisen. Zum Schließen der Klauenkupplung 11 greifen die Zähne des einen Kupplungselementes 11a in die Lücken des anderen Kupplungselementes 11b, wodurch ein fester Eingriff entsteht und eine gute Kraftübertragung gewährleistet ist. Das erste Kupplungselement 11a der Klauenkupplung 11 ist mit dem Elektromotor 2 verbunden, während das zweite Kupplungselement 11b mit dem Getriebe 12 verknüpft ist. At the claw clutch 11 it is a special design of a clutch. Both coupling elements 11a . 11b the dog clutch 11 have teeth that have predetermined distances from each other. To close the dog clutch 11 grip the teeth of a coupling element 11a in the gaps of the other coupling element 11b , whereby a firm engagement arises and a good power transmission is ensured. The first coupling element 11a the dog clutch 11 is with the electric motor 2 connected while the second coupling element 11b with the gearbox 12 is linked.

Der Elektromotor 2 ist weiterhin mit einer Leistungsendstufe 14 in Form eines Pulswechselrichters verbunden, die den Strom für den Betrieb des Elektromotors 2 erzeugt. Dazu ist die Leistungsendstufe 14 mit einer Hochvoltbatterie 15 verbunden, die eine elektrische Spannung von annähernd 230 V zum Betrieb des Elektromotors 2 bereitstellt. Der Elektromotor 2 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel als permanent erregte Synchronmaschine ausgebildet. Weiterhin ist der Elektromotor 2 mit einem Elektromotorsteuergerät 16 verbunden, welches auf einen Drehzahlsensor 17 führt, der am Rad 10 des Fahrzeuges angeordnet ist und somit die Drehzahl misst, aus welcher die Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeuges bestimmt wird. Außerdem ist an der Welle 18 des Elektromotors 2 ein weiterer, mit dem Steuergerät 16 verbundener Drehzahlsensor 19 angeordnet, der die Drehzahl des Elektromotors 2 detektiert.The electric motor 2 is still with a power output stage 14 connected in the form of a pulse inverter, which supplies the current for the operation of the electric motor 2 generated. This is the power output stage 14 with a high-voltage battery 15 connected to an electrical voltage of approximately 230 V for the operation of the electric motor 2 provides. The electric motor 2 is formed in the present embodiment as a permanently excited synchronous machine. Furthermore, the electric motor 2 with an electric motor control unit 16 connected, which on a speed sensor 17 that leads at the wheel 10 of the vehicle is arranged and thus measures the speed from which the driving speed of the motor vehicle is determined. It's also on the shaft 18 of the electric motor 2 another, with the control unit 16 connected speed sensor 19 arranged, the speed of the electric motor 2 detected.

In Hybridfahrzeugen treten häufig Fälle auf, wo das Fahrzeug allein durch den Verbrennungsmotor 1 angetrieben wird. Zwar erfolgt der Antrieb, wie beschrieben, an der Vorderachse 4 des Hybridfahrzeuges, wobei durch die Fahrbewegung des Hybridfahrzeuges die Hinterachse 8 mit den Rädern 9, 10 beschleunigt wird. Da die Hinterachse 8 fest mit dem Getriebe 12 verbunden ist, welches im vorliegenden Fall nur eine fest eingestellte Übersetzungsstufe aufweist, dreht sich das Getriebe 12 entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit. Durch die Verbindung des Getriebes 12 mit dem zweiten Kupplungselement 11b der Klauenkupplung 11 befindet sich auch dieses Kupplungselement 11b in einer Drehbewegung.In hybrid vehicles occur frequently cases where the vehicle alone by the internal combustion engine 1 is driven. Although the drive, as described, takes place at the front axle 4 of the hybrid vehicle, wherein by the driving movement of the hybrid vehicle, the rear axle 8th with the wheels 9 . 10 is accelerated. Because the rear axle 8th stuck with the gearbox 12 is connected, which in the present case only has a fixed gear ratio, the gear rotates 12 according to the vehicle speed. Through the connection of the transmission 12 with the second coupling element 11b the dog clutch 11 is also this coupling element 11b in a rotary motion.

Bei einem erhöhtem Schlupf der Räder 5, 6 der Vorderachse 4 wird der Elektromotor 2 eingeschaltet und die Räder 9, 10 der zuschaltbaren Hinterachse 8 durch den Elektromotor 2 angetrieben.With increased slip of the wheels 5 . 6 the front axle 4 becomes the electric motor 2 switched on and the wheels 9 . 10 the switchable rear axle 8th through the electric motor 2 driven.

Mit Hilfe von 2 soll das Verfahren zum Einkuppeln einer Klauenkupplung beschrieben werden, wobei davon ausgegangen wird, dass die Drehzahl der Räder 9, 10 der von der Elektromotor 2 angetriebenen Hinterachse 8 kleiner ist als 300 Umdrehungen pro Minute.With the help of 2 the method for engaging a dog clutch is to be described, it being assumed that the speed of the wheels 9 . 10 that of the electric motor 2 driven rear axle 8th less than 300 revolutions per minute.

Im Block 100 wird abgefragt, ob ein Einkuppelvorgang durchgeführt werden soll. Ist dies der Fall, wird im Block 101 mit Hilfe des Drehzahlmessers 17 die Drehzahl des Rades 10 an der Hinterachse des Kraftfahrzeuges gemessen und diese unter Einbeziehung der Übersetzung des Getriebes 12 in eine Elektromotordrehzahl nA umgerechnet. Im Block 102 wird die in eine Elektromotordrehzahl nA umgewandelte Drehzahl des Rades 10 mit einer Synchronisierungsdrehzahl nS des Elektromotors 2 verglichen. Die Synchronisierungsdrehzahl nS wird aus der aus der Raddrehzahl des Rades 10 gebildeten Elektromotordrehzahl plus dem für das Einkuppeln der Klauenkupplung erforderlichen Differenzdrehzahlband Δn von ca. 20 bis 40 Umdrehungen pro Minute gebildet. nS = nA + Δn In the block 100 a query is made as to whether a coupling process is to be carried out. If this is the case, in the block 101 with the help of the tachometer 17 the speed of the wheel 10 measured at the rear axle of the motor vehicle and this involving the translation of the transmission 12 converted into an electric motor speed n A. In the block 102 becomes the rotational speed of the wheel converted into an electric motor rotational speed n A 10 with a synchronization speed n S of the electric motor 2 compared. The synchronization speed n S is determined from the wheel speed of the wheel 10 formed electric motor speed plus the required for the engagement of the dog clutch differential speed band .DELTA.n of about 20 to 40 revolutions per minute. n S = n A + Δn

Liegt die aus der Drehzahl des Rades 10 ermittelte Elektromotordrehzahl nA über der Synchronisierungsdrehzahl nS, wird der sich im Stillstand befindliche Elektromotor 2 im Block 103 gestartet und durch das Steuergerät 16 ein solches Drehmoment M eingestellt, dass der Elektromotor 2 ein sogenanntes Losreismoment überwindet. Dabei handelt es sich um ein sehr starkes Drehmoment M, welches notwendig ist, um die Massenträgheit und die damit verbundene mechanische Reibung zu überwinden, welche auftritt, wenn der Elektromotor 2 aus dem Stillstand bewegt werden soll. Befindet sich der Elektromotor 2 schon in Bewegung, wird ein entsprechend kleineres Drehmoment M als Sollwert der Regelung eingestellt. Im Block 104 wird die Drehzahl nE des Elektromotors 2 mittels des Drehzahlsensors 19 gemessen und festgestellt, ob die Synchronisierungsdrehzahl nS erreicht oder überschritten ist. Ist die augenblickliche Drehzahl nE des Elektromotors 2 höher als die Synchronisierungsdrehzahl nS, wird das Solldrehmoment der Drehmomentregelung auf einen Wert von 0 Nm eingestellt (Block 105). Dies bedeutet, dass der Elektromotor 2 nicht mehr geregelt wird. Durch Reibungsverluste und auftretende Trägheitseffekte wird der Elektromotor 2 entsprechend abgebremst.Is this from the speed of the wheel 10 determined electric motor speed n A above the synchronization speed n S , which is located at a standstill electric motor 2 in the block 103 started and through the control unit 16 such a torque M is set that the electric motor 2 overcomes a so-called Losreiismoment. It is a very strong torque M, which is necessary to overcome the inertia and the associated mechanical friction, which occurs when the electric motor 2 to be moved from standstill. Is the electric motor 2 already in motion, a correspondingly smaller torque M is set as the setpoint of the control. In the block 104 becomes the speed n E of the electric motor 2 by means of the speed sensor 19 measured and determined whether the synchronization speed n S is reached or exceeded. Is the instantaneous speed n E of the electric motor 2 higher than the synchronization speed n S , the torque control torque setpoint is set to a value of 0 Nm (block 105 ). This means that the electric motor 2 is no longer regulated. Due to friction losses and occurring inertial effects of the electric motor 2 decelerated accordingly.

Nach einer vorgegebenen Zeit wird im Block 106 geprüft, ob die Drehzahl nE des Elektromotors 2 soweit abgeklungen ist, dass sie das Drehzahldifferenzband Δn erreicht hat, welches sich oberhalb der in eine Elektromotordrehzahl nA umgerechnete Drehzahl des Rades 10 anschließt. Ist dies nicht der Fall, wird zum Block 105 zurückgekehrt, wo bei ausbleibender Drehmomentenregelung der Elektromotor 2 weiter ausrollt.After a given time is in the block 106 checked whether the speed n E of the electric motor 2 has decayed so far that it has reached the speed difference band Δn, which is above the converted into an electric motor speed n A speed of the wheel 10 followed. If not, it becomes the block 105 returned, where in the absence of torque control of the electric motor 2 continues to roll.

Hat die Elektromotordrehzahl nE das Differenzdrehzahlband Δn erreicht, wird im Block 107 die Klauenkupplung geschlossen.If the electric motor speed n E has reached the differential speed band Δn, is in the block 107 the dog clutch closed.

Das Verhalten des Elektromotors 2 bei der Beschleunigung aus dem Stillstand ist aus 3 ersichtlich. Das Diagramm 3a zeigt das Verhalten des Drehmomentes M des Elektromotors 2 über der Zeit t. Zur Überwindung des Losbrechmomentes wird der Elektromotor 2 so angesteuert, dass es ein elektrisches Drehmoment M erzeugt, wobei das Drehmoment M von 0 ausgehend linear ansteigt. Zum Zeitpunkt T1 wird die Regelung des Drehmomentes auf 0 Nm eingestellt. Zunächst behält der Elektromotor 2 infolge der ihm innewohnenden Energie das Drehmoment M konstant, ehe, bedingt durch die Massenträgheit und Reibungskräfte, das Drehmoment M linear annähernd gegen 0 abfällt, was zu einem Zeitpunkt T2 erfolgt. Dabei erreicht das Drehmoment zum Zeitpunkt T2 aber eine von Null unterschiedliche Größe, was auf die Reibungskräfte zurückzuführen ist, die auf den Elektromotor 2 einwirken. The behavior of the electric motor 2 when accelerating from standstill is off 3 seen. The diagram 3a shows the behavior of the torque M of the electric motor 2 over time t. To overcome the breakaway torque of the electric motor 2 so driven that it generates an electrical torque M, wherein the torque M increases linearly starting from 0. At time T1, the control of the torque is set to 0 Nm. First, the electric motor retains 2 as a result of its inherent energy, the torque M constant before, due to the inertia and frictional forces, the torque M linearly decreases approximately to 0, which takes place at a time T2. However, the torque reaches a non-zero size at time T2, which is due to the frictional forces acting on the electric motor 2 act.

Die Drehzahl nE des Elektromotors 2 folgt dem Drehmoment M, wie aus dem Diagramm 3b ersichtlich ist. Allerdings erfolgt der Abfall der Drehzahl nE nicht linear, sondern asymptotisch, so dass der Elektromotor 2 zum Zeitpunkt T2 immer noch eine messbare Drehzahl aufweist. Liegt diese zum Zeitpunkt T2 gemessene Drehzahl im Differenzdrehzahlband, so wird zu diesem Zeitpunkt T2 die Klauenkupplung 11 von dem geöffneten in den geschlossenen Zustand verfahren (Diagramm 3c).The speed n E of the electric motor 2 follows the torque M, as shown in the diagram 3b is apparent. However, the fall in the speed n E is not linear, but asymptotic, so that the electric motor 2 at time T2 still has a measurable speed. If this speed measured at time T2 lies in the differential speed band, then at this point in time T2 becomes the dog clutch 11 moved from the open to the closed state (diagram 3c ).

Bei diesem Vorgang wird ein möglichst drehzahlschwingungsfestes Verhalten an einer Welle 18 des Elektromotors 2 eingestellt, da bei zu hohen Drehschwingungen der Einkupplungsvorgang nicht ausgeführt werden kann. Bei dem vorliegenden Verfahren wird keine Drehmomentenregelung durchgeführt, sondern das Drehmoment zum Ausgleichen des Reibungsmomentes drehzahlabhängig gesteuert. Dadurch entsteht ein glatter Verlauf der Drehzahl, da keine Schwingungen durch eine Drehmoment- oder Drehzahlregelung entstehen können.In this process, a vibration-resistant as possible behavior on a shaft 18 of the electric motor 2 set, since too high torsional vibrations of the coupling operation can not be performed. In the present method, no torque control is performed, but the torque controlled to compensate for the friction torque speed dependent. This results in a smooth progression of the speed, since no vibrations can arise through a torque or speed control.

Wird durch die Drehmomentregelung das Solldrehmoment M = 0 Nm von dem Elektromotor 2 angefordert, wird von dem Elektromotor 2 über eine im Steuergerät 16 abgelegte Reibungskennlinie, die von der Drehzahl abhängig ist, zusätzlich die Reibung des Elektromotors 2 ausgeglichen. Das bedeutet, dass das elektrische Drehmoment des Elektromotors 2 ungleich 0 ist, was jedoch durch das Stellen eines zusätzlichen Drehmomentes zum Ausgleich der Reibung das mechanische Moment an der Welle 18 des Elektromotors 2 möglichst minimiert. Im Idealfall geht das mechanische Moment gegen Null. Hierbei wird keine Drehmomentenregelung durchgeführt, sondern das Drehmoment zum Ausgleichen des Reibungsmomentes drehzahlabhängig gesteuert.By the torque control, the target torque M = 0 Nm from the electric motor 2 is requested by the electric motor 2 via one in the control unit 16 stored friction characteristic, which is dependent on the speed, in addition to the friction of the electric motor 2 balanced. This means that the electric torque of the electric motor 2 which is not equal to 0, but which by adding an additional torque to compensate for the friction, the mechanical torque on the shaft 18 of the electric motor 2 minimized as possible. Ideally, the mechanical moment goes to zero. In this case, no torque control is performed, but controlled the torque to compensate for the friction torque speed dependent.

Die im Steuergerät 16 abgelegte elektromotorspezifische Reibungskennlinie ist abhängig von der Temperatur der Umgebung. Da der Elektromotor 2 ölgekühlt ist und mit der Klauenkupplung 11 und dem Getriebe 12 in einem Getriebegehäuse 13 angeordnet ist, wirkt sich neben der Temperatur auch die Viskosität des öligen Mediums auf die Reibungskennlinie aus.The in the control unit 16 Stored electric motor-specific friction characteristic is dependent on the temperature of the environment. As the electric motor 2 oil cooled and with the dog clutch 11 and the transmission 12 in a gearbox 13 is arranged, in addition to the temperature and the viscosity of the oily medium affects the friction characteristic.

Bei kleinen Fahrgeschwindigkeiten oder bei einem Fahrzeugstillstand müssen diese Einflüsse auf das Drehzahlverhalten des Elektromotors 2 genau bekannt sein, um das notwendige Differenzdrehzahlband zu erreichen, da ein Einkuppeln sonst nicht möglich ist. Aus diesem Grund wird das Drehmoment des Elektromotors 2 bei kleinen Drehzahlen oder Stillstand des Fahrzeuges adaptiv nachgeführt. 4 zeigt ein entsprechendes Verfahren. Zum Zeitpunkt t0 wird gefordert, dass die Klauenkupplung 11 eingekuppelt werden soll. Dabei wird das Solldrehmoment des Elektromotors 2 auf 0 Nm eingestellt. Aus der aktuellen Drehzahl nE des Elektromotors 2 wird zum Zeitpunkt t0 eine Startdrehzahl n0 bestimmt, wobei n0 = nE(t0) ist.At low driving speeds or in the event of a vehicle standstill, these influences must affect the speed behavior of the electric motor 2 be known exactly to achieve the necessary differential speed band, since a clutch is otherwise not possible. For this reason, the torque of the electric motor 2 adaptively tracked at low speeds or standstill of the vehicle. 4 shows a corresponding method. At time t0, it is required that the dog clutch 11 to be engaged. In this case, the target torque of the electric motor 2 set to 0 Nm. From the current speed n E of the electric motor 2 At time t0, a starting speed n 0 is determined, where n 0 = n E (t0) is.

Der Verlauf der Drehzahl in diesem Zustand wird durch eine mathematische Funktion nmath(t, n0) über der Zeit mit einer Anfangsbedingung der Startdrehzahl n0, welche im Steuergerät 16 abgelegt ist, bestimmt (Block 200). Dieser mathematisch bestimmte Drehzahlverlauf nmath(t, n0) wird im Punkt 201 kontinuierlich mit der gemessenen Istdrehzahl nE des Elektromotors 2 verglichen, wobei eine Differenz zwischen der gemessenen Istdrehzahl nE des Elektromotors 2 und der mathematisch modellierten Drehzahl nmath(t, n0) gebildet wird, die als Fehler angesehen wird. In Abhängigkeit von der Größe dieses Fehlers wird im Block 202 ein Adaptionsfaktor f(ΔnD) bestimmt. Dieser wird dem Block 203 zugeführt, wo die in dem Steuergerät 16 abgelegte Reibungskennlinie in Abhängigkeit von der Öltemperatur als Kennfeld dargestellt ist. Durch den Adaptionsfaktor f(ΔnD) und der Berücksichtigung der Temperatur wird diese Reibungskennlinie angepasst, wobei der Adaptionsfaktor f(ΔnD) als Offset auf die Kennlinie addiert wird. Als Ausgangsgröße des Blocks 203 wird eine Drehmomentkorrektur TrqFrc als Reibungsmoment ausgegeben. Diese Drehmomentkorrektur TrqFrc wird auf eine Drehmomentenschnittstelle 204 geführt, wo es unter Kompensation ungewollter mechanischer Abweichungen zur Bestimmung des zu steuernden Drehmomentes TrqEMDesCalc des Elektromotors 2 genutzt wird. Das angeforderte mechanische Drehmoment TrqDesMech ist zu diesem Zeitpunkt ebenfalls auf Null gesetzt.The course of the speed in this state is determined by a mathematical function n math (t, n 0 ) over time with an initial condition of the starting speed n 0 , which in the control unit 16 is stored, determined (block 200 ). This mathematically determined speed curve n math (t, n 0 ) is in the point 201 continuously with the measured actual speed n E of the electric motor 2 compared, wherein a difference between the measured actual speed n E of the electric motor 2 and the mathematically modeled speed n math (t, n 0 ) is formed, which is regarded as an error. Depending on the size of this error is in the block 202 an adaptation factor f (Δn D ) is determined. This one becomes the block 203 fed, where in the control unit 16 stored friction characteristic as a function of the oil temperature is shown as a map. The adaption factor f (Δn D ) and the consideration of the temperature are used to adapt this friction characteristic, whereby the adaptation factor f (Δn D ) is added as an offset to the characteristic curve. As the output of the block 203 a torque correction TrqFrc is output as a friction torque. This torque correction TrqFrc is based on a torque interface 204 where it compensates unwanted mechanical deviations to determine the torque to be controlled TrqEMDesCalc the electric motor 2 is being used. The requested mechanical torque TrqDesMech is also set to zero at this time.

Nach erfolgter Adaption der Reibungskennlinie wird diese neu bestimmte und adaptierte Kennlinie im Steuergerät 16 abgelegt und bei der nächsten Anforderung verwendet. Diese Anforderung liegt vor, wenn ein neuer Befehl zum Einkuppeln der Klauenkupplung 11 ausgegeben wird. In dem Fall wird die abgespeicherte Reibungskennlinie nach dem beschriebenen Verfahren wieder aufgerufen und in Abhängigkeit der aktuellen Drehzahl nE des Elektromotors 2 überprüft.After the friction characteristic has been adapted, this newly determined and adapted characteristic curve will be displayed in the control unit 16 filed and used at the next request. This requirement exists when a new command to engage the dog clutch 11 is issued. In the case, the stored friction characteristic is retrieved according to the described method and in dependence on the current speed n E of the electric motor 2 checked.

Claims (10)

Verfahren zur Bestimmung eines Solldrehmomentes zur Ansteuerung einer elektrischen Maschine eines Kraftfahrzeuges, bei welcher zwischen der elektrischen Maschine (2) und einer Räder (9, 10) aufweisenden Achse (8) des Kraftfahrzeuges durch Schließung einer Klauenkupplung (11) eine Kraft übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei geöffneter Klauenkupplung (11) Reibungsmomente der elektrischen Maschine (2) bei der Bestimmung des Solldrehmomentes berücksichtigt werden.Method for determining a setpoint torque for controlling an electrical machine of a motor vehicle, in which between the electric machine ( 2 ) and a wheel ( 9 . 10 ) axis ( 8th ) of the motor vehicle by closing a dog clutch ( 11 ) a force is transmitted, characterized in that when the jaw clutch is open ( 11 ) Frictional moments of the electric machine ( 2 ) are taken into account in the determination of the target torque. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der Reibungsmomente ein Faktor (ΔnD) bestimmt wird, mittels welchem eine Reibungskennlinie beaufschlagt wird, aus welcher ein Drehmomentkorrekturwert (TrqFrc) ermittelt wird, der als Solldrehmoment (TrqEMDesCal) verwendet wird.A method according to claim 1, characterized in that for determining the friction torque, a factor (Δn D ) is determined, by means of which a friction characteristic is applied, from which a torque correction value (TrqFrc) is determined, which is used as the desired torque (TrqEMDesCal). Verfahren nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass der Faktor (ΔnD) aus der Differenz der aktuellen Drehzahl (nE) der elektrischen Maschine (2) und einem mathematisch bestimmten Drehzahlverlauf nmath(t, n0) ermittelt wird.A method according to claim 2, characterized in that the factor (Δn D ) from the difference of the current speed (n E ) of the electric machine ( 2 ) and a mathematically determined speed curve n math (t, n 0 ) is determined. Verfahren nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass der mathematische Drehzahlverlauf nmath(t, n0) aus einer Drehzahl (n0) der elektrischen Maschine (2) zu einem Startzeitpunkt (t0) bestimmt wird, wobei zum Startzeitpunkt (t0) keine Solldrehmomentanforderung an der elektrischen Maschine (2) vorliegt.A method according to claim 3, characterized in that the mathematical speed curve n math (t, n 0 ) from a rotational speed (n 0 ) of the electric machine ( 2 ) is determined at a start time (t0), wherein at the start time (t0) no desired torque request to the electric machine ( 2 ) is present. Verfahren nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Reibungskennlinie als Funktion einer Drehzahl (nE) der elektrischen Maschine (2) ermittelt wird.A method according to claim 2, characterized in that the friction characteristic as a function of a rotational speed (n E ) of the electric machine ( 2 ) is determined. Verfahren nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Reibungskennlinie als Funktion einer Temperatur der elektrischen Maschine (2) ermittelt wird.A method according to claim 2, characterized in that the friction characteristic as a function of a temperature of the electric machine ( 2 ) is determined. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass nach jedem Öffnen der Klauenkupplung (11) der Faktor (ΔnD) bestimmt wird und die im vorhergehenden Öffnungszyklus der Klauenkupplung (11) erstellte Reibungskennlinie mit dem neu bestimmten Faktor (ΔnD) korrigiert wird.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that after each opening of the dog clutch ( 11 ) the factor (Δn D ) is determined and that in the previous opening cycle of the dog clutch ( 11 ) is corrected with the newly determined factor (Δn D ). Vorrichtung zur Bestimmung eines Solldrehmomentes zur Ansteuerung einer elektrischen Maschine eines Kraftfahrzeuges, bei welcher zwischen der elektrischen Maschine (2) und einer Räder (9, 10) aufweisenden Achse (8) des Kraftfahrzeuges durch Schließung einer Klauenkupplung (11) eine Kraft übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (16) vorhanden sind, welche bei geöffneter Klauenkupplung (11) Reibungsmomente der elektrischen Maschine (2) bei der Bestimmung des Solldrehmomentes berücksichtigen.Device for determining a setpoint torque for controlling an electric machine of a motor vehicle, in which between the electric machine ( 2 ) and a wheel ( 9 . 10 ) axis ( 8th ) of the motor vehicle by closing a dog clutch ( 11 ) a force is transmitted, characterized in that means ( 16 ), which with open claw clutch ( 11 ) Frictional moments of the electric machine ( 2 ) when determining the setpoint torque. Vorrichtung nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, dass ein Steuergerät (16) mit der elektrischen Maschine (2) und einem Drehzahlsensor (19) verbunden ist, welcher die Drehzahl der elektrischen Maschine (2) bestimmt.Apparatus according to claim 8, characterized in that a control device ( 16 ) with the electric machine ( 2 ) and a speed sensor ( 19 ), which determines the rotational speed of the electric machine ( 2 ) certainly. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9 dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (2), die Klauenkupplung (11) und ein Getriebe (12), welches mit der Achse (8) verbunden ist, in einer mit Öl ausgefüllten baulichen Einheit (13) angeordnet sind.Apparatus according to claim 8 or 9, characterized in that the electrical machine ( 2 ), the dog clutch ( 11 ) and a transmission ( 12 ), which with the axis ( 8th ) in an oil-filled structural unit ( 13 ) are arranged.
DE102009055246.4A 2009-12-23 2009-12-23 Method and device for determining a target torque for controlling an electric machine of a motor vehicle Active DE102009055246B4 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009055246.4A DE102009055246B4 (en) 2009-12-23 2009-12-23 Method and device for determining a target torque for controlling an electric machine of a motor vehicle
PCT/EP2010/067591 WO2011076485A1 (en) 2009-12-23 2010-11-16 Method and device for determining desired torque for controlling an electric machine of a motor vehicle

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009055246.4A DE102009055246B4 (en) 2009-12-23 2009-12-23 Method and device for determining a target torque for controlling an electric machine of a motor vehicle

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102009055246A1 true DE102009055246A1 (en) 2011-06-30
DE102009055246B4 DE102009055246B4 (en) 2022-08-18

Family

ID=43532908

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102009055246.4A Active DE102009055246B4 (en) 2009-12-23 2009-12-23 Method and device for determining a target torque for controlling an electric machine of a motor vehicle

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102009055246B4 (en)
WO (1) WO2011076485A1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3296147A1 (en) * 2016-09-20 2018-03-21 RENAULT s.a.s. Transmission for motor vehicle with electric propulsion
US9973127B2 (en) 2012-02-15 2018-05-15 Audi Ag Control system for controlling the rotational speed of a drive motor
DE102021208600A1 (en) 2021-08-06 2023-02-09 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Method of operating a drive assembly, drive assembly and vehicle
WO2023011907A1 (en) 2021-08-06 2023-02-09 Robert Bosch Gmbh Drive assembly and vehicle having a drive assembly of this type

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011084322A1 (en) * 2011-10-12 2013-04-18 Robert Bosch Gmbh Arrangement with an electrically operated axle for a four-wheel drive of a motor vehicle
CN109139741A (en) * 2018-08-28 2019-01-04 阿尔特汽车技术股份有限公司 A kind of control method of the reliable connection of dental inlay structure electromagnetic clutch
CN113790225B (en) * 2021-07-07 2023-04-07 重庆青山工业有限责任公司 Pressure control method for clutch of hybrid power transmission
SE2251343A1 (en) * 2022-11-16 2024-05-17 Scania Cv Ab Method and control arrangement for diagnosing of a powertrain component of a vehicle

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0811521B1 (en) 1995-12-21 2002-08-21 Aisin Aw Co., Ltd. Drive device for electric motorcars
JP3261673B2 (en) 1997-09-18 2002-03-04 本田技研工業株式会社 Vehicle start assist device
JP4636651B2 (en) 2000-04-07 2011-02-23 Gknドライブラインジャパン株式会社 Power transmission device
US6936991B2 (en) 2002-06-03 2005-08-30 Ballard Power Systems Corporation Method and apparatus for motor control
US20040007995A1 (en) * 2002-07-11 2004-01-15 Visteon Global Technologies, Inc. Vector control system for permanent magnet sychronous machines using an open-loop parameter observer
DE102006003715A1 (en) 2006-01-26 2007-08-02 Zf Friedrichshafen Ag Synchronizing automated gearbox with matching to input revolution rate involves controlling additional electrical machine, optionally main drive motor, so input revolution rate to be adjusted with drive gear engaged has desired time profile
DE102007029934A1 (en) 2006-07-21 2008-01-24 Luk Lamellen Und Kupplungsbau Beteiligungs Kg Rocker lever actuator for operating a vehicle's clutch has a rocker lever to exert variable operating force for engaging and disengaging a clutch
WO2009021574A1 (en) 2007-08-14 2009-02-19 Getrag Innovations Gmbh Drive train for a motor vehicle
DE102008029287B4 (en) 2008-06-11 2010-07-29 Getrag Innovations Gmbh Powertrain for a motor vehicle

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9973127B2 (en) 2012-02-15 2018-05-15 Audi Ag Control system for controlling the rotational speed of a drive motor
EP3296147A1 (en) * 2016-09-20 2018-03-21 RENAULT s.a.s. Transmission for motor vehicle with electric propulsion
FR3056160A1 (en) * 2016-09-20 2018-03-23 Renault S.A.S TRANSMISSION FOR MOTOR VEHICLE WITH ELECTRIC PROPULSION
DE102021208600A1 (en) 2021-08-06 2023-02-09 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Method of operating a drive assembly, drive assembly and vehicle
WO2023011907A1 (en) 2021-08-06 2023-02-09 Robert Bosch Gmbh Drive assembly and vehicle having a drive assembly of this type
WO2023011959A1 (en) 2021-08-06 2023-02-09 Robert Bosch Gmbh Device for operating a drive assembly, drive assembly, and vehicle
DE102021208596A1 (en) 2021-08-06 2023-02-09 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Drive arrangement and vehicle with such a drive arrangement

Also Published As

Publication number Publication date
WO2011076485A1 (en) 2011-06-30
DE102009055246B4 (en) 2022-08-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102009055246A1 (en) Method and device for determining a setpoint torque for controlling an electrical machine of a motor vehicle
DE102019204294B4 (en) Method for controlling a dog clutch and arrangement comprising a transmission and a gear actuator
EP2497940B1 (en) Method for operating a rail-free vehicle
DE102009055242B4 (en) Method and device for engaging a claw clutch for driving an axle of a motor vehicle
EP2300296B1 (en) Method for operating a drivetrain
WO2009037239A2 (en) Method for the operation of a drive train
DE102012212678A1 (en) Simultaneous autostart and asynchronous switching for a hybrid vehicle
DE102009055249A1 (en) Method and device for operating a dog clutch in a motor vehicle with an electric motor drive
DE102008043159A1 (en) Method and device for starting a hybrid vehicle
DE102012007622A1 (en) Method for performing a switching step
DE102014211381A1 (en) Method and device for determining a touch point of a hybrid disconnect clutch of a hybrid vehicle
DE112013003797B4 (en) Method for operating a drive train
DE102015208822A1 (en) A method of operating an automated disconnect clutch of a hybrid powertrain of a motor vehicle and a clutch actuation system
WO2013152846A1 (en) Method for operating a hybrid drive device
DE102008000045A1 (en) Method for operating a drive train
EP3263382B1 (en) Method for operating a drive device and corresponding drive device
DE102015118507B4 (en) Method for transmitting a torque via a drive train of a vehicle and control unit
DE102010028023B4 (en) Method for operating a drive train
EP3235677B1 (en) Method for controlling an electric drive without a position encoder
DE102017100683A1 (en) Method for engagement point determination of a friction clutch in a hybrid powertrain
DE102017200786A1 (en) Method and control device for operating a motor vehicle
WO2007128260A1 (en) Process for operating a drive train
EP2300295A1 (en) Method for operating a drive train
DE102023207175B3 (en) Method for determining a synchronization point of a coupling process of a claw clutch
DE102018119273A1 (en) Method for restarting a drive element in a drive train

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final