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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Antriebssystems eines Hybridfahrzeugs.
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Es ist bekannt, dass Antriebssysteme von Hybridfahrzeugen in der Regel Bremssysteme aufweisen, mittels welchen Antriebsenergie bei einem Verzögerungsvorgang in elektrische Energie umgewandelt werden kann. In der Regel wird dabei eine elektrische Traktionsmaschine, welche mit einem oder mehreren Rädern des Hybridfahrzeugs zum Zwecke einer Drehmomentübertragung verbunden ist, durch das Rad oder die Räder generatorisch angetrieben. Ein dadurch erzeugter Strom wird üblicherweise in eine Hochvoltbatterie rückgespeist, wodurch eine so gewonnene elektrische Energie danach wiederum zur Erzeugung eines Vortriebes zur Verfügung steht. Ein derartiger generatorischer Betrieb einer elektrischen Traktionsmaschine wird oftmals auch als ein Rekuperationsbetrieb bezeichnet. Ein für einen Rekuperationsbetrieb ausgelegtes Bremssystem wird oftmals als rekuperatives Bremssystem bezeichnet.
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Die
DE 102007032726 A1 beschreibt ein Verfahren zur Steuerung eines Antriebsstrangs eines Hybridfahrzeuges, bei welchem überschüssige elektrische Energie, welche im Zuge eines Rekuperationsbetriebes erzeugt wird, über einen Heizwiderstand in Wärme umgewandelt wird. Dabei liegt in dem Moment überschüssige elektrische Energie vor, in dem eine Speicherkapazität einer Traktionsbatterie erschöpft ist, so dass die Traktionsbatterie keine zusätzliche elektrische Energie mehr aufnehmen kann. Durch das Verfahren wird ein Überladen beziehungsweise eine Schädigung der Traktionsbatterie vermieden.
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Dieses Verfahren hat den Nachteil, dass eine zusätzliche Komponente, nämlich der Heizwiderstand, in dem Antriebssystem benötigt wird, wobei darüber hinaus die gemäß dem Verfahren im Heizwiderstand erzeugte Wärmemenge über eine zusätzliche Kühlsystemanbindung abgeführt werden muss.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren für die Steuerung eines Antriebssystems eines Hybridfahrzeuges vorzustellen, welches eine zuverlässige Abfuhr von überschüssiger elektrischer Energie gewährleistet, wobei keine zusätzlichen oder lediglich klein dimensionierte zusätzliche Komponenten für die Abfuhr von überschüssiger elektrischer Energie im Hybridfahrzeug benötigt werden.
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Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Das Verfahren zur Steuerung eines Antriebssystems eines Hybridfahrzeugs ist für Antriebssysteme anwendbar, welche die folgenden Vorrichtungen umfassen:
- – eine elektrische Traktionsmaschine, welche zur Übertragung von Antriebsleistung mit einem Rad des Hybridfahrzeugs wirkverbunden ist,
- – einen Verbrennungsmotor,
- – einen Motor-Generator, welcher mit einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors wirkverbunden ist,
- – eine Hochvoltbatterie, welche mit der elektrischen Traktionsmaschine und mit dem Motor-Generator elektrisch verbunden ist.
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Weiterhin weist das Antriebssystem eine Bremsfunktion zum Bremsen des Kraftfahrzeugs auf.
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Mit der Bremsfunktion ist ein System gemeint, welches
- – mindestens eine Bremsbetätigungsvorrichtung zur Betätigung durch einen Fahrer,
- – eine Bremsvorrichtung zur Übertragung eines Bremsmomentes auf mindestens eines der Räder des Kraftfahrzeuges sowie
- – ein Bremssteuersystem zur Steuerung und/oder Regelung der Bremsvorrichtung oder mehrerer Bremsvorrichtungen in Abhängigkeit von einem Betätigungsgrad der Bremsbetätigungsvorrichtung und eventuell in Abhängigkeit von weiteren Parametern,
aufweist.
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Die Bremsfunktion weist zusätzlich eine Generatorbetriebsfunktion der elektrischen Traktionsmaschine auf. Damit hat die elektrische Traktionsmaschine neben ihrer Eigenschaft als Antriebsmaschine auch die Eigenschaft einer Bremsvorrichtung. Üblicherweise handelt es sich bei der elektrischen Traktionsmaschine um eine Hochvoltmaschine, welche in bekannter Weise über eine ebenfalls bekannte Leistungselektronik leistungsgesteuert wird. Eine bei der Generatorbetriebsfunktion erzeugte elektrische Rekuperationsenergie wird in die Hochvoltbatterie eingespeist oder kann für einen Betrieb eines elektrischen Verbrauchers verwendet werden.
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Erfindungsgemäß wird bei der Generatorbetriebsfunktion und bei einem gleichzeitig vorliegenden Ladelimitierungs-Zustand der Hochvoltbatterie dem Motor-Generator elektrische Energie zugeführt, mittels derer der Motor-Generator den Verbrennungsmotor in Form eines Schleppbetriebes antreibt. Ein Ladelimitierungs-Zustand der Hochvoltbatterie liegt dann vor, wenn die Hochvoltbatterie aufgrund ihres Ladezustandes und/oder aufgrund ihrer Temperatur und/oder aufgrund einem Integral eines Stroms in und aus der Hochvoltbatterie und/oder aufgrund einer anderen Zustandsgröße keine zusätzliche oder eine reduzierte elektrische Energie aufnehmen kann. Die Rekuperationsenergie, die während eines Ladelimitierungs-Zustandes im Zuge einer Bremsfunktion erzeugt wird und die nicht durch einen elektrischen Verbraucher sinnvoll verbraucht werden kann, wird durch den Schleppbetrieb in Wärme umgewandelt.
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Dadurch entsteht der Vorteil, dass die elektrische Traktionsmaschine auch dann als verschleißfreie Bremsvorrichtung betrieben werden kann, wenn ein Ladelimitierungs-Zustand der Hochvoltbatterie vorliegt. Könnte die elektrische Rekuperationsenergie nicht abgeführt werden, so müsste bei einem Ladelimitierungs-Zustand durch die Bremsfunktion auf eine andere Bremsvorrichtung anstelle der elektrischen Traktionsmaschine umgeschaltet werden. Dies hätte zum einen den Nachteil, dass eine derartige Umschaltung nur schwer ohne Komforteinbußen für einen Fahrer zu realisieren wäre. Zum anderen würde bei Fahrzeugen, bei denen die elektrische Traktionsmaschine eine Funktion einer Dauerbremse aufweist, die Notwendigkeit entstehen, eine zweite Dauerbrems-Vorrichtung zu installieren, zum Beispiel einen mechanischen Retarder, was mit erheblichen Kosten verbunden wäre.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren sind, zumindest während des Schleppbetriebes, der Verbrennungsmotor und der Motor-Generator jeweils von der elektrischen Traktionsmaschine und dem Rad entkoppelt. Das heißt, dass keine Einleitung eines Schleppmomentes auf rein mechanischem Wege vom Rad in den Verbrennungsmotor erfolgt, sondern das Schleppmoment für den Verbrennungsmotors wird vollständig durch einen elektromotorischen Betrieb des Motor-Generators erzeugt.
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In besonders vorteilhafter Weise findet das Verfahren bei einem seriellen Hybridantriebssystem Verwendung, bei welchem der Verbrennungsmotor nicht mit dem Rad gekoppelt ist und auch nicht koppelbar ist. Solch ein System ist insbesondere bei Busfahrzeugen oder anderen Nutzfahrzeugen von Nutzen, bei welchen aufgrund von sehr häufigen Anfahr- und Haltevorgängen ein vorwiegend elektrischer Antrieb am energieeffizientesten ist, wobei mittels des Verbrennungsmotors durch einen Betrieb in einem optimalen Lastpunkt des Verbrennungsmotors elektrische Energie erzeugt wird.
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Eine erste vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens sieht vor, dass während des Schleppbetriebes eine erste Verbrennungsmotor-Bremsvorrichtung in Abhängigkeit von Parametern bremsend auf eine Bewegung des Verbrennungsmotors einwirkt. Durch die bremsende Wirkung der ersten Verbrennungsmotor-Bremsvorrichtung erhöht sich die verfahrensgemäß in Wärme umwandelbare elektrische Energie da der Motor-Generator im Schleppbetrieb gegen einen stärkeren Widerstand arbeiten muss. Eine Aktivierung der Verbrennungsmotorbremsvorrichtung erfolgt in Abhängigkeit von Parametern wie zum Beispiel einer Drehzahl der Kurbelwelle oder einer Höhe der Rekuperationsenergie oder einer Temperatur des Verbrennungsmotors.
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Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, eine oder mehrere weitere Verbrennungsmotor-Bremsvorrichtungen vorzusehen und diese ebenfalls in Abhängigkeit der oben genannten Parameter zusätzlich zu der ersten Verbrennungsmotor-Bremsvorrichtung zu aktivieren, wobei die Art der Abhängigkeit von den Parametern für jede Verbrennungsmotor-Bremsvorrichtung spezifisch sein kann. Dadurch entsteht eine weitere Möglichkeit, die in Wärme umwandelbare elektrische Energie zu skalieren.
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Besonders vorteilhaft ist es dabei, als erste Verbrennungsmotor-Bremsvorrichtung eine Dekompressionsbremse und/oder eine Turbobremse mit einer zweiten Verbrennungsmotor-Bremsvorrichtung in Form einer Abgasklappe zu kombinieren. Bei einer Dekompressionsbremse handelt es sich um eine Konstantdrossel oder eine sogenannten Jake Brake oder auch um eine Vorrichtung zur variablen Ventilverstellung, bei der zur Erhöhung einer bremsenden Wirkung ein Auslassventil innerhalb eines zweiten und/oder dritten Taktes des Verbrennungsmotors geöffnet wird. Bei einer Turbobremse handelt es sich um einen Turbolader mit einer variablen Turbinengeometrie, bei welchem zur Erzeugung einer bremsenden Wirkung der Ladedruck durch eine entsprechende Einstellung der Turbinengeometrie erhöht wird. Mit der Kombination der Konstantdrossel mit einer Abgasklappe ist eine hohe Dauerbremswirkung bei hoher Robustheit und relativ geringen Kosten erzielbar.
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Dabei ist es besonders vorteilhaft, die Dekompressionsbremse von Beginn des Schleppbetriebes an zu betreiben und die Abgasklappe erst zu einem späteren Zeitpunkt während des Schleppbetriebes zu aktivieren. Da eine Abgasklappe nur jeweils im vierten Takt des Verbrennungsmotors wirkt, erfährt ein Lager der Abgasklappe eine hohe Belastung. Da ein Öldruck im Lager der Abgasklappe erst bei langsam höher werdender Drehzahl des Verbrennungsmotors aufgebaut wird, ist es bezüglich eines Verschleißes des Lagers der Abgasklappe besser, wenn diese erst bei höheren Drehzahlen aktiviert wird, zum Beispiel höher als 200 U/min. Eine solchermaßen gestaffelte Aktivierung von unterschiedlichen Verbrennungsmotor-Bremsvorrichtungen wirkt sich, im Vergleich zu einer gleichzeitigen Aktivierung von Beginn des Schleppbetriebes an, außerdem Verschleiß mindernd auf Lager des Verbrennungsmotors aus. In Versuchen hat sich gezeigt, dass eine so gestaltete Startphase des Schleppbetriebes, bei welcher die Dekompressionsbremse von Beginn des Schleppbetriebes an und eine zweite Verbrennungsmotorbremsvorrichtung erst ab einer höheren Drehzahl betrieben wird, optimal eine Anforderung nach einem schnellen Erreichen einer hohen Leistungsabfuhr zum Schutz der Hochvoltbatterie einerseits und einem geringen Verschleiß an Teilen des Verbrennungsmotors andererseits gewährleistet.
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Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass der Schleppbetrieb während einer Anfangsphase einen stetigen Anstieg einer Drehzahl der Kurbelwelle mit positiven Gradienten aufweist. In der Anfangsphase, das heißt bei Beginn des Schleppbetriebs, wird die Drehzahl der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors durch eine Antriebsleistung des Motor-Generators erhöht. Dabei wird ein Bereich niedriger Drehzahl durchlaufen, bei dem sich Schwingungen und ungleichförmige Bewegungen des Verbrennungsmotors in für einen Fahrer oder Passagier des Fahrzeugs unangenehmer Weise auf einen Innenraum des Fahrzeugs übertragen. Je gleichmäßiger und schneller der Drehzahlanstieg gestaltet wird, desto geringer sind die begleitenden Schwingungen und ungleichförmigen Bewegungen.
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Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass während des Schleppbetriebes die Drehzahl der Kurbelwelle und/oder die Antriebsleistung des Motor-Generators in Abhängigkeit von einer elektrischen Rekuperationsleistung des Generator-Betriebs der elektrischen Traktionsmaschine geregelt wird. Durch die Regelung der Drehzahl der Kurbelwelle über eine Momenten- beziehungsweise eine Stromverstellung des Motor-Generators ist eine im Wesentlichen stufenlose Einstellung einer elektrischen Schleppleistung möglich.
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Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass der Ladelimitierungs-Zustand der Hochvoltbatterie in Abhängigkeit von einem elektrischen Ladezustand der Hochvoltbatterie und/oder in Abhängigkeit von einer Temperatur der Hochvoltbatterie gesetzt wird. Die Hochvoltbatterie des Kraftfahrzeuges ist mit mindestens einem Steuergerät zur Steuerung und Regelung von elektrischen Beladungs- und Entladungsvorgängen der Hochvoltbatterie verbunden. Außerdem ist die Hochvoltbatterie mit Vorrichtungen zur Messung von Zustandsgrößen wie zum Beispiel der Temperatur oder eines Ladungsinhaltes versehen, wobei diese Vorrichtungen mit dem mindestens einen Steuergerät verbunden sind, so dass in dem Steuergerät die Informationen über die Zustandsgrößen ausgewertet und weiterverarbeitet werden können. Eine Art der Weiterverarbeitung der Informationen legt in Abhängigkeit von der Temperatur und/oder in Abhängigkeit von dem elektrischen Ladezustand und/oder in Abhängigkeit von einem Integral eines Stroms in oder aus der Hochvoltbatterie Zustände fest, bei denen eine Beladung der Hochvoltbatterie limitiert oder unterbunden wird, zum Beispiel weil eine Beladung bei den so festgelegten Zuständen die Hochvoltbatterie schädigen würde. Dabei kann die Temperatur sowie der Ladezustand oder andere die Ladelimitierung bestimmende Zustandsgrößen der Hochvoltbatterie auch aus anderen Informationen berechnet oder abgeschätzt werden.
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Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass das Antriebssystem zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Rad eine Kupplung aufweist, mittels welcher der Verbrennungsmotor und/oder der Motor-Generator zur Übertragung eines Antriebsmomentes mit dem Rad koppelbar sind. Bei diesem Verfahren wird die überschüssige Rekuperationsenergie auf elektrischem Wege in den Motor-Generator eingeleitet und in der Form des Schleppbetriebes des Verbrennungsmotors in Wärme umgewandelt. Zusätzlich kann, abhängig von Betriebsparametern, eine Antriebsleistung des Verbrennungsmotors durch Schließen der Kupplung auf das Rad übertragen werden.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich anhand der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen, in welchen gleiche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen sind.
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Dabei zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines Hybridfahrzeugs, geeignet für die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
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2 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens anhand eines Funktionsdiagramms,
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3 eine Darstellung von Verläufen von ausgewählten Verfahrensparametern anhand von sechs Funktionsgraphen,
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4 eine schematische Darstellung eines alternativen Hybridfahrzeugs, geeignet für die Anwendung einer Alternative des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Hybridfahrzeugs 2, geeignet für die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Das Hybridfahrzeug 2 weist ein Antriebssystem 1 auf. Das Antriebssystem 1 umfasst dabei die folgenden Komponenten:
- – eine elektrische Traktionsmaschine 3, welche zur Übertragung von Traktionsleistung 9 oder Rekuperationsleistung 91 mit einem Rad 4 des Hybridfahrzeugs 2 wirkverbunden ist,
- – einen Verbrennungsmotor 5, welcher eine erste Verbrennungsmotor-Bremsvorrichtung 8 und eine zweite Verbrennungsmotor-Bremsvorrichtung 81 aufweist,
- – einen Motor-Generator 6, welcher mit einer Kurbelwelle 10 des Verbrennungsmotors 5 wirkverbunden ist,
- – eine Hochvoltbatterie 7, welche mit der elektrischen Traktionsmaschine 3 und mit dem Motor-Generator 6 elektrisch verbunden ist,
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Das Antriebssystem 1 weist ferner ein Antriebssteuersystem 13 auf. Das Antriebssteuersystem steuert und/oder regelt alle elektrischen Sensoren und Aktoren des Antriebssystems 1 über Signalleitungen 14. Von den Sensoren des Antriebssystems 1 ist in der 1 nur ein Drehzahlsensor 15 der Kurbelwelle 10 dargestellt. Von den Aktoren des Antriebssystems 1 sind in der 1 nur die erste Verbrennungsmotor-Bremsvorrichtung 8 und die zweite Verbrennungsmotor-Bremsvorrichtung 81 dargestellt. Das Antriebssteuersystem 13 weist mehrere Steuergeräte auf, welche untereinander über ein Antriebskommunikationsnetz 16 verbunden sind. Zu den Steuergeräten des Antriebssteuersystems 13 zählen
- – ein Motorsteuergerät 17 für die Steuerung und Regelung des Verbrennungsmotors 5,
- – ein Koordinationssteuergerät 18 für eine Koordination von steuergeräteübergreifenden Antriebsfunktionen, welches über ein Fahrzeugkommunikationsnetz 19 mit einem Fahrzeugsteuergerätesystem 20 verbunden ist und über das Antriebskommunikationsnetz 16 mit den Steuergeräten des Antriebssteuersystems 13 verbunden ist und welches als ein Gateway zwischen dem Fahrzeugkommunikationsnetz 19 und dem Antriebskommunikationsnetz 16 fungiert,
- – ein Batteriesteuergerät 21 zur Steuerung und Regelung der Hochvoltbatterie 7,
- – eine erste Leistungselektronik 22 für die Steuerung und Regelung sowie die Stromversorgung der elektrischen Traktionsmaschine 3,
- – eine zweite Leistungselektronik 23 für die Steuerung und Regelung sowie die Stromversorgung des Motor-Generators 6.
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Wie die elektrische Traktionsmaschine 3 ist auch der Motor-Generator 6 sowohl motorisch als auch generatorisch betreibbar. Bei einem Generatorbetrieb 11 wird der Motor-Generator 6 durch den Verbrennungsmotor 5 über die Kurbelwelle 10 angetrieben, und es wird dabei Strom erzeugt, welcher über Stromleitungen 24 in die Hochvoltbatterie 7 eingespeist wird. Bei einem Schleppbetrieb 111 wird der Motor-Generator 6 und der mit dem Motor-Generator 6 über die Kurbelwelle 10 verbundene Verbrennungsmotor 5 durch Strom aus der Hochvoltbatterie 7 und/oder direkt durch von der generatorisch betriebenen Traktionsmaschine 3 erzeugten Strom angetrieben, ohne dass eine Einspritzung und Zündung von Kraftstoff in dem Verbrennungsmotor 5 erfolgt.
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Durch das Fahrzeugsteuergerätesystem 20 ist ein Verzögerungszustand des Fahrzeugs 2 festlegbar. Eine Information über den Verzögerungszustand ist über das Fahrzeugkommunikationsnetz 19 an das Koordinationssteuergerät 18 übertragbar. Von Seiten des Batteriesteuergerätes 21 sind Zustandsdaten der Hochvoltbatterie 7 über das Antriebskommunikationsnetz 16 an das Koordinationssteuergerät 18 übertragbar. In Abhängigkeit von der Information über den Verzögerungszustand des Fahrzeugs 2 und von den Zustandsdaten der Hochvoltbatterie 7 kann das Koordinationssteuergerät Befehlsinformationen über das Antriebskommunikationsnetz 16 an das Motorsteuergerät 17 und an die erste Leistungselektronik 22 sowie die zweite Leistungselektronik 23 senden.
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2 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens anhand eines Funktionsdiagramms. Als Funktionen werden Softwaremodule bezeichnet, welche innerhalb eines Steuergerätes oder verteilt auf einen Steuergeräteverbund gespeichert sind und welche bei einem elektronischen Betrieb des Steuergerätes oder des Steuergeräteverbundes sich in Datenverarbeitungsprozessen auswirken. 2 zeigt eine Möglichkeit der fuktionalen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Es sind die Funktionen dieser Ausgestaltung mit den diese Funktionen beinhaltenden Steuergeräten dargestellt sowie Schnittstellenprozesse unter den Funktionen, soweit die Schnittstellenprozesse für das erfindungsgemäße Verfahren relevant sind.
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Kernstück des Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens ist eine Bremsfunktion 200 welche eine Anzahl von Unterfunktionen aufweist, wobei die Unterfunktionen auf die in der 1 dargestellten Steuergeräte und Leistungselektroniken verteilt sind. Neben den dargestellten Funktionen enthalten die Steuergeräte eine Vielzahl weiterer, für das erfindungsgemäße Verfahren nicht wesentlich relevante Funktionen.
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Eine Verzögerungsfestlegungsfunktion 201 ist Teil des Fahrzeugsteuergerätesystems 20. Die Verzögerungsfestlegungsfunktion 201 legt einen Verzögerungszustand fest und leitet eine Verzögerungszustandsinformation B_decel an das Koordinationssteuergerät 18 weiter.
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Das Koordinationssteuergerät 18 enthält eine Bremsverteilungsfunktion 181, welche über eine entsprechende Schnittstelle die Verzögerungszustandsinformation B_decel erhält. Innerhalb der Bremsverteilungsfunktion 181 wird geprüft, ob die Verzögerungszustandsinformation B_decel den Wert 1 hat. Ist dies der Fall so wird eine Generatorbetriebsinformation B_TMgen an die erste Leistungselektronik 22 gesandt.
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Die erste Leistungselektronik 22 enthält eine Generatorbetriebsfunktion 221, welche die Generatorbetriebsinformation B_TMgen auswertet und im Falle, dass die Generatorbetriebsinformation B_TMgen den Wert 1 hat, einen Generatorbetrieb GenCtl der elektrischen Traktionsmaschine 3 einleitet. Eine genaue Steuerung und Regelung eines Bremsmomentes der elektronischen Traktionsmaschine 3 wird mittels einer geeigneten Verarbeitung weiterer Parameter in der Generatorbetriebsfunktion 221 durchgeführt.
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Das Batteriesteuergerät 21 enthält eine Ladelimitierungsfunktion 211, welche bei einem zu hohen Ladezustand SOC der Hochvoltbatterie 7 oder bei einer zu hohen oder zu niedrigen Temperatur T der Hochvoltbatterie 7 eine Ladelimitierungs-Zustandsinformation B_chast ausgibt.
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Über eine Schnittstelle geht die Ladelimitierungs-Zustandsinformation B_chast in die Bremsverteilungsfunktion 181 des Koordinationssteuergeräts 18 ein. Wenn eine Auswertung in der Bremsverteilungsfunktion 181 ergibt, dass sowohl die Verzögerungszustandsinformation B_decel als auch die Ladelimitierungs-Zustandsinformation B_chast jeweils den Wert 1 haben, so wird eine Motorbetriebsinformation B_MGmot des Motor-Generators 6 ausgegeben. Über eine weitere Schnittstelle wird die Motorbetriebsinformation B_MGmot gleichzeitig an eine Verbrennungsmotor-Bremsfunktion 171, welche Teil des Motorsteuergeräts 17 ist, übergeben.
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Ergibt eine Auswertung innerhalb einer Motorbetriebsfunktion 231 der zweiten Leistungselektronik 23 für die Motorbetriebsinformation B_MGmot den Wert 1, so leitet die Motorbetriebsfunktion 231 den Schleppbetrieb 111 des Motor-Generators 6 ein. Eine genaue Steuerung und Regelung eines Antriebsmomentes des Motor-Generators 6 wird mittels einer Motorkontrollfunktion MotCtl unter Verarbeitung weiterer Parameter als Teilfunktion der Motorbetriebsfunktion 231 durchgeführt.
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Ergibt eine Auswertung innerhalb der Verbrennungsmotorbremsfunktion 171 für die Motorbetriebsinformation B_MGmot den Wert 1, so leitet die Verbrennungsmotorbremsfunktion 171 einen Verbrennungsmotor-Bremsbetrieb durch eine geeignete Ansteuerung der ersten Verbrennungsmotor-Bremsvorrichtung 8 und/oder der zweiten Verbrennungsmotor-Bremsvorrichtung 81 ein. Eine genaue Steuerung und Regelung der beiden Verbrennungsmotor-Bremsvorrichtungen 8 und 81 wird mittels einer Mototorbremskontrollfunktion BrkCtl unter Verarbeitung weiterer Parameter als Teilfunktion der Verbrennungsmotorbremsfunktion 171 durchgeführt.
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3 zeigt eine Darstellung von Verläufen von ausgewählten Verfahrensparametern, wie sie sich aufgrund der Bremsfunktion 200 ergeben, anhand von sechs Funktionsgraphen. Alle Funktionsgraphen haben eine gemeinsame Achse für eine Zeit t.
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Ein erster Funktionsgraph 310 zeigt einen Verlauf der Drehzahl n der Kurbelwelle 10 über der Zeit t. Ein zweiter Funktionsgraph 320 zeigt einen Verlauf der Ladelimitierungs-Zustandsinformation B_chast über der Zeit t. Ein dritter Funktionsgraph 330 zeigt einen Verlauf der Motorbetriebsinformation B_MGmot des Motor-Generators 6 über der Zeit t. Ein vierter Funktionsgraph 340 zeigt einen Verlauf einer Generatorbetriebsinformation B_MGgen des Motor-Generators 6 über der Zeit t. Ein fünfter Funktionsgraph 350 zeigt einen Verlauf eines Aktivierungszustandsinformation B_cthr der ersten Verbrennungsmotor-Bremsvorrichtung 8. Ein sechster Funktionsgraph 360 zeigt einen Verlauf eines Aktivierungszustandsinformation B_exhfl der zweiten Verbrennungsmotor-Bremsvorrichtung 81.
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Zu einem Zeitpunkt t0 erhält die Ladelimitierungs-Zustandsinformation B_chast den Wert 1 weil zum Beispiel der Ladezustand SOC der Hochvoltbatterie 7 größer als ein Grenzwert S1 ist. Da zum Zeitpunkt t0 außerdem die Verzögerungszustandsinformation B_decel (Funktionsgraph nicht dargestellt) ebenfalls den Wert 1 hat, erhält die Motorbetriebsinformation B_MGmot des Motor-Generators 6 zum Zeitpunkt t0 den Wert 1, worauf die Motorkontrollfunktion MotCtl den Motor-Generator 6 in den Schleppbetrieb 111 versetzt. Der Verlauf der Drehzahl n der Kurbelwelle 10 des Verbrennungsmotors 5 wird durch die Motorkontrollfunktion MotCtl bestimmt. Während einer Anfangsphase 311 steigt die Drehzahl n der Kurbelwelle 10 linear mit der Zeit t an. Die Anfangsphase 311 ist eine Startphase des Schleppbetriebs 111, bei der es darum geht, den Verbrennungsmotor 5 möglichst schnell sowie vibrations- und ruckelfrei auf eine Zieldrehzahl n2 zu bringen. Während der Anfangsphase 311 werden bereits beide Verbrennungsmotor-Bremsvorrichtungen 8, 81 aktiviert. Und zwar wird die erste Verbrennungsmotor-Bremsvorrichtung 8 bereits zum Zeitpunkt t0 aktiviert, erkennbar am Aktivierungszustand B_cthr. Die zweite Verbrennungsmotor-Bremsvorrichtung 81 wird zu einem Zeitpunkt t1 aktiviert, ausgelöst durch ein Erreichen einer Drehzahl n1, die im Bereich von 200 U/min liegt. Während der Anfangsphase 311 wird ein Strom beziehungsweise ein Drehmoment des Motor-Generators 6 so geregelt, dass ein linearer Anstieg der Drehzahl n mit der Zeit t erfolgt. Eine Steigung des linearen Anstiegs wird in Abhängigkeit von Parametern wie zum Beispiel einer Temperatur des Verbrennungsmotors festgelegt.
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Zu einem Zeitpunkt t2 ist eine Zieldrehzahl bei einem Wert n2 erreicht. Der Zeitpunkt t2 ist nach ca. 0,5 bis 2 Sekunden nach dem Zeitpunkt t0 erreicht. Zwischen dem Zeitpunkt t2 und einem Zeitpunkt t3 richtet sich der Strom beziehungsweise das Drehmoment des Motor-Generators 6 nach der Rekuperationsleistung 91 sowie nach den Zustandsgrößen der Hochvoltbatterie 7, wie zum Beispiel Temperatur T der Hochvoltbatterie 7 und/oder Ladezustand SOC der Hochvoltbatterie 7 und/oder Stromintegral in oder aus der Hochvoltbatterie 7 und/oder anderer Zustandsgrößen.
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Zum Zeitpunkt t3 endet der Ladelimitierungs-Zustand der Hochvoltbatterie 7, die Ladelimitierungs-Zustandsinformation B_chast erhält den Wert 0. Daraufhin erhält die Motorbetriebsinformation B_MGmot den Wert 0, was die Beendigung des Schleppbetriebs 111 bedeutet. Zwischen dem Zeitpunkt t3 und einem Zeitpunkt t6 erfolgt eine Auslaufphase 312 des Verbrennungsmotors 5. Zwischen dem Zeitpunkt t3 und einem Zeitpunkt t4 erfolgt eine ungeregelte Verringerung der Drehzahl n in Folge der inneren Reibung des Verbrennungsmotors 5 sowie in Folge der Bremswirkungen der ersten und zweiten Verbrennungsmotor-Bremsvorrichtungen 8 und 81.
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Ab dem Zeitpunkt t4 erfolgt zum Zwecke einer geregelten Drehzahlreduzierung ein generatorischer Betrieb des Motor-Generators 6, was sich im Wert 1 für die Generatorbetriebsinformation B_MGgen zeigt. Die geregelte Drehzahlreduzierung dient dazu, Schwingungs- und Ruckelerscheinungen, die bei einem ungeregelten Betrieb auftreten, zu reduzieren. Zwischen dem Zeitpunkt t4 und dem Zeitpunkt t6 wird das Drehmoment des Motor-Generators 6 so geregelt, dass ein linearer Abfall der Drehzahl n mit der Zeit t resultiert.
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Zu einem Zeitpunkt t5 wird die zweite Verbrennungsmotor-Bremsvorrichtung 81 deaktiviert, was sich in einem Wert 0 für die Aktivierungszustandsinformation B_exhfl zeigt.
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Zum Zeitpunkt t6 hat die Drehzahl n den Wert 0 erreicht, der generatorische Betrieb des Motor-Generators 6 endet (B_MGgen wird 0), und auch die erste Verbrennungsmotor-Bremsvorrichtung 8 wird deaktiviert (B_cthr wird 0).
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4 zeigt eine schematische Darstellung eines alternativen Hybridfahrzeugs 1002, geeignet für die Anwendung einer Alternative des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Das Hybridfahrzeug 1002 unterscheidet sich von dem Hybridfahrzeug 2 der 1 unter anderem dadurch, dass ein Antriebssystem 1001 im Vergleich zu dem Antriebssystem 1 zwischen dem Verbrennungsmotor 5 und dem Rad 4 eine schaltbare Verbindung mit einer Kupplung 12 zur Übertragung von Antriebsleistung von dem Verbrennungsmotor 5 auf das Rad 4 aufweist. Vorteilhafter Weise weist das Hybridfahrzeug 1002 außerdem ein Getriebe auf, welches zwischen dem Verbrennungsmotor 5 und dem Rad 4, idealer Weise zwischen der Traktionsmaschine 3 und dem Rad 4, platziert ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Antriebssystem
- 1001
- Alternatives Antriebssystem
- 2
- Hybridfahrzeug
- 1002
- Alternatives Hybridfahrzeug
- 3
- Elektrische Traktionsmaschine
- 4
- Rad
- 5
- Verbrennungsmotor
- 6
- Motor-Generator
- 7
- Hochvoltbatterie
- 8
- Erste Verbrennungsmotor-Bremsvorrichtung
- 81
- Zweite Verbrennungsmotor-Bremsvorrichtung
- 9
- Traktionsleistung
- 91
- Rekuperationsleistung
- 10
- Kurbelwelle
- 11
- Generatorbetrieb
- 111
- Schleppbetrieb
- 12
- Kupplung
- 13
- Antriebssteuersystem
- 14
- Signalleitungen
- 15
- Drehzahlsensor
- 16
- Antriebs-Kommunikationsnetz
- 17
- Motorsteuergerät
- 18
- Koordinationssteuergerät
- 19
- Fahrzeug-Kummunikationsnetz
- 20
- Fahrgzeugsteuergerätesystem
- 21
- Batteriesteuergerät
- 22
- Erste Leistungselektronik
- 23
- Zweite Leistungselektronik
- 24
- Stromleitungen
- 171
- Verbrennungsmotor-Bremsfunktion
- 181
- Bremsverteilungsfunktion
- 200
- Bremsfunktion
- 201
- Verzögerungsfestlegungsfunktion
- 211
- Ladelimitierungsfunktion
- 221
- Generatorbetriebsfunktion
- 231
- Motorbetriebsfunktion
- 310
- Erster Funktionsgraph
- 311
- Anfangsphase
- 312
- Auslaufphase
- 320
- Zweiter Funktionsgraph
- 330
- Dritter Funktionsgraph
- 340
- Vierter Funktionsgraph
- 350
- Fünfter Funktionsgraph
- 360
- Sechster Funktionsgraph
- B_chast
- Ladelimitierungs-Zustandsinformation
- B_cthr
- Aktivierungszustand der ersten Verbrennungsmotor-Bremsvorrichtung
- B_decel
- Verzögerungszustandsinformation
- B_exhfl
- Aktivierungszustand der zweiten Verbrennungsmotor-Bremsvorrichtung
- B_MGgen
- Generatorbetriebsinformation
- B_MGmot
- Motorbetriebsinformation
- BrkCtl
- Motorbremskontrollfunktion
- B_TMgen
- Generatorbetriebsinformation
- GenCtl
- Generatorbetrieb
- MotCtl
- Motorkontrollfunktion
- SOC
- Ladezustand
- T
- Temperatur
- t
- Zeit
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007032726 A1 [0003]
