DE102010054571A1

DE102010054571A1 - Hybridantriebsvorrichtung

Info

Publication number: DE102010054571A1
Application number: DE102010054571A
Authority: DE
Inventors: Holger Dipl.-Ing.(FH) 70839 Albrecht
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: ALBRECHT, HOLGER, DIPL.-ING. (FH), DE
Priority date: 2010-12-15
Filing date: 2010-12-15
Publication date: 2011-08-25

Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Hybridantriebsvorrichtung mit einer Steuer- und/oder Regeleinheit (10), die dazu vorgesehen ist, zumindest einen Schaltpunkt zum Schalten in einen anderen Getriebegang einer Getriebevorrichtung (11) zu verschieben, und die dazu vorgesehen ist, ein Lademoment eines Elektromotors (12) zu bestimmen. Es wird vorgeschlagen, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit (10) eine Schaltpunkverschiebefunktion aufweist, die dazu vorgesehen ist, den zumindest einen Schaltpunkt in Abhängigkeit des Lademoments zu verschieben.

Description

Die Erfindung betrifft eine Hybridantriebsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der DE 195 11 866 A1 ist bereits eine Hybridantriebsvorrichtung mit einer Steuer- und/oder Regeleinheit, die dazu vorgesehen ist, zumindest einen Schaltpunkt zum Schalten in einen anderen Getriebegang einer Getriebevorrichtung zu verschieben, bekannt.
Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine Hybridantriebsvorrichtung mit einem vorteilhaften Schaltkomfort bereitzustellen. Sie wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung geht aus von einer Hybridantriebsvorrichtung mit einer Steuer- und/oder Regeleinheit, die dazu vorgesehen ist, zumindest einen Schaltpunkt zum Schalten in einen anderen Getriebegang einer Getriebevorrichtung zu verschieben, und die dazu vorgesehen ist, ein Lademoment eines Elektromotors zu bestimmen.
Es wird vorgeschlagen, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit eine Schaltpunkverschiebefunktion aufweist, die dazu vorgesehen ist, den zumindest einen Schaltpunkt in Abhängigkeit des Lademoments zu verschieben. Dadurch können Pendelschaltungen, unabhängig von einem Lademoment an dem Elektromotor, vorteilhaft minimiert bzw. verhindert werden. Dadurch kann insbesondere ein Schaltkomfort verbessert werden. Unter einer „Steuer- und/oder Regeleinheit” soll insbesondere eine Einheit mit zumindest einem Steuergerät verstanden werden. Unter einem „Steuergerät” soll insbesondere eine Einheit mit einer Prozessoreinheit und mit einer Speichereinheit sowie mit einem in der Speichereinheit gespeicherten Betriebsprogramm verstanden werden. Grundsätzlich kann die Steuer- und/oder Regeleinheit mehrere untereinander verbundene Steuergeräte aufweisen, die vorzugsweise dazu vorgesehen sind, über ein Bus-System, wie insbesondere ein CAN-Bus-System, miteinander zu kommunizieren. Unter „vorgesehen” soll insbesondere speziell programmiert, ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden. Unter einem „Lademoment” soll dabei insbesondere ein Moment verstanden werden, welches von dem Elektromotor in einem generatorischen Betrieb aufgenommen wird, wodurch der Elektromotor einem Antriebsstrang mechanische Leistung entzieht und in eine elektrische Energie umwandelt, die dann in eine Akkuvorrichtung einspeisbar ist. Unter „bestimmen” soll hierbei insbesondere aus Messwerten indirekt durch Berechnung ermitteln verstanden werden. Dabei sollen unter „Messwerten” insbesondere elektrische Leistungen verstanden werden, die von dem Elektromotor erzeugt werden. Unter „zumindest einem Schaltpunkt” soll dabei insbesondere ein auf der Steuer- und/oder Regeleinheit hinterlegter Parameterwert sein, bei dessen erreichen ein Schaltvorgang ausgelöst wird. Dabei können mehrere Schaltpunkte, die auf der Steuer- und/oder Regeleinheit hinterlegt sind, auch zu einer Schaltkennlinie zusammengeführt werden. Unter einer „Schaltpunktverschiebefunktion” soll dabei insbesondere ein auf der Steuer- und/oder Regeleinheit hinterlegtes Betriebsprogramm verstanden werden.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit dazu vorgesehen ist, die Schaltpunkverschiebefunktion bei einer Bergauffahrt auszuführen. Dadurch können Pendelschaltungen insbesondere vorteilhaft bei Bergauffahrten verhindert werden. Unter einer „Bergauffahrt” soll dabei insbesondere eine Fahrt eines Hybridfahrzeugs verstanden werden, bei der das Hybridfahrzeug eine Steigung von zumindest 1% hinauffährt.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Schaltpunkverschiebefunktion dazu vorgesehen ist, den zumindest einen Schaltpunkt um einen von dem Lademoment abhängigen Offset nach oben zu verschieben. Dadurch kann der Schaltpunkt besonders einfach nach oben verschoben werden. Unter einem „Offset” soll dabei insbesondere ein definierter Abstand verstanden werden, um den der zumindest eine Schaltpunkt, ausgehend von einem ursprünglichen Schaltpunkt, nach oben verschoben wird. Der Abstand zwischen dem ursprünglichen normalen Schaltpunkt und dem verschobenen Schaltpunkt ist der Offset. Unter einem „ursprünglichen Schaltpunkt” soll dabei insbesondere der Schaltpunkt verstanden werden, bevor er durch die Schaltpunktverschiebefunktion nach oben verschoben worden ist, wobei der Schaltpunkt dabei schon durch andere Maßnahmen verschoben worden sein kann.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Schaltpunkverschiebefunktion dazu vorgesehen ist, einen von einer Steigung abhängigen Steigungsoffset des zumindest einen Schaltpunkts mit einem Lademomentfaktor zu multiplizieren, der von dem Ladezustand anhängig ist. Dadurch kann das Lademoment einfach mit dem Steigungsoffset verknüpft werden und so insbesondere eine besonders einfache und vorteilhafte Verschiebung des Hochschaltpunkts erreicht werden, ohne dass zusätzliche gangzahlabhängige Applikationen vorgenommen werden müssen. Unter einem „Steigungsoffset” soll dabei insbesondere eine Verschiebung des Schaltpunkts verstanden werden, die allein durch eine Bergauffahrt des Hybridfahrzeugs von der Steuer- und/oder Regeleinheit ausgelöst wird. Unter einem „Lademomentfaktor” soll hierbei insbesondere ein von dem Lademoment des Elektromotors abhängiger bedatbarer Wert verstanden werden, der von der Steuer- und/oder Regeleinheit ermittelt wird.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Dabei zeigen:
1 eine erfindungsgemäße Hybridantriebsvorrichtung in einem teilweise schematisch dargestellten Hybridkraftfahrzeug und
2 ein Diagramm, das zu Schaltlinien zusammengefasste Schaltpunkte in einem Koordinatensystem mit der Geschwindigkeit V als Abszisse und dem Pedalwert pw als Ordinate zeigt.
Die 1 zeigt eine erfindungsgemäße Hybridantriebsvorrichtung in einem teilweise schematisch dargestellten Hybridkraftfahrzeug. Das Hybridkraftfahrzeug umfasst einen Antriebsstrang 14, der einen Verbrennungsmotor 15 und einen Elektromotor 12 aufweist. Der Verbrennungsmotor 15 und der Elektromotor 12 sind für einen Antrieb des Hybridkraftfahrzeugs vorgesehen. Das Hybridkraftfahrzeug wird über zumindest zwei Antriebsräder 16, 17 angetrieben. Zur Bereitstellung mehrerer Getriebegänge weist das Hybridkraftfahrzeug eine Getriebevorrichtung 11 auf. Der Elektromotor 12 und der Verbrennungsmotor 15 sind in Reihe zueinander angeordnet. Der Elektromotor 12 ist zwischen dem Verbrennungsmotor 15 und der Getriebevorrichtung 11 auf einer Getriebewelle 18 angeordnet. Ein Antrieb für das Hybridkraftfahrzeug kann entweder in einem rein elektrischen Antriebsmodus allein durch den Elektromotor 12, in einem rein verbrennungsmotorischen Antriebsmodus allein durch den Verbrennungsmotor 15 oder in einem hybridisierten Antriebsmodus durch eine Kombination von Elektromotor 12 und Verbrennungsmotor 15 erfolgen. Dabei können der Elektromotor 12 und der Verbrennungsmotor 15 ein Moment in die Getriebewelle 18 einleiten.
Zur Entkopplung des Verbrennungsmotors 15 von einem Rest des Antriebsstrangs 14 weist das Hybridkraftfahrzeug eine Kupplungsvorrichtung 19 auf. Die Kupplungsvorrichtung 19 ist in einem Kraftfluss zwischen dem Verbrennungsmotor 15 und dem Elektromotor 12 angeordnet. Grundsätzlich wäre es auch denkbar, dass die Kupplungsvorrichtung 19 zwischen dem Elektromotor 12 und der Getriebevorrichtung 11 angeordnet ist. Die Kupplungsvorrichtung 19 bildet dabei eine Anfahrkupplung aus.
Die Hybridantriebsvorrichtung weist eine Akkuvorrichtung 20 auf. Die Akkuvorrichtung 20 speichert eine elektrische Energie, mit der der Elektromotor 12 antreibbar ist. Der Elektromotor 12 ist in einem Generatorbetrieb betreibbar, in dem der Elektromotor 12 von dem Verbrennungsmotor 15 angetrieben wird und so einen Strom erzeugt. Der Strom ist in die Akkuvorrichtung 20 einspeisbar. Die Akkuvorrichtung 20 kann mittels des Elektromotors 12 und dem Verbrennungsmotor 15 geladen werden. Wird der Elektromotor 12 generatorisch betrieben, so entnimmt er dem Antriebsstrang 14 ein Lademoment. Das von dem Verbrennungsmotor 15 erzeugte Antriebsmoment steht nicht mehr voll an den Antriebsrädern 16, 17 zur Verfügung, da, neben den ständig anfallenden Verlusten durch Reibung und ähnlichem, das Lademoment von dem Antriebsmoment abgezogen wird. Je höher ein erzeugter Strom in dem Elektromotor ist, desto höher ist ein Lademoment, das von dem Elektromotor 12 aufgenommen wird.
Mittels der Getriebevorrichtung 11 können zwischen einer Eingangswelle 21 und einer Ausgangswelle 22 der Getriebevorrichtung 11 verschiedene Übersetzungsverhältnisse bereitgestellt werden. Dazu weist die Getriebevorrichtung 11 verschiedene, nicht näher dargestellte Zahnradpaarungen auf. Die verschiedenen Zahnradpaarungen können über mehrere, nicht näher dargestellte Aktuatoren geschaltet werden. Dabei wird ein Drehmoment über zumindest ein Zahnradpaar von der Eingangswelle 21 auf die Ausgangswelle 22 übertragen. Die Getriebevorrichtung 11 ist automatisiert ausgebildet. Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass die Getriebevorrichtung 11 mehrere hintereinander geschaltete Planetenradsätze umfasst, um die verschiedenen Übersetzungsverhältnisse bereitzustellen.
Die Hybridantriebsvorrichtung weist eine Steuer- und Regeleinheit 10 auf. Die Steuer- und Regeleinheit 10 regelt den Verbrennungsmotor 15 und den Elektromotor 12. Des Weiteren ist die Steuer- und Regeleinheit 10 dazu vorgesehen, ein Schaltsignal zum Schalten der Getriebevorrichtung 11 auszugeben. Die Steuer- und Regeleinheit 10 steuert mit dem ausgegebenen Schaltsignal die Aktuatoren der Getriebevorrichtung 11. Dadurch können verschiedene Getriebegänge in der Getriebevorrichtung 11 geschaltet werden.
Die Steuer- und Regeleinheit 10 ist dazu vorgesehen, aus einer Steigung auf der das Hybridkraftfahrzeug fährt eine Bergauffahrt zu bestimmen. Dazu wertet die Steuer- und Regeleinheit 10 Sensordaten von einer nicht näher dargestellten Sensorvorrichtung aus und bestimmt daraus die Steigung. Mit einer Steigung von 1% deklariert die Steuer- und Regeleinheit eine Fahrt als Bergfahrt.
Die Steuer- und Regeleinheit 10 weist eine Schaltpunkverschiebefunktion auf. Zur Anpassung eines Schaltzeitpunkts an verschiedene Bedingungen ist die Steuer- und Regeleinheit 10 dazu vorgesehen, zumindest einen Schaltpunkt zum Schalten in einen anderen Getriebegang der Getriebevorrichtung 11 zu verschieben. Die Steuer- und Regeleinheit 10 verschiebt den zumindest einen Schaltpunkt bei einer Bergauffahrt des Hybridfahrzeugs um einen Steigungsoffset nach oben. Dabei verschiebt die Steuer- und Regeleinheit 10 den zumindest einen Schaltpunkt in Abhängigkeit von der Steigung auf einen höheren Wert. Je höher die Steigung, die das Hybridfahrzeug bei der Bergauffahrt bewältigen muss, desto höher ist der Steigungsoffset des Hochschaltpunkts. Der Steigungsoffset um den der Schaltpunkt verschoben wird, ist bei 1% Steigung am geringsten und erreicht seinen Maximalwert bei ca. 12% Steigung.
Die Steuer und Regeleinheit ist außerdem dazu vorgesehen, das Lademoment des Elektromotors 12 zu bestimmen. Dazu erfasst die Steuer- und Regeleinheit die elektrische Leistung, die der Elektromotor 12 erzeug und ein Drehmoment des Elektromotors 12. Aus dem erfassten Wert für die elektrische Leistung und dem Wert für das Drehmoment berechnet die Steuer- und Regeleinheit 10 das Lademoment, das zur Erzeugung der erfassten elektrischen Leistung nötig ist. Anstatt der indirekten Bestimmung des Lademoments durch Berechnung aus ermittelten Werten, wie der elektrischen Leistung des Elektromotors 12, ist es grundsätzlich auch denkbar, dass das Lademoment direkt durch einen Drehmomentsensor in dem Elektromotor 12 erfasst wird. Grundsätzlich sind natürlich auch andere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Methoden zur Bestimmung des Lademoments denkbar.
Die Schaltpunkverschiebefunktion ist weiter dazu vorgesehen, den zumindest einen Schaltpunkt in Abhängigkeit des Lademoments zu verschieben. Die Steuer- und Regeleinheit 10 ist dazu vorgesehen, die Schaltpunkverschiebefunktion bei einer Bergauffahrt auszuführen. Die Schaltpunkverschiebefunktion ist dazu vorgesehen, den zumindest einen Schaltpunkt um einen durch das Lademoment definierten Offset 13 (vgl. 2) nach oben zu verschieben. Dabei ermittelt die Steuer- und Regeleinheit 10 aus dem bestimmten Lademoment in einem nicht näher beschriebenen Verfahren den Offset 13 um den der Schaltpunkt nach oben verschoben wird. Dabei ist der Offset 13 größer, je höher das Lademoment ist. Die Steuer- und Regeleinheit 10 ermittelt für ein kleines Lademoment einen kleineren Offset 13 als bei einem größeren Lademoment. Dabei kann es sich bei der Ermittlung des Offsets 13 um einfaches Auslesen eines Wertes aus einer auf der Steuer- und Regeleinheit 10 hinterlegten Wertetabelle sein. Die auslesbaren Werte für den Offset 13 steigen dabei linear mit dem Lademoment an. Grundsätzlich ist auch denkbar, dass die auslesbaren Werte für den Offset 13 nicht linear ansteigen und andere nicht näher beschriebene Faktoren einen Einfluss auf eine Nichtlinearität des Offsets 13 haben. Grundsätzlich sind auch andere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Verfahren zur Ermittlung des Offsets 13 denkbar.
Eine alternative Schaltpunktverschiebefunktion ist dazu vorgesehen, den von einer Steigung abhängigen Steigungsoffset des zumindest einen Schaltpunkts mit einem Lademomentfaktor zu multiplizieren, der von dem Ladezustand anhängig ist. Dazu ermittelt die Steuer- und Regeleinheit 10 in der alternativen Schaltpunktverschiebefunktion aus dem bestimmten Lademoment einen Lademomentfaktor. Dabei wird der Lademomentfaktor mittels einer von dem Lademoment abhängigen Kennlinie ermittelt, die zu jedem Lademoment einen bedatbaren Wert für den Lademomentfaktor ausgibt. Die Steuer und Regeleinheit 10 multipliziert den Steigungsoffset dann mit dem ermittelten Lademomentfaktor. Der Steigungsoffset wird um den Lademomentfaktor verstärkt.
Bei einer Fahrt des Hybridkraftfahrzeugs mit einer Steigung von unter 1%, insbesondere bei Fahrten in der Ebene, verschiebt die Schaltpunktverschiebefunktion den Schaltpunkt um den Offset 13 nach oben, wenn das Lademoment extrem hoch ist. Bei niedrigen Lademomenten wird der zumindest eine Schaltpunkt dabei nicht verschoben. Ein Steigungsoffset liegt aufgrund der fehlenden Steigung nicht vor.
Grundsätzlich ist es aber auch denkbar, dass die Steuer- und Regeleinheit dazu vorgesehen ist, die Schaltpunktverschiebefunktion ausschließlich während einer Bergauffahrt auszuführen. Die Schaltpunkverschiebefunktion würde dann nur für die Dauer einer Bergauffahrt ausgeführt. Erkennt die Steuer- und Regeleinheit 10 dabei dann, dass sich das Hybridfahrzeug nicht mehr in einer Bergauffahrt befindet, beendet die Steuer- und Regeleinheit 10 die Schaltpunktverschiebefunktion. Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass die Steuer- und Regeleinheit 10 die Schaltpunktverschiebefunktion erst nach einer definierten Zeitspanne nach einem Beenden der Bergauffahrt, also einem unterschreiten der Steigung unter 1%, beendet. In einem anderen Fall ist es grundsätzlich auch denkbar, dass die Schaltpunktverschiebefunktion nur während einer Fahrt in der Ebene ausgeführt wird.
2 zeigt ein Diagramm mit mehreren zu Schaltlinien zusammengefassten Schaltpunkten. Dabei ist in einem Koordinatensystem 23 auf einer Abszisse 24 eine Geschwindigkeit V des Hybridfahrzeugs und auf einer Ordinate 25 ein Pedalwert pw dargestellt. Der Pedalwert pw ist dabei ein Wert, der aus einer Pedalstellung eines Gaspedals ermittelt wird, die ein Fahrer durch Betätigung des Gaspedals vorgibt. Eine Pedalstellung, also der Pedalwert pw, kann mit einer Momentenanforderung des Fahrers gleichgesetzt werden. Eine Hochschaltlinie 26 umfasst all die Schaltpunkte, bei denen die Steuer- und Regeleinheit 10 bei einer Fahrt auf einer Ebene oder Bergab einen Schaltvorgang auslöst. Sie steigt mit zunehmendem Pedalwert pw auf höhere Geschwindigkeiten v. Eine verschobene Hochschaltlinie 27 umfasst die während der Schaltpunkverschiebefunktion um den Offset 13 nach oben verschobenen Schaltpunkte. Die verschobene Hochschaltlinie 27 liegt um den Offset 13 oberhalb der Hochschaltlinie 26. Die verschobene Hochschaltlinie 27 weist dabei einen höheren Abstand zu einer Runterschaltlinie 28 auf, als die Hochschaltlinie 26.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19511866 A1 [0002]

Claims

Hybridantriebsvorrichtung mit einer Steuer- und/oder Regeleinheit (10), die dazu vorgesehen ist, zumindest einen Schaltpunkt zum Schalten in einen anderen Getriebegang einer Getriebevorrichtung (11) zu verschieben, und die dazu vorgesehen ist, ein Lademoment eines Elektromotors (12) zu bestimmen, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit (10) eine Schaltpunkverschiebefunktion aufweist, die dazu vorgesehen ist, den zumindest einen Schaltpunkt in Abhängigkeit des Lademoments zu verschieben.
Hybridantriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit (10) dazu vorgesehen ist, die Schaltpunkverschiebefunktion bei einer Bergauffahrt auszuführen.
Hybridantriebsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltpunkverschiebefunktion dazu vorgesehen ist, den zumindest einen Schaltpunkt um einen durch das Lademoment definierten Offset (13) nach oben zu verschieben.
Hybridantriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltpunkverschiebefunktion dazu vorgesehen ist, einen von einer Steigung abhängigen Steigungsoffset des zumindest einen Schaltpunkts mit einem Lademomentfaktor zu multiplizieren, der von dem Ladezustand anhängig ist.