DE102010054913A1

DE102010054913A1 - Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung einer Momentaufnahme zumindest einer elektrischen Traktionsmaschine eines Hybrid- oder Elektrofahrzeugs

Info

Publication number: DE102010054913A1
Application number: DE102010054913A
Authority: DE
Inventors: Philipp Dipl.-Ing.(BA) 70176 Daubenschüz; M. Sc. Jürgen 71139 Weber; Michael Dr.-Ing. 71139 Back
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2010-12-17
Filing date: 2010-12-17
Publication date: 2011-08-25
Also published as: DE102010054913A8

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung einer Momentenaufnahme zumindest einer elektrischen Traktionsmaschine (3) eines Hybrid- oder Elektrofahrzeugs in einer Schub- und/oder Bremsphase des Hybrid- oder Elektrofahrzeugs. Erfindungsgemäß wird mittels der Steuerung und/oder Regelung der Momentenaufnahme der elektrischen Traktionsmaschine (3) eine vorgebbare konstante Sollverzögerung des Hybrid- oder Elektrofahrzeugs eingestellt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung einer Momentenaufnahme zumindest einer elektrischen Traktionsmaschine eines Hybrid- oder Elektrofahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Die DE 10 2006 014 401 A1 betrifft ein Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung einer Leistungsaufnahme von zumindest einer elektrischen Maschine eines Fahrzeugs in einer Schub- und/oder Bremsphase des Fahrzeugs, bei dem zumindest in der Schub- und/oder Bremsphase momentane Betriebsbedingungen von zumindest einer Komponente des Fahrzeugs ermittelt und abhängig von diesen Betriebsbedingungen eine Soll-Leistungsaufnahme bestimmt wird, welche mit einer ermittelten momentanen Ist-Leistungsaufnahme verglichen wird und abhängig von dem Vergleich die momentane Leistungsaufnahme der elektrischen Maschine eingestellt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung einer Momentenaufnahme zumindest einer elektrischen Traktionsmaschine eines Hybrid- oder Elektrofahrzeugs anzugeben, welches einen komfortablen Betrieb des Hybrid- oder Elektrofahrzeugs im Schubbetrieb, insbesondere mit einer vorgebbaren konstanten Verzögerung, ermöglicht.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren gelöst, welches die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Beim Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung einer Momentenaufnahme zumindest einer elektrischen Traktionsmaschine eines Hybrid- oder Elektrofahrzeugs in einer Schub- und/oder Bremsphase des Hybrid- oder Elektrofahrzeugs wird erfindungsgemäß mittels der Steuerung und/oder Regelung der Momentenaufnahme der elektrischen Traktionsmaschine eine vorgebbare konstante Sollverzögerung des Hybrid- oder Elektrofahrzeugs eingestellt. Dadurch kann eine vom Fahrzeugführer und/oder den Fahrzeuginsassen als komfortabel empfundene konstante Verzögerung des Fahrzeugs eingestellt werden.
Vorteilhafterweise können auf das Hybrid- oder Elektrofahrzeug einwirkende und während des Betriebs des Hybrid- oder Elektrofahrzeugs variierende Betriebs- und/oder Umgebungsbedingungen kompensiert werden, so dass die konstante Verzögerung des Fahrzeugs unter allen auftretenden Betriebs- und/oder Umgebungsbedingungen einstellbar ist. Auf diese Weise ist insbesondere ein variierender Beladungszustand des Fahrzeugs, eine Fahrbahnneigung und/oder ein Verschleiß oder eine Alterung des Fahrzeugs, insbesondere der Komponenten eines Antriebsstrangs, kompensierbar.
Besonders vorteilhafterweise bleibt das Schubverhalten des Hybrid- oder Elektrofahrzeugs, insbesondere die Sollverzögerung im Schubbetrieb, über alle Betriebszustände und über die gesamte Lebensdauer reproduzierbar gleich.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist ein Applikationsaufwand zur Implementierung des erfindungsgemäßen Verfahrens in verschiedene Baureihen oder Ausstattungsvarianten von Hybrid- oder Elektrofahrzeugen signifikant verringert. Insbesondere ist eine Anpassung des Verfahrens an unterschiedliche Achsgetriebeübersetzungen, Radumfänge und/oder Fahrzeuggewichte sicher vermieden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert.
Dabei zeigt:
1 schematisch ein Blockdiagramm eines vereinfacht dargestellten Bordnetzes mit einer Steuereinheit zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
In 1 ist schematisch ein Blockdiagramm eines vereinfacht dargestellten Bordnetzes 1 mit einer Steuereinheit 2 zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt.
Die Steuereinheit 2 ist vorzugsweise eine herkömmliche, zentrale Steuereinheit in einem Fahrzeug. In einer alternativen, nicht dargestellten Ausführungsform ist die Steuereinheit aus einer Mehrzahl einzelner Steuergeräte, beispielweise eines Steuergeräts einer Verbrennungskraftmaschine, eines Elektromotors und einer Bremsanlage, gebildet. Diese einzelnen Steuergeräte können dabei in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sein oder in separaten Gehäusen im Fahrzeug angeordnet sein und mittels elektrischer Leitungen, beispielweise eines Bussystems, gekoppelt sein.
Das Fahrzeug ist vorzugsweise ein herkömmliches Hybrid- oder ein Elektrofahrzeug mit zumindest einer elektrischen Traktionsmaschine 3 und einer Betriebs- und/oder Dauerbremsanlage 4. Die elektrische Traktionsmaschine 3 ist mit zumindest einem elektrischen Energiespeicher 6 gekoppelt. Ein Hybridfahrzeug umfasst zusätzlich eine herkömmliche Verbrennungskraftmaschine 5. Die elektrische Traktionsmaschine 3, der elektrische Energiespeicher 6, die Betriebs- und/oder Dauerbremsanlage 4 und die Verbrennungskraftmaschine 5 sind elektrisch mit der Steuereinheit 2 gekoppelt und mittels dieser steuer- und/oder regelbar.
Im Fahrzeug sind herkömmliche Mittel 7 zur Erfassung aktueller Betriebsparameter P_B des Fahrzeugs, beispielweise eines aktuellen Fahrzeuggewichts und/oder einer aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit, angeordnet und mit der Steuereinheit 2 gekoppelt. Weiterhin sind im Fahrzeug herkömmliche Mittel 8 zur Erfassung aktueller Umgebungsparameter P_U des Fahrzeugs, beispielweise einer aktuellen Fahrbahnneigung, angeordnet und mit der Steuereinheit 2 gekoppelt.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung der Momentenaufnahme zumindest einer elektrischen Traktionsmaschine 3 des Hybrid- oder Elektrofahrzeugs ist vorzugsweise als automatischer Programmablauf in der Steuereinheit 2 implementiert. Im Betrieb des Verfahrens wird in Schub- und/oder Bremsphasen des Fahrzeugs, in denen eine negative Fahrzeugbeschleunigung, auch als Verzögerung bezeichnet, vom Fahrzeugführer eingestellt wird, die elektrische Traktionsmaschine 3 rekuperativ betrieben. Mit anderen Worten wird in den Schub- und/oder Bremsphasen des Fahrzeugs die dem Fahrzeug während der Bewegung immanente kinetische Energie als Drehmoment von der elektrischen Traktionsmaschine 3 aufgenommen und in elektrische Energie umgewandelt und in das Bordnetz 1, insbesondere in den elektrischen Energiespeicher 6, eingespeist.
Dazu wird mittels der elektrischen Traktionsmaschine 3 ein rekuperatives Traktionsmoment T_R erzeugt, welches das Fahrzeug verzögert. Dabei ist die Größe der Verzögerung des Fahrzeugs von der Größe des rekuperativen Traktionsmoments T_R abhängig und in Abhängigkeit der Betriebsparameter P_B des Fahrzeugs, beispielweise eines Ladezustands des Energiespeichers 6, einstellbar. Herkömmlicherweise wird die Größe dieses rekuperativen Traktionsmoments T_R anhand eines Kennfeldes vorgegeben, so dass aus unterschiedlichen Betriebs- und/oder Umgebungsparametern P_B, P_U des Fahrzeugs, beispielweise unterschiedliche Beladung, Bergauf- oder Bergabfahrt, unterschiedliche resultierende Fahrzeugverzögerungen resultieren.
Im vorliegenden Verfahren ist in der Steuereinheit 2 ein Kennfeld 9 hinterlegt, mittels dessen eine konstante Sollverzögerung des Fahrzeugs vorgebbar ist. Die konstante Sollverzögerung ist vorzugsweise in Abhängigkeit von Betriebsparametern P_B des Hybrid- oder Elektrofahrzeugs im Kennfeld 9 hinterlegt. Dabei ist insbesondere eine für jeden spezifischen Fahrzustand des Fahrzeugs vom Fahrzeugführer als angenehm und/oder natürlich empfundene Verzögerung als Sollverzögerung im Kennfeld 9 vorgegeben.
Im Betrieb des Verfahrens wird die aktuelle Fahrzeuglängsbeschleunigung auf die konstante Sollverzögerung eingeregelt und als Führungsgröße benutzt, um das rekuperative Traktionsmoment T_R der elektrischen Traktionsmaschine 3 zu regeln. Somit wird die aktuelle Fahrzeuglängsbeschleunigung entsprechend der konstanten Sollverzögerung anhand des rekuperativen Traktionsmoments T_R der elektrischen Traktionsmaschine 3 eingestellt. Da aktuelle Betriebs- und/oder Umgebungsparameter P_B, P_U des Fahrzeugs, beispielweise ein Fahrzeuggewicht und/oder eine befahrene Fahrbahnneigung, die aktuelle Fahrzeuglängsbeschleunigung beeinflussen, werden diese variierenden Parameter durch die Regelung des rekuperativen Traktionsmoments T_R der elektrischen Traktionsmaschine 3 vorteilhafterweise kompensiert, so dass unter allen Betriebsbedingungen des Fahrzeugs die konstante Sollverzögerung einstellbar ist.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist vom Fahrzeugführer eine Verzögerung vorgebbar. So kann beispielweise der Fahrzeugführer beim Befahren einer Gefällestrecke eine Verzögerung von 0 m/s² vorgeben, so dass das Fahrzeug mit gleichbleibender Geschwindigkeit das Gefälle hinabfährt und das dazu notwendige Verzögerungsmoment durch das rekuperative Traktionsmoment T_R der elektrischen Traktionsmaschine 3 erzeugt wird. Dadurch wird bei nicht betätigtem Fahrpedal eine aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit beibehalten und nicht durch die auf das Fahrzeug einwirkende Hangabtriebskraft vergrößert.
Sollte das zur Einstellung der konstanten Sollverzögerung notwendige Verzögerungsmoment größer sein als das aktuell von der elektrischen Traktionsmaschine 3 erzeugbare rekuperative Traktionsmoment T_R, kann das Verzögerungsmoment durch den herkömmlichen Schubbetrieb der Verbrennungskraftmaschine 5 des Hybridfahrzeugs und/oder die automatische Betätigung der Betriebs- und/oder Dauerbremsanlage 4 des Fahrzeugs erzeugt werden. Dabei variiert das von der Traktionsmaschine 3 erzeugbare rekuperative Traktionsmoment insbesondere in Abhängigkeit des Ladezustands des Energiespeichers 6 und des Bedarfs an elektrischer Energie der übrigen Verbraucher im Bordnetz 1.
Durch die Anwendung des beschriebenen Verfahrens bleibt vorteilhafterweise das Schubverhalten des Fahrzeugs, insbesondere die Sollverzögerung im Schubbetrieb, über alle Betriebszustände und über die gesamte Lebensdauer des Fahrzeugs reproduzierbar gleich.
Ein Applikationsaufwand zur Implementierung des Verfahrens in verschiedene Baureihen oder Ausstattungsvarianten von Hybrid- oder Elektrofahrzeugen ist vorteilhafterweise signifikant verringert. Dies resultiert vor allem daraus, dass beispielweise eine Anpassung an unterschiedliche Achsgetriebeübersetzungen, Radumfänge und/oder Fahrzeuggewichte nicht vorgenommen werden muss, da diese Parameter auf die aktuelle Fahrzeuglängsbeschleunigung einwirken und damit die Kenntnis dieser Parameter durch die direkte Erfassung der aktuelle Fahrzeuglängsbeschleunigung im vorliegenden Verfahren unnötig ist.
Durch das beschriebene Verfahren findet vorteilhafterweise eine vollständige und besonders komfortable Entkopplung der durch den Fahrzeugführer und die übrigen Fahrzeuginsassen wahrnehmbaren Fahrzeugverzögerung von den Fahrzeugbetriebszuständen sowie den Umgebungseinflüssen statt.
Bezugszeichenliste

1: Bordnetz
2: Steuereinheit
3: Traktionsmaschine
4: Betriebs- und/oder Dauerbremsanlage
5: Verbrennungskraftmaschine
6: Energiespeicher
7: Mittel zur Erfassung aktueller Betriebsparameter
8: Mittel zur Erfassung aktueller Umgebungsparameter
9: Kennfeld
PB: Betriebsparameter
PU: Umgebungsparameter
TR: rekuperatives Traktionsmoment

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102006014401 A1 [0002]

Claims

Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung einer Momentenaufnahme zumindest einer elektrischen Traktionsmaschine (3) eines Hybrid- oder Elektrofahrzeugs in einer Schub- und/oder Bremsphase des Hybrid- oder Elektrofahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Steuerung und/oder Regelung der Momentenaufnahme der elektrischen Traktionsmaschine (3) eine vorgebbare konstante Sollverzögerung des Hybrid- oder Elektrofahrzeugs eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die konstante Sollverzögerung automatisch mittels der Steuerung und/oder Regelung der Momentenaufnahme der elektrischen Traktionsmaschine (3) und/oder der Steuerung und/oder Regelung einer Betriebs- und/oder Dauerbremsanlage (4) des Hybrid- oder Elektrofahrzeugs und/oder eines Schubbetriebs einer Verbrennungskraftmaschine (5) des Hybridfahrzeugs erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sollverzögerung in Abhängigkeit von Betriebsparametern (P_B) des Hybrid- oder Elektrofahrzeugs in einem Kennfeld (9) hinterlegt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sollverzögerung des Hybrid- oder Elektrofahrzeugs anhand des Kennfelds (9) und anhand aktuell erfasster Betriebs- und/oder Umgebungsparameter (P_B, P_U) des Hybrid- oder Elektrofahrzeugs bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Traktionsmaschine (3) während der Schub- und/oder Bremsphase des Hybrid- oder Elektrofahrzeugs rekuperativ betrieben wird.