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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Drehzahlregler und eine Drehzahlregelung für einen Hybridantrieb.
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Stand der Technik
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Bei modernen Steuerungen und Regelungen für Brennkraftmaschinen wird für den Einsatz in herkömmlichen Kraftfahrzeugen eine Drehzahlregelung im Leerlaufzustand, also im unteren Last- und Drehzahlbereich, vorgenommen. Im Leerlaufzustand der Brennkraftmaschine wird die Drehzahl der Abtriebswelle beziehungsweise der Kurbelwelle geregelt, um Schadstoffemissionen zu vermindern und den Kraftstoffverbrauch gering zu halten. Die Hauptaufgabe der Regelung besteht darin, die Drehzahl der Kurbelwelle bei unterschiedlicher Leistungsanforderung von Verbrauchern, zum Beispiel von Klimaanlage oder Generator, konstant zu halten. Weitere Einflussgrößen sind dabei Umwelt- und Fahrzeugparameter, wie beispielsweise eine Temperatur der Brennkraftmaschine oder ein Batterieladezustand. Ziel ist daher die Einregelung der Leerlaufdrehzahl auf eine Solldrehzahl und deren Konstanthalten bei unterschiedlichen Lastmomenten. Unter Lastmomenten werden hierbei mittel- oder unmittelbar bremsend auf die Kurbelwelle einwirkende Momente verstanden, die beispielsweise vom Generator, der Klimaanlage, Unterstützungsaggregaten, wie Öl- oder Lenkhilfepumpe, oder auch beim Ankriechen des Kraftfahrzeugs, also beim Anfahren ohne Fahrpedalbetätigung verursacht werden.
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Für den Antrieb von Kraftfahrzeugen kommen zunehmend Hybridantriebe zum Einsatz, um den Kraftstoffverbrauch und die Emissionen beim Betrieb der Kraftfahrzeuge zu reduzieren, aber auch um den Fahrkomfort zu erhöhen. Die Hybridantriebe für Kraftfahrzeuge des alltäglichen Bedarfs bestehen im Allgemeinen aus einer Kombination aus wenigstens einer elektrischen Maschine und einer Brennkraftmaschine. Als Brennkraftmaschine werden sowohl selbstzündende, als auch fremdgezündete Brennkraftmaschinen im Hybridantrieb integriert. Die unterschiedlichen Maschinen können auf unterschiedliche Art und Weise für den Antrieb des Kraftfahrzeugs zusammenarbeiten.
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Beim Betrieb des Kraftfahrzeugs ist es unter bestimmten Bedingungen notwendig, die Motordrehzahl insbesondere die Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine in einem Hybridantrieb zu regeln. Herkömmliche Leerlaufregler sind beispielsweise als geschlossene Regelkreise ausgeführt. Dabei wird eine aktuelle Drehzahl der Kurbelwelle mit einer Solldrehzahl verglichen und entsprechend der dadurch gebildeten Differenz eine Stellgröße für einen Eingriff auf ein Stellglied, mit dem sich die Drehzahl steuern lässt, durch einen Regler ausgeführt. Der Regler ist dabei dem Regelkreis mit seiner Regelstrecke und möglichen Störgrößen und Messeinrichtungen angepasst. Für die Erfassung der Drehzahl wird ein Kurbelwellengeberrad verwendet. Als Stellglied zur Drehzahlregelung der Brennkraftmaschine kann ein Eingriff auf den Luftpfad, den Kraftstoffpfad oder auch auf die Zündung vorgenommen werden.
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Für die Regelung der Motordrehzahl durch den Drehzahlregler, insbesondere für die Regelung der Leerlaufdrehzahl durch den Leerlaufregler, kann es zu schnellen Drehmomentänderungen kommen. Diese Drehmomentänderungen resultieren aus veränderten Anforderungen, beispielsweise durch den Betrieb von Nebenaggregaten. Diese schnellen Drehmomentänderungen bedingen erhöhte Schadstoffemissionen. Bei herkömmlichen Leerlaufreglern wird die Brennkraftmaschine bei Leerlaufdrehzahl mit einer vordefinierten Momentenreserve betrieben, um den schnellen Änderungen der Drehmomentanforderung zu folgen. Dadurch wird die Brennkraftmaschine jedoch nicht optimal betrieben, was sich in einem erhöhten Kraftstoffverbrauch und in einer erhöhten Schadstoffemission zeigt.
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Bei Einsatz von Brennkraftmaschinen in Hybridantrieben ergeben sich aber neue Methoden zur Leerlaufregelung der Brennkraftmaschine, um den Kraftstoffverbrauch und die Schadstoffemissionen zu reduzieren.
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Aus der Patentschrift
DE 102 21 035 B4 ist eine Regelung der Leerlaufdrehzahl eines Verbrennungsmotors in einem Hybridantrieb bekannt. Dazu wird der im Hybrid-Elektrofahrzeug vorhandene Generator genutzt, um die Drehzahl des Verbrennungsmotors zu erhöhen beziehungsweise zu reduzieren. Dazu ist der Generator über eine Planetengetriebegruppe mit dem Verbrennungsmotor zu einer Antriebseinheit verbunden, um eine veränderliche Übertragung der Drehzahl des Verbrennungsmotors an den Antriebsstrang zu bewirken. Die Leerlaufregelung wird bevorzugt bei bestimmten Betriebsbedingungen, wie erhöhtem Bedarf an elektrischer Energie im Hybrid-Elektrofahrzeug oder bei einer Betriebspunktverschiebung des Verbrennungsmotors durchgeführt. Die Planetengetriebegruppe dient zur Leistungsaufteilung der vom Verbrennungsmotor abgegebenen Leistung auf den Generator und den Antriebsstrang. Die vom Generator bereitgestellte elektrische Energie wird im Hybrid-Elektrofahrzeug weiterverwendet.
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Aus der Offenlegungsschrift
DE 10 2007 050 114 A1 geht ein Verfahren zum Betreiben eines Hybridantriebs hervor, bei welchen die Leerlaufdrehzahl anteilig von der Brennkraftmaschine und der elektrischen Maschine bewirkt wird. Im Leerlauf des Hybridantriebs wird die Brennkraftmaschine in Bereichen günstiger Wirkungsgrade betrieben. Schnelle Drehmomentänderungen im Leerlauf des Hybridantriebs werden dann durch die elektrische Maschine kompensiert.
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Aus der Offenlegungsschrift
DE 10 2006 039 400 A1 geht eine Ansteuervorrichtung eines Hybridantriebs mit mindestens einem Verbrennungsmotor und mindestens einem Elektromotor hervor. Es wird eine Regeleinrichtung zur Drehzahlregelung der miteinander gekoppelten Antriebsmaschinen verwendet, wobei der Elektromotor gegenüber dem Verbrennungsmotor mit höherer Dynamik geregelt wird.
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Aus der Offenlegungsschrift
DE 10 2004 062 012 A1 geht ein Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugantriebs hervor, bei welchem eine Rückführung der Drehzahlen eines Verbrennungsmotors und einer Elektromaschine in parallelen Regelschleifen erfolgt.
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Aus der Offenlegungsschrift
DE 10 2010 030 382 A1 geht eine Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs mit einer drehzahlgeregelten Brennkraftmaschine hervor. Bei der Drehzahlregelung für die Brennkraftmaschine wird eine Momentanforderung verzögert und/oder reduziert und die Verzögerung und / oder Reduzierung durch eine sekundäre Antriebsquelle des Antriebsaggregats kompensiert.
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Aus der Offenlegungsschrift
DE 10 2005 061 398 A1 geht ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs mit einem Hybridantrieb umfassend eine Verbrennungskraftmaschine und einer Elektromaschine hervor. Die Drehzahlregelung der Elektromaschine wird in einen schnellen Anteil und einen langsamen Anteil aufgeteilt wird, wobei der schnelle Anteil den drehzahlgeregelten Betrieb und der langsame Anteil einen Übergang vom drehzahlgeregelten Betrieb in einen momentengesteuerten Betrieb steuert.
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Aufgabe der Erfindung
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Drehzahlregler und eine Drehzahlregelung für einen Hybridantrieb zum Einsatz in einem Kraftfahrzeug bereitzustellen, mit dem eine gemeinsame Regelung der in einem Hybridantrieb integrierten Antriebsaggregate ermöglicht wird.
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Lösung der Aufgabe
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Die Aufgabe wird durch einen Drehzahlregler nach den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch eine Drehzahlregelung nach den Merkmalen des Patentanspruchs 6 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und dem Ausführungsbeispiel.
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Beschreibung der Erfindung
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Die Erfindung stellt einen Drehzahlregler und eine Drehzahlregelung für einen Hybridantrieb bereit. Mit dem erfindungsgemäßen Drehzahlregler und der dazugehörigen Drehzahlregelung wird ein optimaler Betrieb einer in den Hybridantrieb integrierten Brennkraftmaschine realisiert, indem die Brennkraftmaschine stationär betrieben wird und die aus unterschiedlichen Lastanforderungen resultierende Drehzahlschwankung durch ein weiteres Antriebsaggregat, vorzugsweise durch eine elektrische Maschine ausgeglichen wird. Neben der Brennkraftmaschine können auch andere Maschinen als weiteres Antriebsaggregat im Hybridantrieb integriert sein. Beispielsweise ist der Einsatz einer weiteren kleineren Brennkraftmaschine denkbar. Erfindungsgemäß vorteilhaft wird von einer elektrischen Maschine als weiteres Antriebsaggregat ausgegangen, wobei jedoch andere Antriebe nicht ausgeschlossen werden.
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Der Drehzahlregler mit der dazugehörigen Drehzahlregelung ermöglicht beispielsweise eine Drehzahlregelung im Leerlaufbereich. Der Leerlaufbereich der Brennkraftmaschine definiert sich im Betrieb bei niedrigen Kurbelwellendrehzahlen entsprechend einem Einsatzbereich der Brennkraftmaschine von größer 0 bis zu 2500 Umdrehungen in der Minute, wobei von der Brennkraftmaschine gerade soviel Antriebsleistung abgegeben wird, wie zum Erhalten des Betriebs der Brennkraftmaschine und deren Nebenaggregate selbst notwendig ist. Somit kann der Drehzahlregler mit der dazugehörigen Drehzahlregelung auch beim Ankriechen eines Kraftfahrzeugs verwendet werden.
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Da die Brennkraftmaschine und die elektrische Maschine im Hybridantrieb miteinander über Schwungräder, Kupplungen, Getriebe oder sonstige Einrichtungen fest oder auch schwingungsdämpfend gekoppelt sind, kann die Drehzahl durch die anteilige Bereitstellung der Antriebsleistung von der Brennkraftmaschine und der elektrischen Maschine eingestellt werden. Die Brennkraftmaschine wird stationär, also in einem Betriebspunkt in Bereichen günstiger Wirkungsgrade betrieben. Schnelle Drehmomentänderungen werden dann mit dem Ziel der Drehzahlregelung durch die elektrische Maschine kompensiert. Die Drehzahl des Hybridantriebs ergibt sich immer aus der Drehzahl der Brennkraftmaschine und der Drehzahl der elektrischen Maschine bei bestimmten Übersetzungen zueinander, so dass die Drehzahl des Hybridantriebs durch beide Antriebsaggregate eingestellt werden kann. Je nach Ausführung der Kopplung der Antriebsaggregate im Hybridantrieb können sich feste oder auch variable Übersetzungen zueinander ergeben.
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Mit dem erfindungsgemäßen Drehzahlregler ist die Regelung der Drehzahl der Brennkraftmaschine und die Regelung der Drehzahl der elektrischen Maschine in einem Regler zusammengefasst, da sich diese Regelungen durch die Kopplung gegenseitig beeinflussen. Es sind also wenigstens zwei Stellgrößen und wenigstens eine Regelgröße vorhanden. Der Drehzahlregler kann in Form einer separaten Einheit zur Steuerung der Brennkraftmaschine und der elektrischen Maschine oder auch in einer Steuereinheit zur Steuerung der Brennkraftmaschine oder der elektrischen Maschine integriert sein. Vorzugsweise ist der Drehzahlregler in einer vorhandenen Steuereinheit integriert. Erfindungsgemäß vorteilhaft ist der Drehzahlregler in einer Steuereinheit für die Brennkraftmaschine integriert und verfügt über eine Verbindung zur Steuereinheit der elektrischen Maschine.
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Der Regler ist dazu als Kaskadenregler mit wenigstens zwei Reglern aufgebaut, um das Regelproblem mit zwei oder mehr Stellgliedern zu lösen, welche auf eine gemeinsame Regelstrecke und somit auf eine gemeinsame Regelgröße wirken.
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Die elektrische Maschine im Hybridantrieb wird in dem Drehzahlregler als schnelles Stellglied der Regelstrecke angesehen, welche in Abhängigkeit der Leistungsreserven verfügbar ist. Da die elektrische Maschine im Vergleich zur Brennkraftmaschine eingeschränkt verfügbar ist, wird der Betrieb der elektrischen Maschine mit gegenüber dem Betrieb der Brennkraftmaschine hohen Kosten versehen. Unter Kosten ist hier der Ressourcenbedarf beziehungsweise der Aufwand zu verstehen, der zum Betrieb des jeweiligen Antriebsaggregats notwendig ist. Dies lässt sich durch die Verfügbarkeit, die Speicherung und die Erzeugung der zum Betrieb der elektrischen Maschine notwendigen Energieform begründen. Die Brennkraftmaschine im Hybridantrieb wird in dem Drehzahlregler als langsames Stellglied der Regelstrecke angesehen. Der Betrieb der Brennkraftmaschine wird mit gegenüber dem Betrieb der elektrischen Maschine niedrigen Kosten versehen, da die Bereitstellung der für den Betrieb notwendigen Ressourcen einfach möglich ist. Für die Funktionsfähigkeit des Drehzahlreglers müssen beide Stellglieder, also die Brennkraftmaschine und die elektrische Maschine, einzeln permanent verfügbar sein. Dementsprechend sind die beiden Regler erfindungsgemäß vorteilhaft als Regler für die langsame Regelstrecke mit der Brennkraftmaschine und als Regler für die schnelle Regelstrecke für die elektrische Maschine ausgelegt.
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Der Drehzahlregler ist erfindungsgemäß aus einem ersten Regler zur Ansteuerung einer ersten, mit niedrigen Kosten versehenen Stellgröße und aus einem zweiten Regler zur Ansteuerung einer zweiten und mit hohen Kosten versehenen Stellgröße aufgebaut. Die erste Stellgröße wirkt auf Steller der Brennkraftmaschine, mit denen die Leistung der Brennkraftmaschine gesteuert werden kann. Das können verschiedene Steller sein, welche den Luftpfad, den Kraftstoffpfad und / oder auf die Verbrennung in der Brennkraftmaschine beeinflussen. Die zweite Stellgröße wirkt auf Steller der elektrischen Maschine, mit denen die Leistung der elektrischen Maschine gesteuert werden kann. Das können verschiedene Steller sein, welche den Stromfluss durch Wicklungen, insbesondere dessen Eigenschaften in der elektrischen Maschine beeinflussen.
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Beide Stellgrößen beeinflussen somit die Regelgröße über die Regelstrecke, welche die Kombination von Brennkraftmaschine und elektrischer Maschine darstellt. Die resultierende Regelgröße, also die Istdrehzahl des Hybridantriebs, wird zurückgeführt und mit einer Solldrehzahl verglichen. Die Regelabweichung aus Solldrehzahl und Istdrehzahl wird nur dem zweiten Regler zugeführt, der die zweite Stellgröße berechnet. Die zweite Stellgröße wird einerseits der Regelstrecke, insbesondere der elektrischen Maschine zugeführt und andererseits mit einem vorgegebenen stationären Sollwert für die zweite Stellgröße verglichen. Mit diesem Stellgrößensollwert wird die Aufteilung der Antriebsleistung für den Hybridantrieb zwischen Brennkraftmaschine und elektrischer Maschine definiert. Mit dem Stellgrößensollwert werden die Betriebspunkte, insbesondere das stationäre Antriebsmoment der Brennkraftmaschine und der elektrischen Maschine festgelegt. Über den Stellgrößensollwert können demnach auch Verschiebungen der stationären Lastpunkte ermöglicht werden.
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Der stationäre Sollwert gibt dazu ein Antriebsmoment vor, mit dem eine mögliche Betriebsstrategie der elektrischen Maschine stationär eingestellt wird. Die Abweichung der zweiten Stellgröße aus dem zweiten Regler gegenüber dem stationären Sollwert für die zweite Stellgröße wird von dem ersten Regler zur ersten Stellgröße verarbeitet, welche dann der Regelstrecke, insbesondere der Brennkraftmaschine zugeführt wird.
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Die erste Stellgröße für die Brennkraftmaschine wird durch die Regelabweichung zwischen der zweiten Stellgröße der elektrischen Maschine und dem vorgegebenen stationären Sollwert für die zweite Stellgröße solange manipuliert, bis die zweite Stellgröße dem vorgegebenen stationären Sollwert entspricht, beziehungsweise sich innerhalb einer vorgebbaren Toleranz befindet. Ist die Verknüpfung vom ersten Regler und der Regelstrecke ausgeregelt, kann der zweite Regler entworfen werden. Der Einfluss der beiden Stellgrößen wird somit auf die Regelstrecke aufgeteilt. Durch die Ausregelung des ersten Reglers wird der erste Regler mit der zugehörigen ersten Stellgröße und der Regelstrecke im langsamen Pfad des Regelkreises, also der Brennkraftmaschine zu einer neuen Regelstrecke zusammengefasst, welche dann von dem zweiten Regler im schnellen Pfad der Regelstrecke betrachtet wird. Da der zweite Regler den ersten Regler in Kombination mit der zugeordneten Regelstrecke berücksichtigt, lässt sich die Stabilität des gesamten Drehzahlreglers leicht gewährleisten. Es wird das ursprüngliche Regelproblem mit zwei Sollwertvorgaben, zwei Stellgrößen und einer Regelgröße auf ein Regelproblem mit einer Sollwertvorgabe, einer Stellgröße und einer Regelgröße reduziert. Wird nach dem Entwurf des zweiten Reglers eine Neuberechnung des ersten Reglers notwendig, so wird wiederum eine nachgeordnete Neuberechnung des zweiten Reglers erzwungen.
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Es ergibt sich ein Drehzahlregler mit einem ersten Regler und einem zweiten Regler, wobei der erste Regler über eine Signalverbindung zur Übermittlung einer ersten Stellgröße mit einer Regelstrecke zur Steuerung einer Brennkraftmaschine in einem Hybridantrieb, und der zweite Regler über eine Signalverbindung zur Übermittlung einer zweiten Stellgröße mit der Regelstrecke zur Steuerung der elektrischen Maschine in dem Hybridantrieb verbunden ist. Weiterhin beinhaltet der Drehzahlregler eine negative Rückkopplung der Regelgröße über eine Signalverbindung von der Regelstrecke zum zweiten Regler zur Übermittlung einer Drehzahlabweichung aus dem Vergleich von Istdrehzahl des Hybridantriebs als Regelgröße und einer Solldrehzahl als Führungsgröße, und einen Stellgrößenabzweig über eine Signalverbindung vom zweiten Regler zum ersten Regler zur Übermittlung einer Stellgrößenabweichung zwischen der zweiten Stellgröße und einem Stellgrößensollwert.
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Der geschlossene Regelkreis des Drehzahlreglers umfasst demnach wenigstens zwei, teilweise parallele geschlossene Signalwege, wobei eine Teilung auf die zwei parallele Signalwege in Signalwegrichtung nach dem zweiten Regler und eine Zusammenführung der parallelen Signalwege durch die Steuerung der miteinander gekoppelten Brennkraftmaschine und der elektrischen Maschine in der Regelstrecke vorgesehen ist. Die Zusammenführung erfolgt durch die gemeinsame Steuerung der Brennkraftmaschine und der elektrischen Maschine im Hybridantrieb mit dem Ergebnis einer gemeinsamen Regelgröße, also der Istdrehzahl. Der erste Regler ist für einen ersten Signalweg mit der Brennkraftmaschine als langsame Regelstrecke und der zweite Regler für einen zweiten Signalweg mit der elektrischen Maschine als schnelle Regelstrecke ausgelegt.
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Der erfindungsgemäße Drehzahlregler ist für eine Drehzahlregelung geeignet, welche die begrenzte Verfügbarkeit der elektrischen Maschine berücksichtigt. Der stationäre Anteil zur Drehzahlregelung wird von der Brennkraftmaschine übernommen. Nur Störungen durch Lastmomente an der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine werden von der elektrischen Maschine dynamisch ausgeregelt. Mit dem erfindungsgemäßen Drehzahlregler wird eine vorteilhafte Drehzahlregelung ermöglicht, welche vorrangig, aber nicht ausschließlich für eine Leerlaufregelung des Hybridantriebs verwendet werden kann.
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Es ergibt sich eine Drehzahlregelung unter Verwendung des erfindungsgemäßen Drehzahlreglers, wobei in einem ersten Schritt eine Ausregelung des zweiten Reglers und anschließend eine Ausregelung des ersten Reglers erfolgt, so dass die Brennkraftmaschine stationär betrieben werden kann, indem die Istdrehzahl des Hybridantriebs mit einer Solldrehzahl verglichen und die daraus resultierende Drehzahlabweichung dem zweiten Regler zugeführt wird. Der zweite Regler berechnet aus der Drehzahlabweichung eine zweite Stellgröße, welche mit einem Stellgrößensollwert verglichen wird. Die resultierende Stellgrößenabweichung wird dem ersten Regler zugeführt, welcher daraus die erste Stellgröße berechnet und zur Steuerung der Brennkraftmaschine verwendet. Die zweite Stellgröße wird solange angepasst, bis diese dem Stellgrößensollwert entspricht, oder sich innerhalb einer Toleranz befindet. Die aus unterschiedlichen Lastanforderungen resultieren Änderungen der Istdrehzahl werden dann durch den zweiten Regler mit der auf die elektrische Maschine einwirkenden zweiten Stellgröße ausgeregelt. Dabei ist der Entwurf des zweiten Reglers dem Entwurf des ersten Reglers nachgeordnet.
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Der erste Regler übernimmt somit den statischen Anteil der Drehzahlregelung mit der Brennkraftmaschine. Der zweite Regler übernimmt die dynamische Regelung von schnellen Drehmoment- beziehungsweise Drehzahländerungen.
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Figurenliste
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Beispielhaft wird hier eine Ausführung des erfindungsgemäßen Drehzahlreglers dargestellt. In den dazugehörigen Figuren zeigen
- 1 eine schematische Darstellung der Reglerstruktur und
- 2 eine schematische Darstellung eines Hybridantriebs.
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Der in 1 dargestellte und als geschlossener Regelkreis ausgeführte Drehzahlregler ist aus einem ersten Regler (1) und einem zweiten Regler (2) aufgebaut. Eine Regelstrecke (5), dargestellt in 2, stellt den Hybridantrieb dar. Der Hybridantrieb umfasst eine Brennkraftmaschine (11) und eine elektrische Maschine (12), die miteinander über eine Koppeleinrichtung (13) gekoppelt sind. Der erste Regler (1) ist über eine Signalverbindung zur Übermittlung einer ersten Stellgröße (3) mit einer Regelstrecke (5), insbesondere mit einem Steller der Brennkraftmaschine verbunden. Analog ist der zweite Regler (2) über eine Signalverbindung zur Übermittlung einer zweiten Stellgröße (4) mit der Regelstrecke (5) insbesondere mit einem Steller der elektrischen Maschine verbunden. Der erfindungsgemäße Drehzahlregler verfügt über eine negative Rückkopplung der Regelgröße von der Regelstrecke (5) zum zweiten Regler (2), um eine Istdrehzahl (6) des Hybridantriebs als Regelgröße mit einer Solldrehzahl (7) als Führungsgröße zu vergleichen und eine Drehzahlabweichung (8) zu ermitteln. Der zweite Regler (2) verfügt weiterhin über eine Signalverbindung zum ersten Regler (1), um eine Stellgrößenabweichung (10) zwischen der zweiten Stellgröße (4) und einem Stellgrößensollwert (9) an den ersten Regler (1) zu übermitteln.
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Der geschlossene Regelkreis des erfindungsgemäßen Drehzahlreglers verfügt also über zwei, teilweise parallele geschlossene Signalwege, wobei die Teilung auf die zwei parallelen Signalwege in Signalwegrichtung nach dem zweiten Regler (2) erfolgt. Die Zusammenführung der parallelen Signalwege erfolgt durch die Steuerung der miteinander gekoppelten Brennkraftmaschine und der elektrischen Maschine in der Regelstrecke (5) zu einer Istdrehzahl (6).
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Die Steuerung der elektrischen Maschine kann dabei über eine der elektrischen Maschine zugeordnetes Steuergerät (14) erfolgen. Analog erfolgt die Steuerung der Brennkraftmaschine über ein der Brennkraftmaschine zugeordnetes Steuergerät (15). Für die Drehzahlregelung können die Steuergeräte (14, 15) über Signalleitungen (16) untereinander kommunizieren.
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Ausführungsbeispiel Drehzahlregelung
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Beispielhaft wird hier eine Ausführung einer Drehzahlregelung dargestellt. In den dazugehörigen Figuren zeigen
- 1 eine schematische Darstellung der Reglerstruktur und
- 2 eine schematische Darstellung eines Hybridantriebs.
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Die Drehzahlregelung unter Verwendung des in 1 dargestellten erfindungsgemäßen Drehzahlreglers besteht darin, dass in einem ersten Schritt eine Ausregelung des zweiten Reglers (2) erfolgt. Dafür wird die Istdrehzahl (6) des Hybridantriebs mit einer Solldrehzahl (7) verglichen und die daraus resultierende Drehzahlabweichung (8) dem zweiten Regler (2) zugeführt. Der zweite Regler (2) berechnet daraus eine zweite Stellgröße (4), welche zur Steuerung der elektrischen Maschine in der Regelstrecke (5) verwendet wird. Diese zweite Stellgröße (4) wird so lange angepasst, bis die Istdrehzahl (6) der Solldrehzahl (7) entspricht.
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Parallel dazu wird die Stellgrößenabweichung (10) der zweiten Stellgröße (4) vom Stellgrößensollwert (9) dem ersten Regler (1) zugeführt, welcher die erste Stellgröße (3) berechnet. Die ermittelte erste Stellgröße (3) wird zur Steuerung der Brennkraftmaschine verwendet. Diese erste Stellgröße (3) wird solange angepasst, bis die zweite Stellgröße (4) dem Stellgrößensollwert (9) entspricht, oder sich innerhalb einer Toleranz befindet. Damit wird erreicht, dass die Brennkraftmaschine über die erste Stellgröße (3) die elektrische Maschine über die zweite Stellgröße (4) an den Stellgrößensollwert (9) führt. Ist der erste Regler (1) ausgeregelt, ergibt sich eine neue Regelstrecke, in der auch der erste Regler (1) mit der ersten Stellgröße (3) einbezogen wird. Die Brennkraftmaschine wird dann stationär betrieben. Änderungen der Istdrehzahl (6), die aus unterschiedlichen Lastanforderungen resultieren, werden dann durch den zweiten Regler (2) mit der auf die elektrische Maschine einwirkenden zweiten Stellgröße (4) ausgeregelt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- erster Regler
- 2
- zweiter Regler
- 3
- erste Stellgröße
- 4
- zweite Stellgröße
- 5
- Regelstrecke
- 6
- Istdrehzahl
- 7
- Solldrehzahl
- 8
- Drehzahlabweichung
- 9
- Stellgrößensollwert
- 10
- Stellgrößenabweichung
- 11
- Brennkraftmaschine
- 12
- elektrische Maschine
- 13
- Koppeleinrichtung
- 14
- der elektrischen Maschine zugeordnetes Steuergerät
- 15
- der Brennkraftmaschine zugeordnetes Steuergerät
- 16
- Signalleitungen
