DE102012212498B4 - Electric torque control for a motor vehicle - Google Patents

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Abstract

Verfahren (200, 300, 400) zur Steuerung eines Kraftfahrzeugs (105) mit
- einer elektrischen Maschine (110) zur Geschwindigkeitsbeeinflussung des Kraftfahrzeugs (105);
- einem elektrischen Energiespeicher (115) zum Energieaustausch mit der Maschine (110), und
- einem elektrischen Verbraucher (120, 125, 135), folgende Schritte umfassend:
- Verändern (215, 320, 410) der vom Verbraucher (120, 125, 135) aufgenommenen elektrischen Energie;
- dazu gegenläufiges Verändern (220, 315, 420) der durch die elektrische Maschine umgesetzten Energie,
- wobei die durch die Maschine (110) umgesetzte elektrische Energie über einen vorbestimmten Zeitraum sukzessive verändert wird, gekennzeichnet durch
- ein vorausschauendes Bestimmen (210, 310) der Änderung der vom Verbraucher (120, 125, 135) aufgenommenen elektrischen Energie,
- wobei die Änderung der durch die Maschine (110) umgesetzten Energie vor der Änderung der vom Verbraucher (120, 125, 135) umgesetzten Energie eingeleitet (220, 315) wird.

Figure DE102012212498B4_0000
Method (200, 300, 400) for controlling a motor vehicle (105).
- An electrical machine (110) for influencing the speed of the motor vehicle (105);
- An electrical energy store (115) for exchanging energy with the machine (110), and
- An electrical consumer (120, 125, 135), comprising the following steps:
- Changing (215, 320, 410) of the consumer (120, 125, 135) consumed electrical energy;
- to this, changing (220, 315, 420) the energy converted by the electrical machine in the opposite direction,
- wherein the electrical energy converted by the machine (110) is changed successively over a predetermined period of time, characterized by
- an anticipatory determination (210, 310) of the change in the electrical energy consumed by the consumer (120, 125, 135),
- wherein the change in the energy converted by the machine (110) is initiated (220, 315) before the change in the energy converted by the consumer (120, 125, 135).
Figure DE102012212498B4_0000

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einer elektrischen Maschine, wobei die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs mittels der elektrischen Maschine beeinflusst werden kann. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Steuerung der elektrischen Maschine.The invention relates to a motor vehicle with an electrical machine, the speed of the motor vehicle being able to be influenced by means of the electrical machine. In particular, the invention relates to a controller for the electrical machine.

Ein Kraftfahrzeug kann eine elektrische Maschine umfassen, die dazu eingerichtet ist, das Kraftfahrzeug unter Umsetzung elektrischer Energie zu beschleunigen oder unter Bereitstellung elektrischer Energie zu verzögern. Dabei kann die elektrische Energie aus einem elektrischen Energiespeicher stammen, insbesondere einer Hochvolt-Batterie. In einer Ausführungsform ist kein weiteres Antriebssystem vorgesehen, so dass das Kraftfahrzeug als Elektromobil bezeichnet werden kann. In einer anderen Ausführungsform ist noch ein Verbrennungsmotor als Antrieb vorgesehen, wobei das Kraftfahrzeug als Hybridfahrzeug bezeichnet werden kann.A motor vehicle can include an electric machine that is set up to accelerate the motor vehicle by converting electrical energy or to decelerate it by providing electrical energy. The electrical energy can come from an electrical energy store, in particular a high-voltage battery. In one embodiment, no further drive system is provided, so that the motor vehicle can be referred to as an electric vehicle. In another embodiment, an internal combustion engine is also provided as the drive, in which case the motor vehicle can be referred to as a hybrid vehicle.

Der elektrische Energieaustausch zwischen der elektrischen Maschine und dem elektrischen Energiespeicher ist üblicherweise einerseits durch eine Leistungsfähigkeit der elektrischen Maschine und andererseits durch eine elektrische Belastbarkeit des Energiespeichers begrenzt. Außerdem kann ein Teil der zwischen der elektrischen Maschine und dem elektrischen Energiespeicher übertragenen Energie zum Betrieb eines elektrischen Verbrauchers abgezweigt werden. Beispielsweise kann eine elektrische Heizeinrichtung aus dem elektrischen Energiespeicher betreibbar sein.The electrical energy exchange between the electrical machine and the electrical energy store is usually limited on the one hand by the performance of the electrical machine and on the other hand by the electrical load capacity of the energy store. In addition, part of the energy transmitted between the electrical machine and the electrical energy store can be diverted to operate an electrical consumer. For example, an electrical heating device can be operated from the electrical energy store.

Ändert sich die Leistungsaufnahme des Verbrauchers, so kann es erforderlich sein, die Antriebs- oder Verzögerungsleistung der elektrischen Maschine zu reduzieren, um eine Entnahme- oder Aufnahmefähigkeit des elektrischen Energiespeichers nicht zu übersteigen. Folgt die Änderung der Leistungsaufnahme des Verbrauchers schlagartig, so kann die damit verbundene Drehmomentänderung der elektrischen Maschine zu einem Ruck des Kraftfahrzeugs führen, der für einen Fahrer oder Insassen des Kraftfahrzeugs spürbar unangenehm sein kann. Ferner kann die ruckartige Drehmomentänderung einen Verschleiß des Kraftfahrzeugs fördern.If the power consumption of the consumer changes, it may be necessary to reduce the drive or deceleration power of the electric machine in order not to exceed the drawing or absorption capacity of the electric energy store. If the change in the power consumption of the consumer occurs suddenly, the associated change in torque of the electric machine can lead to a jolt in the motor vehicle, which can be noticeably uncomfortable for a driver or occupants of the motor vehicle. Furthermore, the sudden change in torque can promote wear and tear on the motor vehicle.

DE 10 2007 016 513 A1 betrifft ein Verfahren zum allmählichen Anheben eines Antriebsmoments eines elektrischen Antriebsmotors, wenn eine Ausgabedrehmomentkapazität schlagartig ansteigt. DE 10 2007 016 513 A1 relates to a method for gradually increasing a drive torque of an electric drive motor when an output torque capacity suddenly increases.

DE 10 2011 111 025 A1 schlägt vor, einen Verbrennungsmotor im Schiebebetrieb mittels eines Elektromotors mit einem Drehmoment zu beaufschlagen, um ein unbeabsichtigtes Stoppen des Verbrennungsmotors zu verhindern. DE 10 2011 111 025 A1 proposes applying a torque to an internal combustion engine in overrun mode by means of an electric motor in order to prevent the internal combustion engine from stopping unintentionally.

DE 198 57 916 A1 betrifft eine Technik zur Steuerung von elektrischen Verbrauchern in einem Kraftfahrzeug. DE 198 57 916 A1 relates to a technique for controlling electrical consumers in a motor vehicle.

DE 10201754 A1 beschäftigt sich mit einem Verfahren zur Regelung der von einem Generator an ein elektrisches Kfz-Bordnetz abgegebenen elektrischen Spannung. Zur Verringerung der elektrischen Verlustleistung bei voll funktionsfähiger Batterie wird der Batterieladezustand mittels einer Batteriezustandserkennung überwacht und die Generatorspannung bei voll aufgeladener Batterie im Wesentlichen auf die minimale Erhaltungsspannung, und bei nicht voll aufgeladener Batterie auf eine höhere Spannung geregelt. DE10201754A1 deals with a method for regulating the electrical voltage supplied by a generator to an electrical vehicle electrical system. To reduce the electrical power loss when the battery is fully functional, the battery state of charge is monitored by means of a battery state detection and the generator voltage is regulated to the minimum maintenance voltage when the battery is fully charged and to a higher voltage when the battery is not fully charged.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren, ein Computerprogrammprodukt und eine Steuereinrichtung bereitzustellen, mittels derer ein ruckarmes Fahren in dem beschriebenen Kraftfahrzeug möglich ist. Die Erfindung löst diese Aufgabe mittels eines Verfahrens, eines Computerprogrammprodukts und einer Steuereinrichtung mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Unteransprüche geben bevorzugte Ausführungsformen wieder.It is the object of the invention to provide a method, a computer program product and a control device by means of which driving in the motor vehicle described is possible with little jolting. The invention solves this problem by means of a method, a computer program product and a control device with the features of the independent claims. Subclaims reflect preferred embodiments.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Steuerung eines Kraftfahrzeugs mit einer elektrischen Maschine zur Geschwindigkeitsbeeinflussung des Kraftfahrzeugs, einem elektrischen Energiespeicher zum Energieaustausch mit der Maschine und einem elektrischen Verbraucher umfasst Schritte des Veränderns der vom Verbraucher aufgenommenen elektrischen Energie und des dazu gegenläufigen Veränderns der durch die elektrische Maschine umgesetzten Energie, wobei die durch die Maschine umgesetzte elektrische Energie über einen vorbestimmten Zeitraum sukzessive verändert wird.A method according to the invention for controlling a motor vehicle with an electrical machine for influencing the speed of the motor vehicle, an electrical energy store for exchanging energy with the machine and an electrical consumer comprises steps of changing the electrical energy consumed by the consumer and changing the energy converted by the electric machine in the opposite direction , wherein the electrical energy converted by the machine is changed successively over a predetermined period of time.

Durch das sukzessive statt schlagartige Ändern der durch die elektrische Maschine umgesetzten elektrischen Energie kann ein ruckarmer oder sogar ruckfreier Betrieb des Kraftfahrzeugs erzielt werden. Die erforderliche Änderung des durch die elektrische Maschine auf das Kraftfahrzeug wirkenden Drehmoments kann auf diese Weise sanft erfolgen, so dass sie für einen Insassen des Kraftfahrzeugs nicht unangenehm oder gar nicht spürbar ist. Dabei kann der Zeitraum der sukzessiven Änderung fest vorbestimmt sein, um die Ruckarmut sicherzustellen. Der Zeitraum kann auch dynamisch bestimmt werden, beispielsweise auf der Basis der Drehzahl der elektrischen Maschine, wobei einer hohen Drehzahl ein kurzer Zeitraum und einer niedrigen Drehzahl ein langer Zeitraum zugeordnet sein kann.By successively instead of abruptly changing the electrical energy converted by the electrical machine, the motor vehicle can be operated with little or even no jerks. In this way, the required change in the torque acting on the motor vehicle by the electric machine can take place gently, so that it is not uncomfortable or not noticeable at all for an occupant of the motor vehicle. In this case, the period of the successive change can be firmly predetermined in order to ensure the smoothness. The period of time can also be determined dynamically, for example on the basis of the speed of the electric machine, in which case a high speed can be assigned a short time period and a low speed can be assigned a long time period.

In einer ersten Alternative arbeitet die elektrische Maschine im Motorbetrieb zum Antrieb des Kraftfahrzeugs und die vom Verbraucher aufgenommene Energie wird erhöht. In diesem Fall wird die durch die elektrische Maschine umgesetzte Energie sukzessive verringert. Die gesamte, dem elektrischen Energiespeicher entnommene Energie kann so einen vorbestimmten Betrag nicht überschreiten.In a first alternative, the electric machine works in motor mode to drive the motor vehicle and the energy consumed by the consumer is increased. In this case, the energy converted by the electrical machine is successively reduced. The entire energy drawn from the electrical energy store cannot exceed a predetermined amount.

In einer zweiten Alternative arbeitet die elektrische Maschine im Generatorbetrieb zur Verzögerung des Kraftfahrzeugs („Rekuperator“), wobei die vom Verbraucher aufgenommene Energie verringert wird. In diesem Fall wird die durch die elektrische Maschine umgesetzte Energie sukzessive erhöht. Die Energieaufnahme des elektrischen Energiespeichers kann so unter einem vorbestimmten Schwellenwert bleiben.In a second alternative, the electric machine works in generator mode to decelerate the motor vehicle (“recuperator”), with the energy consumed by the consumer being reduced. In this case, the energy converted by the electrical machine is successively increased. The energy consumption of the electrical energy store can thus remain below a predetermined threshold value.

Bevorzugterweise wird die durch die Maschine umgesetzte Energie linear, also rampenförmig verändert. Durch die lineare Veränderung kann eine relativ rasche Anpassung der durch die elektrische Maschine umgesetzten Energie erfolgen, während gleichzeitig die Änderung der elektrischen Energie sanft durchgeführt wird, so dass das Kraftfahrzeug vermindert oder gar nicht ruckelt.The energy converted by the machine is preferably changed linearly, ie in the form of a ramp. As a result of the linear change, the energy converted by the electric machine can be adapted relatively quickly, while at the same time the change in the electric energy is carried out gently, so that the motor vehicle jerks less or not at all.

In einer Ausführungsform wird die durch die Maschine umgesetzte Energie derart verändert, dass sie zusammen mit der vom Verbraucher aufgenommenen Energie eine vorbestimmte Aufnahme- oder Abgabefähigkeit des Energiespeichers nicht übersteigt. Die Aufnahme- bzw. Abgabefähigkeit von Energie durch den Energiespeicher kann fest vorbestimmt oder von Betriebsparametern des elektrischen Energiespeichers abhängig sein.In one embodiment, the energy converted by the machine is changed in such a way that, together with the energy consumed by the consumer, it does not exceed a predetermined absorption or release capacity of the energy store. The ability of the energy store to absorb or release energy can be permanently predetermined or dependent on the operating parameters of the electrical energy store.

Beispielsweise kann eine Aufnahmefähigkeit für elektrische Energie von einem Ladezustand oder einer Temperatur des Energiespeichers abhängig sein. Die sukzessive Änderung der durch die elektrische Maschine umgesetzten Energie kann davon unabhängig so durchgeführt werden, dass ungeachtet einer erforderlichen Drehmomentänderung der elektrischen Maschine, die zu der Änderung der durch sie umgesetzten elektrischen Energie korrespondiert, ein ruckarmer bzw. ruckfreier Betrieb des Kraftfahrzeugs ermöglicht ist.For example, the ability to absorb electrical energy can depend on a state of charge or a temperature of the energy store. The successive change in the energy converted by the electric machine can be carried out independently of this in such a way that the motor vehicle can be operated with little or no jolting, regardless of a required change in torque of the electric machine that corresponds to the change in the electric energy converted by it.

Die Änderung der vom Verbraucher aufgenommenen elektrischen Energie wird vorausschauend bestimmt und die Änderung der durch die Maschine umgesetzten Energie vor der Änderung der vom Verbraucher umgesetzten Energie eingeleitet. So können insbesondere Verbraucher, die in ihrer Leistungsänderung bzw. dem Zeitpunkt ihrer Leistungsänderung beeinflussbar sind, unterstützend so gesteuert werden, dass die Drehmomentänderung der elektrischen Maschine die in Summe in den elektrischen Energiespeicher eingetragene bzw. aus ihm entnommene Energie zunächst verringert. Eine Gefahr, die elektrische Belastbarkeit des Energiespeichers zu übersteigen, kann so verringert werden. Außerdem können Belastungsspitzen im Moment eines Ein- oder Ausschaltens des Verbrauchers unschädlich für den Energiespeicher gemacht werden.The change in the electrical energy consumed by the consumer is determined in advance and the change in the energy converted by the machine is initiated before the change in the energy converted by the consumer. In particular, loads that can be influenced in terms of their change in output or the time of their change in output can be controlled so that the change in torque of the electric machine initially reduces the total energy input into the electric energy store or taken from it. A risk of exceeding the electrical load capacity of the energy store can be reduced in this way. In addition, load peaks at the moment the load is switched on or off can be rendered harmless for the energy store.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Energieaufnahme des elektrischen Verbrauchers graduell bzw. sukzessive verändert. Die Änderung der Energieaufnahme des Verbrauchers kann so der Änderung des Energieumsatzes der elektrischen Maschine näherungsweise entsprechen. Dadurch kann der ruckfreie Betrieb in verbesserter Weise energieeffizient bereitgestellt werden.In a preferred embodiment, the energy consumption of the electrical consumer is changed gradually or successively. The change in the energy consumption of the consumer can thus correspond approximately to the change in the energy consumption of the electrical machine. As a result, jerk-free operation can be provided in an improved, energy-efficient manner.

In einer weiteren Ausführungsform umfasst der elektrische Verbraucher eine schaltbare und eine steuerbare Komponente, wobei die Energieaufnahme des elektrischen Verbrauchers durch Steuern der steuerbaren Komponente graduell verändert wird. Insbesondere dann, wenn die schaltbare Komponente in ihrem zeitlichen Verhalten nicht beeinflussbar ist und auch eine vorausschauende Bestimmung der Veränderung der Leistungsaufnahme der schaltbaren Komponente nicht möglich ist, kann durch die entsprechende Steuerung der steuerbaren Komponente in Summe die durch den Verbraucher aufgenommene Energie verlangsamt verändert werden. Diese Maßnahme kann dazu beitragen, einen ruckärmeren oder energetisch günstigeren Betrieb des Kraftfahrzeugs zu ermöglichen.In a further embodiment, the electrical load comprises a switchable and a controllable component, with the energy consumption of the electrical load being changed gradually by controlling the controllable component. In particular, if the switchable component cannot be influenced in terms of its behavior over time and it is also not possible to determine the change in the power consumption of the switchable component in advance, the total energy consumed by the consumer can be changed more slowly by appropriate control of the controllable component. This measure can contribute to enabling the motor vehicle to be operated with less jerks or in an energetically more favorable manner.

In einer Ausführungsform ist die steuerbare Komponente dazu eingerichtet, Energie mit einem weiteren elektrischen Energiespeicher an Bord des Kraftfahrzeugs auszutauschen. Die steuerbare Komponente kann insbesondere ein Gleichspannungswandler (DC-DC-Wandler) sein, der eine hohe Spannung im Bereich der elektrischen Maschine und des Energiespeichers in eine niedrigere Spannung in einem restlichen Bordnetz des Kraftfahrzeugs umsetzt. Im restlichen Bordnetz kann eine weitere Batterie vorgesehen sein, aus der in einer Ausführungsform der DC-DC-Wandler Energie entnehmen und der Hochvoltseite bereitstellen kann. Die Kapazität der Batterie des Bordnetzes kann so zur Vermeidung bzw. Bedämpfung von Beschleunigungsänderungen (Ruckeln) des Kraftfahrzeugs bei einer Änderung der Leistungsaufnahme des Verbrauchers verwendet werden.In one embodiment, the controllable component is set up to exchange energy with a further electrical energy store on board the motor vehicle. The controllable component can in particular be a direct voltage converter (DC-DC converter), which converts a high voltage in the area of the electrical machine and the energy store into a lower voltage in the rest of the vehicle electrical system. Another battery can be provided in the rest of the vehicle electrical system, from which, in one embodiment, the DC-DC converter can draw energy and provide it to the high-voltage side. The capacity of the battery of the vehicle electrical system can thus be used to avoid or dampen changes in acceleration (jerking) of the motor vehicle when there is a change in the power consumption of the consumer.

Ein erfindungsgemäßes Computerprogrammprodukt umfasst Programmcodemittel zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens, wenn das Computerprogrammprodukt auf einer Verarbeitungseinrichtung abläuft oder auf einem computerlesbaren Datenträger abgespeichert ist.A computer program product according to the invention comprises program code means for carrying out the method described when the computer program product runs on a processing device or is stored on a computer-readable data carrier.

Eine erfindungsgemäße Steuereinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einer elektrischen Maschine zur Geschwindigkeitsbeeinflussung des Kraftfahrzeugs, einem elektrischen Energiespeicher zum Energieaustausch mit der Maschine und einem elektrischen Verbraucher ist dazu eingerichtet, eine durch die elektrische Maschine umgesetzte Energie gegenläufig zu einer Änderung einer vom Verbraucher aufgenommenen elektrischen Energie sukzessive zu verändern. Die Steuereinrichtung ist ferner dazu eingerichtet, die Änderung der vom Verbraucher aufgenommenen elektrischen Energie vorausschauend zu bestimmen und die Änderung der durch die Maschine umgesetzten Energie vor der Änderung der vom Verbraucher umgesetzten Energie einzuleiten.A control device according to the invention for a motor vehicle with an electric machine for influencing the speed of the motor vehicle, an electric energy store for exchanging energy with the machine and an electric consumer is set up to successively increase an energy converted by the electric machine in the opposite direction to a change in the electric energy consumed by the consumer change. The control device is also set up to anticipate the change in the electrical energy consumed by the consumer and to initiate the change in the energy converted by the machine before the change in the energy converted by the consumer.

Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Figuren genauer beschrieben, in denen:

  • 1 ein Antriebssystem an Bord eines Kraftfahrzeugs; und
  • 2 bis 4 Ablaufdiagramme von Verfahren zur Steuerung des Antriebssystems des Kraftfahrzeugs von 1 und korrespondierende Leistungsaufnahmen von Elementen des Kraftfahrzeugs darstellt.
The invention will now be described in more detail with reference to the attached figures, in which:
  • 1 a propulsion system on board a motor vehicle; and
  • 2 until 4 Flowcharts of methods for controlling the drive system of the motor vehicle from 1 and corresponding power consumptions of elements of the motor vehicle.

1 zeigt ein Antriebssystem 100 an Bord eines Kraftfahrzeugs 105. Das Antriebssystem 100 umfasst eine elektrische Maschine 110, die mit Rädern des Kraftfahrzeugs 105 koppelbar ist, und einen elektrischen Energiespeicher 115 zum Austausch von Energie mit der elektrischen Maschine 110. Die elektrische Maschine 110 kann im Motorbetrieb dazu verwendet werden, das Kraftfahrzeug 105 auf der Basis von elektrischer Energie anzutreiben, die aus dem elektrischen Energiespeicher 115 entnommen wird. Umgekehrt kann die elektrische Maschine 110 auch dazu verwendet werden, das Kraftfahrzeug 105 zu verzögern, wobei elektrische Energie in den Energiespeicher 115 eingeleitet wird. 1 shows a drive system 100 on board a motor vehicle 105. The drive system 100 includes an electric machine 110, which can be coupled to the wheels of the motor vehicle 105, and an electrical energy store 115 for exchanging energy with the electric machine 110. The electric machine 110 can be in motor mode be used to drive motor vehicle 105 on the basis of electrical energy that is drawn from electrical energy store 115 . Conversely, electric machine 110 can also be used to decelerate motor vehicle 105 , electrical energy being introduced into energy store 115 .

Ein Teil der durch die elektrische Maschine 110 oder den elektrischen Energiespeicher 115 bereitgestellten elektrischen Energie kann dazu verwendet werden, einen elektrischen Verbraucher zu betreiben. In 1 sind ein erster elektrischer Verbraucher 120 und ein zweiter elektrischer Verbraucher 125 exemplarisch dargestellt. Der erste elektrische Verbraucher 120 kann beispielsweise eine elektrische Heizung oder eine Klimaanlage umfassen, während der zweite elektrische Verbraucher 125 hier exemplarisch als Gleichstromwandler (DC-DC-Wandler) dargestellt ist, der dazu eingerichtet ist, elektrische Energie mit einem Bordnetz 130 des Kraftfahrzeugs 105 auszutauschen.Part of the electrical energy provided by electrical machine 110 or electrical energy store 115 can be used to operate an electrical load. In 1 a first electrical consumer 120 and a second electrical consumer 125 are shown as examples. The first electrical load 120 can, for example, include an electrical heater or an air conditioner, while the second electrical load 125 is shown here as a direct current converter (DC-DC converter) which is set up to exchange electrical energy with an on-board network 130 of the motor vehicle 105 .

Das Bordnetz 130 kann einen oder mehrere dritte elektrische Verbraucher 135 sowie optional einen weiteren elektrischen Energiespeicher 140 umfassen. Dementsprechend kann der DC-DC-Wandler 125 einen Verbraucher repräsentieren, der alle mit dem Bordnetz 130 verbundenen Elemente 135, 140 zusammenfasst. In der Praxis trennt der DC-DC-Wandler 125 das Niedervolt-Bordnetz 130 von einem Hochvolt-Teil, der zumindest die elektrische Maschine 110 und den Energiespeicher 115 umfasst, in der vorliegenden Darstellung zusätzlich den ersten elektrischen Verbraucher 120. In bestimmten Situationen kann ein negativer Verbraucher 125 entstehen, wenn Energie aus dem weiteren Energiespeicher 140 über den DC-DC-Wandler 125 an den Hochvolt-Teil abgegeben wird.The vehicle electrical system 130 can include one or more third electrical loads 135 and optionally a further electrical energy store 140 . Accordingly, the DC-DC converter 125 can represent a consumer that combines all the elements 135 , 140 connected to the vehicle electrical system 130 . In practice, the DC-DC converter 125 separates the low-voltage vehicle electrical system 130 from a high-voltage part, which includes at least the electrical machine 110 and the energy store 115, in the present illustration also the first electrical consumer 120. In certain situations, a negative consumers 125 arise when energy is released from the additional energy store 140 via the DC-DC converter 125 to the high-voltage part.

Ferner ist eine Steuereinrichtung 145 vorgesehen, die dazu eingerichtet ist, einen oder mehrere der elektrischen Verbraucher 120, 125 und 135 und die elektrische Maschine 110 jeweils bezüglich ihrer elektrischen Leistungen zu steuern.Furthermore, a control device 145 is provided, which is set up to control one or more of the electrical consumers 120, 125 and 135 and the electrical machine 110 in each case with regard to their electrical power.

Insbesondere ist die Steuereinrichtung 145 dazu eingerichtet, die durch die elektrische Maschine 110 bereitgestellte Antriebs- oder Verzögerungsleistung sukzessive zu verändern, wenn einer der Verbraucher 120, 125 oder 140 sein Energieaufnahmeverhalten ändert und der elektrische Energiespeicher 115 nahe der Grenzen seiner positiven oder negativen Strombelastbarkeit arbeitet.In particular, control device 145 is set up to successively change the drive or deceleration power provided by electric machine 110 if one of loads 120, 125 or 140 changes its energy consumption behavior and electrical energy store 115 is operating close to the limits of its positive or negative current carrying capacity.

2A zeigt ein Ablaufdiagramm eines ersten Verfahrens 200 zur Steuerung des Antriebssystems 100 des Kraftfahrzeugs 105 von 1. Das dargestellte Verfahren 200 setzt voraus, dass der betreffende Verbraucher 120, 125, 135 die Änderung seiner Leistungsaufnahme ankündigt bzw. in seiner Leistungsaufnahme steuerbar ist. In einem ersten Schritt 205 wird erfasst, dass der Energiespeicher 115 nahe seiner Eintrags- oder Austragsgrenze betrieben wird, d.h. dass die aus dem Energiespeicher 115 entnommene oder die in ihm eingetragene Stromstärke nahe an einer Zulässigkeitsgrenze liegt. 2A shows a flowchart of a first method 200 for controlling the drive system 100 of the motor vehicle 105 from FIG 1 . The method 200 shown assumes that the relevant consumer 120, 125, 135 announces the change in its power consumption or that its power consumption can be controlled. In a first step 205, it is detected that the energy store 115 is being operated close to its input or output limit, ie that the current intensity taken from the energy store 115 or the current intensity input into it is close to a permissible limit.

In einem folgenden Schritt 210 wird eine Anforderung eines der Verbraucher 120, 125 oder 135 empfangen, seine Strom- bzw. Leistungsaufnahme zu verändern. Daraufhin wird in einem Schritt 215 die Stromaufnahme des betreffenden Verbrauchers 120, 125, 135 sukzessive, vorzugsweise rampenförmig, verändert, während gleichzeitig oder nachdem zuvor in einem Schritt 220 der Energieumsatz der elektrischen Maschine 110 sukzessive, vorzugsweise rampenförmig, geändert wird. Das Verfahren endet in einem Schritt 225.In a subsequent step 210, a request from one of the loads 120, 125 or 135 is received to change its current or power consumption. Then, in a step 215, the power consumption of the consumer 120, 125, 135 in question is changed successively, preferably in a ramp shape, while at the same time or after previously in a step 220 the energy consumption of the electrical machine 110 is changed successively, preferably in a ramp shape. The method ends in a step 225.

2B zeigt den beschriebenen Vorgang für den Fall, dass die elektrische Maschine 110 als Motor betrieben wird. In horizontaler Richtung ist eine Zeit, in vertikaler Richtung eine Leistung eingetragen. Ein erster Verlauf 230 repräsentiert die elektrische Leistung der elektrischen Maschine 110 und ein zweiter Verlauf 235 die elektrische Leistung des betreffenden Verbrauchers 120, 125 oder 135. Dabei ist eine Belastbarkeit des elektrischen Energiespeichers 115 auf einen Wert begrenzt, der durch eine unterbrochene, horizontale Linie angegeben ist. Zu einem Zeitpunkt t1 erfolgt die Anforderung von Schritt 210. Das sukzessive Verändern in den Schritten 215 bzw. 220 erfolgt bis zu einem Zeitpunkt t2. Dabei wird von einer gleichzeitigen Veränderung der Energiebilanzen der elektrischen Maschine 110 und des Verbrauchers 120, 125 bzw. 135 ausgegangen. 2 B shows the process described for the case that the electric machine 110 is operated as a motor. In the horizontal direction is a time entered a power in the vertical direction. A first curve 230 represents the electrical power of the electrical machine 110 and a second curve 235 the electrical power of the relevant consumer 120, 125 or 135. A load capacity of the electrical energy store 115 is limited to a value indicated by a broken horizontal line is. The request from step 210 occurs at a point in time t1. The successive changes in steps 215 or 220 occur up to a point in time t2. A simultaneous change in the energy balances of the electrical machine 110 and the consumer 120, 125 or 135 is assumed here.

2C zeigt einen entsprechenden Zusammenhang beim Betrieb der elektrischen Maschine 110 als Generator. 2C shows a corresponding relationship when operating the electric machine 110 as a generator.

Ist der Verbraucher 120, 125, 135 in seiner Leistung nicht steuerbar, sondern nur schaltbar, wobei jedoch eine bevorstehende Änderung der Leistungsaufnahme des Verbrauchers 120, 125, 135 erfassbar ist, so kann ein Verfahren nach 3 durchgeführt werden. 3A zeigt das Ablaufdiagramm, 3B und 3C jeweils Energiebilanzen analog der 2B bzw. 2C. Die Schritte 305 und 310 entsprechen den Schritten 205 bzw. 210 des Verfahrens 200 aus 2A. Der Schritt 315, der dem Schritt 215 entspricht, wird jedoch vollständig ausgeführt, bevor der Schritt 320, der dem Schritt 220 entspricht, begonnen wird. Anschließend endet das Verfahren 300 in einem Schritt 325.If the consumer 120, 125, 135 cannot be controlled in terms of its performance, but can only be switched, but an impending change in the power consumption of the consumer 120, 125, 135 can be detected, a method can be 3 be performed. 3A shows the flowchart, 3B and 3C in each case energy balances analogous to that 2 B or. 2C . Steps 305 and 310 correspond to steps 205 and 210 of method 200, respectively 2A . However, step 315, which corresponds to step 215, is completed before step 320, which corresponds to step 220, is entered. The method 300 then ends in a step 325.

In den 3B und 3C ist erkennbar, wie der Schritt 310 jeweils zum Zeitpunkt t1 erfolgt und der Schritt 315 zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 durchgeführt wird, bevor der Schritt 320 erst anschließend, nämlich zum Zeitpunkt t2, begonnen wird.In the 3B and 3C it can be seen how step 310 is carried out at time t1 and step 315 is carried out between times t1 and t2, before step 320 is only subsequently started, namely at time t2.

Ist die Änderung der Energieaufnahme des Verbrauchers 120, 125, 135 weder steuerbar noch vorab bekannt, so kann ein Verfahren 400 angewendet werden, das in 4 dargestellt ist. 4A zeigt ein Ablaufdiagramm entsprechend der Darstellungen der 2A und 3A, während 4B zeitliche Zusammenhänge entsprechend der 2B, 2C, 3B und 3C darstellt.If the change in the energy consumption of the consumer 120, 125, 135 is neither controllable nor known in advance, a method 400 can be used, which is 4 is shown. 4A shows a flowchart corresponding to the illustrations of 2A and 3A , while 4B temporal relationships according to the 2 B , 2C , 3B and 3C represents.

Schritt 405 des Verfahrens 400 entspricht den Schritten 305 und 205. In einem nachfolgenden Schritt 410, der zu einem Zeitpunkt t1 ausgeführt wird, wird eine Änderung der Energieaufnahme eines ersten Verbrauchers 120, 125, 135 erfasst. Die Wirkung dieser Änderung der Energieaufnahme tritt unmittelbar ein, so dass ein weiterer Verbraucher 120, 125, 135 in seiner Leistung reduziert oder abgeschaltet werden muss, um zu gewährleisten, dass der Energiespeicher 115 nicht stärker als zulässig belastet wird. In 4B, die sich auf einen Motorbetrieb der elektrischen Maschine 110 bezieht, zeigt ein dritter Verlauf 240 die Energieaufnahme dieses weiteren Verbrauchers 120, 125, 135. Die Reduzierung der Leistungsaufnahme des weiteren Verbrauchers 120, 125, 135 dauert an, bis der Schritt 420 abgeschlossen ist, in dem die Leistungsaufnahme der elektrischen Maschine 110 rampenförmig zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 reduziert wurde.Step 405 of method 400 corresponds to steps 305 and 205. In a subsequent step 410, which is carried out at a point in time t1, a change in the energy consumption of a first consumer 120, 125, 135 is detected. The effect of this change in the energy consumption occurs immediately, so that another consumer 120, 125, 135 has to be reduced in its power or switched off in order to ensure that the energy storage device 115 is not subjected to a greater load than permissible. In 4B , which relates to motor operation of the electrical machine 110, a third profile 240 shows the energy consumption of this additional consumer 120, 125, 135. The reduction in the power consumption of the additional consumer 120, 125, 135 continues until step 420 is completed, in which the power consumption of the electrical machine 110 was reduced in a ramped manner between the times t1 and t2.

In einer alternativen Ausführungsform kann der weitere Verbraucher 120, 125, 135 auch sofort in seiner Leistung reduziert und anschließend rampenförmig oder anderweitig sukzessive wieder erhöht werden, während der Schritt 420 ausgeführt wird. Ein vierter Verlauf 245 zeigt eine solche Variante. Die beiden Verbraucher entsprechen in Summe dann einem Verbraucher 120, 125, 135, dessen maximale Leistungsaufnahme gegenüber der Summe der Einzelleistungen reduziert ist und der zumindest in gewissen Bereichen seiner Leistungsaufnahme steuerbar ist.In an alternative embodiment, the power of the additional consumer 120, 125, 135 can also be reduced immediately and then gradually increased again in a ramp shape or in some other way while step 420 is being carried out. A fourth profile 245 shows such a variant. In total, the two consumers then correspond to a consumer 120, 125, 135 whose maximum power consumption is reduced compared to the sum of the individual powers and whose power consumption can be controlled at least in certain areas.

Anschließend endet das Verfahren 400 in einem Schritt 425.The method 400 then ends in a step 425.

BezugszeichenlisteReference List

100100
Antriebssystemdrive system
105105
Kraftfahrzeugmotor vehicle
110110
elektrische Maschineelectric machine
115115
elektrischer Energiespeicherelectrical energy storage
120120
erster elektrischer Verbraucherfirst electrical consumer
125125
zweiter elektrischer Verbrauchersecond electrical consumer
130130
Bordnetzelectrical system
135135
dritter elektrischer Verbraucherthird electrical consumer
140140
weiterer elektrischer Energiespeicherfurther electrical energy storage
145145
Steuereinrichtung control device
200200
erstes Verfahrenfirst procedure
205205
Erfassen Energiespeicher nahe LastgrenzeDetect energy storage near load limit
210210
Empfangen Anforderung VerbraucherReceive request consumer
215215
Energieaufnahme Verbraucher sukzessive ändernChange consumer energy consumption successively
220220
Energieaufnahme elektrische Maschine sukzessive ändernChange the energy consumption of the electrical machine successively
225225
Ende End
230230
erster Verlauf (Maschine)first course (machine)
235235
zweiter Verlauf (Verbraucher)second course (consumer)
240240
dritter Verlauf (weiterer Verbraucher)third course (additional consumer)
245245
vierter Verlauf (weiterer Verbraucher) fourth course (additional consumer)
300300
zweites Verfahrensecond procedure
305305
Erfassen Energiespeicher nahe LastgrenzeDetect energy storage near load limit
310310
Empfangen Anforderung VerbraucherReceive request consumer
315315
Energieumsatz Maschine rampenförmig ändernChange the energy consumption of the machine in a ramp-like manner
320320
Energieumsatz Verbraucher schaltenSwitch energy consumption consumers
325325
Ende End
400400
drittes Verfahrenthird procedure
405405
Erfassen Energiespeicher nahe LastgrenzeDetect energy storage near load limit
410410
Empfangen Änderung Energieaufnahme Verbraucher 1Receive change in energy consumption consumer 1
415415
Energieumsatz Verbraucher 2 rampenförmig ändernChange energy consumption of consumer 2 in a ramp shape
420420
Energieumsatz Maschine rampenförmig ändernChange the energy consumption of the machine in a ramp-like manner
425425
EndeEnd

Claims (10)

Verfahren (200, 300, 400) zur Steuerung eines Kraftfahrzeugs (105) mit - einer elektrischen Maschine (110) zur Geschwindigkeitsbeeinflussung des Kraftfahrzeugs (105); - einem elektrischen Energiespeicher (115) zum Energieaustausch mit der Maschine (110), und - einem elektrischen Verbraucher (120, 125, 135), folgende Schritte umfassend: - Verändern (215, 320, 410) der vom Verbraucher (120, 125, 135) aufgenommenen elektrischen Energie; - dazu gegenläufiges Verändern (220, 315, 420) der durch die elektrische Maschine umgesetzten Energie, - wobei die durch die Maschine (110) umgesetzte elektrische Energie über einen vorbestimmten Zeitraum sukzessive verändert wird, gekennzeichnet durch - ein vorausschauendes Bestimmen (210, 310) der Änderung der vom Verbraucher (120, 125, 135) aufgenommenen elektrischen Energie, - wobei die Änderung der durch die Maschine (110) umgesetzten Energie vor der Änderung der vom Verbraucher (120, 125, 135) umgesetzten Energie eingeleitet (220, 315) wird.Method (200, 300, 400) for controlling a motor vehicle (105) with - an electric machine (110) for influencing the speed of the motor vehicle (105); - an electrical energy store (115) for exchanging energy with the machine (110), and - an electrical consumer (120, 125, 135), comprising the following steps: - changing (215, 320, 410) the consumer (120, 125, 135) absorbed electrical energy; - Changing (220, 315, 420) the energy converted by the electrical machine in the opposite direction to this, - the electrical energy converted by the machine (110) being changed successively over a predetermined period of time, characterized by - a predictive determination (210, 310) the change in the electrical energy consumed by the consumer (120, 125, 135), - the change in the energy converted by the machine (110) being initiated (220, 315) before the change in the energy converted by the consumer (120, 125, 135) becomes. Verfahren (200, 300, 400) nach Anspruch 1, wobei die elektrische Maschine (110) im Motorbetrieb zum Antrieb des Kraftfahrzeugs (105) arbeitet und die vom Verbraucher (120, 125, 135) aufgenommene Energie erhöht wird.Method (200, 300, 400) after claim 1 , wherein the electric machine (110) works in motor mode to drive the motor vehicle (105) and the consumer (120, 125, 135) consumed energy is increased. Verfahren (200, 300, 400) nach Anspruch 1, wobei die elektrische Maschine (115) im Generatorbetrieb zur Verzögerung des Kraftfahrzeugs (105) arbeitet und die vom Verbraucher (120, 125, 135) aufgenommene Energie verringert wird.Method (200, 300, 400) after claim 1 , wherein the electric machine (115) works in generator mode to decelerate the motor vehicle (105) and the consumer (120, 125, 135) consumed energy is reduced. Verfahren (200, 300, 400) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die durch die Maschine (110) umgesetzte Energie linear verändert (220, 315, 420) wird.A method (200, 300, 400) according to any one of the preceding claims, wherein the energy dissipated by the machine (110) is linearly varied (220, 315, 420). Verfahren (200, 300, 400) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die durch die Maschine (110) umgesetzte Energie derart verändert (220, 315, 420) wird, dass sie zusammen mit der vom Verbraucher (120, 125, 135) aufgenommenen Energie eine vorbestimmte Aufnahme- oder Abgabefähigkeit des Energiespeichers (115) nicht übersteigt.Method (200, 300, 400) according to any one of the preceding claims, wherein the energy converted by the machine (110) is changed (220, 315, 420) in such a way that it is consumed together with that consumed by the consumer (120, 125, 135). Energy does not exceed a predetermined absorption or release capacity of the energy store (115). Verfahren (200, 300, 400) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Energieaufnahme des elektrischen Verbrauchers (120, 125, 135) graduell verändert (220, 315, 420) wird.Method (200, 300, 400) according to one of the preceding claims, wherein the energy consumption of the electrical consumer (120, 125, 135) is gradually changed (220, 315, 420). Verfahren (200, 300, 400) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der elektrische Verbraucher eine schaltbare (120, 125, 135) und eine steuerbare Komponente (120, 125, 135) umfasst und die Energieaufnahme des elektrischen Verbrauchers durch Steuern der steuerbaren Komponente (120, 125, 135) graduell verändert wird.Method (200, 300, 400) according to one of the preceding claims, wherein the electrical consumer comprises a switchable (120, 125, 135) and a controllable component (120, 125, 135) and the energy consumption of the electrical consumer by controlling the controllable component (120, 125, 135) is gradually changed. Verfahren (200, 300, 400) nach Anspruch 7, wobei die steuerbare Komponente (120, 125, 135) dazu eingerichtet ist, Energie mit einem weiteren elektrischen Energiespeicher (140) an Bord des Kraftfahrzeugs auszutauschen.Method (200, 300, 400) after claim 7 , The controllable component (120, 125, 135) being set up to exchange energy with a further electrical energy store (140) on board the motor vehicle. Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln zur Durchführung eines Verfahrens (200, 300, 400) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wenn das Computerprogrammprodukt auf einer Verarbeitungseinrichtung abläuft oder auf einem computerlesbaren Datenträger abgespeichert ist.Computer program product with program code means for carrying out a method (200, 300, 400) according to one of the preceding claims, when the computer program product runs on a processing device or is stored on a computer-readable data carrier. Steuereinrichtung (145) für ein Kraftfahrzeug mit: - einer elektrischen Maschine (110) zur Geschwindigkeitsbeeinflussung des Kraftfahrzeugs (105); - einem elektrischen Energiespeicher (115) zum Energieaustausch mit der Maschine (110); - einem elektrischen Verbraucher (120, 125, 135), - wobei die Steuereinrichtung (145) dazu eingerichtet ist, eine Änderung der vom Verbraucher (120, 125, 135) aufgenommenen elektrischen Energie vorausschauend zu bestimmen und eine durch die elektrische Maschine (110) umgesetzte Energie gegenläufig zu einer Änderung einer vom Verbraucher (120, 125, 135) aufgenommenen elektrischen Energie sukzessive zu verändern, wobei die Änderung der durch die Maschine (110) umgesetzten Energie vor der Änderung der vom Verbraucher (120, 125, 135) umgesetzten Energie eingeleitet (220, 315) wird.Control device (145) for a motor vehicle with: - an electric machine (110) for influencing the speed of the motor vehicle (105); - An electrical energy store (115) for exchanging energy with the machine (110); - an electrical consumer (120, 125, 135), - the control device (145) being set up to determine in advance a change in the electrical energy consumed by the consumer (120, 125, 135) and to Converted energy in the opposite direction to a change in electrical energy consumed by the consumer (120, 125, 135). To change energy successively, the change in the energy converted by the machine (110) being initiated before the change in the energy converted by the consumer (120, 125, 135) (220, 315).
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