DE102012222366A1 - Control system of hybrid vehicle, has switching sequence controller to determine actuating signals for combustion engine and actuating signals for electric machine for controlling the load circuits in gear box of hybrid vehicle - Google Patents

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Abstract

The control system has a switching sequence controller (8) that is provided to determine the actuating signals for a combustion engine (1) and the actuating signals for an electric machine (2) for controlling the load circuits in a gear box (3) of the hybrid vehicle based on a powertrain model (10) of a hybrid vehicle, a current operating situation of the hybrid vehicle, and the physical conditions and control-side boundary conditions of the hybrid vehicle. The actuating signals for shift elements of the gear box are determined by the switching sequence controller.

Description

Die Erfindung betrifft ein Steuerungssystem eines Hybridfahrzeugs. The invention relates to a control system of a hybrid vehicle.

Ein Hybridfahrzeug umfasst ein Antriebsaggregat, welches einen Verbrennungsmotor und eine elektrische Maschine aufweist, wobei zwischen das Antriebsaggregat und einen Abtrieb ein Getriebe geschaltet ist. Das Getriebe wandelt Drehzahlen und Drehmomente des Antriebsaggregats und stellt das Zugkraftangebot des Antriebsaggregats am Abtrieb des Hybridfahrzeugs bereit. A hybrid vehicle comprises a drive unit which has an internal combustion engine and an electric machine, wherein a transmission is connected between the drive unit and an output. The transmission converts speeds and torques of the drive unit and provides the traction power supply of the drive unit at the output of the hybrid vehicle ready.

Abhängig von der Betriebssituation des Hybridfahrzeugs, insbesondere abhängig von einer fahrerseitigen Betätigung eines Fahrpedals und/oder Bremspedals, müssen im Getriebe Gangwechsel bzw. Schaltungen ausgeführt werden. Dabei ist insbesondere die Ausführung von Lastschaltungen unter Aufrechterhaltung eines Antriebsmoments am Abtrieb des Hybridfahrzeugs von Bedeutung. Depending on the operating situation of the hybrid vehicle, in particular depending on a driver-side operation of an accelerator pedal and / or brake pedal, gear changes or circuits must be performed in the transmission. In particular, the execution of load circuits while maintaining a drive torque at the output of the hybrid vehicle is of importance.

Bislang wird die Ausführung von Lastschaltungen in einem Getriebe eines Hybridfahrzeugs derart gesteuert bzw. geregelt, dass in Abhängigkeit einer aktuellen Betriebssituation des Hybridfahrzeugs festgelegte Druckverläufe und/oder Momentverläufe ausgewählt und abhängig von denselben Reibschaltelemente des Getriebes angesteuert werden, wobei diese Druckverläufe und/oder Momentverläufe solange variiert werden, bis sich im Getriebe ein gewünschter Drehzahlverlauf einstellt. Die Applizierung der Druckverläufe und/oder Momentverläufe erfolgt über eine Vielzahl von Parametern und ist daher sehr aufwendig. Es besteht daher Bedarf an einem Steuerungssystem eines Hybridfahrzeugs, welches die Ausführung von Lastschaltungen im Getriebe des Hybridfahrzeugs mit einfacheren Mitteln ermöglicht. So far, the execution of load circuits in a transmission of a hybrid vehicle is controlled or regulated such that depending on a current operating situation of the hybrid vehicle defined pressure curves and / or torque curves are selected and driven by the same friction shift elements of the transmission, these pressure curves and / or torque curves as long be varied until a desired speed curve sets in the transmission. The application of the pressure curves and / or torque curves via a variety of parameters and is therefore very expensive. There is therefore a need for a control system of a hybrid vehicle which enables the implementation of load circuits in the transmission of the hybrid vehicle with simpler means.

Aus dem Artikel "Modellbasierte Steuerungsberechnung für Doppelkupplungsgetriebe als Teil eines neuen Gesamtkonzepts zur Getriebesteuerung und -regelung, AT-Automatisierungstechnik, 5/2009, S. 230 bis 237" ist ein Steuerungssystem für ein konventionelles Kraftfahrzeug mit einem als Doppelkupplungsgetriebe ausgebildeten Getriebe bekannt, wobei das Steuerungssystem ein Modell eines Antriebsstrangs des Kraftfahrzeugs nutzt. From the Article "Model-based control calculation for dual-clutch transmissions as part of a new overall concept for transmission control and regulation, AT Automation Technology, 5/2009, pp. 230 to 237" is a control system for a conventional motor vehicle with a trained as a dual clutch transmission known, wherein the control system uses a model of a drive train of the motor vehicle.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein neuartiges Steuerungssystem eines Hybridfahrzeugs zu schaffen. On this basis, the present invention based on the object to provide a novel control system of a hybrid vehicle.

Diese Aufgabe wird durch ein Steuerungssystem eines Hybridfahrzeugs gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Das erfindungsgemäße Steuerungssystem umfasst eine Schaltablaufsteuerung und eine übergeordnete Hybrid- und Schaltstrategiesteuerung, wobei zur Ausführung einer Lastschaltung die Schaltablaufsteuerung sowohl Stellsignale für die Schaltelemente des Getriebes als auch Stellsignale für den Verbrennungsmotor und Stellsignale für die elektrische Maschine derart ermittelt, dass die Schaltelemente des Getriebes die Lastschaltung reibleistungsfrei ausführen, wobei hierzu die Schaltablaufsteuerung abhängig von einem Antriebsstrangmodell des Hybridfahrzeugs, abhängig von der aktuellen Betriebssituation des Hybridfahrzeugs und abhängig von physikalischen Randbedingungen und steuerungsseitigen Randbedingungen die Stellsignale für den Verbrennungsmotor und die Stellsignale für die elektrische Maschine ermittelt. This object is achieved by a control system of a hybrid vehicle according to claim 1. The control system according to the invention comprises a switching sequence control and a higher-level hybrid and switching strategy control, wherein for the execution of a load circuit, the switching sequence control determines both control signals for the switching elements of the transmission and control signals for the internal combustion engine and control signals for the electric machine such that the switching elements of the transmission, the load circuit perform friction-free, for which purpose the shift sequence control depending on a powertrain model of the hybrid vehicle, depending on the current operating situation of the hybrid vehicle and depending on physical constraints and control side boundary conditions determines the control signals for the engine and the control signals for the electric machine.

Beim erfindungsgemäßen Steuerungssystem für ein Hybridfahrzeug handelt es sich um ein modellbasiertes Steuerungssystem, welches auf Grundlage eines Antriebsstrangmodells des Hybridfahrzeugs Stellsignale für den Verbrennungsmotor und Stellsignale für die elektrische Maschine derart ermittelt, dass die Schaltelemente des Getriebes eine Lastschaltung reibleistungsfrei ausführen. Daher können im Getriebe sowohl reibschlüssige Schaltelemente als auch formschlüssige Schaltelemente für die Schaltungsausführung genutzt werden. Die Ermittlung der Stellsignale für den Verbrennungsmotor und die elektrische Maschine erfolgt dabei auf Basis des Antriebstrangmodells abhängig von der aktuellen Betriebssituation des Hybridfahrzeugs und abhängig von physikalischen Randbedingungen und steuerungsseitigen Randbedingungen. Bei den physikalischen Randbedingungen handelt es sich insbesondere um Grenzen, nämlich maximale und minimale zulässige Stellmomente, des Verbrennungsmotors und der elektrischen Maschine. Mit einem solchen Steuerungssystem lassen sich die Stellsignale für den Verbrennungsmotor und die elektrische Maschine zur reibleistungsfreien Schaltungsausführung von Lastschaltungen im Getriebe eines Hybridfahrzeugs besonders einfach und vorteilhaft ermitteln. The control system according to the invention for a hybrid vehicle is a model-based control system which, on the basis of a powertrain model of the hybrid vehicle, determines control signals for the internal combustion engine and control signals for the electric machine such that the shifting elements of the transmission execute a load circuit without friction. Therefore, both frictional switching elements and positive switching elements can be used for the circuit design in the transmission. The determination of the control signals for the internal combustion engine and the electric machine takes place on the basis of the powertrain model depending on the current operating situation of the hybrid vehicle and dependent on physical boundary conditions and control-side boundary conditions. The physical boundary conditions are, in particular, limits, namely maximum and minimum permissible setting torques of the internal combustion engine and the electrical machine. With such a control system, the control signals for the internal combustion engine and the electric machine for the friction-free circuit design of load circuits in the transmission of a hybrid vehicle can be determined in a particularly simple and advantageous manner.

Nach einer Weiterbildung ermittelt die Schaltablaufsteuerung über das Antriebsstrangmodell abhängig von Eingangsgrößen des Antriebsstrangmodells als Ausgangsgrößen ein Stellmoment für den Verbrennungsmotor und ein Stellmoment für die elektrische Maschine, wobei das Antriebsstrangmodell als Eingangsgrößen physikalische Randbedingungen, nämlich ein maximal zulässiges Stellmoment des Verbrennungsmotors, ein minimal zulässiges Stellmoment des Verbrennungsmotors, ein maximal zulässiges Stellmoment der elektrischen Maschine sowie ein minimal zulässiges Stellmoment der elektrischen Maschine, und ferner einen Ist-Zustand der Schaltelemente des Getriebes und eine Ist-Beschleunigung einer Ausgangswelle des Getriebes berücksichtigt. Diese Ermittlung der Stellmomente für den Verbrennungsmotor und die elektrische Maschine ist besonders vorteilhaft. In a further development, the shift sequence control determines via the drive train model depending on input variables of the powertrain model as output variables a control torque for the internal combustion engine and a control torque for the electric machine, wherein the powertrain model as input physical boundary conditions, namely a maximum permissible actuating torque of the internal combustion engine, a minimum permissible actuating torque of Internal combustion engine, a maximum permissible actuating torque of the electric machine and a minimum permissible actuating torque of the electric machine, and also takes into account an actual state of the switching elements of the transmission and an actual acceleration of an output shaft of the transmission. This determination of the control moments for the Internal combustion engine and the electric machine is particularly advantageous.

Nach einer weiteren Weiterbildung ermittelt die Schaltablaufsteuerung das Stellmoment für den Verbrennungsmotor und das Stellmoment für die elektrische Maschine für mehrere Schaltungsphasen, nämlich für eine Entlastungsphase des zu öffnenden Schaltelements, eine Synchronisierungsphase des zu schließenden Schaltelements und eine Belastungsphase des zu schließenden Schaltelements. According to a further development, the shift sequence control determines the actuating torque for the internal combustion engine and the actuating torque for the electric machine for a plurality of circuit phases, namely for a discharge phase of the switching element to be opened, a synchronization phase of the switching element to be closed and a load phase of the switching element to be closed.

Für die Entlastungsphase des zu öffnenden Schaltelements ermittelt das Antriebsstrangmodell der Schaltablaufsteuerung das Stellmoment für den Verbrennungsmotor und das Stellmoment für die elektrische Maschine weiterhin abhängig von einem Soll-Abtriebsmoment und abhängig von einer Ausgangsgröße einer Momentvorgabe, wobei die Momentvorgabe abhängig von einem Ist-Moment des zu öffnenden Schaltelements als Ausgangsgröße ein Soll-Moment des zu öffnenden Schaltelements bestimmt. For the discharge phase of the switching element to be opened, the drive train model of the shift sequence control determines the actuating torque for the internal combustion engine and the actuating torque for the electric machine further depending on a target output torque and dependent on an output of a torque specification, the torque setting depending on an actual torque of the opening switching element as the output variable determines a desired torque of the switching element to be opened.

Für die Synchronisierungsphase des zu schließenden Schaltelements ermittelt das Antriebsstrangmodell der Schaltablaufsteuerung das Stellmoment für den Verbrennungsmotor und das Stellmoment für die elektrische Maschine weiterhin abhängig von einem Soll-Abtriebsmoment weiterhin abhängig von einem steuerungsseitigen Anteil und einem regelungsseitigen Anteil einer Beschleunigungsvorgabe für das zu schließende und zu synchronisierende Schaltelement. For the synchronization phase of the switching element to be closed, the drive train model of the shift sequence control further determines the actuating torque for the internal combustion engine and the actuating torque for the electric machine depending on a target output torque depending on a control-side portion and a control-side portion of an acceleration default for the closed and to be synchronized switching element.

Für die Belastungsphase des zu schließenden Schaltelements ermittelt das Antriebsstrangmodell der Schaltablaufsteuerung das Stellmoment für den Verbrennungsmotor und das Stellmoment für die elektrische Maschine weiterhin abhängig von Ausgangsgrößen einer Momentangleichung, wobei die Momentangleichung abhängig von einem Soll-Abtriebsmoment, abhängig von einem Ist-Moment des Verbrennungsmotors und abhängig von einem Ist-Moment der elektrischen Maschine als Ausgangsgrößen ein Soll-Moment des Verbrennungsmotor und ein Soll-Moment der elektrischen Maschine bestimmt. For the load phase of the closing element to be closed, the drive train model of the shift sequence control determines the control torque for the engine and the control torque for the electric machine further depending on output variables of a moment equalization, the instantaneous adjustment depends on a target output torque, depending on an actual torque of the engine and depending on an actual torque of the electric machine as output variables, a desired torque of the internal combustion engine and a desired torque of the electrical machine determined.

Diese Ermittlung der Stellmomente für den Verbrennungsmotor und die elektrische Maschine abhängig von den Schaltphasen einer auszuführenden Schaltung ist besonders vorteilhaft und daher bevorzugt. This determination of the control torques for the internal combustion engine and the electric machine as a function of the switching phases of a circuit to be executed is particularly advantageous and therefore preferred.

Bevorzugte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt: Preferred developments emerge from the subclaims and the following description. Embodiments of the invention will be described, without being limited thereto, with reference to the drawings. Showing:

1 ein exemplarisches Schema eines Hybridfahrzeugs; 1 an exemplary schematic of a hybrid vehicle;

2 ein erstes Detail eines erfindungsgemäßen Steuerungssystems eines Hybridfahrzeugs; 2 a first detail of a control system according to the invention of a hybrid vehicle;

3 ein zweites Detail des erfindungsgemäßen Steuerungssystems eines Hybridfahrzeugs; 3 a second detail of the control system of a hybrid vehicle according to the invention;

4 ein drittes Detail des erfindungsgemäßen Steuerungssystems eines Hybridfahrzeugs; 4 a third detail of the control system of a hybrid vehicle according to the invention;

5 ein Zeitdiagramm zur weiteren Verdeutlichung der Funktionsweise des erfindungsgemäßen Steuerungssystems. 5 a timing diagram for further clarification of the operation of the control system according to the invention.

Die hier vorliegende Erfindung betrifft ein Steuerungssystem eines Hybridfahrzeugs zur Steuerung bzw. Regelung des Hybridfahrzeugs bei der Ausführung einer Schaltung bzw. eines Gangwechsels, nämlich einer Lastschaltung. The present invention relates to a control system of a hybrid vehicle for controlling the hybrid vehicle in the execution of a shift or a gear change, namely a load circuit.

Ein Hybridfahrzeug umfasst ein Antriebsaggregat mit einem Verbrennungsmotor 1 und einer elektrischen Maschine 2 (siehe 1). Zwischen das Antriebsaggregat, nämlich den Verbrennungsmotor 1 und die elektrische Maschine 2, und einen Abtrieb 4 ist ein Getriebe 3 geschaltet, welches mehrere reibschlüssige und/oder formschlüssige Schaltelemente umfasst. Zur Ausführung einer Schaltung bzw. eines Gangwechsels in dem Getriebe 4 wird mindestens ein zuvor geschlossenes Schaltelement geöffnet und mindestens ein zuvor geöffnetes Schaltelement geschlossen. A hybrid vehicle comprises a drive unit with an internal combustion engine 1 and an electric machine 2 (please refer 1 ). Between the drive unit, namely the internal combustion engine 1 and the electric machine 2 , and a downforce 4 is a transmission 3 connected, which comprises a plurality of frictional and / or positive switching elements. To perform a circuit or a gear change in the transmission 4 At least one previously closed switching element is opened and closed at least one previously opened switching element.

Dem Verbrennungsmotor 1 ist eine Steuerungseinrichtung 5 zugeordnet, um den Betrieb des Verbrennungsmotors 1 zu steuern und/oder zu regeln. Der elektrischen Maschine 2 ist eine weitere Steuerungseinrichtung 6 zugeordnet, um den Betrieb der elektrischen Maschine 2 zu steuern und/oder zu regeln. Dem Getriebe 3 ist eine weitere Steuerungseinrichtung 7 zugeordnet, um den Betrieb des Getriebes 3 zu steuern und/oder zu regeln. Bei den Steuerungseinrichtungen 5 und 6 handelt es sich um Motorsteuerungseinrichtungen und bei der Steuerungseinrichtung 7 um eine Getriebesteuerungseinrichtung. The internal combustion engine 1 is a control device 5 assigned to the operation of the internal combustion engine 1 to control and / or to regulate. The electric machine 2 is another control device 6 assigned to the operation of the electric machine 2 to control and / or to regulate. The transmission 3 is another control device 7 assigned to the operation of the transmission 3 to control and / or to regulate. At the control devices 5 and 6 these are engine control devices and the control device 7 to a transmission control device.

Ein erfindungsgemäßes Steuerungssystem für ein solches Hybridfahrzeug umfasst eine Schaltablaufsteuerung 8 und eine übergeordnete Hybrid- und Schaltstrategiesteuerung 9. A control system according to the invention for such a hybrid vehicle comprises a shift sequence control 8th and a parent hybrid and switch strategy control 9 ,

Gemäß 1, tauscht die Schaltablaufsteuerung 8 mit den Steuerungseinrichtungen 5, 6 und 7 Daten aus, wobei die Schaltablaufsteuerung 8 den Steuerungseinrichtungen 5, 6 und 7 insbesondere Stellsignale übermittelt, und wobei die Steuerungseinrichtungen 5, 6 und 7 der Schaltablaufsteuerung 8 insbesondere gemessene und/oder berechnete Größen von Verbrennungsmotor 1, elektrischer Maschine 2 und Getriebe 3 bereitstellen. Ferner tauschen die Schaltablaufsteuerung 8 und die Hybrid- und Schaltstrategiesteuerung 9 untereinander Daten aus. Obwohl in 1 nicht gezeigt, kann die Hybrid- und Schaltstrategiesteuerung 9 Stellsignale unter Umgehung der Schaltablaufsteuerung 8 auch unmittelbar den Steuerungseinrichtungen 5, 6 und 7 bereitstellen. Die Hybrid- und Schaltstrategiesteuerung 9 empfängt als Eingangsgrößen insbesondere fahrerseitige Vorgaben, so zum Beispiel eine fahrerseitige Fahrpedalbetätigung und eine fahrerseitige Bremspedalbetätigung. According to 1 , exchanges the switching sequence control 8th with the control devices 5 . 6 and 7 Data from, with the switching sequence control 8th the control devices 5 . 6 and 7 in particular transmitting control signals, and wherein the control means 5 . 6 and 7 the switching sequence control 8th in particular measured and / or calculated Sizes of internal combustion engine 1 , electric machine 2 and gear 3 provide. Furthermore, change the switching sequence control 8th and the hybrid and shift strategy control 9 with each other data. Although in 1 not shown, the hybrid and shift strategy control 9 Control signals bypassing the switching sequence control 8th also directly to the control devices 5 . 6 and 7 provide. The hybrid and shift strategy control 9 receives as inputs in particular driver-side specifications, such as a driver-side accelerator operation and a driver-side brake pedal operation.

Dann, wenn das Hybridfahrzeug außerhalb einer Schaltung bzw. eines Gangwechsels, also mit einem fest eingelegten Gang, betrieben wird, werden entsprechende Stellmomente für den Verbrennungsmotor 1, die elektrische Maschine 2 und das Getriebe 3 den Steuerungseinrichtungen 5, 6 und 7 unmittelbar von der Hybrid- und Schaltstrategiesteuerung 9 zur Verfügung gestellt. Dann hingegen, wenn im Getriebe 3 eine Schaltung bzw. ein Gangwechsel auszuführen ist, übernimmt die Schaltablaufsteuerung 8 die Kontrolle über den Verbrennungsmotor 1, die elektrische 2 und das Getriebe 3 und stellt demnach denselben entsprechende Stellsignale bereit. Then, when the hybrid vehicle is operated outside of a shift or a gear change, ie with a fixed gear, corresponding adjusting moments for the internal combustion engine 1 , the electric machine 2 and the gearbox 3 the control devices 5 . 6 and 7 directly from the hybrid and shift strategy control 9 made available. Then, on the other hand, when in gear 3 a circuit or a gear change is to be performed, takes over the switching sequence control 8th the control of the internal combustion engine 1 , the electrical 2 and the gearbox 3 and thus provides the same corresponding control signals.

Die hier vorliegende Erfindung betrifft nun solche Details des erfindungsgemäßen Steuerungssystems, welches die Schaltablaufsteuerung 8 und die Hybrid- und Schaltstrategiesteuerung 9 umfasst, die der Ausführung einer Lastschaltung im Getriebe 3 dienen. Eine Lastschaltung im Getriebe 3 unter Aufrechterhaltung von Zugkraft am Abtrieb 4 ist insbesondere dann möglich, wenn entweder der Verbrennungsmotor 1 oder die elektrische Maschine 2 während der Schaltungsausführung über eine feste Übersetzung mit dem Abtrieb 4 verbunden ist. In diesem Fall kann dann am Abtrieb während der Ausführung einer Lastschaltung ein Antriebsmoment bereitgestellt werden, ferner kann eine Synchronisierung des für den Gangwechsel zu schließenden Schaltelements durchgeführt werden. Ferner ist eine Lastschaltung unter Aufrechterhaltung der Zugkraft am Abtrieb möglich, wenn sowohl Verbrennungsmotor 1 als auch elektrische Maschine 2 während der Schaltungsausführung über einen Planetenradsatz ohne festes Übersetzungsverhältnis mit dem Abtrieb 4 verbunden sind. In diesem Fall halten dann der Verbrennungsmotor 1 und die elektrische Maschine 2 gemeinsam am Abtrieb 4 ein Antriebsmoment aufrecht und sorgen gemeinsam für die Synchronisierung des für den Gangwechsel zu schließenden Schaltelements. The present invention now relates to such details of the control system according to the invention, which the switching sequence control 8th and the hybrid and shift strategy control 9 includes, the execution of a load circuit in the transmission 3 serve. A load circuit in the transmission 3 while maintaining traction at the output 4 is particularly possible if either the internal combustion engine 1 or the electric machine 2 during the circuit execution via a fixed gear ratio with the output 4 connected is. In this case, then a drive torque can be provided at the output during the execution of a load circuit, also a synchronization of the closing element to be closed for the shift element can be performed. Furthermore, a load circuit while maintaining the traction at the output is possible when both internal combustion engine 1 as well as electric machine 2 during the circuit design via a planetary gear set without fixed gear ratio with the output 4 are connected. In this case, then stop the internal combustion engine 1 and the electric machine 2 together at the output 4 a drive torque upright and together provide for the synchronization of the switching element to be closed for the gear change.

An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass die Erfindung nicht auf eine konkrete Ausführung eines Getriebes bzw. eine konkrete Ausführung eines Antriebsstrangs eines Hybridfahrzeugs beschränkt ist. So kann die Erfindung bei Hybridfahrzeugen zum Einsatz kommen, die als ein Getriebe ein konventionelles Automatikgetriebe oder ein Doppelkupplungsgetriebe oder ein leistungsverzweigtes Getriebe oder ein mehrstufiges Gruppengetriebe umfassen. It should be noted that the invention is not limited to a specific embodiment of a transmission or a specific embodiment of a drive train of a hybrid vehicle. Thus, the invention may be applied to hybrid vehicles comprising, as a transmission, a conventional automatic transmission or a dual-clutch transmission or a power-split transmission or a multi-stage group transmission.

Zur Ausführung einer Lastschaltung im Getriebe 3 ermittelt die Schaltablaufsteuerung 8 sowohl Stellsignale für die Schaltelemente des Getriebes 3 als auch Stellsignale, nämlich Stellmomente, für den Verbrennungsmotor 1 und die elektrische Maschine 3, nämlich derart, dass die Schaltelemente des Getriebes 3 die jeweilige Lastschaltung reibleistungsfrei ausführen. Hierzu ermittelt die Schaltablaufsteuerung 8 abhängig von einem Antriebsstrangmodell 10 des Hybridfahrzeugs, abhängig von der aktuellen Betriebssituation des Hybridfahrzeugs und abhängig von physikalischen Randbedingungen sowie steuerungsseitigen Randbedingungen die Stellsignale für den Verbrennungsmotor 1 und die elektrische Maschine 2, nämlich die Stellmomente für dieselben. To execute a load circuit in the gearbox 3 determines the switching sequence control 8th both actuating signals for the switching elements of the transmission 3 as well as control signals, namely control moments, for the internal combustion engine 1 and the electric machine 3 , namely, such that the switching elements of the transmission 3 perform the respective load circuit frictionless. For this purpose, determines the switching sequence control 8th depending on a powertrain model 10 of the hybrid vehicle, depending on the current operating situation of the hybrid vehicle and depending on physical boundary conditions and control-side boundary conditions, the control signals for the internal combustion engine 1 and the electric machine 2 that is, the moments of adjustment for the same.

Das Antriebsstrangmodell 10 gibt demnach als Ausgangsgrößen ein Stellmoment für den Verbrennungsmotor 1 und ein Stellmoment für die elektrische Maschine 2 aus. Diese Ermittlung des Stellmoments für den Verbrennungsmotor 1 und des Stellmoments für die elektrische Maschine 2 durch das Antriebsstrangmodell 10 erfolgt abhängig von Eingangsgrößen des Antriebsstrangmodells 10, wobei das Antriebsstrangmodell 10 als Eingangsgrößen neben einem Ist-Zustand der Schaltelemente des Getriebes 3 und neben einer Ist-Beschleunigung einer Ausgangswelle des Getriebes 3 als physikalische Randbedingungen ein maximal zulässiges Stellmoment des Verbrennungsmotors 1, ein minimal zulässiges Stellmoment des Verbrennungsmotors 1, ein maximal zulässiges Stellmoment der elektrischen Maschine 2 und ein minimal zulässiges Stellmoment der elektrischen Maschine 2 berücksichtigt. The powertrain model 10 therefore gives as output variables a control torque for the internal combustion engine 1 and a setting torque for the electric machine 2 out. This determination of the actuating torque for the internal combustion engine 1 and the actuating torque for the electric machine 2 through the powertrain model 10 is dependent on input variables of the powertrain model 10 , where the powertrain model 10 as input variables in addition to an actual state of the switching elements of the transmission 3 and besides an actual acceleration of an output shaft of the transmission 3 as physical boundary conditions a maximum permissible actuating torque of the internal combustion engine 1 , a minimum permissible actuating torque of the internal combustion engine 1 , a maximum permissible setting torque of the electric machine 2 and a minimum allowable actuating torque of the electric machine 2 considered.

Neben diesen Eingangsgrößen werden weitere Eingangsgrößen von dem Antriebsstrangmodell 10 berücksichtigt, wobei die weiteren Eingangsgrößen des Antriebsstrangmodells 10, auf Grundlage derer dasselbe das Stellmoment für den Verbrennungsmotor 1 und das Stellmoment für die elektrische Maschine 2 ermittelt, abhängig von der jeweiligen Schaltungsphase der auszuführenden Schaltung sind. So ermittelt die Schaltablaufsteuerung 8 das Stellmoment für den Verbrennungsmotor 1 und das Stellmoment für die elektrische Maschine 2 für mehrere Schaltungsphasen individuell, nämlich für eine Entlastungsphase des für den Gangwechsel zu öffnenden Schaltelements, für eine Synchronisierungsphase des für den Gangwechsel zu schließenden Schaltelements und für eine Belastungsphase des für den Gangwechsel zu schließenden Schaltelements. In addition to these input variables, further input variables of the powertrain model 10 taking into account the other input variables of the powertrain model 10 on the basis of which the same the adjusting torque for the internal combustion engine 1 and the setting torque for the electric machine 2 determined, depending on the respective circuit phase of the circuit to be executed. This is how the shift sequence control determines 8th the setting torque for the internal combustion engine 1 and the setting torque for the electric machine 2 individually for a plurality of shift phases, namely for a release phase of the shift element to be opened for the gear change, for a synchronization phase of the shift element to be closed for the gear shift and for a load phase of the shift element to be closed for the gear shift.

In der Entlastungsphase des zu öffnenden Schaltelements wird das zu öffnende Schaltelement entlastet, wobei dieses Schaltelement dann geöffnet wird, wenn dasselbe näherungsweise kein bzw. ein geringes Moment mehr überträgt. In der sich anschließenden Synchronisierungsphase des zu schließenden Schaltelements wird die Differenzdrehzahl an dem für den Gangwechsel zu schließenden Schaltelement reduziert. Hierbei wird ein stetiger Beschleunigungsverlauf vorgegeben, nämlich derart, dass am Ende dieser Synchronisierungsphase die Differenzdrehzahl und die Differenzbeschleunigung für das zu schließende Schaltelement Null betragen. Sobald die Drehzahldifferenz Null beträgt, kann das zu schließende Schaltelement reibleistungsfrei geschlossen werden. In der sich hieran anschließenden Belastungsphase des zu schließenden Schaltelements erfolgt eine Momentangleichung zum neuen Gang. In the discharge phase of the switching element to be opened, the switching element to be opened is relieved, wherein this switching element is opened when the same transmits approximately no or a small moment more. In the subsequent synchronization phase of the switching element to be closed, the differential rotational speed is reduced at the switching element to be closed for the gear change. In this case, a steady acceleration curve is specified, namely such that at the end of this synchronization phase the differential rotational speed and the differential acceleration for the switching element to be closed are zero. As soon as the speed difference is zero, the switching element to be closed can be closed without friction. In the subsequent load phase of the switching element to be closed, an instantaneous adjustment takes place to the new gear.

Bevor nachfolgend unter Bezugnahme auf 2 bis 4 auf die Ermittlung der Stellmomente für den Verbrennungsmotor 1 und die elektrische Maschine 2 bezüglich der unterschiedlichen Schaltungsphasen im Detail eingegangen wird, soll vorab darauf hingewiesen werden, dass das Antriebsstrangmodell 10 vorzugsweise als lineares Gleichungssystem ausgeführt ist, welche Beschleunigungen von Wellen des Antriebsstrangs, also Rotationsbeschleunigungen von Verbrennungsmotor 1, elektrischer Maschine 2, Wellen des Getriebes 3 und des Abtriebs 4, über Gleichungen beschreibt, wobei die Anzahl der im Antriebsstrangmodell 10 abgelegten Gleichungen überbestimmt ist. Es werden daher immer nur eine Teilmenge dieser Gleichungen zur Ermittlung der Stellmomente für den Verbrennungsmotor 1 und die elektrische Maschine 2 verwendet. Wie bereits ausgeführt, erfolgt im Antriebsstrangmodell 10 der Schaltablaufsteuerung 8 die Ermittlung der Stellmomente für Verbrennungsmotor 1 und elektrischer Maschine 2 unter Berücksichtigung physikalischer Randbedingungen und steuerungsseitiger Randbedingungen. Dann, wenn bei der Ermittlung der Stellmomente für Verbrennungsmotor 1 und elektrischer Maschine 2 festgestellt wird, dass eine dieser Randbedingungen verletzt ist, so wird das lineare Gleichungssystem des Antriebstrangmodells 10 derart umgestellt, dass eine bislang aktive Gleichung des Antriebstrangsmodells inaktiviert und eine bislang inaktive Gleichung des Antriebstrangmodells aktiviert wird, nämlich im Sinne eines Active-Set Verfahrens zur Berücksichtigung von Nebenbedingungen. Hierdurch kann unter Vermeidung einer Überbestimmung des Antriebstrangmodells realisiert werden, dass nämlich physikalische und steuerungsseitige Randbedingungen nicht verletzt werden. Before referring to below 2 to 4 on the determination of the control moments for the internal combustion engine 1 and the electric machine 2 Regarding the different circuit phases is discussed in detail, it should be noted in advance that the powertrain model 10 is preferably designed as a linear system of equations, which accelerations of waves of the drive train, so rotational accelerations of internal combustion engine 1 , electric machine 2 , Waves of the transmission 3 and the downforce 4 , describing about equations, taking the number of driveline model 10 stored equations is overdetermined. Therefore, only a subset of these equations are always used to determine the setting torques for the internal combustion engine 1 and the electric machine 2 used. As already stated, takes place in the powertrain model 10 the switching sequence control 8th the determination of the setting torques for internal combustion engine 1 and electric machine 2 taking into account physical boundary conditions and control-side boundary conditions. Then, when determining the setting moments for internal combustion engine 1 and electric machine 2 If it is determined that one of these boundary conditions is violated, then the linear system of equations of the drive train model becomes 10 changed so that a previously active equation of the powertrain model is inactivated and a hitherto inactive equation of the powertrain model is activated, namely in the sense of an active-set method for consideration of secondary conditions. In this way, while avoiding overdetermination of the drive train model, it is possible to realize that physical and control-side boundary conditions are not violated.

2 verdeutlicht die Ermittlung des Stellmoments MVM-STELL für den Verbrennungsmotor 1 und die Ermittlung des Stellmoments MEM-STELL für die elektrische Maschine 2 durch das Antriebsstrangmodell 10 der Schaltablaufsteuerung 8 für die Entlastungsphase des für den Gangwechsel zu öffnenden Schaltelements, wobei 2 entnommen werden kann, dass in der Entlastungsphase dem Antriebsstrangmodell 10 als Eingangsgrößen einerseits die physikalischen Randbedingungen hinsichtlich des Verbrennungsmotors 1 und der elektrischen Maschine 2, nämlich das maximal zulässige Stellmoment MVM-MAX und das minimal zulässige Stellmoment MVM-MIN des Verbrennungsmotors 1 sowie das maximal zulässige Stellmoment MEM-MAX und das minimal zulässige Stellmoment MEM-MIN der elektrischen Maschine 2, der Ist-Zustand XIST der Schaltelemente des Getriebes 3, die Ist-Beschleunigung ώAB-IST der Ausgangswelle des Getriebes 3 und ein Soll-Abtriebsmoment MAB-SOLL zugeführt werden. 2 clarifies the determination of the actuating torque M VM-STELL for the internal combustion engine 1 and the determination of the actuating torque M EM-digit for the electric machine 2 through the powertrain model 10 the switching sequence control 8th for the discharge phase of the switching element to be opened for the gear change, wherein 2 can be taken that in the discharge phase the powertrain model 10 On the one hand, the physical boundary conditions with regard to the internal combustion engine as input variables 1 and the electric machine 2 namely, the maximum permissible setting moment M VM-MAX and the minimum permissible setting moment M VM-MIN of the internal combustion engine 1 and the maximum permissible actuating torque M EM-MAX and the minimum permissible actuating torque M EM-MIN of the electric machine 2 , The actual state X, the switching elements of the transmission 3 , the actual acceleration ώ AB-IST of the output shaft of the transmission 3 and a target output torque M AB-SOLL be supplied.

Als weitere Eingangsgröße dient in der Entlastungsphase dem Antriebsstrangmodell 10 eine Ausgangsgröße einer Momentvorgabe 11, wobei die Momentvorgabe 11 auf Basis eines Ist-Moments MAUF-IST des zu öffnenden Schaltelements als Ausgangsgröße ein Soll-Moment MAUF-SOLL des zu öffnenden Schaltelements bestimmt und dieses dem Antriebsstrangmodell 10 als Eingangsgröße bereitstellt. Wie bereits ausgeführt, ermittelt das Antriebsstrangmodell 10 auf Grundlage dieser Eingangsgrößen die Stellmoment MVM-STELL und MEM-STELL für den Verbrennungsmotor 1 und die elektrische Maschine 2, und zwar derart, dass keine der erwähnten physikalischen Randbedingungen, also der minimal zulässigen und maximal zulässigen Stellmomente der elektrischen Maschine 2 und des Verbrennungsmotors 1, verletzt werden. Sollte dies der Fall sein, so wird, wie bereits ausgeführt, durch Umstellung des linearen Gleichungssystems des Active-Set Antriebsstrangmodells 10 gewährleistet, dass keine der zulässigen physikalischen Randbedingungen verletzt wird. Another input used in the discharge phase is the powertrain model 10 an output of a moment preset 11 , where the moment preset 11 On the basis of an actual torque M OPEN-IST of the switching element to be opened as the output variable, a setpoint torque M UP-SOLL of the switching element to be opened is determined and this is the drive train model 10 as an input. As already stated, determines the powertrain model 10 on the basis of these input variables, the setting torque M VM-STELL and M EM-STELL for the internal combustion engine 1 and the electric machine 2 , in such a way that none of the above-mentioned physical boundary conditions, ie the minimum allowable and maximum allowable control torques of the electric machine 2 and the internal combustion engine 1 , get hurt. If this is the case, then, as already stated, by changing the linear equation system of the Active-Set powertrain model 10 ensures that none of the permissible physical boundary conditions is violated.

Für die Entlastungsphase des zu öffnenden Schaltelements wird demnach im Block Momentvorgabe 11 das Soll-Moment MAUF-SOLL des zu öffnenden Schaltelements bestimmt, und zwar abhängig vom Ist-Moment MAUF-IST des zu öffnenden Schaltelements, welches als Startwert benötigt wird. Das Soll-Moment MAUF-SOLL des zu öffnenden Schaltelements wird ausgehend vom Moment zu Beginn der Entlastungsphase vorzugsweise kontinuierlich auf Null reduziert. For the discharge phase of the switching element to be opened is therefore in the block moment preset 11 the target torque M OPEN-SOLL of the switching element to be opened is determined, specifically depending on the actual torque M OPEN-IST of the switching element to be opened, which is required as the starting value. The setpoint torque M UP-SOLL of the switching element to be opened is preferably continuously reduced to zero starting from the moment at the beginning of the unloading phase.

4 verdeutlicht die Bestimmung der Stellmomente MVM-STELL und MEM-STELL für Verbrennungsmotor 1 und elektrische Maschine 2 für die Schaltungsphase der Synchronisierung des zu schließenden Schaltelements. Dabei werden auch für diese Synchronisierungsphase die Stellmoment MVM-STELL und MEM-STELL von dem Antriebsstrangmodell 10 bestimmt, wobei dem Antriebsstrangmoment 10 als Eingangsgrößen die bereits erwähnten physikalischen Randbedingungen, nämlich die maximal und minimal zulässigen Stellmomente MVM-MAX, MVM-MIN, MEM-MAX und MEM-MIN, von Verbrennungsmotor 1 und elektrischer Maschine 2, der Ist-Zustand XIST der Schaltelemente des Getriebes 3, eine Ist-Beschleunigung ώAB-IST der Ausgangswelle des Getriebes 3 sowie ein Soll-Abtriebsmoment MAB-SOLL bereitgestellt werden. 4 clarifies the determination of the setting torques M VM-STELL and M EM-STELL for internal combustion engine 1 and electric machine 2 for the circuit phase of the synchronization of the switching element to be closed. In this case, the setting torque M VM-STELL and M EM-STELL of the drive train model for this synchronization phase 10 determines the driveline torque 10 when Input variables of the already mentioned physical boundary conditions, namely the maximum and minimum allowable control torques M VM-MAX , M VM-MIN , M EM-MAX and M EM-MIN , of internal combustion engine 1 and electric machine 2 , The actual state X, the switching elements of the transmission 3 , an actual acceleration ώ AB-IST of the output shaft of the transmission 3 and a desired output torque M AB-SOLL be provided.

Zusätzlich zu den bereits erwähnten physikalischen Randbedingungen berücksichtigt das Antriebsstrangmodell 10 der Schaltablaufsteuerung 8 in der Synchronisierungsphase auch steuerungsseitige Randbedingungen, nämlich eine minimal zulässige Differenzbeschleunigung ∆ώSYN-MIN und eine maximal zulässige Differenzbeschleunigung ∆ώSYN-MAX des zu synchronisierenden Schaltelements, wobei diese steuerungsseitigen Randbedingungen dem Antriebsstrangmodell 10 von einer Randbedingungsvorgabe 13 bereitgestellt werden. Die Randbedingungsvorgabe 13 ermittelt die oben erwähnten steuerungsseitigen Randbedingungen ∆ώSYN-MIN und ∆ώSYN-MAX jeweils abhängig von einer Ist-Differenzdrehzahl ∆ωSYN-IST am zu synchronisierenden Schaltelement sowie abhängig von Startwerten bzw. Anfangswerten der Differenzdrehzahl ∆ωSYN-0 und der Differenzbeschleunigung ∆ώSYN-0 des zu synchronisierenden Schaltelements. In addition to the physical constraints already mentioned, the powertrain model takes into account 10 the switching sequence control 8th in the synchronization phase also control-side boundary conditions, namely a minimum allowable differential acceleration Δώ SYN-MIN and a maximum allowable differential acceleration Δώ SYN-MAX of the switching element to be synchronized, these control-side boundary conditions of the powertrain model 10 from a constraint specification 13 to be provided. The constraint specification 13 determines the above-mentioned control-side boundary conditions Δώ SYN-MIN and Δώ SYN-MAX respectively depending on an actual differential speed Δω SYN-IST on the switching element to be synchronized and dependent on starting values or initial values of the differential speed Δω SYN-0 and the differential acceleration Δώ SYN-0 of the switching element to be synchronized.

Als weitere Eingangsgröße für das Antriebsstrangmodell 10 dient in der Synchronisierungsphase eine Beschleunigungsvorgabe bzw. Differenzbeschleunigungsvorgabe ∆ώSYN-STELL für das zu synchronisierende Schaltelement des Getriebes 3. Diese Beschleunigungsvorgabe ∆ώSYN-STELL umfasst einen steuerungsseitigen Anteil ∆ώSYN-S und einen regelungsseitigen Anteil ∆ώSYN-R umfasst. As a further input variable for the powertrain model 10 is used in the synchronization phase, an acceleration specification or Differenzbeschleunigungsvorgabe Δώ SYN-STELL for synchronizing the switching element of the transmission 3 , This acceleration specification Δώ SYN-STELL comprises a control-side component Δώ SYN-S and a control-side component Δώ SYN-R .

Der steuerungsseitige Anteil ∆ώSYN-S der Beschleunigungsvorgabe bzw. Differenzbeschleunigungsvorgabe ∆ώSYN-STELL für das zu schließende Schaltelement wird von einer Sollverlaufvorgabe 14 bereitgestellt, und zwar abhängig von den bereits erwähnten Anfangswerten ∆ώSYN-0 und ∆ωSYN-0 von Differenzdrehzahl und Differenzbeschleunigung des synchronisierenden Schaltelements. The control-side component Δώ SYN-S of the acceleration specification or differential acceleration specification Δώ SYN-STELL for the switching element to be closed is determined by a nominal course specification 14 provided, depending on the already mentioned initial values Δώ SYN-0 and Δω SYN-0 of differential speed and differential acceleration of the synchronizing switching element.

Der regelungsseitige Anteil ∆ώSYN-R der Beschleunigungsvorgabe bzw. Differenzbeschleunigungsvorgabe ∆ώSYN-STELL wird von einem Drehzahlregler 15 bereitgestellt. Der Drehzahlregler 15 vergleicht eine Soll-Differenzdrehzahl ∆ωSYN-SOLL mit einer Ist-Differenzdrehzahl ∆ωSYN-IST des synchronisierenden Schaltelements, wobei derselbe auf Basis dieses Vergleichs als Ausgangsgröße den regelungsseitigen Anteil ∆ώSYN-R für die Beschleunigungsvorgabe ∆ώSYN-STELL ausgibt. Die Soll-Differenzdrehzahl ∆ωSYN- STELL wird wiederum von der Sollverlaufvorgabe 14 bereitgestellt, und zwar vorzugsweise abhängig von den Anfangswerten bzw. Startwerten der Differenzdrehzahl sowie Differenzbeschleunigung am synchronisierenden Schaltelement. The control-side component Δώ SYN-R of the acceleration specification or differential acceleration specification Δώ SYN-STELL is provided by a speed controller 15 provided. The speed controller 15 compares a target differential rotational speed Δω SYN-SOLL with an actual differential rotational speed Δω SYN-IST of the synchronizing switching element, the same outputting the control-side component Δώ SYN-R for the acceleration specification Δώ SYN-STELL on the basis of this comparison as output variable. The desired differential speed Δω SYN- S TELL is in turn determined by the desired course profile 14 provided, preferably depending on the initial values or starting values of the differential speed and differential acceleration at the synchronizing switching element.

Von der Sollverlaufvorgabe 14 werden Begrenzungen für die Ausgangsgrößen derselben über sogenannte Anti-Windup Maßnahmen berücksichtigt. Hierdurch wird erreicht, dass dem Drehzahlregler 15 im Falle von zu berücksichtigenden Randbedingungen nur realisierbare Sollwertvorgaben weitergegeben werden. Diese Sollwertvorgaben können zum Beispiel über Polynomfunktionen, Rampenfunktionen oder Trapezfunktionen bestimmt werden. From the target course specification 14 limitations on their output are taken into account through so-called anti-windup measures. This ensures that the speed controller 15 in the case of boundary conditions to be considered only realizable setpoint specifications are passed. These setpoint specifications can be determined, for example, via polynomial functions, ramp functions or trapezoidal functions.

Bei den Anti-Windup-Maßnahmen werden der Sollverlaufvorgabe 14 demnach vom Antriebsstrangmodell 10 Eingangsgrößen bereitgestellt, nämlich einerseits eine antriebsstrangmodellseitige Differenzdrehzahl ∆ώSYN-MDL der synchronisierenden Kupplung sowie aktive, zu berücksichtigende Randbedingungen Z. In the case of the anti-windup measures, the target course specification becomes 14 accordingly, from the powertrain model 10 Provided input variables, namely on the one hand a drive train model side differential speed Δώ SYN-MDL the synchronizing clutch and active, to be considered boundary conditions Z.

3 verdeutlicht die Ermittlung der Stellmomente MVM-STELL und MEM-STELL für Verbrennungsmotor 1 und elektrische Maschine 2 für die Belastungsphase des zu schließenden Schaltelements des Getriebes 3. Hierbei dienen dem Antriebsstrangmodell 10 wiederum als Eingangsgrößen die physikalischen Randbedingungen, nämlich die minimal zulässigen und maximal zulässigen Stellmomente MVM-MAX, MVM-MIN, MEM-MAX und MEM-MIN von Verbrennungsmotor 1 und elektrischer Maschine 2, der Ist-Zustand der Schaltelemente des Getriebes 3, und Ist-Beschleunigung ώAB-IST einer Ausgangswelle des Getriebes 3, wobei gemäß 3 auch für die Belastungsphase weitere Eingangsgrößen vom Antriebsstrangmodell 10 bei der Bestimmung der Stellmomente für Verbrennungsmotor 1 und elektrischer Maschine 2 berücksichtigt werden. 3 clarifies the determination of the setting torques M VM-STELL and M EM-STELL for internal combustion engine 1 and electric machine 2 for the load phase of the closing element of the transmission to be closed 3 , Here are the powertrain model 10 again as input variables the physical boundary conditions, namely the minimum permissible and maximum permissible setting torques M VM-MAX , M VM-MIN , M EM-MAX and M EM-MIN of internal combustion engine 1 and electric machine 2 , the actual state of the switching elements of the transmission 3 , and actual acceleration ώ AB-IST of an output shaft of the transmission 3 , wherein according to 3 Also for the load phase further input variables from the powertrain model 10 in determining the setting torques for internal combustion engine 1 and electric machine 2 be taken into account.

So werden als weitere Eingangsgrößen des Antriebsstrangmodells 10 für die Belastungsphase Ausgangsgrößen einer Momentangleichung 12 berücksichtigt, wobei es sich bei den Ausgangsgrößen der Momentangleichung 12 um Soll-Momente handelt, nämlich um Soll-Momente MVM-SOLL, MEM-SOLL und MAB-SOLL von Verbrennungsmotor 1, elektrischer Maschine 2 und Getriebeausgangswelle. Die Momentangleichung 12 ermittelt diese Ausgangsgrößen abhängig von entsprechenden Momentvorgaben MVM-SOLL-HS, MEM-SOLL-HS und MAB-SOLL-HS der Hybrid- und Schaltsstrategiesteuerung 9 sowie auf Basis von Ist-Momenten MVM-IST und MEM-IST von Verbrennungsmotor 1 und elektrischer Maschine 2. So are as further input variables of the powertrain model 10 for the loading phase output variables of a momentary equation 12 taken into account, with the output variables of the instantaneous equation 12 is target torque, namely target torque M VM-SOLL , M EM-SOLL and M AB-SOLL of internal combustion engine 1 , electric machine 2 and transmission output shaft. The momentary equation 12 determines these output variables depending on the corresponding torque specifications M VM-SOLL-HS , M EM-SOLL-HS and M AB-SOLL-HS of the hybrid and switching strategy control 9 as well as on the basis of actual moments M VM-IST and M EM-IST of internal combustion engine 1 and electric machine 2 ,

Ausgehend von den Ist-Momenten MVM-IST und MEM-IST von Verbrennungsmotor 1 und elektrischer Maschine 2 werden die entsprechenden Soll-Vorgaben MVM-SOLL und MEM-SOLL vorzugsweise kontinuierlich angehoben, nämlich auf ein von der übergeordneten Hybrid- und Schaltstrategiesteuerung 9 vorgegebenes Niveau. Based on the actual moments M VM-IST and M EM-IST of internal combustion engine 1 and electric machine 2 the corresponding target specifications M VM-SOLL and M EM-SOLL are preferably continuously increased, namely to one of the higher-level hybrid and switching strategy control 9 predetermined level.

5 verdeutlicht die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Steuerungssystems anhand von Zeitdiagrammen, wobei in 5 über der Zeit t unterschiedliche Signalverläufe aufgetragen sind. 5 illustrates the operation of the control system according to the invention by means of timing diagrams, wherein in 5 over the time t different signal waveforms are plotted.

So sind in 5 über der Zeit t Momentverläufe aufgetragen, nämlich die Momentverläufe der Stellmomente MVM-STELL und MEM-STELL für Verbrennungsmotor 1 und elektrische Maschine 2, sowie Differenzdrehzahl und Differenzbeschleunigungsverläufe der zu synchronisierenden Kupplung, nämlich der Ist-Differenzdrehzahlverlauf ∆ωSYN-IST und der Ist-Differenzbeschleunigungsverlauf ∆ώSYN-IST der zu synchronisierenden Kupplung, und zwar jeweils für die drei Schaltungsphasen einer auszuführenden Schaltung. So are in 5 Plotted over time t torque curves, namely the torque curves of the actuating torque M VM-STELL and M EM-STELL for internal combustion engine 1 and electric machine 2 , and differential speed and differential acceleration characteristics of the clutch to be synchronized, namely the actual differential speed curve Δω SYN-IST and the actual differential acceleration curve Δώ SYN-IST of the clutch to be synchronized, in each case for the three circuit phases of a circuit to be executed.

Die Entlastungsphase des zu öffnenden Schaltelements erstreckt sich zwischen den Zeitpunkten t0 und t1, also im Zeitintervall ∆t1. The discharge phase of the switching element to be opened extends between the times t0 and t1, ie in the time interval Δt1.

Die Synchronisierungsphase des zu schließenden Schaltelements erstreckt sich zwischen den Zeitpunkten t1 und t6, also im Zeitintervall ∆t2. The synchronization phase of the switching element to be closed extends between the times t1 and t6, ie in the time interval Δt2.

Die Belastungsphase des zu schließenden Schaltelements erstreckt sich zwischen den Zeitpunkten t6 und t7, also im Zeitintervall ∆t3. The loading phase of the switching element to be closed extends between the times t6 and t7, ie in the time interval Δt3.

Weiterhin sind in 5 die für die Synchronisierungsphase ermittelten steuerungsseitigen Randbedingungen, nämlich die minimale und maximale Differenzbeschleunigung ∆ώSYN-MAX und ∆ώSYN-MIN des zu synchronisierenden Schaltelements, gezeigt, die von der Randbedingungsvorgabe 13 dem Antriebsstrangmodell 10 zu Verfügung gestellt werden. Dabei zeigt 5, dass im bevorzugten Ausführungsbeispiel diese steuerungsseitigen Randbedingungen über Trapezfunktionen bereitgestellt bzw. bestimmt werden. Im Unterschied hierzu können auch Polynomfunktionen oder Rampenfunktionen für die steuerungsseitigen Randbedingungen verwendet werden. Furthermore, in 5 the control-side boundary conditions determined for the synchronization phase, namely the minimum and maximum differential acceleration Δώ SYN-MAX and Δώ SYN-MIN of the switching element to be synchronized, shown by the constraint specification 13 the powertrain model 10 be made available. It shows 5 in that in the preferred embodiment these control-side boundary conditions are provided or determined via trapezoidal functions. In contrast to this, polynomial functions or ramp functions can also be used for the control-side boundary conditions.

Zwischen den Zeitpunkten t1 und t3 steigen die steuerungsseitigen Randbedingungen auf den jeweiligen Maximalwert kontinuierlich an, werden zwischen den Zeitpunkten t3 und t4 konstant gehalten und zwischen den Zeitpunkten t4 und t6 werden diese steuerungsseitigen Randbedingungen wiederum rampenartig auf Null reduziert. 5 kann entnommen werden, dass die Ist-Differenzbeschleunigung ∆ώSYN-IST bereits zum Zeitpunkt t2 ihren Maximalwert erreicht und erst zum Zeitpunkt t5 ausgehend von ihrem Maximalwert auf Null reduziert wird. Between the times t1 and t3, the control-side boundary conditions increase continuously to the respective maximum value, are kept constant between the times t3 and t4, and between the times t4 and t6, these control-side boundary conditions are again reduced in a ramp-like manner to zero. 5 It can be seen that the actual differential acceleration Δώ SYN-IST already reaches its maximum value at time t2 and is reduced to zero only at time t5, starting from its maximum value.

Als Randbedingungen können weiterhin zulässige Schaltzeiten, nämlich eine maximal zulässige Schaltzeit und eine minimal zulässige Schaltzeit berücksichtigt werden. Diese Schaltzeiten ergeben sich aus den maximal zulässigen und minimal zulässigen Differenzbeschleunigungen ∆ώSYN-MAX und ∆ώSYN-MIN für das zu synchronisierende Schaltelement. As boundary conditions permissible switching times, namely a maximum permissible switching time and a minimum permissible switching time can be taken into account. These switching times result from the maximum permissible and minimum allowable differential accelerations Δώ SYN-MAX and Δώ SYN-MIN for the switching element to be synchronized.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Verbrennungsmotor internal combustion engine
22
elektrische Maschine electric machine
33
Getriebe transmission
44
Abtrieb output
55
Steuerungseinrichtung control device
66
Steuerungseinrichtung control device
77
Steuerungseinrichtung control device
88th
Schaltablaufsteuerung Shifting sequence control
99
Hybrid- und Schaltstrategiesteuerung Hybrid and shift strategy control
1010
Antriebsstrangmodell Drivetrain model
1111
Momentvorgabe torque specification
1212
Momentangleichung moment approximation
1313
Randbedingungsvorgabe Constraint specification
1414
Sollverlaufvorgabe Desired course setting
1515
Regler regulator

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • Artikel "Modellbasierte Steuerungsberechnung für Doppelkupplungsgetriebe als Teil eines neuen Gesamtkonzepts zur Getriebesteuerung und -regelung, AT-Automatisierungstechnik, 5/2009, S. 230 bis 237" [0005] Article "Model-based control calculation for dual-clutch transmissions as part of a new overall concept for transmission control and regulation, AT automation technology, 5/2009, pp. 230 to 237" [0005]

Claims (9)

Steuerungssystem eines Hybridfahrzeugs zur Steuerung bzw. Regelung des Hybridfahrzeugs bei der Ausführung einer Schaltung, nämlich einer Lastschaltung, wobei das Hybridfahrzeug einen Verbrennungsmotor (1), eine elektrische Maschine (2) und ein mehrere reibschlüssige und/oder formschlüssige Schaltelemente aufweisendes Getriebe (3) umfasst, mit einer Schaltablaufsteuerung (8) und einer übergeordneten Hybrid- und Schaltstrategiesteuerung (9), wobei zur Ausführung einer Lastschaltung die Schaltablaufsteuerung (8) sowohl Stellsignale für die Schaltelemente des Getriebes (3) als auch Stellsignale für den Verbrennungsmotor (1) und Stellsignale für die elektrische Maschine (3) derart ermittelt, dass die Schaltelemente des Getriebes (3) die Lastschaltung reibleistungsfrei ausführen, wobei hierzu die Schaltablaufsteuerung (8) abhängig von einem Antriebsstrangmodell (10) des Hybridfahrzeugs, abhängig von der aktuellen Betriebssituation des Hybridfahrzeugs und abhängig von physikalischen Randbedingungen und steuerungsseitigen Randbedingungen die Stellsignale für den Verbrennungsmotor (1) und die Stellsignale für die elektrische Maschine (2) ermittelt. Control system of a hybrid vehicle for controlling the hybrid vehicle in the implementation of a circuit, namely a load circuit, wherein the hybrid vehicle is an internal combustion engine ( 1 ), an electric machine ( 2 ) and a plurality of frictional and / or positive switching elements having gear ( 3 ), with a switching sequence control ( 8th ) and a higher-level hybrid and switching strategy control ( 9 ), wherein for the execution of a load circuit, the switching sequence control ( 8th ) both actuating signals for the switching elements of the transmission ( 3 ) as well as actuating signals for the internal combustion engine ( 1 ) and actuating signals for the electrical machine ( 3 ) determined such that the switching elements of the transmission ( 3 ) perform the load circuit frictionless, in which case the switching sequence control ( 8th ) depending on a powertrain model ( 10 ) of the hybrid vehicle, depending on the current operating situation of the hybrid vehicle and depending on physical boundary conditions and control-side boundary conditions, the control signals for the internal combustion engine ( 1 ) and the actuating signals for the electric machine ( 2 ). Steuerungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltablaufsteuerung (8) über das Antriebsstrangmodell (10) abhängig von Eingangsgrößen des Antriebsstrangmodells (10) als Ausgangsgrößen ein Stellmoment für den Verbrennungsmotor (1) und ein Stellmoment für die elektrische Maschine (2) ermittelt, wobei das Antriebsstrangmodell (10) als Eingangsgrößen als physikalische Randbedingungen ein maximal zulässiges Stellmoment des Verbrennungsmotors (1), ein minimal zulässiges Stellmoment des Verbrennungsmotors (1), ein maximal zulässiges Stellmoment der elektrischen Maschine (2), ein minimal zulässiges Stellmoment der elektrischen Maschine (2) und ferner einen Ist-Zustand der Schaltelemente des Getriebes (3) und eine Ist-Beschleunigung einer Ausgangswelle des Getriebes (3) berücksichtigt. Control system according to claim 1, characterized in that the switching sequence control ( 8th ) via the powertrain model ( 10 ) depending on input variables of the powertrain model ( 10 ) as output variables a setting torque for the internal combustion engine ( 1 ) and a setting torque for the electric machine ( 2 ), wherein the driveline model ( 10 ) as input variables as physical boundary conditions a maximum permissible actuating torque of the internal combustion engine ( 1 ), a minimum permissible actuating torque of the internal combustion engine ( 1 ), a maximum allowable actuating torque of the electric machine ( 2 ), a minimum allowable actuating torque of the electric machine ( 2 ) and also an actual state of the switching elements of the transmission ( 3 ) and an actual acceleration of an output shaft of the transmission ( 3 ) considered. Steuerungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltablaufsteuerung (8) das Stellmoment für den Verbrennungsmotor (1) und das Stellmoment für die elektrische Maschine (2) für mehrere Schaltungsphasen ermittelt, nämlich für eine Entlastungsphase des zu öffnenden Schaltelements, eine Synchronisierungsphase des zu schließenden Schaltelements und eine Belastungsphase des zu schließenden Schaltelements. Control system according to claim 2, characterized in that the switching sequence control ( 8th ) the actuating torque for the internal combustion engine ( 1 ) and the actuating torque for the electric machine ( 2 ) for a plurality of circuit phases, namely a discharge phase of the switching element to be opened, a synchronization phase of the switching element to be closed and a load phase of the switching element to be closed. Steuerungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsstrangmodell (10) der Schaltablaufsteuerung (8) das Stellmoment für den Verbrennungsmotor (1) und das Stellmoment für die elektrische Maschine (2) für die Entlastungsphase des zu öffnenden Schaltelements weiterhin abhängig von einem Soll-Abtriebsmoment und abhängig von einer Ausgangsgröße einer Momentvorgabe (11) bestimmt, wobei die Momentvorgabe (11) abhängig von einem Ist-Moment des zu öffnenden Schaltelements als Ausgangsgröße ein Soll-Moment des zu öffnenden Schaltelements bestimmt. Control system according to claim 3, characterized in that the drive train model ( 10 ) of the switching sequence control ( 8th ) the actuating torque for the internal combustion engine ( 1 ) and the actuating torque for the electric machine ( 2 ) for the discharge phase of the switching element to be opened, furthermore dependent on a nominal output torque and dependent on an output variable of a torque input ( 11 ), whereby the moment specification ( 11 ) determined as an output variable, a desired torque of the switching element to be opened depending on an actual torque of the openable switching element. Steuerungssystem nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsstrangmodell (10) der Schaltablaufsteuerung (8) das Stellmoment für den Verbrennungsmotor (1) und das Stellmoment für die elektrische Maschine (2) für die Belastungsphase des zu schließenden Schaltelements weiterhin abhängig von Ausgangsgrößen einer Momentangleichung (12) bestimmt, wobei die Momentangleichung (12) abhängig von einem Soll-Abtriebsmoment, abhängig von einem Ist-Moment des Verbrennungsmotors (1) und abhängig von einem Ist-Moment der elektrischen Maschine (3) als Ausgangsgrößen ein Soll-Moment des Verbrennungsmotor (1) und ein Soll-Moment der elektrischen Maschine (2) bestimmt. Control system according to claim 3 or 4, characterized in that the drive train model ( 10 ) of the switching sequence control ( 8th ) the actuating torque for the internal combustion engine ( 1 ) and the actuating torque for the electric machine ( 2 ) for the loading phase of the switching element to be closed, furthermore dependent on output variables of a momentary equation ( 12 ), whereby the instantaneous equation ( 12 ) depending on a target output torque, depending on an actual torque of the internal combustion engine ( 1 ) and depending on an actual moment of the electric machine ( 3 ) as output variables a desired torque of the internal combustion engine ( 1 ) and a desired torque of the electric machine ( 2 ) certainly. Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsstrangmodell (10) der Schaltablaufsteuerung (8) das Stellmoment für den Verbrennungsmotor (1) und das Stellmoment für die elektrische Maschine (2) für die Synchronisierungsphase des zu schließenden Schaltelements weiterhin abhängig von einem Soll-Abtriebsmoment, und abhängig von einem steuerungsseitigen Anteil und einem regelungsseitigen Anteil einer Beschleunigungsvorgabe für das zu schließende und zu synchronisierende Schaltelement bestimmt. Control system according to one of Claims 3 to 5, characterized in that the drive train model ( 10 ) of the switching sequence control ( 8th ) the actuating torque for the internal combustion engine ( 1 ) and the actuating torque for the electric machine ( 2 ) For the synchronization phase of the switching element to be closed further determined depending on a target output torque, and depending on a control-side portion and a control-side portion of an acceleration default for the closing element to be closed and to be synchronized. Steuerungssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der steuerungsseitige Anteil der Beschleunigungsvorgabe für das zu schließende und zu synchronisierende Schaltelement abhängig von einer Ist-Drehzahldifferenz und abhängig von einer Ist-Differenzbeschleunigung für das zu schließende und zu synchronisierende Schaltelement ist. Control system according to claim 6, characterized in that the control-side portion of the acceleration specification for the closing and to be synchronized switching element is dependent on an actual speed difference and dependent on an actual differential acceleration for the closing and to be synchronized switching element. Steuerungssystem nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Drehzahlregler den regelungsseitigen Anteil der Beschleunigungsvorgabe für das zu schließende und zu synchronisierende Schaltelement abhängig von einer Ist-Drehzahldifferenz und abhängig von einer Soll-Drehzahldifferenz für das zu schließende und zu synchronisierende Schaltelement bestimmt. Control system according to claim 6 or 7, characterized in that a speed controller determines the control-side portion of the acceleration default for closing and to be synchronized switching element depending on an actual speed difference and depending on a target speed difference for the closing and to be synchronized switching element. Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn das Antriebsstrangmodell (10) der Schaltablaufsteuerung (8) feststellt, dass mindestens eine Randbedingungen verletzt wird, dieselbe Randbedingung mit einer Active-Set Strategie eingehalten wird, wobei mindestens eine bislang aktive Gleichung eines an sich überbestimmten Antriebstrangmodells (10) inaktiviert und eine bislang inaktive Gleichung des Antriebstrangmodells (10) aktiviert wird. Control system according to one of claims 1 to 8, characterized in that when the drive train model ( 10 ) of the switching sequence control ( 8th ) determines that at least one boundary condition is violated, the same boundary condition is met with an active-set strategy, wherein at least one hitherto active equation of a per se overdetermined drive train model ( 10 ) and deactivates a hitherto inactive equation of the drive train model ( 10 ) is activated.
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Andreas Michalka et alia: Modellbasierte Steuerungsberechnung für Doppelkupplungsgetriebe als Teil eines neuen Gesamtkonzepts zur Getriebesteuerung und -regelung. In: at – Automatisierungstechnik, 57 (2009) 5, 230-237. - ISSN keine. http://www.oldenbourg-link.com/doi/pdf/10.1524/auto.2009.0767 [abgerufen am 09.08.2013]
Artikel "Modellbasierte Steuerungsberechnung für Doppelkupplungsgetriebe als Teil eines neuen Gesamtkonzepts zur Getriebesteuerung und -regelung, AT-Automatisierungstechnik, 5/2009, S. 230 bis 237"

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