DE102013109236A1

DE102013109236A1 - Verfahren zum Abgleich von Drehmomentanforderungen mehrerer Antriebsaggregate eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102013109236A1
Application number: DE102013109236.5A
Authority: DE
Inventors: Christoph Baumann; Thomas Rauner; Tobias Roulet
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2013-08-27
Filing date: 2013-08-27
Publication date: 2015-03-05

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abgleichen von Drehmomentanforderungen mehrerer Antriebsaggregate eines Kraftfahrzeugs. Dabei umfasst das Verfahren Schritte des Anforderns eines ersten Drehmoments vom ersten Antriebsaggregat und eines zweiten Drehmoments vom zweiten Antriebsaggregat, um das Kraftfahrzeug anzutreiben, des Bestimmens, dass eine erste Abweichung zwischen angefordertem und abgegebenem Drehmoment des ersten Antriebsaggregats geringer als eine zweite Abweichung des zweiten Antriebsaggregats ist und des Adaptierens folgender Anforderungen für Drehmoment vom zweiten Antriebsaggregat an das erste Antriebsaggregat. Dabei sind die erste und die zweite Abweichung aus durchschnittlichen Abweichungen einer Vielzahl baugleicher Antriebsaggregate bestimmt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abgleichen von Antriebsaggregaten bei einem Kraftfahrzeug, das mittels mehrerer Antriebsaggregaten bewegt werden kann.
An Bord eines Hybrid-Kraftfahrzeugs sind mehrere Antriebsaggregate vorgesehen, wobei vorzugweise ein verbrennungsmotorischer Antrieb und ein elektrischer Antrieb miteinander kombiniert werden. Ein elektrisches Antriebsaggregat kann ein positives oder negatives Drehmoment zum Antreiben des Kraftfahrzeugs beisteuern. Bei einem Hybridfahrzeug können z.B. ein Verbrennungsmotor und ein Elektromotor vorgesehen sein, die beide auf Antriebsräder des Kraftfahrzeugs wirken. In einem anderen Beispiel können einer Vorder- und einer Hinterachse des Kraftfahrzeugs jeweils ein eigener Elektromotor zugeordnet sein, sodass insgesamt drei Antriebsaggregate zur Verfügung stehen. Insbesondere ein Elektromotor kann auch zur Verzögerung des Kraftfahrzeugs hergenommen werden, wobei die kinetische Energie des Kraftfahrzeugs in elektrische Energie umgewandelt werden kann. Die Energie kann zwischengespeichert werden, um später zum Antrieb des Kraftfahrzeugs dienen. Ein derartiges System wird Rekuperator genannt.
Eine Steuereinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit mehreren Antriebsaggregaten fordert üblicherweise von einem oder mehreren der Antriebsaggregate ein vorbestimmtes Drehmoment an, um eine angeforderte Leistungsabgabe zu erfüllen. Die Leistungsabgabe kann insbesondere durch einen Fahrerwunsch gesteuert sein, der etwa mittels eines Gaspedals den Grad einer gewünschten Beschleunigung oder Verzögerung ausdrückt. In einer anderen Ausführungsform kann auch ein Fahrerassistenzsystem wie eine automatische Geschwindigkeitssteuerung eine vorbestimmte Leistung oder ein vorbestimmtes Drehmoment an Antriebsrändern des Kraftfahrzeugs anfordern. Die Steuereinrichtung setzt dann diese Anforderung in eine konkrete Momentenanforderung der Antriebsaggregate um.
Üblicherweise besteht jedoch ein Unterschied zwischen dem von einem Antriebsaggregat angeforderten Soll-Drehmoment und einem tatsächlich von ihm bereitgestellten Ist-Drehmoment. Diese Abweichungen können sich aufsummieren, wenn mehrere Antriebsaggregate zur Abgabe eines positiven oder negativen Drehmoments gesteuert werden.
DE 10 2008 009 430 A1 zeigt ein Verfahren zum Betreiben eines Hybridantriebssystems mit einem Verbrennungsmotor und einem Elektroantrieb. Zum Ausgleichen einer Differenz eines angeforderten Soll-Drehmoments und eines abgegebenen Ist-Drehmoments wird ein Adaptionswert verwendet.
DE 103 33 931 A1 zeigt ein Verfahren zum Regeln eines elektromechanisch leistungsverzweigten Hybridantriebs eines Kraftfahrzeugs mit einem Verbrennungsmotor und zwei Elektromaschinen, die durch ein Getriebe gekoppelt sind.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum verbesserten Abgleichen von Drehmomentanforderungen mehrerer Antriebsaggregate eines Kraftfahrzeugs bereitzustellen. Die Erfindung löst diese Aufgaben mittels eines Verfahrens mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs. Unteransprüche geben bevorzugte Ausführungsformen wieder.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Abgleichen von Drehmomentanforderungen mehrerer Antriebsaggregate eines Kraftfahrzeugs umfasst Schritte des Anforderns eines ersten Drehmoments von einem ersten Antriebsaggregat und eines zweiten Drehmoments von einem zweiten Antriebsaggregat, um das Kraftfahrzeug anzutreiben, des Bestimmens, dass eine erste Abweichung zwischen angefordertem und abgegebenem Drehmoment des ersten Antriebsaggregats geringer als eine zweite Abweichung des zweiten Antriebsaggregats ist und des Adaptierens folgender Anforderungen für Drehmoment vom zweiten Antriebsaggregat an das erste Antriebsaggregat. Dabei sind die erste und die zweite Abweichung aus durchschnittlichen Abweichungen einer Vielzahl baugleicher Antriebsaggregate bestimmt.
Erfindungsgemäß kann eine Steuerbarkeit des Kraftfahrzeugs, die beispielsweise auf der Basis einer Schaltqualität eines Getriebes mit Gangstufen, einer Fahrbarkeit oder anderen Parametern bestimmt sein kann, gesteigert sein. Es kann vermieden werden, dass sich Differenzen zwischen angefordertem und bereitgestelltem Drehmoment an den einzelnen Antriebsaggregaten aufsummieren. Auch kann vermieden werden, dass Regelungen bzw. Steuerungen der einzelnen Antriebsaggregate gegeneinander arbeiten. Durch das Adaptieren desjenigen Antriebsaggregats, das die größere Regelabweichung zeigt, auf dasjenige mit der geringeren bzw. geringsten Regelabweichung kann ein insgesamter Regelfehler minimiert sein. Die Steuerung der Antriebsaggregate kann dadurch vereinfacht sein.
Das Adaptieren kann Schritte des Änderns der Anforderung für das erste Drehmoment um einen vorbestimmten Betrag, des Änderns der Anforderung für das zweite Drehmoment, um eine Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs konstant zu halten, des Bestimmens einer Differenz zwischen den Änderungen der Anforderungen und des Abgleichens folgender Anforderungen von Drehmomenten an das zweite Antriebsaggregat um die bestimmte Differenz umfassen. Die Abweichung des ersten Antriebsaggregats kann so als Null angenommen werden und das zweite Antriebsaggregat kann auf das erste adaptiert werden. Dieser Vorgang kann rasch und mit geringem Aufwand durchgeführt werden, während das Kraftfahrzeug sich mit vorbestimmter Geschwindigkeit bewegt. Die Drehmomente und ihre Änderungen können positiv oder negativ sein.
Bevorzugterweise sind die Abweichungen auf der Basis durchschnittlicher Abweichungen einer Vielzahl baugleicher Antriebsaggregate bestimmt. Die Abweichungen können entweder analytisch oder empirisch bestimmt sein.
In einer besonders bevorzugten Variante sind die Abweichungen an verschiedenen Lastpunkten bekannt und die jeweilige Abweichung wird auf der Basis eines geltenden Lastpunkts bestimmt. Dadurch kann je nach der Art des Betriebs der Antriebsaggregate im Kraftfahrzeug das erste an das zweite oder das zweite an das erste adaptiert werden. Für mehr als zwei Antriebsaggregate erfolgt eine entsprechende Behandlung, wobei alle Antriebsaggregate auf dasjenige mit der geringsten Abweichung adaptiert werden.
Der Lastpunkt ist bevorzugterweise durch ein angefordertes Drehmoment und eine Drehzahl des Antriebsaggregats bestimmt. Damit können die wichtigsten Lastparameter der Antriebsaggregate berücksichtigt sein.
In einer weiteren Ausführungsform ist ein Einfluss einer Randbedingung auf die jeweilige Abweichung bekannt und die Abweichung wird auf der Basis einer geltenden Randbedingung bestimmt. So kann die Abweichung noch präziser bestimmt werden.
In einer Ausführungsform umfasst die Randbedingung eine Aggregatstemperatur und/oder eine Umgebungstemperatur. Handelt es sich bei einem der Antriebsaggregate um einen Verbrennungsmotor, so kann die Randbedingung für den Verbrennungsmotor einen Luftdruck umfassen. Handelt es sich um einen Elektromotor, so kann die Randbedingung für den Elektromotor eine Betriebsspannung umfassen. Alternative oder weitere Randbedingungen sind ebenfalls möglich.
Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Figuren genauer beschrieben, in denen:
1 ein Kraftfahrzeug mit mehreren Antriebsaggregaten;
2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Abgleichen von Drehmomentanforderungen der Antriebsaggregate in 1;
3 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Abgleichen von Drehmomentanforderungen im Kraftfahrzeug von 1, und
4 eine schematische Bestimmung einer Abweichung zwischen einem angeforderten und einem abgegebenen Drehmoment eines der Antriebsaggregate im Kraftfahrzeug von 1 darstellt.
1 zeigt ein Kraftfahrzeug 100 mit einem ersten Antriebsaggregat 105 und einem zweiten Antriebsaggregat 110. In anderen Ausführungsformen können auch mehr als zwei Antriebsaggregate vorgesehen sein. Rein exemplarisch soll hier das erste Antriebsaggregat 105 einen Verbrennungsmotor und das zweite Antriebsaggregat 110 einen Elektromotor umfassen. Ein elektrischer Energiespeicher 115 ist bevorzugterweise zum Austauschen elektrischer Energie mit dem zweiten, elektrischen Antriebsaggregat 110 vorgesehen. Das elektrische Antriebsaggregat 110 kann sowohl ein positives als auch ein negatives Drehmoment zum Antrieb des Kraftfahrzeugs 100 bereitstellen. Dabei können mehrere der Antriebsaggregate 105, 110 gleichzeitig auf die Fortbewegung des Kraftfahrzeugs 100 einwirken.
Eine Steuereinrichtung 120 ist zur Steuerung der Antriebsaggregate 105, 110 vorgesehen. Die Steuereinrichtung 120 fordert von den Antriebsaggregaten 105, 110 jeweils ein Soll-Drehmoment an. Die Anforderung der Steuereinrichtung 120 kann beispielsweise auf der Basis einer Pedalstellung eines Gaspedals 125 zur Betätigung durch einen Fahrer des Kraftfahrzeugs 100 erfolgen. In einer anderen Ausführungsform können die Drehmomentanforderungen der Antriebsaggregate 105, 110 auch auf der Basis eines anderen Signals bestimmt werden, beispielsweise auf der Basis einer vorbestimmten Soll-Geschwindigkeit und/oder einer Ist-Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 100.
Die Steuereinrichtung 120 ist mit einem Speicher 130 verbunden, in dem Informationen über Abweichungen zwischen angefordertem und bereitgestelltem Drehmoment für die Antriebsaggregate 105, 110 abgelegt sind. Die Steuereinrichtung 120 ist dazu eingerichtet, die Antriebsaggregate 105, 110 gegeneinander abzugleichen (zu adaptieren), um eine Abweichung zwischen angefordertem Soll-Drehmoment und bereitgestelltem Ist-Drehmoment zu modellieren bzw. zu minimieren. Soll beispielsweise die zweite Antriebseinrichtung 110 ein Drehmoment von 50 Nm abgeben und es ist bekannt, dass das abgegebene Drehmoment bei einer Anforderung von 50 Nm bei etwa 55 Nm liegt, so kann die Steuereinrichtung 120 die Abweichung von 5 Nm berücksichtigen und ein verringertes Drehmoment von 45 Nm anfordern, sodass das zweite Antriebsaggregat 110 das ursprünglich gewünschte Drehmoment von 50 Nm abgibt.
Das erste Antriebsaggregat 105 kann auf das zweite 110 abgeglichen werden oder umgekehrt. Die Steuereinrichtung 120 ist dazu eingerichtet, auf der Basis der im Speicher 130 abgelegten Informationen zunächst zu bestimmen, welches der Antriebsaggregate 105, 110 die geringere Abweichung aufweist. Das bzw. die anderen Antriebsaggregate 105, 110 werden dann auf dasjenige mit der geringsten Abweichung angeglichen.
2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 200 zum Abgleichen von Drehmomentanforderungen der Antriebsaggregate 105, 110 in 1. Das Verfahren 200 ist insbesondere zur Ausführung auf der Steuereinrichtung 120 eingerichtet.
In einem ersten Schritt 202 werden von den Antriebsaggregaten 105, 110 Drehmomente zur Bewegung bzw. Beschleunigung des Kraftfahrzeugs 100 angeordert, so dass sich das Kraftfahrzeug 100 in Bewegung befindet. Jedes Drehmoment kann positiv oder negativ sein oder auch Null betragen. In einem folgenden Schritt 205 wird optional für jedes der Antriebsaggregate 105, 110 ein Lastpunkt bestimmt. Der Lastpunkt kann auf der Basis eines angeforderten Drehmoments und einer Drehzahl bestimmt sein. In weiteren Ausführungsformen können noch weitere Parameter zur Beschreibung des Lastpunkts verwendet werden.
In einem Schritt 210 werden optional Randbedingungen bestimmt, die auf die jeweilige Abweichung zwischen angefordertem und abgegebenem Drehmoment der Antriebsaggregate 105, 110 einen Einfluss haben. Eine Randbedingung kann beispielsweise eine Temperatur des Antriebsaggregats 105, 110 und/oder eine Umgebungstemperatur betreffen. Handelt es sich beim Antriebsaggregat um einen Verbrennungsmotor, so kann die Randbedingung einen Luftdruck, eine Lufttemperatur oder eine Luftfeuchtigkeit umfassen. Handelt es sich bei dem Antriebsaggregat 105, 110 um einen Elektromotor, so kann die Randbedingung beispielsweise eine Betriebsspannung umfassen.
In darauf folgenden Schritten 215 und 220 werden für die Antriebsaggregate 105, 110 jeweils Abweichungen zwischen dem angeforderten und dem abgegebenen Drehmoment bestimmt. Diese Bestimmung wird bevorzugterweise auf der Basis der bestimmten Lastpunkte und weiter bevorzugt unter Berücksichtigung der bestimmten Randbedingungen durchgeführt. Diese Bestimmung wird unten mit Bezug auf 4 noch genauer erläutert.
In einem Schritt 225 wird dasjenige Antriebsaggregat 105, 110 bestimmt, dessen Abweichung zwischen angefordertem und bereitgestelltem Drehmoment am geringsten ist. In einem nachfolgenden Schritt 230 werden folgende Drehmomentanforderungen für alle anderen Antriebsaggregate 105, 110 auf der Basis des Antriebsaggregats 105, 110 mit der kleinsten Abweichung adaptiert. Das Adaptieren wird im Anschluss mit Bezug auf Figur 3 genauer ausgeführt.
3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 300 zum Abgleichen von Drehmomentanforderungen im Kraftfahrzeug 100 von 1. In einem ersten Schritt 305 wird optional bestimmt, dass sich das Kraftfahrzeug 100 mit einer konstanten Geschwindigkeit bewegt. Diese Geschwindigkeit kann in einem vorbestimmten Bereich liegen, beispielsweise zwischen 20 und 50 km/h.
In einem Schritt 310 wird die Anforderung für das erste Drehmoment an das erste Antriebsaggregat 105 um einen vorbestimmten Betrag geändert. Die Änderung kann in positiver oder negativer Weise erfolgen. Das angeforderte Drehmoment kann vor oder nach der Änderung auch 0 entsprechen.
In einem Schritt 315 wird möglichst gleichzeitig zum Schritt 310 die Anforderung für das zweite Drehmoment vom zweiten Antriebsaggregat 110 geändert, um die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 100 konstant zu halten. Diese Änderung erfolgt bevorzugterweise in Form einer Regelung.
In einem Schritt 320 wird eine Differenz der Änderungen der angeforderten Drehmomente der Antriebsaggregate 105, 110 bestimmt. Im Folgenden werden Anforderungen für ein zweites Drehmoment an das zweite Antriebsaggregat 110 um die im Schritt 320 bestimmte Differenz abgeglichen.
Anstelle des Verfahrens von 300 kann auch eine andere Herangehensweise zum Abgleichen der Drehmomentanforderungen der Antriebsaggregate 105, 110 im Kraftfahrzeug 100 verwendet werden.
4 zeigt eine schematische Bestimmung 400 einer Abweichung zwischen einem angeforderten und einem abgegebenen Drehmoment eines der Antriebsaggregate 105, 110 im Kraftfahrzeug 100 von 1. Die Bestimmung 400 ist insbesondere zur Implementation eines der Schritte 215 oder 220 aus 2 eingerichtet.
Bevorzugterweise erfolgt eine Bestimmung der erwarteten Abweichung zwischen einem angeforderten und einem bereitgestellten Drehmoment für eines der Antriebsaggregate 105, 110 mittels eines Kennfelds 405 auf der Basis eines oder mehrerer Parameter, die einen Lastpunkt des Antriebsaggregats 105, 110 definieren. Bevorzugterweise ist der Lastpunkt durch ein angefordertes Drehmoment 410 und eine Drehzahl 415 des Antriebsaggregats 105, 110 definiert. In einer einfachen Ausführungsform kann die solchermaßen bestimmte Abweichung unmittelbar bereitgestellt und weiterverarbeitet werden.
In einer anderen Ausführungsform kann eine Randbedingung 420 bestimmt werden, die potenziell einen Einfluss auf die Abweichung des Drehmoments des Antriebsaggregats 105, 110 hat. Der Einfluss kann beispielsweise in einer Kennlinie 425 festgehalten sein. Die Kennlinie 425 ordnet einem Wert der Randbedingung 420 einen Faktor zu, der in einem Multiplikator 430 mit dem zuvor bestimmten Wert für die Abweichung multipliziert wird. Hat die Randbedingung 420 keinen Einfluss auf die Abweichung, so ist ein Faktor von 1 zugeordnet.
In entsprechender Weise können noch weitere Randbedingungen 420 mittels weiteren Kennlinien 425 und weiteren Multiplikatoren 430 nacheinander zur Korrektur der zuvor bestimmten Abweichung herangezogen werden. Sind alle Randbedingungen 420 berücksichtigt, so wird die bestimmte Abweichung über eine Schnittstelle 435 bereitgestellt.
Anstelle der Multiplikatoren 430 können auch Additionsglieder oder andere Glieder zur linearen Verknüpfung verwendet werden.
In einer weiteren Ausführungsform ist das Kennfeld 405 mehrdimensional ausgeführt, wobei für die Parameter des Lastpunkts und für jede Randbedingung 420 jeweils eine Dimension vorgesehen ist. Dadurch können auch nichtlineare oder anderweitig schwer zu modulierende Einflüsse der Randbedingungen 420 auf die bestimmte Abweichung modelliert werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102008009430 A1 [0005]
DE 10333931 A1 [0006]

Claims

Verfahren (200) zum Abgleichen von Drehmomentanforderungen mehrerer Antriebsaggregate (105, 110) eines Kraftfahrzeugs (100), welches folgende Schritte umfasst: – Anfordern (202) eines ersten Drehmoments vom einem ersten Antriebsaggregat (105) und eines zweiten Drehmoments vom zumindest einem zweiten Antriebsaggregat (110), um das Kraftfahrzeug anzutreiben; – Bestimmen (225), dass eine erste Abweichung zwischen angefordertem und abgegebenem Drehmoment des ersten Antriebsaggregats (105) geringer ist als eine zweite Abweichung des zweiten Antriebsaggregats (110); – Adaptieren (230) des angeforderten Drehmoments vom zweiten Antriebsaggregat (105) an das Drehmoment des ersten Antriebsaggregat (110); dadurch gekennzeichnet, dass – die erste und die zweite Abweichung aus durchschnittlichen Abweichungen einer Vielzahl baugleicher Antriebsaggregate (105, 110) bestimmt sind.
Verfahren (200) nach Anspruch 1, wobei das Adaptieren (230) folgende Schritte (300) umfasst: – Ändern (310) der Anforderung für das erste Drehmoment um einen vorbestimmten Betrag; – Ändern (315) der Anforderung für das zweite Drehmoment, um im Ergebnis der Anpassung der Drehzahlen des oder der Antriebsaggregate die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs (100) konstant zu halten; – Bestimmen (320) einer Differenz zwischen den Änderungen der Anforderungen, und – Abgleichen (325) folgender Anforderungen von Drehmomenten an das zweite Antriebsaggregat (110) um die bestimmte Differenz.
Verfahren (200) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Abweichungen auf der Basis durchschnittlicher Abweichungen einer Vielzahl baugleicher Antriebsaggregate (105, 110) bestimmt sind.
Verfahren (200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Abweichungen an verschiedenen Lastpunkten bekannt sind und die jeweilige Abweichung auf der Basis eines geltenden Lastpunkts bestimmt (405) wird.
Verfahren (200) nach Anspruch 4, wobei der Lastpunkt durch ein angefordertes Drehmoment (410) und eine Drehzahl (415) des Antriebsaggregats (405, 410) bestimmt ist.
Verfahren (200) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei ein Einfluss einer Randbedingung (420) auf die jeweilige Abweichung bekannt ist und die Abweichung auf der Basis einer geltenden Randbedingung bestimmt (430) wird.
Verfahren (200) nach Anspruch 6, wobei die Randbedingung (420) eine Aggregatstemperatur und/oder eine Umgebungstemperatur umfasst.
Verfahren (200) nach Anspruch 6 oder 7, wobei eines der Antriebsaggregate (105) einen Verbrennungsmotor umfasst und die Randbedingung (420) für den Verbrennungsmotor einen Luftdruck umfasst.
Verfahren (200) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei eines der Antriebsaggregate (110) einen Elektromotor umfasst und die Randbedingung (420) für den Elektromotor eine Betriebsspannung umfasst.