DE102014221055A1 - Drehzahlbegrenzung einer Antriebsmaschine bei einem Fahrzeug mit mehreren unterschiedliche Fahrzeugachsen antreibenden Antriebsmaschinen - Google Patents

Drehzahlbegrenzung einer Antriebsmaschine bei einem Fahrzeug mit mehreren unterschiedliche Fahrzeugachsen antreibenden Antriebsmaschinen Download PDF

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Ingo Tassinger
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Abstract

Ein Aspekt der Erfindung betrifft eine Antriebssteuereinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einer ersten Fahrzeugachse und einer zweiten Fahrzeugachse, welches eine erste Antriebsmaschine mit einem nachgeschalteten Schaltgetriebe mit mehreren schaltbaren Getriebegängen und eine zweite Antriebsmaschine umfasst. Die erste Antriebsmaschine ist mit der ersten Fahrzeugachse und nicht mit der zweiten Fahrzeugachse gekoppelt und treibt die erste Fahrzeugachse an. Die zweite Antriebsmaschine ist mit der zweiten Fahrzeugachse und nicht mit der ersten Fahrzeugachse gekoppelt und treibt die zweite Fahrzeugachse an. Die Antriebssteuereinrichtung ist eingerichtet, einen ersten Geschwindigkeitsgrenzwert für die Fahrzeuggeschwindigkeit in Abhängigkeit eines Drehzahlgrenzwerts für die erste Antriebsmaschine und des gewählten Getriebegangs des Schaltgetriebes zu bestimmen. Ferner ist ein elektronischer Geschwindigkeitsbegrenzer zum Begrenzen der Fahrzeuggeschwindigkeit vorgesehen. Diese bestimmt eine Steuergröße in Abhängigkeit des ersten Geschwindigkeitsgrenzwerts und der Fahrzeuggeschwindigkeit, beispielsweise eine Drehmomentenvorgabe. In Abhängigkeit dieser Steuergröße werden die erste und die zweite Antriebsmaschine gesteuert.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Antriebssteuereinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einer ersten Fahrzeugachse und einer zweiten Fahrzeugachse, wobei das Fahrzeug eine erste Antriebsmaschine mit einem nachgeschalteten Schaltgetriebe mit mehreren schaltbaren Getriebegängen und eine zweite Antriebsmaschine umfasst. Die erste Antriebsmaschine ist mit der ersten Fahrzeugachse und nicht mit der zweiten Fahrzeugachse gekoppelt, während die zweite Antriebsmaschine mit der zweiten Fahrzeugachse und nicht mit der ersten Fahrzeugachse gekoppelt ist.
  • Es sind sogenannte Achs-Hybrid-Fahrzeuge bekannt (auch als Axlesplit-Hybrid oder Through-the-Road-Hybrid bezeichnet), bei denen ein konventioneller Verbrennungsmotor mit einem nachgeschalteten Schaltgetriebe eine erste Fahrzeugachse und nicht die zweite Fahrzeugachse antreibt, wohingegen eine elektrische Maschine die zweite Fahrzeugachse und nicht die erste Fahrzeugachse antreibt. Die beiden Antriebsmaschinen sind im Fahrzeug nicht direkt miteinander mechanisch gekoppelt; eine mechanische Kopplung findet über die Straße statt.
  • Bei derartigen Fahrzeugen mit Antrieb einer Fahrzeugachse über mindestens eine Antriebsmaschine und Antrieb der anderen Fahrzeugachse über eine andere Antriebsmaschine wird zur Drehzahlbegrenzung der einzelnen Antriebsmaschinen für jede einzelne Antriebsmaschine eine individuelle Drehzahlbegrenzung im Antriebsstrang mit jeweils einem eigenen Regler vorgesehen. Eine Drehzahlbegrenzung der einzelnen Antriebsmaschinen ist nötig, um die jeweilige Antriebsmaschine vor zu hohen Drehzahlen zu schützen. Wenn beispielsweise die Drehzahl einer Antriebsmaschine die jeweilige individuelle Drehzahlgrenze der Antriebsmaschine überschreitet, wird das Soll-Drehmoment der Antriebsmaschine derart reduziert, so dass die Drehzahl der Antriebsmaschine sinkt und so die Drehzahl der Antriebsmaschine begrenzt wird.
  • Da sich die einzelnen Regler gegenseitig durch die Kopplung der beiden einzeln geregelten Achsen über die Straße beeinflussen können, erfolgt eine Synchronisierung der Regler der Drehzahlbegrenzungen der einzelnen Maschinen über die Applikation der einzelnen Begrenzungen. Jedoch ist eine Synchronisierung der Regler aufgrund der unterschiedlichen Basis nur schwer möglich.
  • Unter Umständen könnte es passieren, dass eine mit einer Fahrzeugachse gekoppelte Antriebsmaschine eine andere, mit der anderen Fahrzeugachse gekoppelte Antriebsmaschine über die individuelle Drehzahlgrenze der zweit genannten Antriebsmaschine zieht und damit beschädigt. Dies könnte insbesondere dann geschehen, wenn die den Drehzahlgrenzen entsprechenden maximalen Achsgeschwindigkeiten der beiden Fahrzeugachsen unterschiedlich hoch sind. In diesem Fall könnte die Achse mit der niedrigeren maximalen Achsgeschwindigkeit von der Achse mit der höheren maximalen Achsgeschwindigkeit bei genügend Überschussleistung „überdrückt” werden. Damit würde die Achse mit der niedrigeren maximalen Achsgeschwindigkeit über die achsindividuelle Drehzahlgrenze gezogen.
  • Der Antriebsmaschine kann ein Automatikgetriebe nachgeschaltet ist, welches wahlweise auch manuell betrieben werden kann, d. h. der Fahrer kann im manuellen Schaltbetrieb die Gangstufe selbst wählen. Um zu verhindern, dass im manuellen Betriebsmodus diese Antriebsmaschine die Drehzahlgrenze übersteigt, kann es vorgesehen sein, dass vor Erreichen der Drehzahlgrenze eine Zwangshochschaltung des Getriebegangs des dieser Antriebsmaschine nachgeschalteten Automatikgetriebes erfolgt, wodurch die Drehzahl dieser Antriebsmaschine dann wieder deutlich reduziert werden kann. Eine derartige Zwangshochschaltung ist für den Fahrer unerwartet, wenn sich das Fahrzeug im manuellen Schaltbetrieb befindet.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Antriebssteuereinrichtung und ein entsprechendes Verfahren zur Antriebssteuerung für derartige Kraftfahrzeuge, insbesondere für Achs-Hybrid-Fahrzeuge, anzugeben, welche eine Verletzung der individuellen Drehzahlgrenze einer Antriebsmaschine vermeiden.
  • Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
  • Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Antriebssteuereinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einer ersten Fahrzeugachse und einer zweiten Fahrzeugachse, welches eine erste Antriebsmaschine (beispielsweise einen Verbrennungsmotor) mit einem nachgeschalteten Schaltgetriebe mit mehreren schaltbaren Getriebegängen und eine zweite Antriebsmaschine (beispielsweise eine elektrische Maschine) umfasst. Die erste Antriebsmaschine ist mit der ersten Fahrzeugachse und nicht mit der zweiten Fahrzeugachse gekoppelt und treibt die erste Fahrzeugachse an. Die zweite Antriebsmaschine ist mit der zweiten Fahrzeugachse und nicht mit der ersten Fahrzeugachse gekoppelt und treibt die zweite Fahrzeugachse an. Beispielsweise handelt es sich bei dem Fahrzeug um ein Achs-Hybrid-Fahrzeug mit zumindest einem Verbrennungsmotor als Antriebsmaschine für die erste Fahrzeugachse und zumindest einer elektrischen Maschine als Antriebsmaschine für die zweite Fahrzeugachse.
  • Die Antriebssteuereinrichtung ist eingerichtet, einen ersten Geschwindigkeitsgrenzwert für die Fahrzeuggeschwindigkeit in Abhängigkeit eines Drehzahlgrenzwerts für die erste Antriebsmaschine und des gewählten Getriebegangs des Schaltgetriebes zu bestimmen. Bei einem gegebenen Drehzahlgrenzwert, einem aktuellen Getriebegang und der daraus resultierenden Übersetzung lässt sich beispielsweise aus dem Drehzahlgrenzwert und dem aktuellen Getriebegang eine resultierende Fahrzeuggeschwindigkeit berechnen, die sich ergeben würde, wenn die erste Antriebsmaschine mit dem Drehzahlgrenzwert dreht; diese Fahrzeuggeschwindigkeit kann beispielsweise als Geschwindigkeitsgrenzwert verwendet werden. Beispielsweise ergibt sich bei einem Drehzahlgrenzwert von 6500 U/min und eingelegtem 2. Getriebegang eine Fahrzeuggeschwindigkeit von 90 km/h als Geschwindigkeitsgrenzwert.
  • Ferner ist ein elektronischer Geschwindigkeitsbegrenzer zum Begrenzen der Fahrzeuggeschwindigkeit vorgesehen. Diese fungiert als Regler und vergleicht den ersten Geschwindigkeitsgrenzwert und die Fahrzeuggeschwindigkeit und bestimmt eine Steuergröße (Reglerausgangsgröße) in Abhängigkeit des ersten Geschwindigkeitsgrenzwerts und der Fahrzeuggeschwindigkeit, beispielsweise eine Drehmomentenvorgabe. Der Geschwindigkeitsbegrenzer bewirkt beispielsweise eine Begrenzung des Drehmoments kurz unterhalb des Geschwindigkeitsgrenzwerts, so dass ein weiterer Geschwindigkeitsanstieg gehemmt wird. Dies wird auch als elektronische Abregelung bezeichnet.
  • In Abhängigkeit dieser Steuergröße werden die erste und die zweite Antriebsmaschine gesteuert.
  • Beispielsweise werden eine Steuergröße in Form einer Gesamtmomentvorgabe und dann aus der Gesamtmomentvorgabe jeweils eine Antriebsmaschinen individuelle Momentvorgabe für die beiden Antriebsmaschinen berechnet. Vorzugsweise wird die Gesamtmomentvorgabe in Antriebsmaschinen individuelle Momentvorgaben für die beiden Antriebsmaschinen (und für ein oder mehrere etwaige weitere Maschinen) aufgeteilt (beispielsweise im Verhältnis 50:50 oder 60:40). In Abhängigkeit der individuellen Momentvorgaben für die beiden Antriebsmaschinen können dann die beiden Antriebsmaschinen gesteuert werden.
  • Selbstverständlich ist es möglich, dass aus der Steuergröße Soll-Größen (z. B. Soll-Drehmomentwerte) für dem Geschwindigkeitsregelkreis unterlagerte Regelkreise zur Regelung der Antriebsmaschinen bestimmt werden.
  • Das erfindungsgemäße Konzept basiert auf dem Gedanken, einen Geschwindigkeitsbegrenzer als gemeinsamen Geschwindigkeitsregler für die beiden Antriebsmaschinen vorzusehen, um das Einhalten eines sich aus dem Getriebegang und dem ersten Drehzahlgrenzwert ergebenden Geschwindigkeitsgrenzwerts des Fahrzeugs und damit auch das Einhalten des ersten Drehzahlgrenzwerts der ersten Antriebsmaschine zu gewährleisten. Dieses Konzept kann leicht auch auf mehrere Drehzahlgrenzwerte verschiedener Antriebsmaschinen erweitert werden, deren Einhalten durch einen einzigen Geschwindigkeitsbegrenzer als gemeinsamen Regler für diese Antriebsmaschinen gewährleistet werden kann. Eine Synchronisation separater Drehzahlbegrenzer der einzelnen Antriebsmaschinen, die sich gegenseitig beeinflussen können, ist somit nicht mehr nötig.
  • Es muss nur noch ein Regler in Form eines Geschwindigkeitsbegrenzers zum Einhalten von einem Drehzahlgrenzwert der ersten Antriebsmaschine oder mehreren Drehzahlgrenzwerte mehrere Maschinen vorgesehen werden.
  • Bei dem Schaltgetriebe der ersten Antriebsmaschine handelt es sich vorzugsweise um ein Automatikgetriebe, welches wahlweise auch manuell betrieben werden kann, d. h. der Fahrer kann im manuellen Schaltbetrieb die Gangstufe selbst wählen. Eine Zwangshochschaltung des Getriebegangs kann durch das erfindungsgemäße Konzept in den meisten Fällen verhindert werden.
  • Es ist von Vorteil, wenn die Antriebssteuereinrichtung eingerichtet ist, einen zweiten Geschwindigkeitsgrenzwert (z. B. 120 km/h) für die Fahrzeuggeschwindigkeit in Abhängigkeit eines Drehzahlgrenzwerts (z. B. 10000 U/min) für die zweite Antriebsmaschine zu bestimmen. Der zweite Geschwindigkeitsgrenzwert entspricht vorzugsweise der Fahrzeuggeschwindigkeit, die sich ergeben würde, wenn die zweite Antriebsmaschine mit einer Drehzahl dreht, die dem Drehzahlgrenzwert entspricht.
  • Der zweiten Antriebsmaschine (beispielsweise in Form eines Elektromotors) kann auch ein Schaltgetriebe mit mehreren Antriebsgängen (beispielsweise 2 Gängen) nachgeschaltet sein. Bei einem gegebenen Drehzahlgrenzwert der zweiten Antriebsmaschine, einem aktuellen Getriebegang des Getriebes der zweiten Antriebsmaschine und der daraus resultierenden Übersetzung lässt sich beispielsweise eine resultierende Fahrzeuggeschwindigkeit berechnen, die sich ergeben würde, wenn die zweite Antriebsmaschine mit dem Drehzahlgrenzwert dreht; diese Fahrzeuggeschwindigkeit entspricht vorzugsweise dem zweiten Geschwindigkeitsgrenzwert.
  • Die Antriebssteuereinrichtung ist eingerichtet, einen ausgewählten Geschwindigkeitsgrenzwert (z. B. 90 km/h) als den kleinsten Wert aus zumindest dem ersten Geschwindigkeitsgrenzwert (z. B. 90 km/h) der ersten Antriebsmaschine und dem zweiten Geschwindigkeitsgrenzwerts (z. B. 120 km/h) der zweiten Antriebsmaschine auszuwählen. Es wird also das Minimum aus einer Menge von Geschwindigkeitsgrenzwerten bestimmt, die zumindest den ersten Geschwindigkeitsgrenzwert und den zweiten Geschwindigkeitsgrenzwert umfassen.
  • Der Geschwindigkeitsbegrenzer ist eingerichtet, die Steuergröße in Abhängigkeit des ausgewählten Geschwindigkeitsgrenzwerts und der Fahrzeuggeschwindigkeit zu bestimmen.
  • Hierdurch ist es möglich, das Einhalten des Drehzahlgrenzwerts der ersten Antriebsmaschine und das Einhalten des Drehzahlgrenzwerts der zweiten Antriebsmaschine durch einen einzigen Geschwindigkeitsbegrenzer als gemeinsamen Regler für diese Antriebsmaschinen zu gewährleisten.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Antriebssteuereinrichtung ferner eingerichtet, einen dritten Geschwindigkeitsgrenzwert für die Fahrzeuggeschwindigkeit in Abhängigkeit eines Drehzahlgrenzwerts für eine dritte Maschine zu bestimmen, welche entweder mit der ersten Fahrzeugachse und nicht mit der zweiten Fahrzeugachse gekoppelt ist oder mit der zweiten Fahrzeugachse und nicht mit der ersten Fahrzeugachse gekoppelt ist. Bei der dritten Maschine kann es sich um eine Antriebsmaschine zum Antrieb der hiermit gekoppelten Antriebsachse handeln (beispielsweise ein Elektromotor). Es muss sich jedoch nicht zwingend um eine Antriebsmaschine handeln, beispielsweise handelt es sich um einen elektrischen Generator, der von der gekoppelten Achse angetrieben wird. Es kann sich auch um eine elektrische Maschine handeln, die zeitweise als Elektromotor und zeitweise als Generator betrieben wird.
  • Der Geschwindigkeitsgrenzwert wird als der kleinste Wert aus zumindest dem ersten, zweiten und dritten Geschwindigkeitsgrenzwert ausgewählt.
  • Der Geschwindigkeitsbegrenzer ist eingerichtet, die Steuergröße in Abhängigkeit des ausgewählten Geschwindigkeitsgrenzwerts und der Fahrzeuggeschwindigkeit zu bestimmen.
  • Somit ist es möglich, das Einhalten des Drehzahlgrenzwerts der ersten Antriebsmaschine, das Einhalten des Drehzahlgrenzwerts der zweiten Antriebsmaschine und das Einhalten des Drehzahlgrenzwerts der dritten Maschine durch einen einzigen Geschwindigkeitsbegrenzer zu gewährleisten.
  • Vorzugsweise ist die Antriebssteuereinrichtung eingerichtet, die erste, die zweite Antriebsmaschine und die dritte (Antriebs-)Maschine in Abhängigkeit der Steuergröße zu steuern. Bei der dritten Maschine handelt es sich mit Vorteil um eine Antriebsmaschine zum Antrieb der ersten oder zweiten Fahrzeugachse.
  • Beispielsweise wird eine Steuergröße in Form einer Gesamtmomentvorgabe berechnet und dann in Antriebsmaschinen individuelle Momentvorgaben für die drei Antriebsmaschinen aufgeteilt (beispielsweise im Verhältnis 34:33:33). In Abhängigkeit der individuellen Momentvorgaben für die drei Antriebsmaschinen können dann die drei Antriebsmaschinen gesteuert werden.
  • Das vorstehend beschriebene Konzept kann von drei Maschinen auf vier, fünf oder gar sechs Maschinen erweitert werden.
  • Bei Verwendung des erfindungsgemäßen Konzepts für mindestens drei Maschinen kann die Antriebssteuereinrichtung eingerichtet sein, einen achsbezogenen Geschwindigkeitsgrenzwert für die erste Fahrzeugachse unter Berücksichtigung eines Drehzahlgrenzwerts für die erste Antriebsmaschine und des gewählten Getriebegangs des Schaltgetriebes zu bestimmen. Der achsbezogene Geschwindigkeitsgrenzwert für die erste Fahrzeugachse wird beispielsweise unter Berücksichtigung eines weiteren Drehzahlgrenzwerts für eine weitere Maschine (Antriebsmaschine oder keine Antriebsmaschine) bestimmt, welche mit der ersten Fahrzeugachse und nicht mit der zweiten Fahrzeugachse gekoppelt ist.
  • Der achsbezogene Geschwindigkeitsgrenzwert der ersten Fahrzeugachse wird beispielsweise ermittelt, indem ein Geschwindigkeitsgrenzwert für die erste Antriebsmaschine und ein Geschwindigkeitsgrenzwert für die weitere Maschine an dieser Achse bestimmt werden, und der minimale Wert aus zumindest diesen Geschwindigkeitsgrenzwerten ausgewählt wird. Selbstverständlich können auf die gleiche Weise auch die Drehzahlgrenzwerte für mehr als eine weitere Maschine an dieser Achse berücksichtigt werden.
  • Der achsbezogene Geschwindigkeitsgrenzwert der ersten Fahrzeugachse ist vorzugsweise so gewählt, dass die Drehzahlgrenzwerte der mit dieser Achse gekoppelten Maschinen nicht überschritten werden.
  • Auf ähnliche Weise kann ein achsbezogener Geschwindigkeitsgrenzwert für die zweite Fahrzeugachse unter Berücksichtigung des Drehzahlgrenzwerts für die zweite Antriebsmaschine bestimmt werden. Der achsbezogene Geschwindigkeitsgrenzwert für die zweite Fahrzeugachse wird beispielsweise unter Berücksichtigung eines weiteren Drehzahlgrenzwerts für eine weitere Maschine (Antriebsmaschine oder keine Antriebsmaschine) bestimmt, welche mit der zweiten Fahrzeugachse und nicht mit der ersten Fahrzeugachse gekoppelt ist. Selbstverständlich können auf die gleiche Weise auch die Drehzahlgrenzwerte für mehr als eine weitere Maschine berücksichtigt werden.
  • Der achsbezogene Geschwindigkeitsgrenzwert der zweiten Fahrzeugachse wird beispielsweise ermittelt, indem ein Geschwindigkeitsgrenzwert für die zweite Antriebsmaschine und ein Geschwindigkeitsgrenzwert für die weitere Maschine an dieser Achse bestimmt wird, und der minimale Wert aus zumindest diesen Geschwindigkeitsgrenzwerten ausgewählt wird. Selbstverständlich können auf die gleiche Weise auch die Drehzahlgrenzwerte für mehr als eine weitere Maschine an dieser Achse berücksichtigt werden.
  • Der achsbezogene Geschwindigkeitsgrenzwert der zweiten Fahrzeugachse ist vorzugsweise so gewählt, dass die Drehzahlgrenzwerte der mit dieser Achse gekoppelten Maschinen nicht überschritten werden.
  • Es wird ein ausgewählter Geschwindigkeitsgrenzwert als der kleinste Wert aus den beiden Geschwindigkeitsgrenzwerten der beiden Fahrzeugachsen ausgewählt.
  • Der Geschwindigkeitsbegrenzer ist eingerichtet, die Steuergröße in Abhängigkeit des ausgewählten Geschwindigkeitsgrenzwerts und der Fahrzeuggeschwindigkeit zu bestimmen.
  • Die Antriebssteuereinrichtung ist vorzugsweise eingerichtet, die erste, die zweite Antriebsmaschine und die ein oder mehreren Maschinen in Abhängigkeit der Steuergröße zu steuern. Vorzugsweise handelt es sich bei der oder den weiteren Maschinen um eine oder mehrere Antriebsmaschinen zum Antrieb der jeweils gekoppelten Fahrzeugachse.
  • Aus den einzelnen Drehzahlgrenzwerten der jeweiligen Maschinen an den beiden Achsen kann also jeweils eine achsbezogene Grenzgeschwindigkeit für jede der beiden Achsen ermittelt werden, z. B. eine Grenzgeschwindigkeit von 90 km/h für die erste Fahrzeugachse aufgrund der Drehzahlgrenzen der mit der ersten Fahrzeugachse gekoppelten einen oder mehreren Maschinen und eine Grenzgeschwindigkeit von 120 km/h für die zweite Fahrzeugachse aufgrund der Drehzahlgrenzen der mit der zweiten Fahrzeugachse gekoppelten einen oder mehreren Maschinen. Diese Achsgeschwindigkeitsgrenzwerte der beiden Achsen werden dann verglichen und die minimale Achsgeschwindigkeit (z. B. 90 km/h) wird als Geschwindigkeitsgrenzwert für den Geschwindigkeitsbegrenzer verwendet. Damit können die Drehzahlgrenzen der einzelnen Maschine auf den Einzelachsen immer eingehalten werden.
  • Bei der Steuergröße als Ausgangsgröße des Geschwindigkeitsbegrenzers handelt es sich vorzugsweise um eine Drehmomentvorgabe zur Steuerung des Drehmoments der hierdurch gesteuerten oder mehreren Maschinen. Beispielsweise handelt es sich hierbei um eine radbezogene Drehmomentvorgabe, die vorzugsweise das Gesamtdrehmoment von vier Antriebsrädern vorgibt. Das Gesamtdrehmoment wird dann in die Drehmomentvorgabe für die einzelnen Antriebsmaschinen aufgeteilt.
  • Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Antriebssteuerung für ein Kraftfahrzeug mit einer ersten Fahrzeugachse und einer zweiten Fahrzeugachse, welches eine erste Antriebsmaschine mit einem nachgeschalteten Schaltgetriebe mit mehreren schaltbaren Getriebegängen und eine zweite Antriebsmaschine umfasst. Hierbei sind die erste Antriebsmaschine mit der ersten Fahrzeugachse und nicht mit der zweiten Fahrzeugachse gekoppelt und die zweite Antriebsmaschine mit der zweiten Fahrzeugachse und nicht mit der ersten Fahrzeugachse gekoppelt.
  • Bei dem Verfahren wird ein erster Geschwindigkeitsgrenzwert für die Fahrzeuggeschwindigkeit in Abhängigkeit eines Drehzahlgrenzwerts für die erste Antriebsmaschine und des gewählten Getriebegangs des Schaltgetriebes bestimmt. Es wird eine Steuergröße in Abhängigkeit des ersten Geschwindigkeitsgrenzwerts und der Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt, welche eine Begrenzung der Fahrzeuggeschwindigkeit auf den Geschwindigkeitsgrenzwert erlaubt. Die erste und die zweite Antriebsmaschine werden in Abhängigkeit der Steuergröße gesteuert.
  • Die vorstehenden Ausführungen zur erfindungsgemäßen Antriebssteuereinrichtung nach dem ersten Aspekt der Erfindung gelten in entsprechender Weise auch für das erfindungsgemäße Verfahren nach dem zweiten Aspekt der Erfindung. An dieser Stelle nicht explizit beschriebene vorteilhafte Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens entsprechen den beschriebenen vorteilhaften Ausführungsbeispielen der erfindungsgemäßen Antriebssteuereinrichtung.
  • Die Erfindung wird nachfolgend unter Zuhilfenahme der beigefügten Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben.
  • 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Steuereinrichtung für ein zweiachsiges Kraftfahrzeug mit einer Vorderachse VA und einer Hinterachse HA. Die Hinterachse HA wird von einer ersten Antriebsmaschine 1 in Form eines Verbrennungsmotors mit einem nachgeschalteten Getriebe 4 angetrieben. Bei dem Getriebe handelt es sich vorzugsweise um ein Automatikgetriebe mit beispielsweise 8 Gängen in Vorwärtsrichtung, welches wahlweise vom Fahrer auch manuell geschaltet werden kann.
  • Die Vorderachse VA wird von einer zweiten Antriebsmaschine 2 mit einem nachgeschalteten Getriebe 5 (beispielsweise mit 2 Gängen in Vorwärtsrichtung) angetrieben. Ferner ist eine dritte Antriebsmaschine 3 in Form einer elektrischen Maschine vorgesehen. Sowohl die elektrische Maschine 2 als auch die elektrische Maschine 3 können sowohl als Elektromotor als auch als Generator betrieben werden. Bei Betrieb als Elektromotor wird ein positives Drehmoment als Sollmoment der jeweiligen Maschine vorgegeben; bei Betrieb als Generator wird ein negatives Drehmoment als Sollmoment der jeweiligen Maschine vorgegeben.
  • Für die erste Antriebsmaschine 1 existiert ein Drehzahlgrenzwert nmax,1, den die Drehzahl der Antriebsmaschine 1 nicht überschreiten darf. Für die zweite Antriebsmaschine 2 existiert ein Drehzahlgrenzwert nmax,2, den die Drehzahl der Antriebsmaschine 2 nicht überschreiten darf. Für die dritte Antriebsmaschine 3 existiert ein Drehzahlgrenzwert nmax,3, den die Drehzahl der Antriebsmaschine 3 nicht überschreiten darf. Die Drehzahlgrenzwerte nmax,1, nmax,2 und nmax,3 sind in einem Speicher 6 abgelegt.
  • Für die erste Antriebsmaschine 1 wird in dem Block 11 aus dem Drehzahlgrenzwert nmax,1 und dem aktuellen Getriebegang GG1 des Getriebes 4 ein Geschwindigkeitsgrenzwert vmax,1 berechnet, der der Geschwindigkeit entspricht, die sich ergeben würde, wenn die erste Antriebsmaschine 1 mit dem Drehzahlgrenzwert nmax,1 drehen würde.
  • Beispielsweise ergibt sich im 2. Gang (GG1 = 2) ein Geschwindigkeitsgrenzwert vmax,1 von 90 km/h und im 3. Gang (GG1 = 3) ein Geschwindigkeitsgrenzwert vmax,1 von 110 km/h. Der Geschwindigkeitsgrenzwert vmax,1 nimmt dabei mit steigendem Gang zu.
  • Für die zweite Antriebsmaschine 2 wird in dem Block 12 aus dem Drehzahlgrenzwert nmax,2 und dem aktuellen Getriebegang GG2 des Getriebes 5 ein Geschwindigkeitsgrenzwert vmax,2 berechnet, der der Geschwindigkeit entspricht, die sich ergeben würde, wenn die zweite Antriebsmaschine 2 mit dem Drehzahlgrenzwert nmax,2 drehen würde.
  • Beispielsweise ergibt sich im 1. Gang (GG2 = 1) ein Geschwindigkeitsgrenzwert vmax,2 von 120 km/h und im 2. Gang (GG2 = 2) ein Geschwindigkeitsgrenzwert vmax,2 von 220 km/h. Der Geschwindigkeitsgrenzwert vmax,2 nimmt dabei mit steigendem Gang GG2 zu.
  • Für die dritte Antriebsmaschine 3 wird in dem Block 13 aus dem Drehzahlgrenzwert nmax,3 ein Geschwindigkeitsgrenzwert vmax,3 berechnet, der der Geschwindigkeit entspricht, die sich ergeben würde, wenn die dritte Antriebsmaschine 3 mit dem Drehzahlgrenzwert nmax,3 drehen würde.
  • In dem Block MIN wird ein Geschwindigkeitsgrenzwert vmax ausgewählt, der dem kleinsten Wert aus den drei Werten vmax,1, vmax,2 und vmax,3 entspricht. Der Geschwindigkeitsgrenzwert vmax dient als Geschwindigkeitsgrenze für einen Geschwindigkeitsbegrenzer 20 mit integriertem Geschwindigkeitsregler 21. Der Geschwindigkeitsregler 21 ist beispielsweise ein PI-Regler.
  • Der Geschwindigkeitsbegrenzer 20 bestimmt die Geschwindigkeitsdifferenz vdiff zwischen dem Geschwindigkeitsgrenzwert vmax und der aktuellen Geschwindigkeit vist des Fahrzeugs: vdiff = vmax – vist. Der Geschwindigkeitsregler 21 nimmt die Geschwindigkeitsdifferenz vdiff entgegen und erzeugt in Abhängigkeit der Geschwindigkeitsdifferenz vdiff ein Drehmoment-Steuersignal Md,vmax, das einem auf die Räder bezogenen Gesamtdrehmoment des Fahrzeugs entspricht. Das Drehmoment-Steuersignal Md,vmax dient als obere Grenze des Antriebsmoments. Zur Begrenzung des Antriebsmoments wird das Minimum Md,soll zwischen dem maximalen Drehmoment Md,vmax und einem fahrerseitigen Wunschdrehmoment Md,wunsch bestimmt. Das Wunschmoment Md,wunsch wird in Abhängigkeit der Stellung des Fahrpedals und optional weiterer Einflussgrößen bestimmt und ist genauso wie das maximalen Drehmoment Md,vmax auf die Räder bezogen. Durch die Bestimmung des Minimums aus dem Wunschmoment Md,wunsch und dem maximalen Drehmoment Md,vmax kann die resultierende Vorgabe Md,soll des Gesamtantriebsmoments nicht größer als das maximale Moment Md,vmax werden, so dass die Fahrzeuggeschwindigkeit vist begrenzt wird.
  • Die resultierende Vorgabe Md,soll für das Gesamtantriebsmoment wird in dem Block 22 in eine Antriebsmomentvorgabe Md,soll,1 für die erste Antriebsmaschine 1, eine Antriebsmomentvorgabe Md,soll,2 für die zweite Antriebsmaschine 2 und eine Antriebsmomentvorgabe Md,soll,3 für die dritte Antriebsmaschine 3 aufgeteilt: Md,soll = Md,soll,1 + Md,soll,2 + Md,soll,3. Sofern sämtliche Antriebsmaschinen 1–3 aktuell als Antriebsmaschinen fungieren, wird das Gesamtantriebsmoment in dem Verhältnis (beispielsweise 34:33:33) aufgeteilt. Sofern sich die zweite Antriebsmaschine 2 oder dritte Antriebsmaschine 3 zur Energierekuperation im Generatorbetrieb befindet, ist der vorstehend Gleichung der Wert der Antriebsmomentvorgabe Md,soll,2 bzw. Md,soll,3 negativ.
  • Die Antriebsmomentvorgaben Md,soll,1, Md,soll,2 und Md,soll,3 werden von den den Antriebsmaschinen 1, 2, 3 zugeordneten Steuereinheiten 31, 32 und 33 entgegengenommen und in passende Steuersignale zum Betrieb der Antriebsmaschinen 1, 2, 3 umgesetzt, so dass die Antriebsmaschinen 1, 2, 3 die Vorgabenwerte Md,soll,1, Md,soll,2 und Md,soll,3 für das Drehmoment umsetzen.

Claims (8)

  1. Antriebssteuereinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einer ersten Fahrzeugachse (HA) und einer zweiten Fahrzeugachse (VA), welches eine erste Antriebsmaschine (1) mit einem nachgeschalteten Schaltgetriebe (4) mit mehreren schaltbaren Getriebegängen und eine zweite Antriebsmaschine (2) umfasst, wobei die erste Antriebsmaschine (1) mit der ersten Fahrzeugachse (HA) und nicht mit der zweiten Fahrzeugachse (VA) gekoppelt ist und die zweite Antriebsmaschine (2) mit der zweiten Fahrzeugachse (VA) und nicht mit der ersten Fahrzeugachse (HA) gekoppelt ist, wobei – die Antriebssteuereinrichtung eingerichtet ist, einen ersten Geschwindigkeitsgrenzwert (vmax,1) für die Fahrzeuggeschwindigkeit in Abhängigkeit eines Drehzahlgrenzwerts (nmax,1) für die erste Antriebsmaschine (1) und des gewählten Getriebegangs (GG1) des Schaltgetriebes (4) zu bestimmen, – die Antriebssteuereinrichtung einen Geschwindigkeitsbegrenzer (20) zum Begrenzen der Fahrzeuggeschwindigkeit umfasst, welcher eingerichtet ist, eine Steuergröße (Md,soll) in Abhängigkeit des ersten Geschwindigkeitsgrenzwerts (vmax,1) und der Fahrzeuggeschwindigkeit (vist) zu bestimmen, und – die Antriebssteuereinrichtung ferner eingerichtet ist, die erste (1) und die zweite (2) Antriebsmaschine in Abhängigkeit der Steuergröße (Md,soll) zu steuern.
  2. Antriebssteuereinrichtung nach Anspruch 1, wobei die Antriebssteuereinrichtung ferner eingerichtet ist, – einen zweiten Geschwindigkeitsgrenzwert (vmax,2) für die Fahrzeuggeschwindigkeit in Abhängigkeit eines Drehzahlgrenzwerts (nmax,2) für die zweite Antriebsmaschine (2) zu bestimmen, und – einen ausgewählten Geschwindigkeitsgrenzwert (vmax) als den kleinsten Wert aus zumindest dem ersten (vmax,1) und dem zweiten (vmax,2) Geschwindigkeitsgrenzwert auszuwählen, und wobei der Geschwindigkeitsbegrenzer (20) eingerichtet ist, die Steuergröße (Md,soll) in Abhängigkeit des ausgewählten Geschwindigkeitsgrenzwerts (vmax) und der Fahrzeuggeschwindigkeit (vist) zu bestimmen.
  3. Antriebssteuereinrichtung nach Anspruch 2, wobei – die Antriebssteuereinrichtung ferner eingerichtet ist, – einen dritten Geschwindigkeitsgrenzwert (vmaxm,3) für die Fahrzeuggeschwindigkeit in Abhängigkeit eines Drehzahlgrenzwerts (nmax,3) für eine dritte Maschine (3) zu bestimmen, welche entweder mit der ersten Fahrzeugachse (HA) und nicht mit der zweiten Fahrzeugachse (VA) gekoppelt ist oder mit der zweiten Fahrzeugachse (VA) und nicht mit der ersten Fahrzeugachse (HA) gekoppelt ist, und – einen ausgewählten Geschwindigkeitsgrenzwert (vmax) als den kleinsten Wert aus zumindest dem ersten (vmax,1), zweiten (vmax,2) und dritten (vmax,3) Geschwindigkeitsgrenzwert auszuwählen, und – der Geschwindigkeitsbegrenzer (20) eingerichtet ist, die Steuergröße (Md,soll) in Abhängigkeit des ausgewählten Geschwindigkeitsgrenzwerts (vmax) und der Fahrzeuggeschwindigkeit (vist) zu bestimmen.
  4. Antriebssteuereinrichtung nach Anspruch 3, wobei – die Antriebssteuereinrichtung eingerichtet ist, die erste Antriebsmaschine (1), die zweite Antriebsmaschine (2) und die dritte Maschine (3) in Abhängigkeit der Steuergröße (Md,soll) zu steuern.
  5. Antriebssteuereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Antriebssteuereinrichtung eingerichtet ist, – einen achsbezogenen Geschwindigkeitsgrenzwert für die erste Fahrzeugachse (HA) unter Berücksichtigung eines Drehzahlgrenzwerts (nmax,1) für die erste Antriebsmaschine (1) und des gewählten Getriebegangs (GG1) des Schaltgetriebes (4) zu bestimmen, – einen achsbezogenen Geschwindigkeitsgrenzwert für die zweite Fahrzeugachse (VA) unter Berücksichtigung eines Drehzahlgrenzwerts (nmax,1) für die zweite Antriebsmaschine (2) zu bestimmen, – einen ausgewählten Geschwindigkeitsgrenzwert (vmax) als den kleinsten Wert aus den beiden Geschwindigkeitsgrenzwerten der beiden Fahrzeugachsen auszuwählen, wobei der achsbezogenen Geschwindigkeitsgrenzwert für die erste Fahrzeugachse unter Berücksichtigung eines Drehzahlgrenzwerts (nmax,3) für eine weitere Antriebsmaschine (3) bestimmt wird, welche mit der ersten Fahrzeugachse (HA) und nicht mit der zweiten Fahrzeugachse (VA) gekoppelt ist, und/oder wobei der achsbezogenen Geschwindigkeitsgrenzwert für die zweite Fahrzeugachse unter Berücksichtigung eines Drehzahlgrenzwerts (nmax,3) für eine weitere Antriebsmaschine (3) bestimmt, welche mit der zweiten Fahrzeugachse (VA) und nicht mit der ersten Fahrzeugachse (HA) gekoppelt ist, und wobei Geschwindigkeitsbegrenzer (20) eingerichtet ist, die Steuergröße (Md,soll) in Abhängigkeit des ausgewählten Geschwindigkeitsgrenzwerts (vmax) und der Fahrzeuggeschwindigkeit (vist) zu bestimmen.
  6. Antriebssteuereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuergröße (Md,soll) eine Drehmomentvorgabe ist, insbesondere eine radbezogene Drehmomentvorgabe.
  7. Antriebssteuereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Antriebsmaschine (1) ein Verbrennungsmotor und die zweite Antriebsmaschine (2) eine elektrische Maschine ist.
  8. Verfahren zur Antriebssteuerung für ein Kraftfahrzeug mit einer ersten Fahrzeugachse (HA) und einer zweiten Fahrzeugachse (VA), welches eine erste Antriebsmaschine (1) mit einem nachgeschalteten Schaltgetriebe (4) mit mehreren schaltbaren Getriebegängen (GG1) und eine zweite Antriebsmaschine (2) umfasst, wobei die erste Antriebsmaschine (1) mit der ersten Fahrzeugachse (HA) und nicht mit der zweiten Fahrzeugachse (VA) gekoppelt ist und die zweite Antriebsmaschine (2) mit der zweiten Fahrzeugachse (VA) und nicht mit der ersten Fahrzeugachse (HA) gekoppelt ist, mit den Schritten: – Bestimmen eines ersten Geschwindigkeitsgrenzwert (vmax,1) für die Fahrzeuggeschwindigkeit in Abhängigkeit eines Drehzahlgrenzwerts (nmax,1) für die erste Antriebsmaschine (1) und des gewählten Getriebegangs (GG1) des Schaltgetriebes, – Bestimmen einer Steuergröße (Md,soll) in Abhängigkeit des ersten Geschwindigkeitsgrenzwerts (vmax,1) und der Fahrzeuggeschwindigkeit (vist), welche eine Begrenzung der Fahrzeuggeschwindigkeit auf den Geschwindigkeitsgrenzwert (vmax) erlaubt, und – Steuern der ersten (1) und der zweiten (2) Antriebsmaschine in Abhängigkeit der Steuergröße (Md,soll).
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