DE102016209714B4 - Temporal stretching of an increase in drive torque when changing the operating mode of a hybrid drive - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Betreiben eines Hybridantriebs in einem Kraftfahrzeug (1), wobei der Hybridantrieb einen Elektroantrieb (5) mit zumindest einem Elektromotor und einen verbrennungsmotorischen Antrieb mit zumindest einem Verbrennungsmotor (4) umfasst, wobei- in einer ersten, rein-elektrischen Betriebsart des Hybridantriebs bei Überschreiten einer Leistungsfähigkeitsgrenze (Mem,max) des Elektroantriebs (5) seitens einer Leistungsanforderung (Msoll, asoll) die erste, rein-elektrische Betriebsart mit Betrieb des Elektroantriebs (5) an der Leistungsfähigkeitsgrenze (Mem,max) des Elektroantriebs (5) zunächst beibehalten wird, und- bei einem anschließenden Wechsel von der ersten Betriebsart des Hybridantriebs mit Betrieb des Elektroantriebs (5) an der Leistungsfähigkeitsgrenze (Mem,max) und einer über die Leistungsfähigkeitsgrenze (Mem,max) hinausgehenden Leistungsanforderung (Msoll,asoll) in eine zweite Betriebsart, in der das Antriebsmoment (Mist) des Hybridantriebs zumindest teilweise vom verbrennungsmotorischen Antrieb (4) erzeugt wird, der Anstieg des Antriebsmoments (Mist) des Hybridantriebs künstlich zeitlich gestreckt wird;- wobei die Leistungsanforderung (Msoll, asoll) eine Antriebsgröße zur Steuerung der Leistung des Hybridantriebs ist, wobei spätestens bei Wechsel von der ersten Betriebsart in die zweite Betriebsart die Antriebsgröße (Msoll,asoll) temporär abgesenkt wird, um den Anstieg des Antriebsmoments (Mist) des Hybridantriebs künstlich zeitlich zu strecken und- wobei der Wechsel der Betriebsart abhängt vom Ladezustand zumindest eines den Elektroantrieb (5) versorgenden Energiespeichers: und/oder- wobei der Wechsel der Betriebsart abhängt von einem den vom Fahrer gewählten Fahrmodus angebenden Parameter.Method for operating a hybrid drive in a motor vehicle (1), wherein the hybrid drive comprises an electric drive (5) with at least one electric motor and an internal combustion engine drive with at least one internal combustion engine (4), wherein - in a first, purely electric operating mode of the hybrid drive If a performance limit (Mem,max) of the electric drive (5) is exceeded by a power requirement (Msoll, asoll), the first, purely electric operating mode with operation of the electric drive (5) at the performance limit (Mem,max) of the electric drive (5) is initially maintained and - during a subsequent change from the first operating mode of the hybrid drive with operation of the electric drive (5) at the performance limit (Mem,max) and a power requirement (Msoll,asoll) that goes beyond the performance limit (Mem,max) into a second operating mode , in which the drive torque (Mist) of the hybrid drive is at least partially generated by the internal combustion engine drive (4), the increase in the drive torque (Mist) of the hybrid drive is artificially stretched in time; - the power requirement (Msoll, asoll) being a drive variable for controlling the power of the hybrid drive, whereby at the latest when changing from the first operating mode to the second operating mode, the drive variable (Msoll,asoll) is temporarily reduced in order to artificially extend the increase in the drive torque (Mist) of the hybrid drive over time and - the change in operating mode depends on State of charge of at least one energy storage unit supplying the electric drive (5): and/or- wherein the change in operating mode depends on a parameter indicating the driving mode selected by the driver.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Steuersystem zum Betreiben eines Hybridantriebs.The invention relates to a method and a control system for operating a hybrid drive.
Heutige Kraftfahrzeuge umfassen häufig mehrere voneinander unabhängige Antriebsaggregate, die über einen gemeinsamen Momentenkoordinator gesteuert werden. Die summierte Antriebsleistung aller Antriebsaggregate ist dabei größer als die Antriebsleistung jedes einzelnen Aggregats. Weit verbreitet sind beispielsweise Kraftfahrzeuge mit hybridisierten Antriebssträngen, die zumindest einen Elektromotor und zumindest einen Verbrennungsmotor umfassen. Aufgabe dieses Momentenkoordinators ist beispielsweise, ein Soll-Gesamtmoment für den gesamten Antrieb, das beispielsweise vom Fahrer durch Betätigung des Fahrpedals oder vom einem die Längsführung beeinflussenden Fahrerassistenzsystem (z.B. ein Tempomat, ein Abstandstempomat oder ein Bergfahrassistent) vorgegeben wird, in Soll-Momente für jedes einzelne Antriebsaggregat zu transformieren.Today's motor vehicles often include several independent drive units that are controlled via a common torque coordinator. The total drive power of all drive units is greater than the drive power of each individual unit. For example, motor vehicles with hybridized drive trains that include at least one electric motor and at least one internal combustion engine are widespread. The task of this torque coordinator is, for example, to convert a target total torque for the entire drive, which is specified, for example, by the driver by operating the accelerator pedal or by a driver assistance system that influences the longitudinal guidance (e.g. a cruise control, an adaptive cruise control or a hill driving assistant), into target torques for each to transform individual drive units.
Die spezifische Ausgestaltung dieser Transformation in einem konkreten Betriebspunkt hängt üblicherweise von einer Vielzahl von Faktoren ab, beispielsweise von Faktoren, die den Betriebszustand des Fahrzeugs und/oder des Antriebs beschreiben, oder von Faktoren, die den aktuellen Fahrerwunsch beschreiben. Eine Änderung eines solchen Faktors während des Fahrbetriebs kann eine signifikante Änderung der Verteilung der Soll-Momente zwischen den verschiedenen Antriebsaggregaten verursachen.The specific design of this transformation in a specific operating point usually depends on a large number of factors, for example on factors that describe the operating state of the vehicle and/or the drive, or on factors that describe the current driver's request. A change in such a factor during driving can cause a significant change in the distribution of the target torques between the various drive units.
Beispielsweise kann bei einem Fahrzeug mit hybridisierten Antriebsstrang, bei einem durch Überschreiten einer Leistungsfähigkeitsgrenze des Elektromotors ausgelösten Wechsel von einem rein-elektrischen Fahrbetrieb in einen Fahrbetrieb, in dem das Antriebsmoment zumindest teilweise von einem Verbrennungsmotor erzeugt wird, das Soll-Moment für den Elektromotor beibehalten oder reduziert und das Soll-Moment für den Verbrennungsmotor erhöht werden.For example, in a vehicle with a hybridized drive train, the target torque for the electric motor can be maintained or reduced and the target torque for the combustion engine increased.
Ein Wechsel der Antriebs-Betriebsart kann einerseits den Fahrer irritieren, da er den rein-elektrischen Fahrbetrieb eventuell bewusst durch Stellen eines etwaig vorhandenen Betriebsmodus-Wahlschalters ausgewählt hat, dieser aber ohne eine bewusste Handlung des Fahrers verlassen wird. Andererseits kann durch den Wechsel der Betriebsart auch eine Gefährdung für den Fahrer ausgehen, da das Ist-Moment des Verbrennungsmotors beim Wechsel der Betriebsart sprunghaft ansteigt, da die Sollvorgaben des Assistenzsystems oberhalb der Leistungsgrenze des elektrischen Antriebs liegen und somit eine hohe, eventuell nicht-kontrollierbare Beschleunigung des Fahrzeugs verursacht werden kann.On the one hand, changing the drive operating mode can irritate the driver, as he may have consciously selected purely electric driving mode by setting an operating mode selector switch that may be present, but this is left without any conscious action by the driver. On the other hand, changing the operating mode can also pose a risk to the driver, since the actual torque of the internal combustion engine increases suddenly when changing the operating mode, since the target specifications of the assistance system are above the performance limit of the electric drive and therefore a high, possibly uncontrollable Acceleration of the vehicle can be caused.
Aus der Offenlegungsschrift
Aus der
Aus der
Aus der
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein alternatives Verfahren sowie ein entsprechendes Steuersystem zur Minderung der vorstehend beschriebenen Problematik anzugeben:It is the object of the invention to provide an alternative method and a corresponding control system to reduce the problem described above:
Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.The task is solved by the features of the independent patent claims. Advantageous embodiments are described in the dependent claims.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Hybridantriebs in einem Kraftfahrzeug, wobei der Hybridantrieb einen Elektroantrieb mit zumindest einem Elektromotor und einen verbrennungsmotorischen Antrieb mit zumindest einem Verbrennungsmotor umfasst, wobei in einer ersten, rein-elektrischen Betriebsart des Hybridantriebs bei Überschreiten einer Leistungsfähigkeitsgrenze des Elektroantriebs seitens einer Leistungsanforderung die erste, rein-elektrische Betriebsart mit Betrieb des Elektroantriebs an der Leistungsfähigkeitsgrenze zunächst beibehalten wird. Sowohl die Leistungsanforderung als auch die Leistungsfähigkeitsgrenze müssen dabei nicht zwingend eine Leistungsgröße im physikalischen Sinne sein. Es kann sich dabei generell um Größen handeln, die für die Leistung eines Antriebs charakteristisch sind, insbesondere ein Antriebsmoment oder eine Fahrzeugbeschleunigung.A first aspect of the invention relates to a method for operating a hybrid drive in a motor vehicle, wherein the hybrid drive has a Electric drive with at least one electric motor and an internal combustion engine drive with at least one internal combustion engine, wherein in a first, purely electric operating mode of the hybrid drive when a performance limit of the electric drive is exceeded due to a power requirement, the first, purely electric operating mode with operation of the electric drive at the performance limit initially is maintained. Both the performance requirement and the performance limit do not necessarily have to be a performance quantity in the physical sense. These can generally be variables that are characteristic of the performance of a drive, in particular a drive torque or vehicle acceleration.
Bei einem anschließenden Wechsel von der ersten Betriebsart des Hybridantriebs mit Betrieb des Elektroantriebs an der Leistungsfähigkeitsgrenze und einer über die Leistungsfähigkeitsgrenze hinausgehenden Leistungsanforderung in eine zweite Betriebsart, in der das Antriebsmoment des Hybridantriebs zumindest teilweise vom verbrennungsmotorischen Antriebs erzeugt wird, wird der Anstieg des Antriebsmoments des Hybridantriebs künstlich zeitlich gestreckt. Vorzugsweise stellt diese künstliche zeitliche Streckung sicher, dass aus dem Anstieg des Antriebsmoments keine für den Fahrer unbeherrschbare Fahrzeugbeschleunigung resultiert.During a subsequent change from the first operating mode of the hybrid drive with operation of the electric drive at the performance limit and a power requirement that goes beyond the performance limit to a second operating mode in which the drive torque of the hybrid drive is at least partially generated by the internal combustion engine drive, the increase in the drive torque of the hybrid drive artificially stretched in time. This artificial time extension preferably ensures that the increase in drive torque does not result in vehicle acceleration that is uncontrollable for the driver.
Dem Wechsel der Betriebsart des Hybridantriebs kann eine Vielzahl von Ursachen zugrunde liegen, auf die später detailliert eingegangen wird. Beispielsweise sei an dieser Stelle nur eine Unterschreitung eines Mindestladezustands des den Elektroantrieb versorgenden Energiespeichers genannt.The change in the operating mode of the hybrid drive can be caused by a variety of reasons, which will be discussed in detail later. For example, only a fall below a minimum charge level of the energy storage supplying the electric drive should be mentioned at this point.
Bei der genannten zweiten Betriebsart handelt es sich beispielsweise um eine Betriebsart, in der das Antriebsmoment des Hybridantriebs zum Teil vom Elektroantrieb und zum Teil vom verbrennungsmotorischen Antrieb erzeugt wird, oder alternativ um eine Betriebsart, in der das Antriebsmoment des Hybridantriebs im Wesentlichen vollständig vom verbrennungsmotorischen Antrieb erzeugt wird.The second operating mode mentioned is, for example, an operating mode in which the drive torque of the hybrid drive is generated partly by the electric drive and partly by the internal combustion engine drive, or alternatively an operating mode in which the drive torque of the hybrid drive is essentially completely generated by the internal combustion engine drive is produced.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahrens handelt es sich bei der Leistungsanforderung um eine Antriebsgröße zur Steuerung der Leistung des Hybridantriebs, beispielsweise um ein Antriebsmoment oder um eine Fahrzeugbeschleunigung. In the method according to the invention, the power requirement is a drive variable for controlling the power of the hybrid drive, for example a drive torque or vehicle acceleration.
Beim Beim Wechsel von der ersten Betriebsart in die zweite Betriebsart wird die Leistungsanforderung temporär abgesenkt, um den Anstieg des Antriebsmoments des Hybridantriebs künstlich zeitlich zu strecken. Vorzugsweise wird die Leistungsanforderung auf einen Wert abgesenkt, der der Leistungsfähigkeitsgrenze des Elektroantriebs entspricht. Im Anschluss an diese Absenkung wird die Leistungsanforderung dann beispielsweise wieder auf den Wert erhöht, den sie vor der Absenkung hatte (sofern der Fahrer oder ein Fahrerassistenzsystem weiterhin den gleichen Leistungsbedarf wie vor der Absenkung haben).When changing from the first operating mode to the second operating mode, the power requirement is temporarily reduced in order to artificially extend the increase in drive torque of the hybrid drive over time. Preferably, the power requirement is reduced to a value that corresponds to the performance limit of the electric drive. Following this reduction, the power requirement is then increased again, for example, to the value that it had before the reduction (provided the driver or a driver assistance system continues to have the same power requirement as before the reduction).
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird nach der temporären Absenkung der Leistungsanforderung die Leistungsanforderung erhöht, wobei die Erhöhung in Form einer Rampe mit einer derart begrenzten, vorzugsweise konstanten Steigung stattfindet, dass das Kraftfahrzeug in einem für den Fahrer beherrschbaren Zustand bleibt. Eine konstante Steigung der Rampe errechnet sich beispielsweise aus dem Betrag der Änderung der Leistungsanforderung und der Zeitdauer der Erhöhung der Leistungsanforderung. Beispielsweise kann entweder die Steigung der Rampe analytisch berechnet und explizit vorgegeben werden oder die Steigung der Rampe kann implizit durch eine Regelfunktion vorgegeben werden, die zu diskreten Zeitpunkten die Veränderung des Betrags der Leistungsanforderung überprüft und bei Bedarf begrenzt.In a further advantageous embodiment, after the power requirement has been temporarily lowered, the power requirement is increased, the increase taking place in the form of a ramp with such a limited, preferably constant gradient that the motor vehicle remains in a state that the driver can control. A constant slope of the ramp is calculated, for example, from the amount of change in the power requirement and the duration of the increase in the power requirement. For example, either the slope of the ramp can be calculated analytically and specified explicitly, or the slope of the ramp can be specified implicitly by a control function that checks the change in the amount of the power requirement at discrete points in time and limits it if necessary.
Für den Fahrer beherrschbare Grenzwerte für die Änderung einer auf ein Fahrzeug wirkenden Beschleunigung und für den Absolutbetrag einer auf ein Fahrzeug wirkenden Beschleunigung sind aus dem Bereich der Gebrauchssicherheit bekannt. Diese Grenzwerte können beispielsweise als Grundlage für die Parametrierung der Rampe dienen. Erfindungsgemäß hängt der Wechsel der Betriebsart ab vom Ladezustand zumindest eines den Elektroantrieb versorgenden Energiespeichers. Limit values that can be controlled by the driver for the change in acceleration acting on a vehicle and for the absolute amount of acceleration acting on a vehicle are known from the field of operational safety. These limit values can, for example, serve as the basis for parameterizing the ramp. According to the invention, the change in operating mode depends on the state of charge of at least one energy storage unit supplying the electric drive.
Beispielsweise ist ein Wechsel der Betriebsart von einer ersten, rein-elektrischen Betriebsart in eine zweite Betriebsart, in der das Antriebsmoment des Hybridantriebs zumindest teilweise vom verbrennungsmotorischen Antrieb erzeugt wird, vorteilhaft, wenn der Ladezustand einen -unteren Schwellwert erreicht oder unterschreitet, unterhalb dessen beispielsweise nicht genug Energie zum Versorgen des Elektroantriebs zur Verfügung steht. Der Wechsel der Betriebsart kann beispielsweise auch aus Gründen des Bauteilschutzes ausgelöst werden, etwa wenn die Temperatur von zumindest einem Elektromotor aufgrund des Betriebs an der Leistungsfähigkeitsgrenze stark ansteigt und einen oberen Schwellwert erreicht oder überschreitet, oberhalb dessen beispielsweise mit einer Beschädigung des Elektromotors zu rechnen ist.For example, changing the operating mode from a first, purely electric operating mode to a second operating mode, in which the drive torque of the hybrid drive is at least partially generated by the internal combustion engine drive, is advantageous if the state of charge reaches or falls below a lower threshold value, below which, for example, not There is enough energy available to power the electric drive. The change in operating mode can also be triggered, for example, for reasons of component protection, for example if the temperature of at least one electric motor rises sharply due to operation at the performance limit and reaches or exceeds an upper threshold value, above which, for example, damage to the electric motor is to be expected.
Erfindungsgemäß hängt der Wechsel der Betriebsart von einem oder mehreren seitens des Fahrers beeinflussbaren Parametern ab, insbesondere von einem den vom Fahrer gewählten Fahrmodus angebenden Parameter. Beispielsweise umfassen Hybridfahrzeuge häufig Schalteinrichtungen, die dem Fahrer erlauben, einen Betriebsmodus des Hybridantriebs aus einer Mehrzahl von wählbaren Betriebsmodi auszuwählen. Bekannte Wahlmöglichkeiten umfassen dabei beispielsweise „Hybrid“ oder „eDrive“. Im letztgenannten Betriebsmodus wird das Fahrzeug üblicherweise in einer rein-elektrischen Betriebsart, analog zur ersten Betriebsart des erfindungsgemäßen Verfahrens betrieben. Im Gegensatz zum Fahrmodus „eDrive“ wird das Fahrzeug im Fahrmodus „Hybrid“ in einer Betriebsart betrieben, in der das Antriebsmoment sowohl vom Elektroantrieb als auch vom verbrennungsmotorischen Antrieb erzeugt wird. Dabei kann es sich beispielsweise um die zweite Betriebsart des Verfahrens handeln.According to the invention, the change in operating mode depends on one or more parameters that can be influenced by the driver, in particular on a parameter indicating the driving mode selected by the driver. For example, includes These hybrid vehicles often have switching devices that allow the driver to select an operating mode of the hybrid drive from a plurality of selectable operating modes. Well-known options include, for example, “Hybrid” or “eDrive”. In the latter operating mode, the vehicle is usually operated in a purely electric operating mode, analogous to the first operating mode of the method according to the invention. In contrast to the “eDrive” driving mode, in the “Hybrid” driving mode the vehicle is operated in an operating mode in which the drive torque is generated by both the electric drive and the combustion engine drive. This can be, for example, the second operating mode of the method.
Beispielsweise wird die Leistungsanforderung an den Hybridantrieb in Abhängigkeit einer Fahrervorgabe vorgegeben, insbesondere in Abhängigkeit einer Größe, die für die Betätigung eines mit dem Hybridantrieb verbundenen Fahrpedals charakteristisch ist, beispielsweise einem aus der Fahrpedalstellung abgeleiteten Fahrer-Wunschmoment.For example, the power requirement for the hybrid drive is specified depending on a driver specification, in particular depending on a variable that is characteristic of the actuation of an accelerator pedal connected to the hybrid drive, for example a driver's desired torque derived from the accelerator pedal position.
Alternativ dazu ist es möglich, dass die Leistungsanforderung an den Hybridantrieb von einem die Längsführung des Fahrzeugs beeinflussenden Fahrerassistenzsystem vorgegeben wird. Es kann sich dabei beispielsweise um Fahrerassistenzsysteme mit automatischer Längsführung wie z.B. Abstands- oder Geschwindigkeitsregeltempomaten handeln. Es kann sich hierbei beispielsweise auch um Fahrerassistenzsysteme mit lediglich Längsführungsunterstützung wie einen Bergfahrassistenten handeln, der ein vom Fahrer über das Fahrpedal vorgegebenes Fahrer-Wunschmoment mit Hilfe einer Steigungserkennung kompensiert, so dass unabhängig von der tatsächlichen Steigung der Fahrbahn bei konstantem Fahrpedalwinkel das Fahrzeug eine konstante Geschwindigkeit hält.Alternatively, it is possible for the power requirement for the hybrid drive to be specified by a driver assistance system that influences the longitudinal guidance of the vehicle. These can be, for example, driver assistance systems with automatic longitudinal guidance such as distance or cruise control. This can also be, for example, driver assistance systems with only longitudinal guidance support, such as a hill driving assistant, which compensates for a driver's desired torque specified by the driver via the accelerator pedal with the help of slope detection, so that the vehicle has a constant speed regardless of the actual slope of the road with a constant accelerator pedal angle holds.
Die Überschreitung der Leistungsfähigkeitsgrenze des Elektroantriebs kann auch durch die von einem Fahrerassistenzsystem vorgegebene Leistungsanforderung bei einer Veränderung der Fahrsituation ausgelöst werden, insbesondere bei Erhöhung des Fahrwiderstands. Typische Beispiele hierfür sind eine Veränderung des Reibwerts der Fahrbahn oder eine Erhöhung der Steigung der Fahrbahn, etwa am Fuß eines Bergs oder einer Brücke.Exceeding the performance limit of the electric drive can also be triggered by the power requirement specified by a driver assistance system when the driving situation changes, in particular when the driving resistance increases. Typical examples of this are a change in the coefficient of friction of the road or an increase in the gradient of the road, for example at the foot of a mountain or a bridge.
Die Überschreitung der Leistungsfähigkeitsgrenze des Elektroantriebs durch die vom Fahrerassistenzsystem vorgegebene Leistungsanforderung kann auch in Abhängigkeit einer Änderung der Fahrervorgabe für das Fahrerassistenzsystem ausgelöst werden, insbesondere bei einer Erhöhung der Geschwindigkeitsvorgabe einer Geschwindigkeitsregelfunktion des Fahrerassistenzsystems. Beispielsweise kann der Elektroantrieb in der Lage sein, das Fahrzeug bei Fahren in der Ebene bei einer Geschwindigkeitsvorgabe von 130 km/h alleine anzutreiben. Sobald der Fahrer die Geschwindigkeitsvorgabe auf beispielsweise 160 km/h erhöht, kann die Leistungsfähigkeitsgrenze des Elektroantriebs, die beispielsweise bei Fahren in der Ebene eine Geschwindigkeit von 150 km/h ermöglicht, überschritten werden. In dieser Situation würde das Fahrzeug auf 150 km/h beschleunigen, diese Geschwindigkeit halten und sowohl während der Beschleunigung als auch beim Halten der Geschwindigkeit in einer rein-elektrischen Betriebsart verbleiben.Exceeding the performance limit of the electric drive due to the power requirement specified by the driver assistance system can also be triggered depending on a change in the driver specification for the driver assistance system, in particular when the speed specification of a speed control function of the driver assistance system increases. For example, the electric drive can be able to drive the vehicle alone when driving on the flat at a speed of 130 km/h. As soon as the driver increases the speed limit to, for example, 160 km/h, the performance limit of the electric drive, which allows a speed of 150 km/h when driving on the flat, for example, can be exceeded. In this situation, the vehicle would accelerate to 150 km/h, maintain that speed and remain in an all-electric mode during both acceleration and maintenance.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Steuersystem zum Betreiben eines Hybridantriebs in einem Kraftfahrzeug, wobei der Hybridantrieb einen Elektroantrieb mit zumindest einem Elektromotor und einen verbrennungsmotorischen Antrieb mit zumindest einem Verbrennungsmotor umfasst, wobei das Steuersystem eingerichtet ist, in einer ersten, rein-elektrischen Betriebsart des Hybridantriebs bei Überschreiten einer Leistungsfähigkeitsgrenze des Elektroantriebs seitens einer Leistungsanforderung die erste, rein-elektrische Betriebsart mit Betrieb des Elektroantriebs an der Leistungsfähigkeitsgrenze beizubehalten. Bei einem anschließenden Wechsel von der ersten Betriebsart des Hybridantriebs mit Betrieb des Elektroantriebs an der Leistungsfähigkeitsgrenze und einer darüber hinausgehenden Leistungsanforderung in eine zweite Betriebsart, in der das Antriebsmoment des Hybridantriebs zumindest teilweise vom verbrennungsmotorischen Antriebs erzeugt wird, ist das Steuersystem eingerichtet, den Anstieg des Antriebsmoments des Hybridantriebs künstlich zeitlich zu strecken.A second aspect of the invention relates to a control system for operating a hybrid drive in a motor vehicle, wherein the hybrid drive comprises an electric drive with at least one electric motor and an internal combustion engine drive with at least one internal combustion engine, the control system being set up in a first, purely electric operating mode Hybrid drive when a performance limit of the electric drive is exceeded due to a power requirement to maintain the first, purely electric operating mode with operation of the electric drive at the performance limit. During a subsequent change from the first operating mode of the hybrid drive with operation of the electric drive at the performance limit and a power requirement that goes beyond this to a second operating mode in which the drive torque of the hybrid drive is at least partially generated by the internal combustion engine drive, the control system is set up to detect the increase in the drive torque of the hybrid drive to artificially extend the time.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Steuersystems umfasst das Steuersystem eine erste Steuereinheit für ein die Längsführung beeinflussendes Fahrerassistenzsystem und eine zweite Steuereinheit für eine Antriebssteuerung des Hybridantriebs. Die beiden Steuereinheiten sind über eine Kommunikationsverbindung miteinander verbunden und sind beispielsweise auf unterschiedliche Steuergeräte verteilt. Die erste Steuereinheit ist eingerichtet, eine für die aktuelle Betriebsart des Hybridantriebs charakteristische Größe und eine für die aktuelle Leistung des Hybridantriebs charakteristische Größe, insbesondere ein Antriebsmoment und/oder eine Fahrzeugbeschleunigung, von der zweiten Steuereinheit entgegenzunehmen, und basierend auf diesen beiden entgegengenommenen Signalen der zweiten Steuereinheit die Leistungsanforderung zu senden.In an advantageous embodiment of the control system according to the invention, the control system comprises a first control unit for a driver assistance system that influences the longitudinal guidance and a second control unit for a drive control of the hybrid drive. The two control units are connected to one another via a communication connection and are, for example, distributed across different control devices. The first control unit is set up to receive a variable that is characteristic of the current operating mode of the hybrid drive and a variable that is characteristic of the current performance of the hybrid drive, in particular a drive torque and/or a vehicle acceleration, from the second control unit, and based on these two received signals from the second Control unit to send the power request.
Die zweite Steuereinheit ist eingerichtet, die Betriebsart des Hybridantriebs festzulegen, die aktuelle Betriebsart des Hybridantriebs und die Größe, die für die aktuelle Leistung des Hybridantriebs charakteristisch ist, der ersten Steuereinheit zu senden und von der ersten Steuereinheit die Leistungsanforderung zur Umsetzung durch den Hybridantrieb entgegenzunehmen.The second control unit is set up to determine the operating mode of the hybrid drive, the current operating mode of the hybrid drive and the Size that is characteristic of the current performance of the hybrid drive to be sent to the first control unit and to receive the power request from the first control unit for implementation by the hybrid drive.
Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft eine Steuereinheit eines die Längsführung beeinflussenden Fahrerassistenzsystems für ein Fahrzeug mit Hybridantrieb, wobei der Hybridantrieb einen Elektroantrieb mit zumindest einem Elektromotor und einen verbrennungsmotorischen Antrieb mit zumindest einem Verbrennungsmotor umfasst. Die Steuereinheit ist eingerichtet eine Leistungsanforderung für den Hybridantrieb vorzugeben und eine Größe entgegenzunehmen, die für die aktuelle Leistung des Hybridantriebs charakteristisch ist. Bei einem Wechsel der Betriebsart des Hybridantriebs von einer rein elektrischen Betriebsart in eine Betriebsart, in der das Antriebsmoment des Hybridantriebs zumindest teilweise vom verbrennungsmotorischen Antrieb erzeugt wird, ist die Steuereinheit in der Lage, die Leistungsanforderung temporär abzusenken, um den Anstieg der Leistung des Hybridantriebs künstlich zeitlich zu strecken, sofern die Leistungsanforderung die Größe, die für die aktuelle Leistung des Hybridantriebs charakteristisch ist, übersteigt.A third aspect of the invention relates to a control unit of a driver assistance system that influences the longitudinal guidance for a vehicle with a hybrid drive, the hybrid drive comprising an electric drive with at least one electric motor and an internal combustion engine drive with at least one internal combustion engine. The control unit is set up to specify a power requirement for the hybrid drive and to receive a quantity that is characteristic of the current performance of the hybrid drive. When changing the operating mode of the hybrid drive from a purely electric operating mode to an operating mode in which the drive torque of the hybrid drive is at least partially generated by the internal combustion engine drive, the control unit is able to temporarily lower the power requirement in order to artificially increase the power of the hybrid drive to extend in time if the power requirement exceeds the size that is characteristic of the current performance of the hybrid drive.
Die vorstehenden Ausführungen zum erfindungsgemäßen Verfahren nach dem ersten Aspekt der Erfindung gelten in entsprechender Weise auch für das erfindungsgemäße Steuersystem nach dem zweiten Aspekt der Erfindung und die erfindungsgemäße Steuereinheit nach dem dritten Aspekt der Erfindung. An dieser Stelle und in den Patentansprüchen nicht explizit beschriebene vorteilhafte Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Steuersystems und der erfindungsgemäßen Steuereinheit entsprechen den vorstehend beschriebenen oder in den Patentansprüchen beschriebenen vorteilhaften Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Verfahrens.The above statements regarding the method according to the invention according to the first aspect of the invention also apply in a corresponding manner to the control system according to the invention according to the second aspect of the invention and the control unit according to the invention according to the third aspect of the invention. Advantageous exemplary embodiments of the control system according to the invention and the control unit according to the invention that are not explicitly described at this point and in the patent claims correspond to the advantageous exemplary embodiments of the method according to the invention described above or described in the patent claims.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Zuhilfenahme der beigefügten Zeichnungen beschrieben. In diesen zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung eines beispielhaften Kraftfahrzeugs; -
2 eine schematische Darstellung einer beispielhaften Schnittstelle zwischen einer Steuereinheit für ein Fahrerassistenzsystem mit automatischer Längsführung und einer Steuereinheit für eine Antriebssteuerung; -
3 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens; -
4 beispielhafte Zeitverläufe bei einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens; und -
5 beispielhafte Zeitverläufe bei einem konventionellen Verfahren.
-
1 a schematic representation of an exemplary motor vehicle; -
2 a schematic representation of an exemplary interface between a control unit for a driver assistance system with automatic longitudinal guidance and a control unit for a drive control; -
3 an embodiment of the method according to the invention; -
4 exemplary time courses in an exemplary embodiment of the method according to the invention; and -
5 exemplary time courses for a conventional process.
In
Alle vier in
- - verschiedene Antriebsmomente (Koordinatensystem 1),
- - der Antriebsmodus (Koordinatensystem 2),
- - die Ist- und die Soll-Fahrzeuggeschwindigkeiten (Koordinatensystem 3) und
- - die Fahrbahnsteigung (Koordinatensystem 4).
- - different drive torques (coordinate system 1),
- - the drive mode (coordinate system 2),
- - the actual and target vehicle speeds (coordinate system 3) and
- - the road gradient (coordinate system 4).
Im Koordinatensystem 1 sind dabei beispielhafte Verläufe für ein vorgegebenes Soll-Gesamtantriebsmoment Msoll, ein tatsächliches Ist-Gesamtantriebsmoment Mist und eine Leistungsfähigkeitsgrenze Mem,max des Elektroantriebs angegeben. Das Koordinatensystem 2 zeigt einen Wechsel des Antriebsmodus vom rein-elektrischen Modus EV in einen hybridisierten Modus Hybrid, in dem das Ist-Moment des Antriebs sowohl vom Elektroantrieb 5 als auch vom verbrennungsmotorischen Antrieb 4 erzeugt wird. Das Koordinatensystem 3 zeigt beispielhafte Verläufe einer Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit vsoll, die insbesondere vom Fahrerassistenzsystem vorgegeben werden kann, und einer tatsächlichen Fahrzeuggeschwindigkeit vist. Das Koordinatensystem 4 zeigt den Verlauf einer Erhöhung der Fahrbahnsteigung mit einer damit einhergehenden Erhöhung des Fahrwiderstands.In the coordinate
Zu Beginn des in
In Schritt 200 erhöht sich beispielsweise aufgrund einer Steigung der Fahrbahn der Fahrwiderstand. Diese Erhöhung beginnt ab dem Zeitpunkt t1. In
Um die Geschwindigkeitsvorgabe vsoll halten zu können, erhöht die Steuereinheit 7 des Fahrerassistenzsystems die Vorgabe des Soll-Antriebsmoments Msoll, der das Ist-Antriebsmoment Mist mit geringer zeitlicher Verzögerung folgt.
Aufgrund der kontinuierlichen Erhöhung des Soll-Gesamtantriebsmoments Msoll erreicht und überschreitet in Schritt 300 zum Zeitpunkt t2 das Soll-Gesamtantriebsmoment Msoll die Leistungsfähigkeitsgrenze Mem,max des elektrischen Antriebs 5.In order to be able to maintain the speed specification v target, the
Due to the continuous increase in the target total drive torque M shall , the target total drive torque M shall reaches and exceeds the performance limit M em,max of the
Analog dazu müsste zum Zeitpunkt t2 das Ist-Antriebsmoment Mist die Leistungsfähigkeitsgrenze Mem,max des elektrischen Antriebs 5 überschreiten, um weiterhin dem Soll-Antriebsmoment Msoll folgen zu können. Statt den Verbrennungsmotor 4 zu starten, verbleibt der Antrieb aber in einer rein-elektrischen Betriebsart EV an der Leistungsfähigkeitsgrenze Mem,max des elektrischen Antriebs 5, was dazu führt, dass die Ist-Fahrzeuggeschwindigkeit vist abfällt und von der Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit vsoll abweicht.Analogously, at time t 2 the actual drive torque M is would have to exceed the performance limit M em,max of the
In Schritt 400 kommt es zum Zeitpunkt t3, beispielsweise aufgrund einer Unterschreitung einer Schwelle für den Ladezustand eines den Elektroantrieb 5 versorgenden Energiespeichers zum Wechsel der Betriebsart des Hybridantriebs vom rein-elektrischen Betrieb EV zum hybridischen Betrieb Hybrid, in dem das Antriebsmoment des Hybridantriebs sowohl von Elektroantrieb 5, als auch vom verbrennungsmotorischen Antrieb 4 erzeugt wird.In
In Schritt 500 wird im Rahmen des Wechsels der Betriebsart in der Steuereinheit 7 des Fahrerassistenzsystems ein temporäres Absenken des Soll-Antriebsmoments Msoll ausgelöst, beispielsweise auf die Leistungsfähigkeitsgrenze Mem,max des elektrischen Antriebs. Diese Absenkung des Soll-Antriebsmoments Msoll findet zum Zeitpunkt t3 statt, im Wesentlichen zeitgleich mit dem Wechsel der Betriebsart des Hybridantriebs.In
Im darauf folgenden Schritt 600 erhöht die Steuereinheit 7 des Fahrerassistenzsystems das Soll-Gesamtantriebsmoment Msoll wieder. Diese Erhöhung ist allerdings zeitlich gestreckt, so dass sich dadurch keine für den Fahrer nicht beherrschbare Beschleunigung ergibt.In the
Das Soll-Gesamtantriebsmoments Msoll wird durch die Steuereinheit 7 des Fahrerassistenzsystems vom Zeitpunkt t3 bis zum Zeitpunkt t4 rampenförmig erhöht, ausgehend von dem auf die Leistungsfähigkeitsgrenze Mem,max des Elektroantriebs abgesenkten Soll-Antriebsmoment Msoll. Aufgrund des in der Betriebsart Hybrid ebenfalls aktiven verbrennungsmotorischen Antriebs 4 kann das Ist-Gesamtantriebsmoment Mist die Leistungsfähigkeitsgrenze Mem,max des elektrischen Antriebs überschreiten und dem vorgegebenen Soll-Gesamtantriebsmoment Msoll folgen. Dadurch nähert sich die Ist-Fahrzeuggeschwindigkeit vist der Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit vsoll immer weiter an.The target total drive torque M shall is ramped up by the
Ab dem Zeitpunkt t4 entspricht die Ist-Fahrzeuggeschwindigkeit vist im Wesentlichen wieder der Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit vsoll.From time t 4 onwards, the actual vehicle speed v ist essentially corresponds again to the target vehicle speed v target .
In
Zu Beginn befindet sich das Fahrzeug 1 in einer rein-elektrischen Betriebsart mit Vorgabe des Soll-Antriebsmoment Msoll durch das Fahrerassistenzsystem. Das Fahrerassistenzsystem bestimmt das Soll-Antriebsmoment Msoll auf Basis einer vom Fahrer gewünschten Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit vsoll und dem aktuell vorliegenden Fahrwiderstand. Das Soll-Antriebsmoment Msoll liegt zu Beginn des Ausführungsbeispiels unterhalb der Leistungsfähigkeitsgrenze Mem,max des elektrischen Antriebs 5, weshalb das Ist-Antriebsmoment Mist dem Soll-Antriebsmoment Msoll entspricht und auch die Ist-Fahrzeuggeschwindigkeit vist der Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit vsoll entspricht.At the beginning, the
Zum Zeitpunkt t1 erhöht sich aufgrund einer Erhöhung der Steigung der Fahrbahn der Fahrwiderstand. Um die Geschwindigkeitsvorgabe vsoll halten zu können, erhöht das Fahrerassistenzsystem A die Vorgabe des Soll-Antriebsmoments Msoll, der das Ist-Antriebsmoment Mist mit zeitlicher Verzögerung folgt.At time t 1, the driving resistance increases due to an increase in the gradient of the road. In order to be able to maintain the speed specification v target , the driver assistance system A increases the specification of the target drive torque M target , which the actual drive torque M ist follows with a time delay.
Zum Zeitpunkt t2 müsste das Ist-Antriebsmoment Mist die Leistungsfähigkeitsgrenze Mem,max des elektrischen Antriebs 5 überschreiten, um weiterhin dem Soll-Antriebsmoment Msoll zu folgen. Hierzu wechselt die Antriebssteuerung 6 die Betriebsart vom rein-elektrischen Betrieb EV zum hybridischen Betrieb Hybrid, in dem das Antriebsmoment des Hybridantriebs sowohl vom Elektroantrieb 5, als auch vom verbrennungsmotorischen Antrieb 4 erzeugt wird. Dadurch kann das Ist-Antriebsmoment Mist dem Soll-Antriebsmoment Msoll auch über die Leistungsfähigkeitsgrenze Mem,max folgen und die Ist-Fahrzeuggeschwindigkeit vist bleibt im Wesentlichen gleich der Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit vsoll.At time t 2 , the actual drive torque M is would have to exceed the performance limit M em,max of the
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2016
- 2016-06-02 DE DE102016209714.8A patent/DE102016209714B4/en active Active
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