DE102016224130A1 - Method for controlling and / or regulating a hybrid drive system - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung eines Hybridantriebssystems eines Fahrzeugs mit einer Verbrennungskraftmaschine (VKM) und mindestens einer Elektromaschine (EM). Durch das Verfahren können insbesondere auch Hybridantriebssysteme mit komplexeren Getriebestrukturen, nämlich mit mindestens zwei verbrennungskraftmaschinell bedienbaren Gangstufen und mit mindestens zwei elektromaschinell bedienbaren Gangstufen, dadurch auf energieeffiziente und insbesondere auch den Fahrkomfort erhöhende Weise betrieben werden, dass in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit (v) des Fahrzeugs eine Sollgangstufe (GSoll) für die mindestens eine Elektromaschine (EM) bestimmt und ausgegeben wird, und/oder auf der Basis eines Fahrerwunsch-Abtriebsmomentes (M) für mindestens zwei verbrennungsmaschinell bedienbare Gangstufen eine Vielzahl von Verbrennungskraftmaschinen-/Elektromaschinen-Abtriebsmoment-Kombinationen (MM), in denen das Fahrerwunsch-Abtriebsmoment (M) jeweils in ein Verbrennungskraftmaschinen-Abtriebsmoment (M) und mindestens ein Elektromaschinen-Abtriebsmoment (M) aufgeteilt wird, bereitgestellt wird, wobei für die Verbrennungskraftmaschinen-/Elektromaschinen-Abtriebsmoment-Kombinationen (MM) jeweils ein Systemwirkungsgrad (η) bestimmt wird und die Verbrennungskraftmaschinen- /Elektromaschinen-Abtriebsmoment-Kombination (MM) mit dem höchsten Systemwirkungsgrad (η) ausgewählt und deren verbrennungskraftmaschinell bedienbare Gangstufe als Sollgangstufe (G) für die Verbrennungskraftmaschine (VKM) und/oder deren Verbrennungskraftmaschinen-Abtriebsmoment (M) als Sollmoment (MSoll) für die Verbrennungskraftmaschine (VKM) und/oder deren Elektromaschinen-Abtriebsmoment/e (M) als Sollmoment/e (MSoll) für die mindestens eine Elektromaschine (EM) ausgewählt werden.The invention relates to a method for controlling and / or regulating a hybrid drive system of a vehicle having an internal combustion engine (VKM) and at least one electric machine (EM). In particular, hybrid drive systems with more complex transmission structures, namely with at least two gear stages that can be operated by electric power and with at least two electrically operable gear stages, can thereby be operated in an energy-efficient and, in particular, driving comfort manner, depending on the speed (v) of the vehicle a desired gear ratio (GSoll) is determined and output for the at least one electric machine (EM), and / or a plurality of internal combustion engine / electric machine output torque combinations (MM) based on a driver request output torque (M) for at least two gear stages operable by combustion engine ), in which the driver's desired output torque (M) in each case in an internal combustion engine output torque (M) and at least one electric machine output torque (M) is divided is provided, wherein for the internal combustion engine / Elektromasc respectively, a system efficiency (η) is determined and the internal combustion engine / electric machine output torque combination (MM) with the highest system efficiency (η) selected and their combustion engine operable gear ratio as the target gear ratio (G) for the internal combustion engine (VKM) and / or the internal combustion engine output torque (M) as the desired torque (MSoll) for the internal combustion engine (VKM) and / or their electric machine output torque / e (M) as a target torque / e (MSoll) for the at least one electric machine (EM ) to be selected.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung eines Hybridantriebssystems eines Fahrzeugs mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.The invention relates to a method for controlling and / or regulating a hybrid drive system of a vehicle having the features of
Hybridantriebssysteme für Fahrzeuge weisen im allgemeinen mindestens eine Verbrennungskraftmaschine und mindestens eine Elektromaschine auf.Hybrid drive systems for vehicles generally have at least one internal combustion engine and at least one electric machine.
Aus der
Aus der
Die im Stand der Technik bekannten Verfahren zum Betrieb bzw. zur Steuerung und/oder Regelung von Hybridantriebssystemen sind jedoch noch nicht optimal ausgebildet. Insbesondere werden lediglich spezielle und/oder (vor-)ausgewählte Kriterien zur Wirkungsgradbestimmung herangezogen, was zur Folge hat, dass nicht alle durch ein System realisierbaren Wirkungsgrade bestimmt werden und deshalb gegebenenfalls durch das System realisierbare höhere Wirkungsgrade unberücksichtigt bleiben und damit die durch das System gegebenenfalls realisierbare Energieeffizienz nicht vollständig ausgeschöpft wird. Zudem sind die im Stand der Technik bekannten Verfahren zum Betrieb bzw. zur Steuerung und/oder Regelung von vergleichsweise einfachen Hybridantriebssystemen ausgelegt und nicht ohne weiteres auf komplexere Hybridantriebssysteme, beispielsweise mit komplexeren Getriebestrukturen, übertragbar.However, the methods known in the prior art for operating or controlling and / or regulating hybrid drive systems are not yet optimally configured. In particular, only special and / or (pres) selected criteria are used for determining the efficiency, which means that not all achievable by a system efficiencies can be determined and therefore possibly accounted for by the system higher efficiency can be disregarded and thus, if necessary, by the system achievable energy efficiency is not fully exploited. In addition, the methods known in the prior art for operation or for the control and / or regulation of comparatively simple hybrid drive systems are designed and not readily applicable to more complex hybrid drive systems, for example, with more complex transmission structures.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, das eingangs genannte Verfahren zum Betrieb eines Hybridantriebssystems eines Fahrzeugs derart auszugestalten und weiterzubilden, dass damit ein Hybridantriebssystem, insbesondere auch mit einer komplexeren Getriebestruktur, mit einer möglichst hohen Energieeffizienz - und insbesondere auch mit einem möglichst hohen Fahrkomfort - betrieben werden kann.The invention is therefore based on the object, the above-mentioned method for operating a hybrid drive system of a vehicle in such a way and further that with it a hybrid drive system, especially with a more complex transmission structure, with the highest possible energy efficiency - and in particular with the highest possible driving comfort - can be operated.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird nun zunächst durch ein Hybridantriebssystem für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.The object underlying the invention will now be solved first by a hybrid drive system for a vehicle, in particular for a motor vehicle, with the features of
Dabei ist das Verfahren zum Betrieb bzw. zur Steuerung und/oder Regelung eines Hybridantriebssystems eines Fahrzeugs mit mindestens einer Verbrennungskraftmaschine, mit mindestens einer Elektromaschine sowie mit mindestens zwei verbrennungskraftmaschinell bedienbaren Gangstufen (beispielsweise zwei unterschiedlichen Gängen, insbesondere Vorwärtsgängen) und mindestens zwei elektromaschinell bedienbaren Gangstufen (beispielsweise zwei unterschiedlichen Gängen, insbesondere Vorwärtsgängen) ausgelegt.In this case, the method for operating or for controlling and / or regulating a hybrid drive system of a vehicle having at least one internal combustion engine, with at least one electric machine and at least two combustion engine operated grades (for example, two different gears, especially forward gears) and at least two electrically operated gear stages ( for example, two different gears, especially forward gears) designed.
Im Rahmen einer Ausgestaltung wird in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs, insbesondere direkt, eine Sollgangstufe, beispielsweise ein Sollgang, für die mindestens eine Elektromaschine bestimmt und insbesondere ausgewählt.As part of an embodiment, depending on the speed of the vehicle, in particular directly, a desired gear, for example, a desired gear, for the at least one electric machine determined and selected in particular.
Im Rahmen einer zusätzlichen oder alternativen Ausgestaltung wird auf der Basis eines Fahrerwunsch-Abtriebsmomentes für mindestens zwei verbrennungskraftmaschinell bedienbare Gangstufen eine Vielzahl von Verbrennungskraftmaschinen-/Elektromaschinen-Abtriebsmoment-Kombinationen, in denen das Fahrerwunsch-Abtriebsmoment jeweils in mindestens ein Verbrennungskraftmaschinen-Abtriebsmoment und mindestens ein Elektromaschinen-Abtriebsmoment aufgeteilt wird, bereitgestellt, insbesondere erzeugt bzw. berechnet und/oder ermittelt. Für die Verbrennungskraftmaschinen-/Elektromaschinen-Abtriebsmoment-Kombinationen wird dann jeweils ein Systemwirkungsgrad bestimmt, insbesondere berechnet. Die Verbrennungskraftmaschinen-/Elektromaschinen-Abtriebsmoment-Kombination mit dem höchsten Systemwirkungsgrad wird dann ausgewählt und deren verbrennungskraftmaschinell bedienbare Gangstufe (beispielsweise der zweite Gang) als Sollgangstufe (Sollgang) für die Verbrennungskraftmaschine und/oder deren Verbrennungskraftmaschinen-Abtriebsmoment als Sollmoment für die Verbrennungskraftmaschine und/oder deren Elektromaschinen-Abtriebsmoment als Sollmoment für die mindestens eine Elektromaschine ausgegeben bzw. ausgewählt. As part of an additional or alternative embodiment, a plurality of internal combustion engine / electric machine output torque combinations, in which the driver request output torque in each case in at least one internal combustion engine output torque and at least one electric machine on the basis of a driver's desired output torque for at least two Verbrennungskraftmaschinell operable grades -Abtriebsmoment is divided, provided, in particular generated or calculated and / or determined. For the internal combustion engine / electric machine output torque combinations, a system efficiency is then determined in each case, in particular calculated. The internal combustion engine / electric machine output torque combination with the highest system efficiency is then selected, and its combustion gear operable speed stage (for example, the second gear) as the target gear (target gear) for the internal combustion engine and / or the internal combustion engine output torque as the target torque for the internal combustion engine and / or whose electric machine output torque is output or selected as the desired torque for the at least one electric machine.
Durch die geschwindigkeitsabhängige und/oder Fahrerwunsch-Abtriebsmoment abhängige Sollgangbestimmung kann ein Hybridantriebssystem, insbesondere auch mit einer komplexeren Getriebestruktur, nämlich mit zwei oder mehr verbrennungskraftmaschinell bedienbaren Gangstufen und zwei oder mehr elektromaschinell bedienbaren Gangstufen, energieeffizient - und insbesondere auch mit einem hohen Fahrkomfort - betrieben werden.By the speed-dependent and / or driver's request output torque dependent target gear determination, a hybrid drive system, especially with a more complex transmission structure, namely with two or more combustion-machine operable grades and two or more electrically operated gear ratios, energy efficient - and in particular with a high ride comfort - are operated ,
Auf Basis der Geschwindigkeit des Fahrzeugs kann die Sollgangstufe (der Sollgang) für die mindestens eine Elektromaschine auf besonders einfache Weise bestimmt werden. Durch an das Wirkungsgradkennfeld der Elektromaschine angepasste Geschwindigkeitsgrenzwerte für die jeweiligen Sollgangstufen (Sollgänge), insbesondere also für die einzelnen Gangstufen der Elektromaschine, kann auf besonders einfache Weise eine hohe Energieeffizienz- und insbesondere auch ein hoher Fahrkomfort - erzielt werden.On the basis of the speed of the vehicle, the target gear ratio (the target gear) for the at least one electric machine can be determined in a particularly simple manner. By adapted to the efficiency map of the electric machine speed limit values for the respective target gear ratios (target gears), especially for the individual gear ratios of the electric machine, a high energy efficiency and especially a high ride comfort can be achieved in a particularly simple manner.
Dabei können für ein Hochschalten (beziehungsweise eine Erhöhung der Sollgangstufe) und für ein Runterschalten (beziehungsweise eine Verringerung der Sollgangstufe) unterschiedliche Geschwindigkeitsgrenzwerte festgelegt werden. Insbesondere kann der Geschwindigkeitsgrenzwert zur Hochschaltung in eine Sollgangstufe, beispielsweise zum Hochschalten von einer unteren elektromaschinell bedienbaren Gangstufe in eine höhere elektromaschinell bedienbare Gangstufe, höher sein als der Geschwindigkeitsgrenzwert zur Rückschaltung in diese Sollgangstufe, beispielsweise zum Runterschalten von einer höheren elektromaschinell bedienbaren Gangstufe in eine untere gere elektromaschinell bedienbare Gangstufe. Bei einer Geschwindigkeitsverringerung kann die Elektromaschine so länger generatorisch betrieben und auf diese Weise die Energieeffizienz des Systems weiter gesteigert werden.In this case, different speed limit values can be defined for an upshift (or an increase in the desired gear step) and for a downshift (or a reduction in the target gear step). In particular, the speed limit for upshifting to a desired gear ratio, such as upshifting from a lower electrically operable ratio to a higher electrically operable ratio, may be higher than the speed limit for downshifting to this nominal ratio, for example, downshifting from a higher electrically operable ratio to a lower one Electronically operated gear stage. With a reduction in speed, the electric machine can be operated as a generator for longer and thus the energy efficiency of the system can be further increased.
Auf der Basis des Fahrerwunsch-Abtriebsmomentes kann die Sollgangstufe (der Sollgang) und/oder das Sollmoment für die Verbrennungskraftmaschine und/oder das Sollmoment für die Elektromaschine auf den Fahrerwunsch zugeschnitten und dadurch ein besonders hoher Fahrkomfort erzielt werden. Dadurch, dass Systemwirkungsgrade für zwei oder mehr verbrennungskraftmaschinell bedienbare Gangstufen für eine Vielzahl von Verbrennungskraftmaschinen-/Elektromaschinen-Abtriebsmoment-Kombinationen bestimmt werden und daraus die Verbrennungskraftmaschinen-/Elektromaschinen-Abtriebsmoment-Kombination mit dem höchsten Systemwirkungsgrad ausgewählt und deren verbrennungskraftmaschinell bedienbare Gangstufe als Sollgangstufe für die Verbrennungskraftmaschine und/oder deren Verbrennungskraftmaschinen-Abtriebsmoment als Sollmoment für die Verbrennungskraftmaschine und/oder deren Elektromaschinen-Abtriebsmoment als Sollmoment für die mindestens eine Elektromaschine ausgegeben bzw. ausgewählt wird, kann vorteilhafterweise eine hohe Energieeffizienz erzielt werden.On the basis of the driver-desired output torque, the target gear ratio (the target gear) and / or the target torque for the internal combustion engine and / or the target torque for the electric machine can be tailored to the driver's request and thus a particularly high ride comfort can be achieved. By determining system efficiencies for two or more combustor-operable ratios for a plurality of internal combustion engine / electric machine output torque combinations and selecting therefrom the highest system efficiency internal combustion engine / electric machine output torque combination, and their combustion-mode operable gear ratio as the target ratio for the engine Internal combustion engine and / or the internal combustion engine output torque is output or selected as a desired torque for the internal combustion engine and / or their electric machine output torque as the desired torque for the at least one electric machine, advantageously, a high energy efficiency can be achieved.
Beispielsweise können für mindestens drei, gegebenenfalls alle, verbrennungskraftmaschinell bedienbare Gangstufen Verbrennungskraftmaschinen- /Elektromaschinen-Abtriebsmoment-Kombinationen bereitgestellt, insbesondere erzeugt bzw. berechnet werden.For example, internal combustion engine / electric machine output torque combinations may be provided, in particular generated or calculated, for at least three, possibly all, gear stages which can be operated by combustion engines.
Alternativ zu einer geschwindigkeitsabhängigen Sollgangbestimmung können auf der Basis des Fahrerwunsch-Abtriebsmomentes auch für mindestens zwei, beispielsweise mindestens drei, gegebenenfalls alle, elektromaschinell bedienbare Gangstufen (Gänge), Verbrennungskraftmaschinen-/Elektromaschinen-Abtriebsmoment-Kombinationen bereitgestellt, insbesondere erzeugt und/oder berechnet werden, auch deren Systemwirkungsgrade dann entsprechend bestimmt und bei der Auswahl der Verbrennungskraftmaschinen-/Elektromaschinen-Abtriebsmoment-Kombination mit dem höchsten Systemwirkungsgrad mit einbezogen werden, wobei von der Verbrennungskraftmaschinen-/Elektromaschinen-Abtriebsmoment-Kombination mit dem höchsten Systemwirkungsgrad zusätzlich die elektromaschinell bedienbare Gangstufe (ein bestimmter Gang) als Sollgangstufe (als bestimmter Sollgang) für die mindestens eine Elektromaschine ausgegeben wird.As an alternative to a speed-dependent desired gear determination, internal combustion engine / electric machine output torque combinations can also be provided and / or calculated on the basis of the driver's desired output torque for at least two, for example at least three, optionally all, electrically operable gear stages (gears) their system efficiencies are then determined accordingly and included in the selection of the internal combustion engine / electric machine output torque combination with the highest system efficiency, of the internal combustion engine / electric machine output torque combination with the highest system efficiency in addition the electrically operable gear ratio (a certain gear) as a nominal gear ratio (as a specific target gear) for the at least one electric machine is output.
Verbrennungskraftmaschinen-/Elektromaschinen-Abtriebsmoment-Kombinationen können beispielsweise, insbesondere für mindestens zwei, beispielsweise mindestens drei, gegebenenfalls alle, verbrennungskraftmaschinell und/oder elektromaschinell bedienbare Gangstufen:
- - für ein kombiniertes verbrennungskraftmaschinelles und elektromaschinelles Fahren, und/oder
- - für ein rein verbrennungskraftmaschinelles Fahren, und/oder
- - für ein rein elektromaschinelles Fahren, und/oder
- - für eine verbrennungskraftmaschinelle Lastpunktabsenkung, insbesondere mit einem reduzierten Verbrennungskraftmaschinen-Abtriebsmoment und einem um den Betrag des reduzierten Verbrennungskraftmaschinen-Abtriebsmomentes erhöhten Elektromaschinen-Abtriebsmoment, und/oder
- - für eine verbrennungsmaschinelle Lastpunktanhebung, insbesondere mit einem negativen Elektromaschinen-Abtriebsmoment und einem um den Betrag des negativen Elektromaschinen-Abtriebsmomentes erhöhten Verbrennungskraftmaschinen-Abtriebsmoment,
- for combined combustion engine and electro-mechanical driving, and / or
- for purely combustion engine driving, and / or
- for a purely electromechanical driving, and / or
- for a Verbrennungskraftmaschinelle load point reduction, in particular with a reduced internal combustion engine output torque and increased by the amount of the reduced internal combustion engine output torque electric machine output torque, and / or
- for an internal combustion engine load point increase, in particular with a negative electric machine output torque and an increased internal combustion engine output torque by the amount of the negative electric machine output torque,
Der Systemwirkungsgrad für rein verbrennungskraftmaschinelles Fahren kann beispielsweise auf Basis der Formel:
Der Systemwirkungsgrad für rein elektromaschinelles Fahren kann beispielsweise auf Basis der Formel:
Der Systemwirkungsgrad für eine verbrennungskraftmaschinelle Lastpunktanhebung kann beispielsweise auf Basis der Formel:
MVKM das Verbrennungskraftmaschinen-Abtriebsmoment,
i(GangstufeVKM) die verbrennungskraftmaschinell bedienbare Gangstufe, und MFW das Fahrerwunschabtriebsmoment beziehungsweise das Sollabtriebsmoment ist.For example, the system efficiency for a combustion engine loadpoint boost may be based on the formula:
M VKM the internal combustion engine output torque,
i (gear stage VKM ) is the combustion-mode operable gear stage, and M FW is the driver's desired output torque and the target output torque, respectively.
Der Systemwirkungsgrad für eine verbrennungskraftmaschinelle Lastpunktabsenkung kann beispielsweise auf Basis der Formel:
MVKM das Verbrennungskraftmaschinen-Abtriebsmoment,
i(GangstufeVKM) die verbrennungskraftmaschinell bedienbare Gangstufe, und MFW das Fahrerwunschabtriebsmoment beziehungsweise das Sollabtriebsmoment ist.For example, system efficiency for a combustion engine load point reduction may be based on the formula:
M VKM the internal combustion engine output torque,
i (gear stage VKM ) is the combustion-mode operable gear stage, and M FW is the driver's desired output torque and the target output torque, respectively.
Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung werden insbesondere (auch) die Verbrennungskraftmaschinen-/Elektromaschinen-Abtriebsmoment-Kombinationen für eine verbrennungskraftmaschinelle Lastpunktabsenkung, insbesondere mit einem reduzierten Verbrennungskraftmaschinen-Abtriebsmoment und einem um den Betrag des reduzierten Verbrennungskraftmaschinen-Abtriebsmomentes erhöhten Elektromaschinen-Abtriebsmoment, bereitgestellt, insbesondere erzeugt und/oder berechnet, und (auch) deren Systemwirkungsgrade bestimmt und bei der Auswahl der Verbrennungskraftmaschinen- /Elektromaschinen-Abtriebsmoment-Kombination mit dem höchsten Systemwirkungsgrad (mit) einbezogen. So werden - im Gegensatz zu herkömmlichen Lastpunktverschiebungen, bei denen es sich um verbrennungskraftmaschinelle Lastpunktanhebungen handelt und welche ein negatives Elektromaschinen-Abtriebsmoment und ein um den Betrag des negativen Elektromaschinen-Abtriebsmomentes erhöhten Verbrennungskraftmaschinen-Abtriebsmoment aufweisen, andere - und beispielsweise auch weitere - durch das System realisierbare Wirkungsgrade berücksichtigt werden. So werden insbesondere - verglichen mit üblicherweise unter 40 % liegenden Wirkungsgraden von Verbrennungskraftmaschinen - auch deutlich höhere Wirkungsgrade von Elektromaschinen, welche im Betrieb über 90 % bis nahe 100 % liegen können, bei herkömmlichen Lastpunktverschiebungen, insbesondere bei verbrennungskraftmaschinellen Lastpunktanhebungen entsprechend mit berücksichtigt. So kann die durch das System realisierbare Energieeffizienz besser ausgeschöpft werden.Within the scope of a further embodiment, in particular (also) the internal combustion engine / electric machine output torque combinations for a combustion engine load point reduction, in particular with a reduced internal combustion engine output torque and an electric machine output torque increased by the amount of the reduced internal combustion engine output torque, are provided, in particular generated and / or calculates, and (also) determines their system efficiencies and includes them in the selection of the engine / electric machine output torque combination with the highest system efficiency. Thus, unlike conventional load point shifts, which are combustion engine load point elevations and which have negative output electric machine output and increased output engine torque by the amount of negative output electric machine torque, others - and others, for example - are passed through the system feasible efficiencies are taken into account. Thus, in particular - compared with usually lower than 40% efficiencies of internal combustion engines - also significantly higher efficiencies of electric machines, which can be over 90% to close to 100% in operation, taken into account in conventional load point shifts, especially at Verbrennungskraftmaschinelle load point increases accordingly. In this way, the energy efficiency that can be achieved by the system can be better utilized.
Bei der verbrennungskraftmaschinellen Lastpunktabsenkung kann zum Beispiel das Verbrennungskraftmaschinen-Abtriebsmoment bezüglich einer, beispielsweise optimalen, Betriebslast beim rein verbrennungskraftmaschinellen Fahren, insbesondere um einen entsprechenden Betrag reduziert werden. Das Elektromaschinen-Abtriebsmoment kann dabei gegebenenfalls bis zum Erreichen einer, insbesondere bestimmten, Maximallast der mindestens einen Elektromaschine dann erhöht werden.For example, in the case of the combustion engine load point reduction, the engine output torque with respect to, for example, optimum operating load in the case of pure combustion engine driving, may be reduced by a corresponding amount. If appropriate, the electric machine output torque can then be increased until reaching a maximum load of the at least one electric machine determined in particular.
Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung werden weiterhin auch Verbrennungskraftmaschinen-/Elektromaschinen-Abtriebsmoment-Kombinationen für eine verbrennungskraftmaschinelle Lastpunktanhebung, insbesondere mit einem negativen Elektromaschinen-Abtriebsmoment und einem um den Betrag des negativen Elektromaschinen-Abtriebsmomentes erhöhten Verbrennungskraftmaschinen-Abtriebsmoment bereitgestellt, insbesondere erzeugt und/oder berechnet, und auch deren Systemwirkungsgrade werden bestimmt und bei der Auswahl der Verbrennungskraftmaschinen-/Elektromaschinen-Abtriebsmoment-Kombination mit dem höchsten Systemwirkungsgrad dann mit einbezogen. So kann die durch das System realisierbare Energieeffizienz noch besser ausgeschöpft werden.In the context of a further embodiment, furthermore, internal combustion engine / electric machine output torque combinations for an internal combustion engine load increase point, in particular with a negative electric machine output torque and a by the amount of negative electric machine output torque provided increased engine output torque, in particular generated and / or calculated, and also their system efficiencies are determined and then included in the selection of the internal combustion engine / electric machine output torque combination with the highest system efficiency. This way, the energy efficiency that can be achieved by the system can be better exploited.
Bei der verbrennungskraftmaschinellen Lastpunktanhebung kann zum Beispiel das Verbrennungskraftmaschinen-Abtriebsmoment ausgehend von einer, beispielsweise optimalen, Betriebslast beim rein verbrennungskraftmaschinellen Fahren, insbesondere um den Betrag des negativen Elektromaschinen-Abtriebsmomentes, beispielsweise bis zum Erreichen einer, insbesondere bestimmten, Maximallast, der Verbrennungskraftmaschine erhöht werden.For example, in the case of the combustion engine load increase, the engine output torque may be increased from, for example, optimum operating load in pure combustion engine driving, in particular, by the amount of negative electric machine output torque, for example, to reach a particular maximum load of the internal combustion engine.
Grundsätzlich kann die Bestimmung der Systemwirkungsgrade der Verbrennungskraftmaschinen-/Elektromaschinen-Abtriebsmoment-Kombinationen sowohl statisch als auch dynamisch erfolgen.In principle, the determination of the system efficiencies of the internal combustion engine / electric machine output torque combinations can be done both statically and dynamically.
Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung werden die Systemwirkungsgrade der Verbrennungskraftmaschinen-/Elektromaschinen-Abtriebsmoment-Kombinationen jedoch dynamisch berechnet. So kann eine höhere Effizienz, insbesondere als durch eine statische Bestimmung, erzielt werden.In a further embodiment, however, the system efficiencies of the internal combustion engine / electric machine output torque combinations are calculated dynamically. Thus, a higher efficiency, in particular as by a static determination, can be achieved.
Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung wird für die Verbrennungskraftmaschinen- /Elektromaschinen-Abtriebsmoment-Kombinationen ein, insbesondere dynamisches, Systemwirkungsgradkennfeld erzeugt So kann eine höhere Effizienz, insbesondere als durch eine Bestimmung mittels statischer Kennfelder, erzielt werden.Within the scope of a further embodiment, a system efficiency map, in particular a dynamic system efficiency map, is generated for the internal combustion engine / electric machine output torque combinations. Thus, a higher efficiency can be achieved, in particular as a result of a determination by means of static characteristic maps.
Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung wird der Systemwirkungsgrad beziehungsweise werden die Systemwirkungsgrade jeweils unter Einbeziehung:
- - mindestens einer Drehzahl der mindestens einen Elektromaschine, und/oder
- - von Synchrondrehzahlen der Verbrennungskraftmaschine, und/oder
- - von, insbesondere hinterlegten, beispielsweise drehzahlabhängigen, Elektromaschinen-Wirkungsgradkennfeldern, und/oder
- - von, insbesondere hinterlegten, beispielsweise drehzahlabhängigen, Verbrennungskraftmaschinen-Wirkungsgradkennfeldern, und/oder
- - von mindestens einem mittleren Wirkungsgrad, beispielsweise einem mittleren Lade-Wirkungsgrad und/oder einem mittleren Entlade-Wirkungsgrad, eines elektrischen Energiespeichers, zum Beispiel einer Batterie,
- - At least one speed of the at least one electric machine, and / or
- - Of synchronous speeds of the internal combustion engine, and / or
- - Of, in particular stored, for example, speed-dependent, electric machine efficiency maps, and / or
- - Of, in particular deposited, for example, speed-dependent, internal combustion engine efficiency maps, and / or
- at least one average efficiency, for example a mean charging efficiency and / or an average discharge efficiency, of an electrical energy store, for example a battery,
Zum Beispiel kann für die Verbrennungskraftmaschinen-/Elektromaschinen-Abtriebsmoment-Kombinationen der Systemwirkungsgrad dadurch bestimmt beziehungsweise das Systemwirkungsgradkennfeld dadurch erzeugt werden, dass jeweils auf der Basis des jeweiligen Elektromaschinen-Abtriebsmomentes und der Drehzahl der mindestens einen Elektromaschine mittels eines, insbesondere hinterlegten, beispielsweise drehzahlabhängigen, Elektromaschinen-Wirkungsgradkennfeldes mindestens eine Elektromaschinen-Wirkungsgradtabelle und auf der Basis des jeweiligen Verbrennungskraftmaschinen-Abtriebsmomentes und der Synchrondrehzahlen der Verbrennungskraftmaschine mittels eines, insbesondere hinterlegten, insbesondere drehzahlabhängigen, Verbrennungskraftmaschinen-Wirkungsgradkennfeldes eine Verbrennungskraftmaschinen-Wirkungsgradtabelle generiert und jeweils anhand der mindestens einen Elektromaschinen-Wirkungsgradtabelle und der Verbrennungskraftmaschinen-Wirkungsgradtabelle, insbesondere unter Einbeziehung von mittleren Wirkungsgraden, beispielsweise eines mittleren Lade-Wirkungsgrades und eines mittleren Entlade-Wirkungsgrades, eines elektrischen Energiespeichers, beispielsweise einer Batterie, der Systemwirkungsgrad für die jeweilige Verbrennungskraftmaschinen- /Elektromaschinen-Abtriebsmoment-Kombination berechnet beziehungsweise deren Systemwirkungsgradkennfeld erzeugt wird.For example, for the internal combustion engine / electric machine output torque combinations, the system efficiency can be determined or the system efficiency map can be generated by using in each case on the basis of the respective electric machine output torque and the speed of the at least one electric machine by means of a, in particular stored, for example speed-dependent, Electric machine efficiency map at least one electric machine efficiency table and based on the respective internal combustion engine output torque and the synchronous speeds of the internal combustion engine by means of one, in particular stored, in particular speed-dependent, internal combustion engine efficiency map generates an internal combustion engine efficiency table and each based on the at least one electric machine efficiency table and the Combustion engine efficiency table, in particular including of average efficiencies, such as a mean charge efficiency and a mean discharge efficiency, an electrical energy storage, such as a battery, the system efficiency for the respective internal combustion engine / electric machine output torque combination calculated or their system efficiency map is generated.
Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung wird die Auswahl der Verbrennungskraftmaschinen-/Elektromaschinen-Abtriebsmoment-Kombination mit dem höchsten Systemwirkungsgrad in Echtzeit durchgeführt. So kann das System auf sich ändernde Fahrsituationen optimal eingestellt und dadurch eine besonders hohe Energieeffizienz und ein besonders hoher Fahrkomfort realisiert werden. In a further embodiment, the selection of the internal combustion engine / electric machine output torque combination with the highest system efficiency is performed in real time. In this way, the system can be optimally adjusted to changing driving situations, thereby achieving particularly high energy efficiency and particularly high driving comfort.
Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung wird das Fahrerwunsch-Abtriebsmoment aus der Geschwindigkeit des Fahrzeugs und einer Schaltelementstellung, beispielsweise einer Pedalstellung, zum Beispiel Fahrpedalstellung, eines vom Fahrer des Fahrzeugs bedienbaren Schaltelementes, beispielsweise Pedals, zum Beispiel Fahrpedals, bestimmt. Insbesondere kann das Fahrerwunsch-Abtriebsmoment lediglich aus der Geschwindigkeit des Fahrzeugs und einer Fahrpedalstellung eines vom Fahrer des Fahrzeug bedienbaren Fahrpedals bestimmt werden.In a further embodiment, the driver's desired output torque from the speed of the vehicle and a switching element position, for example, a pedal position, for example accelerator pedal position, one of the driver of the vehicle operable switching element, such as pedals, for example, accelerator pedal determined. In particular, the driver's desired output torque can only be determined from the speed of the vehicle and an accelerator pedal position of an accelerator pedal that can be operated by the driver of the vehicle.
Die eingangs genannten Nachteile sind daher vermieden und entsprechende Vorteile sind erzielt.The aforementioned disadvantages are therefore avoided and corresponding advantages are achieved.
Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, das erfindungsgemäße Verfahren in vorteilhafter Art und Weise auszugestalten und weiterzubilden. Hierfür darf zunächst auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche verwiesen werden. Im Folgenden werden einige bevorzugte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahren anhand der Zeichnung und der dazugehörigen Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:
-
1 in einem schematischen Querschnitt eine exemplarische Ausgestaltung eines Hybridantriebssystems, welches mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens betrieben werden kann, -
2 in einem schematischen Flussdiagramm eine Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verfahrens, -
3 in einem schematischen Flussdiagramm eine spezielle Ausgestaltung der in2 dargestellten Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verfahrens, -
4 bis 8 exemplarische Systemwirkungsgradkennfeldern zur Veranschaulichung der in2 und 3 illustrierten Ausgestaltungen eines erfindungsgemäßen Verfahrens, und -
9 in einer Reihe von Graphen die Ergebnisse einer Simulation eines gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens betriebenen Hybridantriebssystems bei einerBeschleunigung von 30 km/h auf 50 km/h.
-
1 2 shows a schematic cross-section of an exemplary embodiment of a hybrid drive system which can be operated by means of a method according to the invention, -
2 in a schematic flow diagram, an embodiment of a method according to the invention, -
3 in a schematic flow diagram, a special embodiment of the in2 illustrated embodiment of a method according to the invention, -
4 to8th exemplary system efficiency maps for illustrating the in2 and3 illustrated embodiments of a method according to the invention, and -
9 in a series of graphs, the results of a simulation of a powered according to one embodiment of the method according to the invention hybrid drive system at an acceleration of 30 km / h to 50 km / h.
In
Die erste Getriebeeinheit
Über ein Kopplungselement
Die Gangstufen
Zum Beispiel kann ein Fahrerwunsch-Abtriebsmoment
Für die weiteren verbrennungskraftmaschinell bedienbaren bzw. antreibbaren Gangstufen können analoge Verbrennungskraftmaschinen-/Elektromaschinen-Abtriebsmoment-Kombinationen
Aus den Elektromaschinen-Abtriebsmomenten
Aus den Verbrennungskraftmaschinen-Abtriebsmomenten
In einem Verfahrensschritt
Aus dem erzeugten Systemwirkungsgradkennfeld
Die
Das in
In
Der mit
Der mit
In dem in
Das in
In dem in
Das in
In dem in
Die Zusammenschau der
Das in
In dem in
Die Zusammenschau der
Das in
In dem in
Ändert der Fahrer nun in einer zweiten Phase II durch Betätigung des Fahrpedals das Fahrerwunsch-Abtriebsmoment von 45 Nm auf 1000 Nm und beschleunigt in einer dritten Phase III von 30 km/h auf 50 km/h so sind in der dritten Phase III die im Rahmen von
Ändert der Fahrer nun in einer vierten Phase IV durch Betätigung des Fahrpedals das Fahrerwunsch-Abtriebsmoment wieder von 1000 Nm auf 45 Nm und behält eine Geschwindigkeit von 50 km/h in einer fünften Phase V',V bei, so sind in der fünften Phase V',V die im Rahmen von
Das Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung eines Hybridantriebsstranges eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs wird insbesondere mit Hilfe eines hier in den Figuren nicht dargestellten elektrischen und/oder elektronischen Steuergerätes realisiert, das insbesondere auch Mikroprozess aufweist.The method for controlling and / or regulating a hybrid drive train of a vehicle, in particular of a motor vehicle, is realized in particular by means of an electric and / or electronic control device, not shown here in the figures, which in particular also has microprocessing.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- VKMVKM
- VerbrennungskraftmaschineInternal combustion engine
- EMEM
- Elektromaschineelectric machine
- GVKM G VKM
- verbrennungskraftmaschinell bedienbare GangstufeCombustion-mechanically operable gear stage
- G1VKM-G6VKM G1 VKM -G6 VKM
- erste bis sechste verbrennungskraftmaschinell bedienbare Gangstufefirst to sixth combustion-powered machine speed
- GEM G EM
- elektromaschinell bedienbare GangstufeElectronically operated gear stage
- G1EM,G2EM G1 EM , G2 EM
- erste und zweite elektromaschinell bedienbare Gangstufe first and second electrically operated gear stage
- 1010
- Mehrgang-GetriebeMultispeed gear system
- 1a1a
- erste Getriebeeinheit des Mehrgang-Getriebesfirst gear unit of the multi-speed transmission
- 1b1b
- zweite Getriebeeinheit des Mehrgang-Getriebessecond gear unit of the multi-speed transmission
- 2a2a
- Getriebeeingangswelle der ersten GetriebeeinheitTransmission input shaft of the first gear unit
- 2b2 B
- Getriebeeingangswelle der zweiten GetriebeeinheitTransmission input shaft of the second gear unit
- K1K1
- Kopplungselement zur drehwirksamen Verbindung der Getriebeeingangswellen der ersten und zweiten GetriebeeinheitCoupling element for the rotationally effective connection of the transmission input shafts of the first and second gear unit
-
K1a
k 1a - Kopplungselement zur drehwirksamen Verbindung der Getriebeeingangswelle der ersten Getriebeeinheit und elektromaschinell und verbrennungskraftmaschinell bedienbaren Gangstufen der ersten GetriebeeinheitCoupling element for the rotationally effective connection of the transmission input shaft of the first gear unit and electromechanical and Verbrennungskraftmaschinell operable grades of the first gear unit
- K1b, K1b'K1b, K1b '
- Kopplungselement zur drehwirksamen Verbindung der Getriebeeingangswelle der zweiten Getriebeeinheit und verbrennungskraftmaschinell bedienbarer Gangstufen der zweiten GetriebeeinheitCoupling element for the rotationally effective connection of the transmission input shaft of the second transmission unit and combustion-mechanically operable gear stages of the second transmission unit
- 33
- Getriebeausgangswelle des Mehrgang-GetriebesTransmission output shaft of the multi-speed transmission
- 44
- DifferentialantriebszahnradDifferential drive gear
- 55
- Differentialzahnraddifferential gear
- 66
- RadantriebsachseRadantriebsachse
- 77
- Fahrzeugräder vehicle wheels
- vv
- Fahrzeuggeschwindigkeitvehicle speed
- FPSFPS
- FahrpedalstellungAccelerator pedal position
- MFW M FW
- Fahrerwunsch-AbtriebsmomentDriver's desired output torque
- MVKMMEM M VKM M EM
- Verbrennungskraftmaschinen-/Elektromaschinen-Abtriebsmoment-KombinationVerbrennungskraftmaschinen- / electric machine output torque combination
- MVKM M VKM
- Verbrennungskraftmaschinen-AbtriebsmomentInternal combustion engine output torque
- MEM M EM
- Elektromaschinen-AbtriebsmomentElectric machine output torque
- ηSys η sys
- SystemwirkungsgradSystem efficiency
- KηSys Kη Sys
- SystemwirkungsgradkennfeldSystem efficiency map
- ηSys,max η Sys, max
- höchster Systemwirkungsgrad highest system efficiency
- GSollEM GSoll EM
- Sollgangstufe für die ElektromaschineNominal gear stage for the electric machine
- GSollVKM GSoll VKM
- Sollgangstufe für die VerbrennungskraftmaschineTarget gear for the internal combustion engine
- MSOllEM MSOll EM
- Sollmoment für die ElektromaschineTarget torque for the electric machine
- MSOllVKM MSOll VKM
- Sollmoment für die Verbrennungskraftmaschine Target torque for the internal combustion engine
- nEM EM
- Drehzahl der ElektromaschineSpeed of the electric machine
- nVKM n VKM
- Synchrondrehzahlen der VerbrennungskraftmaschineSynchronous speeds of the internal combustion engine
- KηEM Kη EM
- Elektromaschinen-WirkungsgradkennfeldElectric machine efficiency map
- KηVKM Kη VKM
- Verbrennungskraftmaschinen-WirkungsgradkennfeldInternal combustion engine efficiency map
- ηEM η EM
- Elektromaschinen-Wirkungsgrad bzw. -tabelleElectric machine efficiency or table
- ηVKM η VKM
- Verbrennungskraftmaschinen-Wirkungsgrad bzw. -tabelleInternal combustion engine efficiency or table
- mittlerer Lade-Wirkungsgrades eines elektrischen Energiespeichersaverage charging efficiency of an electrical energy storage
- mittlerer Entlade-Wirkungsgrades des elektrischen Energiespeichers average discharge efficiency of the electrical energy storage
- 100100
- Bestimmung einer Sollgangstufe für eine ElektromaschineDetermining a nominal gear stage for an electric machine
- 110110
- Bestimmung eines Fahrerwunsch-AbtriebsmomentesDetermination of a driver's desired output torque
- 120120
- Bestimmung einer Sollgangstufe und eines Sollmomentes für die Verbrennungskraftmaschine sowie eines Sollmomentes für die ElektromaschineDetermining a desired gear and a target torque for the internal combustion engine and a target torque for the electric machine
- 121121
- Aufteilen des Fahrerwunsch-Abtriebsmomentes für mindestens zwei verbrennungskraftmaschinell bedienbare Gangstufen jeweils in ein Verbrennungskraftmaschinen-Abtriebsmoment und ein Elektromaschinen-Abtriebsmoment unter Ausbildung von Verbrennungskraftmaschinen- /Elektromaschinen-Abtriebsmoment-KombinationenSplitting the driver's desired output torque for at least two internal combustion engine operable gear stages into an internal combustion engine output torque and an electric machine output torque, respectively, to form internal combustion engine / electric machine output torque combinations
- 122a122a
- Erstellen von Elektromaschinen-WirkungsgradtabellenCreating electric machine efficiency tables
- 122b122b
- Erstellen von Verbrennungskraftmaschinen-WirkungsgradtabellenCreating internal combustion engine efficiency tables
- 123123
- Erzeugen eines SystemwirkungsgradkennfeldesGenerating a system efficiency map
- 124 124
- Auswahl der Verbrennungskraftmaschinen-/Elektromaschinen-Abtriebsmoment-Kombination mit dem höchsten Systemwirkungsgrad und Ausgabe einer Sollgangstufe und eines Sollmomentes für die Verbrennungskraftmaschine sowie eines Sollmomentes für die Elektromaschine Selection of internal combustion engine / electric machine output torque combination with the highest system efficiency and output of a desired gear and a target torque for the internal combustion engine and a target torque for the electric machine
- LP-VKM LP- VKM
- verbrennungskraftmaschinelle Lastpunktabsenkungcombustion engine load point reduction
- LP+VKM LP + VKM
- verbrennungskraftmaschinelle Lastpunktanhebungcombustion engine load increase
- FVKM F VKM
- rein verbrennungskraftmaschinelles Fahrenpure combustion engine driving
- FEM F EM
- rein elektromaschinelles Fahren purely electromechanical driving
- GlstEM Glst EM
- Istgangstufe der ElektromaschineActual stage of the electric machine
- GlstVKM Glst VKM
- Istgangstufe der VerbrennungskraftmaschienActual stage of Verbrennungskraftmaschien
- MAblst M Ablst
- IstabtriebsmomentIstabtriebsmoment
- PP
- Leistung power
- 1-V1-V
- erste bis fünfte Phasefirst to fifth phase
- V'V '
- Zwischenphase der fünften PhaseIntermediate phase of the fifth phase
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102009022433 A1 [0003]DE 102009022433 A1 [0003]
- WO 2008/071381 A2 [0004]WO 2008/071381 A2 [0004]
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DE102016224130.3A DE102016224130A1 (en) | 2016-12-05 | 2016-12-05 | Method for controlling and / or regulating a hybrid drive system |
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Publications (1)
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