DE102019104324A1 - Method for determining an operating point of an internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Verfahren (100) zum Bestimmen eines Betriebspunktes (BP) eines Verbrennungsmotors (10) eines Fahrzeuges (2) mit einer elektrischen Maschine (20), wobei die nachfolgenden Schritte vorgesehen sind:- Betreiben (101) der elektrischen Maschine (20) für eine Kompensation einer verzögerten Leistungsabgabe des Verbrennungsmotors (10),- Erfassen (102) eines Parameters, welcher für eine Leistungsfähigkeit der elektrischen Maschine (20) zur Kompensation über eine Zeitdauer spezifisch ist,- Auswählen (103) des Betriebspunktes (BP) für den Verbrennungsmotor (10) in Abhängigkeit von dem erfassten Parameter, wobei der Betriebspunkt (BP) mit der verzögerten Leistungsabgabe korreliert,- Bereitstellen (104) des ausgewählten Betriebspunktes (BP), um die verzögerte Leistungsabgabe an die Leistungsfähigkeit der elektrischen Maschine (20) mindestens über die Zeitdauer anzupassen.Method (100) for determining an operating point (BP) of an internal combustion engine (10) of a vehicle (2) with an electrical machine (20), the following steps being provided: - Operating (101) the electrical machine (20) for compensation a delayed power output of the internal combustion engine (10), - detection (102) of a parameter which is specific for a performance of the electrical machine (20) for compensation over a period of time, - selection (103) of the operating point (BP) for the internal combustion engine (10) ) depending on the detected parameter, the operating point (BP) correlating with the delayed power output, - providing (104) the selected operating point (BP) in order to adapt the delayed power output to the performance of the electrical machine (20) at least over the period of time .
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen eines Betriebspunktes eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeuges mit einer elektrischen Maschine. Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein System sowie ein Fahrzeug.The present invention relates to a method for determining an operating point of an internal combustion engine of a vehicle with an electrical machine. The invention also relates to a system and a vehicle.
Es ist aus dem Stand der Technik bekannt, dass bei einem Verbrennungsmotor eines Fahrzeuges eine gewählte Schaltstufe des Getriebes negative Auswirkungen auf die maximal verfügbare Leistung des Verbrennungsmotors und das spontane Ansprechen des Triebstranges bei dynamischen Lastfällen haben kann. Es ist bei Hybridfahrzeugen daher bekannt, dass eine elektrische Maschine des Fahrzeuges genutzt wird, um mechanische Energie aus elektrischer Energie bereitzustellen - aber auch umgekehrt z.B. im Bremsfall mechanische Energie in elektrische Energie umzuwandeln. Damit kann eine Verbesserung von Verbrauch und Dynamik erzielt werden. Jedoch ist die Leistungsfähigkeit der elektrischen Komponenten oft zeitlich limitiert.It is known from the prior art that in an internal combustion engine of a vehicle, a selected gear shift stage of the transmission can have negative effects on the maximum available power of the internal combustion engine and the spontaneous response of the drive train in dynamic load cases. It is therefore known in hybrid vehicles that an electrical machine of the vehicle is used to provide mechanical energy from electrical energy - but also vice versa, e.g. to convert mechanical energy into electrical energy in the event of braking. This can improve consumption and dynamics. However, the performance of the electrical components is often limited in time.
In der
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile beim Betrieb eines Fahrzeuges bzw. Verbrennungsmotors eines Fahrzeuges zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Betrieb eines Fahrzeuges bzw. Verbrennungsmotors eines Fahrzeuges zu ermöglichen. Auch soll insbesondere bei gegebener konstruktiver Auslegung eine Verbesserung der Dynamik und/oder Erhöhung der generatorisch gewonnenen Energie und/oder Reduktion des Kraftstoffverbrauches eines Fahrzeuges erzielt werden.It is therefore an object of the present invention to at least partially remedy the disadvantages described above when operating a vehicle or an internal combustion engine of a vehicle. In particular, the object of the present invention is to enable improved operation of a vehicle or internal combustion engine of a vehicle. In particular, given a given structural design, an improvement in the dynamics and / or an increase in the energy obtained as a generator and / or a reduction in the fuel consumption of a vehicle should be achieved.
Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein System mit den Merkmalen des Anspruchs 9 sowie durch ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 11. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen System sowie dem erfindungsgemäßen Fahrzeug, und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.The above object is achieved by a method with the features of
Die Aufgabe wird insbesondere gelöst durch ein Verfahren, vorzugsweise Ansteuerverfahren für ein Schaltgetriebe eines Fahrzeuges, zum Bestimmen eines Betriebspunktes eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeuges mit einer elektrischen Maschine, vorzugweise Elektromotor. In anderen Worten weist das Fahrzeug den Verbrennungsmotor (kurz: VM) und die elektrische Maschine (kurz: EM) auf, welche insbesondere Teil eines Antriebsstrangs des Fahrzeuges sind.The object is achieved in particular by a method, preferably a control method for a manual transmission of a vehicle, for determining an operating point of an internal combustion engine of a vehicle with an electrical machine, preferably an electric motor. In other words, the vehicle has the internal combustion engine (short: VM) and the electric machine (short: EM), which are in particular part of a drive train of the vehicle.
Es ist vorgesehen, dass die nachfolgenden Schritte durchgeführt werden können, vorzugsweise nacheinander in der angegebenen Reihenfolge oder in beliebiger Reihenfolge, wobei einzelne Schritte auch wiederholt und/oder zumindest teilweise zeitlich parallel mit anderen Schritten durchgeführt werden können:
- - Betreiben der elektrischen Maschine für eine Kompensation einer verzögerten Leistungsabgabe des Verbrennungsmotors, bevorzugt vor und/oder während und/oder nachdem die nachfolgenden Schritte durchgeführt werden,
- - Erfassen, vorzugsweise Messen, eines Parameters, welcher für eine Leistungsfähigkeit der elektrischen Maschine zur Kompensation über eine Zeitdauer spezifisch ist, d. h. insbesondere als Kennwert dafür dient, ob die EM die Kompensation über die Zeitdauer bereitstellen kann, und bevorzugt auch, über welche Zeitdauer die Kompensation konkret möglich ist,
- - Auswählen des Betriebspunktes (insbesondere aus mindestens zwei verschiedenen Betriebspunkten) für den Verbrennungsmotor in Abhängigkeit von dem erfassten Parameter, wobei der Betriebspunkt mit der verzögerten Leistungsabgabe korreliert, d. h. insbesondere, dass bei unterschiedlichen Betriebspunkten unterschiedliche Verzögerungen der Leistungsabgabe vorliegen,
- - Bereitstellen des ausgewählten Betriebspunktes, um vorzugsweise die verzögerte Leistungsabgabe an die Leistungsfähigkeit der elektrischen Maschine mindestens über die Zeitdauer anzupassen, d. h. insbesondere, dass der ausgewählte Betriebspunkt als ein solcher Betriebspunkt bereitgestellt wird, bei welchem die verzögerte Leistungsabgabe an die Leistungsfähigkeit der elektrischen Maschine über die Zeitdauer angepasst ist, und hierdurch die Kompensation mindestens über die Zeitdauer gewährleistet sein kann.
- - Operation of the electrical machine to compensate for a delayed power output of the internal combustion engine, preferably before and / or during and / or after the following steps are carried out,
- - Detecting, preferably measuring, a parameter which is specific for a performance of the electrical machine for compensation over a period of time, ie in particular serves as a characteristic value for whether the EM can provide the compensation over the period of time, and preferably also over what period of time Compensation is concretely possible,
- - Selecting the operating point (in particular from at least two different operating points) for the internal combustion engine as a function of the recorded parameters, the operating point correlating with the delayed power output, ie in particular that there are different delays in the power output at different operating points,
- - Provision of the selected operating point in order to preferably adapt the delayed power output to the performance of the electrical machine at least over the period of time, ie in particular that the selected operating point is provided as such an operating point at which the delayed power output to the performance of the electrical machine over the Duration is adapted, and thereby the compensation can be guaranteed at least over the period.
Dies hat entsprechend den Vorteil, dass ein Betriebspunkt bestimmt werden kann, bei welchem aufgrund der Anpassung an die Leistungsfähigkeit die maximale Kompensation genutzt wird, welche über die Zeitdauer gewährleistet werden kann. Somit wird bei der Auswahl des Betriebspunktes nicht nur die aktuelle Leistungsfähigkeit der EM herangezogen, sondern die Leistungsfähigkeit über die Zeitdauer berücksichtigt. Es kann sich dabei auch um eine zukünftige Zeitdauer handeln, sodass die Erfassung und/oder das Auswählen eine Prognose umfassen kann, welche Leistungsfähigkeit die EM für diese zukünftige Zeitdauer aufbringen wird. Diese Prognose kann z. B. durch die Erfassung und statistische Auswertung (wie Mittelung) des Parameters über eine zeitliche Messdauer ermöglicht werden, wobei die zeitliche Messdauer nicht zwangsläufig mit der Zeitdauer übereinstimmen muss. Dies ermöglicht eine verbesserte Ausnutzung des elektrischen Systems, also der EM, und bietet hierdurch auch Vorteile hinsichtlich der Fahrleistungen und des CO2-Ausstoßes.This accordingly has the advantage that an operating point can be determined at which, due to the adaptation to the performance, the maximum compensation is used, which can be guaranteed over the period of time. Thus, when selecting the operating point, not only the current performance of the EM is used, but also the performance over the Duration taken into account. It can also be a future period of time, so that the detection and / or the selection can include a prognosis of what performance the EM will provide for this future period of time. This forecast can e.g. B. can be made possible by the acquisition and statistical evaluation (such as averaging) of the parameter over a temporal measurement duration, the temporal measurement duration not necessarily having to coincide with the duration. This enables an improved utilization of the electrical system, i.e. the EM, and thereby also offers advantages in terms of driving performance and CO 2 emissions.
Die Zeitdauer betrifft dabei insbesondere nicht eine kurzzeitige Dauer zur Leistungssteigerung, wie ein kurzzeitiges Beschleunigen, sondern eine Dauer, bei welcher das Fahrzeug über weitere Strecken fährt. In anderen Worten kann während dieser Zeitdauer ein wiederholter Betrieb der elektrischen Maschine zur Kompensation oder für andere Funktionen, z.B. zum elektrischen Bremsen, erfolgen. Damit ist die Zeitdauer vorzugsweise spezifisch für einen längeren, nicht kurzzeitigen Betrieb der elektrischen Maschine zur Kompensation. Da der Parameter für die Leistungsfähigkeit der elektrischen Maschine zur Kompensation über diese Zeitdauer spezifisch ist, kann auf diese Weise die Erfassung eine zeitliche Komponente erhalten, und das Auswählen diese zeitliche Komponente nutzen.The period of time does not relate to a brief period to increase performance, such as brief acceleration, but to a period during which the vehicle travels over longer distances. In other words, repeated operation of the electrical machine for compensation or other functions, e.g. for electric braking. The period of time is thus preferably specific for a longer, not short-term operation of the electrical machine for compensation. Since the parameter for the performance of the electrical machine for compensation is specific over this period of time, the detection can receive a time component in this way, and the selection can use this time component.
Vorteilhaft ist es zudem, wenn das Fahrzeug als ein Kraftfahrzeug, insbesondere gleisloses Landkraftfahrzeug, zum Beispiel als ein Hybridfahrzeug, das eine Brennkraftmaschine und eine Elektromaschine zur Traktion umfasst, ausgebildet ist, vorzugsweise mit einem Traktionsbordnetz und/oder Hochvolt-Bordnetz und/oder einem Elektromotor als die EM. Insbesondere kann das Fahrzeug als ein Personenkraftfahrzeug ausgebildet sein. Bevorzugt ist bei Ausführungsformen von Hybridfahrzeugen ein Fahrmodus des Hybridfahrzeuges denkbar, bei welchem das Hybridfahrzeug rein elektrisch angetrieben wird, sodass der Verbrennungsmotor ausgeschaltet werden kann. Alternativ oder zusätzlich ist ein weiterer Fahrmodus denkbar, bei welchem das Hybridfahrzeug nur durch den Verbrennungsmotor angetrieben wird, und der Elektromotor ausgeschaltet ist. Zusätzlich kann bei Bedarf der Elektromotor hinzugeschaltet werden. Es ist darüber hinaus möglich, dass das Fahrzeug als Fahrzeuggetriebe - als das Getriebe im Antriebsstrang des Fahrzeuges zur Übersetzung der Motordrehzahl des Verbrennungsmotors auf die Antriebsdrehzahl - ein manuelles Schaltgetriebe oder ein Automatikgetriebe oder ein stufenloses Getriebe (wie ein CVT-Getriebe) aufweist. Der Begriff Hochvolt kann sich z. B. auf elektrische Spannungen oberhalb von 40 V beziehen, welche im Bordnetz genutzt werden können. Unter einem Hochvolt-Bordnetz wird insbesondere ein 48 Volt - Bordnetz verstanden.It is also advantageous if the vehicle is designed as a motor vehicle, in particular trackless land vehicle, for example as a hybrid vehicle that includes an internal combustion engine and an electric machine for traction, preferably with an on-board traction network and / or high-voltage on-board network and / or an electric motor than the EM. In particular, the vehicle can be designed as a passenger vehicle. In embodiments of hybrid vehicles, a driving mode of the hybrid vehicle is preferably conceivable in which the hybrid vehicle is driven purely electrically so that the internal combustion engine can be switched off. Alternatively or additionally, another driving mode is conceivable in which the hybrid vehicle is only driven by the internal combustion engine and the electric motor is switched off. In addition, the electric motor can be switched on if required. It is also possible for the vehicle to have a manual transmission or an automatic transmission or a continuously variable transmission (such as a CVT transmission) as the vehicle transmission - as the transmission in the drive train of the vehicle to convert the engine speed of the combustion engine to the drive speed. The term high voltage can e.g. B. refer to electrical voltages above 40 V, which can be used in the vehicle electrical system. A high-voltage vehicle electrical system is understood to mean, in particular, a 48 volt vehicle electrical system.
Gemäß einem weiteren Vorteil kann vorgesehen sein, dass der Parameter eine zeitlich (insbesondere über eine Messdauer) erfasste Messgröße ist, vorzugsweise eine Temperatur oder ein elektrischer Strom oder eine elektrische Leistung oder ein Ladezustand eines Energiespeichers zur Energieversorgung der EM. Diese Messgröße kann dabei für eine Messgröße wie die Temperatur an der elektrischen Maschine spezifisch sein, und z. B. bei der elektrischen Maschine und/oder außerhalb der elektrischen Maschine erfasst werden. Es ist möglich, dass die Messgröße hierzu direkt in der EM oder bei einer elektrischen Zuleitung zur EM oder im Energiespeicher gemessen wird. Dabei kann der Parameter und/oder die Messgröße spezifisch sein für eine Belastung und/oder Leistungsfähigkeit der elektrischen Maschine zur Kompensation über die Zeitdauer der EM, beziehungsweise des elektrischen Systems.According to a further advantage, it can be provided that the parameter is a measured variable recorded over time (in particular over a measurement period), preferably a temperature or an electrical current or an electrical power or a state of charge of an energy store for supplying energy to the EM. This measured variable can be specific for a measured variable such as the temperature on the electrical machine, and z. B. can be detected at the electrical machine and / or outside the electrical machine. It is possible for the measured variable to be measured directly in the EM or in the case of an electrical lead to the EM or in the energy store. The parameter and / or the measured variable can be specific for a load and / or performance of the electrical machine for compensation over the duration of the EM or the electrical system.
Auch ist es optional denkbar, dass der Parameter als ein quadratischer Mittelwert eines elektrischen Stroms, d. h. als ein sogenannter RMS-Strom oder auch Effektivwert des Stroms, vorzugsweise bei der elektrischen Maschine und/oder bei einer Energieversorgung der elektrischen Maschine (
Es kann hierbei als ein Erfindungsgedanke aufgefasst werden, dass bei einem solchen Wert des Parameters, welcher eine hohe Belastung der elektrischen Maschine indiziert (z. B. hohen RMS-Strom) ein Betriebspunkt gewählt wird, der wenig elektrische Unterstützung, d. h. Kompensation, durch die elektrische Maschine benötigt. Dieser liegt z. B. bei höheren Drehzahlen. Ist dieser nun gewählt, können daraufhin drei Effekte hervorgerufen werden, die einen Selbstregelungseffekt haben: It can be understood as a concept of the invention that, with such a value of the parameter that indicates a high load on the electrical machine (e.g. high RMS current), an operating point is selected that has little electrical support, i.e. H. Compensation required by the electric machine. This is z. B. at higher speeds. If this is now selected, three effects can then be produced that have a self-regulating effect:
Es wird zunächst im Vortrieb direkt weniger elektrische Unterstützung also Kompensation benötigt. Der Parameter, wie der RMS-Strom, kann entsprechend tendenziell sinken. Bremst nun das Fahrzeug, kann die Bremsenergie in elektrische Energie gewandelt werden. Bremsleistungen sind allgemein deutlich höher und kurzfristiger, als Antriebsleistungen. Eine höhere Motordrehzahl kann eine höhere Reibleistung des Motors in einer Bremsung bedeuten und mindert ggf. den elektrischen Bremsleistungspeak, wodurch der Parameter bzw. RMS-Strom weniger stark ansteigt (zu Lasten der eingenommen elektrischen Energie, welche in einem Energiespeicher für die elektrische Maschine gespeichert werden kann). Ein hoher Parameter bzw. RMS-Strom bedeutet in diesem Zusammenhang, dass das Fahrzeug in der Vergangenheit einen hohen elektrischen Energieumsatz hatte und ggf. die Batterie entladen hat. Eine hohe Drehzahl bedeutet, dass bei Bedarf auch eine hohe Nachladeleistung gestellt werden kann („Umwandlung Kraftstoff zu Strom“).Initially, less electrical support, i.e. compensation, is required directly in the advance. The parameter, such as the RMS current, can tend to decrease accordingly. If the vehicle now brakes, the braking energy can be converted into electrical energy. Braking powers are generally significantly higher and shorter than drive powers. A higher engine speed can be a Higher frictional power of the motor during braking and possibly reduces the electrical braking power peak, whereby the parameter or RMS current increases less strongly (at the expense of the electrical energy consumed, which can be stored in an energy store for the electrical machine). In this context, a high parameter or RMS current means that the vehicle has had a high electrical energy consumption in the past and may have discharged the battery. A high speed means that, if necessary, a high recharging power can be provided ("conversion of fuel to electricity").
Entsprechend kann auch im Umkehrfall gelten, dass bei einem Betriebspunkt mit einer geringen Drehzahl eine höhere Unterstützung (Kompensation) erfordert, und der Parameter bzw. RMS-Strom tendenziell steigen kann. Bei einem Betriebspunkt mit einer geringen Drehzahl, also geringe Schleppleistung, kann mehr elektrische Energie aus Bremsungen zu Lasten eines steigenden RMS-Stroms genutzt werden. Bei geringen Drehzahlen kann zudem weniger Nachladeleistung gestellt werden. Zusätzlich gilt im Umkehrfall, dass bei einem Wechsel von einer hohen Drehzahl zur eine geringen Drehzahl rotatorische kinetische Energie abgebaut werden kann. Diese kann direkt elektrisch aufgenommen werden.Correspondingly, in the reverse case, it can also apply that at an operating point with a low speed, higher support (compensation) is required and the parameter or RMS current can tend to increase. At an operating point with a low speed, i.e. low drag power, more electrical energy can be used from braking at the expense of an increasing RMS current. In addition, less reloading power can be provided at low speeds. In addition, in the reverse case, when changing from a high speed to a low speed, rotational kinetic energy can be dissipated. This can be recorded directly electrically.
Ein weiterer Vorteil kann im Rahmen der Erfindung erzielt werden, wenn zum Erfassen des Parameters zeitlich wiederholt Messwerte bei der elektrischen Maschine gemessen und durch eine Verarbeitung miteinander verarbeitet werden, vorzugsweise über eine zeitliche Dauer von mindestens 3 Minuten oder mindestens 10 Minuten oder mindestens über die gesamte Betriebsdauer der elektrischen Maschine. Dabei kann die Verarbeitung bevorzugt eine statistische Auswertung umfassen, besonders bevorzugt wenigstens eine Mittelwertbildung, um insbesondere die Leistungsfähigkeit als eine zukünftige Leistungsfähigkeit der elektrischen Maschine zu prognostizieren. Auf diese Weise kann die Leistungsfähigkeit des elektrischen Systems, also insbesondere der EM, bei dem Auswählen des Betriebspunktes berücksichtigt werden, um den Betriebspunkt als einen solchen Betriebspunkt auszuwählen, welcher optimal ist hinsichtlich Verbrauch, Dynamik und Belastung des elektrischen Systems.A further advantage can be achieved within the scope of the invention if, in order to record the parameter, measured values are repeatedly measured in the electrical machine and processed together by processing, preferably over a period of at least 3 minutes or at least 10 minutes or at least over the entire period Operating time of the electrical machine. In this case, the processing can preferably include a statistical evaluation, particularly preferably at least averaging, in order in particular to predict the performance as a future performance of the electrical machine. In this way, the performance of the electrical system, ie in particular the EM, can be taken into account when selecting the operating point in order to select the operating point as an operating point which is optimal with regard to consumption, dynamics and loading of the electrical system.
Des Weiteren ist es im Rahmen der Erfindung optional möglich, dass die elektrische Maschine (EM) in Wirkverbindung mit dem Verbrennungsmotor (VM) betrieben wird, um zur Kompensation bei einer Veränderung einer Lastanforderung für den Verbrennungsmotor ein zusätzliches Drehmoment als Kompensationsmoment für den Verbrennungsmotor bereitzustellen. Entsprechend kann die EM eine Kraft auf den VM übertragen. Hierzu ist die EM z. B. direkt oder mittelbar mit dem VM wirkverbunden, bspw. mittels einer als Riemen ausgeführten Übersetzungsstufe (wenn das Fahrzeug einen Riemen-Starter-Generator aufweist) oder direkt auf die Kurbelwelle des VM wirkend (bei einem Kurbelwellen-Starter-Generator). Wenn der VM Energie bereitstellen soll, z. B. für den Vortrieb in dem Fahrzeug, kann das Getriebe genutzt werden, um den Betriebspunkt des VM zu verändern und den Wirkungsgrad zu verbessern. Die Nachteile hinsichtlich der Leistungsabgabe, welche dieser Betriebspunkt mit sich bringt, insbesondere die Leistungsdifferenz während der Verzögerung der Leistungsabgabe, können dabei durch das zusätzliche Drehmoment kompensiert werden. Bspw. tritt bei einer Soll-Anforderung an die Leistung des VM diese Verzögerung auf, d. h., während dieser Verzögerung wird die Soll-Anforderung nicht durch eine Ist-Leistungsabgabe des VM erfüllt. Die Kompensation kann dann darin bestehen, dass während dieser Verzögerung die EM das Kompensationsmoment bereitstellt, um die Soll-Anforderung durch eine Kombination der Ist-Leistungsabgabe des VM mit der Leistungsabgabe der EM zu erreichen.Furthermore, it is optionally possible within the scope of the invention that the electrical machine (EM) is operated in operative connection with the internal combustion engine (VM) in order to provide an additional torque as a compensation torque for the internal combustion engine to compensate for a change in a load requirement for the internal combustion engine. Accordingly, the EM can transfer a force to the VM. For this purpose, the EM is z. B. directly or indirectly operatively connected to the VM, e.g. by means of a gear stage designed as a belt (if the vehicle has a belt starter generator) or acting directly on the crankshaft of the VM (in a crankshaft starter generator). If the VM is to provide energy, e.g. B. for propulsion in the vehicle, the transmission can be used to change the operating point of the VM and improve the efficiency. The disadvantages with regard to the power output which this operating point brings with it, in particular the power difference during the delay in the power output, can be compensated for by the additional torque. E.g. this delay occurs with a target demand on the performance of the VM, i. In other words, during this delay the target requirement is not met by an actual output of the VM. The compensation can then consist in the fact that during this delay the EM provides the compensation torque in order to achieve the target requirement by combining the actual power output of the VM with the power output of the EM.
Ferner kann es im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass das Auswählen des Betriebspunktes den nachfolgenden Schritt umfasst:
- - Bestimmen wenigstens zwei verschiedener (oder sämtlicher vorgesehener) Betriebspunkte für den Verbrennungsmotor, wobei bei einem ersten der Betriebspunkte eine geringere Kompensation durch die elektrische Maschine vorgesehen ist, als bei einem zweiten der Betriebspunkte, weil z. B. die Leistungsabgabe bei dem ersten der Betriebspunkte weniger Verzögerung aufweist, als bei dem zweiten der Betriebspunkte,
- - Vergleichen des erfassten Parameters mit einem Schwellenwert, welcher für die Zeitdauer spezifisch ist, z. B. kennzeichnend ist für die Zeitdauer, für die die Kompensation bereitgestellt werden kann, wenn der Parameter dem Schwellenwert entspricht,
- - Auswählen des ersten Betriebspunkts, wenn der Parameter oberhalb des Schwellenwertes liegt, andernfalls Auswählen des zweiten Betriebspunkts, sodass insbesondere bei einem Betrieb des VM in dem ausgewählten Betriebspunkt die verzögerte Leistungsabgabe an die Leistungsfähigkeit der elektrischen Maschine mindestens über die Zeitdauer angepasst ist.
- - Determination of at least two different (or all provided) operating points for the internal combustion engine, with a first of the operating points a lower compensation is provided by the electrical machine than a second of the operating points, because z. B. the power output at the first of the operating points has less delay than at the second of the operating points,
- - Comparing the detected parameter with a threshold value which is specific for the period of time, e.g. B. is indicative of the period of time for which the compensation can be provided if the parameter corresponds to the threshold value,
- - Selecting the first operating point if the parameter is above the threshold value, otherwise selecting the second operating point, so that in particular when the VM is operated at the selected operating point, the delayed power output is adapted to the performance of the electrical machine at least over the period of time.
Auf diese Weise kann das Auswählen in Abhängigkeit von dem erfassten Parameter erfolgen. Dabei kann der Schwellenwert für die Zeitdauer spezifisch sein, d. h. so gewählt sein, dass die Kompensation durch die elektrische Maschine für die Zeitdauer gewährleistet werden kann, wenn der Parameter unterhalb des Schwellenwertes liegt. Hierzu ist der Parameter z. B. ein RMS-Strom oder eine Temperatur bei der elektrischen Maschine und der Schwellenwert entsprechend ein RMS-Strom-Schwellenwert bzw. ein Temperaturschwellenwert.In this way, the selection can take place as a function of the recorded parameter. In this case, the threshold value can be specific for the duration, ie it can be selected such that the compensation by the electrical machine can be ensured for the duration if the parameter is below the threshold value. For this purpose, the parameter z. B. an RMS stream or a Temperature in the electrical machine and the threshold value corresponding to an RMS current threshold value or a temperature threshold value.
Des Weiteren ist es denkbar, dass das Auswählen in Abhängigkeit von wenigstens einem weiteren Parameter durchgeführt wird, wobei vorzugsweise der wenigstens eine weitere Parameter einen Fahrmodus des Fahrzeuges umfasst. Ein solcher Fahrmodus ist bspw. ein durch einen Fahrer einstellbarer Modus, z. B. zur Einstellung des Fahrwerks, wie ein Sportmodus oder dergleichen. Je nach Fahrmodus kann eine höhere Kompensation gewünscht sein, sodass dies bei der Auswahl berücksichtigt werden kann. Der Fahrmodus kann z. B. auch durch eine Analyse des Fahrertyps beeinflusst werden. Alternativ oder zusätzlich können weitere Größen als weitere Parameter vorgesehen sein, bspw. der Zustand der elektrischen Komponenten (wie der elektrischen Maschine oder des elektrischen Speichers zur Energieversorgung der EM), der Zustand des Fahrzeuges (wie Drücke, Drehzahlen, Ladezustände, Temperaturen, oder dergleichen), notwendige zeitweilige Betriebszustände (wie Katalysator-Heizen oder Diagnosen oder dergleichen), Umgebungsdaten (wie Navigation, oder dergleichen).Furthermore, it is conceivable that the selection is carried out as a function of at least one further parameter, the at least one further parameter preferably comprising a driving mode of the vehicle. Such a driving mode is, for example, a mode that can be set by a driver, e.g. B. to adjust the chassis, such as a sport mode or the like. Depending on the driving mode, a higher compensation may be desired so that this can be taken into account in the selection. The driving mode can e.g. B. can also be influenced by an analysis of the driver type. As an alternative or in addition, further variables can be provided as further parameters, e.g. the state of the electrical components (such as the electrical machine or the electrical storage device for supplying energy to the EM), the state of the vehicle (such as pressures, speeds, states of charge, temperatures, or the like ), necessary temporary operating states (such as catalytic converter heating or diagnoses or the like), environmental data (such as navigation, or the like).
Es kann von Vorteil sein, wenn im Rahmen der Erfindung das Bereitstellen einen der nachfolgenden Schritte umfasst:
- - Anzeigen des ausgewählten Betriebspunktes für einen Fahrer des Fahrzeuges, insbesondere wenn das Fahrzeug ein manuelles Schaltgetriebe aufweist,
- - (Automatisches) Durchführen eines Schaltvorgangs für einen Wechsel in den ausgewählten Betriebspunkt, insbesondere wenn das Fahrzeug ein Automatikgetriebe aufweist.
- - Display of the selected operating point for a driver of the vehicle, in particular if the vehicle has a manual transmission,
- - (Automatic) implementation of a shifting process for a change to the selected operating point, especially if the vehicle has an automatic transmission.
Damit kann zuverlässig (manuell oder automatisch) der Betrieb des VM im ausgewählten Betriebsmodus ermöglicht werden. Der Schaltvorgang muss ferner nicht zwingend über die Wahl einer anderen Schaltstufe im gleichen Getriebe erfolgen, es können auch anderweitige Verstelloptionen des Getriebes vorgesehen sein. So kann z. B. ein Doppelkupplungsgetriebe genutzt werden, bei welchem zwei Gänge in zwei Teilgetrieben gleichzeitig eingelegt sind und nur ein Wechsel zwischen den Teilgetrieben durch Ansteuerung der Kupplungen erfolgt. Auch kann eine Stufenautomatik mit Wandler vorgesehen sein, die durch Ansteuerung des Wandlers (z. B. über eine Wandler-Überbrückungs-Kupplung) bei gleicher Gangstufe einen anderen Betriebspunkt einstellen kann. Ferner kann die Verstellmöglichkeit zwischen Schaltzuständen auch durch dedizierte Hybrid-Getriebe realisiert werden, bei denen der Betriebspunkt nicht infolge von Schaltelementen, sondern durch den Betriebszustand der eingesetzten elektrischen Maschinen festgelegt wird. Ferner ist es denkbar, dass nach dem Anzeigen des ausgewählten Betriebspunktes als Schaltempfehlung (z. B. in der Form einer Gangwahlanzeige) der Fahrer selbst manuell den Schaltvorgang durchführt.This enables the VM to be operated reliably (manually or automatically) in the selected operating mode. Furthermore, the shifting process does not necessarily have to take place by selecting a different shift stage in the same transmission; other adjustment options of the transmission can also be provided. So z. B. a dual clutch transmission can be used in which two gears are engaged in two sub-transmissions at the same time and only a change between the sub-transmissions takes place by actuating the clutches. A multi-stage automatic system with a converter can also be provided, which can set a different operating point by activating the converter (e.g. via a converter lock-up clutch) with the same gear step. In addition, the ability to adjust between switching states can also be implemented by means of dedicated hybrid transmissions, in which the operating point is determined not as a result of switching elements but rather by the operating state of the electrical machines used. Furthermore, it is conceivable that after the selected operating point has been displayed as a shift recommendation (for example in the form of a gear selection indicator), the driver himself carries out the shifting process manually.
Ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist ein System für ein Fahrzeug, aufweisend:
- - eine elektrische Maschine, welche für eine Kompensation einer verzögerten Leistungsabgabe eines Verbrennungsmotors bei dem Fahrzeug ausgeführt ist,
- - eine Erfassungskomponente, wie eine elektronische Messanordnung, zum Erfassen eines Parameters, welcher für eine Leistungsfähigkeit der elektrischen Maschine zur Kompensation über eine Zeitdauer spezifisch ist,
- - eine Verarbeitungskomponente, wie ein Mikrocontroller oder eine elektronische Schaltung oder ein Computer, zum Auswählen eines Betriebspunktes für den Verbrennungsmotor in Abhängigkeit von dem erfassten Parameter, wobei der Betriebspunkt mit der verzögerten Leistungsabgabe korreliert,
- - eine Bereitstellungskomponente, wie eine Anzeige oder eine elektronische Schaltung oder ein Steuergerät, zum Bereitstellen des ausgewählten Betriebspunktes, um insbesondere die verzögerte Leistungsabgabe an die Leistungsfähigkeit der elektrischen Maschine mindestens über die Zeitdauer anzupassen.
- - An electrical machine, which is designed to compensate for a delayed power output of an internal combustion engine in the vehicle,
- a detection component, such as an electronic measuring arrangement, for detecting a parameter which is specific for a performance of the electrical machine for compensation over a period of time,
- a processing component, such as a microcontroller or an electronic circuit or a computer, for selecting an operating point for the internal combustion engine as a function of the detected parameter, the operating point correlating with the delayed power output,
- a provision component, such as a display or an electronic circuit or a control device, for providing the selected operating point, in particular to adapt the delayed power output to the performance of the electrical machine at least over the period of time.
Damit bringt das erfindungsgemäße System die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf ein erfindungsgemäßes Verfahren beschrieben worden sind. Zudem kann das System geeignet sein, ein erfindungsgemäßes Verfahren auszuführen.The system according to the invention thus has the same advantages as have been described in detail with reference to a method according to the invention. In addition, the system can be suitable for carrying out a method according to the invention.
Ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist ein Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotor, welches ein erfindungsgemäßes System aufweist. Damit bringt das erfindungsgemäße Fahrzeug die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf ein erfindungsgemäßes System beschrieben worden sind.The invention also relates to a vehicle with an internal combustion engine which has a system according to the invention. The vehicle according to the invention thus has the same advantages as have been described in detail with reference to a system according to the invention.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Es zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung zur Visualisierung eines erfindungsgemäßen Verfahrens, -
2 eine schematische Darstellung eines Kennfelds einer Verbrennungsmaschine, -
3 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Systems, -
4 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Fahrzeuges, -
5 eine schematische Darstellung eines Leistungssprungs.
-
1 a schematic representation to visualize a method according to the invention, -
2 a schematic representation of a map of an internal combustion engine, -
3 a schematic representation of a system according to the invention, -
4th a schematic representation of a vehicle according to the invention, -
5 a schematic representation of a jump in performance.
In den nachfolgenden Figuren werden für die gleichen technischen Merkmale auch von unterschiedlichen Ausführungsbeispielen die identischen Bezugszeichen verwendet.In the following figures, the same reference numerals are used for the same technical features from different exemplary embodiments.
In
Der Einsatz der elektrischen Maschine
Daher kann zur Bereitstellung der Kompensation mit Dauer-Leistungsfähigkeit der Parameter genutzt werden, welcher für die Zeitdauer spezifisch ist. Ein solcher Parameter ist z. B. ein RMS-Strom (Effektivwert des Stroms), welcher eine typische Kennzahl für eine dauerhafte elektrische Belastung darstellt. Da es sich hierbei um einen Mittelwert handelt, welcher unempfindlich ist gegenüber kurzzeitigen Änderungen, können vorteilhafterweise allzu häufige Änderungen der gewählten Schaltstufe vermieden werden. In anderen Worten kann die Auswahl des Betriebspunktes BP in Abhängigkeit von dem RMS-Strom erfolgen. Wenn der aktuelle Wert des Parameters gering ist, z. B. unterhalb eines Schwellenwertes, kann der zweite Betriebspunkt BP2 ausgewählt werden. Im BP2 ist der instationäre Drehmomenten-Aufbau schlechter als im ersten Betriebspunkt BP1. Wird von BP2 aus daher eine höhere Last (gemäß BP2') gefordert, kann die elektrische Maschine
Ist ein Betrieb (z. B. in der Schaltstellung) von BP2/BP2' nicht mehr sinnvoll, so kann eine Schaltung nach BP1 eingeleitet werden. Dafür kann der Verbrennungsmotor
Ist der aktuelle Wert des Parameters zu hoch, so kann BP1 ausgewählt werden. Der Verbrennungsmotor
Es ist ferner denkbar, dass ein solches Verhalten auch bei einer elektrischen Verzögerung (Rekuperation) eingesetzt wird. Wird ein Fahrzeug
In
In
In
Die voranstehende Erläuterung der Ausführungsformen beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. Selbstverständlich können einzelne Merkmale der Ausführungsformen, sofern technisch sinnvoll, frei miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.The above explanation of the embodiments describes the present invention exclusively in the context of examples. Of course, individual features of the embodiments can be freely combined with one another, provided that they are technically sensible, without departing from the scope of the present invention.
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- System system
- 22
- Fahrzeug vehicle
- 1010
- Verbrennungsmotor Internal combustion engine
- 2020th
- Elektrische Maschine, Elektromotor Electric machine, electric motor
- 3030th
- Getriebe transmission
- 4040
- Elektrischer Speicher Electric storage
- 5050
- Übersetzung, Riemen Translation, belt
- 100100
- VerfahrenProcedure
- 101101
- erster Verfahrensschritt, Betreibenfirst procedural step, operation
- 102102
- zweiter Verfahrensschritt, Erfassensecond process step, acquisition
- 103103
- dritter Verfahrensschritt, Auswählenthird process step, selecting
- 104104
- vierter Verfahrensschritt, Bereitstellen fourth process step, providing
- 201201
- ErfassungskomponenteAcquisition component
- 202202
- VerarbeitungskomponenteProcessing component
- 203203
- Bereitstellungskomponente Deployment component
- BPBP
- BetriebspunktOperating point
- DMDM
- DrehmomentTorque
- DZDouble room
- Drehzahlrotational speed
- BP1 BP1'BP1 BP1 '
- erster Betriebspunktfirst operating point
- BP2 BP2'BP2 BP2 '
- zweiter Betriebspunktsecond operating point
- WGFlat share
- steigender Wirkungsgrad increasing efficiency
- LL.
- Leistungpower
- ZZ
- Zugtrain
- SS.
- Schubthrust
- LBP1'LBP1 '
- Ist-Leistung BP1'Actual output BP1 '
- LBP2'LBP2 '
- Ist-Leistung BP2' Actual output BP2 '
- SLSL
- Soll-LeistungTarget performance
- tt
- Zeittime
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- DE 102017125497 A1 [0003]DE 102017125497 A1 [0003]
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-
2019
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