DE102019205215B3 - Method for operating a hybrid vehicle - Google Patents

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Gerhard Hofer
Wolfgang Schweiger
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Abstract

Ein Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeuges (6), wobei das Hybridfahrzeug (6) einen Antriebsmotor (7) umfasst, sowie eine Getriebeanordnung (9) zur steuerbaren Verteilung von Antriebsdrehmoment des Antriebsmotors (7) von einem Eingangselement auf zwei Ausgangselemente (15, 16), nämlich auf ein erstes Ausgangselement (15) und ein zweites Ausgangselement (16), sowie eine elektrische Zusatzantriebseinheit (1) mit einem elektrischen Energiespeicher (12) für die Zusatzantriebseinheit (1), wobei die Zusatzantriebseinheit (1) derart an die Getriebeanordnung (9) gekoppelt ist, dass abhängig vom Drehmoment der Zusatzantriebseinheit (1) die Verteilung von Antriebsdrehmoment des Antriebsmotors (7) vom Eingangselement auf die zwei Ausgangselemente (15, 16) erfolgt, wobei eine Hybridsteuereinheit (3) den Ladezustand des Energiespeichers (12) überwacht und die Hybridsteuereinheit (3) die Zusatzantriebseinheit (1) abhängig vom Ladezustand betreibt, so dass die Verteilung von Antriebsdrehmoment des Antriebsmotors (7) vom Eingangselement auf die zwei Ausgangselemente (15, 16) abhängig vom Ladezustand des Energiespeichers (12) erfolgt.

Figure DE102019205215B3_0000
A method for operating a hybrid vehicle (6), the hybrid vehicle (6) comprising a drive motor (7) and a gear arrangement (9) for the controllable distribution of drive torque of the drive motor (7) from one input element to two output elements (15, 16) , namely to a first output element (15) and a second output element (16), as well as an electrical additional drive unit (1) with an electrical energy store (12) for the additional drive unit (1), the additional drive unit (1) being connected to the gear arrangement (9 ) is coupled that, depending on the torque of the auxiliary drive unit (1), the drive torque of the drive motor (7) is distributed from the input element to the two output elements (15, 16), a hybrid control unit (3) monitoring the state of charge of the energy store (12) and the hybrid control unit (3) operates the additional drive unit (1) depending on the state of charge, so that the drive torque is distributed of the drive motor (7) from the input element to the two output elements (15, 16) depending on the state of charge of the energy store (12).
Figure DE102019205215B3_0000

Description

Gebiet der ErfindungField of invention

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeuges.The present invention relates to a method for operating a hybrid vehicle.

Stand der TechnikState of the art

Hybridfahrzeuge, die einen Antriebsmotor umfassen, insbesondere eine Verbrennungskraftmaschine, sowie ein Verteilergetriebe zur Verteilung der Antriebskraft auf zwei Achsen des Hybridfahrzeugs, wobei die Antriebskraftverteilung mittels eines zusätzlichen Motors, nämlich mittels eines Elektromotors vorgenommen wird, sind bekannt.Hybrid vehicles which include a drive motor, in particular an internal combustion engine, and a transfer case for distributing the drive force to two axles of the hybrid vehicle, the drive force distribution being carried out by means of an additional motor, namely by means of an electric motor, are known.

Beispielsweise offenbart die DE 10 2016 223 691 A1 eine Getriebeanordnung zur steuerbaren Verteilung von Antriebsdrehmoment von einem Eingangselement auf zwei Ausgangselemente, nämlich auf ein erstes Ausgangselement und ein zweites Ausgangselement, umfassend einen ersten Getriebeteilbereich, der als Ausgleichsgetriebe ausgebildet ist, einen zweiten Getriebeteilbereich, der als Überlagerungsgetriebe ausgebildet ist, und eine Zusatzantriebseinheit, wobei der zweite Getriebeteilbereich ein Hohlrad aufweist über das er mit dem ersten Getriebeteilbereich antriebswirksam verbunden ist und wobei der zweite Getriebeteilbereich mit der Zusatzantriebseinheit antriebswirksam verbunden ist.For example, the DE 10 2016 223 691 A1 a gear arrangement for the controllable distribution of drive torque from one input element to two output elements, namely to a first output element and a second output element, comprising a first partial gear area, which is designed as a differential gear, a second partial gear area, which is designed as a superposition gear, and an additional drive unit, wherein the second partial transmission area has a ring gear by means of which it is connected to the first partial transmission area and the second partial transmission area is connected to the additional drive unit in an effective driving manner.

In einem derartigen elektrifizierten Verteilergetriebe kann mittels einer elektrischen Maschine ein Stützmoment an einer Getriebeanordnung, nämlich an einem sogenannten „Power-Split“ Getriebe aufgebracht werden, um das mechanische Antriebsdrehmoment der Verbrennungskraftmaschine bzw. des Antriebsmotors zwischen einer Vorder- und Hinterachse, unabhängig von Fahrzustand und Raddrehzahlen, vollvariabel zu verteilen. Hierfür wird die elektrische Maschine, abhängig von der Systemauslegung, entweder generatorisch - also im Generatorbetrieb - oder motorisch - also im Motorbetrieb - betrieben, wodurch ein negatives oder positives Stützmoment auf die Getriebeanordnung aufgebracht wird. Dies bedeutet, dass der Ladezustand (state of charge, SOC) der Batterie des Elektromotors im Allrad-Betrieb erhöht oder verringert wird. Verantwortlich für die primäre Richtung des Energieflusses im Allradbetrieb ist dabei die mechanische Systemauslegung, die zugrunde gelegte Betriebsstrategie und die Fahrweise.In such an electrified transfer case, an electrical machine can be used to apply a supporting torque to a transmission arrangement, namely to a so-called “power split” transmission, in order to increase the mechanical drive torque of the internal combustion engine or the drive motor between a front and rear axle, regardless of the driving state and Wheel speeds, fully variable to distribute. For this purpose, depending on the system design, the electric machine is operated either as a generator - i.e. in generator mode - or as a motor - i.e. in motor operation, whereby a negative or positive supporting torque is applied to the gear arrangement. This means that the state of charge (SOC) of the battery of the electric motor is increased or decreased in all-wheel drive mode. The mechanical system design, the underlying operating strategy and the driving style are responsible for the primary direction of the energy flow in all-wheel drive operation.

Ziel ist es, eine von der Batteriekapazität sowie von der Fahrweise unabhängige und somit uneingeschränkte Verfügbarkeit des Allradsystems in einem solchen Fahrzeug zu gewährleisten. Bei einer vorgegebenen Betriebsstrategie ergibt sich dabei das Problem, dass das System je nach Systemauslegung, das heißt je nach Übersetzungsstufen von Power-Split Getriebe und Vorder- bzw. Hinterachsgetriebe sowie weiterer Fahrzeugparameter, wie zum Beispiel den Reifendimensionen, vorwiegend generatorisch oder vorwiegend motorisch betrieben wird. Dadurch wird der Ladezustand des elektrischen Energiespeichers im Allradbetrieb kontinuierlich erhöht oder kontinuierlich verringert, wodurch wiederrum zusätzliche Maßnahmen zur Gewährleistung der Allrad-Verfügbarkeit durch Stabilisierung des elektrischen Bordnetzes erforderlich sind.The aim is to ensure that the all-wheel drive system in such a vehicle is unrestricted and independent of the battery capacity and driving style. With a given operating strategy, the problem arises that the system, depending on the system design, i.e. depending on the gear ratios of the power-split transmission and front or rear axle drive as well as other vehicle parameters, such as the tire dimensions, is mainly operated as a generator or mainly as a motor . As a result, the state of charge of the electrical energy store is continuously increased or continuously reduced in all-wheel drive operation, which in turn requires additional measures to ensure all-wheel availability by stabilizing the on-board electrical system.

Durch eine zusätzliche entsprechend dimensionierte elektrische Maschine, welche auch als Starter/Generator bezeichnet wird, kann in der sogenannten „P0-Architektur“ bei Bedarf zusätzliche elektrische Energie bereitgestellt oder entnommen werden. Diese Problemlösung erfordert jedoch einen entsprechend dimensionierten Starter/Generator und führt unweigerlich zu einer längeren Kette von Verlustbeitragsleistern, was sich wiederum negativ auf die Effizienz und Gesamtenergiebilanz auswirkt.By means of an additional, appropriately dimensioned electrical machine, which is also referred to as a starter / generator, additional electrical energy can be provided or withdrawn as required in the so-called “P0 architecture”. However, this solution to the problem requires an appropriately dimensioned starter / generator and inevitably leads to a longer chain of loss contributors, which in turn has a negative effect on efficiency and overall energy balance.

Aus der DE 10 2016 108 916 A1 ist ein Fahrzeug bekannt, umfassend: eine Stromquelle, die so konfiguriert ist, dass sie ein Antriebsmoment liefert; eine Vorderachse; eine Hinterachse; ein Verteilergetriebe, das so konfiguriert ist, dass es ein Antriebsmoment von der Stromquelle auf die Vorderachse und die Hinterachse aufteilt; eine Kupplung, die zwischen der Vorderachse und dem Verteilergetriebe angeordnet ist, wobei die Kupplung einen eingerückten Zustand und einen ausgerückten Zustand hat, wobei die Kupplung in dem eingerückten Zustand das Verteilergetriebe und die Vorderachse antreibend miteinander koppelt; ein regeneratives Bremssystem, das so konfiguriert ist, dass es als Reaktion auf eine Bremsanforderung ein regeneratives Bremsmoment an die Hinterachse liefert; und eine Steuereinrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie als Reaktion auf eine Bremsanforderung und darauf, dass sich die Kupplung in dem ausgerückten Zustand befindet, die Kupplung so steuert, dass sie in den eingerückten Zustand wechselt, um das regenerative Bremssystem mit der Vorderachse zu koppeln und ein regeneratives Bremsmoment an die Vorderachse zu liefern.From the DE 10 2016 108 916 A1 there is known a vehicle comprising: a power source configured to provide drive torque; a front axle; a rear axle; a transfer case configured to split drive torque from the power source to the front axle and the rear axle; a clutch disposed between the front axle and the transfer case, the clutch having an engaged state and a disengaged state, the clutch drivingly coupling the transfer case and the front axle together in the engaged state; a regenerative braking system configured to provide regenerative braking torque to the rear axle in response to a braking request; and a controller configured to, in response to a braking request and the clutch being in the disengaged state, controls the clutch to shift to the engaged state to face the regenerative braking system with the front axle couple and deliver a regenerative braking torque to the front axle.

Die DE 10 2013 000 379 A1 offenbart ein Verfahren zum Durchführen eines Regelvorgangs für einen hybridisierten Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeug auf ein, vorzugsweise maximal übertragbares, Zielmoment, wobei der Antriebsstrang aufweist: ein automatisiertes Stufengetriebe mit einer Eingangswelle und einer Ausgangswelle, wobei die Ausgangswelle mit mindestens einem Antriebsrad des Kraftfahrzeugs verbunden ist; einen Verbrennungsmotor zum Erzeugen eines Antriebmoments; eine Trennkupplung, die den Verbrennungsmotor lösbar zur Übertragung des Antriebsmoments an das Stufengetriebe koppelt; eine Elektromaschine zur Erzeugung eines Zusatzmoments, das zusätzlich zum Antriebsmoment an die Antriebsräder koppelbar ist; eine Motorsteuerung, die das Antriebsmoment des Verbrennungsmotors regelt; eine Elektromaschinensteuerung zur Regelung des Zusatzmoments; mindestens einen Sensor zur Erfassung einer Größe, aus der ein tatsächlich von der Ausgangswelle an die Antriebsräder übertragenes Ausgangsmoment ermittelbar ist, wobei die Elektromaschinensteuerung das Zusatzmoment als Funktion eines ermittelten Ausgangsmoments regelt; und eine Steuerung, die angepasst ist, das tatsächlich übertragene Ausgangsmoment mittels Berechnung aus der erfassten Größe zu ermitteln; wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Definieren des Zielmoments, bei dem die Antriebsräder noch schlupffrei angetrieben werden; Ermitteln einer Zielkenngröße für den Verbrennungsmotor auf Basis des festgelegten Zielmoments; Einstellen des Verbrennungsmotors auf die Zielkenngröße; Erfassen der Größe zur Ermittlung des Ausgangsmoments; Ermitteln des tatsächlich von der Ausgangswelle übertragenen Ausgangsmoments auf Basis der erfassten Größe; Ermitteln einer Regelgröße für die Elektromaschine auf Basis des ermittelten Ausgangsmoments derart, dass zu jedem Zeitpunkt eines Regelvorgangs eine Momentensumme aus dem Zusatzmoment und dem ermittelten Ausgangsmoment im Wesentlichen gleich dem Zielmoment ist; und Regeln der Elektromaschine auf die Regelgröße und Koppeln der Elektromaschine an die Ausgangswelle des Getriebes.The DE 10 2013 000 379 A1 discloses a method for performing a control process for a hybridized drive train of a motor vehicle to a, preferably maximally transferable, target torque, the drive train having: an automated multi-step transmission with an input shaft and an output shaft, the output shaft being connected to at least one drive wheel of the motor vehicle; an internal combustion engine for generating drive torque; a separating clutch that releasably connects the internal combustion engine to the transmission of the drive torque Step transmission couples; an electric machine for generating an additional torque which can be coupled to the drive wheels in addition to the drive torque; an engine controller that regulates the drive torque of the internal combustion engine; an electric machine control for regulating the additional torque; at least one sensor for detecting a variable from which an output torque actually transmitted from the output shaft to the drive wheels can be determined, the electric machine control regulating the additional torque as a function of a determined output torque; and a controller that is adapted to determine the actually transmitted output torque by means of calculation from the detected variable; the method having the following steps: defining the target torque at which the drive wheels are still driven without slipping; Determining a target parameter for the internal combustion engine based on the specified target torque; Adjusting the internal combustion engine to the target parameter; Detecting the size to determine the output torque; Determining the output torque actually transmitted by the output shaft on the basis of the detected variable; Determining a controlled variable for the electric machine on the basis of the determined output torque in such a way that at each point in time of a control process a torque sum from the additional torque and the determined output torque is essentially equal to the target torque; and controlling the electric machine to the controlled variable and coupling the electric machine to the output shaft of the transmission.

Aus der US 2016 / 0 167 663 A1 ist ein Fahrzeugsteuersystem zum Steuern eines Fahrzeug-Verteilergetriebes bekannt, das in einem hohen Bereich und einem niedrigen Bereich betreibbar ist; wobei das Fahrzeugsteuersystem mindestens eine elektronische Steuerung umfasst, die so konfiguriert ist, dass sie ein Bereichsänderungssignal ausgibt, um eine Verteilergetriebe-Bereichsänderung zu implementieren; und ein Bremssteuersignal zum Steuern der Fahrzeugbremsung während der Bereichsänderung.From the US 2016/0 167 663 A1 There is known a vehicle control system for controlling a vehicle transfer case which is operable in a high range and a low range; wherein the vehicle control system includes at least one electronic controller configured to output a range change signal to implement a transfer case range change; and a brake control signal for controlling vehicle braking during the range change.

Die DE 699 22 221 T2 lehrt schließlich ein Verfahren zum Steuern bzw. Regeln der Betätigung bzw. des Betriebs eines Hybridfahrzeugs, das in einer Mehrzahl von unterschiedlichen Arten bzw. Moden betreibbar bzw. betätigbar ist, wobei das Fahrzeug eine Verbrennungskraftmaschine zum Bereitstellen eines Drehmoments bis zu einer maximalen Drehmomentausgabe, eine Kupplungsvorrichtung zum selektiven Kuppeln oder Entkuppeln der Verbrennungskraftmaschine zu oder von den Rädern des Fahrzeugs, einen ersten Elektromotor, der als ein Generator betätigbar bzw. betreibbar ist und an die Verbrennungskraftmaschine gekoppelt ist, einen zweiten Elektromotor, der an Räder des Fahrzeugs gekoppelt ist, eine Batteriebank, um elektrische Energie von dem ersten Elektromotor zu akzeptieren und elektrische Energie dem zweiten Elektromotor zur Verfügung zu stellen, und eine Steuer- bzw. Regeleinheit zum Steuern bzw. Regeln der Tätigkeit bzw. des Betriebs der Verbrennungskraftmaschine, des ersten und zweiten Elektromotors, der Kupplungsvorrichtung und des Flusses von elektrischer Energie zwischen den Elektromotoren und der Batteriebank umfaßt, wobei das Verfahren wenigstens die folgenden Arten zum Betätigen des Hybridfahrzeugs umfaßt, wobei die Arten von Betriebs- bzw. Betätigungsparametern des Fahrzeugs und dem Betätigungsstatus von wenigstens einem Betätigungsglied abhängen, um die Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu bestimmen; einen Autobahnfahrmodus bzw. Autobahncruisingmodus, in welchen eingetreten wird, wenn das Drehmoment, das durch das Fahrzeug gefordert wird, unter der maximalen Drehmomentausgabe der Verbrennungskraftmaschine ist und wobei die Verbrennungskraftmaschine mit den Rädern gekoppelt ist und das Fahrzeug durch das Drehmoment angetrieben wird, das durch diese Maschine zur Verfügung gestellt wird; und einen Beschleunigungsmodus, in welchen wenigstens eingetreten wird, wenn das Drehmoment, das durch das Fahrzeug gefordert wird, über der maximalen Drehmomentausgabe der Verbrennungskraftmaschine ist und wobei der zweite Elektromotor Drehmoment liefert, um das Fahrzeug anzutreiben; wobei in einen Niedriggeschwindigkeitsmodus eingetreten wird, wenn das vom Fahrzeug benötigte Drehmoment unter einem festgelegten bzw. Einstellungspunkt ist, der als ein vorbestimmter Prozentsatz der maximalen Drehmomentausgabe vorbestimmt wird, wobei die Verbrennungskraftmaschine von den Rädern entkoppelt wird und die Maschine bzw. der Motor abgeschaltet wird und das Fahrzeug nur durch den zweiten Elektromotor angetrieben wird; in einen Niedriggeschwindigkeits-Batterielademodus eingetreten wird, während das Hybridfahrzeug in dem Niedriglastmodus betrieben wird und der Zustand der Batteriebank sich unter einem vorbestimmten Niveau befindet, wobei die Verbrennungskraftmaschine den ersten Elektromotor antreibt, welcher elektrische Energie zu der Batteriebank zuführt; in den Autobahnfahrmodus eingetreten wird, wenn das vom Fahrzeug benötigte Drehmoment über dem festgelegten Punkt liegt; und in dem Beschleunigungsmodus die Verbrennungskraftmaschine mit den Rädern gekoppelt wird, so daß ihre maximale Drehmomentausgabe das Fahrzeug gemeinsam mit dem Drehmoment antreibt, das durch den zweiten Elektromotor zur Verfügung gestellt wird.The DE 699 22 221 T2 finally teaches a method for controlling the actuation or operation of a hybrid vehicle which can be operated or actuated in a plurality of different types or modes, the vehicle being an internal combustion engine for providing a torque up to a maximum torque output, a Coupling device for selectively coupling or uncoupling the internal combustion engine to or from the wheels of the vehicle, a first electric motor which can be actuated or operated as a generator and is coupled to the internal combustion engine, a second electric motor which is coupled to the wheels of the vehicle, a battery bank to accept electric energy from the first electric motor and provide electric energy to the second electric motor, and a control unit for controlling the operation of the internal combustion engine, the first and second electric motors, the clutch s device and the flow of electrical energy between the electric motors and the battery bank, the method comprises at least the following types of operating the hybrid vehicle, the types of operating parameters of the vehicle and the operating status of at least one actuator depending on the Determine the speed of the vehicle; a highway cruising mode which is entered when the torque demanded by the vehicle is below the maximum torque output of the internal combustion engine and wherein the internal combustion engine is coupled to the wheels and the vehicle is driven by the torque generated thereby Machine is made available; and an acceleration mode which is entered at least when the torque demanded by the vehicle is above the maximum torque output of the internal combustion engine and wherein the second electric motor provides torque to propel the vehicle; wherein a low speed mode is entered when the torque required by the vehicle is below a set point that is predetermined as a predetermined percentage of the maximum torque output, the internal combustion engine is decoupled from the wheels and the engine is shut off and the vehicle is driven only by the second electric motor; a low speed battery charging mode is entered while the hybrid vehicle is operating in the low load mode and the state of the battery bank is below a predetermined level, the internal combustion engine driving the first electric motor which supplies electric power to the battery bank; the highway driving mode is entered when the torque required by the vehicle is above the specified point; and in the acceleration mode, the internal combustion engine is coupled to the wheels so that its maximum torque output drives the vehicle together with the torque provided by the second electric motor.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs der genannten Art in dieser Hinsicht zu verbessern und insbesondere ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Hybridfahrzeugs anzugeben, das eine dauernde Verfügbarkeit eines Allradbetriebs, bzw. Betriebs beider Ausgangselemente der Getriebeanordnung, ermöglicht.It is therefore an object of the invention to improve a method for operating a hybrid vehicle of the type mentioned in this regard and, in particular, to specify a method for operating such a hybrid vehicle that has permanent availability of all-wheel drive or operation both output elements of the gear assembly, allows.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch ein Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeuges mit den Merkmalen des Anspruchs 1.The object is achieved by a method for operating a hybrid vehicle with the features of claim 1.

Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren umfasst das Hybridfahrzeug einen Antriebsmotor, sowie eine Getriebeanordnung zur steuerbaren Verteilung von Antriebsdrehmoment des Antriebsmotors von einem Eingangselement auf zwei Ausgangselemente, nämlich auf ein erstes Ausgangselement und ein zweites Ausgangselement, sowie eine elektrische Zusatzantriebseinheit mit einem elektrischen Energiespeicher für die Zusatzantriebseinheit, wobei die Zusatzantriebseinheit derart an die Getriebeanordnung gekoppelt ist, dass abhängig vom Drehmoment der Zusatzantriebseinheit die Verteilung von Antriebsdrehmoment des Antriebsmotors vom Eingangselement auf die zwei Ausgangselemente erfolgt, wobei eine Hybridsteuereinheit den Ladezustand des Energiespeichers überwacht und die Hybridsteuereinheit die Zusatzantriebseinheit abhängig vom Ladezustand betreibt, so dass die Verteilung von Antriebsdrehmoment des Antriebsmotors vom Eingangselement auf die zwei Ausgangselemente abhängig vom Ladezustand des Energiespeichers erfolgt.In a method according to the invention, the hybrid vehicle comprises a drive motor and a gear arrangement for the controllable distribution of drive torque of the drive motor from one input element to two output elements, namely to a first output element and a second output element, as well as an additional electrical drive unit with an electrical energy store for the additional drive unit, wherein the additional drive unit is coupled to the transmission arrangement in such a way that, depending on the torque of the additional drive unit, the drive torque of the drive motor is distributed from the input element to the two output elements, a hybrid control unit monitoring the state of charge of the energy store and the hybrid control unit operating the additional drive unit depending on the state of charge so that the Distribution of drive torque of the drive motor from the input element to the two output elements depending on the state of charge of the energy store s done.

Erfindungsgemäß wird das Drehmoment des Zusatzantriebs, als Stützmoment auf ein Verteilergetriebe zur Herstellung einer unterschiedlichen Antriebsdrehmomentverteilung zwischen zwei angetriebenen Achsen eines Fahrzeuges und somit beispielsweise unterschiedlichen Schlupfs der angetriebenen Räder, nicht nur abhängig von fahrdynamischen Parametern wie Raddrehzahlen aufgebracht, sondern auch abhängig vom Ladezustand des Energiespeichers des Zusatzantriebs. Es wird daher in das Fahrverhalten des Fahrzeugs an der Getriebeanordnung, nämlich an der Verteilergetriebeeinheit, eingegriffen, um den Ladezustand des Energiespeichers zu optimieren.According to the invention, the torque of the auxiliary drive is applied as a supporting torque to a transfer case to produce a different drive torque distribution between two driven axles of a vehicle and thus, for example, different slip of the driven wheels, not only depending on driving dynamics parameters such as wheel speeds, but also depending on the state of charge of the energy storage device Additional drive. Intervention is therefore made in the driving behavior of the vehicle on the transmission arrangement, namely on the transfer case unit, in order to optimize the state of charge of the energy store.

Erfindungsgemäß bringt die Hybridsteuereinheit nach dem Erkennen eines hohen Ladezustands des Energiespeichers und eines Beschleunigungsvorgangs durch die Zusatzantriebseinheit ein positives, motorisches Drehmoment auf die Getriebeanordnung auf und bringt die Hybridsteuereinheit nach dem Erkennen eines niedrigen Ladezustands des Energiespeichers und eines Beschleunigungsvorgangs durch die Zusatzantriebseinheit ein geringeres positives, motorisches Drehmoment oder gar kein positives, motorisches Drehmoment auf die Getriebeanordnung auf.According to the invention, the hybrid control unit applies a positive, motor-driven torque to the gear arrangement after the detection of a high state of charge of the energy store and an acceleration process by the auxiliary drive unit and, after the detection of a low charge state of the energy store and an acceleration process by the auxiliary drive unit, brings the hybrid control unit a lower positive motor-driven torque Torque or no positive motor torque on the gear assembly.

Zudem erfolgt dabei erfindungsgemäß ein automatischer Ausgleich beispielsweise unterschiedlicher Reifentoleranzen, Reifendimensionen und Reifenverschleißzustände .In addition, according to the invention, there is an automatic compensation, for example, of different tire tolerances, tire dimensions and tire wear conditions.

Hierdurch kann ein energieeffizienz- und reichweitenoptimierter Betrieb des Zusatzantriebs für das Stützmoment erfolgen und insgesamt ein kostengünstiges und effizientes Fahrzeugkonzept bereitgestellt werden.As a result, an energy-efficient and range-optimized operation of the additional drive for the supporting torque can take place and, overall, a cost-effective and efficient vehicle concept can be provided.

Der Begriff „Hybridfahrzeug“ umfasst erfindungsgemäß alle Fahrzeuge mit mindestens zwei Energieumwandlern, um das Fahrzeug anzutreiben. Dabei können die beiden Energieumwandler bzw. Antriebe auch gleicher Art sein, nämlich beide Antriebe Elektromotoren sein.According to the invention, the term “hybrid vehicle” encompasses all vehicles with at least two energy converters to drive the vehicle. The two energy converters or drives can also be of the same type, namely both drives can be electric motors.

Über die erfindungsgemäße adaptive Betriebsstrategie, welche, unter Einbeziehung diverser Fahrdynamikregelsysteme, die Steuerung des Zusatzantriebs situativ nicht nur an die Fahrsituation, sondern auch an den Batterie-Ladezustand (SOC) anpasst, wird ein energieeffizienz- und reichweitenoptimierter Betrieb mit uneingeschränkter Allrad-Verfügbarkeit gewährleistet.The adaptive operating strategy according to the invention, which, taking into account various vehicle dynamics control systems, adapts the control of the auxiliary drive not only to the driving situation but also to the battery charge level (SOC), ensures energy-efficient and range-optimized operation with unrestricted all-wheel availability.

Zusätzliche leistungsstarke elektrische Maschinen (wie zum Beispiel ein Kurbelwellen-Startergenerator, CISG, oder ein riemengetriebener, integrierter Starter-Generator, BISG) sind dann nicht erforderlich und können somit entfallen.Additional powerful electrical machines (such as a crankshaft starter generator, CISG, or a belt-driven, integrated starter generator, BISG) are then not required and can therefore be omitted.

Durch die Zusatzantriebseinheit wird bevorzugt abhängig vom Ladezustand des Energiespeichers ein negatives, generatorisches Drehmoment oder ein positives, motorisches Drehmoment auf die Getriebeanordnung aufgebracht. Die Richtung (postiv, negativ, null) und/oder die Quantität des aufgebrachten Drehmoments kann abhängig vom Ladezustand der Batterie variiert werden.The auxiliary drive unit applies a negative, generator torque or a positive motor torque to the gear arrangement, depending on the state of charge of the energy store. The direction (positive, negative, zero) and / or the quantity of the applied torque can be varied depending on the state of charge of the battery.

Bevorzugt überwacht die Hybridsteuereinheit fahrdynamisch relevante Parameter und betreibt die Hybridsteuereinheit die Zusatzantriebseinheit abhängig von den fahrdynamisch relevanten Parametern, so dass die Verteilung von Antriebsdrehmoment des Antriebsmotors vom Eingangselement auf die zwei Ausgangselemente abhängig von den fahrdynamisch relevanten Parametern erfolgt.The hybrid control unit preferably monitors parameters relevant to driving dynamics and the hybrid control unit operates the additional drive unit depending on the driving dynamics relevant parameters so that the drive torque of the drive motor is distributed from the input element to the two output elements depending on the driving dynamics relevant parameters.

Die fahrdynamisch relevanten Parameter können dabei umfassen: Bremseingriff und/oder Bremspedalstellung und/oder Beschleunigung und/oder Gaspedalstellung und/oder Lenkwinkel und/oder dynamische Achslastverschiebung.The parameters relevant to driving dynamics can include: brake intervention and / or brake pedal position and / or acceleration and / or accelerator pedal position and / or steering angle and / or dynamic axle load shift.

Bevorzugt bringt die Hybridsteuereinheit nach dem Erkennen eines geringen Ladezustands des Energiespeichers und eines Bremsvorgangs durch die Zusatzantriebseinheit ein negatives, generatorisches Drehmoment auf die Getriebeanordnung auf und die Hybridsteuereinheit bringt nach dem Erkennen eines hohen Ladezustands des Energiespeichers und eines Bremsvorgangs durch die Zusatzantriebseinheit ein geringeres negatives, generatorisches Drehmoment oder gar kein negatives, generatorisches Drehmoment auf die Getriebeanordnung auf.The hybrid control unit preferably applies a negative, regenerative torque to the gear arrangement after the detection of a low state of charge of the energy store and a braking process by the additional drive unit and the hybrid control unit applies a lower negative, regenerative torque or no negative, regenerative torque to the transmission arrangement after the detection of a high state of charge of the energy store and a braking process by the additional drive unit.

Bevorzugt bringt die Hybridsteuereinheit nach dem Erkennen eines niedrigen Ladezustands des Energiespeichers und einer Geradeausfahrt durch die Zusatzantriebseinheit ein negatives, generatorisches Drehmoment auf die Getriebeanordnung auf und/oder bringt die Hybridsteuereinheit nach dem Erkennen eines hohen Ladezustands des Energiespeichers und einer Geradeausfahrt durch die Zusatzantriebseinheit ein positives, motorisches Drehmoment auf die Getriebeanordnung auf.Preferably, the hybrid control unit applies a negative, regenerative torque to the gear arrangement after the detection of a low state of charge of the energy store and straight-ahead travel by the auxiliary drive unit and / or the hybrid control unit applies a positive, positive torque after the detection of a high state of charge of the energy store and straight travel by the auxiliary drive unit. motor torque on the gear assembly.

Die Hybridsteuereinheit kann die Zusatzantriebseinheit insbesondere so betreiben, dass zusätzlich ein automatischer Ausgleich von unterschiedlichen Reifentoleranzen, Reifendimensionen und/oder Reifenverschleißzuständen erfolgt.The hybrid control unit can in particular operate the auxiliary drive unit in such a way that, in addition, there is an automatic compensation of different tire tolerances, tire dimensions and / or tire wear conditions.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird in die Längsdynamik des Fahrzeuges eingegriffen, insbesondere in die Verteilung des Antriebsmomentes zwischen Vorder- und Hinterachse, jedoch in einem solchen Ausmaß, dass das Fahrverhalten des Fahrzeuges für den Fahrer nicht merklich bzw. in Abhängigkeit von der jeweiligen Fahrsituation und in einem vom Fahrer gewünschten Ausmaß beeinflusst wird, wodurch zusätzlich die Agilität und/oder Fahrstablilität des Fahrzeuges erhöht wird.The method according to the invention intervenes in the longitudinal dynamics of the vehicle, in particular in the distribution of the drive torque between the front and rear axles, but to such an extent that the driving behavior of the vehicle is not noticeable to the driver or as a function of the respective driving situation and in is influenced to the extent desired by the driver, whereby the agility and / or driving stability of the vehicle is additionally increased.

FigurenlisteFigure list

Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.

  • 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Hybridfahrzeuges mit Allradantrieb.
  • 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Regelkreises zur Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens mit Schnittstellen.
  • 3 zeigt den Zusammenhang von Drehmoment und Drehzahldifferenz bei motorischem und generatorischem Betrieb des Zusatzantriebs.
  • 4 zeigt ein beispielhaftes Ablaufdiagramm für ein erfindungsgemäßes Verfahren.
The invention is described below by way of example with reference to the drawings.
  • 1 shows a schematic representation of a hybrid vehicle with all-wheel drive.
  • 2 shows a schematic representation of a control loop for executing a method according to the invention with interfaces.
  • 3 shows the relationship between torque and speed difference in motor and generator operation of the auxiliary drive.
  • 4th shows an exemplary flow chart for a method according to the invention.

Detaillierte Beschreibung der ErfindungDetailed description of the invention

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Hybridfahrzeuges mit Allradantrieb, das zur Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist. Das erforderliche Antriebsmoment wird von einer Antriebsmaschine 7, beispielsweise von einer Verbrennungskraftmaschine oder einem Antriebselektromotor, aufgebracht und über ein Verteilergetriebe 9 als Getriebeanordnung mit integrierter Zusatzantriebseinheit 1, nämlich einer elektrischen Maschine, bedarfsgerecht auf zwei Ausgangselemente 15, 16, nämlich auf ein erstes Ausgangselement 15 und ein zweites Ausgangselement 16, sowie weiter über ein Vorderachs-Differentialgetriebe 10 und ein Hinterachs-Differentialgetriebe 11 zwischen Vorder- und Hinterachse des Fahrzeuges verteilt. Die Zusatzantriebseinheit 1 wird durch einen elektrischen Energiespeicher 12 mit Spannung versorgt. Die Ansteuerung des Verteilergetriebes 9 und die Überwachung des elektrischen Energiespeichers 12 kann über eine Steuereinheit 14 erfolgen. Steuereinheit 14 und elektrischer Energiespeicher 12 sind über eine elektrische Signalleitung 13, die insbesondere mehrere elektrische Leitungen aufweisen kann, mit dem Verteilergetriebe 9 mit integrierter Zusatzantriebseinheit 1 verbunden. 1 shows a schematic representation of a hybrid vehicle with all-wheel drive, which is designed to carry out a method according to the invention. The required drive torque is provided by a prime mover 7th , for example from an internal combustion engine or an electric drive motor, applied and via a transfer case 9 as a gear arrangement with an integrated additional drive unit 1 , namely an electrical machine, on two output elements as required 15th , 16 , namely on a first output element 15th and a second output element 16 , as well as a front axle differential gear 10 and a rear differential gear 11 distributed between the front and rear axles of the vehicle. The auxiliary drive unit 1 is made by an electrical energy store 12 supplied with voltage. The control of the transfer case 9 and the monitoring of the electrical energy storage 12 can have a control unit 14th respectively. Control unit 14th and electrical energy storage 12 are via an electrical signal line 13 , which can in particular have several electrical lines, with the transfer case 9 with integrated additional drive unit 1 connected.

2 zeigt eine schematische Darstellung einer Steuerung 2, nämlich eines Regelkreises, zur Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens, mit Schnittstellen des Regelkreises, wobei die Steuerung 2 durch eine Steuereinheit 14 in einem Hybridfahrzeug, das beispielsweise gemäß 1 ausgebildet sein kann, realisiert sein kann. 2 shows a schematic representation of a controller 2 , namely a control loop for executing a method according to the invention, with interfaces of the control loop, the controller 2 by a control unit 14th in a hybrid vehicle, for example according to 1 can be designed, can be implemented.

Die Zusatzantriebseinheit 1, eine elektrische Maschine, wird durch die Steuerung 2 angesteuert. Die Steuerung 2 kann eine Allradsteuerung bzw. ein Allrad-Controller sein. Die Steuerung 2 kann ein bestimmtes Drehmoment T_EM von der Zusatzantriebseinheit 1 anfordern. Die Zusatzantriebseinheit 1 kann eine Drehzahl der Zusatzantriebseinheit 1, also n_EM an die Steuerung 2 zurückmelden. Alternativ kann auch eine bestimmte Drehzahl von der Zusatzantriebseinheit 1 angefordert werden und diese meldet ein, beispielsweise mittels Strommessung an der elektrischen Maschine der Zusatzsteuereinheit ermitteltes Drehmoment zurück.The auxiliary drive unit 1 , an electric machine, is controlled by the controller 2 controlled. The control 2 can be an all-wheel control or an all-wheel controller. The control 2 can apply a certain torque T_EM from the auxiliary drive unit 1 request. The auxiliary drive unit 1 can be a speed of the auxiliary drive unit 1 , i.e. n_EM to the controller 2 report back. Alternatively, a certain speed of the auxiliary drive unit 1 are requested and this reports back a torque determined, for example by means of current measurement on the electrical machine of the additional control unit.

Die Steuerung 2 bzw. Allradsteuerung kann mit einer Fahrdynamiksteuerung 5 bzw. einem Fahrdynamikregler signalverbunden sein. Die Fahrdynamiksteuerung 5 kann insbesondere folgende Systeme umfassen:

AD
Autonomous Driving
HDA
High Way Driving Assist
TSC
Trailer Stability Control
ESC
Electrical Stability Control
ASR
Anti Slip Regulation
ABS
Antilock Braking System
BAS
Braking Assistant System
ACC
Adaptive Cruise Control
HDC
Hill Descent Control
HHC
Hill Hold Control
APA
Active Parking Assistant
The control 2 or all-wheel control can be combined with a driving dynamics control 5 or be signal-connected to a vehicle dynamics controller. The driving dynamics control 5 can in particular include the following systems:
AD
Autonomous Driving
HDA
High Way Driving Assist
TSC
Trailer stability control
ESC
Electrical stability control
ASR
Anti slip regulation
SECTION
Antilock Braking System
BAS
Braking Assistant System
ACC
Adaptive cruise control
HDC
Hill Descent Control
HHC
Hill Hold Control
APA
Active Parking Assistant

Die Steuerung 2 kann eine Hybridsteuerung 3 bzw. einen Hybrid-Controller umfassen.The control 2 can be a hybrid control 3 or a hybrid controller.

Die Hybridsteuerung 3 kann einen Ladezustandsbeobachter 4, also einen SOC-Observer, umfassen. Der Ladezustandsbeobachter 4 überwacht den aktuellen Ladezustand des Energiespeichers der Zusatzantriebseinheit 1.The hybrid control 3 can use a state of charge monitor 4th , i.e. a SOC observer. The state of charge observer 4th monitors the current state of charge of the energy storage unit of the auxiliary drive unit 1 .

Hierdurch kann eine Hybridsteuereinheit, nämlich Hybridsteuerung 3, den Ladezustand des Energiespeichers über den Ladezustandsbeobachter 4 überwachen und die Hybridsteuereinheit 3 die Zusatzantriebseinheit 1 abhängig vom Ladezustand betreiben, so dass die Verteilung von Antriebsdrehmoment des Antriebsmotors vom Eingangselement auf die zwei Ausgangselemente abhängig vom Ladezustand des Energiespeichers erfolgt.A hybrid control unit, namely hybrid control 3 , the state of charge of the energy storage device via the state of charge observer 4th monitor and the hybrid control unit 3 the auxiliary drive unit 1 operate depending on the state of charge, so that the drive torque of the drive motor is distributed from the input element to the two output elements depending on the state of charge of the energy store.

3 zeigt das von der Zusatzantriebseinheit 1 auf das Überlagerungsgetriebe aufgebrachte Drehmoment T und die Drehzahldifferenz ΔN zwischen den beiden Achsen (also Ausgangselementen) bei motorischem Betrieb MOT (Drehmoment T und Drehzahldifferenz ΔN gleiches Vorzeichen; obere Bildhälfte rechts und untere Bildhälfte links) und generatorischem Betrieb GEN (Drehmoment T und Drehzahldifferenz ΔN unterschiedliche Vorzeichen; obere Bildhälfte links und untere Bildhälfte rechts) des Zusatzantriebs 1. 3 shows that from the auxiliary drive unit 1 Torque T applied to the superposition gear and the speed difference ΔN between the two axes (i.e. output elements) during motor operation MOT (Torque T and speed difference ΔN have the same sign; upper half of the figure on the right and lower half of the figure on the left) and generator operation GENE (Torque T and speed difference ΔN have different signs; upper half of the figure on the left and lower half of the figure on the right) of the additional drive 1 .

4 zeigt ein beispielhaftes Ablaufdiagramm für ein erfindungsgemäßes Verfahren. Das Verfahren wird in einem Allradmodus eines Hybridfahrzeuges ausgeführt. 4th shows an exemplary flow chart for a method according to the invention. The method is carried out in an all-wheel drive mode of a hybrid vehicle.

Die dargestellten Verfahrensschritte sind:

  • V1: Start des Verfahrens
  • V2: Betrieb im Allradmodus, 4WD-Mode
  • Gleichzeitig zur Regelung der Drehmomentverteilung im Verteilergetriebe durch Festlegen der Betriebsstrategie V7, wird der Ladezustand des Energiespeichers der Zusatzantriebseinheit 1 überwacht V3 und wirkt sich auf die Fahrdynamikreglung aus.
  • V3: Ladezustandsüberwachung (für den Energiespeicher der Zusatzantriebseinheit 1)
  • V4: Prüfung ob der Ladezustand des Energiespeichers der Zusatzantriebseinheit 1 OK ist, also nicht zu hoch und nicht zu niedrig
  • V5: Prüfung ob der Ladezustand zu hoch ist
  • V6: Prüfung ob der Ladezustand zu niedrig ist
  • V7: Betriebsstrategie
  • V8: Bestimmen des erforderlichen motorischen und/oder generatorischen (Rekuperation) Drehmomentniveaus der Zusatzantriebseinheit 1
  • V9: Anfordern des erforderlichen motorischen und/oder generatorischen (Rekuperation) Drehmomentniveaus der Zusatzantriebseinheit 1
  • V10: Vermindern des generatorischen (Rekuperation) Drehmomentniveaus der Zusatzantriebseinheit 1
  • V11: Erhöhen des motorischen Drehmomentniveaus der Zusatzantriebseinheit 1
  • V12: Vermindern des motorischen Drehmomentniveaus der Zusatzantriebseinheit 1
  • V13: Erhöhen des generatorischen (Rekuperation) Drehmomentniveaus der Zusatzantriebseinheit 1
The procedural steps shown are:
  • V1: start of the procedure
  • V2: Operation in all-wheel drive mode, 4WD mode
  • Simultaneously to regulating the torque distribution in the transfer case by defining the operating strategy V7 , the state of charge of the energy store of the auxiliary drive unit 1 supervised V3 and affects the vehicle dynamics control.
  • V3: Charge level monitoring (for the energy storage of the additional drive unit 1 )
  • V4: Check whether the state of charge of the energy store of the additional drive unit 1 OK, so not too high and not too low
  • V5: Check whether the state of charge is too high
  • V6: Check whether the charge level is too low
  • V7: operating strategy
  • V8: Determining the required motor and / or generator (recuperation) torque level of the auxiliary drive unit 1
  • V9: Requesting the required motor and / or generator (recuperation) torque level of the additional drive unit 1
  • V10: Reduction of the regenerative (recuperation) torque level of the additional drive unit 1
  • V11: increasing the motorized torque level of the auxiliary drive unit 1
  • V12: Reduce the motorized torque level of the auxiliary drive unit 1
  • V13: Increase of the regenerative (recuperation) torque level of the additional drive unit 1

Somit kann, je nach Ladezustand des Energiespeichers, das motorische und/oder das generatorische Drehmoment der Zusatzantriebseinheit 1 erhöht oder erniedrigt werden, wenn dies zur Verbesserung des Ladezustands des Energiespeichers dient.Thus, depending on the state of charge of the energy store, the motor and / or the generator torque of the additional drive unit 1 be increased or decreased if this serves to improve the state of charge of the energy store.

Wird das Fahrzeug im Allradmodus betrieben (viele Fahrzeuge bzw. Steuerungen haben heute die Möglichkeit optional zwischen 2WD also Zweiradantrieb und 4WD also Allradantrieb und/oder einem Mischbetrieb zwischen 2WD und 4WD-Modus zu wechseln) so überwacht der Allrad- oder Hybridregler den Ladezustand (SOC) der Batterie, also des Energiespeichers der Zusatzantriebseinheit 1. Die Drehmomentverteilung zwischen der Primär- und Sekundärachse des Fahrzeuges kann über ein positives oder negatives Stützmoment der Zusatzantriebseinheit gesteuert werden, was wiederrum die Drehzahldifferenz zwischen den beiden Achsen und somit den Reifenschlupf beeinflusst. Diese Drehzahldifferenz bestimmt über das Powersplit-Getriebe die Drehzahl der Zusatzantriebseinheit, also der elektrischen Maschine. Somit kann festgehalten werden, dass das Drehmoment der Zusatzantriebseinheit direkt gesteuert oder geregelt werden kann und sich die Drehzahl der Zusatzantriebseinheit indirekt über den jeweiligen Fahrzustand einstellt. Es ist jedoch auch ein drehzahlgesteuerter Betrieb der Zusatzantriebseinheit möglich.If the vehicle is operated in all-wheel drive mode (many vehicles and controls today have the option of switching between 2WD, i.e. two-wheel drive and 4WD, i.e. all-wheel drive and / or mixed operation between 2WD and 4WD mode), the all-wheel or hybrid controller monitors the state of charge (SOC ) of the battery, i.e. the energy store of the auxiliary drive unit 1 . The torque distribution between the primary and secondary axles of the vehicle can be controlled via a positive or negative supporting torque of the additional drive unit, which in turn influences the speed difference between the two axles and thus the tire slip. This speed difference determines the speed of the auxiliary drive unit, i.e. the electric machine, via the power split transmission. It can thus be stated that the torque of the additional drive unit can be controlled or regulated directly and the rotational speed of the additional drive unit is set indirectly via the respective driving state. However, speed-controlled operation of the additional drive unit is also possible.

Wird erkannt, dass die Entwicklung des Ladezustands (SOC) einem eindeutigen Trend folgt, so reagiert die adaptive Betriebsstrategie. Hierfür kann durch iterative und kleine Schritte von einem überwiegend motorischen in einen überwiegend generatorischen Betriebszustand der Zusatzantriebseinheit gewechselt werden.If it is recognized that the development of the state of charge (SOC) is following a clear trend, the adaptive operating strategy reacts. This can be achieved through iterative and small steps from a predominantly motor to a predominantly regenerative operating state of the auxiliary drive unit can be changed.

Diese Zustandsänderung hat so zu erfolgen, dass sich das Fahrverhalten des Fahrzeugs, aufgrund der sich ändernden Drehzahldifferenzen, im Wesentlichen nicht ändert. Wird festgestellt, dass sich der zuvor erkannte Trend umkehrt, so reagiert das System aufgrund seiner Funktionsweise automatisch darauf und pendelt um das Optimum.This change of state has to take place in such a way that the driving behavior of the vehicle does not essentially change due to the changing speed differences. If it is determined that the previously recognized trend is reversing, the system reacts automatically to it due to its functionality and oscillates around the optimum.

Alternativ kann auch zwischen zumindest zwei in diskreten Schritten gestuften Betriebsstrategien (motorischer bzw. generatorischer 4WD-Modus) gewechselt werden.Alternatively, it is also possible to switch between at least two operating strategies graded in discrete steps (motor or generator 4WD mode).

Dies hat zur Folge, dass der Energiebedarf des Allradsystems - unabhängig von Fahrzeugabstimmung, Fahrstrecke und Fahrstil - minimiert wird. Des Weiteren wirkt sich die adaptive Betriebsstrategie auch stabilisierend auf das Bordnetz aus, da der Ladezustand der Batterie berücksichtigt wird.As a result, the energy requirement of the all-wheel drive system is minimized - regardless of the vehicle setup, route and driving style. Furthermore, the adaptive operating strategy also has a stabilizing effect on the vehicle electrical system, since the state of charge of the battery is taken into account.

Unter Berücksichtigung fahrdynamisch relevanter Parameter - wie beispielsweise Gaspedalstellung, Bremseneingriff, Lenkwinkel und/oder dynamischer Achslastverschiebung - wählt die Betriebsstrategie unter Optimierung der Gesamtenergiebilanz ein für die jeweilige Fahrsituation erforderliches positives oder negatives Stützmoment an der elektrischen Maschine. Prinzip bedingt fallen Fahrmanöver eher in den motorischen oder generatorischen Bereich. Die adaptive Betriebsstrategie sorgt bei niedrigem Ladezustand (SOC) dafür, dass die motorischen Bereiche minimiert werden und die generatorischen Bereiche maximiert werden. Dies geschieht in einem für die Gesamtfahrzeugdynamik verträglichem Umfang und wird im Folgenden anhand konkreter Beispiele erläutert.Taking into account parameters relevant to driving dynamics - such as accelerator pedal position, brake intervention, steering angle and / or dynamic axle load shift - the operating strategy selects a positive or negative supporting torque on the electric machine required for the respective driving situation while optimizing the overall energy balance. Due to the principle, driving maneuvers tend to be in the motor or generator area. When the state of charge (SOC) is low, the adaptive operating strategy ensures that the motor areas are minimized and the regenerative areas are maximized. This takes place to an extent that is compatible with the overall vehicle dynamics and is explained below using specific examples.

Betriebsstrategie bei niedrigem oder stetig fallendem Ladezustand (SOC):Operating strategy with a low or steadily falling state of charge (SOC):

Beispielsweise führt die adaptive Betriebsstrategie bei niedrigem Ladezustand dazu, dass beim Anbremsen einer Kurve, ergänzend zum Bremsmoment der Betriebsbremse, ein negatives (generatorisches) Stützmoment der Zusatzantriebseinheit gestellt wird, wobei die Bremsenergie zumindest teilweise wieder in elektrische Energie umgewandelt werden kann.For example, when the state of charge is low, the adaptive operating strategy results in a negative (regenerative) supporting torque of the auxiliary drive unit when braking into a curve, in addition to the braking torque of the service brake, whereby the braking energy can at least partially be converted back into electrical energy.

Bei niedrigem Ladezustand (SOC) und Beschleunigung während der Kurvenausfahrt führt die adaptive Betriebsstrategie dazu, dass ein aktiver Schlupf zwischen den Achsen weitgehend vermieden wird und somit das erforderliche Stützmoment energieeffizient aufgebracht werden kann.In the case of a low state of charge (SOC) and acceleration while exiting a curve, the adaptive operating strategy means that active slip between the axles is largely avoided and the required supporting torque can thus be applied in an energy-efficient manner.

Es kann auch bei Geradeausfahrt durch ein negatives (generatorsiches) Stützmoment und damit aufgezwungener Drehzahldifferenz zwischen Primär- und Sekundärachse der Ladezustand der Batterie angehoben werden.The charge status of the battery can also be increased when driving straight ahead through a negative (generator-safe) supporting torque and the resulting speed difference between the primary and secondary axles.

Betriebsstrategie bei hohem oder stetig steigendem Ladezustand (SOC):Operating strategy for a high or steadily increasing state of charge (SOC):

Bei hohem Ladezustand und Anbremsen einer Kurve führt die adaptive Betriebsstrategie dazu, dass ein aktives negatives (generatorisches) Stützmoment unterbunden wird, während in der Beschleunigungsphase bei Kurvenausfahrt ein aktiver Schlupfzustand zwischen den Achsen durch ein entsprechendes positives (motorisches) Stützmoment aufgeprägt wird.With a high charge level and braking into a curve, the adaptive operating strategy means that an active negative (generator) support torque is suppressed, while in the acceleration phase when exiting a curve, an active slip state between the axles is impressed by a corresponding positive (motor) support torque.

Darüber hinaus kann durch die aktive Miteinbeziehung diverser weiterer aktiver Fahrdynamikregelsysteme, wie beispielsweise einer Reifendruckregelanlage, Luftfederung oder aktiver Stabilisatoren, durch Änderung des dynamischen Reifenrollradius und/oder Berücksichtigung der dynamischen Achslastverschiebung, der aus fahrdynamischer Sicht gewünschte Schlupfzustand zwischen den Drehzahlen der Vorder- und Hinterachse beeinflusst und zusätzliche Effizienzvorteile gewonnen werden.In addition, through the active inclusion of various other active driving dynamics control systems, such as a tire pressure control system, air suspension or active stabilizers, by changing the dynamic tire rolling radius and / or taking into account the dynamic axle load shift, the desired slip state between the speeds of the front and rear axles from a driving dynamics point of view can be influenced and additional efficiency advantages are gained.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
ZusatzantriebseinheitAuxiliary drive unit
22
Steuerungcontrol
33
HybridsteuerungHybrid control
44th
LadezustandsbeobachterState of charge monitor
55
FahrdynamiksteuerungDriving dynamics control
66th
Allrad HybridfahrzeugAll-wheel hybrid vehicle
77th
AntriebsmotorDrive motor
88th
HauptgetriebeMain transmission
99
Getriebeanordnung, VerteilergetriebeGear arrangement, transfer case
1010
Vorderachs-DifferentialgetriebeFront axle differential gear
1111
Hinterachs-DifferentialgetriebeRear differential gear
1212
elektrischer Energiespeicherelectrical energy storage
1313
elektrische Steuerleitungelectrical control line
1414th
SteuereinheitControl unit
1515th
erstes Ausgangselementfirst output element
1616
zweites Ausgangselement second output element
ADAD
Autonomous DrivingAutonomous Driving
HDAHDA
High Way Driving AssistHigh Way Driving Assist
TSCTSC
Trailer Stability ControlTrailer stability control
ESCESC
Electrical Stability ControlElectrical stability control
ASRASR
Anti Slip RegulationAnti slip regulation
ABSSECTION
Antilock Braking SystemAntilock Braking System
BASBAS
Braking Assistant SystemBraking Assistant System
ACCACC
Adaptive Cruise ControlAdaptive cruise control
HDCHDC
Hill Descent ControlHill Descent Control
HHCHHC
Hill Hold ControlHill Hold Control
APAAPA
Active Parking Assistant Active Parking Assistant
GENGENE
Generatorischer Betrieb der ZusatzantriebseinheitRegenerative operation of the auxiliary drive unit
MOTMOT
Motorischer Betrieb der Zusatzantriebseinheit Motorized operation of the auxiliary drive unit
V1:V1:
Startbegin
V2:V2:
AllradmodusAll-wheel drive mode
V3:V3:
LadezustandsüberwachungCharge level monitoring
V4:V4:
Prüfung ob Ladezustand OKCheck whether the charge status is OK
V5:V5:
Prüfung ob Ladezustand zu hochCheck whether the charge level is too high
V6:V6:
Prüfung ob Ladezustand zu niedrigCheck whether the charge level is too low
V7:V7:
BetriebsstrategieOperating strategy
V8:V8:
Bestimmen des erforderlichen motorischen und/oder generatorischen (Rekuperation) Drehmomentenniveaus der Zusatzantriebseinheit 1 Determination of the required motor and / or generator (recuperation) torque level of the additional drive unit 1
V9:V9:
Anfordern des erforderlichen motorischen und/oder generatorischen (Rekuperation) Drehmomentenniveaus der Zusatzantriebseinheit 1 Requesting the required motor and / or generator (recuperation) torque level of the additional drive unit 1
V10:V10:
Vermindern des generatorischen (Rekuperation) Drehmomentenniveaus der Zusatzantriebseinheit 1 Reducing the regenerative (recuperation) torque level of the additional drive unit 1
V11:V11:
Erhöhen des motorischen Drehmomentenniveaus der Zusatzantriebseinheit 1 Increase the motor torque level of the auxiliary drive unit 1
V12:V12:
Vermindern des motorischen Drehmomentenniveaus der Zusatzantriebseinheit 1 Reducing the motorized torque level of the auxiliary drive unit 1
V13:V13:
Erhöhen des generatorischen (Rekuperation) Drehmomentenniveaus der Zusatzantriebseinheit 1 Increase of the regenerative (recuperation) torque level of the additional drive unit 1

Claims (5)

Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeuges (6), wobei das Hybridfahrzeug (6) einen Antriebsmotor (7) umfasst, sowie eine Getriebeanordnung (9) zur steuerbaren Verteilung von Antriebsdrehmoment des Antriebsmotors (7) von einem Eingangselement auf zwei Ausgangselemente (15, 16), nämlich auf ein erstes Ausgangselement (15) und ein zweites Ausgangselement (16), sowie eine elektrische Zusatzantriebseinheit (1) mit einem elektrischen Energiespeicher (12) für die Zusatzantriebseinheit (1), wobei die Zusatzantriebseinheit (1) derart an die Getriebeanordnung (9) gekoppelt ist, dass abhängig vom Drehmoment der Zusatzantriebseinheit (1) die Verteilung von Antriebsdrehmoment des Antriebsmotors (7) vom Eingangselement auf die zwei Ausgangselemente (15, 16) erfolgt, wobei eine Hybridsteuereinheit (3) den Ladezustand des Energiespeichers (12) überwacht und die Hybridsteuereinheit (3) die Zusatzantriebseinheit (1) abhängig vom Ladezustand betreibt, so dass die Verteilung von Antriebsdrehmoment des Antriebsmotors (7) vom Eingangselement auf die zwei Ausgangselemente (15, 16) abhängig vom Ladezustand des Energiespeichers (12) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Zusatzantriebseinheit (1) abhängig vom Ladezustand des Energiespeichers (12) ein positives, motorisches Drehmoment auf die Getriebeanordnung (9) aufgebracht wird, wobei die Hybridsteuereinheit (3) nach dem Erkennen eines hohen Ladezustands des Energiespeichers (12) und eines Beschleunigungsvorgangs durch die Zusatzantriebseinheit (1) ein positives, motorisches Drehmoment auf die Getriebeanordnung (9) aufbringt und dass die Hybridsteuereinheit (3) nach dem Erkennen eines niedrigen Ladezustands des Energiespeichers (12) und eines Beschleunigungsvorgangs durch die Zusatzantriebseinheit (1) ein geringeres positives, motorisches Drehmoment oder gar kein positives, motorisches Drehmoment auf die Getriebeanordnung (9) aufbringt, wobei die Hybridsteuereinheit (3) die Zusatzantriebseinheit (1) so betreibt, dass ein automatischer Ausgleich von unterschiedlichen Reifentoleranzen, Reifendimensionen und/oder Reifenverschleißzuständen erfolgt.A method for operating a hybrid vehicle (6), the hybrid vehicle (6) comprising a drive motor (7) and a gear arrangement (9) for the controllable distribution of drive torque of the drive motor (7) from one input element to two output elements (15, 16), namely to a first output element (15) and a second output element (16), as well as an additional electrical drive unit (1) with an electrical energy store (12) for the additional drive unit (1), the additional drive unit (1) being connected to the gear arrangement (9) in this way. is coupled that depending on the torque of the auxiliary drive unit (1) the distribution of drive torque of the drive motor (7) from the input element to the two output elements (15, 16) takes place, with a hybrid control unit (3) monitoring the state of charge of the energy store (12) and the Hybrid control unit (3) operates the additional drive unit (1) depending on the state of charge, so that the distribution of drive torque of the Drive motor (7) from the input element to the two output elements (15, 16) depending on the state of charge of the energy store (12), characterized in that the additional drive unit (1) depending on the state of charge of the energy store (12) applies a positive motor torque to the Gear arrangement (9) is applied, the hybrid control unit (3) applying a positive motor torque to the gear arrangement (9) after the detection of a high state of charge of the energy store (12) and an acceleration process by the auxiliary drive unit (1) and that the hybrid control unit ( 3) after the detection of a low state of charge of the energy store (12) and an acceleration process by the additional drive unit (1), a lower positive motor torque or no positive motor torque at all applies to the gear arrangement (9), the hybrid control unit (3) applying the The auxiliary drive unit (1) operates so that an aut Automatic compensation of different tire tolerances, tire dimensions and / or tire wear conditions takes place. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das positive, motorische Drehmoment durch Vorgabe eines Drehmoments oder durch Vorgabe einer Drehzahl und/oder durch Vorgabe einer Drehrichtung auf die Getriebeanordnung (9) aufgebracht wird.Procedure according to Claim 1 , characterized in that the positive, motorized torque is applied to the gear arrangement (9) by specifying a torque or by specifying a speed and / or by specifying a direction of rotation. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hybridsteuereinheit (3) fahrdynamisch relevante Parameter überwacht und die Hybridsteuereinheit (3) die Zusatzantriebseinheit (1) abhängig von den fahrdynamisch relevanten Parametern betreibt, so dass die Verteilung von Antriebsdrehmoment des Antriebsmotors (7) vom Eingangselement auf die zwei Ausgangselemente (15, 16) abhängig von den fahrdynamisch relevanten Parametern erfolgt.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the hybrid control unit (3) monitors parameters relevant to driving dynamics and the hybrid control unit (3) operates the additional drive unit (1) depending on the parameters relevant to driving dynamics, so that the distribution of drive torque of the drive motor (7 ) from the input element to the two output elements (15, 16) depending on the parameters relevant to the driving dynamics. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die fahrdynamisch relevanten Parameter umfassen: Bremseingriff und/oder Bremspedalstellung und/oder Beschleunigung und/oder Gaspedalstellung und/oder Lenkwinkel und/oder dynamische Achslastverschiebung.Procedure according to Claim 3 , characterized in that the parameters relevant to driving dynamics include: brake intervention and / or brake pedal position and / or acceleration and / or accelerator pedal position and / or steering angle and / or dynamic axle load shift. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass die Hybridsteuereinheit nach dem Erkennen eines hohen Ladezustands des Energiespeichers (12) und einer Geradeausfahrt durch die Zusatzantriebseinheit (1) ein positives, motorisches Drehmoment auf die Getriebeanordnung (9) aufbringt. Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the hybrid control unit applies a positive, motor-driven torque to the transmission arrangement (9) after detecting a high state of charge of the energy store (12) and driving straight ahead by the auxiliary drive unit (1).
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