-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs, umfassend einen Antriebsstrang mit wenigstens einer elektrische Maschine und einem Verbrennungsmotor, die dazu ausgebildet sind, gemeinsam ein gefordertes Drehmoment zu erzeugen.
-
Kraftfahrzeuge, die einen Antriebsstrang aufweisen, in den ein gefordertes Drehmoment gemeinsam von einer elektrischen Maschine und einem Verbrennungsmotor eingeleitet werden kann, sind beispielsweise als Hybrid-Kraftfahrzeuge bekannt. Beispielsweise ist in einer parallelen Hybrid-Konfiguration möglich, ein durch den Fahrer vorgegebenes Drehmoment, ein sogenanntes Fahrerwunschmoment, entweder durch die elektrische Maschine oder durch den Verbrennungsmotor oder durch eine Kombination beider Aggregate bereitzustellen. In einem solchen „hybridischen Mischbetrieb“ wird ein Teil des Fahrerwunschmoments von der elektrischen Maschine und der restliche Teil des Fahrerwunschmoments von dem Verbrennungsmotor oder umgekehrt bereitgestellt. Die einzelnen Anteile des Fahrerwunschmoments, die als erstes Solldrehmoment von der elektrischen Maschine und als zweites Solldrehmoment von dem Verbrennungsmotor bereitgestellt werden, sind variabel und je nach Fahrsituation an die vorliegenden Gegebenheiten anpassbar. Mit anderen Worten kann das gesamte von dem Fahrer angeforderte Fahrerwunschmoment durch eine beliebige Kombination eines ersten Solldrehmoments und eines zweiten Solldrehmoments bereitgestellt werden.
-
Hierbei können Betriebszustände bzw. Fahrsituationen auftreten, in denen eine Umverteilung zwischen dem ersten Solldrehmoment und dem zweiten Solldrehmoment nicht beliebig möglich ist. In einem solchen Betriebszustand können daher Abweichungen des letztlich in den Antriebsstrang eingeleiteten Istdrehmoments von dem Fahrerwunschmoment auftreten. Solche Betriebszustände können beispielsweise vorliegen, wenn eine Veränderung des zweiten Solldrehmoments, also desjenigen Drehmoments, das durch den Verbrennungsmotor bereitgestellt werden soll, zu stark bzw. zu schnell verändert wird, sodass der Verbrennungsmotor der Veränderung des bereitzustellenden Drehmoments nicht mehr folgen kann. Derartige Abweichungen können sowohl im Schubbetrieb als auch im Zugbetrieb auftreten, sodass das Istdrehmoment, das letztlich in den Antriebsstrang eingeleitet wird, von dem Fahrerwunschmoment abweicht.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein demgegenüber verbessertes Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs anzugeben. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
-
Wie beschrieben, betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs, das einen Antriebsstrang mit einer elektrischen Maschine und einem Verbrennungsmotor aufweist, die dazu ausgebildet sind, ein gefordertes Drehmoment, insbesondere ein Fahrerwunschmoment, zu erzeugen.
-
Das Verfahren umfasst insbesondere die Schritte:
- - Bestimmung des Betriebspunkts des Verbrennungsmotors, insbesondere in Abhängigkeit des geforderten Drehmoments
- - Aufteilung des geforderten Drehmoments auf ein von der elektrischen Maschine zu erzeugendes erstes Solldrehmoment und ein von dem Verbrennungsmotor zu erzeugendes zweites Solldrehmoment
- - Veränderung der Aufteilung des geforderten Drehmoments auf das erste Solldrehmoment und das zweite Solldrehmoment in Abhängigkeit wenigstens eines ersten Betriebsparameters des Antriebsstrangs
- - Limitierung der Veränderung der Aufteilung des geforderten Drehmoments in Abhängigkeit wenigstens eines zweiten Betriebsparameters des Antriebsstrangs.
-
Mit anderen Worten wird zunächst ein Betriebspunkt des Verbrennungsmotors, beispielsweise in Abhängigkeit des geforderten Drehmoments, bestimmt. Der Betriebspunkt des Verbrennungsmotors kann insbesondere eine Aussage darüber treffen, inwieweit das geforderte Drehmoment durch den Verbrennungsmotor, beispielsweise in Abhängigkeit seines aktuellen Betriebszustands, bereitgestellt werden kann. Im Anschluss kann das geforderte Drehmoment, also das Fahrerwunschmoment, auf das erste und das zweite Solldrehmoment aufgeteilt werden. Als erstes und zweites Solldrehmoment wird hierin lediglich beispielhaft ein erstes Solldrehmoment verstanden, das von der elektrischen Maschine bereitgestellt wird oder bereitgestellt werden kann. Als zweites Solldrehmoment soll ein dementsprechendes Drehmoment verstanden werden, das durch den Verbrennungsmotor bereitgestellt wird oder bereitgestellt werden kann. Die Begriffe „erstes Solldrehmoment“ und „zweites Solldrehmoment“ sind dabei beliebig austauschbar. Weist das Kraftfahrzeug mehr als eine elektrische Maschine auf, ist es auch möglich, dass mehrere erste Solldrehmomente von den einzelnen elektrischen Maschinen bereitgestellt werden können.
-
Mit anderen Worten kann in den bestimmten Betriebspunkten das Fahrerwunschmoment auf die elektrische Maschine und dem Verbrennungsmotor aufgeteilt werden bzw. so aufgeteilt werden, dass die elektrische Maschine ein erstes Solldrehmoment erzeugt und der Verbrennungsmotor ein zweites Solldrehmoment erzeugt, die zusammen dem Fahrerwunschmoment entsprechen. In einem weiteren Verfahrensschritt kann in Abhängigkeit eines Betriebsparameters des ersten Antriebsstrangs eine Aufteilung des geforderten Drehmoments, also des Fahrerwunschmoments, auf das erste Solldrehmoment und das zweite Solldrehmoment verändert werden. Der erste Betriebsparameter kann verschiedene Eigenschaften des Antriebsstrangs bzw. im Allgemeinen des Kraftfahrzeugs betreffen, die eine Veränderung der Aufteilung des geforderten Drehmoments veranlassen. Beispielsweise können diese Fahrparameter des Kraftfahrzeugs betreffen oder andere Eigenschaften, beispielsweise eine Auswahl eines Betriebsmodus, einen Ladezustand eines elektrischen Energiespeichers aus dem die elektrische Maschine gespeist wird oder weitere Parameter, die die Aufteilung des Drehmoments auf die elektrische Maschine und den Verbrennungsmotor beeinflussen.
-
Hierbei kann in einem weiteren Verfahrensschritt die Veränderung limitiert werden, sodass die Aufteilung des geforderten Drehmoments in Abhängigkeit wenigstens eines zweiten Betriebsparameters des Antriebsstrangs nicht grenzenlos durchgeführt werden kann, sondern nur in bestimmten Grenzen eine Veränderung der bisherigen Aufteilung möglich ist. Die Limitierung kann hierbei, beispielsweise als zweiten Betriebsparameter, Eigenheiten der elektrischen Maschine und/oder des Verbrennungsmotors berücksichtigen. Beispielsweise kann berücksichtigt werden, welchen Veränderungen des geforderten Drehmoments der Verbrennungsmotor maximal folgen kann. Weiter kann berücksichtigt werden, ob oder in welchen Grenzen die elektrische Maschine oder der Verbrennungsmotor eine Veränderung des bislang bereitgestellten ersten und zweiten Solldrehmoments folgen könnten. Hierbei kann insbesondere die Dynamik limitiert werden, mit der die Veränderung durchgeführt wird.
-
Die beschriebene Ausgestaltung erlaubt insbesondere, dass keine Betriebszustände auftreten bzw. Betriebszustände gezielt vermieden werden können, in denen das Fahrerwunschmoment von dem tatsächlich in den Antriebsstrang eingeleiteten Istmoment abweichen kann. Dadurch lassen sich effektiv Situationen verhindern, in denen der Fahrer wahrnimmt, dass das tatsächlich erzeugte Istdrehmoment von dem Drehmoment abweicht, das als Fahrerwunschmoment von dem Fahrer vorgegeben wurde. Wie beschrieben, kann die Limitierung sowohl im Schubbetrieb als auch im Zugbetrieb erfolgen, sodass in allen Fahrzuständen sichergestellt wird, dass das Istmoment das geforderte Drehmoment nicht wesentlich überschreitet oder unterschreitet.
-
Nach einer Ausgestaltung des beschriebenen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass in Abhängigkeit wenigstens einer Resetbedingung die Limitierung verändert wird, insbesondere eine Limitierung verhindert wird. Die beschriebene Resetbedingung kann unterschiedliche Betriebszustände oder Gegebenheiten des Antriebsstrangs berücksichtigen, in denen die zuvor beschriebene Limitierung der Veränderung der Aufteilung des Fahrerwunschmoment verändert werden kann bzw. eine Limitierung gänzlich verhindert werden kann. Die Ausgestaltung schlägt mit anderen Worten vor, dass die Limitierung geändert werden kann, d.h. eine andere Limitierung in Abhängigkeit der Resetbedingung vorgenommen werden kann oder die Limitierung gänzlich aufgehoben werden kann. Das erlaubt, in ausgewählten Fahrsituationen, oder Betriebszuständen, die letztlich von der Resetbedingung beschrieben werden oder durch das Vorliegen der Resetbedingung belegt werden, dass die Limitierung zur Ermöglichung verschiedener Fahreigenschaften des Kraftfahrzeugs aufgehoben oder verändert wird. Beispielsweise kann die Limitierung weniger stark eingreifen, um eine schnellere Veränderung des Istdrehmoments und damit eine Anpassung an das Fahrerwunschmoment zu ermöglichen.
-
Das Verfahren kann ferner dahingehend weitergebildet werden, dass bei Vorliegen einer Resetbedingung ein Gradientenlimiter, insbesondere zur temporären Abschaltung der Limitierung, initialisiert wird. Dies erlaubt, dass die Umverteilung des Sollmoments zwischen dem Verbrennungsmotor und der elektrischen Maschine in der Dynamik limitiert werden kann, beispielsweise um eine sprungartige Umverteilung zu verhindern. Einer derartigen sprungartigen Umverteilung könnten die Istdrehmomente, die von den einzelnen Aggregaten, vor allem seitens des Verbrennungsmotors, tatsächlich erzeugt werden, unter Umständen nicht mehr folgen, sodass die eingestellten Solldrehmomente nicht mehr erreicht werden könnten, sodass letztlich eine Abweichung des gesamten Istdrehmoments von dem Fahrerwunschmoment auftreten würde. Der Gradientenlimiter limitiert somit die Dynamik in der die Umverteilung der Solldrehmoment bzw. die Veränderung der Solldrehmoment oder die Veränderung der Aufteilung durchgeführt werden kann. Dies bewirkt weiter, dass die Emissionen seitens des Verbrennungsmotors minimiert werden können und sowohl eine mechanische Entlastung des Systems aufgrund einer Vermeidung von schlagartigen Umverteilungen der Drehmomente sowie eine Geräuschemission und ein Komfort seitens der Insassen des Kraftfahrzeugs verbessert werden können.
-
Wie bereits beschrieben, können als Resetbedingung oder Resetbedingungen verschiedene Parameter verwendet werden, die den Betriebszustand des Antriebsstrangs bzw. des Kraftfahrzeugs betreffen. Zur Bestimmung der Resetbedingung kann unter anderem eine aktuelle Umverteilung und Limitierung berechnet werden. Hierbei kann ein vorgegebener Berechnungspfad doppelt durchgeführt werden, wobei einmal die Berechnung zur Bestimmung der Resetbedingung und einmal die Berechnung unter Verwendung der Resetbedingung durchgeführt werden kann. Mit anderen Worten kann ein erster Berechnungspfad verwendet werden, um die Resetbedingungen oder die wenigstens eine Resetbedingung zu generieren. In dem weiteren Berechnungspfad wird unter Verwendung der Resetbedingung die Aufteilung bzw. Veränderung der Aufteilung des Solldrehmoment bewirkt. Je nachdem, ob eine Resetbedingung vorliegt bzw. welche Resetbedingung vorliegt, kann eine, insbesondere temporäre, Abschaltung der Limitierungsfunktion, beispielsweise, wie beschrieben durch Initialisierung des Gradientenlimiters, bewirkt werden. Die Resetbedingung wird beispielsweise erzeugt, wenn ein bestimmter Betriebszustand des Antriebsstrangs oder des Kraftfahrzeugs vorliegt. In derartigen Betriebszuständen wird die Limitierung der Dynamik ausgesetzt.
-
Zum Beispiel kann eine Resetbedingung bei einem Wechsel zwischen einem Schubbetrieb und einem Zugbetrieb erzeugt werden. Liegt ein Wechsel zwischen Schubbetrieb und Zugbetrieb vor, kann, wie beschrieben, in dem entsprechenden Berechnungspfad die Resetbedingung erzeugt werden. Die Resetbedingung führt bei der Bestimmung der Aufteilung bzw. Veränderung der Aufteilung dazu, dass die Dynamiklimitierung nicht erfolgt. Tritt somit ein Wechsel zwischen Zug- und Schubbetrieb auf, erfolgt keine Limitierung der Dynamik und die Aufteilung und Veränderung der Aufteilung können beliebig durchgeführt werden.
-
Ein weiterer Betriebszustand, der das Erzeugen einer Resetbedingung verursachen kann, kann eine sprungartige Reduktion des verfügbaren maximalen ersten und/oder zweiten Solldrehmoments sein, insbesondere eine Reduktion auf Werte unterhalb des aktuell limitierten ersten und/oder zweiten Solldrehmoments. Zum Beispiel kann eine sprungartige Reduktion des maximal verfügbaren bzw. bereitstellbaren Drehmoments seitens der elektrischen Maschine und/oder seitens des Verbrennungsmotors auf Werte unterhalb des aktuell in der Dynamik limitierten entsprechenden Drehmoments, insbesondere in Bezug auf positive Werte, zur Erzeugung der Resetbedingung führen. Beispielsweise kann in einem Zugbetrieb das von der elektrischen Maschine maximal bereitstellbare Drehmoment, zum Beispiel ein zweites Istdrehmoment, sprungartig abfallen, zum Beispiel aufgrund eines unzureichenden Ladezustands des elektrischen Energiespeichers, sodass das zweite Solldrehmoment nicht mehr erfüllt werden kann. In diesem Fall wird eine Resetbedingung erzeugt, die die Limitierung der Dynamik aufhebt, sodass eine Veränderung der Verteilung der Drehmomente außerhalb der Limitierung möglich ist.
-
Eine weitere Resetbedingung oder alternativ kann eine Resetbedingung erzeugt werden, bei einer sprungartigen Reduktion des verfügbaren minimalen ersten und/oder zweiten Solldrehmoments auf Werte oberhalb des aktuell limitierten ersten und/oder zweiten Solldrehmoments. Hierbei kann beispielsweise ein Schubbetrieb vorliegen, in dem das minimale erste und/oder zweite Solldrehmoment oberhalb des ersten und/oder zweiten limitierten Solldrehmoments liegt. Hierbei könnte eine Übererfüllung des Fahrerwunschmoments vorliegen, sodass eine Limitierung der Veränderung der Verteilung aufgehoben werden kann, sodass die Verteilung der Drehmomente verbessert angepasst werden kann, um die Überfüllung zu vermeiden.
-
Im Allgemeinen kann das Fahrerwunschmoment sprungartig, das in der Dynamik limitierte Summenmoment in der aktuellen Fahrsituation unterschreiten, beispielsweise in einem Zugbetrieb oder überschreiten, beispielsweise in einem Schubbetrieb. Zum Beispiel kann der Fahrer durch sprungartige Änderung des Fahrerwunschmoments zu betragsmäßig kleineren Werten, insbesondere durch sprungartiges Auslassen des Fahrpedals, eine solche sprungartige Veränderung auslösen. Hierbei kann die Resetbedingung erzeugt werden, die eine Limitierung der Dynamik aufhebt. Generell kann somit eine Resetbedingung bei einer Abweichung des geforderten Drehmoments von einem limitierten Summenmoment erzeugt werden. Das geforderte Drehmoment entspricht, wie bereits beschrieben, dem Fahrerwunschmoment. Das limitierte Summenmoment entspricht der Summe aus den Istdrehmomenten, die letztlich von dem Verbrennungsmotor und der wenigstens einen elektrischen Maschine zusammen in den Antriebsstrang eingeleitet werden können. Weicht das Fahrerwunschmoment von dem limitierten Summenmoment ab, kann die Resetbedingung erzeugt werden, sodass die Limitierung aufgehoben werden kann, um das geforderte Drehmoment bereitzustellen.
-
Neben dem Verfahren betrifft die Erfindung eine Steuerungseinrichtung für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, die zur Durchführung des zuvor beschriebenen Verfahrens ausgebildet ist. Die Steuerungseinrichtung kann insbesondere die Bestimmung der Resetbedingung durchführen sowie die Limitierung der Veränderung der Verteilung der Drehmomente. Ferner kann die Steuerungseinrichtung zur Ansteuerung der einzelnen Aggregate ausgebildet sein. Ferner betrifft das Verfahren ein Kraftfahrzeug, umfassend eine solche Steuerungseinrichtung. Das Kraftfahrzeug weist ferner den Antriebsstrang, die wenigstens eine elektrische Maschine und den Verbrennungsmotor auf. Das beschriebene Verfahren kann somit auf dem Kraftfahrzeug ausgeführt werden, insbesondere unter Verwendung der zuvor beschriebenen Steuerungseinrichtung.
-
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Fig. erläutert. Die Fig. sind schematische Darstellungen und zeigen:
- 1 ein schematisches Ablaufdiagramm des Verfahrens gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
- 2 ein schematisches Ablaufdiagramm des Verfahrens gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel; und
- 3 eine schematische Simulation verschiedener Betriebszustände eines Kraftfahrzeugs.
-
1 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Steuerung eines Betriebs eines nicht näher dargestellten Kraftfahrzeugs. Ein solches Kraftfahrzeug weist einen Antriebsstrang mit wenigstens einer elektrischen Maschine und einem Verbrennungsmotor auf.
-
Das Verfahren kann in einem Block 1 starten, in dem ein, insbesondere optimaler, Betriebspunkt des Verbrennungsmotors bestimmt wird. Der Betriebspunkt kann insbesondere in einem Wirkungsgradkennfeld des Verbrennungsmotors bestimmt werden. Hieraus bestimmt sich in einem Block 2, das zweite Solldrehmoment des Verbrennungsmotors, d.h., das Solldrehmoment, das der Verbrennungsmotor in dem aktuellen Betriebspunkt bereitstellen kann. In einem Block 3 wird bestimmt, welches erste Solldrehmoment, d.h. welches von der elektrischen Maschine bereitzustellende Solldrehmoment, aufgebracht werden muss, um ein Fahrerwunschmoment zu erfüllen. Mit anderen Worten stellt der Fahrer, beispielsweise über eine Pedalstellung oder eine Pedalbetätigung, ein Fahrerwunschmoment ein, das aus der Kombination des seitens des Verbrennungsmotors bereitgestellten zweiten Solldrehmoments und des seitens der elektrischen Maschine bereitgestellten ersten Solldrehmoments erzeugt wird bzw. kombiniert werden soll. Ist bekannt, welches zweite Solldrehmoment der Verbrennungsmotor in seinem Betriebspunkt bereitstellen kann, kann ermittelt werden, welches restliche Drehmoment auf das Fahrerwunschmoment fehlt, das letztlich über die elektrische Maschine bereitgestellt werden muss.
-
In einem Block 4 können die Betriebsgrenzen der elektrischen Maschine betrachtet werden. Hierbei kann in das erste Solldrehmoment eingehen, inwieweit die elektrische Maschine in der aktuellen Betriebssituation imstande ist, das erste Solldrehmoment zu erzeugen, um das Fahrerwunschmoment zusammen mit dem zweiten Solldrehmoment des Verbrennungsmotors zu erfüllen. In einem Block 5 geht somit das Fahrerwunschmoment sowie das erste Solldrehmoment der elektrischen Maschine ein. Da hier in dem ersten Solldrehmoment der elektrischen Maschine berücksichtigt werden kann, was die elektrische Maschine in der aktuellen Betriebssituation an erstem Solldrehmoment stellen kann, kann dies in einen Block 6 einfließen, der letztlich die Betriebsgrenzen des Verbrennungsmotors festlegt. Mit anderen Worten kann in dem Block 6 bestimmt werden, welches zweite Solldrehmoment der Verbrennungsmotor tatsächlich in Abhängigkeit der aktuellen Fähigkeit der elektrischen Maschine erstes Solldrehmoment zu stellen, stellen muss.
-
Bei der Veränderung der Verteilung der Solldrehmomente kann in einem Block 7 eine Limitierung der Veränderung durchgeführt werden, beispielsweise um sicherzustellen, dass das seitens des Verbrennungsmotors gestellte zweite Solldrehmoment auch tatsächlich gestellt werden kann bzw. dass der Verbrennungsmotor der Veränderung der Verteilung auch folgen kann. In einem Block 8 kann das zweite Solldrehmoment des Verbrennungsmotors, das gestellt werden soll, mit demjenigen ersten Solldrehmoment, das über die elektrische Maschine gestellt werden kann, addiert werden.
-
In einem Block 9 kann anschließend das limitierte zweite Solldrehmoment mit dem ersten Solldrehmoment der elektrischen Maschine addiert werden. Mit anderen Worten muss in Block 9 von der elektrischen Maschine ausgeglichen werden, was der Verbrennungsmotor aufgrund der Limitierung des zweiten Solldrehmoments nicht leisten kann. Bei einer sprungartigen Veränderung der Verteilung des Solldrehmoments, der der Verbrennungsmotor nicht folgen könnte, erfolgt in Block 7, wie beschrieben, eine Limitierung der Veränderung, beispielsweise basierend auf einem Gradientenlimiter. Als sprungartige Änderung des zweiten Solldrehmoments kann somit als Rampe ausgeführt werden. Dadurch wird in dem Summenmoment ein Defizit aufgebaut, das in Block 9 durch die elektrische Maschine ausgeglichen werden muss. Hierbei kann in einem Block 10 anschließend ermittelt werden, ob die elektrische Maschine ihrerseits in ihren Leistungsgrenzen verletzt wird. Ist dies nicht der Fall, kann die Veränderung der Verteilung durchgeführt werden. Ist dies dennoch der Fall, könnte eine Verletzung des Fahrerwunschmoments unausweichlich sein und die entsprechenden Solldrehmomente nur so nah wie möglich gestellt werden, um das Fahrerwunschmoment so gut wie möglich zu erreichen.
-
Durch die Limitierung der Veränderung der Verteilung des Solldrehmoments in Block 7 kann im Allgemeinen verhindert werden, dass ein Istdrehmoment bzw. ein Summenmoment aus den Solldrehmomenten, die seitens der elektrischen Maschine und des Verbrennungsmotors basierend auf dem ersten Solldrehmoment und dem zweiten Solldrehmoment bereitgestellt werden, von dem Fahrerwunschmoment bzw. dem geforderten Drehmoment, abweicht. Die Limitierung kann beispielsweise in Form eines Gradientenlimiters durchgeführt werden. Soll das zweite Solldrehmoment sprungartig verändert werden, das durch den Verbrennungsmotor bereitgestellt wird, kann die sprungartige Veränderung in eine Rampe überführt werden. Die Veränderung der Verteilung wird somit dahingehend limitiert, dass das rampenförmige zweite Solldrehmoment durch eine entsprechende Anpassung des ersten Solldrehmoments ausgeglichen wird, zumindest soweit dies möglich ist.
-
In 2 ist ein schematisches Ablaufdiagramm des beschriebenen Verfahrens in einem zweiten Ausführungsbeispiel gezeigt. Hierbei wird in einem ersten Block 11 das Vorliegen einer Resetbedingung bestimmt. Beispielsweise kann ein Berechnungspfad verwendet werden, aus dem sich ergibt, ob die aktuelle Betriebssituation bzw. der Betriebszustand des Antriebsstrangs oder des Kraftfahrzeugs eine Erzeugung einer Resetbedingung erfordert, um die Limitierung der Veränderung der Verteilung der Solldrehmomente aufzuheben oder zumindest zu verändern. Eine Veränderung der Limitierung kann beispielsweise eine Erweiterung der Grenzen der bisherigen Limitierung darstellen. Ebenso kann die Limitierung gänzlich aufgehoben werden. Liegt eine Resetbedingung vor, ist es beispielsweise möglich, den beschriebenen Gradientenlimiter mit dem aktuellen Drehmoment zu starten bzw. die Berechnung mit den aktuell vorliegenden Werten durchzuführen. Zum Beispiel kann das Verfahren gemäß 1 zur Berechnung verwendet werden bzw. zur Bestimmung, ob eine Resetbedingung vorliegt.
-
Falls keine Resetbedingung vorliegt, kann das Verfahren, wie in Bezug auf 1 beschrieben, durchgeführt werden. Tritt eine Resetbedingung auf, kann diese in Block 12 bestimmt bzw. verarbeitet werden. Beispiele von Resetbedingungen können ein Wechsel des Betriebsmodus sein, beispielsweise der Wechsel zwischen einem Hybrid-Betrieb, einem rein verbrennungsmotorischen Betrieb oder einem elektrischen Betrieb. Hierbei sind beliebige Wechsel zur Erzeugung einer Resetbedingung zwischen zwei der genannten Betriebsmodi möglich. Ein weiteres Beispiel für einen Betriebszustand, der das Erzeugen einer Resetbedingung erfordert, kann ein Wechsel aus einem Zugbetrieb in einen Schubbetrieb oder umgekehrt darstellen.
-
Ein weiteres Beispiel für das Erzeugen einer Resetbedingung kann vorliegen, wenn eines der Aggregate, beispielsweise der Verbrennungsmotor oder die elektrische Maschine, aus einer bestimmten Betriebsbedingung heraus im Stellen von Drehmoment eingeschränkt ist, beispielsweise aufgrund eines unzureichenden Ladezustands eines Energiespeichers, eines vollgeladenen Energiespeichers, eines thermischen Events, eines Notlaufprogramms und dergleichen. Liegt beispielsweise das limitierte zweite Solldrehmoment über dem aktuell möglichen zweiten Solldrehmoment, kann die Limitierung entsprechend aufgehoben werden. Liegt das limitierte zweite Solldrehmoment beispielsweise bei 200 Newtonmeter, das aktuell stellbare zweite Solldrehmoment jedoch nur bei 150 Newtonmeter, ist eine Resetbedingung zu erzeugen, die die beschriebene Limitierung aufhebt. Die beschriebene Resetbedingung kann von der Zugseite entsprechend auf die Schubseite übertragen werden. Hierbei kann insbesondere ein minimales Drehmoment berücksichtigt werden, das beispielsweise einem Verlustmoment entspricht, das nicht unterschritten werden kann.
-
Eine weitere Möglichkeit eine Resetbedingung zu erzeugen, besteht darin, ein in der Dynamik limitiertes Summenmoment mit dem Fahrerwunschmoment zu vergleichen.
-
Tritt eine Abweichung zwischen dem Fahrerwunschmoment und dem in der Dynamik limitierten Summenmoment auf, kann die Resetbedingung erzeugt werden, um die Limitierung entsprechend aufzuheben. Hierbei ist es ebenso möglich, dass das Fahrerwunschmoment durch das limitierte Summenmoment überschritten oder unterschritten wird. Generell kann bei einer Abweichung zwischen Summenmoment und Fahrerwunschmoment die Resetbedingung erzeugt werden. Mit anderen Worten kann, wenn die Differenz aus limitiertem Summenmoment und Fahrerwunschmoment ungleich 0 ist, die Resetbedingung erzeugt und die Limitierung aufgehoben werden.
-
In einem Block 13 kann anschließend die Steuerung des Antriebsstrangs bzw. der einzelnen Aggregate, insbesondere die Verteilung der Solldrehmomente und die Veränderung der Verteilung vorgenommen werden, je nachdem, ob eine Resetbedingung vorliegt bzw. welche Resetbedingung vorliegt.
-
3 zeigt zwei übereinander angeordnete Diagramme verschiedener Messwerte bzw. verschiedener simulierter oder erzeugter Parameter eines Kraftfahrzeugs. Zu verschiedenen Zeitpunkten sind unterschiedliche Fahrsituationen bzw. Betriebssituation des Kraftfahrzeugs beispielhaft dargestellt. Anhand der beispielhaften Situationen soll nachfolgend die Durchführung des Verfahrens erläutert werden. Hierbei sind sämtliche Drehmomente und Veränderungen von Drehmomenten rein beispielhaft zu verstehen und beliebig auf den konkreten Antriebsstrang änderbar. Beide Diagramme nutzen dieselbe Zeitskala, was durch entsprechende, dieselben Zeitpunkte aufzeigende Linien dargestellt ist.
-
In der gezeigten Darstellung ist in einem oberen Diagramm eine Kurve 14 dargestellt, die das Fahrerwunschmoment darstellt, eine Kurve 15, die das von dem Verbrennungsmotor bereitgestellte Drehmoment darstellt, eine Kurve 16, die das maximal von dem Verbrennungsmotor bereitstellbare Drehmoment darstellt, eine Kurve 17, die das von der elektrischen Maschine maximal bereitstellbare Drehmoment und eine Kurve 18, die das von der elektrischen Maschine minimal bereitstellbare Drehmoment darstellen. In dem unteren Diagramm sind drei Kurven 19-21 dargestellt, die im Fall der Kurve 19 das Summenmoment, im Fall der Kurve 20 das von dem Verbrennungsmotor abgerufene Drehmoment und im Fall der Kurve 21 das von der elektrischen Maschine abgerufene Drehmoment darstellen.
-
Lediglich beispielhaft soll zu einem Zeitpunkt 22 das Fahrerwunschmoment abgesenkt werden, was durch einen rampenförmigen Abfall der Kurve 14 dargestellt ist. Das nach Kurve 20 dargestellte, von dem Verbrennungsmotor abgerufene Drehmoment bleibt konstant. Das Summenmoment, das durch Kurve 19 dargestellt ist, verändert sich zusammen mit dem Fahrerwunschmoment, das in Kurve 14 dargestellt ist, sodass die Reduzierung des Drehmoments, beispielsweise von 400 Newtonmeter auf 200 Newtonmeter, durch einen korrespondierenden Abfall des von der elektrischen Maschine abgerufenen Drehmoments, das nach Kurve 21 dargestellt ist, bewirkt wird. Lediglich beispielhaft wird die von der elektrischen Maschine bewirkte Leistung bzw. das bereitgestellte Drehmoment von 100 Newtonmeter auf -100 Newtonmeter reduziert, sodass in Summe mit dem von dem Verbrennungsmotor bereitgestellten Drehmoment von 300 Newtonmeter ein Summenmoment von 200 Newtonmeter erhalten wird.
-
Da der Betrieb des Verbrennungsmotors nicht verändert werden muss und die elektrische Maschine die Veränderung in der Bereitstellung des Drehmoments ausführen kann, erfordert die beschriebene Betriebssituation kein erzeugen einer Resetbedingung. Stattdessen kann die rampenförmige Veränderung des Drehmoments durchgeführt werden, wobei der Gradientenlimiter beliebig eingesetzt werden kann.
-
Zu einem Zeitpunkt 23 wird beispielhaft eine zu dem Zeitpunkt 22 umgekehrte Betriebssituation dargestellt, bei der das Fahrerwunschmoment beispielhaft von 200 Newtonmeter auf 400 Newtonmeter, wie in Kurve 14 dargestellt, erhöht werden soll. Der Verbrennungsmotor soll weiterhin auf 300 Newtonmeter betrieben werden, wie durch Kurve 20 dargestellt ist. Um das Summenmoment, dargestellt durch Kurve 19, entsprechend dem Fahrerwunschmoment, dargestellt durch Kurve 14, zu erhöhen, wird das von der elektrischen Maschine abgerufene Drehmoment, dargestellt durch Kurve 21, rampenförmig erhöht. Da die elektrische Maschine ohne Weiteres dazu in der Lage ist, die rampenförmige Erhöhung auszuführen, ist die Betriebssituation ebenfalls ohne Erzeugen einer Resetbedingung ausführbar.
-
Eine weitere Betriebssituation ist zu einem Zeitpunkt 24 dargestellt. In dieser Betriebssituation soll das Fahrerwunschmoment, dargestellt durch Kurve 14, schlagartig von 400 Newtonmeter auf 100 Newtonmeter abgesenkt werden, beispielsweise wenn der Fahrer spontan das Fahrpedal auslässt. Dementsprechend wird das Summenmoment, das in Kurve 19 abgebildet ist, ebenfalls von 400 Nm auf 100 Newtonmeter abgesenkt. Um das Summenmoment erfüllen zu können, wird das von dem Verbrennungsmotor abgerufene Drehmoment nach Kurve 20 möglichst schnell von 300 Newtonmeter auf 200 Newtonmeter abgesenkt. Um die Betriebssituation ausführen zu können wird daher eine Resetbedingung erzeugt, sodass der Gradient mit dem sich die Erzeugung des Drehmoments verändern kann, nicht durch ein Gradientenlimiter limitiert wird. Entsprechend wird, wie durch Kurve einen 21 dargestellt, die elektrische Maschine ebenfalls bei der Erzeugung des Drehmoments verändert, sodass die elektrische Maschine ein Drehmoment von -100 Newtonmeter rekuperiert und sich das Summenmoment von 100 Newtonmeter ergibt.
-
Ein umgekehrter Fall ist zu einem Zeitpunkt 25 dargestellt, bei dem schlagartig eine Erhöhung des Fahrerwunschmoments von 100 Newtonmeter auf 400 Newtonmeter erfolgt, beispielsweise bei schlagartigem Durchtreten des Fahrpedals seitens des Fahrers. Das Summenmoment, dargestellt durch Kurve 19, erhöht sich dementsprechend ebenfalls von 100 Newtonmeter auf 400 Newtonmeter. Das Summenmoment von 400 Newtonmeter wird in diesem Fall bereitgestellt, durch Erhöhung des seitens des Verbrennungsmotors bereitgestellten Drehmoments von 200 Newtonmeter auf 300 Newtonmeter, wie in Kurve 20 dargestellt. Um das Summenmoment von 400 Newtonmeter zu erfüllen, wird das seitens der elektrischen Maschine erzeugte Drehmoment, dargestellt durch Kurve 21, von -100 Newtonmeter auf 100 Newtonmeter erhöht. Da sich in diesem Ausführungsbeispiel die Veränderung der Drehmomente schlagartig ergibt, wird eine Resetbedingung erzeugt, die eine Limitierung des Gradienten aufhebt bzw. eine Veränderung der Erzeugung des Drehmoments ohne Limitierung erlaubt.
-
Ferner sind Betriebssituation zu Zeitpunkten 26, 27 dargestellt. Hierbei ändert sich das Fahrerwunschmoment, dargestellt durch Kurve 14 nicht. Hier erfolgt eine Umverteilung der durch die beiden Aggregate bereitgestellten Drehmomente. Wie in Kurve 15, 20 dargestellt wird, wird der Verbrennungsmotor in der Erzeugung des Drehmoments rampenförmig heruntergefahren, beispielsweise von 300 Newtonmeter auf 100 Newtonmeter, da das abgerufene Drehmoment entsprechend reduziert wird. Dazu korrespondierend wird das von der elektrischen Maschine abgerufene Drehmoment, das in Kurve 21 dargestellt ist, von 100 Newtonmeter auf 300 Newtonmeter erhöht. Zu dem Zeitpunkt 27 wird die Betriebssituation umgekehrt. Da zu beiden Betriebssituationen eine rampenförmige Veränderung der erzeugten Drehmomente ausreichend ist, ist das Erzeugen einer Resetbedingung nicht erforderlich. Die Rampen können somit durch einen Gradientenlimiter limitiert durchfahren werden.
-
Eine weitere Betriebssituation ist in Zeitpunkt 28 bzw. 29 dargestellt. Zu dem Zeitpunkt 28 verändert sich das Fahrerwunschmoment, das in Kurve 14 dargestellt ist, nicht. Das durch den Verbrennungsmotor bereitgestellte Drehmoment, das in Kurve 15 dargestellt ist, sinkt auf 100 Newtonmeter ab. Hierbei wird das in Kurve 20 dargestellte von dem Verbrennungsmotor abgerufene Drehmoment rampenförmige reduziert, und zwar von 300 Newtonmeter auf 100 Newtonmeter. Gegengleich kann das von der elektrischen Maschine abgerufene Drehmoment, das mit der Kurve 21 dargestellt ist, rampenförmig erhöht werden, sodass das Summenmoment, das in Kurve 19 dargestellt ist, nicht verletzt wird. Da das Summenmoment nicht verletzt wird, wird keine Resetbedingung erzeugt. Die Veränderung der abgerufenen Drehmomente bzw. der erzeugten Drehmomente kann somit limitiert und rampenförmig durchgeführt werden. Die umgekehrte Betriebssituation ist in Zeitpunkt 29 dargestellt. Hierbei wird das von dem Verbrennungsmotor erzeugte Drehmoment erhöht, wobei eine entsprechende rampenförmige Reduzierung des von der elektrischen Maschine abgerufenen Drehmoments erfolgt.
-
Zu dem Zeitpunkt 30 reduziert sich das durch Kurve 16 dargestellte maximal durch den Verbrennungsmotor bereitstellbare Drehmoment schlagartig von 300 Newtonmeter auf 200 Newtonmeter. Die schlagartige Reduzierung muss dabei berücksichtigt werden. Das von dem Verbrennungsmotor abgerufene Drehmoment, das in Kurve 20 dargestellt ist, wird somit ebenfalls schlagartig reduziert. Dadurch wird eine Resetbedingung erzeugt, um zu vermeiden, dass das Summenmoment von 400 Newtonmeter verletzt wird. Dies erlaubt eine schlagartige Veränderung des seitens der elektrischen Maschine abgerufenen Drehmoments, was durch die Kurve 21 dargestellt ist. Durch den Verzicht auf die Limitierung der Gradienten der erzeugten Drehmomente sind schlagartige Sprünge seitens der elektrischen Maschine des Verbrennungsmotors möglich.
-
Zu dem Zeitpunkt 31 ist eine weitere Betriebssituation dargestellt, bei der das mit Kurve 16 dargestellte maximal von dem Verbrennungsmotor bereitstellbare Drehmoment von 200 Newtonmeter auf 400 Newtonmeter angehoben wird. Das Fahrerwunschmoment, das in Kurve 14 dargestellt ist, verbleibt auf 400 Newtonmeter. Ebenso befindet sich das in Kurve 17 dargestellte maximal von der elektrischen Maschine bereitstellbare Drehmoment bei 400 Newtonmeter. In dem unteren Diagramm ist dargestellt, dass das durch den Verbrennungsmotor abgerufene Drehmoment, das durch Kurve 20 dargestellt ist, von 200 Newtonmeter auf 300 Newtonmeter angehoben wird und gegengleich das von der elektrischen Maschine bereitgestellte Drehmoment, dargestellt durch Kurve 21, von 200 auf 100 Newtonmeter abgesenkt wird. Da die beiden Veränderungen rampenförmig, d.h. in der Dynamik limitiert, ausführbar sind, ist das Erzeugen einer Resetbedingung nicht notwendig.
-
Zu dem Zeitpunkt 32 sinkt das mit Kurve 17 dargestellte maximal von der elektrischen Maschine bereitstellbaren Drehmoment auf 0 Newtonmeter ab. Gleichzeitig wird das minimal von der elektrischen Maschine bereitstellbare Drehmoment, das in Kurve 18 dargestellt ist, ebenfalls auf 0 Newtonmeter gesetzt. Der beschriebene Zustand kann beispielsweise einen Ausfall der elektrischen Maschine bzw. eine eingeschränkte Verfügbarkeit der elektrischen Maschine, zum Beispiel aufgrund eines unpassenden Ladezustands des elektrischen Energiespeichers, darstellen. In diesem Fall wird eine Resetbedingung erzeugt, sodass das von dem Verbrennungsmotor abgerufene Drehmoment, das in Kurve 20 dargestellt ist, von 300 Newtonmeter auf 400 Newtonmeter erhöht werden kann. Die Resetbedingung wird insbesondere erzeugt, da ein nicht ausgeglichener Unterschied zwischen dem Fahrerwunschmoment bei 400 Newtonmeter und dem von dem Verbrennungsmotor bereitgestellten Drehmoment, dargestellt durch Kurve 15, von 300 Newtonmeter vorliegt.
-
Zu einem Zeitpunkt 33 ist eine Betriebssituation dargestellt, bei der das maximal von der elektrischen Maschine bereitstellbare Drehmoment auf 400 Newtonmeter erhöht wird. In diesem Fall kann das von dem Verbrennungsmotor abgerufene Drehmoment von 400 Newtonmeter auf 300 Newtonmeter reduziert werden, wie in Kurve 20 dargestellt. Gegengleich kann das von der elektrischen Maschine abgerufene Drehmoment, dargestellt mit Kurve 21, von 0 Nm auf 100 Newtonmeter erhöht werden, sodass das Fahrerwunschmoment in Summe von 400 Newtonmeter wieder erfüllt wird. Die vorgenommenen Veränderungen der abgerufenen bzw. bereitgestellten Drehmomente können, wie dargestellt, rampenförmig folgen, sodass das Erzeugen einer Resetbedingung nicht erforderlich ist.
-
Bezugszeichen
-
- 1-13
- Block
- 14-21
- Kurve
- 22-33
- Zeitpunkt
