DE10232327A1

DE10232327A1 - Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinheit für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE10232327A1
Application number: DE2002132327
Authority: DE
Inventors: Klaus Keilhofer
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2002-05-17
Filing date: 2002-05-17
Publication date: 2003-11-27

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinheit für ein Kraftfahrzeug, wobei eine erste Differenzdrehzahl (n_diff1) aus einer Solldrehzahl (n_soll) und einer Istdrehzahl (n_ist) gebildet wird, die erste Differenzdrehzahl (n_diff1) einem Regler (2) als Eingangsgröße zugeführt wird und zur Ausgangsgröße des Reglers (2) eine Vorsteuergröße (M_vor, M_vor_gew) unter Bildung eines Sollmoments (M_soll) für die Antriebseinheit addiert wird. Das Verfahren kann beim Anfahren oder Starten einer Antriebseinheit und zur Synchronisation einer Drehzahl einer Antriebseinheit auf eine Drehzahl eines Getriebes, welches über eine Kupplung mit der Antriebseinheit verbunden ist, eingesetzt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinheit für ein Kraftfahrzeug, die Verwendung eines derartigen Verfahrens beim Starten oder Anfahren einer Antriebseinheit und die Verwendung eines solchen Verfahrens zur Synchronisation einer Drehzahl einer Antriebseinheit auf eine Drehzahl eines Getriebes.

Bei der Verwendung von Schaltgetrieben in Kraftfahrzeugen ist es notwendig, die Drehzahl einer Antriebseinheit bzw. eines Antriebsmotors auf die Drehzahl eines Getriebes zu synchronisieren. Die Synchronisation wird meistens von einem im Fahrzeug befindlichen Steuergerät übernommen. Das Synchronisieren sollte so rasch wie möglich erfolgen, damit Drehmomentunterbrechungen an den Antriebsrädern des Kraftfahrzeugs so kurz wie möglich sind. Mittels des Fahrzeugsteuergeräts wird ebenfalls das Fahrerwunschmoment in Abhängigkeit von beispielsweise einer Gas- bzw. Fahrpedalstellung ermittelt.

Bei der Verwendung von insbesondere automatisiertem Schaltgetriebe ist es oftmals notwendig, dass eine Mindestleerlaufdrehzahl nicht unterschritten wird, so dass der Antriebsmotor, insbesondere ein Verbrennungsmotor, nicht von dem Getriebe zum Stillstand gebracht bzw. abgewürgt wird. Wird eine elektrische Maschine bzw. ein Elektromotor als Antriebsmotor verwendet, so ist das Massenträgheitsmoment von dessen Rotor üblicherweise wesentlich geringer als das Massenträgheitsmoment des Getriebes. Der Rotor einer elektrischen Maschine ist zwar in beide Drehrichtungen drehbar; ein Unterschreiten einer Mindestleerlaufzahl ist jedoch dennoch unerwünscht, da dies zu Schwingungen im Antriebsstrang, insbesondere beim Anfahren mit Last und beim Anfahren am Berg, führen kann.

In der EP 0 876 554 B1 ist ein Starter/Generator für einen Verbrennungsmotor, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, beschrieben, welcher eine elektrische Drehfeldmaschine aufweist, welche die Startor- und Generatorfunktion ausübt. Der beschriebene Starter/Generator kann als aktive Getriebe-Synchronisiereinrichtung oder als ein Teil hiervon wirken.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinheit für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, welches eine hohe Dynamik aufweist und bei unterschiedlichen Arten von Antriebseinheiten eingesetzt werden kann, und eine Verwendung des Verfahrens anzugeben.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinheit für ein Kraftfahrzeug, wobei eine Differenzdrehzahl aus einer Solldrehzahl und einer Istdrehzahl gebildet wird, die Differenzdrehzahl einem Regler als Eingangsgröße zugeführt wird und zur Ausgangsgröße des Reglers eine Vorsteuergröße unter Bildung eines Sollmoments für die Antriebseinheit addiert wird. Das Sollmoment, wie etwa sein maximaler Wert, sein minimaler Wert und/oder seine Anstiegsgeschwindigkeit, kann begrenzt werden. Mittels dieser Begrenzung können die Charakteristika der Antriebseinheit bzw. einer Energieversorgungseinheit/Energiequelle für die Antriebseinheit, insbesondere deren Dynamik und/oder deren maximale Leistung, berücksichtigt werden. Dank der Vorsteuergröße bzw. der Vorsteuerung ist ein schnelles Betreiben bzw. Regeln/Steuern der Antriebseinheit möglich.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann für unterschiedliche Arten von Antriebseinheiten verwendet werden. Es kann beispielsweise zum Betreiben von Elektromotoren bzw. elektrische Maschinen und/oder zum Betreiben von Verbrennungsmotoren eingesetzt werden. Hierbei kann die elektrische Maschine z. B. von einer Brennstoffzelleneinheit, einem Verbrennungsmotor und/oder einem Bordnetz des Fahrzeugs bzw. dessen Energiespeicher, z. B. einer Batterie und/oder einem sogenannten Superkondensator, angetrieben bzw. mit elektrischer Energie versorgt werden. Ein wesentlicher Unterschied zwischen den Antriebseinheiten liegt in ihren Massenträgheitsmomenten. Diese können bei der Festlegung der Parameter des erfindungsgemäßen Verfahrens berücksichtigt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann zum Anfahren oder Starten einer Antriebseinheit verwendet werden. Es kann sowohl beim Anfahren mit Last als auch beim Anfahren am Berg eingesetzt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht ein sanftes, ruckelfreies und schwingungsarmes Anfahren bzw. Starten. Es kann ein hoher Fahrkomfort erreicht werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich ebenfalls zur Synchronisation einer Drehzahl einer Antriebseinheit auf eine Drehzahl eines Getriebes. Auch hier kann ein hoher Fahrkomfort erreicht werden. Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es möglich, verschiedene Getriebearten inklusive Seriengetrieben ohne größeren mechanischen bzw. softwaretechnischen Aufwand zu verwenden. Das erfindungsgemäße Verfahren berücksichtigt die technischen Möglichkeiten/Begrenzungen der Antriebseinheit bzw. der Energieversorgungsquelle der Antriebseinheit.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann einfach, ohne großen technischen Aufwand und ohne große Kosten beispielsweise in ein Fahrzeugsteuergerät implementiert werden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus den anhand der Zeichnung nachfolgend dargestellten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben einer Antriebseinheit,
Fig. 2 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Verwendung eines in der Fig. 1 dargestellten Verfahrens beim Anfahren oder Starten einer Antriebseinheit,
Fig. 3 eine Darstellung einer Berechnung einer zweiten Differenzdrehzahl als Grundlage für die Berechnung einer Vorsteuergröße für eine erfindungsgemäße Verwendung eines in der Fig. 1 dargestellten Verfahrens zur Synchronisation einer Drehzahl einer Antriebseinheit auf eine Drehzahl eines Getriebes und
Fig. 4 ein Blockschaltbild, welches die Berechnung einer Vorsteuergröße für eine erfindungsgemäße Verwendung eines Verfahrens nach Fig. 1 zur Synchronisation einer Drehzahl einer Antriebseinheit auf eine Drehzahl eines Getriebes darstellt.
Gleiche Bezugszeichen in den Figuren kennzeichnen funktionell gleiche Komponenten.
In der Fig. 1 ist in Form eines Blockschaltbilds das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinheit für ein Kraftfahrzeug dargestellt. An einer Vergleichsstelle 1 wird aus einer Solldrehzahl n_soll und einer Istdrehzahl n_ist eine erste Differenzdrehzahl n_diff1 gebildet. Hierzu wird die Istdrehzahl n_ist an der Vergleichsstelle 1 von der Solldrehzahl n_soll subtrahiert. Bei den Drehzahlen handelt es sich um Drehzahlen der Antriebseinheit, insbesondere um Drehzahlen eines Antriebsmotors, bzw. um Drehzahlen einer mit der Antriebseinheit verbundenen Welle. Bei der Istdrehzahl n_ist handelt es sich vorzugsweise um eine gemessene Größe, welche in einem Steuergerät vorliegt. Alternativ kann die Istdrehzahl n_ist auch aus anderen Messgrößen, welche zu der Istdrehzahl n_ist relatiert sind, z. B. mittels eines Beobachters, geschätzt werden. Die Solldrehzahl n_soll wird vorzugsweise aus einer Gaspedalvorgabe und einer Fahrstufe bzw. einem Gang in einem Steuergerät ermittelt.
Die erste Differenzdrehzahl n_diff1 wird einem Regler 2 als Eingangsgröße zugeführt. Der Regler 2 ermittelt aus der Eingangsgröße n_diff1 eine Ausgangsgröße M_reg. Diese Ausgangsgröße M_reg stellt ein Moment bzw. ein Drehmoment dar. An einem Summationspunkt 3 wird zur Ausgangsgröße M_reg eine Vorsteuergröße M_vor bzw. eine gewichtete Vorsteuergröße M_vor_gew unter Bildung eines Sollmoments M_soll für die Antriebseinheit addiert. Die Wichtung erfolgt vorzugsweise mittels einer Gewichtungsfunktion, welche auch als Wichtungsfunktion bzw. Gewichtsfunktion bezeichnet werden kann, und im Zusammenhang mit der Beschreibung der Fig. 4 näher erläutert ist.
Die Einheiten der beschriebenen Drehzahlen bzw. Drehmomente sind vorzugsweise [U/min] beziehungsweise [Nm].
Bei der nicht dargestellten Antriebseinheit kann es sich beispielsweise um einen Verbrennungsmotor und/oder eine elektrische Maschine handeln. Es kann sich z. B. um einen Verbrennungsmotor handeln, welcher mit einer elektrischen Maschine gekoppelt ist, die als Starter/Generator für den Verbrennungsmotor betreibbar ist. Bei der Antriebseinheit kann es sich auch um eine elektrische Maschine bzw. einen Elektromotor handeln, welcher von einer Brennstoffzelleneinheit mit elektrischer Energie versorgt wird. Alternativ oder zusätzlich kann die elektrische Maschine von einem Energiespeicher bzw. einem Leistungsspeicher, z. B. einer Batterie und/oder einem Superkondensator, mit elektrische Energie versorgt werden.
Handelt es sich bei der Energiequelle für die elektrische Maschine um eine lastabhängige Energiequelle, wie dies beispielsweise bei einem Brennstoffzellensystem bzw. einer Brennstoffzelleneinheit der Fall ist, so müssen insbesondere die Dynamik und/oder die maximale Leistung, die diese Energiequelle in Abhängigkeit von bestimmten Betriebsparametern beziehungsweise bestimmten Umgebungsparametern bereitstellen kann, beim Betreiben der Antriebseinheit berücksichtigt werden. Ebenso ist auch die Antriebseinheit nur in einem bestimmten Momenten- und/oder Drehzahlbereich einsetzbar.
Um den Charakteristika der Antriebseinheit bzw. der Energiequelle für die Antriebseinheit Rechnung zu tragen, kann der das Sollmoment M_soll mittels eines Begrenzers 4 unter Bildung eines weiteren Moments M_soll_begr begrenzt werden. Dabei können beispielsweise der maximale Wert des Sollmoments M_soll, der minimale Wert des Sollmoments M_soll und/oder eine Zunahme bzw. Abnahme des Sollmoments M_soll bzw. eine Änderungsgeschwindigkeit des Sollmoments M_soll begrenzt werden. Weitere Möglichkeiten einer Begrenzung des Sollmoments M_soll sind im Zusammenhang mit der Figurenbeschreibung der Fig. 2 genannt. Das Sollmoment M_soll kann auch in Abhängigkeit von einem Zustand der Antriebseinheit und/oder einer Energiequelle der Antriebseinheit mittels des Begrenzers 4 begrenzt werden. Ebenso kann der das Sollmoment M_soll in Abhängigkeit von einem Betriebsparameter der Antriebseinheit und/oder einer Energiequelle der Antriebseinheit mittels des Begrenzers 4 begrenzt werden. Das Sollmoment M_soll bzw. das begrenzte Sollmoment M_soll_begr werden der Antriebseinheit als Sollgröße zugeführt. Ggf. erfolgt eine Umwandlung in entsprechende Spannungs- bzw. Stromwerte, falls die Antriebseinheit eine elektrische Maschine umfasst, bzw. in entsprechende Sollwerte für eine Dosierung der Ansaugluft (z. B. Drosselklappenstellung, Rate der Abgasrückführung) bzw. für eine Dosierung der Brennstoffzufuhr, falls die Antriebseinheit einen Verbrennungsmotor umfasst.
Bei der Verwendung von insbesondere automatisierten Schaltgetrieben sollte eine Mindestdrehzahl n_min nicht unterschritten werden. Droht die Motordrehzahl bzw. die Drehzahl der Antriebseinheit n_ist unter die Mindestdrehzahl n_min abzusinken, so wird mittels des Reglers 2 die Motordrehzahl n_ist auf die Mindestdrehzahl n_min geregelt. Bei einer Drehzahlzunahme z. B. beim Anfahren oder beim Starten beginnt sich die Kupplung zu schließen. Ohne Einsatz eines geeigneten Reglers kann der Antriebsmotor hierdurch so stark abgebremst werden, dass die Mindestdrehzahl n_min unterschritten wird. Üblicherweise bemerkt dies das Schaltgetriebe mittels eines Steuergeräts und öffnet die Kupplung. Hierdurch kann es jedoch zu Schwingungen im Antriebsstrang kommen, welche zu einem unsanften und ruckeligen Anfahren führen und den Komfort beeinträchtigen.
Diese Beeinträchtigung des Fahrkomforts kann durch die Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens vermieden werden. In der Fig. 2 ist ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Verwendung eines in der Fig. 1 dargestellten Verfahrens dargestellt, welches beim Anfahren oder Starten einer Antriebseinheit eingesetzt werden. Gleiche Elemente werden mit denselben Bezugszeichen benannt wie in der Fig. 1. An einer Summationsstelle 5 wird zu einer Mindestdrehzahl, insbesondere einer Mindestleerlaufdrehzahl, n_min eine Drehzahlanforderung n_anf addiert. Bei der Mindestdrehzahl bzw. der Mindestleerlaufdrehzahl n_min handelt es sich bevorzugterweise um einen vorgegebenen Wert, welcher als Wert, Kennlinie, Kennfeld und/oder Tabelle vorzugsweise in einem Steuergerät des Fahrzeugs bzw. der Antriebseinheit abgelegt ist. Der Wert der Mindestdrehzahl n_min kann beispielsweise von einer Temperatur eines Getriebeöls und/oder eines Atmosphärendrucks abhängig sein.
Die Drehzahlanforderung n_anf wird vorzugsweise aus einem Fahrpedal- bzw. Gaspedalwert FP und/oder einer weiteren Momentenanforderung ermittelt. Die Drehzahlanforderung n_anf ist also vorzugsweise zumindest eine Funktion des Fahrpedalwerts FP. Der Fahrpedalwert FP kann die Position des Fahrpedals bzw. des Gaspedals und/oder die Geschwindigkeit/Beschleunigung von dessen Positionsänderung umfassen. Die zusätzliche Momentenanforderung beinhaltet Anforderungen an die Antriebseinheit bzw. an die Antriebsräder des Fahrzeugs, welche von zusätzlichen Fahrzeugkomponenten gestellt werden können. Solche zusätzlichen Fahrzeugkomponenten sind beispielsweise eine Antriebsschlupfregelung, die Begrenzung der Höchstgeschwindigkeit eines Fahrzeugs bei Talfahrt, ein Stabilitätsprogramm, ein Geschwindigkeitskonstanthaltung (Tempomat, Limiter), Abstandsregler, Getriebesteuerung etc. Der Fahrpedalwert FP und/oder die Momentenanforderung wird vorzugsweise über eine Kennlinie, ein Kennfeld, ein Simulationsmodell und/oder eine Tabelle 6, welche bevorzugterweise in einem Steuergerät hinterlegt ist, in die Drehzahlanforderung n_anf umgewandelt.
An einer Summationsstelle 5 wird aus der Mindestdrehzahl n_min und der Drehzahlanforderung n_anf durch Summation die Solldrehzahl n_soll gebildet. An einer Vergleichsstelle 1 wird nun, wie bereits zur Fig. 1 beschrieben, die Istdrehzahl n_ist von der Solldrehzahl n_soll unter Bildung einer ersten Differenzdrehzahl n_diff1 subtrahiert. Mittels eines Reglers 2 wird aus der ersten Differenzdrehzahl n_diff1 eine Regelgröße bzw. eine Ausgangsgröße des Reglers 2 M_reg gebildet. An einer Summationsstelle 3 wird zu der Regelgröße bzw. dem Moment M_reg eine Vorsteuergröße M_vor addiert und so das Sollmoment M_soll gebildet, welches, wie zur Fig. 1 beschrieben, mittels eines Begrenzers 4 unter Bildung eines begrenzten Sollwerts M_soll_begr begrenzt werden kann. Der Begrenzer 4 kann beispielsweise den Betrag des Werts des Sollwerts M_soll begrenzen. Alternativ kann der Begrenzer 4 auch die Anstiegsgeschwindigkeit bzw. die erste Ableitung oder höhere Ableitungen des Sollmoments M_soll begrenzen. Eine Drehmomentzunahme und/oder ein Drehmomentmaximalwert des Sollmoments M_soll können so begrenzt werden. Als Regler 2 wird vorzugsweise ein sogenannter Proportional-Regler, auch P-Regler genannt, eingesetzt.
Die Verwendung einer Vorsteuergröße M_vor dient insbesondere der Erhöhung der Dynamik des Verfahrens. Die Vorsteuergröße M_vor wird vorzugsweise mittels einer Kennlinie, eines Kennfelds, eines Simulationsmodells und/oder einer Tabelle 7 aus dem Fahrpedalwert bzw. dem Gaspedalwert FP und/oder einer zusätzlichen Momentenanforderung gebildet. Die Vorsteuergröße M_vor ist also vorzugsweise zumindest eine Funktion des Fahrpedalwerts FP. Beispiele für zusätzliche Momentenanforderungen sind weiter oben im Text bei der Ermittlung der Drehzahlanforderung n_anf beschrieben. Die Vorsteuergröße M_vor kann, insbesondere zeitlich, gewichtet werden.
Das Sollmoment M_soll beziehungsweise das begrenzte Sollmoment M_soll_begr wird der Antriebseinheit zugeführt. Ggf. erfolgt eine Umwandlung in entsprechende Spannungs- bzw. Stromwerte, falls die Antriebseinheit eine elektrische Maschine umfasst, bzw. in entsprechende Sollwerte für eine Dosierung der Ansaugluft (z. B. Drosselklappenstellung, Rate der Abgasrückführung) bzw. für eine Dosierung der Brennstoffzufuhr, falls die Antriebseinheit einen Verbrennungsmotor umfasst.
Bei der Verwendung eines Schaltgetriebes muß bei jedem Gangwechsel eine Synchronisation zwischen der Drehzahl der Antriebseinheit bzw. der Motorendrehzahl und einer Getriebedrehzahl erfolgen. Die Drehzahlanpassungen erfolgen vorzugsweise auf der Seite der Antriebseinheit bzw. des Motors.
Vor dem Öffnen der Kupplung bzw. bei schleifender bzw. öffnender Kupplung, muß das eventuell noch anstehende Sollmoment für die Antriebseinheit, beispielsweise ein Fahrerwunschmoment, auf Null reduziert werden, um ein Hochbeschleunigen der Antriebseinheit bzw. des Motors zu vermeiden. Aus Komfortgründen wird diese Drehmomentreduzierung, welche durch ein Steuergerät des Fahrzeugs veranlaßt werden kann, vorzugsweise über Rampen, welche insbesondere eine negative Steigung aufweisen, als Sollwerte für das Drehmoment geregelt/gesteuert. Ein zu schnelles bzw. zu langsames Öffnen der Kupplung wirkt sich negativ auf den Fahrkomfort aus.
In der Fig. 3 ist eine Darstellung einer Berechnung einer zweiten Differenzdrehzahl n_diff2 als Grundlage für die Berechnung einer Vorsteuergröße M_vor für eine erfindungsgemäße Verwendung eines in der Fig. 1 dargestellten Verfahrens zur Synchronisation einer Drehzahl einer Antriebseinheit auf eine Drehzahl eines Getriebes gezeigt. Bei sich komplett öffnender bzw. schleifender Kupplung wird an einer Vergleichsstelle 8, eine zweite Istdrehzahl n_ist2 der Antriebseinheit unter Bildung einer zweiten Differenzdrehzahl n_diff2 von einer zweiten Solldrehzahl n_soll2 der Antriebseinheit subtrahiert. Die zweite Solldrehzahl n_soll2 entspricht der gewünschten Drehzahl nach dem Schaltvorgang. Sie wird vorzugsweise mittels eines im Fahrzeug integrierten Steuergeräts ermittelt. Überschreitet die zweite Differenzdrehzahl n_diff2 einen bestimmten vorgegebenen Wert, welcher vorzugsweise ebenfalls im Steuergerät abgelegt ist, so erfolgt eine Freigabe an die Vorsteuerung bzw. an die Vorsteuergröße M_vor des erfindungsgemäßen, in der Fig. 1 dargestellten Verfahrens. Die bei schleifender Kupplung ermittelten Drehzahlen erhalten die Indizes 2 zur Unterscheidung der bei offener Kupplung ermittelten Drehzahlen.
Nach der Drehmomentausblendung bzw. -reduzierung kann die Kupplung völlig geöffnet werden und die Drehzahl der Antriebseinheit bzw. des Motors auf die Getriebedrehzahl synchronisiert werden. Diese Drehzahlsynchronisation erfolgt durch Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens, welches bei der Beschreibung der Fig. 1 erläutert ist. Durch Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist ein schnelles und genaues Synchronisieren möglich. Als Regler 2 wird vorzugsweise ein sogenannter Proportional-Integral-Regler, auch PI-Regler genannt, verwendet, der eine stationäre Regelabweichung eliminiert. Die Solldrehzahl n_soll1 entspricht der gewünschten Drehzahl nach Gangwechsel bzw. Schaltvorgang.
Die Fig. 4 zeigt ein Blockschaltbild, welches die Berechnung einer Vorsteuergröße M_vor für eine erfindungsgemäße Verwendung eines Verfahrens nach Fig. 1 zur Synchronisation einer Drehzahl einer Antriebseinheit auf eine Getriebedrehzahl darstellt. Die Vorsteuergröße M_vor wird vorzugsweise aus der zweiten Differenzdrehzahl ermittelt. Anhand der Funktionsblöcke 9, 10 werden aus der zweiten Differenzdrehzahl n_diff2 Drehmomente M_vor_hoch, M_vor_runter ermittelt, welche einem Hochschalten bzw. einem Runterschalten beim Gangwechsel entsprechen. Die Funktionsblöcke 9, 10 stellen Kennlinien, Kennfelder, Simulationsmodelle und/oder Tabellen dar. Diese Aufzählung ist nicht abschließend. Mittels eines Signals FS_änd, welches eine Fahrstufenänderung zu einem größeren Gang bzw. zu einem kleineren Gang repräsentiert, wird in einem Funktionsblock 11 zur Bildung der Vorsteuergröße M_vor zwischen den Momenten M_vor_hoch und M_vor_runter geschaltet bzw. gewechselt. In dem Funktionsblock 11 wird eines der beiden Signale als in Abhängigkeit von dem Wert des Signals FS_änd für die Weiterverarbeitung als Vorsteuergröße M_vor ausgewählt. Der Angriffspunkt des Signals FS_änd bzw. die Anordnung des Funktionsblocks 11 kann auch in Signalflussrichtung vor den Funktionsblöcken 9, 10 erfolgen. Dadurch würde die zweite Differenzdrehzahl n_diff2 nur einem der beiden Funktionsblöcke 9, 10 zugeführt.
Die Vorsteuergröße M_vor wird vorzugsweise an einer Verknüpfungsstelle 13 mit einem Gewichtungsfaktor GF verknüpft. Diese Verknüpfung erfolgt bevorzugterweise durch Multiplikation der Vorsteuergröße M_vor mit dem Gewichtungsfaktor GF. Bei dem Gewichtungsfaktor GF kann es sich um einen zeitlichen Gewichtungsfaktor handeln. Der Gewichtungsfaktor GF kann auch als Gewichtsfaktor bezeichnet werden. Der Gewichtungsfaktor GF kann beispielsweise einem Wert einer bestimmten Funktion F(t) entsprechen. Die Funktion F(t) wird auch als Gewichtung, Gewichtungsfunktion, Wichtungsfunktion bzw. Gewichtsfunktion bezeichnet. Ihre Werte sind vorzugsweise prozentual angegeben. Die Funktion F(t) kann in Form von einer Kennlinie, eines Kennfelds und/oder einer Tabelle in einem Steuergeräts vorliegen. Die Variable t kennzeichnet die Zeit, insbesondere die verstrichene Zeit seit Beginn des Öffnens der Kupplung und/oder die verstrichene Zeit seit der Fahrstufenänderung bzw. seit dem Schaltvorgang. Die Gewichtsfunktidn F(t) ist vorzugsweise dergestalt, dass zeitlich gesehen "jüngere" Werte der Vorsteuergröße M_vor relativ zu zeitlich gesehen "älteren" Werten der Vorsteuergröße M_vor stärker gewichtet sind. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass die Werte GF der Gewichtsfunktion F(t) den Werten einer abfallenden Exponentialfunktion, z. B. exp(T-t), entsprechen, wobei die Werte der Exponentialfunktion abnehmen, je mehr Zeit verstrichen ist, d. h. je größer die Zeitvariable t ist. Der Parameter T entspricht hierbei einem Zeitpunkt, welcher markiert, wann ein besonders relevanter Wert der Vorsteuergröße M_vor vorliegt. Der am Zeitpunkt t = T vorliegende Wert der Vorsteuergröße M_vor wird im vorstehenden Beispiel mit dem Gewichtsfaktor GF = 1 gewichtet. Werte der Vorsteuergröße, welche "älter" sind, d. h. die bei einer Zeit t angefallen sind, welche (inzwischen) größer als T ist und weiter zurückliegt, werden mit einem Gewichtsfaktor GF gewichtet, der kleiner Eins ist. Der Parameter T kann gleich Null gesetzt werden. Selbstverständlich kann die Verstärkung der Gewichtsfunktion auch größer bzw. kleiner Eins gewählt werden.
An der Verknüpfungsstelle 13 wird aus der Vorsteuergröße M_vor und dem Gewichtungsfaktor GF eine gewichtete Vorsteuergröße M_vor_gew gebildet, welche der in der Fig. 1 dargestellten Summationsstelle 3 zugeführt wird.
Wie zur Fig. 1 beschrieben, wird an der Summationsstelle 3 das Sollmoment M_soll gebildet. Ein positives Sollmoment M_soll resultiert in einer Drehzahlanhebung und ein negatives Sollmoment M_soll reduziert in einer Drehzahlabsenkung. Durch den Begrenzer 4 kann ein maximales motorisches Drehmoment, ein maximales generatorisches Drehmoment und/oder eine Drehmomentzunahme begrenzt werden. Hierdurch können die dynamischen Möglichkeiten einer Energiequelle der Antriebseinheit bzw. der Antriebseinheit selbst berücksichtigt werden.
Nachdem die Drehzahl der Antriebseinheit bzw. die Motordrehzahl auf die Getriebedrehzahl abgestimmt ist, kann die Kupplung wieder geschlossen werden. Während des Schließvorgangs kann das Fahrerwunschmoment und/oder eine zusätzliche Momentenanforderung weiterer Fahrzeugkomponenten (z. B. Antriebsschlupfregelung, Stabilitätsprogramm, Abbremsen bei Talfahrt am Berg, Tempomat, Abstandsregler etc.) vorzugsweise in Form einer Rampe an der Antriebseinheit aufgebaut werden. Abgeschlossen ist der Schaltvorgang, wenn das Fahrerwunschmoment und ggf. die zusätzlichen Momentenanforderungen wieder vollständig an der Antriebseinheit anliegen.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren greift die Vorsteuerung bzw. die Vorsteuergröße M_vor, M_vor_gew nach dem Regler 2, in Richtung des Signalflusses gesehen, an. Dies hat den Vorteil, dass die Vorsteuerung bzw. der Vorsteuerzweig keine bzw. wenig komplexe Übertragungsfunktionen enthält und somit einfacher zu realisieren ist. Alternativ kann jedoch die Vorsteuerung mit der Vorsteuergröße M_vor, M_vor_gew auch im Signalfluss nach der Vergleichsstelle 1 und vor dem Regler 2 angreifen bzw. sich befinden.
Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäßen Verwendungen des Verfahrens können vorzugsweise softwaretechnisch in einem Steuergerät, insbesondere einem Fahrzeugsteuergerät, realisiert werden.

Claims

1. Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinheit für ein Kraftfahrzeug, wobei
eine erste Differenzdrehzahl (n_diff1) aus einer Solldrehzahl (n_soll) und einer Istdrehzahl (n_ist) gebildet wird,
die erste Differenzdrehzahl (n_diff1) einem Regler (2) als Eingangsgröße zugeführt wird und
zur Ausgangsgröße (M_reg) des Reglers (2) eine Vorsteuergröße (M_vor, M_vor_gew) unter Bildung eines Sollmoments (M_soll) für die Antriebseinheit addiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Sollmoment (M_soll) begrenzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Sollmoment (M_soll) in Abhängigkeit von einem Zustand der Antriebseinheit und/oder einer Energieversorgungseinheit der Antriebseinheit begrenzt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Sollmoment (M_soll) in Abhängigkeit von einem Betriebsparameter der Antriebseinheit und/oder einer Energieversorgungseinheit der Antriebseinheit begrenzt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Regler (2) ein PI-Regler und/oder ein P-Regler eingesetzt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit einen Verbrennungsmotor aufweist.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit eine elektrische Maschine aufweist.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine von einer Brennstoffzelleneinheit mit elektrischer Energie versorgt wird.

9. Verwendung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 beim Anfahren oder Starten einer Antriebseinheit.

10. Verwendung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Solldrehzahl (n_soll) aus einer Momentenanforderung und/oder einem Fahrpedalwert (FP) und/oder einer vorgegebenen Mindestdrehzahl (n_min) ermittelt wird.

11. Verwendung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsteuergröße (M_vor) aus einer Momentenanforderung und/oder einem Fahrpedalwert (FP) ermittelt wird.

12. Verwendung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 zur Synchronisation einer Drehzahl einer Antriebseinheit auf eine Drehzahl eines Getriebes, welches über eine Küpplung mit der Antriebseinheit verbunden werden kann.

13. Verwendung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Differenzdrehzahl (n_diff1) bei geöffneter Kupplung ermittelt wird und dass eine zweite Differenzdrehzahl (n_diff2) bei öffnender bzw. schleifender Kupplung ermittelt wird.

14. Verwendung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsteuergröße (M_vor) aus der zweiten Differenzdrehzahl ermittelt wird.

15. Verwendung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsteuergröße (M_vor) gewichtet wird.