DE10347596B3 - Verfahren zur Optimierung des Gesamtwirkungsgrades des Antriebssystems eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Optimierung des Gesamtwirkungsgrades des Antriebssystem eines Kraftfahrzeugs, derart, dass ein maximaler Gesamtwirkungsgrad des Antriebssystems eingestellt wird. Das Antriebssystem umfasst dabei DOLLAR A - mindestens zwei Antriebseinheiten, wobei zumindest eine der Antriebseinheiten als aktive Antriebseinheit ausgebildet ist, DOLLAR A - eine Steuereinrichtung zur Steuerung des Gesamtwirkungsgrades des Antriebssystems und DOLLAR A - eine Datenverbindung, über die die Antriebseinheiten zwecks Datenaustausch miteinander verbunden sind. DOLLAR A Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, jederzeit einen möglichst optimierten Gesamtwirkungsgrad im System bereitzustellen. DOLLAR A Das Problem wird gelöst mit folgenden Verfahrensschritten: DOLLAR A i) Ermittlung des Wirkungsgradkennfeldes jeder einzelnen Antriebseinheit, wobei in jeder Antriebseinheit mehrere Wirkungsgradkennfelder hinterlegt sind und aus der Vielzahl der Wirkungsgradkennfelder ein Wirkungsgradkennfeld ausgewählt wird, DOLLAR A ii) Übermittlung des ausgewählten Wirkungsgradkennfeldes an die Steuereinrichtung, DOLLAR A iii) Ermittlung des aktuellen Wirkungsgrades jeder einzelnen Antriebseinheit im jeweils aktuellen Arbeitspunkt jeweils anhand des ermittelten zugehörigen Wirkungsgradkennfeldes, DOLLAR A iv) Überwachung von zumindest einem Parameter jeder Antriebseinheit, wobei für den Fall der Veränderung eines überwachten Parameters der Arbeitspunkt mindestens einer der übrigen Antriebseinheiten überprüft und bei Bedarf neu ...

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Optimierung des Gesamtwirkungsgrades des Antriebssystems eines Kraftfahrzeugs.
  • Bei bekannten Kraftfahrzeug-Antriebssträngen werden die gekoppelten Systeme bzw. Antriebseinheiten eines Antriebssystems entweder nach Drehmoment, nach Leistung oder nach Beschleunigung koordiniert. Heutige Hybridfahrzeuge haben beispielsweise ein zentrales Steuergerät, in dem sämtliche ideale Kennfelder der angeschlossenen Systemaggregate abgelegt sind. Eine Steuerung der einzelnen Aggregate erfolgt ausschließlich anhand dieser idealen Kennfelder.
  • Die DE 195 05 431 A1 beschreibt ein Leistungssteuerungssystem für Kraftfahrzeuge mit einer Mehrzahl von leistungsumsetzenden Komponenten, bei dem aus den Einzelwirkungsgraden der einzelnen Komponenten ein optimaler Gesamtwirkungsgrad ermittelt wird.
  • Aus der DE 196 19 321 C2 ist ein Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugs mit mehreren elektrischen Antriebsmaschinen bekannt. Dabei ist jedem Rad einer Fahrzeugachse eine elektrische Antriebsmaschine zugeordnet und jeder der elektrischen Maschinen ein mindestens zweistufig schaltbares Getriebe nachgeordnet. Eine Schaltung der nachgeordneten Getriebe erfolgt hierbei in Abhängigkeit vom Gesamtwirkungsgrad der jeweiligen elektrischen Antriebsmaschine.
  • In der DE 199 38 623 C2 ist ein System zur Minimierung der Verlustleistungsäquivalente eines Antriebssystems beschrieben. Dabei wird der mindestens eine Freiheitsgrad des Antriebssystems in der Art genutzt, dass durch Variation wenigstens eines der Betriebspunkte eine Summe der Verlustleistungen von Komponenten des Antriebssystems bei einer vorgegebenen Leistungsanforderung an das System ein lokales Minimum der Verlustleistungsäquivalente aufweist.
  • Ferner beschreibt die DE 197 03 863 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung des Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs mit einer Antriebseinheit und einem Automatikgetriebe. Hierbei wird während des Fahrbetriebs für mögliche Betriebspunkte jeweils ein Satz von Bewertungsgrößen ermittelt und durch ein Optimierungsverfahren basierend auf den Bewertungsgrößen einer der möglichen Betriebspunkte als optimaler Betriebspunkt ausgewählt und die zu dem Betriebspunkt gehörende Getriebeübersetzung eingestellt.
    •
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit welchem der Gesamtwirkungsgrad im Antriebssystem eines Kraftfahrzeugs verbessert wird.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Gesamtheit der Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei einer Änderung einzelner Parameter der Systemaggregate beziehungsweise der Antriebseinheiten eines Antriebssystems diese Parameteränderung von der Steuereinrichtung nicht berücksichtigt werden kann, da jede Antriebseinheit nach fest in der Steuereinrichtung hinterlegten Kennfeldern angesteuert wird. Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren zur Optimierung des Gesamtwirkungsgrades (d.h. zur Bereitstellung eines möglichst hohen Gesamtwirkungsgrades) bei dem Antriebssystem eines Kraftfahrzeugs vorgeschlagen, bei dem das Antriebssystem mindestens zwei Antriebseinheiten, eine Steuereinrichtung zur Steuerung des Gesamtwirkungsgrades und eine Datenverbindung zur datentechnischen Verbindung dieser Systemkomponenten aufweist.
  • Unter Antriebseinheiten im Sinne der Erfindung sind alle Fahrzeugkomponenten zu verstehen, die zumindest eine Energiewandlungseinheit und eine zugehörige Ansteuereinheit aufweisen. Solche Antriebseinheiten sind beispielsweise: Verbrennungsmotor nebst Ansteuereinheit, Elektromotor nebst Ansteuereinheit, Getriebe nebst Ansteuereinheit oder auch Nebenaggregate wie Klimagenerator nebst Ansteuereinheit oder Öl- und Wasserpumpe nebst Ansteuereinheit oder dergleichen. Dabei wird differenziert zwischen aktiven Antriebseinheiten wie Elektro- oder Verbrennungsmotor und passiven Antriebseinheiten wie beispielsweise eine Getriebeeinheit.
  • Eine aktive Antriebseinheit muss neben einer Energiewandlungseinheit wie Motor oder Getriebe eine Energiespeichereinheit zur Versorgung der Motoreinheit aufweisen, während die passive Antriebseinheit ohne Energiespeichereinheit auskommt, da sie beispielsweise durch eine aktive Antriebseinheit erst angetrieben wird.
  • Die Steuereinrichtung zur Steuerung des Gesamtwirkungsgrades kann als separates Steuergerät ausgebildet sein oder in ein beliebiges anderes Steuergerät – beispielsweise in ein Motorsteuergerät implementiert sein. Wesentlich ist nur, dass das Steuergerät an die Datenverbindung der zu steuernden Antriebseinheiten gekoppelt ist.
  • Die Datenverbindung ist bevorzugt als herkömmliches Bussystem ausgebildet – in anderen Ausführungen sind aber auch Datenverbindungen durch Funk- oder Infrarotübertragung oder dergleichen denkbar. Wesentlich ist lediglich, dass die Datenverbindung für die Übertragung großer Datenmengen geeignet sein muss, da Daten ganzer Kennfelder darüber ausgetauscht bzw. kommuniziert werden müssen.
  • Erfindungsgemäß wird zu Beginn des erfindungsgemäßen Verfahrens das Wirkungsgradkennfeld jeder Antriebseinheit ermittelt und anhand dieses Wirkungsgradkennfeldes der jeweilige aktuelle Wirkungsgrad jeder Antriebseinheit im vorliegenden Arbeitspunkt festgestellt. Gemäß der Erfindung ist hierfür in jeder Antriebseinheit das zugehörige Wirkungsgradkennfeld bereits werksseitig hinterlegt, so dass das Wirkungsgradkennfeld von jeder Antriebseinheit an die zentrale Steuereinheit übermittelt wird. Das hat den Vorteil, dass die zentrale Steuereinheit nicht eine Vielzahl von Wirkungsgradkennfeldern bevorraten muss die in der jeweiligen Anwendung im jeweiligen System gar nicht benötigt werden.
  • In einem weiteren Verfahrensschritt wird das Antriebssystem im Hinblick auf eine Arbeitspunktverschiebung beziehungsweise eine Wirkungsgradänderung der Antriebseinheiten überwacht. Hierfür werden alle Antriebseinheiten auf eine Änderung ihrer Parameter überwacht und für den Fall, dass sich einer der Parameter und damit der aktuelle Arbeitspunkt einer Antriebseinheit über einen tolerierbaren Bereich hinaus verändert eine Anpassung mindestens einer, vorzugsweise jeder der übrigen Antriebseinheiten initiiert. Überwachte Parameter können zum einen durch einen Fahrerwunsch (Beschleunigung, Bremsen, vorgebbare Funktionen wie: Tempomat, Energiesparen, ...) oder zum anderen durch einen auftretenden Fehler (Ausfall Lambdasonde, Ausfall eines Zylinders, verschleißbedingte Änderungen, ...) bedingt sein. Bei Erkennung einer Parameteränderung, die immer eine Änderung des Arbeitspunktes und damit eine Änderung des Wirkungsgrades der betroffenen Antriebseinheit bedingt, werden durch die zentrale Steuereinheit in Abhängigkeit der erkannten Parameteränderung bei einer oder mehreren Antriebseinheiten die übrigen Antriebseinheiten derart angesteuert, dass sie zur Einstellung eines maximalen Gesamtwirkungsgrades des Antriebssystems in ihrem jeweiligen Arbeitspunkt angepasst werden.
  • Bei einer Parameteränderung aufgrund eines in einer Antriebseinheit auftretenden oder auf eine Antriebseinheit einwirkenden Fehlers wird für diese Antriebseinheit ein neues Wirkungsgradkennfeld für die zukünftige Ansteuerung bei unterschiedlichen Betriebszuständen erzeugt. Die übrigen Antriebseinheiten behalten ihre aktuellen Wirkungsgradkennfelder bei, werden aber von der zentralen Steuereinheit aufgrund der Änderung von zumindest einem Wirkungsgradkennfeld des Antriebssystems gegebenenfalls verändert angesteuert, so dass sich nunmehr für die einzelnen Betriebsbedingungen neue Arbeitspunkte und damit neue Wirkungsgrade der einzelnen Antriebseinheiten einstellen. Auf diese Weise wird ein neuer optimierter Gesamtwirkungsgrad des Antriebssystems jederzeit gewährleistet.
  • Bei einer Parameteränderung aufgrund eines Fahrerwunsches oder einer vorwählbaren Funktion werden bewusst Parameter einzelner Antriebseinheiten verändert. Aufgrund dieser erkannten Parameteränderungen werden ebenfalls die übrigen Antriebseinheiten angepasst, indem über die zentrale Steuereinheit die übrigen Antriebseinheiten derart angesteuert werden, dass sich bei Bedarf (falls zur Optimierung des Gesamtwirkungsgrades erforderlich) ein neuer Arbeitspunkt und damit ein neuer Wirkungsgrad einstellt. Eine Veränderung des vorliegenden Wirkungsgradkennfeldes bei den Antriebseinheiten mit veränderten Parametern erfolgt in diesem Falle nicht. Ein neuer optimierter Gesamtwirkungsgrad wird hingegen ebenfalls eingestellt.
  • Die Ansteuerung der Antriebseinheiten zur Optimierung des Gesamtwirkungsgrades kann dabei entweder aufgrund hinterlegter Funktionsvorschriften anhand der den Antriebseinheiten zugeordneten Wirkungsgradkennfelder oder aufgrund eines neu generierten und hinterlegten Gesamtwirkungsgradkennfeldes erfolgen. Im ersteren Fall ist die Generierung eines zusätzlichen Gesamtwirkungsgradkennfeldes nicht erforderlich, vielmehr wird dies dadurch ersetzt, dass die Einzelwirkungsgradkennfelder anhand der Funktionsvorschriften zur Ansteuerung der Antriebseinheiten koordiniert werden. Im zweiten Fall wird aus den Einzelwirkungsgradkennfeldern (beispielsweise dreidimensionaler Natur) ein neues Gesamtwirkungsgradkennfeld (mehrdimensionaler Natur, z.B. zehndimensional) generiert und die Antriebseinheiten anhand dieses Gesamtwirkungsgradkennfeldes unmittelbar angesteuert. Dabei ist das Gesamtwirkungsgradkennfeld dynamischer Natur und wird in Abhängigkeit der aktuellen Arbeitspunkte aus den Einzelwirkungsgradkennfeldern stets aktualisiert. Insbesondere eignet sich ein generiertes Gesamtwirkungsgradkennfeld als zusätzliche Fahrerinformation, die in einer Anzeigeeinheit (z.B. LCD-Display) zur Anzeige gebracht werden kann.
  • Durch die vorliegende Erfindung sind nunmehr komplexe Systeme mit einer Mehrzahl von Antriebseinheiten komfortabler zu handhaben. Während bislang beispielsweise bei einem Fahrzeug mit Hybridantrieb und einem Antriebs-Verbrennungsmotor und einem Antriebs-Elektromotor bei Ausfall eines Motors der verbleibende Motor im System gemäß einem fest im zentralen Steuergerät hinterlegten Kennfeld unverändert angesteuert wurde, kann nunmehr durch Verschiebung der Arbeitspunkte in vorhandenen Wirkungsgradkennfeldern der anderen Antriebseinheiten oder durch Veränderung der Wirkungsgradkennfelder der anderen Antriebseinheiten im System der Gesamtwirkungsgrad für den neu aufgetretenen Fall optimiert bzw. maximiert werden. Ebenfalls würde sich im Falle eines Austausches einer Antriebseinheit, z.B. beim Tausch eines Motors höherer Leistung gegen einen Motor geringerer Leistung, eine automatische Optimierung des Wirkungsgrades erreichen lassen.
  • Des Weiteren sind durch die Erfindung vorwählbare Funktionen – insbesondere sogenannte ECO (economy)- oder Sparbetriebsfunktionen – einfach realisierbar.
  • Auch Fehlfunktionen (teilweise oder vollständige Geräteausfälle) innerhalb eines derartigen Systems können durch die erfindungsgemäße Optimierung des Gesamtwirkungsgrades besser kompensiert werden.
  • Ebenso können die Notlaufeigenschaften eines Kraftfahrzeugs durch das erfindungsgemäße Verfahren verbessert werden.
    •
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigen:
  • 1: das Antriebssystem eines Kraftfahrzeugs mit Hybridantrieb in schematischer Darstellung,
  • 2: ein Funktionsablaufdiagramm zur Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
  • 3: eine weiter vereinfachte schematische Darstellung gemäß 1 und
  • 4: ein Wirkungsgradkennfeld einer Antriebseinheit in veränderter und unveränderter Form.
  • 1 zeigt ausschnittsweise das Antriebssystem eines Kraftfahrzeugs mit Hybridantrieb. Ein Antriebssystem im Sinne der Erfindung umfasst Antriebseinheiten 2, 4, 6 wie Verbrennungs- und Elektromotoren, Getriebeeinheiten sowie Nebenaggregate wie Wasserpumpen, Ölpumpen oder Klimakompressoren oder dergleichen.
  • Das dargestellte Antriebsystem umfasst eine verbrennungsmotorische Antriebseinheit 2 eine elektromotorische Antriebseinheit 4, eine weitere Antriebseinheit 6 in Form einer Getriebeeinheit, eine Steuereinrichtung 8 zur Steuerung des Gesamtwirkungsgrades des Antriebssystems sowie eine Anzeigeeinrichtung 10 – insbesondere auch zur Anzeige der einzelnen Wirkungsgrade der Antriebseinheiten 2, 4, 6 und des Gesamtwirkungsgrades des Antriebssystems – und eine Geschwindigkeitsregeleinrichtung 12. Weitere Antriebseinheiten wie Klimaanlage, Ölpumpe, Wasserpumpe oder dergleichen sind aus Gründen der Übersichtlichkeit hier nicht behandelt. Die einzelnen Teile des Antriebssystems sind zwecks Datenübermittlung über eine Datenverbindung 20 in Form eines gemeinsamen Bussystems miteinander verbunden. Die motorischen Antriebseinheiten 2 und 4 – hier auch als aktive Antriebseinheiten bezeichnet – umfassen im wesentlichen die Motoreinheit in Form eines Verbrennungsmotors 2a bzw. eines Elektromotors 4a, die jeweiligen Ansteuereinheiten 2b, 4b sowie die jeweiligen Energiespeicher 2c, 4c. Die weitere, nichtmotorische Antriebseinheit 6 – hier auch als passive Antriebseinheit bezeichnet – umfasst im wesentlichen einen Getriebe/Kupplungsblock 6a und eine zugehörige Ansteuereinheit 6b. Alle genannten Antriebseinheiten 2, 4, 6 arbeiten gemäß einem vorbestimmten Wirkungsgradkennfeld, welches unmittelbar in der jeweiligen Ansteuereinheit 2b, 4b, 6b hinterlegt ist. Bei der elektromotorischen Antriebseinheit 4 kommt die Besonderheit hinzu, dass der den Elektromotor 4a mit Energie versorgende Energiespeicher 4c ebenfalls mit einem eigenen Wirkungsgrad behaftet ist.
  • Zur Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Optimierung des Gesamtwirkungsgrades eines Antriebssystems dient 2 Bezugnehmend auf 1, die das Antriebssystem eines Kraftfahrzeugs mit Hybridantrieb darstellt, werden gemäß 2 mit der Inbetriebnahme des Fahrzeugs alle benötigten und angeforderten Antriebseinheiten 2, 4, 6 gestartet (Schritt S1). Dies erfolgt vorzugsweise über einen von der zentralen Steuereinheit initiierten Initialisierungsdurchlauf in bekannter Art und Weise.
  • Anschließend wird aus einer Vielzahl von Kennfeldern, die in jeder Antriebseinheit 2, 4, 6 hinterlegt sind, ein Wirkungsgradkennfeld eta_1, ..., eta_n ausgewählt (Schritt 2) und auf Anfrage der Steuereinheit 8 oder auf Eigeninitiative der Antriebseinheit 2, 4, 6 an die Steuereinheit 8 übermittelt (Schritt 3). Es werden anhand der zugeordneten Wirkungsgradkennfelder eta_1, ..., eta_n die einzelnen Antriebseinheiten 2, 4, 6 derart gesteuert, dass ein größtmöglicher Gesamtwirkungsgrad eta_ges des Antriebssystems gewährleistet ist.
  • Während des laufenden Betriebs des Antriebssystems ermittelt hierfür die Steuereinheit 8 anhand der ihr bekannten Wirkungsgradkennfelder eta_1, ..., eta_n den jeweils aktuellen Wirkungsgrad jeder Antriebseinheit 2, 4, 6 im jeweils aktuellen Arbeitspunkt. Weiterhin wird jede Antriebseinheit 2, 4, 6 auf Änderungen ihrer dynamischen Parameter (z.B. Drehzahl, Last, Temperatur, Druck, ...) hin überwacht. Hierdurch wird jede, sich auf den Wirkungsgrad einer Antriebseinheit 2, 4, 6 auswirkende Zustandsänderung jeder Antriebseinheit 2, 4, 6 erfasst. Dabei kann die Zustandsänderung bewusst durch einen Fahrerwunsch initiiert worden sein oder aufgrund eines sich auf eine Antriebseinheit 2, 4, 6 auswirkenden Fehlers erfolgen. In jedem Fall wird die herbeigeführte Wirkungsgradänderung bei einer oder mehreren Antriebseinheiten 2, 4, 6 durch die zentrale Steuereinheit 8 erfasst und durch diese soweit wie möglich kompensiert. Hierfür steuert die zentrale Steuereinheit 8 alle übrigen Antriebseinheiten 2, 4, 6, die bislang keine Änderung (von Parametern bzw. Arbeitspunkt bzw. Wirkungsgrad) erfahren haben derart an, dass, falls dies für die Einstellung eines maximalen Gesamtwirkungsgrades des Antriebssystems erforderlich ist, die Arbeitspunkte und damit die Wirkungsgrade der übrigen Antriebseinheiten 2, 4, 6 im Hinblick auf die Einstellung eines maximalen Gesamtwirkungsgrades verändert werden. Sinnvollerweise wird stets der für den besten Wirkungsgrad ermittelte Arbeitspunkt bestimmt. Da dieser noch von weiteren Bedingungen abhängig ist, werden beispielsweise Fahrerwunsch, Diagnose- und Notlauffunktion der Antriebseinheiten 2, 4, 6 bei der Arbeitspunktbestimmung berücksichtigt.
  • Bei einer Parameteränderung aufgrund eines in einer Antriebseinheit 2, 4, 6 auftretenden oder auf eine Antriebseinheit 2, 4, 6 einwirkenden Fehlers wird für diese Antriebseinheit 2, 4, 6 ein neues Wirkungsgradkennfeld eta_1', ..., eta_n' für die zukünftige Ansteuerung bei unterschiedlichen Betriebszuständen erzeugt. Die Erzeugung des neuen Wirkungsgradkennfeldes eta_1', ..., eta_n' erfolgt bevorzugt durch die jeweilige Antriebseinheit 2, 4, 6 selbst, kann alternativ aber auch durch die Steuereinheit 8 gewährleistet werden. Die übrigen Antriebseinheiten 2, 4, 6 behalten ihre aktuellen Wirkungsgradkennfelder eta_1, ..., eta_n bei, werden aber von der zentralen Steuereinheit 8 aufgrund der Änderung von zumindest einem Wirkungsgradkennfeld des Antriebssystems gegebenenfalls verändert angesteuert, so dass sich nunmehr für die einzelnen Betriebsbedingungen neue Arbeitspunkte und damit neue Wirkungsgrade der einzelnen Antriebseinheiten 2, 4, 6 einstellen. Auf diese Weise wird ein neuer optimierter Gesamtwirkungsgrad eta_opt des Antriebssystems jederzeit gewährleistet.
  • Bei einer Parameteränderung aufgrund eines Fahrerwunsches oder einer vorwählbaren Funktion werden bewusst Parameter einzelner Antriebseinheiten 2, 4, 6 verändert. Aufgrund dieser erkannten Parameteränderungen werden ebenfalls die übrigen Antriebseinheiten 2, 4, 6 angepasst, indem über die zentrale Steuereinheit 8 die übrigen Antriebseinheiten 2, 4, 6 derart angesteuert werden, dass sich bei Bedarf (falls zur Optimierung des Gesamtwirkungsgrades eta_ges erforderlich) ein neuer Arbeitspunkt und damit ein neuer Wirkungsgrad einstellt. Eine Veränderung des vorliegenden Wirkungsgradkennfeldes eta_1, ..., eta_n bei den Antriebseinheiten 2, 4, 6 mit veränderten Parametern erfolgt in diesem Falle nicht. Ein neuer optimierter Gesamtwirkungsgrad eta_opt wird hingegen ebenfalls eingestellt.
  • Im Schritt S4 wird abgefragt, ob der Betrieb des Antriebssystems beendet werden soll – liegt kein Ende-Befehl vor, erfolgt eine laufend neue Bestimmung des Wirkungsgradkennfeldes eta_1, ..., eta_n jeder Antriebseinheit 2, 4, 6 und eine anschließende Übertragung beziehungsweise Zuordnung der Kennfelddaten an die Steuereinrichtung 8 gemäß den Schritten S2 und S3. Bei Vorliegen eines Ende-Befehls wird in Schritt S5 der Betrieb des Antriebssystems beendet.
  • Vorzugsweise werden die Wirkungsgradkennfelder eta_1, ..., eta_n laufend an die zentrale Steuereinheit 8 zur Generierung eines bedarfsweise optimierten Gesamtwirkungsgradkennfeldes eta_ges; eta_opt zur Steuerung der Antriebseinheiten 2, 4, 6 und zur Anzeige als Fahrerinformation übermittelt (2, unterer Teil).
  • In 3 ist nochmals vereinfacht das Antriebssystem gemäß 1 mit seinen drei Antriebseinheiten 2, 4, 6 und der zentralen Steuereinrichtung 8 zur Steuerung des Gesamtwirkungsgrades dargestellt. Unterhalb der Antriebseinheiten 2, 4, 6 sind die Wirkungsgradkennfelder eta_1, eta_2, eta_3 der einzelnen Antriebseinheiten 2, 4, 6 dargestellt. Dabei können jeder Antriebseinheit 2, 4, 6 mehrere Wirkungsgradkennfelder zugeordnet sein. Die Wirkungsgradkennfelder eta_1, eta_2, eta_3 veranschaulichen, dass die Steuereinrichtung 8 von jeder Antriebseinheit 2, 4, 6 die gesamten Kennfelddaten vorzugsweise laufend übermittelt bekommt. Alternativ wäre auch möglich, eine Übermittlung nur zu bestimmten Zeitpunkten, wie beim Start des Systems oder einer erkannten Parameteränderung bei einer der Antriebseinheiten 2, 4, 6 durchzuführen. Auf diese Weise muss die Steuereinheit 8 nicht bereits standardmäßig die Kennfelder verschiedenster, vielleicht niemals benötigter (z.B. weil nicht vorhanden) Antriebseinheiten fest hinterlegt haben. Vielmehr wird die Steuereinrichtung 8 durch die Antriebseinheiten 2, 4, 6 selbst mit den Kennfelddaten versorgt und kann anhand der einzelnen Kennfelder ein Gesamtkennfeld eta_ges; eta_opt erstellen. Mit der Auslieferung bzw. Herstellung hat jede Antriebseinheit 2, 4, 6 vorzugsweise ein erstmaliges Wirkungsgradkennfeld eta_1, ..., eta_n implementiert. Jede Antriebseinheit 2, 4, 6 ist gemäß der Erfindung jedoch derart ausgebildet, dass dieses Kennfeld veränderbar ist. Dabei erfolgt die Veränderung der Kennfelder bevorzugt durch die jeweiligen Antriebseinheiten 2, 4, 6 selbst, vorstellbar ist aber auch eine Veränderung durch die zentrale Steuereinrichtung 8. Eine Änderung der Wirkungsgradkennfelder erfolgt vorzugsweise lediglich bei einer Parameteränderung aufgrund eines detektierten Fehlers. Bei einer Parameteränderung aufgrund eines Fahrerwunsches ist eine Änderung des Wirkungsgradkennfeldes nicht erforderlich.
  • 4 zeigt in prinzipieller Darstellung ein dreidimensionales Wirkungsgradkennfeld einer Antriebseinheit 2, 4, 6. Im dargestellten Beispiel wird ein Wirkungsgradkennfeld eta_n dargestellt, welches die Abhängigkeit des Wirkungsgrades eta von einem Lastmoment m_Last und einer Motordrehzahl n definiert. Der gestrichelte Bereich soll eine Störung der Antriebseinheit (Fehlerfall) veranschaulichen, die beispielsweise durch ein defektes Lager eines Elektromotors hervorgerufen worden sein könnte. Damit ist in dem Koordinatensystem ein unverändertes Wirkungsgradkennfeld eta_n in den Grenzen der durchgehenden Begrenzungslinien und ein aufgrund einer Störung oder dergleichen verändertes (abgeschnittenes) Wirkungsgradkennfeld eta_n', bei dem das Kennfeld bei der Drehzahl n' quasi abgeschnitten ist, dargestellt. Die auftretende Störung wird durch das erfindungsgemäße Verfahren erkannt, es wird ein an die veränderte Situation angepasstes verändertes Wirkungsgradkennfeld eta_n' ermittelt und der Steuereinrichtung 8 zugeführt. Aufgrund eines verändert vorliegenden Wirkungsgradkennfeldes eta_n' einer Antriebseinheit 2, 4, 6 wird die Steuereinrichtung 8 ein neues Gesamtwirkungsgradkennfeld ermitteln und eine neue Verteilung der Wirkungsgrade bei den einzelnen Antriebseinheiten 2, 4, 6 veranlassen.
  • Die Erfindung kann beispielsweise Anwendung finden bei einer verbrauchsorientierten Geschwindigkeitsregeleinrichtung 12. Hierbei wird durch den Fahrer ein Geschwindigkeitsbereich vorgegeben, innerhalb welchem die verbrauchsgünstigste Geschwindigkeit unter Berücksichtigung des Gesamtwirkungsgrades des Antriebssystems durch die Geschwindigkeitsregelfunktion (Tempomatfunktion) ermittelt wird. Die daraus resultierenden optimalen Arbeitspunkte (je nach vorhandener Last-Geradeausfahrt, Beragab- oder Bergauffahrt) werden an die einzelnen Ansteuereinheiten 2b, 4b, 6b der Antriebseinheiten 2, 4, 6 übermittelt.
  • Eine weitere mögliche Anwendung findet sich beispielsweise bei Teil- oder Komplettausfällen von Antriebseinheiten 2, 4, 6, wobei mittels der Erfindung die durch den Ausfall verlorengegangenen Wirkungsgradanteile durch gezielte Ansteuerung der übrigen Antriebseinheiten 2, 4, 6 kompensiert werden können. Hierfür kann auch in Abhängigkeit von der Art Antriebseinheit 2, 4, 6 die ausgefallen ist, jeweils ein Gesamtwirkungsgradkennfeld mit Notlaufeigenschaft hinterlegt sein, so dass die verbleibenden funktionierenden Antriebseinheiten 2, 4, 6 zur Erreichung eines möglichst maximierten Gesamtwirkungsgrades unter Berücksichtung des Ausfalles einer oder mehrerer Antriebseinheiten 2, 4, 6 angesteuert werden können.
  • Die Erfindung ist, da sie als reine Softwarelösung in bereits vorhandene Hardware eingebettet werden kann, einfach und kostengünstig realisierbar. Durch den optimierten Energieeinsatz sind Verbesserungen bei Verbrauch, in der Emissionsreduzierung und beim Komfort möglich.

Claims (7)

  1. Verfahren zur Optimierung des Gesamtwirkungsgrades des Antriebssystems eines Kraftfahrzeugs derart, dass ein maximaler Gesamtwirkungsgrad des Antriebssystems eingestellt wird, wobei das Antriebssystem umfasst: – mindestens zwei Antriebseinheiten (2, 4, 6), wobei zumindest eine der Antriebseinheiten (2, 4, 6) als aktive Antriebseinheit (2, 4) ausgebildet ist, – eine Steuereinrichtung (8) zur Steuerung des Gesamtwirkungsgrades des Antriebssystems und – eine Datenverbindung (20) über die die Antriebseinheiten (2, 4, 6) zwecks Datenaustausch miteinander verbunden sind, mit folgenden Verfahrensschritten: i) Ermittlung des Wirkungsgradkennfeldes jeder einzelnen Antriebseinheit (2, 4, 6), wobei in jeder Antriebseinheit (2, 4, 6) mehrere Wirkungsgradkennfelder (eta_1, ..., eta_n) hinterlegt sind und aus der Vielzahl der Wirkungsgradkennfelder (eta_1, ..., eta_n) ein Wirkungsgradkennfeld (eta_1, ..., eta_n) ausgewählt wird, ii) Übermittlung des ausgewählten Wirkungsgradkennfeldes an die Steuereinrichtung (8), iii) Ermittlung des aktuellen Wirkungsgrades jeder einzelnen Antriebseinheit (2, 4, 6) im jeweils aktuellen Arbeitspunkt jeweils anhand des ermittelten zugehörigen Wirkungsgradkennfeldes, iv) Überwachung von zumindest einem Parameter jeder Antriebseinheit (2, 4, 6), wobei für den Fall der Veränderung eines überwachten Parameters der Arbeitspunkt mindestens einer der übrigen Antriebseinheiten (2, 4, 6) überprüft und bei Bedarf neu eingestellt wird.
  2. Verfahren nach vorstehendem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Veränderung von Parametern gezielt in Abhängigkeit von vorwählbaren Sparbetriebsfunktionen initiiert wird.
  3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall, dass die Parameteränderung aufgrund einer Fehlfunktion festgestellt wird, jedes Wirkungsgradkennfeld (eta_1, ..., eta_n) der fehlerbehafteten Antriebseinheit (2, 4, 6) abgeändert und jeweils ein neues Wirkungsgradkennfeld (eta 1', ..., eta_n') erzeugt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall, dass die Parameteränderung aufgrund einer Fehlfunktion festgestellt wird, ein entsprechendes Warnsignal generiert und zur Anzeige gebracht wird.
  5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall der Veränderung eines überwachten Parameters, die Ansteuerung der Antriebseinheiten (2, 4, 6) zur Optimierung des Gesamtwirkungsgrades erfolgt, indem die jeweils ausgewählten Wirkungsgradkennfelder anhand hinterlegter Funktionsvorschriften koordiniert werden.
  6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 1–4, dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall der Veränderung eines überwachten Parameters, die Ansteuerung der Antriebseinheiten (2, 4, 6) zur Optimierung des Gesamtwirkungsgrades erfolgt, indem aus den ausgewählten Wirkungsgradkennfeldern ein neues Gesamtwirkungsgradkennfeld generiert wird und die Antriebseinheiten (2, 4, 6) unmittelbar anhand dieses Gesamtwirkungsgradkennfeldes angesteuert werden.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Gesamtwirkungsgradkennfeld dynamisch ausgebildet ist und in Abhängigkeit der aktuellen Wirkungsgrade der ausgewählten Wirkungsgradkennfelder stets aktualisiert wird.
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