EP2219922A1 - Verfahren zum steuern und/oder regeln zumindest einer teillastübernahme bei einer hybridantriebsanordnung - Google Patents

Verfahren zum steuern und/oder regeln zumindest einer teillastübernahme bei einer hybridantriebsanordnung

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EP2219922A1
EP2219922A1 EP08860146A EP08860146A EP2219922A1 EP 2219922 A1 EP2219922 A1 EP 2219922A1 EP 08860146 A EP08860146 A EP 08860146A EP 08860146 A EP08860146 A EP 08860146A EP 2219922 A1 EP2219922 A1 EP 2219922A1
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EP
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torque
electric machine
internal combustion
combustion engine
load transfer
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Withdrawn
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EP08860146A
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Notker Amann
Christian Mittelberger
Johannes Kaltenbach
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ZF Friedrichshafen AG
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ZF Friedrichshafen AG
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Publication date
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Definitions

  • the present invention relates to a method for controlling and / or regulating at least a partial load transfer in a hybrid drive arrangement of a vehicle according to the closer defined in the preamble of claim 1.
  • Methods for controlling and / or regulating a partial load transfer in a hybrid drive arrangement of a vehicle are known from vehicle technology. These methods are used in hybrid vehicles, which typically include an internal combustion engine, an electric machine, and at least one clutch and a transmission. With the known method is changed from purely electric driving on hybrid driving. Here is a load transfer or partial load transfer from the electric machine to the electric machine and the engine together. The known method performs a sudden load transfer. Since the dynamics of the electric machine and the internal combustion engine are different, it has been shown that occur in the sudden load transfer shocks in the drive train. Thus, the load transfer is noticed by the driver, thereby reducing the ride comfort.
  • the present invention is based on the object to propose a method of the type described above, with which at least one load transfer or partial load takeover can be carried out without reducing the ride comfort.
  • a method for controlling and / or regulating at least one part-load assumption in a hybrid drive arrangement of a vehicle in which a driver's desired torque of both at least one Electric machine and is applied by an internal combustion engine, and wherein the torque to be applied by the electric motor and the torque to be applied by the internal combustion engine are controlled by means of overlapping functions.
  • the electric machine is controlled, for example via a hybrid control unit such that the torque of the electric machine is reduced to a desired target torque, at the same time the internal combustion engine, for example, via the hybrid control unit is controlled such that a total of the driver's desired torque is achieved.
  • the target torque of the internal combustion engine can be predetermined by a strategic torque distribution of the hybrid control unit.
  • the applied torque of the electric machine and the internal combustion engine are each set by means of a gradient-controlled ramp function or the like.
  • the intersecting ramp functions may preferably have a gradient that differs only in signs. However, it is possible that different gradients are also used for the two ramp functions in terms of magnitude.
  • Another embodiment of the present invention may provide that, instead of gradient-based ramp functions, timed ramp functions are used to control the respective torque histories of the electric machine and the internal combustion engine during load transfer. Overlapping means in this embodiment that the ramp function within the same time interval their target moments for reach the load transfer. There are also other control options conceivable to realize the load transfer from the electric machine at least partially on the engine.
  • the initial torque of the electric machine which usually corresponds to the driver's desired torque, is reduced via the selected ramp function to a predetermined target torque. If an exclusive drive is to take place via the internal combustion engine, the target torque of the electric machine can be reduced to the value zero. Other values for the target torque are possible.
  • the initial torque of the internal combustion engine is increased via the ramp function to a predetermined target torque of the internal combustion engine. It is possible that the initial torque of the internal combustion engine does not assume the value zero but another arbitrary value, which is then taken as a starting value.
  • the sum of the respective torques of the electric motor and of the internal combustion engine determined from the ramp functions corresponds approximately to the driver's desired torque.
  • This can preferably be achieved by specifying only one ramp function and calculating the second from the first ramp function.
  • the hybrid propulsion system proposed according to the invention and the proposed method can be used in parallel hybrid propulsion systems, for example for city buses, distribution trucks and vans. There are also other applications conceivable. It is also possible that the method also takes into account a plurality of electric machines.
  • FIG. 2 shows a further diagram with a plurality of torque curves during a load transition by means of time-controlled ramp functions in accordance with a second embodiment variant of the method according to the invention.
  • FIGS. 1 and 2 each show, by way of example, a possible embodiment of the method according to the invention for controlling and / or regulating a partial load transfer in a hybrid drive arrangement of a vehicle.
  • the method specifies a possibility, for example, to carry out a partial load transfer from the electric machine to the internal combustion engine quickly and conveniently. This will change from a purely electric drive to a hybrid drive. However, it is also possible with the method to perform a full load transfer, so that is changed from the purely electric drive to the pure internal combustion engine drive. According to the invention, it is provided that the torque M EM to be applied by the electric machine and the torque M VM to be applied by the internal combustion engine are controlled by means of overlapping functions. In this way, the load transfer is carried out comfortably, without the driver noticing the drive change.
  • the torque M EM of the electric machine to be applied and the torque M VM of the internal combustion engine to be applied are each set with a gradient-controlled ramp function during a load transfer or partial load transfer.
  • the torque M EM of the electric motor corresponds to the driver request torque M Fa hr e r and the torque M VM of the internal combustion engine has the value zero.
  • the curves of the torques M EM , M VM of the electric machine and of the internal combustion engine are adjusted by means of predetermined gradients, with gradients with inverse gradients being used for the ramp functions in the embodiment shown in FIG.
  • the sum of the torque values M EM , M VM of the electric machine and of the internal combustion engine corresponds to the driver's desired torque M Fa hr e r-
  • the drive of the vehicle is partially realized by the electric machine and partly by the internal combustion engine.
  • FIG. 2 shows a diagram with time-controlled ramp functions according to a second embodiment variant. Also in this embodiment corresponds to the torque M EM of the electric machine before the start of the load transfer the driver's desired torque M Fa hr e r and the torque M VM of the internal combustion engine has the value of about zero. After the start of load transfer, the curves of the torques M EM , M VM of the Electric motor and the internal combustion engine so controlled that the transition is performed within a specified time interval T ⁇ bergang.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Steuern und/oder Regeln zumindest einer Teillastübernahme bei einer Hybridantriebsanordnung eines Fahrzeuges vorge- schlagen, bei dem ein Fahrerwunschmoment (MFahrer) sowohl von zumindest einer Elektromaschine als auch von einem Verbrennungsmotor aufgebracht wird, und wobei das von der Elektromaschine aufzubringende Drehmoment (MEM) und das von dem Verbrennungsmotor aufzubringende Drehmoment (MVM) mittels überschneidender Funktionen angesteuert werden.

Description

Verfahren zum Steuern und/oder Regeln zumindest einer Teillastübernahme bei einer Hvbridanthebsanordnunq
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern und/oder Regeln zumindest einer Teillastübernahme bei einer Hybridantriebsanordnung eines Fahrzeuges gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.
Aus der Fahrzeugtechnik sind Verfahren zum Steuern und/oder Regeln einer Teillastübernahme bei einer Hybridantriebsanordnung eines Fahrzeuges bekannt. Diese Verfahren werden bei Hybridfahrzeugen angewendet, die üblicherweise einen Verbrennungsmotor, eine Elektromaschine und zumindest eine Kupplung sowie ein Getriebe umfassen. Mit dem bekannten Verfahren wird vom rein elektrischen Fahren auf Hybridfahren gewechselt. Dabei erfolgt eine Lastübernahme bzw. Teillastübernahme von der Elektromaschine auf die Elektromaschine und den Verbrennungsmotor gemeinsam. Das bekannte Verfahren führt eine schlagartige Lastübernahme durch. Da die Dynamik der Elektromaschine und des Verbrennungsmotors unterschiedlich sind, hat sich gezeigt, dass bei der schlagartig durchgeführten Lastübernahme Stöße im Antriebstrang auftreten. Somit wird die Lastübernahme von dem Fahrer bemerkt, so dass dadurch der Fahrkomfort reduziert wird.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Gattung vorzuschlagen, mit dem zumindest eine Lastübernahme bzw. Teillastübernahme durchführbar ist, ohne dabei den Fahrkomfort zu mindern.
Demnach wird ein Verfahren zum Steuern und/oder Regeln zumindest einer Teillastübernahme bei einer Hybridantriebsanordnung eines Fahrzeuges vorgeschlagen, bei dem ein Fahrerwunschmoment sowohl von zumindest einer Elektromaschine als auch von einem Verbrennungsmotor aufgebracht wird, und wobei das von der Elektromaschine aufzubringende Drehmoment und das von dem Verbrennungsmotor aufzubringende Drehmoment mittels überschneidender Funktionen angesteuert werden. Dies bedeutet, dass die Elektromaschine beispielsweise über ein Hybridsteuergerät derart angesteuert wird, dass das Drehmoment der Elektromaschine auf ein gewünschtes Zielmoment reduziert wird, wobei gleichzeitig der Verbrennungsmotor beispielsweise auch über das Hybridsteuergerät derart angesteuert wird, dass insgesamt das Fahrerwunschmoment erreicht wird. Das Zielmoment des Verbrennungsmotors kann von einer strategischen Momentverteilung des Hybridsteuergerätes vorgegeben werden. Durch die überschneidende Ansteuerung der Elektromaschine und des Verbrennungsmotors können Stöße im Antriebstrang vermieden werden, so dass der Fahrkomfort mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erhöht wird. Dies wird dadurch erreicht, dass keine Sprünge in den Verläufen der Drehmomente auftreten.
Im Rahmen einer möglichen Ausführungsvariante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass beispielsweise die aufzubringenden Momente der Elektromaschine und des Verbrennungsmotors jeweils mittels einer gradientengesteuerten Rampenfunktion oder dergleichen eingestellt werden. Die sich jeweils überschneidenden Rampenfunktionen können vorzugsweise einen Gradienten haben, der sich lediglich in Vorzeichen unterscheidet. Es ist jedoch möglich, dass auch bezüglich des Betrags verschiedene Gradienten für die beiden Rampenfunktionen verwendet werden.
Eine andere Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung kann vorsehen, das anstelle von Gradienten basierten Rampenfunktionen zeitgesteuerte Rampenfunktionen verwendet werden, um die jeweiligen Drehmomentverläufe der Elektromaschine und des Verbrennungsmotors bei der Lastübernahme anzusteuern. Überschneidend bedeutet bei dieser Ausführungsvariante, dass die Rampenfunktion innerhalb des gleichen Zeitintervalls ihre Zielmomente für die Lastübernahme erreichen. Es sind auch andere Steuerungsmöglichkeiten denkbar, um die Lastübernahme von der Elektromaschine zumindest teilweise auf den Verbrennungsmotor zu realisieren.
Da bei den Rampenfunktionen immer nur kleine Änderungen bei den Drehmomentverläufen auftreten, können sich die unterschiedlichen Dynamiken der Elektromaschine und des Verbrennungsmotors nur als kleinere Abweichungen auswirken. Für den Fahrer ergibt sich dadurch ein unbemerkbarer Antriebswechsel.
Unabhängig von der jeweiligen Ausführungsvariante kann vorgesehen sein, dass das anfängliche Drehmoment der Elektromaschine, welches üblicherweise dem Fahrerwunschmoment entspricht, über die gewählte Rampenfunktion zu einem vorbestimmten Zieldrehmoment reduziert wird. Wenn ein ausschließlicher Antrieb über den Verbrennungsmotor erfolgen soll, kann das Zieldrehmoment der Elektromaschine auf den Wert Null verringert werden. Es sind auch andere Werte für das Zieldrehmoment möglich.
Ebenfalls unabhängig von der jeweiligen Ausführungsvariante kann vorgesehen sein, dass das anfängliche Drehmoment des Verbrennungsmotors über die Rampenfunktion zu einem vorbestimmten Zieldrehmoment des Verbrennungsmotors erhöht wird. Es ist möglich, dass das anfängliche Drehmoment des Verbrennungsmotors nicht den Wert null sondern einen anderen beliebigen Wert annimmt, welcher dann als Startwert genommen wird.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Summe der jeweils aus den Rampenfunktionen ermittelten Drehmomente des Elektromotors und des Verbrennungsmotors etwa dem Fahrerwunschdrehmoment entspricht. Dies kann vorzugsweise dadurch erreicht werden, dass nur eine Rampenfunktion vorgegeben wird und die zweite aus der ersten Rampenfunktion berechnet wird. Vorzugsweise können die erfindungsgemäß vorgeschlagene Hybridantriebsanordnung und das vorgeschlagene Verfahren bei Parallelhybrid Antriebssytemen beispielsweise für Stadtbusse, Verteiler- Lastkraftwagen und Transporter eingesetzt werden. Es sind auch andere Einsatzgebiete denkbar. Zudem ist es möglich, dass bei dem Verfahren auch mehrere Elektromaschi- nen berücksichtigt werden.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Diagramm mit mehreren Drehmomentverläufen bei einem Lastübergang mittels Gradienten gesteuerten Rampenfunktionen gemäß einer ersten Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens; und
Fig. 2 ein weiteres Diagramm mit mehreren Drehmomentverläufen bei einem Lastübergang mittels Zeit gesteuerten Rampenfunktionen gemäß einer zweiten Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens.
In den Figuren 1 und 2 sind jeweils beispielhaft eine mögliche Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Steuern und/oder Regeln einer Teillastübernahme bei einer Hybridantriebsanordnung eines Fahrzeuges dargestellt.
Durch das Verfahren wird eine Möglichkeit angegeben, beispielsweise eine Teillastübernahme von der Elektromaschine auf den Verbrennungsmotor schnell und komfortabel durchzuführen. Dadurch wird von einem rein elektrischen Antrieb zu einem Hybridantrieb gewechselt. Es ist jedoch auch möglich mit dem Verfahren eine vollständige Lastübernahme durchzuführen, so dass vom rein elektrischen Antrieb zum reinen verbrennungsmotorischen Antrieb gewechselt wird. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das von der Elektromaschine aufzubringende Drehmoment MEM und das von dem Verbrennungsmotor aufzubringende Drehmoment MVM mittels überschneidender Funktionen angesteuert werden. Auf diese Weise wird die Lastübernahme komfortabel durchgeführt, ohne dass der Fahrer den Antriebswechsel bemerkt.
Gemäß Figur 1 wird bei einer Lastübernahme beziehungsweise einer Teillastübernahme das aufzubringende Drehmoment MEM der Elektromaschine und das aufzubringende Drehmoment MVM des Verbrennungsmotors jeweils mit einer Gradienten gesteuerten Rampenfunktion eingestellt. Vor dem Beginn der Lastübernahme entspricht das Drehmoment MEM der Elektromaschine dem Fahrerwunschdrehmoment MFahrer und das Drehmoment MVM des Verbrennungsmotors hat den Wert null. Nach dem Start der Lastübernahme werden die Verläufe der Drehmomente MEM, MVM der Elektromaschine und des Verbrennungsmotors mittels vorbestimmten Gradienten eingestellt, wobei bei der gezeigten Ausführungsvariante gemäß Figur 1 Gradienten mit inversen Steigungen für die Rampenfunktionen verwendet werden.
Am Ende der Teillastübernahme entspricht die Summe der Drehmomentwerte MEM, MVM der Elektromaschine und des Verbrennungsmotors dem Fahrerwunschdrehmoment MFahrer- Somit wird der Antrieb des Fahrzeuges teilweise über die Elektromaschine und teilweise über den Verbrennungsmotor realisiert.
In Figur 2 ist ein Diagramm mit zeitgesteuerten Rampenfunktionen gemäß einer zweiten Ausführungsvariante gezeigt. Auch bei dieser Ausführungsvariante entspricht das Drehmoment MEM der Elektromaschine vor dem Start der Lastübernahme dem Fahrerwunschdrehmoment MFahrer und das Drehmoment MVM des Verbrennungsmotors hat den Wert von etwa null. Nach dem Start der Lastübernahme werden die Verläufe der Drehmomente MEM, MVM des Elektromotors und des Verbrennungsmotors so angesteuert, dass der Übergang innerhalb eines festgelegten Zeitintervalls Tύbergang durchgeführt wird. Nach dem Ende des Zeitintervalls Tύbergang hat der Antriebswechsel stattgefunden, bei dem der Verbrennungsmotor nahezu das Fahrerwunschdrehmoment aufbringt und die Elektromaschine nur noch einen geringen oder keinen Anteil des Fahrerwunschdrehmoments MFahrer aufbringt, wobei die Verteilung der Drehmomente MEM, MVM des Elektromotors und des Verbrennungsmotors nur beispielhaft gewählt sind. Es sind auch andere Verteilungen denkbar.
Bezuqszeichen
MEM Drehmoment der Elektromaschine
MVM Drehmoment des Verbrennungsmotors
MFahrer Fahrerwunschdrehmoment
Tύbergang Zeitintervall für die Lastübernahme

Claims

Patentan sprü ch e
1. Verfahren zum Steuern und/oder Regeln zumindest einer Teillastübernahme bei einer Hybridantriebsanordnung eines Fahrzeuges, bei dem ein Fahrerwunschmoment (MFahrer) sowohl von zumindest einer Elektromaschine als auch von einem Verbrennungsmotor aufgebracht wird, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass das von der Elektromaschine aufzubringende Drehmoment (MEM) und das von dem Verbrennungsmotor aufzubringende Drehmoment (MVM) mittels überschneidender Funktionen angesteuert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch geken n zei ch n et, dass das aufzubringende Drehmoment (MEM) der Elektromaschine und das aufzubringende Drehmoment (MVM) des Verbrennungsmotors jeweils mittels einer Gradienten gesteuerten Rampenfunktionen eingestellt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch geken n zei ch n et, dass das aufzubringende Drehmoment (MEM) der Elektromaschine und das aufzubringende Drehmoment (MVM) des Verbrennungsmotors jeweils mittels einer Zeit gesteuerten Rampenfunktion eingestellt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch geken n zei ch n et, dass die Lastübernahme bei den Zeit gesteuerten Rampenfunktionen durch ein vorbestimmtes Zeitintervall (Tύbergang) begrenzt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch geken n zei c h n e t, dass das anfängliche Drehmoment (MEM) der Elektromaschine, welches dem Fahrerwunschmoment (MFahrer) entspricht, über die Rampenfunktionen auf ein vorbestimmtes Zieldrehmoment der Elektromaschine geführt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch g e ke n n ze i c h n e t, dass das anfängliche Drehmoment (MVM) des Verbrennungsmotors über die Rampenfunktion auf ein vorbestimmtes Zieldrehmoment des Verbrennungsmotors geführt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch g e ke n n ze i c h n e t, dass das Drehmoment (MEM) der Elektromaschine und das Drehmoment (MVM) des Verbrennungsmotors, welche aus den jeweiligen Rampenfunktionen ermittelt werden, derart gewählt werden, dass die Summe aus dem Drehmoment (MEM) der Elektromaschine und dem Drehmoment (MVM) des Verbrennungsmotors etwa dem Fahrerwunschdrehmoment (MFahrer) entspricht.
EP08860146A 2007-12-10 2008-12-01 Verfahren zum steuern und/oder regeln zumindest einer teillastübernahme bei einer hybridantriebsanordnung Withdrawn EP2219922A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

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