WO2008116744A1 - Verfahren und vorrichtung zum betreiben einer antriebseinheit - Google Patents

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Andreas Seel
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Definitions

  • the invention is based on a method and a device for operating a drive unit according to the preamble of the independent claims.
  • the method according to the invention and the device according to the invention for operating a drive unit having the features of the independent claims have the advantage that the contribution of the at least one electrode is provided to implement the setpoint for the output size for a maximum of a predetermined time.
  • an undesirably strong discharging of the energy store can be prevented by the contribution of the at least one electric machine for the conversion of the desired value for the output variable of the drive unit. Otherwise, the energy storage could be over-discharged, which would damage the energy storage and the functioning of the drive unit would be limited.
  • the contribution of the at least one electric machine for converting the setpoint for the output variable is withdrawn either at the end of the time for which the desired value is preset or after the predetermined time, depending on which of the two times runs sooner. In this way, it is ensured by a simple selection of minimum values that the contribution of the at least one electric machine to the conversion of the nominal value for the output quantity does not exceed the predetermined time for
  • the easiest way to do this and the least possible effort is to set the given time as a fixed value.
  • This fixed value can be suitably applied, for example, on a test bench to an undesirably strong discharging the
  • the predetermined time is predetermined depending on an energy taken from an energy store. To this way, the amount of energy of the energy store available for the contribution of the at least one electric machine to the implementation of the desired value for the output variable can be better utilized.
  • Electric machine for implementing the target value for the output amount of available energy amount of the energy storage can be realized when the predetermined time is selected so that no more than a predetermined amount of energy is taken from the energy storage during the given time.
  • the predetermined amount of energy can be applied, for example, on a test bench in such a way that the energy amount of the energy store available for the contribution of the at least one electric machine to the conversion of the setpoint for the output variable can be fully utilized without undesirably high discharging of the energy store Purchase must be taken.
  • the proportion of the predetermined amount of energy used for the conversion of a subsequently specified value is not used for the conversion of the nominal value for the output variable further setpoint is used for the output variable.
  • the available amount of energy of the energy storage can be distributed to several mutually different processes for implementing a target value for the output by the contribution of at least one electric machine.
  • Energy amount of the energy storage can be fully utilized even if it is not completely needed for the implementation of said setpoint.
  • a further advantage results if the energy quantity which can be removed from the energy store per unit of time is limited to a predetermined value. In this way, the number of per unit time feasible Limit operations for implementing a target value for the output variable with the help of the contribution of the at least one electric machine.
  • an energy store is charged to a predetermined value, preferably a predetermined voltage.
  • the predetermined time is specified depending on an applied angular momentum of the drive unit. In this way, the predetermined time can be determined less expensive than depending on the energy removed from the energy storage.
  • the predetermined time is chosen so that no more than a predetermined angular momentum is applied during the predetermined time. In this way, when the predetermined time is reached, the same motion effect is always achieved in the form of always the same acceleration of a vehicle driven by the drive train.
  • FIG. 1 shows a schematic view of a drive unit
  • Figure 2 is a functional diagram for explaining the inventive
  • 3 shows a flow chart for an exemplary sequence of the method according to the invention
  • FIG. 4 shows a diagram to illustrate the determination of a predetermined time, which is available at the maximum for the conversion of a setpoint value for an output variable of the drive unit with the aid of a contribution of at least one electric machine.
  • 1 denotes a drive unit with an internal combustion engine 5 and an electric machine 10, which are coupled to one another via a mechanical coupling 40 and, for example, enable a so-called hybrid drive.
  • an energy store 15 is charged, for example in the form of a battery, in certain operating states by the internal combustion engine 5 and, on the other hand, supplies the electric machine 10 with electrical energy.
  • the drive unit 1 drives, for example, a vehicle.
  • a control of the drive unit is carried out by a motor controller 20.
  • the motor controller 20 is supplied by a speed sensor 45, a speed of a driven by the internal combustion engine and / or by the electric machine 10 crankshaft of the drive unit 1 and marked in Figure 1 with n.
  • a torque detection unit 50 acquires, with the aid of suitable sensors or by modeling from operating variables of the electric machine 10 in a manner known to those skilled in the art, the torque M. generated by the electric machine 10 and output via the clutch 40.
  • An accelerator pedal module 55 is detected with the aid of suitable sensors and in the person skilled in the art known manner the degree of actuation or accelerator pedal angle ß of an accelerator pedal.
  • the determined rotational speed n, the determined torque M and the determined accelerator pedal angle ⁇ are fed to the controller 20 in the form of continuous-time signals.
  • the motor controller 20 are also optionally supplied with additional input variables 60.
  • the motor controller 20 determines a setpoint torque MSOLLV. to be implemented by the internal combustion engine 5 and a target torque MSOLLE, which is to be implemented by the electric machine 10. Based on the functional diagram of Figure 2 is explained below, as the target torque Msoi_i_vfor the engine 5 and the target torque MSOLLE for the electric machine 10 are determined by the engine controller 20.
  • the engine control 20 includes an evaluation unit 65, which is supplied by the accelerator pedal module 55 of the accelerator pedal angle ß.
  • the evaluation unit 65 is supplied with the further input variables 60. These may be torque requests of other control systems, such as traction control, vehicle dynamics control, vehicle speed control, idle control, anti-jerk control, etc. In the case of idle control and Antiruckelregelung the corresponding
  • Torque requirements for example, generated within the motor controller 20 in the art known manner.
  • the evaluation unit 65 determines a corresponding driver's desired torque in the manner known to those skilled in the art.
  • the evaluation unit 65 determines from the driver's desired torque and the torque requests according to the further input variables 60 in a manner known to those skilled in the art, for example by suitable coordination, a resulting desired torque M S OLL to be converted and forwards it to a conversion unit 25.
  • the further input variables 60 are also supplied to the motor controller 20 and there to the evaluation unit 65 as continuous signals in each case.
  • the conversion unit 25 determines in a manner known to those skilled in the art depending on the accelerator pedal angle ß and the rotational speed n as well as possibly in dependence on other operating variables of the internal combustion engine 5, not shown in Figure 2 in a manner known to those skilled in the engine torque currently adjustable by the engine 5. If this is greater than or equal to the resulting target torque M S OLL. then is specified by the conversion unit 25 as a target torque for the internal combustion engine 5 MSOLLV the resultant nominal torque M OLL S and the target torque for the electric machine MSOLLE the value zero. Is the currently adjustable by the engine 5 torque smaller M S OLL. Then, for the target torque MSOLLV for the internal combustion engine 5, the currently maximum torque of the
  • the resulting target torque M S OLL minus the maximum torque currently set by the engine 5 preset is then in a manner known to those skilled in the art by means of suitable control variables of the Internal combustion engine 5, such as the air supply, the ignition angle and / or the injection quantity from the internal combustion engine 5 implemented, whereas the electric machine 10 also in the manner known for example from DE 10 2004 044 507 Al way the target torque M SO LLE converts.
  • the preselected variable MSOLLE for the torque of the electric machine 10 is supplied via a first controlled switch 85 and a second controlled switch 90.
  • the engine controller 20 includes a determination unit 70, which according to a first embodiment of Figure 2 from the speed sensor 45, the speed n of
  • the determination unit 70 determines the amount of energy removed from the energy store 15. For this purpose, the determination unit 70 is also supplied with the output signal of the first controlled switch 85. Depending on the switch position of the first controlled switch 85, the output of the first controlled switch 85 is acted upon either by the desired value MSOLLE of the conversion unit 25 or by the value zero from a zero-value memory 95. As soon as a signal different from zero is present at the output of the first controlled switch 85, the determination unit 70 calculates the energy amount W taken from the energy store 15 as follows:
  • t is the time that has elapsed since the detection of a non-zero output signal of the first controlled switch 85.
  • the amount of energy W is determined as a time-continuous signal depending on the elapsed time t, the torque M and the rotational speed n and forwarded by the determination unit 70 to a first limiting unit 30.
  • the first boundary unit 30 is also preset by a default memory 75
  • Amount of energy supplied W M AX This can be applied, for example, on a test stand in such a way that it corresponds to the amount of energy which may be taken from the energy store 15 charged to a predetermined voltage or landing value in order to reliably prevent an undesirably strong discharging of the energy store 15.
  • the first Limit unit 30 compares the determined energy amount W currently taken from energy store 15 with the predetermined amount of energy W M AX. If first limiting unit 30 determines that W ⁇ W M AX, it causes first controlled switch 85 to connect its output to that output the conversion unit 25, to which the signal MSOLLE. So the setpoint of
  • Torque of the electric machine 10 is applied. Otherwise, the first limiting unit 30 causes the first controlled switch 85 to connect its output to the output of the zero-value memory 95. In this way, the undesirably high discharging of the energy store 15 is reliably prevented and, on the other hand, it is ensured that the maximum possible amount of energy
  • the output signal of the determination unit 70 in the form of the determined energy quantity W removed from the energy store 15 is again supplied as an input to the determination unit 70.
  • the output of the first limiting unit 30 is also fed to the determining unit 70. It is provided, for example, that the output signal of the first limiting unit 30 is reset as long as W ⁇ W M AX and otherwise the output signal of the first limiting unit 30 is set.
  • the formula for determining the amount of energy removed from the energy store 15 is to be specified as follows:
  • W W z + M * 2 * ⁇ * n * t (2).
  • W z is set to zero.
  • the output of the first controlled switch 85 is also supplied to a timer 80 which is started as soon as a value greater than 0 is detected starting from the value zero at the output of the first controlled switch 85.
  • the timer 80 measures the current time T since the last occurrence of the value zero at the output of the first controlled switch 85. This time T is continuously determined by the timer 80 and a second limiting unit 35 of the motor controller 20 forwarded.
  • the second limiting unit 35 is also supplied with the temporally continuous output signal of the determination unit 70 and thus with the currently determined energy quantity W, taken from the energy store 15.
  • the second limiting unit 35 forms the quotient W / T and compares it with a predetermined threshold value S.
  • the second limiting unit 35 drives the second controlled switch 90 at the output of the first controlled switch 85 so that the output of the first controlled switch 85 is forwarded to the electric machine 10 for conversion.
  • the second limiting unit 35 controls the second controlled switch 90 in such a way that the value zero is supplied from the zero-value memory 95 of the electric machine 10 as a setpoint torque to be converted, so that the electric machine 10 will not contribute any torque in this case.
  • the second switch 90 is optionally provided together with the timer 80 and the second limiting unit 35, so that in the case of omission of the second switch 90, the output of the first controlled switch 85 is fed directly to the electric machine 10 for implementation.
  • the predetermining unit 75 specifies a suitably applied maximum permissible angular momentum H M AX, which is compared in the first limiting unit 30 with the value H of the determination unit 70.
  • H M AX a suitably applied maximum permissible angular momentum
  • the first controlled switch 85 is controlled by the first limiting unit 30 in such a way that the output of the first controlled switch 85 is connected to the setpoint output MSOLLE of the conversion unit 25 and if otherwise, ie for H> H M AX, the output of the zero-value memory 95 is connected to the output of the first controlled switch 85. In this way, each time H M AX is reached by H, the same motion effect is achieved in the form of the same acceleration on the vehicle.
  • the supply of the rotational speed n to the determination unit 70 is not required.
  • the determination unit 70 detects only the time t since the occurrence of a value other than zero at the output of the first controlled switch 85 and this
  • the predetermined maximum value TMAX is suitably applied for the time on a test bench in such a way that no undesired strong discharge of the energy accumulator 15 occurs as far as possible for each process in which the resulting desired torque M S OLL is to be converted by a torque contribution of the electric machine 10 greater than zero ,
  • the default value H M AX is applied, for example, on a test bench in such a way that, as far as possible, no undesirably high discharge for any process in which a resulting desired torque M S OLL is to be supported by a positive moment contribution of the electric machine 10 the energy storage 15 occurs.
  • the specification W M AX for the amount of energy that can be taken from the energy store 15 or by the specification H MA ⁇ for the angular momentum applied by the electric machine 10 for each process in which the resulting target value MSOLL is to be implemented for the torque with the help of the electric machine 10, indirectly defines a predetermined time that runs when the predetermined value W M AX by the value W or by reaching the value HMAX by the value H, with a maximum for this respective predetermined time the contribution of the electric machine 10 is provided to implement the resulting setpoint MSOLL.
  • this predetermined time is specified directly as a fixed value.
  • T M AX can be in the single-digit second range.
  • T M AX can be 5 seconds.
  • the second controlled circuit 90, the timer 80 and the second limiting unit 35 are not required.
  • the contribution of the electric machine 10 to the conversion of the resulting setpoint M S OLL for the torque is withdrawn either at the end of the time for which the resulting setpoint M S OLL is specified, or after the predetermined time, depending on which of the both times expires earlier.
  • the predetermined time is determined as described above either directly via T M AX or indirectly via W M AX or H M AX. So runs the time for which the resulting setpoint M S OLL is given earlier, then the contribution of the electric machine 10 with the setting of the setpoint to zero
  • the described control of the first controlled switch 85 will result in reaching the predetermined time T M AX or when the predetermined value W M is reached AX for the amount of energy removed or H M AX for the applied angular momentum, the contribution of the electric machine 10 to the implementation of the resulting setpoint M S OLL withdrawn.
  • the energy storage 15 is the internal combustion engine 5 to a predetermined after the predetermined time
  • the current charge or the current voltage of the energy accumulator 15 is compared with the predetermined charge or with the predetermined voltage and the described circuit of the first controlled switch 85 and optionally the second controlled switch 90 to allow the contribution of the electric machine 10 for the implementation of the resulting setpoint torque M S o L i_veranlasst as soon as the current charge of the energy storage 15 reaches the predetermined charge, or as soon as the current voltage of the energy storage 15 reaches the predetermined voltage.
  • the predetermined charge or the predetermined voltage of the energy accumulator 15 can be suitably applied, for example, on a test bench and is chosen so that an energy withdrawal from the energy storage 15 in the amount of W MAX or the application of an angular momentum of the electric machine 10 in the amount of H MA ⁇ or an energy removal from the energy storage 15 for the predetermined time T MAX does not lead to an undesirably high discharge of the energy storage 15.
  • FIG. 3 shows a flowchart for an exemplary sequence of the method according to the invention.
  • the conversion unit 25 sets the desired torque M SOLLV for the internal combustion engine 5 to the maximum value set by the internal combustion engine 5. bare torque and the target torque MSOLLE for the electric machine 10 to the resulting target torque M S OLL minus the maximum torque adjustable by the engine 5. Subsequently, a branch is made to a program point 115.
  • program point 115 determines the determination unit 70 in the manner described above, the value W for the energy storage 15 until the current time removed amount of energy W. Then, a program point 120 is branched.
  • the first limiting unit 30 checks whether W> W M AX. If this is the case, a branch is made to a program point 125. Otherwise, a branch is made to a program item 130.
  • the energy store 15 is charged by the internal combustion engine 5 as soon as and to the extent that it allows the resulting setpoint torque M S OLL to be converted until a predetermined voltage or a predetermined charge is reached. Afterwards the program is left.
  • the second limiting unit 35 checks whether W / T is greater than the predetermined threshold value S. If this is the case, a branch is made to a program point 135, otherwise the program branches back to program point 115 and a new, current value for the amount of energy W removed is determined.
  • At program point 135 causes the second limiting unit 35 for a predetermined time the second controlled switch 90 for connecting the value 0 from the zero value memory 95 with the electric machine 10 and thus to interrupt the contribution of the electric machine 10 for the implementation of the resulting setpoint M S OLL- Subsequently is branched back to program point 100 to determine a new resulting setpoint M S OLL ZU.
  • the specified time for switching the second controlled switch 90 to Bonding of the value O from the zero-value memory 95 with the electric machine 10 can be applied, for example, on a test stand in such a way that it is ensured that a desired maximum amount of energy per unit of time can not be removed from the energy store 15.
  • the angular momentum H applied by the electric machine 10 can also be determined and compared with H M AX or simply the time T determined and compared with the predetermined time T M AX.
  • program items 130 and 135 are not required, so that the no-branching of program item 120 leads directly to program item 100.
  • the program points 130 and 135 can also be dispensed with in the determination of the amount of energy W removed and its comparison with W M AX, and branched back directly to program point 110 in the case of the no-branching from program point 120.
  • the timer 80, the second limiting unit 35 and the second controlled switch 90 are not required.
  • FIG. 4 shows the determination of the energy quantity W taken from the energy store 15 or the angular momentum H applied by the electric machine 10 on the basis of a time diagram.
  • FIG. 4 shows the course of the torque M applied by the electric motor 10 or of the power P applied by the electric motor 10 over the time t. From a first time ti to a subsequent second time X 2 , the electric machine 10 is intended to make a contribution to the implementation of the resulting setpoint value M S OLL. Thus, between the first time ti and the second time X 2 the
  • Energy storage removed amount of energy W by integrating the course of the applied power of the electric machine 10 P over the time t between the first time ti and the second time X 2 are determined.
  • the amount of energy removed from the energy store 15 between the first time ti and the second time X 2 then results as an area below the energy level Course of the power P over the time t between the first time ti and the second time X 2 and is shown hatched in Figure 4 and designated by the reference numeral 97. If the course of the torque M applied by the electric machine 10 over the time t is considered over the time t, instead of the course of the power P, the area 97 hatched in FIG.
  • t1 is the time at which the torque request in the form of the resulting setpoint value M S OLL and thus the torque request MSOLLE for the electric machine 10 occurs for the first time.
  • the described support of the electric machine 10 via the conversion of the resulting setpoint Mso ⁇ _ ⁇ _ is also referred to as "boost" and can, for example, for the compensation of the so-called turbo lag in the case of the operation of the internal combustion engine 5 with a turbocharger or to increase the
  • the charging strategy which is present in a customary way, is the charging strategy in which the energy store 15 is operated of the internal combustion engine 5 is to be charged to a predetermined voltage or a predetermined charge, deviated and instead taken energy from the energy storage 15.
  • the W z then formed can be reduced to the same extent as the energy store until the next "boost". Process was charged.
  • a characteristic curve can be applied which assigns a value for W z to each current voltage of the energy store 15 or to each current charge of the energy store 15, so that with the aid of this characteristic curve for the respective current value of the voltage or the charge of the energy store 15
  • a "boost" process updates the respective assigned value W z for the amount of energy consumed in the determination unit 70. When the predetermined voltage or charge of the energy store 15 is reached, W z becomes zero.

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Abstract

Es werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben einer Antriebseinheit (1) mit wenigstens einem Verbrennungsmotor (5) und wenigstens eine mit dem wenigstens einen Verbrennungsmotor (5) mechanisch gekoppelten Elektromaschine (10) vorgeschlagen, die einen verbesserten Boost -Betrieb ermöglichen. Dabei wird ein Sollwert für eine Ausgangsgröße der Antriebseinheit (1) durch den wenigstens einen Verbrennungsmotor (5) und die wenigstens eine Elektromaschine (10) umgesetzt. Der Beitrag der wenigstens einen Elektroma- schine (10) zur Umsetzung des Sollwertes für die Ausgangsgrößewird maximal für eine vorgegebene Zeit zur Verfügung gestellt.

Description

Beschreibung
Titel
Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer Antriebseinheit
Stand der Technik
Die Erfindung geht von einem Verfahren und von einer Vorrichtung zum Betreiben einer Antriebseinheit nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche aus.
Verfahren und Vorrichtungen zum Betreiben einer Antriebseinheit mit wenigstens einem Verbrennungsmotor und wenigstens einer mit dem wenigstens einen Verbrennungsmotor mechanisch gekoppelten Elektromaschine, wobei ein Sollwert für ein Drehmoment der Antriebseinheit durch den wenigstens einen Verbrennungsmotor und die wenigstens eine Elektromaschine umgesetzt wird, sind bereits bekannt. So offenbart beispielsweise die DE 10 2004 044 507 Al ein
Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeug-Antriebs mit wenigstens einem Verbrennungsmotor und wenigstens einer mit dem wenigstens einen Verbrennungsmotor mechanisch gekoppelten Elektromaschine sowie mit einem mit der Elektromaschine und/oder dem Verbrennungsmotor wirkverbundenem Energie- Speicher. Dabei wird vorgeschlagen, dass der wenigstens eine Verbrennungsmotor und die wenigstens eine Elektromaschine ein angefordertes Antriebs- Solldrehmoment wenigstens näherungsweise gemeinsam erzeugen.
Vorteile der Erfindung
Offenbarung der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Betreiben einer Antriebseinheit mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche haben demgegenüber den Vorteil, dass der Beitrag der wenigstens einen Elekt- romaschine zur Umsetzung des Sollwertes für die Ausgangsgröße maximal für eine vorgegebene Zeit zur Verfügung gestellt wird. Auf diese Weise kann bei geeignet gewählter vorgegebener Zeit ein unerwünscht starkes Entladen des Energiespeichers durch den Beitrag der wenigstens einen Elektromaschine für die Umsetzung des Sollwertes für die Ausgangsgröße der Antriebseinheit verhindert werden. Andernfalls könnte der Energiespeicher zu stark entladen werden, wodurch der Energiespeicher beschädigt und die Funktionsfähigkeit der Antriebseinheit eingeschränkt würde.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte
Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Verfahrens möglich.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Beitrag der wenigstens einen Elektroma- schine zur Umsetzung des Sollwertes für die Ausgangsgröße entweder mit Ablauf der Zeit, für die der Sollwert vorgegeben wird, oder nach Ablauf der vorgegebenen Zeit zurückgenommen wird, je nachdem, welche der beiden Zeiten früher abläuft. Auf diese Weise wird durch einfache Minimalwertauswahl sichergestellt, dass der Beitrag der wenigstens einen Elektromaschine zur Umsetzung des Sollwertes für die Ausgangsgröße nicht länger als die vorgegebene Zeit zur
Verfügung gestellt wird.
Am einfachsten und bei geringst möglichem Aufwand kann die vorgegebene Zeit als Festwert vorgegeben werden. Dieser Festwert kann beispielsweise auf einem Prüfstand geeignet appliziert werden, um ein unerwünscht starkes Entladen des
Energiespeichers zuverlässig zu verhindern. Ein unerwünscht starkes Entladen des Energiespeichers lässt sich dabei umso zuverlässiger verhindern, je kleiner der Festwert für die vorgegebene Zeit gewählt wird. Dadurch lässt sich aber die für den Beitrag der wenigstens einen Elektromaschine zur Umsetzung des SoII- wertes für die Ausgangsgröße verfügbare Energiemenge des Energiespeichers nicht immer voll ausnutzen.
Von besonderem Vorteil ist es daher, wenn die vorgegebene Zeit abhängig von einer einem Energiespeicher entnommenen Energie vorgegeben wird. Auf diese Weise lässt sich die für den Beitrag der wenigstens einen Elektromaschine zur Umsetzung des Sollwertes für die Ausgangsgröße zur Verfügung stehende Energiemenge des Energiespeichers besser ausnutzen.
Eine besonders präzise Ausnutzung der für den Beitrag der wenigstens einen
Elektromaschine zur Umsetzung des Sollwertes für die Ausgangsgröße zur Verfügung stehenden Energiemenge des Energiespeichers lässt sich realisieren, wenn die vorgegebene Zeit so gewählt wird, dass während der vorgegebenen Zeit nicht mehr als eine vorgegebene Energiemenge dem Energiespeicher ent- nommen wird. Dabei kann die vorgegebene Energiemenge beispielsweise auf einem Prüfstand derart geeignet appliziert werden, dass die für den Beitrag der wenigstens einen Elektromaschine zur Umsetzung des Sollwertes für die Ausgangsgröße zur Verfügung stehende Energiemenge des Energiespeichers vollständig ausgenutzt werden kann, ohne dass ein unerwünscht starkes Entladen des Energiespeichers in Kauf genommen werden muss. Auf diese Weise wird zum einen ein unerwünscht starkes Entladen des Energiespeichers zuverlässig verhindert und zum anderen die für den Beitrag der wenigstens einen Elektromaschine zur Umsetzung des Sollwertes für die Ausgangsgröße zur Verfügung stehende Energiemenge des Energiespeichers vollständig ausgenutzt.
Vorteilhaft ist weiterhin, wenn für den Fall, in dem die Zeit, für die der Sollwert vorgegeben wird, früher als die vorgegebene Zeit abläuft, der nicht für die Umsetzung des Sollwertes für die Ausgangsgröße genutzte Anteil an der vorgegebenen Energiemenge für die Umsetzung eines nachfolgend vorgegebenen weite- ren Sollwertes für die Ausgangsgröße genutzt wird. Auf diese Weise lässt sich die zur Verfügung stehende Energiemenge des Energiespeichers auf mehrere voneinander verschiedene Vorgänge zur Umsetzung eines Sollwertes für die Ausgangsgröße durch den Beitrag der wenigstens einen Elektromaschine verteilen. Somit kann die für den Beitrag der wenigstens einen Elektromaschine zur Umsetzung des Sollwertes für die Ausgangsgröße zur Verfügung stehende
Energiemenge des Energiespeichers auch dann vollständig ausgenutzt werden, wenn sie für die Umsetzung des genannten Sollwertes nicht vollständig benötigt wird. Ein weiterer Vorteil ergibt sich, wenn die pro Zeiteinheit aus dem Energiespeicher entnehmbare Energiemenge auf einen vorgegebenen Wert begrenzt wird. Auf diese Weise lässt sich die Anzahl der pro Zeiteinheit durchführbaren Vorgänge zur Umsetzung eines Sollwertes für die Ausgangsgröße mit Hilfe des Beitrags der wenigstens einen Elektromaschine begrenzen.
Vorteilhaft ist weiterhin, wenn für den Fall, in dem die Zeit, für die der Sollwert vorgegeben wird, später als die vorgegebene Zeit abläuft, nach Ablauf der vorgegebenen Zeit ein Energiespeicher auf einen vorgegebenen Wert, vorzugsweise eine vorgegebene Spannung, geladen wird. Auf diese Weise wird zum einen sichergestellt, dass der Energiespeicher nicht unerwünscht stark entladen wird und zum anderen, dass der Energiespeicher zum frühest möglichen Zeitpunkt nach der Energieentnahme für den Beitrag der wenigstens einen Elektromaschine zur Umsetzung des Sollwertes für die Ausgangsgröße wieder geladen wird und somit für einen weiteren Vorgang zur Umsetzung eines weiteren Sollwertes für die Ausgangsgröße möglichst frühzeitig wieder zur Verfügung steht.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich, wenn die vorgegebene Zeit abhängig von einem aufgebrachten Drehimpuls der Antriebseinheit vorgegeben wird. Auf diese Weise lässt sich die vorgegebene Zeit weniger aufwendig ermitteln als in Abhängigkeit der vom Energiespeicher entnommenen Energie.
Vorteilhaft ist dabei, wenn die vorgegebene Zeit so gewählt wird, dass während der vorgegebenen Zeit nicht mehr als ein vorgegebener Drehimpuls aufgebracht wird. Auf diese Weise wird bei Erreichen der vorgegebenen Zeit immer der gleiche Bewegungseffekt in Form einer immer gleichen Beschleunigung eines vom Antriebstrang angetriebenen Fahrzeugs erzielt.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Ansicht einer Antriebseinheit,
Figur 2 ein Funktionsdiagramm zur Erläuterung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens, Figur 3 einen Ablaufplan für einen beispielhaften Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens und
Figur 4 ein Diagramm zur Veranschaulichung der Ermittlung einer vor- gegebenen Zeit, die maximal für die Umsetzung eines Sollwertes für eine Ausgangsgröße der Antriebseinheit mit Hilfe eines Beitrags wenigstens einer Elektromaschine zur Verfügung steht.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In Figur 1 kennzeichnet 1 eine Antriebseinheit mit einem Verbrennungsmotor 5 und einer Elektromaschine 10, die über eine mechanische Kopplung 40 miteinander gekoppelt sind und beispielsweise einen so genannten Hybridantrieb ermöglichen. Dabei wird ein Energiespeicher 15 beispielsweise in Form einer Bat- terie in bestimmten Betriebszuständen vom Verbrennungsmotor 5 aufgeladen und versorgt andererseits die Elektromaschine 10 mit elektrischer Energie. Die Antriebseinheit 1 treibt beispielsweise ein Fahrzeug an. Eine Steuerung der Antriebseinheit erfolgt durch eine Motorsteuerung 20. Der Motorsteuerung 20 ist von einem Drehzahlsensor 45 eine Drehzahl einer vom Verbrennungsmotor und/oder von der Elektromaschine 10 angetriebenen Kurbelwelle der Antriebseinheit 1 zugeführt und in Figur 1 mit n gekennzeichnet. Eine Momentenermitt- lungseinheit 50 erfasst mit Hilfe geeigneter Sensorik oder durch Modellierung aus Betriebsgrößen der Elektromaschine 10 in dem Fachmann bekannter Weise das von der Elektromaschine 10 erzeugte und über die Kupplung 40 abgegebene Drehmoment M. Ein Fahrpedalmodul 55 erfasst mit Hilfe geeigneter Sensorik und in dem Fachmann bekannter Weise den Betätigungsgrad oder Fahrpedalwinkel ß eines Fahrpedals. Die ermittelte Drehzahl n, das ermittelte Drehmoment M und der ermittelte Fahrpedalwinkel ß werden der Steuerung 20 in Form zeitlich kontinuierlicher Signale zugeführt. Der Motorsteuerung 20 werden außerdem ggf. weitere Eingangsgrößen 60 zugeführt.
Abhängig von den zugeführten Größen ermittelt die Motorsteuerung 20 ein Sollmoment MSOLLV. das vom Verbrennungsmotor 5 umzusetzen ist sowie ein Sollmoment MSOLLE, das von der Elektromaschine 10 umzusetzen ist. Anhand des Funktionsdiagramms der Figur 2 wird im folgenden erläutert, wie das Sollmoment Msoi_i_vfür den Verbrennungsmotor 5 und das Sollmoment MSOLLE für die Elektromaschine 10 von der Motorsteuerung 20 ermittelt werden. Die Motorsteuerung 20 umfasst eine Auswerteeinheit 65, der vom Fahrpedalmodul 55 der Fahrpedalwinkel ß zugeführt wird. Außerdem werden der Auswerteeinheit 65 die weiteren Eingangsgrößen 60 zugeführt. Bei diesen kann es sich um Momentenanforderungen weiterer Steuersysteme, wie beispielsweise einer Antriebsschlupfregelung, einer Fahrdynamikregelung, einer Fahrgeschwindigkeitsregelung, einer Leerlaufregelung, einer Antiruckelregelung, usw. handeln. Im Falle der Leerlaufregelung und der Antiruckelregelung werden die entsprechenden
Momentenanforderungen beispielsweise auch innerhalb der Motorsteuerung 20 in dem Fachmann bekannter Weise erzeugt. Aus dem Fahrpedalwinkel ß ermittelt die Auswerteeinheit 65 ein entsprechendes Fahrerwunschmoment in dem Fachmann bekannter Weise. Die Auswerteeinheit 65 ermittelt aus dem Fahrer- wunschmoment und den Momentenanforderungen gemäß den weiteren Eingangsgrößen 60 in dem Fachmann bekannter Weise beispielsweise durch eine geeignete Koordination ein resultierendes umzusetzendes Sollmoment MSOLL und leitet dieses an eine Umsetzeinheit 25 weiter. Dabei werden auch die weiteren Eingangsgrößen 60 der Motorsteuerung 20 und dort der Auswerteeinheit 65 je- weils als zeitlich kontinuierliche Signale zugeführt. Die Umsetzeinheit 25 ermittelt in dem Fachmann bekannter Weise abhängig vom Fahrpedalwinkel ß und der Drehzahl n sowie ggf. in Abhängigkeit von weiteren in Figur 2 nicht dargestellten Betriebsgrößen des Verbrennungsmotors 5 in dem Fachmann bekannter Weise das vom Verbrennungsmotors 5 aktuell einstellbare Drehmoment. Ist dies größer oder gleich dem resultierenden Sollmoment MSOLL. dann wird von der Umsetzeinheit 25 als Sollmoment MSOLLV für den Verbrennungsmotor 5 das resultierende Sollmoment MSOLL und für das Sollmoment MSOLLE für die Elektromaschine der Wert Null vorgegeben. Ist das vom Verbrennungsmotor 5 aktuell einstellbare Drehmoment kleiner MSOLL. dann wird für das Sollmoment MSOLLV für den Verbrennungsmotor 5 das aktuell maximal einstellbare Drehmoment des
Verbrennungsmotors 5 an der Umsetzeinheit 25 vorgegeben und für das Sollmoment MSOLLE für die Elektromaschine 10 das resultierende Sollmoment MSOLL abzüglich des aktuell maximal vom Verbrennungsmotor 5 einstellbaren Drehmoments vorgegeben. Das Sollmoment MSOLLV für den Verbrennungsmotor 5 wird dann in dem Fachmann bekannter Weise mittels geeigneter Stellgrößen des Verbrennungsmotors 5, wie beispielsweise der Luftzufuhr, des Zündwinkels und/oder der Einspritzmenge vom Verbrennungsmotor 5 umgesetzt, wohingegen die Elektromaschine 10 ebenfalls in dem beispielsweise aus der DE 10 2004 044 507 Al bekannten Weise das Sollmoment MSOLLE umsetzt. Da- bei wird jedoch die Vorgabegröße MSOLLE für das Drehmoment der Elektromaschine 10 über einen ersten gesteuerten Schalter 85 und einen zweiten gesteuerten Schalter 90 zugeführt.
Die Motorsteuerung 20 umfasst eine Ermittlungseinheit 70, der gemäß einer ers- ten Ausführungsform nach Figur 2 vom Drehzahlsensor 45 die Drehzahl n der
Kurbelwelle und von der Momentenermittlungseinheit 50 das ermittelte aktuelle Drehmoment oder Istmoment der Elektromaschine 10 zugeführt werden. Die Ermittlungseinheit 70 ermittelt die aus dem Energiespeicher 15 entnommene Energiemenge. Zu diesem Zweck ist der Ermittlungseinheit 70 außerdem das Aus- gangssignal des ersten gesteuerten Schalters 85 zugeführt. Der Ausgang des ersten gesteuerten Schalters 85 wird je nach Schalterstellung des ersten gesteuerten Schalters 85 entweder mit dem Sollwert MSOLLE der Umsetzeinheit 25 oder mit dem Wert Null aus einem Nullwertspeicher 95 beaufschlagt. Sobald beim Ausgang des ersten gesteuerten Schalters 85 ein von Null verschiedenes Signal anliegt, berechnet die Ermittlungseinheit 70 die vom Energiespeicher 15 entnommene Energiemenge W wie folgt:
W = M * 2 π * n * t (1).
Dabei ist t die Zeit, die seit Detektion eines von Null verschiedenen Ausgangssignals des ersten gesteuerten Schalters 85 vergangen ist. Die Energiemenge W wird dabei als zeitlich kontinuierliches Signal abhängig von der verstrichenen Zeit t, dem Drehmoment M und der Drehzahl n ermittelt und von der Ermittlungseinheit 70 an eine erste Begrenzungseinheit 30 weitergeleitet. Der ersten Begren- zungseinheit 30 ist außerdem von einem Vorgabespeicher 75 eine vorgegebene
Energiemenge WMAX zugeführt. Diese kann beispielsweise auf einem Prüfstand derart geeignet appliziert werden, dass sie derjenigen Energiemenge entspricht, die dem auf einen vorgegebenen Spannungs- oder Landungswert aufgeladenen Energiespeicher 15 maximal entnommen werden darf, um ein unerwünscht star- kes Entladen des Energiespeichers 15 zuverlässig zu verhindern. Die erste Be- grenzungseinheit 30 vergleicht die ermittelte aktuell dem Energiespeicher 15 entnommene Energiemenge W mit der vorgegebenen Energiemenge WMAX- Stellt die erste Begrenzungseinheit 30 fest, dass W<WMAX ist, so veranlasst sie den ersten gesteuerten Schalter 85 zur Verbindung seines Ausgangs mit demjenigen Ausgang der Umsetzeinheit 25, an dem das Signal MSOLLE. also der Sollwert des
Drehmoments der Elektromaschine 10 anliegt. Andernfalls veranlasst die erste Begrenzungseinheit 30 den ersten gesteuerten Schalter 85 zur Verbindung seines Ausgangs mit dem Ausgang des Nullwertspeichers 95. Auf diese Weise wird das unerwünscht starke Entladen des Energiespeichers 15 zuverlässig verhin- dert und andererseits sichergestellt, dass die maximal mögliche Energiemenge
WMAX für die Umsetzung des resultierenden Sollmoments MSOLL zur Verfügung gestellt werden kann. Optional und wie in Figur 2 dargestellt, ist das Ausgangssignal der Ermittlungseinheit 70 in Form der ermittelten, dem Energiespeicher 15 entnommenen Energiemenge W wieder als Eingangsgröße der Ermittlungsein- heit 70 zugeführt. Weiterhin ist bei dieser optionalen Ausführungsform gemäß Figur 2 auch der Ausgang der ersten Begrenzungseinheit 30 der Ermittlungseinheit 70 zugeführt. Dabei ist es beispielsweise vorgesehen, dass das Ausgangssignal der ersten Begrenzungseinheit 30 zurückgesetzt ist, solange W<WMAX ist und andernfalls das Ausgangssignal der ersten Begrenzungseinheit 30 gesetzt ist. So- bald die erste Begrenzungseinheit 30 bei zurückgesetztem Ausgangssignal der ersten Begrenzungseinheit 30 vom Ausgang des ersten gesteuerten Schalters 85 wieder das Signal Null empfängt, wird eine laufende Ermittlung der vom Energiespeicher 15 entnommenen Energiemenge W angehalten und der dann vorliegende Wert wird als die dem Energiespeicher 15 bis dahin entnommene Ener- giemenge als Wert Wz in der Ermittlungseinheit 70 zwischengespeichert. In diesem Fall hat das von der Umsetzeinheit 25 vorgegebene Sollmoment MSOLLE für die Elektromaschine 10 wieder den Wert Null erreicht, ohne dass die zur Verfügung stehende Energiemenge WMAX des Energiespeichers 15 von der Elektromaschine 10 vollständig ausgeschöpft werden musste. Der verbleibende Betrag der Energiemenge WMAX-WZ kann dann für den Fall einer nachfolgenden erneuten Anforderung MSOLLE > 0 für das Sollmoment der Elektromaschine 10 zur Verfügung gestellt werden. Somit ist die Formel zur Ermittlung der dem Energiespeicher 15 entnommenen Energiemenge wie folgt zu präzisieren:
W = Wz+M * 2 * π * n * t (2). Sobald die Ermittlungseinheit 70 vom Ausgang der ersten Begrenzungseinheit 30 das Setzsignal empfängt, wird Wz auf Null gesetzt. Der Berechnungsprozess für W nach Gleichung (2) wird ausgehend von t = 0 immer dann gestartet, sobald ausgehend vom Wert Null am Ausgang des ersten gesteuerten Schalters 85 ein
Wert größer 0 detektiert wird.
Der Ausgang des ersten gesteuerten Schalters 85 ist außerdem einem Zeitglied 80 zugeführt, das gestartet wird, sobald ausgehend vom Wert Null am Ausgang des ersten gesteuerten Schalters 85 ein Wert größer 0 detektiert wird. Das Zeitglied 80 misst dabei die aktuelle Zeit T seit dem letzten Auftreten des Wertes Null am Ausgang des ersten gesteuerten Schalters 85. Diese Zeit T wird kontinuierlich von dem Zeitglied 80 ermittelt und einer zweiten Begrenzungseinheit 35 der Motorsteuerung 20 weitergeleitet. Der zweiten Begrenzungseinheit 35 wird au- ßerdem das zeitlich kontinuierliche Ausgangssignal der Ermittlungseinheit 70 und damit die aktuell ermittelte, dem Energiespeicher 15 entnommene Energiemenge W, zugeführt. Die zweite Begrenzungseinheit 35 bildet den Quotienten W/T und vergleicht ihn mit einem vorgegebenen Schwellwert S. Der vorgegebene Schwellwert S kann dabei beispielsweise auf einem Prüfstand derart geeignet appliziert werden, dass er die Anzahl verschiedener Vorgänge zur Unterstützung der Umsetzung des resultierenden Sollmomentes MSOLL durch ein Sollmoment der Elektromaschine 10 auf einen maximal geduldeten Wert begrenzt. Dieser kann beispielsweise bei S=3kJ/min liegen. Solange W/T < S ist, steuert die zweite Begrenzungseinheit 35 den zweiten gesteuerten Schalter 90 am Ausgang des ersten gesteuerten Schalters 85 derart an, dass der Ausgang des ersten gesteuerten Schalters 85 an die Elektromaschine 10 zur Umsetzung weitergeleitet wird. Andernfalls steuert die zweite Begrenzungseinheit 35 den zweiten gesteuerten Schalter 90 derart an, dass der Wert Null aus dem Nullwertspeicher 95 der Elektromaschine 10 als umzusetzendes Sollmoment zugeführt wird, so dass die Elekt- romaschine 10 in diesem Fall keinen Momentenbeitrag leisten wird. Dabei ist der zweite Schalter 90 zusammen mit dem Zeitglied 80 und der zweiten Begrenzungseinheit 35 optional vorgesehen, so dass im Falle des Weglassens des zweiten Schalters 90 der Ausgang des ersten gesteuerten Schalters 85 direkt auf die Elektromaschine 10 zur Umsetzung zugeführt wird. Gemäß einer alternativen Ausführungsform ermittelt die Ermittlungseinheit 70 statt wie beschrieben, die durch den Drehmomentenbeitrag der Elektromaschine 10 dem Energiespeicher 15 entnommenen Energiemenge W, den von der Elektromaschine 10 aufgebrachten Drehimpuls H=M*t. Die Vorgabeeinheit 75 gibt dann einen entsprechend applizierten maximal zulässigen Drehimpuls HMAX vor, der in der ersten Begrenzungseinheit 30 mit dem Wert H der Ermittlungseinheit 70 verglichen wird. Für H< HMAX wird der erste gesteuerte Schalter 85 von der ersten Begrenzungseinheit 30 derart angesteuert, dass der Ausgang des ersten gesteuerten Schalters 85 mit dem Sollwertausgang MSOLLE der Umsetzeinheit 25 verbunden ist und dass andernfalls, also für H > HMAX der Ausgang des Nullwertspeichers 95 mit dem Ausgang des ersten gesteuerten Schalters 85 verbunden ist. Auf diese Weise wird mit jedem Erreichen von HMAX durch H der gleiche Bewegungseffekt in Form der gleichen Beschleunigung am Fahrzeug erzielt.
Für die Ermittlung des Drehimpulses ist die Zuführung der Drehzahl n zur Ermittlungseinheit 70 nicht erforderlich.
Gemäß einer weiteren dritten Alternative reicht es auch aus, wenn die Ermittlungseinheit 70 lediglich die Zeit t seit dem Auftreten eines von null verschiede- nen Wertes am Ausgang des ersten gesteuerten Schalters 85 erfasst und diesen
Wert mit einem vom Vorgabespeicher 75 vorgegebenen Maximalwert TMAχ der ersten Begrenzungseinheit 30 verglichen wird. Dabei wird der vorgegebene Maximalwert TMAX für die Zeit auf einem Prüfstand geeignet appliziert derart, dass möglichst für jeden Vorgang, bei dem das resultierende Sollmoment MSOLL durch einen Drehmomentenbeitrag der Elektromaschine 10 größer Null umgesetzt werden soll, keine unerwünscht starke Entladung des Energiespeichers 15 auftritt. Entsprechend wird für die zweite Alternative der Vorgabewert HMAX beispielsweise auf einem Prüfstand derart geeignet appliziert, dass möglichst für jeden Vorgang, bei dem ein resultierendes Sollmoment MSOLL durch einen positiven Mo- mentenbeitrag der Elektromaschine 10 unterstützt werden soll, keine unerwünscht starke Entladung des Energiespeichers 15 auftritt.
Somit wird durch die Vorgabe WMAX für die dem Energiespeicher 15 entnehmbare Energiemenge oder durch die Vorgabe HMAχfür den von der Elektromaschine 10 aufgebrachten Drehimpuls für jeden Vorgang, bei dem der resultierende Soll- wert MSOLL für das Drehmoment unter Mithilfe der Elektromaschine 10 umgesetzt werden soll, indirekt eine vorgegebene Zeit definiert, die mit Erreichen des vorgegebenen Wertes WMAX durch den Wert W bzw. durch Erreichen des Wertes HMAX durch den Wert H abläuft, wobei maximal für diese jeweilige vorgegebene Zeit der Beitrag der Elektromaschine 10 zur Umsetzung des resultierenden Sollwertes MSOLL zur Verfügung gestellt wird. Im Falle der Vorgabe TMAX wird diese vorgegebene Zeit direkt als Festwert vorgegeben. TMAX kann dabei beispielsweise im einstelligen Sekundenbereich liegen. TMAX kann dabei beispielsweise 5 Sekunden betragen. Im Falle der Vorgaben HMAχ θder TMAX sind der zweite gesteu- erte Schaltung 90, das Zeitglied 80 und die zweite Begrenzungseinheit 35 nicht erforderlich.
Erfindungsgemäß wird also der Beitrag der Elektromaschine 10 zur Umsetzung des resultierenden Sollwertes MSOLL für das Drehmoment entweder mit Ablauf der Zeit, für die der resultierende Sollwert MSOLL vorgegeben wird, oder nach Ablauf der vorgegebenen Zeit zurückgenommen, je nach dem, welche der beiden Zeiten früher abläuft. Die vorgegebene Zeit wird dabei wie zuvor beschrieben entweder direkt über TMAX oder indirekt über WMAX oder HMAX bestimmt. Läuft also die Zeit, für die der resultierende Sollwert MSOLL vorgegeben wird, früher ab, so wird der Beitrag der Elektromaschine 10 mit dem Zu-Null-Setzen des Sollwertes
MSOLLE seitens der Umsetzeinheit 25 zurückgenommen. Läuft hingegen die vorgegebene Zeit früher ab als die Zeit, für die der resultierende Sollwert MSOLL vorgegeben wird, so wird durch die beschriebene Ansteuerung des ersten gesteuerten Schalters 85 mit Erreichen der vorgegebenen Zeit TMAX bzw. mit Erreichen des vorgegebenen Wertes WMAX für die entnommene Energiemenge bzw. HMAX für den aufgebrachten Drehimpuls der Beitrag der Elektromaschine 10 zur Umsetzung des resultierenden Sollwertes MSOLL zurückgenommen. Im letzt genannten Fall, in dem die Zeit, für die der resultierende Sollwert MSOLL vorgegeben wird, später als die vorgegebene Zeit abläuft, wird nach Ablauf der vorgegebenen Zeit der Energiespeicher 15 vom Verbrennungsmotor 5 auf einen vorgegebenen
Wert, beispielsweise in Form einer vorgegebenen Spannung oder einer vorgegebenen Ladung, geladen. Dabei kann es vorgesehen sein, den ersten gesteuerten Schalter 85 und gegebenenfalls den zweiten gesteuerten Schalter 90 frühestens dann zur Verbindung des Ausgangs der Umsetzeinheit 25 mit dem Sollwert MSOLLE für das von der Elektromaschine 10 aufzubringende Drehmoment mit der Elektromaschine 10 zu verbinden, um einen erneuten Beitrag der Elektromaschi- ne 10 zur Umsetzung des resultierenden Sollmoments MSOLL ZU ermöglichen, wenn der Energiespeicher 15 auf den vorgegebenen Wert, beispielsweise die vorgegebene Spannung oder die vorgegebene Ladung aufgeladen wurde. Zu diesem Zweck wird die aktuelle Ladung bzw. die aktuelle Spannung des Energiespeichers 15 mit der vorgegebenen Ladung bzw. mit der vorgegebenen Spannung verglichen und die beschriebene Schaltung des ersten gesteuerten Schalters 85 und gegebenenfalls des zweiten gesteuerten Schalters 90 zur Ermöglichung des Beitrages der Elektromaschine 10 für die Umsetzung des resul- tierenden Sollmoments MSoLi_veranlasst, sobald die aktuelle Ladung des Energiespeichers 15 die vorgegebene Ladung erreicht, bzw. sobald die aktuelle Spannung des Energiespeichers 15 die vorgegebenen Spannung erreicht. Die vorgegebene Ladung bzw. die vorgegebene Spannung des Energiespeichers 15 kann dabei beispielsweise auf einem Prüfstand geeignet appliziert werden und ist so gewählt, dass eine Energieentnahme aus dem Energiespeicher 15 in Höhe von WMAX bzw. das Aufbringen eines Drehimpulses von der Elektromaschine 10 in Höhe von HMAχ bzw. eine Energieentnahme aus dem Energiespeicher 15 für die vorgegebene Zeit TMAX nicht zu einem unerwünscht starken Entladen des Energiespeichers 15 führt.
In Figur 3 ist ein Ablaufplan für einen beispielhaften Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Nach dem Start des Programms wird zu einem Zeitpunkt 100 von der Auswerteeinheit 65 das resultierende Sollmoment MSOLL ermittelt. Anschließend wird zu einem Programmpunkt 105 verzweigt.
Bei Programmpunkt 105 prüft die Umsetzeinheit 25, ob das resultierende Sollmoment MSOLL allein durch den Verbrennungsmotor 5 eingestellt werden kann. Ist dies der Fall, so bildet die Umsetzeinheit 25 MSOLLV = MSOLL und MSOLLE = 0 bei einem Programmpunkt 140 und das Programm wird anschließend verlassen. Stellt die Umsetzeinheit 25 fest, dass das resultierende Sollmoment MSOLL nicht allein durch den Verbrennungsmotor 5 einstellbar ist, so wird zu einem Programmpunkt 110 verzweigt.
Bei Programmpunkt 110 setzt die Umsetzeinheit 25 das Sollmoment MSOLLV für den Verbrennungsmotor 5 auf das maximal vom Verbrennungsmotor 5 einstell- bare Drehmoment und das Sollmoment MSOLLE für die Elektromaschine 10 auf das resultierende Sollmoment MSOLL abzüglich des maximal vom Verbrennungsmotor 5 einstellbare Drehmoment. Anschließend wird zu einem Programmpunkt 115 verzweigt.
Bei Programmpunkt 115 ermittelt die Ermittlungseinheit 70 in der zuvor beschriebenen Weise den Wert W für die dem Energiespeicher 15 bis zum aktuellen Zeitpunkt entnommene Energiemenge W. Anschließend wird zu einem Programmpunkt 120 verzweigt.
Bei Programmpunkt 120 prüft die erste Begrenzungseinheit 30, ob W > WMAX ist. Ist dies der Fall, so wird zu einem Programmpunkt 125 verzweigt. Andernfalls wird zu einem Programmpunkt 130 verzweigt.
Bei Programmpunkt 125 wird das Ausgangssignal der ersten Begrenzungseinheit
30 gesetzt und der erste gesteuerte Schalter 85 zur Verbindung des Wertes 0 aus dem Nullwertspeicher 95 mit der Elektromaschine 10 veranlasst. Anschließend wird der Energiespeicher 15, sobald und soweit es das umzusetzende resultierende Sollmoment MSOLL zulässt vom Verbrennungsmotor 5 bis zum Errei- chen einer vorgegebenen Spannung oder einer vorgegebenen Ladung aufgeladen. Anschließend wird das Programm verlassen.
Bei Programmpunkt 130 prüft die zweite Begrenzungseinheit 35, ob W/T größer als der dafür vorgegebene Schwellwert S ist. Ist dies der Fall, so wird zu einem Programmpunkt 135 verzweigt, andernfalls wird zu Programmpunkt 115 zurück verzweigt und ein neuer, aktueller Wert für die entnommene Energiemenge W ermittelt.
Bei Programmpunkt 135 veranlasst die zweite Begrenzungseinheit 35 für eine vorgegebene Zeit den zweiten gesteuerten Schalter 90 zur Verbindung des Wertes 0 aus dem Nullwertspeicher 95 mit der Elektromaschine 10 und damit zur Unterbrechung des Beitrages der Elektromaschine 10 für die Umsetzung des resultierenden Sollwertes MSOLL- Anschließend wird zu Programmpunkt 100 zurück verzweigt, um einen neuen resultierenden Sollwert MSOLL ZU ermitteln. Die vorge- gebene Zeit für die Umschaltung des zweiten gesteuerten Schalters 90 zur Ver- bindung des Wertes O aus dem Nullwertspeicher 95 mit der Elektromaschine 10 kann beispielsweise auf einem Prüfstand derart geeignet appliziert werden, dass sichergestellt wird, dass eine gewünschte Höchstenergiemenge pro Zeiteinheit nicht aus dem Energiespeicher 15 entnommen werden kann.
Die Ermittlung des Wertes W bei Programmpunkt 115 erfolgt gemäß Gleichung (2).
Anstelle der Ermittlung der aus dem Energiespeicher 15 entnommenen Energie- menge und deren Vergleich mit WMAX bei den Programmpunkten 115 und 120 kann wie beschrieben auch der von der Elektromaschine 10 aufgebrachte Drehimpuls H ermittelt und mit HMAX verglichen werden oder einfach die Zeit T ermittelt und mit der vorgegebenen Zeit TMAX verglichen werden. In den beiden letzt genannten Fällen sind dann die Programmpunkt 130 und 135 nicht erforderlich, so dass die Nein- Verzweigung von Programmpunkt 120 direkt auf Programmpunkt 100 führt. Optional kann auch bei der Ermittlung der entnommenen Energiemenge W und deren Vergleich mit WMAX auf die Programmpunkte 130 und 135 verzichtet und bei der Nein-Verzweigung aus Programmpunkt 120 direkt auf Programmpunkt 110 zurück verzweigt werden. In diesem Fall sind das Zeitglied 80, die zweite Begrenzungseinheit 35 und der zweite gesteuerte Schalter 90 nicht erforderlich.
In Figur 4 ist die Ermittlung der dem Energiespeicher 15 entnommene Energiemenge W bzw. des von der Elektromaschine 10 aufgebrachten Drehimpulses H anhand eines Zeitdiagramms dargestellt. Dabei zeigt Figur 4 den Verlauf des vom Elektromotor 10 aufgebrachten Drehmoments M bzw. der vom Elektromotor 10 aufgebrachten Leistung P über der Zeit t. Von einem ersten Zeitpunkt ti bis zu einem nachfolgenden zweiten Zeitpunkt X2 soll dabei die Elektromaschine 10 einen Beitrag zur Umsetzung des resultierenden Sollwertes MSOLL leisten. Somit kann die zwischen dem ersten Zeitpunkt ti und dem zweiten Zeitpunkt X2 dem
Energiespeicher entnommene Energiemenge W durch Integration des Verlaufs der von der Elektromaschine 10 aufgebrachten Leistung P über der Zeit t zwischen dem ersten Zeitpunkt ti und dem zweiten Zeitpunkt X2 ermittelt werden. Die zwischen dem ersten Zeitpunkt ti und dem zweiten Zeitpunkt X2 dem Energie- Speicher 15 entnommene Energiemenge ergibt sich dann als Fläche unter dem Verlauf der Leistung P über der Zeit t zwischen dem ersten Zeitpunkt ti und dem zweiten Zeitpunkt X2 und ist in Figur 4 schraffiert dargestellt und mit dem Bezugszeichen 97 gekennzeichnet. Wird statt des Verlaufs der Leistung P über der Zeit t der Verlauf des von der Elektromaschine 10 aufgebrachten Drehmoments M über der Zeit t betrachtet, so entspricht die in Figur 4 schraffiert dargestellte Fläche 97 in diesem Fall dem von der Elektromaschine 10 aufgebrachten Drehimpuls H. Der zweite Zeitpunkt t2 ist dabei entweder der Zeitpunkt, zu dem die Vorgabe des resultierenden Sollwertes MSOLL beendet wurde oder wie in Figur 4 aufgrund des auch nach dem zweiten Zeitpunkt t2 angedeuteten angeforderten Mo- mentenbeitrags der Elektromaschine 10 der Zeitpunkt des Ablaufs der vorgegebenen Zeit, je nachdem welche der beiden Zeiten früher abläuft. Somit ergibt sich ausgehend von Gleichung (2) für die Ermittlung der aus dem Energiespeicher 15 entnommenen Energiemenge durch die Ermittlungseinheit 70 in allgemeinster Form
Figure imgf000017_0001
Entsprechend ergibt sich für die Ermittlung des von der Elektromaschine 10 aufgebrachten Drehimpulses H durch die Ermittlungseinheit 70 in allgemeiner Form
H = Ϊ M * dt (4).
Dabei ist tl der Zeitpunkt zu dem die Momentenanforderung in Form des resultierenden Sollwertes MSOLL und damit die Momentenanforderung MSOLLE für die Elektromaschine 10 erstmals auftritt.
Die beschriebene Unterstützung der Elektromaschine 10 über die Umsetzung des resultierenden Sollwertes Msoι_ι_ wird auch als „Boost" bezeichnet und kann beispielsweise zur Kompensation des so genannten Turbolochs im Falle des Be- triebs des Verbrennungsmotors 5 mit einem Turbolader oder zur Erhöhung des
Fahrspaßes (mehr Durchzug durch mehr Drehmoment) verwendet werden. Bei diesem „Boost"- Betrieb wird von einem üblicher Weise vorliegenden Momentenwunsch der Ladestrategie, bei dem der Energiespeicher 15 durch den Betrieb des Verbrennungsmotors 5 auf eine vorgegebene Spannung oder eine vorgegebene Ladung aufgeladen werden soll, abgewichen und stattdessen Energie aus dem Energiespeicher 15 entnommen.
In dem Falle, in dem die für einen „Boost"- Vorgang aus dem Energiespeicher 15 entnommene Energiemenge W kleiner als WMAX geblieben ist, kann das dann gebildete Wz in dem Maße reduziert werden, wie der Energiespeicher bis zum nächsten „Boost"- Vorgang aufgeladen wurde. So kann beispielsweise eine Kennlinie appliziert werden, die jeder aktuellen Spannung des Energiespeichers 15 bzw. jeder aktuellen Ladung des Energiespeichers 15 einen Wert für Wz zuordnet, so dass mit Hilfe dieser Kennlinie für den jeweiligen aktuellen Wert der Spannung oder der Ladung des Energiespeichers 15 nach einem „Boost"- Vorgang der jeweils zugeordnete Wert Wz für die verbrauchte Energiemenge in der Ermittlungseinheit 70 aktualisiert wird. Mit Erreichen der vorgegebenen Spannung bzw. Ladung des Energiespeichers 15 wird Wz zu Null.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinheit (1) mit wenigstens einem Verbrennungsmotor (5) und wenigstens einer mit dem wenigstens einen Verbrennungsmotor (5) mechanisch gekoppelten Elektromaschine (10), wobei ein Sollwert für eine Ausgangsgröße der Antriebseinheit (1) durch den wenigstens einen Verbrennungsmotor (5) und die wenigstens eine Elektromaschine (10) umgesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Beitrag der wenigstens einen Elektromaschine (10) zur Umsetzung des Sollwertes für die Ausgangsgröße maximal für eine vorgegebene Zeit zur Verfügung gestellt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Beitrag der wenigstens einen Elektromaschine (10) zur Umsetzung des Sollwertes für die Ausgangsgröße entweder mit Ablauf der Zeit, für die der Sollwert vorgegeben wird, oder nach Ablauf der vorgegebenen Zeit zurückgenommen wird, je nachdem, wel- che der beiden Zeiten früher abläuft.
3. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgegebene Zeit als Festwert vorgegeben wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgegebene Zeit abhängig von einer einem Energiespeicher (15) entnommenen Energie vorgegeben wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgegebene Zeit so gewählt wird, dass während der vorgegebenen Zeit nicht mehr als eine vorgegebene Energiemenge dem Energiespeicher (15) entnommen wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, soweit dieser auf Anspruch 2 rückbezogen ist, dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall, in dem die Zeit, für die der Sollwert vor- gegeben wird, früher als die vorgegebene Zeit abläuft, der nicht für die Umsetzung des Sollwertes für die Ausgangsgröße genutzte Anteil an der vorgegebenen Energiemenge für die Umsetzung eines nachfolgend vorgegebenen weiteren Sollwertes für die Ausgangsgröße genutzt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die pro Zeiteinheit aus dem Energiespeicher (15) entnehmbare Energiemenge auf einen vorgegebenen Wert begrenzt wird.
8. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall, in dem die Zeit, für die der Sollwert vorgegeben wird, später als die vorgegebene Zeit abläuft, nach Ablauf der vorgegebenen Zeit ein Energiespeicher (15) auf einen vorgegebenen Wert, vorzugsweise eine vorgegebene Spannung, geladen wird.
9. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgegebene Zeit abhängig von einem aufgebrachten Drehimpuls der Antriebseinheit (1) vorgegeben wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgegebene Zeit so gewählt wird, dass während der vorgegebenen Zeit nicht mehr als ein vorgegebener Drehimpuls aufgebracht wird.
11. Vorrichtung (20) zum Betreiben einer Antriebseinheit (1) mit wenigstens einem Verbrennungsmotor (5) und wenigstens einer mit dem wenigstens einen Verbrennungsmotor (5) mechanisch gekoppelten Elektromaschine (10), wobei Mittel (25) vorgesehen sind, die eine Umsetzung eines Sollwertes für eine Ausgangsgröße der Antriebseinheit (1) durch den wenigstens einen Verbrennungsmotor (5) und die wenigstens eine Elektromaschine (10) veranlassen, dadurch gekennzeich- net, dass Begrenzungsmittel (30, 35) vorgesehen sind, die den Beitrag der wenigstens einen Elektromaschine (10) zur Umsetzung des Sollwertes für die Ausgangsgröße maximal für eine vorgegebene Zeit zur Verfügung stellen.
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