WO2009100788A1 - Verfahren und vorrichtung zum betreiben eines hybridantriebsystems - Google Patents

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Definitions

  • the invention relates to a method and a motor control unit for operating a hybrid drive system. More particularly, the invention relates to a method and engine control unit for providing an adapted target torque in a hybrid drive system.
  • a motor control is performed such that the torques applied to the drive train add up to a torque desired by the driver.
  • a torque model is used in a combustion engine, which assigns engine variables such as injection quantity, ignition angle, throttle position and the like to a desired torque.
  • the torque model is determined by parameterizing an individual internal combustion engine or engine type on a test bench.
  • the accuracy of such a torque model which is determined by the difference between the desired torque (target torque) and the actual torque actually obtained, is limited and is, for example, between 0 and 10% due to incorporation into manufacturing tolerances.
  • the percentage torque deviation depends on the respective operating point of the motor (speed, torque, temperature, etc.).
  • the friction and converter losses are calculated on the basis of further models, which are also subject to a certain degree of inaccuracy.
  • a torque model is used which may have a corresponding inaccuracy of the provided actual torque and is also load point-dependent.
  • a method for operating a hybrid drive system with an internal combustion engine and an electric lift comprises: providing a desired torque indicative of a drive torque to be supplied by the internal combustion engine;
  • Determining an adapted target torque depending on the provided target torque and a provided adaptation value Controlling the internal combustion engine with engine sizes determined as a function of the adapted setpoint torque in order to set a drive torque dependent on the setpoint torque, wherein the adaptation value is provided as a function of a load point of the hybrid drive system, wherein the loadpoint is an indication of a between combustion engine and Electric drive indicates existing torque balance.
  • the above method makes it possible to adjust the torque adaptation of the target torque depending on the load point at which the hybrid drive system of internal combustion engine and electric drive is operated in a hybrid drive. As a result, disadvantages can be avoided, which would result from a torque adjustment with a constant adaptation value, since depending on the load point of the influence of the load torque of the electric drive, regardless of the respective load point, the target torque is applied.
  • the above method therefore provides for adaptation values adapted to different load points.
  • a plurality of adaptation values and the load points associated therewith are provided in an adaptation value map.
  • the integrator component of the speed control is used to update the adaptation value for the load point.
  • the load point results from the actual torque provided by the engine and the actual torque received by the electric motor and is provided by the engine control unit.
  • the provided adaptation value can be added to the setpoint torque in order to obtain the adapted setpoint torque.
  • the indication of the load point can be determined by determining the load torque received by the electric drive during unloaded idling of the hybrid drive system. Furthermore, the adaptation value provided by the indication of the load point may be updated during unloaded idling of the hybrid propulsion system.
  • a speed control can be active during the unloaded idling of the hybrid drive system, wherein the adaptation value assigned to the instantaneous load point is updated by means of a variable from the speed control.
  • the adaptation value assigned to the instantaneous load point can be updated by means of an integrator value from the speed control provided with an integration component.
  • the adaptation value assigned to the instantaneous load point can be determined with the aid of a total sum torque of the internal combustion engine and of the electric boost minus the loss torques.
  • the updating can take place by replacing the adaptation value assigned to the instantaneous load point by the integrator value, if the control loop of the speed control has not taken into account the instantaneous adaptation value assigned to the load point, or the updating can take place by applying the adaptation value associated with the instantaneous load point to the integrator value, if the control loop of the speed control has taken into account the instantaneous adaptation value assigned to the load point.
  • an engine control unit for operating a hybrid propulsion system that includes an internal combustion engine and an electric lift.
  • the engine control unit comprises: a torque model unit for driving the internal combustion engine with engine variables determined depending on an adapted setpoint torque, a unit for determining the adapted setpoint torque dependent on the setpoint torque and a provided adaptation value by a drive torque dependent on the setpoint torque set; an adaptation value unit for providing the adaptation value depending on an indication of a load point of the hybrid drive system, wherein the Load point indicates an indication of an existing between internal combustion engine and electric drive torque balance.
  • an engine control unit is provided with a speed control for adjusting a speed of the hybrid drive system in an unloaded idle and for providing a variable from the speed control, with the aid of which the adaptation value provided by the indication of the load point is updated during an unloaded idling of the hybrid drive system ,
  • an engine system having a hybrid drive system including an engine and an electric drive and having the above engine control unit is provided.
  • a computer program which contains a program code which, when executed on a data processing unit, in particular in a motor control unit, carries out the above method.
  • FIG. 1 is a hybrid drive system according to an embodiment of the invention
  • FIG. 2 is a schematic representation of the function of a motor controller according to an embodiment of the invention.
  • a hybrid drive system with a first drive unit, in particular an internal combustion engine 2, and a second drive unit, in particular an electric motor 3, which are arranged on a common output shaft 4 is shown.
  • the internal combustion engine 2 is connected via a coupling 5 to the electric motor 3 can be coupled.
  • the components of the drive system 2, 3, 4, 5 are controlled by a motor control unit 6.
  • an indication of a nominal torque is usually provided, from which, with the aid of a torque model, engine variables, such as, for example, are determined. Throttle position, ignition angle, injection quantity and the like are determined, with which the engine 2 is driven.
  • the torque model is parameterized individually or type-dependent for the internal combustion engine 2, so that, ideally, when specifying the specification of the target torque, an actual torque is set which corresponds exactly to the desired torque.
  • the parameterization is carried out in practice only with a limited accuracy, so that it may come to the deviation between the predetermined target torque and the provided by the engine 2 actual torque. These deviations can also vary over the life of the internal combustion engine 2.
  • an adaptation value is determined in a conventional drive system with only one internal combustion engine in the unloaded idle mode, in which no torque is applied to the output shaft, the predetermined target torque, the example given via an accelerator pedal of a motor vehicle driver's desired torque corresponds, is added. This allows the engine to be operated in accordance with an adjusted desired torque.
  • the determined adaptation value is thus adapted to the idling operation of the internal combustion engine.
  • the idling operation can now take place at different load points, depending on which torque the electric motor 3 of the hybrid drive receives.
  • the adaptation in idle mode can be performed without concern of an external load torque on the output shaft 4, there are many load points at which the hybrid drive system may be located.
  • the internal combustion engine 2 can output a positive torque (drive torque). give, which is received by the electric motor 3, which is located for example in a generator mode. As a result, the total torque on the output shaft is 0 Nm.
  • the adaptation values needed for the different load points to compensate for the inaccuracies of the torque model may be different. It is therefore proposed to set the adaptation value with which the predetermined setpoint torque is applied to engine variables before conversion in a hybrid drive system as a function of the respective load point of the hybrid drive system in the unloaded idling mode.
  • FIG. 2 schematically shows a block diagram for illustrating the method for operating a hybrid drive system 1 and a method for learning adaptation values as a function of load points of a hybrid drive system 1.
  • the methods may be part of the engine control and are preferably carried out in the common engine control unit 6, which also contains other functions for driving the internal combustion engine 2 of the hybrid drive system or the electric motor 3 provided therein.
  • the schematic representation of FIG. 2 shows the part of the control of the hybrid drive system, which relates to the control of the internal combustion engine 2.
  • a predetermined setpoint torque M S ⁇ ⁇ for example, in an operating state of the hybrid drive system, in which the entire torque is to be provided only via the engine 2, the predetermined by the driver via an accelerator pedal position driver request torque.
  • This predetermined desired torque M S ⁇ ⁇ is supplied to a selection element 11, for example in the form of a demultiplexer.
  • the desired torque Msoii is passed from the selection element 11 depending on a selection signal L to a summer 12.
  • the selection signal L indicates whether a likewise provided speed control 17 is active or not.
  • the speed control 17 is usually deactivated when the engine 2 is not in an unloaded idle mode.
  • the specification of whether the engine is in an unloaded idling mode is specified externally or in the mode Gate control unit 6 determined from other operating variables.
  • the speed control is deactivated, for example by the selection signal is changed and thereby the target torque Msoii is forwarded to the summer 12.
  • the setpoint torque Msoii is applied to an adaptation value M A , which indicates a correction torque.
  • the adaptation value is added to the predetermined setpoint torque M S ⁇ ⁇ .
  • the corrected setpoint torque M S ⁇ ⁇ is fed to a torque model unit 13, the determined from the predetermined corrected target torque M S ⁇ ⁇ engine sizes S1, S2, S3, etc., and this the internal combustion engine 2 is available to operate this.
  • the engine sizes provided may be, for example, the ignition timing (ignition angle), the throttle position and the injection quantity.
  • Other adjustable motor sizes for controlling the internal combustion engine 2, with which the corrected target torque can be adjusted, are conceivable.
  • the adaptation value M A is provided by an adaptation value unit 14.
  • the adaptation value unit 14 includes an adaptation value memory 15 and an interpolation unit 16. Furthermore, the adaptation value unit 14 receives an indication of the instantaneous load point (torque specification) of the hybrid drive in the form of a load point signal LPS.
  • the load point signal indicates the torque contributions of the engine 2 and the electric motor 3 in the unloaded idle mode of the hybrid drive system.
  • a positive drive torque is usually provided by the internal combustion engine 2, which is recorded by a negative load torque of the electric motor 3, which is located in a generator operation, for example for charging a vehicle battery.
  • the drive torque on the output shaft is 0 Nm.
  • the adaptation value M A is determined from the information provided about the load point. This can be done, for example, by means of an adaptation value map stored in the adaptation value memory 15.
  • adaptation values for load points are determined by an interpolation for which no concrete values are stored in the adaptation value memory 15.
  • adaptation values can be determined using a suitable adaptable function with respect to the given load point.
  • adaptation values to be stored in the map compensate for the inaccuracies of the torque model with respect to the individual combustion engine or those resulting from the aging of the internal combustion engine 2.
  • the adaptation values M A should therefore be taught in before commissioning of the internal combustion engine 2 and be updated continuously or at regular intervals.
  • the update of an adaptation value stored in the adaptation map takes place in the unloaded idling mode of the hybrid drive system 1.
  • the speed control 17 is activated, which provides a control torque M Re ge of the selection unit 11 for setting a constant speed.
  • the selection signal L indicates that the control torque M Re gei instead of the desired torque M S ⁇ ⁇ the summing element 12 is provided.
  • the speed control 17 receives as inputs a predetermined SoII- idle speed n S oii_Leeriauf and the current actual speed n ⁇ st .
  • the speed control 17 is preferably designed as a PID controller and has a proportional element P, an integration member I and a differentiating member D.
  • the integration element I adjusts in the steady state of the speed control to a specific integrator value.
  • the integrator value represents a correction value M K for the adaptation value M A at the corresponding instantaneous load point, since the speed control 17 in the control loop also contains the summing element 12, by which the control torque MRegei is also applied during the active speed control with the current adaptation value M A from the adaptation value unit 14.
  • the correction value M K is therefore added to the existing at the load point adaptation value M A.
  • the correction value M K can also be determined from the total sum torque of the internal combustion engine 2 and of the electric motor 3 minus the torque losses.
  • the adaption of the adaptation values stored in the adaptation value map can always take place when the hybrid drive system is in unloaded idling and the speed control is in the steady state. Then, the integration value M ⁇ has assumed a constant amount.
  • an adaptation value M A is stored for each load point of the internal combustion engine 2. Furthermore, the adaptation value map can take into account different engine and converter oil temperatures and different speeds. When determining the load point, it is sufficient to determine the load point of the internal combustion engine 2, since the electric motor 3 in unloaded idle must provide exactly the same amount of torque with a negative sign.
  • the correction values M K provided via the integrator value of the adaptation value unit 14 can be limited for each adaptation step and / or weighted with a weighting factor.
  • the adaptation value can also be included in the feedforward control of the idling control, instead of correcting the modeled torque loss.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Hybridantriebsystems mit einem Verbrennungsmotor (2) und einem Elektroantrieb (3) mit folgenden Schritten: Bereitstellen eines Soll-Drehmoments (MSoll), das ein vom Verbrennungsmotor zu lieferndes Antriebsmoment angibt; Ermitteln eines adaptierten Soll-Drehmoments (MSoll') abhängig von dem Soll-Drehmoment (MSoll) und einem bereitgestellten Adaptionswert (MA); Ansteuern des Verbrennungsmotors (2) mit abhängig von dem adaptierten Soll-Drehmoment (MSoll') ermittelten Motorgrößen, um das von dem Soll-Drehmoment (MSoll) vorgegebene Antriebsmoment an dem Verbrennungsmotor (2) einzustellen; dadurch gekennzeichnet, dass der Adaptionswert (MA) abhängig von einem Lastpunkt des Hybridantriebsystems bereitgestellt wird, wobei der Lastpunkt eine zwischen Verbrennungsmotor (2) und Elektroantrieb (3) bestehende Momentenbilanz angibt.

Description

Beschreibung
Titel
Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines Hybridantriebsystems
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Motorsteuereinheit zum Betreiben eines Hybridantriebsystems. Die Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren und eine Motorsteuereinheit, um ein adaptiertes Soll-Drehmoment in einem Hybridan- triebsystem bereitzustellen.
Stand der Technik
Bei Hybridantrieben mit einem Verbrennungsmotor und einem auf dem Antriebs- sträng angeordneten Elektromotor wird eine Motorsteuerung so vorgenommen, dass sich die auf den Antriebsstrang aufgebrachten Momente zu einem vom Fahrer gewünschten Drehmoment summieren.
Zum Einstellen eines gewünschten Drehmoments wird bei einem Verbrennungs- motor ein Drehmomentenmodell verwendet, das einem Soll-Drehmoment Motorgrößen, wie z.B. Einspritzmenge, Zündwinkel, Drosselklappenstellung und dergleichen zuordnet. Das Drehmomentenmodell wird durch Parametrisierung eines individuellen Verbrennungsmotors oder eines Motortyps auf einem Prüfstand ermittelt. Die Genauigkeit eines solchen Drehmomentenmodells, die sich aus dem Unterschied zwischen dem gewünschten Drehmoment (Soll-Drehmoment) und dem tatsächlich erhaltenen Ist-Drehmoment bestimmt, ist allerdings begrenzt und liegt beispielsweise aufgrund von Einbau in Fertigungstoleranzen zwischen 0 und 10%. Die prozentuale Momentenabweichung hängt dazu noch vom jeweiligen Be- triebspunkt des Motors (Drehzahl, Drehmoment, Temperatur usw.) ab. Die Rei- bungs- und Wandlerverluste werden anhand von weiteren Modellen berechnet, die ebenfalls einer gewissen Ungenauigkeit unterliegen.
Auch zur Bestimmung des Istmoments des in dem Hybridantrieb verwendeten E- lektromotors wird ein Drehmomentenmodell verwendet, das eine entsprechende Ungenauigkeit des bereitgestellten Istmoments aufweisen kann und zudem last- punktabhängig ist.
Insbesondere im Leerlauf des Antriebssystems ist es wichtig, die Drehmomentenbeiträge des Verbrennungsmotors und des Elektromotors genau zu kennen, da Momentenabweichungen zwischen dem Soll-Moment und dem über die entsprechenden Drehmomentenmodelle ermittelten Drehmoment sich sofort als Drehzahländerungen bemerkbar machen können, die durch Eingriff eines Leerlauf- drehzahlreglers erst wieder ausgeglichen werden müssen.
Ebenso ist es auch bei höheren Drehzahlen wichtig, dass das gesamte Soll- und Ist-Moment genau übereinstimmen, damit der Fahrer per Fahrpedal eine gewünschte Drehzahl einstellen und diese halten kann. Anderenfalls ändert sich durch Momentenungenauigkeiten die Motordrehzahl, ohne dass der Fahrer den Fahrpedalwinkel, mit dem dieser das Soll-Moment (Fahrerwunschmoment) vorgibt, ändert. Diese Effekte werden vom Fahrer als unkomfortabel wahrgenommen.
Bei einem herkömmlichen Antriebssystem mit nur einem Verbrennungsmotor sind in einem Motorsteuergerät Funktionen vorgesehen, die im Leerlaufbetrieb Verlustmomente adaptieren und dadurch die Momentengenauigkeit steigern. Dies erfolgt in der Regel durch Beaufschlagen des vorgegebenen Soll-Drehmoments mit einem zuvor ermittelten Adaptionswert. Die Bestimmung dieses Adaptionswertes beruht auf der Kenntnis, dass im stehenden (unbelasteten) Leerlauf bei kon- stanter Drehzahl das an der Abtriebswelle abgegebene Drehmoment exakt 0 Nm ist. Dadurch ist der Lastpunkt des Verbrennungsmotors eindeutig bestimmt. Bei einem Hybridantrieb ist ein solcher Algorithmus jedoch nicht mehr geeignet, da der Verbrennungsmotor im Leerlaufbetrieb jeden beliebigen Lastpunkt einnehmen kann, je nachdem, welches Lastmoment der Elektromotor, der sich beispielsweise im Generatorbetrieb befinden kann, auf die Abtriebswelle ausübt. So lassen sich die zum konstanten Leerlauf benötigten 0 Nm an der Abtriebswelle durch eine entsprechende Kombination von positivem Drehmoment (Antriebsmoment) des Verbrennungsmotors und negativem Drehmoment (Lastmoment) des Elektromotors erreichen.
Mit den herkömmlichen Adaptionsfunktionen ist es somit beim Hybridantrieb nicht möglich, die Momentenungenauigkeiten zuverlässig zu bestimmen und auszugleichen.
Es ist Aufgabe der Erfindung, die Momentengenauigkeit des gesamten Antriebs- Strangs zu verbessern und dadurch insbesondere zu erreichen, dass auch bei Wechseln in den Lastpunkten die Leerlaufdrehzahl eines Hybridantriebs konstant bleibt. Dadurch kann weiterhin erreicht werden, dass der Fahrer eine gewünschte Drehzahl mit dem Fahrpedal besser einstellen kann.
Offenbarung der Erfindung
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren zum Betreiben eines Hybridantriebsystems nach Anspruch 1 sowie durch die Motorsteuerung und das Motorsystem gemäß den nebengeordneten Ansprüchen gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltun- gen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Gemäß einem ersten Aspekt ist ein Verfahren zum Betreiben eines Hybridantriebsystems mit einem Verbrennungsmotor und einem Elektroantheb vorgesehen. Das Verfahren umfasst: Bereitstellen eines Soll-Drehmoments, das ein vom Verbrennungsmotor zu lieferndes Antriebsmoment angibt;
Ermitteln eines adaptierten Soll-Drehmoments abhängig von dem bereitgestellten Soll-Drehmoment und einem bereitgestellten Adaptionswert; Ansteuern des Verbrennungsmotors mit in Abhängigkeit von dem adaptierten Soll-Drehmoment ermittelten Motorgrößen, um ein von dem Soll-Drehmoment abhängiges Antriebsmoment einzustellen, wobei der Adaptionswert abhängig von einem Lastpunkt des Hybridantriebsys- tems bereitgestellt wird, wobei der Lastpunkt eine Angabe über eine zwischen Verbrennungsmotor und Elektroantrieb bestehende Momentenbilanz angibt.
Das obige Verfahren ermöglicht es, bei einem Hybridantrieb die Momentenadaption des Soll-Momentes abhängig von dem Lastpunkt einzustellen, an dem das Hybridantriebssystem aus Verbrennungsmotor und Elektroantrieb betrieben wird. Dadurch können Nachteile vermieden werden, die sich aus einer Drehmomentenanpassung mit einem konstanten Adaptionswert ergäben, da je nach Lastpunkt der Einfluss des Lastmoments des Elektroantriebs unabhängig von dem jeweiligen Lastpunkt das Soll-Drehmoment beaufschlagt wird. Das obige Verfahren sieht da- her vor, für verschiedene Lastpunkte angepasste Adaptionswerte vorzusehen.
Gemäß einer Ausführungsform werden mehrere Adaptionswerte und die diesen zugeordneten Lastpunkte in einem Adaptionswertkennfeld bereitgestellt.
In diesem Fall wird der Integratoranteil der Drehzahlregelung dazu verwendet, den Adaptionswert für den Lastpunkt zu aktualisieren. Der Lastpunkt ergibt sich aus dem vom Motor bereitgestellten Ist-Moment und dem vom Elektromotor aufgenommenen Ist-Moment und wird von der Motorsteuereinheit zur Verfügung gestellt.
Weiterhin kann der bereitgestellte Adaptionswert zu dem Soll-Drehmoment addiert werden, um das adaptierte Soll-Drehmoment zu erhalten.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann die Angabe über den Lastpunkt bestimmt werden, indem das von dem Elektroantrieb aufgenommene Lastmoment während eines unbelasteten Leerlaufs des Hybridantriebsystems bestimmt wird. Weiterhin kann der von der Angabe über den Lastpunkt bereitgestellte Adaptionswert während eines unbelasteten Leerlaufs des Hybridantriebsystems aktualisiert werden.
Insbesondere kann während des unbelasteten Leerlaufs des Hybridantriebsystems eine Drehzahlregelung aktiv sein, wobei der dem momentanen Lastpunkt zugeordnete Adaptionswert mit Hilfe einer Größe aus der Drehzahlregelung aktualisiert wird. Dabei kann der dem momentanen Lastpunkt zugeordnete Adaptionswert mithilfe eines Integratorwertes von der mit einer Integrationskomponente ver- sehenen Drehzahlregelung aktualisiert werden. Alternativ kann der dem momentanen Lastpunkt zugeordnete Adaptionswert mit Hilfe eines Gesamtsummenmomentes des Verbrennungsmotors und des Elektroanthebs abzüglich der Verlustmomente bestimmt werden.
Weiterhin kann das Aktualisieren durch Ersetzen des dem momentanen Lastpunkt zugeordneten Adaptionswertes durch den Integratorwert erfolgen, wenn die Regelungsschleife der Drehzahlregelung den momentanen, dem Lastpunkt zugeordneten Adaptionswert nicht berücksichtigt hat, oder das Aktualisieren kann durch Beaufschlagen des dem momentanen Lastpunkt zugeordneten Adaptionswertes mit dem Integratorwert erfolgen, wenn die Regelungsschleife der Drehzahlregelung den momentanen dem Lastpunkt zugeordneten Adaptionswert berücksichtigt hat.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist eine Motorsteuereinheit zum Betreiben eines Hybridantriebsystems vorgesehen, das einen Verbrennungsmotor und einen E- lektroantheb aufweist. Die Motorsteuereinheit umfasst: eine Drehmomentenmodelleinheit zum Ansteuern des Verbrennungsmotors mit abhängig von einem adaptierten Soll-Drehmoment ermittelten Motorgrößen, eine Einheit zum Ermitteln des adaptierten Soll-Drehmoments abhängig von dem Soll-Drehmoment und einem bereitgestellten Adaptionswert, um ein von dem Soll-Drehmoment abhängiges Antriebsmoment einzustellen; eine Adaptionswerteinheit zum Bereitstellen des Adaptionswertes abhängig von einer Angabe über einen Lastpunkt des Hybridantriebsystems, wobei der Lastpunkt eine Angabe über eine zwischen Verbrennungsmotor und Elektroantrieb bestehende Momentenbilanz angibt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist eine Motorsteuereinheit mit einer Drehzahlregelung zum Einregeln einer Drehzahl des Hybridantriebsystems in einem unbelasteten Leerlauf und zum Bereitstellen einer Größe aus der Drehzahlregelung vorgesehen, mit deren Hilfe der von der Angabe über den Lastpunkt bereitgestellte Adaptionswert während eines unbelasteten Leerlaufs des Hybridantriebsystems aktualisiert wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Motorsystem mit einem Hybridantriebsystem, das einen Verbrennungsmotor und einen Elektroantrieb aufweist, und mit der obigen Motorsteuereinheit vorgesehen.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Computerprogramm vorgesehen, das einen Programmcode enthält, der, wenn er auf einer Datenverarbeitungseinheit, insbesondere in einer Motorsteuereinheit, ausgeführt wird, das obige Verfahren ausführt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Hybridantriebssystem gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; und Fig. 2 eine schematische Darstellung der Funktion einer Motorsteuerung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
Beschreibung von Ausführungsformen
In Fig. 1 ist ein Hybridantriebsystem mit einer ersten Antriebseinheit, insbesondere einem Verbrennungsmotor 2, und einer zweiten Antriebseinheit, insbesondere einem Elektromotor 3, die an einer gemeinsamen Abtriebswelle 4 angeordnet sind, dargestellt. Der Verbrennungsmotor 2 ist über eine Kupplung 5 mit dem Elektro- motor 3 koppelbar. Die Komponenten des Antriebssystems 2, 3, 4, 5 werden durch eine Motorsteuereinheit 6 gesteuert.
Zur Ansteuerung des Verbrennungsmotors 2 wird in der Regel eine Angabe eines Soll-Drehmoment bereitgestellt, aus dem mit Hilfe eines Drehmomentenmodells Motorgrößen, wie z.B. Drosselklappenstellung, Zündwinkel, Einspritzmenge und dergleichen ermittelt werden, mit denen der Verbrennungsmotor 2 angesteuert wird. Das Drehmomentenmodell ist für den Verbrennungsmotor 2 individuell oder typenabhängig parametrisiert, so dass sich im Idealfall bei Vorgabe der Angabe des Soll-Drehmoments ein Ist-Moment einstellt, das dem Soll-Drehmoment genau entspricht.
Die Parametrisierung erfolgt jedoch in der Praxis nur mit einer begrenzten Genauigkeit, so dass es zur Abweichung zwischen dem vorgegebenen Soll-Drehmoment und dem vom Verbrennungsmotor 2 bereitgestellten Ist-Drehmoment kommen kann. Diese Abweichungen können zudem über die Lebensdauer des Verbrennungsmotors 2 variieren.
Um diese Abweichungen auszugleichen, wird bei einem herkömmlichen Antriebs- System mit nur einem Verbrennungsmotor im unbelasteten Leerlaufbetrieb, bei dem an der Abtriebswelle kein Drehmoment anliegt, ein Adaptionswert ermittelt, der dem vorgegebenen Soll-Drehmoment, das beispielsweise einem über ein Fahrpedal eines Kraftfahrzeugs vorgegebenen Fahrerwunschmoment entspricht, addiert wird. Dies ermöglicht, dass der Verbrennungsmotor gemäß einem ange- passten Soll-Drehmoment betrieben wird. Der ermittelte Adaptionswert ist somit an den Leerlaufbetrieb des Verbrennungsmotors angepasst.
Bei Hybridantriebsystemen kann der Leerlaufbetrieb nun bei verschiedenen Lastpunkten erfolgen, je nachdem, welches Drehmoment der Elektromotor 3 des Hyb- ridantriebs aufnimmt. Obwohl die Adaption im Leerlaufbetrieb ohne Anliegen eines äußeren Lastmoments auf der Abtriebswelle 4 durchgeführt werden kann, gibt es viele Lastpunkte, an denen sich das Hybridantriebsystem befinden kann. Z.B. kann der Verbrennungsmotor 2 ein positives Drehmoment (Antriebsmoment) ab- geben, das durch den Elektromotor 3, der sich beispielsweise in einem Generatorbetrieb befindet, aufgenommen wird. Dadurch ergibt sich als Gesamtmoment auf der Abtriebswelle 0 Nm.
Die für die unterschiedlichen Lastpunkte benötigten Adaptionswerte zum Ausgleichen der Ungenauigkeiten des Momentenmodells können verschieden sein. Es wird daher vorgeschlagen, den Adaptionswert, mit dem das vorgegeben Soll- Drehmoment vor dem Umrechnen in Motorgrößen beaufschlagt wird, bei einem Hybridantriebsystem abhängig von dem jeweiligen Lastpunkt des Hybridantrieb- Systems im unbelasteten Leerlaufbetrieb einzustellen.
In Fig. 2 ist schematisch ein Blockdiagramm zur Veranschaulichung des Verfahrens zum Betreiben eines Hybridantriebsystems 1 und eines Verfahrens zum Einlernen von Adaptionswerten abhängig von Lastpunkten eines Hybridantriebsys- tems 1 gezeigt. Die Verfahren können Teil der Motorsteuerung sein und werden vorzugsweise in der gemeinsamen Motorsteuereinheit 6 ausgeführt, die auch weitere Funktionen zum Ansteuern des Verbrennungsmotors 2 des Hybridantriebsystems bzw. des darin vorgesehenen Elektromotors 3 enthält. Die schematische Darstellung der Fig. 2 zeigt den Teil der Steuerung des Hybridantriebsystems, der die Ansteuerung des Verbrennungsmotors 2 betrifft.
Es wird von einem vorgegebenen Soll-Drehmoment MSθιι ausgegangen, das beispielsweise bei einem Betriebszustand des Hybridantriebsystems, bei dem das gesamte Drehmoment nur über den Verbrennungsmotor 2 bereitgestellt werden soll, dem vom Fahrer über eine Fahrpedalstellung vorgegeben Fahrerwunschmoment entspricht. Dieses vorgegebene Soll-Drehmoment MSθιι wird einem Auswahlelement 11 z.B. in Form eines Demultiplexers zugeführt. Das Soll-Drehmoment Msoii wird von dem Auswahlelement 11 abhängig von einem Auswahlsignal L an ein Summierglied 12 weitergegeben. Das Auswahlsignal L gibt an, ob eine eben- falls vorgesehene Drehzahlregelung 17 aktiv ist oder nicht. Die Drehzahlregelung 17 ist in der Regel deaktiviert, wenn sich der Verbrennungsmotor 2 nicht in einem unbelasteten Leerlaufbetrieb befindet. Die Angabe, ob sich der Motor in einem unbelasteten Leerlaufbetrieb befindet, wird extern vorgegeben bzw. in der Mo- torsteuereinheit 6 aus sonstigen Betriebsgrößen ermittelt. Sobald das vorgegebene Soll-Drehmoment MSθιι sich verändert bzw. ansteigt, wird die Drehzahlregelung deaktiviert, z.B. indem das Auswahlsignal geändert wird und dadurch das Soll- Drehmoment Msoii an das Summierglied 12 weitergeleitet wird.
In dem Summierglied 12 wird das Soll-Drehmoment Msoii mit einem Adaptionswert MA beaufschlagt, der ein Korrektur-Drehmoment angibt. Vorzugsweise wird der Adaptionswert zu dem vorgegebenen Soll-Drehmoment MSθιι addiert. Es sind jedoch auch andere Optionen denkbar, das Soll-Drehmoment MSθιι mit einem Kor- rekturwert zu beaufschlagen, z.B. durch Multiplikation und dergleichen. Das korrigierte Soll-Drehmoment MSθιι wird einer Momentenmodelleinheit 13 zugeführt, die aus dem vorgegebenen korrigierten Soll-Drehmoment MSθιι Motorgrößen S1 , S2, S3 usw. ermittelt und diese dem Verbrennungsmotor 2 zur Verfügung stellt, um diesen zu betreiben. Die bereitgestellten Motorgrößen können beispielsweise der Zündzeitpunkt (Zündwinkel), die Drosselklappenstellung sowie die Einspritzmenge sein. Weitere einstellbare Motorgrößen zur Ansteuerung des Verbrennungsmotors 2, mit denen das korrigierte Soll-Drehmoment eingestellt werden kann, sind denkbar.
Der Adaptionswert MA wird von einer Adaptionswerteinheit 14 bereitgestellt. Die Adaptionswerteinheit 14 umfasst im gezeigten Ausführungsbeispiel einen Adaptionswertspeicher 15 und eine Interpolationseinheit 16. Weiterhin empfängt die A- daptionswerteinheit 14 eine Angabe über den momentanen Lastpunkt (Drehmomentenangabe) des Hybridantriebs in Form eines Lastpunktsignals LPS. Das Lastpunktsignal gibt die Drehmomentenbeiträge des Verbrennungsmotors 2 und des Elektromotors 3 im unbelasteten Leerlaufbetrieb des Hybridantriebsystems an. Dabei wird in der Regel von dem Verbrennungsmotor 2 ein positives Antriebsmoment bereitgestellt, das durch ein negatives Lastmoment des Elektromotors 3, der sich in einem Generatorbetrieb beispielsweise zum Laden einer Fahr- zeugbatterie befindet, aufgenommen wird. Im Ergebnis beträgt das Antriebsmoment auf der Abtriebswelle 0 Nm. In der Adaptionswerteinheit 14 wird aus der bereitgestellten Angabe über den Lastpunkt der Adaptionswert MA ermittelt. Dies kann beispielsweise mithilfe eines Adaptionswertkennfeldes erfolgen, das in dem Adaptionswertspeicher 15 abgelegt ist. Mithilfe der Interpolationseinheit 16 werden Adaptionswerte für Lastpunkte durch eine Interpolation ermittelt, für die keine konkreten Werte in dem Adaptionswertspeicher 15 hinterlegt sind. Adaptionswerte können alternativ mithilfe einer geeigneten anpassbaren Funktion bezüglich des vorgegebenen Lastpunktes ermittelt werden.
Bei Verwendung eines Adaptionskennfeldes ist es notwendig, dass die Adaptionswerte, die in dem Kennfeld gespeichert werden sollen, die Ungenauigkeiten des Drehmomentenmodells bezüglich des individuellen Verbrennungsmotors bzw. diejenigen, die sich aufgrund der Alterung des Verbrennungsmotors 2 ergeben, ausgleichen. Die Adaptionswerte MA sollten daher vor Inbetriebnahme des Ver- brennungsmotors 2 eingelernt werden und kontinuierlich oder in regelmäßigen Abständen aktualisiert werden.
Die Aktualisierung eines im Adaptionskennfeld gespeicherten Adaptionswertes erfolgt im unbelasteten Leerlaufbetrieb des Hybridantriebsystems 1. Im unbelaste- ten Leerlaufbetrieb wird die Drehzahlregelung 17 aktiviert, die zum Einstellen einer konstanten Drehzahl ein Regelungsmoment MRegei der Auswahleinheit 11 zur Verfügung stellt. Das Auswahlsignal L gibt an, dass das Regelmoment MRegei anstelle des Soll-Drehmoments MSθιι dem Summierglied 12 bereitgestellt wird. Die Drehzahlregelung 17 erhält als Eingangsgrößen eine vorgegebene SoII- Leerlaufdrehzahl nSoii_Leeriauf und die momentane Ist-Drehzahl nιst. Die Drehzahlregelung 17 ist vorzugsweise als PID-Regler ausgebildet und weist ein Proportionalglied P, ein Integrationsglied I und ein Differenzierglied D auf. Das Integrationsglied I stellt sich im eingeschwungenen Zustand der Drehzahlregelung auf einen bestimmten Integratorwert ein.
Der Integratorwert stellt einen Korrekturwert Mκ für den Adaptionswert MA an dem entsprechenden momentanen Lastpunkt dar, da die Drehzahlregelung 17 in der Regelschleife auch das Summierglied 12 enthält, durch das das Regelmoment MRegei auch während der aktiven Drehzahlregelung mit dem momentanen Adaptionswert MA aus der Adaptionswerteinheit 14 beaufschlagt wird. Der Korrekturwert MK wird daher zu dem bei dem Lastpunkt bestehenden Adaptionswert MA addiert. Alternativ kann der Korrekturwert Mκ auch aus dem Gesamtsummenmoment des Verbrennungsmotors 2 und des Elektromotors 3 abzüglich der Verlustmomente bestimmt werden.
Die Anpassung der im Adaptionswertkennfeld gespeicherten Adaptionswerte kann immer dann erfolgen, wenn sich das Hybridantriebsystem im unbelasteten Leer- lauf befindet und die Drehzahlregelung im eingeschwungenen Zustand ist. Dann hat der Integrationswert Mκ einen konstanten Betrag angenommen.
In dem Adaptionswertkennfeld, das in dem Speicher 15 gespeichert ist, wird zu jedem Lastpunkt des Verbrennungsmotors 2 ein Adaptionswert MA gespeichert. Weiterhin kann das Adaptionswertkennfeld unterschiedliche Motor- und Wandler- öltemperaturen und verschiedene Drehzahlen berücksichtigen. Bei der Ermittlung des Lastpunktes reicht es aus, den Lastpunkt des Verbrennungsmotors 2 zu ermitteln, da der Elektromotor 3 im unbelasteten Leerlauf genau den gleichen Betrag des Drehmomentes mit negativem Vorzeichen bereitstellen muss.
Um beim Einlernen der Adaptionswerte zu große Sprünge zu vermeiden, kann man die über den Integratorwert der Adaptionswerteinheit 14 bereitgestellten Korrekturwerte Mκ für jeden Adaptionsschritt begrenzen und/oder mit einem Gewichtungsfaktor gewichten.
Alternativ kann man den Adaptionswert auch in die Vorsteuerung der Leerlaufregelung einfließen lassen, anstatt die modellierten Verlustmomente zu berichtigen.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Betreiben eines Hybridantriebsystems mit einem Verbrennungsmotor und einem Elektroantrieb, mit folgenden Schritten: - Bereitstellen eines Soll-Drehmoments (MSθιι), das ein vom Verbrennungsmotor (2) zu lieferndes Antriebsmoment angibt;
Ermitteln eines adaptierten Soll-Drehmoments (MSθιι') abhängig von dem Soll-Drehmoments und einem bereitgestellten Adaptionswert (MA);
Ansteuern des Verbrennungsmotors mit abhängig von dem adaptierten Soll-Drehmoment (MSθιι') ermittelten Motorgrößen, um das von dem Soll- Drehmoment (Msoii) vorgegebene Antriebsmoment an dem Verbrennungsmotor (2) einzustellen; dadurch gekennzeichnet, dass der Adaptionswert (MA) abhängig von einem Lastpunkt des Hybridantriebsys- tems bereitgestellt wird, wobei der Lastpunkt eine Angabe über eine zwischen Verbrennungsmotor (2) und Elektroantrieb (3) bestehende Momentenbilanz angibt.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei mehrere Adaptionswerte (MA) und die diesen zugeordneten Lastpunkte in einem Adaptionswertkennfeld bereitgestellt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der bereitgestellte Adaptionswert (MA) ZU dem Soll-Drehmoment (MSθιι) addiert wird, um das adaptierte SoII- Drehmoment (MSθιι') zu erhalten.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Angabe über den Lastpunkt bestimmt wird, indem das von dem Elektroantrieb (3) aufgenommene Lastmoment während eines unbelasteten Leerlaufs des Hybridantriebsystems be- stimmt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der von der Angabe über den Lastpunkt bereitgestellte Adaptionswert (MA) während eines unbelasteten Leerlaufs des Hybridanthebsystems aktualisiert wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei während des unbelasteten Leerlaufs des Hybridanthebsystems eine Drehzahlregelung (17) aktiv ist, wobei der dem momentanen Lastpunkt zugeordnete Adaptionswert (MA) mit Hilfe einer Größe aus der Drehzahlregelung aktualisiert wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei der dem momentanen Lastpunkt zugeordnete Adaptionswert (MA) mit Hilfe eines Integratorwerts von der mit einer Integrationskomponente versehenen Drehzahlregelung (17) aktualisiert wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6, wobei der dem momentanen Lastpunkt zuge- ordnete Adaptionswert (MA) mit Hilfe eines Gesamtsummenmomentes des Verbrennungsmotors (2) und des Elektroanthebs (3) abzüglich der Verlustmomente bestimmt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Aktualisieren durch Ersetzen des dem momentanen Lastpunkt zugeordneten Adaptionswertes durch den Integratorwert erfolgt, wenn eine Regelungsschleife der Drehzahlregelung (17) den momentanen, dem Lastpunkt zugeordneten Adaptionswert (MA) nicht berücksichtigt hat, oder wobei das Aktualisieren durch Beaufschlagen des dem momentanen Lastpunkt zugeordneten Adaptionswertes (MA) mit dem Integratorwert erfolgt, wenn die Regelungsschleife der Drehzahlregelung (17) den momentanen dem Lastpunkt zugeordneten Adaptionswert (MA) berücksichtigt hat.
10. Motorsteuereinheit (6) zum Betreiben eines Hybridanthebsystems, das ei- nen Verbrennungsmotor (2) und einen Elektroantrieb (3) aufweist, umfassend: eine Drehmomentenmodelleinheit zum Ansteuern des Verbrennungsmotors (3) mit abhängig von einem adaptierten Soll-Drehmoment (MSθιι') ermittelten Mo- torgrößen, um ein von dem Soll-Drehmoment (MSθιι) vorgegebenes Antriebsmoment einzustellen; eine Einheit (12) zum Ermitteln des adaptierten Soll-Drehmoments (MSoiι') abhängig von dem Soll-Drehmoment (MSθιι) und einem bereitgestellten Adapti- onswert (MA); gekennzeichnet durch: eine Adaptionswerteinheit (14) zum Bereitstellen des Adaptionswertes (MA) abhängig von einem Lastpunkt des Hybridantriebsystems, wobei der Lastpunkt eine Angabe über eine zwischen Verbrennungsmotor (2) und Elektroantrieb (3) bestehende Momentenbilanz angibt.
11. Motorsteuereinheit (6), weiterhin umfassend: eine Drehzahlregelung zum Einregeln einer Drehzahl des Hybridantriebsystems in einem unbelasteten Leerlauf und zum Bereitstellen einer Größe aus der Drehzahl- regelung (17), mit deren Hilfe der von der Angabe über den Lastpunkt bereitgestellte Adaptionswert (MA) während eines unbelasteten Leerlaufs des Hybridantriebsystems aktualisiert wird.
12. Motorsystem mit einem Hybridantriebsystem, das einen Verbrennungsmo- tor (2) und einen Elektroantrieb (3) aufweist, und mit der Motorsteuereinheit (6) nach einem der Ansprüche 10 bis 11.
13. Computerprogramm, das einen Programmcode enthält, der, wenn er auf einer Datenverarbeitungseinheit ausgeführt wird, ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 ausführt.
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