DE102006010223A1 - Regulating hybrid drive torque distribution for hybrid vehicle involves distributing load demand according to torque demand if first variably coupled mode is selected, taking into account reaction of hybrid drive to distribution - Google Patents
Regulating hybrid drive torque distribution for hybrid vehicle involves distributing load demand according to torque demand if first variably coupled mode is selected, taking into account reaction of hybrid drive to distribution Download PDFInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Regelung eines Hybridantriebes für ein Hybridfahrzeug sowie einen Hybridantrieb für ein Hybridfahrzeug, welcher wenigstens einen Elektromotor und wenigstens eine Verbrennungskraftmaschine umfasst, welche über einen Planetengetriebe miteinander verbindbar sind.The The invention relates to a control of a hybrid drive for a hybrid vehicle as well as a hybrid drive for a hybrid vehicle having at least one electric motor and at least an internal combustion engine comprising, via a planetary gear can be connected to each other.
Hybridantriebe werden beispielsweise im Bereich der Kraftfahrzeugantriebe verwendet. Eine Regelung eines Hybridantriebes wird beispielsweise zur Steuerung des Betriebsverhaltens, insbesondere eines Energiemanagements, einer Ausgangsleistung oder dergleichen verwendet.hybrid drives are used for example in the field of motor vehicle drives. A control of a hybrid drive, for example, to control the operating behavior, in particular an energy management, a Output power or the like used.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Betriebsverhalten eines Hybridantriebes insbesondere bei Lastwechseln zu verbessern.task The present invention is a performance of a hybrid drive especially during load changes to improve.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Regelung einer Drehmomentverteilung eines Hybridantriebes mit den Merkmalen des Anspruches 1, einen Hybridantrieb mit den Merkmalen des Anspruches 12, eine Motorsteuerung mit den Merkmalen des Anspruches 15 sowie durch ein Computerprogrammprodukt mit den Merkmalen des Anspruches 16. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den jeweiligen abhängigen Patentansprüchen angegeben.These Task is solved by a method for controlling a torque distribution of a Hybrid drive with the features of claim 1, a hybrid drive with the features of claim 12, a motor control with the Features of claim 15 and by a computer program product with The features of claim 16. Advantageous embodiments and Further developments are specified in the respective dependent claims.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Regelung einer Drehmomentverteilung eines Hybridantriebes für ein Hybridfahrzeug, welcher wenigstens einen Elektromotor und wenigstens eine Verbrennungskraftmaschine umfasst, welche über ein Planetengetriebe miteinander verbunden sind und miteinander verblockbar sind,
- – wird zumindest ein Parameter ermittelt, der in Zusammenhang mit einer Anforderung, insbesondere einer Solldrehmomentanforderung steht,
- – zumindest anhand des Parameters eine Betriebsart des Hybridantriebes ermittelt,
- – erfolgt entsprechend der Anforderung eine Aufteilung einer Lastanforderung, falls eine erste Betriebsart ausgewählt wird, in welcher der Elektromotor und die Verbrennungskraftmaschine über das Planetengetriebe jeweils variabel drehbar miteinander gekoppelt sind,
- – wobei eine dafür vorgesehene Regelung eine Reaktion des Hybridantriebes auf die Aufteilung berücksichtigt wird.
- At least one parameter is determined, which is related to a request, in particular a target torque request,
- At least determines an operating mode of the hybrid drive based on the parameter,
- A division of a load request takes place in accordance with the requirement, if a first operating mode is selected, in which the electric motor and the internal combustion engine are each coupled in a variably rotatable manner via the planetary gearbox,
- - Wherein a regulation provided for a reaction of the hybrid drive is taken into account on the distribution.
Der Hybridantrieb ist insbesondere so ausgestaltet, dass eine Antriebsleistung des Elektromotors sowie eine Antriebsleistung der Verbrennungskraftmaschine zu einer resultierenden Antriebsleistung des Hybridantriebes kombiniert werden können. Vorzugsweise kann eine Energieverteilung zwischen einem rein elektromotorischen Betrieb und einem ausschließlichen Betrieb der Verbrennungskraftmaschine kontinuierlich variiert werden.Of the Hybrid drive is particularly designed so that a drive power the electric motor and a drive power of the internal combustion engine combined to a resultant drive power of the hybrid drive can be. Preferably, an energy distribution between a purely electromotive Operation and an exclusive Operation of the internal combustion engine can be varied continuously.
Als Verbrennungskraftmaschine wird vorzugsweise eine nach dem Otto- oder Dieselprinzip arbeitende Hubkolbenverbrennungskraftmaschine verwendet.When Internal combustion engine is preferably one after the Otto or diesel principle working reciprocating internal combustion engine used.
Der Elektromotor ist vorzugsweise auch als Generator verwendbar, so dass ein elektrischer Energiespeicher damit aufgeladen werden kann.Of the Electric motor is preferably also usable as a generator, so that an electrical energy storage can be charged with it.
Eine mechanische Verknüpfung des ersten Drehmomentes der Verbrennungskraftmaschine und des zweiten Drehmomentes des Elektromotors erfolgt mittels des Planentengetriebes, wobei dem Elektromotor, der Verbrennungskraftmaschine sowie einer Ausgangswelle des Hybridantriebes jeweils ein Element aus der Gruppe des Planentengetriebes umfassend Hohlrad, Sonnenrad und Planententräger zugeordnet sind. Das Planentengetriebe umfasst beispielsweise genau ein Hohlrad, ein Sonnenrad und einen Planetenträger. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, mehrere Planententräger zu verwenden. In einer anderen Ausgestaltung statt eines Planetengetriebes auch vorgesehen sein, den Elektromotor auf einer von der Verbrennungskraftmaschine angetriebenen Achse anzubringen. Beispielsweise kann bei einem Hybridfahrzeug an jedem Rad jeweils ein Elektromotor auf einer Radachse angeordnet sein, welche von der Verbrennungskraftmaschine angetrieben wird.A mechanical linkage the first torque of the internal combustion engine and the second Torque of the electric motor by means of the planetary gear, the electric motor, the internal combustion engine and a Output shaft of the hybrid drive in each case one element from the group the planetary gear comprising ring gear, sun gear and planet carrier assigned are. The tarpaulin gear includes, for example, exactly one ring gear, a sun gear and a planet carrier. However, it can also be provided be, several planet carriers to use. In another embodiment instead of a planetary gear also be provided, the electric motor on one of the internal combustion engine mounted driven axle. For example, in a hybrid vehicle an electric motor is arranged on a wheel axle on each wheel which is driven by the internal combustion engine.
Als Parameter, welcher in Zusammenhang mit einer Anforderung, insbesondere einer Solldrehmomentanforderung steht, wird beispielsweise eine Position eines Gaspedals ermittelt. Beispielsweise erfolgt eine zumindest in etwa lineare Zuordnung der Gaspedalposition zu einem angeforderten Solldrehmoment. Alternativ oder zusätzlich kann auch eine Leistungsanforderung oder/und eine Drehzahlanforderung als Parameter ermittelt werden. Des Weiteren kann vorgesehen sein, die Anforderung des Parameters zusätzlich aus einer Beschleunigung des Gaspedals zu ermitteln. Insbesondere wird bei einer starken Beschleunigung des Gaspedals bei einem Durchtreten eine Anforderung eines erhöhten Solldrehmomentes ermittelt. Alternativ oder zusätzlich zu einer Position des Gaspe dals kann auch ein Signal einer Steuerung ermittelt werden. Beispielsweise wird als Signal ein Signal einer Traktionsschlupfregelung zur Vorgabe eines Solldrehmomentes verwendet.As a parameter which is associated with a request, in particular a target torque request, a position of an accelerator pedal is determined, for example. For example, an at least approximately linear assignment of the accelerator pedal position to a requested setpoint torque takes place. Alternatively or additionally, a power request and / or a speed request can be determined as parameters. Furthermore, it can be provided, the requirement of the parameter in addition to determine an acceleration of the accelerator pedal. In particular, in the case of a strong acceleration of the accelerator pedal during a passage, a request for an increased setpoint torque is determined. Alternatively or in addition to a position of the Gaspe dals also a signal of a controller can be determined. For example, a signal of a traction slip control is used as the signal for specifying a setpoint torque.
Als Betriebsart des Hybridantriebes ist insbesondere eine erste Betriebsart vorgesehen, in welcher Elektromotor und Verbrennungskraftmaschine jeweils variabel drehbar über das Planetengetriebe miteinander verbunden sind. Elektromotor und Verbrennungskraftmaschine können beispielsweise voneinander verschiedene Drehzahlen aufweisen. Insbesondere können Elektromotor und Verbrennungskraftmaschine unterschiedliche Drehrichtungen aufweisen. Durch eine Wahl der entsprechenden Drehzahlen sowie der entsprechend vorgegebenen Übersetzungsverhältnisse des Planetengetriebes kann beispielsweise eine entsprechende Aufteilung der Antriebsenergie zwischen Elektromotor und Verbrennungskraftmaschine vorgenommen werden.When Operating mode of the hybrid drive is in particular a first mode provided in which electric motor and internal combustion engine each variable over rotatable the planetary gear are connected together. Electric motor and Internal combustion engine can for example, have different speeds from each other. Especially can Electric motor and internal combustion engine different directions of rotation exhibit. By choosing the appropriate speeds and the according to predetermined transmission ratios the planetary gear, for example, a corresponding distribution the drive energy between electric motor and internal combustion engine be made.
Des Weiteren ist vorzugsweise eine zweite Betriebsart vorgesehen, in welcher Elektromotor und Verbrennungskraftmaschine drehfest miteinander verblockt sind.Of Furthermore, a second operating mode is preferably provided, in which electric motor and internal combustion engine rotatably with each other are blocked.
Zur festen Kopplung von Elektromotor und Verbrennungskraftmaschine im Parallelbetrieb wird beispielsweise eine entsprechende Kupplung geschaltet, welche insbesondere im oder am Planetengetriebe vorgesehen ist. Beispielsweise werden dazu Sonnenrad und Hohlrad und/oder Planenträger drehfest miteinander verkuppelt.to fixed coupling of electric motor and internal combustion engine in the Parallel operation, for example, a corresponding coupling connected, which provided in particular in or on the planetary gear is. For example, sun gear and ring gear and / or plate carrier are rotationally fixed Coupled with each other.
Vorzugsweise kann das angeforderte Solldrehmoment beliebig auf ein Drehmoment des Elektromotors beziehungsweise ein Drehmoment der Verbrennungskraftmaschine aufgeteilt werden.Preferably The requested target torque can be arbitrarily set to a torque the electric motor or a torque of the internal combustion engine be split.
Zur Auswahl der Betriebsart des Hybridantriebes wird beispielsweise das angeforderte Solldrehmoment und/oder die Ausgangsdrehzahl des Hybridantriebes mit einem vorgegebenen Schwellwert verglichen. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, anhand einer Fahrsituation oder anhand eines Energiestatus eines Energiespeichers des Elektromotors eine Auswahl der Betriebsart vorzunehmen.to Selection of the operating mode of the hybrid drive, for example the requested target torque and / or the output speed of the Hybrid drive compared to a predetermined threshold. It However, it can also be provided based on a driving situation or based on an energy status of an energy storage of the electric motor make a selection of the operating mode.
Die erste Betriebsart wird insbesondere dann ausgewählt, wenn die Ausgangsdrehzahl des Hybridantriebes kleiner als ein vorgegebener Wert ist. Der vorgegebene Wert wird beispielsweise so gewählt, dass Anfahrvorgänge oder Betriebsweisen des Hybridfahrzeuges beispielsweise im Stadtverkehr mit entsprechend häufigen Beschleunigungs- und Abbremsphasen in die erste Betriebsart fallen. Als Ausgangsdrehzahl ist insbesondere eine Drehzahl einer Abtriebswelle des Hybridantriebes, welche mit einem Getriebeeingang des Hybridfahrzeuges verbunden ist, zu verstehen. Als vorgegebener Wert wird beispielsweise eine Ausgangsdrehzahl von 2.500 Umdrehungen pro Minute verwendet. Entsprechend können jedoch auch höhere oder niedrigere Werte vorgesehen sein.The first mode is selected in particular when the output speed of the hybrid drive is less than a predetermined value. The default Value is chosen, for example, that startup operations or modes of operation of the hybrid vehicle, for example, in city traffic with correspondingly frequent Acceleration and deceleration phases fall into the first mode. As output speed is in particular a speed of an output shaft the hybrid drive, which with a transmission input of the hybrid vehicle connected, to understand. The default value is, for example used an output speed of 2,500 revolutions per minute. Correspondingly but also higher or lower values.
Entsprechend wird die zweite Betriebsart vorzugsweise gewählt, wenn die Ausgangsdrehzahl des Hybridantriebes größer als sein vorgegebener Wert ist. Insbesondere wird die zweite Betriebsart bei höheren Geschwindigkeiten des Hybridfahrzeuges angewendet. Als vorgegebener Wert kann beispielsweise ein Wert von 2.500 bis 3.000 Umdrehungen angesetzt werden. Entsprechend können jedoch auch hier größere oder kleinere Werte vorgesehen sein.Corresponding the second mode is preferably selected when the output speed of the hybrid drive greater than its default value is. In particular, the second mode at higher Speeds of the hybrid vehicle applied. As given Value can be, for example, a value of 2,500 to 3,000 revolutions be set. Correspondingly but here too larger or smaller values can be provided.
Die Reaktion des Hybridantriebes auf die Aufteilung wird vorzugsweise vorermittelt. Eine vorermittelte Reaktion des Hybridantriebes basiert beispielsweise auf zuvor ermittelten kinematischen Kenngrößen des Hybridantriebes. Dazu kann dieses beispielsweise physikalisch modelliert werden oder aber auch mittels eines Expertensystems beschrieben werden. Die vorermittelte Reaktion ist insbesondere eine Abschätzung eines dynamischen Verhaltens des Hybridantriebes innerhalb eines endlichen Zeitschrittes nach einer Veränderung der Drehmomentverteilung. Beispielsweise wird eine derartige Änderung anhand eines Gradienten in einem Betriebspunkt eines Kennfeldes geschätzt. Diese vorermittelte Reaktion wird beispielsweise bei einer Einstellung der Drehzahlen von Elektromotor und/oder Verbrennungskraftmaschine verwendet. Insbesondere ermöglicht eine Berücksichtigung der vorermittelten Reaktion eine Verringerung eines Regelaufwandes der entsprechenden Drehzahlen. Bevorzugt ermöglicht dies eine Verringerung des Regelaufwandes sowie insbesondere eine Verkürzung transienter Betriebszustände. Vorteilhafterweise ermöglicht dies ebenfalls eine schnellere Reaktion der Regelung und insbesondere einen geringeren Regelfehler. Vorzugsweise wird eine schnelle Anpassung der Drehmomentverteilung an verschiedene Betriebszustände des Hybridfahrzeuges ermöglicht.The Reaction of the hybrid drive on the division is preferred vorermittelt. A pre-determined reaction of the hybrid drive is based For example, on previously determined kinematic characteristics of Hybrid drive. For example, this can be physically modeled be described or also by means of an expert system become. The pre-determined reaction is in particular an estimation of a dynamic one Behavior of the hybrid drive within a finite time step after a change in the Torque distribution. For example, such a change based on a gradient in an operating point of a characteristic field estimated. This pre-determined reaction, for example, at a setting the speeds of electric motor and / or internal combustion engine used. In particular, allows a consideration the pre-determined response a reduction of a regular effort the corresponding speeds. Preferably, this allows a reduction the usual effort and in particular a reduction of transient operating conditions. advantageously, allows This also means a faster reaction of the scheme and in particular a lower control error. Preferably, a quick adjustment the torque distribution to different operating conditions of Hybrid vehicle allows.
In einer Ausgestaltung wird als Parameter ein Solldrehmoment ermittelt und ein Drehmoment des Hybridantriebes anhand einer Drehzahländerung der Verbrennungskraftmaschine und/oder einer Drehzahländerung des Elektromotors auf das Solldrehmoment geregelt, wobei eine Abweichung von einer vorgegebenen Sollkurve der Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine verringert wird, wobei die Sollkurve eine Funktion der Ausgangsdrehzahl des Hybridantriebes ist, und wobei eine Änderung der Ausgangsdrehzahl proportional zu einem Quotienten aus dem Solldrehmoment und einem von der Aus gangsdrehzahl abhängigen effektiven Massenträgheitsmomentes, welches sowohl eine Massenträgheit des Hybridfahrzeuges als auch Massenträgheitsmomente drehender Antriebselemente berücksichtigt und welches abtriebseitig am Planentengetriebe anliegt. Mit einer Drehzahländerung der Verbrennungskraftmaschine oder des Elektromotors wird beispielsweise ein Übersetzungsverhältnis zwischen der jeweiligen Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine oder des Elektromotors und der Ausgangsdrehzahl eingestellt. Dementsprechend kann eine Drehmomentänderung eingestellt werden. Des Weiteren kann ein Drehmoment der Verbrennungskraftmaschine oder des Elektromotors von der jeweiligen Drehzahl abhängen. Entsprechend kann vorzugsweise auch damit ein Drehmoment verändert werden. Die Sollkurve ist insbesondere so vorgegeben, dass ein möglichst optimaler Betrieb der Verbrennungskraftmaschine hinsichtlich Drehmoment und/oder Energieabgabe ermöglicht wird. Insbesondere berücksichtigt die Sollkurve, dass die Verbrennungskraftmaschine stets mit einer Drehzahl oberhalb einer Leerlaufdrehzahl betrieben wird. Vorzugsweise ist die Sollkurve eine ausgehend von der Leerlaufdrehzahl monoton ansteigende Funktion.In In one embodiment, a setpoint torque is determined as a parameter and a torque of the hybrid drive based on a speed change the internal combustion engine and / or a speed change the electric motor to the target torque regulated, with a deviation from a predetermined setpoint curve of the speed of the internal combustion engine is reduced, wherein the setpoint curve is a function of the output speed of the hybrid drive, and wherein a change in the output speed proportional to a quotient of the setpoint torque and a dependent on the output speed effective mass moment of inertia, which is both an inertia of the hybrid vehicle as well as mass moment of inertia of rotating drive elements considered and which abuts the planetary gear on the output side. With a Speed change the internal combustion engine or the electric motor, for example a translation ratio between the respective speed of the internal combustion engine or the electric motor and the output speed set. Accordingly, a torque change be set. Furthermore, a torque of the internal combustion engine or the electric motor depend on the respective speed. Corresponding can preferably be changed so that a torque. The nominal curve is particularly predetermined so that the best possible operation of the Internal combustion engine with regard to torque and / or energy output allows becomes. Particular consideration the setpoint curve that the internal combustion engine always with a Speed is operated above an idle speed. Preferably is the setpoint one from the idle speed monotone increasing function.
Als effektives Massenträgheitsmoment ist insbesondere dasjenige Massenträgheitsmoment zu verstehen, welches einem virtuellen drehenden Teil auf der Abtriebsseite des Hybridantriebes zugeordnet werden kann. Dieses effektive Massenträgheitsmoment des virtuellen drehenden Teiles ist dabei so bemessen, dass die abtriebsseitig tatsächlich am Hybridantrieb angeschlossenen mechanischen Elemente, insbesondere die drehenden Antriebselemente, hinsichtlich ihres mechanischen Verhaltens bezüglich eines Massenträgheitsmomentes möglichst exakt wiedergegeben werden. Des Weiteren wird insbesondere die Massenträgheit des Hybridfahrzeuges berücksichtigt. Für eine vorgegebene Drehzahl kann das effektive Massenträgheitsmoment beispielsweise aus einem bei einer Winkelbeschleunigung auftretenden Drehmoment ermittelt werden. Vorzugsweise kann das effektive Massenträgheitsmoment zumindest über einen Drehzahlbereich auf diese Weise mit guter Nährung ermittelt werden. Vorzugsweise kann zumindest in einem vorgegebenen Drehzahlbereich sowohl die Massenträgheit des Hybridfahrzeuges als auch Massenträgheitsmomente drehender Antriebselemente dabei pauschal mit einer einzigen mechanischen Größe berücksichtigt werden.When effective mass moment of inertia is to be understood in particular that mass moment of inertia, which is a virtual rotating part on the output side of the Hybrid drive can be assigned. This effective moment of inertia of the virtual rotating part is dimensioned so that the actually on the output side connected to the hybrid drive mechanical elements, in particular the rotating drive elements, in terms of their mechanical Behavior regarding a moment of inertia preferably be reproduced exactly. Furthermore, in particular the inertia of the hybrid vehicle considered. For one given speed, the effective moment of inertia, for example from a torque occurring at an angular acceleration be determined. Preferably, the effective moment of inertia at least about determined a speed range in this way with good nutrition become. Preferably, at least in a predetermined speed range both the inertia of the hybrid vehicle as well as mass moment of inertia of rotating drive elements thereby considered flat rate with a single mechanical size become.
Als Sollfunktion wird beispielsweise eine Funktion Wice(wcvt) verwendet. Wice ist dabei die Ausgangsdrehzahl der Verbrennungskraftmaschine. wcvt ist dabei die Ausgangsdrehzahl des Hybridantriebes. Vorzugsweise wird eine Änderung der Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine dwice/dt zur Eliminierung einer Abweichung der Drehmomentverteilung von der Solldrehmomentverteilung verwendet. Dazu wird beispielsweise der folgende Term betrachtet; er beschreibt die Änderung der Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine im Zeitraum Δt aufgrund der Fahrzeugbeschleunigung und der Sollkurve Wice(wcvt): For example, a function W ice (w cvt ) is used as the desired function. W ice is the output speed of the internal combustion engine. w cvt is the output speed of the hybrid drive. Preferably, a change in the rotational speed of the internal combustion engine dw ice / dt is used for eliminating a deviation of the torque distribution from the target torque distribution. For example, consider the following term; it describes the change in the speed of the internal combustion engine in the period .DELTA.t due to the vehicle acceleration and the setpoint curve W ice (w cvt ):
Δt ist dabei ein Zeitschritt. In ähnlicher Weise gilt dies für den Elektromotor.Δt is here a time step. In similar Way this applies to the electric motor.
Eine Drehzahländerung ẇmg wird insbesondere anhand der Übersetzungsverhältnisse des Planentengetriebes ermittelt.A speed change ẇ mg is determined in particular on the basis of the gear ratios of the planetary gear.
Gemäß einer
Weiterbildung wird das Solldrehmoment anhand einer vorgegebenen
Beschleunigung des Hybridfahrzeuges unter Vernachlässigung
einer zusätzlich
zum effektiven Massenträgheitsmoment
vorliegenden planetengetriebe-abtriebsseitigen Last ermittelt. Insbesondere
wird das Solldrehmoment als Produkt des effektiven Massenträgheitsmomentes
und einer der vorgegebenen Beschleunigung des Hybridfahrzeuges entsprechend
der folgenden Gleichung 2 ermittelt werden.
Tcvt ist darin das Solldrehmoment. Des Weiteren ist Jveh das effektive Massenträgheitsmoment.T cvt is the target torque . Furthermore, J veh is the effective mass moment of inertia.
In einer Variante ist vorgesehen, dass das Solldrehmoment anhand einer vorgegebenen Beschleunigung des Hybridfahrzeuges unter Berücksichtigung einer zusätzlich zum effektiven Massenträgheitsmoment vorliegenden Planentengetriebe abtriebsseitigen Last ermittelt wird. Dies erfolgt beispielsweise gemäß der nachstehenden Gleichung 3.In one variant, it is provided that the setpoint torque is determined on the basis of a predetermined acceleration of the hybrid vehicle, taking into account a load on the output side in addition to the effective mass moment of inertia. This is done, for example, according to the following equation 3.
Tdem ist dabei das Solldrehmoment TL(wcvt) ist dabei die drehzahlabhängige Last. Die drehzahlabhängige Last berücksichtigt beispielsweise Reibungswiderstände, welche insbesondere durch einen Luftwiderstand und/oder Abrollwiderstände auftreten können. Insgesamt berücksichtigt die Last beispielsweise beim Hybridantrieb auftretende dissipative Effekte.T which is the target torque T L (w CVT) is the speed-dependent load. The speed-dependent load takes into account frictional resistances, for example, which can occur in particular due to air resistance and / or rolling resistance. Overall, the load takes into account, for example, dissipative effects that occur in the hybrid drive.
Insbesondere ist vorgesehen, dass anhand eines von der Ausgangsdrehzahl abhängigen Lastdrehmomentes sowie anhand des effektiven Massenträgheitsmomentes aus einer vorgegebenen Änderung der Ausgangsdrehzahl das Solldrehmoment ermittelt wird. Hierzu wird vorzugsweise ebenfalls die Gleichung 3 herangezogen, welche entsprechend nach dem Solldrehmoment aufgelöst werden kann.Especially is provided that based on a dependent of the output speed load torque as well as the effective mass moment of inertia from a given change the output speed, the target torque is determined. For this purpose is preferably also the equation 3 used, which accordingly resolved according to the setpoint torque can be.
Gemäß einer Weiterbildung wird anhand eines von der Ausgangsdrehzahl abhängigen Lastdrehmomentes sowie anhand des effektiven Massenträgheitsmomentes und dem Solldrehmoment eine Änderung der Ausgangsdrehzahl vorgegeben. Hierzu kann beispielsweise die Gleichung 3 unmittelbar herangezogen werden. Eine Änderung der entsprechenden Drehzahlen von Verbrennungskraftmaschine und Elektromotor können gemäß den folgenden Gleichungen 4 und 5 ermittelt werden.According to one Training is based on a dependent on the output speed load torque as well as the effective moment of inertia and the setpoint torque a change the output speed specified. For this purpose, for example, the Equation 3 are used directly. A change the corresponding speeds of internal combustion engine and Electric motor can according to the following Equations 4 and 5 are determined.
Die Funktion Wmg ist dabei eine entsprechende Sollkurve des Elektromotors in Abhängigkeit von der Ausgangsdrehzahl. Diese Sollkurve kann anhand der Übersetzungsverhältnisse aus der Sollkurve der Verbrennungskraftmaschine ermittelt werden.The function W mg is a corresponding setpoint curve of the electric motor as a function of the output speed. This setpoint curve can be determined on the basis of the transmission ratios from the setpoint curve of the internal combustion engine.
In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass eine Drehzahländerung der Verbrennungskraftmaschine anhand einer vorgegebenen Änderung der Ausgangsdrehzahl bei einer gegebenen Ausgangsdrehzahl aus einem Produkt der gewünschten Änderung der Ausgangsdrehzahl und einer Steigung S der Sollkurve im Punkt der gegebenen Ausgangsdrehzahl vorgegeben wird. Die Steigung S entspricht dabei beispielsweise dem Differenzialquotienten in Gleichung 4. Es ist entsprechend vorgesehen, dass eine Drehzahländerung A des Elektromotors anhand der gewünschten Änderung C der Ausgangsdrehzahl bei einer gegebenen Ausgangsdrehzahl der gewünschten Änderung C der Ausgangsdrehzahl und einer Steigung S der Sollkurve im Punkt der gegebenen Ausgangsdrehzahl sowie Übersetzungsverhältnisse i1 und i2 des Planetengetriebes wie folgt vorgegeben wird: A = (1 – i2 × S) × A/i1 In one embodiment, it is provided that a speed change of the internal combustion engine based on a predetermined change in the output speed at a given output speed from a product of the desired change in the output speed and a slope S of the setpoint curve at the point of the given output speed is specified. The slope S corresponds, for example, the differential quotient in equation 4. It is accordingly provided that a speed change A of the electric motor based on the desired change C of the output speed at a given output speed of the desired change C of the output speed and a slope S of the setpoint curve at the given point Output speed and gear ratios i 1 and i 2 of the planetary gear set as follows: A = (1 - i 2 × S) × A / i 1
In einer entsprechenden Schreibweise unter Verwendung von Differenzialquotienten ist dies in der Gleichung 6 wie folgt wiedergegeben: In a corresponding notation using differential quotients, this is given in Equation 6 as follows:
Die Übersetzungsverhältnisse i1 und i2 des Planetengetriebes sind wie folgt definiert: The gear ratios i1 and i2 of the planetary gear are defined as follows:
Die Übersetzungsverhältnisse sind dabei jeweils als Übersetzungsverhältnisse zweier Wellen bei festgehaltener dritter Welle definiert. Für die Übersetzungsverhältnisse werden beispielsweise Werte von i1 = 0,4 und i2 = 0,6 angegeben. Es können jedoch auch andere Werte vorgesehen sein.The gear ratios are defined in each case as ratios of two waves while held third wave. For the gear ratios, for example, values of i 1 = 0.4 and i 2 = 0.6. However, other values may be provided.
In einer Modifikation der vorstehenden Varianten kann in analoger Weise auch die Rolle von Verbrennungskraftmaschine und Elektromotor vertauscht werden. Entsprechend kann eine Vorsteuerung der Drehzahländerung des Elektromotors vorgenommen werden und daraus eine Drehzahländerung der Verbrennungskraftmaschine ermittelt werden.In A modification of the above variants can be carried out in an analogous manner also reversed the role of internal combustion engine and electric motor become. Accordingly, a feedforward control of the speed change the electric motor are made and therefrom a speed change the internal combustion engine are determined.
Neben
der gewünschten
Beschleunigung kann die Regelung auch einen ohne Druckmomentänderungswunsch
vorhandenen Fehler, der eine zusätzliche
Beschleunigung der Verbrennungskraftmaschine erfordert, kompensieren.
Die erforderliche Beschleunigung der Verbrennungskraftmaschine wird
dabei beispielsweise wie folgt geschätzt:
Der Term dwice-pi/dt entspricht dabei einem Reglerausgang, welcher vorgesehen ist, um die Geschwindigkeit der Verbrennungskraftmaschine auf die Sollkurve zurückzuführen. Vorzugsweise ist dieser Term dwice-pi/dt eine sehr kleine Größe. Dies wird beispielsweise durch eine optimierte Vorsteuerung ermöglicht.The term dw ice-pi / dt corresponds to a controller output, which is provided in order to return the speed of the internal combustion engine to the setpoint curve. Preferably, this term dw ice-pi / dt is a very small size. This is made possible for example by an optimized feedforward control.
Um einen Fehler bei der Drehmomentverteilung zu kompensieren, wird dem Elektromotor beispielsweise eine entsprechende Beschleunigung aufgeprägt. Um bei einer konstanten Ausgangsgeschwindigkeit lediglich die Balance zu behalten, wird eine Änderung der Drehzahl des Elektromotors insbesondere wie folgt bestimmt: To compensate for an error in the torque distribution, the electric motor, for example, a corresponding acceleration is impressed. In order to maintain only balance at a constant output speed, a change in the speed of the electric motor is determined in particular as follows:
Entsprechung kann eine Beschleunigung des Elektromotors insbesondere gemäß dem folgenden Zusammenhang ermittelt werden: Corresponding to an acceleration of the electric motor can be determined in particular according to the following relationship:
Aus Gleichung 8 und Gleichung 10 lassen sich die Drehmomente von Verbrennungskraftmaschine und Elektromotor gemäß der folgenden Gleichungen 11 ermitteln: From equation 8 and equation 10, the torques of internal combustion engine and electric motor can be determined according to the following equations 11:
Damit können die Verbrennungskraftmaschine und der Elektromotor bei einer gegebenen Drehmomentanforderung TL im jeweils nächsten Zeitschritt entsprechend gesteuert werden.Thus, the internal combustion engine and the electric motor at a given torque request T L in the next time step can be controlled accordingly.
Für eine Regelung der vorgegebenen Drehzahländerung des Elektromotors ist insbesondere vorgesehen, dass die vorgegebene Drehzahländerung mittels eines Proportional-Integral-Reglers erfolgt. Anstelle eines Proportional-Integral-Reglers können jedoch auch andere geläufige Regler verwendet werden.For a regulation the predetermined speed change the electric motor is provided in particular that the predetermined Speed change by means of a proportional-integral controller he follows. However, instead of a proportional-integral controller can also other common ones Controller can be used.
Die Drehzahländerung der Verbrennungskraftmaschine wird gemäß einer Ausgestaltung mittels eines Proportional-Integral-Reglers eingeregelt. Auch hier können jedoch andere Regelalgorithmen verwendet werden.The Speed change the internal combustion engine is in accordance with an embodiment by means of adjusted by a proportional-integral controller. Again, however, you can other control algorithms are used.
Die Sollkurve kann verschiedene Merkmale aufweisen. In einer ersten Ausgestaltung nimmt die Sollkurve bei einer Ausgangsdrehzahl 0 eine 0 verschiedene Leerlaufdrehzahl der Verbrennungskraftmaschine ein. Dies trägt insbesondere der Randbedingung Rechnung, dass eine Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine nicht beliebig klein eingestellt werden kann.The setpoint curve can have various features. In a first embodiment, the target decreases curve at an output speed 0 a 0 different idle speed of the internal combustion engine. This bears particular account of the boundary condition that a speed of the internal combustion engine can not be set arbitrarily small.
Alternativ oder zusätzlich weist die Sollkurve für Ausgangsdrehzahlen oberhalb eines Drehzahlwertes W1, welcher größer als die Leerlaufdrehzahl ist, in zumindest einem Abschnitt eine konstante Steigung größer als 0 auf. Zwischen der Drehzahl 0 und dem Drehzahlwert W1 steigt die Sollkurve vorzugsweise monoton ausgehend von der Leerlaufdrehzahl an.alternative or additionally indicates the setpoint curve for Output speeds above a speed value W1, which is greater than the idling speed is constant in at least a portion Slope greater than 0 on. Between the speed 0 and the speed value W1 increases Target curve preferably monotonically from the idle speed at.
Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, dass die Sollkurve an der Stelle des Drehzahlwertes W1 stetig differenzierbar verläuft. Insbesondere sind unmittelbar ober- und unterhalb des Drehzahlwertes W1 die Steigungen der Sollkurve identisch. Vorzugsweise wird eine glatte Regelung ermöglicht.Preferably is provided that the setpoint curve at the location of the speed value W1 is continuously differentiable. In particular, directly above and below the speed value W1 the slopes of the setpoint curve identical. Preferably, a smooth regulation allows.
Die Erfindung betrifft weiterhin einen Hybridantrieb für ein Hybridfahrzeug, umfassend wenigstens einen Elektromotor, wenigstens eine Verbrennungskraftmaschine und wenigstens ein Planetengetriebe, mit welchem ein erstes Drehmoment des Elektromotors und ein zweites Drehmoment der Verbrennungskraftmaschine zu einem dritten Drehmoment an einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs verknüpfbar sind, sowie wenigstens eine Steuerung mittels derer insbesondere gemäß einem Verfahren gemäß zumindest einer der vorstehenden Ausgestaltungen
- – zumindest ein Parameter ermittelbar ist, der in Zusammenhang mit einer Anforderung, insbesondere einer Solldrehmomentanforderung steht,
- – zumindest anhand des Parameters eine Betriebart des Hybridantriebes ermittelbar ist,
- – falls eine erste Betriebsart ausgewählt ist, in welcher der Elektromotor und die Verbrennungskraftmaschine über das Planetengetriebe jeweils variabel dreh bar miteinander gekoppelt sind, entsprechend der Anforderung eine Lastanforderung aufteilbar ist,
- – wobei zur Regelung eine Reaktion des Hybridantriebes auf die Aufteilung berücksichtigbar ist.
- At least one parameter can be determined which is associated with a request, in particular a setpoint torque request,
- At least on the basis of the parameter a mode of operation of the hybrid drive can be determined,
- - If a first mode is selected in which the electric motor and the internal combustion engine via the planetary gear are each variable rotatably bar coupled to each other, according to the request, a load request is divisible,
- - In which a reaction of the hybrid drive to the division is taken into account for the regulation.
Als Steuerung wird beispielsweise eine an sich bekannte Motorsteuerung einer Verbrennungskraftmaschine verwendet, welche auch eine Steuerung des Elektromotors ermöglicht. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, verschiedene Steuerungen für Elektromotor und Verbrennungskraftmaschine getrennt vorzusehen. Des Weiteren kann vorgesehen sein, getrennte Steuerungen für den Hybridantrieb, den Elektromotor und die Verbrennungskraftmaschine vorzusehen.When Control, for example, a known motor control an internal combustion engine, which also uses a controller of the electric motor allows. However, it may also be provided, various controls for electric motor and internal combustion engine provided separately. Furthermore can be provided, separate controls for the hybrid drive, the electric motor and to provide the internal combustion engine.
Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Steuerung wenigstens eine erste Steuerung einer Drehmomentaufteilung sowie wenigstens eine zweite Steuerung einer Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine und/oder des Elektromotors umfasst. Insbesondere kann jeweils zumindest eine Steuerung einer Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine beziehungsweise des Elektromotors vorgesehen sein.According to one Further development is provided that the control at least one first control of a torque distribution and at least one second control of a speed of the internal combustion engine and / or of the electric motor. In particular, at least one can each Control of a speed of the internal combustion engine or be provided of the electric motor.
Gemäß einer Variante ist die erste Steuerung eine Master-Steuerung, welcher die zweite Steuerung als Slave-Steuerung zugeordnet ist. Insbesondere ist die Slave-Steuerung als autarke Steuerung einer Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine und/oder des Elektromotors ausgestaltet. Vorzugsweise gibt die Master-Steuerung lediglich eine Drehzahl beziehungsweise eine Drehzahländerung des Elektromotors und/oder der Verbrennungskraftmaschine vor. Vorzugsweise kann eine Slave-Steuerung eine geringere Rechenleistung aufweisen, als diese beispielsweise für eine einzige Steuerung, welche sowohl Aufgaben der Master-Steuerung als auch der Slave-Steuerung vornimmt, erforderlich ist.According to one Variant is the first controller a master controller, which the second controller is assigned as a slave controller. Especially is the slave control as a self-sufficient control of a speed of Internal combustion engine and / or the electric motor designed. Preferably, the master control is only a speed or a speed change the electric motor and / or the internal combustion engine before. Preferably a slave controller can have a lower computing power, as this example for a single controller, which performs both tasks of master control as well as the slave control is required.
Für eine Verbindung von Elektromotor, Verbrennungskraftmaschine und Antriebsstrang ist insbesondere vorgesehen, dass der Elektromotor mit einem Planetenträger des Planetengetriebes verbunden ist. Des Weiteren ist beispielsweise vorgesehen, dass die Verbrennungskraftmaschine mit einem Sonnenrad des Planentengetriebes verbunden ist. Insbesondere sind der Verbrennungsmotor und der Elektromotor über ein Sonnenrad und einen Planetenträger des Planetengetriebes miteinander verbunden. Dabei kann beispielsweise der Elektromotor mit dem Planententräger verbunden sein, wohingegen der Verbrennungsmotor mit dem Sonnenrad verbunden ist. Entsprechend der vorstehenden Ausführungen ist jedoch auch eine umgekehrte Anordnung möglich.For a connection of electric motor, internal combustion engine and powertrain In particular, provided that the electric motor with a planet carrier of the Planet gear is connected. Furthermore, for example provided that the internal combustion engine with a sun gear the planetary gear is connected. In particular, the internal combustion engine and the electric motor over a sun gear and a planet carrier of the planetary gear together connected. In this case, for example, the electric motor connected to the planet carrier whereas the internal combustion engine is connected to the sun gear is. However, according to the above statements is also a reverse arrangement possible.
Weiterhin betrifft die Erfindung eine Motorsteuerung eines Hybridantriebes gemäß einer der vorstehend beschriebenen Ausgestaltungen für ein Hybridfahrzeug.Farther The invention relates to a motor control of a hybrid drive according to a the above-described embodiments for a hybrid vehicle.
Ein Hybridfahrzeug ist dabei insbesondere ein straßen- oder schienengebundenes Kraftfahrzeug.One Hybrid vehicle is in particular a road or rail Motor vehicle.
Schließlich betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt mit auf einem computerlesbaren Speichermedium vorgesehenen Programmcodemitteln zur Ausführung eines Verfahrens gemäß einer der vorstehend beschriebenen Ausgestaltungen, wenn ein die Programmcodemittel umfassendes Programm auf einem Computer ausgeführt wird. Als computerlesbares Speichermedium ist insbesondere ein Speicherchip ein optischer, magnetischer, magneto-optischer Datenträger oder dergleichen vorgesehen. Insbesondere ist das Speichermedium ein Speicherchip einer Steuerung. Der Computer ist beispielsweise ein Mikrocontroller einer Steuerung, insbesondere einer Motorsteuerung.Finally, concerns the invention relates to a computer program product on a computer-readable storage medium provided program code means for carrying out a method according to a the embodiments described above, when the program code means comprehensive program running on a computer. As a computer readable Storage medium, in particular a memory chip is an optical, magnetic, magneto-optical disk or the like provided. In particular, the storage medium is a memory chip of a controller. For example, the computer is a microcontroller of a controller, in particular a motor control.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung beispielhaft erläutert. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die dort dargestellten Merkmalskombinationen beschränkt. Vielmehr sind jeweils in der Beschreibung einschließlich der Figurenbeschreibung sowie in den Figuren angegebene Merkmale zu Weiterbildungen miteinander kombinierbar.in the The invention will be explained by way of example with reference to the drawing. The However, the invention is not based on the feature combinations shown there limited. Rather, respectively, in the description including the Description of the figures and features indicated in the figures Further developments can be combined with each other.
Es zeigen:It demonstrate:
Die
Master-Steuerung
Im Folgenden werden gleichwirkende Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.in the Following are equivalent elements with the same reference numerals Mistake.
Eine Abschätzung des effektiven Massenträgheitsmomentes erfolgt beispielsweise gemäß einer der vorstehend dargelegten Ausführungen.A appraisal the effective mass moment of inertia takes place, for example, according to a the embodiments set out above.
Insbesondere ist das dargestellte Lastdrehmoment TL mit dem Drehmoment Tcvt bei einer Drehzahl wcvt gemäß Gleichung 4 über das effektive Massenträgheitsmoment Jveh mit einer Drehzahländerung ẇcvt. verknüpft.In particular, the illustrated load torque T L with the torque T cvt at a speed w cvt according to equation 4 on the effective moment of inertia J veh with a speed change ẇ cvt. connected.
Claims (16)
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