DE102012003020A1 - Regelsystem zur Drehzahlregelung eines Antriebsmotors - Google Patents
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Abstract
Es wird ein elektronisches Regelsystem zur Drehzahlregelung wenigstens eines Antriebsmotors (M) eines Kraftfahrzeugs vorgeschlagen, bei dem die Differenzdrehzahl (ndiff) zwischen einer vorgegebenen Soll-Drehzahl (nsoll) und einer Ist-Drehzahl (nist) des Antriebsmotors (M) als Systemwerte zur Bestimmung von die Drehzahlregelung beeinflussenden Regelparametern berücksichtigt werden. Als zusätzlicher Systemwert wird der Differenzialdrehzahlgradient (gradndiff) nach Betrag und Richtung zur Bestimmung der Regelparameter berücksichtigt.
Description
- Die Erfindung betrifft ein elektronisches Regelsystem zur Drehzahlregelung wenigstens eines Antriebsmotors eines Kraftfahrzeugs gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
- Die Regelung der Motordrehzahl erfolgt in Kraftfahrzeugen nach dem Stand der Technik unter Berücksichtigung der Drehzahldifferenz zwischen einer gewünschten Soll-Drehzahl und einer gemessenen Ist-Drehzahl. Die Drehzahlregelungsfunktion ist üblicherweise im Motorsteuergerät integriert, wobei zur Bestimmung der Regelparameter die Differenzdrehzahl und auch der Gradient der Ist-Drehzahl ausgewertet werden. Durch eine Gradientenbewertung kann auf eine abdriftende Ist-Drehzahl schneller reagiert werden als bei einer reinen Differenzdrehzahlauswertung, da die Regelung die Änderungsgeschwindigkeit des Ist-Drehzahlwertes berücksichtigen kann. Ein solches Regelsystem setzt aber voraus, dass die Soll-Drehzahl zumindest nahezu konstant bleibt und zumindest keine Drehzahlsprünge aufweist.
- Bei Elektrofahrzeugen und bei Hybridfahrzeugen mit Verbrennungsmotor und Elektromotor als Antriebsmotoren ist die Soll-Drehzahl in vielen Fällen nicht mehr annähernd konstant, sondern kann je nach Betriebsart des Kraftfahrzeugs große Drehzahlsprünge aufweisen. Bei unterschiedlichen Betriebszuständen, wie hybridisch fahrend, hybridisch stehend, elektrisch fahrend, elektrisch stehend, zusätzliches Starten eines zweiten Antriebsmotors, ergeben sich jeweils andere und auch dynamische Soll-Drehzahlen, unter denen innerhalb kurzer Zeit gewechselt werden kann. Es kann sich auch eine Soll-Drehzahl von einer konstanten Ist-Drehzahl wegbewegen, was bei der reinen Betrachtung des Drehzahlgradienten der Ist-Drehzahl keine schnellere Reaktionsmöglichkeit gegenüber einer reinen Differenzdrehzahlauswertung ergibt. Bei solchen herkömmlichen Regelsystemen kann es auf Grund der Gradientenauswertung in speziellen Fällen sogar zu einer falschen Beeinflussung der Drehzahlregelung kommen.
- Aus der
DE 10 2006 005 468 A1 ist ein Verfahren zum Betreiben eines Parallel-Hybridantriebsstranges eines Kraftfahrzeuges bekannt, bei dem zur Getriebesteuerung eine Drehzahlüberwachung eines Verbrennungsmotors und eines Elektromotors durchgeführt wird. Dieses bekannte Verfahren betrifft jedoch nicht die Drehzahlregelung eines Antriebsmotors eines Kraftfahrzeugs unter Berücksichtigung von sich stark ändernden oder sich sprunghaft ändernden Soll-Drehzahlen. - Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektronisches Regelsystem zur Drehzahlregelung wenigstens eines Antriebsmotors eines Kraftfahrzeugs anzugeben, welches auch bei sich ändernder Soll-Drehzahl eine schnelle und sichere Drehzahlregelung ermöglicht.
- Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.
- Gemäß Patentanspruch 1 ist ein elektronisches Regelsystem vorgesehen, bei dem die Differenzdrehzahl zwischen einer vorgegebenen Soll-Drehzahl und einer Ist-Drehzahl und zusätzlich der Differenzdrehzahlgradient nach Betrag und Richtung zur Bestimmung der Regelparameter berücksichtigt werden. Die Differenzdrehzahl und der Differenzdrehzahlgradient können als Systemwerte bezeichnet werden, die das elektronische Regelsystem ständig zur Durchführung der Drehzahlregelung überwacht. Durch die Berücksichtigung des Differenzdrehzahlgradienten kann die Änderungsgeschwindigkeit der Differenzdrehzahl beispielsweise von einem Prozessor erkannt werden, der dann in Verbindung mit der zugehörigen Differenzdrehzahl das Regelmoment, welches auf die Drehzahlregelung wirkt, schnell und zielgerichtet einstellen kann.
- Es besteht auch die Möglichkeit, dass vom Regelsystem als weitere Systemwerte zur Bestimmung von Regelparametern die Änderungsgeschwindigkeit der Soll-Drehzahl und/oder Ist-Drehzahl berücksichtigt wird, wodurch unter zusätzlicher Berücksichtigung der Soll-Drehzahl und/oder der Ist-Drehzahl auch auf die relative Änderungsgeschwindigkeit dieser beiden Systemwerte geschlossen werden kann. Durch eine Berücksichtigung dieser zusätzlichen Systemwerte kann eine weitere Verfeinerung des Regelverhaltens erreicht werden.
- Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass Regelparameter für das Regelsystem zu den möglichen Systemwerten in einem Speicher abgelegt sind, so dass das Regelsystem direkt auf diese Werte zugreifen kann. Zwar können Regelparameter grundsätzlich auch durch geeignete mathematische Verfahren ermittelt werden, jedoch kann mittels den in einem Parameter-Kennfeldspeicher abgelegten Parametern eine hohe Regelgeschwindigkeit und eine einfache Anpassung an unterschiedliche Antriebssysteme realisiert werden.
- Die im Parameter-Kennfeldspeicher abgespeicherten Parameter können zu Systemwerten und Systemwertpaarungen oder auch zu Verknüpfungen mehrerer Systemwerte in entsprechenden Kennfeldern abgespeichert sein. Dabei kann es sich auch um mehrdimensionale Kennfelder handeln, so dass zu einer Vielzahl von Systemwerteverknüpfungen zugeordnete Parameter abgespeichert sein können.
- Mit dem erfindungsgemäßen Regelsystem lassen sich auch die Drehzahlen von beispielsweise zwei Antriebsmotoren, wie diese bei einem Hybridfahrzeug vorgesehen sind, steuern. Dabei kann für jede der einzeln oder auch gemeinsam zum Einsatz kommenden Antriebsmotoren abhängig von der Differenzdrehzahl und dem Differenzdrehzahlgradienten und ggf. von weiteren Systemwerten das erforderliche Regelmoment schnell und auf die richtige Weise beeinflusst werden. Durch die Betrachtung des Differenzdrehzahlgradienten kann in jedem Fall sofort festgestellt werden, ob sich die überwachten Drehzahlen aufeinander zu bewegen oder sich voneinander entfernen.
- Das Regelsystem bietet auch bei nicht elektrifizierten Antriebssystemen eine einfache Anwendung der Regelparameter, da sich diese in einem entsprechenden Kennfeld als motorspezifische Regelparameter abspeichern lassen.
- Nachfolgend ist anhand eines Ausführungsbeispiels, welches in der einzigen
1 der Zeichnung dargestellt ist, die Erfindung näher erläutert. -
1 zeigt ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen elektronischen Regelsystems, welches ein Motorsteuergerät CPU beinhaltet, das einen Antriebsmotor M steuert. Das Motorsteuergerät CPU liefert die Ist-Drehzahl nist und die Soll-Drehzahl nsoll des Antriebsmotors M an einen Subtrahierer1 und eine Einrichtung2 , die aus der Differenz zwischen nsoll und nist einen Differenzdrehzahlgradienten gradndiff bildet und diesen an einen Prozessor P übermittelt. Der Subtrahierer1 übermittelt an den Prozessor P die Differenzdrehzahl ndiff. - Die dem Prozessor P zugeführte Differenzdrehzahl ndiff und der zugeführte Differenzdrehzahlgradient gradndiff können allgemein als Systemwerte bezeichnet werden, die der Prozessor P zur Bestimmung von Regelparametern heranzieht. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Prozessor P mit einem Parameter-Kennfeldspeicher PKF verbunden, in welchem zu sämtlichen möglichen Systemwertekombinationen zugehörige Regelparameter in Form eines oder mehrerer Kennfelder abgespeichert sind.
- Dem Prozessor P werden im dargestellten Ausführungsbeispiel als weitere Systemwerte die Soll-Drehzahl nsoll und die Ist-Drehzahl nist übermittelt, so dass auch eine Parameterzuordnung unter Berücksichtigung dieser zusätzlichen Systemwerte erfolgen kann. Grundsätzlich besteht dabei auch die Möglichkeit, weitere Systemwerte zur Bestimmung der Regelparameter zu berücksichtigen.
- Die vom Prozessor P ermittelten Regelparameter werden an das Motorsteuergerät CPU übermittelt, so dass dieses die Steuerung der Drehzahl des Motors M mittels eines Steuerprogramms unter Berücksichtigung dieser Parameter durchführen kann.
- Das in
1 dargestellte Ausführungsbeispiel stellt nur eine mögliche Ausführungsvariante dar. Die zur Regelung der Drehzahl verwendeten Regelparameter können auch teilweise oder vollständig durch ein mathematisches Berechnungsverfahren ermittelt werden, was jedoch eine hohe Rechenleistung erfordern würde. Außerdem müsste für jeden Motortypen eine Anpassung des mathematischen Verfahrens vorgenommen werden, was verhältnismäßig aufwendig wäre. Um eine Anpassung an unterschiedliche Motortypen und unterschiedliche Einsatzbereiche auf möglichst einfache Weise vornehmen zu können, werden bevorzugt systemspezifische Regelparameter in dem Parameterkennfeldspeicher PKF abgelegt. Eine Anpassung an unterschiedliche Motortypen oder Einsatzbereiche ist durch einen einfachen Austausch der Regelparameter im Parameter-Kennfeldspeicher möglich. - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006005468 A1 [0004]
Claims (5)
- Elektronisches Regelsystem zur Drehzahlregelung wenigstens eines Antriebsmotors (M) eines Kraftfahrzeugs, wobei die Differenzdrehzahl (ndiff) zwischen einer vorgegebenen Soll-Drehzahl (nsoll) und einer Ist-Drehzahl (nist) des Antriebsmotors (M) als Systemwerte zur Bestimmung von die Drehzahlregelung beeinflussenden Regelparametern berücksichtigt werden, dadurch gekennzeichnet, dass als zusätzlicher Systemwert der Differenzialdrehzahlgradient (gradndiff) nach Betrag und Richtung zur Bestimmung der Regelparameter berücksichtigt wird.
- Regelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zur Bestimmung der Regelparameter als weitere Systemwerte die Änderungsgeschwindigkeit der Soll-Drehzahl (nsoll) und/oder der Ist-Drehzahl (nist) berücksichtigt werden.
- Regelsystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zu möglichen Systemwerten und/oder Systemwertkombinationen zugeordnete Regelparameter in einem Speicher abgelegt sind.
- Regelsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Systemwerte einem Prozessor (P) übermittelt werden, der aus einem Parameter-Kennfeldspeicher (PKF) zu den Systemwerten und/oder Systemwertkombinationen zugehörige Regelparameter ausliest und an ein Motorsteuergerät (CPU) des Antriebsmotors (M) übermittelt.
- Regelsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Regelung der Drehzahl eines Verbrennungsmotors und eines Elektromotors, die als Antriebsmotoren (M) in einem Hybridfahrzeug angeordnet sind, für jeden der beiden Antriebsmotoren (M) zugehörige motorspezifische Regelparameter verwendet werden.
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