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DE102023100402A1 - Method for providing torque in a power-limited system - Google Patents

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DE102023100402A1
DE102023100402A1 DE102023100402.6A DE102023100402A DE102023100402A1 DE 102023100402 A1 DE102023100402 A1 DE 102023100402A1 DE 102023100402 A DE102023100402 A DE 102023100402A DE 102023100402 A1 DE102023100402 A1 DE 102023100402A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
torque
power
gear change
speed
brake
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102023100402.6A
Other languages
German (de)
Inventor
Alexander Recknagel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Bayerische Motoren Werke AG filed Critical Bayerische Motoren Werke AG
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Pending legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W30/00Purposes of road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub-unit, e.g. of systems using conjoint control of vehicle sub-units
    • B60W30/18Propelling the vehicle
    • B60W30/19Improvement of gear change, e.g. by synchronisation or smoothing gear shift

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Control Of Transmission Device (AREA)

Abstract

Bereitgestellt wird ein Verfahren zum Bereitstellen von Drehmomenten in leistungsbegrenzten Systemen, wobei im Falle eines Gangwechsels, bei dem das System von einem Betriebszustand in einen zweiten Betriebszustand überführt wird, in einem ersten Schritt das während des Gangwechsels anliegende Raddrehmoment drehzahlbasiert berechnet wird gemäß der Formel (1) R_d = K_d * i_d, wobei i_d die drehzahlbasierte Übersetzung ist, und K_d der Momentenverlauf entlang einer Leistungshyperbel während der Drehzahlüberführung ist.

Figure DE102023100402A1_0000
A method is provided for providing torques in power-limited systems, wherein in the case of a gear change in which the system is transferred from one operating state to a second operating state, in a first step the wheel torque applied during the gear change is calculated on a speed-based basis according to the formula (1) R_d = K_d * i_d, where i_d is the speed-based gear ratio and K_d is the torque curve along a power hyperbola during the speed transfer.
Figure DE102023100402A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bereitstellen von Drehmomenten in einem leistungsbegrenzten System, wie beispielsweise in einem zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Fahrzeug, wobei negative Antriebspotentiale bei einem Gangwechsel im Zusammenspiel mit der Bremse optimiert werden.The invention relates to a method for providing torques in a power-limited system, such as in an at least partially electrically powered vehicle, wherein negative drive potentials are optimized during a gear change in interaction with the brake.

Beispielsweise wird bei Hybridfahrzeugen mit einer E-Maschine im Antrieb vor dem Getriebe die E-Maschine zum Verzögern (Abbremsen) des Fahrzeugs eingesetzt, was als Schlepprekuperation und Bremsrekuperation bezeichnet wird. Wenn deren Leistung nicht mehr ausreicht, werden zusätzlich Reibbremsen eingesetzt. Es kann vorkommen, dass das Bremssystem zwischen Reibbremse und Bremsrekuperation (Antrieb) überblenden muss, um den Fahrerbremswunsch weiterhin zu erfüllen, wenn das Fahrzeug abgebremst wird. Dies geschieht u.a. beim Gangwechsel, da sich das Radmoment aus der Multiplikation des Potentials vor Getriebe mit der sich ändernden Übersetzung ergibt. Beim Gangwechsel erfolgen die Drehmomentenübersetzung (-übertragung) und Drehzahlübersetzung (-überführung) durch das Getriebe zu unterschiedlichen Zeitpunkten.For example, in hybrid vehicles with an electric motor in the drive before the transmission, the electric motor is used to decelerate (brake) the vehicle, which is known as drag recuperation and brake recuperation. If their performance is no longer sufficient, friction brakes are also used. It can happen that the braking system has to switch between the friction brake and brake recuperation (drive) in order to continue to meet the driver's braking request when the vehicle is braked. This happens, for example, when changing gears, since the wheel torque is the result of multiplying the potential before the transmission by the changing gear ratio. When changing gears, the torque transmission (transmission) and speed transmission (transfer) through the transmission take place at different times.

Hiermit kommt es systematisch zu einer Drehmomentenänderung während des Drehzahlangleichs, welche die sensibelste Stelle einer Getriebeschaltung ist und somit zu Rucken, Loslassen bzw. Verzögern während des Schaltvorgangs führen kann. Das Zusammenspiel zwischen Antrieb und Bremssystem kann außerdem über mehrere Steuergeräte und Busse erfolgen und kann somit mit Signallaufzeiten verbunden sein, was zu einer Ungenauigkeit im Gesamtverhalten führen kann. Ferner kann der Einsatz der Bremsen, je nach Bremsenzustand, folgende Nachteile haben, welche insbesondere bei Drehmomentenänderung auffällig werden können: Stellgenauigkeit der Bremse geringer vom Antrieb, Schaben, Quietschen.This systematically leads to a change in torque during speed adjustment, which is the most sensitive part of a gearshift and can therefore lead to jerking, releasing or deceleration during the gearshift process. The interaction between the drive and the braking system can also take place via several control units and buses and can therefore be associated with signal run times, which can lead to inaccuracies in the overall behavior. Furthermore, depending on the brake condition, the use of the brakes can have the following disadvantages, which can be particularly noticeable when the torque changes: less accurate positioning of the brake compared to the drive, scraping, squeaking.

Um die genannten Nachteile zu verbessern, ist es eine Aufgabe dieser Erfindung, ein entsprechendes Verfahren bereitzustellen, welches diese Probleme löst. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.In order to improve the disadvantages mentioned, it is an object of this invention to provide a corresponding method which solves these problems. This object is solved according to the invention by the features of the independent patent claims. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.

Vorgeschlagen wird ein Verfahren zum Bereitstellen von Drehmomenten in leistungsbegrenzten Systemen, wobei im Falle eines Gangwechsels, bei dem das System von einem Betriebszustand in einen zweiten Betriebszustand überführt wird, in einem ersten Schritt das während des Gangwechsels anliegende Raddrehmoment drehzahlbasiert berechnet wird gemäß der Formel (1) R_d = K_d * i_d, wobei i_d die drehzahlbasierte Übersetzung ist, und K_d der Momentenverlauf entlang einer Leistungshyperbel während der Drehzahlüberführung ist.A method is proposed for providing torques in power-limited systems, wherein in the case of a gear change in which the system is transferred from one operating state to a second operating state, in a first step the wheel torque applied during the gear change is calculated on a speed-based basis according to the formula (1) R_d = K_d * i_d, where i_d is the speed-based gear ratio and K_d is the torque curve along a power hyperbola during the speed transfer.

Des Weiteren ist vorgesehen, dass in einem zweiten Schritt ein neues Drehmoment des Getriebeeingangs während des Gangwechsels basierend auf dem im ersten Schritt berechneten Raddrehmoment gemäß der Formel (2) berechnet wird: K_m = R_d / i_m, wobei i_m die momentenbasierte Übersetzung ist.Furthermore, it is provided that in a second step a new torque of the transmission input during the gear change is calculated based on the wheel torque calculated in the first step according to the formula (2): K_m = R_d / i_m, where i_m is the torque-based ratio.

Des Weiteren ist vorgesehen, dass der Gangwechsel ein gebremstes Rückschalten ist. Des Weiteren ist vorgesehen, dass der Gangwechsel ein gebremstes Hochschalten ist. Des Weiteren ist vorgesehen, dass der Gangwechsel ein Schalten ist, bei dem die Schlepprekuperation bereits die Leistungsgrenze des Systems erreicht hat.Furthermore, it is intended that the gear change is a braked downshift. Furthermore, it is intended that the gear change is a braked upshift. Furthermore, it is intended that the gear change is a shift in which the drag recuperation has already reached the performance limit of the system.

Ferner wird ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode zur Durchführung des Verfahrens vorgeschlagen, wenn es auf mindestens einem Steuergerät des Fahrzeugs ausgeführt wird.Furthermore, a computer program product with program code for carrying out the method is proposed when it is executed on at least one control unit of the vehicle.

Ferner wird bzw. werden ein Steuergerät oder Steuergeräte vorgeschlagen, in dem bzw. denen das Verfahren als Computerprogramm implementiert ist.Furthermore, a control device or devices is proposed in which the method is implemented as a computer program.

Ferner wird ein leistungsbegrenztes System vorgeschlagen, das mindestens ein Steuergerät aufweist, wobei das leistungsbeschränkte System eine E-Maschine oder ein Motor oder eine Pumpe ist, die durch das Steuergerät angesteuert wird.Furthermore, a power-limited system is proposed which has at least one control unit, wherein the power-limited system is an electric machine or a motor or a pump which is controlled by the control unit.

Ferner wird ein Fahrzeug vorgeschlagen, aufweisend das leistungsbegrenzte System.Furthermore, a vehicle is proposed comprising the power-limited system.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnung, die erfindungsgemäße Einzelheiten zeigt, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Variante der Erfindung verwirklicht sein.Further features and advantages of the invention emerge from the following description of embodiments of the invention, based on the figures of the drawing, which show details according to the invention, and from the claims. The individual features can be implemented individually or in groups in any combination in a variant of the invention.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.

  • 1 zeigt eine schematische Darstellung des Zusammenhangs der Signalverläufe bei einem Gangwechsel, mit Überblendung zur Bremse gemäß dem Stand der Technik und einer Ausführung der vorliegenden Erfindung.
  • 2 zeigt eine schematische Darstellung des Zusammenhangs zwischen Moment und Drehzahl bei einem leistungsbegrenzten System.
  • 3 zeigt eine schematische Darstellung wichtiger Komponenten zur Durchführung des Verfahrens gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung.
Preferred embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the accompanying drawings.
  • 1 shows a schematic representation of the relationship between the signal curves during a gear change, with cross-fading to the brake according to the prior art and an embodiment of the present invention.
  • 2 shows a schematic representation of the relationship between torque and speed in a power-limited system.
  • 3 shows a schematic representation of important components for carrying out the method according to an embodiment of the present invention.

In den nachfolgenden Figurenbeschreibungen sind gleiche Elemente bzw. Funktionen mit gleichen Bezugszeichen versehen.In the following figure descriptions, identical elements or functions are provided with identical reference symbols.

Das Grundkonzept der Erfindung ist es, für ein leistungsbegrenztes System 102 (welches jede Art von Motor oder Pumpe sein kann), das sich entlang einer Leistungshyperbel bewegt (negatives Drehmoment M und Drehzahlverlauf N über Drehzahl n), Antriebspotentiale bei einem Gangwechsel zu optimieren. Unter einem leistungsbegrenzten System 102 sind Antriebskomponenten zu verstehen, die sich vor dem Getriebeeingang befinden.The basic concept of the invention is to optimize drive potentials during a gear change for a power-limited system 102 (which can be any type of motor or pump) that moves along a power hyperbola (negative torque M and speed curve N over speed n). A power-limited system 102 is understood to mean drive components that are located in front of the transmission input.

Insbesondere zielt die Erfindung auf ein leistungsbegrenztes System 102 ab, das im Fahrzeug eingesetzt wird, um Antriebspotentiale im Zusammenspiel mit der Bremse zu optimieren, wie nachfolgend beschrieben. Bei einem Gangwechsel G wird das System von einem Betriebszustand (C in 1) ggf. über weitere Zustände D, A in einen zweiten Betriebszustand (B in 1) überführt.In particular, the invention is directed to a power-limited system 102 that is used in the vehicle to optimize drive potentials in interaction with the brake, as described below. During a gear change G, the system is switched from an operating state (C in 1 ) if necessary via further states D, A into a second operating state (B in 1 ) was transferred.

Grundsätzlich können positive und negative Potentiale genutzt werden, wobei die Erfindung sowohl Vorteile für Getriebe als auch Vorteile für die Bremse aufweist. So erfolgt eine Verbesserung der Gangschaltung (Schaltqualität, Rucken) durch Verschieben der Momentenänderung außerhalb der Drehzahlüberführung. Außerdem kann unabhängig davon ein Beruhigen der Koordination zwischen Antrieb und Bremse durch Verhindern der kurzweiligen Drehmomentenänderung während einer Schaltung realisiert werden. Somit ist die Erfindung selbst bei einem System, bei dem die Bremse nicht bilanziert, ein Vorteil für die Gangschaltung.In principle, positive and negative potentials can be used, whereby the invention has advantages for both the transmission and the brake. For example, gear shifting (shifting quality, jerking) is improved by shifting the torque change outside the speed transfer. In addition, the coordination between drive and brake can be calmed independently of this by preventing the short-term torque change during a shift. Thus, the invention is an advantage for gear shifting even in a system in which the brake does not balance.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer Ausführung und 1 bis 3 beschrieben, welche einen Gangwechsel mit Überblendung zur Bremse bei einem Fahrzeug zeigt. Mit Überblenden ist die Übernahme von Drehmoment vom Antrieb durch die Reibbremse oder umgekehrt gemeint, so dass die Summe an den Rädern erhalten bleibt. Dieser Vorgang wird auch als Bilanzieren bezeichnet.The invention is described below using an embodiment and 1 to 3 described, which shows a gear change with cross-fading to the brake in a vehicle. Cross-fading means the transfer of torque from the drive to the friction brake or vice versa, so that the total at the wheels is maintained. This process is also known as balancing.

Ob das System drehmomentbasiert oder leistungsbasiert begrenzt ist, kann über eine definierte Eckdrehzahl E, wie in 2 gezeigt, eingeschränkt oder über eine Schnittstelle z.B. zum E-System online berücksichtigt werden. Der Betriebspunkt A, B liegt über (oberhalb) der Eckdrehzahl E, wie in 2 gezeigt, und ist somit leistungsbegrenzt. Wenn der Betriebspunkt unterhalb der Eckdrehzahl E liegt, ist das System momentenbegrenzt. Die Erfindung bezieht sich auf ein leistungsbegrenztes System 102. Unter einem leistungsbegrenzten System 102 ist zu verstehen, dass die Verzögerungsleistung (z.B. generatorische Leistung bei einer E-Maschine) begrenzt ist. Ebenfalls kann dazu zusätzlich ein ermittelbarer Einfluss wirken, der somit rausgerechnet werden kann, wenn die Genauigkeit es erfordert.Whether the system is torque-based or power-based limited can be determined by a defined corner speed E, as in 2 shown, limited or taken into account online via an interface, e.g. to the E-system. The operating point A, B is above the base speed E, as in 2 shown, and is thus power-limited. If the operating point is below the base speed E, the system is torque-limited. The invention relates to a power-limited system 102. A power-limited system 102 is to be understood as meaning that the deceleration power (eg generator power in an electric machine) is limited. In addition, an ascertainable influence can also act, which can thus be calculated out if the accuracy requires it.

Bei einem leistungsbegrenzten System 102 ändert sich das Moment am Getriebeeingang K mit der Drehzahl (Drehzahlverlauf N) entlang der Leistungshyperbel (2 von A nach B mit Richtung *). P=MA × nA = MB × nB (Leistung P = Drehmoment M x Drehzahl n). In dem geringen Zeitraum einer Gangschaltung ist die Leistung nahezu konstant und wird deswegen nachfolgend in guter Näherung als konstant angenommen. Die Leistung verändert sich durch eine Gangschaltung nicht, also gilt weiterhin P=MA × nA = MB × nB.In a power-limited system 102, the torque at the transmission input K changes with the speed (speed curve N) along the power hyperbola ( 2 from A to B with direction *). P=M A × n A = M B × n B (power P = torque M x speed n). In the short period of time during which a gear change takes place, the power is almost constant and is therefore assumed to be constant as a good approximation. The power does not change as a result of a gear change, so P=M A × n A = M B × n B still applies.

Das Antriebspotential (z.B. Drehmoment des Getriebeeingangs K), das z.B. eine E-Maschine eines hybridischen Antriebs beinhaltet, wird mit der Getriebeübersetzung (z.B. i_m) multipliziert, um ein Radpotential als Drehmoment (Radmoment R) zu bilden: K x i_m = R. Die Bremsfunktion kann bis zu dem Radmoment R eine Bremsrekuperation ansteuern und wird zur Erfüllung des Fahrerbremswunsches darüber hinaus die Reibbremse nutzen. Die Bremsfunktion ist als Software implementiert und kann auf einem beliebigen Steuergerät lokalisiert sein.The drive potential (e.g. torque of the transmission input K), which includes, for example, an electric motor of a hybrid drive, is multiplied by the transmission ratio (e.g. i_m) to form a wheel potential as a torque (wheel torque R): K x i_m = R. The braking function can control brake recuperation up to the wheel torque R and will also use the friction brake to fulfill the driver's braking request. The braking function is implemented as software and can be located on any control unit.

Das minimale (negative) Antriebspotential entsteht aus dem Getriebeeingangsmoment K_d, dass bis zur Drehzahlüberführung A vereinfacht ein konstantes Moment hat und bis B der Leistungshyperbel folgt (1 und 2). Normalerweise wird momentenbasiert das Radmomentenpotential R_m durch Multiplikation mit der Momentenübersetzung gebildet (R_m = K_d x i_m), wodurch während der kurzen Zeit der Gangschaltung (in der Regel kleiner 1s) rechnerisch ein kleineres negatives Potential (bei einer Rückschaltung bzw. größeres bei Hochschaltung) ausgewiesen werden würde und somit die Bremsfunktion über diesen Zeitraum, mit oben genannten Nachteilen rein- und rausbilanzieren muss, da aus Effizienzgründen das minimale Antriebspotential ausgenutzt werden soll. Wird stattdessen die Drehzahlübersetzung i_d genutzt, so ergibt sich ein Radmoment R_d (Radmomentenpotential) ohne die lokale Überhöhung (R_d = K_d x i_d) (erster Schritt), womit die Bremsfunktion während der Gangschaltung die Aufteilung zwischen Antrieb und Reibbremse halten kann, also kein Bilanzieren benötigt. Der Reibbremsanteil ΔBr muss nicht mehr auf ΔBr' zurückgenommen werden, um in Nachgang wieder auf ΔBr zu Überblenden. Stattdessen kann der Reibbremsanteil ΔBr gehalten werden, womit o.g. Nachteile nicht mehr systematisch bei jeder Gangschaltung auftreten. Durch das Verhindern der kurzweiligen Drehmomentenänderung während einer Schaltung erfolgt unabhängig von der Schaltqualität ein Beruhigen der Koordination zwischen Antrieb und Bremse. Die Energie, die während der Schaltung nicht aufgenommen wird (Unterschied zwischen R_d und R_m), kann (falls notwendig) von der Getriebesteuerung weiter genutzt werden, um ein über die Schaltung homogenes Beschleunigungsverhalten darzustellen.The minimum (negative) drive potential arises from the transmission input torque K_d, which has a simplified constant torque up to the speed transfer A and follows the power hyperbola up to B ( 1 and 2 ). Normally, the wheel torque potential R_m is formed based on the torque by multiplying it by the torque ratio (R_m = K_d x i_m), whereby during the short time of the gear shift (usually less than 1s) a smaller negative potential (when shifting down or larger when shifting up) would be calculated and thus the braking function must balance in and out over this period, with the disadvantages mentioned above, since the minimum drive potential should be used for efficiency reasons. If the speed ratio i_d is used instead, a wheel torque R_d (wheel torque potential) results without the local increase (R_d = K_d x i_d) (first step), whereby the braking function can maintain the division between drive and friction brake during the gear shift, so no balancing is required. The friction brake component ΔBr no longer has to be reduced to ΔBr' in order to subsequently fade back to ΔBr. Instead The friction brake component ΔBr can be maintained, meaning that the above-mentioned disadvantages no longer occur systematically with each gear change. By preventing the short-term torque change during a gear change, the coordination between drive and brake is calmed down, regardless of the gear change quality. The energy that is not absorbed during the gear change (difference between R_d and R_m) can (if necessary) be used further by the transmission control to provide a homogeneous acceleration behavior across the gear change.

Unabhängig vom Bremssystem und von dem Vorhandensein einer bilanzierenden Bremsfunktion kann, ausgehend von dem Radmoment R_d, ein Vorteil für die Gangschaltqualität (z.B. Rucken, Loslassen bzw. Verzögern) durch Verschieben der Drehmomentenänderung außerhalb der Drehzahlüberführung erreicht werden. Mittels der Drehmomentübersetzung i_m wird das neue Drehmoment des Getriebeeingangs (Getriebeeingangsmoment) K_m berechnet (K_m = R_d / i_m) und verwendet, womit die Momentenänderung nicht mehr während Drehzahlüberführung (1 und 2 A, B und *) als sensibelster Teil der Schaltung erfolgt, sondern während der Momentenüberblendung (1 und 2 C, D), die für die Schaltqualität deutlich belastbarer ist. Hiermit wird ein Rucken, Loslassen bzw. Verzögern der Schaltung verringert oder sogar vermieden.Independent of the braking system and the presence of a balancing braking function, starting from the wheel torque R_d, an advantage for the gear shift quality (e.g. jerking, releasing or deceleration) can be achieved by shifting the torque change outside the speed transfer. Using the torque ratio i_m, the new torque of the transmission input (transmission input torque) K_m is calculated (K_m = R_d / i_m) and used, whereby the torque change no longer occurs during speed transfer ( 1 and 2 A , B and *) as the most sensitive part of the circuit, but during the momentary crossfade ( 1 and 2C , D), which is significantly more resilient in terms of shifting quality. This reduces or even eliminates jerking, releasing or delaying of the shifting.

Dieses Vorgehen kann auch für Schlepprekuperation genutzt werden, also im Falle, dass die Schlepprekuperation bereits die Leistungsgrenze des Systems erreicht hat und somit keine Bremsrekuperation mehr möglich ist.This procedure can also be used for towing recuperation, i.e. in the case where towing recuperation has already reached the performance limit of the system and thus braking recuperation is no longer possible.

Das vorgeschlagene Verfahren wird anhand 1 beschrieben, welche eine Bremsrückschaltung, also einen Gangwechseln zu einem niedrigeren Gang während eines Bremsvorgangs, zeigt.The proposed method is based on 1 described, which shows a brake downshift, i.e. a gear change to a lower gear during a braking process.

Die Kurven K und R stellen negative Drehmomente dar. Die Kurve R (Radmoment) stellt das Antriebsverzögerungspotential dar (z.B. eine im Hybridfahrzeug genutzte E-Maschine wird generatorisch betrieben). Dies ist das Potential, welches durch Bremsrekuperation genutzt wird und mit der Bremse bilanziert wird, um einen Fahrerbrems- oder -verzögerungswunsch darzustellen. Die Kurve Br stellt die Brems- bzw. Verzögerungsanforderung dar. Zur Vereinfachung der Darstellung des erfindungsgemäßen Konzepts ist in diesem Beispiel die Bremsanforderung Br konstant gewählt. Außerdem ist die Differenz ΔBr zwischen Bremsanforderung Br und Antriebsradmomentenpotential R eingezeichnet, wobei die gestrichelte Linie den Stand der Technik darstellt (R_m) und die durchgezogene Linie das Ergebnis des vorgeschlagenen Verfahrens (R_d). Es ist zu sehen, dass das Reibbremsmoment der Bremse gemäß dem vorgeschlagenen Verfahren konstant gehalten werden kann (alle ΔBr sind gleich hoch). Gemäß dem bisherigen Ansatz (Stand der Technik) würde das Reibbremsdrehmoment bei einem Gangwechsel aufgrund der Veränderung des Radmoments R_m, durch das Nutzen der Momentenübersetzung i_m, kurz verringert werden müssen (ΔBr' ist kleiner als ΔBr), um den Fahrerbrems- oder -verzögerungswunsch über die Bremsbilanzierung einzuhalten.Curves K and R represent negative torques. Curve R (wheel torque) represents the drive deceleration potential (e.g. an electric motor used in a hybrid vehicle is operated as a generator). This is the potential that is used by brake recuperation and is balanced with the brake to represent a driver braking or deceleration request. Curve Br represents the braking or deceleration request. To simplify the representation of the inventive concept, the braking request Br is chosen to be constant in this example. In addition, the difference ΔBr between the braking request Br and the drive wheel torque potential R is shown, with the dashed line representing the state of the art (R_m) and the solid line the result of the proposed method (R_d). It can be seen that the friction braking torque of the brake can be kept constant according to the proposed method (all ΔBr are the same). According to the previous approach (state of the art), the friction brake torque would have to be briefly reduced during a gear change due to the change in the wheel torque R_m by using the torque ratio i_m (ΔBr' is smaller than ΔBr) in order to comply with the driver's braking or deceleration request via the brake balancing.

Die drei Kurven oben stellen den Drehzahlverlauf N, die Drehzahlübersetzung i_d und die Momentenübersetzung i_m dar.The three curves above represent the speed curve N, the speed ratio i_d and the torque ratio i_m.

Alle Kurven haben denselben zeitlichen Verlauf t. Im Falle einer Bremsrückschaltung kommt es, unter anderem bei hybriden Antrieben, zu einer Änderung der Momentenübersetzung i_m auf den Zielgang (1 C, D) vor der Drehzahlüberführung / -übersetzung i_d (1 A, B, *), welche den Wechsel von Betriebspunkt A zu Betriebspunkt B beschreibt (1 und 2 A, B, *).All curves have the same time course t. In the case of a brake downshift, there is a change in the torque ratio i_m to the target gear ( 1C , D) before the speed transfer / ratio i_d ( 1 A , B, *), which describes the change from operating point A to operating point B ( 1 and 2 A , B, *).

Das kleinstmögliche Antriebsradmomentenpotential, das von Schlepp- und/oder Bremsrekuperation durch eine Bremsfunktion angesteuert werden kann, wird bisher von K_d (gestrichelte Linie in 1 und 2), mittels Momentenübersetzung i_m, auf das Radmoment R_m (gestrichelte Linie in 1) gerechnet. Das angesteuerte Drehmoment des Getriebeeingangs K wird bisher ebenfalls mittels Momentenübersetzung i_m vom Radmoment R_m als K_d zurück gerechnet, womit K_d weiterhin das kleinst mögliche (negative) Antriebsmoment ist und, durch die Leistungsbeschränkung, seinen Betrag über die Drehzahl n entlang der Leistungshyperbel (2 A, B,*) ändert.The smallest possible drive wheel torque potential that can be controlled by drag and/or brake recuperation through a braking function is currently defined by K_d (dashed line in 1 and 2 ), by means of torque ratio i_m, to the wheel torque R_m (dashed line in 1 ). The controlled torque of the transmission input K is also calculated back from the wheel torque R_m as K_d using the torque ratio i_m, whereby K_d is still the smallest possible (negative) drive torque and, due to the power limitation, its amount is distributed over the speed n along the power hyperbola ( 2 A , B,*) changes.

Bisher erfolgte die Drehmomentenänderung am Getriebeeingang während der Drehzahlüberführung (A, B) als K_d. Erfindungsgemäß erfolgt die Drehmomentenänderung am Getriebeeingang während der Momentenüberblendung (C, D) als K_m (durchgezogene Linie in 1 und 2). Da die Drehzahlüberführung die sensibelste Stelle der Getriebeschaltung ist, wird erfindungsgemäß vermieden, den Übergang des Drehmoments des Getriebeeingangs K in diesem Bereich zu vollziehen. Hiermit wird ein Rucken, Loslassen bzw. Verzögern durch die Schaltung verringert oder sogar vermieden.Previously, the torque change at the transmission input during the speed transfer (A, B) was K_d. According to the invention, the torque change at the transmission input during the torque blending (C, D) is K_m (solid line in 1 and 2 ). Since the speed transfer is the most sensitive point of the gearshift, the invention avoids the transfer of the torque of the gearshift input K in this area. This reduces or even prevents jerking, releasing or deceleration caused by the gearshift.

In einem leistungsbegrenzten System 102 (also bei Betriebspunkten oberhalb der Eckdrehzahl E an der Leistungsgrenze des Systems) wird bei der Berechnung des Radmomentes R während des Gangwechsels G erfindungsgemäß mit der Drehzahlübersetzung i_d gerechnet (erster Schritt) - anstatt mit der Momentenübersetzung i_m wie bisher.In a power-limited system 102 (i.e. at operating points above the base speed E at the power limit of the system), the wheel torque R during the gear change G is calculated according to the invention using the speed ratio i_d (first step) - instead of with the torque ratio i_m as before.

Die Berechnung des Radmomentes R_d erfolgt damit gemäß der Formel (1): R_d = K_d × i_d ,

Figure DE102023100402A1_0001
wobei
i_d die drehzahlbasierte Übersetzung ist, und
K_d der Momentenverlauf entlang der Leistungshyperbel (2 A, B).The wheel torque R_d is calculated according to the formula (1): R_d = K_d × i_d ,
Figure DE102023100402A1_0001
where
i_d is the speed-based ratio, and
K_d is the torque curve along the power hyperbola ( 2 A , B).

Damit entfällt die Veränderung des Radmomentenpotentials (Abfall der Kurve R_m in 1) während des Gangwechsels G (Schaltvorgang) und das Radmoment R_d bleibt unverändert (durchgezogene Linie in 1), so dass die Ansteuerung der Bremse harmonisch ohne die o.g. Nachteile wie Ungenauigkeit des Gesamtverhaltens durch Signallaufzeiten, und/oder Spürbarkeit der Stellgenauigkeit der Bremse je nach Bremsenzustand beim Überblenden, erfolgen kann.This eliminates the change in the wheel torque potential (decrease of the curve R_m in 1 ) during the gear change G (gear shift) and the wheel torque R_d remains unchanged (solid line in 1 ), so that the brake can be controlled harmoniously without the above-mentioned disadvantages such as inaccuracy of the overall behavior due to signal propagation times, and/or perceptibility of the brake positioning accuracy depending on the brake state during cross-fading.

Außerdem (zweiter Schritt) wird aus dem gemäß Formel (1) berechneten Radmoment R_d das Drehmoment des Getriebeeingangs K_m über den Gangwechsel G (1 C, D, A, B) gemäß der Formel (2) berechnet: K_m = R_d / i_m, wobei i_m die momentenbasierte Übersetzung ist.In addition (second step), the torque of the transmission input K_m via the gear change G ( 1C , D, A, B) according to the formula (2): K_m = R_d / i_m, where i_m is the torque-based ratio.

Durch diese Berechnung folgt, dass das Drehmoment des Getriebeeingangs K bereits zu Beginn des Gangwechsels G bei C (1) auf den für den neuen Gang benötigten Wert des Drehmoments des Getriebeeingangs K_B geändert wird (Rampe C-D von K_m 1), wie in 1 durch die durchgezogene Linie K_m gezeigt, und nicht - wie bisher - erst in der Drehzahlüberführung, also nach der Drehzahlübersetzung i_d von A nach B, wie in 1 mit der gestrichelten Linie K_d gezeigt. Zur Veranschaulichung ist der Übergang von Betriebspunkt A (aktueller Betriebspunkt) zu Betriebspunkt B (Betriebspunkt nach Gangwechsel) in 1 und 2 auch mit einem (*) gekennzeichnet.This calculation shows that the torque of the transmission input K is already at the beginning of the gear change G at C ( 1 ) is changed to the value of the torque of the transmission input K_B required for the new gear (ramp CD from K_m 1 ), as in 1 shown by the solid line K_m, and not - as before - only in the speed transfer, i.e. after the speed ratio i_d from A to B, as in 1 shown with the dashed line K_d. For illustration, the transition from operating point A (current operating point) to operating point B (operating point after gear change) is shown in 1 and 2 also marked with an (*).

Durch das vorgeschlagene Verfahren, welches bei Bremsrückschaltungen an der begrenzten Leistung des Systems einen Wechsel bei der Berechnung von der herkömmlichen Momentenübersetzung i_m gezielt auf die Drehzahlübersetzung i_d vornimmt, wird eine bessere Funktionalität zwischen den Steuergeräten des Fahrzeugs erreicht, welche folgende Funktionen ansteuern: Gangwechsel, Antriebsmomente, Bremsrekuperation, Bremsen. Dadurch wird zielgerichtet das Fahrverhalten verbessert.The proposed method, which uses the limited power of the system to change the calculation from the conventional torque ratio i_m to the speed ratio i_d during brake downshifts, achieves better functionality between the vehicle's control units that control the following functions: gear changes, drive torques, brake recuperation, braking. This improves driving behavior in a targeted manner.

Auch wenn die Erfindung anhand der bevorzugten Ausführung der Bremsrückschaltung beschrieben wurde, kann es analog auch angewendet werden für Bremshochschaltungen (gebremstes Schalten in einen höheren Gang), sowie für Schaltungen (mit oder ohne Bremsung), bei denen die Schlepprekuperation bereits die Leistungsgrenze des Systems erreicht und somit keine Bremsrekuperation mehr möglich ist.Even if the invention has been described based on the preferred embodiment of the brake downshift, it can also be applied analogously for brake upshifts (braked shifting to a higher gear), as well as for shifts (with or without braking) in which the drag recuperation has already reached the performance limit of the system and thus brake recuperation is no longer possible.

Das Verfahren ist vorzugsweise als Software bzw. Computerprogramm auf einem oder mehreren entsprechenden Steuergeräten 101 in einem Fahrzeug 100 mit Hybridantrieb implementiert, das mit den benötigten, anzusteuernden Komponenten wie Antrieb vor Getriebeeingang (leistungsbegrenzte System 102), z.B. E-Maschine, und Antriebskomponente(n) nach Getriebeausgang oder Bremse 103 in Signal- und Wirkverbindung steht, wie in 3 schematisch angedeutet.The method is preferably implemented as software or computer program on one or more corresponding control units 101 in a vehicle 100 with hybrid drive, which is in signal and active connection with the required components to be controlled, such as drive before transmission input (power-limited system 102), e.g. electric motor, and drive component(s) after transmission output or brake 103, as in 3 indicated schematically.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

i_min the
MomentenübersetzungMoment translation
i_di_d
Drehzahlübersetzung Speed ratio
MM
DrehmomentTorque
NN
DrehzahlverlaufSpeed curve
nn
Drehzahlnumber of revolutions
PP
LeistungPerformance
EE
Eckdrehzahl Corner speed
KK
Drehmoment des GetriebeeingangsGearbox input torque
K_BK_B
Drehmoment des Getriebeeingangs nach Gangwechsel bei Betriebspunkt BTorque of the transmission input after gear change at operating point B
K_dK_d
Drehmomentverlauf entlang Leistungshyperbel (StdT)Torque curve along power hyperbola (StdT)
K_mK_m
Drehmomentverlauf anhand Momentenübersetzung Torque curve based on torque ratio
RR
Radmoment, AntriebsradmomentenpotentialWheel torque, drive wheel torque potential
R_dR_d
Drehmomentverlauf entlang Leistungshyperbel gerechet mit DrehzahlübersetzungTorque curve along power hyperbola calculated with speed ratio
R_mR_m
Drehmomentverlauf entlang Leistungshyperbel gerechet mit Momentenübersetzung (StdT) Torque curve along power hyperbola calculated with torque ratio (StdT)
BrBr
BremsanforderungBrake request
ΔBrΔBr
Differenz Bremsanforderung zu Antriebsradmomentenpotential R_dDifference between braking demand and drive wheel torque potential R_d
ΔBr'ΔBr'
Differenz Bremsanforderung zu Antriebsradmomentenpotential R_m Difference between braking requirement and drive wheel torque potential R_m
GG
GangwechselGear change
A, BAWAY
Betriebspunkte Drehzahlüberführung an LeistungshyperbelOperating points speed transfer to power hyperbola
C, DC, D
Betriebspunkte Start und Ende MomentenübersetzungOperating points start and end torque ratio
EE
Eckdrehzahl Corner speed
100100
Fahrzeugvehicle
101101
SteuergerätControl unit
102102
leistungsbegrenztes System vor Getriebeeingangpower-limited system before transmission input
103103
Bremse oder Antriebskomponente nach GetriebeausgangBrake or drive component after transmission output

Claims (9)

Verfahren zum Bereitstellen von Drehmomenten in leistungsbegrenzten Systemen (102), wobei im Falle eines Gangwechsels (G), bei dem das System von einem Betriebszustand (C) in einen zweiten Betriebszustand (B) überführt wird, - in einem ersten Schritt das während des Gangwechsels (G; C-D-A-B) anliegende Raddrehmoment (R_d) drehzahlbasiert berechnet wird gemäß der Formel (1): R_d = K_d * i_d, wobei i_d die drehzahlbasierte Übersetzung ist, und K_d der Momentenverlauf entlang einer Leistungshyperbel während der Drehzahlüberführung (i_d; A, B) ist.Method for providing torques in power-limited systems (102), wherein in the case of a gear change (G) in which the system is transferred from one operating state (C) to a second operating state (B), - in a first step, the wheel torque (R_d) present during the gear change (G; C-D-A-B) is calculated based on the speed according to the formula (1): R_d = K_d * i_d, where i_d is the speed-based gear ratio, and K_d is the torque curve along a power hyperbola during the speed transfer (i_d; A, B). Verfahren nach Anspruch 1, wobei - in einem zweiten Schritt ein neues Drehmoment des Getriebeeingangs (K_m) während des Gangwechsels (G; C, D) basierend auf dem im ersten Schritt berechneten Raddrehmoment (R_d) gemäß der Formel (2) berechnet wird: K_m = R_d / i_m, wobei i_m die momentenbasierte Übersetzung ist.Procedure according to Claim 1 , wherein - in a second step, a new torque of the transmission input (K_m) during the gear change (G; C, D) is calculated based on the wheel torque (R_d) calculated in the first step according to the formula (2): K_m = R_d / i_m, where i_m is the torque-based gear ratio. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Gangwechsel (G) ein gebremstes Rückschalten ist.Procedure according to Claim 1 or 2 , where the gear change (G) is a braked downshift. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Gangwechsel (G) ein gebremstes Hochschalten ist.Procedure according to Claim 1 or 2 , where the gear change (G) is a braked upshift. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Gangwechsel (G) ein Schalten ist, bei dem die Schlepprekuperation bereits die Leistungsgrenze des Systems erreicht hat.Procedure according to Claim 1 or 2 , whereby the gear change (G) is a shift in which the drag recuperation has already reached the performance limit of the system. Computerprogrammprodukt mit Programmcode zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wenn es auf mindestens einem Steuergerät (101) des Fahrzeugs (100) ausgeführt wird.Computer program product with program code for carrying out the method according to one of the preceding claims when it is executed on at least one control unit (101) of the vehicle (100). Steuergerät (101) oder Steuergeräte (101), in dem bzw. denen das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 als Computerprogramm implementiert ist.Control device (101) or control devices (101) in which the method according to one of the Claims 1 until 5 implemented as a computer program. Leistungsbegrenztes System (102), das mindestens ein Steuergerät (101) nach Anspruch 7 aufweist, wobei das leistungsbeschränkte System (102) eine E-Maschine oder ein Motor oder eine Pumpe ist, die durch das Steuergerät (101) angesteuert wird.Power-limited system (102) comprising at least one control device (101) according to Claim 7 wherein the power-limited system (102) is an electric machine or a motor or a pump which is controlled by the control unit (101). Fahrzeug (100), aufweisend das leistungsbegrenzte System (102) nach Anspruch 8.Vehicle (100) comprising the power-limited system (102) according to Claim 8 .
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