DE102009048815A1

DE102009048815A1 - Verfahren zum Steuern eines Antriebssystems in einem Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102009048815A1
Application number: DE102009048815A
Authority: DE
Inventors: Emanuel Fuchs
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2009-10-09
Filing date: 2009-10-09
Publication date: 2011-04-14

Abstract

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Steuern eines Antriebssystems in einem Kraftfahrzeug mit mindestens einem elektronischen Steuergerät, das als Eingangssignal die Fahrpedalstellung erfasst und daraus entsprechend einer Grundkennlinie ein vom Fahrer gewünschtes Soll-Moment ermittelt, wird bei einem Hybrid-Kraftfahrzeug mit elektrischem und verbrennungsmotorischem Antrieb in einer ersten Betriebsart, in der ausschließlich mit elektrischem Antrieb gefahren wird, anstelle der Grundkennlinie eine leistungsbegrenzende kontinuierlich ansteigende Sonderkennlinie zwischen der Fahrpedal-Nullstellung und einer definierten Fahrpedalstellung, die kleiner als die maximal mögliche Fahrpedalstellung ist, vorgegeben, und dieser definierten Fahrpedalstellung wird das mit der ersten Betriebsart maximal erreichbare Soll-Moment zugeordnet.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Steuern eines Antriebssystems in einem Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise aus der EP 1 802 483 B1 bekannt. Hierbei steht eine Leistungsreduzierung im Falle eines Radschlupfes durch eine geänderte Fahrpedalkennlinie im Vordergrund.
Es ist Aufgabe der Erfindung, die Möglichkeiten einer Antriebssteuerung abhängig von geänderten Fahrpedalkennlinien weiterzubilden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst. Die abhängigen Patentansprüche sind vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
Der Erfindung liegt folgende Erkenntnis zugrunde:
Durch eine leistungsreduzierende Fahrpedalkennlinie kann beispielsweise eine bessere Dosierbarkeit der relativ geringen Antriebsleistung im rein elektrischen Betrieb sogenannter vollhybrider Fahrzeuge in der Betriebsart „elektrisch Fahren”, bei der nur ein kleiner(er) Teil der Gesamtfahrleistung zur Verfügung steht, erreicht werden. Unter Kennlinie oder Fahrpedalkennlinie wird hierbei die Vorgabe eines Soll-Moments (Leistungs-, Motormoment- oder Radmomentvorgabe) in Abhängigkeit von dem durch den Fahrer vorgegebenen Leistungswunsch (Fahrpedalwert) verstanden.
Insbesondere bei einem Übergang von der Betriebsart „elektrisch Fahren” (erste Betriebsart) in eine Betriebsart mit Verwendung eines verbrennungsmotorischen Antriebs (z. B. Brennkraftmaschine oder Wasserstoffmotor) (zweite Betriebsart) macht eine Änderung der üblichen Fahrpedalkennlinie(n) (Grundkennlinien) Sinn. Dabei ist eine sprunghafte Änderung des Soll-Moments als Reaktion auf die Umschaltung der Betriebsarten zu vermeiden.
Daher wird erfindungsgemäß in einer ersten Betriebsart „elektrisch Fahren” dem in dieser Betriebsart maximal erreichbaren Soll-Moment (z. B. Radmoment oder Fahrleistung) bei expliziter Leistungsvorgabe durch das Fahrpedal ein eigener definierter Fahrpedalwert aus der Fahrpedalstellung zugeordnet, aus der sich die Steigung der geänderten Fahrpedalkennlinie über dem Fahrpedalwert für den elektrischen Betrieb ergibt (Sonderkennlinie).
Die Umschaltung von der zweiten Betriebsart in die erste Betriebsart geschieht vorzugsweise unterhalb dieses in der ersten Betriebsart maximal erreichbaren Soll-Moments, so dass beim Zustandsübergang in das „elektrische Fahren” keine Unstetigkeit in der Leistungsanforderung zu erwarten ist.
Bei einer Umschaltung von der zweiten Betriebsart in die erste Betriebsart wird die Fahrpedalkennlinie für den Fall der Anforderungserhöhung (Erhöhung des Fahrpedalwertes) vom aktuellen Soll-Moment möglichst linear zum maximalen Eckpunkt für elektrisches Fahren, d. h. zum maximalen Soll-Moment der Sonderkennlinie, extrapoliert. Die so entstehende interpolierte Gerade wird hier als Zwischenkennlinie bezeichnet.
Im Fall der Gas- bzw. Fahrpedalwertrücknahme (Reduzierung des Fahrpedalwertes) wird entweder die Grundkennlinie oder falls die Zwischenkennlinie bereits interpoliert wurde vom jeweils letztgültigen Soll-Moment linear oder nach einer beliebigen anderen Funktion zum Soll-Moment für ein nicht getretenes Fahrpedal (Fahrpedal-Nullstellung) aus der Grundkennlinie bzw. der Zwischenkennlinie extrapoliert. Damit kann die Sonderkennlinie für den rein elektrischen Betrieb ausschließlich über deren Eckpunkte erreicht werden.
Die Grundkennlinie kann unter bestimmten Bedingungen ausnahmsweise, insbesondere bei manuellen Fahrereingriffen, auch direkt angesteuert werden, z. B. bei Klemmenwechsel (Zündung aus/ein) oder bei Wechsel des Fahrprogramms durch den Fahrer (über Getriebewählschalter). Wahlweise könnte auch ein Zeitverhalten unterlegt sein, das mit einer einstellbaren Dynamik beispielsweise bei sich ändernder Fahrpedalvorgabe den jeweils vorgegebenen Wert der Grundkennlinie ansteuert. Die Grundkennlinie kann auch aus einer parameterabhängigen Grundkennlinienschar ausgewählt werden und kann somit variabel sein.
Für den Fall, das der verbrennungsmotorische Antrieb zuschaltet, während die Anforderung im Stellbereich des Radmoments für elektrischen Betrieb verharrt, die Fahrpedalstellung also im wesentlichen konstant ist, wird das System so behandelt, als ob weiterhin elektrischer Betrieb angefordert wäre.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Sie zeigt schematisch die sich durch die Erfindung ergebenden unterschiedlichen Fahrpedalkennlinien.
Die Zeichnung zeigt auf der Abszisse die Fahrpedalstellung in Form eines Fahrpedalwertes FP und auf der Ordinate das Soll-Moment M_soll, das jeweils aus dem Fahrpedalwert FP resultiert. Das Soll-Moment M_soll kann vorzugsweise das Soll-Radmoment sein, das proportional zum Soll-Leistungswunsch des Fahrers ist.
Dargestellt ist insbesondere eine Grundkennlinie D-C (durchgezogene Linie) ausgewählt aus einer von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängigen Grundkennlinienschar (strichpunktierte Linien von D nach C). Die Kennlinie D-B stellt die Sonderkennlinie dar. Die Kennlinie A-B (fett punktiert) stellt eine Zwischenkennlinie dar, die durch Interpolation eines momentan vorliegenden Soll-Moments zum oberen Eckpunkt B der Sonderkennlinie bei einem Übergang von der zweiten in die erste Betriebsart jeweils gebildet wird. Beispiele für Rücknahmekennlinien sind die interpolierten Geraden E-D und F-D (fett punktiert). Die Kennlinie B-C ist für die zweite Betriebsart aus der ersten Betriebsart heraus vorgesehen. Die dünn gestrichelten Kennlinien ausgehend von D zu der Kennlinie B-C zeigen Übergangskennlinien für die zweite Betriebsart aus der ersten Betriebsart heraus.
Durch die dargestellten Fahrpedalkennlinien wird das erfindungsgemäße Verfahren wie folgt funktionell beschrieben: Ein hier nicht näher dargestelltes elektronisches Steuergerät erfasst unter anderem als Eingangssignal den Fahrpedalwert FP und ermittelt daraus entsprechend der Grundkennlinie D-C ein vom Fahrer gewünschtes Soll-Moment M_soll. Insbesondere bei einem Hybrid-Kraftfahrzeug mit elektrischem und verbrennungsmotorischem Antrieb wird in einer ersten Betriebsart, in der ausschließlich mit elektrischem Antrieb gefahren wird, anstelle der Grundkennlinie D-C die leistungsbegrenzende kontinuierlich ansteigende Sonderkennlinie D-B zwischen der Fahrpedal-Nullstellung FP_0% und der definierten Fahrpedalstellung FP_B, die kleiner als der maximal mögliche Fahrpedalwert FP_100% ist, vorgegeben. Dieser definierten Fahrpedalstellung FP_B wird das mit der ersten Betriebsart maximal erreichbare Soll-Moment M_{soll_max_el} zugeordnet.
Ein Übergang von einer zweite Betriebsart, in der auch oder ausschließlich mit verbrennungsmotorischem Antrieb gefahren wird, in die erste Betriebsart wird nur unterhalb des in der ersten Betriebsart maximal erreichbaren Soll-Moments M_{soll_max_el} zugelassen. In diesem Fall wird ausgehend vom aktuellen Soll-Moment M_soll auf der Grundkennlinie D-C vorzugsweise linear nach Punkt B interpoliert (z. B. gepunktete Gerade A-B). Die so entstehende interpolierte Gerade wird hier Zwischenkennlinie genannt. Durch jede weitere Erhöhung des Fahrpedalwerts FP wird ein Soll-Moment M_soll entsprechend dieser Interpolation bzw. Zwischenkennlinie vorgegeben.
Im Falle der danach zumindest teilweisen Rücknahme der Fahrpedalstellung bzw. Reduzierung des Fahrpedalwertes FP wird ausgehend von einem aktuellen Soll-Moment M_soll auf der interpolierten Geraden A-B (z. B. Punkte E oder F) – vorzugsweise linear oder nach einer beliebig anderen Charakteristik – nach Punkt D interpoliert (gepunktete Linien E-D oder F-D). Die so entstehenden interpolierten Geraden werden hier Rücknahmekennlinien genannt.
Bei einem Wechsel von der ersten Betriebsart in die zweite Betriebsart zur Grundkennlinie D-C wird grundsätzlich nur über deren minimalen Eckpunkt D oder über deren maximalen Eckpunkt C übergegangen. Zur Grundkennlinie D-C wird ausnahmsweise nicht über deren Eckpunkte C oder D übergegangen, wenn sich aufgrund einer Änderung der vorzugsweise betriebsparameterabhängigen Grundkennlinie D-C (hier strichpunktiert gezeichnet) ein anderer Schnittpunkt G der Grundkennlinie D-C mit einer Rücknahmekennlinie E-D oder F-D, einer Zwischenkennlinie A-B (wie im dargestellten Fall) oder der Sonderkennlinie D-B schon früher ergibt. In diesem Fall findet der Übergang zur Grundkennlinie D-C im Schnittpunkt G statt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1802483 B1 [0002]

Claims

Verfahren zum Steuern eines Antriebssystems in einem Kraftfahrzeug mit mindestens einem elektronischen Steuergerät, das als Eingangssignal die Fahrpedalstellung in Form eines Fahrpedalwertes (FP) erfasst und daraus entsprechend einer Grundkennlinie (D-C) ein vom Fahrer gewünschtes Soll-Moment (M_soll) ermittelt, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Kraftfahrzeug mit elektrischem und verbrennungsmotorischem Antrieb in einer ersten Betriebsart, in der ausschließlich mit elektrischem Antrieb gefahren wird, anstelle der Grundkennlinie (D-C) eine leistungsbegrenzende kontinuierlich ansteigende Sonderkennlinie (D-B) zwischen der Fahrpedal-Nullstellung (FP_0%) und einer definierten Fahrpedalstellung (FP_B), die kleiner als die maximal mögliche Fahrpedalstellung (FP_100%) ist, vorgegeben wird, und dass dieser definierten Fahrpedalstellung (FP_B) das mit der ersten Betriebsart maximal erreichbare Soll-Moment (M_{soll_max_el}) zugeordnet wird.
Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Übergang von einer zweite Betriebsart, in der auch oder ausschließlich mit verbrennungsmotorischem Antrieb gefahren wird, in die erste Betriebsart nur unterhalb des mit der ersten Betriebsart maximal erreichbare Soll-Moments (M_{soll_max_el}) zugelassen wird.
Verfahren nach Patentanspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Übergang von der zweiten Betriebsart in die erste Betriebsart im Falle einer anschließenden Erhöhung des Fahrpedalwertes (FP) ausgehend von der Grundkennlinie (D-C) eine – vorzugsweise lineare – Zwischenkennlinie (A-B) vorgegeben wird, die durch Interpolation des aktuellen Soll-Moments aus der Grundkennlinie (D-C) auf den maximalen Eckpunkt (B) der Sonderkennlinie (D-B) gebildet wird.
Verfahren nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle der anschließend zumindest teilweisen Rücknahme des Fahrpedalwertes (FP) ausgehend von einem aktuellen Soll-Moment auf der Zwischenkennlinie (A-B) eine – vorzugsweise lineare – Rücknahmekennlinie (E-D; F-D) durch Interpolation zum unteren Eckpunkt (D) der Sonderkennlinie (D-B) vorgegeben wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Wechsel von der ersten Betriebsart in die zweite Betriebsart zur Grundkennlinie (D-C) grundsätzlich nur über deren minimalen Eckpunkt (D) oder über deren maximalen Eckpunkt (C) übergegangen wird.
Verfahren nach dem vorangegangenen Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass zur Grundkennlinie (D-C) ausnahmsweise nicht über deren minimalen Eckpunkt (D) oder über deren maximalen Eckpunkt (C) übergegangen wird, wenn sich aufgrund einer Änderung der vorzugsweise betriebsparameterabhängigen Grundkennlinie (D-C) ein anderer Schnittpunkt (G) der Grundkennlinie (D-C) mit einer Rücknahmekennlinie (E-D; F-D), einer Zwischenkennlinie (A-B) oder der Sonderkennlinie (D-B) schon früher ergibt.