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WO2010031678A1 - Verfahren zur einstellung einer motorischen antriebseinrichtung in einem kraftfahrzeug - Google Patents

Verfahren zur einstellung einer motorischen antriebseinrichtung in einem kraftfahrzeug Download PDF

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Publication number
WO2010031678A1
WO2010031678A1 PCT/EP2009/061237 EP2009061237W WO2010031678A1 WO 2010031678 A1 WO2010031678 A1 WO 2010031678A1 EP 2009061237 W EP2009061237 W EP 2009061237W WO 2010031678 A1 WO2010031678 A1 WO 2010031678A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
drive
torque
motor
wheel
electric motor
Prior art date
Application number
PCT/EP2009/061237
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Mario Kustosch
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Priority to JP2011526462A priority Critical patent/JP2012502832A/ja
Priority to US13/062,594 priority patent/US20110166735A1/en
Priority to EP09782424A priority patent/EP2328787A1/de
Priority to CN200980136672.2A priority patent/CN102159439B/zh
Publication of WO2010031678A1 publication Critical patent/WO2010031678A1/de

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Definitions

  • the invention relates to a method for adjusting a motor drive device in a motor vehicle according to the preamble of claim 1.
  • the invention is based on the object, the drive torque in a motor
  • the method according to the invention requires a motor drive device in a motor vehicle with at least two separately adjustable motor drive units. To determine a consumption-optimal torque distribution between the at least two drive units, the sum of the individual consumptions of the drive units for a plurality of differently distributed drive torques is first determined. Subsequently, the consumption optimum with associated torque distribution is determined from the sum of the individual consumptions.
  • the consumption-optimal torque distribution between the drive units for the current driving situation can be determined from a freely selectable number of different operating points for the at least two motor drive units by different
  • Operating points are determined with different distributed drive torques and for each torque combination of the sum of the individual consumptions a total consumption is determined. By comparing the total consumption for the various operating points, the most favorable overall consumption can be identified with the associated torque distribution between the drive units.
  • Boundary conditions and environmental conditions can be considered.
  • the method is preferably suitable for online operation, in which the consumption optimum during the ongoing operation of the motor vehicle is determined taking into account the current in-vehicle and the vehicle-external conditions.
  • the method according to the invention can be applied to drive devices with various drive units.
  • a hybrid drive with at least two differently constructed motor drive units, which is preferably an internal combustion engine and at least one electric motor.
  • motor drive units which is preferably an internal combustion engine and at least one electric motor.
  • the consumption is converted into comparable units.
  • This approach makes it possible to compare the chemical performance of the battery with the performance of the fuel.
  • the economic factor is used to evaluate the chemical energy stored in the battery differently depending on the current state of charge.
  • the chemical energy in the battery can be considered comparatively expensive for use as propulsion of the vehicle, since if it falls below a critical state of charge, an efficient charging via the internal combustion engine would be required to a harmful
  • Motor-specific parameters as well as parameters of the drive train can be taken into account as in-vehicle quantities. Also considered are influences and limitations from the driving dynamics. As external influencing factors, environmental conditions, for example the position and speed of preceding vehicles, obstacles on the roadway or the course of the road are taken into account, which can be achieved by means of a corresponding sensor system such as, for example
  • the limits in the drive train for example, maximum allowable drive torques are taken into account, which must not be exceeded by a maximum permissible drive torque is specified on an axis or on all axes.
  • the motor drive units preferably act on different vehicle axles of the motor vehicle, wherein in principle driving units acting on a common vehicle axle can also be adjusted in an optimum manner according to the method according to the invention. In the event that the drive units act on different axes, different or optionally equally high maximum drive torques can be specified on the respective axes or in the drive train to the respective axes.
  • the torque distribution can also be influenced by vehicle dynamics regulations, for example via electronic Stability Program (ESP).
  • ESP electronic Stability Program
  • An intervention of a vehicle dynamics control program leads by way of example to a limitation of the transmittable torque on one of the motor
  • This engagement in the drive torque can be both for
  • Vehicle stabilization or the prevention of vehicle instability and to improve the driving dynamics behavior are performed, in particular a sportier vehicle behavior, for example, by influencing the steering behavior of the vehicle via a different torque distribution.
  • Another driving dynamic influencing factor is the consideration of wheel or tire slippage. This can be done in such a way that on an axis with higher
  • the distribution of the drive torque via each drive unit is preferably between the value zero and a maximum drive torque value of the respective drive unit, the value zero is set by way of example by an interruption in the drive train, in particular by opening a coupling member.
  • Fig. 1 in a schematic representation of a vehicle with
  • Hybrid drive wherein additionally a block diagram for dividing the drive torque between the engine and the electric motor of the
  • Hybrid drive is located, 2 is a block diagram for evaluating the
  • Total consumption which is composed of the individual consumption of the internal combustion engine and the electric motor.
  • the motor vehicle 1 shown in FIG. 1 has a hybrid drive, which comprises an internal combustion engine 3 and an electric motor 7, wherein the drive torques of the internal combustion engine 3 and the electric motor 7 are separately adjustable.
  • the internal combustion engine 3 gives his
  • the vehicle is expediently equipped with vehicle control systems. It has in particular an electronic brake system with vehicle dynamics control (ESP).
  • ESP vehicle dynamics control
  • the braking torques can be controlled individually for each wheel, the braking system calculating the currently transmissible tire forces for each wheel from available sensor data. From the sensor data, the maximum or minimum transferable total momentum per axis can be determined.
  • the braking system can each act on the respective axle drives via a torque-increasing or torque-reducing intervention, so that the vehicle stability can be established or maintained in the case of driving dynamics-critical driving conditions.
  • the vehicle is provided with a control or control device or equipped with various individual control or control units, which together form the control or control unit, processed in which sensor signals an on-board sensor and generates control signals for setting the various actuators in the vehicle become.
  • a block diagram is entered with blocks 10 to 19, representing various functionalities, via which the vehicle condition can be influenced.
  • the driver prescribes a driver's desired torque, which in a subsequent block 12 with a
  • Velocity function which is supplied to the block 12 from a block 11, wherein the
  • Speed function is, for example, a cruise control function or a distance control system.
  • a total drive torque is determined in block 12, which is supplied as an input to the following block 13, in which together with the block 14, a torque distribution between the engine 3 on the front axle 2 and electric motor 7 on the rear axle. 6 is carried out.
  • the torque distribution between the front and rear axle takes into account various boundary conditions from the powertrain including engine constraints and limitations derived from vehicle dynamics control systems, such as an electronic stability program ESP, and other optimization strategies or cost functions, especially an optimization of the total energy consumption, which is composed of the individual consumption the motor drive units of the motor vehicle.
  • an optimization algorithm is run during operation of the motor vehicle, in which for a plurality of differently distributed drive torques between the motor drive units respectively the individual consumptions are determined and the consumption optimum by the sum of Individual consumption is determined. Specifically, this is carried out in such a way that the drive torque, for example, of the electric motor at the rear axle is calculated by increasing in pieces starting from a minimum value and for each torque value of the current consumption of the electric motor is determined.
  • the consumption of the internal combustion engine can be determined for each iteration step, so that the individual consumption for both the electric motor and the internal combustion engine at each mathematically considered torque distribution Electric motor and internal combustion engine are known.
  • the consumption optimum is determined.
  • the torque distribution between combustion engine and electric motor assigned to this consumption optimum is known at the same time.
  • Fig. 2 shows a block diagram for the evaluation of the current total consumption, consisting of the individual consumption of internal combustion engine on the front axle and electric motor on the rear axle.
  • the index “Cr” stands for the respective crankshaft, "PTl” and “PT2” for the drive train on the front axle or the rear axle and "n” for the current iteration step for calculating the total consumption.
  • the first block 20 in the upper branch of the block diagram includes a torque transfer function for converting the crankshaft torque M Cr PT2 at the rear axle into a corresponding wheel drive torque M wheel PT2 at the rear axle.
  • the rear axle wheel drive torque M Rad PT2 of the current iteration step n applied on the output side is subtracted from a driver desired torque M Rad Drv in a block or step 21, whereby the front axle wheel drive torque M wheel PT1 of the current iteration step n receives.
  • the lower branch of the block diagram shows the rear axle crankshaft torque M Cr PT2 , which corresponds to the torque applied to the engine
  • Electric motor corresponds, multiplied in block 25 with the current speed n_PT2 of the electric motor to obtain the electrical power that would have to be taken from the battery of the electric motor to realize the corresponding drive torque.
  • the efficiencies ⁇ EIm of the electric motor and ⁇ Bat of the battery are taken into account, which reduce the value of the calculated power accordingly.
  • the value obtained therefrom is then multiplied in a block 32 by an economic factor k e , from which one obtains a fuel-equivalent electric power, which in block 24 corresponds to the power from the fuel for the internal combustion engine to the total consumption P 1n (n) for the current iteration step n is added.
  • the total consumption P 1n is for a plurality of
  • each iteration step n for a different value of the drive torque M Cr PT2 of the electric motor and thus, taking into account the driver's desired torque M Rad Drv for a corresponding torque distribution between the electric motor and the engine. From the sum of the total consumption values P 1n thus obtained, the lowest value can then be determined, to which a specific torque ratio is assigned, which can be set by appropriate control of the internal combustion engine and of the electric motor on the axles of the vehicle.
  • the economic factor k ⁇ ; taken into account in block 32 and which makes it possible to make the chemical performance from the battery comparable to the power from the fuel is calculated in block 28.
  • this block 28 are more blocks 29 to 31, which represent the calculation of the economic factor k e .
  • the difference between the target state of charge SOCsoii and actual state of charge SOC lst the battery in block 29 is determined.
  • the difference value passes as an input into the block 30, in which the difference value of the state of charge is integrated with a gain factor k x , wherein in block 31 an offset k 0 is added.
  • the offset k 0 can be assigned the value 1 representing a balanced state of charge of the battery, whereas the value 0 for the offset k 0 means that the chemical energy is valued the same as the energy from the fuel.
  • the integrator in block 30 operates in the manner of a memory to take into account the duration of the control deviation. If the discharge and charge phases of the battery are balanced, the value is balanced. By contrast, if, for example, the discharge phase predominates, then the economic factor k e becomes greater, so that the chemical energy from the battery is assessed unfavorably for driving the vehicle. Conversely, the chemical energy from the battery and thus the actuation of the electric motor at a lower economic factor k e is valued cheaper.

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Abstract

Bei einem Verfahren zur Einstellung einer motorischen Antriebseinrichtung in einem Kraftfahrzeug mit mindestens zwei Antriebseinheiten, deren Antriebsmomente separat einstellbar sind, wird zur Bestimmung einer verbrauchsoptimalen Momentenverteilung die Summe der Einzelverbräuche der Antriebseinheiten für eine Mehrzahl unterschiedlich verteilter Antriebsmomente ermittelt und aus der Summe der Einzelverbräuche das Verbrauchsoptimum bestimmt.

Description

BeSchreibung
Titel
Verfahren zur Einstellung einer motorischen Antriebseinrichtung in einem Kraftfahrzeug
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Einstellung einer motorischen Antriebseinrichtung in einem Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Stand der Technik
Aus der DE 10 2004 049 324 Al ist ein Verfahren zur Steuerung und Regelung der Fahrdynamik bei Kraftfahrzeugen mit Hybridantrieb bekannt, der als motorische Antriebseinheiten einen Elektromotor und einen Verbrennungsmotor umfasst, über die jeweils ein Antriebsmoment aufzubringen ist. Die Momentenverteilung zwischen Elektromotor und Verbrennungsmotor wird in einem mehrstufigen Verfahren bestimmt, bei dem motorische Parameter und Stellgrenzen sowie Fahrdynamikfunktionen berücksichtigt werden.
Offenbarung der Erfindung
Von diesem Stand der Technik ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Antriebsmomente in einer motorischen
Antriebseinrichtung mit mindestens zwei Antriebseinheiten in einem Kraftfahrzeug verbrauchsoptimal zu verteilen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an. Das erfindungsgemäße Verfahren setzt eine motorische Antriebseinrichtung in einem Kraftfahrzeug mit mindestens zwei separat einstellbaren motorischen Antriebseinheiten voraus. Zur Bestimmung einer verbrauchsoptimalen Momentenverteilung zwischen den mindestens zwei Antriebseinheiten wird zunächst die Summe der Einzelverbräuche der Antriebseinheiten für eine Mehrzahl unterschiedlich verteilter Antriebsmomente ermittelt. Anschließend wird aus der Summe der Einzelverbräuche das Verbrauchsoptimum mit zugehöriger Momentenverteilung bestimmt.
Bei dieser Vorgehensweise kann aus einer frei wählbaren Anzahl unterschiedlicher Betriebspunkte für die mindestens zwei motorischen Antriebseinheiten die verbrauchsoptimale Momentenverteilung zwischen den Antriebseinheiten für die aktuelle Fahrsituation bestimmt werden, indem verschiedene
Betriebspunkte mit unterschiedlich verteilten Antriebsmomenten festgelegt werden und für jede Momentenkombination aus der Summe der Einzelverbräuche ein Gesamtverbrauch bestimmt wird. Durch einen Vergleich des Gesamtverbrauchs für die verschiedenen Betriebspunkte kann der günstigste Gesamtverbrauch mit der zugeordneten Momentenverteilung zwischen den Antriebseinheiten identifiziert werden.
Der Vorteil dieser Vorgehensweise ist unter anderem in der großen Flexibilität des Verfahrens zu sehen, da unterschiedlichste fahrzeuginterne Kenngrößen und
Randbedingungen sowie Umgebungsbedingungen berücksichtigt werden können. Das Verfahren eignet sich vorzugsweise für einen Online- Betrieb, bei dem das Verbrauchsoptimum während des laufenden Betriebs des Kraftfahrzeugs unter Berücksichtigung der aktuellen fahrzeuginternen und der fahrzeugexternen Bedingungen bestimmt wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann auf Antriebseinrichtungen mit verschiedenartigen Antriebseinheiten angewandt werden. In Betracht kommt beispielsweise ein Hybridantrieb mit zumindest zwei unterschiedlich aufgebauten motorischen Antriebseinheiten, bei denen es sich vorzugsweise um einen Verbrennungsmotor und mindestens einen Elektromotor handelt. Es ist aber auch möglich, beispielsweise eine Kombination von mindestens zwei Elektromotoren oder auch von zwei Verbrennungsmotoren vorzusehen. Darüber hinaus kann es zweckmäßig sein, das erfindungsgemäße Verfahren auf zwei motorische Antriebseinheiten innerhalb eines aus drei oder mehr Antriebseinheiten bestehenden Verbundes anzuwenden, beispielsweise auf die Verbrauchsoptimierung eines Elektromotors und eines Verbrennungsmotors, wobei zusätzlicher Bestandteil des Verbundes ein oder mehrere weitere Elektromotoren sein können. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, bei einem Verbund von mehr als zwei motorischen Antriebseinheiten sämtliche Antriebseinheiten in das erfindungsgemäße Verfahren zur Verbrauchsoptimierung einzubeziehen .
Für den Fall, dass zwei unterschiedlich ausgebildete motorische Antriebseinheiten an der Verbrauchsoptimierung teilnehmen, werden die Verbrauche in vergleichbare Einheiten umgerechnet. So ist es beispielsweise zweckmäßig, bei einem Hybridantrieb mit einem Verbrennungsmotor und einem Elektromotor den Verbrauch des Elektromotors in ein Kraftstoffäquivalent umzurechnen, bei dem die chemische Energie einer den Elektromotor speisenden Batterie bzw. eines Akkumulators mit einem vom Ladezustand der Batterie bzw. des Akkumulators abhängenden Ökonomiefaktor bewertet wird. Diese Vorgehensweise ermöglicht es, die chemische Leistung der Batterie mit der Leistung aus dem Kraftstoff zu vergleichen. Über den Ökonomiefaktor wird die in der Batterie gespeicherte chemische Energie in Abhängigkeit des aktuellen Ladezustandes unterschiedlich bewertet. So kann es beispielsweise zweckmäßig sein, bei einer vollständig geladenen Batterie die in ihr enthaltene Energie als günstig zu bewerten und für den Vortrieb nutzbar zu machen, um wieder neuen Speicherplatz für Energierückgewinnungsphasen (Rekuperation) zu schaffen. In diesem Fall wird durch die günstigere Bewertung der chemischen Energie eine Verschiebung der Momentenverteilung Richtung Elektromotor stattfinden. Ist dagegen der Ladezustand der - A -
Batterie niedrig, so kann die chemische Energie in der Batterie als vergleichsweise teuer für die Verwendung als Vortrieb des Fahrzeugs bewertet werden, da bei Unterschreitung eines kritischen Ladezustands ein effizientes Laden über den Verbrennungsmotor erforderlich wäre, um eine schädliche
Tiefentladung der Batterie zu vermeiden; in diesem Fall wird demnach die Momentenverteilung zugunsten des Verbrennungsmotors verschoben.
Als fahrzeuginterne Größen können motorspezifische Kenngrößen sowie Kenngrößen des Antriebsstranges berücksichtigt werden. In Betracht kommen außerdem Einflüsse und Limitierungen aus der Fahrdynamik. Als externe Einflussgrößen werden Umgebungsbedingungen, beispielsweise die Position und Geschwindigkeit vorausfahrende Fahrzeuge, Hindernisse auf der Fahrbahn oder der Straßenverlauf berücksichtigt, was über eine entsprechende Sensorik wie beispielsweise
Abstandserfassungssysteme und Navigationssysteme bestimmt werden kann .
Bei den Begrenzungen im Antriebsstrang können beispielsweise maximal übertragbare Antriebsmomente berücksichtigt werden, welche nicht überschritten werden dürfen, indem ein maximal zulässiges Antriebsmoment an einer Achse oder an allen Achsen vorgegeben wird. Die motorischen Antriebseinheiten wirken bevorzugt auf unterschiedliche Fahrzeugachsen des Kraftfahrzeuges, wobei grundsätzlich auch auf eine gemeinsame Fahrzeugachse wirkende Antriebseinheiten gemäß des erfindungsgemäßen Verfahrens verbrauchsoptimal eingestellt werden können. Für den Fall, dass die Antriebseinheiten auf unterschiedliche Achsen wirken, können an den jeweiligen Achsen bzw. im Antriebsstrang zu den jeweiligen Achsen unterschiedlich oder gegebenenfalls auch gleich hohe maximale Antriebsmomente vorgegeben werden.
Die Momentenverteilung kann auch über Fahrdynamikregelungen beeinflusst werden, beispielsweise über elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP) . Ein Eingriff eines fahrdynamischen Regelprogramms führt beispielhaft zu einer Begrenzung des übertragbaren Momentes an einer der motorischen
Antriebseinheiten bzw. zu einer Fahrzeugachse. Dieser Eingriff in die Antriebsmomente kann hierbei sowohl zur
Fahrzeugstabilisierung bzw. der Verhinderung einer Fahrzeuginstabilität als auch zur Verbesserung des fahrdynamischen Verhaltens durchgeführt werden, insbesondere eines sportlicheren Fahrzeugverhaltens, indem beispielsweise über eine unterschiedliche Momentenverteilung das Lenkverhalten des Fahrzeugs beeinflusst wird.
Als weitere fahrdynamische Einflussgröße kommt die Berücksichtigung von Rad- bzw. Reifenschlupfe in Betracht. Dies kann in der Weise erfolgen, dass an einer Achse mit höherem
Schlupf ein geringeres Antriebsmoment aufgebracht wird als an der Achse mit geringerem Schlupf. Des Weiteren kommt eine Reduzierung des Antriebsmomentes in Betracht, um den Antriebsschlupf unter einen Grenzwert zu drücken.
Die Verteilung der Antriebsmomente über jede Antriebseinheit erfolgt vorzugsweise zwischen dem Wert Null und einem maximalen Antriebsmomentenwert der betreffenden Antriebseinheit, wobei der Wert Null beispielhaft durch eine Unterbrechung im Antriebsstrang, insbesondere durch Öffnen eines Kupplungsgliedes eingestellt wird.
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
Fig. 1 in schematischer Darstellung ein Fahrzeug mit
Hybridantrieb, wobei zusätzlich ein Blockschaltbild zur Aufteilung der Antriebsmomente zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Elektromotor des
Hybridantriebs eingezeichnet ist, Fig. 2 ein Blockschaltbild zur Evaluierung des
Gesamtverbrauchs, der sich aus den Einzelverbräuchen des Verbrennungsmotors und des Elektromotors zusammensetzt .
Das in Fig. 1 dargestellte Kraftfahrzeug 1 weist einen Hybridantrieb auf, der einen Verbrennungsmotor 3 sowie einen Elektromotor 7 umfasst, wobei die Antriebsmomente des Verbrennungsmotors 3 und des Elektromotors 7 separat voneinander einstellbar sind. Der Verbrennungsmotor 3 gibt sein
Antriebsmoment über eine einstellbare Kupplung 4 und ein Getriebe 5 an die Vorderachse 2 des Kraftfahrzeuges ab. Der Elektromotor 7 wirkt auf die Hinterachse 6. Weitere Antriebseinheiten sind im gezeigten Ausführungsbeispiel nicht vorgesehen.
Das Fahrzeug ist zweckmäßigerweise mit Fahrzeugregelsystemen ausgestattet. Es besitzt insbesondere ein elektronisches Bremssystem mit Fahrdynamikregelung (ESP) . Die Bremsmomente können radindividuell gesteuert werden, wobei das Bremssystem die aktuell übertragbaren Reifenkräfte für jedes Rad aus verfügbaren Sensordaten berechnet. Aus den Sensordaten kann das maximal bzw. minimal übertragbare Summenmoment pro Achse ermittelt werden. Das Bremssystem kann jeweils über einen momentenerhöhenden oder momentenerniedrigenden Eingriff auf die jeweiligen Achsantriebe einwirken, so dass im Falle von fahrdynamisch kritischen Fahrzuständen die Fahrzeugstabilität hergestellt bzw. beibehalten werden kann.
Das Fahrzeug ist mit einem Regel- bzw. Steuergerät versehen bzw. mit diversen einzelnen Regel- bzw. Steuereinheiten ausgestattet, die insgesamt das Regel- bzw. Steuergerät bilden, in welchem Sensorsignale einer fahrzeugeigenen Sensorik verarbeitet und Stellsignale zur Einstellung der diversen Stelleinheiten im Fahrzeug erzeugt werden. In der linken Bildhälfte von Fig. 1 ist ein Blockschaltbild mit Blöcken 10 bis 19 eingetragen, die diverse Funktionalitäten repräsentieren, über die der Fahrzeugzustand beeinflussbar ist. Gemäß Block 10 gibt der Fahrer ein Fahrerwunschmoment vor, das in einem nachfolgenden Block 12 mit einer
Geschwindigkeitsfunktion koordiniert wird, welche dem Block 12 aus einem Block 11 zugeführt wird, wobei die
Geschwindigkeitsfunktion beispielsweise eine Tempomatfunktion oder ein Abstandsregelsystem ist.
Je nach Verhältnis des Fahrerwunschmomentes zur Geschwindigkeitsfunktion wird im Block 12 ein Gesamt- Antriebsmoment ermittelt, das als Eingangssignal dem nachfolgenden Block 13 zugeführt wird, in welchem gemeinsam mit dem Block 14 eine Momentenverteilung zwischen Verbrennungsmotor 3 an der Vorderachse 2 und Elektromotor 7 an der Hinterachse 6 durchgeführt wird. Die Momentenverteilung zwischen Vorder- und Hinterachse berücksichtigt verschiedene Randbedingungen aus dem Antriebsstrang einschließlich motorischer Randbedingungen sowie Begrenzungen, welche aus fahrdynamischen Regelsystemen stammen, beispielsweise einem elektronischen Stabilitätsprogramm ESP, und weitere Optimierungsstrategien bzw. Kostenfunktionalen, insbesondere eine Optimierung des Gesamtenergieverbrauchs, welcher sich zusammensetzt aus den Einzelverbräuchen der motorischen Antriebseinheiten des Kraftfahrzeuges.
Zur Bestimmung des Verbrauchsoptimums mit entsprechender Momentenverteilung zwischen dem Verbrennungsmotor 3 und dem Elektromotor 7 wird während des laufenden Betriebs des Kraftfahrzeugs ein Optimierungsalgorithmus durchlaufen, bei dem für eine Mehrzahl unterschiedlich verteilter Antriebsmomente zwischen den motorischen Antriebseinheiten jeweils die Einzelverbräuche bestimmt werden und das Verbrauchsoptimum durch die Summe der Einzelverbräuche ermittelt wird. Konkret wird diese in der Weise durchgeführt, dass das Antriebsmoment beispielsweise des Elektromotors an der Hinterachse rechnerisch ausgehend von einem Minimalwert stückweise erhöht wird und für jeden Momentenwert der aktuelle Verbrauch des Elektromotors bestimmt wird. Da aus der Differenz zum vorgegebenen Gesamt- Antriebsmoment auch der auf den Verbrennungsmotor entfallende Momentenanteil bekannt ist, kann zu jedem Iterationsschritt auch der Verbrauch des Verbrennungsmotors ermittelt werden, so dass die Einzelverbräuche sowohl für den Elektromotor als auch für den Verbrennungsmotor bei jeder rechnerisch betrachteten Momentenverteilung zwischen Elektromotor und Verbrennungsmotor bekannt sind. Nach dem Durchlaufen der Iterationsschleife für einen vorgegebenen Gesamtwertebereich des Antriebsmoments des Elektromotors in vorgegebenen Momentenschritten und der Berücksichtigung des jeweiligen, auf den Verbrennungsmotor entfallenden Momentenanteils wird aus der Summe der Einzelverbräuche zu jedem Iterationsschritt das Verbrauchsoptimum bestimmt. Damit ist zugleich die diesem Verbrauchsoptimum zugeordnete Momentenverteilung zwischen Verbrennungsmotor und Elektromotor bekannt.
Die Momentenverteilung unterliegt jedoch Restriktionen aus den motorischen Antriebseinheiten, dem Übertragungsweg im
Antriebsstrang sowie der aktuellen Fahrdynamik. Darüber hinaus können auch fahrzeugexterne Bedingungen limitierend eingreifen, beispielsweise der Straßenverlauf, Hindernisse im Fahrweg oder die Position und das Verhalten vorausfahrender Fahrzeuge. Derartige Limitierungen fließen in die Berechnung der verbrauchsoptimalen Momentenverteilung gemäß Block 13 bzw. 14 aus den Blöcken 15 und 16 zu, in denen die verschiedenen Randbedingungen und Limitierungen an der Vorderachse (Block 15) bzw. Hinterachse (Block 16) koordiniert werden. Bei den Koordinationsblöcken 15 und 16 werden als Eingangsgrößen zum einen die aktuellen, verbrauchsoptimalen Momentenverteilungen aus dem Block 13 und zum andern fahrdynamische Zustandsgrößen bzw. Limitierungen aus einem ein ESP-System repräsentierenden Block 19 sowie Blöcken 17 und 18 zugeführt, die Randbedingungen und Begrenzungen des Verbrennungsmotors bzw. des Getriebestrangs zur Vorderachse (Block 17) bzw. des Elektromotors und des Antriebsstranges zur Hinterachse (Block 18) enthalten. Wird im Koordinationsblock 15 festgestellt, dass der berechnete, verbrauchsoptimale Wert der Momentenverteilung aufgrund aktuell bestehender Limitierungen nicht durchgeführt werden kann, so geht ein entsprechendes Signal zurück an den Block 13 und es erfolgt eine erneute Berechnung der verbrauchsoptimalen
Momentenverteilung unter entsprechender Berücksichtigung der Eingangsgröße aus dem Koordinationsblock 15.
Nachdem schließlich ein unter Berücksichtigung der Begrenzungen verbrauchsoptimaler Wert der Momentenverteilung gefunden worden ist, gehen entsprechende Stellsignale an den Verbrennungsmotor 3 sowie den Elektromotor 7 und gegebenenfalls an die jeweiligen Antriebsstrang-Stelleinheiten zur Einstellung des gewünschten, jeweiligen Antriebsmomentes an der Vorderachse und der Hinterachse.
Fig. 2 zeigt ein Blockdiagramm zur Evaluierung des aktuellen Gesamtverbrauchs, bestehend aus den Einzelverbräuchen von Verbrennungsmotor an der Vorderachse und Elektromotor an der Hinterachse. Der Index „Cr" steht hierbei für die jeweilige Kurbelwelle, ,,PTl" und „PT2" für den Antriebsstrang an der Vorderachse bzw. der Hinterachse und „n" für den aktuellen Iterationsschritt zur Berechnung des Gesamtverbrauchs.
Der erste Block 20 im oberen Zweig des Blockschaltbilds beinhaltet eine Momentenübertragungsfunktion zur Umrechnung des Kurbelwellenmomentes MCr PT2 an der Hinterachse in ein entsprechendes Radantriebsmoment MRad PT2 an der Hinterachse. Im oberen Zweig des Blockschaltdiagramms wird das ausgangsseitig am Block 20 anliegende Hinterachs-Radantriebsmoment MRad PT2 des aktuellen Iterationsschrittes n in einem Block bzw. Schritt 21 von einem Fahrerwunschmoment MRad Drv subtrahiert, wodurch man das Vorderachs-Radantriebsmoment MRad PT1 des aktuellen Iterationsschrittes n erhält. Dieses wird im nachfolgenden Block 22, der eine weitere Momentenübertragungsfunktion enthält, wieder zurückgewandelt in ein entsprechendes Vorderachs- Kurbelwellenmoment MCr PTi, das nachfolgend im nächsten Block 23 für die aktuelle Drehzahl n_PTl des Verbrennungsmotors in einen Verbrauchswert des Verbrennungsmotors umgewandelt wird.
Im unteren Zweig des Blockschaltdiagramms wird das Hinterachs- Kurbelwellenmoment MCr PT2, das dem Anbriebsmoment des
Elektromotors entspricht, im Block 25 mit der aktuellen Drehzahl n_PT2 des Elektromotors multipliziert, um die elektrische Leistung zu erhalten, die der Batterie des Elektromotors zur Realisierung des entsprechenden Antriebsmomentes entnommen werden müsste. In den weiteren Blöcken 26 und 27 werden die Wirkungsgrade η EIm des Elektromotors und η Bat der Batterie berücksichtigt, die den Wert der berechneten Leistung entsprechend mindern. Der daraus gewonnene Wert wird anschließend in einem Block 32 mit einem Ökonomiefaktor ke multipliziert, woraus man eine kraftstoffäquivalente elektrische Leistung erhält, die im Block 24 zu der Leistung aus dem Kraftstoff für den Verbrennungsmotor zum Gesamtverbrauch P1n (n) für den aktuellen Iterationsschritt n addiert wird.
Der Gesamtverbrauch P1n wird für eine Mehrzahl von
Iterationsschritten n bestimmt, wobei jeder Iterationsschritt n für einen unterschiedlichen Wert des Antriebsmomentes MCr PT2 des Elektromotors und damit bei Berücksichtigung des Fahrerwunschmomentes MRad Drv für eine entsprechende Momentenverteilung zwischen Elektromotor und Verbrennungsmotor steht. Aus der Summe der so gewonnenen Gesamtverbrauchswerte P1n kann anschließend der niedrigste Wert bestimmt werden, dem ein bestimmtes Momentenverhältnis zugeordnet ist, das durch eine entsprechende Ansteuerung des Verbrennungsmotors und des Elektromotors an den Achsen des Fahrzeugs eingestellt werden kann .
Der Ökonomiefaktor kθ; der im Block 32 berücksichtigt wird und der es ermöglicht, die chemische Leistung aus der Batterie mit der Leistung aus dem Kraftstoff vergleichbar zu machen, wird in dem Block 28 berechnet. In diesem Block 28 sind weitere Blöcke 29 bis 31 enthalten, die die Berechnung des Ökonomiefaktors ke repräsentieren. Zunächst wird die Differenz zwischen dem Soll- Ladezustand SOCsoii und Ist-Ladezustand SOClst der Batterie im Block 29 bestimmt. Der Differenzwert geht als Eingangsgröße in den Block 30, in welchem der Differenzwert des Ladezustands mit einem Verstärkungsfaktor kx integriert wird, wobei im Block 31 ein Offset k0 hinzuaddiert wird. Der Offset k0 kann beispielsweise mit dem Wert 1 belegt werden, der einen ausgeglichenen Ladezustand der Batterie repräsentiert, wohingegen der Wert 0 für den Offset k0 bedeutet, dass die chemische Energie gleich bewertet wird wie die Energie aus dem Kraftstoff. Der Integrator im Block 30 wirkt nach Art eines Gedächtnisses, um die zeitliche Dauer der Regelabweichung zu berücksichtigen. Halten sich Entlade- und Ladephasen der Batterie die Waage, ist der Wert ausgeglichen. Überwiegt dagegen beispielsweise die Entladephase, so wird der Ökonomiefaktor ke größer, so dass die chemische Energie aus der Batterie ungünstiger für den Antrieb des Fahrzeuges bewertet wird. Umgekehrt wird die chemische Energie aus der Batterie und damit die Betätigung des Elektromotors bei einem kleineren Ökonomiefaktor ke günstiger bewertet.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Einstellung einer motorischen Antriebseinrichtung in einem Kraftfahrzeug (1), wobei die motorische Antriebseinrichtung mindestens zwei Antriebseinheiten
(3, 7) umfasst und die Antriebsmomente (MRad PT1, MRad PT2) der beiden Antriebseinheiten (3, 7) separat einstellbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung einer verbrauchsoptimalen Momentenverteilung zwischen den Antriebseinheiten (3, 7) die Summe der Einzelverbräuche der Antriebseinheiten (3, 7) für eine Mehrzahl unterschiedlich verteilter Antriebsmomente (MRad PT1, MRad PT2) ermittelt und aus der Summe der Einzelverbräuche das Verbrauchsoptimum mit zugehöriger Momentenverteilung bestimmt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsmomente (MRad PT1, MRad PT2) so verteilt werden, dass die Summe der Anstriebsmomente (MRad PT1, MRad PT2) einem gegebenen Gesamt-Antriebsmoment (MRad Drv) entspricht .
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gesamt-Antriebsmoment dem Momentenwunsch (MRad Drv) des Fahrers entspricht.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheiten (3, 7) an unterschiedlichen Fahrzeugachsen (2, 6) wirken.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung des Verbrauchsoptimums im laufenden Betrieb des Kraftfahrzeugs (1) durchgeführt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem aus einem Verbrennungsmotor (3) und mindestens einem Elektromotor (7) bestehenden Hybridantrieb der Verbrauch des Elektromotors (7) in ein Kraftstoffäquivalent umgerechnet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Ermittlung des Kraftstoffäquivalents die chemische Energie einer den Elektromotor (7) speisenden Batterie mit einem Ökonomiefaktor (ke) bewertet wird, der vom Ladezustand der Batterie abhängt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem aus einem Verbrennungsmotor (3) und mindestens einem Elektromotor (7) bestehenden Hybridantrieb die bei einem bestimmten Antriebsmoment (MRad PT1, MRad PT2) abzugebende Leistung über die Kraftstoffzufuhr zum Verbrennungsmotor (3) eingestellt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die verbrauchsoptimale Momentenaufteilung innerhalb gerätespezifischer und/oder fahrdynamischer Grenzen durchgeführt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein maximal zulässiges Antriebsmoment an einer Fahrzeugachse (2, 6) vorgegeben wird.
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein minimal zulässiges
Antriebsmoment an einer Fahrzeugachse (2, 6) vorgegeben wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Ladezustand einer Batterie eines Elektromotors (7), der Teil des Hybridantriebs ist, bei der Momentenaufteilung berücksichtigt wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass Momentenreduzierungen oder - Unterbrechungen im Antriebsstrang zwischen einem Verbrennungsmotor (3), der Teil des Hybridantriebs ist, und der von dem Verbrennungsmotor (3) angetriebenen Fahrzeugachse (2, 6) berücksichtigt werden.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass instabile Fahrzustände bzw. Fahrzustände mit verringerter Fahrzeugstabilität berücksichtigt werden .
15. Regel- bzw. Steuergerät zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 14.
16. Motorische Antriebseinrichtung in einem Kraftfahrzeug (1) mit einem Regel- bzw. Steuergerät nach Anspruch 15.
17. Antriebseinrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die motorische Antriebseinrichtung als Hybridantrieb ausgeführt ist und die Antriebseinheiten des Hybridantriebs einen Verbrennungsmotor (3) und mindestens einen Elektromotor (7) umfassen.
18. Antriebseinrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor (3) des Hybridantriebs auf eine erste Fahrzeugachse (2) und mindestens ein Elektormotor (7) auf eine weitere Fahrzeugachse (6) wirkt.
19. Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die motorische Antriebseinrichtung mindestens zwei Elektromotoren (7) umfasst.
20. Antriebseinrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die motorische Antriebseinrichtung mindestens zwei Verbrennungsmotoren (3) umfasst.
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