DE102007019989A1 - Method for operating a hybrid drive - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Hybridantriebs, insbesondere eines Hybridantriebs für ein Kraftfahrzeug, mit mindestens einer elektrischen Maschine und mit mindestens einem Verbrennungsmotor als Antriebsmaschinen, bei dem der Hybridantrieb ein angefordertes Soll-Antriebsmoment erzeugt und gleichzeitig eine Soll-Leistung der elektrischen Maschine eingehalten wird. Es sind folgende Schritte vorgesehen: - Erzeugen von mehreren Kennfeldern, bei denen jeweils einer Hybridantriebsdrehzahl und einem Hybridantriebsmoment unter Berücksichtigung mindestens eines wählbaren Kriteriums ein erstes Antriebsmoment der elektrischen Maschine und ein zweites Antriebsmoment des Verbrennungsmotors zugewiesen ist, - Auswahl eines der Kennfelder, bei dem die Soll-Leistung eingehalten oder nicht unterschritten wird, und - Betreiben des Hybridantriebs mit den aus dem ausgewählten Kennfeld resultierenden Antriebsmomenten.The invention relates to a method for operating a hybrid drive, in particular a hybrid drive for a motor vehicle, with at least one electric machine and at least one internal combustion engine as drive machines, in which the hybrid drive generates a requested desired drive torque and at the same time maintains a desired output of the electric machine becomes. The following steps are provided: generating a plurality of characteristic diagrams in each of which a hybrid drive rotational speed and a hybrid drive torque, taking into account at least one selectable criterion, a first drive torque of the electric machine and a second drive torque of the internal combustion engine is assigned, selecting one of the characteristic maps in which the Nominal power is maintained or not exceeded, and - operating the hybrid drive with the drive torque resulting from the selected map.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Hybridantriebs, insbesondere eines Hybridantriebs für ein Kraftfahrzeug, mit mindestens einer elektrischen Maschine und mit mindestens einem Verbrennungsmotor als Antriebsmaschinen, bei dem der Hybridantrieb ein angefordertes Soll-Antriebsmoment erzeugt und gleichzeitig eine Soll-Leistung der elektrischen Maschine eingehalten wird.The Invention relates to a method for operating a hybrid drive, in particular a hybrid drive for a motor vehicle, with at least an electric machine and at least one internal combustion engine as a prime mover, where the hybrid drive a requested Target drive torque generates and at the same time a target power of the electric machine is complied with.

Stand der TechnikState of the art

Ein derartiges Verfahren zum Betreiben eines Hybridantriebs ist bekannt. Dabei ist der Hybridantrieb insbesondere als Parallel-Hybridantrieb ausgebildet, bei dem sich die Drehmomente des Verbrennungsmotors und der elektrischen Maschinen addieren und auf eine Getriebeantriebswelle wirken. Hier und im Weiteren sollen Drehmomente zur Abkürzung als Momente bezeichnet werden. In Abhängigkeit eines Fahrerwunsches, ermittelt durch ein Fahrpedal, wird das Soll-Antriebsmoment und eine Soll-Drehzahl des Hybridantriebs gebildet. Soll-Antriebsmoment und Soll-Drehzahl wirken auf die Getriebeantriebswelle. Entsprechend mindestens einer vorgebbaren Betriebsstrategie, zum Beispiel einer kraftstoffsparenden Betriebsstrategie, wird das Soll-Antriebsmoment auf ein Antriebsmoment des Verbrennungsmotors und ein Antriebsmoment der elektrischen Maschine aufgeteilt. Um bei dieser Aufteilung einen Ladezustand eines elektrischen Energiespeichers zur Versorgung der elektrischen Maschine zu berücksichtigen, wird das Sollmoment der elektrischen Maschine korrigiert. Durch diese Korrektur ergibt sich eine Abweichung von der „optimalen" Aufteilung des Soll-Antriebsmoments gemäß der Betriebsstrategie.One Such a method for operating a hybrid drive is known. The hybrid drive is especially as a parallel hybrid drive formed, in which the torques of the internal combustion engine and the electric machines add to a transmission input shaft Act. Here and in the following torques are to be abbreviated as Moments are called. Depending on a driver's request, determined by an accelerator pedal, the target drive torque and formed a target speed of the hybrid drive. Target drive torque and Target speed act on the transmission input shaft. Corresponding at least one predetermined operating strategy, for example a fuel-efficient Operating strategy, the target drive torque is based on a drive torque of the internal combustion engine and a drive torque of the electric machine divided up. At this division, a state of charge of an electric To consider energy storage for supplying the electrical machine, the setpoint torque of the electric machine is corrected. By This correction results in a deviation from the "optimal" distribution of the desired drive torque according to the operating strategy.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Das erfindungsgemäße Verfahren weist folgende Schritte auf:

  • – Erzeugen von mehreren Kennfeldern, bei denen jeweils einer Hybridantriebsdrehzahl und einem Hybridantriebsmoment unter Berücksichtigung mindestens eines wählbaren Kriteriums ein erstes Antriebsmoment der elektrischen Maschine und ein zweites Antriebsmoment des Verbrennungsmotors zugewiesen ist,
  • – Auswahl eines der Kennfelder, bei dem die Soll-Leistung eingehalten oder nicht unterschritten wird und
  • – Betreiben des Hybridantriebs mit den aus dem ausgewählten Kennfeld resultierenden Antriebsmomenten.
The inventive method comprises the following steps:
  • Generating a plurality of characteristic diagrams in each of which a hybrid drive rotational speed and a hybrid drive torque, taking into account at least one selectable criterion, a first drive torque of the electrical machine and a second drive torque of the internal combustion engine,
  • - Selection of one of the maps in which the target power is maintained or not fallen below and
  • - Operating the hybrid drive with the drive torque resulting from the selected map.

Der Hybridantrieb ist insbesondere ein Parallel-Hybridantrieb oder ein als Parallel-Hybridantrieb betreibbarer Hybridantrieb, bei dem das erste Antriebsmoment der elektrischen Maschine und das zweite Antriebsmoment des Verbrennungsmotors gemeinsam als Hybridantriebsmoment auf eine Getriebeeingangswelle eines dem Hybridantrieb zugeordneten Getriebes wirkt. Das Hybridantriebsmoment wird daher auch als Getriebeeingangsmoment bezeichnet. Jedes der Kennfelder weist den Parametern Hybridantriebsdrehzahl und Hybridantriebsmoment gemäß des dem Kennfeld zugeordneten Kriteriums ein erstes Antriebsmoment der elektrischen Maschine und/oder ein zweites Antriebsmoment des Verbrennungsmotors zu. Das Kennfeld bestimmt somit die Momentaufteilung des Hybridantriebsmoments auf die elektrische Maschine und den Verbrennungsmotor gemäß des Kriteriums. Nach dem Erzeugen der Kennfelder erfolgt eine Auswahl eines der Kennfelder anhand der elektrischen Soll-Leitung. Dabei wird dasjenige der Kennfelder ausgewählt, bei dem die Soll-Leitung eingehalten oder nicht unterschritten wird. Darauf folgend erfolgt ein Betreiben des Hybridantriebs mit der aus dem ausgewählten Kennfeld resultierenden Momentenaufteilung zwischen Verbrennungsmotor und elektrischer Maschine. Dabei werden die diskreten Werte der Kennfelder durch Interpolation und/oder Extrapolation ergänzt. Die Interpolation beziehungsweise Extrapolation erfolgt anhand der elektrischen Soll-Leistung. Es wird insbesondere eine Tiefpassfilterung der Kennfelder durchgeführt, um die Änderung des Verhältnisses von erstem und zweitem Antriebsmoment (Kennfeldausgang) für kleine Änderungen der Hybridantriebsdrehzahl und/oder des Hybridantriebsmoments (Kennfeldeingänge) zu Lasten des Optimierungspotentials zu begrenzen. Die Kennfelder sind insbesondere so angelegt, dass für jede Kombination von Hybridantriebsdrehzahl und Hybridantriebsmoment das erste Antriebsmoment (für die elektrische Maschine) angelegt ist. Das zweite Antriebsmoment (des Verbrennungsmotors) ergibt sich aus der Differenz des Hybridantriebsmoments und des ersten Antriebsmoments.Of the Hybrid drive is in particular a parallel hybrid drive or a as a hybrid drive parallel hybrid drive, in which the first drive torque of the electric machine and the second drive torque of the internal combustion engine together as a hybrid drive torque on a Transmission input shaft of the hybrid drive associated transmission acts. The hybrid drive torque is therefore also referred to as transmission input torque. Each of the maps has the parameters Hybridantriebsdrehzahl and hybrid drive torque according to the Map associated criterion a first drive torque of the electric machine and / or a second drive torque of the internal combustion engine. The Map thus determines the torque distribution of the hybrid drive torque on the electric machine and the internal combustion engine according to the criterion. After generating the maps, a selection of one of Maps based on the electrical reference line. This is the one the maps selected, where the target line maintained or not fallen below. Followed by operating the hybrid drive with that from the selected map resulting torque distribution between internal combustion engine and electric machine. In doing so, the discrete values of the maps are transmitted Interpolation and / or extrapolation added. The interpolation respectively Extrapolation is based on the nominal electrical power. It In particular, a low-pass filtering of the maps is performed in order to the change the ratio of first and second drive torque (map output) for small changes the hybrid drive speed and / or the hybrid drive torque (characteristic inputs) too Limiting loads of optimization potential. The maps are especially designed so that any combination of hybrid drive speed and hybrid drive torque the first drive torque (for the electric machine) is applied. The second drive torque (of the internal combustion engine) results from the difference of the hybrid drive torque and the first drive torque.

Insbesondere ist vorgesehen, dass die Kennfelder vor der Auswahl und dem Betreiben erstellt und abgespeichert worden sind. Ein derartiges Erzeugen im Vorhinein ermöglicht eine Rechenzeit sparende Realisierung der Momentaufteilung durch die Verwendung von im Vorhinein „offline", also unabhängig vom aktuellen Betrieb, erstellten Kennfeldern, insbesondere unter Verwendung von Interpolationsvorschriften zu Anpassung an die aktuelle Betriebssituation. Die Interpolationsvorschrift ist vorzugsweise um eine Extrapolationsvorschrift ergänzt, die eine Auswahl über Hybridantriebsdrehzahlen und Hybridantriebsmomente außerhalb eines von den Kennfeldern abgedeckten Bereichs von Hybridantriebsdrehzahlen und Hybridantriebsmomenten abdeckt. Die Auswahl eines der Kennfelder und das anschließende Betreiben des Hybridantriebs ist insbesondere in einem Steuergerät des Hybridantriebs implementiert. Vorteil des Verfahrens ist, dass die Kennfelder durch Offline-Berechnung gewonnen werden, ohne dass dafür Rechenzeit im Steuergerät nötig ist. Die Auswahl und Inter/Extrapolation wird auf wenig Additionen und Multiplikationen im Steuergerät reduziert. Die Interpolation beziehungsweise Extrapolation erfolgt anhand der elektrischen Soll-Leistung.In particular, it is provided that the maps have been created and stored prior to selection and operation. Such a generation in advance enables a calculation time saving implementation of the torque distribution by the use of previously "offline", so regardless of the current operation, created maps, in particular using interpolation rules for adaptation to the current operating situation.The interpolation rule is preferably an extrapolation rule The selection of one of the maps and the subsequent operation of the hybrid drive is particularly implemented in a hybrid drive control unit. Advantage of the method is that the maps are obtained by offline calculation, without the need for calculation time in the control unit. The selection and inter / extrapolation is reduced to few additions and multiplications in the controller. The interpolation or extrapolation takes place on the basis of the nominal electrical power.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Soll-Leistung der elektrischen Maschine in Abhängigkeit vom Ladezustand eines elektrischen Energiespeichers, insbesondere einer Batterie, bestimmt wird. Durch die Berücksichtigung des Ladezustandes bei der Soll-Leistung erfolgt die Auswahl des Kennfeldes derart, dass der aktuelle Ladezustand einem Soll-Ladezustand angeglichen wird.To a development of the invention is provided that the desired power the electrical machine depending from the state of charge of an electrical energy store, in particular a battery is determined. By considering the state of charge at the desired power, the selection of the map takes place in such a way that the current state of charge is adjusted to a desired state of charge.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Soll-Leistung der elektrischen Maschine in Abhängigkeit von einem elektrischen Leistungsbedarf von Aggregaten des Hybridantriebs und/oder Kraftfahrzeugs bestimmt wird. Alternativ oder zusätzlich zur Auswahl des Kennfeldes in Abhängigkeit vom Ladezustand des Energiespeichers geht der elektrische Leistungsbedarf von Aggregaten des Hybridantriebs und/oder Kraftfahrzeugs ein. Die Summe dieser Aggregate wird auch als Bordnetz bezeichnet.In an advantageous embodiment of the invention is provided that the target power the electrical machine depending from an electrical power requirement of aggregates of the hybrid drive and / or motor vehicle is determined. Alternatively or in addition to Selection of the characteristic field in dependence From the state of charge of the energy storage is the electrical power requirement of aggregates of the hybrid drive and / or motor vehicle. The Sum of these aggregates is also referred to as vehicle electrical system.

Weiterhin ist mit Vorteil vorgesehen, dass als Kriterium eine Minimierung des Energieverbrauchs des Hybridantriebs verwendet wird. Bei dem Kriterium einer Minimierung des Energieverbrauches ergibt sich der Energieverbrauch des Hybridantriebs aus dem elektrischen Energieverbrauch der elektrischen Maschine und dem Kraftstoffverbrauch des Verbrennungsmotors.Farther is provided with advantage that as a criterion of minimization the energy consumption of the hybrid drive is used. In which The criterion of minimizing energy consumption results from the Energy consumption of the hybrid drive from the electrical energy consumption the electric machine and the fuel consumption of the internal combustion engine.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass als Kriterium eine Minimierung des elektrischen Energieverbrauchs der elektrischen Maschine verwendet wird.To a development of the invention is provided that as a criterion a minimization of the electrical energy consumption of the electrical Machine is used.

Alternativ oder zusätzlich ist mit Vorteil vorgesehen, dass als Kriterium eine Minimierung des Kraftstoffverbrauches des Verbrennungsmotors verwendet wird.alternative or additionally is provided with advantage that as a criterion of minimization the fuel consumption of the internal combustion engine is used.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass als Kriterium eine Minimierung eines Schadstoffausstoßes des Hybridantriebs und/oder des Kraftfahrzeugs verwendet wird. Bei diesem Kriterium geht der gesamte Schadstoffausstoß, also der Schadstoffausstoß des Verbrennungsmotors und der Schadstoffausstoß zur Aufrechterhaltung des Ladezustandes des elektrischen Energiespeichers ein.In an advantageous embodiment of the invention is provided that as a criterion a minimization of pollutant emissions of the Hybrid drive and / or the motor vehicle is used. In this The criterion is the total pollutant emissions, ie the pollutant emissions of the internal combustion engine and pollutant emissions to Maintaining the state of charge of the electrical energy storage one.

Weiterhin ist mit Vorteil vorgesehen, dass als Kriterium eine Minimierung des Schadstoffausstoßes derart verwendet wird, dass ein Betreiben des Hybridantriebs nur mittels der elektrischen Maschine durchgeführt wird. Um den Schadstoffausstoß des aktuellen Betriebs des Hybridantriebs zu reduzieren, wird der Hybridantrieb – wenn aufgrund der Soll-Leistung möglich – nur mittels der elektrischen Maschine durchgeführt.Farther is provided with advantage that as a criterion of minimization the pollutant emissions so is used that operating the hybrid drive only by means of the electrical machine is performed. To pollutant emissions of the current To reduce the operation of the hybrid drive, the hybrid drive - if due the target power possible - only by means of the electrical machine performed.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass bei einer möglichen Verwendung mehrerer Kennfelder eines der Kennfelder auf der Basis eines wählbaren Parameters ausgewählt wird. Ergibt die Auswahl eines der Kennfelder, bei dem die Soll-Leistung eingehalten oder nicht unterschritten wird ein mehrdeutiges Ergebnis, erfüllen also mehrere Kennfelder diese Bedingung, so erfolgt eine Auswahl auf der Basis eines wählbaren Parameters. Die Auswahl aufgrund des wählbaren Parameters kann der Auswahl aufgrund der Soll-Leistung voran- oder nachgestellt sein. Der Parameter kann dabei zum Beispiel minimalen Kraftstoffverbrauch, minimale Schadstoffemissionen oder eine gewichtete Kombination davon sein.To a development of the invention is provided that at a potential Using multiple maps of one of the maps on the base a selectable one Parameters selected becomes. Returns the selection of one of the maps, where the target power maintained or not exceeded is an ambiguous result, fulfill So several maps this condition, so a selection on the basis of a selectable Parameter. The selection based on the selectable parameter can be the Selection based on the target performance be advanced or adjusted. The parameter can be, for example minimum fuel consumption, minimum pollutant emissions or be a weighted combination of it.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:The The invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings. It shows:

1 einen als Parallel-Hybridantrieb ausgebildeten Hybridantrieb, 1 a hybrid drive designed as a parallel hybrid drive,

2 ein Blockschaltbild der Eingangs- und Ausgangsgrößen eines Kennfeldes und 2 a block diagram of the input and output variables of a map and

3 ein Ausführungsbeispiel der 2. 3 an embodiment of the 2 ,

Ausführungsform(en) der ErfindungEmbodiment (s) the invention

Die 1 zeigt eine Antriebsstrangtopologie eines als Parallel-Hybridantrieb 1 ausgebildeten Hybridantriebs 2 eines nicht näher dargestellten Fahrzeugs. Der Hybridantrieb 2 weist einen Verbrennungsmotor 3 sowie eine elektrische Maschine 4 als Antriebsmaschinen 3, 4 auf. Die elektrische Maschine 4 ist über eine nicht dargestellte Leistungselektronik-Einheit mit einem als wiederaufladbare Batterie 5 ausgebildeten elektrischen Energiespeichers 6 verbunden. Bei diesem Parallel-Hybridantrieb 1 sind der Verbrennungsmotor 3 und die elektrische Maschine 4 seriell hintereinander auf einer Achse 7 angeordnet. Ein entlang der Achse 7 verlaufender Abtriebsstrang 8 des Verbrennungsmotors 3 ist mit einem Antriebs- beziehungsweise Abtriebsstrang 9 der elektrischen Maschine 4, die auf dem Abtriebsstrang 8 angeordnet ist, verbunden. Der Abtriebsstrang 8 des Verbrennungsmotors 3 ist somit gleichzeitig der Abtriebsstrang des Hybridantriebs 2. Bei dieser Antriebsstrangtopologie ist die elektrische Maschine eine kurbelwellenfeste elektrische Maschine 4, bei der der Verbrennungsmotor 3 beim elektrischen Fahren ungefordert mitgeschleppt wird. Alternativ ist zwischen dem Verbrennungsmotor 3 und der elektrischen Maschine 4 eine nicht dargestellte steuerbare Kupplung vorgesehen. Der Abtriebsstrang 8 ist mit einem Getriebeantriebsstrang 10 (Getriebeeingangsstrang) mit einer Getriebeeinheit 11 verbunden. Die Getriebeeinheit 11 weist eine sich unmittelbar an den Getriebeantriebsstrang 10 anschließende steuerbare Kupplung 12 und ein sich an diese Kupplung 12 anschließendes Getriebe 13 mit einem Getriebeabtriebsstrang 14 auf. Am Getriebeantriebsstrang 10 liegen eine Hybridantriebdrehzahl ω und ein Hybridantriebmoments M einer Rotation (Pfeil 15) an. Die Getriebeeinheit 11 wandelt diese Hybridantriebdrehzahl ω und dieses Hybridantriebmoment M entsprechend der Übersetzung in eine Antriebsdrehzahl und ein Antriebsmoment einer Drehbewegung (Pfeil 16), die auf nicht dargestellte Antriebsräder übertragen werden.The 1 shows a powertrain topology of a parallel hybrid drive 1 trained hybrid drive 2 a vehicle, not shown. The hybrid drive 2 has an internal combustion engine 3 as well as an electric machine 4 as prime movers 3 . 4 on. The electric machine 4 is a non-illustrated power electronics unit with a rechargeable battery 5 trained electrical energy storage 6 connected. In this parallel hybrid drive 1 are the internal combustion engine 3 and the electric machine 4 serial in a row on one axis 7 arranged. One along the axis 7 running output train 8th of the internal combustion engine 3 is with a drive or output train 9 the electric machine 4 that are on the power train 8th is arranged, connected. The output train 8th of the internal combustion engine 3 is thus at the same time the output train of the hybrid drive 2 , In this drive train topology, the electric machine is a cure Belwellenfeste electric machine 4 in which the internal combustion engine 3 is dragged undecided during electric driving. Alternatively, between the internal combustion engine 3 and the electric machine 4 a controllable coupling, not shown provided. The output train 8th is with a transmission drive train 10 (Transmission input line) with a gear unit 11 connected. The gear unit 11 has a directly to the transmission drive train 10 subsequent controllable coupling 12 and a to this clutch 12 subsequent transmission 13 with a transmission output train 14 on. At the transmission drive train 10 are a hybrid drive speed ω and a hybrid drive torque M a rotation (arrow 15 ) at. The gear unit 11 converts this hybrid drive speed ω and this hybrid drive torque M according to the translation in a drive speed and a drive torque of a rotary movement (arrow 16 ), which are transmitted to drive wheels, not shown.

Die 2 zeigt in einem Blockschaltbild die Verknüpfung zwischen der am Getriebeantriebsstrang 10 beziehungsweise Abtriebsstrang 8 des Hybridantriebs anliegenden Hybridantriebdrehzahl ω und des Hybridantriebmoments M über ein ausgewähltes (x-tes) Kennfeld Kx einer Vielzahl von Kennfeldern K1...KN mit einem ersten Antriebsmoment MED,soll. Die Auswahl des ausgewählten Kennfeldes Kx erfolgt über eine Sollleistung Pe,soll der elektrischen Maschine 4. Ein zweites Antriebsmoment des Verbrennungsmotors 3 ergibt sich durch Bildung der Differenz aus Hybridantriebsmoment M und erstem Antriebsmoment MED,soll der elektrischen Maschine 4. Somit gibt ein ausgewähltes Kennfeld Kx für die Eingangsgrößen Hybridantriebdrehzahl ω und Hybridantriebsmoment M ein erstes Antriebsmoment MED,soll und ein zweites Antriebsmoment MEng,soll und somit einer Momentenaufteilung des Hybridantriebsmoments M auf den Verbrennungsmotor 3 und die elektrische Maschine 4 vor.The 2 shows in a block diagram the link between the on the transmission drive train 10 or output train 8th the hybrid drive adjacent hybrid drive speed ω and the hybrid drive torque M via a selected (x-tes) map K x a plurality of maps K 1 ... K N with a first drive torque M ED, should . The selection of the selected map K x via a target power P e, should the electric machine 4 , A second drive torque of the internal combustion engine 3 results from the formation of the difference between the hybrid drive torque M and the first drive torque M ED, should the electric machine 4 , Thus, a selected map K x for the input variables hybrid drive speed ω and hybrid drive torque M is a first drive torque M ED, soll and a second drive torque M Eng, soll and thus a torque distribution of the hybrid drive torque M to the engine 3 and the electric machine 4 in front.

Die 3 zeigt eine besonders einfache Verknüpfung der Eingangs- und Ausgangsgrößen eines Kennfeldes. Bei diesem Kennfeld wird lediglich die Hybridantriebdrehzahl ω mit der Soll-Leistung Pe,soll verknüpft, wobei das erste Antriebsmoment MED,soll der elektrischen Maschine 4 resultiert.The 3 shows a particularly simple combination of the input and output variables of a map. In this map, only the hybrid drive speed ω with the target power P e, should be linked, wherein the first drive torque M ED, should the electric machine 4 results.

Es ergibt sich folgendes Verfahren zum Betreiben des Hybridantriebs 2, bei dem der Hybridantrieb 2 ein angefordertes Soll-Antriebsmoment Msoll erzeugt und gleichzeitige eine Soll-Leistung Pe,soll der elektrischen Maschine 4 einhält: In einem ersten Schritt wird ein Satz von Kennfeldern K1, ..., KN erzeugt, dessen Kennfelder unter Berücksichtigung eines jeweils zugeordneten Kriteriums G (Gütekriterium) einer jeden Kombination von Hybridantriebdrehzahl ω und Hybridantriebsmoment M ein erstes Antriebsmoment MED,soll und ein zweites Antriebsmoment MEng,soll zuweist. Die so erstellten Kennfelder werden anschließend abgespeichert und einem nicht dargestellten, die Antriebsmaschinen 3, 4 des Hybridantriebs 2 steuernden Steuergerät zur Verfügung gestellt. Das Steuergerät wählt für ein angefordertes Soll-Antriebsmoment Msoll unter Berücksichtigung der Soll-Leistung Pe,soll der elektrischen Maschine 4, insbesondere zur Aufrechterhaltung eines vorgegebenen Ladezustands des elektrischen Energiespeichers 6, eines der Kennfelder K1, ..., KN aus und steuert anschließend die Antriebsmaschinen 3, 4 des Hybridantriebs 2 entsprechend der aus dem ausgewählten (x-ten) Kennfeld Kx resultierenden Antriebsmomente MED,soll, MEng,soll an. Somit wird bei dem Verfahren eine Aufteilung des Antriebsmoments aus erstem Antriebsmoment MED,soll und zweitem Antriebsmoment MEng,soll zur Realisierung des angeforderten Soll-Antriebsmoments Msoll für ein zu verfolgendes Optimierungsziel (zum Beispiel minimaler Kraftstoffverbrauch, minimale Schadstoffemissionen oder eine Kombination davon) mittels eines zugeordneten Kriteriums G erreicht (optimale Momentenaufteilung). Durch das Verfahren unter Verwendung einer Anzahl N zweidimensionaler Kennfelder und einer Interpolationsvorschrift wird ein offline bestimmter, dreidimensionaler Zusammenhang zwischen Getriebeeingangsmoment M, Getriebeeingansdrehzahl ω und der elektrischen Soll-Leistung Pe,soll im Steuergerät abgebildet. Durch das Erzeugen der Kennfelder im Vorhinein („offline") erfolgt lediglich die Auswahl eines der Kennfelder zeitnah. Die Interpolationsvorschrift ist um eine Extrapolationsvorschrift ergänzt, die den Fall von Eingangssignalen ω, M außerhalb vorgegebener Grenzen abdeckt. Analog dazu werden für die Entscheidung zum rein elektrischen Fahren wiederum N zweidimensionale Kennfelder K1, ..., KN und eine Interpolationsbeziehungsweise Extrapolationsvorschrift verwendet, die der für die Momentenaufteilung eingesetzten Interpolations- beziehungsweise Extrapolationsvorschrift entspricht. Auch damit wird ein dreidimensionaler Zusammenhang zwischen Hybridantriebdrehzahl ω, Hybridantriebsmoment M und elektrischer Soll-Leistung Pe,soll abgebildet. Vorteil dabei ist, dass die insgesamt 2·N benötigten Kennfelder K durch eine Offline-Berechnungen gewonnen werden können, ohne dass dafür Rechenzeit im Steuergerät nötig ist. Die Auswertung der dreidimensionalen Zusammenhänge kann durch Einsatz der 2·N Kennfelder K, sowie der Interpolationsvorschrift auf wenige Additionen und/oder Multiplikationen im Steuergerät reduziert werden. Die Interpolation beziehungsweise Extrapolation erfolgt anhand der elektrischen Soll-Leistung Pe,soll. Des Weiteren kann eine Tiefpassfilterung der Kennfelder K durchgeführt werden, um die Änderungen der Kennfeldausgänge MED,soll, MEng,soll für kleine Änderungen in den Kennfeldeingängen ω, M zu Lasten des Optimierungspotentials zu begrenzen. Die Anzahl N von Kennfeldern K ist frei wählbar, wobei sich für größere N eine bessere Ausnutzung des Optimierungspotentials ergibt, ohne dazu auf eine Rechenzeit intensiver Online-Berechnung im Steuergerät zurückgreifen zu müssen. Darüber hinaus zeigt das hier beschriebene Verfahren eine Möglichkeit, die Entscheidung über rein elektrisches Fahren aus demselben Optimierungsverfahren zu generieren, wie bei der Momentenaufteilung.The result is the following method for operating the hybrid drive 2 in which the hybrid drive 2 a requested desired drive torque M should be generated and simultaneously a target power P e, should the electric machine 4 adheres to: In a first step, a set of maps K 1 , ..., K N generated whose maps under consideration of a respective associated criterion G (quality criterion) of each combination of hybrid drive speed ω and hybrid drive torque M , a first drive torque M ED, should and a second drive torque M Eng, shall assign. The maps created in this way are then stored and not shown, the drive machines 3 . 4 the hybrid drive 2 controlling device provided. The control unit selects for a requested desired drive torque M soll taking into account the desired power P e, should the electric machine 4 , In particular for maintaining a predetermined state of charge of the electrical energy storage 6 , one of the maps K 1 , ..., K N and then controls the drive machines 3 . 4 the hybrid drive 2 in accordance with the drive torque M ED, should , M Eng, should result from the selected (x th) map K x . Thus, in the method, a division of the drive torque from the first drive torque M ED, intended and second drive torque M Eng, intended for the realization of the requested setpoint drive torque M to a to be tracked optimization target (for example, minimum fuel consumption, minimal emissions, or a combination thereof) achieved by means of an associated criterion G (optimal torque distribution). By means of the method using a number N of two-dimensional maps and an interpolation specification, a three-dimensional relationship between transmission input torque M, transmission input speed ω and the desired electrical power P e, intended to be displayed offline , is mapped in the control unit. By generating the maps in advance ("offline"), only the selection of one of the maps takes place in real time The interpolation rule is supplemented by an extrapolation rule which covers the case of input signals ω, M outside predetermined limits electric driving again uses N two-dimensional characteristic maps K 1 , ..., K N and an interpolation or extrapolation rule which corresponds to the interpolation or extrapolation rule used for the torque distribution Also with this is a three-dimensional relationship between hybrid drive speed ω, hybrid drive torque M and electrical target power P e should imaged. advantage here is that the maps K total 2 x N required can be obtained through an off-line calculations without the need for computer time in the controller is necessary. the evaluation of the three-dimensional relationships, by Use of the 2 · N maps K, as well as the interpolation rule to a few additions and / or multiplications in the control unit can be reduced. The interpolation or extrapolation takes place on the basis of the desired electrical power P e, soll . Furthermore, a low-pass filtering of the characteristic maps K can be carried out in order to limit the changes of the map outputs M ED, M, M Eng, for small changes in the map inputs ω, M to the detriment of the optimization potential. The number N of maps K is arbitrary, with larger N a bes Exploitation of the optimization potential results without having to resort to a computing time of intensive online calculation in the control unit. In addition, the method described here shows a possibility of generating the decision on purely electric driving from the same optimization method as in torque distribution.

Der Einfachheit halber sind im Ausführungsbeispiel sowohl die Drehzahl ω des Verbrennungsmotors 3, die Drehzahl ω der elektrischen Maschine 4 und die Hybridantriebdrehzahl ω (Getriebeeingangdrehzahl) gleich groß. Grundlage der Momentenaufteilung ist die Minimierung des als Gütekriterium bezeichneten Kriteriums G, in das der gewünschte Betriebspunkt des Verbrennungsmotors 3, der gewünschte Betriebspunkt der elektrischen Maschine 4, der Kraftstoffverbrauch und die elektrische Leistungsaufnahme in Abhängigkeit der gewünschten Betriebspunkte, sowie ein Umrechnungsfaktor λ zwischen Kraftstoffverbrauch und elektrischer Leistungsaufnahme eingehen. Das Kriterium G kann dabei zum Beispiel folgende Form annehmen: G = 1/ηEng(MEng,soll, ω)·MEng,soll·ω + λ·1/ηED(MED,soll + ω)·MED,soll·ω For the sake of simplicity, both the rotational speed ω of the internal combustion engine are in the exemplary embodiment 3 , the speed ω of the electric machine 4 and the hybrid drive speed ω (transmission input speed) the same size. The basis of the torque distribution is the minimization of the criterion G, designated as the quality criterion, into which the desired operating point of the internal combustion engine 3 , the desired operating point of the electric machine 4 , the fuel consumption and the electrical power consumption depending on the desired operating points, as well as a conversion factor λ between fuel consumption and electrical power consumption received. The criterion G can take the following form, for example: G = 1 / η Closely (M Eng, should , ω) · M Eng, should · Ω + λ · 1 / η ED (M ED, should + ω) · M ED, should · ω

Bei der Minimierung ist angenommen, dass sich das Hybridantriebsmoment M aus der Summe des ersten und des zweiten Antriebsmoments MED,soll, MEng,soll zusammensetzt. Für gegebene Hybridantriebdrehzahlen ω und Hybridantriebsmomente M wird jeweils folgendes Minimierungsproblem gelöst:
M Eng,soll min GIn the minimization, it is assumed that the hybrid drive torque M is composed of the sum of the first and the second drive torque M ED, should , M Eng, should . For given hybrid drive speeds ω and hybrid drive torques M, the following minimization problem is solved in each case:
M tight, should G min

Ergebnis dieser Minimierung ist zum Einen ein Kennfeld Kopt, das ein optimales Soll-Moment MED,soll,opt der elektrischen Maschine und damit auch die optimale Momentenaufteilung in Abhängigkeit von der Hybridantriebdrehzahl ω und des Hybridantriebsmoments M enthält, zum Anderen ein Kennfeld Kcost, das den Wert des Kriteriums G bei der optimalen Momentenaufteilung in Abhängigkeit von M und ω enthält.The result of this minimization is, on the one hand, a map K opt , which contains an optimum nominal torque M ED, should, opt of the electric machine and thus also the optimum torque distribution as a function of the hybrid drive speed ω and of the hybrid drive torque M, and on the other hand a map K cost containing the value of the criterion G at the optimum moment distribution depending on M and ω.

Für rein elektrisches Fahren kann zu jedem Betriebspunkt (gekennzeichnet durch M, ω) im modifizierten Kriterium G* G* = 1/ηED(MED,soll, ω)·MED,soll·ωund einem entsprechenden zweiten Antriebsmoment (MEng,soll = 0 für den abgekoppelten Verbrennungsmotor und mit dem zweiten Antriebsmoment MEng,soll gleich einem wirksamen Schleppmoment MEng,drag des Verbrennungsmotors 3) ein Vergleichswert costED für den entsprechenden Eintrag im Kennfeld costHD = Kcost (M, ω) berechnet werden. Das modifizierte Kriterium G* entspricht dabei dem ursprünglichen Kriterium G ohne Berücksichtigung des verbrennungsmotorischen Anteils.For purely electric driving, at each operating point (characterized by M, ω) in the modified criterion G * G * = 1 / η ED (M ED, should , ω) · M ED, should · ω and a corresponding second drive torque (M Eng, soll = 0 for the decoupled internal combustion engine and with the second drive torque M Eng, equal to an effective drag torque M eng, drag the engine 3 ) a comparison value cost ED for the corresponding entry in the map cost HD = K cost (M, ω) are calculated. The modified criterion G * corresponds to the original criterion G without consideration of the internal combustion engine component.

Damit wird ein gesondertes Kennfeld KE für elektrisches Fahren erzeugt, in dem für jeden Betriebspunkt die Abfrage costED < costHD durchgeführt wird. Es wird also für jeden Betriebspunkt (M, ω) entschieden, ob die optimale Momentenaufteilung oder das elektrische Fahren die beste Lösung des festgelegten Optimierungskriteriums darstellt. Es gilt dann: KED = 1 für costED < costHD und KED = 0 sonst Thus, a separate map K E for electric driving is generated, in which the query cost ED <cost HD is performed for each operating point. It is thus decided for each operating point (M, ω) whether the optimal torque distribution or the electric driving represents the best solution of the specified optimization criterion. It then applies: K ED = 1 for cost ED <cost HD and K ED = 0 otherwise

Immer wenn im Kennfeld KED eine 1 steht, ist elektrisches Fahren die optimale Betriebsart für den jeweiligen Betriebspunkt.Whenever 1 is in the K ED map, electric driving is the optimum operating mode for the respective operating point.

Durch Variationen innerhalb des Kriteriums G und damit auch in G* können auf diese Weise viele Kennfeldtripel Kopt, KE und Kcost erzeugt werden. Jedem dieser Kennfeldtripel wird eine elektrische Leistung Pe,K zugeordnet, die eine mittlere elektrische Leistung bei Anwendung des Kennfeldtripels auf einer Auswahl von Betriebspunkten (M, ω), die jeweils für eine Zeitdauer t eingestellt werden, entspricht:

Figure 00100001
Variations within the criterion G and thus also in G * can generate many map triplets K opt , K E and K cost in this way. Each of these characteristic field triples is assigned an electric power P e, K , which corresponds to an average electric power when using the characteristic triplet on a selection of operating points (M, ω), which are respectively set for a time t:
Figure 00100001

Die Auswahl von Betriebspunkten erfolgt dabei so, dass die im Fahrbetrieb relevanten Betriebspunkte ausreichend repräsentiert werden. Insbesondere können hier die während eines Zertifizierungszyklus auftretenden Betriebspunkte verwendet werden.The Selection of operating points takes place in such a way that when driving relevant operating points are sufficiently represented. Especially can here the while used a certification cycle occurring operating points become.

Durch ein Kennfeld aus dem Kennfeldtripel und die elektrische Leistung Pe,k ist jeweils ein dreidimensionaler Zusammenhang zwischen Hybridantriebdrehzahl, ω, Hybridantriebsmoment M und elektrischer Soll-Leistung Pe,soll gegeben, der zum Beispiel für eine optimale Momentenaufteilung oder die optimale Entscheidung für elektrisches Fahren genutzt wird.By a map from the map triplets and the electrical power P e, k is a three-dimensional relationship between hybrid drive speed, ω, hybrid drive torque M and electrical target power P e, should be given, for example, for optimal torque distribution or the optimal decision for electric Driving is used.

Im nächsten Verfahrensschritt wird mit N = 3 aus den vorhandenen Kennfeldtripeln eine Anzahl von N-Paaren (Kopt,K KED,n mit zugeordnetem Pe,K,n) ausgewählt und im Steuergerät abgelegt. Zusätzlich kann eine Tiefpassfilterung der Kennfelder durchgeführt werden, um die Änderung der Kennfeldausgänge für kleine Änderungen in den Kennfeldeingängen zu Lasten des Optimierungspotentials zu begrenzen.In the next method step, with N = 3, a number of N pairs (K opt, K K ED, n with associated P e, K, n ) are selected from the existing map triplets and stored in the control unit. In addition, low pass filtering of the maps may be performed to limit the change of the map outputs for small changes in the map inputs at the expense of the optimization potential.

Die elektrische Leistung Pe,soll ist eine Größe, die zum Einen die Leistung der elektrischen Verbraucher beinhaltet und zum Anderen einen Term umfasst, der in Abhängigkeit des aktuellen Ladezustandes SOC des elektrischen Energiespeichers 6 und einem Soll-Ladezustand SOCsoll eine Soll-Ladeleistung für den elektrischen Energiespeicher 6 beschreibt. Es ergibt sich: M = MEng,soll + MED,soll The electric power P e, soll is a quantity that includes on the one hand the power of the electrical consumers and on the other hand a term sums, depending on the current state of charge SOC of the electrical energy storage 6 and a desired state of charge SOC is to be a desired charging power for the electrical energy storage 6 describes. It follows: M = M Eng, should + M ED, should

Für eine beliebige Abforderung von Hybridantriebsmoment M, Hybridantriebdrehzahl ω und elektrischer Soll-Leistung Pe,soll kann aus den Kennfeldern die Momentenaufteilung auf das erste und zweite Antriebsmoment MEng,soll, MED,soll durch Interpolation zwischen den einzelnen Kennfeldern mit der unabhängigen Variable der Soll-Leistung Pe,soll bestimmt werden. Einsetzbar ist hier entweder eine lineare Interpolation oder eine „nächste Nachbar"-Interpolation der Soll-Leistung Pe,soll zwischen den einzelnen elektrischen Leistungen Pe,K,n. Mit dem daraus gewonnenen Interpolationsfaktor erfolgt die Interpolation zwischen den einzelnen Kennfeldern Kopt,n. Falls die Werte der Soll-Leistung Pe,soll außerhalb des Bereichs der einzelnen elektrischen Leistungen Pe,K,n liegen, kann ein entsprechendes Extrapolationsverfahren angewandt werden. Im, einfachsten Fall wird der Wert aus dem Kennfeld Kopt,n verwendet, dessen zugeordnete elektrische Leistung Pe,K,n am nächsten an der elektrischen Soll-Leistung Pe,soll liegt, zusätzlich besteht die Möglichkeit, diesen Wert noch in Abhängigkeit der elektrischen Soll-Leistung Pe,soll zu modifizieren. Mit dem gleichen Interpolations- beziehungsweise Extrapolationsverfahren wird aus den einzelnen Kennfeldern Ke,n die Entscheidung für elektrisches Fahren in Abhängigkeit von dem Hybridantriebsmoment M, der Hybridantriebsdrehzahl ω und der elektrischen Soll-Leistung Pe,soll erzeugt. Dadurch kommt es bei einer Änderung der Soll-Leistung Pe,soll zu einer Änderung in der Momentenaufteilung. Die neue Momentenaufteilung ist jedoch eine optimale Lösung des ursprünglichen Optimierungsproblems, wenn Pe,soll ∊ {Pe,K,n} For any request of hybrid drive torque M, hybrid drive speed ω and electrical target power P e, should be from the maps, the torque distribution to the first and second drive torque M Eng, should , M ED, should by interpolation between the individual maps with the independent variable the target power P e, should be determined. It is possible to use here either a linear interpolation or a "nearest neighbor" interpolation of the desired power P e, between the individual electrical powers P e, K, n . With the interpolation factor obtained therefrom, the interpolation between the individual characteristic fields K opt, n. If the values of the required power Pe should fall outside the range of the individual electric powers P e, k, n, a corresponding extrapolation method can be applied. In, the simplest case the value from the map K opt, n is used , whose associated electric power P e, K, n is closest to the nominal electrical power P e, soll , in addition there is the possibility of this value still in dependence of the electrical target power P e, to modify Interpolation or extrapolation is from the individual maps K e, n the decision for electric driving in response to the hybrid drive nt M, the hybrid drive speed ω and the target electrical power P e, should be generated. This results in a change in the desired power P e, should be a change in the torque distribution. However, the new moment distribution is an optimal solution to the original optimization problem when P e should, Ε {p e, K, n }

Die Entscheidung für elektrisches Fahren erfolgt nach demselben Verfahren. Dadurch ist sichergestellt, dass immer die Betriebsart angefordert wird, die nach dem festgelegten Kriterium G beziehungsweise G* optimal ist.The Decision for Electric driving takes place according to the same procedure. This is ensures that the operating mode is always requested is optimal according to the specified criterion G or G *.

Claims (10)

Verfahren zum Betreiben eines Hybridantriebs, insbesondere eines Hybridantriebs für ein Kraftfahrzeug, mit mindestens einer elektrischen Maschine und mit mindestens einem Verbrennungsmotor als Antriebsmaschinen, bei dem der Hybridantrieb ein angefordertes Soll-Antriebsmoment erzeugt und gleichzeitig eine Soll-Leistung der elektrischen Maschine eingehalten wird, mit folgenden Schritten: – Erzeugen von mehreren Kennfeldern, bei denen jeweils einer Hybridantriebdrehzahl und einem Hybridantriebsmoment unter Berücksichtigung mindestens eines wählbaren Kriteriums ein erstes Antriebsmoment der elektrischen Maschine und ein zweites Antriebsmoment des Verbrennungsmotors zugewiesen ist, – Auswahl eines der Kennfelder, bei dem die Soll-Leistung eingehalten oder nicht unterschritten wird und – Betreiben des Hybridantriebs mit den aus dem ausgewählten Kennfeld resultierenden Antriebsmomenten.Method for operating a hybrid drive, in particular a hybrid drive for a motor vehicle, with at least an electric machine and at least one internal combustion engine as a prime mover, where the hybrid drive a requested Target drive torque generated while a desired power the electrical machine is complied with, with the following steps: - Produce of several maps, each with a hybrid drive speed and a hybrid drive torque considering at least one selectable Criteria a first drive torque of the electric machine and a second drive torque of the internal combustion engine is assigned, - Selection one of the maps in which the target power is respected or not fallen below and - Operating the hybrid drive with those from the selected one Characteristic map resulting drive torque. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kennfelder vor dem Betreiben erstellt und abgespeichert worden sind.Method according to claim 1, characterized in that that the maps are created and stored prior to operation have been. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Soll-Leistung der elektrischen Maschine in Abhängigkeit vom Ladezustand eines elektrischen Energiespeichers, insbesondere einer Batterie, bestimmt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the desired power of the electric machine dependent on from the state of charge of an electrical energy store, in particular a battery is determined. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Soll-Leistung der elektrischen Maschine in Abhängigkeit von einem elektrischen Leistungsbedarf von Aggregaten des Hybridantriebs und/oder Kraftfahrzeugs bestimmt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the desired power of the electric machine dependent on from an electrical power requirement of aggregates of the hybrid drive and / or motor vehicle is determined. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Kriterium eine Minimierung des Energieverbrauchs des Hybridantriebs verwendet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that as a criterion to minimize energy consumption the hybrid drive is used. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Kriterium eine Minimierung des elektrischen Energieverbrauchs der elektrischen Maschine verwendet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that as a criterion to minimize the electrical Energy consumption of the electric machine is used. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Kriterium eine Minimierung des Kraftstoffverbrauchs des Verbrennungsmotors verwendet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that as a criterion to minimize fuel consumption of the internal combustion engine is used. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Kriterium eine Minimierung eines Schadstoffausstoßes des Hybridantriebs und/oder des Kraftfahrzeugs verwendet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that as a criterion a minimization of pollutant emissions of the Hybrid drive and / or the motor vehicle is used. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Kriterium eine Minimierung des Schadstoffausstoßes derart verwendet wird, dass ein Betreiben des Hybridantriebs nur mittels der elektrischen Maschine durchgeführt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that as a criterion to minimize the emission of pollutants such is used that operating the hybrid drive only by means of the electrical machine is performed. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer möglichen Verwendung mehrerer Kennfelder eines der Kennfelder auf der Basis eines wählbaren Parameters ausgewählt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that at one possible Using multiple maps of one of the maps on the base a selectable one Parameters selected becomes.
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