DE102010036132A1 - Method for retarding motor vehicle with parallel-hybrid power train, involves controlling rotation speed of electric machine based on brake pedal position, before closing separation clutch during drive of vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verzögern eines im Fahrbetrieb befindlichen Kraftfahrzeugs mit einem parallelhybriden Antriebsstrang, welcher eine ausgangsseitig mit einem Abtrieb gekoppelte elektrische Maschine, eine der elektrischen Maschine vorgeschaltete und mittels einer schaltbaren Trennkupplung angekoppelte Verbrennungskraftmaschine sowie eine Steuereinrichtung zur Steuerung und/oder Regelung der elektrischen Maschine und der Verbrennungskraftmaschine aufweist,
umfassend die folgenden Schritte:
- – Vorgabe einer am Abtrieb zu realisierenden Soll-Verzögerung,
- – Berechnen eines Verzögerungsgrenzwertes
- – Vergleichen des Verzögerungsgrenzwertes mit der Soll-Verzögerung
- – Fortsetzen des Fahrbetriebs mit geöffneter Trennkupplung, falls die Soll-Verzögerung kleiner oder gleich dem Verzögerungsgrenzwert ist, und Fortsetzen des Fahrbetriebs mit geschlossener Trennkupplung, falls die Soll-Verzögerung größer als der Verzögerungsgrenzwert ist.
comprising the following steps:
- Specification of a target deceleration to be realized at the output,
- - Calculate a delay limit value
- - Compare the delay limit with the target delay
- - Continuing the driving operation with the disconnect clutch open, if the target deceleration is less than or equal to the deceleration limit value, and continuing the traction clutch closed operation, if the target deceleration is greater than the deceleration limit value.
Stand der TechnikState of the art
Ein derartiges Verfahren ist bekannt aus der
Parallelhybride Antriebsstränge für Kraftfahrzeuge sind allgemein bekannt. Sie umfassen regelmäßig eine elektrische Maschine, die insbesondere über ein Getriebe mit einem Abtrieb des Kraftfahrzeugs gekoppelt ist. Vor der elektrischen Maschine ist eine Verbrennungskraftmaschine angeordnet, die mittels einer schaltbaren Trennkupplung bedarfsweise mit dem Rotor der elektrischen Maschine verbunden oder von diesem getrennt werden kann. Dies ermöglicht gekoppelte Fahrbetriebsmoden, bei denen sowohl die Verbrennungskraftmaschine als auch die elektrische Maschine ein Antriebsmoment liefern, als auch wenigstens einen rein elektrischen Fahrbetriebsmodus, bei dem die Verbrennungskraftmaschine aufgrund der geöffneten Trennkupplung vom übrigen Antriebsstrang abgekoppelt ist und allein die elektrische Maschine ein Antriebsmoment liefert.Parallel hybrid powertrains for motor vehicles are well known. They regularly comprise an electric machine, which is coupled in particular via a transmission with an output of the motor vehicle. Before the electric machine, an internal combustion engine is arranged, which can be connected by means of a switchable separating clutch, if necessary, with the rotor of the electric machine or separated from it. This allows coupled driving modes in which both the internal combustion engine and the electric machine provide a drive torque, as well as at least a purely electric driving mode in which the internal combustion engine is disconnected from the rest of the drive train due to the open disconnect clutch and only the electric machine provides a drive torque.
Zum Abbremsen, d. h. zum Verzögern eines Kraftfahrzeugs aus dem Fahrbetrieb sind mehrere grundsätzliche Verfahren bekannt. Klassischerweise erfolgt die Abbremsung über die Fahrbremse, wobei kinetische Energie durch Reibung an Bremsscheiben in Wärmeenergie umgewandelt wird. Energetisch günstiger ist das rekuperative Bremsen bei dem die elektrische Maschine generatorisch betrieben wird und ein negatives Bremsmoment auf den Antriebsstrang ausübt. Schließlich ist auch die Abbremsung mittels Motorbremse bekannt, d. h. das Schleppmoment der nicht mit Kraftstoff versorgten Verbrennungskraftmaschine wird zur Abbremsung genutzt.To brake, d. H. For decelerating a motor vehicle from driving several basic methods are known. Classically, the deceleration takes place via the driving brake, whereby kinetic energy is converted by friction to brake discs into heat energy. Energetically cheaper is the recuperative braking in which the electric machine is operated as a generator and exerts a negative braking torque on the drive train. Finally, the deceleration by means of engine brake is known, d. H. the drag torque of the non-fueled internal combustion engine is used for deceleration.
Aus der oben genannten, gattungsbildenden Druckschrift ist ein kombiniertes Bremsverfahren zum Verzögern des Kraftfahrzeugs bekannt. Lässt der Fahrer das Fahrpedal los und zeigt somit seinen Wunsch nach Verzögerung an, berechnet die Steuereinrichtung aus aktuellen Fahrbetriebsparametern ein Soll-Bremsmoment und berechnet weiter als Grenz-Bremsmoment dasjenige Bremsmoment, welches allein durch generatorischen Betrieb der elektrischen Maschine aufgebracht werden kann. Ist das Soll-Bremsmoment kleiner oder gleich dem berechneten Grenz-Bremsmoment, was bedeutet, dass das Soll-Bremsmoment allein von der elektrischen Maschine aufgebracht werden kann, so wird der Fahrbetrieb mit geöffneter Trennkupplung fortgesetzt, d. h. dass die Kupplung geöffnet bleibt, falls sie zuvor geöffnet war, oder geöffnet wird, falls sie zuvor geschlossen war. Ist im Gegensatz dazu das Soll-Bremsmoment größer als das berechnete Grenz-Bremsmoment, was bedeutet, dass die gewünschte Verzögerung nicht allein von der elektrischen Maschine aufgebracht werden kann, so wird der Fahrbetrieb mit geschlossener Trennkupplung fortgesetzt, d. h. die Trennkupplung bleibt geschlossen, falls sie zuvor bereits geschlossen war oder wird geschlossen, falls sie zuvor geöffnet war. Dies bedeutet mit anderen Worten, dass im Fall einer starken Verzögerung das gewünschte Bremsmoment als Summe der negativen Momentenbeiträge von elektrischer Maschine und Verbrennungskraftmaschine erzeugt wird, während kleine Verzögerungen allein durch die elektrische Maschine bewerkstelligt werden. Hierdurch wird die Rekuperationsleistung maximiert.From the above, generic document a combined braking method for decelerating the motor vehicle is known. If the driver lets go of the accelerator pedal and thus indicates his desire for deceleration, the control device calculates a set braking torque from current driving parameters and calculates further as limit braking torque that braking torque which can be applied solely by generator operation of the electric machine. If the setpoint braking torque is less than or equal to the calculated limit braking torque, which means that the setpoint braking torque can be applied solely by the electric machine, then the driving operation is continued with the separating clutch open, i. H. that the clutch remains open, if it was previously opened, or opened, if it was previously closed. In contrast, if the target braking torque is greater than the calculated limit braking torque, which means that the desired delay can not be applied solely by the electric machine, then the driving operation is continued with the clutch disconnected, d. H. the disconnect clutch remains closed if it was previously closed or closed if it was previously open. In other words, this means that in the case of a strong deceleration, the desired braking torque is generated as the sum of the negative torque contributions of the electric machine and the internal combustion engine, while small delays are accomplished solely by the electric machine. As a result, the Rekuperationsleistung is maximized.
Ein Problem des plötzlichen Ankuppelns der Verbrennungskraftmaschine liegt in dem damit verbundenen Momentensprung am Antriebsstrang. Dieser kann von den Fahrzeuginsassen unangenehm als Ruck wahrgenommen werden. Zur Behebung dieses Problems schlägt die genannte Druckschrift eine Drehzahlangleichung durch Hochdrehen der Verbrennungskraftmaschine vor dem Schließen der Trennkupplung vor. Der hierfür erforderliche Kraftstoffverbrauch muss als nachteilig angesehen werden.A problem of the sudden coupling of the internal combustion engine is the associated torque jump on the drive train. This can be unpleasantly perceived by the vehicle occupants as a jerk. To remedy this problem, the cited document proposes a speed adjustment by turning up the internal combustion engine before closing the separating clutch. The required fuel consumption must be considered disadvantageous.
Aufgabenstellungtask
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein gattungsgemäßes Verfahren derart weiterzubilden, dass ein geringerer Kraftstoffverbrauch erzielt wird.It is the object of the present invention to develop a generic method such that a lower fuel consumption is achieved.
Darlegung der Erfindung Presentation of the invention
Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 dadurch gelöst, dass die Steuereinrichtung vor einem Schließen der Trennkupplung von einer Drehmomentregelung der elektrischen Maschine auf deren Drehzahlregelung umschaltet, sodass eine Ist-Drehzahl der elektrischen Maschine einem Verlauf einer Soll-Drehzahl folgt, welcher von der Steuereinrichtung auf Basis einer gemessenen Bremspedalstellung berechnet wird.This object is achieved in conjunction with the features of the preamble of claim 1, characterized in that the control device switches before closing the clutch from a torque control of the electric machine on the speed control, so that an actual speed of the electric machine follows a curve of a target speed which is calculated by the controller based on a measured brake pedal position.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.Preferred embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
Grundgedanke der Erfindung ist es, vor dem Ankoppeln der Verbrennungskraftmaschine eine Umschaltung der Regelung der elektrischen Maschine von einer Momentenregelung zu einer Drehzahlregelung vorzunehmen. Eine gut ausgelegte Drehzahlregelung ist in der Lage, auch große Momentensprünge, die als Störgrößen auf den Antriebsstrang wirken, auszuregeln und den Ist-Drehzahlverlauf gut an einen vorgegebenen Soll-Drehzahlverlauf anzupassen. Die hier relevante Störgröße ist die beim Schließen der Trennkupplung erfolgende Beaufschlagung des Antriebsstrangs mit dem Schleppmoment der Verbrennungskraftmaschine. Als Grundlage für die Berechnung der Soll-Verzögerung dient bei der vorliegenden Erfindung eine mittels geeigneter Sensoren gemessene Bremspedalstellung.The basic idea of the invention is to switch over the control of the electric machine from a torque control to a speed control before coupling the internal combustion engine. A well-designed speed control is able to correct even large torque jumps, which act as disturbances on the drive train, and adjust the actual speed curve well to a predetermined target speed curve. The relevant interference here is the taking place when closing the separating clutch acting on the drive train with the drag torque of the internal combustion engine. The basis for the calculation of the desired deceleration in the present invention is a brake pedal position measured by means of suitable sensors.
Zur Verbesserung der Drehzahlregelung kann bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung während eines Schaltstellungswechsels der Trennkupplung, d. h. während des Öffnens oder Schließens der Trennkupplung, deren Kupplungsmomentenverlauf als Vorsteuergröße in die Berechnung des Verlaufs der Solldrehzahl miteinfließen lässt. Somit dienen die gemessene Bremspedalstellung sowie das Kupplungsmoment als Vorsteuergrößen für die als Soll-Drehzahlverlauf berechnete Soll-Verzögerung.To improve the speed control can be provided in a preferred embodiment of the invention that the control device during a switching position change of the separating clutch, d. H. during the opening or closing of the separating clutch, the clutch torque curve can be included as a pilot control variable in the calculation of the course of the target speed. Thus, the measured brake pedal position and the clutch torque serve as pilot control quantities for the desired deceleration calculated as the desired speed curve.
Ist das Schließen der Trennkupplung abgeschlossen, kann, wie bei einer günstigen Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, das Schleppmoment der Verbrennungskraftmaschine als Vorsteuergröße in die Berechnung des Verlaufs der Soll-Drehzahl miteinfließen. Dies bedeutet mit anderen Worten, dass bei geschlossener Trennkupplung das Schleppmoment des Verbrennungsmotors, und zwar sein Verlauf über eine Kurbelwellen-Umdrehung als auch dessen Änderung mit der Drehzahl, zusammen mit der gemessenen Bremspedalstellung als Vorsteuergröße für die Drehzahlregelung der elektrischen Maschine verwendet wird.If the closing of the separating clutch is completed, as provided in a favorable development of the invention, the drag torque of the internal combustion engine can be included as a pilot control variable in the calculation of the course of the target rotational speed. This means in other words that when the clutch is closed, the drag torque of the internal combustion engine, namely its course over a crankshaft revolution and its change with the rotational speed, together with the measured brake pedal position is used as a pilot control variable for the speed control of the electric machine.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere geeignet zur Realisierung einer Verzögerung des Kraftfahrzeugs aus einem rein elektrischen Fahrbetriebsmodus, d. h. aus einem Fahrbetriebsmodus mit geöffneter Trennkupplung. Bei modernen Hybridfahrzeugen können nicht nur niedrige, sondern auch mittlere Geschwindigkeiten in diesem Fahrbetriebsmodus abgedeckt werden. Entsprechend groß sind die in diesem Fahrbetriebsmodus auftretenden Verzögerungswünsche des Fahrers. Im Gegensatz zum gattungsbildenden Stand der Technik, der eine Maximierung der Rekuperationsleistung im Auge hatte, ist es ein wichtiges Anliegen der vorliegenden Erfindung, möglichst häufig das Schleppmoment der Verbrennungskraftmaschine zum Abbremsen einzusetzen. Bevorzugt wird daher als Verzögerungsgrenzwert diejenige Verzögerung anhand aktuell anliegender Fahrbetriebsparameter berechnet, welche die nicht mit Treibstoff versorgte Verbrennungskraftmaschine bei diesen Fahrbetriebsparametern liefern würde, wenn die Trennkupplung geschlossen wäre. Mit anderen Worten wird bevorzugt das aktuell realisierbare Schleppmoment der Verbrennungskraftmaschine berechnet. Bei Soll-Verzögerungen unterhalb dieses Grenzwertes kommt ein Schließen der Trennkupplung nicht in Frage, da die damit realisierte Verzögerung dann über der angeforderten läge. In allen anderen Fällen jedoch wird der Verzögerungsbeitrag durch das Schleppmoment der Verbrennungskraftmaschine durch Schließen der Trennkupplung genutzt, selbst wenn die angeforderte Verzögerung, d. h. die Sollverzögerung, auch allein durch die generatorisch betriebene elektrische Maschine erzielbar wäre. Diese Auslegung mindert zwar die erzielbare Rekuperationsleistung; durch die Drehung der Verbrennungskraftmaschine ergeben sich jedoch andererseits Vorteile, die ohne die vorliegende Erfindung nicht nutzbar wären.The inventive method is particularly suitable for realizing a deceleration of the motor vehicle from a purely electric driving mode, d. H. from a driving mode with opened disconnect clutch. In modern hybrid vehicles not only low but also medium speeds can be covered in this driving mode. Correspondingly large are the delay requests of the driver occurring in this driving mode. In contrast to the generic state of the art, which had to maximize the recuperation performance in the eye, it is an important concern of the present invention to use as often as possible the drag torque of the internal combustion engine to decelerate. The deceleration limit is therefore preferably calculated as the deceleration on the basis of currently applied driving parameters, which would supply the non-fueled internal combustion engine with these driving parameters if the separating clutch were closed. In other words, the currently realizable drag torque of the internal combustion engine is preferably calculated. For target delays below this limit closing the disconnect clutch is out of the question, since the delay realized with it would then be above the requested. In all other cases, however, the deceleration contribution by the drag torque of the internal combustion engine is utilized by closing the disconnect clutch, even if the requested deceleration, i. H. the target delay, even alone by the regenerative electric machine could be achieved. Although this design reduces the achievable recuperation performance; On the other hand, however, the rotation of the internal combustion engine provides advantages that would not be available without the present invention.
So führt das Mitdrehen der angekoppelten Verbrennungskraftmaschine zu deren Erwärmung durch Reibung. Dies hat Vorteile, wenn das Fahrzeug zu einem späteren Zeitpunkt im gekoppelten Fahrbetriebsmodus betrieben werden soll, d. h. wenn die Verbrennungskraftmaschine gestartet wird, um positives Moment an den Antriebsstrang zu liefern. Analoges gilt, wenn die Verbrennungskraftmaschine ab- und das Fahrzeug im rein elektrischen Fahrbetriebsmodus weiterbetrieben wird, wobei ein Auskühlen der Verbrennungskraftmaschine verhindert wird. Eine vorgewärmte bzw. warmgehaltene Verbrennungskraftmaschine arbeitet nämlich im Hinblick auf Kraftstoffverbrauch und Emissionen deutlich günstiger als eine kalte Maschine. Mit anderen Worten wird erfindungsgemäß die wunschgemäß zu „vernichtende” kinetische Energie des Kraftfahrzeugs zum Vorwärmen der Verbrennungskraftmaschine genutzt. In einer Gesamtbilanz zu Kraftstoffverbrauch und Emission ist dies günstiger als die einseitige Maximierung der Rekuperationsleistung. Es kann sogar vertretbar sein, die Verbrennungskraftmaschine, während sie bei geschlossener Trennkupplung mitgeschleppt wird, geringfügig mit Treibstoff zu versorgen, um Ihre Erwärmung zu beschleunigen. Alternativ kann die Erwärmung während der Verzögerung dadurch begünstigt werden, dass die Ventile – geeignete Ventilsteuerung vorausgesetzt – geschlossen bleiben, sodass keine Wärme durch Gasaustausch im Zylinder verloren geht. Auch eine Kombination ist denkbar, wobei Wärme nur gezielt an den Abgastrakt abgegeben wird, sodass die Abgase eine im Hinblick auf den Emissionsschutz günstigere Temperatur erhalten.Thus, the co-rotation of the coupled internal combustion engine leads to their heating by friction. This has advantages when the vehicle is to be operated at a later time in the coupled driving mode, that is, when the internal combustion engine is started to provide positive torque to the drive train. The same applies if the internal combustion engine off and the vehicle is operated in the purely electric driving mode, with a cooling of the internal combustion engine is prevented. A preheated or kept warm internal combustion engine works namely in terms of fuel consumption and emissions significantly cheaper than a cold machine. In other words, according to the invention, the desired "killing" kinetic energy of the motor vehicle for preheating the internal combustion engine is used. In an overall assessment of fuel consumption and emissions, this is more favorable than the unilateral maximization of recuperation performance. It can even acceptable, the internal combustion engine, while being entrained with the clutch disconnected, to supply slightly with fuel to accelerate their warming. Alternatively, the heating during deceleration may be facilitated by keeping the valves closed, assuming appropriate valve control, so that no heat is lost through gas exchange in the cylinder. A combination is also conceivable, with heat being emitted only specifically to the exhaust gas tract, so that the exhaust gases receive a more favorable in terms of emission protection temperature.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden, speziellen Beschreibung und der Zeichnung.Further features and advantages of the invention will become apparent from the following, specific description and the drawings.
Kurze Beschreibung der ZeichnungShort description of the drawing
Es zeigtIt shows
Ausführliche Beschreibung bevorzugter AusführungsformenDetailed description of preferred embodiments
Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Antriebsstrang
Im Fall, dass das angeforderte Bremsmoment, d. h. das Soll-Bremsmoment, kleiner als das hypothetische Schleppmoment der Verbrennungskraftmaschine
Als Vorsteuergrößen für diese Drehzahlregelung der elektrischen Maschine dienen während des Schließvorgangs der Trennkupplung
Hierdurch wird erreicht, dass, wann immer möglich, das Schleppmoment der Verbrennungskraftmaschine
Natürlich stellen die in der speziellen Beschreibung diskutierten und in der Figur gezeigten Ausführungsformen nur illustrative Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dar. Dem Fachmann ist im Lichte der hiesigen Offenbarung ein breites Spektrum an Variationsmöglichkeiten an die Hand gegeben.Of course, the embodiments discussed in the specific description and shown in the figure represent only illustrative embodiments of the present invention. In the light of the disclosure herein, those skilled in the art will be offered a wide range of possible variations.
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- Antriebsstrangpowertrain
- 1212
- VerbrennungskraftmaschineInternal combustion engine
- 1414
- elektrische Maschineelectric machine
- 1616
- Antriebdrive
- 1818
-
Ausgangswelle von
14 Output shaft of14 - 2020
-
Eingangswelle von
14 Input shaft of14 - 2222
- Trennkupplungseparating clutch
- 2424
-
Kurbelwelle von
12 Crankshaft of12 - 2626
- Steuereinheitcontrol unit
- 2828
- Fahrpedalaccelerator
- 3030
- Bremspedalbrake pedal
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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- DE 102007008477 A1 [0002] DE 102007008477 A1 [0002]
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