Titel

Verfahren zur Drehzahlregelung

Stand der Technik

Die vorliegende Erfindung betrifft die Drehzahlregelung in einem Hybridantrieb.

In konventionellen Fahrzeugantrieben mit nur einem Verbrennungsmotor werden zur Drehzahlregelung Gerätesteuerungen eingesetzt, welche nach einem Anlassen des Verbrennungsmotors dessen Drehzahl auf der Basis einer Differenz zwi- sehen einer Soll-Drehzahl und einer Ist-Drehzahl regeln, wie es beispielsweise in der Druckschrift DE 600 15 820 T2 beschrieben ist. Eine derartige Drehzahlregelung ist jedoch zur Ausregelung von Drehzahlschwingungen, welche beispielsweise beim Einkuppeln eines Verbrennungsmotors in einem Hybridantrieb aufgrund von schnell aufeinander folgenden Drehzahländerungen nicht geeignet.

Fig. 1 zeigt beispielhaft einen Triebstrang eines Hybridfahrzeugs mit einem Verbrennungsmotor 101 , welcher mittels einer Trennkupplung 103 mit einem Elektromotor koppelbar ist. Der Triebstang umfasst ferner ein dem Elektromotor 105 nachgeordneter Drehmomentenwandler 107 sowie ein Verteilergetriebe 109. Die Trennkupplung 103 umfasst zur Drehschwingungsdämpfung üblicherweise eine oder mehrere Bogenfedern, welche bei einem schnellen Schließen der Trennkupplung 103 zum Anlassen des Verbrennungsmotors 101 komprimiert werden. Dadurch wird eine Drehschwingung zwischen dem Verbrennungsmotor 101 und dem Elektromotor 105 angeregt, welche sich durch starke Momentenausschläge eines Drehzahlreglers negativ auf die Drehzahlregelung auswirken können. Diese Schwingungen weisen darüber hinaus eine Frequenz auf, welche zu hoch ist, um eine effiziente Ausregelung der Drehschwingungen unter anderem wegen der Antriebsträgheit zuzulassen, so dass die vorgenannten Momentenausschläge des Drehzahlreglers sich besonders stark auswirken können. Fig. 2 zeigt beispielsweise einen Verlauf der Drehzahlschwingungen, welche beim Schließen der Trennkupplung 103 zum Zeitpunkt 201 entstehen. Der Verlauf 203 verdeutlicht einen Drehzahlverlauf des Verbrennungsmotors, während der Verlauf 205 eine Drehzahl des Elektromotors zeigt. In Fig. 2 ist deutlich zu erkennen, dass nach einem Schließen der Trennkupplung 103 sowohl die Drehzahl des Elektromotors 105 als auch die Drehzahl des Verbrennungsmotors 101 schwingen. Diese Schwingungen können auf der Basis eines einzigen festen Sollwertes jedoch nicht effizient ausgeregelt werden.

Offenbarung der Erfindung

Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass in einem Hybridantrieb mit zumindest zwei Antriebsquellen die Drehzahl der jeweiligen Antriebsquelle in vorteilhafter Weise auf der Basis einer von den Drehzahlen beider Aggregate abhängigen Größe, beispielsweise auf der Basis eines Mittelwertes zwischen den Drehzahlen beider Aggregate, geregelt werden kann. Dadurch wird eine Drehzahlregelgüte verbessert, so dass insbesondere eine Startphase eines Verbrennungsmotors komfortabler gestaltet werden kann. Ferner können hohe Momentenausschläge durch den Drehzahlregler vermieden werden, so dass ein Einkuppeln eines Ver- brennungsmotors ruckfreier gestaltet werden kann.

Gemäß einem Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Drehzahlregelung in einem Hybridantrieb eines Fahrzeugs mit einer ersten Antriebsquelle, beispielsweise einem Verbrennungsmotor, und einer zweiten Antriebsquelle, bei- spielsweise einem Elektromotor. Das Verfahren umfasst das Bestimmen einer

Drehzahlgröße, welche von einer Drehzahl der ersten Antriebsquelle und einer Drehzahl der zweiten Antriebsquelle abhängig ist, und Regeln einer Drehzahl der ersten Antriebsquelle und/oder einer Drehzahl der zweiten Antriebsquelle auf der Basis der Drehzahlgröße zur Schwingungsreduktion.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Drehzahlgröße ein Mittelwert, beispielsweise ein arithmetischer oder ein gewichteter Mittelwert, zwischen der Drehzahl der ersten Antriebsquelle und der Drehzahl der zweiten Antriebsquelle. Dadurch kann die Bestimmung der Drehzahlgröße in vorteilhafter weise besonders ein- fach durchgeführt werden. Gemäß einer Ausführungsform kann die erste Antriebsquelle an einen Antriebsstrang, welcher durch die zweite Antriebsquelle angetrieben wird, beispielsweise mittels einer Trennkupplung eingekuppelt werden. Die Regelung der Drehzahl auf der Basis der Drehzahlgröße kann daher insbesondere beim Einkuppeln der ersten Antriebsquelle an den Antriebsstrang des Fahrzeugs durchgeführt werden. Dadurch wird in vorteilhafter weise sichergestellt, dass den während des Einkuppelvorgangs auftretenden Drehzahlschwingungen schnell entgegengewirkt werden kann.

Gemäß einer Ausführungsform wird zur Bestimmung der Drehzahlgröße die

Drehzahl der ersten Antriebsquelle mit einer Drehträgheit der ersten Antriebsquelle verknüpft. Zusätzlich oder alternativ kann bei der Bestimmung der Drehzahlgröße die Drehzahl der zweiten Antriebsquelle mit einer Drehträgheit der zweiten Antriebsquelle verknüpft werden. Bei den Verknüpfungen kann es sich beispielsweise um Gewichtungen handeln, wobei beispielsweise die jeweiligen

Drehzahlwerte mit einem auf die jeweilige Drehträgheit hinweisenden Faktor ge- wichtet werden können. Hierzu können die Drehträgheiten der Antriebsquelle bestimmt werden. Dadurch werden in vorteilhafter Weise zur Schwingungsreduktion auch Trägheitsmomente der jeweiligen Antriebsquellen berücksichtigt, so dass eine noch effizientere Schwingungsreduktion möglich ist.

Gemäß einer Ausführungsform wird die Regelung der Drehzahl auf der Basis der Drehzahlgröße bei einem Überschreiten oder Unterschreiten der Drehzahl der zweiten Antriebsquelle durch die Drehzahl der ersten Antriebsquelle aktiviert. Die Regelung kann beispielsweise aktiviert werden, wenn sich die Drehzahlverläufe der beiden Antriebsquellen kreuzen. Dadurch kann in vorteilhafter weise ein einfaches Kriterium zur Aktivierung der Regelung herangezogen werden.

Gemäß einer Ausführungsform kann nach Ablauf der Regelung der Drehzahlre- gelung die Drehzahl auf der Basis der Drehzahl der ersten Antriebsquelle oder der zweiten Antriebsquelle durchgeführt werden. Dabei betrifft die Drehzahlregelung eine Regelung der Drehzahl der ersten Antriebsquelle und/oder eine Regelung der Drehzahl der zweiten Antriebsquelle. Somit kann in vorteilhafter weise nach einer Ausregelung der Drehzahlschwingungen zu einem Standardregelver- fahren zur Regelung der Drehzahl zurückgegriffen werden. Gemäß einer Ausführungsform wird die Regelung der Drehzahl auf der Basis der Drehzahlgröße nur bis zu einer vorbestimmten Anzahl von Überschreitungen und/oder Unterschreitungen der Drehzahl der zweiten Antriebsquelle durch die Drehzahl erste Antriebsquelle durchgeführt. Somit wird sichergestellt, dass das Verfahren zur Reduktion der Drehzahlschwingungen nur gezielt und für eine begrenzte Zeit eingesetzt wird.

Gemäß einer Ausführungsform wird zur Regelung der Drehzahl eine Differenz zwischen der Drehzahlgröße und einer Soll-Drehzahl bestimmt, so dass die Re- gelung in vorteilhafter weise anhand von Standardregelverfahren durchgeführt werden kann.

Gemäß einer Ausführungsform wird zum Aktivieren der Regelung auf der Basis der Drehzahlgröße eine Schwingung der Drehzahl der ersten Antriebsquelle oder der Drehzahl der zweiten Antriebsquelle, beispielsweise ein erstes Überschreiten oder Unterschreiten der Drehzahl der zweiten Antriebsquelle durch die Drehzahl der ersten Antriebsquelle erfasst. Dadurch können in einfacher Weise relative Schwingungen der Drehzahlen der beiden Antriebsquellen, erfasst werden.

Gemäß einem Aspekt betrifft die Erfindung eine programmtechnisch eingerichtete Vorrichtung, beispielsweise ein Steuergerät, welche ausgebildet ist, ein Computerprogramm zum Ausführen des Verfahrens zur Reduktion von Drehzahlschwingungen auszuführen. Die programmtechnisch eingerichtete Vorrichtung kann beispielsweise in Software oder in Hardware implementiert werden.

Weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden Bezug nehmend auf die beiliegenden Figuren erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Triebstrang eines Hybridfahrzeugs;

Fig. 2 einen Verlauf von Drehzahlschwingungen beim Schließen einer Trennkupplung;

Fig. 3 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Schwingungsreduktion;

Fig. 4 eine Mittelwertbildung zur Bestimmung einer Drehzahlgröße; und Fig. 5 eine Implementierung des Verfahrens zur Drehzahlregelung.

Fig. 3 zeigt einen Ablauf eines Verfahrens zur Drehzahlregelung in einem Hyb- ridantrieb mit einer ersten Antriebsquelle, beispielsweise einem Verbrennungsmotor, und einer zweiten Antriebsquelle, beispielsweise einem Elektromotor. Das Verfahren umfasst den Schritt 301 des Bestimmens einer Drehzahlgröße, welche von einer Drehzahl der ersten Antriebsquelle und/oder von einer Drehzahl der zweiten Antriebsquelle abhängig ist, und den Schritt 303 des Regeins der Dreh- zahl der ersten Antriebsquelle und/oder der Drehzahl der zweiten Antriebsquelle auf der Basis der Drehzahlgröße.

Zur Bestimmung der Drehzahlgröße kann beispielsweise ein Mittelwert zwischen der Drehzahl der ersten Antriebsquelle und der Drehzahl der zweiten Antriebs- quelle gebildet werden. Dieser Mittelwert kann bevorzugt als ein Drehzahl-Istwert für die Regelung verwendet werden. Dadurch ist es beispielsweise möglich, die Drehzahlschwingungen, welche beispielsweise durch eine Bogenfeder der Trennkupplung hervorgerufen werden, zu unterdrücken oder sogar zu vermeiden. Sollte das gesamte Drehzahlniveau bei Berücksichtigung der Drehzahlen der ersten Antriebsquelle und der zweiten Antriebsquelle zu hoch oder zu niedrig sein, so kann das Verfahren dennoch unterstützend eingreifen und das Drehzahlniveau absenken oder anheben. Durch die Verwendung der Drehzahlgröße werden hohe Momentenausschläge des Drehzahlreglers, welche auf die Drehzahlschwingungen zurückzuführen sind, vermieden bzw. reduziert, wodurch der Fahrkomfort steigt.

Die Mittelwertbildung kann beispielsweise gezielt aktiviert werden, so dass deren Dauerbetrieb nicht notwendig ist. Eine Möglichkeit zur Aktivierung der Mittelwertbildung besteht darin, beispielsweise eine erste Drehzahlkreuzung zwischen der Drehzahl der ersten Antriebsquelle, beispielsweise des Verbrennungsmotors, und der zweiten Antriebsquelle, beispielsweise des Elektromotors, zu erfassen. Eine Drehzahlkreuzung kann beispielsweise dann erfasst werden, wenn ein Verlauf der Drehzahl der ersten Antriebsquelle einen Verlauf der Drehzahl der zweiten Antriebsquelle kreuzt, wie es beispielsweise in Fig. 4 anhand eines Verlaufs 401 der Drehzahl des Verbrennungsmotors, eines Verlaufs 403 einer Drehzahl eines Elektromotors und anhand eines Verlaufs 405 eines Mittelwertes über bei- de Drehzahlverläufe, welcher als eine Ist-Drehzahl für einen Regler verwendet wird. Die in Fig. 4 dargestellten Drehzahlkreuzungen 407 können dazu verwendet werden, ein Kriterium für eine Aktivierung der Mittelwertbildung bereitzustellen. Die Mittelwertbildung kann auch für eine beispielsweise parametrierbare An- zahl von Drehzahlkreuzungen 407 aktiv bleiben.

Fig. 5 verdeutlicht eine Implementierung der Drehzahlregelung in Software oder in Hardware, bei der einem Subtraktionselement 501 über einen ersten Eingang 503 eine Soll-Drehzahl und über einen zweiten Eingang 505 eine Ist-Drehzahl zugeführt werden. Eine Differenzdrehzahl wird über einen Ausgang 507 des Subtraktionselementes 501 einem Drehzahlregler zugeführt.

Zum Bestimmen der Ist-Drehzahl ist ferner ein Schaltelement 51 1 mit einem ersten Eingang 513 und einem zweiten Eingang 515 vorgesehen. Die Eingänge 513 und 515 sind in Abhängigkeit von einem Steuersignal 517 auf einen Ausgang des

Schaltelementes 51 1 schaltbar. So kann beispielsweise an dem ersten Eingang 513 ein Wert angelegt werden, welcher beispielsweise eine Drehzahl des Verbrennungsmotors oder des Elektromotors repräsentiert. An den zweiten Eingang 515 kann hingegen der Mittelwert zwischen den Drehzahlen des Elektromotors und des Verbrennungsmotors angelegt werden. Wird beispielsweise die in Fig. 4 dargestellte Drehzahlkreuzung erfasst, so kann mittels des Steuersignals 517 der Drehzahlmittelwert auf den Ausgang des Schaltelementes 51 1 geschaltet und als ein Ist-Drehzahlwert verwendet werden. Es ist jedoch möglich, das Steuersignal 517 zum Durchschalten des Drehzahlmittelwertes auf den Ausgang des Schalt- elementes 511 nach einer vorbestimmten Anzahl der Schwingungsamplituden zu erzeugen, so dass insgesamt eine Anzahl an Schwingungsamplituden eingestellt werden kann, welche durch die Regelung ignoriert wird.

Zur Berechnung des Mittelwertes kann beispielsweise ein arithmetischer Mittel- wert gemäß der Formel

riMittel ⁼ (riEIM ^{+ n} Eng)/2

bestimmt werden. Darin bezeichnen n _M ιttei den Drehzahlmittelwert, Π _EIM die Dreh- zahl des Elektromotors und n _Eng die Drehzahl des Verbrennungsmotors. Bei stark unterschiedlichen Drehträgheiten der beiden Antriebsquellen ist es jedoch mög- lich, die jeweiligen Drehträgheiten bei der Berechnung des Mittelwertes zu berücksichtigen. Dies ist insbesondere von Vorteil, wenn die vorgenannte Bogenfe- der beide Antriebsquellen stark anregt, so dass die Antriebsquelle mit der kleineren Trägheit größere Schwingungsamplituden ausführt.