WO2004106104A1 - Kraftfahrzeug und elektronische steuereinrichtung dafür - Google Patents

Kraftfahrzeug und elektronische steuereinrichtung dafür Download PDF

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electrical machine
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Definitions

  • the invention relates to a motor vehicle and an electronic control device therefor.
  • the invention relates to an electronic motor vehicle control device for controlling an internal combustion engine and at least one electrical machine, both of which are or can be connected to a drive train of the motor vehicle, the electrical machine being operable at least as a generator, but preferably also as an electric motor.
  • a motor vehicle drive device of this type is known from DE 100 46 631 AI. It discloses a method for regulating a generator in a motor vehicle, wherein a generator feeds an electrical system with consumers and at least one battery.
  • the setpoint value of the generator output voltage is specified as a function of driving state variables in such a way that electrical energy is fed into the vehicle electrical system when the vehicle is braked or coasting.
  • the generator voltage determines the direction and the size of the electrical charge flow on the battery, so that there are charging and discharging cycles.
  • the object of the invention is to use an electric machine, in particular in its generator operation, to generate torques with better efficiency.
  • This object is achieved according to the invention with the help of at least one map and with the help of algorithms which are stored in the electronic control device and enable the calculation and generation of signals by the electronic control device.
  • loss moments of the generator can be included in the loss moments of the entire drive train and the range of possible torques of the generator for torque control in the drive train can be taken into account.
  • At least one diagram is stored in the control device, which diagram shows the relationship between a large number of speed values, excitation current values and torque values of the electrical machine as a generator represents at least one specific on-board voltage value, and that the control device is designed to determine the associated actual drag torque actual value of the electrical machine as a generator from the diagram data on the basis of a speed value and an excitation current value, the control device being designed to do this to use the current actual speed value and the current excitation current actual value of the electrical machine.
  • drag torques are generated in particular by the electrical machine operated as a generator and by an air conditioning system of the motor vehicle, if present.
  • the moments specified by the manufacturer of the electrical machine are very imprecise, so that even machines of the same type on which the same moments are indicated have large torque deviations from the specified data.
  • the invention has the advantage that the torques, in particular the drag torques, of the electrical machine are calculated precisely on the basis of current actual operating values. Torque reserves of the internal combustion engine (torque generated by the internal combustion engine to cover an external torque request to the motor vehicle by the driver or an automatic speed sensor) can thus be eliminated or made smaller.
  • the stated object is achieved in that at least one diagram is stored in the control device, which diagram shows the relationship between a plurality of speed values, excitation current values and torque values of the electrical machine Generator at at least one specific on-board voltage value, and that the control device is designed to determine from the diagram data on the basis of a speed value and a torque value, respectively, the associated excitation current value, the control device being designed to use a value that corresponds to the respective Current actual speed value of the electrical machine corresponds, and at the same time to use a torque value which is dependent on an external torque request to the vehicle, the control device then giving an excitation current value corresponding to the torque value to the electrical machine in order to at least partially admit the external torque request by the electrical machine fulfill.
  • the recuperation mode of the electrical machine (electrical machine as a generator for braking the motor vehicle and generating electricity from the kinetic energy of the motor vehicle) and when the internal combustion engine is relieved by reducing the drag torque of the electrical machine when it is operated as a generator, or by using the electrical machine as an electric motor, for example immediately after starting the internal combustion engine or when accelerating the motor vehicle, it is always only about torque requests and not voltage requests.
  • the torque of the electrical machine is controlled or regulated by specifying electrical voltage values, then the actual actual torque values of the electrical machine are very strong and cannot be predicted dependent on the respective state of charge of the electrical battery to which the electrical machine and the vehicle electrical system are connected of the motor vehicle are connected.
  • the invention has the advantage that the electrical machine can be controlled or regulated by torque specifications.
  • the two embodiments A and B can be used independently of one another or in combination with one another. If the embodiment A is also used in the embodiment B, then there is the further advantage that the embodiment A provides more precise values for the control or regulation of the electrical machine and the internal combustion engine for the embodiment B.
  • control devices of both embodiments A and B are designed for intermittent interrogation and calculation of the relevant values and contain an electronic clock generator for this.
  • the electrical machine is connected or connectable to the drive train of the motor vehicle.
  • This drive connection does not normally form a ratio 1: 1, but in such a way that the electrical machine has a higher speed than the drive train, for example a three times higher speed. In this way, the electrical machine can be connected to the drive train at any point, for example between the internal combustion engine and a manual transmission of the drive train.
  • the translation of this drive connection of the electrical machine is taken into account by the control device when calculating the speed of the electrical machine by means of a corresponding transmission factor. If the electrical machine is connected to the travel drive train by the drive connection between the manual transmission and driven wheels, then a transmission factor of the manual transmission must also be taken into account by the control device.
  • the invention relates to an electronic control device of the type described and also to drive trains equipped therewith and motor vehicles equipped therewith.
  • the invention is described below with reference to the accompanying drawings based on preferred embodiments. Show in the drawings
  • FIG. 1 schematically shows a motor vehicle with an electronic control device according to the invention
  • FIG. 2 shows a diagram of data that is stored in the electronic control device and can be read or calculated as a diagram by an algorithm
  • FIG. 3 shows a further diagram with data which are stored in the electronic control device and can be read or calculated as a diagram by an algorithm.
  • FIG. 1 schematically shows parts of a motor vehicle 2 and an electronic control device 4 for controlling an internal combustion engine 6 and at least one electrical machine 8.
  • the internal combustion engine 6 is connected to at least one drivable vehicle axle 14 via a drive train 10, which preferably contains a variable-ratio transmission 12 Drive of vehicle wheels 16 connected or connectable by drive.
  • a switchable clutch 18 is preferably provided in the strand section 20 between the internal combustion engine ⁇ and the transmission 12.
  • the electrical machine 8 is connected via a drive connection 22, e.g. B. a gear stage, drivingly connected or connectable to the drive train 10, preferably at a point between the internal combustion engine 6 and the switchable clutch 18. According to another embodiment, this point 24 could also be between the clutch 18 and the gear 12 or between the gear 12 and the drivable vehicle axle 14. In this case, the speed of the electrical machine 8 is relative to the speed
  • the crankshaft 26 of the internal combustion engine 6 not only takes into account the transmission ratio of the drive connection 22, but also the transmission ratio of the transmission 12 between its transmission input and transmission output. In an embodiment of the type shown in FIG.
  • the transmission ratio of the drive connection 22 is preferably approximately 1: 3, so that the electrical machine rotates approximately three times as fast as the crankshaft 26 of the internal combustion engine 6.
  • the control device 4 recognizes each Current speed of the electrical machine 8 at the firing order or the crankshaft speed of the internal combustion engine 6
  • the electronic control device 4 can be designed in the form of a single device or in the form of several devices.
  • the control device includes, as only indicated schematically, an engine control unit 4-1 for controlling the internal combustion engine 6, an onboard power supply control unit 4-2 for controlling an onboard power supply 28, in particular the state of charge of one or more batteries 30 and a coordinator 4-3 for control or regulation of the internal combustion engine 6 and the electrical machine 8 depending on the one hand on the electrical state of the vehicle electrical system 28 or its battery 30 and on the other hand on external torque requirements for the vehicle.
  • External torque requirements can the vehicle z. B. be given by a driver via an accelerator pedal 32 and a brake pedal 34 or by an automatic vehicle speed control device 36, which are connected to the control device 4 via control lines.
  • the vehicle speed control device can, for example, be designed to maintain a constant vehicle speed, regardless of changing driving resistance caused by e.g. B. Uphill and downhill. Such a vehicle speed control is known under the name "cruise control". Furthermore, the vehicle speed control device 36 can be designed to brake the vehicle in dependence on the distance from obstacles in front of the vehicle or if the vehicle is omitted. accelerate again. However, the invention can also be used to advantage if no automatic vehicle speed control device 36 is provided.
  • the electrical machine 8 has a power generator output 38, which can be single-phase or multi-phase and is electrically connected to the electrical system 28. Furthermore, the electrical machine 8 has an excitation winding connection 40, which is electrically connected to the electronic control device 4, preferably to its coordinator 4-3.
  • the vehicle electrical system 28 includes, for example, interior lighting and exterior lighting, which are shown schematically at 42. It may also have an air conditioner, which is shown schematically at 44.
  • electric motors 46 can be provided, for example as window regulators or sunroof drives. This list is only an example and does not exclude other electricity consumers on board a motor vehicle.
  • At least one diagram is stored in the electronic control device 4, which represents the relationship between a plurality of speed values “n”, excitation current values “IE” and torque values “M” of the electrical machine 8 as a generator with at least one specific on-board voltage value.
  • the control device 4 is also designed to determine the associated actual drag torque actual value of the electrical machine 8 as a generator from the diagram data on the basis of a speed value "n” and an excitation current value "IE”.
  • the control device 4 is designed to use the current actual speed value and current excitation current actual value "IE" of the electrical machine 8 for this purpose.
  • the diagram can only be created for tests for a specific on-board voltage of the on-board electrical system 28, because the diagram values change with the on-board voltage.
  • a plurality of said diagrams are preferably stored in control device 4, each diagram containing the mentioned values for a different on-board voltage value, and wherein control device 4 is designed to select the diagram which was created for the on-board voltage value that corresponds to that current on-board voltage actual value comes closer than the on-board voltage value from other diagrams.
  • control device 4 is designed to calculate interim values in the cases in which the current on-board voltage actual value does not match any of the on-board voltage values for which the diagrams were created.
  • an algorithm is stored in the control device 4, which defines the relationship between the rotational speed “n” and the electrical on-board voltage for the electrical machine 8, and the control device 4 is designed to use this algorithm to calculate intermediate values in the Cases in which the current on-board voltage actual value does not match any of the on-board voltage values for which the diagrams were created.
  • the manufacturer of the electrical machine 8 frequently creates the diagrams only for a limited range of operating values, for example only for excitation currents of 2 amperes and more, but not for lower excitation currents and therefore also not for small torques. Therefore, according to a special embodiment of the invention, for the cases in which the diagram values are only stored for certain value ranges, an algorithm is stored in the control device 4, by means of which the control device uses a current excitation current actual value beyond the stored value ranges. can calculate in situations in which current values lie outside the stored value ranges.
  • FIG. 2 shows a preferred embodiment of diagrams for the electrical machine 8 as a generator, in which the speed values "n" on one diagram axis "n", the torque values "M” on another diagram axis "M”, and the excitation currents "IE” as curves IE1, IE2, IE3, up to any number of IEn are stored in the field between the diagram axes.
  • An algorithm is stored in the control device 4, by means of which the respectively associated third value can be determined from two different of these values, e.g. B. can be read out or calculated.
  • the control device 4 is preferably designed for any of the aforementioned variants, in order to control or regulate the internal combustion engine 6 as a function of the respectively determined actual drag torque actual value "M" of the electrical machine 8, in addition to controlling the internal combustion engine 6 by the Control device 4 as a function of an external drive torque request 32, 34, 36 to the motor vehicle 2, so that the control device 4 requests a resultant torque from the internal combustion engine which results from the external drive torque request 32, 34, 36 and at least part of the actual drag torque value of the electrical machine 8 in generator mode.
  • At least one diagram is stored in the control device 4, which represents the relationship between a plurality of speed values "n", excitation current values IE and torque values "M” of the electrical machine 8 as a generator with at least one specific on-board voltage value ,
  • the control device 4 is designed to derive data from the diagram on the basis of a speed value “n” and a torque value “M” to determine the associated excitation current value "IE”, the control device being designed to use a value for this which corresponds to the current actual speed value "n” of the electric machine 8, and at the same time to use a torque value "M” which is from a external torque request 32, 34, 36 is dependent on the vehicle.
  • the control device 4 then outputs an excitation current value “IE” corresponding to the torque value “M” to the electrical machine 8 in order to at least partially fulfill the external torque request 32, 34, 36 by the electrical machine 8.
  • the diagram can only be created by tests for a specific on-board voltage of the on-board network 28 because the diagram values of the on-board voltage change. Therefore, the control device 4 preferably stores a multiplicity of the aforementioned diagrams, each diagram containing the mentioned values for a different on-board voltage value, and the control device 4 is designed to select the diagram which was created for the on-board voltage value which corresponds to that current on-board voltage actual value comes closer than the on-board voltage value from other diagrams.
  • control device 4 is designed to calculate interim values in the cases in which the current on-board voltage actual value does not match any of the on-board voltage values for which the diagrams were created.
  • an algorithm is stored in the control device 4, which defines the relationship between its speed "n” and electrical on-board voltage for the electrical machine 8, and the control device 4 is designed to use this algorithm to calculate intermediate values in the cases in which the current on-board voltage actual value is not voltage values for which the diagrams were created.
  • the manufacturer of the electrical machine 8 frequently creates the diagrams only for a limited range of operating values, for example only for excitation currents of 2 amperes and more, but not for lower excitation currents and therefore also not for small torques. Therefore, according to a special embodiment of the invention, for the cases in which the diagram values are only stored for certain value ranges, an algorithm is stored in the control device 4, by means of which the control device can calculate a current actual excitation current value beyond the stored value ranges Situations in which current values lie outside the saved value ranges.
  • FIG. 2 shows a preferred embodiment of diagrams for the electrical machine 8 as a generator, in which the speed values "n" on one diagram axis "n", the torque values "M” on another diagram axis "M”, and the excitation currents "IE” as curves IE1, IE2, IE3 up to any number of IEn are stored in the field between the diagram axes.
  • An algorithm is stored in the control device 4, by means of which the respectively associated third value can be determined from two different of these values, e.g. B. can be read out or calculated.
  • FIG. 3 shows a diagram for the electrical machine as a generator, in which the speed values "n" on one diagram axis "n", the excitation current values “IE” on another diagram axis "IE”, and the torque values "M” as curves Ml, M2, M3, ... Mn are stored in the field between the diagram axes n, M.
  • An algorithm is stored in the control device 4, by means of which the respectively associated third party of these values can be calculated from two different of these values.
  • Each of the two types of diagrams of FIGS. 2 and 3 can be used for both embodiments A and B.
  • the type of diagram in FIG. 2 results in less computation work by the control device 4 for A
  • the type of diagram in FIG. 3 results in less computation work by the control device 4 for B, and thus shorter response times.
  • a and B can have common or separate diagrams.
  • the control device 4 of the embodiment B is preferably designed to use the excitation current value on the electrical machine 8 to set a recuperation braking torque as a function of the external torque request 32, 34, 36 for converting the kinetic energy of the motor vehicle into electrical current.
  • control device 4 contains the functions of both embodiments A and B in combination.
  • a particular advantage of the invention is the pre-calculation of the torques of the electrical machine.
  • a conventional starter / generator can be used as an electrical machine, but an electrical machine, e.g. B. as a generator, also via a LIN interface (LIN: local interconnect network), which is part of the electronic control device 4.
  • LIN local interconnect network
  • the electronic control device 4 contains functions or algorithms by means of which missing input signals of the coordinator of the control device 4 can be calculated from the output signals of a LIN generator (electrical machine 8 in generator operation). Among other calculations the torque sizes for the coordinator are also calculated in advance (torque pre-calculation).
  • the function cycle time is 50ms, for example. All output signals are preferably initialized with the value 0.
  • a LIN generator is used instead of a starter / generator, the LIN generator cannot deliver all signals like a starter / generator. Since these signals are required in the functions of the coordinator of the control device 4 described below, a certain function is provided in the control device, by means of which the missing signals are calculated from LIN generator quantities.
  • the output signals of this function are: a) Generator current.
  • the current value of the generator current is determined from one of the characteristic maps mentioned above the speed and the excitation current of the generator.
  • a generator identification stored in the control device 4 automatically recognizes which generator is used and which map is to be used. If the current voltage of the vehicle electrical system deviates from the voltage of the map, the generator current is corrected accordingly.
  • a correction current is determined from the characteristic diagram via speed and voltage and is offset against the generator current.
  • generator efficiency The current value of the generator efficiency is determined from the map over the speed and the power of the generator. The generator identification identifies which generator is installed and which map is to be used.
  • generator torque The current value of the generator torque is calculated by the control device 4 from the current value of current, voltage, efficiency and speed.
  • Generator charging torque The current value of the generator charging torque is calculated by the control device 4 from the on-board electrical system quantities charging voltage, charging current, generator efficiency and generator speed. If you are in the charging mode (battery charging mode), the current generator torque is switched over.
  • Maximum statically possible torque is determined from the characteristic diagram via speed and voltage and is offset against the generator current.
  • the maximum power that can be consumed by the on-board electrical system is calculated by the control device 4 from the on-board electrical system quantities recuperation voltage and recuperation current.
  • the maximum power of the LIN generator is determined from a characteristic curve of the speed of the diagram (the generator identification data is used to identify which generator is installed and which characteristic curve is to be used). Of these two sizes, the smaller one is used, which is the narrower limitation for the system.
  • the current maximum possible torque of the LIN generator is calculated from this variable with the help of the current efficiency and the speed. f)
  • the maximum dynamically possible torque is equal to the maximum statically possible torque.
  • Minimum statically possible torque The maximum output power of the vehicle electrical system is calculated from the vehicle electrical system sizes of minimum voltage and maximum current.
  • the minimum drag power of the LIN generator is determined by the control device 4 from an applicable fixed value using the generator speed (the stored generator identification data is used to identify which generator is installed and which fixed value is to be used). Of these two sizes, the larger one is used, which is the narrower limitation for the system.
  • the currently minimal possible torque of the LIN generator is calculated from this variable with the help of the current efficiency and the speed. h) Minimum dynamically possible torque equals minimally statically possible torque.

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Abstract

Kraftfahrzeug (2) und elektronische Steuereinrichtung (4) dafür zur Steuerung eines Verbrennungsmotors (6) und mindestens einer elektrischen Maschine (8). Mit Hilfe von Kennfeldern und Algorithmen werden Verlustmomente der elektrischen Maschine (8) berücksichtigt und unabhängig vom Betriebszustand des gesamten Antriebsstranges (10) des Kraftfahrzeuges (2) werden der elektrischen Maschine (8) Drehmomente vorgegeben.

Description

DaimlerChrysler AG
Kraftfahrzeug und elektronische Steuereinrichtung dafür
Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug und eine elektronische Steuereinrichtung dafür. Insbesondere betrifft die Erfindung eine elektronische Kraftfahrzeug-Steuereinrichtung zur Steuerung eines Verbrennungsmotors und mindestens einer elektrischen Maschine, welche beide mit einem Fahrantriebs- strang des Kraftfahrzeuges antriebsmäßig verbunden oder verbindbar sind, wobei die elektrische Maschine mindestens als Generator, vorzugsweise jedoch auch als Elektromotor betreibbar ist.
Eine Kraftfahrezug-Antriebsvorrichtung dieser Art ist aus der DE 100 46 631 AI bekannt. Sie offenbart ein Verfahren zur Regelung eines Generators in einem Kraftfahrzeug, wobei ein Generator ein Bordnetz mit Verbrauchern und mindestens einer Batterie speist. In einem Rekuperationsbereitschaftsmodus wird der Sollwert der Generatorausgangsspannung in Abhängigkeit von Fahrzustandsgrößen so vorgegeben, dass beim Abbremsen oder im Schubbetrieb des Fahrzeugs elektrische Energie in das Bordnetz eingespeist wird. Die Generatorspannung bestimmt die Richtung und die Größe des elektrischen Ladungsflusses an der Batterie, so dass sich Ladezyklen und Entladezyklen ergeben. Ferner wird in der DE 43 07 907 AI vorgeschlagen, die Generatorspannung beim Beschleunigen des Kraftfahrzeuges zu erniedrigen, um den Verbrennungsmotor zu entlasten, und beim Abbremsen des Kraftfahrzeuges die Generatorspannung zu erhöhen, damit der Generator zur Aufladung der Batterie durch Re- kuperation von Bremsenergie mehr Leistung aufnehmen kann. Durch die an den Fahrzustand des Kraftfahrzeuges angepasste Sollwertvorgabe der Generatorspannung wird der Leistungsfluss zwischen Batterie, Generator und Verbraucher gesteuert.
Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, mit einer elektrischen Maschine, insbesondere in ihrem Generatorbetrieb erzeugbare Drehmomente mit besserem Wirkungsgrad auszunutzen.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit Hilfe von mindestens einem Kennfeld und mit Hilfe von Algorithmen gelöst, welche in der elektronischen Steuereinrichtung gespeichert sind und die Berechnung und Erzeugung von Signalen durch die elektronische Steuereinrichtung ermöglichen.
Mit Hilfe der beiden Funktionen (Kennfelder und Algorithmen) können Verlustmomente des Generators in die Verlustmomente des gesamten Antriebsstranges mit eingerechnet werden und es kann der Bereich der möglichen Drehmomente des Generators für die Momentensteuerung im Antriebsstrang berücksichtigt werden.
Außerdem ist es möglich, abhängig vom Betriebszustand des gesamten Antriebsstranges definierte Drehmomente an den Generator vorzugeben als Sollwert und einzustellen.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, im Folgenden Ausführungsform "A" genannt, wird die genannte Aufgabe dadurch gelöst, dass in der Steuereinrichtung mindestens ein Diagramm gespeichert ist, welches den Zusammenhang zwischen je einer Vielzahl von Drehzahlwerten, Erregerstromwerten und Drehmomentwerten der elektrischen Maschine als Generator bei mindestens einem bestimmten Bordspannungswert repräsentiert, und dass die Steuereinrichtung ausgebildet ist, um aus den Diagrammdaten anhand von je einem Drehzahlwert und einem Erregerstromwert den zugehörigen aktuellen Schlepp-Drehmoment- Istwert der elektrischen Maschine als Generator zu ermitteln, wobei die Steuereinrichtung ausgebildet ist, um hierfür den jeweils aktuellen Drehzahl-Istwert und aktuellen Erregerstrom-Istwert der elektrischen Maschine zu verwenden.
Vorteil der Ausführungsform A:
In einem Kraftfahrzeug-Antriebsstrang werden Schleppmomente insbesondere von der als Generator betriebenen elektrischen Maschine und von einer gegebenenfalls vorhandenen Klimaanlage des Kraftfahrzeuges erzeugt. Die vom Hersteller der elektrischen Maschine angegebenen Momente sind sehr ungenau, so dass selbst Maschinen des gleichen Typs, auf welchen die gleichen Momente angegeben sind, große Momentenabweichungen von den angegebenen Daten haben. Die Erfindung hat den Vorteil, dass die Drehmomente, insbesondere die Schleppmomente, der elektrischen Maschine genau berechnet werden anhand von jeweils aktuellen Betriebs-Istwerten. Damit können Momentenvorhalte des Verbrennungsmotors (vom Verbrennungsmotor erzeugtes Drehmoment zur Deckung einer externen Drehmomentanforderung an das Kraftfahrzeug durch den Fahrer oder einen automatischen Geschwindigkeitsgeber) eliminiert oder kleiner gemacht werden.
Weiter Merkmale der Erfindung zur Ausführungsform A sind in den Unteransprüchen 2 bis 7 enthalten.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, im Folgenden Ausführungsform "B" genannt, wird die genannte Aufgabe dadurch gelöst, dass in der Steuereinrichtung mindestens ein Diagramm gespeichert ist, welches den Zusammenhang zwischen je einer Vielzahl von Drehzahlwerten, Erregerstromwerten und Drehmomentwerten der elektrischen Maschine als Generator bei mindestens einem bestimmten Bordspannungswert repräsentiert, und dass die Steuereinrichtung ausgebildet ist, um aus dem Diagramm Daten anhand von je einem Drehzahlwert und einem Drehmomentwert den zugehörigen Erregerstromwert zu bestimmen, wobei die Steuereinrichtung ausgebildet ist, um hierfür einen Wert zu verwenden, welcher dem jeweils aktuellen Drehzahl-Istwert der elektrischen Maschine entspricht, und gleichzeitig einen Drehmomentwert zu verwenden, welcher von einer externen Drehmoment-Anforderung an das Fahrzeug abhängig ist, wobei die Steuereinrichtung dann einen dem Drehmomentwert entsprechenden Erregerstromwert an die e- lektrische Maschine gibt, um die externe Momentenanforderung mindestens teilweise durch die elektrische Maschine zu erfüllen.
Besondere Varianten der Ausführungsform B sind in den Unteransprüchen 9 bis 16 enthalten.
Vorteile der Ausführungsform B:
Im Rekuperationsbetrieb der elektrischen Maschine (elektrische Maschine als Generator zum Bremsen des Kraftfahrzeuges und Stromerzeugung aus der Bewegungsenergie des Kraftfahrzeuges) und bei Entlastung des Verbrennungsmotors durch Reduzierung des Schleppmomentes der elektrischen Maschine, wenn diese als Generator betrieben wird, oder durch Verwendung der e- lektrischen Maschine als Elektromotor, beispielsweise unmittelbar nach dem Starten des Verbrennungsmotors oder beim Beschleunigen des Kraftfahrzeuges, geht es immer nur um Drehmomentwünsche und nicht um Spannungswünsche. Wenn das Drehmoment der elektrischen Maschine durch Vorgabe von elektrischen Spannungswerten gesteuert oder geregelt wird, dann sind die tatsächlichen Ist-Drehmomentwerte der elektrischen Maschine sehr stark und nicht vorhersehbar von dem jeweiligen Ladezustand der elektrischen Batterie abhängig, an welche die e- lektrische Maschine und das Bordnetz des Kraftfahrzeuges angeschlossen sind. Die Erfindung hat den Vorteil, dass die e- lektrische Maschine durch Drehmoment-Vorgaben gesteuert oder geregelt werden kann. Dadurch ergibt sich ein stets gleiches, und damit reproduzierbares, Verhalten der elektrischen Maschine in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Drehmoment; und das Verhalten des Kraftfahrzeuges ist für bestimmte Momentenwünsche immer das gleiche, so dass der Fahrer sich an das Verhalten des Kraftfahrzeuges gewöhnen kann und keinen unvorhergesehenen Fahrzeugreaktionen ausgesetzt ist. Die beiden Ausführungsformen A und B können unabhängig voneinander oder in Kombination miteinander verwendet werden. Wenn die Ausführungsform A auch bei der Ausführungsform B verwendet wird, dann ergibt sich der weitere Vorteil, dass für die Ausführungsform B genauere Werte für die Steuerung o- der Regelung der elektrischen Maschine und des Verbrennungsmotors von der Ausführungsform A zur Verfügung gestellt werden.
Die Steuereinrichtungen von beiden Ausführungsformen A und B sind zum taktweisen Abfragen und Berechnen der betreffenden Werte ausgebildet und enthalten einen elektronischen Taktgeber hierfür.
Die elektrische Maschine ist mit dem Fahrantriebsstrang des Kraftfahrzeuges antriebsmäßig verbunden oder verbindbar. Diese Antriebsverbindung bildet normalerweise eine Übersetzung nicht 1:1, sondern derart, dass die elektrische Maschine eine höhere Drehzahl als der Fahrantriebsstrang hat, beispielsweise eine dreimal höhere Drehzahl. Auf diese Weise kann die e- lektrische Maschine mit dem Fahrantriebsstrang an jeder beliebigen Stelle verbunden sein, beispielsweise zwischen dem Verbrennungsmotor und einem Schaltgetriebe des Fahrantriebs- stranges. Die Übersetzung dieser Antriebsverbindung der e- lektrischen Maschine wird von der Steuereinrichtung bei der Berechnung der Drehzahl der elektrischen Maschine durch einen entsprechenden Übersetzungsfaktor berücksichtigt. Wenn die e- lektrische Maschine durch die Antriebsverbindung zwischen dem Schaltgetriebe und angetriebenen Rädern mit dem Fahrantriebsstrang verbunden ist, dann muss auch ein Übersetzungsfaktor des Schaltgetriebes von der Steuereinrichtung berücksichtigt werden.
Die Erfindung betrifft eine elektronische Steuereinrichtung der beschriebenen Art und auch damit ausgerüstete Fahran- triebsstränge sowie damit ausgerüstete Kraftfahrzeuge. Die Erfindung wird im Folgenden mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen anhand von bevorzugten Ausführungsformen beschrieben. In den Zeichnungen zeigen
Fig. 1 schematisch ein Kraftfahrzeug mit einer elektronischen Steuereinrichtung nach der Erfindung,
Fig. 2 ein Diagramm von Daten, die in der elektronischen Steuereinrichtung gespeichert und durch einen Algorithmus als Diagramm lesbar oder berechenbar sind,
Fig. 3 ein weiteres Diagramm mit Daten, welche in der elektronischen Steuereinrichtung gespeichert und durch einen Algorithmus als Diagramm lesbar oder berechenbar sind.
Fig. 1 zeigt schematisch Teile eines Kraftfahrzeuges 2 und eine elektronische Steuereinrichtung 4 zur Steuerung eines Verbrennungsmotors 6 und mindestens einer elektrischen Maschine 8. Der Verbrennungsmotor 6 ist über einen Fahrantriebsstrang 10, welcher vorzugsweise ein übersetzungsvariables Getriebe 12 enthält, mit mindestens einer antreibbaren Fahrzeugachse 14 zum Antrieb von Fahrzeugrädern 16 antriebsmäßig verbunden oder verbindbar. Vorzugsweise ist eine schaltbare Kupplung 18 im Strangabschnitt 20 zwischen dem Verbrennungsmotor β und dem Getriebe 12 vorgesehen.
Die elektrische Maschine 8 ist über eine Antriebsverbindung 22, z. B. eine Getriebestufe, mit dem Fahrantriebsstrang 10 antriebsmäßig verbunden oder verbindbar, vorzugsweise an einer zwischen dem Verbrennungsmotor 6 und der schaltbaren Kupplung 18 gelegenen Stelle 24. Gemäß anderer Ausführungsform könnte diese Stelle 24 auch zwischen der Kupplung 18 und dem Getriebe 12 oder zwischen dem Getriebe 12 und der antreibbaren Fahrzeugachse 14 liegen. In diesem Falle ist für die Drehzahl der elektrischen Maschine 8 relativ zur Drehzahl der Kurbelwelle 26 des Verbrennungsmotors 6 nicht nur das Ü- bersetzungsverhältnis der Antriebsverbindung 22 zu berücksichtigen, sondern auch das Übersetzungsverhältnis des Getriebes 12 zwischen seinem Getriebeeingang und Getriebeausgang. Bei einer Ausführungsform der in Fig. 1 dargestellten Art beträgt das Übersetzungsverhältnis der Antriebsverbindung 22 vorzugsweise ungefähr 1:3, so dass die elektrische Maschine ungefähr dreimal so schnell dreht, wie die Kurbelwelle 26 des Verbrennungsmotors 6. Gemäß bevorzugter Ausführungsform erkennt die Steuereinrichtung 4 die jeweils aktuelle Drehzahl der elektrischen Maschine 8 an den Zündfolgen oder der Kurbelwellendrehzahl des Verbrennungsmotors 6
Die elektronische Steuereinrichtung 4 kann in Form eines einzigen Gerätes oder in Form von mehreren Geräten ausgebildet sein. Die Steuereinrichtung beinhaltet, wie nur schematisch angedeutet, ein Motorsteuergerät 4-1 zur Steuerung des Verbrennungsmotors 6, ein Bordnetzsteuergerät 4-2 zur Steuerung eines Bordnetzes 28, insbesondere des Ladezustandes von einer oder mehreren Batterien 30 und einen Koordinator 4-3 zur Steuerung oder Regelung des Verbrennungsmotors 6 und der elektrischen Maschine 8 in Abhängigkeit von einerseits dem e- lektrischen Zustand des Bordnetzes 28 bzw. dessen Batterie 30 und andererseits von externen Drehmomentanforderungen an das Fahrzeug. Externe Drehmomentanforderungen können dem Fahrzeug z. B. durch einen Fahrer über ein Gaspedal 32 und ein Bremspedal 34 oder durch eine automatische Fahrgeschwindigkeits- Regeleinrichtung 36 gegeben werden, die über Steuerleitungen mit der Steuereinrichtung 4 verbunden sind. Die Fahrgeschwindigkeits-Regeleinrichtung kann beispielsweise ausgebildet sein, um eine konstante Fahrzeuggeschwindigkeit einzuhalten, unabhängig von wechselnden Fahrwiderständen durch z. B. Bergauffahrt und Bergabfahrt. Eine solche Fahrgeschwindigkeitsregelung ist unter dem Namen "Tempomat" bekannt. Ferner kann die Fahrgeschwindigkeits-Regeleinrichtung 36 ausgebildet sein, um das Fahrzeug in Abhängigkeit vom Abstand von Hindernissen vor dem Fahrzeug abzubremsen oder bei Wegfall des Hin- dernisses wieder zu beschleunigen. Die Erfindung ist jedoch auch dann mit Vorteil anwendbar, wenn keine automatische Fahrzeuggeschwindigkeits-Regeleinrichtung 36 vorgesehen ist.
Die elektrische Maschine 8 hat einen Stromerzeugerausgang 38, welcher einphasig oder mehrphasig sein kann und mit dem Bordnetz 28 elektrisch verbunden ist. Ferner hat die elektrische Maschine 8 einen Erregerwicklungsanschluss 40, welcher mit der elektronischen Steuereinrichtung 4, vorzugsweise mit dessen Koordinator 4-3, elektrisch verbunden ist.
Das Bordnetz 28 beinhalten beispielsweise eine Innenbeleuchtung und eine Außenbeleuchtung, welche schematisch bei 42 dargestellt sind. Ferner kann es eine Klimaanlage haben, welche schematisch bei 44 gezeigt ist. Außerdem können Elektromotoren 46 vorgesehen sein, beispielsweise als Fensterheber oder Schiebedachantrieb. Diese Aufzählung ist nur beispielhaft und schließt andere Stromverbraucher an Bord eines Kraftfahrzeuges nicht aus.
Ausführungsform A der Erfindung:
In der elektronischen Steuereinrichtung 4 ist mindestens ein Diagramm gespeichert, welches den Zusammenhang zwischen je einer Vielzahl von Drehzahlwerten "n", Erregerstromwerten "IE" und Drehmomentwerten "M" der elektrischen Maschine 8 als Generator bei mindestens einem bestimmten Bordspannungswert repräsentiert. Die Steuereinrichtung 4 ist auch ausgebildet, um aus den Diagrammdaten anhand von je einem Drehzahlwert "n" und einem Erregerstromwert "IE" den zugehörigen aktuellen Schlepp-Drehmoment-Istwert der elektrischen Maschine 8 als Generator zu ermitteln. Die Steuereinrichtung 4 ist ausgebildet, um hierfür den jeweils aktuellen Drehzahl-Istwert und aktuellen Erregerstrom-Istwert "IE" der elektrischen Maschine 8 zu verwenden. Das Diagramm kann jeweils nur für eine bestimmte Bordspannung des Bordnetzes 28 durch Tests erstellt werden, weil sich die Diagrammwerte mit der Bordspannung ändern. Deshalb ist in der Steuereinrichtung 4 vorzugsweise eine Vielzahl von den genannten Diagrammen gespeichert, wobei jedes Diagramm die genannten Werte für einen anderen Bordspannungswert enthält, und wobei die Steuereinrichtung 4 ausgebildet ist, um jeweils das Diagramm auszuwählen, welches bei dem Bordspannungswert erstellt wurde, welcher dem aktuellen Bordspannungs-Istwert näher kommt als der Bordspannungswert von anderen Diagrammen.
Die Steuereinrichtung 4 ist gemäß bevorzugter Ausführungsform ausgebildet, um Zwischenwerte in den Fällen durch Interpolieren zu berechnen, in denen der aktuelle Bordspannungs-Istwert mit keinem der Bordspannungswerte übereinstimmt, für welche die Diagramme erstellt wurden.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist in der Steuereinrichtung 4 ein Algorithmus gespeichert, welcher für die elektrische Maschine 8 den Zusammenhang von Drehzahl "n" und elektrischer Bordspannung definiert, und die Steuereinrichtung 4 ist ausgebildet, um mittels dieses Algorithmus Zwischenwerte zu berechnen in den Fällen, in denen der aktuelle Bordspannungs-Istwert mit keinem der Bordspannungswerte übereinstimmt, für welche die Diagramme erstellt wurden.
Häufig erstellt der Hersteller der elektrischen Maschine 8 die Diagramme nur für einen begrenzten Bereich von Betriebswerten, beispielsweise nur für Erregerströme von 2 Ampere und mehr, aber nicht für niedrigere Erregerströme und damit auch nicht für kleine Drehmomente. Deshalb ist gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung für die Fälle, in denen die Diagrammwerte nur für bestimmte Wertebereiche gespeichert sind, in der Steuereinrichtung 4 ein Algorithmus gespeichert, mittels welchem die Steuereinrichtung über die gespeicherten Wertebereiche hinaus einen aktuellen Erregerstrom-Istwert be- rechnen kann, in Situationen, in denen aktuelle Werte außerhalb der gespeicherten Wertebereiche liegen.
Fig. 2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform von Diagrammen für die elektrische Maschine 8 als Generator, in welchen die Drehzahlwerte "n" auf einer Diagrammachse "n", die Drehmomentwerte "M" auf einer anderen Diagrammachse "M", und die Erregerströme "IE" als Kurven IE1, IE2, IE3, bis zu einer beliebigen Anzahl IEn im Feld zwischen den Diagrammachsen gespeichert sind. In der Steuereinrichtung 4 ist ein Algorithmus gespeichert, durch welchen jeweils aus zwei verschiedenen dieser Werte der jeweils zugehörige dritte Wert bestimmbar, z. B. herauslesbar oder berechenbar ist.
Die Steuereinrichtung 4 ist für eine beliebige der vorgenannten Varianten vorzugsweise ausgebildet, um in Abhängigkeit von dem jeweils ermittelten aktuellen Schlepp-Drehmoment- Istwert "M" der elektrischen Maschine 8 den Verbrennungsmotor 6 zu steuern oder zu regeln, zusätzlich zur Steuerung des Verbrennungsmotors 6 durch die Steuereinrichtung 4 in Abhängigkeit von einer externen Antriebs-Drehmomentanforderung 32, 34, 36 an das Kraftfahrzeug 2, so dass durch die Steuereinrichtung 4 von dem Verbrennungsmotor ein resultierendes Drehmoment gefordert wird, welches sich aus der externen An- triebs-Drehmomentforderung 32, 34, 36 und mindestens einem Teil des Schlepp-Drehmoment-Istwertes der elektrischen Maschine 8 im Generatorbetrieb zusammensetzt.
Ausführungsform B der Erfindung:
Bei der Ausführungsform B der Erfindung ist in der Steuereinrichtung 4 mindestens ein Diagramm gespeichert, welches den Zusammenhang zwischen je einer Vielzahl von Drehzahlwerten "n", Erregerstromwerten IE und Drehmomentwerten "M" der e- lektrischen Maschine 8 als Generator bei mindestens einem bestimmten Bordspannungswert repräsentiert. Die Steuereinrichtung 4 ist ausgebildet, um aus dem Diagramm Daten anhand von je einem Drehzahlwert "n" und einem Drehmomentwert "M" den zugehörigen Erregerstromwert "IE" zu bestimmen, wobei die Steuereinrichtung ausgebildet ist, um hierfür einen Wert zu verwenden, welcher dem jeweils aktuellen Drehzahl-Istwert "n" der elektrischen Maschine 8 entspricht, und gleichzeitig einen Drehmomentwert "M" zu verwenden, welcher von einer externen Drehmoment-Anforderung 32,34, 36 an das Fahrzeug abhängig ist. Die Steuereinrichtung 4 gibt dann einen dem Drehmomentwert "M" entsprechenden Erregerstromwert "IE" an die elektrische Maschine 8, um die externe Momentenanforderung 32, 34, 36 mindestens teilweise durch die elektrische Maschine 8 zu erfüllen.
Das Diagramm kann jeweils nur für eine bestimmte Bordspannung des Bordnetzes 28 durch Tests erstellt werden, weil sich die Diagrammwerte der Bordspannung ändern. Deshalb ist in der Steuereinrichtung 4 vorzugsweise eine Vielzahl von den genannten Diagrammen gespeichert, wobei jedes Diagramm die genannten Werte für einen anderen Bordspannungswert enthält, und wobwi die Steuereinrichtung 4 ausgebildet ist, um jeweils das Diagramm auszuwählen, welches bei dem Bordspannungswert erstellt wurde, welcher dem aktuellen Bordspannungs-Istwert näher kommt als der Bordspannungswert von anderen Diagrammen.
Die Steuereinrichtung 4 ist gemäß bevorzugter Ausführungsform ausgebildet, um Zwischenwerte in den Fällen durch Interpolieren zu berechnen, in denen der aktuelle Bordspannuns-Istwert mit keinem der Bordspannungswerte übereinstimmt, für welche die Diagramme erstellt wurden.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist in der Steuereinrichtung 4 ein Algorithmus gespeichert, welcher für die elektrische Maschine 8 den Zusammenhang von ihrer Drehzahl "n" und elektrischer Bordspannung definiert, und die Steuereinrichtung 4 ist ausgebildet, um mittels dieses Algorithmus Zwischenwerte zu berechnen in den Fällen, in denen der aktuelle Bordspannungs-Istwert mit keinem der Bord- spannungswerte übereinstimmt, für welche die Diagramme erstellt wurden.
Häufig erstellt der Hersteller der elektrischen Maschine 8 die Diagramme nur für einen begrenzten Bereich von Betriebswerten, beispielsweise nur für Erregerströme von 2 Ampere und mehr, aber nicht für niedrigere Erregerströme und damit auch nicht für kleine Drehmomente. Deshalb ist gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung für die Fälle, in denen die Diagrammwerte nur für bestimmte Wertebereiche gespeichert sind, in der Steuereinrichtung 4 ein Algorithmus gespeichert ist, mittels welchem die Steuereinrichtung über die gespeicherten Wertebereiche hinaus einen aktuellen Erregerstrom- Istwert berechnen kann, in Situationen, in denen aktuelle Werte außerhalb der gespeicherten Wertebereiche liegen.
Fig. 2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform von Diagrammen für die elektrische Maschine 8 als Generator, in welchen die Drehzahlwerte "n" auf einer Diagrammachse "n", die Drehmomentwerte "M" auf einer anderen Diagrammachse "M", und die Erregerströme "IE" als Kurven IE1, IE2, IE3 bis zu einer beliebigen Anzahl IEn im Feld zwischen den Diagrammachsen gespeichert sind. In der Steuereinrichtung 4 ist ein Algorithmus gespeichert, durch welchen jeweils aus zwei verschiedenen dieser Werte der jeweils zugehörige dritte Wert bestimmbar, z. B. herauslesbar oder berechenbar ist.
Fig. 3 zeit ein Diagramm für die elektrische Maschine als Generator, in welchem die Drehzahlwerte "n" auf einer Diagrammachse "n", die Erregerstromwerte "IE" auf einer anderen Diagrammachse "IE", und die Drehmomentwerte "M" als Kurven Ml, M2, M3, ... Mn im Feld zwischen den Diagrammachsen n, M gespeichert sind. In der Steuereinrichtung 4 ist ein Algorithmus gespeichert, durch welchen aus jeweils zwei verschiedenen dieser Werte der jeweils zugehörige Dritte dieser Werte berechenbar ist. Jede der beiden Arten von Diagrammen der Fig. 2 und 3 ist für beide Ausführungsformen A und B verwendbar. Die Diagrammart von Fig. 2 ergibt jedoch weniger Rechenarbeit der Steuereinrichtung 4 für A, und die Diagrammart von Fig. 3 ergibt weniger Rechenarbeit der Steuereinrichtung 4 für B und damit jeweils kürzere Reaktionszeiten. A und B können gemeinsame oder je eigene Diagramme haben.
Die Steuereinrichtung 4 der Ausführungsform B ist vorzugsweise ausgebildet, um mittels des Erregerstromwertes an der e- lektrischen Maschine 8 ein Rekuperations-Bremsmoment in Abhängigkeit von der externen Drehmomentanforderung 32, 34, 36 einzustellen zur Umwandlung von Bewegungsenergie des Kraftfahrzeuges in elektrischen Strom.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung enthält die Steuereinrichtung 4 die Funktionen von beiden Ausführungsformen A und B in Kombination.
Ein besonderer Vorteil der Erfindung ist die Vorausberechnung der Drehmomente der elektrischen Maschine. Dadurch kann als elektrische Maschine nicht nur ein üblicher Starter/Generator verwendet werden, sondern eine elektrische Maschine, z. B. als Generator, auch über eine LIN-Schnittstelle (LIN: local interconnect network) angeschlossen werden, welche Bestandteil der elektronischen Steuereinrichtung 4 ist.
Im Folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform C der Erfindung beschrieben, deren Merkmale auch auf die Ausführungsformen A und B anwendbar sind.
Die elektronische Steuereinrichtung 4 enthält hierfür Funktionen bzw. Algorithmen, durch welche aus den Ausgangssignalen eines LIN-Generators (elektrische Maschine 8 im Generatorbetrieb) fehlende Eingangssignale des Koordinators der Steuereinrichtung 4 berechenbar sind. Unter anderen Berechnungen werden auch die Momentengrößen für den Koordinator vorausberechnet (Momentenvorausbrechnung) .
Die Funktionszykluszeit beträgt beispielsweise 50ms. Alle Ausgangssignale werden vorzugsweise mit dem Wert 0 initialisiert .
Wenn anstelle eines Starter/Generators ein LIN-Generator verwendet wird, dann kann der LIN-Generator nicht alle Signale wie ein Starter/Generator liefern. Da diese Signale in den nachfolgend beschriebenen Funktionen des Koordinators der Steuereinrichtung 4 benötigt werden, ist in der Steuereinrichtung eine bestimmte Funktion vorgesehen, durch welche die fehlenden Signale aus LIN-Generatorgrößen berechnet werden. Die Ausgangssignale dieser Funktion sind: a) Generator-Strom. Der aktuelle Wert des Generator-Stroms wird aus einem der genannten Kennfelder über der Drehzahl und dem Erregerstrom des Generators ermittelt. Über eine in der Steuereinrichtung 4 gespeicherte Generator-Identifikation wird automatisch erkannt, welcher Generator verwendet wird, und welches Kennfeld zu verwenden ist. Falls die aktuelle Spannung des Bordnetzes von der Spannung des Kennfeldes abweicht, wird der Generator-Strom entsprechend korrigiert. Wenn sich die elektrische Maschine 8 (Generator) im Bereich der Vollregelung befindet, so wird ein Korrekturstrom aus dem Kennfeld über Drehzahl und Spannung ermittelt und mit dem Generatorstrom verrechnet. b) Generator-Wirkungsgrad. Der aktuelle Wert des Generator- Wirkungsgrads wird aus dem Kennfeld über der Drehzahl und der Leistung des Generators ermittelt. Über die Generator- Identifikation wird erkannt, welcher Generator verbaut ist und welches Kennfeld zu verwenden ist. c) Generator-Drehmoment. Der aktuelle Wert des Generator- Drehmoments wird aus dem aktuellen Wert von Strom, Spannung, Wirkungsgrad und Drehzahl durch die Steuereinrichtung 4 berechnet . d) Generator-Lademoment. Der aktuelle Wert des Generator- Lademoments wird aus den Bordnetzgrößen Ladespannung, Ladestrom, Generator-Wirkungsgrad und Generator-Drehzahl von der Steuereinrichtung 4 berechnet. Wenn man sich im Lade-Modus (Batterie-Ladebetrieb) befindet, wird auf den aktuellen Wert des Generator-Drehmoments umgeschaltet. e) Maximal statisch mögliches Drehmoment. Aus den Bordnetzgrößen Rekuperationsspannung und Rekuperationsstrom wird die maximal aufnehmbare Leistung des Bordnetzes von der Steuereinrichtung 4 berechnet. Aus einer Kennlinie der Drehzahl des Diagramms wird die maximale Leistung des LIN-Generators ermittelt (über die Generator-Identifikationsdaten wird erkannt, welcher Generator verbaut ist und welche Kennlinie zu verwenden ist) . Von diesen beiden Größen wird die kleinere verwendet, welche die engere Begrenzung für das System darstellt. Aus dieser Größe wird mit Hilfe des aktuellen Wirkungsgrads und der Drehzahl das aktuell maximal mögliche Moment des LIN-Generaots berechnet. f) Maximal dynamisch mögliches Drehmoment ist gleich dem maximal statisch möglichen Drehmoment. g) Minimal statisch mögliches Drehmoment. Aus den Bordnetzgrößen Minimalspannung und Maximalstrom wird die maximal abgebbare Leistung des Bordnetzes berechnet. Aus einem appli- zierbaren Festwert wird mit Hilfe der Generator-Drehzahl die minimale Schlepp-Leistung des LIN-Generators von der Steuereinrichtung 4 ermittelt (über die gespeicherten Generatorsidentifikationsdaten wird erkannt, welcher Generator verbaut ist und welcher Festwert zu verwenden ist) . Von diesen beiden Größen wird die größere verwendet, welche die engere Begrenzung für das System darstellt. Aus dieser Größe wird mit Hilfe des aktuellen Wirkungsgrades und der Drehzahl das aktuell minimal mögliche Moment des LIN-Generators berechnet. h) Minimal dynamisch mögliches Drehmoment ist gleich minimal statisch mögliches Drehmoment.

Claims

DaimlerChrysler AGPatentansprüche
1. Elektronische Kraftfahrzeug-Steuereinrichtung zur Steuerung eines Verbrennungsmotors und mindestens einer elektrischen Maschine (8), welche beide mit einem Fahrantriebsstrang (10) des Kraftfahrzeuges (2) antriebsmäßig verbunden oder verbindbar sind, wobei die elektrische Maschine (8) mindestens als Generator, vorzugsweise jedoch auch als Elektromotor betreibbar ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass in der Steuereinrichtung (4) mindestens ein Diagramm gespeichert ist, welches den Zusammenhang zwischen je einer Vielzahl von Drehzahlwerten, Erregerstromwerten und Drehmomentwerten der elektrischen Maschine (8) als Generator bei mindestens einem bestimmten Bordspannungswert repräsentiert, und dass die Steuereinrichtung (4) ausgebildet ist, um aus den Diagrammdaten anhand von je einem Drehzahlwert und einem Erregerstromwert den zugehörigen aktuellen Schlepp-Drehmoment-Istwert der elektrischen Maschine als Generator zu ermitteln, wobei die Steuereinrichtung (4) ausgebildet ist, um hierfür den jeweils aktuellen Drehzahl-Istwert und aktuellen Erregerstrom- Istwert der elektrischen Maschine (8) zu verwenden.
2. Kraftfahrzeug-Steuereinrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass eine Vielzahl von den genannten Diagrammen gespeichert ist, wobei jedes Diagramm die genannten Werte für einen anderen Bordspannungswert enthält, und dass die Steuereinrichtung (4) ausgebildet ist, um jeweils das Diagramm auszuwählen, welches bei dem Bordspannungswert erstellt wurde, welcher dem aktuellen Bordspannungs- Istwert näher kommt als der Bordspannungswert von anderen Diagrammen.
3. Kraftfahrzeug-Steuereinrichtung nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Steuereinrichtung (4) ausgebildet ist, um Zwischenwerte in den Fällen durch Interpolieren zu berechnen, in denen der aktuelle Bordspannungs-Istwert mit keinem der Bordspannungswerte übereinstimmt, für welche die Diagramme erstellt wurden.
4. Kraftfahrzeug-Steuereinrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass in der Steuereinrichtung (4) ein Algorithmus gespeichert ist, welcher für die elektrische Maschine (8) den Zusammenhang von Drehzahl und Spannung definiert, und dass die Steuereinrichtung ausgebildet ist, um mittels dieses Algorithmus Zwischenwerte zu berechnen in den Fällen, in denen der aktuelle Bordspannungs-Istwert mit keinem der Bordspannungswerte übereinstimmt, für welche die Diagramme erstellt wurden.
5. Kraftfahrzeug-Steuereinrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Diagrammwerte nur für bestimmte Wertebereiche gespeichert sind und dass in der Steuereinrichtung (4) ein Algorithmus gespeichert ist, mittels welchem die Steuereinrichtung über die gespeicherten Wertebereiche hinaus einen aktuellen Erregerstrom-Istwert berechnen kann, in Situationen, in denen Werte außerhalb der gespeicherten Wertebereiche liegen.
6. Kraftfahrzeug-Steuereinrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass in den Diagrammen, für die elektrische Maschine (8) als Generator, die Drehzahlwerte auf einer Diagrammachse, die Drehmomentwerte auf einer anderen Diagrammachse, und die Erregerströme als Kurven im Feld zwischen den Diagrammachsen gespeichert sind, und dass in der Steuereinrichtung (4) ein Algorithmus gespeichert ist, durch welchen jeweils aus zwei verschiedenen dieser Werte der jeweils zugehörige dritte Wert berechenbar ist.
7. Kraftfahrzeug-Steuereinrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Steuereinrichtung (4) ausgebildet ist, um in Abhängigkeit von dem jeweils ermittelten aktuellen Schlepp- Drehmoment-Istwert der elektrischen Maschine (8) den Verbrennungsmotor (6) zu steuern oder zu regeln, zusätzlich zur Steuerung des Verbrennungsmotors durch die Steuereinrichtung in Abhängigkeit von einer externen An- triebs-Drehmomentanforderung (32,34,36) an das Kraftfahrzeug (2), so dass durch die Steuereinrichtung (4) von dem Verbrennungsmotor (6) ein resultierendes Drehmoment gefordert werden kann, welches sich aus der externen An- triebs-Drehmomentforderung (32,34,36) und mindestens einem Teil des Schlepp-Drehmoment-Istwertes der elektrischen Maschine (8) im Generatorbetrieb zusammensetzt.
8. Elektronische Kraftfahrzeug-Steuereinrichtung zur Steuerung eines Verbrennungsmotors und mindestens einer elektrischen Maschine (8), welche beide mit einem Fahrantriebsstrang (10) des Kraftfahrzeuges (2) antriebsmäßig verbunden oder verbindbar sind, wobei die elektrische Maschine (8) mindestens als Generator, vorzugsweise jedoch auch als Elektromotor betreibbar ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass in der Steuereinrichtung (4) mindestens ein Diagramm gespeichert ist, welches den Zusammenhang zwischen je einer Vielzahl von Drehzahlwerten, Erregerstromwerten und Drehmomentwerten der elektrischen Maschine (8) als Generator bei mindestens einem bestimmten Bordspannungswert repräsentiert, und dass die Steuereinrichtung (4) ausgebildet ist, um aus dem Diagramm Daten anhand von je einem Drehzahlwert und einem Drehmomentwert den zugehörigen Regelstromwert zu bestimmen, wobei die Steuereinrichtung (4) ausgebildet ist, um hierfür einen Wert zu verwenden, welcher dem jeweils aktuellen Drehzahl-Istwert der elektrischen Maschine (8) entspricht, und gleichzeitig einen Drehmomentwert zu verwenden, welcher von einer externen Drehmoment-Anforderung (32,34,36) an das Fahrzeug abhängig ist, wobei die Steuereinrichtung (4) dann einen dem Drehmomentwert entsprechenden Erregerstromwert an die e- lektrische Maschine (8) gibt, um die externe Momentenanforderung mindestens teilweise durch die elektrische Maschine (8) zu erfüllen.
9. Kraftfahrzeug-Steuereinrichtung nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass eine Vielzahl von den genannten Diagrammen gespeichert ist, wobei jedes Diagramm die genannten Werte für einen anderen Bordspannungswert enthält, und dass die Steuereinrichtung (4) ausgebildet ist, um jeweils das Diagramm auszuwählen, welches bei dem Bordspannungswert erstellt wurde, welcher dem aktuellen Bordspannungs- Istwert näher kommt als der Bordspannungswert von anderen Diagrammen.
10. Kraftfahrzeug-Steuereinrichtung nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Steuereinrichtung (4) ausgebildet ist, um Zwischenwerte in den Fällen durch Interpolieren zu berechnen, in denen der aktuelle Bordspannuns-Istwert mit kei- nem der Bordspannungswerte übereinstimmt, für welche die Diagramme erstellt wurden.
11. Kraftfahrzeug-Steuereinrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 8 oder 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass in der Steuereinrichtung (4) ein Algorithmus gespeichert ist, welcher für die elektrische Maschine (8) den Zusammenhang von Drehzahl und Spannung definiert, und dass die Steuereinrichtung (4) ausgebildet ist, um mittels dieses Algorithmus Zwischenwerte zu berechnen in den Fällen, in denen der aktuelle Bordspannungs-Istwert mit keinem der Bordspannungswerte übereinstimmt, für welche die Diagramme erstellt wurden.
12. Kraftfahrzeug-Steuereinrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 8 bis 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Diagrammwerte nur für bestimmte Wertebereiche gespeichert sind und dass in der Steuereinrichtung (4) ein Algorithmus gespeichert ist, mittels welchem die Steuereinrichtung (4) über die gespeicherten Wertebereiche hinaus einen aktuellen Erregerstrom-Istwert berechnen kann, in Situationen, in denen aktuelle Werte außerhalb der gespeicherten Wertebereiche liegen.
13. Kraftfahrzeug-Steuereinrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 8 bis 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass in den Diagrammen, für die elektrische Maschine (8) als Generator, die Drehzahlwerte auf einer Diagrammachse, die Drehmomentwerte auf einer anderen Diagrammachse, und die Erregerströme als Kurven im Feld zwischen den Diagrammachsen gespeichert sind, und dass in der Steuereinrichtung (4) ein Algorithmus gespeichert ist, durch welchen jeweils aus zwei verschiedenen dieser Werte der jeweils zugehörige dritte Wert berechenbar ist.
14. Kraftfahrzeug-Steuereinrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 8 bis 12 oder 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass in dem Diagramm, für die elektrische Maschine (8) als Generator, die Drehzahlwerte auf einer Diagrammachse, die Erregerstromwerte auf einer anderen Diagrammachse, und die Drehmomentwerte als Kurven im Feld zwischen den Diagrammachsen gespeichert sind, und dass in der Steuereinrichtung (4) ein Algorithmus gespeichert ist, durch welchen aus jeweils zwei verschiedenen dieser Werte der jeweils zugehörige Dritte dieser Werte bestimmbar ist.
15. Kraftfahrzeug-Steuereinrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 8 bis 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Steuereinrichtung (4) ausgebildet ist, um mittels des Erregerstromwertes an der elektrischen Maschine (8) ein Rekuperations-Bremsmoment in Abhängigkeit von einer externen Drehmomentanforderung (32,34,36) einzustellen zur Umwandlung von Bewegungsenergie des Kraftfahrzeuges (2) in elektrischen Strom.
16. Kraftfahrzeug-Steuereinrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 8 bis 15 in Kombination mit mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7.
17. Kraftfahrzeug-Steuereinrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Steuereinrichtung (4) zum taktweisen Abfragen und Berechnen der genannten Werte ausgebildet ist und einen Taktgeber hierfür aufweist.
18. Kraftfahrzeug-Steuereinrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Steuereinrichtung (4) die jeweils aktuelle Drehzahl der elektrischen Maschine (8) in Abhängigkeit von Motorsteuersignalen des Verbrennungsmotors (6) und in Abhängigkeit von einem mechanischen Übersetzungsverhältnis bestimmt, welches eine Antriebsverbindung (22) zwischen dem Fahrantriebsstrang (10) und der elektrischen Maschine (8) hat.
19. Kraftfahrzeug, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h eine elektronische Steuereinrichtung (4) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche.
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