DE102017202947A1 - Control of the individual power of a drive unit for a hybridized motor vehicle - Google Patents

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Abstract

Ein Aspekt der Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung zur Steuerung der Einzel-Leistungen von zumindest zwei Antriebsaggregaten eines hybridisierten Kraftfahrzeugs, abhängig von einer vorgegebenen Gesamt-Fahrerwunschleistung, wobei die Steuervorrichtung ein Zielparametervorgabe-Modul und ein Extremwertbildungs-Modul aufweist, wobei das Zielparametervorgabe-Modul derart ausgebildet ist, dass zumindest ein zu minimierender oder zu maximierender Zielparameter abhängig von zumindest einer Einzel-Leistung vorgebbar ist und wobei das Extremwertbildungs-Modul derart ausgestaltet ist, dass die zumindest eine Einzel-Leistung unter Berücksichtigung aller Zielparametervorgaben bestimmbar ist.One aspect of the invention relates to a control device for controlling the individual powers of at least two drive units of a hybridized motor vehicle, depending on a predetermined total driver request power, the control device having a destination parameter specification module and an extreme value generation module, wherein the destination parameter specification module is designed in this way in that at least one target parameter to be minimized or maximized is predeterminable as a function of at least one individual power and wherein the extreme value-forming module is configured such that the at least one individual power can be determined taking into account all target parameter specifications.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Steuervorrichtung zur Steuerung der Einzel-Leistungen von zumindest zwei Antriebsaggregaten eines hybridisierten Kraftfahrzeugs. The invention relates to a method and a control device for controlling the individual performances of at least two drive units of a hybridized motor vehicle.

Hybridisierte Kraftfahrzeuge umfassen üblicherweise mehrere Antriebsaggregate. Bekannt sind dabei beispielsweise hybridisierte Kraftfahrzeuge die einen Verbrennungsmotor und einen oder mehrere Elektromotoren umfassen. Die Aufteilung einer Gesamt-Fahrerwunschleistung, die durch eine Bedienhandlung eines Fahrers des hybridisierten Kraftfahrzeugs oder durch ein Fahrer-Assistenzsystem des hybridisierten Kraftfahrzeugs ausgelöst werden kann, in Einzel-Leistungen von einzelnen Antriebsaggregaten des hybridisierten Kraftfahrzeugs wird dabei üblicherweise durch eine sogenannte Momentenstruktur durchgeführt. Hybridized motor vehicles usually comprise several drive units. For example, hybridized motor vehicles which comprise an internal combustion engine and one or more electric motors are known. The division of a total driver request performance, which can be triggered by an operator action of a driver of the hybridized motor vehicle or by a driver assistance system of the hybridized motor vehicle, in individual services of individual drive units of the hybridized motor vehicle is usually carried out by a so-called moment structure.

Die DE 10 2011 004 862 A1 offenbart ein entsprechendes Verfahren, bei dem Motormomentvorgaben für den jeweiligen Antriebsmotor in Abhängigkeit einer oder mehrerer Radmomentvorgaben und/oder einer oder mehrerer Achsmomentvorgaben bestimmt werden. The DE 10 2011 004 862 A1 discloses a corresponding method, are determined in the engine torque specifications for the respective drive motor in dependence of one or more Radmomentvorgaben and / or one or more Achsmomentvorgaben.

Die langfristige, strategische Aufteilung der Gesamt-Fahrerwunschleistung auf die Einzel-Leistungen der Antriebsaggregate des hybridisierten Kraftfahrzeugs stellt dabei eine rechenintensive Aufgabe dar. Ein verbreiteter Lösungsansatz hierfür ist eine empirische Untersuchung während der Entwicklung des hybridisierten Kraftfahrzeugs, deren Ergebnis der Momentenstruktur in Form von Kennlinien und Kennfeldern zur Verfügung gestellt wird. Ein entsprechendes Verfahren wird von der DE 10 2010 009 565 A1 offenbart. The long-term, strategic division of the total driver performance desired on the individual services of the drive units of the hybridized motor vehicle represents a computationally intensive task. A common approach for this is an empirical investigation during the development of hybridized motor vehicle, the result of the moment structure in the form of characteristics and Maps is provided. A corresponding method is used by the DE 10 2010 009 565 A1 disclosed.

Dadurch entsteht das Problem, dass der Lösungsraum zur Bestimmung der Aufteilung der Gesamt-Fahrerwunschleistung während dem Betrieb des hybridisierten Kraftfahrzeugs vorab eingeschränkt wird. This creates the problem that the solution space for determining the distribution of the total driver request performance during operation of the hybridized motor vehicle is limited in advance.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein alternatives Verfahren zur Steuerung der Einzel-Leistungen von zumindest einem Antriebsaggregat eines hybridisierten Kraftfahrzeugs anzugeben, das die beschriebene Problematik zumindest mindert. It is an object of the invention to provide an alternative method for controlling the individual performances of at least one drive unit of a hybridized motor vehicle, which at least reduces the described problem.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass zusätzliche Merkmale eines von einem unabhängigen Patentanspruch abhängigen Patentanspruchs ohne die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs oder nur in Kombination mit einer Teilmenge der Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs eine eigene und von der Kombination sämtlicher Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs unabhängige Erfindung bilden können, die zum Gegenstand eines unabhängigen Anspruchs, einer Teilungsanmeldung oder einer Nachanmeldung gemacht werden kann. Dies gilt in gleicher Weise für in der Beschreibung beschriebene technische Lehren, die eine von den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche unabhängige Erfindung bilden können. The object is solved by the features of the independent claims. Advantageous embodiments are described in the dependent claims. It should be noted that additional features of a claim dependent on an independent claim without the features of the independent claim or only in combination with a subset of the features of the independent claim may form a separate invention independent of the combination of all features of the independent claim, the subject of an independent claim, a divisional application or a subsequent application. This applies equally to technical teachings described in the specification, which may form an independent invention of the features of the independent claims.

Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung zur Steuerung der Einzel-Leistungen von zumindest zwei Antriebsaggregaten eines hybridisierten Kraftfahrzeugs, abhängig von einer vorgegebenen Gesamt-Fahrerwunschleistung, wobei die Steuervorrichtung ein Zielparametervorgabe-Modul und ein Extremwertbildungs-Modul aufweist, wobei das Zielparametervorgabe-Modul derart ausgebildet ist, dass zumindest ein zu minimierender oder zu maximierender Zielparameter abhängig von zumindest einer Einzel-Leistung vorgebbar ist und wobei das Extremwertbildungs-Modul derart ausgestaltet ist, dass die zumindest eine Einzel-Leistung unter Berücksichtigung aller Zielparametervorgaben bestimmbar ist. A first aspect of the invention relates to a control device for controlling the individual powers of at least two drive units of a hybridized motor vehicle, depending on a given total driver request power, the control device comprising a destination parameter specification module and an extremization module, wherein the destination parameter specification module is such is formed, that at least one to be minimized or to be maximized target parameter dependent on at least one individual power is predetermined and wherein the extreme value-forming module is configured such that the at least one individual power is determined taking into account all the target parameter specifications.

Eine Zielparametervorgabe kann beispielsweise in Form einer Zielfunktion dargestellt werden, die den Zusammenhang eines Zielparameters mit zumindest einer Einzelleistung eines Antriebsaggregats beschreibt. A target parameter specification can be represented, for example, in the form of a target function, which describes the relationship of a target parameter with at least one individual power of a drive unit.

Das Extremwertbildungsmodul kann insbesondere derart ausgebildet sein, dass eine Extremwert, beispielsweise ein Minimum oder ein Maximum, der Summe aller Zielfunktionen bestimmbar ist. The extreme value-forming module can in particular be designed such that an extreme value, for example a minimum or a maximum, of the sum of all target functions can be determined.

Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung der Einzel-Leistungen von zumindest zwei Antriebsaggregaten eines hybridisierten Kraftfahrzeugs, abhängig von einer vorgegebenen Gesamt-Fahrerwunschleistung, wobei die Einzel-Leistung von zumindest einem Antriebsaggregat durch Minimierung oder Maximierung einer Summenfunktion aus zumindest einer Zielfunktion bestimmt wird, wobei eine Zielfunktion die Abhängigkeit eines zu minimierenden oder zu maximierenden Zielparameters von der Einzelleistung (PVM) wiedergibt. A second aspect of the invention relates to a method for controlling the individual powers of at least two drive units of a hybridized motor vehicle, depending on a predetermined total driver request power, wherein the individual power of at least one drive unit determined by minimizing or maximizing a sum function of at least one target function where an objective function represents the dependence of a target parameter to be minimized or maximized on the individual power (P VM ).

Die Summenfunktion kann beispielsweise beim Vorliegen von nur einer Zielfunktion auch dieser Zielfunktion entsprechen. The summation function can, for example, also correspond to this objective function if only one target function is present.

Hybridisierte Kraftfahrzeuge umfassen beispielsweise als Antriebsaggregate einen Verbrennungsmotor und einen Elektromotor. Je nach Grad der Hybridisierung kann die maximale Leistung jedes einzelnen Antriebsaggregats variieren. So werden beispielsweise die Begriffe Micro-, Mild- und Vollhybrid verwendet, um verschiedene Leistungsklassen von elektrischen Antrieben in hybridisierten Kraftfahrzeugen zu beschreiben. Hybridized motor vehicles include, for example as drive units, an internal combustion engine and an electric motor. Depending on the degree of hybridization, the maximum power of each drive unit may vary. So For example, the terms micro, mild and full hybrid are used to describe different power classes of electric drives in hybridized motor vehicles.

Darüber hinaus sind auch hybridisierte Kraftfahrzeuge mit mehr als zwei Elektromotoren bekannt. Beispielsweise können ein Verbrennungsmotor und ein erster Elektromotor gemeinsam eine erste Achse des Kraftfahrzeugs antreiben, während gleichzeitig ein zweiter Elektromotor eine zweite Achse des Kraftfahrzeugs antreibt. In addition, hybridized vehicles with more than two electric motors are known. For example, an internal combustion engine and a first electric motor together may drive a first axis of the motor vehicle, while at the same time a second electric motor drives a second axis of the motor vehicle.

Zur Bestimmung der Verteilung der Gesamt-Fahrerwunschleistung auf die Einzel-Leistungen der einzelnen Antriebsaggregate wird erfindungsgemäß eine Summenfunktion minimiert oder maximiert. Die Summenfunktion wird gebildet aus der Summe von zumindest einer Zielfunktion. In order to determine the distribution of the total driver request power on the individual performances of the individual drive units, a sum function is inventively minimized or maximized. The sum function is formed from the sum of at least one objective function.

Insbesondere beschreibt eine Zielfunktion den Zusammenhang zwischen einem Zielparameter und der Einzel-Leistung eines Antriebsaggregats. In particular, an objective function describes the relationship between a target parameter and the individual power of a drive unit.

Dabei können Zielfunktionen beispielsweise Zielparameter von einem Verbrennungsmotor und/oder einem Elektromotor und/oder einem elektrischen Energiespeicher des hybridisierten Kraftfahrzeugs betreffen. Target functions may relate, for example, to target parameters of an internal combustion engine and / or an electric motor and / or an electrical energy store of the hybridized motor vehicle.

Eine Zielfunktion kann beispielsweise den Kraftstoffverbrauch von einem mit dem hybridisierten Kraftfahrzeug verbundenen Verbrennungsmotors in Abhängigkeit von der Einzel-Leistung des Verbrennungsmotors beschreiben. An objective function may, for example, describe the fuel consumption of an internal combustion engine connected to the hybridized motor vehicle as a function of the individual power of the internal combustion engine.

Ein weiteres Beispiel für eine Zielfunktion ist eine Beschreibung der Abhängigkeit von Abgas-Emission in Abhängigkeit der Einzel-Leistung des Verbrennungsmotors. Another example of an objective function is a description of the dependence on exhaust emission as a function of the individual power of the internal combustion engine.

Darüber hinaus kann eine Zielfunktion beispielsweise auch die Leistung beschreiben, die ein mit dem hybridisierten Fahrzeug verbundener Energiespeicher abgibt oder aufnimmt, im Zusammenhang mit der Einzel-Leistung eines Elektromotors, den das hybridisierte Kraftfahrzeug umfasst. In addition, a target function can also describe, for example, the power that an energy store connected to the hybridized vehicle emits or picks up, in connection with the individual power of an electric motor that comprises the hybridized motor vehicle.

Die Zielfunktionen können dabei beispielsweise als Funktion oder als Kennfeld von empirisch ermittelten Werten vorliegen. The objective functions may be present, for example, as a function or as a characteristic diagram of empirically determined values.

Durch Minimierung oder Maximierung der Summenfunktion aus zumindest einer Zielfunktion kann eine im Hinblick auf die Summenfunktion optimale Einzel-Leistung von zumindest einem Antriebsaggregat bestimmt werden. By minimizing or maximizing the sum function from at least one target function, it is possible to determine an optimum individual power of at least one drive unit with regard to the summation function.

In einer vorteilhaften Ausführungsform wird zumindest eine Zielfunktion als quadratische Funktion ausgebildet. In an advantageous embodiment, at least one objective function is designed as a quadratic function.

Der Erfindung liegt hierbei die Erkenntnis zugrunde, dass eine Vielzahl von praxisrelevanten Zielfunktionen zwar physikalisch korrekt keine quadratischen Funktionen sind, diese aber in relevanten Wertebereichen durch quadratische Funktionen ausreichend gut approximiert werden können. The invention is based on the finding that a large number of practice-relevant target functions, although physically correct, are not quadratic functions, but they can be sufficiently well approximated in relevant value ranges by quadratic functions.

Quadratische Funktionen besitzen Eigenschaften, die für das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhaft sind. Beispielsweise ist eine Summenfunktion aus quadratischen Zielfunktionen weiterhin eine quadratische Funktion. Square functions have properties which are advantageous for the method according to the invention. For example, a sum function of quadratic objective functions is still a quadratic function.

Darüber hinaus ist die Ermittlung des Minimums einer quadratischen Summenfunktion aufgrund Ihrer Konvexität mit vergleichsweise wenig Rechenleistung möglich und analytisch bestimmbar. In addition, the determination of the minimum of a quadratic sum function is possible and analytically determinable due to its convexity with comparatively little computing power.

Dies unterstützt die Möglichkeit, das erfindungsgemäße Verfahren während des Betriebs des hybridisierten Kraftfahrzeugs „online“ zu rechnen, wodurch beispielsweise der aktuelle Betriebszustand des hybridisierten Kraftfahrzeugs in Form der aktuellen Gesamt-Fahrerwunschleistung berücksichtigt werden kann. This supports the possibility of calculating the method according to the invention "online" during operation of the hybridized motor vehicle, as a result of which, for example, the current operating state of the hybridized motor vehicle in the form of the current overall driver request power can be taken into account.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist zumindest eine Zielfunktion einen Gewichtungsfaktor auf. In a further advantageous embodiment, at least one target function has a weighting factor.

Dieser Gewichtungsfaktor bestimmt bei der Bildung der Summenfunktion den Einfluss der Zielfunktion im Verhältnis zu der oder den gegebenenfalls vorhandenen weiteren Zielfunktionen auf die Summenfunktion. In the formation of the sum function, this weighting factor determines the influence of the objective function on the cumulative function in relation to the optional objective function (s).

Bei Vorhandensein von zumindest zwei Zielfunktionen kann es sich beispielsweise um konkurrierende Zielfunktionen handeln kann. Bei konkurrierenden Zielfunktionen handelt es sich um Zielfunktionen, die singulär betrachtet zu unterschiedlichen Aufteilungen einer Gesamt-Fahrerwunschleistung auf Einzel-Leistungen von mehreren Antriebsaggregaten führen. In the presence of at least two objective functions can be, for example, competing objective functions. Concurrent objective functions are objective functions which, singularly, lead to different divisions of a total driver request performance on individual powers of several drive assemblies.

Ein klassischer Zielkonflikt besteht beispielsweise bei einem hybridisierten Kraftfahrzeug zwischen einer ersten Zielfunktion mit dem Ziel „Kraftstoffverbrauch eines Verbrennungsmotors minimieren“ und einer zweiten Zielfunktion mit dem Ziel „Ladezustand eines Energiespeichers maximieren“. A classic conflict of objectives exists, for example, in a hybridized motor vehicle between a first objective function with the aim of "minimizing fuel consumption of an internal combustion engine" and a second objective function with the aim of "maximizing the state of charge of an energy store".

Durch Festlegen des zumindest einen Gewichtungsfaktors besteht die Möglichkeit, die Zielfunktionen entsprechend der konkreten Anforderungen zu priorisieren. By setting the at least one weighting factor, it is possible to prioritize the objective functions according to the specific requirements.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird mittels zumindest einem Gewichtungsfaktor von mindestens einer Zielfunktion der Ladezustand eines mit dem hybridisierten Kraftfahrzeug verbundenen Energiespeichers am Ende des Fahrzyklus des hybridisierten Kraftfahrzeugs durch eine Nebenbedingung gesteuert. In a further advantageous embodiment, by means of at least one weighting factor of at least one target function, the charge state of an energy store connected to the hybridized motor vehicle is controlled by a secondary condition at the end of the drive cycle of the hybridized motor vehicle.

Hierbei wird der Gewichtungsfaktor als sogenannter Lagrange-Multiplikator genutzt, um die Einhaltung einer Nebenbedingung für die Minimierung oder Maximierung der Summenfunktion bezüglich des Energieinhalts des Speichers sicherzustellen. Here, the weighting factor is used as a so-called Lagrange multiplier to ensure compliance with a constraint for minimizing or maximizing the sum function with respect to the energy content of the memory.

Der konkrete Wert des Lagrange-Multiplikators kann beispielsweise mittels einer empirischen Untersuchung bestimmt werden. Hierbei ist der optimale Wert offensichtlich vom Fahrzyklus des hybridisierten Kraftfahrzeugs abhängig. The concrete value of the Lagrangian multiplier can be determined, for example, by means of an empirical investigation. Here, the optimum value is obviously dependent on the driving cycle of the hybridized motor vehicle.

Alternativ dazu kann der konkrete Wert des Lagrange-Multiplikators auch in Abhängigkeit eines vorgegebenen Änderungswerts des Ladezustands des mit dem Kraftfahrzeug verbundenen Energiespeichers bestimmt werden. Alternatively, the specific value of the Lagrange multiplier can also be determined as a function of a predetermined change value of the state of charge of the energy store connected to the motor vehicle.

Ist beispielsweise eine Erhaltung des Ladezustands des mit dem Kraftfahrzeug verbundenen Energiespeichers gewünscht, so kann der Änderungswert mit dem Wert „0“ vorgegeben werden. Ist beispielsweise alternativ dazu eine Erhöhung des Ladezustands des mit dem Kraftfahrzeug verbundenen Energiespeichers gewünscht, so kann der Änderungswert mit einem Wert größer „0“ vorgegeben werden. Ist beispielsweise alternativ dazu eine Verringerung des Ladezustands des mit dem Kraftfahrzeug verbundenen Energiespeichers gewünscht, so kann der Änderungswert mit einem Wert kleiner „0“ vorgegeben werden. If, for example, it is desired to maintain the state of charge of the energy store connected to the motor vehicle, then the change value can be preset with the value "0". If, for example, an increase in the state of charge of the energy accumulator connected to the motor vehicle is desired, for example, then the change value can be preset with a value greater than "0". If, for example, a reduction of the state of charge of the energy accumulator connected to the motor vehicle is desired, for example, the change value can be preset with a value smaller than "0".

Der Lagrange-Multiplikator kann dabei derart bestimmt werden, dass die über einen vergangenen und/oder prädizierten, zukünftigen Fahrzyklus integrierte, von dem Energiespeicher abgegebene und/oder aufgenommene Energie dem vorgegebenen Änderungswert entspricht. The Lagrange multiplier can be determined in such a way that the energy integrated over a past and / or predicted future driving cycle and emitted and / or absorbed by the energy store corresponds to the predetermined change value.

Für einen vergangenen Fahrzyklus oder einen Anteil eines Fahrzyklus, der in der Vergangenheit liegt, können hierzu in einem Speicherbaustein der Steuervorrichtung abgespeicherte Fahrerwunschleistungen und/oder Drehzahlen des Verbrennungsmotors herangezogen werden. Für einen zukünftigen Fahrzyklus oder einen Anteil eines Fahrzyklus, der in der Zukunft liegt, können Fahrerwunschleistungen und/oder Drehzahlen des Verbrennungsmotors beispielsweise unter Berücksichtigung von Informationen aus einem Navigationssystem prädiziert werden. For a past driving cycle or a portion of a driving cycle that is in the past, this can be used in a memory module of the control device stored driver desired performance and / or speeds of the engine. For a future driving cycle or a portion of a driving cycle that lies in the future, driver's desired performance and / or rotational speeds of the internal combustion engine can be predicted, for example taking into account information from a navigation system.

Mittels der abgespeicherten und/oder prädizierten Werte für Fahrerwunschleistung und Drehzahl des Verbrennungsmotors, der optimalen Lösung an jedem einzelnen Zeitpunkt des betrachteten Zeitraums und dem vorgegebenen Änderungswert kann aus der Summe aller Zielfunktionen der optimale Wert für den Lagrange-Multiplikator hinsichtlich des vergangenen und/oder prädizierten, zukünftigen Fahrzyklus bestimmt werden. By means of the stored and / or predicted values for driver desired power and engine speed, the optimal solution at each individual time point of the considered period and the predetermined change value, the sum of all target functions can be the optimal value for the Lagrange multiplier with respect to the past and / or predicted value , future driving cycle to be determined.

Eine Abweichung des konkreten Werts des Lagrange-Multiplikators vom optimalen Wert des Lagrange-Multiplikators kann dabei zum Driften des Ladezustands des Energiespeichers führen, was bedeutet, dass sich der Ladezustand kontinuierlich in Richtung entweder eines leeren Energiespeichers oder eines vollen Energiespeichers bewegt. A deviation of the actual value of the Lagrangian multiplier from the optimal value of the Lagrangian multiplier can lead to drift in the state of charge of the energy store, which means that the state of charge continuously moves in the direction of either an empty energy store or a full energy store.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform hängen alle Zielfunktionen von der Einzel-Leistung von zumindest einem Antriebsaggregat ab. In a further advantageous embodiment, all target functions depend on the individual power of at least one drive unit.

Allgemein sind beliebige Zielfunktionen denkbar, die von einer Vielzahl von Parametern abhängen können. Insbesondere wenn alle Zielfunktionen von der Einzel-Leistung von zumindest einem Antriebsaggregat abhängen ergibt sich allerdings der technische Vorteil, dass bei der Bestimmung des Minimums der Summenfunktion eine vergleichbar einfache mathematische Aufgabe zu lösen ist. In general, arbitrary target functions are conceivable, which may depend on a large number of parameters. In particular, if all target functions depend on the individual output of at least one drive unit, however, there is the technical advantage that a comparably simple mathematical task has to be solved in determining the minimum of the summation function.

Ganz besonders vorteilhaft ist, wenn alle Zielfunktionen von der Einzel-Leistung von genau einem Antriebsaggregat abhängen. It is particularly advantageous if all target functions depend on the individual power of exactly one drive unit.

Dieser Vorteil unterstützt die Möglichkeit, das erfindungsgemäße Verfahren während des Betriebs des hybridisierten Kraftfahrzeugs „online“ zu rechnen, wodurch beispielsweise der aktuelle Betriebszustand des hybridisierten Kraftfahrzeugs in Form der aktuellen Gesamt-Fahrerwunschleistung berücksichtigt werden kann. This advantage supports the possibility of calculating the method according to the invention "online" during operation of the hybridized motor vehicle, as a result of which, for example, the current operating state of the hybridized motor vehicle in the form of the current overall driver request power can be taken into account.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird die Einzel-Leistung von einem ersten Antriebsaggregat in Abhängigkeit von der Gesamt-Fahrerwunschleistung und der Einzel-Leistung von einem zweiten Antriebsaggregat gesteuert. In a further advantageous embodiment, the individual power is controlled by a first drive unit in dependence on the total driver request power and the individual power of a second drive unit.

Beispielsweise kann im Falle eines hybridisierten Kraftfahrzeugs mit zwei Antriebsaggregaten die Einzel-Leistung des ersten Antriebsaggregats als Differenz der Gesamt-Fahrerwunschleistung und der Einzel-Leistung des zweiten Antriebsaggregats bestimmt werden. For example, in the case of a hybridized motor vehicle with two drive units, the individual power of the first drive unit can be determined as the difference between the total driver request power and the individual power of the second drive unit.

In dieser Ausführungsform ist es beispielsweise möglich, Zielfunktionen, die von der Einzel-Leistung des ersten Antriebsaggregats abhängen, in Abhängigkeit von der Einzel-Leistung des zweiten Antriebsaggregats zu bestimmen. In this embodiment, it is possible, for example, target functions, which depend on the individual power of the first drive unit, in To determine dependence on the individual power of the second drive unit.

Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn dadurch die Einzel-Leistung eines Antriebsaggregats vollständig als Parameter der Summenfunktion eliminiert werden kann. Dadurch sinkt die Dimension der Summenfunktion, was zu einer Vereinfachung der Bestimmung Ihres Minimums führt. This is particularly advantageous if it allows the individual performance of a drive unit can be completely eliminated as a parameter of the sum function. This reduces the dimension of the sum function, which simplifies the determination of your minimum.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform bestimmt eine Zielfunktion eine Batterie-Leistung in Abhängigkeit von einer Einzel-Leistung einer elektrischen Maschine. In a further advantageous embodiment, a target function determines a battery power as a function of a single power of an electrical machine.

Durch diese Zielfunktion ist es beispielsweise möglich, elektrische Verluste, die bei Energieaufnahme und/oder Energieabgabe durch einen elektrischen Energiespeicher entstehen, in der Summenfunktion zu berücksichtigen und bei der Bestimmung der Einzel-Leistung eines Antriebsaggregats einfließen zu lassen. By means of this objective function, it is possible, for example, to take account of electrical losses which occur in the energy absorption and / or energy output by an electrical energy store in the summation function and to influence the determination of the individual power of a drive unit.

Die vorstehenden Ausführungen zum erfindungsgemäßen Verfahren nach dem zweiten Aspekt der Erfindung gelten in entsprechender Weise auch für die erfindungsgemäße Steuervorrichtung nach dem ersten Aspekt der Erfindung. An dieser Stelle und in den Patentansprüchen nicht explizit beschriebene vorteilhafte Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung entsprechen den vorstehend beschriebenen oder in den Patentansprüchen beschriebenen vorteilhaften Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Verfahrens. The above statements on the method according to the invention according to the second aspect of the invention also apply correspondingly to the control device according to the invention according to the first aspect of the invention. At this point and in the claims not explicitly described advantageous embodiments of the device according to the invention correspond to the advantageous embodiments of the inventive method described above or described in the claims.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Zuhilfenahme der beigefügten Zeichnung beschrieben. In dieser zeigen: The invention will be described below with reference to an embodiment with the aid of the accompanying drawings. In this show:

1 beispielhafte Komponenten eines hybridisierten Kraftfahrzeugs für die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens, 1 exemplary components of a hybridized motor vehicle for the application of the method according to the invention,

2 erste Schritte des Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens, die beispielsweise „offline“ ausgeführt werden können, und 2 first steps of the embodiment of the method according to the invention, which can be carried out, for example, "offline", and

3 zweite Schritte des Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens, die beispielsweise „online“ ausgeführt werden können. 3 second steps of the embodiment of the method according to the invention, which can be carried out, for example, "online".

Der Begriff „offline“ bedeutet in diesem Fall, dass die Schritte nicht während dem Betrieb des hybridisierten Kraftfahrzeugs ausgeführt werden müssen, sondern beispielsweise während der Entwicklung des hybridisierten Kraftfahrzeugs oder während Standzeiten des hybridisierten Kraftfahrzeugs ausgeführt werden können. Im Gegensatz dazu bedeutet der Begriff „online“ im Rahmen dieses Dokuments, dass die Schritte während des Betriebs des hybridisierten Kraftfahrzeugs ausgeführt werden sollten. The term "offline" in this case means that the steps need not be carried out during the operation of the hybridized motor vehicle but can be carried out, for example, during the development of the hybridized motor vehicle or during periods of life of the hybridized motor vehicle. In contrast, the term "online" in the context of this document means that the steps should be performed during operation of the hybridized motor vehicle.

1 zeigt beispielhafte Komponenten eines hybridisierten Kraftfahrzeugs, die für die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet sind. 1 shows exemplary components of a hybridized motor vehicle, which are suitable for the application of the method according to the invention.

Ein Verbrennungsmotor A treibt dabei über ein Getriebe E eine Antriebsachse des hybridisierten Kraftfahrzeugs an. An internal combustion engine A drives a drive axle of the hybridized motor vehicle via a transmission E.

Der Verbrennungsmotor A ist mit einem Startergenerator D mechanisch verbunden, bei dem über einen Riemen F ein Elektromotor B ein Drehmoment am Verbrennungsmotor A erzeugen kann. Bei positiven Drehmoment wird dabei ein Antriebsmoment erzeugt und bei negativen Drehmoment ein Brems-, beziehungsweise Rekuperationsmoment. The internal combustion engine A is mechanically connected to a starter generator D, in which via a belt F, an electric motor B can generate a torque at the internal combustion engine A. In the case of positive torque, a drive torque is generated and, in the case of negative torque, a braking or recuperation torque.

Der Elektromotor B ist elektrisch mit einem Energiespeicher C verbunden, dem er sowohl Energie entnehmen kann um ein Drehmoment zu erzeugen, als auch im generatorischen Betrieb Energie zuführen kann. The electric motor B is electrically connected to an energy storage C, which he can take both energy to generate torque, as well as can supply energy in generator operation.

Eine Steuervorrichtung S zur Steuerung der Einzel-Leistung PVM, PEM von zumindest zwei Antriebsaggregaten A, B ist mit dem Verbrennungsmotor A und dem Elektromotor B verbunden. A control device S for controlling the individual power P VM , P EM of at least two drive units A, B is connected to the internal combustion engine A and the electric motor B.

Die Steuervorrichtung S umfasst ein Zielparametervorgabe-Modul Z, das zur Bestimmung von Zielfunktionen z1, z2, z3 eingerichtet ist. Die Zielfunktionen setzen sich dabei zusammen aus jeweils einem Gewichtungsfaktor α, β, λ und einer quadratischen Funktion f1, f2, f3, die die Abhängigkeit zwischen dem Zielparameter und einer Einzel-Leistung PVM eines Antriebsaggregats abbildet. The control device S comprises a destination parameter specification module Z, which is set up to determine target functions z 1 , z 2 , z 3 . The objective functions are composed in each case of a weighting factor α, β, λ and a quadratic function f 1 , f 2 , f 3 , which depicts the dependency between the target parameter and a single power P VM of a drive unit.

Die Steuervorrichtung S umfasst darüber hinaus ein Extremwertbildungs-Modul M, das eingerichtet ist, um Extremwerte wie beispielsweise ein Minimum der Summenfunktion aus allen Zielfunktionen f1, f2, f3 zu bestimmen. The control device S further comprises an extreme value generation module M, which is set up to determine extreme values such as, for example, a minimum of the sum function from all target functions f 1 , f 2 , f 3 .

Durch das Extremwertbildungs-Modul M ist für die Steuervorrichtung S eine Einzel-Leistung PVM für den Verbrennungsmotor A bestimmbar. Außerdem kann die Steuervorrichtung S durch Bildung der Differenz aus Gesamt-Fahrerwunschleistung PFW und Einzel-Leistung PVM des Verbrennungsmotors A die Einzel-Leistung PEM des Elektromotors B bestimmen. By means of the extreme value formation module M, a single power P VM for the internal combustion engine A can be determined for the control device S. In addition, the control device S can determine the individual power P EM of the electric motor B by forming the difference between the total driver desired power P FW and the individual power P VM of the internal combustion engine A.

2 zeigt erste Schritte des Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens, die beispielsweise offline ausgeführt werden können. 2 shows first steps of the embodiment of the method according to the invention, which can be carried out, for example, offline.

In Schritt 100 werden Emissions-, Kraftstoffverbrauchs- und Batterieverlustabhängige Funktionen als die relevanten Zielfunktionen z1, z2, z3 für die Bestimmung der Einzel-Leistungen PVM, PEM von zumindest einem Antriebsaggregat A, B ausgewählt. In step 100 become emission, fuel consumption and battery loss dependent Functions as the relevant target functions z 1 , z 2 , z 3 for the determination of the individual powers P VM , P EM of at least one drive unit A, B selected.

Dabei werden die Emissionen und der Kraftstoffverbrauch als Funktion der Einzel-Leistung PVM des Verbrennungsmotors A dargestellt. Die Batterieverluste werden als Funktion der Einzel-Leistung PEM des Elektromotors B dargestellt. The emissions and the fuel consumption as a function of the individual power P VM of the internal combustion engine A are shown. The battery losses are shown as a function of the individual power P EM of the electric motor B.

Im folgenden Schritt 110 wird den Zielfunktionen Emissionen und Kraftstoffverbrauch ein Gewichtungsfaktor α, β zugewiesen. Zur besseren Handhabbarkeit des Verfahrens können dabei beispielsweise normierte Gewichtungsfaktoren verwendet werden. In the following step 110 A weighting factor α, β is assigned to the target functions emissions and fuel consumption. For better handling of the method, for example, standardized weighting factors can be used.

In Schritt 120 wird der Gewichtungsfaktor λ für die Batterieverluste derart festgelegt, dass der Energiespeicher C ladungserhaltend betrieben wird. Dies bedeutet, dass der Ladezustand des Energiespeichers C am Ende des Fahrzyklus des hybridisierten Fahrzeugs im Wesentlichen dem Ladezustand des Energiespeichers C zu Beginn des Fahrzyklus des hybridisierten Fahrzeugs entspricht. In step 120 the weighting factor λ for the battery losses is set such that the energy store C is operated to maintain the charge. This means that the state of charge of the energy store C at the end of the driving cycle of the hybridized vehicle substantially corresponds to the state of charge of the energy store C at the beginning of the driving cycle of the hybridized vehicle.

Die korrekte Bestimmung des Gewichtungsfaktors λ für die Batterieverluste stellt dabei ein nicht triviales Problem dar, da dieser offensichtlich vom Fahrzyklus abhängt. The correct determination of the weighting factor λ for the battery losses is a non-trivial problem because it obviously depends on the driving cycle.

Zur Bestimmung des Gewichtungsfaktors λ für die Batterieverluste kann deshalb beispielsweise ein Fahrzyklus für das hybridisierte Fahrzeug angenommen werden, wobei für diesen angenommenen Fahrzyklus des hybridisierten Fahrzeugs mittels empirischer Versuche ein Wert für den Gewichtungsfaktor λ für die Batterieverluste bestimmt werden kann, der im Wesentlichen dem optimalen Wert für den Gewichtungsfaktor λ für die Batterieverluste entspricht. To determine the weighting factor λ for the battery losses can therefore be assumed, for example, a driving cycle for the hybridized vehicle, for this assumed driving cycle of the hybridized vehicle by means of empirical experiments, a value for the weighting factor λ for the battery losses can be determined, which is substantially the optimum value for the weighting factor λ for the battery losses.

In Schritt 130 werden die drei in Schritt 100 ausgewählten Zielfunktionen z1, z2, z3 quadratisch approximiert. Hierbei liegt der Erfindung die Erkenntnis zu Grunde, dass eine Vielzahl von potentiell relevanten Zielfunktionen zumindest in ihren relevanten Wertebereichen ausreichend gut quadratisch approximiert werden können. In step 130 become the three in step 100 selected target functions z 1 , z 2 , z 3 approximated quadratically. In this case, the invention is based on the knowledge that a large number of potentially relevant objective functions can be approximated sufficiently well quadratically, at least in their relevant value ranges.

Abschließend wird in Schritt 140 auf Grundlage der in Schritt 100 ausgewählten Zielfunktionen z1, z2, z3 und der in den Schritten 110 und 120 festgelegten Gewichtungsfaktoren α, β, λ die Summenfunktion als gewichtete Summe der in Schritt 130 bestimmten quadratischen Approximationen bestimmt. Finally, in step 140 based on the in step 100 selected target functions z 1 , z 2 , z 3 and in the steps 110 and 120 determined weighting factors α, β, λ, the sum function as the weighted sum of the in step 130 determines certain quadratic approximations.

Dabei kann beispielsweise die quadratische Approximation der Batterieverluste in Abhängigkeit von der Einzel-Leistung PVM des Verbrennungsmotors A dargestellt werden, wenn das hybridisierte Kraftfahrzeug ausschließlich den Verbrennungsmotor A und den Elektromotor B als Antriebsaggregate umfasst. In this case, for example, the quadratic approximation of the battery losses as a function of the individual power P VM of the internal combustion engine A can be represented, if the hybridized motor vehicle comprises exclusively the internal combustion engine A and the electric motor B as drive units.

3 zeigt zweite Schritte des Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens, die beispielsweise online ausgeführt werden können. 3 shows second steps of the embodiment of the method according to the invention, which can be carried out online, for example.

In Schritt 200 wird die Gesamt-Fahrerwunschleistung PFW entgegengenommen, die beispielsweise durch Betätigung von einem mit dem hybridisierten Fahrzeug verbundenen Fahrpedal durch den Fahrer des hybridisierten Fahrzeugs vorgegeben wird. In step 200 the total driver request power P FW is taken, which is predetermined by the driver of the hybridized vehicle, for example, by actuation of an accelerator pedal connected to the hybridized vehicle.

Im folgenden Schritt 210 wird die in Schritt 140 aufgestellte Summenfunktion unter Berücksichtigung der Gesamt-Fahrerwunschleistung PFW minimiert. Da es sich bei der Gesamt-Fahrerwunschleistung PFW vorzugsweise in einem Zeitschritt um einen konstanten Wert handelt, besitzt die Summenfunktion als einzigen Parameter die Einzel-Leistung PVM des Verbrennungsmotors A. In the following step 210 will be the one in step 140 established summation function, taking into account the total driver request power P FW minimized. Since the total driver desired power P FW is preferably a constant value in one time step, the sum function has the single power P VM of the internal combustion engine A as the sole parameter.

Somit kann die Summenfunktion durch Bildung ihres Differentialquotienten und durch Setzen des Differentialquotienten auf null mit wenig Rechenaufwand minimiert werden. Der Erfindung liegt hierbei die Erkenntnis zugrunde, dass der dabei entstehende Rechenaufwand so gering ist, dass eine Berechnung im üblichen Rechenraster von einem mit dem Verbrennungsmotor A verbundenen Motorsteuergerät möglich ist. Thus, the sum function can be minimized by forming its differential quotient and setting the differential quotient to zero with little computational effort. The invention is based on the finding that the resulting computational effort is so low that a calculation in the usual computing grid of an engine control unit connected to the engine A is possible.

In Schritt 220 wird die Einzel-Leistung PVM des Verbrennungsmotors A bestimmt, durch Auswahl des Wertes für die Einzel-Leistung PVM des Verbrennungsmotors A für den die Summenfunktion minimal ist. In step 220 the individual power P VM of the internal combustion engine A is determined by selecting the value for the individual power P VM of the internal combustion engine A for which the sum function is minimal.

In Schritt 230 wird die Einzel-Leistung PEM des Elektromotors B bestimmt durch Bildung der Differenz aus der Gesamt-Fahrerwunschleistung PFW und der Einzel-Leistung PVM des Verbrennungsmotors A. In step 230 the individual power P EM of the electric motor B is determined by forming the difference between the total driver desired power P FW and the individual power P VM of the internal combustion engine A.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102011004862 A1 [0003] DE 102011004862 A1 [0003]
  • DE 102010009565 A1 [0004] DE 102010009565 A1 [0004]

Claims (10)

Steuervorrichtung (S) zur Steuerung der Einzel-Leistungen (PVM, PEM) von zumindest zwei Antriebsaggregaten (A, B) eines hybridisierten Kraftfahrzeugs, abhängig von einer vorgegebenen Gesamt-Fahrerwunschleistung (PFW), wobei die Steuervorrichtung (S) ein Zielparametervorgabe-Modul (Z) und ein Extremwertbildungs-Modul (M) aufweist, wobei das Zielparametervorgabe-Modul (Z) derart ausgebildet ist, dass zumindest ein zu minimierender oder zu maximierender Zielparameter abhängig von zumindest einer Einzel-Leistung (PVM) vorgebbar ist und wobei das Extremwertbildungs-Modul (M) derart ausgestaltet ist, dass die zumindest eine Einzel-Leistung (PVM) unter Berücksichtigung aller Zielparametervorgaben (z1, z2, z3) bestimmbar ist. Control device (S) for controlling the individual powers (P VM , P EM ) of at least two drive units (A, B) of a hybridized motor vehicle, depending on a predetermined total driver request power (P FW ), wherein the control device (S) is a target parameter specification -Module (Z) and an extremization module (M), wherein the Zielparametervorgabe module (Z) is designed such that at least one target parameter to be minimized or maximized depending on at least one individual power (P VM ) is predetermined and wherein the extreme value formation module (M) is designed such that the at least one individual power (P VM ) can be determined taking into account all the target parameter specifications (z 1 , z 2 , z 3 ). Verfahren zur Steuerung der Einzel-Leistungen (PVM, PEM) von zumindest zwei Antriebsaggregaten (A, B) eines hybridisierten Kraftfahrzeugs, abhängig von einer vorgegebenen Gesamt-Fahrerwunschleistung (PFW), wobei die Einzel-Leistung (PVM) von zumindest einem Antriebsaggregat (A) durch Minimierung oder Maximierung einer Summenfunktion aus zumindest einer Zielfunktion (z1, z2, z3) bestimmt wird, wobei eine Zielfunktion (z1, z2, z3) die Abhängigkeit eines zu minimierenden oder zu maximierenden Zielparameters von der Einzelleistung (PVM) wiedergibt. Method for controlling the individual powers (P VM , P EM ) of at least two drive units (A, B) of a hybridized motor vehicle, depending on a predetermined total driver request power (P FW ), wherein the individual power (P VM ) of at least a drive unit (A) is determined by minimizing or maximizing a sum function from at least one target function (z 1 , z 2 , z 3 ), wherein a target function (z 1 , z 2 , z 3 ) the dependence of a target parameter to be minimized or maximized from the individual power (P VM ). Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei zumindest eine Zielfunktion (z1, z2, z3) als quadratische Funktion ausgebildet wird. Method according to one of the preceding claims, wherein at least one target function (z 1 , z 2 , z 3 ) is formed as a quadratic function. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei zumindest eine Zielfunktion (z1, z2, z3) einen Gewichtungsfaktor (α, β, λ) aufweist. Method according to one of the preceding claims, wherein at least one target function (z 1 , z 2 , z 3 ) has a weighting factor (α, β, λ). Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei mittels zumindest eines Gewichtungsfaktors (λ) von mindestens einer Zielfunktion (z3) der Ladezustand eines mit dem hybridisierten Kraftfahrzeug verbundenen Energiespeichers (C) am Ende des Fahrzyklus des hybridisierten Kraftfahrzeugs gesteuert wird. Method according to one of the preceding claims, wherein by means of at least one weighting factor (λ) of at least one target function (z 3 ), the state of charge of an energy accumulator (C) connected to the hybridized motor vehicle is controlled at the end of the driving cycle of the hybridized motor vehicle. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei – mittels zumindest eines Gewichtungsfaktors (λ) von mindestens einer Zielfunktion (z3) der Ladezustand eines mit dem hybridisierten Kraftfahrzeug verbundenen Energiespeichers (C) am Ende des Fahrzyklus des hybridisierten Kraftfahrzeugs gesteuert wird, und – der Gewichtungsfaktor (λ) in Abhängigkeit von Fahrerwunschleistungen (PFW) und Drehzahlen des Verbrennungsmotors, die für eine vergangene Fahrstrecke charakteristisch sind, bestimmt wird. Method according to one of the preceding claims, wherein - by means of at least one weighting factor (λ) of at least one target function (z 3 ) the state of charge of an energy accumulator (C) connected to the hybridized motor vehicle is controlled at the end of the driving cycle of the hybridized motor vehicle, and - the weighting factor (λ) in dependence on driver's desired performance (P FW ) and speeds of the internal combustion engine, which are characteristic of a past route, is determined. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei – mittels zumindest eines Gewichtungsfaktors (λ) von mindestens einer Zielfunktion (z3) der Ladezustand eines mit dem hybridisierten Kraftfahrzeug verbundenen Energiespeichers (C) am Ende des Fahrzyklus des hybridisierten Kraftfahrzeugs gesteuert wird, und – der Gewichtungsfaktor (λ) in Abhängigkeit von Fahrerwunschleistungen (PFW) und Drehzahlen des Verbrennungsmotors, die für eine zukünftige Fahrstrecke prädiziert werden, bestimmt wird. Method according to one of the preceding claims, wherein - by means of at least one weighting factor (λ) of at least one target function (z 3 ) the state of charge of an energy accumulator (C) connected to the hybridized motor vehicle is controlled at the end of the driving cycle of the hybridized motor vehicle, and - the weighting factor (λ) is determined as a function of the driver's desired performance (P FW ) and rotational speeds of the internal combustion engine that are predicted for a future driving route. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei alle Zielfunktionen (z1, z2, z3) von der Einzel-Leistung (PVM) von zumindest einem Antriebsaggregat (A) abhängen. Method according to one of the preceding claims, wherein all target functions (z 1 , z 2 , z 3 ) depend on the individual power (P VM ) of at least one drive unit (A). Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Einzel-Leistung (PEM) von einem ersten Antriebsaggregat (B) in Abhängigkeit von der Gesamt-Fahrerwunschleistung (PFW) und der Einzel-Leistung (PVM) von einem zweiten Antriebsaggregat (A) gesteuert wird. Method according to one of the preceding claims, wherein the individual power (P EM ) from a first drive unit (B) as a function of the total driver request power (P FW ) and the individual power (P VM ) from a second drive unit (A) is controlled. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei eine Zielfunktion eine Batterie-Leistung (PBatt) in Abhängigkeit von einer Leistung (PEM) einer elektrischen Maschine (B) bestimmt. Method according to one of the preceding claims, wherein an objective function determines a battery power (PBatt) as a function of a power (P EM ) of an electrical machine (B).
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