WO2007115917A1 - Definierter verbrennungsmotorbetrieb bei fahrzeugen mit hybridantrieb - Google Patents

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hybrid
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Klaus Joos
Kersten Wehmeier
Stefan Tumback
Bernd Kesch
Rene Schenk
Martin Streib
Peter Baeuerle
Karsten Mann
Thomas Huber
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Robert Bosch Gmbh
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Definitions

  • Various functionalities within a controller for internal combustion engines such as diagnoses or adaptations, require defined operating states of the internal combustion engine, such as idling mode or certain load / speed profiles in order to be able to run. If these operating conditions do not occur during a drive cycle, the functions can not run either.
  • a method for operating a vehicle drive and an apparatus for performing the method is known.
  • a method for operating a vehicle drive is disclosed, wherein the vehicle drive has at least one internal combustion engine and at least one electric machine mechanically coupled to the at least one internal combustion engine and with an energy supply operatively connected to the electric machine and / or the internal combustion engine.
  • the at least one internal combustion engine and the at least one electric machine generate a requested desired drive torque M 8011 substantially in common.
  • a requested optimum setpoint torque M v , M VM should op t of the internal combustion engine is limited to an optimized minimum torque M VM mm op t above a minimum combustion engine torque MVM mm and / or an optimized maximum torque M V M max op t below an engine maximum torque M VM max.
  • a rate of change of the optimum setpoint torque M VM op t of the internal combustion engine is limited.
  • one objective is to operate the internal combustion engine in the region of favorable efficiencies, to switch off the internal combustion engine when the vehicle is stationary or at low vehicle speeds and to drive electrically driven and to utilize braking energy by means of recuperation.
  • an addition of the torques of the internal combustion engine and the torque of one or more electric drives to a drive train torque occurs.
  • the Electric drives can be connected, for example, as starter generators with the belt drive or with the crankshaft of the internal combustion engine.
  • various operating points may be problematic with regard to exhaust emissions and fuel consumption.
  • the present invention has for its object to specifically set defined operating conditions of the internal combustion engine in a vehicle with hybrid drive, while maintaining a required powertrain torque and a vehicle speed.
  • this object is achieved in that the engine control unit or the engine control unit of the internal combustion engine no longer has to wait for an occurrence of certain operating states of the internal combustion engine to run certain functions such as diagnoses or adaptations, but this a sequence of certain functions enabling operating states actively request.
  • the sequence of diagnostic operations or adaptation operations can be accelerated and in particular a termination of a current diagnostic process can be avoided.
  • functions of the engine control unit or of the engine control unit require advantageous operating conditions for the internal combustion engine, which are adjusted on the internal combustion engine and the at least one electric drive of a hybrid drive by suitable controls so that, despite the expiration of the functions, a required vehicle speed is maintained and a required driveline torque on the drive train of the vehicle with hybrid drive preferably a parallel hybrid drive is generated.
  • a drive train in particular a parallel hybrid drive of a vehicle of an internal combustion engine, and at least one electric drive and a transmission with a clutch comprise.
  • the internal combustion engine can each be assigned its own control unit as well as the electric machine and the transmission.
  • a hybrid control is provided, for example, a hybrid coordinator, which takes over the coordination of the internal combustion engine, the at least one electric drive and the vehicle transmission.
  • the engine control unit or the engine control unit requests defined operating conditions for the internal combustion engine, which are set by the hybrid coordinator by suitable control of the at least one electric drive and the vehicle transmission such that the required drive train torque M out is applied at a required drive train speed n out.
  • the required drive train torque M out or the required drive train speed n out are thereby set as a function of the speed of the vehicle, the tire diameter and the differential ratio.
  • a torque for the at least one electric drive can be predetermined by the hybrid coordinator at a torque predefined for the internal combustion engine such that a required drive train torque M out is applied.
  • the speed of the internal combustion engine for example, in an automated manual transmission, the currently engaged gear or the currently engaged gear can be changed by the transmission control. This results in the same vehicle speed, a different speed of the internal combustion engine, which may be closer to the specification for the speed.
  • This check can be made by the function as well as by a scheduler for each function.
  • the scheduler selects from the compatible functions that which has the highest priority. This selected function sends the specific operating point request to the hybrid coordinator.
  • the hybrid coordinator then changes the settings so that the selected operating point of the internal combustion engine is achieved within the hybrid drive. If the driving state, for example triggered by a driver request, changes in such a way that the requested operating point can no longer be reached, the possible operating range is adjusted accordingly and the function concerned stops its activities if necessary.
  • the scheduler can determine the respectively highest prioritized function. With the possible operating points at which this function can take place, the scheduler asks the hybrid coordinator whether this is possible. If the hybrid coordinator accepts this, the function is started and the corresponding operating point request of the highest priority function becomes active. On the other hand, if the hybrid coordinator does not accept this, the scheduler can repeat its request with the operating parameters of another function.
  • An advantage of these embodiments is the fact that the existing infrastructure of the internal combustion engine is only slightly expand. Furthermore, the necessary interfaces are or are largely generic. The interfaces are not precut to specific diagnostics or adaptation functions, but can be used for a variety of functions. Due to this, the provision of a multiplicity of interfaces can be dispensed with, which entails additional implementation and wiring costs.
  • FIG. 1 shows the essential components of a drive train of a parallel hybrid drive of a vehicle
  • FIG. 2 shows a first embodiment variant of a hybrid coordinator for querying possible operating states to be approached with respect to the internal combustion engine of the hybrid drive
  • FIG. 3 shows a variant of the representation according to FIG. 2, in which an exchange takes place with regard to possible and requested operating states directly between the hybrid coordinator and a scheduler, and
  • FIG. 4 shows a further embodiment variant of the hybrid coordinator shown in FIG. 3 with direct addressing of the scheduler and direct data exchange between the functions.
  • FIG. 1 shows the essential components of a hybrid drive, in particular a parallel hybrid drive of a vehicle.
  • a hybrid coordinator 10 stands both in connection with a control unit 12 for an internal combustion engine 18 and in conjunction with a control unit 14 for at least one electric drive 20 and furthermore with a control unit 16 for a vehicle transmission 24.
  • An internal combustion engine 18 is in the drawing shown in Figure 1 with the at least one electric drive 20 rigidly coupled.
  • a clutch 22 Between the at least one electric drive 20 and the vehicle transmission 24 is a clutch 22, indicated here only schematically. Also, between the internal combustion engine 18 and the at least one electric drive 20, a clutch may be arranged.
  • On the output side of the vehicle transmission 24 extends a drive shaft 26, which merges into a not shown drive train of a vehicle with hybrid drive. On the output side, a transmission output torque M out and a transmission output rotational speed n out are present on the vehicle transmission 24.
  • FIG. 2 shows a first embodiment variant of a hybrid coordinator which is connected to a coordinator 30 for the internal combustion engine 18.
  • a hybrid coordinator 10 supplies possible operating states 34 to the coordinator 30 of the internal combustion engine 18.
  • the coordinator 30 provides the information about possible operating states 34 about the prepared possible operating states 44 of a first function 38 or a first function block 38, another second function 40 and a third function 42 available. Instead of the three functions 38, 40 and 42 shown in FIG. 1, a multiplicity of further functions would also be possible which are not described in detail here. are.
  • the hybrid coordinator 10 also transmits a torque request 32 to the coordinator 30 of the internal combustion engine 18.
  • Each of the functions 38, 40, 42 determines the physical readiness for operation on the basis of the processed operating states 44 reported by the coordinator 30 and reports them to a scheduler 50 via a flag B sc 38, B_py 38 in the case of the first function 38
  • Function blocks 38, 40, 42 have a direct access 48 to an operations coordinator 46, the functions 38, 40, 42 also in this activate their respective request.
  • the scheduler 50 selects a function based on the information obtained about the flags B sc 38 in the case of the first function 38, B sc 40 in the case of the second function 40 and B sc 42 in the case of the third function 42 and divides each the selected selection by setting a flag B_sc 38 or B_sc 40 or B sc 42, respectively function-specifically selected with the functions 38, 40, 42.
  • the selected one of the functions 38, 40, 42 transmits the actual request to the hybrid coordinator 10 via the coordinator 30.
  • the hybrid coordinator 10 then adjusts the torque distribution between the internal combustion engine 18 and the at least one electric drive 20 appropriately and changes the torque distribution accordingly directed to the internal combustion engine 18 torque request 32nd
  • a start / stop enable can use simple function identifiers FID start or FID stop, which are exclusive to each other. These are used as a basis for the decision within a start and stop release.
  • interfaces for the possible operating points can be selected, for example, on the basis of the maximum or minimum possible torque as well as a maximum and minimum possible rotational speed. It is possible, for example, to form a plurality of speed / torque pairs that span a characteristic area.
  • the maximum and the minimum power of the internal combustion engine 18 can find input into the respective operating points to be selected.
  • An entirely useful extension consists in informing the scheduler 50 of the respectively associated priority in addition to the respectively requested operating point.
  • the priority information may be used in hybrid coordinator 10 to rank and reject the urgency of the request.
  • limited operating ranges may be selected instead of just discrete operating points, leaving the hybrid coordinator 10 with greater decision latitude.
  • Reference numeral 54 denotes a start / stop coordinator in the illustration according to FIG. Via a bidirectional data exchange 56, the scheduler 50 and the operating mode coordinator 46 are connected one above the other, wherein the operating coordinator 46 can optionally also be activated via direct accesses 48 of the respective functions 38, 40 and 42.
  • FIG. 3 shows an alternative embodiment of the functionality of a hybrid coordinator shown in FIG.
  • the illustration according to FIG. 3 shows that the hybrid coordinator 10 sends the torque request 32 to the coordinator 30 of the internal combustion engine 18. Both the hybrid coordinator 10 and the coordinator 30 of the internal combustion engine 18 may be contained in the control unit 12 of the internal combustion engine 18. According to the embodiment variant of a hybrid drive control illustrated in FIG. 3, the hybrid coordinator 10 communicates directly with the scheduler 50. The hybrid coordinator 10 transmits possible work or operating points directly to the scheduler 50 with respect to possible operating statuses 34 to the hybrid coordinator 10 and sends the operating statuses 58 directly requested to the scheduler 50 in turn, it is in bidirectional data exchange 56 with mode coordinator 46. In contrast to the embodiment variant according to the illustration in FIG.
  • each of the functions 38, 40 and 42 transmit their desired operation to the scheduler 50 via a corresponding flag B_pyt 38, B_pyt 40 or B_pyt 42.
  • Information about the respective ones is available in the scheduler 50 possible operating points of the internal combustion engine 18, transmitted by the hybrid coordinator 10 before.
  • the scheduler 50 selects that of the three functions 38, 40 and 42 exemplified here, which has the highest priority, which is compatible with the respective possible operating states 34, transmitted by the hybrid coordinator 10.
  • each function 38, 40 or 42 assigned to the scheduler 50 can also transmit its possible operating points directly to the scheduler 50.
  • the scheduler 50 For the selected function, i. for which an operating point exists at which the respective function 38, 40 or 42 is executable and which has the highest priority, the scheduler 50 requests an operating state by request 58 at the hybrid coordinator 10. If the request is approved by the hybrid coordinator 10, the respective transmitted by the scheduler 50 of the functions 38, 40 and 42 via a flag B_sc 38, B_sc 40 and B_sc42 the release. Furthermore, according to the embodiment variant illustrated in FIG. 3, the physical readiness for operation is transmitted to the scheduler 50 via the flags B_py 38, B_py 40 and B_py 42 by the functions or function blocks 38, 40, 42.
  • the functions or functional blocks 38, 40 and 42 also have direct accesses 48 to the operating mode coordinator 46 in accordance with the embodiment variant shown in FIG. 3, analogous to the embodiment variant according to FIG.
  • each of the functions or function blocks 38, 40 and 42 is in communication with the stop release 52, via which, optionally, a start or stop signal is transmitted to the start / stop coordinator 54 via a signal CO Eng_stop.ENA.
  • a start or stop signal is transmitted to the start / stop coordinator 54 via a signal CO Eng_stop.ENA.
  • the start / stop coordinator 54 and the signal CO stop is controlled within a power split hybrid drive when the internal combustion engine 18, for example, can be turned off completely.
  • the priority of the sequence of functions 38, 40 and 42 is taken into account.
  • information relating to the urgency of the sequence of the respective functions 38, 40 and 42 is transmitted to the superordinate hybrid coordinator 10, which is not taken into consideration in the case of the hybrid control according to FIG.
  • FIG. 4 shows a variant which, unlike the variant embodiment illustrated in FIG. 1, transmits possible operating states by the functions themselves to the scheduler.
  • the hybrid coordinator 10 also sends the torque request 32 to the coordinator 30 of the internal combustion engine 18.
  • the hybrid coordinator 10 transmits consent signals 60 to the scheduler 50, from which the hybrid coordinator 10 receives information about requested operating states 58.
  • the 3 functions 38, 40 and 42 selected here by way of example transmit information relating to their physical readiness for operation by the already mentioned flags B_py 38, B_py 40 and B_py 42 to the scheduler 50 (DSM).
  • the functions or the function blocks 38, 40 and 42 directly convey possible operating states 36 to the scheduler 50.
  • a hybrid drive control displays the flags B_pyt 38, B_pyt 40 resp B_pyt 42 for indicating a run request at a given operating point directly to the scheduler 50 (DSM) transmitted.
  • the scheduler 50 selects the functions 38, 40 and 42 with the highest priority and requests the required operating state 48 at the hybrid coordinator 10. Since in the embodiment according to FIG. 4 there is no information about a possible operating point, the hybrid coordinator 10 notifies via the consent 60 to the scheduler 50 (DSM), if the requested operating point is possible. If this is not possible, the scheduler 50 (DSM) discards its decision and selects another function from the functions 38, 40 or 42, for which in turn a request is made to the hybrid coordinator 10. Alternatively, information as to which possible operating points match a particular function 38, 40 or 42 could also be stored in the scheduler 50 (DSM).
  • the advantage of the embodiment variant according to FIG. 4 is that the hybrid coordinator 10 is relieved to the extent that no general regions are to be calculated with regard to possible operating points. A decision within the hybrid coordinator 10 falls within this on the basis of a specific operating point, which is transmitted to the latter via requested operating states 58 by the scheduler 50 for a specific function already selected. Accordingly, the hybrid coordinator 10 merely decides whether consent 60 is possible or not in view of the running state of the vehicle. It may be necessary to carry out several tests until one of the each given operating conditions of the internal combustion engine 18 compatible running of the functions 38, 40 and 42 is determined.
  • the functions or function blocks 38, 40 and 42 are connected via a direct access 48 to the mode coordinator 46, which in turn is in bidirectional data exchange 56 with the scheduler 50 (DSM).
  • the individual functions or function blocks 38, 40, 42 are furthermore connected to the stop release 52 of the internal combustion engine 18. This transmits a signal CO Eng stop ENA to the start / stop coordinator 54.

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Einstellung von Betriebszuständen einer Verbrennungskraftmaschine (18), insbesondere einer Verbrennungskraftmaschine (18) eines Hybridantriebes. Der Hybridantrieb umfasst neben der Verbrennungskraftmaschine (18) mindestens einen E-Antrieb (20), einen Hybridkoordinator (10) und ein der Verbrennungs- kraftmaschine (18) zugeordnetes Steuergerät (12, 30), in dem Funktionen (38, 40, 42) implementiert sind. Die Funktionen 838, 40, 42) fordern ihre Lauffähigkeit begünstigende Betriebszustände (58) für die Verbrennungskraftmaschine (18) beim Hybridkoordinator (10) an, der eine dementsprechende Änderung der Leistungsverteilung zwischen der Verbrennungskraftmaschine (18) und dem mindestens einen E-Antrieb (20) vornimmt.

Description

Definierter Verbrennungsmotorbetrieb bei Fahrzeugen mit Hybridantrieb
Stand der Technik
Verschiedene Funktionalitäten innerhalb einer Steuerung für Verbrennungskraftmaschinen, wie zum Beispiele Diagnosen oder Adaptionen, benötigen definierte Betriebszustände der Verbrennungskraftmaschine wie zum Beispiel Leerlaufbetrieb oder bestimmte Last/Drehzahlprofile um ablaufen zu können. Treten diese Betriebszustände während eines Fahrzyklus 's nicht auf, können auch die Funktionen nicht ablaufen.
Aus DE 10 2004 0445 501.9, Anmeldetag 15.09.2004, ist ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeug-Antriebs und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens bekannt. Es wird ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeug-Antriebs offenbart, wobei der Fahrzeug-Antrieb wenigstens einen Verbrennungsmotor und wenigstens eine mit dem wenigstens einen Verbrennungsmotor mechanisch gekoppelte Elektromaschine sowie mit einem mit der Elektromaschine und/oder dem Verbrennungsmotor wirkverbundenen Energiespei- eher aufweist. Der wenigstens eine Verbrennungsmotor und die wenigstens eine Elektromaschine erzeugen ein angefordertes Antriebs-Solldrehmoment M8011 im Wesentlichen gemeinsam. Ein angefordertes optimales Solldrehmoment Mv, MVM soll opt des Verbrennungsmotors ist auf ein optimiertes Minimalmoment MVM mm opt oberhalb eines Verbrennungsmotorminimalmomentes MVM mm und/oder ein optimiertes Maximalmoment MVM max opt unterhalb eines Verbrennungsmotormaximalmomentes MVM max begrenzt. Eine Änderungsgeschwindigkeit des optimalen Solldrehmomentes MVM opt des Verbrennungsmotors ist begrenzt.
Bei Fahrzeugen mit Hybridantrieb besteht ein Ziel darin, die Verbrennungskraftmaschine im Bereich günstiger Wirkungsgrade zu betreiben, bei Stillstand des Fahrzeuges bzw. bei ge- ringen Fahrzeuggeschwindigkeiten die Verbrennungskraftmaschine abzuschalten und elektrisch angetrieben zu fahren sowie Bremsenergie durch Rekuperation zu nutzen. Bei Parallelhybriden erfolgt eine Addition der Drehmomente der Verbrennungskraftmaschine und der Drehmomente einer oder mehrerer Elektroantriebe zu einem Antriebsstrangmoment. Die Elektroantriebe können zum Beispiel als Startergeneratoren mit dem Riementrieb oder mit der Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine verbunden sein. Bei modernen Verbrennungskraftmaschinen können verschiedene Betriebspunkte im Hinblick auf Abgasemissionen und Kraftstoffverbrauch problematisch sein. Bei fremdgezündeten Verbrennungskraftma- schinen können zum Beispiel hohe Drehmomente eine Abweichung vom stöchiometrischen Luft-Kraftstoffgemisch erfordern, ebenso kann eine Volllastanreicherung notwendig sein, um Bauteiltemperaturen in erlaubten Grenzen zu halten. Um sehr kleine Drehmomente einzustellen, ist eine Verschiebung des Zündwinkels an der Verbrennungskraftmaschine in Richtung spät üblich, die auch eingesetzt wird, um einen Drehmomentvorhalt zu erzielen, um zum Beispiel aus dem Leerlauf heraus einen schnelleren Drehmomentenaufbau zu ermöglichen. Mit der Zündwinkel Verschiebung verschlechtert sich allerdings der Wirkungsgrad. In Verbindung mit Schubabschaltungen können erhöhte Stickoxidemissionen durch Sauerstoffüberschuss im Katalysator entstehen. Ebenso ist beim Betrieb einer selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine bei hohen Drehmomenten mit erhöhten Schwärzungszah- lungen und Stickoxidemissionen zu rechnen, bei geringen Drehmomenten der selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine besteht hingegen die Gefahr, dass der Katalysator auskühlt.
Offenbarung der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, definierte Betriebszustände der Verbrennungskraftmaschine in einem Fahrzeug mit Hybridantrieb gezielt einzustellen, wobei gleichzeitig ein gefordertes Antriebsstrangmoment und eine Fahrzeuggeschwindigkeit beibehalten werden.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Motorsteuerung bzw. das Motorsteuergerät der Verbrennungskraftmaschine nicht mehr auf ein Auftreten bestimmter Betriebszustände der Verbrennungskraftmaschine warten muss, um bestimmte Funktionen wie zum Beispiele Diagnosen oder Adaptionen, ablaufen zu lassen, sondern diese einen Ablauf bestimmter Funktionen ermöglichende Betriebszustände aktiv anfordert. Durch dieses Vorgehen kann zum Beispiel der Ablauf von Diagnosevorgängen bzw. Adaptionsoperationen beschleunigt werden und insbesondere ein Abbruch eines laufenden Diagnosevorgangs vermieden werden. Dazu fordern Funktionen der Motorsteuerung bzw. des Motorsteuergerätes vorteilhafte Betriebsbedingungen für die Verbrennungskraftmaschine an, die an der Verbrennungskraftmaschine und dem mindestens einen elektrischen Antrieb eines Hybridan- triebs durch geeignete Ansteuerungen so eingestellt werden, dass trotz Ablauf der Funktionen eine geforderte Fahrzeuggeschwindigkeit eingehalten und ein gefordertes Antriebsstrangmoment am Triebstrang des Fahrzeugs mit Hybridantrieb bevorzugt einem parallelen Hybridantrieb, erzeugt wird. Im Allgemeinen umfasst ein Antriebsstrang, insbesondere eines Parallelhybridantriebes eines Fahrzeugs einer Verbrennungskraftmaschine sowie mindestens einen elektrischen Antrieb sowie ein Getriebe mit Kupplung. Der Verbrennungskraftmaschine kann jeweils ein eigenes Steuergerät zugeordnet sein ebenso der Elektromaschine und dem Getriebe. Ferner ist eine Hybrid- Steuerung so zum Beispiel ein Hybridkoordinator vorgesehen, welcher die Koordination der Verbrennungskraftmaschine, des mindestens einen elektrischen Antriebes sowie des Fahrzeuggetriebes übernimmt. Die Motorsteuerung oder das Motorsteuergerät fordert definierte Betriebsbedingungen für die Verbrennungskraftmaschine an, die vom Hybridko- ordinator durch geeignete Ansteuerung des mindestens einen elektrischen Antriebes und des Fahrzeuggetriebes derart eingestellt werden, dass das geforderte Antriebsstrangmoment M out bei einer geforderten Antriebsstrangdrehzal n out aufgebracht wird. Das geforderte Antriebsstrangmoment M out bzw. die geforderte Antriebsstrangdrehzahl n out werden dabei abhängig von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs, dem Reifendurchmesser und der Differenzialübersetzung eingestellt.
Zu einem der Verbrennungskraftmaschine vorgegebenen Moment kann zum Beispiel durch den Hybridkoordinator ein Moment für den mindestens einen E-Antrieb so vorgegeben werden, dass ein gefordertes Antriebsstrangmoment M out aufgebracht wird. Zur Einstel- lung der Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine kann zum Beispiel bei einem automatisierten Schaltgetriebe die aktuell eingelegte Gangstufe oder der aktuell eingelegte Gang durch die Getriebesteuerung verändert werden. Dadurch ergibt sich bei gleich bleibender Fahrzeuggeschwindigkeit eine andere Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine, die möglicherweise näher an der Vorgabe für deren Drehzahl liegt.
Angesichts des skizzierten technischen Problems ist hinsichtlich der Möglichkeit des Ablaufes von Funktionen zur Diagnose oder zur Adaption eine Information dahingehenderforderlich, ob in Frage stehende Funktionen ablaufen könnten, unabhängig von einem zufällig gerade eingestellten Betriebspunkt oder einer zufällig eingestellten Leistungsverteilung. Zur Aktivierung der jeweiligen Funktion ist eine Information dahingehend erforderlich, ob ein zum Ablauf der Funktion geeigneter Betriebspunkt durch eine andere Leistungsverteilung innerhalb der Hybridsteuerung erreicht werden könnte. Damit haben dann alle in Frage kommenden Funktionen die Möglichkeit, festzustellen, ob ein Ablauf sinnvoll ist oder nicht. Diejenigen der Diagnose bzw. Adaptionsfunktionen, die ablaufen könnten, können ihre je- weilige Laufbereitschaft einem Betriebsartenkoordinator oder einem Scheduler ihre Laufbereitschaft anzeigen oder eine Freigabe zum Lauf beantragen. In einer ersten Ausführungsvariante übermittelt der Hybridkoordinator ständig den jeweils möglichen Betriebsbereich. Jede Funktion überprüft ob ihre Anforderungen mit diesem möglichen Betriebsbereich kompatibel sind oder nicht. Diese Überprüfung kann sowohl von der Funktion als auch über einen Scheduler für jede Funktion vorgenommen werden. Der Scheduler wählt dann aus den kompatiblen Funktionen diejenige aus, welche die höchste Priorität aufweist. Diese ausgewählte Funktion übermittelt die konkrete Betriebspunktanforderung an den Hybridkoordinator. Der Hybridkoordinator verändert darauf hin die Einstellungen so, dass der gewählte Arbeitspunkt der Verbrennungskraftmaschine innerhalb des Hybridantriebes erreicht wird. Ändert sich der Fahrzustand, zum Beispiel ausgelöst durch einen Fahrerwunsch, derart, dass der angeforderte Betriebspunkt nicht mehr erreicht werden kann, wird der mögliche Betriebsbereich dementsprechend angepasst und die betroffene Funktion stellt gegebenenfalls ihre Aktivitäten ein.
In einer weiteren Ausführungsvariante kann der Scheduler die jeweils höchst priorisierte Funktion ermitteln. Mit den möglichen Betriebspunkten, an denen diese Funktion ablaufen kann, fragt der Scheduler den Hybridkoordinator ab, ob dies möglich ist. Akzeptiert der Hybridkoordinator dies, wird die Funktion gestartet und die entsprechende Betriebspunktanforderung der höchst priorisierten Funktion wird aktiv. Akzeptiert der Hybridkoordinator dies hingegen nicht, kann der Scheduler seine Anfrage mit den Betriebsparametern einer anderen Funktion wiederholen.
Von Vorteil bei diesen Ausführungsvarianten ist der Umstand, dass die existierende Infrastruktur an der Verbrennungskraftmaschine nur unwesentlich zu erweitern ist. Weiterhin ist oder sind die notwendigen Schnittstellen weitestgehend generisch Die Schnittstellen sind nicht auf spezielle Diagnose oder Adaptionsfunktionen vorgeschnitten, sondern lassen sich für eine Vielzahl von Funktionen verwenden. Aufgrund dessen kann das Vorhalten einer Vielzahl von Schnittstellen entfallen, was mit einem zusätzlichen Implementations- und Verdrahtungsaufwand einherginge.
Zeichnung
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben.
Es zeigt:
Figur 1 die wesentlichen Komponenten eines Antriebsstrangs eines Parallelhybridantriebes eines Fahrzeuges, Figur 2 eine erste Ausführungsvariante eines Hybridkoordinators zur Abfrage möglicher anzufahrender Betriebszustände in Bezug auf die Verbrennungskraftmaschine des Hybridantriebes,
Figur 3 eine Ausführungsvariante der Darstellung gemäß Figur 2, in welcher ein Austausch hinsichtlich möglicher und angeforderter Betriebszustände direkt zwischen dem Hybridkoordinator und einem Scheduler erfolgt und
Figur 4 eine weitere Ausführungsvariante des in Figur 3 dargestellten Hybridkoordina- tors mit Direktansprache des Schedulers und unmittelbarem Datenaustausch zwischen den Funktionen.
Ausführungsvarianten
Der Darstellung gemäß Figur 1 sind die wesentlichen Komponenten eines Hybridantriebes, insbesondere eines Parallelhybridantriebes eines Fahrzeugs zu entnehmen.
Ein Hybridkoordinator 10 steht sowohl in Verbindung mit einem Steuergerät 12 für eine Verbrennungskraftmaschine 18 als auch in Verbindung mit einem Steuergerät 14 für min- destens einen E-Antrieb 20 sowie des weiteren mit einem Steuergerät 16 für ein Fahrzeug- getriebe 24. Eine Verbrennungskraftmaschine 18 ist in der in Figur 1 dargestellten Zeichnung mit dem mindestens einen E-Antrieb 20 starr gekoppelt. Zwischen dem mindestens einen E-Antrieb 20 und dem Fahrzeuggetriebe 24 befindet sich eine Kupplung 22, hier nur schematisch angedeutet. Auch zwischen der Verbrennungskraftmaschine 18 und dem min- destens einen E-Antrieb 20 kann eine Kupplung angeordnet sein. An der Abtriebsseite des Fahrzeuggetriebes 24 verläuft eine Antriebswelle 26, die in einen nicht weiter dargestellten Antriebsstrang eines Fahrzeugs mit Hybridantrieb übergeht. Ausgangsseitig liegen am Fahrzeuggetriebe 24 ein Getriebeausgangsmoment M out sowie eine Getriebeausgangsdrehzahl n out vor.
Figur 2 zeigte eine erste Ausführungsvariante eines Hybridkoordinators, der mit einem Koordinator 30 für die Verbrennungskraftmaschine 18 in Verbindung steht. Ein Hybridkoordinator 10 liefert mögliche Betriebszustände 34 an den Koordinator 30 der Verbrennungskraftmaschine 18. Der Koordinator 30 stellt die Information über mögliche Betriebszustän- de 34 über die aufbereiteten möglichen Betriebszuständen 44 einer ersten Funktion 38 bzw. einem ersten Funktionsblock 38, einer weiteren zweiten Funktion 40 und einer dritten Funktion 42 zur Verfügung. Anstelle der in Figur 1 dargestellten drei Funktionen 38, 40 und 42 wären auch eine Vielzahl weiterer Funktionen möglich, die hier nicht im einzelnen darge- stellt sind. Der Hybridkoordinator 10 übermittelt ferner eine Momentenanforderung 32 an den Koordinator 30 der Verbrennungskraftmaschine 18.
Jede der Funktionen 38, 40, 42 ermittelt aufgrund der vom Koordinator 30 gemeldeten auf- bereiteten Betriebszustände 44 die physikalische Laufbereitschaft und meldet diese über ein Flag B sc 38, B_py 38 im Falle der ersten Funktion 38 an einen Scheduler 50. Falls die Funktionen bzw. Funktionsblöcke 38, 40, 42 über einen Direktzugriff 48 auf einen Betriebskoordinator 46 verfügen, können die Funktionen 38, 40, 42 auch in diesem ihre jeweilige Anforderung aktivieren.
Der Scheduler 50 (DSM) wählt aufgrund der erhaltenen Informationen über die Flags B sc 38 im Falle der ersten Funktion 38, B sc 40 im Falle der zweiten Funktion 40 sowie B sc 42 im Falle der dritten Funktion 42 eine Funktion aus und teilt der jeweils ausgewählten der Funktionen 38, 40, 42 die getroffene Auswahl über Setzen eines Flags B_sc 38 bzw. B_sc 40 oder B sc 42, jeweils funktionsspezifisch die Auswahl mit. Die Ausgewählte der Funktionen 38, 40, 42 übermittelt über den Koordinator 30 die tatsächliche Anforderung an den Hybridkoordinator 10. Der Hybridkoordinator 10 seinerseits stellt daraufhin die Momentenverteilung zwischen der Verbrennungskraftmaschine 18 und dem mindestens einen E- Antrieb 20 passend ein und ändert entsprechend der Momentenverteilung die an die Verbrennungskraftmaschine 18 gerichtete Momentenanforderung 32.
Kann der Hybridkoordinator 10 den gewünschten Betriebszustand nicht bereitstellen oder nicht mehr bereitstellen, was aufgrund einer Fahrerwunschanforderung auftreten kann, werden die möglichen Betriebszustände 34 angepasst. Eine Start/Stoppfreigabe kann einfache Funktionsidentifizierer FID start oder FID stopp verwenden, welche jeweils exklusiv zueinander sind. Diese werden der Entscheidung innerhalb einer Start- und Stoppfreigabe zugrunde gelegt.
Als Schnittstellen für die möglichen Betriebspunkte sind verschiedene Varianten denkbar: diese können zum Beispiel anhand des maximalen oder minimalen möglichen Drehmomentes sowie einer maximalen und minimalen möglichen Drehzahl gewählt werden. Es besteht die Möglichkeit, zum Beispiel mehrere Drehzahl/Momentenpaare zu bilden, die eine Kenn- feldfiäche aufspannen. Alternativ zu den angesprochenen Drehmomenten, können die maximale und die minimale Leistung der Verbrennungskraftmaschine 18 Eingang in die jeweils auszuwählenden Betriebspunkte finden.
Da häufig ein momentanes Drehmomentangebot für viele Funktionen nicht ausreichend ist, besteht auch die Möglichkeit, eine Information dahingehend zur Verfügung zu stellen, wie lange dieses Drehmoment bei aktuellen Randbedingungen aufrechterhalten werden könnte. Alternativ bietet sich an, die maximale Dauer für den jeweiligen Betriebsbereich als Eckpunkt zur Verfügung zu stellen. Eine durchaus sinnvolle Erweiterung besteht darin, den Scheduler 50 zusätzlich zum jeweils angeforderten Betriebspunkt über die jeweils zugehöri- ge Priorität zu informieren. Die Prioritätsinformation kann im Hybridkoordinator 10 dazu verwendet werden, die Dringlichkeit der Anforderung einzuordnen und diese auch abzulehnen. Bei den angeforderten Betriebszuständen 58, die an den Hybridkoordinator 10 übermittelt werden, können auch eingeschränkte Betriebsbereiche anstelle nur jeweiliger diskreter Betriebspunkte ausgewählt werden, was dem Hybridkoordinator 10 einen größeren Ent- Scheidungsspielraum lässt.
Mit Bezugszeichen 54 ist in der Darstellung gemäß Figur 2 ein Start/Stopp-Koordinator bezeichnet. Über einen bidirektionalen Datenaustausch 56 stehen der Scheduler 50 sowie der Betriebsartenkoordinator 46 übereinander in Verbindung, wobei der Betriebskoordina- tor 46 gegebenenfalls auch über Direktzugriffe 48 der jeweiligen Funktionen 38, 40 und 42 aktiviert werden kann.
Der Darstellung gemäß Figur 3 ist eine alternative Ausführungsvariante der in Figur 2 dargestellten Funktionalität eines Hybridkoordinators zu entnehmen.
Aus der Darstellung gemäß Figur 3 geht hervor, dass der Hybridkoordinator 10 die Momentenanforderung 32 an den Koordinator 30 der Verbrennungskraftmaschine 18 versendet. Sowohl der Hybridkoordinator 10 als auch der Koordinator 30 der Verbrennungskraftmaschine 18 kann im Steuergerät 12 der Verbrennungskraftmaschine 18 enthalten sein. Gemäß der in Figur 3 dargestellten Ausführungsvariante einer Hybridantriebssteuerung, kommuniziert der Hybridkoordinator 10 direkt mit dem Scheduler 50. Der Hybridkoordinator 10 übermittelt mögliche Arbeits- bzw. Betriebspunkte hinsichtlich möglicher Betriebsstände 34 unmittelbar an den Scheduler 50 der seinerseits angeforderte Betriebszustände 58 unmittelbar an den Hybridkoordinator lOübermittelt und seinerseits im bidirektionalen Da- tenaustausch 56 mit dem Betriebsartenkoordinator 46 steht. Im Unterschied zur Ausführungsvariante gemäß der Darstellung in Figur 2 übermittelt jede der Funktionen 38, 40 bzw. 42 über ein entsprechendes Flag B_pyt 38, B_pyt 40 oder B_pyt 42 ihren Laufwunsch bei entsprechendem Betriebspunkt an dem Scheduler 50. Im Scheduler 50 liegen Informationen über die jeweils möglichen Betriebspunkte der Verbrennungskraftmaschine 18, übermittelt durch den Hybridkoordinator 10, vor. Der Scheduler 50 sucht diejenige der hier beispielhaft genannten drei Funktionen 38, 40 bzw. 42 aus, welche die höchste Priorität hat, die zu den jeweils möglichen Betriebszuständen 34, übermittelt durch den Hybridkoordinator 10, kompatibel ist. Alternativ zu dieser Vorgehensweise kann auch eine jede dem Scheduler 50 (DSM) zugeordnete Funktion 38, 40 bzw. 42 ihre möglichen Betriebspunkte an den Scheduler 50 direkt übermitteln.
Für die ausgewählte Funktion, d.h. für die ein Betriebspunkt vorliegt, an dem die jeweilige Funktion 38, 40 bzw. 42 lauffähig ist und die die höchste Priorität aufweist, beantragt der Scheduler 50 einen Betriebszustand per Anforderung 58 beim Hybridkoordinator 10. Wird die Anforderung vom Hybridkoordinator 10 zugelassen, wird der jeweils durch den Schedu- ler 50 ausgewählten der Funktionen 38, 40 bzw. 42 über ein Flag B_sc 38, B_sc 40 bzw. B_sc42 die Freigabe übermittelt. Ferner werden gemäß der in Figur 3 dargestellten Ausführungsvariante über die Flags B_py 38, B_py 40 und B_py 42 von den Funktionen bzw. Funktionsblöcken38, 40, 42 die physikalische Laufbereitschaft an den Scheduler 50 übermittelt.
Die Funktionen bzw. Funktionsblöcke 38, 40 bzw. 42 verfügen auch gemäß der in Figur 3 dargestellten Ausführungsvariante analog zur Ausführungsvariante gemäß Figur 2 über Direktzugriffe 48 auf den Betriebsartenkoordinator 46.
Darüber hinaus steht jede der Funktionen bzw. Funktionsblöcke 38, 40 bzw. 42 mit der Stoppfreigabe 52 in Verbindung, über welche gegebenenfalls über ein Signal CO Eng_stop.ENA dem Start/Stop-Koordinator 54 gegebenenfalls ein Start- oder Stoppsignal übermittelt wird. Über die Stoppfreigabe 52, den Start/Stopp-Koordinator 54 sowie das Signal CO stop wird innerhalb eines leistungsverzweigten Hybridantriebes gesteuert, wann die Verbrennungskraftmaschine 18 zum Beispiel gänzlich abgestellt werden kann.
In der in Figur 3 dargestellten Ausführungsvariante der Steuerung eines Hybridantriebes wird die Priorität des Ablaufes von Funktionen 38, 40 bzw. 42 berücksichtigt. Damit wird gemäß der in Figur 3 dargestellten Ausführungsvariante eine Information hinsichtlich der Dringlichkeit des Ablaufs der jeweiligen Funktionen 38, 40 bzw. 42 an den übergeordneten Hybridkoordinator 10 übermittelt, was im Falle der Hybridsteuerung gemäß Figur 2 noch keine Berücksichtigung findet.
Während in der Ausführungsvariante gemäß Figur 2 aufbereitete mögliche Betriebszustände 36 vom Koordinator 30 über eine Rückmeldung 44 an die Funktionen 38, 40 bzw. 42 gemeldet werden, ist in einer weiteren Ausführungsvariante, die im Zusammenhang mit Figur 4 dargestellt ist, denkbar, dass die einzelnen Funktionen 38, 40 bzw. 42 aufbereitete mögliche Betriebszustände 36 unmittelbar an den Scheduler 50 (DSM) übermitteln. Figur 4 zeigt eine Ausführungsvariante die im Unterschied zu in Figur 1 dargestellten Ausfuhrungsvariante aufbereitete mögliche Betriebszustände durch die Funktionen selbst an den Scheduler übermittelt.
Auch in der in Figur 4 dargestellten Ausführungsvariante geht vom Hybridkoordinator 10 die Momentenanforderun 32 an den Koordinator 30 der Verbrennungskraftmaschine 18. Über den Hybridkoordinator 10 werden Zustimmungssignale 60 an den Scheduler 50 übermittelt, von welchem wiederum der Hybridkoordinator 10 Informationen über angeforderte Betriebszustände 58 empfängt.
In der in Figur 4 dargestellten Ausführungsvariante übermitteln die hier beispielhaft herausgegriffenen 3 Funktionen 38, 40 bzw. 42 Informationen hinsichtlich ihrer physikalischen Laufbereitschaft durch die bereits erwähnten Flags B_py 38, B_py 40 und B_py 42 an den Scheduler 50 (DSM). Ferner übermitteln in der in Figur 4 dargestellten Ausführungsvariante die Funktionen bzw. die Funktionsblöcke 38, 40 bzw. 42 aufbereitete mögliche Betriebszustände 36 unmittelbar an den Scheduler 50. Des Weiteren werden in der Figur 4 dargestellten Ausführungsvariante eine Hybridantriebssteuerung die Flags B_pyt 38, B_pyt 40 bzw. B_pyt 42 zur Anzeige eines Laufwunsches bei gegebenem Betriebspunkt unmittelbar an den Scheduler 50 (DSM) übermittelt. Der Scheduler 50 (DSM) wählt die Funktion 38, 40 bzw. 42 mit der höchsten Priorität aus und beantragt den geforderten Betriebszustand 48 beim Hybridkoordinator 10. Da in der Ausführungs Variante gemäß Figur 4 keine Information über einen möglichen Betriebspunkt vorliegt, meldet der Hybridkoordinator 10 über die Zustimmung 60 an den Scheduler 50 (DSM) zurück, ob der angeforderte Betriebspunkt möglich ist. Ist dieser nicht möglich, verwirft der Scheduler 50 (DSM) seine Entscheidung und wählt eine andere Funktion aus den Funktionen 38, 40 bzw. 42 aus, für welche dann wiederum eine Anfrage beim Hybridkoordinator 10 durchgeführt wird. Alternativ könnte eine Information dahingehend, welche möglichen Betriebspunkte zu einer bestimmten Funktion 38, 40 bzw. 42 passen, auch beim Scheduler 50 (DSM) hinterlegt werden.
Der Vorteil der Ausführungsvariante gemäß Figur 4 ist darin zu erblicken, dass der Hybridkoordinator 10 dahingehend entlastet wird, dass keine allgemeinen Bereiche hinsichtlich möglicher Betriebspunkte zu berechnen sind. Eine Entscheidung innerhalb des Hybridkoordinators 10 fällt in diesem unter Zugrundelegung eines konkreten Betriebspunktes, der die- sem über angeforderte Betriebszustände 58 durch den Scheduler 50 für eine bestimmte bereits ausgewählte Funktion übermittelt wird. Der Hybridkoordinator 10 entscheidet demnach lediglich, ob eine Zustimmung 60 angesichts des Fahrzustandes des Fahrzeugs möglich ist oder nicht. Unter Umständen sind mehrere Versuche durchzuführen, bis eine bei den jeweils gegebenen Betriebszuständen der Verbrennungskraftmaschine 18 kompatibel laufende der Funktionen 38, 40 und 42 ermittelt ist.
Auch in der in Figur 4 dargestellten Ausführungsvariante stehen die Funktionen bzw. Funk- tionsblöcke 38, 40 bzw. 42 über einen Direktzugriff 48 mit dem Betriebsartenkoordinator 46 in Verbindung, der seinerseits in bidirektionalem Datenaustausch 56 mit dem Scheduler 50 (DSM) steht. Die einzelnen Funktionen oder Funktionsblöcke 38, 40, 42 stehen des Weiteren in Verbindung mit der Stoppfreigabe 52 der Verbrennungskraftmaschine 18. Diese übermittelt ein Signal CO Eng stop ENA an den Start/Stopp-Koordinator 54.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Einstellung von Betriebszuständen einer Verbrennungskraftmaschine (18), insbesondere einer Verbrennungskraftmaschine (18) eines Hybridantriebes, mit mindestens einem elektrischen Antrieb (20), einem Hybridkoordinator (10), einem
Steuergerät (12, 30) für die Verbrennungskraftmaschine (18) und einem Steuergerät (12, 30) mit in diesem ablaufenden Funktionen (38, 40, 42), dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionen (38, 40, 42) des Steuergerätes (12, 30) der Verbrennungskraftmaschine (18) deren Lauffähigkeit begünstigende Betriebszustände (58) beim Hybridkoor- dinator (10) anfordern, der eine dementsprechende Änderung der Leistungsverteilung zwischen der Verbrennungskraftmaschine (18) und dem mindestens einen elektrischen Antrieb (20) vornimmt.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass während der Änderung der Leistungsverteilung zwischen der Verbrennungskraftmaschine (18) und der mindestens einen E-Antrieb (20) ein gefordertes Getriebeausgangsmoment M_out_ erzeugt und eine geforderte Fahrzeuggeschwindigkeit eingehalten werden.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hybridkoordina- tor (lθ) ständig mögliche Betriebszustände oder Betriebsbereiche der Verbrennungskraftmaschine (18) an einen Koordinator (30) der Verbrennungskraftmaschine (18) o- der einen Scheduler (50) übermittelt.
4. Verfahren gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Funktionen (38, 40, 42) oder der Scheduler (50) für jede der Funktionen (38, 40, 42) die Kompatibilität ihrer Anforderungen mit den möglichen Betriebszuständen oder möglichen Betriebsbereichen (34) der Verbrennungskraftmaschine (18) überprüft.
5. Verfahren gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine jede der Funktio- nen (38, 40, 42) ihre Laufbereitschaft an den Scheduler (50) mittels eines Signals
B_py 38, B_py 40 oder B_py 42 übermittelt oder ihre Laufbereitschaft bei einem bestimmten Betriebspunkt oder Betriebsbereich mittels eines Signals B_pyt 38, B_pyt 40 oder B_pyt 42 übermittelt.
6. Verfahren gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Scheduler (50) aus den mit den möglichen Betriebszuständen (34) oder den möglichen Betriebsbereichen der Verbrennungskraftmaschine (18) kompatiblen Funktionen (38, 40, 42) diejenige mit der höchsten Priorität auswählt.
7. Verfahren gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die ausgewählte Funktion 38, 40, 42) ihre Betriebspunktanforderung (58) an den Hybridkoordinator (10) übermittelt.
8. Verfahren gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Scheduler (50) diejenige der Funktionen (38, 40, 42) mit der höchsten Priorität ermittelt und deren mögliche Betriebspunkte und/oder mögliche Betriebszustände an den Hybridkoordinator (10) übermittelt.
9. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Hybridkoordinator (10) eine maximale zeitliche Dauer für einen Betriebspunkt und/oder einen Betriebsbereich (34) der Verbrennungskraftmaschine (18) ermittelt wird, die entweder an den Koordinator (30) für die Funktionen (38, 40, 42) oder an den Scheduler (50) ü- bermittelt wird.
10. Verfahren gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Hybridkoordinator (10) bei der Änderung des Fahrzustandes die möglichen Betriebspunkte oder Betriebszustände (34) der Verbrennungskraftmaschine (18) anpasst und ein Wechsel zwi- sehen verschiedenen Betriebszuständen (34), Schub, Leerlauf, Normalbetrieb oder Motorstop und/oder Betriebspunkten der Verbrennungskraftmaschine (18) ohne Änderung des Getriebeausgangsmomentes M out und ohne Änderung einer Getriebeausgangsdrehzahl n out erfolgt.
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