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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft im Allgemeinen Verfahren und Vorrichtungen zum Betreiben eines hybriden Antriebssystems mit mehreren Antrieben, insbesondere für Kraftfahrzeuge. Weiterhin betrifft die Erfindung das Durchführen von Lernfunktionen, um Steuerungen und Regelungen für die Antriebe des Antriebssystems an geändertes physikalisches Verhalten der Antriebe, z. B. aufgrund von Alterung und dergleichen, anzupassen.
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Stand der Technik
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Bei bisherigen Antrieben mit Verbrennungsmotoren werden diese durch ein entsprechendes Motorsteuergerät angesteuert, um die gewünschten Ausgangsgrößen, wie z. B. Drehzahl oder Drehmoment, bereitzustellen. Da sich das physikalische Verhalten des Verbrennungsmotors über die Zeit aufgrund vielfältiger Einflüsse, z. B. aufgrund von Alterung, Temperaturschwankungen oder dergleichen, ändern kann, sind in dem Motorsteuergerät üblicherweise Adaptionsfunktionen implementiert. Diese Adaptionsfunktionen können abhängig von Betriebsdaten, wie z. B. der Betriebszeit des Verbrennungsmotors, der zurückgelegten Wegstrecke, der Anzahl der Fahrzyklen oder der Anzahl der Umdrehungen der Motorwelle, und abhängig von einem bestimmten Betriebsbereich des Verbrennungsmotors ausgelöst werden. Wird der bestimmte Betriebsbereich dann für eine Mindestzeitdauer, die für die vollständige Durchführung der Adaptionsfunktion notwendig ist, betrieben, so können mithilfe der Adaptionsfunktion bestimmte Parameter angepasst bzw. adaptiert werden.
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Bei hybriden Antriebssystemen werden in der Regel zwei oder mehr als zwei Arten von Antrieben parallel eingesetzt. Durch eine übergeordnete Hybridsteuereinheit wird eine Aufteilung des bereitzustellenden Drehmoments gemäß einer Antriebsstrategie, abhängig von den Fahrervorgaben und abhängig von den momentanen Betriebszuständen des Fahrzeugs bzw. des Antriebssystems, gewählt. Je nach vorgesehener Antriebsstrategie kann das Betriebssteuergerät vorsehen, dass im bestimmten Betriebsbereich des Kraftfahrzeugs und bei bestimmten Bereichen von Fahrervorgaben eine Lastverteilung zwischen den Antrieben erfolgen soll, so dass die Antriebe jeweils in bevorzugten Betriebsbereichen betrieben werden. Dies kann jedoch dazu führen, dass bestimmte Betriebsbereiche in einem Antrieb nicht mehr eingenommen werden, da die Antriebsstrategie, die in dem Hybridsteuergerät umgesetzt wird, einen oder mehrere der Antriebe in einem bevorzugten Betriebsbereich hält.
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Im Beispiel des Verbrennungsmotors als Antrieb sehen heutige Antriebsstrategien der Hybridsteuergeräte vor, dass diese in einem mittleren Lastbereich betrieben werden, so dass beispielsweise Betriebsarten wie ein Schubbetrieb oder ein Leerlauf in der Regel seltener oder gar nicht mehr auftreten.
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Ist dies der Fall, so kann das Motorsteuergerät auch bei Feststellen einer geeigneten Überprüfungszeit die Adaptionsfunktion nicht mehr durchführen, da der Verbrennungsmotor nicht mehr in den Betriebsbereich gelangt, der für die Ausführung der Adaptionsfunktion notwendig ist.
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Aus der
DE 11 2007 000 515 T5 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ansteuern eines Hybridfahrzeug-Antriebsstrangs bekannt. Dabei ist vorgesehen, dass Routeneingangsdaten aufgezeichnet werden, eine optimal kraftstoffsparende Route bestimmt wird und eine Betriebsstrategie für die Motoren des hybriden Anstriebsstrangs bestimmt wird.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben eines hybriden Antriebssystems zur Verfügung zu stellen, womit auch bei einem hybriden Antriebssystem die Durchführung von notwendigen Adaptionsfunktionen für die einzelnen Antriebe gewährleistet werden kann.
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Offenbarung der Erfindung
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Diese Aufgabe wird durch das Verfahren zum Betreiben eines hybriden Antriebssystems mit mehreren Antrieben gemäß Anspruch 1 sowie durch das Motorsystem und das Computerprogrammprodukt gemäß den nebengeordneten Ansprüchen gelöst.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Gemäß einem ersten Aspekt ist ein Verfahren zum Betreiben eines hybriden Antriebssystems mit mehreren Antriebseinheiten vorgesehen, die jeweils einen Antriebsmotor und ein Motorsteuergerät aufweisen. Die Motorsteuergeräte sind ansteuerbar, um gemäß einer Antriebsstrategie Teilantriebsmomente von den Antriebseinheiten anzufordern, wobei mindestens eines der Motorsteuergeräte ausgebildet ist, um eine Adaptionsfunktion durchzuführen, wenn eine Adaptionsfunktionsbedingung vorliegt. Die Antriebsstrategie wird abhängig von einer Häufigkeit einer Durchführung der Adaptionsfunktion in dem Motorsteuergerät ausgewählt.
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Eine Idee des obigen Verfahrens besteht darin, bei einem hybriden Antriebssystem mit mehreren Arten von Antrieben, die jeweils durch ein zugehöriges Motorsteuergerät gesteuert werden, mindestens eines der Motorsteuergeräte in Abhängigkeit von einer Häufigkeit anzusteuern, so dass der zugehörige Antriebsmotor in einem Betriebsbereich betrieben wird, in dem eine entsprechende Adaptionsfunktion ausgeführt werden kann. Beispielsweise kann ein übergeordnetes Hybridsteuergerät, das im Normalbetriebsfall die Teilantriebsmomente der Antriebseinheiten gemäß einer Antriebsstrategie koordiniert, über die Notwendigkeit des Durchführens der Adaptionsfunktion in dem Motorsteuergerät informiert werden, wenn die Häufigkeit der Durchführung der Adaptionsfunktion zu gering ist.
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Das Hybridsteuergerät kann das Motorsteuergerät für den betreffenden Antriebsmotor so ansteuern, dass der Antriebsmotor in einem Betriebsbereich betrieben wird, in dem die Adaptionsfunktion durchgeführt werden kann. Dies hat den Vorteil, dass auch in einem hybriden Antriebssystem die zum Adaptieren von Parametern des jeweiligen Antriebs notwendigen Adaptionsfunktionen ausgeführt werden können, auch wenn die dafür notwendigen Betriebsbereiche bei Durchführung der herkömmlichen Antriebsstrategie für den Normalbetriebsfall nicht oder zu selten eingenommen werden würden.
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Erfindungsgemäß vorgesehen ist, die Antriebsstrategie abhängig davon auszuwählen, ob eine Häufigkeit einer Durchführung der Adaptionsfunktion in dem Motorsteuergerät einen vorgegebenen Häufigkeitsschwellenwert unterschreitet.
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Erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass wenn die Häufigkeit der Durchführung der Adaptionsfunktion in dem Motorsteuergerät den vorgegebenen Häufigkeitsschwellenwert unterschreitet, das Teilantriebsmoment so gewählt wird, dass das Motorsteuergerät den Antriebsmotor ansteuert, um diesen in einem die Adaptionsfunktionsbedingung erfüllenden Betriebsbereich zu betreiben.
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Es kann vorgesehen sein, dass sich die Häufigkeit der Durchführung der Adaptionsfunktion auf eine gesamte Betriebszeitdauer des Antriebsmotors, auf eine durch das Fahrzeug zurückgelegte bisherige Wegstrecke, auf eine Anzahl der gesamten Fahrzyklen, die durch ein Ein- und Ausschalten des Antriebsmotors gegeben ist, auf eine Anzahl der gesamten Motorumdrehungen über die gesamte Betriebszeitdauer und dergleichen bezieht.
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Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein hybrides Antriebssystem mit mehreren Antriebseinheiten, die jeweils einen Antriebsmotor und ein Motorsteuergerät aufweisen, vorgesehen. Die Motorsteuergeräte sind ansteuerbar, um gemäß einer vorgegebenen Antriebsstrategie Teilantriebsmomente von den Antriebseinheiten anzufordern, wobei mindestens eines der Motorsteuergeräte ausgebildet ist, um eine Adaptionsfunktion durchzuführen, wenn eine Adaptionsfunktionsbedingung vorliegt. Das mindestens eine Motorsteuergerät weist eine Funktionseinheit auf, um eine Angabe über eine Häufigkeit einer Durchführung der Adaptionsfunktion in dem Motorsteuergerät, insbesondere nach extern oder an eine Hybridsteuereinheit, zu kommunizieren.
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Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Motorsystem mit dem obigen hybriden Antriebssystem und mit einer Hybridsteuereinheit vorgesehen. Die Hybridsteuereinheit ist ausgebildet, um die Angabe über die Häufigkeit der Durchführung der Adaptionsfunktion zu empfangen und die Antriebsstrategie abhängig von der empfangenen Angabe über die Häufigkeit der Durchführung der Adaptionsfunktion auszuwählen.
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Erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass die Hybridsteuereinheit ausgebildet ist, um entsprechend der gewählten Antriebsstrategie Angaben über Teilantriebsmomente an die Antriebseinheiten zu kommunizieren, so dass eines des mindestens einen Motorsteuergeräts den zugeordneten Antriebsmotor in einem für die Durchführung der Adaptionsfunktion notwendigen Betriebsbereich betreibt.
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Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Computerprogrammprodukt vorgesehen, das einen Programmcode enthält, der, wenn er auf einer Datenverarbeitungseinheit ausgeführt wird, das obige Verfahren durchführt.
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Figurenliste
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Bevorzugte Ausführungsformen werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines hybriden Antriebssystems für ein Kraftfahrzeug;
- 2 ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung des Verfahrens zum Betreiben des hybriden Antriebssystems; und
- 3 ein Blockdiagramm zur Veranschaulichung der Funktion zum Signalisieren einer zu geringen Häufigkeit der Durchführung einer Adaptionsfunktion in einem Motorsteuergerät für eine Antriebseinheit.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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In 1 ist schematisch ein Motorsystem 1, insbesondere zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs, gezeigt. Das Motorsystem 1 entspricht einem hybriden Antriebssystem, in dem mehrere Arten von Antrieben verwendet werden. Im gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst das hybride Antriebssystem zwei Antriebsmotoren, beispielsweise einen Verbrennungsmotor 2 und einen Elektromotor 3. Beide Antriebsmotoren können jeweils ein Drehmoment als Teilantriebsmoment zum Betreiben des Kraftfahrzeugs bereitstellen. Die durch die Antriebsmotoren 2, 3 bereitgestellten Teilantriebsmomente wirken zusammen, so dass sich die Teilantriebsmomente zu einem Gesamtantriebsmoment addieren, das beispielsweise auf einer gemeinsamen Antriebswelle (nicht gezeigt) bereitgestellt wird.
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Der Verbrennungsmotor 2 wird von einem Verbrennungsmotorsteuergerät als erstes Motorsteuergerät 4 gemäß einem vorgegeben ersten Vorgabemoment VM1 angesteuert. Das erste Motorsteuergerät 4 betreibt also den Verbrennungsmotor 2 durch Einstellen von Stellgebern, wie beispielsweise einer Drosselklappe, Einlass- und Auslassventilen, einer Zündeinrichtung und dergleichen, um das erste Vorgabemoment VM1 durch den Verbrennungsmotor 2 bereitzustellen.
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Analog wird durch ein Elektromotorsteuergerät als zweites Motorsteuergerät 5 der Elektromotor 3 angesteuert, um ein zweites Vorgabemoment VM2 bereitzustellen. Das erste und das zweite Vorgabemoment VM1, VM2 werden durch ein Hybridsteuergerät 6 abhängig von einem vorgegebenen Fahrerwunschmoment FWM, das beispielsweise aus einer Fahrpedalstellung eines Fahrpedals des Kraftfahrzeugs abgeleitet werden kann, und abhängig von einer Antriebsstrategie ermittelt.
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Die Antriebsstrategie bestimmt, in welchem Maße das bereitzustellende Fahrerwunschmoment FWM durch ein Zusammenwirken der beiden Antriebsmotoren 2, 3 bereitgestellt werden soll. Typische Antriebsstrategien sehen vor, den Verbrennungsmotor 2 in einem verbrauchs- bzw. emissionsoptimalen Betriebsbereich zu betreiben, um so den Kraftstoffverbrauch bzw. die Emissionen zu reduzieren. Weiterhin können derartige Antriebsstrategien vorsehen, die Verfügbarkeit von Kraftstoff in einem Kraftstofftank bzw. von elektrischer Energie in einem Energiespeicher zu berücksichtigen.
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Die jeweiligen Motorsteuergeräte 4, 5 können so genannte Adaptionsfunktionen vorsehen, bei denen ein oder mehrere Parameter für das Betreiben des jeweiligen Antriebsmotors 2, 3 angepasst bzw. adaptiert werden können, um physikalische Effekte, die zu einem sich zeitlich ändernden Verhalten des jeweiligen Antriebsmotors 2, 3 führen, zu berücksichtigen. Beispielsweise können derartige Effekte Alterungseffekte sein, die sich in Verschleiß und/oder sich ändernden Materialeigenschaften auswirken.
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Bei einem Verbrennungsmotor 2 kann eine Adaptionsfunktion beispielsweise ein Kalibrieren eines Messwerts eines Sensors, wie z. B. des Heißfilmluftmassensensors in einem Luftsystem des Verbrennungsmotors, oder eine Einstellung des Stellverhaltens eines Stellgebers, wie z. B. des Drosselklappenstellgebers zum Einstellen einer Position einer Drosselklappe im Luftsystem des Verbrennungsmotors, sein.
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Auch das zweite Motorsteuergerät 5 für den Elektromotor 3 kann eine oder mehrere derartige Adaptionsfunktionen durchführen. Beispielsweise wird die Temperatur einer Motorwicklung des Elektromotors 3 häufig anhand des dynamischen Verhaltens, z. B. bei einem Spannungssprung einer Ansteuerspannung, abgeschätzt. Die der Schätzung zu Grunde liegenden Parameter können bei bestimmten Betriebspunkten, wie beispielsweise Freilauf oder dergleichen, adaptiert werden, um Abweichungen der geschätzten Wicklungstemperatur von der tatsächlichen Wicklungstemperatur zu kompensieren, die auf Grund von Alterungserscheinungen, z. B. der Messelektronik, auftreten.
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In 2 ist ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens zum Betreiben des hybriden Antriebssystems 1 dargestellt. Das Verfahren bezieht sich auf die Kommunikation zwischen dem hybriden Steuergerät 6 und dem ersten Motorsteuergerät 4, kann jedoch für jedes der Motorsteuergeräte 4, 5 ausgeführt werden. Ausgang für das beschriebene Verfahren ist ein Normalbetriebszustand, bei dem das Hybridsteuergerät 6 die Motorsteuergeräte 4, 5 gemäß einer ersten Antriebsstrategie so ansteuert, dass ein vorgegebenes Fahrerwunschmoment FWM in zwei Teilantriebsmomente aufgeteilt wird, die von dem Verbrennungsmotor 2 und dem Elektromotor 3 bereitgestellt werden und die zusammen das Fahrerwunschmoment FWM ergeben.
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In Schritt S1 wird abgefragt, ob eine Adaptionsfunktionshäufigkeit für den Verbrennungsmotor unter einem vorgegebenen applizierbaren Häufigkeitsschwellenwert liegt. Die Adaptionsfunktionshäufigkeit gibt eine Häufigkeit an, mit der eine Adaptionsfunktion ausgeführt wird. Diese Häufigkeit kann sich beispielsweise auf eine gesamte Betriebszeitdauer des betreffenden Antriebsmotors, wie z. B. des Verbrennungsmotors 2, eine durch das Fahrzeug zurückgelegte bisherige Wegstrecke, die Anzahl der gesamten Fahrzyklen, die durch ein Ein- und Ausschalten des Antriebsmotors gegeben ist, die Anzahl der gesamten Motorumdrehungen über die gesamte Betriebszeitdauer und dergleichen beziehen. Im Allgemeinen kann für jede Adaptionsfunktion ein Häufigkeitsschwellenwert definiert werden.
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Nur wenn die Adaptionsfunktionshäufigkeit den Häufigkeitsschwellenwert übersteigt (Alternative: Ja), so wird dies in einem Schritt S2 an das Hybridsteuergerät 6, z. B. mit Hilfe eines Adaptionsfunktionsanforderungssignals LAS, kommuniziert.
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Bei Empfangen des Adaptionsfunktionsanforderungssignals LAS, das angibt, dass die Adaptionsfunktionshäufigkeit den Häufigkeitsschwellenwert erreicht hat oder unterschreitet, wird in Schritt S3 in dem Hybridsteuergerät 6 die Aufteilung des vorgegebenen Fahrerwunschmoments FWM in die Teilantriebsmomente gemäß der ersten Antriebsstrategie geändert, indem die erste Antriebsstrategie durch einen Adaptionsfunktionsmodus ersetzt wird.
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Im Adaptionsfunktionsmodus wird eine dem betreffenden Häufigkeitsschwellenwert zugeordnete Adaptionsfunktion in dem ersten Motorsteuergerät 4 initiiert, indem dem ersten Motorsteuergerät 4 ein Teilantriebsmoment zugewiesen wird, das zu einem Betrieb des Verbrennungsmotors 2 innerhalb eines Betriebsbereichs führt, in dem die dem Häufigkeitsschwellenwert zugeordnete Adaptionsfunktion ausgeführt werden kann. Somit liegt in dem ersten Motorsteuergerät 4 zum einen die erfüllte Bedingung vor, dass die Adaptionsfunktionshäufigkeit einen Häufigkeitsschwellenwert übersteigt, und zum anderen, dass der Verbrennungsmotor 2 in dem für das Auslösen der Adaptionsfunktion notwendigen Betriebsbereich, wie beispielsweise einem Betriebsbereich im Schubbetrieb oder im Leerlauf, betrieben wird. Bei Feststellen dieser Bedingungen aktiviert das erste Motorsteuergerät 4 in Schritt S4die Adaptionsfunktion für eine dafür benötigte Zeitdauer.
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Damit das Hybridsteuergerät 6 die Anforderung des Teilantriebsmoments für das betreffende erste Motorsteuergerät 4 nicht vorzeitig ändert, d. h. bevor die Adaptionsfunktion vollständig ausgeführt worden ist, signalisiert das erste Motorsteuergerät 4 eine Adaptionsstatusinformation so lange an das Hybridsteuergerät 6, bis die Adaptionsfunktion vollständig ausgeführt worden ist.
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Wenn sich das Hybridsteuergerät 6 im Adaptionsfunktionsmodus befindet, so wird dem ersten Motorsteuergerät 4, das die Adaptionsfunktion durchführen soll, die Angabe über das Teilantriebsmoment bereitgestellt, das zum Durchführen der Adaptionsfunktion notwendig ist. Gleichzeitig wird in Schritt S5 dem zweiten Motorsteuergerät 5 eine Angabe über ein Teilantriebsmoment zur Verfügung gestellt, das - im statischen Betrieb - im Wesentlichen der Differenz zwischen dem angeforderten Fahrerwunschmoment FWM und dem für das Durchführen der Adaptionsfunktion benötigten Teilantriebsmoment entspricht. Auf diese Weise kann die Adaptionsfunktion in dem ersten Motorsteuergerät 4 ausgeführt werden, ohne dass sich das von dem Motorsystem 1 bereitgestellte Gesamtantriebsmoment ändert.
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In Schritt S6 wird überprüft, ob die Zeitdauer, die für das Durchführen der Adaptionsfunktion notwendig ist, bereits verstrichen ist. Ist dies der Fall, so wird zu Schritt S1 zurückgesprungen, das Verfahren erneut gestartet und auf das Erreichen bzw. Unterschreiten des Häufigkeitsschwellenwerts durch die Adaptionsfunktionshäufigkeit gewartet. Andernfalls (Alternative: nein) wird zu Schritt S3 gesprungen, so dass das Adaptionsverfahren fortgesetzt werden kann.
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3 zeigt eine schematische Darstellung einer Funktionseinheit zur Generierung des Adaptionsfunktionsanforderungssignals LAS durch das erste Motorsteuergerät 4. In dem ersten Motorsteuergerät 4 ist ein Zähler 11 implementiert, der abhängig von einem Zustand eines Adaptionsfunktionssignals LFS zählt oder nicht. Das Adaptionsfunktionssignal LFS weist einen ersten Pegel auf, bei dem der Zähler 11 aktiviert ist, wenn eine Adaptionsfunktion in dem ersten Motorsteuergerät 4 durchgeführt wird, und es weist einen zweiten Pegel auf, bei dem der Zähler 11 deaktiviert ist, wenn die Adaptionsfunktion in dem ersten Motorsteuergerät 4 nicht durchgeführt wird.
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Der Zähler 11 zählt im aktivierten Zustand eine Adaptionsfunktionshäufigkeit, wie z. B. im gezeigten Ausführungsbeispiel die durch das Kraftfahrzeug zurückgelegten Kilometer km, während sich das erste Motorsteuergerät 4 im Adaptionsfunktionsmodus befindet. Der Zähler 11 gibt also an, während welcher Wegstrecke die Bedingungen für das Durchführen der Adaptionsfunktion in dem betreffenden ersten Motorsteuergerät 4 vorgelegen haben.
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Der Zählerwert wird in einem Dividierelement 12 durch die Anzahl der gesamten gefahrenen Kilometer kmges dividiert. Das Ergebnis der Division gibt die Adaptionsfunktionshäufigkeit an, mit der die Adaptionsfunktion ausgeführt worden ist.
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Das Ergebnis der Division wird in einem Vergleicher 13 mit einem vorgegebenen Häufigkeitsschwellenwert LFTHR verglichen. Unterschreitet das Ergebnis der Division den Häufigkeitsschwellenwert LFTHR, so bedeutet dies, dass in dem ersten Motorsteuergerät 4 die Bedingungen zum Durchführen der Adaptionsfunktion nicht oft genug vorgelegen haben. Die Adaptionsfunktion wurde daher nicht häufig genug durchgeführt. Das Ergebnis des Vergleichs kann dann dem Hybridsteuergerät 6 als Adaptionsfunktionsanforderungssignal LAS zur Verfügung gestellt werden, das dann entsprechend die Antriebsstrategie verlässt und in den Adaptionsfunktionsmodus übergeht, indem das betreffende Motorsteuergerät 4 gemäß einem Teilantriebsmoment angesteuert wird, so dass der Verbrennungsmotor 2 innerhalb des Betriebsbereichs zum Ausführen der betreffenden Lernfunktion betrieben wird. Auf diese Weise kann gewährleistet werden, dass diese Adaptionsfunktionen auch bei einem Betreiben des hybriden Antriebssystems gemäß einer Antriebsstrategie, die tendenziell Betriebszustände vermeidet, in denen bestimmte Lernfunktionen ausgeführt werden, dennoch regelmäßig durchgeführt werden können.
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In dem Hybridsteuergerät 6 können mehrere derartige Zähler 11 vorgesehen sein, die verschiedenen Adaptionsfunktionen in dem ersten Motorsteuergerät 4 zugeordnet sind. Abgesehen von dem Zählen der gefahrenen Kilometer der zurückgelegten Wegstrecke kann durch den Zähler 11 auch die Betriebszeit des Antriebsmotors, die Anzahl der Fahrzyklen, die Anzahl der Motorumdrehungen und dergleichen gezählt werden, je nachdem, wie die Bedingung definiert ist, bei der die betreffende Adaptionsfunktion durchgeführt werden soll.
