CN106167019B - 用于选择混合动力车辆的运行方式的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于选择混合动力车辆的运行方式的方法，其中，为规定的目标标准中的每个确定用于定量地描述相应的目标标准的至少一个评估变量(S1)。此外，该方法包括以下步骤：对于可能的运行方式的第一选择的每种运行方式，确定在传动系中的可能的功率分配(S3)；且对于第一选择的每种运行方式，为相应的运行方式的确定的功率分配的每种确定评估变量的值且借助于为相应的运行方式所确定的评估变量的值来确定在传动系中的最佳功率分配(S4)；且借助于评估变量的对于第一选择的运行方式而言相应地在确定的最佳功率分配的运行点中所具有的那些值选择最佳的运行方式(S5)。

Description

用于选择混合动力车辆的运行方式的方法

技术领域

本发明涉及一种用于选择混合动力车辆的运行方式的方法、尤其一种在其中从混合传动系的给定数量的可能的运行方式中选择对于当前的运行时刻而言鉴于规定的目标标准最佳的运行方式连同对应的最佳的在传动系中的功率分配的方法。

背景技术

持续上升的燃料成本以及关于车辆排放的更严格的法规对机动车的效率提出了越来越高的要求。一项用于降低燃料消耗的大的潜能是传动系的混合化。在此，传动系围绕至少一个电机和相关联的电存储系统来扩展。

根据混合化的实施方案，因此可示出除了纯内燃机运行之外不同的另外的运行方式，例如电气行驶、加速运行、制动回收等等。混合传动系的不同的运行方式须有意义地被使用在车辆运行中，以便实现燃料消耗的最大可能的降低。在此还应注意另外的目标，因为消耗效率的提高始终在排放最小化、部件保护和/或行驶舒适性之间的冲突区中进行。为实现混合动力车辆的最佳运行策略，因此必要的是，从混合传动系的规定数量的可能的运行方式中选择对于当前的运行时刻鉴于规定的目标标准最佳的运行方式连同对应的最佳的在传动系中的功率分配。

为了在运行策略的范围中选择相应最佳的运行方式，由现有技术已知各种不同的技术和措施。对此示例性地参照以下来自现有技术的出版物：

[1]: A. Wilde, Eine modulare Funktionsarchitektur für adaptives undvorausschauendes Energiemanagement in Hybridfahrzeugen, Dissertation, TU München, 2009年;和

[2]: J. von Grundherr, Ableitung einer heuristischenBetriebsstrategie für ein Hybridfahrzeug aus einer Online-Optimierung,Dissertation, TU München, 2010年; 和

[3]: Onori 等人., Adaptive Equivalent Consumption MinimizationStrategy for Hybrid Electric Vehicles, Proceedings of the ASME 2010, DynamicSystems and Control Conference DSCC2010，2010年9月 12-15日,, Cambridge (MA),USA。

根据出版物[1](第19页和下面的页面)，用于确定用于混合化传动系的运行策略的各种不同的技术和措施可如下分类：

根据所谓的离线-或静态的运行策略，车辆的所有使用情况已事先且离线地借助根据其来设定车辆中的能量收支的固定预设被确定。此类预设或者调节可例如利用状态自动装置(Zustandsautomaten)或连续的调节器来替代。

此外已知最佳控制，其将预测水平(Prädiktionshorizont)结合到优化问题中(也称作基于模型的预测调节(MPR))。此类方式基于其输入信息在一定的预览窗(预测水平)中在对于所观察的模型而言规定的搜索空间中测定系统、例如蓄能器的充电状态的状态量的最佳轨迹。

此外已知用于调节在混合动力车辆中的能量系统的基于KI法的运行策略。在此尝试借助于数学方法(例如神经网络、模糊逻辑、经济模型或博弈论的方式)如此来示出模糊认知，即计算机系统可处理该模糊认知。

最后已知基于所谓的在线优化的措施，其将车辆理解为多维的优化问题，其通过目标函数来描述，该目标函数不仅结合物理量(例如消耗)而且结合其它要求(例如噪音发出或部件的使用寿命保护等等)。如此例如在出版物[2]中建议了一个总成本函数，借助于其除了“燃料效率”的目标标准之外考虑另外的目标标准，例如可行驶性(行驶舒适性)。在此，将子成本函数(Teilkostenfunktion)对应于各个目标标准借助于求和组合成总成本函数且然后由总成本函数计算出涉及运行策略的决策。

然而对于这些已知的方式不利的是，基于此类组合的总成本函数的优化方式要求高的计算成本(Rechenaufwände)且鉴于当前控制器的计算能力的限制常常不适合用于实时运行。此外，该方式具有如下缺点，即该优化方法一般不可以较小的匹配成本被匹配于另外的或变化的目标标准，因为在各个目标标准之间存在相互影响且另外的子成本函数的添加一般引起总成本函数的解析公式的复杂变化。

发明内容

因此本发明目的在于提供一种用于选择混合动力车辆的运行方式的改善的方法，利用该方法可避免常规技术的缺点。本发明的目的尤其在于提供一种用于选择混合动力车辆的运行方式的方法，在其中可从混合传动系的规定数量的可能的运行方式中选择对于当前的运行时刻而言鉴于规定的目标标准最佳的运行方式并且利用该运行方式可最小化错误决策的风险且利用该运行方式可同时节省计算时间。此外应提供一种可简单且直观地被扩展到额外的目标标准上的方法。

这些目的通过一种带有独立权利要求的特征的方法来实现。本发明的有利的实施形式和应用为从属权利要求的内容且在接下来的说明中在部分参照附图的情况下作进一步说明。

根据本发明的总的观点建议了一种用于选择混合动力车辆的运行方式的方法，在其中在多阶段的过程中从车辆或者传动系的大量的可能的运行方式中选择关于规定的优化标准最佳的运行方式连同在传动系中的最佳功率分配。该优化标准接下来也被称作目标标准。在此，确定在传动系中的最佳功率分配的决策与最佳运行方式的决策或选择被分离，这也就是说，首先对于每个可能的运行方式确定最佳的功率分配且紧接着基于该计算结果选择鉴于目标标准最佳的运行方式。

根据本发明的这些总的观点，因此提供了一种用于选择混合动力车辆的运行方式的方法，在其中从混合传动系的规定数量的可能的运行方式中选择对于当前的运行时刻而言鉴于规定的目标标准最佳的运行方式连同对应的最佳的在传动系中的功率分配。对于规定的目标标准的每个，用于定量地描述相应的目标标准的至少一个评估变量被预先确定或者决定。概念“预先”理解成评估变量的确定，其“离线地”、也就是说不在车辆的行驶运行中进行，而是已在构造用于实施在线方法的车辆控制的编程技术装置之前或当时进行。

为了最佳的运行方式选择的在线计算，该方法此外包括以下步骤：

对于可能的运行方式的第一选择的每种运行方式，确定在传动系中的可能的功率分配以及定量地描述目标标准的评估变量的值，其中，至少如果其值取决于功率分配时，计算对于相应的运行方式确定的功率分配的每种的评估变量的值。因此，运行方式的可能的功率分配的每个运行点分别关联有评估变量中的每一个的值。能效最大化的目标标准例如可通过说明电牵引机的效率的评估变量来定量地描述。相应地于是对于确定的功率分配的每一种确定在每种运行方式中的该效率。

紧接着，对于运行方式的第一选择的每种运行方式借助于评估变量的确定的值来确定在传动系中的最佳功率分配。

紧接着借助于评估变量的这样的值来实现最佳的运行方式的选择，该值为对于第一选择的运行方式而言相应地在确定的最佳功率分配的运行点中所具有的那些值。作为对于所选择的最佳运行方式的待规定的功率分配，优选地调整对于该运行方式的相应的事先被确定的最佳功率分配。

换言之，因此对于每种运行方式而言不取决于其它的来确定哪种是在传动系中当前的最佳功率分配。其优点是，由此在确定对于一种运行方式而言最佳功率分配的情况中避免其它运行方式的横向影响。在接下来的步骤中，然后各个运行方式才借助于评估变量来相互比较，其中，为此仅仅还使用评估变量的在事先被确定的最佳功率分配的运行点中具有的那些值。

在该文件中，混合传动系的运行方式的概念被理解为由在相关部件中的能量流的形式和特定的传动系配置构成的组合。传动系的可能的运行方式可包括以下已知的运行方式中的至少两种：纯内燃机的行驶；在关闭内燃机的情况中的纯电气行驶；带有以空转运行的内燃机的电气行驶；增速行驶，在其中总驱动功率超过当前仅通过内燃机可被提供的功率，且其中，额外的功率通过电牵引机(由电气牵引蓄能器供给)来提供；滑行运行，也就是说滚动运行，在其中内燃机和/或发电机式工作的电机不被车辆的动能牵引；制动回收；电启动；负载点上升；负载点下降；和所谓的发电机组运行，在其中由内燃机所发出的功率被电机转换成电功率，以用于辅助装置的供电且/或用于电蓄能器的充电，而扭矩不被提供到传动轮上。

功率分配说明了传动系的总功率鉴于由驾驶员当前所要求的功率(例如以正的或负的驾驶员期望扭矩的形式)到混合传动系中的驱动装置的各个部件上的划分。根据本发明的一种突出的实施形式，该混合动力车辆是带有内燃机和电牵引机的并联式混合动力车辆，内燃机和电牵引机彼此可独立运行但处在共同的轴上，从而使得其在联接的情况中总是以相同的转速被移动且其扭矩相加。在该情况中，在传动系中的功率分配与驾驶员期望扭矩到内燃机的转矩(扭矩)和电机的转矩(扭矩)的划分相符。在给定的驾驶员期望扭矩的情况中，因此对于每种运行方式而言在传动系中的可能的功率分配可通过在该运行方式中的由电牵引机所产生的扭矩来说明，该扭矩通过电机的工作能力来限制。相应地，对于并联式混合动力车辆的每种运行方式的最佳功率分配可通过电牵引机的鉴于规定的目标标准最佳的扭矩来说明。然而强调，该方法不限于并联式混合动力车辆。

运行方式的最佳选择被理解为鉴于多个规定的目标标准提供最佳可能的折衷的那种运行方式的选择。

除了作为用于选择最佳运行方式的目标标准的能效的先前所提及的最大化之外可规定另外的目标标准，例如蓄能器的调节、燃料消耗最小化和/或尽可能高的行驶舒适性。上面已提到，对于目标标准中的每个而言确定至少一个可定量地描述相应的目标标准的评估变量。行驶舒适性的目标标准可例如定量地以说明当前扭矩的变化尤其扭矩突变的出现的评估变量来描述。扭矩突变越高，对于驾驶员而言的行驶舒适性越低。为了定量地描述燃料消耗最小化可例如使用说明穿透到内燃机的气缸中的燃料物质流的评估变量。

根据本发明的一优选的实施形式，为了确定相应地对于可能的运行方式的第一选择的每种运行方式而确定的最佳功率分配，执行以下步骤，其中，这些步骤相应地对于第一选择的每种运行方式被执行：

确定在相应的运行方式中的每个评估变量的最佳值，其根据在相应的运行方式中的相应的评估变量的事先被确定的值来测定。该最佳值在以下被称作“第一最佳值”，以便于将该最佳值与以下的“第二最佳值”区分，该“第二最佳值”在最佳运行方式的以下的选择的框架内被确定。

根据该优选的实施形式的另一的步骤，那么为了确定每种运行方式的最佳功率分配对于每个评估变量确定相应的评估变量的值与相应的评估变量的确定的第一最佳值的加权的第一偏差。如先前提及的那样，还在每种运行方式中确定对于评估变量的该加权的第一偏差。因此，对于运行方式的可能的功率分配的每个运行点计算评估变量的每个的该加权的第一偏差。为了计算出加权的第一偏差优选规定相应的评估因子或者权重因子，其评估各个评估变量与其第一最佳值的偏差且被定标到共同的比较基础上。

根据该优选的实施形式的另一步骤，紧接着实现相应的运行方式的最佳功率分配在使用预先确定的第一决策规则的情况下的确定，该第一决策规则根据评估变量的确定的加权的第一偏差确定最佳功率分配。

如果其第一最佳值被确定的评估变量的目标标准是极限目标，那么第一最佳值被确定为在相应的运行方式中相应的评估变量的确定的值的极值。

如果极限目标是最大化目标、例如电牵引机的能效最大化或行驶舒适性的最大化，对于运行方式的可能的功率分配而得出的评估变量的值的最大值被确定为相应的第一最佳值。

然而如果评估变量的目标标准是接近目标，例如当该目标标准应确保牵引蓄能器维持预先确定的充电状态限值时，可将第一最佳值规定为独立于在相应的运行方式中的评估变量所确定的值的理论值，例如以对于电牵引蓄能器的当前理论功率的理论值的形式，其根据当前的车辆信息(例如当前的充电状态)来计算。

该实施形式的优点在于，不同的目标标准无须以各个子成本函数的形式来加总为总成本函数。作为替代，每个目标标准首先自身且独立于其它目标标准地鉴于不同的运行方式和在其中可能的功率分配来评估且然后借助于加权的偏差被转换到共同的评估图。该方式提供了如下优点，即该方法在需要时可以简单的方式围绕另外的期望的目标标准来扩展。在该情况中仅需要对于新的目标标准确定合适的另外的定量地描述该目标标准的评估变量，且上述步骤类似地附加地对于另外的评估变量被执行。如这在总成本函数的情况中必要的那样，复杂的数学公式的匹配不是必要的。

根据另一优选的实施形式，为了从可能的运行方式的第一选择中选择最佳的运行方式执行以下步骤：

对于每个评估变量而言，根据其确定的值确定评估变量的适用于第一选择的所有运行方式的第二最佳值。区别于第一最佳值(其被确定为在每种运行方式中对于每个评估变量的“局部”最佳值)，第二最佳值被确定为适用于所有运行方式的“全局”最佳值，从而使得独立于运行方式来对于每个评估变量分别确定第二最佳值。

根据该另外的优选的实施形式，为了选择最佳的运行方式此外确定加权的第二偏差，其在第一选择的每种运行方式中分别对于每个评估变量被确定且其分别说明了相应的评估变量的第二最佳值与评估变量在对于相应的运行方式所确定的最佳功率分配的运行点中的值的加权的偏差。换言之，对于第一选择的每种运行方式确定加权的在数量上的差，其说明了在最佳功率分配中的评估变量的值与评估变量的独立于运行方式的第二最佳值的偏差。

紧接着，最佳的运行方式的选择在使用预先确定的第二决策规则的情况下实现，其相应地根据评估变量的加权的第二偏差评估第一选择的运行方式且确定最佳的运行方式。

如果由评估变量所描述的目标是极限目标，那么第二最佳值优选被确定为在第一选择的所有运行方式中在事先被确定的最佳功率分配的运行点中的相应的评估变量的值的极值。因此，确定的评估变量的第二最佳值在最大化目标的情况中相应于在最佳功率分配的运行点中在不同的运行方式中的该评估变量的值的最大值。如果目标标准是最小化目标，该值的最小值被相应地确定为第二最佳值。如果利用评估变量描述的目标标准是接近目标，然而第二最佳值被规定为独立于相应的评估变量的确定的值的理论值，其又可根据当前的车辆信息被来计算。

先前已提到，为了确定加权的第一偏差或确定加权的第二偏差对于每个评估变量可分别提供至少一个权重因子或者评估因子，其将评估变量的值与相应的评估变量的第一或者第二最佳值的在数量上的差定标到无量纲的基础或对于所有评估变量而言共同的成本基础(这也就是说带有共同的单位的基础)上。

借助于权重因子可将定量地描述最不同的目标标准(例如电牵引机的能效的最大化、燃料消耗最小化、排放最小化等等)的评估变量转换到共同的且因此可比较的基础上且同时被评估。在该意义中的评估意味着，例如评估能效的第一变量与其最佳值的例如x%的偏差可相比描述排放目标的第二评估变量与其最佳值的10%的偏差更为苛刻地来评估。评估变量的该不同的加权或者评估可如此以简单的方式根据权重因子的确定来进行。

先前已另外提及，每种运行方式的最佳功率分配的确定在使用第一决策规则的情况下实现，评估变量的确定的加权的第一偏差被作为输入数据输送给第一决策规则，从其中选择根据决策规则的最佳元素。以可比较的方式，为了选择最佳的运行方式使用第二决策规则，评估变量的加权的第二偏差被作为输入数据输送给第二决策规则。

最佳元素由多个借助于评估变量评估的变量在使用决策规则的情况下的此类选择由博弈论的领域或者多标准的决策问题的领域已知。作为决策规则可使用在这些领域上已知的不同形式的决策规则，如例如极小化极大原理或所谓的字典顺序等等。应当指出，已知的决策规则相应地具有不同的强和弱，从而使得确定的决策规则的使用总是带来确定的优点和缺点。

在本发明的框架内确定，当第二决策规则构造成使得相应的运行方式的评估变量的加权的第二偏差被相加且相加的第二偏差的其和值最小的那个运行方式被确定为最佳的运行方式时，该根据本发明的用于选择最佳的运行方式的方法是特别有利的。根据该变体方案，因此根据该和值选择具有以相加的第二偏差形式的最小的总亏损和(Gesamtschadenssumme)的运行方式作为最佳的运行方式。

相反地，当被用于评估第一偏差(也就是说与局部的第一最佳值的偏差)的第一决策规则是极小化极大决策规则时是特别有利的。在此，根据第一决策规则在运行方式的可能的功率分配的每个运行点处相应地由评估变量的加权的第一偏差的值测定最大的第一偏差且具有经如此测定的最大的第一偏差的最小的那个运行点被确定为最佳功率分配的运行点。根据该变体方案，为了根据极小化极大原理确定最佳功率分配使“最坏的情况”最小化，这根据发明人的知识在确定最佳功率分配的情况中使得目标标准的相比简单的相加更好的折衷成为可能。

本发明的另一特别有利的实施形式设置成使得运行方式的第一选择(每个运行方式的最佳功率分配的上述确定和最佳运行方式的接下来的确定在其基础上被执行)已清除混合动力车辆的在原则上可能的、然而在当前的车辆运动状态中不可能且/或由于其它的约束规则被排除的运行方式。运行方式的该限制使得在最佳功率分配和最佳运行方式的接下来的确定的情况中的计算成本的显著降低成为可能。

根据该变体方案，因此运行方式的第一选择的确定包括以下步骤：规定混合动力车辆的可能的车辆运动状态，规定传动系的可能的运行方式且规定说明可能的运行方式中的哪种在哪个车辆运行状态中被允许的对应关系；确定当前的车辆运动状态；且将车辆的运行方式限制到关联于确定的当前的车辆运动状态的那些运行方式上。

规定的可能的车辆运动状态可例如包括车辆静止、制动运行和行驶运行(不带有制动)(以下也被称作“行驶”)。如此，例如车辆运动状态“行驶”可关联有内燃机行驶、电气行驶、负载点上升和负载点下降这些运行方式。车辆运动状态“制动”可关联有常规制动、制动回收和滑行这些运行方式。车辆运动状态“静止”可关联有空转和发电机组运行这些运行方式。

运行方式的根据车辆运动状态被减少的该量可有利地通过以下方式来进一步减少，即规定至少一个约束规则，该约束规则根据至少一个运行参数且优选地独立于当前的扭矩要求和当前的车辆运动状态确定哪些运行方式当前可供使用。那么根据该至少一个约束规则可进行车辆的运行方式到当前可供使用的运行方式上的进一步的限制。例如，根据该至少一个约束规则可检查在传动系中的部件的可使用性，尤其电蓄能器和/或电牵引机的可使用性。例如约束规则可规定，当电蓄能器超出预先确定的温度限制且/或处在预先确定的充电状态限制之外时，要求使用电机的所有运行方式当前不被允许。以该方式因此可在开始计算每种运行方式的最佳功率分配之前已将在车辆的当前的运行状态中不可使用的那些运行方式排除。

根据本发明的另一方面，在确定每个运行方式的最佳的功率分配的情况中根据预先定义的排除标准可确定作为可能的运行点应被排除的运行方式的功率分配的确定的值。排除标准优地选定义成使得未被排除的每种可能的功率分配通常已是可接受的选择候选方案。如此，最佳运行方式和/或最佳功率分配仅基于相对“好的”功率分配来搜索且错误决策的风险被降低。

本发明此外涉及一种混合动力车辆、尤其商用车，其具有用于选择混合动力车辆的运行方式的控制装置，该控制装置设置用于如在本文中所公开的那样执行该方法。为了避免重复，纯粹根据方法所公开的特征也应公开地适用于控制装置的根据装置的特征且可被要求保护。

附图说明

本发明的先前所说明的本发明的优选的实施形式和特征可彼此任意组合。接下来参照附图说明本发明的另外的细节和优点。其中：

图1显示了一种根据本发明的实施形式的用于选择混合动力车辆的运行方式的方法的示意性的流程图；

图2显示了用于图解说明根据一实施形式的根据本发明的方法的备选的流程图；

图3显示了根据本发明的一实施形式的用于确定对于每种运行方式而言的最佳E-扭矩的步骤的流程图；

图4显示了根据本发明的一实施形式的用于图解说明确定基于确定的最佳功率分配的最佳运行方式的流程图；

图5显示了根据本发明的一实施形式的用于图解说明确定最佳的功率分配和最佳的运行方式的备选的图示；

图6显示了计算对于一运行方式的最佳功率分配的示例性的图解说明；

图7显示了基于确定的最佳的功率分配确定最佳运行方式的示例性的图解说明；且

图8显示了说明可能的运行方式中的哪些在哪些车辆运动状态中被允许的对应关系。

附图标记列表

1a 可能的运行方式的总数

1b 对于规定的车辆运动状态的可能的运行方式的数量

1c 可能的运行方式的第一选择

2 对于一运行方式而言的可能的E机扭矩

2a 对于一运行方式而言的最佳的E机扭矩

3 最佳的运行方式

4 车辆控制

4a 效率特征曲线

5 电牵引机的效率评估变量的可能的值

5a 效率变量的第一最佳值

5b 在最佳的E机扭矩的运行点中的效率变量的值

5c 效率评估变量的加权的第一偏差的变化过程

5d 效率变量的第二最佳值

5e 效率评估变量的第二加权偏差

6 电池性能评估变量的可能的值

6a 电池性能变量的第一最佳值

6b 在最佳的E机扭矩的运行点中电池性能的变量的值

6c 电池性能的评估变量的加权的第一偏差的变化过程

6d 电池性能的变量的第二最佳值

6e 电池性能评估变量的第二加权偏差

7 第三评估变量的可能的值

7a 第三评估变量的第一最佳值

7b 在最佳的E机扭矩的运行点中的第三评估变量的值

7c 第三评估变量的加权的第一偏差的变化过程

7d 第三变量的第二最佳值

7e 第三评估变量的第二加权偏差

9 根据排除标准的经排除的E扭矩

10 极小化极大曲线

10a 极小化极大曲线的最小值

11 车辆运动状态

12 可能的运行方式相对确定的车辆运动状态的对应关系。

具体实施方式

图1显示了用于图解说明根据优选的实施形式的用于选择混合动力车辆的运行方式的方法的步骤的示例性流程图。根据该实施形式，混合动力车辆构造成并联式混合动力车辆、尤其构造成这样的商用车。已知的混合传动系包括内燃机和电牵引机，其中，内燃机和电牵引机(以下也被称作电机或E机)经由共同的轴转在速上相联接，然而可彼此独立地被操控。

利用该混合传动系可实施不同的已知的运行方式，例如纯内燃机行驶、纯电气行驶、增速运行、滑行运行、制动回收、电启动、负载点上升、负载点下降、所谓的发电机组运行等等。

各种不同的运行方式应被有意义地使用在车辆运行中，以便于实现燃料消耗的最大可能的降低，其中，另外的规定目标也应被注意，例如电牵引机的能效的最大化、排放最小化和/或行驶舒适性。为了实现混合动力车辆的最佳运行策略，因此必要的是，从混合传动系的规定数量的可能的运行方式中选择对于当前的运行时刻而言鉴于规定的目标标准最佳的运行方式连同对应的最佳的在传动系中的功率分配，也就是说，在每个运行时刻选择鉴于目标标准提供当前最佳可能的折衷的那种运行方式。

在步骤S1中首先离线地、这也就是说在执行实际的在线优化方法之前对于目标标准的每个确定至少一个合适的评估变量，借助于其可定量地描述相应的目标标准。这在接下来示例性地还更详细地根据图6和7进行说明。

在车辆的运行中且在实际的在线优化方法的框架中，那么连续地执行步骤S2至S5，也就是说，步骤S2至S5相应地每几毫秒被重新执行，以便于如此持续地根据当前的车辆值相应地选择和设置对于当前车辆状态的最佳的运行方式。

根据步骤S2至S5，在多阶段的过程中从所有数量的以该系统可实现的运行方式中选择关于优化标准最佳的、连同最佳功率分配的运行方式。

在步骤S2中，为此首先实现运行方式到当前有效的数量上的降低，这在图2和8中作详细说明。

在相应的计算循环或者优化的起始时刻的情况中，对于多阶段的选择方法首先设想所有利用混合传动系可实现的运行方式BA1至BAn以用于评估。

图8列出了混合动力车辆的可能的车辆运动状态11：规定的可能的车辆运动状态例如是车辆静止、制动运行和行驶运行(不带有制动)。众所周知，并非运行方式中的每种均可在车辆的可能的车辆运动状态11的每个中被实现。说明可能的运行方式12中的哪种相应地在确定的车辆运动状态11中可实现的对应关系12被预先确定且例如以在步骤S2中被存取的表格形式被存储在车辆中。

由对应关系12例如可识别出，例如车辆运动状态“行驶”关联有内燃机行驶、电气行驶、负载点上升和负载点下降的运行方式。车辆运动状态“制动”关联有常规制动、制动回收和滑行的运行方式。车辆运动状态“静止”关联有空转和发电机运行的运行方式。

每个车辆运动状态在图8中所显示的运行方式仅为示例性的且可通过另外的可能的运行方式按照混合动力车辆的实施方案被扩展。

在图2的步骤S21中，首先确定当前的车辆运动状态且然后进行车辆的运行方式到关联于根据图8中所显示的对应关系12确定的当前的车辆运动状态的那种运行方式上的限制。如果因此车辆当前处在车辆运动状态“行驶”中，在接下来的步骤S22中仅还提供在车辆运动状态“行驶”上作为可能的运行方式相关联的那些运行方式。减少数量的运行方式1b接着在步骤S22中被进一步处理。

在步骤S22中，根据定义的规则评估对于各个运行方式的约束。约束例如由部件的可使用性出发。此类约束例如可包含热约束，其检查E机或电机的牵引蓄能器是否变得太热，从而使得需要E机的那些运行方式在当前的时刻不可供使用且因此在该情况中从可能的运行方式的列表中被排除。此类约束规则还可检查，机器由于其它原因可使用或不可使用。然而这些约束不基于转矩，而是在接下来的步骤(例如S45,S55)中、例如在排除标准的范围中才包含此类标准。可能的运行方式1b的数目于是在步骤S22中由于规定的约束规则可被可选地进一步限制，从而使得最后可能的运行方式1c的第一选择被输送给接下来的步骤S3至S5的二阶段式选择方法。仅示例性地应假设，在当前的行驶状态和该方法的计算时刻中第一选择1c的可能的运行方式被减少到仅还有三种运行方式上，其接下来被称作BA1、BA2和BA3。

在图2中未画出的步骤S3中，首先对于在减少运行方式之后所保留的运行方式1c中的每个测定在传动系中的可能的功率分配。在并联式混合动力车辆的该实施例中通过利用电机在当前的运行状态中可实现的扭矩的说明来给定可能的功率分配。在计算E机的可能的扭矩的情况中考虑E机的工作能力。由E机的每钟可能的扭矩于是得出剩下的、由内燃机待施加的作为当前所要求的驾驶员期望扭矩扣除E机的扭矩的差的扭矩，从而使得功率分配被明确地确定。作为步骤S3的结果，因此对于每种运行方式得出E机扭矩的可能的值的范围。E机扭矩的可能的值以离散步进(Diskrete Schritte)计算，例如以10Nm的步进。

在步骤S4中于是实现每种运行方式的最佳的E机扭矩的计算。步骤S4的子步骤在图3,5和6中相应地在不同图示中图解说明。

在图6的上面的图表中，横坐标的值示例地说明了第一选择1c的运行方式中的(此处示例性地对于运行方式BA2而言)的在步骤S3中所确定的可能的E扭矩。运行方式BA2当前是负载点下降的运行方式，在其中需要用于满足正的驾驶员期望扭矩的功率不仅由内燃机而且由E机来提供。负载点下降被用于内燃机的运行点优化或者用于蓄能器的适宜的放电。对于该运行方式而言，在当前的运行状态中以10Nm的离散步进确定在0-600Nm的范围中的可能的E扭矩2(对比步骤S3)。

在步骤S41和S42中于是对于每种运行方式计算评估变量的值且紧接着对于每个评估变量确定在相应的运行方式中的第一最佳值。

在图表中所画出的曲线5和6以及水平线7根据E机的确定的可能的扭矩2或者功率分配说明三个评估变量的值的在步骤S41中所计算出的变化过程。

根据该例子，曲线5说明了“电牵引机的效率”的评估变量的变化过程。该评估变量的单位是无量纲的。该评估变量被用于定量地说明电牵引机的能效的最大化的目标标准。

电牵引机的能效的最大化的目标标准是最大化目标，也就是说能效应被最大化。因此，在步骤S42中曲线5的最大值被确定为“电牵引机的效率”评估变量的第一最佳值5a。

此刻，该评估变量的变化过程5根据E机的扭矩2a在例如100Nm的E机扭矩值的情况中具有最大值5a。这意味着，在100Nm的E机扭矩的情况中获得最大的效率，这也就是说当E机响应于正的当前的驾驶员期望扭矩100Nm且相对驾驶员期望扭矩的剩下的差由内燃机施加时。由变化过程5可识别，在大于100Nm的E扭矩的情况中的效率又下降。这例如在于，损失功率二次方地增加为更高的转矩。变化过程5的计算借助于电牵引机所存储的效率特征曲线4a实现。

以附图标记6标明的在图6的上面的图表中的直线示出了电池功率的变化过程且显示了牵引蓄能器的效率进到其中的蓄能器的充电-或者放电功率。随着由E机施加的更高的E扭矩，放电功率上升，这通过曲线6的上升来示出。在该曲线的情况中不搜索变化过程6的最大值或最小值，而是相关联的目标标准是关于蓄能器的应处在预先确定的范围中的最佳充电状态的接近目标。如果牵引蓄能器被完全充满，有利的是，将其放电，以便于随后又具有用于吸收回收能量的充足的存储容量。如果牵引蓄能器被强烈地放电，有利的是，再次给其充电。因此，根据当前的车辆数据、尤其根据牵引蓄能器的当前的充电状态将曲线6的变化过程的第一最佳值规定为理论值6a，其此时通过在440Nm处的E扭矩的值来实现。

曲线7的变化过程是用于评估另一目标的另外的评估变量的变化过程。该评估变量示例性地代表独立于当前的E扭矩的评估变量。这样的评估变量的变化过程显示为关于E扭矩的水平直线且在不同运行方式彼此的比较的随后的步骤中才变得重要。对于该评估变量而言，最小值被识别为最佳值。由于曲线7的恒定的变化过程，该最小值7a不关联于确定的转矩。

第一最佳值5a、6a和7a不仅对于运行方式BA2而言，而且对于第一选择的所有运行方式被确定。

所示出的评估变量的值的变化过程5,6,7在经历每次步骤S2至S5的情况中被重新计算。此处信息(例如当前的测量数据、车辆-和部件参数以及特征曲线)可供各个计算步骤使用，其由设置用于实施该方法的车辆控制装置4来处理且在其中存储目标量、排除标准(KO标准)、权重因子、待使用的车辆参数等等，这通过方块4仅示例性地且非常示意性地表明。

评估变量的变化过程5,6,7的计算根据当前的测量数据、车辆-和部件参数以及特征曲线且尤其地根据混合动力车辆的特定的传动系配置来实现。

评估变量的如此被确定的变化过程5,6,7相应地仅适用于在线计算的步骤S2至S5的计算循环，这也就是说在几毫秒之后或者在其它行驶情况中实施的随后的计算循环S2至S5中可得出另外的变化过程和另外的最佳值5a,6a,7a，因为车辆参数和测量数据持续变化。

在步骤S43中，对于每种运行方式的每个评估变量而言相应的评估变量的值与相应的评估变量的确定的第一最佳值的加权的第一偏差被测定。这在图6的下面的图表中示出。为了确定加权的偏差，对于每个曲线相应地形成初始曲线5,6,7与相应的最佳值5a,6a或者7a的差值且额外地以权重因子(评估因子)来定标。

因为最佳值5a关联于刚刚超过100Nm的E扭矩，所以加权的第一偏差5c的变化过程具有在电机的该转矩值处的零位。相应的适用于电池功率的加权的第一变化过程6c，其在大约440Nm的理论值的情况中具有零位。加权的变化过程7c在图表中难以被识别，因为其直接处在横坐标轴上，这由在上面的图表中的恒定的变化过程7得出。因此，该评估变量此时从当前的评估中在一定程度上掉出，因为其不得出最佳值。

经由以权重因子的定标，确定的第一偏差一方面可被转换到无量纲的单位上或到共同的单位上例如亏损函数的货币单位，因为评估变量一般以不同的单位来说明。另一方面，该加权使得评估变量彼此的第一偏差的校准成为可能，以便于使得评估变量彼此变得优先，因为一般关联于评估变量的目标标准应被不同强度地加权或者被优先。

在图5中另外示出，能可选地规定排除标准(在图5中被称作“KO标准”)，其仅可允许一定的E机扭矩。因此，例如在步骤S45中根据规定的排除标准仅允许表现出最小效率(例如E扭矩)的那些E机扭矩，在其中电牵引机的当前的效率相应于至少百分之80。利用这些排除标准，因此每个运行方式的可能的功率分配的确定的E扭矩9被排除，这通过在图6中的下面的图表的阴影区域示出。在这些区域中，评估变量或者加权的第一偏差的值因此在最佳运行方式的随后的确定中不被考虑。

此类排除标准的使用的优点是，其可被确定成使得由此不被排除的E扭矩的每个因此已示出可接受的选择候选方案，从而随后仅在可接受的功率分配或者E扭矩内搜索功率分配的最佳值。由此可降低错误决策的风险。此外，由此可补偿随后所使用的决策规则的弱点，因为如此至少确定如下，即，可接受的E扭矩总基于最佳运行方式的选择。

在步骤S44中，随后在使用规定的决策规则的情况下确定最佳的E机扭矩2a。

例如所有曲线5c,6c,和7c的简单相加和具有每种运行方式的所有评估变量的相加的第一加权偏差5c,6c,和7c的最小的值的那个运行点、也就是说那个E机扭矩的选择是可能的。这是最少的总亏损的点。

然而该相对简单的决策规则的缺点是，最佳值可能处在子目标的最佳值之下。那么这在当鉴于一个目标标准找到非常好的解决方案，与之相反鉴于所有其它的目标标准然而具有相对较差的解决方案时是不利的。

因此优选一解决方案，其是在所有目标标准之间的良好的折衷。为此，基于极小化极大原理的决策规则更为适合。在图6的下面的图表中，这样的极小化极大决策规则被应用，其通过点划线曲线10的变化过程来示出。曲线10说明了最坏的情况，在其中在每个运行点处可能的扭矩分别由加权的第一偏差5c,6c,7c的值分别测定最大的第一偏差。作为最佳功率分配于是选择关联有所测定的最大的第一偏差10中的最小的10a那个E扭矩2a。这此时在点2a中是该情况，因为点划线曲线在运行点2a处具有其最小值10a。如下须再次被指出，在图6中相应地仅示出了对于一种运行方式、即运行方式“BA2”而言的最佳的E扭矩的确定。在步骤S4的框架内然而对于第一选择1c的所有运行方式而言评估变量的值利用相关联的最佳值和和第一最佳值的加权偏差计算出且紧接着确定对于相应的运行方式的最佳功率分配。

在右侧的上面的图表中再次示出了对于运行方式BA2而言的步骤S44的结果。由在运行方式BA2中的E机扭矩的可能的值2确定点2a作为最佳E机扭矩。最佳功率分配的该运行点2a关联有作为评估变量的附属值的值5b,6b,和7b，其随后被输送给步骤S5。

然后在步骤S5中，实现根据来自根据步骤S4的结果确定最佳的运行方式。为此，执行步骤S51至S54或者S55，这又在图4,5和7中以不同的图示图解说明。

在步骤S51中，首先提供对于各种运行方式而言最佳的E扭矩和在步骤S44中被确定的评估变量5b,6b,7b的附属值来作为输入数据，这在图7的上面的图表中示例地性对于三种运行方式BA1,BA2和BA3示出。

在中间又示出了运行方式BA2(其已在图6中被说明)，带有其在例如220Nm的高度上的最佳的E扭矩2a和相应地评估变量在最佳功率分配的该运行点2a中的附属的值5b,6b,7b。

其左侧示出了运行方式“BA1”，其是负载点上升的运行方式。在负载点上升的情况中，内燃机不仅提供了用于完全满足正的驾驶员期望扭矩的功率而且用于牵引蓄能器的同时的充电。

运行方式BA3示出了纯电气行驶的运行方式。

如下是该实施例的特别的方面，即，此时以相对用于确定每种运行方式的最佳功率分配的步骤的类似方式执行用于确定最佳的运行方式的类似步骤，这可良好地在图5中被识别出，因为步骤S52至S55原则上相应于步骤S42至S45。在步骤S52至S55的执行的情况中的特点在于，此时以运行方式的最佳功率分配2a和评估变量的附属的值5b,6b,7b经历该计算步骤。

在步骤S52中首先再次确定评估变量的最佳值5d,6d,7d。是否相应的最佳值是最大值、最小值或理论值又取决于相应的目标标准。

为了电牵引机的能效的最大化，再次搜索最大值。然而这次是在所有的运行方式上，从而相应地使得值5b被确定为在最佳的E扭矩的运行点2a中具有最大的值的最大值5d。此时，这是运行方式BA2的点5b，因为运行方式BA3和运行方式BA1的值5b较小。

对于作为评估变量的电池功率，再次将被确定为最佳值的理论值6d规定为评估变量。

对于评估变量(配置变换7)，搜索最小值。作为最小值7d，运行方式3的高度为零的值7b被确定为最佳值。对于每个评估变量的如此确定的最佳值5d,6d,7d(在以下被称作第二最佳值)适用于所有运行方式BA1,BA2和BA3且被用于确定加权的第二偏差，其相应地对于每个评估变量在第一选择的每种运行方式中在步骤S53中被确定。

加权的第二偏差5e,6e,7e相应地是相应的评估变量的第二最佳值5d,6d,7d与相应的评估变量5b,6b等在对于相应的运行方式确定的最佳功率分配的运行点2a中的值的加权的偏差。

如此例如对于运行方式BA2得出对于运行变量“电牵引机的效率”的加权的第二偏差5e的为0的值，因为第二最佳值5b与该运行方式的评估变量的值相同。相反地，对于运行方式BA3得出加权的第二偏差5e的正的数量差。相反地，例如对于运行方式BA3的加权的第二偏差7e得出为0的值，而加权的第二偏差7e对于运行方式BA2得出正的数量值等等。

紧接着，在步骤S54中实现在使用第二决策规则的情况下确定最佳运行方式，根据该第二决策规则，相应地根据评估变量的加权的第二偏差5e,6e,和7e评估运行方式BA1,BA2和BA3且由此确定最佳的运行方式。

此时，作为决策规则不使用先前所使用的极小化极大决策规则。根据第二决策规则，相应的运行方式的评估变量的加权的第二偏差5e,6e,7e被相加，由此得出点∑1、∑2和∑3。紧接着，确定该和值的最小的，这此时与值∑2相符。然后，具有该和值的最小的那种运行方式被确定为最佳的运行方式3。因此，此时运行方式BA2被确定为最佳的运行方式。相应于负载点下降的最佳的运行方式BA2因此随后由控制装置被设置为当前的运行方式，其中，在该运行方式中事先被确定的最佳的功率分配以在大约超过200Nm的高度上的最佳的E机扭矩形式被规定为E机扭矩。

紧接着实现最佳运行方式3在步骤S2至S5的顺序中的重新计算。

虽然本发明在参照确定的实施例的情况下得以说明，对于专业人士而言是显而易见的是，可实施不同的变化方案且可等价方案用作替代，而不脱离本发明的范围。附加地可实施许多修改方案，而不脱离所属的范围。因此，本发明不应受限于所公开的实施例，而是应包括所有落入附录的专利权利要求的范围中的实施例。尤其地，本发明同样要求对独立于所参照的权利要求的从属权利要求的特征和对象的保护。

Claims (15)

1.一种用于选择混合动力车辆的运行方式的方法，在其中从混合传动系的规定数量的可能的运行方式(1a)中选出对于当前的运行时刻而言鉴于规定的目标标准最佳的运行方式连同对应的在传动系中最佳的功率分配，其中，为所述规定的目标标准中的每个确定至少一个评估变量(S1)以用于定量地说明相应的目标标准，具有如下步骤：

- 对于可能的运行方式的第一选择(1c)的每种运行方式，确定在所述传动系中的可能的功率分配(2)(S3)；且

- 对于所述第一选择的每种运行方式，为所述相应的运行方式的确定的功率分配(2)的每种确定所述评估变量的值(5,6,7)且借助于针对所述相应的运行方式的所述评估变量的确定的值来确定在所述传动系中的最佳功率分配(2a)(S4)；且

- 借助于所述评估变量的对于所述第一选择的运行方式而言相应地在确定的最佳功率分配的运行点中所具有的那些值选择最佳的运行方式(S5)，

其特征在于，为了确定对于所述第一选择的每种运行方式而言的最佳功率分配(S4)针对所述第一选择的每种运行方式执行以下步骤：

(a)对于每个评估变量而言，确定所述评估变量在所述相应的运行方式中的第一最佳值(5a,6a,7a)；

(b)对于每个评估变量而言，确定所述相应的评估变量的值与所述相应的评估变量的确定的第一最佳值(5a,6a,7a)的加权的第一偏差(5c,6c,7c)(S43)；且

(c)在使用规定的第一决策规则的情况下确定所述相应的运行方式的最佳功率分配(S44)，所述第一决策规则根据所述评估变量的确定的加权的第一偏差(5c,6c,7c)确定最佳功率分配(2a)(S44)；和/或

为了从可能的运行方式的所述第一选择中选择最佳的运行方式执行以下步骤：

(a)对于每个评估变量而言，确定所述评估变量的对所述第一选择的所有运行方式有效的第二最佳值(5d,6d,7d)(S52)；

(b)确定加权的第二偏差(5e,6e,7e)，其相应地对于每个评估变量在所述第一选择的每种运行方式中被确定且其相应地说明所述相应的评估变量的第二最佳值(5d,6d,7d)与所述评估变量在对于相应的运行方式而言确定的最佳功率分配的运行点(2a)中的值的加权的偏差(S53)；

(c)在使用预定的第二决策规则的情况下选择所述最佳的运行方式，所述第二决策规则相应地根据所述评估变量的加权的第二偏差(5e,6e,7e)评估所述第一选择的运行方式且确定最佳的运行方式(BA2)(S54)。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，(a1)如果由所述评估变量说明的目标是一项极限目标，则所述第一最佳值被确定为所述评估变量在相应的运行方式中确定的值的极值(5a,7a)，而

(a2)如果由所述评估变量说明的目标是一项接近目标，则所述第一最佳值被规定为独立于所述评估变量在所述相应的运行方式中的确定的值的理论值(6a)(S42)。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，(a1)如果由所述评估变量说明的目标是一项极限目标，则所述第二最佳值被确定为在所述第一选择的所有运行方式中所述相应的评估变量在所述确定的最佳功率分配的运行点中的值(5b,7b)的极值，且

(a2)如果由所述评估变量说明的目标是一项接近目标，则所述第二最佳值被规定为独立于所述相应的评估变量的确定的值(5b,7b)的理论值(6d)。

4.根据前述权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于对于每个评估变量而言的至少一个权重因子，其用于确定所述加权的

(a)第一偏差(5c,6c,7c)，其将所述评估变量的值与所述相应的评估变量的第一最佳值的数值上的差定标到无量纲的基础上或为所有评估变量所共同的成本基础上；且/或

(b)第二偏差(5e,6e,7e,8e)，其将所述评估变量的值与所述相应的评估变量的第二最佳值的在数量上的差定标到无量纲的基础上或为所有评估变量所共同的成本基础上。

5.根据前述权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，

(a)根据所述第二决策规则，相应的运行方式的所述评估变量的加权的第二偏差(5e,6e,7e,8e)被相加且其所述相加的第二偏差(Σ1,Σ2,Σ3)的和值(S2)为最小的那种运行方式被确定为最佳的运行方式；且/或

(b1)所述第一决策规则是极小化极大决策规则，且/或

(b2)根据所述第一决策规则，在一运行方式的可能的功率分配的每个运行点处相应地由所述评估变量的加权的第一偏差(5c,6c,7c)的值获取最大的第一偏差(10)且具有所述经获取的最大的第一偏差(10)的最小的(10a)那个运行点(2a)被确定为最佳功率分配。

6.根据前述权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，所述运行方式的第一选择的确定包括以下步骤：

(a)规定所述混合动力车辆的可能的车辆运动状态(11)、所述传动系的可能的运行方式和对应关系(12)，所述对应关系说明了可能的运行方式中的哪些在哪种车辆运动状态中被允许；

(b)确定当前的车辆运动状态；且

(c)将所述车辆的运行方式限制到关联于所述确定的当前的车辆运动状态的那些运行方式上(S21)。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述运行方式的第一选择的确定包括以下步骤：

(a)规定至少一个约束规则，其根据至少一个运行参数且不取决于当前的扭矩要求和当前的车辆运动状态确定哪些运行方式当前供使用；且

(b)将所述车辆的运行方式限制到根据所述至少一个约束规则当前供使用的那些运行方式上(S22)。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，根据所述至少一个约束规则检查在所述传动系中的部件的可供使用性。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在所述传动系中的部件为电蓄能器。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在所述传动系中的部件为电牵引机。

11.根据前述权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，

(a)根据预定义的排除标准确定所述运行方式的功率分配的值(9)，其作为可能的运行点应被排除，且

(b)为了确定对于所述第一选择的每种运行方式而言的最佳功率分配仅使用所述可能的功率分配的不借助于所述排除标准被排除的那些值和所述评估变量的相应地相关联的值(S45)。

12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，

(a)所述车辆是并联式混合动力车辆；且

(b)在所述传动系中对于每种运行方式而言可能的功率分配在考虑所述传动系中的部件的工作能力的情况下作为可由所述电牵引机产生的扭矩来获取；且

(c)所述最佳功率分配通过所述电牵引机的鉴于所述规定的目标标准最佳的扭矩(2a)来确定。

13.根据前述权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，所述传动系的可能的运行方式至少包括以下运行方式中的一些：纯内燃机行驶、在关闭内燃机的情况中的纯电气行驶、以空转运行、增速运行、制动回收、电启动、负载点上升、负载点下降和所谓的发电机组运行的结合内燃机的电气行驶。

14.一种混合动力车辆，其具有一种用于选择所述混合动力车辆的运行方式的控制装置，其设置用于执行根据权利要求1至13中任一项所述的方法。

15.根据权利要求14所述的混合动力车辆，其特征在于，所述混合动力车辆为商用车。

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