CN106274895A - 用于控制混合动力机动车辆的启动/停止系统的方法 - Google Patents

用于控制混合动力机动车辆的启动/停止系统的方法 Download PDF

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Abstract

用于控制具有内燃机和至少一个电动机的混合动力机动车辆的启动/停止系统的方法，内燃机在第一运行状态启动在第二运行状态停止。这包括各针对内燃机保留在其当前运行状态的情况和针对内燃机切换到另一种运行状态下的情况，在内燃机处于运行状态期间预先确定监视时间段及在监视时间段中预告内燃机的未来的运行点以及在监视时间段中预告至少一个电动机的未来的运行点。求得当内燃机当前停止并且在启动的运行状态下将完成切换时，由于内燃机启动能量损失是否在监视时间段内能得以补偿或当内燃机当前启动且至少对监视时间段的持续在停止的运行状态将完成切换时，由于内燃机重新启动的能量损失是否能得以补偿。最后将求得的信息传递给启动/停止系统。

Description

用于控制混合动力机动车辆的启动/停止系统的方法
技术领域
本发明涉及一种用于控制混合动力机动车辆的启动/停止系统的方法。此外本发明还涉及一种计算机程序，所述计算机程序被设立用于执行根据本发明的方法的各个步骤，以及涉及一种机器能够读取的存储介质，在所述存储介质上存储有根据本发明的计算机程序。此外本发明涉及一种电子的控制器，所述电子的控制器被设立，用于借助于根据本发明的方法来控制混合动力机动车辆的启动/停止系统。
背景技术
常见的混合动力车辆构建有至少两个不同的能量转换器。以下我们描述至少一个电动机以及至少一个内燃机的常见混合动力拓扑结构。混合动力机动车辆的运行策略是把要求的行驶力矩分配给两个驱动部件。所述分配应当尽可能能量优化地实施。此外有多个已知的办法，在这些办法中从所选的力矩分配中也得出了对所述内燃机的启动/停止要求。
内燃机的启动过程由于多个原因导致额外的燃油消耗量。所述额外的燃油消耗量在运行策略中以滞后或者说迟滞（Hysterese）的形式被描绘。简单地说，所述内燃机的启动仅当后续地马达启动损失可以通过更有效率的力矩分配再次至少被补偿时进行。
对于所述内燃机的马达启动的次数以及燃油消耗而言，对滞后的参数的选择是重要的。对马达启动的能量耗费而言采用滞后是没有意义的，因为在大多数运行点中所述马达启动损失不在被考虑的时间单位内，如例如下一秒，就可以被再次补偿。因此这种参数化会等同于对内燃机启动的禁止。所以针对所述滞后的参数化来作以下的假定被证明是有意义的：在观察的时间单位之后还维持当前的运行点。这时，例如在以下假定中所述滞后只对应所述马达启动损失的一部分：所述内燃机的启动也在另外的时间间隔内被证明是有意义的。
如果选择一种力矩分配，该力矩分配产生对所述内燃机的大量的启动/停止要求，那么这一点自然会减少所述混合动力机动车辆的行驶舒适性并且提高有害气体的排放量。
发明内容
在按照本发明的、用于控制具有内燃机和至少一个电动机的、混合动力机动车辆的启动/停止系统的方法中，其中所述内燃机在第一运行状态下被启动并在第二运行状态下被停止，预先确定监视时间段，在该监视时间段期间所述内燃机处于两种运行状态的一种运行状态中。接下来针对所述内燃机保留在其当前的运行状态下的情况和针对所述内燃机切换到另一种运行状态下的情况，分别预告所述内燃机的、处在所述监视时间段内的未来的运行点。此外，针对所述内燃机保留在其当前运行状态下的情况和针对所述内燃机切换到另一种运行状态下的情况，分别预告至少一个电动机的、处在所述监视时间段内的未来的运行点。在使用所述至少一个电动机的运行点和所述内燃机的运行点的情况下来求得：当所述内燃机当前被停止并且要进行切换到已启动的运行状态时，由于所述内燃机的启动的能量损失是否能够会在所述监视时间段内得以补偿，或者当所述内燃机当前被启动并且至少对于所述监视时间段的持续来说要进行切换到已停止的运行状态时，由于所述内燃机的重新的启动的能量损失是否能够会得以补偿。将如此求得的信息传递给所述启动/停止系统。
通过识别未来的运行点可以计算出：就被停止的所述内燃机而言，哪些能量节约可以通过所述内燃机的启动来达到。这一点可以直接与用于内燃机启动的实际能量成本进行比较，由此达到对所述混合动力机动车辆的运行模式的优化的选择。此外可以以下述方式计算出：通过关闭所述内燃机的能量节约是否超过用于对所述内燃机的稍后必要的重新的启动的能量需求。为了由此达到改善行驶舒适性、降低燃油消耗量以及降低有害气体排放的目的，优选的是：当由于所述内燃机的启动能量的损失在所述监视时间段内不会得以补偿时，所述内燃机的启动由所述启动/停止系统被禁止。此外，当在所述监视时间段结束后由于所述内燃机的重新的启动的能量损失不会在所述监视时间段内得以补偿时，所述内燃机的停止由所述启动/停止系统被禁止。
所述监视时间段的长度以优选的方式预先确定在3至10秒的范围内。对此，监视时间一方面足够长，因此在所述监视时间段内能够实现对马达启动损失的补偿，从而通过所述启动/停止系统将所述内燃机启动的原则上的禁止加以排除。但是同时所述监视时间段以下述如此短的程度保持：使得在没有在此所述混合动力机动车辆的计算设备被过度地加负荷的情况下能够对所述运行点进行计算。当在这种时间间隔内不可以进行对所述马达启动损失的补偿时，不切换运行模式是有意义的。
用于预报所述运行点所需的信息可以由多个源头得到。提供对已经存在于所述混合动力机动车辆上的系统的重新访问或者说动用（zurückgreifen）。
另外，为了预告所述至少一个电动机和所述内燃机的未来的运行点，优选考虑关于所述混合动力机动车辆的行驶的事先存在的路段和/或事先存在的行驶功率要求的信息。尤其优选从所述混合动力机动车辆的导航设备和/或云（Cloud）中提取上述信息。因此，在计算所述运行点时可以对关于坡度、转弯、速度限制和其他的线路特征以及所述混合动力机动车辆的预计的速度的精确的结论或者说消息（Aussagen）加以考虑。
此外，优选的是，为了预告所述至少一个电动机和所述内燃机的未来的运行点，对距离控制自动装置（Abstandregelautomaten）和/或速度控制器（Tempomat）的信息加以考虑。这一点能够实现在所述运行点的预告中对关于所述混合动力机动车辆的预计的未来速度的信息的考虑。
另外，优选的是，为了预告所述至少一个电动机和所述内燃机的未来的运行点，对关于所述混合动力机动车辆的驾驶员的、经过培训的驾驶员典型的特性加以考虑。即使对于其他的、在现代的机动车辆中进行的方法，也学习这样的驾驶员典型的特性并且其能够实现的是：预言驾驶员的特别节约燃料的或者特别集约消耗的（verbrauchsintensiv）驾驶表现。
所述计算机程序被设立，用于执行所述方法的各个步骤，尤其是当所述计算机程序在计算设备或电子的控制器上进行时。其能够实现所述方法在传统的电子的控制器上的执行，不必在所述电子的控制器上进行结构的改变。对此所述计算机程序可以被存储在机器能够读取的存储介质上。
通过在传统的电子的控制器上运行所述计算机程序，来得到根据本发明的电子的控制器，所述电子的控制器被设立，用于借助于本发明的方法来控制具有内燃机和至少一个电动机的混合动力机动车辆的启动/停止系统。
附图说明
附图中示出了本发明的实施例并在下面的说明中进行更详细地解释。
图1示意性示出一个传统的混合动力机动车辆的多个部件，所述混合动力机动车辆的启动/停止系统可以借助于根据本发明的实施例的方法加以控制；
图2示出了用于控制混合动力机动车辆的启动/停止系统的、根据本发明的方法的一个实施例的流程图。
具体实施方式
在图1中示意性示出的、常见的混合动力机动车辆1在一个实施方案中当作并联混合动力（Parallelhybrid）而具有内燃机11，所述内燃机通过离合器12与电动机13连接。所述电动机13与所述混合动力机动车辆1的传动装置14连接。这两个马达11、13和传动装置14通过电子的控制器15来控制。所述传动装置14通过所述混合动力机动车辆1的轴16传递这两个马达11、13的力矩到所述混合动力机动车辆1的后轮17、18上。在所述电子的控制器15中执行启动/停止系统，所述启动/停止系统在所述混合动力机动车辆1的行驶期间可以开启和关闭所述内燃机11。如果所述混合动力机动车辆1仅由所述电动机13驱动，那么所述离合器12被断开，因而所述电动机13不必与所述内燃机11联动（mitschleppen）。
根据本发明的、在图2中示意性示出的方法的一个实施例中，当所述混合动力机动车辆1处在一种运行状态下时，在该运行状态下所述内燃机11是停止的，进行对所述方法的启动20。进行对例如有10秒钟长的监视时间段的预先确定21。接下来针对所述内燃机11继续保持停止的情况，在所述监视时间段内进行对所述内燃机11的未来的运行点B(aus)11(1)…B(aus)13(i)的预告22，以及针对所述内燃机11将再次被启动的情况，在所述监视时间段内进行对所述内燃机11的未来的运行点B(an)11(1)…B(an)13(i)的预告22。此外，针对所述内燃机11将再次被启动的情况，在所述监视时间段内进行所述电动机13的未来的运行点B(an)13(1)…B(an)13(i)的预告23，和针对所述内燃机11继续保持停止的情况，在所述监视时间段内进行所述电动机13的未来的运行点B(aus)13(1)…B(aus)13(i)的预告23。针对这两个预告22、23，在所述混合动力机动车辆1的行驶期间从导航设备31中以及云32中提取出事先存在的路段和行驶功率要求，所述电子的控制器15访问到所述导航设备和所述云。此外，对距离控制自动装置33和速度控制器34的信息予以考虑。最后，也进行对经过培训的驾驶员典型的特性35的考虑，这些特性被寄存在所述控制器15中以用于所述混合动力机动车辆1的当前驾驶员。将下述情况：所述内燃机11会再次被启动，基于所述内燃机11的预告的运行点B(an)11(1)…B(an)11(i)和所述电动机13的预告的运行点B(an)13(1)…B(an)13(i)，与下述情况相比较：所述内燃机11继续保持停止，并且对于所述情况而言同样提供所述内燃机11的预告的未来的运行点B(aus)11(1)…B(aus)11(i)和所述电动机13的预告的未来的运行点B(aus)13(1)…B(aus)13(i)，来求得24：由于内燃机11的启动的能量损失是否可以在10秒的监视时间段内再次被补偿。接下来将这种信息传递25给所述启动/停止系统40。
当出现所述内燃机11的启动，在对同样持续10秒钟的新的监视时间段的预先确定21之后，针对所述内燃机11还保持接通的情况，在所述监视时间段内进行对所述内燃机11的未来的运行点B(an)11(1)…B(an)13(i)的预告22，并且针对所述内燃机将停止的情况，在所述监视时间段内预报所述内燃机11的未来的运行点B(aus)11(1)…B(aus)13(i)。此外，针对所述内燃机11将被停止的情况，在所述监视时间段内进行对所述电动机13的未来的运行点B(aus)13(1)…B(aus)13(i)的预告23，以及针对所述内燃机11还保持接通的情况，在所述监视时间段内进行对所述电动机13的未来的运行点B(an)13(1)…B(an)13(i)的预告23。所述预告22、23基于同样的输入值31、32、33、34、35，这些输入值即使在已停止的内燃机11中也予以考虑。将下述情况：所述内燃机11会再次被停止并在所述监视时间段结束后会重新被启动，基于所述内燃机11的预告的运行点B(aus)11(1)…B(aus)11(i)和所述电动机13的预告的运行点B(aus)13(1)…B(aus)13(i)，与下述情况相比较：所述内燃机11继续保持启动，并且对于所述情况而言考虑所述内燃机11预告的未来的运行点B(an)11(1)…B(an)11(i)和所述电动机13预告的未来的运行点B(an)13(1)…B(an)13(i)，来求得24：当所述内燃机11在所述监视时间段的持续中会被关闭时，由于内燃机11的重新的启动的能量损失是否可以通过能量节约被再次补偿。接下来重新将这种信息传递25给所述启动/停止系统40。
借助于用于混合动力车辆保时捷（Porsche）Panamera SE-Hybrid的模拟模型，在实际的行驶过程中，就没有启动/停止优化的运行策略而言在一个测试循环中求得了燃油消耗量为1029.8克。在这种测试循环内出现了42次所述内燃机11的启动过程。在按照根据本发明的方法所描述的实施例的运行策略中，在所述测试循环内燃油消耗量减少到999.9克并且在所述测试循环内的启动过程的次数减少到31次。这相应于2.9%的发动机燃料节约和26.2%的马达启动的节约。从中求得在二氧化碳排放上的节约为1.5克每千米。

Claims (11)

1.用于控制具有内燃机（11）和至少一个电动机（13）的混合动力机动车辆（1）的启动/停止系统（40）的方法，其中所述内燃机（11）在第一运行状态下被启动，并且在第二运行状态下被停止，所述方法包括以下步骤：
-在所述内燃机（11）处在一种运行状态期间，预先确定（21）监视时间段；
-针对所述内燃机（11）保留在其当前的运行状态中的情况和针对所述内燃机（11）切换到另一种运行状态中的情况，在所述监视时间段内预告（22）所述内燃机（11）的未来的运行点（B(an)11(1)…B(an)11(i),B(aus)11(1)…B(aus)11(i)）；
-针对所述内燃机（11）保留在其当前的运行状态中的情况和针对所述内燃机（11）切换到另一种运行状态中的情况，在所述监视时间段内预告（23）所述至少一个电动机（13）的未来的运行点（B(an)13(1)…B(an)13(i),B(aus)13(1)…B(aus)13(i)）；
-在使用所述内燃机（11）的和所述至少一个电动机（13）的运行点（B(an)11(1)…B(an)11(i),B(aus)11(1)…B(aus)11(i),B(an)13(1)…B(an)13(i),B(aus)13(1)…B(aus)13(i)）的情况下，来求得（24）：当所述内燃机（11）当前被停止并且要切换到已启动的运行状态中时，由于所述内燃机（11）的启动的能量损失是否能够会在所述监视时间段内得以补偿，或者当所述内燃机（11）当前被启动并且至少对于所述监视时间段的持续来说要切换到已停止的运行状态中时，由于所述内燃机（11）的重新的启动的能量损失是否能够会得以补偿；以及
-将求得的信息传递（25）给所述启动/停止系统（40）。
2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，当由于所述内燃机（11）的启动的能量损失在所述监视时间段内不会得以补偿时，所述启动/停止系统（40）禁止所述内燃机（11）的启动。
3.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于，当在所述监视时间段结束后由于所述内燃机（11）的重新的启动的能量损失在所述监视时间段内不能够得以补偿时，所述启动/停止系统（40）禁止所述内燃机（11）的停止。
4.按权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述监视时间段的长度被设置在3至10秒的范围内。
5.按权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，为了预告（22，23）所述内燃机（11）的和所述至少一个电动机（13）的所述未来的运行点（B(an)11(1)…B(an)11(i),B(aus)11(1)…B(aus)11(i),(B(an)13(1)…B(an)13(i),B(aus)13(1)…B(aus)13(i)），对关于事先存在的路段和/或事先存在的所述混合动力机动车辆（1）的行驶功率要求的信息予以考虑。
6.按权利要求5所述的方法，其特征在于，将关于事先存在的路段和/或事先存在的行驶功率要求的信息从所述混合动力机动车辆（1）的导航设备（31）中和/或云（32）中提取。
7.按权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，为了预告所述内燃机的（11）和所述至少一个电动机（13）的所述未来的运行点（B(an)11(1)…B(an)11(i),B(aus)11(1)…B(aus)11(i),(B(an)13(1)…B(an)13(i),B(aus)13(1)…B(aus)13(i)），对所述混合动力机动车辆（1）的距离控制自动装置（33）的和/或速度控制器（34）的信息予以考虑。
8.按权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，为了预告所述内燃机（11）和所述至少一个电动机（13）的所述未来的运行点（B(an)11(1)…B(an)11(i),B(aus)11(1)…B(aus)11(i),(B(an)13(1)…B(an)13(i),B(aus)13(1)…B(aus)13(i)），对所述混合动力机动车辆（1）的驾驶员的经过培训的驾驶员典型的特性（35）予以考虑。
9.被设立用于执行按权利要求1到8中任一项所述的方法的各个步骤的计算机程序。
10.机器能够读取的存储介质，在所述存储介质上存储有按权利要求9所述的计算机程序。
11.电子的控制器（15），所述电子的控制器被设立用于：借助于按权利要求1至8中任一项所述的方法来控制具有内燃机（11）和至少一个电动机（13）的混合动力机动车辆（1）的启动/停止系统（40）。
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