DE102007000872A1

DE102007000872A1 - Kraftfahrzeugsteuerungssystem

Info

Publication number: DE102007000872A1
Application number: DE102007000872A
Authority: DE
Inventors: Winfried Dr. Fakler
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2007-11-12
Filing date: 2007-11-12
Publication date: 2009-05-14
Also published as: WO2009062820A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeugsteuerungssystem zur Steuerung eines Kraftfahrzeugs mit einem einen Verbrennungsmotor und einen Elektromotor umfassenden Hybridantrieb, mit mehreren in mindestens drei Subkomponenten, nämlich in eine Strategie-Subkomponente (8), eine Steuerungs-Subkomponente und eine Steller-Komponente, unterteilten Funktionskomponenten, nämlich zumindest einer Verbrennungsmotor-Funktionskomponente zur Steuerung des Verbrennungsmotors, einer Getriebe-Funktionskomponente zur Steuerung eines Getriebes und einer Hybrid-Funktionskomponente (4) zur Steuerung des Elektromotors und einer zwischen den Verbrennungsmotor und den Elektromotor geschalteten Kupplung, wobei die Strategie-Subkomponente (8) jeder dieser Funktionskomponenten zumindest der Bestimmung mindestens eines Sollwerts für die jeweilige Funktionskomponente dient und wobei die Strategie-Subkomponente (8) der Hybrid-Funktionskomponente (4) zumindest ein Momentvorgabemodul (17) zur Bestimmung eines Sollwerts für eine Momentverteilung eines Fahrerwunschmoments auf den Verbrennungsmotor und den Elektromotor und ein Betriebszustandsvorgabemodul (18) zur Bestimmung eines Sollwerts für die Antriebsart des Kraftfahrzeugs umfasst.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeugsteuerungssystem zur Steuerung eines Kraftfahrzeugs mit einem einen Verbrennungsmotor und einen Elektromotor umfassenden Hybridantrieb.
Ein Kraftfahrzeugsteuerungssystem verfügt über mehrere Funktionskomponenten, so z. B. über eine Verbrennungsmotor-Funktionskomponente, eine Getriebe-Funktionskomponente, eine Bremse-Funktionskomponente und eine Batterie-Funktionskomponente, wobei die einzelnen Funktionskomponenten im Zusammenspiel miteinander den ordnungsgemäßen Betrieb eines Kraftfahrzeugs gewährleisten. Ein Kraftfahrzeugsteuerungssystem zur Steuerung eines Kraftfahrzeugs mit einem Hybridantrieb erfordert zusätzlich eine Hybrid-Funktionskomponente.
Bei aus der Praxis bekannten Kraftfahrzeugsteuerungssystemen tauschen die einzelnen Funktionskomponenten über Datenbusse Informationen bzw. Daten aus, wobei das Zusammenspiel der einzelnen Funktionskomponenten über eine zentrale Koordinierungseinrichtung koordiniert wird. Hierdurch ergibt sich eine hierarchische, baumartige Struktur für ein Kraftfahrzeugsteuerungssystem, wobei eine solche hierarchische, baumartige Struktur eine leistungsstarke zentrale Koordinierungseinrichtung erfordert, über welche die gesamte Kommunikation zwischen den einzelnen Funktionskomponenten gehandhabt wird.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung das Problem zu Grunde ein neuartiges Kraftfahrzeugsteuerungssystem zur Steuerung eines Kraftfahrzeugs mit einem einen Verbrennungsmotor und einen Elektromotor umfassenden Hybridantrieb zu schaffen.
Dieses Problem wird durch ein Kraftfahrzeugsteuerungssystem gemäß Anspruch 1 gelöst. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeugsteuerungssystem weist mehrere in mindestens drei Subkomponenten, nämlich in eine Strategie-Subkomponente, in eine Steuerungs-Subkomponente und in eine Steller-Subkomponente, unterteilte Funktionskomponenten auf, nämlich zumindest eine Verbrennungsmotor-Funktionskomponente zur Steuerung des Verbrennungsmotors, eine Hybrid-Funktionskomponente zur Steuerung des Elektromotors und einer zwischen Verbrennungsmotor und Elektromotor geschalteten Kupplung und eine Getriebe-Funktionskomponente zur Steuerung eines Getriebes, wobei die Strategie-Subkomponente jeder dieser Funktionskomponenten zumindest der Bestimmung mindestens eines Sollwerts für die jeweiligen Funktionskomponente dient, und wobei die Strategie-Subkomponente der Hybrid-Funktionskomponente zumindest ein Momentvorgabemodul zur Bestimmung eines Sollwerts für eine Momentverteilung eines Fahrerwunschmoments auf den Verbrennungsmotor und den Elektromotor und ein Betriebszustandsvorgabemodul zur Bestimmung eines Sollwerts für den Betriebszustand bzw. die Antriebsart des Kraftfahrzeugs umfasst.
Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeugsteuerungssystem zeichnet sich durch eine definierte Funktionsstrukturierung durch Aufteilung von Funktionalitäten bzw. Aufgaben auf die Funktionskomponenten bzw. die Subkomponenten der Funktionskomponenten aus. Dabei schlägt die Erfindung insbesondere eine definierte Funktionsstruktur für die Strategie-Subkomponente der Hybrid-Funktionskomponente vor, wobei die Strategie-Subkomponente der Hybrid-Funktionskomponente zumindest ein Momentvorgabemodul und ein Betriebszustandsvorgabemodul umfasst. Es wird eine klare Trennung zwischen verschiedenen Teilaufgaben bzw. Teilfunktionen unterstützt und damit eine verteilte, unabhängige Entwicklung von Funktionskomponenten bzw. Subkomponenten der Funktionskomponenten ermöglicht. Einzelne Funktionskomponenten bzw. Subkomponenten derselben können leicht ausgetauscht werden.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
1 ein schematisiertes Blockschaltbild eines Kraftfahrzeugsteuerungssystems zur Steuerung eines Kraftfahrzeugs mit einem einen Verbrennungsmotor und einen Elektromotor umfassenden Hybridantrieb; und
2 ein Blockschaltbild eines Details des Kraftfahrzeugsteuerungssystems.
1 zeigt ein schematisiertes Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugsteuerungssystems 1 zur Steuerung eines Kraftfahrzeugs mit einem einen Verbrennungsmotor und einen Elektromotor umfassenden Hybridantrieb. Das Kraftfahrzeugsteuerungssystem 1 umfasst mehrere in drei Subkomponenten unterteilte Funktionskomponenten 2, 3, 4, 5, 6 und 7, wobei jede dieser Funktionskomponenten in eine Strategie-Subkomponente 8, eine Steuerungs-Subkomponente 9 und eine Steller-Subkomponente 10 unterteilt ist.
Bei diesen in mindestens drei Subkomponenten unterteilten Funktionskomponenten 2 bis 7 handelt es bei dem Ausführungsbeispiel der 1 um eine Verbrennungsmotor-Funktionskomponente 2 zur Steuerung des Verbrennungsmotors, um eine Getriebe-Funktionskomponente 3 zur Steuerung eines vorzugsweise als Automatgetriebe oder automatisiertes Getriebe ausgebildeten Getriebes, um eine Hybrid-Funktionskomponente 4 zur Steuerung des Elektromotors und einer zwischen den Verbrennungsmotor und den Elektromotor geschalteten Kupplung, um eine Batterie-Funktionskomponente 5 zur Steuerung einer Batterie, um eine Bremse-Funktionskomponente 6 zur Steuerung einer Bremse und um eine Retarder-Funktionskomponente 7 zur Steuerung eines Retarders.
Sämtliche Funktionskomponenten 2 bis 7 sind in drei Subkomponenten 8, 9 und 10 unterteilt, wobei die Steller-Subkomponente 10 der Hybrid-Funktionskomponente 4 vorzugsweise in zwei Teilsubkomponenten untergliedert ist, nämlich in eine Teilsubkomponente 11 für den Elektromotor und eine Teilsubkomponente 12 für die zwischen den Elektromotor und den Verbrennungsmotor des Hybridantriebs geschaltete Kupplung. Den Subkomponenten 8 bis 10 der Funktionskomponenten 2 bis 7 sind definierte Aufgaben bzw. Funktionalitäten zugeordnet.
So dient die Strategie-Subkomponente 8 jeder Funktionskomponente 2 bis 7 zumindest der Bestimmung mindestens eines Sollwerts für die jeweilige Funktionskomponente 2 bis 7, nämlich für die Steuerungs-Subkomponente 9 der jeweiligen Funktionskomponente 2 bis 7. Weiterhin dient die Strategie-Subkomponente 8 jeder Funktionskomponente 2 bis 7 der Bestimmung von Daten zur Beeinflussung der Strategie-Subkomponente 8 und der Steuerungs-Subkomponente 9 mindestens einer anderen Funktionskomponente.
Die Steuerungs-Subkomponente 9 jeder Funktionskomponente 2 bis 7 dient der Überprüfung des oder jedes von der Strategie-Subkomponente 8 der jeweiligen Funktionskomponente 2 bis 7 bereitgestellten Sollwerts und damit der Bestimmung mindestens eines Zielwerts für die jeweilige Funktionskomponente. Aus dem oder jedem Zielwert ermittelt die Steuerungs-Subkomponente 9 Stellgrößen für die Steller-Subkomponente 10 der jeweiligen Funktionskomponente 2 bis 7. Weiterhin dient die Steuerungs-Subkomponente 9 jeder Funktionskomponente 2 bis 7 der Bestimmung von Daten zur Beeinflussung der Strategie-Subkomponente 8 und/oder der Steuerungs-Subkomponente 9 mindestens einer anderen Funktionskomponente. Ferner dient die Steuerungs-Subkomponente 9 vorzugsweise der Rückmeldung mindestens eines Istwerts an die Strategie-Subkomponente 8 der jeweiligen Funktionskomponente.
Die Steller-Subkomponente 10 jeder Funktionskomponente 2 bis 7 dient zumindest der Umsetzung des oder jedes Zielwerts auf Grundlage der aus dem oder jedem Zielwert ermittelten Stellgrößen und der Rückmeldung mindestens eines Istwerts an die Steuerungs-Subkomponente 9 der jeweiligen Funktionskomponente 2 bis 7.
Zusätzlich zu den in drei Subkomponenten unterteilten Funktionskomponenten 2 bis 7 umfasst das Kraftfahrzeugsteuerungssystem 1 der 1 mehrere Funktionskomponenten 13, 14, 15 und 16, die eine Umgebung der Funktionskomponenten 2 bis 7 bilden. Bei den die Umgebung der Funktionselemente 2 bis 7 bildenden Funktionskomponenten 13 bis 16 handelt es sich in 1 um eine Fahrerwunscherkennungs-Funktionskomponente 13, die einen Momentwunsch und/oder einen Sportlichkeitswunsch auf Basis einer Fahrpedalbetätigung und/oder Bremspedalbetätigung ableitet, um eine Fahrsituationserkennungs-Funktionskomponente 14, die eine Kurvenfahrt und/oder Steigungsfahrt auf Basis von Querbeschleunigungssensoren und Neigungssensoren des Kraftfahrzeugs ableitet, um eine Bedienfelder-Funktionseinheit 15, die Wählhebel und Bedienelemente eines Getriebes und/oder Retarders abfragt, und eine Assistenzsystem-Funktionskomponente 16, die eine Momentvorgabe und/oder Geschwindigkeitsvorgabe bereitstellt.
Die hier vorliegende Erfindung betrifft nun solche Details des Kraftfahrzeugsteuerungssystems 1, mit welcher für die Strategie-Subkomponente 8 der Hybrid-Funktionskomponente 4 eine definierte Struktur bereitgestellt werden kann, wobei diese definierte Struktur der Strategie-Subkomponente 8 der Hybrid-Funktionskomponente 4 unter Bezugnahme auf 2 im Detail beschrieben wird.
Die Strategie-Subkomponente 8 der Hybrid-Funktionskomponente 4 umfasst zumindest ein Momentvorgabemodul 17 und ein Betriebszustandsvorgabemodul 18.
Das Momentvorgabemodul 17 dient der Bestimmung eines Sollwerts für eine Momentverteilung eines Fahrerwunschmoments auf den Verbrennungsmotor und den Elektromotor und eventuell den Retarder des Hybridantriebs. Das Betriebszustandsvorgabemodul 18 dient der Bestimmung eines Sollwerts für den Betriebszustand bzw. die Antriebsart des Kraftfahrzeugs. Als Sollwert für die Antriebsart des Kraftfahrzeugs kann z. B. reines elektromotorisches Fahren mit Hilfe des Elektromotors oder Hybrid-Fahren unter Verwendung des Verbrennungsmotors und Elektromotors bestimmt werden.
Gemäß 2 ist dem Betriebszustandsvorgabemodul 18 als Eingangsgröße eine Ausgangsgröße der Getriebe-Funktionskomponente 3 und eine Ausgangsgröße der Fahrerwunscherkennungs-Funktionskomponente 13 zuführbar. Dem Momentvorgabemodul 17 ist als Eingangsgröße eine Ausgangsgröße der Fahrerwunscherkennungs-Funktionskomponente 13 und eine Ausgangsgröße der Getriebe-Funktionskomponente 3 und eine Ausgangsgröße der Batterie-Funktionskomponente 5 zuführbar, wobei gemäß 2 dem Momentvorgabemodul 17 als weitere Eingangsgröße eine Ausgangsgröße des Betriebszustandsvorgabemoduls 18 zuführbar ist.
Zusätzlich zu dem Momentvorgabemodul 17 und zu dem Betriebszustandsvorgabemodul 18 umfasst die Strategie-Subkomponente 8 der Hybrid-Funktionskomponente 4 weiterhin ein Energiebewertungsmodul 19, wobei das Energiebewertungsmodul 19 Kosten für die Nutzung von im Verbrennungsmotor benötigtem Kraftstoff und im Elektromotor benötigter elektrischer Energie ermittelt und bewertet, und wobei eine vom Energiebewertungsmodul 19 ermittelte Ausgangsgröße gemäß 2 sowohl dem Momentvorgabemodul 17 als auch dem Betriebszustandsvorgabemodul 18 als Eingangsgröße zugeführt wird. Als Eingangsgröße des Energiebewertungsmoduls 19 dient eine Ausgangsgröße der Batterie-Funktionskomponente 5.
Weiterhin umfasst gemäß 2 die Strategie-Subkomponente 8 der Hybrid-Funktionskomponente 4 ein Emissionsbewertungsmodul 20, wobei das Emissionsbewertungsmodul 20 einen Emissionswert bestimmt, der sich bei der aktuellen Nutzung des Verbrennungsmotors des Hybridantriebs ergibt, und wobei eine vom Energiebewertungsmodul 20 ermittelte Ausgangsgröße sowohl dem Momentvorgabemodul 17 als auch dem Betriebszustandsvorgabemodul 18 als Eingangsgröße zugeführt wird.
Darüber hinaus umfasst im gezeigten Ausführungsbeispiel der 2 die Strategie-Subkomponente 8 der Hybrid-Funktionskomponente 4 ein Fahrzustandsmodul 21. Das Fahrzustandsmodul 21 dient der Bestimmung des aktuellen Fahrzustands des Kraftfahrzeugs, wobei es sich hierbei z. B. um eine Konstantfahrt, eine Beschleunigungsfahrt, eine Verzögerungsfahrt oder um ein Stillstand des Kraftfahrzeugs handeln kann. Dem Fahrzustandsmodul 21 ist als Eingangsgröße eine Ausgangsgröße der Fahrerwunscherkennungs-Funktionskomponente 13 zuführbar, wobei eine vom Fahrzustandsmodul 21 bereitgestellte Ausgangsgröße gemäß 2 sowohl dem Momentvorgabemodul 17 als auch dem Betriebszustandsvorgabemodul 18 als Eingangsgröße zugeführt wird.
Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel der 2 kann das Fahrzustandsmodul 21 auch von der Strategie-Subkomponente 8 in die Steuerungs-Subkomponente 9 der Hybrid-Funktionskomponente 4 verlagert werden.

1: Kraftfahrzeugsteuerungssystem
2: Verbrennungsmotor-Funktionskomponente
3: Getriebe-Funktionskomponente
4: Hybrid-Funktionskomponente
5: Batterie-Funktionskomponente
6: Bremse-Funktionskomponente
7: Retarder-Funktionskomponente
8: Strategie-Subkomponente
9: Steuerungs-Subkomponente
10: Steller-Subkomponente
11: Teilsubkomponente
12: Teilsubkomponente
13: Fahrerwunscherkennungs-Funktionskomponente
14: Fahrsituationserkennungs-Funktionskomponente
15: Bedienfelder-Funktionseinheit
16: Assistenzsystem-Funktionskomponente
17: Momentvorgabemodul
18: Betriebzustandvorgabemodul
19: Energiebewertungsmodul
20: Emissionsbewertungsmodul
21: Fahrzustandsmodul

Claims

Kraftfahrzeugsteuerungssystem zur Steuerung eines Kraftfahrzeugs mit einem einen Verbrennungsmotor und einen Elektromotor umfassenden Hybridantrieb, mit mehreren in mindestens drei Subkomponenten, nämlich in eine Strategie-Subkomponente (8), in eine Steuerungs-Subkomponente (9) und in eine Steller-Subkomponente (10), unterteilten Funktionskomponenten, nämlich zumindest einer Verbrennungsmotor-Funktionskomponente (2) zur Steuerung des Verbrennungsmotors, einer Getriebe-Funktionskomponente (3) zur Steuerung eines Getriebes und einer Hybrid-Funktionskomponente (4) zur Steuerung des Elektromotors und einer zwischen den Verbrennungsmotor und den Elektromotor geschalteten Kupplung, wobei die Strategie-Subkomponente (8) jeder dieser Funktionskomponenten (2, 3, 4) zumindest der Bestimmung mindestens eines Sollwerts für die jeweiligen Funktionskomponente dient, und wobei die Strategie-Subkomponente (8) der Hybrid-Funktionskomponente (4) zumindest ein Momentvorgabemodul (17) zur Bestimmung eines Sollwerts für eine Momentverteilung eines Fahrerwunschmoments auf den Verbrennungsmotor und den Elektromotor und ein Betriebszustandsvorgabemodul (18) zur Bestimmung eines Sollwerts für die Antriebsart des Kraftfahrzeugs umfasst.
Kraftfahrzeugsteuerungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Betriebszustandsvorgabemodul (18) als Eingangsgröße zumindest eine Ausgangsgröße einer Fahrerwunscherkennungs-Funktionskomponente (13) und vorzugsweise eine Ausgangsgröße der Getriebe-Funktionskomponente (3) zuführbar ist, und dass dem Momentvorgabemodul (17) als Eingangsgröße zumindest eine Ausgangsgröße der Fahrerwunscherkennungs-Funktionskomponente (13) und vorzugsweise weiterhin eine Ausgangsgröße der Getriebe-Funktionskomponente (3) und/oder eine Ausgangsgröße einer Batterie-Funktionskomponente (5) und/oder eine Ausgangsgröße des Betriebszustandsvorgabemoduls (18) zuführbar ist.
Kraftfahrzeugsteuerungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Strategie-Subkomponente (8) der Hybrid-Funktionskomponente (4) weiterhin ein Energiebewertungsmodul (19) zur Bestimmung der Kosten für die Nutzung von im Verbrennungsmotor benötigtem Kraftstoff und im Elektromotor benötigter elektrischer Energie umfasst, wobei eine vom Energiebewertungsmodul ermittelte Ausgangsgröße dem Momentvorgabemodul (17) und/oder dem Betriebszustandsvorgabemodul (18) der Strategie-Subkomponente der Hybrid-Funktionskomponente als Eingangsgröße zugeführt wird.
Kraftfahrzeugsteuerungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass dem Energiebewertungsmodul (19) als Eingangsgröße eine Ausgangsgröße der Batterie-Funktionskomponente (5) zuführbar ist.
Kraftfahrzeugsteuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Strategie-Subkomponente (8) der Hybrid-Funktionskomponente (4) weiterhin ein Emissionsbewertungsmodul (20) zur Bestimmung eines Emissionswerts bei der aktuellen Nutzung des Verbrennungsmotors umfasst, wobei eine vom Emissionsbewertungsmodul (20) ermittelte Ausgangsgröße dem Momentvorgabemodul (17) und/oder dem Betriebszustandsvorgabemodul (18) als Eingangsgröße zugeführt wird.
Kraftfahrzeugsteuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Strategie-Subkomponente (8) der Hybrid-Funktionskomponente (4) weiterhin ein Fahrzustandsmodul (21) zur Bestimmung des aktuellen Fahrzustands des Kraftfahrzeugs umfasst, wobei eine vom Fahrzustandsmodul (21) ermittelte Ausgangsgröße dem Momentvorgabemodul (17) und/oder dem Betriebszustandsvorgabemodul (18) als Eingangsgröße zugeführt wird.
Kraftfahrzeugsteuerungssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass dem Fahrzustandsmodul (21) als Eingangsgröße eine Ausgangsgröße der Fahrerwunscherkennungs-Funktionskomponente (13) zuführbar ist.
Kraftfahrzeugsteuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Strategie-Subkomponente (8) jeder in mindestens drei Subkomponenten unterteilten Funktionskomponente (2, 3, 4, 5, 6, 7) der Bestimmung mindestens eines Sollwerts für die Steuerungs-Subkomponente (9) der jeweiligen Funktionskomponente sowie der Bestimmung von Daten zur Beeinflussung der Strategie-Subkomponente (8) und/oder der Steuerungs-Subkomponente (9) mindestens einer anderen Funktionskomponente dient.
Kraftfahrzeugsteuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungs-Subkomponente (9) jeder in mindestens drei Subkomponenten unterteilten Funktionskomponente (2, 3, 4, 5, 6, 7) der Überprüfung des oder jedes von der Strategie-Subkomponente (8) bereitgestellten Sollwerts und damit der Bestimmung mindestens eines Zielwerts für die jeweilige Funktionskomponente sowie der Bestimmung von Daten zur Beeinflussung der Strategie-Subkomponente (8) und/oder der Steuerungs-Subkomponente (9) mindestens einer Funktionskomponente dient.
Kraftfahrzeugsteuerungssystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungs-Subkomponente (9) jeder in mindestens drei Subkomponenten unterteilten Funktionskomponente (2, 3, 4, 5, 6, 7) aus dem oder jedem Zielwert Stellgrößen für die Steller-Subkomponente (10) der jeweiligen Funktionskomponente (2, 3, 4, 5, 6, 7) ermittlet.
Kraftfahrzeugsteuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steller-Subkomponente (10) jeder in mindestens drei Subkomponenten unterteilten Funktionskomponente (2, 3, 4, 5, 6, 7) der Umsetzung des oder jedes Zielwerts und der Rückmeldung mindestens eines Istwerts an die Steuerungs-Subkomponente (8) der jeweiligen Funktionskomponente dient.