DE102016223148B4

DE102016223148B4 - Verfahren und System

Info

Publication number: DE102016223148B4
Application number: DE102016223148.0A
Authority: DE
Inventors: Florian Freund; Oliver Hild
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2016-11-23
Filing date: 2016-11-23
Publication date: 2020-02-06
Anticipated expiration: 2036-11-24
Also published as: DE102016223148A1; WO2018095775A1

Abstract

Verfahren zum Betrieb eines Systems (10) mit einer ersten Aktuatoreinheit (15) und wenigstens einer zweiten Aktuatoreinheit (20),
- wobei die erste Aktuatoreinheit (15), aufweisend eine erste Steuereinheit (40) und einen durch die erste Steuereinheit (40) steuerbaren ersten Aktuator (35), und eine zweite Aktuatoreinheit (20), aufweisend eine zweite Steuereinheit (55) und einen durch die zweite Steuereinheit (55) steuerbaren zweiten Aktuator (50), bereitgestellt wird,
- wobei ein erster Aktuatorsollwert des ersten Aktuators (35) und ein zweiter Aktuatorsollwert des zweiten Aktuators (50) ermittelt wird,
- wobei eine erste Richtungsabweichung des ersten Aktuatoristwerts zu dem ersten Aktuatorsollwert und eine zweite Richtungsabweichung des zweiten Aktuatoristwerts zu dem zweiten Aktuatorsollwert ermittelt wird,
- wobei auf Grundlage der ersten Richtungsabweichung eine erste Dynamik des ersten Aktuators (35) ermittelt wird und auf Grundlage der zweiten Richtungsabweichung eine zweite Dynamik des zweiten Aktuators (50) ermittelt wird,
- wobei die Aktuatoreinheiten (15, 20) auf Grundlage der jeweils zugeordneten Dynamik sortiert werden,
- wobei die Steuereinheiten (22, 40, 55) in Abhängigkeit der Sortierung zeitlich nacheinander angesteuert werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Systems gemäß Patentanspruch 1 und ein System gemäß Patentanspruch 10.
Es ist eine Reglerstruktur bekannt, die als Multiregler ausgebildet ist, um diverse Führungsgrößen mit mehreren Ausgangsgrößen für unterlagerte Subsysteme zu generieren. Dabei wird oftmals versucht, das physikalische Übertragungsverhalten abzubilden. Sowohl eine Modellierung des Übertragungsverhaltens solcher Mehrgrößensysteme als auch eine Abbildung und eine Parametrisierung und jeweilige Quereinflüsse oberhalb des Systems haben einen hohen Kalibrierungsaufwand mit entsprechendem Zeit- und Kostenbedarf zur Folge. Oft wird dabei der Einsatz von logischen Motoren gewählt, die über einen Betriebsartenkoordinator ausgebildet werden.
In der DE 10 2012 208 203 A1 ist ein Steuersystem für einen Motor mit homogener Kompressionszündung beschrieben, wobei das System ein erstes und ein zweites Modul umfasst. Das erste Modul ermittelt eine Last an dem HCCI-Motor, wenn der HCCI-Motor in einem HCCI-Verbrennungsmodus arbeitet. Das zweite Modul steuert ein Drehmoment, das durch den HCCI-Motor erzeugt wird, basierend auf der ermittelten Last und einem vorbestimmten Schwellenwert, wobei das zweite Modul das Drehmoment steuert, das durch den HCCI-Motor erzeugt wird, indem eine Kraftstoffzufuhr des HCCI-Motors gesteuert wird.
Aus der DE 10 2013 109 236 A1 ist ein Verfahren zum Abgleich von Drehmomentanforderungen mehrerer Antriebsaggregate eines Kraftfahrzeugs bekannt. Dabei umfasst das Verfahren Schritte des Anforderns eines ersten Drehmoments vom ersten Antriebsaggregat und eines zweiten Drehmoments vom zweiten Antriebsaggregat, um das Kraftfahrzeug anzutreiben, des Bestimmens, dass eine erste Abweichung zwischen angefordertem und abgegebenem Drehmoment des ersten Antriebsaggregat geringer als eine zweite Abweichung des zweiten Antriebsaggregats ist und des Adaptierens folgender Anforderungen für Drehmoment vom zweiten Antriebsaggregat an das erste Antriebsaggregat. Dabei sind die erste und die zweite Abweichung aus durchschnittlichen Abweichungen einer Vielzahl baugleicher Antriebsaggregate bestimmt.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Betrieb eines Systems, insbesondere eines Antriebssystems, und ein verbessertes System bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird mittels Patentanspruch 1 und mittels eines Systems gemäß Patentanspruch 10 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Es wurde erkannt, dass ein verbessertes Verfahren und ein verbessertes System mit einer ersten Aktuatoreinheit und wenigstens einer zweiten Aktuatoreinheit dadurch bereitgestellt werden kann, dass die erste Aktuatoreinheit, aufweisend eine erste Steuereinheit und einen durch die erste Steuereinheit steuerbaren ersten Aktuator, und eine zweite Aktuatoreinheit, aufweisend eine zweite Steuereinheit und einen durch die zweite Steuereinheit steuerbaren zweiten Aktuator, bereitgestellt wird, wobei ein erster Aktuatorsollwert des ersten Aktuators und ein zweiter Aktuatorsollwert des zweiten Aktuators ermittelt wird, wobei eine erste Richtungsabweichung des ersten Aktuatoristwerts zu dem ersten Aktuatorsollwert und eine zweite Richtungsabweichung des zweiten Aktuatoristwerts zu dem zweiten Aktuatorsollwert ermittelt wird, wobei auf Grundlage der ersten Richtungsabweichung eine erste Dynamik des ersten Aktuators ermittelt wird und auf Grundlage der zweiten Richtungsabweichung eine zweite Dynamik des zweiten Aktuators ermittelt wird, wobei die Aktuatoreinheiten auf Grundlage der jeweils zugeordneten Dynamik sortiert werden, wobei die Steuereinheiten in Abhängigkeit der Sortierung zeitlich nacheinander angesteuert werden.
Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass komplexe Systeme besonders einfach und effizient gesteuert, vorzugsweise geregelt werden können. Ferner ist der Kalibrierungsaufwand für das System gering. Das Verfahren eignet sich insbesondere zur Steuerung, vorzugsweise Regelung, von instationären Zuständen insbesondere in Mehrgrößensystemen.
In einer weiteren Ausführungsform regelt die erste Steuereinheit den ersten Aktuator auf Grundlage des ersten Aktuatorsollwerts und des ersten Aktuatoristwerts und/oder regelt die zweite Steuereinheit den zweiten Aktuator auf Grundlage des zweiten Aktuatorsollwerts und des zweiten Aktuatoristwerts.
In einer weiteren Ausführungsform steuert die erste Steuereinheit den ersten Aktuator im Wesentlichen unabhängig von der zweiten Steuereinheit.
In einer weiteren Ausführungsform wird der erste Aktuatorsollwert auf Grundlage eines vordefinierten ersten Parameters und eines Gesamtsollwerts des Systems ermittelt und/oder wird der zweite Aktuatorsollwert auf Grundlage eines vordefinierten zweiten Parameters und des Gesamtsollwerts des Systems ermittelt.
In einer weiteren Ausführungsform wird wenigstens eine Bindungsinformation der ersten Aktuatoreinheit zu der zweiten Aktuatoreinheit ermittelt, wobei die Bindungsinformation eine Information über eine Wirkverbindung zwischen dem ersten Aktuator und dem zweiten Aktuator abbildet, wobei diejenigen Aktuatoreneinheiten ausgewählt und in einer Liste abgelegt werden, die in Wirkverbindung miteinander stehen und den Gesamtsollwert beeinflussen, wobei ausschließlich diejenigen Aktuatoreinheiten angesteuert werden, die in der Liste abgelegt sind.
In einer weiteren Ausführungsform wird auf Grundlage der Bindungsinformation und des ersten Aktuatorsollwerts ein weiterer erster Aktuatorsollwert ermittelt, wobei auf Grundlage des weiteren Aktuatorsollwerts der erste Aktuator gesteuert wird.
In einer weiteren Ausführungsform wird die Richtungsabweichung der Aktuatoreinheit mit einem vordefinierten Schwellenwert verglichen, wobei bei Unterschreiten des Schwellenwerts durch die Richtungsabweichung der Dynamik der jeweiligen Aktuatoreinheit ein Wert zugewiesen wird, der mit einer schnellen Dynamik des Aktuators der jeweiligen Aktuatoreinheit korreliert.
In einer weiteren Ausführungsform wird die Aktuatoreinheit zeitlich vor der anderen Aktuatoreinheit angesteuert, deren zugeordnete Dynamik langsamer ist als die Dynamik der anderen Aktuatoreinheit.
In einer weiteren Ausführungsform ist der erste Aktuator eine Brennkraftmaschine und der zweite Aktuator eine elektrische Maschine und /oder ist der erste Aktuator ein Einspritzsystem einer Brennkraftmaschine des Systems und der zweite Aktuator eine Drosselklappe der Brennkraftmaschine.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden, wobei

1 eine schematische Darstellung eines Antriebssystems gemäß einer ersten Ausführungsform;
2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betrieb des in 1 gezeigten Antriebssystems; und
3 eine schematische Darstellung eines Antriebssystems gemäß einer zweiten Ausführungsform.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Antriebssystems 10 eines Kraftfahrzeugs gemäß einer ersten Ausführungsform.
Das System 10 umfasst eine erste Aktuatoreinheit 15 und wenigstens eine zweite Aktuatoreinheit 20 und eine weitere Aktuatoreinheit 21. Selbstverständlich kann das System 10 eine andere Anzahl von Aktuatoreinheiten 15, 20, 21 aufweisen. Die Anzahl ist hierbei im Wesentlichen nicht limitiert. Ferner umfasst das Antriebssystem 10 ein Steuergerät 25. Des Weiteren kann das Antriebssystem 10 zusätzlich wenigstens einen Sensor 30, beispielsweise einen Fahrpedalsensor 30, aufweisen.
Die erste Aktuatoreinheit 15 umfasst in der Ausführungsform beispielhaft einen ersten Aktuator 35 und einen als erste Steuereinheit 40 ausgebildeten ersten Regler 40. Die erste Steuereinheit 40 ist mittels einer ersten Verbindung 45 mit dem ersten Aktuator 35 verbunden. Der erste Aktuator 35 kann beispielhaft ein erster Antriebsmotor eines als Antriebssystems ausgebildeten Systems 10 sein. Dabei kann der erste Aktuator 35 beispielsweise als Brennkraftmaschine ausgebildet sein. Auch kann der erste Aktuator 35 andersartig ausgebildet sein.
Die zweite Aktuatoreinheit 20 weist einen zweiten Aktuator 50, einen als zweite Steuereinheit 55 ausgebildeten zweiten Regler 55 und eine zweite Verbindung 60 auf, wobei die zweite Verbindung 60 die zweite Steuereinheit 55 mit dem zweiten Aktuator 50 verbindet. Der zweite Aktuator 50 kann beispielsweise ein zweiter Antriebsmotor des Antriebssystems 10 sein. Der zweite Aktuator 50 kann beispielsweise als elektrische Maschine ausgebildet sein, sodass das Antriebssystem 10 als Hybridantrieb ausgebildet ist.
Die weitere Aktuatoreinheit 21 ist ähnlich zur ersten und/oder zweiten Aktuatoreinheit 15, 20 ausgebildet und umfasst eine weitere Steuereinheit 22 und einen weiteren Aktuator 23. Der Aktuator 23 ist mittels einer dritten Verbindung 24 mit der weiteren Steuereinheit 22 verbunden. Die weitere Aktuatoreinheit 21 dient dazu, einen Fensterheber des Kraftfahrzeugs anzutreiben.
Es wird darauf hingewiesen, dass unter dem Aktuator 23, 35, 50 sämtliche Komponenten eines Kraftfahrzeugs verstanden werden, die eine Komponente des Kraftfahrzeugs bewegen und/oder durch Aktivierung direkten Einfluss auf die Funktionsweise des Antriebssystems 10 des Kraftfahrzeugs nehmen. Insbesondere werden hierbei unter Aktuatoren 23, 35, 50 beispielsweise Zündeinrichtungen 375 zur Entzündung eines Brennstoffluftgemischs innerhalb eines Brennraums 340 der Brennkraftmaschine (3), Verstellantriebe zum Verstellen von Komponenten des Systems 10 oder Antriebsmotoren zur Bereitstellung einer Antriebsenergie zum Antreiben des Kraftfahrzeugs verstanden.
Der zweite Aktuator 50 ist beispielhaft über eine Koppeleinrichtung 65, beispielsweise ein Koppelgetriebe, mechanisch mit dem ersten Aktuator 35 und mit einer Antriebsachse 70 eines Kraftfahrzeugs gekoppelt. Selbstverständlich kann die Koppeleinrichtung 65 auch andersartig ausgebildet sein und mit anderen Komponenten des Systems 10 gekoppelt sein. Auch kann die Kopplung des ersten Aktuators 35 und des zweiten Aktuators 50 andersartig ausgebildet sein. So ist beispielsweise eine rein funktionale Kopplung ebenso denkbar. Der weitere Aktuator 23 weist beispielhaft keine weitere Kopplung zu den anderen Aktuatoren 35, 50 auf.
In der Ausführungsform ist beispielhaft der erste Aktuator 35 statisch mit dem zweiten Aktuator 50 über die Koppeleinrichtung 65 verbunden. Auch ist denkbar, dass, insbesondere bei einer Anzahl von mehr als zwei Aktuatoren 35, 50, die Aktuatoren 35, 50 dynamisch miteinander verbunden sind.
Das Steuergerät 25 weist eine Steuereinrichtung 75, eine Schnittstelle 80 und einen Datenspeicher 85 auf. Die Schnittstelle 80 ist mittels einer vierten Verbindung 90 mit der Steuereinrichtung 75 verbunden. Ferner ist der Datenspeicher 85 mittels einer fünften Verbindung 95 mit der Steuereinrichtung 75 verbunden. Die Schnittstelle 80 ist mittels einer sechsten Verbindung 100 mit der ersten Steuereinheit 40 und mittels einer siebten Verbindung 105 mit der zweiten Steuereinheit 55 verbunden. Ferner ist die Schnittstelle 80 über eine achte Verbindung 115 mit der weiteren Steuereinheit 22 verbunden. Ferner ist die Schnittstelle 80 mittels einer neunten Verbindung 110 mit dem Sensor 30 verbunden.
Der Sensor 30 ist in der Ausführungsform als Fahrpedal ausgebildet. Der Sensor 30 stellt korrespondierend zu einem vom Fahrzeugführer angeforderten Drehmoment ein entsprechendes Sensorsignal bereit.
Auch kann auf den Sensor 30 verzichtet werden oder der Sensor 30 andersartig ausgebildet sein. Auch kann beispielsweise die achte Verbindung 110 mit einem Fahrzeugsteuerungssystem zur autonomen und/oder teilautonomen Steuerung des Kraftfahrzeugs verbunden sein, wobei über die achte Verbindung 110 ein Sensorsignal mit einem Gesamtsollwert, beispielsweise einem angeforderten Drehmoment an das System 10, korreliert.
Im Datenspeicher 85 ist wenigstens ein erster Parameter und wenigstens ein zweiter Parameter abgelegt. Der erste Parameter und/oder der zweite Parameter kann beispielsweise ein mathematischer Algorithmus und/oder eine tabellarische Zuordnung und/oder ein Datenverarbeitungsprogramm und/oder ein Kennfeld sein. Ferner ist wenigstens ein vordefinierter Schwellenwert im Datenspeicher 85 abgelegt.
Ferner ist im Datenspeicher 85 eine Bindungsinformation der Aktuatoreinheiten 15, 20 abgelegt. Die Bindungsinformation kann beispielsweise als tabellarische Zuordnung ausgebildet sein. Die Bindungsinformation gibt an, wie die Aktuatoreinheiten 15, 20 miteinander in Wirkverbindung stehen und das System 10 gemeinsam beeinflussen. So ist beispielsweise für das in 1 gezeigte System 10 die Bindungsinformation hinterlegt, dass der erste Aktuator 35 und der zweite Aktuator 50 miteinander gekoppelt sind, der weitere Aktuator 23 jedoch nicht mit dem ersten oder zweiten Aktuator 35, 50 gekoppelt ist.
Ferner ist im Datenspeicher 85 für jeden Aktuator 35, 50, 23 in Abhängigkeit einer Stellrichtung des Aktuators 35, 50, 23 eine Dynamik und vorzugsweise ein Aktuatorparameter abgelegt. Die Dynamik kann unterschiedlich zu der jeweiligen Stellrichtung sein. Die Dynamik spiegelt eine Schnelligkeit des Aktuators 35, 50, 23 wider, mit der der Aktuator 35, 50, 23 bewegt werden kann. So weist beispielsweise die in 1 gezeigte Brennkraftmaschine als erster Aktuator 35 eine deutlich geringere Dynamik hinsichtlich der Bereitstellung des Drehmoments auf als der als elektrische Maschine ausgebildete zweite Aktuator 50. Die Dynamik kann dabei zur Vergleichbarkeit der unterschiedlich ausgebildeten Aktuatoren 35, 50, 23 normiert sein. Zusätzlich kann ein zeitabhängiges Verhalten des Aktuators 23, 35, 50 in der Dynamik mitberücksichtigt werden.
So ist beispielsweise für den ersten Aktuator 35 eine erste Dynamik und für den zweiten Aktuator 50 eine zweite Dynamik in tabellarischer Zuordnung in dem Datenspeicher 85 abgelegt.
2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betrieb des in 1 und 3 gezeigten Systems 10.
In einem ersten Verfahrensschritt 200 wird ein Gesamtsollwert des Systems 10 ermittelt.
Der Gesamtsollwert kann beispielsweise durch den Sensor 30 ermittelt werden, indem der Sensor 30 einen Fahrerwunsch, der mit einem bestimmten Drehmoment korreliert, erfasst. In der Ausführungsform soll beispielhaft der Gesamtsollwert zur näheren Erläuterung des in den folgenden Verfahrensschritten beschriebenen Verfahrens, beispielsweise ein durch das System 10 bereitgestelltes Drehmoment, beispielsweise in Höhe von 200 Nm sein. Selbstverständlich kann der Gesamtsollwert auch einen anderen Wert und/oder eine andere Größe des Systems 10 sein. Auch kann der Gesamtsollwert negative Werte aufweisen, beispielsweise wenn das Systems 10 das Kraftfahrzeug abbremsen soll und beispielsweise der zweite Aktuator 50 in einen Rekuperationsbetrieb geschaltet wird.
In einem zweiten Verfahrensschritt 205 erfasst die Steuereinrichtung 75 einen Gesamtistwert des Systems 10. Beispielsweise kann der Gesamtistwert, beispielsweise wenn das Kraftfahrzeug in einem Segelbetrieb sich befindet oder steht, 0 Nm betragen. Selbstverständlich kann der Systemistwert auch andere Werte aufweisen.
Ferner wird im zweiten Verfahrensschritt 205 ein erster Aktuatoristwert des ersten Aktuators 35 und ein zweiter Aktuatoristwert des zweiten Aktuators 50 erfasst. Ferner können weitere Aktuatoristwerte der weiteren Aktuatoren 23 des Systems 10 ermittelt werden.
In der Ausführungsform wird beispielsweise der erste Aktuatoristwert des ersten Aktuators 35 dadurch ermittelt, dass auf Grundlage von verschiedenen Betriebsparametern der Brennkraftmaschine, beispielsweise einer Drosselklappenstellung, eines durch den Injektor 390 in den Brennraum 340 eingespritzten Kraftstoffs, und mittels eines ersten vordefinierten Aktuatorparameters der erste Aktuatoristwert ermittelt wird. Dabei kann der erste Aktuatorparameter beispielsweise ein Kennfeld und/oder ein mathematischer Algorithmus sein. Auch sind andere Ausgestaltungen des ersten Aktuatorparameters denkbar.
Der zweite Aktuatoristwert des zweiten Aktuators 50 kann beispielsweise auf Grundlage der dem zweiten Aktuator 50 bereitgestellten elektrischen Energie durch die Steuereinrichtung 75 ermittelt werden. Auch kann der zweite Aktuatoristwert auf Grundlage eines anderen Betriebsparameters des zweiten Aktuators 50 eines zweiten Aktuatorparameters ermittelt werden.
Zusätzlich kann durch die Steuereinrichtung 75 über die Schnittstelle 80 wenigstens eine Informationsgröße, die beispielsweise eine Bedingung zum Betrieb des Systems 10 beinhaltet, erfasst werden. Auch kann die Informationsgröße im Datenspeicher 85 vordefiniert abgelegt sein. Die Informationsgröße kann dabei ein mathematischer Algorithmus und/oder ein Kennfeld und/oder ein vordefinierter Schwellenwert und/oder ein vordefinierter Toleranzbereich sein. Die Informationsgröße kann beispielsweise eine Abgasvorschrift oder ein Ladezustand eines elektrischen Energiespeichers zum Betrieb des zweiten Aktuators 50 sein.
In einem dritten Verfahrensschritt 210 ermittelt die Steuereinrichtung 75 die aktuelle Bindungsinformation und wählt diejenigen Aktuatoreinheiten 15, 20 aus, die gemäß der Bindungsinformation miteinander verknüpft sind und den Gesamtsollwert beeinflussen. Die Steuereinrichtung 75 wählt diejenigen Aktuatoreinheiten 15, 20 aus, die miteinander verknüpft sind und den Gesamtsollwert beeinflussen. Zusätzlich kann hierbei die Informationsgröße berücksichtigt werden.
In der Ausführungsform ermittelt die Steuereinrichtung 75, dass die erste Aktuatoreinheit 15 und die zweite Aktuatoreinheit 20 den Gesamtsollwert beeinflussen und miteinander verknüpft sind, die weitere Aktuatoreinheit 21 jedoch nicht. Die Steuereinrichtung 75 legt die den Gesamtsollwert beeinflussenden Aktuatoreinheit(-en) 15, 20, in der Ausführungsform die erste Aktuatoreinheit 15 und die zweite Aktuatoreinheit 20, in einer Liste im Datenspeicher 85 ab.
In einem vierten Verfahrensschritt 215 ermittelt die Steuereinrichtung 75 auf Grundlage des Gesamtsollwerts für die in der Liste hinterlegten Aktuatoreinheiten 15, 20, 21 und des im Datenspeicher 85 jeweils zum Aktuator 35, 50 zugeordnet abgelegten vordefinierten Parameters jeweils einen Aktuatorsollwert fest.
Beispielsweise ermittelt die Steuereinrichtung 75 für den ersten Aktuator 35 auf Grundlage des Gesamtsollwerts und des ersten Parameters einen ersten Aktuatorsollwert und auf Grundlage des Gesamtsollwerts und des zweiten Parameters einen zweiten Aktuatorsollwert. Auch ist denkbar, dass der Gesamtsollwert für die jeweilige Aktuatoreinheit 15, 20, 21 der jeweils zugeordnete Aktuatorsollwert ist.
In der Ausführungsform ermittelt die Steuereinrichtung 75 auf Grundlage des Gesamtsollwerts und des ersten Parameters für den ersten Aktuator 35 beispielsweise einen Mitteldruck als ersten Aktuatorsollwert und für den zweiten Aktuator 50 einen elektrischen Strom als zweiten Aktuatorsollwert.
In einem fünften Verfahrensschritt 220 ermittelt die Steuereinrichtung 75 eine Stellrichtung der in der Liste abgelegten Aktuatoreinheit 15, 20 bezogen auf den jeweils zur Aktuatoreinheit 15, 20 zugeordneten Aktuatorsollwert.
In der Ausführungsform ermittelt somit die Steuereinrichtung 75 sowohl für den ersten Aktuator 35 eine erste Stellrichtung als auch für den zweiten Aktuator 50 eine zweite Stellrichtung. Die Stellrichtung kann jeweils zugeordnet zu der jeweiligen Aktuatoreinheit 15, 20, 21 in der Liste tabellarisch zugeordnet mitabgelegt werden.
Die Stellrichtung kann beispielsweise ausschließlich die Werte positiv, negativ oder null aufweisen. Alternativ kann die Stellrichtung auch einen Wert aufweisen, der einer Differenz zwischen dem Aktuatoristwert und dem zugeordneten Aktuatorsollwert der Aktuatoreinheit 15, 20 entspricht.
In einem sechsten Verfahrensschritt 225 ermittelt die Steuereinrichtung 75 auf Grundlage der jeweiligen Stellrichtung der Aktuatoren 35, 50 der Aktuatoreinheiten 15, 20 der in der Liste hinterlegten Aktuatoreinheiten 15, 20 die jeweilige Dynamik zur Steuerung der Aktuatoreinheit 15, 20 auf den vorgegebenen Aktuatorsollwert. In der Ausführungsform ist die Dynamik vordefiniert, vorzugsweise normiert, im Datenspeicher 85 zugeordnet zu der Aktuatoreinheit 15, 20, 21 abgelegt. Alternativ kann die Dynamik auch dynamisch ermittelt werden. Die Dynamik wird für die in der Liste abgelegten Aktuatoreinheiten 15, 20, 21 ermittelt und tabellarisch zugeordnet zu der jeweiligen Aktuatoreinheit 15, 20, 21 in der Liste abgelegt.
Beispielsweise ermittelt die Steuereinrichtung 75 für den ersten Aktuator 35 eine positive Stellrichtung, um den ersten Aktuator 35 vom derzeitigen Mitteldruck als ersten Aktuatoristwert für 0 Nm Drehmoment auf einen zukünftigen Mitteldruck als ersten Aktuatorsollwert zu verstellen. Ebenso ermittelt die Steuereinrichtung 75 für den zweiten Aktuator 50 für die zweite Stellrichtung einen positiven Wert, um den zweiten Aktuator 50 von derzeit elektrischen Strom als zweiten Aktuatoristwert auf den zweiten Aktuatorsollwert zu stellen.
In einem fakultativem siebten Verfahrensschritt 230 überprüft die Steuereinrichtung 75, beispielsweise durch einen Vergleich der für den Aktuator 35, 50 ermittelten Stellrichtung, mit einem für die Aktuatoreinheit 15, 20, 21 zugeordneten Schwellenwert, der in dem Datenspeicher 85 abgelegt ist, ob der jeweilige Aktuator 35, 50 zu stellen ist, um den jeweils der Aktuatoreinheit 15, 20, 21 zugeordneten Aktuatorsollwert zu erreichen oder nicht.
Insbesondere ist denkbar, dass beispielsweise bei Unterschreiten des Schwellenwerts durch die Richtungsabweichung der Dynamik der jeweiligen Aktuatoreinheit 15, 20, 21 ein Wert zugewiesen wird, der mit einer schnellen Dynamik des Aktuators 35, 50 der jeweiligen Aktuatoreinheit 15, 20 korreliert.
In einem achten Verfahrensschritt 235 sortiert die Steuereinrichtung 75 die in der Liste abgelegten Aktuatoreinheiten 15, 20 auf Basis der für die Aktuatoreinheiten 15, 20 jeweils zugeordneten ermittelten Dynamik. In der Ausführungsform erfolgt die Sortierung in absteigender Reihenfolge, sodass an einer ersten Position der Sortierung sich die langsamste Aktuatoreinheit 15, 20, 21 befindet. In der Endposition der Sortierung ist die schnellste Aktuatoreinheit 15, 20, 21.
Beispielhaft in der Ausführungsform ist der erste Aktuator 35, die Brennkraftmaschine, deutlich langsamer in ihrer Dynamik als der als elektrische Maschine ausgebildete zweite Aktuator 50. In der Sortierung befindet sich somit der erste Aktuator 35 vor dem zweiten Aktuator 50.
Im neunten Verfahrensschritt 240 ermittelt auf Grundlage der Bindungsinformation die Steuereinrichtung 75 für jede der in der Liste abgelegten Aktuatoreinheiten 15, 20 einen weiteren Aktuatorsollwert.
Dadurch kann gezielt das Verhalten des Systems 10 während der Ansteuerung der in der Liste abgelegten Aktuatoreinheiten 15, 20 beeinflusst werden. So kann beispielsweise die Bindungsinformation eine Lastverteilung zwischen dem ersten Aktuator 35 und dem zweiten Aktuator 50 enthalten. Beträgt beispielsweise die Bindungsinformation eine Lastverteilung von 50 %, so ermittelt die Steuereinrichtung 75 für die erste Aktuatoreinheit 15 einen weiteren ersten Aktuatorsollwert und für die zweite Aktuatoreinheit 20 einen weiteren zweiten Aktuatorsollwert unter Berücksichtigung der Lastverteilung.
Die Steuereinrichtung 75 überträgt über die Schnittstelle 80 den zu der Aktuatoreinheit 15, 20 zugeordneten ermittelten weiteren Aktuatorsollwert über die sechste bis achte Verbindung 100, 105, 110 an die jeweilige Steuereinheit 40, 55.
In einem zehnten Verfahrensschritt 245 steuert die Steuereinrichtung 75 zeitlich - beginnend mit der langsamsten Aktuatoreinheit 15, 20, 21 hin zu der schnellsten Aktuatoreinheit 15, 20, 21 - in Abhängigkeit des Ergebnisses der Sortierung der Dynamik und auf Grundlage des ermittelten weiteren Aktuatorsollwerts sowie des Aktuatoristwerts die Aktuatoreinheit 15, 20 nacheinander an.
So wird in der Ausführungsform beispielhaft zuerst die erste Aktuatoreinheit 15 und im Anschluss daran die zweite Aktuatoreinheit 20 angesteuert. Dabei wird unter der Ansteuerung verstanden, dass die Steuereinheit 22, 40, 55 beispielsweise aktiviert wird und/oder die Steuereinrichtung 75 der jeweiligen Steuereinheit 22, 40, 55 ein Startsignal mit der Information sendet, den den zugeordneten Aktuator 23, 35, 50 auf Grundlage des Aktuatorsollwerts zu steuern.
Dabei steuert die erste Steuereinheit 40 den ersten Aktuator 35 auf Grundlage des ermittelten weiteren ersten Aktuatorsollwerts. Von besonderem Vorteil ist hierbei, wenn die erste Steuereinheit 40 als Regler ausgebildet ist und den ersten Aktuator 35 auf Grundlage des ersten Aktuatoristwerts und des ermittelten weiteren ersten Aktuatorsollwerts regelt.
Zeitlich nach Ablauf eines vordefinierten Zeitintervalls steuert die Steuereinrichtung 75 nach Ansteuerung der ersten Aktuatoreinheit 15 die zweite Aktuatoreinheit 20 auf Grundlage des zweiten Aktuatorsollwerts und des zweiten Aktuatoristwerts an, vorzugsweise regelt die zweite Steuereinheit 55 den zweiten Aktuator 50 auf Grundlage des zweiten Aktuatorsollwerts und des zweiten Aktuatoristwerts.
Die Steuereinrichtung 75 kann dabei das vordefinierte Zeitintervall aufgrund eines vordefinierten Zeitparameters und beispielsweise der Dynamik der nacheinander in der Liste sortierten Aktuatoreinheiten 15, 20 ermitteln. Alternativ ist das Zeitintervall als vordefinierter Wert in dem Datenspeicher 85 abgelegt.
Die Steuereinheiten 40, 55 der in der Liste abgelegten Aktuatoreinheiten 15, 20 steuern nach Ansteuerung unabhängig voneinander den jeweils zugeordneten Aktuator 35, 55 an und sind ausschließlich über den Gesamtistwert des Systems 10 miteinander gekoppelt.
Die oben beschriebene Ausgestaltung des Systems 10 und des Verfahrens zum Betrieb des Systems 10 hat den Vorteil, dass die Steuereinheit 22, 40, 55 besonders einfach ausgebildet sein kann. So ist beispielsweise auch denkbar, dass die Steuereinheit 22, 40, 55 als Zweipunktregler oder als einfacher Regler oder als Vorsteuerung ausgebildet ist.
Ferner hat die oben beschriebene Ausgestaltung den Vorteil, dass durch die Aktivierung der Steuereinheit 40, 55, 22 entsprechend der Sortierung der Dynamik der jeweiligen Aktuatoren 35, 40, 23 ein besonders stabiles Mehrgrößensystem 10 mit einer stabilen Steuerung, vorteilhafterweise Regelung, bereitgestellt werden kann, das einfach zu kalibrieren ist.
Von besonderem Vorteil ist hierbei, wenn das oben beschriebene Verfahren, insbesondere bei Instationärvorgängen, beispielsweise beim Anfahrvorgang des Systems 10 beispielsweise von 0 Nm auf 200 Nm betrieben wird und ein anschließender, bei Erreichen des Gesamtsollwerts folgender Beharrungszustand des Systems 10 durch eine weitere Korrektur der Stellgrößen mit dem Ziel einer Optimierung des Systems 10 nachgeschaltet wird, um beispielsweise sicherzustellen, dass das System 10 verbrauchsoptimiert betrieben werden kann. So wird beispielsweise vermieden, dass im Beharrungszustand eine hohe Last des Drehmoments durch den zweiten Aktuator 50 bereitgestellt wird, der beispielsweise nur durch einen kleinen elektrischen Energiespeicher betrieben wird und somit nur eine geringe Reichweite hat.
3 zeigt ein System 10 gemäß einer zweiten Ausführungsform. Das System 10 ist ähnlich zu dem in 1 gezeigten System 10 ausgebildet. Abweichend dazu ist das System 10 nicht als Hybridantrieb für ein Kraftfahrzeug ausgebildet, sondern ist das System 10 rein als Brennkraftmaschine ausgebildet.
Das System 10 umfasst einen Ansaugtrakt 300, einen Motorblock 305, einen Zylinderkopf 310 und ein Abgastrakt 315. Der Ansaugtrakt 300 umfasst eine als erste Aktuatoreinheit 15 mit einer als erster Aktor 35 ausgebildeten Drosselklappe 320. Ferner umfasst der Ansaugtrakt 300ein Saugrohr 325 und einen Sammler 330. Die Drosselklappe 320 weist eine Schließstellung und einer Offenstellung auf. Mittels der Drosselklappe 320 wird dabei ein Luftstrom über das Saugrohr 325 hin zum Sammler 330 in dem Brennraum 340 eingestellt.
Der Motorblock 305 weist wenigstens einen ersten Zylinder Z₁ auf. Zusätzlich kann der Motorblock 305 weitere Zylinder Z₂, Z₃, Z₄ aufweisen. In 3 ist beispielhaft der erste Zylinder Z₁ dargestellt. So kann beispielsweise das System 10, wie in 3 schematisch gezeigt, als Vierzylindermotor mit vier Zylindern Z₁ , Z₂ , Z₃ , Z₄ ausgebildet sein. Vorteilhafterweise ist jeder der Zylinder Z₁ , Z₂ , Z₃ , Z₄ identisch ausgebildet. Dabei ist in jedem Zylinder Z₁ , Z₂ , Z₃ , Z₄ jeweils ein Kolben 335 angeordnet, der einen Brennraum 340 begrenzt. Der Kolben 335 ist mittels einer Pleuelstange 345 mit einer Kurbelwelle 350 verbunden.
Der Zylinderkopf 310 umfasst einen Ventiltrieb mit einem Einlassventil 355, wenigstens einem Auslassventil 360 und einen mit dem Einlassventil 355 zugeordneten ersten Ventilantrieb 365 und einen dem Auslassventil 360 zugeordneten zweiten Ventilantrieb 370.
Ferner kann der Zylinderkopf 310 eine Zündeinrichtung 375 mit einer Zündkerze 380 und/oder einen Injektor 390 und einen dem Auslassventil 360 zugeordneten zweiten Ventilantrieb 370 aufweisen.
Ferner kann der Zylinderkopf 310 eine als zweite Aktuatoreinheit 20 ausgebildete Einspritzeinrichtung 385 mit einem Injektor 390 aufweisen und/oder eine als weitere Aktuatoreinheit 21 ausgebildete Zündeinrichtung 375 mit einer Zündkerze 380 aufweisen. Alternativ kann der Injektor 390 auch im Saugrohr 325 angeordnet sein. Auch kann auf die Zündkerze 380 verzichtet werden. Dies insbesondere dann, wenn das System 10 als Dieselmotor ausgebildet ist.
Der zweite Aktuator 50 betätigt den Injektor 390 und verstellt den Injektor 390 zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung. Auch kann der zweite Aktuator 50 den Injektor 390 während eines Einspritzvorgangs von Kraftstoff in den Brennraum 340 mehrfach öffnen oder den Injektor 390 stufenlos zwischen der Offenstellung und der Schließstellung einstellen.
Das System 10 wird mittels des in 2 beschriebenen Verfahrens gesteuert, vorzugsweise geregelt.
Abweichend dazu ist als Bindungsinformation beispielsweise ein Lambdawert von 1 vorgegeben, um einen sicheren Betrieb des als Brennkraftmaschine ausgebildeten Systems 10 sicherzustellen.
In der Ausführungsform ist hierbei die erste Aktuatoreinheit 15 als die langsamere Aktuatoreinheit 15, 20, 21 ausgebildet, sodass die erste Aktuatoreinheit 15 zeitlich durch die Steuereinrichtung 75 vor der zweiten Aktuatoreinheit 20 und der weiteren Aktuatoreinheit 21 angesteuert wird. Dadurch wird frühzeitig eine entsprechende Luftzufuhr zur Verstellung des Systems 10 zur Bereitstellung des gewünschten Drehmoments eingestellt, sodass der erste Aktuator 35 die Drosselklappe 320 frühzeitig öffnet und im Nachgang dazu der zweite Aktuator 50 entsprechend durch die zweite Steuereinheit 55 gesteuert wird. Dadurch kann das System 10 besonders schnell den gewünschten Gesamtsollwert von beispielsweise 200 Nm an der Antriebsachse 70 bereitstellen.
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste

10: System, Mehrgrößensystem, Antriebssystem
15: erste Aktuatoreinheit
20: zweite Aktuatoreinheit
21: weitere Aktuatoreinheit
22: weitere Steuereinheit, weiterer Regler
23: weiterer Aktuator
24: dritte Verbindung
25: Steuergerät
30: Sensor
35: erster Aktuator
40: erste Steuereinheit, erster Regler
45: erste Verbindung
50: zweiter Aktuator
55: zweite Steuereinheit, zweiter Regler
60: zweite Verbindung
65: Koppeleinrichtung
70: Antriebsachse
75: Steuereinrichtung
80: Schnittstelle
85: Datenspeicher
90: vierte Verbindung
95: fünfte Verbindung
100: sechste Verbindung
105: siebte Verbindung
110: achte Verbindung
200: erster Verfahrensschritt
205: zweiter Verfahrensschritt
210: dritter Verfahrensschritt
215: vierter Verfahrensschritt
220: fünfter Verfahrensschritt
225: sechster Verfahrensschritt
230: siebter Verfahrensschritt
235: achter Verfahrensschritt
240: neunter Verfahrensschritt
245: zehnter Verfahrensschritt
300: Ansaugtrakt
305: Motorblock
310: Zylinderkopf
315: Abgastrakt
320: Drosselklappe
325: Saugrohr
330: Sammler
335: Kolben
340: Brennraum
345: Pleuelstange
350: Kurbelwelle
355: Einlassventil
360: Auslassventil
365: erster Ventilantrieb
370.: zweiter Ventilantrieb
375: Zündeinrichtung
380: Zündkerze
385: Einspritzeinrichtung
390: Injektor
Z₁: erster Zylinder

Claims

Verfahren zum Betrieb eines Systems (10) mit einer ersten Aktuatoreinheit (15) und wenigstens einer zweiten Aktuatoreinheit (20), - wobei die erste Aktuatoreinheit (15), aufweisend eine erste Steuereinheit (40) und einen durch die erste Steuereinheit (40) steuerbaren ersten Aktuator (35), und eine zweite Aktuatoreinheit (20), aufweisend eine zweite Steuereinheit (55) und einen durch die zweite Steuereinheit (55) steuerbaren zweiten Aktuator (50), bereitgestellt wird, - wobei ein erster Aktuatorsollwert des ersten Aktuators (35) und ein zweiter Aktuatorsollwert des zweiten Aktuators (50) ermittelt wird, - wobei eine erste Richtungsabweichung des ersten Aktuatoristwerts zu dem ersten Aktuatorsollwert und eine zweite Richtungsabweichung des zweiten Aktuatoristwerts zu dem zweiten Aktuatorsollwert ermittelt wird, - wobei auf Grundlage der ersten Richtungsabweichung eine erste Dynamik des ersten Aktuators (35) ermittelt wird und auf Grundlage der zweiten Richtungsabweichung eine zweite Dynamik des zweiten Aktuators (50) ermittelt wird, - wobei die Aktuatoreinheiten (15, 20) auf Grundlage der jeweils zugeordneten Dynamik sortiert werden, - wobei die Steuereinheiten (22, 40, 55) in Abhängigkeit der Sortierung zeitlich nacheinander angesteuert werden.
Verfahren nach Anspruch 1, - wobei die erste Steuereinheit (40) den ersten Aktuator (35) auf Grundlage des ersten Aktuatorsollwerts und des ersten Aktuatoristwerts regelt, - und/oder - wobei die zweite Steuereinheit (22, 55) den zweiten Aktuator (23, 50) auf Grundlage des zweiten Aktuatorsollwerts und des zweiten Aktuatoristwerts regelt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, - wobei die erste Steuereinheit (40) den ersten Aktuator (35) unabhängig von der zweiten Steuereinheit (55, 22) steuert.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - wobei der erste Aktuatorsollwert auf Grundlage eines vordefinierten ersten Parameters und eines Gesamtsollwerts des Systems (10) ermittelt wird, - und/oder - wobei der zweite Aktuatorsollwert auf Grundlage eines vordefinierten zweiten Parameters und des Gesamtsollwerts des Systems (10) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, - wobei wenigstens eine Bindungsinformation der ersten Aktuatoreinheit (15) zu der zweiten Aktuatoreinheit (20) ermittelt wird, - wobei die Bindungsinformation eine Information über eine Wirkverbindung zwischen dem ersten Aktuator (35) und dem zweiten Aktuator (50, 23) abbildet, - wobei diejenigen Aktuatoreneinheiten (15, 20, 21) ausgewählt und in der Liste abgelegt werden, die in Wirkverbindung miteinander stehen und den Gesamtsollwert beeinflussen werden, - wobei ausschließlich diejenigen Aktuatoreinheiten angesteuert werden, die in der Liste abgelegt sind.
Verfahren nach Anspruch 5, - wobei auf Grundlage der Bindungsinformation und des ersten Aktuatorsollwerts ein weiterer erster Aktuatorsollwert ermittelt wird, - wobei auf Grundlage des weiteren Aktuatorsollwerts der erste Aktuator (35) gesteuert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - wobei die Richtungsabweichung der Aktuatoreinheit (15, 20, 21) mit einem vordefinierten Schwellenwert verglichen wird, - wobei bei Unterschreiten des Schwellenwerts durch die Richtungsabweichung der Dynamik der jeweiligen Aktuatoreinheit (15, 20, 21) ein Wert zugewiesen wird, der mit einer schnellen Dynamik des Aktuators (23, 35, 50) der jeweiligen Aktuatoreinheit (15, 20, 21) korreliert.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - wobei die Aktuatoreinheit (15, 20) zeitlich vor der anderen Aktuatoreinheit (15, 20, 21) angesteuert wird, deren zugeordnete Dynamik langsamer ist als die Dynamik der anderen Aktuatoreinheit (15, 20, 21).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - wobei der erste Aktuator (35) eine Brennkraftmaschine und der zweite Aktuator (50) eine elektrische Maschine ist, - und /oder wobei der erste Aktuator (50) ein Einspritzsystem einer Brennkraftmaschine des Systems (10) und der zweite Aktuator (50) eine Drosselklappe (320) der Brennkraftmaschine ist.
System (10) - wobei das Antriebssystem (10) ausgebildet ist, das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchzuführen.