DE102022206887A1

DE102022206887A1 - Verfahren zum Betrieb eines Hybridfahrzeugs

Info

Publication number: DE102022206887A1
Application number: DE102022206887.4A
Authority: DE
Inventors: Daniel Kiss; Jens Tophoven; Vinzenz Neubert; Walter Maeurer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2022-07-06
Filing date: 2022-07-06
Publication date: 2024-01-11

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Hybridfahrzeugs, welches mindestens zwei Leistungsquellen für einen Antriebsstrang des Hybridfahrzeugs aufweist, wobei das Verfahren umfasst: Festlegen (200) einer Aufteilung zwischen den mindestens zwei Leistungsquellen für das Bereitstellen einer Leistung an den Antriebsstrang gemäß einer Betriebsstrategie, wobei die Betriebsstrategie durch einen oder mehrere vorgebbare Betriebsstrategieparameter definiert ist; Ermitteln (220) von einem oder mehreren Fahrparametern über ein vorgegebenes Zeitfenster während einer Fahrt des Hybridfahrzeugs, und Verändern (240) von mindestens einem der vorgebbaren Betriebsstrategieparameter für die Aufteilung der Leistungsquellen in Abhängigkeit von dem ermittelten einen oder mehreren Fahrparametern.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Hybridfahrzeugs sowie eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung.
Hintergrund der Erfindung
In Hybridfahrzeugen stehen mehrere Leistungsquellen für den Antrieb zur Verfügung. Je nach Antriebsstrang-Topologie können das beispielsweise ein Verbrennungsmotor und ein oder mehrere elektrische Maschinen sein. Dies hat zur Folge, dass es mehrere Möglichkeiten gibt, einen Fahrerwunsch für eine bestimmte Antriebsleistung zu erfüllen, und damit auch mehrere Parameter, die optimiert werden können (z.B. Kraftstoffverbrauch), um die Leistung optimal auf die verschiedenen Quellen aufzuteilen. Daher muss für Hybridfahrzeuge eine passende Betriebsstrategie entwickelt werden, die von Fahrzeugen mit nur einem Antrieb abweicht. Zu diesem Zweck können beispielsweise kennfeldabhängige Betriebsstrategien oder Optimierungsansätze wie die sogenannte ECMS, Equivalent Consumption Minimization Strategy, genutzt werden.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß werden ein Verfahren zum Betrieb eines Hybridfahrzeugs sowie eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
Insbesondere wird ein Verfahren zum Betrieb eines Hybridfahrzeugs vorgeschlagen, welches mindestens zwei Leistungsquellen für einen Antriebsstrang des Hybridfahrzeugs aufweist. Dabei wird eine Aufteilung zwischen den mindestens zwei Leistungsquellen für das Bereitstellen einer Leistung an den Antriebsstrang gemäß einer Betriebsstrategie festgelegt, wobei die Betriebsstrategie durch einen oder mehrere vorgebbare Betriebsstrategieparameter definiert ist. Während einer Fahrt des Hybridfahrzeugs werden ein oder mehrere Fahrparameter jeweils über ein vorgegebenes Zeitfenster ermittelt. in Abhängigkeit von den ermittelten ein oder mehreren Fahrparametern wird mindestens einer der vorgebbaren Betriebsstrategieparameter für die Aufteilung der Leistungsquellen verändert.
Eine solche Betriebsstrategie kann in beispielhaften Ausführungsformen so ausgestaltet sein, dass sie zumindest teilweise durch eine Regelfunktion abbildbar ist, wobei dann die vorgebbaren Betriebsstrategieparameter Reglerparameter der Reglerfunktion umfassen können, wie etwa eine Verstärkung eines Proportional- und/oder Integralreglers oder eine Zeitkonstante der Regelung (Proportionalverstärkung, Vorhaltzeit, Nachstellzeit).
Zusätzlich oder alternativ ist es möglich, dass die Betriebsstrategieparameter mindestens einen Triggerparameter umfassen, welcher ein Hystereseverhalten für das Einschalten und/oder Abschalten einer der Leistungsquellen festlegt.
Die Veränderung von mindestens einem der vorgebbaren Betriebsstrategieparameter kann beispielsweise anhand von vorgegebenen Funktionen, Kennfeldern und/oder Kennlinien vorgenommen werden, welche eine Zuordnung zwischen Werten für Fahrparameter und Werten für Betriebsstrategieparameter festlegen. Solche Kennfelder bzw. Kennlinien können für die relevanten Parameter abgespeichert vorliegen und beispielsweise aus standardisierten Fahrzyklen abgeleitet werden.
Die ein oder mehreren Fahrparameter, die zur Anpassung der Betriebsstrategie in Zeitfenstern ermittelt werden, können beispielsweise eine mittlere Geschwindigkeit, eine mittlere Beschleunigung, eine maximale Geschwindigkeit, ein Produkt aus einer mittleren Geschwindigkeit und einer mittleren Beschleunigung, eine Abweichung von einer vorgegebenen Geschwindigkeit, eine Abweichung von einer mittleren Geschwindigkeit und/oder eine Kombination dieser Parameter umfassen. Ebenso sind aber auch andere Fahrparameter denkbar, welche ein aktuelles Fahrprofil zumindest teilweise beschreiben können. Die Fahrparameter können bevorzugt für jede Betriebsstrategie separat ausgewählt werden, da jede Strategie andere Abhängigkeiten zeigen kann.
Die ein oder mehreren Fahrparameter können unter anderem zyklisch in vorgegebenen Zeitabständen und/oder zurückgelegten Streckenabständen ermittelt werden. Ebenso ist es aber auch möglich, dass das Ermitteln von Fahrparametern abhängig von anderen Bedingungen gemacht wird.
Optional kann vorgesehen sein, dass das Verändern eines Betriebsstrategieparameters nur vorgenommen wird, falls die Änderung zwischen dem veränderten Betriebsstrategieparameter und einem bisherigen Betriebsstrategieparameter einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet. Auf ähnliche Weise kann alternativ oder zusätzlich auch vorgesehen sein, dass das Verändern eines Betriebsstrategieparameters nur vorgenommen wird, falls ein ermittelter Fahrparameter in einem aktuellen Zeitfenster um mehr als einen vorgegebenen Schwellwert von einem ermittelten Fahrparameter in einem vorhergehenden Zeitfenster (insbesondere in dem unmittelbar vorhergehenden Zeitfenster) abweicht.
Die Betriebsstrategie mit ursprünglichen und/oder angepassten Betriebsstrategieparametern kann dann genutzt werden, um eine Leistung gemäß einer Drehmomentanforderung an den Antriebsstrang gemäß der festgelegten Aufteilung von einer oder mehreren der mindestens zwei Leistungsquellen bereitzustellen.
Die hier beschriebenen Verfahren eignen sich für alle Arten von Hybridfahrzeugen, insbesondere für Fahrzeuge, bei denen die mindestens zwei Leistungsquellen mindestens einen Verbrennungsmotor und mindestens eine elektrische Maschine mit einer ladbaren Batterie umfassen.
Eine beispielhafte Betriebsstrategie, die zusammen mit dem hier vorgestellten Verfahren angewendet werden kann, ist die ECMS, Equivalent Consumption Minimization Strategy. In diesem Fall können die vorgebbaren Betriebsstrategieparameter beispielsweise unter anderem den dort definierten Äquivalenzfaktor während einer Ladephase einer Batterie und/oder den Äquivalenzfaktor während einer Entladephase der Batterie umfassen. Es hat sich gezeigt, dass die Optimierung dieser Parameter besonders stark von dem aktuellen Fahrprofil abhängig ist, so dass mit einer gezielten Berücksichtigung des aktuellen Fahrprofils ein besseres Optimierungsergebnis erreicht wird.
Mit den hier beschriebenen Verfahren wird also die Applikation von Parametern einer Betriebsstrategie für ein Hybridfahrzeug adaptiv an das aktuelle Fahrprofil angepasst. Damit wird die Betriebsstrategie an die aktuellen Fahrbedingungen bzw. den Fahrertyp angepasst, darauf optimiert und damit der Kraftstoffverbrauch und/oder der Emissionsausstoß reduziert.
Eine erfindungsgemäße Recheneinheit, z.B. ein Steuergerät eines Kraftfahrzeugs, ist, insbesondere programmtechnisch, dazu eingerichtet, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen.
Auch die Implementierung eines erfindungsgemäßen Verfahrens in Form eines Computerprogramms oder Computerprogrammprodukts mit Programmcode zur Durchführung aller Verfahrensschritte ist vorteilhaft, da dies besonders geringe Kosten verursacht, insbesondere wenn ein ausführendes Steuergerät noch für weitere Aufgaben genutzt wird und daher ohnehin vorhanden ist. Schließlich ist ein maschinenlesbares Speichermedium vorgesehen mit einem darauf gespeicherten Computerprogramm wie oben beschrieben. Geeignete Speichermedien bzw. Datenträger zur Bereitstellung des Computerprogramms sind insbesondere magnetische, optische und elektrische Speicher, wie z.B. Festplatten, Flash-Speicher, EEPROMs, DVDs u.a.m. Auch ein Download eines Programms über Computernetze (Internet, Intranet usw.) ist möglich. Ein solcher Download kann dabei drahtgebunden bzw. kabelgebunden oder drahtlos (z.B. über ein WLAN-Netz, eine 3G-, 4G-, 5G- oder 6G-Verbindung, etc.) erfolgen.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen

1 zeigt graphisch beispielhafte Zusammenhänge zwischen veränderlichen Betriebsstrategieparametern und Fahrzyklen; und
2 zeigt beispielhafte Verfahrensschritte als Flussdiagramm.

Ausführungsform(en) der Erfindung
In einem Hybridfahrzeug, welches mehrere Leistungsquellen aufweist, ist eine optimale Aufteilung der angeforderten Antriebsleistung auf diese Quellen angestrebt. Ein Hybridfahrzeug kann dabei beispielsweise einen Verbrennungsmotor als eine erste Leistungsquelle und ein oder mehrere elektrische Maschinen als weitere Leistungsquellen umfassen. Grundsätzlich sind die Arten der Antriebsquellen und die Kombinationen nicht eingeschränkt. Als Optimierungsziel wird dabei üblicherweise insbesondere ein möglichst niedriger Gesamt-Energieverbrauch angestrebt; es sind aber meist auch weitere Bedingungen zu beachten, wie etwa die Einhaltung von Emissionsgrenzwerten, die gesicherte Bereitstellung des angeforderten Drehmoments zu jeder Zeit, oder Eigenschaften einer Batterie, die über externe Quellen und/oder Rekuperationsmechanismen geladen werden kann. Daher werden Betriebsstrategien genutzt, welche zum Ziel haben, die Leistung, die für ein angefordertes Drehmoment nötig ist, optimal auf die zur Verfügung stehenden Energiequellen zu verteilen. Solche Betriebsstrategien sind an sich im Fach bekannt.
Als Grundlage des hier vorgestellten Verfahrens kann eine beliebige optimierungsbasierte Betriebsstrategie wie beispielsweise ein ECMS-Verfahren, Equivalent Consumption Minimization Strategy, genutzt werden.
Das Optimierungsziel ist dabei, einen äquivalenten Energieverbrauch für die verschiedenen Energiequellen zu definieren, und diesen äquivalenten Verbrauch über alle Energiequellen hinweg durch eine optimale Leistungsaufteilung zu minimieren. Dazu kann der Kraftstoffverbrauch des Verbrennungsmotors sowie der äquivalente Energieverbrauch der elektrischen Antriebskomponenten berechnet und zusammenaddiert werden, wie in der nachstehenden Formel gezeigt ist: ${\dot{m}}_{e q} = {\dot{m}}_{f} + {\dot{m}}_{e l} = \frac{1}{Q_{L H V}} \cdot P_{f} + s_{e q} \cdot P_{b a t}$
wobei Q_LHV der untere Heizwert des eingesetzten Kraftstoffs, P_f die aus dem Kraftstoff erhaltene Leistung, s_eq der sogenannte Äquivalenzfaktor und P_bat die aus der Batterie erhaltene Leistung ist.
Der Äquivalenzfaktor s_eq kann in diesem Fall als ein Parameter verstanden werden, der die virtuellen Kosten für die elektrische Energie und die Kraftstoffenergie definiert. Dabei sind „Kosten“ in diesem Fall nicht als finanzielle Kosten zu verstehen; vielmehr handelt es sich um einen abstrakten Faktor, um die verschiedenen Energiequellen vergleichbar zu machen. Der Äquivalenzfaktor s_eq kann dabei insbesondere abhängig vom Ladezustand der Batterie definiert sein, wobei der Ladezustand im Folgenden auch mit SOC, state of charge, bezeichnet wird. Wenn sich der aktuelle Ladezustand der Batterie unterhalb des Zielwerts befindet, kann die elektrische Energie als „teuer“ definiert werden. Wenn sich der aktuelle Ladezustand der Batterie dagegen oberhalb des Zielwerts befindet und damit ausreichend Ladung vorhanden ist, kann die elektrische Energie als „günstig“ definiert werden.
Mit einer solchen Anpassung kann erreicht werden, dass verstärkt auf den elektrischen Antrieb zurückgegriffen wird und der Verbrennungsmotor mehr durch die elektrische Maschine unterstützt wird. Dieses Verhalten kann durch eine Regelungsfunktion für den Äquivalenzfaktor abgebildet werden, wobei zusätzlich nach Lade- und Entladephasen der Batterie unterschieden werden kann: $s_{e q} (t) = {\begin{matrix} s_{0, c h g} + K_{p} \cdot Δ S O C + K_{i} \int_{0}^{t} Δ S O C d t c h a r g i n g \\ s_{0, d i s c h g} + K_{p} \cdot Δ S O C + K_{i} \int_{0}^{t} Δ S O C d t d i s c h a r g i n g \end{matrix}$
Die anpassbaren Größen dieser Regelung sind zunächst der Äquivalenzfaktor s sowie der P- und I-Anteil des Reglers (K_p, K_I). Daneben kann die Betriebsstrategie insgesamt auch weitere anpassbare Größen enthalten, wie z.B. Hystereseparameter, um sehr kurze Laufphasen des Verbrennungsmotors zu verhindern. Auch diese sind applizierbar.
Es wurde nun erkannt, dass es für diese Applikationsgrößen bei der Optimierung einer Betriebsstrategie kein einzelnes Optimum gibt, sondern dass die Optimierung abhängig vom Fahrzyklus ist. Dies kann beispielsweise anhand eines standardisierten Fahrzyklus wie dem Worldwide Light Duty Test Procedure (WLTP) bzw. dem Worldwide harmonized Light Duty Driving Cycle überprüft werden. Ein solcher Zyklus ist standardisiert in mehrere Phasen unterteilt, die wiederum durch verschiedene Parameter wie Durchschnittsgeschwindigkeit, Maximalgeschwindigkeit, Maximalbeschleunigung, Dauer, Fahrtstrecke, Stoppanteil und weitere charakterisiert sind. Die Phasen können z.B. für den WLTC in niedrige Anforderung, mittlere Anforderung, hohe Anforderung und extrahohe Anforderung eingeteilt werden.
Die Betriebsstrategieparameter für die Aufteilung der Leistung zwischen den verschiedenen Leistungsquellen können dann für jede Phase variiert werden. Als Bewertungsgröße für die Betriebsstrategie wird im folgenden Beispiel der CO₂-Ausstoß berücksichtigt. 1 zeigt beispielhaft den CO2-Ausstoß in verschiedenen Fahrphasen eines WLTC-Zyklus unter Verwendung verschiedener Parameter. Dabei sind mehrere einzelne Graphen dargestellt, wobei jeder Zeile von Graphen einer der verschiedenen Phasen des WLTC-Zyklus zugeordnet ist. Die erste Zeile 110 zeigt den Gesamtzyklus ohne Aufteilung in Phasen, die folgenden Zeilen zeigen von oben nach unten die vordefinierten WLTC-Phasen niedrig (120), mittel (130), hoch (140) und extrahoch (150). Ebenso ist jede Spalte von Graphen einem der verschiedenen applizierbaren Betriebsstrategieparameter der Betriebsstrategie zugeordnet. In diesem Beispiel handelt es sich um Parameter, die einer Seriell-Parallel-Topologie eines Hybridantriebs entsprechen; dabei ist ein Verbrennungsmotor, eine elektrische Maschine als Generator und eine weitere elektrische Maschine als Traktionsmaschine vorgesehen. Eine Trennkupplung kann den Verbrennungsmotor vom Triebstrang trennen. Neben den klassischen Betriebsmodi „hybrides Fahren“ und „elektrisches Fahren“ können damit noch die Betriebsmodi „serielles Fahren“ (Trennkupplung geöffnet) und „paralleles Fahren“ (Trennkupplung geschlossen) unterschieden werden.
Die erste Spalte A zeigt die Verstärkung K_p des Proportionalregleranteils, die zweite Spalte B zeigt die Verstärkung K_i des Integralregleranteils, die dritte Spalte C zeigt den Ausgangs-Äquivalenzfaktor während der Ladephase s_0,chg, und die vierte Spalte D zeigt den Ausgangs-Äquivalenzfaktor während der Entladephase s_0,dischg. Die fünfte bis neunte Spalte zeigen verschiedene Schwellwerte und Hystereseparameter für die verschiedenen Betriebsmodi, wobei die Spalte E einen Leistungsschwellwert beschreibt, bei dessen Unterschreiten der Verbrennungsmotor abgeschaltet wird und der Antriebsstrang ins elektrische Fahren wechselt. Die Spalten F und G beschrieben die Schwellwerte, die ein Einschalten des Verbrennungsmotors auslösen, nachdem eine Entscheidung zwischen Parallel-und Seriellmodus durch die Ansteuerung getroffen wurde. Die Spalten H und I beschreiben die Leistungsschwellwerte (Hysterese) für die Umschaltung zwischen Parallel- und Seriellmodus. Für die Leistungsschwellwerte kann beispielsweise aus den jeweiligen äquivalenten Leistungen eine Differenz gebildet werden, die dann mit den Hystereseschwellen verglichen wird und zur Umschaltung führt.
Jeder einzelne Graph in diesen Spalten und Zeilen wiederum zeigt auf der x-Achse den jeweiligen variierten Betriebsstrategieparameter, während auf der y-Achse die CO₂-Emissionen aufgetragen sind. Es versteht sich, dass die hier gezeigten Parameter nur beispielhaft angegeben sind und dass in anderen Ausführungsformen oder bei anderen Hybrid-Topologien auch andere oder zusätzliche Parameter berücksichtigt werden können.
Dabei zeigt sich, dass für jede der hier definierten Phasen andere Parameter optimal sind, dass also die optimale Betriebsstrategie bzw. die optimalen Parameter einer Betriebsstrategie üblicherweise abhängig vom Fahrzyklus und den zugehörigen Fahrparametern sind. Dies ist insbesondere der Fall für den Äquivalenzfaktor, sowohl während der Ladephase s_0,chg (Spalte C) als auch während der Entladephase s_0,disch der Batterie (Spalte D), sowie für die Triggerparameter der Betriebsmodi (Spalten E und H), welche z.B. das Abschalten des Verbrennungsmotors auslösen.
Neben den CO₂-Emissionen zeigt sich auch für andere Bewertungsgrößen, die hier nicht dargestellt sind, ein ähnliches Bild. Im Stand der Technik wird ein Fahrzyklus für die Festlegung der Applikationsgrößen genutzt, der das durchschnittliche Fahrprofil repräsentiert, wie den oben dargestellten standardisierten WLTC. Sobald jedoch der Fahrer von diesem Zyklus signifikant abweicht, z.B. Kurzstreckenfahrer in einer Großstadt oder Langstreckenpendler mit hohem Autobahnanteil, ist die Betriebsstrategie damit nicht mehr optimal.
Um dies zu vermeiden, kann die Betriebsstrategie erfindungsgemäß abhängig vom Fahrverhalten zusätzlich angepasst werden. Zu diesem Zweck kann das Fahrverhalten für einen vorgegebenen Zeitraum überwacht werden und abhängig von dem erfassten Fahrprofil die Applikation der Betriebsstrategie angepasst werden, um adaptiv je nach Fahrertyp einen minimalen Kraftstoffverbrauch zu erhalten. 2 zeigt einen beispielhaften Verfahrensablauf.
In Schritt 200 wird eine Aufteilung der Leistungsquellen festgelegt, wobei die Aufteilung durch eine Betriebsstrategie vorgenommen wird, die durch bestimmte vorgebbare Betriebsstrategieparameter vorgenommen wird. Anhand der so festgelegten aktuellen Leistungsaufteilung wird der Antriebsstrang bzw. die verschiedenen Leistungsquellen wie Verbrennungsmotor und Elektromotor des Fahrzeugs in Schritt 260 angesteuert.
In Schritt 210 werden Werte erfasst, die dann in Schritt 220 zur Ermittlung der überwachten Fahrparameter herangezogen werden können. Das Erfassen der Werte kann beispielsweise eine kontinuierliche oder quasi-kontinuierliche Erfassung der Fahrzeuggeschwindigkeit, Beschleunigung, Nutzeranforderungen, Bremsvorgänge und andere umfassen. Diese können in Schritt 220 genutzt werden, um daraus die interessierenden Fahrparameter zu ermitteln. Als Fahrparameter können beispielsweise eine mittlere Fahrgeschwindigkeit in einem vorgegebenen Zeitraum und/oder eine mittlere Beschleunigung in einem vorgegebenen Zeitraum überwacht werden. Ebenso kann ein Wert z.B. als Faktor aus Fahrgeschwindigkeit und Beschleunigung gebildet werden, der als Fahrparameter zur Überwachung des Fahrprofils genutzt wird. Auch Maximal- oder Minimalwerte, z.B. eine maximale Geschwindigkeit in einem bestimmten Zeitraum, können als Fahrparameter überwacht werden.
Es kann ein einzelner Fahrparameter zur Überwachung und zur Anpassung der Betriebsstrategie herangezogen werden. Ebenso ist es aber auch möglich, dass mehrere Fahrparameter parallel oder in Kombination überwacht werden und die Betriebsstrategieparameter abhängig davon angepasst werden; die Anzahl überwachter Fahrtparameter für diesen Zweck ist grundsätzlich nicht begrenzt.
Die für jede Phase anzuwendenden Betriebsstrategieparameter können dann in Schritt 240 beispielsweise anhand von vorgegebenen Kennlinien oder Kennfeldern bestimmt werden, die von den jeweiligen Fahrparametern abhängig sind. Dabei können die Abhängigkeiten der Betriebsstrategieparameter von den Fahrparametern im Wesentlichen kontinuierlich vorgegeben sein. Alternativ kann aber auch eine Einteilung in verschiedene Fahrphasen vorgenommen werden, z.B. ähnlich wie in den Beispielen aus 1, so dass jede Fahrphase durch bestimmte Grenzen für einen oder mehrere Fahrparameter definiert ist. Die so erhaltenen aktualisierten Fahrparameter fließen dann wiederum in die Ermittlung der optimalen Leistungsaufteilung in Schritt 200 und die damit erreichte Ansteuerung des Fahrzeugs in Schritt 260 ein.
Als Betriebsstrategieparameter, die abhängig vom aktuellen Fahrverhalten bzw. von den überwachten Fahrparametern angepasst werden können, kommen beispielsweise die im Zusammenhang mit 1 genannten Parameter in Frage, insbesondere der Äquivalenzfaktor für die Ladephase, der Äquivalenzfaktor für die Entladephase, ein Triggerparameter (mit oder ohne Hystereseverhalten) für das Einschalten oder Abschalten des Verbrennungsmotors, ein Triggerparameter (mit oder ohne Hystereseverhalten) für das Einschalten oder Abschalten des Elektromotors, oder beliebige Reglerparameter wie z.B. die Verstärkungen oder Zeitkonstanten einer geeigneten Reglerfunktion, welche die Betriebsstrategie abbildet. Ebenso sind aber auch andere Betriebsstrategieparameter auf diese Weise anpassbar, die hier nicht ausdrücklich genannt sind, aber einen Einfluss auf die Auswirkungen der Betriebsstrategie haben und wählbar sind.
Die Häufigkeit der Anpassung 240 der Betriebsstrategieparameter kann ebenfalls im Prinzip frei gewählt werden.
Es ist beispielsweise denkbar, dass zyklisch jeweils nach einer vorgegebenen Zeitspanne das Fahrverhalten in einem vorgegebenen Zeitfenster ausgewertet wird. Die Auswertung kann dabei beispielsweise das Erfassen von verschiedenen Messwerten in Schritt 210 wie Geschwindigkeit, Beschleunigung, Verzögerung und andere umfassen, und das Ermitteln 220 von Fahrparametern aus den Messwerten umfassen, wie etwa das Bilden einer Durchschnittsgeschwindigkeit oder einer durchschnittlichen Beschleunigung über das Zeitfenster hinweg, oder das Ermitteln einer Maximalgeschwindigkeit innerhalb des Zeitfensters. Auch komplexere Auswertungen von Fahrparametern sind möglich, wie etwa weitere statistische Kennzahlen, die aus den Messwerten oder daraus abgeleiteten Parametern ermittelt werden, z.B. Abweichungen von einem Standardwert oder Mittelwert oder die Auswertung von Häufigkeitsverteilungen der Geschwindigkeitswerte in einem Zeitfenster.
Dabei kann die Zeitspanne, nach der die Auswertung stattfindet, dem Zeitfenster entsprechen; ebenso können diese zwei Zeiten aber auch verschieden gewählt werden. So kann beispielsweise eine Prüfung jeweils zyklisch nach einer ersten festen Zeitspanne durchgeführt werden, während das Zeitfenster, über welches die Auswertung (z.B. Mittelwertbildung) stattfindet, insgesamt mehrere dieser Zeitspannen umfasst. Es ist auch möglich, dass mehrere, insbesondere unterschiedlich lange Zeitfenster gleichzeitig ausgewertet werden, um dadurch Informationen sowohl über das kurzfristige als auch langfristige Fahrtprofil zu gewinnen. Damit können vorübergehende Abweichungen, die keinen wesentlichen Einfluss haben, optional bei der Anpassung ignoriert werden. Alternativ oder zusätzlich zu einer zyklischen Ermittlung von Fahrparametern ist es aber auch möglich, dass Fahrparameter in Reaktion auf bestimmte Bedingungen ausgewertet werden, z.B., wenn bestimmte Emissionswerte unter- oder überschritten werden, wenn Fehler von einem Steuergerät erkannt werden, abhängig von einem Ladezustand der Batterie oder von einem Kraftstofffüllstand, zu Beginn einer Fahrt, bei einem bekannten Fahrerwechsel, und weitere.
Auch die aus der Auswertung folgende Anpassung 240 von Betriebsstrategieparametern kann unterschiedlich umgesetzt werden. Es ist möglich, dass nach jeder Auswertung auch eine Anpassung der Betriebsstrategieparameter erfolgt, wobei die neu angepassten Betriebsstrategieparameter jeweils in Abhängigkeit von den Werten für die Fahrparameter gewählt werden, die bei der letzten Auswertung ermittelt wurden. Damit werden die Parameter kontinuierlich angepasst, wobei die Häufigkeit der Anpassung durch die Zeitspanne zwischen den Auswertungen bestimmt ist.
Optional ist aber auch möglich, dass Schwellwerte oder andere Bedingungen angegeben sind, von denen die Anpassung der Betriebsstrategieparameter abhängig ist. So kann festgelegt sein, dass eine Anpassung der Betriebsstrategie erst dann erfolgt, wenn die neu ermittelten Fahrparameter für die letzte Auswertung um mehr als einen vorgegebenen Schwellwert von den Fahrparametern der vorhergehenden Auswertung abweichen. Zu diesem Zweck kann in Schritt 230 ein neu ermittelter Fahrparameter aus Schritt 220 mit einem Fahrparameter verglichen werden, der in einem vorherigen Durchlauf der Verfahrensschleife, insbesondere in einem unmittelbar vorhergehenden Zeitfenster, ermittelt wurde. Zusätzlich oder alternativ kann festgelegt sein, dass eine Anpassung der Betriebsstrategieparameter nur erfolgt, wenn die neuen Betriebsstrategieparameter um mehr als einen vorgegebenen Schwellwert von den bisherigen Betriebsstrategieparametern abweichen. Auch hier kann in einem optionalen Schritt 250 ein aktueller Betriebsstrategieparameter, der in Schritt 200 im aktuellen Durchlauf zur Festlegung der Aufteilung erfolgt ist, mit einem neuen Betriebsstrategieparameter verglichen werden, der sich in Schritt 240 aus den ermittelten Fahrparametern und den Kennfeldern bzw. Kennlinien ergeben hat. Damit werden bei Bedarf zu häufige Anpassungen verhindert, die sich je nach Wahl der Zeitspannen möglicherweise z.B. negativ auf eine Regelstabilität auswirken könnten.
Zuvor wurde zwar das ECMS-Verfahren als beispielhafte Betriebsstrategie genannt; grundsätzlich ist das hier beschriebene Verfahren aber auch mit anderen Optimierungstechniken und Betriebsstrategien anwendbar. In jedem Fall können dabei abhängig von überwachten Fahrparametern bzw. von beobachteten Fahrprofilen, die durch bestimmte Parameter definiert sind, vorgegebene Parameter einer Betriebsstrategie angepasst werden. Die anzupassenden Betriebsstrategieparameter sind damit natürlich von der Wahl der Betriebsstrategie abhängig und nicht auf die hier beispielhaft genannten Parameter beschränkt.
Das hier beschriebene Verfahren kann in einer geeigneten Recheneinheit ausgeführt werden, insbesondere in einem Steuergerät eines Hybridfahrzeugs. Die benötigten Messdaten, z.B. Messungen der aktuellen Geschwindigkeit oder Drehmomentanforderung, können im Steuergerät bereits vorliegen und auch zu anderen Zwecken genutzt werden, können von anderen Steuergeräten übermittelt werden oder können gezielt zu den gewünschten Zeitpunkten über Sensoren und andere Mittel erfasst werden. Die Ergebnisse der Betriebsstrategieanpassung können wiederum unmittelbar in dem Steuergerät weiterverwendet werden, welches das hier beschriebene Verfahren ausführt, also z.B. zur Änderung der Betriebsstrategie eingesetzt werden und damit die Ansteuerung des Antriebsstrangs und der Energiequellen abändern. Alternativ können die Ergebnisse eines solchen Verfahrens auch an ein anderes Steuergerät übermittelt werden, welches die Betriebsstrategie anwendet. Ein Steuergerät kann außerdem über flüchtige und/oder nichtflüchtige Speichereinheiten verfügen, welche dazu vorgesehen sind, die beschriebenen Kennfelder, Kennlinien oder Abhängigkeitsfunktionen abzuspeichern. Ebenso kann dort ein Computerprogramm bzw. Programmmodul abgespeichert sein, welches die hier beschriebenen Verfahrensschritte ausführt.

Claims

Verfahren zum Betrieb eines Hybridfahrzeugs, welches mindestens zwei Leistungsquellen für einen Antriebsstrang des Hybridfahrzeugs aufweist, wobei das Verfahren umfasst: Festlegen (200) einer Aufteilung zwischen den mindestens zwei Leistungsquellen für das Bereitstellen einer Leistung an den Antriebsstrang gemäß einer Betriebsstrategie, wobei die Betriebsstrategie durch einen oder mehrere vorgebbare Betriebsstrategieparameter definiert ist; Ermitteln (220) von einem oder mehreren Fahrparametern über ein vorgegebenes Zeitfenster während einer Fahrt des Hybridfahrzeugs, und Verändern (240) von mindestens einem der vorgebbaren Betriebsstrategieparameter für die Aufteilung der Leistungsquellen in Abhängigkeit von dem ermittelten einen oder mehreren Fahrparametern.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Betriebsstrategie zumindest teilweise durch eine Regelfunktion abbildbar ist, und wobei die vorgebbaren Betriebsstrategieparameter Reglerparameter der Reglerfunktion umfassen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Betriebsstrategieparameter mindestens einen Triggerparameter umfassen, welcher ein Hystereseverhalten für das Einschalten und/oder Abschalten einer der Leistungsquellen festlegt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verändern (240) von mindestens einem der vorgebbaren Betriebsstrategieparameter anhand von vorgegebenen Kennfeldern und/oder Kennlinien vorgenommen wird, welche eine Zuordnung zwischen Werten für Fahrparameter und Werten für Betriebsstrategieparameter festlegen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die ein oder mehreren Fahrparameter eines oder mehrere der folgenden umfassen: eine mittlere Geschwindigkeit, eine mittlere Beschleunigung, eine maximale Geschwindigkeit, ein Produkt aus einer mittleren Geschwindigkeit und einer mittleren Beschleunigung, eine Abweichung von einer vorgegebenen Geschwindigkeit, eine Abweichung von einer mittleren Geschwindigkeit.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die ein oder mehreren Fahrparameter zyklisch in vorgegebenen Zeitabständen und/oder zurückgelegten Streckenabständen ermittelt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verändern (240) eines Betriebsstrategieparameters nur vorgenommen wird, falls (250) die Änderung zwischen dem veränderten Betriebsstrategieparameter und einem bisherigen Betriebsstrategieparameter einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verändern (240) eines Betriebsstrategieparameters nur vorgenommen wird, falls (230) ein ermittelter Fahrparameter in einem aktuellen Zeitfenster um mehr als einen vorgegebenen Schwellwert von einem ermittelten Fahrparameter in einem vorhergehenden Zeitfenster abweicht.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter umfassend das Bereitstellen (260) einer Leistung gemäß einer Drehmomentanforderung an den Antriebsstrang gemäß der festgelegten Aufteilung von einer oder mehreren der mindestens zwei Leistungsquellen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mindestens zwei Leistungsquellen mindestens einen Verbrennungsmotor und mindestens eine elektrische Maschine mit einer ladbaren Batterie umfassen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Betriebsstrategie ein „Equivalent Consumption Minimization Strategy“-Verfahren umfasst.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die vorgebbaren Betriebsstrategieparameter einen Äquivalenzfaktor während einer Ladephase einer Batterie und/oder einen Äquivalenzfaktor während einer Entladephase der Batterie umfassen.
Recheneinheit, die dazu eingerichtet ist, alle Verfahrensschritte eines Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche durchzuführen.
Computerprogramm, das eine Recheneinheit dazu veranlasst, alle Verfahrensschritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12 durchzuführen, wenn es auf der Recheneinheit ausgeführt wird.
Maschinenlesbares Speichermedium mit einem darauf gespeicherten Computerprogramm nach Anspruch 14.