DE10323706A1 - Battery and generator current prediction procedure for vehicle drive train torque management uses comparison of actual and expected values to predict current change - Google Patents

Battery and generator current prediction procedure for vehicle drive train torque management uses comparison of actual and expected values to predict current change Download PDF

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Abstract

A battery and generator current prediction procedure records actual currents (S1), determines the dynamic internal impedance (S2), calculates the voltage difference from status dependent expected generator voltage (S3) and predicts the battery current change (S4) to give a predicted battery (S5) and network (S6) current for drive train torque management.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Prognostizieren von Batterie- und Generatorströmen und ein dieses Verfahren verwendendes Verfahren zum Triebstrangmanagement.The The invention relates to a method for predicting battery and generator currents and a driveline management method using this method.

Bei Kraftfahrzeugen hat der Generator sowohl Einfluss auf das Triebstrangmanagement als auch auf das Bordnetzmanagement. Der Triebstrang wird momentengeregelt, das Bordnetz wird spannungsgeregelt geführt.at For motor vehicles, the generator has both an influence on the drivetrain management as well as on the wiring system management. The powertrain is torque-controlled, the vehicle electrical system is regulated by voltage.

Beim herkömmlichen Triebstrangmanagement werden Momente von Nebenaggregaten im Triebstrang nicht oder nicht vollständig in der Momentenregelung berücksichtigt. Daher führen relativ hohe Momente bzw. Momentenänderungen durch Nebenaggregate, wie beispielsweise den Generator im Triebstrang zu unerwünschten Momentenänderungen und damit u.a. zu Ruckeln. Der Fahrkomfort wird dadurch eingeschränkt.At the usual Driveline management becomes moments of ancillaries in the powertrain not or not completely considered in the torque control. Therefore lead relatively high moments or torque changes due to ancillary units, such as the generator in the drive train to unwanted torque changes and thus u.a. to bucking. The ride comfort is limited.

Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Prognostizieren von Batterie- und Generatorströmen und ein dieses Verfahren verwendendes Verfahren zum Triebstrangmanagement auszubilden, mittels derer einerseits eine Batterie- und Generatorstromänderung prognostiziert und andererseits ansprechend auf eine prognostizierte Batterie- und Generatorstromänderung Momente und Momentenänderungen von Nebenaggregaten im Triebstrang bei der Momentenregelung berücksichtigt werden.Therefore It is the object of the present invention to provide a method for forecasting of battery and generator currents and a method of driveline management using this method form, by means of which on the one hand predicts a battery and generator current change and, on the other hand, in response to a predicted battery and generator current change Moments and moment changes considered by ancillary units in the drive train in the torque control become.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zum Prognostizieren von Batterie- und Generatorströmen mit den Merkmalen von Anspruch 1 und ein diese verwendendes Verfahren zum Triebstrangmanagement mit den Merkmalen von Anspruch 6 gelöst.According to the invention this Task by a method for predicting battery and generator currents with the features of claim 1 and a method using them to the drivetrain management with the features of claim 6 solved.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Prognostizieren von Batterie- und Generatorströmen werden durch eine Einrichtung zum Batterie- und Bordnetzmanagement laufend aktuelle Generator-, Bordnetz- und Batterieströme erfasst und daraus der dynamische Innenwiderstand der Fahrzeugbatterie(n) ermittelt. Dann wird eine Spannungsdifferenz zwischen einer aktuellen und einer neuen Generatorspannung berechnet und anhand des Quotienten aus der Spannungsdifferenz und dem dynamischen Innenwiderstand eine Batteriestromänderung prognostiziert. Anschließend werden die Batteriestromänderung und der aktuelle Batteriestrom aufsummiert und dadurch ein prognostizierter Batteriestrom bestimmt. Dieser prognostizierte Batteriestrom wird mit dem Bordnetzstrom aufsummiert, so dass ein prognostizierter Generatorstrom erhalten wird.at the method according to the invention for predicting battery and generator currents by a device for battery and wiring system management running Current generator, on-board network and battery currents recorded and from this the dynamic Internal resistance of the vehicle battery (s) determined. Then one will Voltage difference between a current and a new generator voltage calculated and based on the quotient of the voltage difference and the dynamic internal resistance a battery current change predicts. Subsequently be the battery power change and the current battery power added up and thereby a predicted Battery current determined. This predicted battery current is summed up with the electrical system power, so that a predicted Generator current is obtained.

Weiterhin wird beim Verfahren zum Triebstrangmanagement das herkömmliche Triebstrangmanagement entsprechend dem mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Prognostizieren von Batterie- und Generatorströmen von der Einrichtung zum Batterie- und Bordnetzmanagement prognostizierten und über eine definierte Schnittstelle zur Einrichtung zum Triebstrangmanagement ausgegebenen Generatorstrom modifiziert. Die Einrichtung zum Triebstrangmanagement berechnet aus dem prognostizierten Generatorstrom entsprechende Momentenänderung und berücksichtigt diese bei der Momentenregelung des Triebstrangs.Farther In the driveline management method, conventional driveline management becomes common according to the method of the invention for predicting Battery and generator currents of the device for battery and wiring system management predicted and over a defined interface to the device for drivetrain management modified generator current modified. The device for drivetrain management calculated from the predicted generator current corresponding torque change and taken into account this at the torque control of the drive train.

Auf diese Weise wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren durch Berücksichtigung des Moments des Nebenaggregats Generator im Triebstrang für die Momentenregelung der Fahrkomfort verbessert.On this way is taken into account by the method according to the invention the moment of the auxiliary generator in the drive train for the torque control the ride comfort improved.

Diese und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung offensichtlich.This and other objects, features and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description of a preferred embodiment in connection with the drawing obvious.

Dabei zeigen:there demonstrate:

1 ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Ermittlung eines prognostizierten Generatorstroms und 1 a flowchart of the inventive method for determining a predicted generator current and

2 ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Triebstrangmanagement. 2 a flowchart of the method according to the invention for drivetrain management.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Prognostizieren von Batterie- und Generatorströmen ermöglicht, bei verschiedensten Regelungsprozessen im Kraftfahrzeug auf die Batterie- und/oder Generatorströme Einfluss haben, nicht mehr nur eine Regelung entsprechend einem aktuell gemessenen Batterie- und/oder Generatorstrom durchzuführen, sondern zusätzlich eine zukünftige, prognostizierte Änderung des Batterie- und/oder Generatorstroms zu berücksichtigen. Ein Beispiel für einen derartigen Regelungsprozess ist das Triebstrangmanagement. Das erfindungsgemäße Verfahren zum Triebstrangmanagement, das das erfindungsgemäße Verfahren zum Prognostizieren von Batterie- und Generatorströmen verwendet, ermöglicht, hohe Momente oder Momentenänderungen durch Nebenaggregate, wie z.B. den Generator, die durch Stromänderungen entstehen und im Triebstrang zu unerwünschten Momentenänderungen führen würden, bei der Momentenregelung zu berücksichtigen.The inventive method for forecasting battery and generator currents, at various control processes in the motor vehicle on the Battery and / or generator currents Influence, not just a regulation according to one perform currently measured battery and / or generator power, but additionally a future, predicted change of the battery and / or generator current. An example of one such control process is the drivetrain management. The inventive method to the drivetrain management, the inventive method for forecasting of battery and generator currents used, allows high moments or moment changes by ancillaries, such as the generator caused by current changes arise and in the drive train to undesirable torque changes to lead would to be considered in the torque control.

Im Folgenden wird nun zunächst unter Bezugnahme das Ablaufdiagramm in 1 ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Prognostizieren von Batterie- und Generatorströmen genauer beschrieben. Dieses Verfahren wird beispielsweise durch eine Einrichtung zum Batterie- und Bordnetzmanagement durchgeführte Verfahren zur Bestimmung von Batterie- und Generatorströmen durchgeführt.In the following, the flowchart in FIG 1 a method according to the invention for predicting battery and generator currents more accurately beschrie ben. This method is carried out, for example, by a device for battery and vehicle electrical system management performed method for the determination of battery and generator currents.

Die Einrichtung zum Batterie- und Bordnetzmanagement erfasst in einem ersten Schritt S1 die aktuellen Generator-, Bordnetz- und Batterieströme. Diese Erfassung erfolgt mit allgemein bekannten Vorrichtungen und Maßnahmen.The Device for battery and vehicle electrical system management recorded in one first step S1, the current generator, electrical system and battery currents. This Detection is done with well-known devices and measures.

Dann wird im nächsten Schritt S2 der aktuelle dynamische Innenwiderstand Rdi der Batterie bestimmt. Diese Bestimmung des dynamischen Innenwiderstands erfolgt, wie in der DE 102 08 020 A1 beschrieben und wird hier nur verkürzt beschrieben. Zur Ermittlung des dynamischen Innenwiderstands Rdi wird sowohl eine Stromänderung ΔI als auch eine Spannungsänderung ΔU erfasst. Dazu wird zyklisch, beispielsweise alle 4 ms, ein neues Wertepaar für eine Spannung U und einen Strom I der Batterie erfasst. Aus diesem Wertepaar werden gefilterte Werte berechnet. Danach werden die gefilterten Spannungs- und Stromwerte nach relativen Minima und Maxima durchsucht. Nach jedem erkannten Extremwert, d.h. relativen Minimum oder Maximum, wird eine Bestimmung des dynamischen Innenwiderstands Rdi durchgeführt. Dabei wird anhand des Quotienten aus Spannungsänderung ΔU und Stromänderung ΔI der dynamische Innenwiderstand Rdi bestimmt. Bevorzugt wird der dynamische Innenwiderstand Rdi bei Vorliegen einer Mindeständerung von Strom I und Spannung U, z.B. bei einer Stromänderung ΔI von mindestens 5A und einer Spannungsänderung ΔU von mindestens 1V, bestimmt.Then, in the next step S2, the current dynamic internal resistance Rdi of the battery is determined. This determination of the dynamic internal resistance occurs as in the DE 102 08 020 A1 described and is described here only shortened. In order to determine the dynamic internal resistance Rdi, both a current change ΔI and a voltage change ΔU are detected. For this purpose, a new value pair for a voltage U and a current I of the battery is cyclically, for example every 4 ms, detected. Filtered values are calculated from this value pair. Thereafter, the filtered voltage and current values are searched for relative minima and maxima. After each detected extreme value, ie relative minimum or maximum, a determination of the dynamic internal resistance Rdi is performed. In this case, the dynamic internal resistance Rdi is determined on the basis of the quotient of voltage change .DELTA.U and current change .DELTA.I. Preferably, the dynamic internal resistance Rdi is determined in the presence of a minimum change of current I and voltage U, for example at a current change ΔI of at least 5A and a voltage change ΔU of at least 1V.

Anschließend wird in Schritt S3 zunächst eine Spannungsdifferenz dU zwischen der erfassten aktuellen Generatorspannung und einer einzustellenden Soll-Generatorspannung, d.h. der für die Fahrsituation erforderlichen Ausgangsspannung des Generators berechnet.Subsequently, will in step S3 first a Voltage difference dU between the detected current generator voltage and a set generator voltage to be set, i.e. the for the driving situation required output voltage of the generator calculated.

Dann erfolgt im folgenden Schritt S4 ein Prognostizieren der Batteriestromänderung entsprechend der Formel dI = dU/Rdi aus der in Schritt S3 ermittelten Spannungsdifferenz dU und dem in Schritt S2 bestimmten dynamischen Innenwiderstand Rdi.Then In the following step S4, a prognosis of the battery current change takes place according to the formula dI = dU / Rdi from that determined in step S3 Voltage difference dU and the dynamic determined in step S2 Internal resistance Rdi.

Nachfolgend werden in Schritt S5 die prognostizierte Batteriestromänderung dI und der aktuelle, in Schritt S1 erfasste Batteriestrom aufsummiert und dadurch ein prognostizierter Batteriestrom erhalten.following at step S5, the predicted battery current change dI and the current battery current detected in step S1 are summed up and thereby obtaining a predicted battery current.

In Schritt S6 werden der prognostizierte Batteriestrom und der in Schritt S1 erfasste aktuelle Bordnetzstrom aufsummiert, so dass ein prognostizierte Generatorstrom erhalten und Informationen über den prognostizierten Generatorstrom ausgegeben wird.In Step S6 will be the predicted battery current and the one in step S1 summed current vehicle electrical system power added up, so that a predicted Generator current received and information about the forecast generator current is issued.

Alternativ kann der aktuelle Bordnetzstrom auch in Schritt S1 gemessen werden und nicht aus der Differenz des aktuellen Generatorstroms und des aktuellen Batteriestroms ermittelt werden.alternative the current electrical system current can also be measured in step S1 and not from the difference between the current generator current and the current one Battery currents are determined.

Als weitere Alternative kann der Strom ins Bordnetz ebenfalls prognostiziert werden.As Another alternative, the current in the electrical system also predicts become.

Ergänzend kann ein Spannungsabfall über eine Verkabelung zwischen Generator und Batterie als Faktor k in der Spannungsdifferenz berücksichtigt werden.In addition can a voltage drop across one Wiring between generator and battery as factor k in the Voltage difference are taken into account.

Selbstverständlich können diese ganzen alternativen Varianten auch kombiniert werden.Of course, these can whole alternative variants can also be combined.

Der durch das im Ablaufdiagramm gemäß 1 gezeigte erfindungsgemäße Verfahren zum Prognostizieren von Batterie- und Generatorströmen prognostizierte Generatorstrom kann nun wiederum vom erfindungsgemäßen Verfahren zum Triebstrangmanagement verwendet werden.The by the in the flowchart according to 1 shown inventive method for predicting battery and generator currents predicted generator current can now be used in turn by the inventive method for drivetrain management.

Bei dem in 2 gezeigten erfindungsgemäßen Verfahren zum Triebstrangmanagement führt eine Einrichtung zum Triebstrangmanagement in Schritt S10 eine herkömmliche Ermittlung von Regelungsgrößen zum Triebstrangmanagement durch. Im Unterschied zum herkömmlichen Verfahren zum Triebstrangmanagement werden nun jedoch ergänzend in Schritt S11 von einer Einrichtung zum Batterie- und Bordnetzmanagement, wie beispielsweise einem Bordnetzsteuergerät, über eine festgelegte Schnittstelle ein mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Prognostizieren von Batterie- und Generatorströmen Informationen über einen prognostizierten Generatorstrom empfangen. Anschließend wird in Schritt S12 unter Berücksichtigung der Informationen über den prognostizierten Generatorstrom eine Berechnung einer Momentenänderung im Vergleich zum aktuellen Zustand durchgeführt und in Schritt S13 ansprechend diese berechnete Momentenänderung eine entsprechende Anpassung der Regelungsgrößen zum Triebstrangmanagement durchgeführt. Die Schritte S11 bis S13 werden periodisch durchgeführt, um immer eine optimale Momentenregelung zu erreichen.At the in 2 In the case of the inventive driveline management method according to the invention, a device for driveline management performs a conventional determination of control parameters for driveline management in step S10. In contrast to the conventional method for drivetrain management, however, in addition to this, in step S11, a device for battery and on-board network management, such as an on-board control unit, receives information about a predicted generator current via a defined interface by means of the method according to the invention for forecasting battery and generator currents , Subsequently, in step S12, taking into account the information about the forecasted generator current, a calculation of a torque change compared to the current state is performed and in step S13, in response to this calculated torque change, a corresponding adjustment of the control parameters for driveline management is performed. The steps S11 to S13 are performed periodically to always achieve an optimal torque control.

Eine derartige Momentenregelung ist erforderlich, da einem Generator in bestimmten Fahrzuständen unterschiedliche, einzustellende Ausgangsspannungen (Sollspannungen) durch eine Steuereinrichtung in der Einrichtung zum Batterie- und Bordnetzmanagement mitgeteilt werden. Wenn sich der Fahrzustand des Fahrzeugs beispielsweise vom Normalbetrieb zum Schubbetrieb ändert, wird dem Generator eine der Fahrsituation und dem Bordnetzzustand angepasste Ausgangsspannung mitgeteilt. Aus der entsprechenden Spannungsänderung, um diese Ausgangsspannung zu erreichen, resultiert eine Stromänderung des Generators in Bordnetz, die zu einem geänderten Moment führt.Such a torque control is necessary because a generator in certain driving conditions different, to be set output voltages (setpoint voltages) are communicated by a control device in the device for battery and electrical system management. If the driving state of the vehicle changes, for example, from normal operation to overrun operation, the generator is informed of an output voltage adapted to the driving situation and the vehicle electrical system state. From the corresponding voltage change to achieve this output voltage results in a current change of the generator in the electrical system, which leads to a changed moment.

Damit die Einrichtung zum Triebstrangmanagement diese Momentenänderung in der Momentenregelung berücksichtigen kann, muss ihr die durch diese Änderung der Ausspannung des Generators zu erwartende Generatorstromänderung bekannt sein. Daher wird der Einrichtung zum Triebstrangmanagement in Schritt S11 die Information über einen prognostizierten Generatorstrom von der Einrichtung zum Batterie- und Bordnetzmanagement zugeführt, die den prognostizierten Generatorstrom bestimmt.In order to the device for drivetrain management this moment change in the torque control can, you must by the change the alternator voltage expected generator current change be known. Therefore, the device becomes the driveline management in step S11, the information about a predicted generator current from the device to the battery and on-board network management supplied, which determines the predicted generator current.

Dadurch kann ein verbessertes Regelverhalten im Triebstrang und ein verbesserter Fahrkomfort für den Kunden erzielt werden.Thereby can improve drivetrain control performance and improved driveline performance Driving comfort for to the customer.

Claims (8)

Verfahren zum Prognostizieren von Batterie- und Generatorströmen, mit den Schritten: (S1) Erfassen der aktuellen Generator-, Bordnetz- und Batterieströme, (S2) Bestimmen des aktuellen dynamischen Innenwiderstands (Rdi), (S3) Berechnen einer Spannungsdifferenz (dU) zwischen der erfassten aktuellen Generatorspannung und einer einzustellenden Soll-Generatorspannung, (S4) Prognostizieren einer Batteriestromänderung (dI) aus dem Quotienten der in Schritt S3 ermittelten Spannungsdifferenz (dU) und dem in Schritt S2 bestimmten aktuellen dynamischen Innenwiderstand (Rdi), (S5) Aufsummieren der in Schritt S4 prognostizierten Batteriestromänderung (dI) und des in Schritt S1 erfassten Batteriestroms zu einem prognostizierten Batteriestrom und (S6) Aufsummieren des in Schritt S5 bestimmten prognostizierten Batteriestroms und des in Schritt S1 erfassten aktuellen Bordnetzstroms zu einem prognostizierten Generatorstrom und Ausgeben von Informationen über den prognostizierten Generatorstrom.Method for predicting battery and Generator currents with the steps: (S1) detecting the current generator, Electrical system and battery currents, (S2) Determining the Current Dynamic Internal Resistance (Rdi), (S3) To calculate a voltage difference (dU) between the detected current generator voltage and a set generator voltage to be set, (S4) Predict a battery current change (dI) from the quotient of the voltage difference determined in step S3 (dU) and the current dynamic internal resistance (Rdi) determined in step S2, (S5) Sum up the battery current change predicted in step S4 (dI) and the battery current detected in step S1 to a predicted battery current and (S6) Summing the predicted one determined in step S5 Battery currents and the current electrical system current detected in step S1 to a forecast generator current and output information about the predicted generator current. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die einzustellende Soll-Generatorspannung entsprechend der Fahrsituation und dem Bordnetzzustand gewählt wird und jede Änderung der Generatorspannung gegenüber der aktuellen Generatorspannung zu einer Änderung des Generatorstroms führt.The method of claim 1, wherein the to be set Target generator voltage according to the driving situation and the vehicle electrical system state chosen and every change the generator voltage opposite the current generator voltage to a change of the generator current leads. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei in Schritt S1 der aktuelle Bordnetzstrom nicht gemessen, sondern aus der Differenz des aktuellen Generatorstroms und des aktuellen Batteriestroms ermittelt wird.Method according to one of claims 1 or 2, wherein in step S1, the current electrical system power is not measured, but from the difference the current generator current and the current battery current determined becomes. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei in einem zusätzlichen Schritt ein prognostizierter Bordnetzstrom aus der Differenz des prognostizierten Generatorstroms und des prognostizierten Batteriestroms ermittelt wird.Method according to one of claims 1 to 3, wherein in one additional Step a predicted on-board electrical system current from the difference of predicted generator current and the predicted battery current is determined. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, wobei in Schritt S3 für die Spannungsdifferenz ergänzend ein Spannungsabfall über eine Verkabelung zwischen Generator und Batterie als Faktor k berücksichtigt wird.Method according to one of the preceding claims 1 to 4, wherein in step S3 for the voltage difference in addition a voltage drop across one Wiring between generator and battery considered as a factor k becomes. Verfahren zum Triebstrangmanagement, mit den Schritten: (S10) Ermitteln von Regelungsgrößen zum Triebstrangmanagement, (S11) Empfangen von Informationen über einen prognostizierten Generatorstrom, (S12) Berechnen einer Änderung des Generatormoments im Vergleich zum aktuellen Zustand unter Berücksichtigung der Informationen über den prognostizierten Generatorstrom und (S13) Anpassen der in Schritt S10 ermittelten Regelungsgrößen zum Triebstrangmanagement ansprechend auf die berechnete Änderung des Generatormoments.Method of driveline management, with the steps: (S10) Determining control variables for drivetrain management, (S11) Receiving information about a predicted generator current, (S12) Calculate a change the generator torque compared to the current state under consideration the information about the forecast generator current and (P13) Customizing the Control parameters for drivetrain management determined in step S10 in response to the calculated change of the generator torque. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die in Schritt S11 empfangenen Informationen über einen prognostizierten Generatorstrom mittels eines Verfahrens zum Prognostizieren von Batterie- und Generatorströmen nach einem der Ansprüche 1 bis 5 ermittelt werden.The method of claim 6, wherein in step S11 received information about a predicted generator current by means of a method for Predicting battery and generator currents according to one of claims 1 to 5 are determined. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Schritte S11 bis S13 periodisch wiederholt werden.Method according to claim 6, wherein the steps S11 are repeated periodically until S13.
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