EP2217465A1 - Verfahren zur übergabe der sollwerte und/oder der sollantriebsstrangzustände - Google Patents

Verfahren zur übergabe der sollwerte und/oder der sollantriebsstrangzustände

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EP2217465A1 EP08851149A EP08851149A EP2217465A1 EP 2217465 A1 EP2217465 A1 EP 2217465A1 EP 08851149 A EP08851149 A EP 08851149A EP 08851149 A EP08851149 A EP 08851149A EP 2217465 A1 EP2217465 A1 EP 2217465A1
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Definitions

  • the present invention relates to a method for transferring the setpoint values and / or the desired driveline states of the strategy for the operative functions in a hybrid vehicle, in particular in a parallel hybrid vehicle according to the preamble of patent claim 1.
  • hybrid vehicles comprising a hybrid transmission are known. They comprise, in addition to the internal combustion engine, at least one electric motor or one electrical machine.
  • a generator is driven by the internal combustion engine, with the generator supplying electric power to the electric motor driving the wheels.
  • parallel hybrid vehicles are known in which an addition of the torques of the internal combustion engine and at least one connectable to the internal combustion engine electric machine.
  • the electric machines can be connected to the belt drive or to the crankshaft of the internal combustion engine. The torques generated by the internal combustion engine and / or the at least one electric machine are transmitted to the driven axle via a downstream transmission.
  • a method for controlling or regulating the state of charge of an energy store or the energy flow in a hybrid vehicle in which the state of charge or the energy flow is controlled or regulated in dependence on a cost function for the energy consumption or the emission output.
  • the cost of the electrical energy when sourced from the energy storage, the cost of the electrical energy from the internal combustion engine, as well as the cost of the mechanical energy with respect from the energy storage and from the internal combustion engine taking into account using a set of energy cost vectors, target torques for the internal combustion engine and the electric machine are determined.
  • hybrid vehicles are known from the prior art, which have a hybrid control, which is divided into at least two functional layers, wherein the one layer (strategic layer) the strategic functions or quasi-stationary conditions with respect to states and continuous sizes and the second layer (operative layer ) comprises the operative functions or dynamic transitions.
  • This subdivision into at least two functional layers can be done for various reasons. For example, it may be used to better structure the software or to provide so-called "software sharing" between suppliers (operational functions) and OEMs, i.e., original equipment manufacturers (strategic functions).
  • the problem may arise that the setpoints specified by the strategic layer do not match the states of the operational layer.
  • the operational functions serve the transition between the different states, wherein during a transition between different states a changeover of the setpoint values from the strategy to the operative function must take place. If this happens at the wrong time, the operational function can not yet implement the setpoints specified by the strategic layer.
  • the present invention is based on the object, a method for transferring the desired values and / or the target powertrain states of the strategy for the operative functions in a hybrid vehicle, in particular in a parallel hybrid vehicle, comprising a hybrid control, which is divided into at least two functional layers, wherein the one Layer is implemented as a strategic layer that contains strategic functions and generates specifications and the second layer is executed as an operational layer that contains the operational functions that implement the specifications of the strategic layer, by the implementation of which a consistent system is formed.
  • the time of the transfer of discrete specifications or states as well as of continuous variables, for example of torques should be determined in such a way that a consistent system is available at all times.
  • the strategy for the operative functions in a hybrid vehicle in particular in a parallel hybrid vehicle comprising a hybrid control, which is subdivided into at least two functional layers, wherein the one layer as strategic layer and the second layer is designed as an operational layer, it is proposed to transfer the desired powertrain state from the strategic layer to the operational layer in a first step, after which the checked and targeted powertrain state is transferred from the operational layer to the strategic layer.
  • the currently valid powertrain state is transferred from the operational layer to the strategic layer, the setpoint values for continuous values of the new state then being calculated in the strategic layer and transferred to the operative layer.
  • the state for which the setpoint values apply is preferably also sent, so that the problem point that the continuous setpoint values, for example the engine torque and / or the engine torque, make a sudden change, is thereby defused.
  • the inventive concept reduces the dependencies between operational control and strategy since the currently valid powertrain state is determined by the operative layer, this information only being used by the strategic layer for calculating and specifying the target values.
  • the operational layer determines when to switch to a new powertrain state, whereby the target values generated by the strategic layer are only transferred to the operational layer. Since the operative layer determines from when a state change is possible, the fastest possible time can be used for this.
  • a changeover to the target drivetrain state can also take place if the target drivetrain state has not yet been reached.
  • the operational layer can be connected to the engine at an engine start strategic layer the state "hybrid driving" is reported as currently valid powertrain state (in this case, the transmission is switched to neutral and the engine has not yet started).
  • the transfer of the currently valid powertrain state from the operational layer to the strategic layer does not control transitions in the strategy.
  • delays in the transmission between the strategic layer and the operational layer advantageously do not lead to problems with regard to the consistency of the system. Such delays may arise, for example, when the transmission is between different controllers.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Übergabe der Sollwerte und/oder der Sollantriebsstrangzustände der Strategie für die operativen Funktionen in einem Hybridfahrzeug, insbesondere in einem parallelen Hybridfahrzeug umfassend eine Hybridsteuerung, die in mindestens zwei Funktionsschichten unterteilt ist, wobei die eine Schicht als strategische Schicht und die zweite Schicht als operative Schicht ausgeführt ist, vorgeschlagen, bei dem in einem ersten Schritt der gewünschte Antriebsstrangzustand von der strategischen Schicht in die operative Schicht übertragen wird, wobei anschließend der überprüfte und als Ziel akzeptierte Antriebsstrangzustand von der operativen Schicht in die strategische Schicht übertragen wird, wobei in einem nächsten Schritt der nach dem Wechsel bzw. nach der Umschaltung in den Zielzustand momentan gültige Antriebsstrangzustand von der operativen Schicht in die strategische Schicht übertragen wird und wobei anschließend in der strategischen Schicht die Sollwerte für kontinuierliche Größen des neuen Zustandes berechnet und in die operative Schicht übertragen werden.

Description

Verfahren zur Übergabe der Sollwerte und/oder der Sollantriebsstranqzustände
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Übergabe der Sollwerte und/oder der Sollantriebsstrangzustände der Strategie für die operativen Funktionen in einem Hybridfahrzeug, insbesondere in einem parallelen Hybridfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus dem Stand der Technik sind Hybridfahrzeuge umfassend ein Hybridgetriebe bekannt. Sie umfassen zusätzlich zu dem Verbrennungsmotor zumindest einen Elektromotor bzw. eine elektrische Maschine. Bei seriellen Hybridfahrzeugen wird ein Generator vom Verbrennungsmotor angetrieben, wobei der Generator den die Räder antreibenden Elektromotor mit elektrischer Energie versorgt. Des weiteren sind parallele Hybridfahrzeuge bekannt, bei denen eine Addition der Drehmomente des Verbrennungsmotors und zumindest einer mit dem Verbrennungsmotor verbindbaren elektrischen Maschine erfolgt. Hierbei sind die elektrischen Maschinen mit dem Riementrieb oder mit der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors verbindbar. Die vom Verbrennungsmotor und/oder der zumindest einen elektrischen Maschine erzeugten Drehmomente werden über ein nachgeschaltetes Getriebe an die angetriebene Achse übertragen.
Aus der DE 10 2005 044 268 A1 ist ein Verfahren zur Steuerung oder Regelung des Ladezustands eines Energiespeichers oder des Energieflusses in einem Hybridfahrzeug bekannt, im Rahmen dessen der Ladezustand oder der Energiefluss in Abhängigkeit einer Kostenfunktion für den Energieverbrauch oder den Emissionsausstoß gesteuert oder geregelt wird. Insbesondere werden bei der Durchführung des Verfahrens die Kosten für die elektrische Energie bei Bezug aus dem Energiespeicher, die Kosten für die elektrische Energie bei Bezug aus dem Verbrennungsmotor, sowie die Kosten für die mechanische Energie bei Bezug aus dem Energiespeicher und aus dem Verbrennungsmotor berücksichtigt, wobei unter Verwendung einer Schar von Energiekostenvektoren Solldrehmomente für den Verbrennungsmotor und die Elektromaschine ermittelt werden.
Ferner sind aus dem Stand der Technik Hybridfahrzeuge bekannt, die eine Hybridsteuerung aufweisen, die in mindestens zwei Funktionsschichten unterteilt ist, wobei die eine Schicht (strategische Schicht) die strategischen Funktionen bzw. quasistationäre Vorgaben hinsichtlich Zustände und kontinuierlicher Größen und die zweite Schicht (operative Schicht) die operativen Funktionen bzw. dynamische Übergänge umfasst.
Diese Unterteilung in mindestens zwei Funktionsschichten kann aus verschiedenen Gründen erfolgt sein. Beispielsweise kann sie zur besseren Strukturierung der Software oder zum Zweck der Realisierung eines sogenannten „Software-Sharing" zwischen Zulieferer (operative Funktionen) und OEM d.h. Originalausrüstungshersteller (strategische Funktionen).
Hierbei kann das Problem auftreten, dass die von der strategischen Schicht vorgegebenen Sollwerte nicht zu den Zuständen der operativen Schicht passen. Die operativen Funktionen dienen dem Übergang zwischen den unterschiedlichen Zuständen, wobei während eines Übergangs zwischen unterschiedlichen Zuständen eine Umschaltung der Sollwerte aus der Strategie an die operative Funktion erfolgen muss. Wenn dies zum falschen Zeitpunkt geschieht, kann die operative Funktion die von der strategischen Schicht vorgegebenen Sollwerte noch nicht umsetzen.
Dies kann beispielsweise der Fall sein, wenn der Verbrennungsmotor noch nicht angekoppelt ist, und von der strategischen Schicht gefordert wird, mittels des Verbrennungsmotors Drehmoment in den Antriebsstrang einzuleiten. Des weiteren können auch Situationen vorkommen, in denen die vorgege- benen Sollwerte nicht konsistent sind, was in nachteiliger Weise zu Fehlfunktionen in der operativen Schicht führt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Übergabe der Sollwerte und/oder der Sollantriebsstrangzustände der Strategie für die operativen Funktionen in einem Hybridfahrzeug, insbesondere in einem parallelen Hybridfahrzeug, umfassend eine Hybridsteuerung, die in mindestens zwei Funktionsschichten unterteilt ist, wobei die eine Schicht als strategische Schicht ausgeführt ist, die strategische Funktionen enthält und Vorgaben generiert und die zweite Schicht als operative Schicht ausgeführt ist, welche die operativen Funktionen enthält, die die Vorgaben der strategischen Schicht umsetzen, anzugeben, durch dessen Durchführung ein konsistentes System gebildet wird. Insbesondere soll der Zeitpunkt der Übergabe von diskreten Vorgaben bzw. Zuständen als auch von kontinuierlichen Größen, beispielsweise von Drehmomenten derart bestimmt sein, dass jederzeit ein konsistentes System vorliegt.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere erfindungsgemäße Ausgestaltungen und Vorteile gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Demnach wird im Rahmen des Verfahrens zur Übergabe der Sollwerte und/oder der Sollantriebsstrangzustände der Strategie für die operativen Funktionen in einem Hybridfahrzeug, insbesondere in einem parallelen Hybridfahrzeug umfassend eine Hybridsteuerung, die in mindestens zwei Funktionsschichten unterteilt ist, wobei die eine Schicht als strategische Schicht und die zweite Schicht als operative Schicht ausgeführt ist, vorgeschlagen, in einem ersten Schritt den gewünschten Antriebsstrangzustand von der strategischen Schicht in die operative Schicht zu übertragen, wobei anschließend der überprüfte und als Ziel akzeptierte Antriebsstrangzustand von der operativen Schicht in die strategische Schicht übertragen wird. In einem nächsten Schritt wird der nach dem Wechsel bzw. nach der Umschaltung in den Zielzustand momentan gültige Antriebsstrangzustand von der operativen Schicht in die strategische Schicht übertragen, wobei anschließend in der strategischen Schicht die Sollwerte für kontinuierliche Größen des neuen Zustandes berechnet und in die operative Schicht übertragen werden.
Vorzugsweise wird im letzten Schritt auch der Zustand, für den die Sollwerte gelten, mitgeschickt, so dass der Problempunkt, dass die kontinuierlichen Sollwerte, beispielsweise das Verbrennungsmotormoment und/oder das Elekt- romaschinenmoment, einen sprunghaften Wechsel machen, dadurch entschärft wird.
Durch die erfindungsgemäße Konzeption werden die Abhängigkeiten zwischen operativer Steuerung und Strategie reduziert, da der momentan gültige Antriebsstrangzustand von der operativen Schicht ermittelt wird, wobei diese Information von der strategischen Schicht lediglich zur Berechnung und Vorgabe der Sollwerte benutzt wird.
Des weiteren wird von der operativen Schicht bestimmt, wann die Umschaltung in einen neuen Antriebsstrangzustand erfolgen soll, wobei die von der strategischen Schicht generierten Sollwerte lediglich an die operative Schicht übergeben werden. Da die operative Schicht bestimmt, ab wann ein Zustandswechsel möglich ist, kann hierfür der schnellstmögliche Zeitpunkt verwendet werden.
Gemäß der Erfindung kann in der operativen Schicht eine Umschaltung in den Ziel - Antriebsstrangzustand auch dann erfolgen, wenn der Ziel- Antriebsstrangzustand noch nicht erreicht ist. Beispielsweise kann, wenn gemäß den Vorgaben der strategischen Schicht vom Zustand „elektrisches Fahren" in den Zustand „hybrides Fahren" übergegangen werden soll, von der operativen Schicht bei einem Verbrennungsmotorstart in Schaltung an die strategische Schicht der Zustand „hybrides Fahren" als momentan gültiger Antriebsstrangzustand gemeldet werden (hierbei ist das Getriebe auf Neutral geschaltet und der Verbrennungsmotor noch nicht angelassen).
In vorteilhafter Weise werden durch die Übertragung des momentan gültigen Antriebsstrangzustands von der operativen Schicht in die strategische Schicht keine Übergänge in der Strategie gesteuert.
Während der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens führen Verzögerungen in der Übertragung zwischen strategischer Schicht und operativer Schicht in vorteilhafter Weise nicht zu Problemen hinsichtlich der Konsistenz des Systems. Derartige Verzögerungen können beispielsweise entstehen, wenn die Übertragung zwischen verschiedenen Steuergeräten erfolgt.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Übergabe der Sollwerte und/oder der Sollantriebs- strangzustände der Strategie für die operativen Funktionen in einem Hybridfahrzeug, umfassend eine Hybridsteuerung, die in mindestens zwei Funktionsschichten unterteilt ist, wobei die eine Schicht als strategische Schicht und die zweite Schicht als operative Schicht ausgeführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Schritt der gewünschte Antriebsstrangzu- stand von der strategischen Schicht in die operative Schicht übertragen wird, wobei anschließend der überprüfte und als Ziel akzeptierte Antriebsstrangzu- stand von der operativen Schicht in die strategische Schicht übertragen wird, wobei in einem nächsten Schritt der nach dem Wechsel bzw. nach der Um- schaltung in den Zielzustand momentan gültige Anthebsstrangzustand von der operativen Schicht in die strategische Schicht übertragen wird und wobei anschließend in der strategischen Schicht die Sollwerte für kontinuierliche Größen des neuen Zustandes berechnet und in die operative Schicht übertragen werden.
2. Verfahren zur Übergabe der Sollwerte und/oder der Sollantriebs- strangzustände der Strategie für die operativen Funktionen in einem Hybridfahrzeug, nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass im letzten Schritt auch der Zustand, für den die Sollwerte gelten, an die operative Schicht mitgeschickt wird,
3. Verfahren zur Übergabe der Sollwerte und/oder der Sollantriebs- strangzustände der Strategie für die operativen Funktionen in einem Hybridfahrzeug, nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der momentan gültige Anthebsstrangzustand von der operativen Schicht ermit- telt wird, wobei diese Information von der strategischen Schicht lediglich zur Berechnung und Vorgabe der Sollwerte benutzt wird.
4. Verfahren zur Übergabe der Sollwerte und/oder der Sollantriebs- strangzustände der Strategie für die operativen Funktionen in einem Hybridfahrzeug, nach Anspruch 1 , 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass von der operativen Schicht bestimmt wird, wann die Umschaltung in einen neuen Antriebsstrangzustand erfolgen soll.
5. Verfahren zur Übergabe der Sollwerte und/oder der Sollantriebs- strangzustände der Strategie für die operativen Funktionen in einem Hybridfahrzeug, nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass für einen Zustandswechsel der schnellstmögliche Zeitpunkt verwendet wird.
6. Verfahren zur Übergabe der Sollwerte und/oder der Sollantriebs- strangzustände der Strategie für die operativen Funktionen in einem Hybridfahrzeug, nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der operativen Schicht eine Umschaltung in den Ziel- Antriebsstrangzustand auch dann erfolgen kann, wenn der Ziel- Antriebsstrangzustand noch nicht erreicht ist.
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