DE102010008695A1

DE102010008695A1 - Steuergerät und Verfahren zur Steuerung eines Betriebspunktes eines hybriden Antriebssystems

Info

Publication number: DE102010008695A1
Application number: DE102010008695A
Authority: DE
Inventors: Michael 52070 Stapelbroek
Original assignee: FEV Motorentechnik GmbH and Co KG
Current assignee: FEV Europe GmbH
Priority date: 2010-02-19
Filing date: 2010-02-19
Publication date: 2011-08-25

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Betriebspunktes (BVopt, BVopt1, BVopt2, BVopt3) eines hybriden Antriebssystems eines Fahrzeugs, welches zumindest einen Verbrennungsmotor mit mindestens zwei unterschiedlichen Brennverfahren (BV1, BV2) und mindestens eine zusätzliche Antriebseinheit (ED) umfasst, wobei zumindest in Abhängigkeit eines Fahrerwunschdrehmoments (F) eine Kostenfunktion (K) auf Grundlage eines Optimierungskriteriums berechnet wird und ein optimaler Betriebspunkt (BVopt.) aus der Kostenfunktion (K) ausgewählt wird, so dass eine Summe aus dem Drehmoment (M) des Verbrennungsmotors und/oder eine Summe aus dem Drehmoment (M) der Antriebseinheit dem Fahrerwunschdrehmoment (F) entspricht. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Steuergerät zur Optimierung eines Betriebspunktes eines hybriden Antriebssystems.

Description

Die Erfindung betrifft ein Steuergerät sowie ein Verfahren zur Steuerung eines Betriebspunktes eines hybriden Antriebssystems eines Fahrzeuges, welches zumindest einen Verbrennungsmotor mit mindestens zwei unterschiedlichen Brennverfahren und mindestens eine zusätzliche Antriebseinheit umfasst.
Unter hybriden Antriebssystemen sind Antriebssysteme zu verstehen, die zumindest eine Verbrennungskraftmaschine und mindestens einen weiteren Antrieb, wie zum Beispiel einen Elektromotor umfassen, die miteinander gekoppelt sind. Eine Verbrennungskraftmaschine ist mit verschiedenen Brennverfahren betreibbar. Mit Brennverfahren wird bei Verbrennungsmotoren der Ablauf bezeichnet, mit dem die Verbrennung des Brennstoffs im Motor erfolgt. Als beispielhaft zu nennen sind hierbei die Schichtladung, wie sie beispielsweise beim FSI-Ottomotor vorkommt, das BPI-Brennverfahren, das ebenfalls beim Ottomotor eingesetzt wird, die homogene Kompressionszündung, die bei Otto- und Dieselmotoren eingesetzt wird, und das strahlgeführte Brennverfahren für Ottomotoren. Die homogene Kompressionszündung (HCCI oder CAI) bezeichnet das Konzept für einen Motor, bei dem die Verbrennung eines homogenen Gemisches gleichzeitig im gesamten Brennraum beginnt. Ein primäres Ziel dieser Entwicklung ist die Senkung des Schadstoffausstoßes. Im Gegensatz hierzu wird bei dem Verfahren der Schichtladung der Kraftstoff so aufbereitet, dass im Bereich der Zündkerze ein zündfähiges Gemisch vorliegt, während der übrige Brennraum ein sehr mageres, schwer zündfähiges Gemisch aufweist.
Die Erfindung bezieht sich auf einen Verbrennungsmotor, der mit mindestens zwei unterschiedlichen Brennverfahren betreibbar ist. Für den Übergang zwischen den Brennverfahren und den unterschiedlichen, untereinander kombinierbaren Betriebsarten sind besondere Regelalgorithmen erforderlich, um hier jeweils verbrauchs- und/oder emissionsoptimal zu fahren. So ist der Übergang zwischen zwei Brennverfahren durch das Umschalten der Nockenwellenhubkurven mittels Schaltventilen realisierbar. Dabei erfordert das Umschalten unter Umständen eine gewisse Zeit, wobei Umschaltkosten berücksichtigt werden müssen, da sich der Betriebspunkt im Ziel-Brennverfahren nicht unmittelbar einstellen kann. Besonders bevorzugt wird das Steuergerät beziehungsweise das Verfahren zur Steuerung eines Betriebspunktes bei Fahrzeugen, insbesondere Kraftfahrzeugen, eingesetzt, die mit einem automatisierten Handschaltgetriebe oder einem Automatikgetriebe versehen sind. Unter Betriebsverfahren ist eine Kombination der eingesetzten Antriebe zu verstehen, so kann ein Betriebsverfahren ein ausschließlicher elektrischer Antrieb, wie auch kombinierter elektrischer und verbrennungsmotorischer Antrieb sein. Wird in einem Betriebsverfahren das hybride Antriebssystem mit einem verbrennungsmotorischen Antrieb betrieben, so kann der verbrennungsmotorische Antrieb mit unterschiedlichen Brennverfahren betrieben werden. Gemäß der Erfindung sind beliebige Kombinationen der Antriebe innerhalb des Betriebsverfahrens vorstellbar.
Hybride Antriebssysteme in Fahrzeugen sind sehr komplex, so dass das Auffinden optimaler Betriebspunkte unter Berücksichtigung der Wirkungsgrade in der Energieflusskette und deren Verlustleistungen aufwendig ist. Aus der DE 199 38 623 C2 ist ein hybrides Antriebssystem bekannt, das ein System zur Minimierung der Verlustleistung des Antriebssystems beinhaltet. Dabei wird nicht zwingend ein optimaler Betriebspunkt verwendet, sondern ein lokal optimaler Betriebspunkt. Die Entscheidung über den Betriebspunkt wird abhängig von den Systemgrenzen getroffen, um eine kontinuierliche Ladestrategie für eine Batterie des hybriden Antriebssystems zu erhalten.
Ein System, bei dem eine verbrauchskostenoptimierte Betriebsstrategie für ein Antriebssystem aus einem Verbrennungsmotor und einer Energiespeichereinheit erfolgt, ist in der US 5,820,127 beschrieben. Dabei werden sämtliche Energien und Energieflüsse auf ein Kraftstoffkostenäquivalent umgerechnet und die Betriebsstrategie wird so realisiert, dass dieses Kraftstoffkostenäquivalent zu möglichst vielen Zeitpunkten des Betriebs minimal ist.
Eine Vorrichtung zur Ermittlung eines optimalen Betriebspunktes eines Antriebssystems mit mehreren Komponenten ist in der DE 197 03 863 A1 beschrieben, wobei der Betriebspunkt hinsichtlich eines Satzes von Bewertungsgrößen, wie beispielsweise Gesamtwirkungsgrad, Motorwirkungsgrad, Emissionsverhalten ermittelt wird.
Als nachteilig bei all diesen bekannten Verfahren kann angesehen werden, dass zwar eine Optimierung eines Betriebspunktes angestrebt wird, darüber hinaus die Antriebssysteme aber auf die Auswahl einer Betriebsart beschränkt sind. Bekannte Verfahren optimieren somit lediglich eine Betriebsart.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, mit dem zu jedem Zeitpunkt ein optimaler Betriebspunkt für das hybride Antriebssystem, in Abhängigkeit des Fahrerwunschdrehmomentes ermittelt und bereit gestellt werden kann. Darüber hinaus ist es Aufgabe der Erfindung ein Steuergerät zur Optimierung eines Betriebspunktes eines hybriden Antriebssystems bereit zu stellen, mit dem zu jedem Zeitpunkt ein optimaler Betriebspunkt ansteuerbar ist.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Steuerung eines Betriebspunktes eines hybriden Antriebssystems eines Fahrzeugs gemäß dem Patentanspruch 1 und einem Steuergerät gemäß dem Patentanspruch 16 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind den jeweiligen Unteransprüchen zu entnehmen. Die einzelnen Merkmale in den Ansprüchen sind jedoch nicht auf diese beschränkt, sondern können mit anderen Merkmalen aus der nachfolgenden Beschreibung wie auch aus den Unteransprüchen zu weiteren Ausgestaltungen verknüpft werden.
Einleitend sei darauf hingewiesen, dass das in den Ansprüchen beschriebene hybride Antriebssystem in der Beschreibung, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen vornehmlich anhand eines Verbrennungsmotors und einer zusätzlichen Antriebseinheit in Form eines Elektromotors dargestellt ist. Dies beschränkt das Verfahren zur Steuerung wie auch das Steuergerät aber nicht. So ist die vorliegende Erfindung auch für hybride Antriebssysteme, die beispielsweise aus einem Verbrennungsmotor und einem Brennstoffzellensystem gebildet sind. Diesbezüglich wird das hybride Antriebssystem aus einem Verbrennungsmotor mit mindestens zwei unterschiedlichen Brennverfahren und mindestens einer zusätzlichen Antriebseinheit gebildet. So beziehen sich die Patentansprüche auf Fahrzeuge, wobei bevorzugt Kraftfahrzeuge und noch bevorzugter Personenkraftwagen zu nennen sind. Das Verfahren sowie das Steuergerät gemäß der Erfindung ist aber ebenso auf stationäre Anwendungen oder einen Flugbetrieb anwendbar.
Ein Verfahren, das die genannte Aufgabe löst, ist ein Verfahren zur Steuerung eines Betriebspunktes eines hybriden Antriebssystems eines Fahrzeugs, welches zumindest einen Verbrennungsmotor mit mindestens zwei unterschiedlichen Brennverfahren und mindestens eine zusätzliche Antriebeinheit umfasst, wobei zumindest in Abhängigkeit eines Fahrerwunschdrehmoments eine Kostenfunktion auf Grundlage eines Optimierungskriteriums berechnet wird und ein optimaler Betriebspunkt aus der Kostenfunktion ausgewählt wird, so dass eine Summe aus dem Drehmoment des Verbrennungsmotors und/oder eine Summe aus dem Drehmoment der Antriebseinheit dem Fahrerwunschdrehmoment entspricht. Bestimmende Größe für die Kostenfunktion ist das Fahrerwunschdrehmoment, welches zum Beispiel durch ein Kombinieren des Drehmoments eines Elektromotors und eines Verbrennungsmotors erbracht wird. Aus der Kombination bzw. Addition der Drehmomente resultiert ein Freiheitsgrad im Antriebsstrang. Die Kostenfunktion wird hierbei auf Grundlage eines Optimierungskriteriums berechnet und ein optimaler Betriebspunkt aus der Kostenfunktion ausgewählt. Wird beispielsweise als Optimierungskriterium der Kraftstoffverbrauch gewählt, so ergibt sich in Abhängigkeit des Betriebszustandes des Antriebssystems eine Funktion beziehungsweise ein Polynom, der ein Minimum aufweist, das in Bezug auf die Kosten und das Betriebsverhalten ein aktuelles Optimum darstellt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ergibt sich dann ein Vorteil, wenn auf Grundlage des optimalen Betriebspunktes eine Auswahl über den Betriebspunkt und/oder eine Betriebsart des Kraftfahrzeuges getroffen wird. Vorteilhaft ist es hierbei, dass nicht nur ein optimaler Betriebspunkt auf Grundlage der berechneten Kostenfunktion im Antriebssystem einstellbar ist, sondern dass auch eine Betriebsart auswählbar ist. Es kann unter Berücksichtigung einer wahrscheinlichen Aufenthaltszeit und/oder einer Aufkumulierung der Kosten eine Auswahl und eine Optimierung der Betriebsart erfolgen. Als Betriebsarten sind ein rein elektrischer Antrieb, ein kombinierter elektrischer und verbrennungsmotorischer Antrieb sowie ein rein verbrennungsmotorischer Antrieb auswahlbar. Darüber hinaus kann der Verbrennungsmotor mit unterschiedlichen Brennverfahren betrieben werden. Hierbei ist der Verbrennungsmotor beispielsweise im CAI-Verfahren oder FSI-Verfahren betreibbar. Mittels des Verfahrens ist es somit möglich aus einer Vielzahl von Betriebsarten die optimale Betriebsart und in Bezug auf das Brennverfahren das optimale Brennverfahren auszuwählen. Hierbei sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die genannten beispielhaften Betriebsarten nicht beschränkend aufgezählt wurden, sondern dass beliebige Kombinationen der Betriebsarten möglich sind. So ist als Betriebspunkt beispielsweise ein Betriebspunkt auswählbar, bei dem das hybride Antriebssystem mit einem Verbrennungsmotor betrieben wird, der nach dem CAI-Brennverfahren betrieben wird und gleichzeitig mittels eines Elektromotors angetrieben wird. Die Steuerung hat somit die Wahl zwischen mehreren Brennverfahren und elektrischem Verfahren als Systemzustände.
Darüber hinaus ergibt sich ein Vorteil dann, wenn das Verfahren zur Steuerung als Optimierungskriterium einen Kraftstoffverbrauch und/oder eine Emission und/oder eine Fahrbarkeit und/oder ein Fahrgeräusch verwendet. Wird als Optimierungskriterium der Kraftstoffverbrauch gewählt, so ergibt sich bei der Berechnung der Kostenfunktion eine Betriebsart, die auch als Betriebsverfahren oder Betriebsmodus bezeichenbar ist, mit einem optimalen Betriebspunkt, bei dem für die gegenwärtige Betriebsart des Antriebssystems ein minimaler Kraftstoffverbrauch erzielt wird. Es ist aber auch vorstellbar, dass beispielsweise als Optimierungskriterium das Fahrgeräusch verwendet wird, so dass mittels der Kostenfunktion sämtliche Kriterien, zum Beispiel mittels einer Anzahl von Sensoren oder aus vorliegenden Kennfeldern, genommen werden, um einen optimalen Betriebspunkt zu bestimmen, der ein minimales Fahrgeräusch hervorruft.
Weiterhin vorteilhaft ist es, wenn das Verfahren für alle möglichen Brennverfahren der Verbrennungskraftmaschine und Betriebsarten eine Kostenfunktion berechnet wird. In dieser Ausführungsvariante der Erfindung wird mittels des Verfahrens zur Steuerung eines Betriebspunktes eines hybriden Antriebssystems für jedes mögliche Brennverfahren der Verbrennungskraftmaschine eine Kostenfunktion berechnet. Neben den Brennverfahren werden ebenfalls Kostenfunktionen für die unterschiedlichen Betriebsarten berechnet, so dass eine Vielzahl von Betriebspunkten zur Auswahl des optimalen Betriebspunktes zur Verfügung steht. Gegenüber bekannten Verfahren ergibt sich somit der Vorteil, dass aus einer Vielzahl von Betriebspunkten ein optimaler Betriebspunkt auf Grundlage des Optimierungskriteriums auswählbar ist.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich dann, wenn die Kostenfunktion auf Grundlage eines Kraftstoffmassenstroms und/oder einer aktuellen Batterieleistung berechnet wird, wobei der Kraftstoffmassenstrom und/oder die aktuelle Batterieleistung als gewichtetes Kraftstoffmassenstromäquivalent in der Berechnung der Kostenfunktion berücksichtigt werden. Die Kostenfunktion variiert den Freiheitsgrad innerhalb der Komponenten bzw. Systemgrenzen. Für jeden Variationsschritt berücksichtigt die Kostenfunktion den aktuellen Kraftstoffmassenstrom des Motors und die aktuelle Batterieleistung, die als gewichtetes Kraftstoffmassenstromäquivalent in die Kostenfunktion eingeht. Über die Gewichtung wird das Verhältnis von Batterieleistung zu der erbrachten Leistung des Motors durch den Kraftstoff bestimmt. Die Kostenfunktion berücksichtigt somit einerseits den Kraftstoffmassenstrom und die aktuelle Batterieleistung, so dass ein optimaler Betriebspunkt für das hybride Antriebssystem auf Grundlage dieser Basiswerte bestimmbar ist.
Das Verfahren zur Steuerung eines Betriebspunkts erfährt dann einen Vorteil, wenn die Kostenfunktion auf Grundlage von Komponentenkosten des Antriebssystems berechnet wird, wobei die Komponentenkosten über Kennfelder oder angenäherte Polgnome ermittelt werden. Die Bestimmung der einzelnen Komponentenkosten ist wahlweise über Kennfelder oder durch angenäherte Polgnome durchzuführen. Entscheidend hierbei ist die Verfügbarkeit der Systemkomponenten im Fahrzeug, das heißt die Hardwareverfügbarkeit. Je nach Anzahl der Komponenten im hybriden Antriebssystem und/oder der Rechner- bzw. Speicherkapazitäten der Steuerung können die Komponentenkosten als Kennfelder ermittelt werden. Darüber hinaus können die Komponentenkosten auch über berechnete angenäherte Polgnome ermittelt werden, das heißt die Komponentenkosten werden nicht aus hinterlegten Kennfeldern für die Komponenten des Antriebssystems unmittelbar entnommen, sondern unmittelbar berechnet. Gibt beispielsweise der Fahrer mittels eines Fahrpedals ein Fahrerwunschdrehmoment vor, so wird einerseits auf Grundlage eines Optimierungskriteriums eine Kostenfunktion berechnet, die aber gleichzeitig die Komponentenkosten mit berücksichtigt. Innerhalb der Systemgrenzen und Größen ermittelt die Steuerung dann eine Kostenfunktion für das aktive Betriebsverfahren, woraus dann ein Optimum des Betriebsverfahrens ermittelbar ist. Das Optimum des Betriebsverfahrens wird dann als optimaler Betriebspunkt für den Betrieb des hybriden Antriebssystems des Fahrzeugs verwendet.
Ein weiterer Vorteil des Verfahrens ergibt sich dann, wenn neben der Ermittlung eines optimalen Betriebspunktes auf Grundlage der Kostenfunktion die zeitliche Entwicklung des Fahrerwunschdrehmomentes geschätzt wird. Vorteilhaft ist es, wenn mittels eines Prädikationsverfahrens die zeitliche Entwicklung des Fahrerwunschdrehmoments berechnet, vorzugsweise geschätzt wird und ein präzidiertes Optimum des Betriebsverfahrens ermittelt wird und das präzidierte Optimum in einer Entscheidungsfunktion mit dem Optimum der Kostenfunktion verglichen und ein optimaler Betriebspunkt bestimmt wird. Wird zusätzlich mit Hilfe eines Prädikationsverfahrens die zeitliche Entwicklung des Fahrerwunschdrehmomentes geschätzt, so steht eine weitere Größe zur Bestimmung des optimalen Betriebspunktes zur Verfügung. In die Berechnung des optimalen Betriebspunktes geht somit eine vorausschauende Ermittlung eines Betriebspunktoptimums mit ein, wobei eine Abschätzung vorgenommen wird, wie sich das Betriebsverhalten entwickelt. Entsprechend der Vorgehensweise bei der Ermittlung der Kostenfunktion auf Grundlage eines Optimierungskriteriums für das aktive Betriebsverfahren wird mittels der Prädikation abgeschätzt, wie sich der optimale Betriebspunkt zeitlich entwickeln kann. Der Steuerung steht somit zur Auswahl des optimalen Betriebspunktes nicht nur der mittels der Kostenfunktion auf Grundlage des Optimierungskriteriums berechnete Betriebspunkt zu Verfügung, sondern auch die prädizidierte Größe als Betriebspunkt zur Entscheidung über den optimalen Betriebspunkt für das Betriebsverfahren.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich für das Verfahren dann, wenn mittels des Prädikationsverfahrens für alle Betriebsarten und Brennverfahren ein prädizidiertes Optimum ermittelt wird und jedes prädizidierte Optimum mit dem jeweiligen Optimum der Kostenfunktion in einer Entscheidungsfunktion verglichen wird und mittels der Entscheidungsfunktion ein optimaler Betriebspunkt bestimmt wird. Neben der Möglichkeit des Vergleichs zwischen dem optimalen Betriebspunkt für das aktive Betriebsverfahren und dem prädizidierten Wert in Bezug auf das aktive Betriebsverfahren können gemäß dieser Aufführungsvariante für alle Betriebs- und Brennverfahren ein prädizidiertes Optimum berechnet werden. Für das aktive Betriebsverfahren sowie die inaktiven Betriebsverfahren ergeben sich dann zusätzliche optimale Betriebspunkte. Die so ermittelten Betriebspunkte werden an eine Entscheidungsfunktion übergeben, die aus den optimalen Betriebspunkten den bestmöglichen Betriebszustand, der auch als Betriebmodus bezeichenbar ist, auswählt. Die Wahl des Betriebspunktes durch die Entscheidungsfunktion kann dabei neben den reinen Kosten der optimalen Betriebspunkte aller möglichen Betriebszustände bzw. Betriebsverfahren bzw. Betriebsarten auch die Systemgrenzen und/oder Umschaltkosten und/oder Aufenthaltwahrscheinlichkeiten und/oder Komfortanforderungen berücksichtigen.
Ein Vorteil ergibt sich dann, wenn mittels der Entscheidungsfunktion zusätzliche Kosten einer Umschaltung zwischen unterschiedlichen Betriebs- und/oder Brennverfahren berücksichtigt werden. Dazu werden die zusätzlichen Kosten einer Umschaltung zwischen zwei Betriebsverfahren als zusätzliche Kosten, das heißt Strafkosten auf die Kosten des nichtaktiven Betriebsverfahrens hinzugezählt. Die Kosten des nichtaktiven Betriebsverfahrens werden folglich künstlich verteuert, so dass diese nichtaktiven Betriebsverfahren eine Schalthysterese später erreichen. Befindet sich das hybride Antriebssystem in einem ersten Betriebsverfahren und wird mittels der Kostenfunktion berechnet, dass ein zweites Betriebsverfahren einen optimaleren Betriebspunkt bereitstellen könnte, so werden neben den reinen Kosten die Umschaltkosten auf den nichtaktiven Betriebsverfahrens aufgerechnet, so dass es möglich ist, dass obwohl ein aktives Betriebsverfahren nicht den optimalen Betriebspunkt darstellt, dieses Betriebsverfahren beibehalten wird. Die Umschaltkosten verhindern dabei ein Umschalten auf das zweite Betriebsverfahren, da sie das zweite Betriebsverfahren künstlich verteuern.
Ein weiterer Vorteil des Verfahrens kann sich dann ergeben, wenn mittels der Entscheidungsfunktion eine zeitliche Akkumulierung eines Kostenvorteils eines inaktiven Betriebsverfahrens oder Betriebsmodus in Bezug auf ein aktives Betriebsverfahren oder Betriebsmodus durchgeführt wird, wenn die Kosten des inaktiven Betriebsmodus zuzüglich der Umschaltkosten höher liegen als die Kosten des aktiven Betriebsmodus. Ergibt sich ein Kostenvorteil eines nichtaktiven Betriebsmodus zu den reinen Kosten des aktiven Betriebsmodus, liegen aber die Kosten des nichtaktiven Betriebsmodus zuzüglich der Schaltschwelle oberhalb der Kosten des aktiven Betriebsmodus, so erfolgt eine zeitliche Aufkumulierung des Kostenvorteils, die zu einem sukzessiven Abbau der Schaltschwelle führt. Befindet sich beispielsweise das hybride Antriebssystem in einem Betriebsmodus, in dem das Fahrzeug mittels des elektrischen Antriebs bewegt wird, und ergibt die Berechnung der Kostenfunktion bzw. letztlich die Entscheidungsfunktion einen optimalen Betriebspunkt, der geringere Kosten aufweist als der aktive Betriebsmodus, wobei die Schalthysterese bzw. die Umschaltkosten ein Umschalten verhindern, so erfolgt ein sukzessiver Abbau der Schaltschwelle. Mit anderen Worten, werden die Umschaltkosten sukzessive verringert, und die Schaltschwelle durch zeitliche Aufkumulierung des Kostenvorteils abgebaut.
Ein weiterer Vorteil des Verfahrens ergibt sich dann, wenn mittels der Entscheidungsfunktion eine wahrscheinliche Aufenthaltsdauer in einem Betriebsmodus berücksichtigt wird. In einer Ausführungsvariante wird zusätzlich bestimmt, welche Aufenthaltdauer in einem Betriebsmodus zu erwarten ist. Diese Information wird zusätzlich als Schaltkriterium genutzt. Es wird also nur in einen nichtaktiven Betriebsmodus geschaltet, wenn die wahrscheinliche Aufenthaltsdauer von ausreichend langer Dauer ist. Befindet sich das Fahrzeug zu einem Zeitpunkt t in einem ersten Betriebsmodus, und gilt es als wahrscheinlich, dass die Aufenthaltsdauer zu einem weiteren Zeitpunkt t + 1 in einen anderen Betriebsmodus wechselt, wie dies beispielsweise bei einer Beschleunigung des Kraftfahrzeugs vorstellbar ist, so berücksichtigt dies die Entscheidungsfunktion. In jedem Fall kann ein Erreichen von Komponenten oder Systemgrenzen dazu führen, dass ein eingeschränkt möglicher Betriebszustand verlassen werden muss, obwohl er kostengünstiger wäre. Im stationären Betrieb würde die wahrscheinliche Aufenthaltsdauer derart berücksichtigt, dass ein Betriebsmodus beibehalten werden würde.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich dann, wenn mittels der Entscheidungsfunktion eine Komfortfunktion berücksichtigt wird, wobei Betriebsmodi unabhängig von der Kostenfunktion unberücksichtigt bleiben. Es ist somit mittels der Entscheidungsfunktion möglich, bestimmte Betriebs- und/oder Brennverfahren auszublenden, wenn aus Komfortüberlegungen ein optimaler Betriebspunkt in einem Betriebsmodus nicht gewünscht wird. So sind Betriebsverfahren wie auch Brennverfahren ausschließbar und stehen zur Berechnung eines Optimums mittels der Kostenfunktion nicht zur Verfügung. Ein derartiger Zustand einer Komfortfunktion wäre beispielsweise dann gegeben, wenn ein Fahrer des Fahrzeugs einen Sportmodus auswählt, so dass ein optimaler Betriebspunkt stets nach der Vorgabe einer hohen Beschleunigung auszuwählen ist. Durch die Auswahl des Fahrers werden somit Betriebs- und/oder Brennverfahren bei der Kostenfunktion nicht berücksichtigt.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des Verfahrens besteht darin, das Prädikationsverfahren unter Zuhilfenahme eines Navigationssystems einzusetzen. Unter Zuhilfenahme des Navigationssystems ist eine Route für das Betriebssystem vorhersehbar. Liegen beispielsweise Höhendaten für eine zu absolvierende Route vor, so kann die Betriebsstrategie gezielt auf die Route optimiert werden. So ist es beispielhaft möglich bei einer langen Bergfahrt die Batterieentladung stärker zuzulassen, wenn mittels des Navigationsverfahrens erkennbar ist, dass in Kürze eine Bergfahrt zu erwarten ist, bei der eine große Menge an Energie rekupierbar ist.
Ein Steuergerät, das die genannte Aufgabe löst, ist ein Steuergerät zur Optimierung eines Betriebspunktes eines hybriden Antriebssystems eines Fahrzeugs, wobei das Antriebssystem aus mindestens einem Verbrennungsmotor mit mindestens zwei unterschiedlichen Brennverfahren und mindestens einer weiteren Antriebseinheit gebildet ist und das Steuergerät mit mindestens zwei Komponenten des Antriebssystems elektronisch, elektromagnetisch, akustisch oder optisch verbunden ist, wobei mittels des Steuergeräts eine Kostenfunktion berechenbar ist und die Kostenfunktion eine Maßangabe für ein Optimierungskriterium ist und die Kostenfunktion eine Summe aus dem Drehmoment des Verbrennungsmotors und/oder eine Summe aus dem Drehmoment der Antriebseinheit dem Fahrerwunschdrehmoment entspricht. Durch das Steuergerät ist nun die Möglichkeit geschaffen, einen optimalen Betriebspunkt für ein hybrides Antriebssystem zur Verfügung zu stellen. Es ist somit möglich, zu jedem Zeitpunkt den optimalen Betriebspunkt für das Hybridsystem, bestehend zum Beispiel aus einem elektrischen Antrieb und einem Verbrennungsmotor, in Abhängigkeit eines Fahrerwunschdrehmoments zu ermitteln und an das Antriebssystem weiterzuleiten.
Vorteilhaft ist es auch, wenn das Steuergerät eine Einheit zur Bestimmung einer zeitlichen Entwicklung eines Fahrerwunschdrehmomentes, insbesondere eine Prädikationseinheit, umfasst. Mit der Integrierung einer Prädikationseinheit in das Steuergerät ist die Möglichkeit geschaffen, die zeitliche Entwicklung des Fahrerwunsches abzuschätzen und bei einer Entscheidung für einen optimalen Betriebspunkt des hybriden Antriebssystems auszuwählen.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich dann, wenn das Steuergerät eine Einheit zur Bestimmung einer zeitlichen Entwicklung unter Berücksichtigung der geographischen Gegebenheiten, insbesondere ein Navigationsgerät, umfasst. Durch den Einsatz eines Navigationssystems wird zum Beispiel die zeitliche Entwicklung des Ladezustands der Batterie vorhersehbar. Wird beispielsweise zum Überfahren einer Bergkuppe eine hohe Energiemenge aus der Batterie ausgegeben, so ist mit Hilfe des Navigationsgeräts vorherbestimmbar, dass während einer folgenden Abfahrt die Energie rekupierbar ist.
Ein vorteilhaftes Steuergerät ergibt sich dann, wenn das Steuergerät eine Einheit zur Entscheidung über unterschiedliche berechnete und/oder geschätzte und/oder bekannte Betriebspunkte, insbesondere eine Entscheidungsfunktionseinheit, umfasst. Mittels einer Entscheidungsfunktionseinheit ist es möglich, mittels des Steuergeräts einerseits auf Kennfelder und/oder angenäherte Polgnome und andererseits auf mittels einer Kostenfunktion oder einer Prädikationseinheit ermittelte Betriebspunkte zurückzugreifen und aus der Vielzahl der Informationen einen optimalen Betriebspunkt für eine Betriebs- und/oder ein Brennverfahren zu ermitteln.
Nachfolgend soll die Auswahl eines Betriebspunktes auf Grundlage einer allgemeinen Kostenfunktion an einem Beispiel verdeutlicht werden. Eine allgemeine Kostenfunktion berechnet sich wie folgt: ϕ(t) = ṁ_ICE + ṁ_equ,BAT ϕ(t) = P_eff,ICE + P_loss,ICE + a·(P_eff,EL + P_loss,EL)
Beispiel 1:

P_Gesamt = 20 kW, P_ICE = 20 kW, P_EL = 0 kW ϕ(t) = P_eff,ICE + P_loss,ICE + a·(P_eff,EL + P_loss,EL) ϕ(t) = 30 kW + 60 kW ϕ(t) = 80 kW

Beispiel 2:

P_Gesamt = 20 kW, P_ICE = 30 kW, P_EL = –10 kW ϕ(t) = P_eff,ICE + P_loss,ICE + a·(P_eff,EL + P_loss,EL) ϕ(t) = 30 kW + 60 kW + 3·(–10 kW + 1 kW) ϕ(t) = 63 kW

ϕ(t)

= Kostenfunktion

ṁ

_ICE = Kraftstoffmassenstrom-Äquivalent, Verbrennungskraftmaschine

ṁ

_equ,BAT = Kraftstoffmassenstrom-Äquivalent, Batterie

α

= Korrekturfaktor (Beispiel a = 3)

P

_eff,ICE = Effektive Leistung, Verbrennungskraftmaschine

P

_loss,ICE = Verlustleistung, Verbrennungskraftmaschine

P

_eff,EL = Effektive Leistung, Elektrischer Antrieb

P

_loss,EL = Verlustleistung, Elektrischer Antrieb

P

_Gesamt = Gesamtleistung, Antrieb

P

_ICE = Leistung, Verbrennungskraftmaschine

P

_EL = Leistung, Elektrischer Antrieb

Der Wirkungsgrad der Verbrennungskraftmaschine steigt von 25% im Beispiel 1 durch die Lastpunktanhebung auf 33% in Beispiel 2. Durch die elektrische Regeneration wird die überschüssige Leistung in der Batterie gespeichert. Das Kraftstoffmassenstrom-Äquivalent wird mit dem Korrekturfaktor a = 3 korrigiert. In diesem Beispiel wäre der Betriebspunkt in Beispiel 2 auszuwählen, da sich aus der Kostenfunktion eine niedrigere Leistung errechnet als im Beispiel 1.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert, aus denen weitere Ausgestaltungen hervorgehen. Die dort dargestellten Weiterbildungen sind jedoch nicht beschränkend, vielmehr können die dort jeweils beschriebenen Merkmale untereinander und mit den oben beschriebenen Merkmalen zu weiteren Ausgestaltungen kombiniert werden. Des Weiteren sei darauf hingewiesen, dass die in der Figurenbeschreibung angegebenen Bezugszeichen den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung nicht beschränken, sondern lediglich auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele verweisen. Es zeigt:
1 eine Darstellung einer Optimierung eines Betriebspunkts mit Hilfe der Kostenfunktion,
2 eine Darstellung einer Prädikation eines Betriebspunktoptimums,
3 ein Diagramm mit ermittelten Betriebspunkten so wie einer Entscheidungsfunktion zur Bestimmung eines optimalen Betriebspunkts,
4 ein Diagramm zur Darstellung unterschiedlicher Kosten unterschiedlicher Betriebsarten als Grundlage für die Funktion des Entscheiders,
5 ein Diagramm zur Darstellung zur Wirkungsweise der Entscheiderfunktion,
6 ein Diagramm zur Darstellung zur Bestimmung eines Schaltzeitpunkts in Bezug auf unterschiedliche Betriebsverfahren bzw. Brennverfahren und
7 eine Abbildung zur Darstellung eines Fahrerwunschdrehmoments zu unterschiedlichen Zeitpunkten im Kennfeld eines Motors.
Die 1 zeigt einen Ablauf zur Bestimmung eines optimalen Betriebspunktes mittels einer Kostenfunktion K auf Grundlage eines Optimierungskriteriums. Als Eingangsgröße dient hierbei das Fahrerwunschdrehmoment F, das als bestimmende Größe für die Kostenfunktion K in die Berechnung mit einfließt. Die Kostenfunktion K wird beispielsweise auf Grundlage des Optimierungskriteriums des Kraftstoffverbrauchs berechnet. Als weitere Einflussgrößen auf die Kostenfunktionen fließen die Systemgrenzen und -größen S als Werte und Grenzen in die Kostenfunktion K mit ein. Eine sich aus der Kostenfunktion ergebende Kurve ist in die 1 in ein Diagramm eingetragen worden. Das Diagramm zeigt in der Ordinate die Kosten K und in der Abszisse einen Wert der Einflussgröße des Optimierungskriterium für das aktuelle Betriebsverfahren BV. Ein Algorithmus wählt den optimalen Betriebspunkt BV_opt aus der Kostenfunktion aus und wird daher Optimierung genannt. Das Optimum stellt den optimalen Betriebspunkt BV_opt für das derzeitige Betriebsverfahren BV dar und wird als Ausgangsgröße BV_opt zur Steuerung eines hybriden Antriebssystems eines Fahrzeugs verwendet.
In der 2 ist schematisch der Ablauf eines Prädikationsverfahrens zur Bestimmung eines Betriebspunktoptimums wiedergegeben. Ausgangsgröße ist wiederum das Fahrerwunschdrehmoment F, auf dessen Grundlage eine Prädikation P, das heißt eine zeitliche Entwicklung des Fahrerwunschdrehmoments F abgeschätzt wird. Auf Grundlage der geschätzten zeitlichen Entwicklung des Fahrerwunschdrehmomentes F wird wiederum mittels der Kostenfunktion ein prädizierter optimaler Betriebspunkt BV_P ermittelt. Das Ergebnis dieser prädizidierten Größe kann dann wiederum zur Steuerung des hybriden Antriebssystems verwendet werden. Hierbei ist mittels eines Entscheiders E abzuwägen, welcher der ermittelten Betriebspunkte BV_opt. oder BV_P den optimalen Betriebspunkt für den aktuellen Betrieb des Fahrzeugs darstellt.
In der 3 ist ein Flussdiagramm wiedergegeben, das ausgehend vom Fahrerwunschdrehmoment F den optimalen Betriebspunkt BV_opt mittels Kostenfunktion K und Otpimierungskriterium, Prädikation P und Entscheider E bestimmt. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind für einige oder alle Betriebs- und/oder Brennverfahren mittels einer Kostenfunktion optimale Betriebspunkte bestimmbar. Ausgangspunkt und bestimmende Größe ist das Fahrerwunschdrehmoment F, auf dessen Grundlage ein optimaler Betriebspunkt BV_opt. bestimmt wird. Wird nun wie in 3 dargestellt für das Betriebsverfahren BV1 mittels einer Kostenfunktion ein optimaler Betriebspunkt BV_opt.1 bestimmt, so wird dieser an den Entscheider E weitergeleitet, wie dies beispielhaft dargestellt ist. Zum ersten Betriebsverfahren BV1 wird parallel dazu mittels einer ersten Prädikation P1 die zeitliche Entwicklung des ersten Betriebsverfahrens BV1 abgeschätzt und eine prädizierte Größe als Betriebspunkt BV_P1 ermittelt. Diese Größe wird wiederum an den Entscheider E weitergeleitet, wie dies beispielhaft dargestellt ist. Das erste Betriebsverfahren BV1 kann beispielsweise ein CAI-Verfahren eines Verbrennungsmotors sein. Als zweites Betriebsverfahren BV2 für den Verbrennungsmotor ist beispielsweise ein FSI-Verfahren vorstellbar. Für das zweite Betriebsverfahren BV2 wird ebenfalls eine zweite Prädikation P2 vorgenommen, so dass eine zweite prädizierte Größe BV_P2 an den Entscheider E weitergeleitet werden kann. Es ergeben sich für das erste Betriebsverfahren BV1 und das zweite Betriebsverfahren BV2 jeweils zwei optimale Betriebspunkte BV_opt.1 und BV_opt.2 sowie zwei prädizierte Betriebspunkte BV_P1 und BV_P2. Als weitere Antriebseinheit ist hier beispielsweise ein elektrisches Fahren ED (Electric Drive) im hybriden Antriebssystem vorgesehen. Auch für das elektrische Antriebssystem ED, das beispielsweise ein Elektromotor oder eine Brennstoffzelle sein kann, wird ein optimaler Betriebspunkt bezogen auf das Fahrerwunschdrehmoment F ermittelt und als optimaler Betriebspunkt BV_opt3 an den Entscheider E übermittelt. Parallel dazu erfolgt ebenfalls eine Prädikation in Bezug auf den elektrischen Antrieb ED, wobei der optimale, prädizierte Betriebspunkt BV_P3 ebenfalls an den Entscheider E weitergeleitet wird.
Wie vorstehend beschrieben und mittels des Feldes S dargestellt, fließen in die Berechnung der Betriebsverfahren oder Brennverfahren ebenfalls die Systemgrößen und/oder Systemgrenzen S als Rechengrößen mit ein. In dem Entscheider E bestimmt eine Entscheidungsfunktion über den aus den Betriebsverfahren und Betriebsarten ermittelten Betriebspunkten den optimalen Betriebspunkt BV_opt. Die Entscheidungsfunktion wird hierbei durch Betriebsgrenzen, Schaltkosten beziehungsweise Umschaltkosten und Komfortbedingungen, die gemeinsam als D bezeichnet sind, mit berücksichtigt. Die Entscheidungsfunktion vergleicht dazu zu jedem Zeitpunkt die Kosten der verschiedenen Betriebszustände BV1, BV2 und ED.
In der 4 ist die Funktion des Entscheiders E in Bezug auf die unterschiedlichen Betriebsarten und Betriebsverfahren wiedergegeben. Das Diagramm zeigt den Verlauf der Kosten K aufgetragen über den zeitlichen Verlauf, wie sie im Entscheider E zur Bestimmung des optimalen Betriebspunktes BV_opt. zur Verfügung stehen. Als Graphen sind der Kostenverlauf der unterschiedlichen Betriebsverfahren BV1, BV2 und ED wiedergegeben. Aus den ermittelten optimalen Betriebspunkten bestimmt die Entscheidungsfunktion auf Grundlage der Betriebsgrenzen, Schaltkosten und/oder Komforteinstellungen den optimalen Betriebspunkt BV_opt.
In der 5 ist ein Diagramm wiedergegeben, das zeigt, wie eine Schalthysterese den Schaltzeitpunkt zur Umstellung zwischen unterschiedlichen Betriebsarten und/oder Betriebsverfahren beeinflusst. Zum Zeitpunkt T0 befindet sich das hybride Antriebssystem im Betriebsverfahren BV1. Die Kostenfunktion beziehungsweise die ermittelten Kosten für das Betriebsverfahren 1 ist in das Diagramm als gepunktete Linie eingetragen. Die Kosten für das Betriebsverfahren BV1 sind im Diagramm als gepunktete Linie dargestellt. Der Schaltzeitpunkt wird aber nicht alleine aufgrund der reinen Kosten für das Betriebsverfahren BV1 bestimmt. Das Umschalten zu einem anderen Betriebsverfahren erfolgt unter Berücksichtigung einer Schalthysterese und insbesondere unter Berücksichtigung der Umschaltkosten U der Schalthysterese. Zum Zeitpunkt t₀ sind die Kosten für das Betriebsverfahren ED oder die Betriebsart ED höher als die Kosten des Betriebsverfahrens BV1. Zum Zeitpunkt t₁ unterschreiten die Kosten für das Betriebsverfahren ED zwar die Kosten für das Betriebsverfahren BV1, die Summe aus Betriebsverfahren ED und Schalthysterese ergeben aber Kosten, die höher sind als die Kosten für das reine Betriebsverfahren BV1. Somit erfolgt zum Zeitpunkt t₀ kein Umschalten in das kostengünstigere Betriebsverfahren ED. Erst zum Zeitpunkt t₂ ergibt sich für das Betriebsverfahren ED ein Betriebspunkt, der für das Antriebssystem kostengünstiger ist als das reine Betriebsverfahren BV1 zuzüglich der Kosten für das Umschalten. Zum Zeitpunkt T2 schaltet somit die Steuerung vom Betriebsverfahren BV1 auf das Betriebsverfahren ED um. Hierbei bleibt zu berücksichtigen, dass die Betriebsverfahren auch kombinierte Antriebe aus Verbrennungsmotor und zusätzlichem Antrieb darstellen können.
In der 6 ist eine graphische Darstellung zur Bestimmung eines Umschaltzeitpunktes zwischen unterschiedlichen Betriebsverfahren und/oder Betriebsarten dargestellt. Zum Zeitpunkt t₀ wird das hybride Antriebssystem mit dem Betriebsverfahren ED betrieben. Die reinen Kosten für das Betriebsverfahren BV1 des inaktiven Betriebsmodus liegen unterhalb der Kosten für den Betriebsmodus ED. Zu den Kosten für den Betriebsmodus BV1 werden aber die Umschaltkosten beziehungsweise die Schalthysterese hinzugerechnet, so dass sich die Kosten addieren. Zum Zeitpunkt t0 liegen somit die Kosten für das Betriebsverfahren BV1 höher als die Kosten für das reine Betriebsverfahren ED. Diese Kosten sind im Diagramm zum Zeitpunkt t₀ mit BV1 + U gekennzeichnet und beschreiben die Kosten des Betriebsverfahrens BV1 und die Umschaltkosten U. Liegen nun die Kosten für das reine Betriebsverfahren BV1 kontinuierlich unterhalb des aktiven Betriebsverfahrens ED, so erfolgt eine zeitliche Aufkumulierung des Kostenvorteils, die zu einem sukzessiven Abbau der Schaltschwelle führt. Zum Zeitpunkt t₃ sind die Kosten für das Umschalten so weit abgebaut, dass ein Umschalten zwischen den Betriebsverfahren erfolgt. Es erfolgt zum Schaltzeitpunkt t₃ ein Umschalten vom Betriebsverfahren ED auf das Betriebsverfahren BV1.
In der 7 ist ein Diagramm dargestellt, das in der Ordinate das zur Verfügung stehende Moment und in der Abszisse die Drehzahl des Motors enthält. In das Kennfeld sind verschiedene Betriebsverfahren BV1 und BV2 in Bezug auf ihre Lage im Kennfeld graphisch eingetragen. Das Verfahren zur Steuerung des hybriden Antriebssystems ermöglicht es, eine Aufenthaltsdauer in einem Betriebsmodus vorausschauend zu bewerten. Im linken Diagramm der 7 befindet sich der aktive Betriebsmodus zum Zeitpunkt t im Betriebsverfahren BV2. Zu einem vorgelagerten Zeitpunkt t_–1 lag der Betriebspunkt unterhalb des Betriebspunkts des Zeitpunktes t. Moment M und Drehzahl n des Antriebssystems haben zugenommen, so dass zu einem Zeitpunkt t₊₁ zu erwarten ist, dass das Fahrerwunschdrehmoment F zum Zeitpunkt t₊₁ zunimmt. Das Verfahren zur Steuerung würde daher unabhängig von dem errechneten optimalen Betriebspunkt BV_opt. in ein anderes Betriebsverfahren BV1 umschalten. Ist hingegen wie im rechten Diagramm der 7 dargestellt zum Zeitpunkt t nicht mit einer Momentenerhöhung zu rechnen, so findet kein Umschalten in ein anderes Betriebsverfahren statt. Im rechten Diagramm der 7 befindet sich zum Zeitpunkt t das Antriebssystem im Betriebsverfahren BV2 und befand sich auch vor diesem Zeitpunkt t_–1 im Betriebsverfahren BV2. Es ist somit zwar mit einer Drehzahlerhöhung zu rechnen, diese Drehzahlerhöhung führt aber nicht zu einem Betriebspunkt, der außerhalb des Betriebsverfahrens BV2 liegt, so dass kein Umschalten in ein anderes Betriebsverfahren vorgenommen wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19938623 C2 [0004]
US 5820127 [0005]
DE 19703863 A1 [0006]

Claims

Verfahren zur Steuerung eines Betriebspunktes (BV_opt., BV_opt.1, BV_opt.2, BV_opt.3) eines hybriden Antriebssystems eines Fahrzeugs, welches zumindest einen Verbrennungsmotor mit mindestens zwei unterschiedlichen Brennverfahren und mindestens eine zusätzliche Antriebseinheit (ED) umfasst, wobei zumindest in Abhängigkeit eines Fahrerwunschdrehmomentes (F) eine Kostenfunktion (K) auf Grundlage eines Optimierungskriteriums berechnet wird und ein optimaler Betriebspunkt (BV_opt.) aus der Kostenfunktion (K) ausgewählt wird, so dass eine Summe aus dem Drehmoment (M) des Verbrennungsmotors und/oder eine Summe aus dem Drehmoment (M) der Antriebseinheit dem Fahrerwunschdrehmoment (F) entspricht.
Verfahren zur Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf Grundlage des optimalen Betriebspunkts (BV_opt.) eine Auswahl über das Brennverfahren im Betriebsverfahren (BV1, BV2, ED) des Kraftfahrzeugs getroffen wird.
Verfahren zur Steuerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Optimierungskriterium ein Kraftstoffverbrauch und/oder eine Emission und/oder eine Fahrbarkeit und/oder ein Fahrgeräusch verwendet wird.
Verfahren zur Steuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass für alle möglichen Betriebsverfahren (BV1, BV2, ED) der Verbrennungskraftmaschine und Betriebsarten eine Kostenfunktion (K) berechnet wird.
Verfahren zur Steuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kostenfunktion (K) auf Grundlage eines Kraftstoffmassenstroms und/oder einer aktuellen Batterieleistung berechnet wird, wobei der Kraftstoffmassenstrom und/oder die aktuelle Batterieleistung als gewichtetes Kraftstoffmassenstromäquivalent in der Berechnung der Kostenfunktion (K) berücksichtigt wird.
Verfahren zur Steuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kostenfunktion (K) auf Grundlage von Komponentenkosten des Antriebssystems berechnet wird, wobei die Komponentenkosten über Kennfelder und/oder angenäherte Polgnome ermittelt werden.
Verfahren zur Steuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines Prädikationsverfahrens (P) die zeitliche Entwicklung des Fahrerwunschdrehmomentes (F) berechnet, vorzugsweise geschätzt, wird und ein präzidiertes Optimum (BV_P) ermittelt wird und das prädizierte Optimum (BV_P) in einer Entscheidungsfunktion (EF) mit dem Optimum der Kostenfunktion (K) verglichen und ein optimaler Betriebspunkt (BV_opt.) bestimmt wird.
Verfahren zur Steuerung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Prädikationsverfahren (P) für alle Betriebsverfahren (BV1, BV2, ED) ein präzidiertes Optimum (BV_P1, BV_P2, BV_P3) ermittelt wird und jedes präzidierte Optimum (BV_P1, BV_P2, BV_P3) mit dem jeweiligen Optimum der Kostenfunktion (BV_opt1, BV_opt.2, BV_opt.3) in einem Entscheider (E) verglichen wird und mittels der Entscheidungsfunktion (EF) ein optimaler Betriebspunkt (BV_opt.) bestimmt wird.
Verfahren zur Steuerung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Entscheidungsfunktion (EF) neben den reinen Kosten der optimalen Betriebspunkte (BV_opt., BV_opt.1, BV_opt.2, BV_opt.3) auch die Systemgrenzen (S) und/oder Umschaltkosten (U) und/oder Aufenthaltswahrscheinlichkeiten und/oder Komfortanforderungen berücksichtigt werden.
Verfahren zur Steuerung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Entscheidungsfunktion (EF) zusätzliche Kosten einer Umschaltung (U) zwischen unterschiedlichen Betriebsverfahren (BV1, BV2, ED) berücksichtigt werden.
Verfahren zur Steuerung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Entscheidungsfunktion (EF) eine zeitliche Aufkumulierung eines Kostenvorteils eines inaktiven Betriebsverfahrens (BV1, BV2, ED) in Bezug auf ein aktives Betriebsverfahren (BV1, BV2, ED) durchgeführt wird, wenn die Kosten des inaktiven Betriebsverfahrens (BV1, BV2, ED) zuzüglich der Umschaltkosten (U) höher liegen als die Kosten des aktiven Betriebsverfahrens (BV1, BV2, ED).
Verfahren zur Steuerung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Entscheidungsfunktion (EF) eine wahrscheinliche Aufenthaltsdauer in einem Betriebsverfahren (BV1, BV2, ED) berücksichtigt wird.
Verfahren zur Steuerung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Entscheidungsfunktion (EF) eine Komfortfunktion berücksichtigt wird, wobei ein oder mehrere Betriebsverfahren (BV1, BV2, ED) und/oder Betriebsbereiche unabhängig von der Kostenfunktion (K) unberücksichtigt bleiben.
Verfahren zur Steuerung nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Prädikationsverfahren unter Zuhilfenahme eines Navigationssystems eingesetzt wird.
Steuergerät zur Optimierung eines Betriebspunktes (BV_opt., BV_opt.1, BV_opt.2, BV_opt.3) eines Antriebssystems eines Fahrzeugs, wobei das Antriebssystem aus mindestens einem Verbrennungsmotor mit mindestens zwei unterschiedlichen Brennverfahren und mindestens einer weiteren Antriebseinheit (ED) gebildet ist und das Steuergerät mit mindestens zwei Komponenten des Antriebssystems elektronisch, elektromagnetisch, akustisch oder optisch verbunden ist, wobei mittels des Steuergeräts eine Kostenfunktion (K) berechenbar ist, und die Kostenfunktion (K) eine Maßangabe für ein Optimierungskriterium ist und die Kostenfunktion (K) einer Summe aus dem Drehmoment (M) des Verbrennungsmotors und/oder eine Summe aus dem Drehmoment (M) der Antriebseinheit dem Fahrerwunschdrehmoment (F) entspricht.
Steuergerät nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät eine Einheit zur Bestimmung einer zeitlichen Entwicklung eines Fahrerwunschdrehmomentes (F), insbesondere eine Prädikationseinheit (P), umfasst.
Steuergerät nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät eine Einheit zur Bestimmung einer zeitlichen Entwicklung unter Berücksichtigung der geographischen Gegebenheiten, insbesondere ein Navigationsgerät, umfasst.
Steuergerät nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät einen Entscheider (E) über unterschiedliche berechnete und/oder geschätzte und/oder bekannte Betriebspunkte (BV_opt., BV_opt.1, BV_opt.2, BV_opt.3, BV_P1, BV_P2, BV_P3), insbesondere eine Entscheidungsfunktionseinheit (EF), umfasst und der Entscheider (E) zumindest eine Entscheidungsfunktion (EF) beinhaltet.