阅读说明：本技术 用于运行混合动力车辆的方法和控制设备 (Method and control device for operating a hybrid vehicle ) 是由 M·福格特 A·克鲁斯 S·阿佩尔 C·霍姆 于 2019-07-04 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种用于运行混合动力车辆(1)的方法,所述混合动力车辆包括电机(3)、电池(4)和内燃机(2),在用于给电池(4)充电的发电机运行中提高其负荷点以驱动电机(3),预设电池(4)的目标荷电状态；确定需要的目标充电功率；首先仅在被列为有利的内燃机(2)特性曲线范围(9)内提高内燃机(2)的负荷点；如果在预设的时间段内根据获取的电池(4)平均实际充电功率判定,仅通过在被列为有利的特性曲线范围(9)内的负荷点提高不会达到目标荷电状态,那么在离开被列为有利的内燃机(2)特性曲线范围(9)的情况下进一步提高内燃机(2)的负荷点。本发明还涉及一种用于混合动力车辆(1)的控制设备(6)和具有所述控制设备(6)的混合动力车辆(1)。(The invention relates to a method for operating a hybrid vehicle (1) comprising an electric machine (3), a battery (4) and an internal combustion engine (2), the load point of which is increased in the generator mode for charging the battery (4) in order to drive the electric machine (3), a target state of charge of the battery (4) being predetermined; determining a required target charging power; firstly, the load point of the internal combustion engine (2) is increased only in the range (9) of the characteristic curve of the internal combustion engine (2) that is classified as advantageous; if it is determined from the acquired average actual charging power of the battery (4) within a predetermined time period that the target state of charge is not reached only by increasing the load point within the characteristic curve range (9) that is classified as favorable, the load point of the internal combustion engine (2) is increased further if the characteristic curve range (9) of the internal combustion engine (2) that is classified as favorable is left. The invention also relates to a control device (6) for a hybrid vehicle (1) and a hybrid vehicle (1) having the control device (6).)

用于运行混合动力车辆的方法和控制设备

技术领域

本发明涉及一种权利要求1前序部分所述类型的、用于运行混合动力车辆的方法。本发明还涉及一种用于运行混合动力车辆的控制设备以及具有这种控制设备的混合动力车辆。

背景技术

已知的是，在混合动力车辆中在发电机运行时也可以运行用于驱动车辆的电机，以便给车辆电池充电。

DE 10 2010 022 018 A1描述了一种用于运行车辆的方法，该车辆具有内燃机和发电机。在内燃机运行时，由该内燃机在轴上施加的转矩的分力矩被用于使发电机产生电流。分力矩在第一模式中这样确定，即，效率被调节到最大值。分力矩在第二模式中这样确定，即，效率被调节到较低值。如果在城市环境中希望更快速地为车辆电池充电，因为应仅在短时间内利用内燃机行驶并且在电池充电之后纯电动行驶，所以在第二模式中确定分力矩。

DE 10 2013 020 759 A1提出用于调节车辆中的混合动力动力设备的方法。车辆电池的目标充电功率这样降低，即，内燃机在电池的充电过程期间在最优的运行点中运行。

DE 10 2008 008 238 A1提出一种用于混合动力动力设备的充电策略。充电策略包括用于车辆电池的不同的充电功能和放电功能，该充电功能和放电功能通过内燃机的负荷点移动来调节。

发明内容

本发明的目的是，提出一种用于混合动力车辆的方法和控制设备，借助于该方法和控制设备能实现用于混合动力车辆的特别有效的电能提供。

所述目的通过具有独立权利要求的特征的、用于运行混合动力车辆的方法和控制设备来实现。具有本发明的合适的和非平凡的改进方案的有利设计方案在从属权利要求中给出。

在根据本发明的用于运行混合动力车辆的方法中——该混合动力车辆包括电机、电池和内燃机，在用于给电池充电的发电机运行中提高该内燃机的负荷点以用于驱动电机。根据本发明的方法的特征在于，根据决定混合动力车辆的电功率需求的多个参数，预设在未来的时间点的电池目标荷电状态。随后，确定为达到所预设的电池目标荷电状态而需要的目标充电功率。首先根据所确定的目标充电功率使内燃机的负荷点仅在在效率和/或噪声排放方面被列为有利的内燃机特性曲线范围内提高。如果在预设的时间段内根据获取的电池平均实际充电功率判定：仅使负荷点在被列为有利的特性曲线范围内提高不能达到目标荷电状态，那么使内燃机的负荷点在离开被列为有利的内燃机特性曲线范围的情况下进一步提高。特别地，连续实施根据本发明的方法。未来的时间点也就可以例如在一定的间隔中始终重新向前更远地移动并且相应地对于未来的新时间点再次确定目标充电功率。负荷点的提高或负荷点的多次提高随后同样根据需要连续地进行。

因此根据本发明提出，如果实际充电功率由于在被列为有利的特性曲线范围内内燃机的负荷点提高没有实现达到在未来的时间点的预设的电池目标荷电状态，那么开始一种升级，根据该升级在内燃机的效率和/或噪声排放方面不利地使内燃机的负荷点提高做出移动。

对于车载电网和尤其对于电池充电必要的电能——如果电能没有在足够的程度上由于再生而积累——通过内燃机的根据本发明优化的负荷点移动或工作点移动而提供。在此特别有利的是负荷点的下述移动：在该移动中，各负载线彼此靠近并且具有在声学方面没有异常的状态。如果混合动力车辆处于运动状态中，那么另外的负荷点移动在声学方面比在混合动力车辆的不运动状态中有利。如果负荷点移动非常大，则这对于电机和电池意味着非常高的负载以及热损耗和电损耗，由此这也不被视为非常有利的。借助于根据本发明的方法还能实现，在内燃机的几乎恒定的转速下调节几乎恒定的电池荷电状态。特别在内燃机负荷点提高的过程中调节内燃机的喷射量、内部力矩和/或指示的压力。这有利于内燃机的运转平稳性和混合动力车辆的声学方面的整体感觉。

在根据本发明的方法中，因此根据不同的参数确定目标充电功率并检查在完全确定的时间段中目前的电池实际充电功率是否能达到电池目标荷电状态。如果不能达到电池目标荷电状态、亦即关于电池的目标能量，特别是因为偏离于平均目标充电功率，那么触发所述的升级，从而在内燃机和整个动力传动系的整体的特性曲线上也允许改变为那些不相应于在效率和/或噪声排放方面的最优值的运行点。在混合动力车辆中重要的是内燃机和电机的效率以及在它们之间起作用的传动系部件。然而在声学方面看，异常性大多来源于内燃机和其次也来源于变速器。

借助于根据本发明的方法因此考虑到以下需求：尽可能地仅利用在能量和声学方面特别有利的负荷点移动来由燃料产生电能。因此平均地满足了混合动力车辆的车载电网需求。根据本发明的方法因此包括规定的升级机制，该升级机制能在需要时实现，即使对内燃机的更不利的负荷点移动也能加以利用，其中，根据本发明的方法在内燃机的整体的特性曲线中主要在能量和/或声学方面特别有利的负荷点移动方面使用，特别是不是仅仅在完全确定的内燃机转速下使用。

借助于根据本发明的方法因此可以为混合动力车辆的车载电网平均地供给相应的充电功率并实现电池中的相应的目标充电功率。因此例如能对于确定的排放措施在完全确定的时间点确保电池内的能量保有量。因此整体上可以借助于根据本发明的方法实现用于混合动力车辆的特别有效的电能提供。

本发明的一个有利的实施方式提出，根据当前的电池荷电状态、混合动力车辆的辅助负载的功率需求和/或混合动力车辆的速度，预设所述的电池目标荷电状态。在考虑当前的电池荷电状态的情况下可以因此确定在完全确定的未来时间点时的电池目标荷电状态。根据，如当前混合动力车辆的辅助负载的功率需求，同样可以相应与在未来完全确定的时间点匹配地预设目标荷电状态。并在考虑混合动力车辆速度的情况下同样可以在未来确定的时间点时特别理想地设定目标荷电状态。

本发明的另一个有利的实施方式提出，混合动力车辆行驶得越快，被列为有利的特性曲线范围就越朝向内燃机的更强噪声排放的方向扩大。因为混合动力车辆行驶得越快，例如混合动力车辆的风噪声和滚动噪声就越强地进入环境中。因此可以使关于噪声排放被列为有利的特性曲线范围朝向更强的内燃机噪声排放的方向移动，同时车辆乘员不会感觉到更强的内燃机(噪声)排放。因此，根据速度可以以简单的方式在停留在目前关于噪声排放被列为有利的特性曲线范围内的情况下达到预设的目标荷电状态。

根据本发明的另一个有利的实施方式提出，预设用于效率和/或用于噪声排放的阈值，该阈值规定被列为有利的内燃机特性曲线范围。以这种方式可以清楚地描述被列为有利的内燃机特性曲线范围。例如可以考虑，根据混合动力车辆的当前的行驶模式预设用于效率和/或用于噪声排放的阈值。如果混合动力车辆例如在运动模式中运行，那么可以使用于效率的阈值相对于标准值降低并且使用于噪声排放的阈值相对于标准值升高。因为在运动模式中驾驶员通常特别重视，是否提供有尽可能多的驱动功率，反之，其也可能赞同内燃机的一定程度上存在的声音，以便使运动的行驶特征突出。也可以例如根据当前的混合动力车辆环境预设用于效率和噪声排放的阈值。因此例如可以考虑，正在驶过一环境区，混合动力车辆应该以排气和噪噪声排放特别少的方式运动经过该环境区。在这种情况下可以使用于效率的阈值例如相对于标准值升高并且使用于噪声排放的阈值相对于标准值降低。通过阈值的根据行驶模式和/或根据环境确定的调节，可以特别与具体情况相适应地适配内燃机的必要的负荷点提高。

在本发明的另外的有利的设计方案中提出，如果在预设的时间段内根据获取的平均电池实际充电功率判定：通过先前的负荷点提高不会达到目标荷电状态，那么使内燃机的负荷点在被列为有利的内燃机特性曲线范围外逐步地再进一步提高。因此提出，逐渐地进行负荷点提高，从而在内燃机的效率和/或噪声排放方面仅逐个地越来越远地离开内燃机的特别理想的运行状态，如果这对于达到预设的目标荷电状态是必要的。通过逐个地或缓慢地离开内燃机的理想的运行状态可以确保，尽可能长地在理想的或至少近似理想的运行状态中运行该内燃机。一方面可以由此确保，也尽可能可靠地达到预设的目标荷电状态，另一方面可以由此确保，电池的充电以能量和声优化的方式进行。

本发明的另一个有利的实施方式提出，就电机的发电机运行方面对该电机的转矩限值进行预设，仅在转矩限值不被超过的情况下进行负荷点提高。因为在发电机运行中内燃机的分力矩通过轴用于供电机产生电流。换句话说，考虑电机关于其发电机运行的力矩限值，因此也仅观察和实施内燃机的可能的和合理的负荷点移动，使得所述分力矩不会过高损失。由此同样可以确保，用于获得目标荷电状态的必要的电能或功率仅通过特别有利的负荷点移动以发电机方式产生。

根据本发明的另一个有利的实施方式提出，提供预测的数据，该数据描述由再生引起的、未来的电池荷电状态变化，在内燃机的负荷点提高时和/或在预设目标荷电状态时考虑该预测的数据。在了解未来存在的再生潜力的情况下可以因此相应地调节内燃机的负荷点提高。同样可以在了解未来的再生潜力的情况下相应地预设目标荷电状态。如果例如能预见到，相对多的电能通过再生被重新利用，那么可以这样适度地进行内燃机负荷点提高，即，完全没有或仅略微离开被列为有利的内燃机特性曲线范围。同样可以在了解未来的再生潜力的情况下将目标荷电状态相应地选择为低或高。由于必要的负荷点提高也取决于预设的目标荷电状态，那么这可以帮助实现特别有效的混合动力车辆运行。

在本发明的另外的有利的设计方案中提出，提供关于混合动力车辆(1)的运行策略的预测数据，该预测数据描述混合动力车辆未来在何时借助于电机和/或借助于内燃机驱动，在内燃机的负荷点提高时和/或在预设目标荷电状态时考虑所述关于运行策略的预测数据。如果例如能预见到，在不远的未来，较少地、甚至完全不将混合动力车辆的电机用于驱动混合动力车辆，因此可以相对适度地进行内燃机负荷点提高和/或立即将目标荷电状态选择为相对低。反之，如果能预见到，将电机非常多地用于驱动混合动力车辆，因此可以恰好采取相反的措施。

本发明的另一个有利的实施方式提出，在内燃机的负荷点提高时和/或在预设目标荷电状态时考虑混合动力车辆的将要经过的道路特征。由此可以特别精确地预测混合动力车辆未来的能量需求，以便使负荷点提高与之匹配和/或立即使目标荷电状态的预设值与之匹配。

根据本发明的另一个有利的实施方式提出，在内燃机的负荷点提高时和/或在预设目标荷电状态时考虑混合动力车辆的驾驶员的驾驶员特征(档案)。如果根据驾驶员特征清楚地发现该驾驶员是相对悠闲的驾驶员，那么可以例如适度地进行负荷点提高或将目标荷电状态选择为相对低。如果是运动性极高的行驶方式的驾驶员特征，则可以例如采取相反的措施。在考虑相应的驾驶员特征的情况下因此能实现用于混合动力车辆的特别有效的电能量提供。

用于混合动力车辆的根据本发明的控制设备设计为用于，实施根据本发明的方法或根据本发明的方法的一个有利的实施方式。根据本发明的方法的有利的设计方案可以视为根据本发明的控制设备的有利的设计方案并且反之亦然，其中，控制设备特别具有用于实施方法步骤的部件。

根据本发明的混合动力车辆包括根据本发明的控制设备或根据本发明的控制设备的一个有利的实施方式。

本发明的其它优点、特征和细节由下面的优选实施例说明以及根据附图得出。前面在说明书中列举的特征和特征组合以及后面在附图说明中列举的和/或在图中单独显示的特征和特征组合不仅能在分别给出的组合中、而且也能在其它组合中或单独地使用，且不离开本发明的范围。

附图说明

图中：

图1示出混合动力车辆的非常示意性的视图，该混合动力车辆包括电机、电池和内燃机；和

图2示出内燃机的消耗特性曲线，其中，示意性地示出关于内燃机的效率被列为有利的和不那么有利的特性曲线范围以及内燃机负荷点移动。

具体实施方式

在图1的非常示意性的视图中示出混合动力车辆1。混合动力车辆1包括内燃机2、电机3、用于给混合动力车辆1的电机和未详细示出的车载电网供电的电池4、变速器5和控制设备6，该控制设备用于控制电机3的发电机运行以用于给电池4充电。

在当前的情况下示出具有并联的混合动力动力设备的混合动力车辆1。但是后面的关于运行混合动力车辆1的说明不限于并联的混合动力动力设备，而是也可以在串联的混合动力动力设备中或在功率分开的(leistungsverzweiten)混合动力动力设备中使用。混合动力车辆1可以例如是中度混合动力车辆或也可以是全混合动力车辆。

在图2中示出用于内燃机2的消耗特性曲线7。消耗特性曲线7也被称为贝壳形图表、贝壳形曲线或效率特性曲线并且显示出比燃料消耗/燃料消耗率与在内燃机2的有效的平均压力和转速的关系。特性曲线在横坐标上通过最低转速和最高转速限定，在纵坐标上通过内燃机2的全负载曲线8限定。具有相同的比燃料消耗的线在此形成贝壳形图案，因此也称为“贝壳形图表”。

后面详细说明用于运行混合动力车辆1的方法，在所述方法中，在用于给电池4充电的发电机运行中为驱动电机3而提高内燃机2的负荷点。首先根据多个、确定混合动力车辆1的电功率需求的参数预设电池4在未来的时间点的目标荷电状态。例如可以根据电池4的当前的荷电状态、根据混合动力车辆1的辅助负载的功率需求和/或混合动力车辆1的速度预设电池4的目标荷电状态。也可以提供预测数据，该预测数据描述或预测通过再生引起的、电池4的未来的荷电状态变化，其中，该预测数据在预设目标荷电状态时被考虑。此外也可以提供关于混合动力车辆1的运行策略的预测数据，该预测数据数据描述或预测，混合动力车辆1未来在何时借助于电机3和/或借助于内燃机2驱动。同样可以在预设电池4的目标荷电状态时考虑关于运行策略的预测数据。此外也可以在预设目标荷电状态时考虑还在混合动力车辆1前方的、将要经过的道路特征以及混合动力车辆1的驾驶员的驾驶特征。

随后，确定用于达到电池4的预设的目标荷电状态的、关于电池4的需要的目标充电功率。借助于控制设备7首先仅在关于效率和/或噪声排放方面被列为有利的内燃机2特性曲线范围9内根据所确定的目标充电功率提高内燃机2的负荷点。仅在以下条件下才使内燃机2的负荷点在离开被列为有利的特性曲线范围9的情况下进一步向有利性降低的特性曲线范围10提高：在预设的时间段内根据获取的电池4的平均实际充电功率判定，在预设的未来时间点时仅通过在被列为有利的特性曲线范围9内的负荷点提高不会达到预设的目标荷电状态。

如果在预设的时间段内根据获取的电池4平均实际充电功率判定，通过先前的负荷点提高不会达到目标荷电状态，那么在被列为有利的内燃机2特性曲线范围9外逐步地再进一步提高内燃机2的负荷点。在此，始终考虑电机3关于其发电机运行的转矩限值并且负荷点提高仅进行到以下程度，即，不超过转矩限值。

用于在完全确定的未来时间点方面获得电池的预设的目标荷电状态的必要的电能或功率——如果电能或功率例如不会由于再生而积累——通过内燃机2的优化的工作点移动而实现。在此特别有利的是特性曲线7内的下述移动：比消耗线彼此靠近并且达到在声学方面没有异常的状态。与在混合动力车辆1的不运动状态中相比，如果混合动力车辆1处于运动状态中，那么另外的移动更为有利。借助于用于运行混合动力车辆1的方法在内燃机2的尽可能恒定的转速下调节电池4的几乎恒定的荷电状态。相应于和实际上实现的平均实际充电功率的偏差，特别调节内燃机2的喷油量、内部力矩或指示的压力。这有利于内燃机2的运转平稳性和混合动力车辆1的声学方面的整体感觉。

在此，如果在被列为有利的特性曲线范围9内不能使充电功率达到目标充电功率，那么开始一种升级，因此是越来越不利的，关于效率和/或声学，在消耗特性曲线7内进行移动。因此只有当实际上是必要的时，才在整个消耗特性曲线7上移动运行点，其不相应于效率的和/或声学的最优值。需要的电能或功率也就由燃料仅利用在能量和声学方面特别有利的移动产生，其中，可以平均地满足电的车载电网需求。根据规定的升级机制，在需要时使用较不利的负荷点移动，其中，在完整的消耗特性曲线7中主要在能量方面有利的负荷点移动处使用，并且不仅仅在完全确定的转速下。因此，能实现在混合动力车辆1中的特别有效的电能量提供。