用于运行包括电机和内燃机的具有电蓄能器的混合动力车辆的方法和装置与流程

本发明涉及用于运行具有电蓄能器的混合动力车辆的方法和装置，所述混合动力车辆包括作为第一驱动引擎的电机、电蓄能器和作为第二驱动引擎的内燃机。

背景技术

已知混合动力车辆的许多运行策略，所述运行策略将其焦点尤其是放在有效率的行驶上。

技术实现要素：

本发明的任务是，在行驶期间在尽可能最好的舒适性的情况下也达到电蓄能器的尽可能最好的荷电状态。

按照本发明，该任务通过独立权利要求的特征解决，而在从属权利要求中给出本发明的优选的进一步扩展方案。

本发明原则上涉及用于运行具有电蓄能器(例如高压蓄电池)的混合动力车辆的方法和装置，所述混合动力车辆包括电驱动装置和内燃机，其中能够触发用于内燃机的特别运行策略，通过所述特别运行策略，当满足预定的声学条件时，可实现蓄能器的荷电状态提高。特别运行策略通过负载点提升起提高功率的作用，直到达到相应当前求解的优选能可变地预定的声学极限，所述声学极限根据确定的声学的事件的所求解的掩蔽潜力定义。换句话说，提出方法和用于实施所述方法的装置，其将用于内燃机的负载点控制的声学极限至少提高到如下水平，所述水平由于至少一个声学相关事件的掩蔽而当前相应是允许的。

为此确定的声学相关事件的掩蔽潜力被求解并且在存在具有不同的掩蔽潜力的多个事件时优选被协调地考虑，以用于定义相应当前要预定的声学极限。

按照本发明的方法通过至少一个确定用于此的电子控制单元的相应的程序设计实施。

例如在按照本发明的用于实施按照本发明的方法的装置的实现阶段，对于每个定义的声学相关事件将单个掩蔽潜力优选作为(单个)声压谱经验性求解并且将其存储在控制单元中。在起动了装备有本发明的混合动力车辆之后检查：哪些声学相关事件相应当前存在。用于协调相应当前同时存在的掩蔽潜力，优选尤其是以最大声压谱的形式从所有掩蔽潜力中求解最大值。例如这样形成的总声压谱尤其是与在这里看作声源的内燃机的同样在控制单元中提供的与负载相关的声压谱相比较。接着选择用于内燃机的负载点，所述负载点的声压谱分别处于协调的总声压谱之下或被其足够地掩蔽。总声压谱是用于按照本发明能可变地预定的声学极限的一个特别有利的实施例。声学极限也可能直接作为发动机力矩预定。然而该大小基于发动机声学的频率相关性和掩蔽而较不适合作为声压谱观察。

负载点提升可以通过绝对的负载值作为相应存在的声学相关的进行掩蔽的事件的函数来预定亦或作为与基础负载值的差来预定，所述基础负载值可以同样通过基础声谱预定。这样的基础声谱例如也可以经验性求解并且存储在控制单元中。当相对于基态(例如：基于在平坦的或光滑的行车道上与速度相关的总是至少存在的风噪声或滚动噪声)没有附加的进行掩蔽的事件存在时，基础声谱例如可以是通常最大地接受的可听见的发动机声。基础声谱以下也称为基态或基础声学阈值。基本声学阈值通常与行驶状态、例如驾驶员的期望驱动力矩和速度有关。

优选地，具有其典型的掩蔽潜力的以下可能的声学相关事件单独或以相互任意的组合被考虑：

1)通过车辆内部影响源的事件，尤其是所述车辆内部影响源的特性谱已知和/或所述车辆内部影响源的出现通过车辆内部的系统控制、如空调设备的风机、打开的窗口或打开的滑动式天窗，优选也根据座位占用和/或车辆速度。在这里尤其是考虑宽频的掩蔽潜力。在这里例如也可以在停止和行驶之间区分。

2)通过车辆外部影响源的事件，尤其是所述车辆外部影响源的特性谱已知和/或所述车辆外部影响源的出现通过传感器可检测，如雨、道路路面或驶过隧道。优选地，在这里宽频的掩蔽效果也是优选的。

3)通过用户引起的影响源的事件，尤其是通过运行音频设备，尤其是其频谱在播放之前或期间可评估，例如其数据存储在硬盘上的音频设备或具有延迟的计算或信号运行时间的数字无线电。

4)通过未知影响源的事件，尤其是所述未知影响源的频谱事先未知并且必须通过至少一个麦克风检测，其中，在这里基于预期的高的信号动态性只可以假定减弱的掩蔽潜力，所述信号动态性可能比声源(发动机)的可调整的动态性更高。

还可以定义其他的事件。不仅声波辐射而且振动可以理解为声学相关事件。

对于1)的其他细节：

优选的第一实施例从作为控制系统的加热和空调设备的风机接通时的相对高的掩蔽潜力出发。优选因此原则上随着风机等级升高(以至少一级直至连续调整)按照内燃机的发动机力矩增高的意义进行增加的负载点提升，以用于充电。在这里可以在车辆停止时通过绝对值独立于基态或基础声学阈值进行负载点提升。在行驶期间，负载点提升可以根据风机等级作为相对于基态或基础声学阈值的偏移而进行。

优选的第二实施例从在打开的窗口和/或滑动式天窗时相对高的掩蔽潜力出发，其中，在这里用于打开和关闭窗口和滑动式天窗的控制系统识别其当前的开口尺寸。于是同样经验性求解的相应的掩蔽潜力可以配置给所述开口尺寸。在这里，掩蔽潜力也可以根据打开的窗口的位置相对于被占用的座椅的位置而确定。关于滑动式天窗例如可以将两个或更多开口尺寸配置给两个或更多不同的掩蔽潜力。

掩蔽潜力以及掩蔽潜力的等级性在这里例如根据风机等级或开度可以经验性求解并且以力矩或频谱特性曲线簇的形式存储。

对于2)的其他细节：

优选的第一实施例从下雨时相对高的掩蔽潜力出发。该事件的识别例如通过雨水传感器、刮水器的利用和/或通过用于距离测量的雷达传感器而可能。优选为了在雨和雪之间进行区分例如也评估外界温度。

优选的第二实施例从在粗糙的和/或不平的路面时相对高的掩蔽潜力出发。该事件的识别例如基于底盘调节系统的信号而可能。

优选的第三实施例从在隧道行驶时相对高的掩蔽潜力出发。该事件的识别例如借助用于距离调节或用于车道变换辅助的摄像机和/或通过导航系统的道路数据和/或用于行车灯控制的亮度传感器而可能。

原则上从如下事实出发，即，由外部的影响也原则上导致确定的掩蔽效果，其可以用于负载点提升的(在时间上规定期限的)提高。掩蔽潜力的出现和高度对于不同方面借助分别合适的车辆传感机构检测，只要可能的话。随后如在每个定义的和识别的掩蔽潜力中，为可能的负载点提升配置最大允许的声学阈值。

对于3)的其他细节：

掩蔽例如根据音频设备的输出频谱和声强给出。为了确定音频设备的掩蔽潜力，需要利用驱动声学分析或补偿所述输出频谱，所述驱动声学原则上基于基础声学极限。在此驱动声学例如可以通过提前求解的并且存储的频谱引入。这些频谱尤其是与转速、负载、速度和/或挡位有关。

基于计算花费和信号运行时间，设置音频播放的短的延迟。对于已经在车辆中存在的音频数据(例如存储在硬盘上的数据)或具有固有的计算和信号运行时间的声源(例如数字源如dab、dvb-t、卫星广播等)，掩蔽潜力也已经可以离线地或利用相应的提前来求解。在此源的评估可以在输出之前，但也可以并行于输出提前进行。掩蔽潜力的计算的必需的提前也可以通过构造用于输出的缓存器通过计算音频输出而比实时更快速地进行。可以规定，在用于输出的数字源进行d/a转换时所必需的计算完全或部分地用于求解掩蔽潜力所需要的频谱分析，以便利用协同作用。

对于掩蔽潜力基于音频设备的输出频谱突然显著变得较小的情况，首先应该也基于该掩蔽潜力而突然减弱负载点提升份额。附加地也可能值得期望的是，将负载点提升甚至下降到静态标定(bedatung)下(亦即基础声学极限之下)，以便低声的声音事件(erlebnis)越少地被内燃机的声音损害。

在该过程中在车辆中有多个控制器参与：

a)用于音频设备的(一个或多个)控制器，

b)用于驱动装置的(一个或多个)控制器。

用于确定掩蔽潜力需要以下步骤：

1.确定音频设备的输出的频谱。

2.确定运行点或发动机转速

3.借助来自步骤1的频谱和来自发动机声学的存储的频谱来确定可掩蔽的发动机负载。

4.通过负载点提升的可能的提高实现确定的掩蔽潜力。

例如步骤1可以实施在控制器a)上并且步骤2和4可以实施在控制器b)上。

对于步骤3给出以下可能性，对于所述可能性，需要在控制器a)和b)之间的不同的通信过程。用于发动机声学的存储的频谱的控制器b)也可以变化：

i.步骤3在控制器b)上发生。

在该情况下，在步骤1中在控制器a)中求解的频谱必须传送给控制器b)。

发动机声学的频谱处于控制器b)上。

ii.步骤3在控制器a)上发生。

运行点必须从控制器a)发送至控制器b)，所求解的掩蔽潜力又从a)发送至b)。

发动机声学的频谱处于控制器a)上。

iii.如ii.但从a)向b)发送不是只一个掩蔽潜力，而是潜力特性曲线簇。由于已经提到的提前，未来的运行点仅大致已知。潜力因此不只对于确定的运行点求解，而是对于当前的运行点及其紧邻的“周围”或也对于具有高的进入可能性的其他运行点求解。这样代替用于一个运行点的一个“潜力值”产生用于多个运行点的潜力特性曲线簇。

对于4)的其他细节：

按照本发明，具有动态的频谱的声学的掩蔽也可以包含到声学极限的形成中。为此也在这里必须辨别显著的效果并且将其传达给发动机控制/运行策略。与掩蔽有关地，可以再次提高声学极限。

掩蔽可以在此具有所有可能的原因，但所述原因不必更详细已知。因此在内部空间中，声波频谱可以通过一个或多个麦克风测量。为了确定掩蔽潜力，在这里需要也利用驱动声学(基础声学极限)分析或补偿所测量的频谱。

因为麦克风信号的动态可以非常高，必须可以相应快速地以负载点提升来作出反应。该反应速度主要与内燃机的动态关联，所述动态主要通过填注的动态性和点火角的动态性确定。在此，点火角的动态性显著高于填注的动态性。但在力矩增加时，足够的填注是对于通过改变点火角而产生高的动态性的前提。通过填注控制发动机力矩对于消耗更佳，但当其动态性对于要求的反应时间不足够时，则必须通过点火角作出反应。

也许必需的是，由于麦克风信号的高动态性和在麦克风信号与负载点提升的释放之间尽可能少的时间间隔，将由该功能性释放的附加的负载点提升保持更小，以便也可以又快速减弱负载点提升。当麦克风信号与负载点提升的释放之间的时间间隔过大时，可能发生：尽管在车辆的内部空间中已经没有更多掩蔽噪声存在，而负载点提升依然提高。因此，对按照点4)的事件的考虑不仅被限制并且可能非常短时。

优选可以检查：通过声学上相反的事件是否应该阻止或减弱基于所识别的掩蔽潜力的负载点提升。

作为本发明的进一步扩展方案或作为独立的构思，可以在存在声学上相反的事件时与存在的掩蔽潜力要么有关要么无关地进行负载点下降，也下降直至关断内燃机。声学上相反的事件可以是如下情况，其中例如没有或只存在较少的掩蔽和/或其中存在具有相对低的出现概率的声学的例外情况，在所述例外情况下，可期望特别少量的干扰信号，例如在打入的电话时。声学上相反的事件也可能是静止中的打开的窗口，通过所述窗口，内燃机的噪声和/或振动比通常更强地被察觉。

通过本发明，具有相应的掩蔽潜力的各定义的事件优选为了提高声学极限协调地使用，以用于负载点提升或负载点变化。

本发明基于以下考虑：

在混合动力车辆中，内燃机的负载点变化、尤其是负载点提升通过声学极限限制，以便避免声音上突出。按照现有技术，该以下也称为基础声学极限的声学极限经验性、尤其是根据静态的车辆特性和驱动装置的运行点来调节。(例如根据车辆速度、驾驶员期望力矩、发动机力矩、发动机转速和挡位)。

原则上可以在特别高的功率需求时进行声学极限的提升，所述功率需求例如在提高的车载网络负载和/或低的荷电状态时给出。然而这对于驾驶员也许导致不希望的噪声感觉。

通过最为不同的源和传输路径的改变(例如通过车辆外部的影响如雨、路面和驶过隧道或通过车辆内部的影响如空调设备的风机、打开的窗口、打开的滑动式天窗、折叠的后座和座椅占用或通过用户引起的影响如电话、交谈和通过车辆内部的或独立的音频设备的音乐源)给出在车辆内部空间中的声波辐射，所述声波辐射的掩蔽潜力可以分别通过不同的方法求解(如例如通过利用至少一个内部空间麦克风，通过分析在车辆中播放的声源，或间接通过车辆传感机构、如例如下雨传感器、液位传感器的信号或导航数据而导出)。

通过掩蔽可以无舒适性受损地提高声学极限。

为了同时地利用多个可能的掩蔽潜力(单个或叠加的掩蔽潜力)，按照本发明规定用于求解造成的声学极限的协调方法。由此可以实现总声学特性的改善。

为此首先确定对于具有确定的特性(以下也称为方面，其中尤其是包含特性声谱)的不同源(或声学事件)的各个掩蔽潜力(也参看可能的声学相关事件或源的上述示例1)至4))。

随后所求解的个别掩蔽潜力例如如下协调：

1.首先每个方面或每个事件利用相应的声谱求解掩蔽潜力。

2.随后从所有(也许同时存在的)掩蔽潜力求解最大值，其中，优选也可以考虑与静态的车辆特性以及车辆和驱动装置的运行点相关的以上描述的基础声学极限(基态)形式的声学极限。

3.最后可以优选还检查：基于所辨别的掩蔽潜力的负载点提升是否通过声学上相反的事件阻止或减弱。例如可能求解出基于打开的窗口的可能的负载点提升，但所述负载点提升在静止或在通话中时可能比在行驶期间在声学上又感觉更为干扰。

4.分别用于当前的运行状态这样确定的“新的”声学极限然后被释放并且形成用于负载点提升的上界限，只要必要时在点3中不存在其他导致上界限下降(也下降到基础声学极限之下)的测试结果。

对于步骤1.和2.例如给出以下可能性，其备选或共同地可使用：

i.潜力分别对于当前的运行点作为力矩(牛顿米[nm])求解并且随后综合。

ii.潜力暂且作为(空气)声谱(分贝[db])求解并且综合。优选的备选方案进一步下面在实施例中(借助附图)更详细地解释。

详细地可能性i.可以如下设计。

首先对于相应的方面求解以牛顿米[nm]为单位的相应的声学极限，要么直接作为绝对值要么首先相对于当前适用的基础声学极限。作为相对值的情况的示例：基于空调设备的运行的最高的风机等级，内燃机可以提供5[nm]的更多力矩来用于对蓄能器(例如高压蓄电池)充电。随后相对值换算为绝对值，其方式为对当前的基础声学极限增加所述相对值。然后从不同的声学极限计算最大值，所述最大值然后构成“新的”声学极限。

详细地，可能性ii.可以如下设计。

首先对于相应的方面确定(空气)声谱。所述声谱直接测量(例如在借助内部空间麦克风进行掩蔽求解的情况下)，直接求解(例如在借助音频设备的输出信号进行掩蔽求解的情况下)或间接求解(通过借助传感器或控制系统和存储的频谱进行状态识别，例如在隧道行驶中、在显著的速度或高的内部空间风机等级时打开窗口时)。随后从这些不同的声谱、例如每三分之一倍频带(terzband)计算最大值作为总声谱。

借助该三分之一倍频程谱，然后对于当前的发动机转速或相应的频率确定用于相关的内燃机规则的最大规定水平。这例如可以借助在频谱的总水平和规定水平之间的也许与频率有关的距离进行亦或利用调性方法进行，通过所述调性方法可以计算，音调的份额在何高度上可以通过宽频的频谱掩蔽。

由该/这些最大的规定水平随后借助用于不同的内燃机负载的在内部空间中的声波规定水平的存储的数据，导出以牛顿米[nm]为单位的最大的内燃机负载。

按照可能性ii.的“新的上界限”(新的声学极限)然后作为该求解的内燃机负载和也许在相应的运行点上有效的“静态的”基础声学极限中的最大值来确定。

当应用可能性i.和ii.的混合时，按照可能性i.求解的以牛顿米为单位的声学极限可以在此处代入到按照可能性ii.的方法中。

与按照可能性i.或ii.是否求解出上界限或“新的”声学极限无关地，并行于求解“新的上界限”优选还求解：在车辆的当前的运行状态中负载点提升是否出于特殊原因(例如声学上相反的事件)而应该限制：

尽管存在进行掩蔽的事件为了限制负载点提升或甚至为了降低声学极限的原因通常是如下状态，所述状态强烈影响传输路径、但具有小的出现概率并且相应地也在用于基础声学极限的“静态的”标定中不考虑，因为这会导致负载点提升的强烈的持久的限制。示例性地在这里指出由于排气设备进气声的直接的反作用在停车时打开窗口。

此外基于暂时、准静态和/或动态提高的声学要求尽管存在进行掩蔽的事件还是规定负载点提升的限制或甚至降低声学极限。用于准静态的状态的示例是打入的/进行的电话。相应的动态的事件例如可以是由音频设备播放的音乐的具有强烈降低声强的乐章。

为此可以在单独的软件功能中求解释放要求和相应的减少的上界限。此外在这里也可以考虑车辆的在能量方面的总状态并且例如在高压蓄电池的非常低的荷电状态时禁止负载点提升的减弱。

协调结束时，最终的声学极限作为“新的上界限”和最低释放的降低的上界限中的最小值来确定和释放。

并行于在内部空间中的声波的掩蔽，也可以利用振动的掩蔽潜力。例如通过内燃机的激励造成的在座椅上的振动可能影响舒适性并且被通过差的公路路面造成的振动所掩蔽。这些掩蔽潜力于是也可以优选作为加速度谱协调。基于振动用于确定上界限的过程类似于声波进行。所述份额同样要么以“牛顿米”(按照可能性i)为单位要么“借助加速度谱”(可能性ii)综合。基于声波的上界限与基于振动的上界限优选以“牛顿米”为单位来综合。

当利用不同的掩蔽潜能时，可以根据其出现改善混合特性(例如：电气行驶份额、空气调节功率)，而不会限制舒适性。仅在显著提高的需要和/或仅在高压存储器的非常低的荷电状态时较不经常地出现声学极限的声学上较不舒服的提升。本发明带来静态的车辆特性和运行点的各个预先规定(基础)和用于求解相应当前的单个或总掩蔽潜能的各个功能的优化的协调的优点。所述协调有助于，进一步缓和混合特性和舒适性之间的目标冲突。

因此直到达到理论荷电状态都可以在没有可较强察觉的噪声的情况下比在正常的运行中更强地充电和/或(备选或附加地在第二步骤中用于还更强的功率提高)利用内燃机的高效运行点，所述运行点在其他情况下基于声学限制而可能不被利用。由此又通过用于驱动无排放的电机的存储的电能补偿短时引起的排放提高。

附图说明

在附图中示出并且以下更详细说明本发明的实施例。示出：

图1以示意图示出关于本发明重要的构件的概览；

图2示出用于第一单个掩蔽潜力的示例；

图3示出用于第二单个掩蔽潜力的示例；

图4示出用于第三单个掩蔽潜力的示例；

图5示出用于第四单个掩蔽潜力的示例；以及

图6示出在按照上述的可能性ii的叠加的掩蔽潜力的情况下用于按照本发明地求解“新的”与总掩蔽相关的声学极限的图表。

具体实施方式

在图1中示出输入/输出显示装置1，其至少用于输出用于按照本发明的特别的运行方法的信息。显示装置1通过电子控制单元7操控。电蓄能器2、在这里为高压蓄电池的当前的荷电状态soc被检测并且被发送给显示装置1。

控制单元7的另一个输入信号在这里例如是空调风机3的状态，其作为用于通过车辆内部影响源的可能的声学相关事件的示例，所述车辆内部影响源的特性谱已知并且所述事件的出现通过车辆内部的系统、在这里为空调设备而控制。空调风机3的掩蔽潜力以m1给出。

控制单元7的另一个输入信号在这里例如是传感器布置结构4的状态，所述传感器布置结构用于识别隧道行驶，所述隧道行驶作为用于通过车辆外部影响源的可能的声学相关事件的示例，所述车辆外部影响源的特性谱已知并且所述事件的出现可通过传感器、在这里例如通过摄像机与导航系统相结合地而检测。所识别的隧道行驶的掩蔽潜力以m2给出。

控制单元7的另一个输入信号在这里例如是音频设备5的信号，其作为用于通过用户引起的影响源的可能的声学相关事件的示例，所述通过用户引起的影响源的特性谱可在播放之前或期间评估。音频设备5的当前的输出的掩蔽潜力以m3给出。

控制单元7的另一个输入信号在这里例如是麦克风6的输入信号，其作为用于通过未知影响源的可能的声学相关事件的示例，所述未知影响源的特性谱事先未知并且仅高可动态地确定。借助麦克风6当前检测的声波频谱(例如乘客的娱乐)的掩蔽潜力以m4给出。

掩蔽潜力m1至m4在控制器7的功能模块8中确定并且必要时协调。

空调风机3的单个掩蔽潜力m1示例性地在图2中示出。

所识别的隧道行驶的单个掩蔽潜力m2示例性地在图3中示出。

音频设备5的当前的输出的单个掩蔽潜力m3示例性地在图4中示出。

借助麦克风6当前检测的声波频谱的单个掩蔽潜力m4示例性地在图5中示出。

掩蔽潜力在这里以分贝[db]为单位并且在这里相对于基础声学阈值ba描述。

在图6中通过示例图表示出按照本发明的协调方法的作用方式，所述协调方法可通过功能模块8的相应的程序设计实施。在此示出音频设备5的(三分之一倍频)声压谱或掩蔽潜力m3以及并且作为隧道驶过的结果(三分之一倍频)声压谱或掩蔽潜力m2，它们共同形成一个新的(三分之一倍频)频谱或者说总掩蔽潜力max(m2,m3)或总声压谱(通过粗体的线表示)。

随后求解：由该总声谱可以掩蔽的内燃机规定的规定水平有多高。借助存储的数据，所述规定水平然后换算为以牛顿米[nm]为单位的发动机力矩。在该部分过程结束时，然后以[nm]为单位必要时进行以基础声学极限ba的补偿，所述基础声学极限与静态的车辆特性以及车辆和驱动装置的运行点有关。

基础声学极限ba可以优选在没有其他掩蔽潜力m1至m4存在的情况下预定。

在本发明的一种特别的实施方案中，可以在存在特殊原因的情况下，与存在进行掩蔽的声学相关事件有关或无关地也预定也可能处于基础声学极限之下的“下声学极限”。负载点提升的该阻止或减弱或该负载点下降——甚至降到基础声学极限之下或与基础声学极限无关地——不只作为本发明的进一步扩展方案，而是也视为独立的构思。例如负载点下降可以作为扩展的“静音”功能在打电话时使用。在这里与荷电状态有关地也可以转入完全的电气行驶中。