用于使得混合驱动系统工作的方法和装置与流程

本发明涉及具有特别是按照一种工作策略工作的混合驱动系统的汽车，该工作策略考虑到能量投入最小化，而且还考虑到对其它工作状态或诊断的要求。

背景技术：

为了使得混合驱动系统工作，持续地获取不同驱动单元之间的负载分布，或者在作为驱动单元之一的内燃机的情况下，获取该内燃机的接通状态（起动/停机-工作）。例如可以采用一种在线地即在汽车中连续地实施的优化方法来确定负载分布。该优化方法通常在能量投入或排放的最小化方面进行优化。

特别是在内燃机工作时，需要在一定的行驶状况下和/或以一定的频繁度执行特殊功能，所述特殊功能要求处于特殊的工作状态下。特殊功能可以包括诊断功能、矫正功能或组件保护功能等。如果对执行特殊功能比如对执行催化器加热工作或传感器诊断有要求，则其必须通常在一定的时段内在存在要求后予以采纳。

虽然对于所要求的各种工作状态比如对于催化器加热工作来说，已知可以调整混合驱动系统的工作，然而目前还无法在通用的方法中普遍地考虑到特殊功能要求，该方法规定了对能量投入的优化，用于确定负载分布。

文献DE 198 50 586 A1记载了一种内燃机工作方法，该方法采用至少两种工作方式将燃料喷入到燃烧室中，并在这些工作方式之间根据给定工作方式进行切换，其中，给定工作方式由多个工作方式要求求得。特别是可以给每个工作方式要求都指配一个优先级，并根据工作方式要求的优先级对给定工作方式进行求取。

文献DE 10 2005 018 270 A1公开了一种用于控制内燃机的方法，其中，内燃机按照由工作方式协调器确定的工作方式进行工作，该工作方式协调器从这些工作方式要求中选择出具有最高优先级的、未被其它工作方式要求禁止的要求。

文献DE 10 2011 078 484 A1公开了一种用于控制内燃机的燃烧状态的系统，其中该系统包括一种控制机构，该控制机构被设计用来基于当前的燃烧状态对工作状态要求进行优先化，且按照其优先级的顺序处理相对的要求。

技术实现要素：

根据本发明，提出根据权利要求1的用于使得混合驱动系统工作的方法以及根据并列独立权利要求的装置和混合驱动系统。

其它设计在从属权利要求中给出。

根据第一方面，提出一种用于使得混合驱动系统工作的方法，该方法具有如下步骤：

- 求取总成本函数，其考虑到与工作点相关的用于减小混合驱动系统的能量投入的成本函数，且考虑到一个或多个与工作点相关的部分成本函数，或者，其关乎于与工作点相关的用于减小混合驱动系统的能量投入的成本函数，且关乎于一个或多个与工作点相关的部分成本函数，这些部分成本函数分别指配给所要求的特殊功能；

- 根据所求取的总成本函数，按照优化来确定混合驱动系统的优化的工作点；

- 使得混合驱动系统在该工作点工作；

- 执行所要求的特殊功能，对于这些特殊功能来说，所确定的工作点处在指配于相应特殊功能的工作区域之内。

上述方法的构思在于，基于能量投入的减小来扩展用于求取混合驱动系统的优化的工作点的成本函数，从而能考虑对执行特殊功能的要求。特殊功能是在混合驱动系统工作时在一定的行驶状况下和/或在一定的车辆状况下和/或以一定的频繁度应该/必须予以执行的功能。特殊功能通常要求混合驱动系统在特殊的工作区域内工作，该工作区域通常不同于通过优化确定的工作点。特殊功能可以包括诊断功能、矫正功能、组件保护功能等。

为了建立总成本函数，给每个特殊功能要求都指配部分成本形式的成本贡献，其量值针对最初的成本函数减小成本地或者提高成本地予以考虑，其高度取决于相应要求的特殊功能的优先级。通过基于总成本函数实施优化，使得总成本减小，可以在混合驱动系统的工作点执行一种或多种特殊功能。

这样就可以实现在行驶工作中在选择工作点时调整不同的特殊功能要求，以便由此保证执行和最低频繁度，所要求的特殊功能以该最低频繁度来执行。此外，可以减小要执行的特殊功能对能量投入减小的工作策略的影响，因为可以优选地针对特殊功能要求来选择有益的工作状态。

此外，至少通过在混合驱动系统的驱动单元之间的负载分布，特别是通过混合驱动系统的转速，来确定工作点。

所要求的特殊功能尤其可以是在混合驱动系统工作时在一定的行驶状况下和/或在一定的车辆状况下和/或以一定的频繁度或规律性应该予以执行的功能，且包括针对各个组件的诊断功能和/或矫正功能和/或组件保护功能和/或温度调整功能等。

根据其它实施方式，特殊功能可以包括如下功能中的一个或多个：

- 时间优化的催化器加热功能，其规定在保持排放极限的情况下尽快地加热内燃机的催化器；

- 排放优化的催化器加热功能，其规定在减少有害物质排放的情况下加热内燃机的催化器；

- 对催化器之前或之后的λ探针予以温度调整的功能；

- 催化器保温功能；

- 用于补偿内燃机扭矩的扭矩补偿功能；

- 用于诊断催化器功能能力的催化器诊断功能；

- 用于诊断λ探针功能能力的λ探针诊断功能；

- 混合物调节（adaption）功能；

- 调温器诊断功能和发动机温度传感器诊断功能；

- 用于对内燃机气缸中的燃烧予以中断（Aussetz）识别的诊断功能；

- 用于针对各气缸予以空气燃油调节的功能；

- 用于诊断油箱通风系统工作的功能，用来减少喷气排放物；

- 用于对油箱系统进行泄漏诊断的功能；

- 用于减少未处理排放组分比如NOx的功能；

- 用于减少排放组分比如NOx的功能；

- 用于对蓄存器催化器予以再生的功能；和

- 用于对过滤器例如颗粒过滤器予以再生的功能。

可以规定，混合驱动系统的指配于特殊功能的工作区域通过至少一个如下参数来确定：转速范围、负载范围、空气质量范围、内燃机的工作状态比如推力运行或停机运行。

此外，可以在总成本函数中考虑指配于特殊功能的部分成本函数，从而由此得到的与工作点相关的部分成本减小由总成本函数得到的总成本。

根据一种实施方式，对于在指配给特殊功能的一个或多个工作区域之内的工作点来说，特殊功能的与工作点相关的部分成本函数的量值可以为不同于0的、使总成本降低的值，而对于在指配给特殊功能的一个或多个工作区域之外的工作点来说为0值，或者为能提高总成本的值。

对总成本函数的求取和对优化的工作点的确定可以周期性地进行，其中，特别是在重新求取总成本函数之前，首先等待一段预定的、指配给所执行的特殊功能的时间，其中，特别是如果要求了负载变换，该负载变换要求离开混合驱动系统的工作点，则这种等待中断。

特别是可以给每个特殊功能都指配并行执行信息，该信息表明，相应的功能是否可以与其它所要求的特殊功能并行地执行，或者相对于所要求的其它特殊功能排他性地执行。

也可以将多个特殊功能组合成具有自身成本的新的特殊功能。这尤其有利于那些彼此排他且有类似接通条件的特殊功能。由此例如可以减少可能的振荡过程。

可以规定，如果用于一个或多个所要求的特殊功能的并行执行信息表明这些特殊功能只允许排他性地执行，则可以根据指配给所要求的特殊功能的、与工作点相关的部分成本来确定这些特殊功能的执行顺序。

各个特殊功能的部分成本函数尤其可以分别与行驶持续时间、内燃机的工作持续时间有关，且与关于在最后一次行驶周期内是否考虑到了所要求的特殊功能的信息有关。

此外，成本函数也可以考虑到前兆性状态参数。

根据另一方面，提出用于使得混合驱动系统工作的装置特别是混合控制器，其中，该装置被设计用来实施上述方法。

附图说明

下面参照附图详述实施方式。其中：

图1为用于汽车的混合驱动系统的示意图；

图2为用于阐明使得图1的混合驱动系统工作的方法的流程图。

具体实施方式

图1示范性地示出了被构造成混合驱动系统1的驱动系统的示意图。该混合驱动系统1具有第一驱动单元，该驱动单元例如可以构造成内燃机2。给内燃机2提供燃油形式的化学能量，所述燃油储存在燃油箱3中。设置有被构造成电动驱动机构4的第二驱动单元。在工作时，给该电动驱动机构4提供来自电的蓄能器5的电能。

内燃机2和电动驱动机构4可通过共同的驱动轴6相互耦接。借助于设置在内燃机2和电动驱动机构4之间的可控制的第一离合器7，可以在内燃机2和电动驱动机构4之间建立耦接或者解除该耦接。这要看内燃机2是否要为提供驱动扭矩做贡献而定。在其它实施方式中也可以省去第一离合器7。传动系6还可通过可控制的第二离合器8与开关变速器9耦接。为此，第二离合器8设置在电动驱动机构4和开关变速器9之间。在开关变速器9的输出侧，传动系与要驱动的汽车的驱动轮（未示出）连接。

开关变速器9被设计用于在开关信号的控制下调节至相应的行驶级。为此，第二离合器8和开关变速器9与变速器控制器10连接，该变速器控制器为了执行开关过程而将第二离合器8断开，并根据预定的行驶级来调节行驶级，以便随后又接通第二离合器8。

此外设置有混合控制器11，其基于传动系6或内燃机2和/或电动驱动机构4的状态参数来控制内燃机2的负载分布或接通状态（起动/停机-工作），从而利用内燃机2的和电动驱动机构4的、通过负载分布表明的相应的部分扭矩来提供所要求的驱动扭矩。此外，混合控制器11可以在电动驱动机构4的再生工作或发电机式工作中控制合适的策略，用于使得电的蓄能器5再充电。混合控制器11和变速器控制器10也可以整体地组合在一个控制器中。

此外可以规定，在混合控制器11中，基于预定的驾驶员期望扭矩、在电的蓄能器5中可用的电能和在燃油箱3中可用的化学能，借助于优化函数来求取即时的工作点。该工作点尤其可以通过驱动力矩的负载分布或内燃机2的部分负载和/或混合驱动系统1的转速来表示。作为在混合控制器11中由优化函数提供的调节参数，产生负载分布，负载分布表示要由驱动单元提供的部分扭矩的分布，所述部分扭矩用来提供整个扭矩。为此，混合控制器11可以由驱动单元2、4和整个混合驱动系统1得到其它状态参数，例如关于在开关变速器中选择的行驶级的说明。这种优化通常通过减小成本来进行，所述成本用成本函数来表示。

另外，可以产生特殊功能要求，其相应于对执行一定的特殊功能的要求。为了执行这些特殊功能，混合驱动系统1必须分别在一定的工作区域内工作预定的时段，从而可以完全执行在时间上有限的特殊功能。由特殊功能所需要的一定的工作区域通常不同于由上述通常的优化所要求的优化工作点。

特殊功能是在混合驱动系统1工作时在一定的行驶状况下和/或在一定的车辆状况下和/或以一定的频繁度或规律性应该/必须予以执行的功能。特殊功能可以包括针对各个组件的诊断功能、矫正功能、组件保护功能、温度调整功能等。这些特殊功能例如可以包括如下功能中的一个或多个：

- 时间优化的催化器加热功能，其规定在保持排放极限的情况下尽快地加热内燃机2的催化器；

- 排放优化的催化器加热功能，其规定在减少有害物质排放的情况下加热内燃机2的催化器；

- 对催化器之前或之后的λ探针予以温度调整的功能；

- 催化器保温功能；

- 用于补偿内燃机扭矩的扭矩补偿功能；

- 用于诊断催化器功能能力的催化器诊断功能；

- 用于诊断λ探针功能能力的λ探针诊断功能；

- 混合物调节功能；

- 调温器诊断功能和发动机温度传感器诊断功能；

- 用于中断识别的诊断功能；

- 用于针对各气缸予以空气燃油调节的功能；

- 用于诊断油箱通风系统工作的功能，用来减少喷气排放物；

- 用于对油箱系统进行泄漏诊断的功能；

- 用于减少未处理排放组分比如NOx的功能；

- 用于减少排放组分比如NOx的功能；

- 用于对蓄存器催化器予以再生的功能；和

- 用于对过滤器例如颗粒过滤器予以再生的功能。

这些特殊功能中的每一种都需要内燃机2或混合驱动系统1处于一定的工作区域。用于各个特殊功能的一定的工作区域通过边缘条件比如发动机转速范围、负载范围或空气质量范围或内燃机的其它工作状态比如未点火运行或停机运行来预定。但常见的是，在特殊功能要求的时间点，混合驱动系统1的在能量投入方面优化的工作点并非位于相关的一定的工作区域内。

此外，这些特殊功能通常必须在一定的时间点或者按定期的时间间隔或预定的时间间隔来执行，并且还要求的是，混合驱动系统1此时所处的工作点在指配于该特殊功能的一定的工作区域内保持预定的指配于该特殊功能的时段。

附加地，给这些特殊功能指配相应的部分成本函数TKn，该部分成本函数相应于第n个特殊功能的要求的优化函数。部分成本函数与混合驱动系统1的工作点有关，且决定了成本函数的成本减小。特别是对于在指配给特殊功能的工作区域之内的工作点来说，部分成本函数的量值可以不等于0，而对于在指配给特殊功能的工作区域之外的工作点来说等于0。

还可以给每个特殊功能都指配并行执行信息，该信息表明，相应的功能是否可以与其它特殊功能要求并行地执行，或者必要时相对于其它特殊功能要求排他性地执行。

在图2中借助流程图示出了混合驱动系统1的工作方法。

首先在步骤S1中提供对于优化能量投入来说必需的状态参数，比如预定的驾驶员期望扭矩以及关于在电的蓄能器5中和燃油箱3中可用的电能和化学能的说明，并规定相应的成本函数K。

现在步骤S2中检查是否存在至少一个用于执行特殊功能的特殊功能要求。如果情况如此（选项：是），该方法就以步骤S3继续，否则（选项：否）该方法就以步骤S1继续。

在步骤S3中根据GK=K+，通过总成本函数来求取总成本GK，该总成本函数由通常的成本函数求取成本K的总和，并求取指配于所要求的特殊功能的部分成本函数的部分成本TKi。与工作点相关的部分成本函数可以分别规定按照所要求的特殊功能的权重或优先级来预定成本函数的与工作点相关的成本的减小。该权重或优先级还可以与时间相关，特别是上升，相关的特殊功能最后执行所历经的时间越长。

此外可以规定，特别是对于在指配给所要求的特殊功能的工作区域之内的工作点来说，指配给所要求的特殊功能的部分成本函数可以有很大的量值，而对于在指配给特殊功能的工作区域之外的工作点来说为0值，或者甚至具有能提高总成本GK的值，所述很大的量值决定性地影响在指配给特殊功能的工作区域内在优化期间的总成本GK。通过这种方式，借助总成本函数进行的优化在任何情况下都得到在指配给特殊功能的工作区域内的工作点。由此保证在任何情况下都执行相关的特殊功能。这例如在内燃机（2）起动之后可以涉及用于实施催化器加热运行的特殊功能。

在步骤S4中，通过减小在步骤S3中已建立的总成本函数的总成本GK来进行优化。产生了一定的工作点，其一方面根据预定的通常的成本函数来优化能量投入，另一方面以适当的方式考虑到已有的特殊功能要求。通过设置用于特殊功能的与时间相关的部分成本函数，可以使得执行所要求的特殊功能的权重或优先级与从最后一次执行特殊功能以来所历经的时间段有关，从而可以保证在经过预定的时间段之后可靠地重新执行相应的要定期实施的特殊功能。

关于催化器加热运行的特殊功能，可以在第一次激活内燃机2之后立即要求这些特殊功能。然后可以根据边缘条件来判定将产生哪个催化器加热运行功能即时间优化的或排放优化的催化器加热功能。

由于执行特殊功能总是需要预定的时间段，所以可以在步骤S5中规定，在重新检查所要求的特殊功能之前，首先等待一段预定的时间。但这种等待可以中断，如果例如驾驶员要求了负载变换，该负载变换强制要求离开先前选择的工作点。

如果基于总成本函数由优化产生混合驱动系统1的处在配属于相关特殊功能的工作区域之内的工作点，则将自动地确保并行地执行所要求的这些特殊功能。这适用于所要求的也允许根据分别指配的平行执行信息并行地执行的特殊功能。如果用于一个或多个所要求的特殊功能的并行执行信息表明这些特殊功能只允许排他性地执行，则可以通过比较针对所有所要求的特殊功能在所确定的工作点产生的部分成本来确定这些特殊功能的执行的优先级或顺序。对于有些特殊功能，并行执行信息规定了排他性的执行，如果指配于所述特殊功能的部分成本的量值大于指配给其余所要求的特殊功能的部分成本的量值，则特别是执行所述特殊功能。

为了减小计算代价，也可以将特殊功能要求规定为始终都可以共同地执行的特殊功能的组合。

此外可行的是，各个特殊功能的部分成本函数也分别与行驶持续时间、内燃机2的工作持续时间有关，且与关于在最后一次行驶周期内是否考虑到了所要求的特殊功能的信息有关。

还可以规定，成本函数也考虑到前兆性状态参数，从而成本函数考虑到将来的状态参数，其例如考虑到先前的行驶路段的地形或转弯半径。地形或转弯半径可以由导航系统来提供。