用于操控机动车的动力传动系的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于在使用模型预测的调节（200）的情况下利用机动车的动力传动系的模型（210）来操控具有内燃机的机动车的动力传动系（110）的方法，其中在使用质量标准的情况下在预测水平（245）的范围内求取用于动力传动系的调节参量（260）的额定值轨迹（250），其中，将所述机动车的和/或机动车的周围环境的当前的和/或未来的状态和过程参量（220）用作所述模型预测的调节（200）的输入参量，其中，将包括至少一个排放值（241）或燃料消耗的成本函数（240）的最小化用作质量标准，并且其中，所述调节参量（260）根据所求取的额定值轨迹（250）来调整。

【技术实现步骤摘要】
用于操控机动车的动力传动系的方法
本专利技术涉及一种用于操控具有内燃机的机动车的动力传动系的方法以及一种用于执行该方法的计算单元和计算机程序。
技术介绍
对于现代内燃机的有害物质排放的极限值的持续强化，尤其是机动车的有害物质排放的极限值的持续强化，提出了高的要求。在此，颗粒排放和氮氧化物排放是特别重要的。同时，监管机构和消费者通常都要求不断减少燃料消耗和二氧化碳排放，因为二氧化碳排放是地球变暖的主要原因。为此，用于内燃机和废气后处理系统的相应的调节参量或调节环节的额定值例如可以作为内燃机的负载和转速的函数存储在二维特性曲线族中并且在线地被读取。必要时，这些额定值然后可以根据当前的周围环境条件和/或系统状态（像比如发动机温度、催化器温度等）来校正。也可以使用校正函数来降低在内燃机的瞬态运行中的排放。为了许可（Zulassung）机动车，典型地需要证明，在限定的行驶循环中或甚至在实际行驶运行中遵守特定的排放界限。然而，为了长期地作为纯电动车辆驱动（尤其是电池驱动的并且借助于燃料电池运行的车辆）的备选方案也设立内燃机，在所有的行驶情况中力求“零影响ZeroImpact”-机动性，其目标远远超过遵守法律上要求的极限值。在此，主要的挑战在于，在道路上变换的边界条件和大量可能的行驶状况方面优化车辆驱动。特别是个别的行驶行为和出现的交通状况对于排出的有害物质、特别是所谓的端管排放的水平是决定性的。单个排放值或单个排放物种类的减少-也就是说特定的有害物质或特定的有害物质组分-受到许多目标冲突的影响，使得通常不可能同时减少所有的有害物质。因此，引起特定有害物质组分的减少的措施通常导致一种或多种其它有害物质组分的增加。在此所基于的关系通常是指数性质，并且机动车的排放策略的设计由此通常都被折衷。
技术实现思路
根据本专利技术，提出具有独立权利要求的特征的用于操控机动车的动力传动系的方法以及用于执行该方法的计算单元和计算机程序。有利的设计方案是从属权利要求以及以下说明的主题。根据本专利技术的方法用于在机动车运行期间减少排放、也就是有害物质，尤其是已经提到的所谓的端管排放。其中不仅包括具有作为唯一的驱动源的内燃机的车辆，而且尤其也包括所谓的混合动力车辆，该混合动力车辆具有内燃机和一个或多个用于驱动的电机。只要内燃机至少暂时地运行，就希望减少排放。这在使用模型预测的调节的情况下利用机动车的动力传动系的模型来进行，其中在使用质量标准的情况下在预测水平的范围内求取用于动力传动系的调节参量的额定值轨迹。该额定值轨迹尤其是关于质量标准来优化，也就是说，额定值轨迹这样匹配或优化，使得尽可能好地满足质量标准。作为质量标准，在此使用成本函数的最小化，该成本函数包括至少一个排放值或燃料消耗。然后根据所求取的额定值轨迹来调整调节参量。但是尤其是如在模型预测的调节中常见的那样，在计算最佳的额定值轨迹之后，首先仅实施（时间上）最接近的一个或多个额定值。在一段有限的时间之后，基于新的系统状态或新的模型预测来重复优化。模型预测的调节（MPC）是这样一种调节方案，其中通过预测未来的系统特性（在当前情况下即机动车的和在那里尤其是动力传动系的系统特性）可以在每个扫描步骤、即确定的时间间隔中实现非常高的调节质量。与传统的调节方案相反，可以明确地考虑输入、输出和状态限制。模型预测的调节尤其是用于复杂系统（例如MIMO系统，即具有多个输入参量和多个输出参量的系统）的最佳调节的有效方法。该原理在机动车中在调节排放或端管排放时是特别有利的，因为由废气设备的热惯性决定的系统动态性（Streckendynamik）遭受高的时间常数并且其特性因此可以相对好地预见。此外，随着车辆的联网的增加，预测数据的可用性提高。在此，机动车的动力传动系除了内燃机之外尤其也包括废气设备或废气后处理设备。同样，必要时存在的电机、尤其马达驱动的电机也能够属于此，同样如变速器那样。在电机的情况下，于是也可以考虑所属的电池。然后，可以为机动车的动力传动系建立相应的模型，并且例如将其存储在实施的计算单元中。在此，这样的模型尤其是基于特定的输入参量来描述动力传动系的特性，并且因此尤其是也描述了在此产生的排放。为了减少排放或端管排放，在此考虑不同的过程方式或处理方式（Verfahrensweise），其可以通过相应地预先给定所属的调节参量来实现。例如，通过改变至少一个燃烧参数（例如喷射持续时间、喷射量、喷射次数和喷射正时、点火时间点、空气量），可以减少内燃机的原始排放（即，内燃机式的原始排放）。例如，通过加热废气设备和/或改变NSC再生策略，可以提高催化器效率。内燃机的运行点移动（必要时与电机组合）例如可通过在混合运行策略的范围中的装载和卸载来进行，直至纯电动行驶或接入附加消耗器。变速器的挡位的选择可以改变。同样，可以组合或使用这些过程方式中的两种或更多种。所属的调节参量（或调节环节）在此尤其包括转速、喷射特性或喷射预先给定量，或废气后处理设备（包括催化器）的运行模式等。所提及的预测水平是这样一种时间窗，所述时间窗在当前的时刻开始并且到达直至有限的、处于未来的时刻。预测水平或其持续时间或长度能够基于时间和/或基于路线并且在行驶（或机动车的运行）期间变化。通过这种方式，可以比如直接在发动机起动之后较长地选择预测水平，相反在城市阶段中则更短。作为用于模型预测的调节的输入参量，使用机动车的和/或机动车的周围环境的当前的和/或未来的状态参量。在此，状态参量（或过程参量）尤其是理解为这样的参量或参数，所述参量或参数尤其是也关于在此产生的排放涉及和/或影响机动车的运行并且在那里尤其涉及和/或影响动力传动系。催化器效率、原始排放水平，即排出的原始排放（即直接来自于发动机或内燃机的排放）的水平、电池的充电状态、当前的和/或预计的路线引导的回收潜力、地理位置、颗粒过滤器和/或氮氧化物存储催化器（所谓的NSC）的负载和/或老化、用于选择性催化还原（所谓的SCR）的系统的填充水平和/或老化，以及必要时其他的周围环境条件和/或边界条件。这些参量或参数（其部分地也可理解为或处理为边界条件）影响动力传动系的运行或影响通过调节参量对其产生影响的可能性。在此，在求取额定值轨迹-也就是说各个调节参量的有待调整的额定值的变化曲线中，也可以考虑不连续的事件（例如颗粒过滤器再生、主动的OBD干预等）。必要时，所描述的过程也可以在这些不连续的事件期间优化机动车的排放特性和/或在尽可能好的排放特性的背景下定义这些事件的时间顺序和位置。关于未来的（也就是说在预测水平以内设置的）状态参量的信息或者还有对排放的影响参量以及例如对废气温度、废气质量流量、行驶速度等的影响参量以及状态参量的限制可以通过不同的方法和技术来获得。其中特别包括基于导航数据的预测、基于用于检测周围环境或车辆周围环境的传感器数据的预测（例如摄像机、雷达、激光雷达等）、基于机动车与其他单元、如道路交通中的固定设备或其他机动车之间的通信（所谓的车对物通信或车对车通信）的预测、基于“移动设备本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于在使用模型预测的调节（200）的情况下利用机动车（100）的动力传动系（110）的模型（210）来操控具有内燃机（120）的机动车（100）的动力传动系（110）的方法，其中在使用质量标准的情况下在预测水平（245）的范围内求取用于动力传动系（110）的调节参量（260）的额定值轨迹（250），/n其中，将所述机动车（100）的和/或机动车（100）的周围环境的当前的和/或未来的状态参量（220）用作所述模型预测的调节（200）的输入参量，/n其中，将包括至少一个排放值（241）或燃料消耗的成本函数（240）的最小化用作质量标准，并且/n其中，所述调节参量（260）根据所求取的额定值轨迹（250）来调整。/n

【技术特征摘要】
20181107 DE 102018218960.91.一种用于在使用模型预测的调节（200）的情况下利用机动车（100）的动力传动系（110）的模型（210）来操控具有内燃机（120）的机动车（100）的动力传动系（110）的方法，其中在使用质量标准的情况下在预测水平（245）的范围内求取用于动力传动系（110）的调节参量（260）的额定值轨迹（250），
其中，将所述机动车（100）的和/或机动车（100）的周围环境的当前的和/或未来的状态参量（220）用作所述模型预测的调节（200）的输入参量，
其中，将包括至少一个排放值（241）或燃料消耗的成本函数（240）的最小化用作质量标准，并且
其中，所述调节参量（260）根据所求取的额定值轨迹（250）来调整。


2.根据权利要求1所描述的方法，其中，借助于预先给定所述调节参量（260）来执行至少一种处理方式，所述处理方式选自：降低所述内燃机（100）的原始排放、提高催化器效率、移动所述内燃机（100）的运行点或所述内燃机（100）与电机（140）的组合、以及选择变速器（150）的挡位。


3.根据权利要求1或2所描述的方法，其中，所述状态参量（220）从以下参量中选出：催化器效率、原始排放水平、电池的充电状态、当前和/或预计的路线引导的回收潜力、地理位置、颗粒过滤器和/或氮氧化物存储催化器的负载和/或老化、以及用于选择性催化还原的系统的填充水平和/或老化。


4.根据前述权利要求中任一项所描述的方法，其中，基于以下参量或值中的至少一个借助于预测来求取未来的状态参量（220）：导航数据、用于检测周围环境的传感器数据、在机动车（100）与其他单元和/或机动车之间的通信、移动设备管理、当...

【专利技术属性】
技术研发人员：A弗里奇，DM鲁夫，H马克特，S安格迈尔，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE