DE10229535A1 - System und Verfahren zum Anlassen eines Verbrennungsmotors - Google Patents

System und Verfahren zum Anlassen eines Verbrennungsmotors

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Abstract

Die Erfindung stellt ein System und ein Verfahren zum Anlassen eines Verbrennungsmotors im Antriebsstrang eines parallel laufenden Hybrid-Elektrofahrzeugs zur Verfügung, während eine vibrationsfreie Reaktion des Fahrzeugs auf die Anforderung des Fahrers unter Verwendung des Motors gesichert wird, während gleichzeitig eine Trennkupplung des Verbrennungsmotors geschlossen wird. Im Ausführungsbeispiel startet die Strategie einen Verbrennungsmotor, zum Beispiel auf der Basis einer Fahreranforderung, schließt die Trennkupplung, weist eine gewünschte Motor-/Generatordrehzahl an, versorgt den Verbrennungsmotor mit Kraftstoff, berechnet ein gewünschtes Drehmoment des Verbrennungsmotors und reduziert stufenweise ein konkretes Motor-/Generatordrehmoment, während das konkrete Drehmoment des Verbrenungsmotors proportional erhöht wird, bis das Motor-/Generatordrehmoment Null ist, während die Fahrzeuggeschwindigkeit beibehalten wird, indem zum Beispiel ein PI-Regler verwendet wird. Die Vorausbestimmung einer gewünschten Motor-/Generatordrehzahl kann sein: DOLLAR A ein Bahnvergleich auf Basis einer aktuellen und zurückliegenden Geschwindigkeit und Beschleunigung des Fahrzeugs oder einer Stellung des Fahrzeuggaspedals oder eine Bestimmung, ob sich das Fahrzeug in der Betriebsart Drehzahlsteuerung befindet. Das System kann außerdem zusätzliche Strategien, beispielsweise eine Beendigungsstrategie, ergänzen, wenn eine Fahrzeugbremse angewendet wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zum Anlassen eines Verbrennungsmotors im Antriebsstrang eines parallel laufenden Hybrid- Elektrofahrzeugs.
  • Es ist die Notwendigkeit bekannt, den Verbrauch von fossilem Kraftstoff und Schadstoffe von Autos und anderen, durch Verbrennungsmotoren (ICE) angetriebenen Fahrzeugen zu reduzieren. Mit von Elektromotoren angetriebenen Fahrzeugen wurde versucht, dies zu tun. Elektrofahrzeuge besitzen jedoch eine begrenzte Reichweite und eingeschränkte Leistung, wobei erhebliche Zeit benötigt wird, um ihre Batterien wieder aufzuladen. Eine alternative Lösung besteht darin, sowohl einen Verbrennungsmotor ICE als auch einen elektrischen Antriebsmotor in einem Fahrzeug zu kombinieren. Solche Fahrzeuge werden typischerweise Hybrid-Elektrofahrzeuge (HEV) genannt. (US 5 343 970).
  • Das HEV ist in vielfältigen Ausführungen beschrieben worden. Einige Patentschriften offenbaren Systeme, bei denen eine Bedienperson benötigt wird, um zwischen elektrischem Betrieb und Brennkraftbetrieb zu wählen. In anderen Ausführungen treibt der Elektromotor eine Gruppe von Rädern an und der Verbrennungsmotor treibt eine andere Gruppe an.
  • Es wurden andere Ausführungen entwickelt, die brauchbarer sind. Ein in Reihe laufendes Hybrid-Elektrofahrzeug (SHEV) ist ein Fahrzeug mit einem Motor, typischerweise ein Verbrennungsmotor, der einen Generator antreibt. Der Generator wiederum stellt Strom bereit für eine Batterie und einen Motor, der mit den Antriebsrädern des Fahrzeugs gekoppelt ist. Zwischen dem Verbrennungsmotor und den Antriebsrädern gibt es keine mechanische Verbindung. Ein parallel laufendes Hybrid-Elektrofahrzeug (PHEV) ist ein Fahrzeug mit einem Motor, typischerweise ein Verbrennungsmotor, einer Batterie und einem Elektromotor, die kombiniert sind, um ein Drehmoment zum Antrieb der Räder des Fahrzeugs zur Verfügung zu stellen.
  • Ein parallel/in Reihe laufendes Hybrid-Elektrofahrzeug (PSHEV) besitzt die Eigenschaften von sowohl dem PHEV als auch dem SHEV. Das PSHEV ist außerdem als eine Ausführung der Kraftübertragung mit Aufteilung des Drehmoments oder der Leistung bekannt. Hierbei wird das abgegebene Drehmoment des Verbrennungsmotors zum Teil auf die Antriebsräder und zum Teil auf einen elektrischen Generator gegeben. Der Generator speist eine Batterie und einen Motor, der auch die Abgabe eines Drehmoments bewirkt. In dieser Ausführung kann die Abgabe des Drehmoments entweder von einer Quelle oder von beiden gleichzeitig kommen. Das Bremssystem des Fahrzeugs kann auch ein Drehmoment zum Antrieb des Generators liefern, um Ladung für die Batterie zu erzeugen (Nutzbremsanlage).
  • Klar ist, dass eine Kombination des Verbrennungsmotors ICE mit einem Elektromotor wünschenswert ist. Der Kraftstoffverbrauch und Schadstoffe des ICE werden ohne nennenswerten Verlust von Leistung oder Reichweite des Fahrzeugs reduziert. Ein bedeutender Nutzen der Ausführungen von parallel laufenden Hybrid-Elektrofahrzeugen ist, dass der Verbrennungsmotor bei Zeiträumen einer geringen Leistungsanforderung oder keiner durch den Fahrer, z. B. Warten auf ein Ampel-Lichtsignal, abgeschaltet werden kann. Dies verbessert die Kraftstoffsparsamkeit, indem Vergeudung von Kraftstoff bei Leerlaufzuständen ausgeschlossen wird. Der Motor kann dann das Fahrzeug unter Bedingungen einer geringen Leistungsanforderung antreiben. In einigen Ausführungen kann der Verbrennungsmotor, wenn er nicht läuft, von dem Motor und dem Antriebsstrang getrennt werden, indem eine Trennkupplung geöffnet wird. Wenn die Leistungsanforderung zunimmt, kann der Verbrennungsmotor erneut angelassen und wieder gekuppelt werden, um das angeforderte Drehmoment zur Verfügung zu stellen.
  • Für die erfolgreiche Verwirklichung eines parallel laufenden HEV ist die Entwicklung einer Strategie zum Anlassen eines HEV-Motors und zum Übertragen eines erzeugten primären Drehmoments des Antriebsstrangs vom Motor zum Verbrennungsmotor bei minimaler Störung im Drehmoment erforderlich. Wenn der Verbrennungsmotor vom Antriebsstrang getrennt ist, würde das Anlassen des Verbrennungsmotors mit sich bringen, die Reaktion des Fahrzeugs auf die Fahreranforderung unter Verwendung des Motors beizubehalten, während gleichzeitig eine Kupplung schließt, welche den Verbrennungsmotor mit dem Antriebsstrang verbindet (Kupplung trennen) und den Lauf des Verbrennungsmotors zu starten. Die Zuführung des Drehmoments auf den Antriebsstrang sollte vibrationsfrei vom Motor auf den Verbrennungsmotor übertragen werden, um irgendeine Störung zum Fahrer zu vermeiden.
  • Im Stand der Technik sind Strategien zum Anschalten eines HEV-Motors bekannt (US-Patentschriften 6 054 776, 6 026 921, 5 865 263). Leider ist keine Strategie bekannt zum Anlassen des Verbrennungsmotors eines parallel laufenden HEV, während eine vibrationsfreie Reaktion des Fahrzeugs auf eine Fahreranforderung gesichert wird, indem der Motor genutzt wird, während gleichzeitig eine den Verbrennungsmotor mit dem Antriebsstrang verbindende Kupplung (Trennkupplung) geschlossen wird.
  • Von daher liegt der Erfindung das Problem zugrunde, ein verbessertes System und eine Verfahrens-Strategie bereit zu stellen, um den Verbrennungsmotor eines parallel laufenden Hybrid-Elektrofahrzeugs anzulassen.
  • Das Problem wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 3 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen erfasst.
  • Die Erfindung unterstellt, dass in der Praxis eine vibrationsfreie Reaktion des Fahrzeugs auf die Fahreranforderung unter Verwendung des Motors gesichert wird, während gleichzeitig eine Kupplung schließt, die den Verbrennungsmotor zu Anlassen mit dem Antriebsstrang verbindet. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel weist der Antriebsstrang des HEV einen Verbrennungsmotor, einen Motor/Generator, eine Leistungsübertragungseinheit, wie ein automatisches Getriebe, eine Planetengetriebegruppe oder ein elektronisches Getriebe ohne Drehmomentwandler, und eine Verbrennungsmotor-Trennkupplung auf.
  • Diese System und Verfahrensstrategie startet den Lauf des Verbrennungsmotors, zum Beispiel auf der Basis einer Fahreranforderung, verbindet die Trennkupplung mit dem Antriebsstrang, versorgt den Verbrennungsmotor mit Kraftstoff und schreibt eine gewünschte Drehzahl des Motors/Generators vor. Als nächstes berechnet die Strategie ein gewünschtes Motordrehmoment und reduziert schließlich das konkrete Drehmoment des Motors/Generators stufenweise, während das konkrete Motordrehmoment zunimmt, bis das Drehmoment des Motors/Generators Null ist, während die Geschwindigkeit des Fahrzeugs gesichert wird.
  • Die Vorausbestimmung einer gewünschten Motor-/Generatordrehzahl kann ein Kurvenvergleich sein, der auf der Geschwindigkeit und Beschleunigung des Fahrzeugs zu einem gegenwärtigen Zeitpunkt und zu einem etwas späteren Zeitpunkt oder einer Stellung des Fahrzeuggaspedals basiert. Die Vorausbestimmung der gewünschten Drehzahl des Motors/Generators kann außerdem eine Bestimmung enthalten, ob sich das Fahrzeug in der Betriebsart Drehzahlfolgesteuerung befindet.
  • Das System kann auch zusätzliche Strategien ergänzen, beispielsweise eine Beendigung der Strategie, wenn eine Fahrzeugbremse angewendet wird.
  • Die stufenweise Reduzierung eines konkreten Drehmoments des Motors/Generators erfolgt, indem das konkrete Drehmoment des Verbrennungsmotors proportional erhöht wird, bis das Drehmoment des Motors/Generators Null ist, während die Fahrzeuggeschwindigkeit beibehalten wird, indem zum Beispiel ein PI-Regler verwendet wird.
  • Die vorgenannte Aufgabe, Vorteile und Merkmale sowie andere Zwecke und Vorteile werden mit Bezug auf die nachstehende Beschreibung und die Figuren deutlich, in denen gleiche Zahlenzeichen gleiche Elemente darstellen. Es zeigen
  • Fig. 1 die allgemeine Ausführung eines parallel laufenden Hybrid- Elektrofahrzeugs mit einer Trennkupplung für den Verbrennungsmotor;
  • Fig. 2A und 2B die Strategie der vorliegenden Erfindung, um den Lauf des Verbrennungsmotors zu starten und ihn wieder mit dem Antriebsstrang des Fahrzeugs vibrationsfrei zu verbinden;
  • Fig. 3 eine Strategie zur Berechnung der gewünschten Motor-/Generatordrehzahl;
  • Fig. 4 die Fahrzeuggeschwindigkeit gegenüber der Zeit für eine gewünschte und aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Hybrid-Elektrofahrzeuge (HEV). Obwohl das Ausführungsbeispiel, das beschrieben wird, für ein parallel laufendes HEV ist, könnte die Erfindung auf ein beliebiges Fahrzeug angewendet werden, das als Antriebsquelle einen Motor und einen Verbrennungsmotor mit einer Trennkupplung für den Verbrennungsmotor nutzt.
  • Fig. 1 zeigt allgemeine Komponenten des Antriebsstrangs eines parallel laufenden HEV mit einer Verbrennungsmotor-Trennkupplung. Ein Verbrennungsmotor 20 ist über eine Trennkupplung 24 mit einem Motor/Generator 22 verbunden. Der Antriebsstrang besitzt einen Fahrzeug-Systemregler (VSC) 18 und der Motor/Generator 22 eine zusätzliche Motorsteuereinheit und Wechselrichter (MCU) 16. Eine Batterie 26 verbindet den Motor/Generator 22, um den Durchfluss von elektrischem Strom zu und von den beiden Komponenten zu ermöglichen. Der Motor/Generator 22 ist mit einer Leistungsübertragungseinheit 28 des Antriebsstrangs, wie ein automatisches Getriebe, eine Planetenradgetriebegruppe mit Leistungsaufteilung oder ein elektronisches Getriebe ohne Drehmomentwandler, verbunden, die mit den Fahrzeugrädern 30 verbunden sind. So fließen Drehmoment und Energie vom Verbrennungsmotor 20 und Motor/Generator 22 durch die Leistungsübertragungseinheit 28 zu den Rädern 30.
  • In dieser Ausführung kann sowohl der Verbrennungsmotor 20 als auch der Motor/Generator 22 direkt mit den Rädern 30 gekoppelt werden, so dass beide Leistungsquellen unabhängig voneinander ein Drehmoment auf den Antriebsstrang des Fahrzeugs zur Verfügung stellen können. Die in Fig. 1 gezeigte Ausführung nutzt die Trennkupplung 24 zwischen dem Verbrennungsmotor 20 und dem Motor/Generator 22, um eine zeitweilige Trennung des Verbrennungsmotors 20 von dem Motor/Generator 22 und den Rädern 30 zu ermöglichen. Der Motor kann neben dem Antrieb für das Fahrzeug auch als Generator betrieben werden zur Nutzung beim Aufladen der Batterie 26 unter Verwendung des Verbrennungsmotors 20 oder durch Nutzbremsung.
  • Die vorliegende Erfindung ist ein System und eine Verfahrens-Strategie zum Starten des Verbrennungsmotors eines parallel laufenden HEV, während eine vibrationsfreie Reaktion des Fahrzeug auf die Fahreranforderung gesichert wird unter Verwendung des Motors/Generators und gleichzeitig eine Kupplung, die den Verbrennungsmotor mit dem Antriebsstrang verbindet, geschlossen wird. Das bevorzugte Ausführungsbeispiel der Strategie der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 2A-2B dargestellt. Es ist bemerkenswert am Anfang, dass die Strategie ausgeführt werden kann, um sie an einem beliebigen Punkt zu beenden, wenn eine Fahrzeugbremse angewendet wird oder etwa eine andere Eingabe den Wert ändert (nicht gezeigt).
  • Die Startstrategie nach der vorliegenden Erfindung beginnt mit einer Anweisung vom Systemregler des Fahrzeugs (VSC) 18 zur Eingabe einer Betriebsart zum Anlassen des Verbrennungsmotors beim Schritt 34. Am Anfang wird der Motor/Generator 22 angewiesen, im Schritt 36 in der Betriebsart Drehzahlfolgesteuerung zu laufen (die der Betriebsart "Drehmoment folgen" entgegengesetzt ist). Bei der Betriebsart Drehzahlfolgesteuerung steuert der Motor/Generator abhängig vom jeweils notwendigen Drehmoment, um den Sollwert der gewünschten Drehzahl zu erreichen. Andererseits versucht der Motor/Generator in der Betriebsart "Drehmoment folgen" den Sollwert des gewünschten Drehmoments zu erreichen, der es ermöglicht, die Drehzahl zu ändern. Der Motor/Generator 22 bleibt während des gesamten Startereignisses in der Betriebsart Drehzahlfolgesteuerung. Beim Schritt 38 wird die Anweisung für die gewünschte Winkelgeschwindigkeit des Motors/Generators 22 in das System eingegeben. Eine gewünschte Motor/Generatordrehzahl 78 basiert auf einem Gesamtbetriebszustand des Fahrzeugs und einer Fahreranforderung, und kann entweder ein konstanter Wert oder eine Kurve sein, die der Geschwindigkeit und Beschleunigung des Fahrzeugs zum gegenwärtigen Zeitpunkt und einem etwas späteren Zeitpunkt zugrunde gelegt ist.
  • Eine Strategie zum Berechnen der gewünschten Drehzahl 22 von Motor/Generator ist in Fig. 3 veranschaulicht. Wenn die Leistungsübertragungseinheit 28 nicht eingekuppelt ist (was bedeutet, dass der Fahrer zur Zeit kein Antriebsdrehmoment anweist), wird die gewünschte Drehzahl auf die gewünschte Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors 20 eingestellt. Diese kann entweder kalibriert oder als Eingangssignal von einem Regler des Verbrennungsmotors innerhalb des VCS 18 aufgenommen werden. Wenn die Leistungsübertragungseinheit 28 eingekuppelt ist, wird die gewünschte Winkelgeschwindigkeit (ωmot_des) des Motors/Generators berechnet gemäß:

    (ωmot_des) = v(t0) + ((v(t0) - v(t0T))/T).kT.C.
  • In dieser Formel ist v(t0) die Fahrzeuggeschwindigkeit, wenn die Betriebsart 34 "Verbrennungsmotor anlassen" eingegeben wird (d. h. zum Zeitpunkt t0); T eine Abtastzeit zwischen Messungen der Fahrzeuggeschwindigkeit; k eine Anzahl von Abtastintervallen zur Messung seit t0; und C der kinematische Umwandlungsfakfor von Fahrzeuggeschwindigkeit zur Winkelgeschwindigkeit des Motor/Generators und kann den Radradius, das endgültige Antriebsverhältnis und das Übersetzungsverhältnis enthalten. Die Konstante C wandelt die lineare Fahrzeuggeschwindigkeit an den Rädern in eine Winkelgeschwindigkeit des Motors/Generators um. Dieses Verfahren nutzt effektiv die Geschwindigkeit und Beschleunigung des Fahrzeugs zu Beginn des Startereignisses des Motors, um die Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu einem späteren Zeitpunkt (t0) + kT zu bestimmen. Diese grundlegende Berechnung könnte weiter verbessert werden, um die gewünschte Winkelgeschwindigkeit des Motors/Generators 22 auf der Basis zum Beispiel des Eingangssignals von Gaspedal oder Bremse von dem Fahrer zu variieren.
  • Fig. 3 zeigt die spezielle Strategie des bevorzugten Ausführungsbeispiels für die Berechnung der Drehzahl des Motors/Generators 22. Die Strategie gibt beim Schritt 40 eine Berechnung der Drehzahl des Motors/Generators 22 ein und bestimmt, ob sich der Motor/Generator 22 beim Schritt 42 in der Betriebsart Drehzahlfolgesteuerung befindet. Wenn nicht (No), wird eine Zeittaktsteuerung des Reglers (nicht gezeigt) beim Schritt 44 zurückgesetzt (kT) und die Strategie zum Schritt 40 zurückgeführt, um wieder zu beginnen.
  • Wenn sich der Motor 22 beim Schritt 42 in der Betriebsart Drehzahlfolgesteuerung (Yes) befindet, wird die ωmot_des berechnet wie es oben im Schritt 46 beschrieben ist. Sobald ωmot_des berechnet ist, nimmt die Strategie eine erste Bestimmung vor, ob die Leistungsübertragungseinheit 28, beispielsweise ein Getriebe, beim Schritt 48 eingekuppelt ist. Ist die Leistungsübertragungseinheit im Eingriff (Yes), wird die berechnete ωmot_des beim Schritt 50 genutzt und beim Schritt 52 durch den VSC 18 zum Motor/Generator 22 gesendet. Wenn sich die Leistungsübertragungseinheit nicht im Eingriff befindet (No), wird beim Schritt 54 eine Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors verwendet und durch den VSC 18 im Schritt 52 zu dem Motor/Generator gesendet. Sobald die Drehzahlanweisung beim Schritt 52 an den Motor/Generator 22 gesendet ist, kehrt die Strategie durch die Rückschleife zum Schritt 42 zurück, bis der Start beim Schritt S5 mit 56 abgeschlossen ist, wo die Strategie endet. Die Rückschleife (No) wird benötigt, um die Drehzahlanweisung im gesamten Startereignis ständig zu aktualisieren.
  • Ein alternativer Algorithmus zum Berechnen der in Fig. 3 gezeigten gewünschten Drehzahlkurve könnte statt dessen eine Liste der Gaspedalstellung für die gewünschte Fahrzeuggeschwindigkeit nutzen, die anschließend in die gewünschte Motor/Generatordrehzahl übertragen werden könnte. Wie oben für eine beliebige Realisierung angegeben, kann die Stellung der Bremse noch für beliebige Änderungen überwacht werden, so dass die gesamte Strategie abgebrochen werden kann, wenn die Bremse angewendet wird.
  • Fig. 4 zeigt die Fahrzeuggeschwindigkeit (Geschwindigkeit V auf der Y-Achse 60) in Abhängigkeit von der Zeit t (X-Achse 62) für eine gewünschte (Vdes) Fahrzeuggeschwindigkeit 64 und eine aktuelle (Vact) Fahrzeuggeschwindigkeit 66. Die gewünschte Fahrzeuggeschwindigkeit 64 kann nur beispielhaft berechnet werden, indem Geschwindigkeit und Beschleunigung des Fahrzeugs zu Beginn des Startereignisses 68 bei t = to im Verbrennungsmotor sowie Geschwindigkeit und Beschleunigung des Fahrzeugs etwas nach einem Zeitpunkt 70 bei t = To - T genutzt werden, um die Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu einem späteren Zeitpunkt zu bestimmen.
  • Wir gehen zur allgemeinen Strategie von Fig. 2A-2B zurück. Nachdem die Anweisung für die gewünschte Drehzahl des Motors/Generators 22 im Schritt 38 gesendet ist, wird eine konkrete Motor-/Generatordrehzahl 80 von einem Fahrzeugsensor (nicht gezeigt) aufgenommen und beim Schritt 82 mit der gewünschten Drehzahl 78 des Motors/Generators verglichen, um einen Drehzahlfehler (absoluter Wert 1) zu erzeugen. Die Strategie legt dann fest, ob der absolute Wert 1 des Drehzahlfehlers des Motors/Generators von Schritt 82 unter eine kalibrierbare Toleranz (Toleranz 1) beim Schritt 84 abfällt. Wenn der Drehzahlfehler 82 nicht unter der Toleranz 1 beim Schritt 84 liegt (No), kehrt die Strategie zum Schritt 38 zurück. Wenn sich der Drehzahlfehler 82 unter der Toleranz 1 beim Schritt 84 befindet (Yes), weist die Strategie die Trennkupplung 24 an, beim Schritt 86 zu schließen.
  • Wenn die Platten der Trennkupplung 24 zusammenkommen, wird die Drehzahl des Motors 20 beginnen anzusteigen, um sich der Drehzahl des Motors/Generators 22 anzupassen. Da sich der Motor/Generator 22 in der Betriebsart Drehzahlfolgesteuerung befindet, wird er weiter abhängig vom jeweils notwendigen Drehmoment, im Rahmen seiner Fähigkeiten, ansteuern, um die gewünschte Drehzahl selbst beim Beschleunigen der zusätzlichen Belastung vom Verbrennungsmotor 20 zu sichern. Die aktuelle Drehzahl 90 des Verbrennungsmotors wird von einem Fahrzeugsensor (nicht gezeigt) aufgenommen und mit der konkreten Motor-/Generatordrehzahl 80 beim Schritt 92 verglichen, um einen Schlupfdrehzahlfehler (absoluter Wert 2) zu erzeugen, wie es im Stand der Technik bekannt ist. Dies ermöglicht es, die aktuelle Drehzahl 90 des Verbrennungsmotors zu überwachen, wenn sie sich der konkreten Motor-/Generatordrehzahl 80 beim Schritt 94 (unten) annähert.
  • Die Strategie bestimmt dann beim Schritt 94, ob der absolute Wert 2 des Schlupfdrehzahlfehlers oder Unterschieds der konkreten Drehzahl 90 des Verbrennungsmotors und die aktuelle Motor-/Generatordrehzahl 80 unter eine kalibrierbare Toleranz (Toleranz 2) abfällt. Wenn der Drehzahlfehler im Schritt 94 nicht unter der Toleranz 2 liegt (No), setzt die Strategie die Zeittaktsteuerung 1 beim Schritt 96 zurück und kehrt zum Schritt 86 zurück. Wenn sich der Drehzahlfehler beim Schritt unter der Toleranz 2 befindet (Yes), weist die Strategie an, dass die Zeittaktsteuerung 1 beim Schritt 98 erhöht wird. Sobald der Drehzahlfehler zwischen den beiden Vorrichtungen unter einer kalibrierbaren Toleranz (Toleranz 2) für eine kalibrierbare Zeitgröße (Toleranz 3) bleibt, wie bei der Zeittaktsteuerung 1 angegeben (Yes), kann eine gewünschte Drehzahlanweisung 88 unmittelbar zu dem Verbrennungsmotor 20 gesendet werden. Beim Schritt 100 bestimmt die Strategie, ob die Zeittaktsteuerung 1 größer ist als die Toleranz 3. Wenn das nicht so ist (no), kehrt die Strategie zum Schritt 94 zurück.
  • In der nächsten Folge von Schritten in der Strategie wird das Antriebsmoment vom Motor/Generator 22 auf den Verbrennungsmotor 20 übertragen. Wenn die Zeittaktsteuerung 1 größer ist als die Toleranz 3 beim Schritt 100, veranlasst die Strategie den VSC 18, den Lauf des Verbrennungsmotors 22 zu beginnen, indem der Verbrennungsmotor 22 beim Schritt 88 auf der Basis seines eigenen Startalgorithmus Kraftstoff aufnimmt.
  • Als nächstes nimmt die Strategie eine zweite Bestimmung vor, ob die Leistungsübertragungseinheit 28 beim Schritt 102 eingekuppelt ist. Dieser bestimmt die Größe der Drehmomentanweisung an den Verbrennungsmotor 20. Wenn die Leistungsübertragungseinheit 28 sich nicht im Eingriff befindet (No), also anzeigt, dass der Verbrennungsmotor 20 angelassen werden sollte, um im Leerlauf zu drehen, wird im Schritt 104 eine Drehmomentanweisung von 0 zum Verbrennungsmotor gesendet.
  • Wenn die Leistungsübertragungseinheit eingekuppelt ist, also anzeigt, dass das Fahrzeug angetrieben wird (Yes), versucht die Strategie die bei der Umstellung des Drehmoments vom Motor/Generator 22 auf den Verbrennungsmotor 20 verursachte Störung der Kraftübertragung auf ein Minimum zurückzuführen. Im allgemeinen erreicht die Strategie dies, indem sie die gewünschte Drehmomentanweisung zum Verbrennungsmotor 20 dem konkreten Drehmoment zugrunde legt, das durch den Motor/Generator zur Beibehaltung der gewünschten Geschwindigkeit zugeführt wird.
  • Die dargestellte Ausführung nutzt einen im Stand der Technik bekannten einfachen PI-Regler, um das Drehmoment des Motors/Generators 22 stufenweise auf Null zu reduzieren, indem ein Sollwert des Drehmoments des Verbrennungsmotors 20 entsprechend modifiziert (erhöht) wird. Das gewünschte Drehmoment des Verbrennungsmotors (tq_eng_des) wird beim Schritt 106 unter Verwendung des PI-Reglers wie folgt berechnet:

    tq_eng_des = Kp + Ki (1 z-1)tq_mot

    wobei Kp und Ki jeweils Verstärkungen des kalibrierbaren PI-Reglers und z-1 eine einstufige Verzögerung sind. Ein alternativer Steueralgorithmus, der genutzt werden könnte, kann eine Mitkopplungsberechnung wie folgt beinhalten:

    tq_eng_des = tq_mot + Kp + Ki(1 z-1)tq_mot.
  • Im allgemeinen könnte anstelle des PI-Reglers ein beliebiger anderer Regler genutzt werden, der das Motor-/Generatordrehmoment (tq_mot) auf Null steuert. Das konkrete Motor-/Generatordrehmoment 108 kann von einem Fahrzeugsensor (nicht gezeigt) aufgenommen oder berechnet werden.
  • Unter dem Einfluss des PI-Reglers wird der Verbrennungsmotor 20 mit der Bereitstellung des erhöhten Drehmoments beginnen, das notwendig ist, um das Fahrzeug auf der gewünschten Geschwindigkeitskurve zu halten, während der Motor/Generator 22 ein abnehmendes Drehmoment bereitstellt. Die Startstrategie des Verbrennungsmotors wird als beendet betrachtet, sobald der Verbrennungsmotor 20 das zum Antrieb des Fahrzeugs mit der gewünschten Geschwindigkeit notwendige gesamte Drehmoment (d. h. das Drehmoment des Motors/Generators 22 ist Null) bereitstellt. Dieser Zustand wird hergestellt, indem bestimmt wird, wann das Drehmoment des Motors/Generators 22 eine kalibrierbare Zeitgröße (Toleranz 6) lang unter einer kalibrierbaren Höhe (Toleranz 5) und der Drehzahlfehler zwischen dem Motor/Generator 22 und dem Verbrennungsmotor 20 unter einer kalibrierbaren Höhe (Toleranz 4) geblieben ist. Zu diesem Zeitpunkt wurde der Verbrennungsmotor angelassen und stellt das zum Antrieb des Fahrzeugs notwendige Drehmoment bereit, so dass die Betriebsart Starten des Verbrennungsmotors verlassen wird.
  • Um speziell diesen Punkt zu erreichen, nimmt die Strategie eine Bestimmung vor, ob der Drehzahlfehler des Verbrennungsmotors geringer ist als die Toleranz 4 beim Schritt 110 auf Basis des gewünschten Drehmoments des Verbrennungsmotors vom Schritt 106 und dem absoluten Wert 2 des Schlupfdrehzahlfehlers vom Schritt 92. Wenn der Fehler größer als die Toleranz 4 ist (No), wird die Zeiftaktsteuerung 2 beim Schritt 112 zurückgesetzt, und die Strategie kehrt zum Schritt 110 zurück, bis der Fehler geringer als die Toleranz 4 ist. Wenn dies stattfindet (Yes), nimmt die Strategie eine Bestimmung vor, ob das Drehmoment des Motors/ Generators 22 geringer ist als die Toleranz 5 beim Schritt 114 auf der Basis des konkreten Motor-/Generatordrehmoments 108. Wenn das Drehmoment des Motors-/Generators 22 nicht geringer ist als die Toleranz 5, wird die Zeittaktsteuerung 2 beim Schritt 112 wieder zurückgesetzt, und die Strategie kehrt zum Schritt 110 zurück, bis der Drehzahlfehler des Verbrennungsmotor 20 geringer ist als die Toleranz 4.
  • Während das Drehmoment des Motors-/Generators 22 geringer ist als die Toleranz 5 beim Schritt 114 (Yes), weist die Strategie an, die Zeittaktsteuerung 2 im Schritt 116 zu erhöhen. Sobald Drehzahlfehler und Drehzahlbedingungen (Schritte 110 und 114) eine kalibrierbare Dauer lang (Toleranz 6) wie beim Schritt 118 festgelegt (Yes), ständig eingehalten werden, wird bestimmt, dass der Verbrennungsmotor laufen soll und das volle geforderte Drehmoment auf den Antriebsstrang liefert. Zu diesem Zeitpunkt ist der Verbrennungsmotor erfolgreich angelassen worden, und die Routine bei 120 wird verlassen.

Claims (10)

1. System zum Anlassen eines Verbrennungsmotors im Antriebsstrang eines parallel laufenden Hybrid-Elektrofahrzeugs, umfassend:
einen Fahrzeug-Systemregler (VSC);
einen Verbrennungsmotor;
einen Motor/Generator;
eine Leistungsübertragungseinrichtung;
einen Verbrennungsmotor, Motor/Generator und Leistungsübertragungseinheit verbindenden Fahrzeug-Antriebsstrang;
eine Trennkupplung zum Trennen des Verbrennungsmotors vom Antriebsstrang des Fahrzeugs;
eine Einrichtung zum Starten des Laufes des Verbrennungsmotors, die Mittel zum Verbinden der Trennkupplung, Mittel zur Kraftstoffaufnahme des Verbrennungsmotors aufweist; und Mittel zum Vorausbestimmen einer gewünschten Motor-/Generatordrehzahl;
eine Einrichtung zum Berechnen eines gewünschten Drehmoments des Verbrennungsmotors; und
eine Einrichtung zum stufenweisen Reduzieren des konkreten Motor-/Generatordrehmoments, während das konkrete Drehmoment des Verbrennungsmotors proportional erhöht wird, bis das Drehmoment des Motors/Generators Null ist, während die Fahrzeuggeschwindigkeit beibehalten wird.
2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungsübertragungseinheit ein automatisches Getriebe und/oder eine Planetengetriebegruppe und/oder ein elektronisches Getriebe ohne Drehmomentwandler ist.
3. Verfahren zum Anlassen eines Verbrennungsmotors im Antriebsstrang eines parallel laufenden Hybrid-Elektrofahrzeug, das aus einem Fahrzeug- Systemregler (VSC), einem Verbrennungsmotor, einem Motor/Generator, einer Leistungsübertragungseinheit und einem den Verbrennungsmotor, den Motor/Generator, eine Leistungsübertragungseinheit und eine Verbrennungsmotor- Trennkupplung verbindenden Fahrzeug-Antriebsstrang besteht, mit den Schritten:
Lauf des Verbrennungsmotors starten mit den Schritten Verbinden der Trennkupplung, Kraftstoffaufnehmen des Verbrennungsmotors; und Anweisen des Drehmoments an den Verbrennungsmotor;
Vorausbestimmen einer gewünschten Motor-/Generatordrehzahl;
Berechnen eines gewünschten Drehmoments des Verbrennungsmotors; und Anweisen des Drehmoments an den Verbrennungsmotor mit dem Schritt, das konkrete Motor-/Generatordrehmoment stufenweise zu reduzieren, während das konkrete Drehmoment des Verbrennungsmotors proportional erhöht wird, bis das Motor-/Generatordrehmoment Null ist, während die gewünschte Fahrzeuggeschwindigkeit beibehalten wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Strategie zum Starten des Laufes des Verbrennungsmotors die folgenden in einer Reihenfolge arbeitenden Strategien aufweist: eine Strategie zum Verbinden der Trennkupplung, eine Strategie zur Aufnahme von Kraftstoff des Verbrennungsmotors und eine Strategie zum Anweisen einer proportionalen Erhöhung des konkreten Drehmoments des Verbrennungsmotors.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Vorausbestimmens der gewünschten Motor-/Generatordrehzahl einen Kurvenvergleich umfasst, der auf der Geschwindigkeit und Beschleunigung des Fahrzeugs zu einem aktuellen Zeitpunkt und einem Zeitpunkt etwas danach basiert.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Vorausbestimmens der gewünschten Motor-/Generatordrehzahl eine Vorausbestimmung umfasst, die einer Stellung des Fahrzeuggaspedals zugrunde gelegt ist.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Schritt des Vorausbestimmens der gewünschten Motor-/Generatordrehzahl außerdem den Schritt umfasst: Bestimmen, ob sich das Fahrzeug in der Betriebsart Drehzahlfolgesteuerung befindet.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Beendens des Verfahrens zum Anlassen des Verbrennungsmotors umfasst, wenn eine Fahrzeugbremse angewendet wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des stufenweisen Reduzierens des konkreten Motor-/Generatordrehmoments, während das konkrete Drehmoment des Verbrennungsmotors proportional zunimmt bis das Motor-/Generatordrehmoment Null ist, während die Fahrzeuggeschwindigkeit beibehalten wird, einen PI-Regler aufweist.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Leistungsübertragungseinheit ein automatisches Getriebe und/oder eine Planetengetriebegruppe und/oder ein elektronisches Getriebe ohne Drehmomentwandler verwendet wird.
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