DE10162067A1

DE10162067A1 - Adaptive Kraftstoffstrategie für ein Hybridelektrofahrzeug

Info

Publication number: DE10162067A1
Application number: DE10162067A
Authority: DE
Inventors: Stephen John Kotre; Jerry D Robichaux
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2000-12-21
Filing date: 2001-12-17
Publication date: 2002-10-02
Anticipated expiration: 2021-12-18
Also published as: GB2372838A; CA2365663A1; JP4199949B2; US20020079149A1; GB0129335D0; US6442455B1; DE10162067B4; JP2002256917A; GB2372838B

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren, mit der bzw. mit dem mittels einer adaptiven Kraftstoffstrategie (88) eine adaptive Kraftstofftabelle (92) bei einem Hybridelektrofahrzeug (HEV) in kurzer Zeit vollständig angepasst werden kann. Die Kraftstoffstrategie (88) passt die an eine Verbrennungskraftmaschine gelieferte Kraftstoffmenge an, um die Motoreffizienz und die Emissionen unter Verwendung von Motorsensoren zu optimieren, bevor eine Aktivierung der adaptiven Kraftstoffstrategie gestattet wird, muß sich gemäß einer Leerlauf-Entscheidungslogik des HEV im Leerlaufzustand befinden, und zwar bei normalem Ladezustand einer Batterie (36), einem normalem Unterdruck in einer Klimaanlage und einem Bremssystemreservoir und nicht anstehender Reinigung eines Kraftstoffdampfbehälters (58). Gemäß der Strategie werden unterschiedliche Luftmassenstrombereiche des Motors (24) zur Adaption der Zellen innerhalb der adaptiven Kraftstofftabelle (92) durchlaufen. In einer bevorzugten Konfiguration erhöht oder vermindert ein mit dem Fahrzeugantrieb verbundener Generator (30) das Drehmoment, um die Motordrehzahl während einer Motordrosselung konstant zu halten.

Description

Die Erfindung betrifft ein Hybridelektrofahrzeug (HEV = hy brid electric vehicle), insbesondere eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Emissionsoptimierung unter Verwendung ei ner adaptiven Kraftstoffstrategie für ein Hybridelektrofahr zeug (HEV).

Allgemein wird angestrebt, den Verbrauch von fossilen Brenn stoffen sowie die Emissionen von Kraftfahrzeugen und anderen Fahrzeugen, die überwiegend durch Verbrennungsmotoren (ICE = internal combustion engines) angetrieben werden, zu reduzieren. Es wird versucht, diesen Anforderungen durch die Entwicklung von Fahrzeugen mit Elektroantrieb Rechnung zu tragen. Eine alternative Lösung besteht darin, in einem Fahrzeug einen kleiner ausgelegten ICE mit Elektromotoren zu kombinieren. Derartige Fahrzeuge kombinieren die Vorteile eines ICE-Fahrzeugs mit denen eines Elektrofahrzeugs und werden typischerweise als Hybridelektrofahrzeuge (HEVs = hy brid electric vehicles) bezeichnet, vgl. hierzu beispiels weise die US 53 43 970 (Sevrinsky).

Derartige Hybridelektrofahrzeuge sind in einer Vielzahl von Konfigurationen bekannt, u. a. auch in Konfigurationen, bei denen ein Fahrzeugführer zwischen einem elektrischem Betrieb und Verbrennungskraftbetrieb auszuwählen hat. Bei anderen Konfigurationen wird ein Satz der Räder von einem Elektromo tor und ein anderer Satz der Räder von einem ICE angetrie ben.

Es sind auch verschiedene andere Ausführungsformen bekannt. Bei einem Reihen-Hybridelektrofahrzeug (SHEV = series hybrid electric vehicle) weist beispielsweise ein Fahrzeug einen Motor (typischerweise einen ICE) auf, der mit einem als Ge nerator bezeichneten Elektromotor verbunden ist. Der Genera tor liefert wiederum elektrische Energie an eine Batterie oder einen anderen Motor, der als Fahrmotor bezeichnet wird. In einem SHEV stellt der Fahrmotor die einzige Quelle für das Drehmoment der Räder dar, d. h. zwischen dem (ICE-)Motor und den Antriebsrädern besteht keine mechanische Verbindung. Bei einem Parallel-Hybridelektrofahrzeug (PHEV = parallel hybrid electrical vehicle) sind dagegen ein Motor (typi scherweise ein ICE) und ein Elektromotor vorgesehen, die zu unterschiedlichem Anteilen dazu beitragen, das erforderliche Drehmoment für die Räder zum Antrieb des Fahrzeugs bereitzu stellen. In einer PHEV-Konfiguration kann der Motor zusätz lich als Generator zum Aufladen der Batterie aus der von dem ICE gelieferten Energie verwendet werden.

Ein Parallel-Reihen-Hybridelektrofahrzeug (PSHEV) zeichnet sich sowohl durch Eigenschaften der PHEV- als auch der SHEV- Konfiguration aus und wird mitunter als "Powersplit"- Konfiguration bezeichnet. Bei einer von mehreren möglichen Ausführungsformen eines PSHEV ist der ICE mechanisch mit zwei Elektromotoren über eine einen Planetengetriebesatz aufweisende Achseinheit gekoppelt. Ein erster Elektromotor, der Generator, ist mit einem Sonnenrad verbunden. Der ICE ist mit einem Träger verbunden. Ein zweiter Elektromotor, der Fahrmotor, ist mit einem Hohlrad (Tellerrad) über ein zusätzliches Getriebe an eine Achse mit Kardanwelle gekop pelt. Das Drehmoment des Motors kann zum einen den Generator zum Aufladen der Batterie mit Energie versorgen. Der Genera tor kann weiterhin zu dem erforderlichen Rad- bzw. Abtriebs wellendrehmoment beitragen, wenn die Anordnung eine Frei laufkupplung aufweist. Der Fahrmotor kann dann dazu verwen det werden, zu dem Raddrehmoment beizutragen und die Bremse nergie zum Aufladen der Batterie zurückzugewinnen. In dieser Konfiguration kann der Generator selektiv ein Reaktions drehmoment liefern, welches zur Steuerung der Motordrehzahl eingesetzt werden kann. Der Motor, der Generatormotor und der Fahrmotor können eine kontinuierliche variable Transmis sion (CVT = continuous variable transmission) liefern. Fer ner bietet ein derartiges HEV die Möglichkeit, die Leerlauf drehzahl gegenüber herkömmlichen Fahrzeugen besser zu steu ern, indem der Generator zur Steuerung der Motordrehzahl verwendet wird.

Eine Kombination eines ICE mit Elektromotoren ist vorteil haft, da hierbei sowohl der Kraftstoffverbrauch als auch die Fahrzeugemissionen ohne nennenswerten Verlust der Leistungs fähigkeit oder Steuerbarkeit des Fahrzeugs reduziert werden können. Das HEV ermöglicht den Einsatz kleinerer Motoren, ein regeneratives Bremsen, eine elektrische Drehmomentver stärkung (boost) und sogar einen Betrieb des Fahrzeugs bei ausgeschaltetem Verbrennungsmotor. Nichtsdestoweniger sind neue Ansätze erforderlich, um die Möglichkeiten der HEVs zu optimieren.

Ein derartiges, für die HEV-Entwicklung bedeutendes Gebiet stellen die Betriebsarten des HEV-Motors dar. In einem HEV weist der (Verbrennungs-)Motor viele Funktionen auf. Die Hauptfunktion besteht darin, das erforderliche Antriebsmo ment zu liefen. Andere Funktionen können beispielsweise um fassen: das Aufladen der Batterie, die Spülung eines Kraft stoffdampfbehälters, das Lernen der Verschiebungen in einer Kraftstoffzuführanordnung entsprechend einer adaptiven Kraftstofftabelle, den Antrieb eines Klimaanlagen-(A/C = air conditioning)-Kompressors, und zwar dann, wenn der Kompres sor mechanisch mittels eines Zusatzantriebsriemens (FEAD = front end accessory drive) angetrieben wird, das Aufrechter halten eines Unterdrucks in einem Unterdruckreservoir, das Aufrechterhalten der Katalysatortemperatur (im Hinblick auf optimale Emissionswerte) sowie das Aufrechterhalten der Mo tortemperatur (zur Lieferung von Wärme in den Passagierraum durch die Klimatisierungsanlage). Beim Ausführen dieser Funktionen in einem HEV müssen jeweils die Motoremissionen und der Kraftstoffverbrauch optimiert werden, ohne die Steu erbarkeit und Leistungsfähigkeit des Fahrzeugs negativ zu beeinflussen.

Eine Technik zur Reduzierung von Emissionen und Kraftstoff verbrauch in einem HEV besteht darin, den Motor auszuschal ten, wenn dieser nicht benötigt wird. Wenn der Motor ausge schaltet ist, liefert der Elektromotor das benötigte An triebsdrehmoment.

Wenn der Motor läuft, wird er sowohl unter Fahrt- als auch unter Leerlaufbedingungen verwendet. Leerlaufbedingungen liegen vor, wenn das Fahrzeug sich nicht in Bewegung befin det. In einem HEV ist der Motor idealerweise unter Leerlauf bedingungen ausgeschaltet. Einige Funktionen des HEV erfor dern es jedoch, dass der Motor selbst unter Leerlaufbedin gungen eingeschaltet bleibt. Eine dieser Funktionen ist die Entwicklung einer adaptiven Kraftstofftabelle des HEV- Motors. Adaptive Kraftstofftabellen sind bekannt, um die Emissionen von Brennkraftmaschinen zu optimieren, vgl. bei spielsweise die aus der US 54 64 000 (Pursifull bzw. Ford Motor Company) bekannte Kraftstoffsteuerung mit adaptiver Anpassung.

Wie in dem o. g. Patent beschrieben, werden heutzutage in den meisten Fahrzeugen elektronische Kraftstoffsteuerungsein richtungen eingesetzt. Derartige Kraftstoffsteuerungsein richtungen variieren die an die Motorzylinder gelieferte Kraftstoffmenge auf Basis der Motordrehzahl, des Luftmassen stroms und des im Abgas enthaltenen Sauerstoffgehalts. Bei derartigen Kraftstoffsteuerungseinrichtungen wird üblicher weise versucht, das Verhältnis von Luft und Kraftstoff zu mindest nahezu stöchiometrisch zu halten (d. h. bei den mei sten Kraftstofftypen bei einem Luft/Kraftstoffverhältnis von etwa 14,6 : 1), indem eine Kraftstoffsteuerungseinrichtung mit Rückkopplungsregelung implementiert wird. Das Aufrecht erhalten eines Luft/Kraftstoffverhältnisses bei oder nahe der Stöchiometrie ermöglicht es dem Katalysator, die Abgase optimal in unschädliche Nebenprodukte umzuwandeln.

Eine typische bekannte Kraftstoffsteuerungseinrichtung mit geschlossenem Regelkreis bestimmt die geeignete Menge des an die Motorzylinder zu liefernden Kraftstoffs folgendermaßen: Zunächst wird der in den Motor eintretende Luftmassenstrom gemessen und anschließend hieraus die Menge der in jeden einzelnen Zylinder eintretenden Luft abgeschätzt. Diese Ab schätzung wird durch die Sauerstoffkonzentration in den Ab gasen (zu messen mittels eines Abgassauerstoffsensors, EGO) modifiziert. Der Sauerstoffgehalt des Abgases gibt direkt das Luft/Kraftstoffverhältnis des vorhergegangenen Verbren nungsvorgangs wieder, so dass in dem Fall, dass das Luft- /Kraftstoffverhältnis nicht stöchiometrisch war, ein Korrek turfaktor auf die beim nächsten Verbrennungsvorgang gelie ferte Kraftstoffmenge angewandt wird. Wenn beispielsweise der EGO eine Mischung mit einem fetten Luft/Kraftstoffver hältnis (d. h. geringer als stöchiometrisch) anzeigt, wird die Kraftstoffmenge beim nächsten Verbrennungsvorgang redu ziert. Wenn der EGO dagegen eine Mischung mit einem mageren Luft/Kraftstoffverhältnis anzeigt, wird die Kraftstoffmenge beim nächsten Verbrennungsvorgang erhöht.

Aufgrund der adaptiven Kraftstoffsteuerung kann, wie aus dem in Bezug genommenen Patent und aus dem Stand der Technik be kannt, die geschlossene Regelung bei einer Kraftstoffsteue rungseinrichtung verbessert werden, indem langfristige "Ver schiebungen" (shifts) von der Kraftstoffzufuhreinrichtung gelernt werden. Die Menge des erforderlichen Kraftstoffs bei einem Kraftstoffbetrieb mit geschlossener Regelschleife va riiert von Motor zu Motor innerhalb einer vorgegebenen Mo torkonfiguration. Diese Schwankung beruht auf Unterschieden in den Kraftstoffsystemkomponenten, wie beispielsweise der Kraftstoffeinspritzvorrichtungen und der Luftmassenstromsen soren, unterschiedlichen Alterungsprozessen dieser Komponen ten sowie den jeweiligen Bedingungen, unter denen das Fahr zeug betrieben wird. Eine adaptive Kraftstoffsteuerungsein richtung "lernt" diese langfristigen Kraftstoffanpassungen für eine Vielzahl von Kombinationen aus Motordrehzahl und Motorluftladung (oder Luftmassenströmen), die im Betrieb ei nes Motors auftreten können. Eine adaptive Kraftstoffsteue rungseinrichtung lernt eine Kraftstoffverschiebung dann, wenn das aktuelle Luft/Kraftstoffverhältnis außerhalb eines kalibrierten Bereichs in Bezug auf die Stöchiometrie liegt. Das Ausmaß der gelernten Anpassung ist dabei proportional zu der Abweichung des aktuellen Luft/Kraftstoffverhältnisses von der Stöchiometrie und hängt davon ab, wie schnell die für Anpassungskorrekturen verwendeten Faktoren kalibriert werden sollen. Diese gelernten oder "angepassten" ("adap ted") Einstellungen des Luft/Kraftstoffverhältnisses werden in einer adaptiven Kraftstofftabelle (bzw. einem Tabellen speicher) für künftige Verwendungen durch die Rückkopplungs kraftstoffsteuerung für Situationen gespeichert, in der die selbe Motordrehzahl und dieselben Luftladungsbedingungen er neut festgestellt werden. Sobald das aktuelle Luft/Kraft stoffverhältnis wieder stöchiometrisch ist, wird die ent sprechende Zelle der Kraftstoffanpassung als (hinreichend) vollständig angepasst ("mature") betrachtet.

Die adaptive Kraftstofftabelle wird üblicherweise in einem KAM-Speicher (keep alive memory = Haltespeicher) abgelegt. Dabei existieren viele verschiede Ausprägungen derartiger adaptiver Kraftstofftabellen. Bei einer Ausführungsform wird eine Matrix mit einer Anzahl von Spalten für die Motordreh zahl auf der X-Achse und einer Anzahl von Zeilen für den Luftstrom auf der Y-Achse eingesetzt. Bei einem anderen Ver fahren wird die Motorlast (load) anstelle des Luftmassen stroms herangezogen. Die Last bezeichnet eine normierte Luftladung des Motors, die als Quotient aus der gegenwärti gen, in die Zylinder induzierten Luftladungsmenge und der maximal möglichen Luftladungsmenge bei der gegebenen Mo tordrehzahl definiert ist. Bei einem weiteren Verfahren wird lediglich die Größe des Luftstroms bzw. der Luftmassenstrom herangezogen und der Effekt der Motordrehzahl nicht berück sichtigt. Ungeachtet der Art der verwendeten adaptiven Kraftstofftabelle ist das Resultat stets das Gleiche: Wenn eine Anpassung ("adapting") hinsichtlich einer bestimmten Luftstromzelle vorgenommen wird, wird diese Zelle anhand der Größe der Luft/Kraftstoff-Verschiebung aktualisiert. Diese Menge wird dann zu einem späteren Zeitpunkt herangezogen, wenn die Anordnung bei dem entsprechenden Luftmassenstrom wert bzw. -punkt betrieben wird.

Gemäß den Motorkalibrierungsrichtlinien der Ford Motor Com pany produziert ein Fahrzeug geringe Emissionswerte und er füllt staatliche Emissionsstandards dann in reproduzierbarer Weise, wenn die Anpassungen im Luft- und Kraftstoffsystem vor einem offiziellen Emissionstest (FTP = federal test procedure) "gelernt" wurden. Da nur ein Vorbereitungszyklus ("prep") vor einem FTP erlaubt ist, muss das System sämtli che Luft- und Kraftstoffsystemverschiebungen in der adapti ven Kraftstofftabelle während dieses einen Vorbereitungszy klus lernen können.

Bekannte adaptive Strategien für Kraftstofftabellen arbeiten bei im Betrieb befindlichen Motor, da diese Strategien bei gegebenen Luftmassenstrombedingungen einen gewisse Zeitspan ne benötigen, um die Kraftstoffveränderungen in der jeweili gen Kraftstoffzelle der Tabelle anzupassen, bis diese Zelle vollständig angepasst ist. Adaptive Kraftstoffstrategien werden typischerweise nicht durchgeführt, während der Kraft stoffdampfbehälter gespült wird oder bordinterne Überwachun gen zu Diagnosezwecken in Betrieb sind. Daher tritt tenden ziell das Problem auf, dass adaptive Kraftstoff-, Reini gungs- und Überwachungsstrategien miteinander hinsichtlich der verfügbaren Motorlaufzeit konkurrieren. Diese Situation verschlechtert sich bei einem HEV, da der ICE des Fahrzeugs nicht immer eingeschaltet ist. Infolgedessen wird die Fähig keit des HEVs vermindert, eine adaptive Kraftstofftabelle ausreichend schnell vollständig zu entwickeln. Daher ist es erforderlich, ein neuartiges Verfahren und eine Vorrichtung zu entwickeln, mittels dessen bzw. mittels derer ein schnel les Lernen der adaptiven Kraftstofftabelle bei einem HEV er möglicht wird.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht dementspre chend darin, eine Vorrichtung bzw. ein Verfahren zu einer vollständigen Entwicklung einer adaptiven Kraftstofftabelle bereitzustellen, welche bzw. welches innerhalb eines Vorbe reitungszyklus für ein Emissions-FTP (FTP = federal test procedure = staatliches Testverfahren) für ein Hybridelek trofahrzeug (HEV) durchführbar ist.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht dar in, eine Vorrichtung zu einer vollständigen Entwicklung ei ner adaptiven Kraftstofftabelle innerhalb eines Vorberei tungszyklus eines Emissions-FTP für ein Hybridelektrofahr zeug (HEV) zu schaffen.

Diese Aufgaben werden jeweils durch die Gegenstände der ent sprechenden unabhängigen Patentansprüche gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Gegenständen der jeweiligen Unteransprüche.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen bei spielhaft näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine allgemeine Konfiguration eines Hybridelektro fahrzeugs (HEV),

Fig. 2 eine teilweise und vereinfachte schematische Dar stellung eines Flussdiagramms für einen HEV- Leerlaufmodus,

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer adaptiven Kraftstoffstrategie für ein HEV, und

Fig. 4 ein Beispiel für eine adaptive Kraftstofftabelle.

Die vorliegende Erfindung betrifft Elektrofahrzeuge, insbe sondere Hybridelektrofahrzeuge (HEVs). Fig. 1 zeigt eine mögliche Konfiguration, insbesondere die Konfiguration eines Parallel-Reihen-Hybridelektrofahrzeugs ("powersplit").

In einem Basis-Powersplit-HEV koppelt ein Planetengetriebe satz 20 ein Trägergetriebe 22 mechanisch an einen Motor 24 über eine Freilaufkupplung 26 (one way clutch) an. Der Pla netengetriebesatz 20 koppelt außerdem ein Sonnenrad 28 an einen Generatormotor 30 und ein Hohlrad (Tellerrad) 32. Der Generatormotor 30 ist weiterhin mechanisch mit einer Genera torbremse 34 und elektrisch mit einer Batterie 36 verbunden. Ein Fahrmotor 38 ist mechanisch an das Hohlrad 32 des Plane tengetriebesatzes 20 über einen zweiten Getriebesatz 40 ge koppelt und elektrisch mit der Batterie 36 verbunden. Das Hohlrad 32 des Planetengetriebesatzes 20 und der Fahrmo tor 38 sind mechanisch an Antriebsräder 42 über eine Ab triebswelle 44 gekoppelt.

Der Planetengetriebesatz 20 teilt die Ausgangsenergie des Motors 24 in einen seriellen Pfad vom Motor 24 zum Genera tormotor 30 und einen parallelen Pfad vom Motor 24 an die Antriebsräder 42 auf. Die Drehzahl des Motors 24 kann ge steuert werden, indem die Aufteilung des seriellen Pfads bei Aufrechterhalten einer mechanischen Verbindung über den pa rallelen Pfad gesteuert wird. Der Fahrmotor 38 erhöht die vom Motor 24 an die Antriebsräder 42 gegebene Motorleistung auf dem parallelen Pfad durch der zweiten Getriebesatz 40. Der Fahrmotor 38 schafft außerdem die Möglichkeit, Energie direkt von dem seriellen Pfad zu verwenden, wobei die durch den Generatormotor 30 erzeugte Leistung im Wesentlichen her untergefahren ist. Hierdurch werden Verluste aufgrund der Umwandlung von Energie in und aus chemischer Energie durch die Batterie 36 vermieden und es wird ermöglicht, dass die gesamte Energie des Motors 24 - nur vermindert um Umwand lungsverluste - die Antriebsräder 42 erreicht.

Eine Fahrzeugsystemsteuerungseinrichtung (VSC = vehicle sy stem controller) 46 steuert vielfältige Komponenten in die ser HEV-Konfiguration an, wozu diese mit der Steuerung der jeweiligen Komponentensteuerung jeweils in Verbindung steht. Eine Motorsteuerungseinheit (ECU = engine control unit) 48 ist über eine festverdrahtete Schnittstelle mit dem Motor 24 verbunden. Die ECU 48 und die VSC 46 können in derselben Einheit untergebracht sein, sind jedoch hier als separate Steuerungen ausgebildet. Die VSC 46 kommuniziert mit der ECU 48 sowie einer Batteriesteuereinheit (BCU = battery con trol unit) 50 und einer Achsen-Managementeinheit (TMU = transaxle management unit) 52 über ein Kommunikationsnetz werk, beispielsweise ein Steuerungsnetzwerk (CAN = control ler area network) 54. Die BCU 50 ist mit der Batterie 36 über eine festverdrahtete Schnittstelle verbunden. Die TMU 52 steuert den Generatormotor 30 und den Fahrmotor 38 über eine festverdrahtete Schnittstelle an.

Die Hauptfunktion der ECU 48 in der vorliegenden HEV-Anord nung besteht darin, den Motor 24 in einer Weise zu betrei ben, dass dieser das erforderliche Drehmoment des Motors 24 durch die VSC 46 derart liefert, dass die Abgasemissionen und der Kraftstoffverbrauch minimiert werden. Dies wird zum Teil durch eine Steuerung des Luft/Kraftstoffverhältnisses mittels der ECU 48 erreicht, einschließlich der Verwendung einer adaptiven Kraftstoffsteuerungsstrategie.

Da herkömmliche adaptive Kraftstoffstrategien mit der Dampf behälterspülungssteuerung und diagnostischen Überwachungs strategien hinsichtlich der Fertigstellung ihrer Aufgaben um Motorlaufzeit konkurrieren und da der Motor 24 nicht während eines gesamten vorgegebenen HEV-Antriebszyklus eingeschaltet ist, existieren weniger Gelegenheiten als bei einem herkömm lichen Fahrzeug zur vollständigen Entwicklung einer adapti ven Kraftstofftabelle. Daher stellt die Implementierung ei ner adaptiven HEV-Kraftstoffstrategie 88 gemäß Fig. 2 eine Schlüsseltechnologie zur Aufrechterhaltung einer befriedi genden Luft/Kraftstoffsteuerung in einem HEV dar. Mit der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren und eine Vorrich tung zur vollständigen Entwicklung einer adaptiven HEV- Kraftstofftabelle 92 bereitgestellt, und dies so schnell wie möglich innerhalb eines neuen Antriebszyklus, wobei der neue Antriebszyklus durch einen "Ein"-Zustand des Zündschlüssels eingeleitet wird, der auf eine Periode eines inaktiven Fahr zeugs oder eine "Aus"-Periode folgt.

Fig. 2 zeigt ein partielles und vereinfachtes Flussdiagramm eines möglichen Entscheidungsverfahrens innerhalb der VSC 46 hinsichtlich eines eingeschalteten Zustandes bzw. eines Leerlaufzustandes des Motors 24.

Mit diesem Verfahren wird bezweckt, zu bestimmen, ob der Mo tor 24 in einem Fahrzeugleerlaufzustand betrieben werden muss und, falls ja, aus welchem Grund. Basierend auf dem Grund der Notwendigkeit eines Motorbetriebs können gemäß dem Verfahren unterschiedliche Aktionen des Motors 24 (und/oder anderer HEV-Komponenten) ausgelöst werden.

Ein derartiger Grund, den Motor 24 im eingeschalteten Zu stand zu halten (und Gegenstand der vorliegenden Erfindung) ist die Notwendigkeit, eine adaptive Kraftstofftabelle 92 vollständig zu entwickeln. Fig. 2 zeigt eine mögliche Schrittsequenz, wobei - lediglich zur Veranschaulichung - nur Schritte vor der Bestimmung, ob die adaptive Kraftstoff tabelle 92 (Fig. 4) aktualisiert werden muss, dargestellt sind.

Während des Verlaufs eines Antriebszyklus (d. h. von einem "An"-Zustand 68 zu einem "Aus"-Zustand) geht das Fahrzeug in einen Leerlaufzustand über, sobald die Fahrzeugleerlaufbe dingungen gemäß Schritt 70 erfüllt sind. In Schritt 70 über prüft das Fahrzeug beispielsweise das Vorliegen einer nied rigen Fahrzeuggeschwindigkeit und die Gaspedalposition. Wenn die Fahrzeugleerlaufbedingungen nicht erfüllt sind, ver bleibt das Fahrzeug in dem aktuellen Antriebsmodus gemäß Schritt 72.

Wenn die Fahrzeugleerlaufbedingungen erfüllt sind, bestimmt die VSC 46, ob irgendwelche Fahrzeugbetriebsarten es erfor dern, dass der Motor 24 während des Fahrzeugleerlaufzustands weiterläuft. Falls nicht, kann der Motor 24 ausgeschaltet werden. Im Schritt 74 bestimmt die VSC 46, ob der Ladezu stand (SOC = state of charge) der Batterie 36 zu schwach ist. Wenn der SOC geringer als ein kalibrierbarer Schwellen wert ist, weist die VSC 46 den Motor 24 in Schritt 76 an, während des Leerlaufzustandes eingeschaltet zu bleiben und löst weitere Aktionen zur Bearbeitung dieser Aufgabe aus.

Wenn der SOC der Batterie 36 nicht zu niedrig ist, geht die VSC 46 zu Schritt 78 über, in dem bestimmt wird, ob der Un terdruck in der Fahrzeugklimaregelung und dem Bremssystemre servoir aufgefüllt werden muss. Wenn der Unterdruck nicht aufgefüllt werden muss, weist die VSC 46 den Motor 24 in Schritt 80 an, während des Leerlaufzustandes eingeschaltet zu bleiben und löst weitere Aktionen aus, um diese Aufgabe zu bearbeiten.

Wenn der Reservoirunterdruck nicht aufgefüllt werden muss, geht die VSC 46 zu Schritt 82 über und bestimmt, ob ein Kraftstoffdampfbehälter 58 (Fig. 1) gespült bzw. gereinigt werden muss. Wenn der Kraftstoffdampfbehälter 58 gereinigt werden muss, weist die VSC 46 den Motor 24 in Schritt 84 an, während des Leerlaufzustandes eingeschaltet zu bleiben, und löst weitere Aktionen zur Bearbeitung dieser Aufgabe aus. Wenn der Dampfbehälter 58 dagegen nicht gereinigt werden muss, geht die VSC 46 zum Schritt 86 über, um zu bestimmen, ob die adaptive Kraftstofftabelle 92 bereits einen vollstän dig entwickelten Zustand ("mature state") für den vorliegen den Antriebszyklus erreicht hat.

Die Bestimmung des Entwicklungszustandes der adaptiven Kraftstofftabelle 92 erfolgt in Schritt 86. Bei jedem "Ein"- Zustand 68 (neuer Antriebszyklus) wird eine als HEV_ADAPT_DONE bezeichnete Marke bzw. ein Flag, welche bzw. welches anzeigt, dass das adaptive HEV-Kraftstoffprogramm für diesen Antriebszyklus nicht abgeschlossen ist, mit dem Wert Null initialisiert und ein als ADAPT_CELL_PTR bezeich neter Zeiger bzw. Pointer, welcher die erste Luftmassen stromzelle der adaptiven Kraftstofftabelle 92 bezeichnet, mit dem Wert Eins initialisiert. In Schritt 86 wird be stimmt, ob das HEV_ADAPT_DONE-Flag den Wert Null aufweist (d. h., dass die Tabelle nicht vollständig entwickelt ist), und ob andere bekannte Standardbedingungen zur Adaption der Kraftstofftabellen erfüllt sind (beispielsweise, ob der Mo tor eine stabile Betriebstemperatur erreicht hat).

Wenn im Schritt 86 HEV_ADAPT-DONE Null beträgt und die ande ren Bedingungen der standardmäßigen adaptiven Kraftstoff strategie 88 erfüllt sind, weist die VSC 46 den Motor 24 an, im Leerlauf eingeschaltet zu bleiben und löst die adaptive Kraftstoffstrategie (innerhalb der ECU 48 oder der VSC 46) in Schritt 88 aus. Diese Strategie ist Gegenstand der vor liegenden Erfindung, wobei eine bevorzugte Ausführungsform in Fig. 3 dargestellt ist.

Die in Fig. 3 detaillierter dargestellte, adaptive HEV- Kraftstoffstrategie 88 verwendet Fahrzeugleerlaufzustände schon zu einem frühen Zeitpunkt während des Antriebszyklus dazu, den Motor 24 zu einem Betrieb bei Luftmassenstrombe dingungen zu veranlassen, die als Referenz für die Zellen der adaptiven Kraftstofftabelle 92 verwendet werden können, wodurch die adaptive Kraftstofftabelle 92 schneller voll ständig entwickelt werden kann.

Wie in Fig. 2 gezeigt, wird ein neuer Antriebszyklus durch einen "Ein"-Zustand des Zündschlüssels initiiert, wobei die VSC 46 jeden Fahrzeugleerlaufzustand in Schritt 86 dahinge hend überprüft, ob HEV_ADAPT_DONE = 0 ist, und ob andere Be dingungen für eine adaptive Kraftstoffstrategie 88 erfüllt sind. Beispielsweise überwacht die VSC 46, ob der Motor 24 eine stabile Betriebstemperatur erreicht hat. Wenn die Be dingungen für eine adaptive HEV-Kraftstoffstrategie 88 er füllt sind, ruft die VSC 46 gemäß Fig. 3 die adaptive Kraftstoffstrategie 88 auf.

In Schritt 102 der adaptiven Kraftstoffstrategie 88 weist die VSC 46 den Generatormotor 30 an, die Drehzahl des Mo tors 24 bei einer typischen Drehzahl zu halten, die verwen det wird, wenn der Motor während der Fahrzeugleerlaufzustän de eingeschaltet ist (d. h. bei der Leerlaufdrehzahl). Dies ermöglicht die Verwendung einer typischen Leerlaufdrehzahl, um die einzelnen Luftmassenstromzellen in der adaptiven Kraftstofftabelle 92 (genauer in Fig. 4 gezeigt) zu durch laufen, so dass die Wahrnehmung des Fahrers bezüglich der Drehzahl des Motors 24 beim Leerlauf des Fahrzeugs nicht ir ritiert wird.

Anschließend, in einem Schritt 104, veranlasst die VSC 46 den Motor 24 zu einem Betrieb bei einem Bremsmoment-Niveau, das einer bestimmten Drosselklappenposition entspricht, um die jeweilige, durch ADAPT_CELL_PTR spezifizierte Luftströ mung des Motors 24 zu erreichen. Beispielsweise zeigt gemäß Fig. 4 für den Fall ADAPT_CELL_PTR = 1 die adaptive Kraft stoffstrategie 88 auf die erste Zeile 130 der adaptiven Kraftstofftabelle 92, was einer Luftströmung von ca. 0,45 kg/min (1,0 lbs/min) entspricht. Demzufolge wird das Drehmo ment des Motors 24 durch die VSC 46 derart gesteuert, dass eine Luftströmung bzw. ein Luftmassenstrom von 0,45 kg/min erreicht und die entsprechende Luftmassenstromzelle der ad aptiven Kraftstofftabelle 92 aktualisiert werden kann. Die adaptive Kraftstoffstrategie 88 erfordert eine elektronische Drosselsteuerung (in Fig. 1 nicht gezeigt), um eine derar tige drehmomentbasierende Steuerungsstrategie des Motors 24 durchzuführen. Diese Art der Steuerungsstrategie wandelt ein gewünschtes Drehmoment des Motors 24 in eine äquivalente Drosselklappenstellung um.

Im nächsten Schritt 106 wird überprüft, ob die Drosselung des Motors ausreichend ist, um die gewünschte Luftströmung für die aktuelle Drehzahl des Motors 24 zu liefern. Die mei sten Motoren können höhere Luftmassenströme bei einer vorge gebenen Drosselklappenposition erreichen, wenn die Motor drehzahl erhöht wird. Sobald die Drosselklappe des Motors 24 ihre Maximalposition erreicht hat und die gewünschte Luft strömung für die gegebene Zelle der Kraftstofftabelle 92 nicht erreicht worden ist, geht daher die Strategie zu Schritt 108 über, bei dem die VSC 46 den Generatormotor 30 anweist, die Motordrehzahl bis zum Erreichen des gewünschten Luftmassenstroms zu erhöhen.

Bei Erreichen des gewünschten Luftmassenstroms (durch Erhö hung entweder des Drehmoments bzw. der Drosselung des Motors 24 in Schritt 104 oder der Drehzahl des Motors 24 in Schritt 108) wird im nächsten Schritt 110 auf bekannte Art und Weise bestimmt, ob diese spezielle Luftmassenstromzelle (hinrei chend) vollständig entwickelt ist. Falls diese nicht voll ständig entwickelt ist, können bekannte adaptive Kraft stoffstrategien verwendet werden, um die Zelle zu aktuali sieren, bis diese in Schritt 112 vollständig entwickelt ist.

Sobald die aktuelle Luftmassenstromzelle vollständig entwic kelt ist, wird der ADAPT_CELL_PTR-Parameter in Schritt 114 um Eins erhöht, so dass dieser auf die nächste Luftmassen stromzelle in der adaptiven Kraftstofftabelle 92 zeigt (in dem in Fig. 4 gezeigten Beispiel wäre diese nächste Zelle die Zeile 132 der Kraftstofftabelle 92). Als nächstes wird in Schritt 116 bestimmt, ob sämtliche Luftmassenstromzellen in der adaptiven Kraftstofftabelle 92 vollständig entwickelt sind. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird dies er reicht, indem eine Abfrage etwa der Art "ist der Wert AD APT_CELL_PTR größer als die maximale Anzahl von Luftmassen stromzellen in der adaptiven Kraftstofftabelle 92?" durchge führt wird. Falls dies der Fall ist, wird das Verfahren mit Schritt 120 fortgesetzt, in dem das Ende der adaptiven Kraftstoffstrategie 88 durch Setzen des Flags HEV_ADAPT_DONE = 1 angezeigt wird. Falls dies nicht der Fall ist, wieder holt die adaptive Kraftstoffstrategie 88 die Schritte 104 bis 116 unter Verwendung der neuen, durch ADAPT_CELL_PTR dargestellten Luftmassenstromzellen, bis alle Zellen in der adaptiven Kraftstofftabelle 92 erreicht sind.

Sobald HEV_Adapt_Done = 1 ist, wird die adaptive Kraft stoffstrategie 88 bei zukünftigen Fahrzeugleerlaufzuständen im aktuellen Antriebszyklus (Fig. 2) durch die VSC 46 nicht mehr aufgerufen. Wenn sich beispielsweise die adaptive HEV- Kraftstoffstrategie 88 in der Mitte einer Aktualisierung der Luftmassenstromzellen befindet und ein Zustand auftritt, der eine Beendigung der Strategie erfordert (beispielsweise der gestalt, dass sich das Fahrzeug nicht länger im Leerlaufzu stand befindet oder der Kraftstoffdampfbehälter 58 eine Rei nigung erfordert), speichert die adaptive Kraftstoffstrate gie 88 die Luftmassenstromzelle, die zuletzt über AD APT_CELL_PTR aktualisiert worden ist. Wenn beispielsweise in einem Fahrzeugleerlaufmodus die adaptive Kraftstoffstrate gie 88 zwei der sechs Zellen der adaptiven Kraftstofftabel le 92 durchlaufen hat und dann der Fahrer das Gaspedal betä tigt, um den Leerlaufmodus zu verlassen, wird die adaptive Kraftstoffstrategie 88 mit HEV_ADAPT_DONE = 0, jedoch mit ADAPT_CELL_TMR = 3 beendet. Infolgedessen wird bei dem näch sten Zeitpunkt, an dem eine Fahrzeugleerlaufbedingung auf tritt, die adaptive Kraftstoffstrategie 88 mit dem Aktuali sieren der Zelle 3 von 6 begonnen und derart fortgesetzt, bis alle Zellen vollständig entwickelt sind und HEV_ADAPT_DONE = 1 ist.

Die adaptive Kraftstoffstrategie 88 soll nicht dazu dienen, eine bekannte adaptive Kraftstoffstrategie zu ersetzen, son dern mit einer existierenden Strategie zusammenzuwirken. Au ßerhalb der adaptiven HEV-Kraftstoffstrategie 88 können her kömmliche adaptive Kraftstoffstrategien in normaler Weise ausgeführt werden, um die verschiedenen Luftmassenstromzel len der Kraftstofftabelle 92 zu überprüfen, während der Mo tor 24 in unterschiedlichen Antriebszuständen betrieben wird. Aufgabe der adaptiven HEV-Kraftstoffstrategie 88 ist es, eine schnelle Möglichkeit zu liefern, eine vollständig entwickelte adaptive Kraftstofftabelle 92 während eines FTP- Vorbereitungsantriebszyklus zu erreichen, wodurch stabile Abgasemissionen während des FTP-Emissionstests gewährleistet werden.

Bezugszeichenliste

20

Planetengetriebesatz

22

Trägergetriebe

24

Motor

26

Freilaufkupplung

28

Sonnenrad

30

Generatormotor

32

Hohlrad

34

Generatorbremse

36

Batterie

38

Fahrmotor

40

zweiter Getriebesatz

42

Antriebsräder

44

Abtriebswelle

46

Fahrzeugsystemsteuerungseinrichtung (VSC)

48

Motorsteuerungseinheit (ECU)

50

Batteriesteuerungseinheit (BCU)

52

Achsen-Managementeinheit (TMU)

54

Steuerungsnetzwerk (CAN)

58

Kraftstoffdampfbehälter

68-86

Verfahrensschritte

88

adaptive HEV-Kraftstoffstrategie

92

adaptive Kraftstofftabelle

102-120

Verfahrensschritte

130

,

132

Zeilen der Kraftstofftabelle

Claims

1. Vorrichtung zur vollständigen Entwicklung adaptiver Kraftstofftabellen für ein Hybridelektrofahrzeug, gekenn zeichnet durch:
Mittel zur Bestimmung, ob eine adaptive Kraft stofftabelle (92) nicht vollständig entwickelt ist, mittels einer Steuereinrichtung (46),
Mittel zur Entscheidung, ob eine adaptive Kraft stoffstrategie (88) erlaubt ist, unter Verwendung einer Leerlauf-Entscheidungslogik zur vollständi gen Entwicklung einer adaptiven Kraftstofftabel le (92),
Mittel zur Veranlassung einer Motordrosselung (48) zum Durchlaufen unterschiedlicher Luftstromberei che eines Motors (24),
Mittel zur Sammlung von Kraftstoff-Verschiebungs daten von Motorsensoren während der Drosselung, bis die adaptive Kraftstoffstrategie (88) ein Be enden der Datensammlung anordnet und
Mittel zur Adaption der Kraftstoff-Verschiebungs daten in der adaptiven Kraftstofftabelle (92) an hand der während des Durchlaufens der Drosselungen gewonnenen Daten.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Entscheidung, ob eine adaptive Kraft stoffstrategie (88) erlaubt ist unter Verwendung einer Leerlauf-Entscheidungslogik zur Durchführung folgender Schritte ausgebildet sind:
Bestimmung, ob Motorleerlaufbedingungen erfüllt sind,
Bestimmung, ob ein Motorbetrieb notwendig ist,
Bestimmung, ob ein Ladezustand einer Batterie (36) nicht zu niedrig ist,
Bestimmung, ob kein Unterdruck in einer Klimaanla ge und/oder einem Bremsanlagenreservoir aufzufül len ist und
Bestimmung, ob ein Kraftstoffdampfbehälter (58) des Systems keine umgehende Reinigung erfordert.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, dass die Mittel zur Veranlassung einer Motordrosse lung (48) derart ausgebildet sind, dass die Drosselklappe mittels der Steuereinrichtung (46) zu einer nächsthöheren Position oder Luftmassenstromzelle in der adaptiven Kraftstofftabelle (92) bewegbar ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (46) beim Been den der Datensammlung zu einer dahingehenden Signalisie rung ausgebildet ist, dass sämtliche Kraftstoffverschie bungen für sämtliche Luftmassenstromzellen fertig ange passt sind, wodurch die adaptive Kraftstofftabelle (92) als vollständig entwickelt angesehen wird.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge kennzeichnet, dass die vollständige Entwicklung der adap tiven Kraftstofftabelle (92) unabhängig von anderen, gleichzeitig ablaufenden herkömmlichen adaptiven Kraft stoffstrategien durchführbar ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge kennzeichnet, dass die Mittel zum Veranlassen einer Mo tordrosselung (48) derart ausgebildet sind, dass diese eine Drehmomenterhöhung des Motors (24) veranlassen kön nen, um den Motor (24) während der Motordrosselung bei einer konstanten Drehzahl zu halten, wodurch das gesamte gewünschte Drehmoment konstant bleibt.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge kennzeichnet, dass die Mittel zum Veranlassen einer Mo tordrosselung (48) derart ausgebildet sind, dass diese eine Drehmomentverminderung des Motors (24) veranlassen können, um den Motor (24) während der Motordrosselung bei einer konstanten Drehzahl zu halten, wodurch das gesamte gewünschte Drehmoment konstant bleibt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Drehmomenterhöhung ein Generator (30) veranlasst werden kann, an den Motor (24) anzukoppeln und den Mo tor (24) bei einer konstanten Drehzahl zu halten, wodurch das gesamte gewünschte Drehmoment konstant bleibt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Drehmomentverminderung ein Generator (30) veran lasst werden kann, an den Motor (24) anzukoppeln und den Motor (24) bei einer konstanten Drehzahl zu halten, wo durch das gesamte gewünschte Drehmoment konstant bleibt.

10. Verfahren zur vollständigen Entwicklung adaptiver Kraft stofftabellen für ein Hybridelektrofahrzeug, gekennzeich net durch folgende Schritte:

- Bestimmung, ob die adaptive Kraftstofftabelle (92) nicht vollständig entwickelt ist, mittels einer Steuereinrichtung (46),
- Entscheidung, ob eine adaptive Kraftstoffstrate gie (88) zur vollständigen Entwicklung der adapti ven Kraftstofftabelle (92) erlaubt ist unter Ver wendung einer Leerlauf-Entscheidungslogik,
- Veranlassen einer Motordrosselung zum Durchlaufen unterschiedlicher Luftstrombereiche eines Mo tors (24),
- Sammeln von Kraftstoff-Verschiebungsdaten von Mo torsensoren während der Drosselung, bis die adap tive Kraftstoffstrategie (88) ein Beenden der Da tensammlung anordnet, und
- Adaption der Kraftstoff-Verschiebungsdaten in der adaptiven Kraftstofftabelle (92) anhand der Motor drosselungsdaten.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt der Entscheidung unter Verwendung einer Leer lauf-Entscheidungslogik, ob eine adaptive Kraftstoffstra tegie (88) erlaubt ist, die Schritte aufweist:

- Bestimmung ob Motorleerlaufbedingungen erfüllt sind,
- Bestimmung, ob ein Motorbetrieb notwendig ist,
- Bestimmung, ob ein Batterieladezustand einer Bat terie (36) nicht zu niedrig ist,
- Bestimmung, ob kein Unterdruck in einer Klimaanla ge und/oder einem Bremsanlagenreservoir aufzufül len ist und
- Bestimmung, ob ein Kraftstoffdampfbehälter (58) des Systems keine schnelle Reinigung erfordert.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeich net, dass der Schritt des Veranlassens einer Motordrosse lung den Schritt aufweist:

- Bewegen der Drosselklappe zur nächsthöheren Posi tion bzw. Luftmassenstromzelle gemäß der adaptiven Kraftstofftabelle (92).

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch ge kennzeichnet, dass bei dem Beenden der Datensammlung die Steuereinrichtung (46) signalisiert, dass alle Kraft stoffverschiebungen für sämtliche Luftmassenstromzellen vollständig angepasst sind, wodurch die adaptive Kraft stofftabelle (92) als vollständig entwickelt angesehen wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch ge kennzeichnet, dass die vollständige Entwicklung der adap tiven Kraftstofftabelle (92) unabhängig von anderen, gleichzeitig ablaufenden herkömmlichen adaptiven Kraft stoffstrategien durchgeführt wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch ge kennzeichnet, dass der Schritt der Veranlassung einer Mo tordrosselung ferner den Schritt aufweist:

- Veranlassen einer Drehmomenterhöhung des Mo tors (24), um den Motor (24) während der Motor drosselung bei einer konstanten Drehzahl zu hal ten, wodurch das gesamte gewünschte Drehmoment konstant bleibt.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch ge kennzeichnet, dass der Schritt der Veranlassung einer Mo tordrosselung ferner den Schritt aufweist:

- Veranlassen einer Drehmomentsverminderung des Mo tors (24), um den Motor (24) während der Motor drosselung bei einer konstanten Drehzahl zu hal ten, wodurch das gesamte gewünschte Drehmoment konstant bleibt.

17. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Drehmomenterhöhung ein Generator (30) veranlasst wird, an den Motor (24) anzukoppeln und den Motor (24) bei einer konstanten Drehzahl zu halten, wodurch das ge samte gewünschte Drehmoment konstant bleibt.

18. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Drehmomentverminderung ein Generator (30) veran lasst wird, an den Motor (24) anzukoppeln und den Mo tor (24) bei einer konstanten Drehzahl zu halten, wodurch das gesamte gewünschte Drehmoment konstant bleibt.