DE102004002701B4

DE102004002701B4 - Steuerung für ein Hybridfahrzeug

Info

Publication number: DE102004002701B4
Application number: DE102004002701A
Authority: DE
Inventors: Yoshiki Itoh; Tatsuji Mori; Norihiro Noda
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 2003-01-21
Filing date: 2004-01-19
Publication date: 2012-11-08
Anticipated expiration: 2024-01-20
Also published as: JP2004229373A; US20040148071A1; US7231284B2; DE102004002701A1; JP4026133B2

Abstract

In einer Steuereinheit für ein Hybridfahrzeug steuert eine Erzeugungssteuerung die durch einen Motorgenerator erzeugte Menge elektrischer Energie, und eine Treibstoffabschaltungssteuerung beendet die Treibstoffzufuhr an den Verbrennungsmotor, wenn eine vorbestimmte Treibstoffabschaltungsbedingung erfüllt ist. Die Erzeugungssteuerung steuert derart, dass die Menge der erzeugten elektrischen Energie gemäß der Verbrennungsmotorgeschwindigkeit auf vorbestimmte Werte eingestellt wird, und bei gleicher Verbrennungsmotorgeschwindigkeit auf verschiedene Werte eingestellt wird, je nachdem ob die Treibstoffabschaltung stattfindet oder nicht. Folglich verringert sich die Menge der Energieerzeugung nicht mehr als benötigt, um ein Abwürgen des Verbrennungsmotors zu verhindern. Wenn die Treibstoffabschaltung nicht durchgeführt wird, erhöht die Erzeugungssteuerung insbesondere die Menge der Energieerzeugung, was die Batterie mehr auflädt und den Treibstoffverbrauch verringert.

Description

Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung betrifft eine Steuerung für ein Hybridfahrzeug, in welchem ein Motor mit einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors verbunden ist, und als Generator wirkt, um während der Abbremsung des Fahrzeuges elektrische Energie zu erzeugen, und insbesondere eine Steuerung für ein Hybridfahrzeug, um das Regenerationsdrehmoment in einem mit einer automatischen Übertragung und einem Blockierdrehmomentwandler kombinierten System zu steuern.
Hintergrund der Erfindung
Bei Fahrzeugen gibt es ein Hybridfahrzeug, welches als Antriebsquelle mit einem Verbrennungsmotor und einem Motorgenerator ausgestattet ist. In diesem Hybridfahrzeug ist der Verbrennungsmotor direkt mit dem Motorgenerator verbunden, welcher die Funktion des Antreibens und Unterstützens des Verbrennungsmotors durchführt. Die Zustände des Antreibens und Unterstützens durch den Motor werden gemäß den Antriebszuständen des Hybridfahrzeuges und des Verbrennungsmotors gesteuert. Auch ist bei einer herkömmlichen Steuerung für das Hybridfahrzeug das Hybridfahrzeug mit einem Motorgenerator (als ”Motor” bezeichnet) wie auch mit dem Verbrennungsmotor ausgestattet, um die Treibstoffeinsparung zu verbessern. Dieser Anordnungstyp ist in den Druckschriften JP 2000-184 510 A und JP 08-317 506 A offenbart.
In DE 102 14 537 A1 , die die Priorität der JP 2002-315 107 A in Anspruch nimmt, ist eine Steuer/Regel-Vorrichtung für ein Hybridfahrzeug beschrieben.
Herkömmlicherweise wird die durch den Motor erzeugte elektrische Energiemenge basierend auf der Verbrennungsmotorgeschwindigkeit ermittelt, d. h. die Menge der erzeugten elektrischen Energie verringert sich mit sich verringernder Verbrennungsmotorgeschwindigkeit und ist derart eingestellt, dass sie Null wird, wenn die Verbrennungsmotorgeschwindigkeit unter einer Geschwindigkeit für den Abbruch der Treibstoffabschaltung (Rückkehrgeschwindigkeit) liegt.
In diesem System beeinträchtigt das Regenerationsbremsdrehmoment nicht das Verbrennungsmotordrehmoment, wenn eine Treibstoffversorgungssteuerung die Treibstoffversorgung neu startet. Dementsprechend wird ein Abwürgen des Motors verhindert, um eine Befürchtung des Fahrers auszuräumen, dass ein Anhalten des Verbrennungsmotors im Gegensatz zur Absicht des Fahrers stattfinden wird. Folglich wird ein angenehmes Fahren des Fahrzeuges erhalten.
Auch verringert sich in diesem System die Menge der elektrischen Energieerzeugung allmählich zu Null hin, gemäß der Verbrennungsmotorgeschwindigkeit, welche sich von einer gewissen Grenzwertgeschwindigkeit zu einer Rückkehrgeschwindigkeit hin verringert. Dies vermeidet einen unerwarteten Schock für einen Passagier oder Benutzer, welcher aus der plötzlichen Verhinderung der Erzeugung während der Abbremsung folgen kann, wenn die Treibstoffzufuhrsteuerung die Treibstoffzufuhr neu startet. Folglich kann ein angenehmes Fahren des Fahrzeuges erreicht werden.
Jedoch basiert die Menge der Energieerzeugung auf der Verbrennungsmotorgeschwindigkeit, sogar nachdem die Treibstoffabschaltung abgebrochen ist, und die Energieerzeugung wird folglich auf eine Menge oder einen Betrag verringert und beibehalten, welcher das Abwürgen des Motors verhindert. Nachdem die Treibstoffabschaltung abgebrochen ist, verringert sich die Energieerzeugung mehr als benötigt, und die Energieerzeugung, welche normalerweise gesammelt werden sollte, wird nicht gesammelt.
Insbesondere wird bei einem Fahrzeug mit einer automatischen Übertragung mit einem Drehmomentwandler die Luftmenge für den Leerlauf in einem Antriebsbereich höher festgesetzt, als diejenige in einem Nichtantriebsbereich, um das Verbrennungsmotorausgabedrehmoment zu erhöhen, um ein Abwürgen des Motors wegen einer Erhöhung der Kriechdrehmomentbelastung zu verhindern. Während des Auslaufens ist die Verbrennungsmotorgeschwindigkeit größer als benötigt im Vergleich zu der Verbrennungsmotorgeschwindigkeit beim Leerlauf, wegen der Kraft der Antriebsräder. Folglich wird die Treibstoffersparnis verringert.
Zusammenfassung der Erfindung
Um die oben erwähnte Situation zu umgehen oder zu minimieren, stellt die vorliegende Erfindung eine Steuerung für ein Hybridfahrzeug bereit, welches einen Verbrennungsmotor aufweist, und einen Motorgenerator, welcher den Verbrennungsmotor antreibt und unterstützt. Bei dieser Steuerung umfasst eine Steuereinheit eine Erzeugungssteuerung, um die durch den Motorgenerator erzeugte Menge elektrischer Energie zu steuern, und eine Treibstoffabschaltungssteuerung, um die Treibstoffzufuhr anzuhalten, wenn eine vorbestimmte Treibstoffabschaltungsbedingung erfüllt ist. Die Erzeugungssteuerung der Steuereinheit steuert derart, dass die Menge der elektrischen Energieerzeugung gemäß der Verbrennungsmotorgeschwindigkeit auf vorbestimmte Werte festgesetzt wird, und wird bei gleicher Verbrennungsmotorgeschwindigkeit auf verschiedene Werte festgesetzt, je nachdem ob die Treibstoffabschaltung stattfindet oder nicht. Diese Erzeugung elektrischer Energie zur Aufladung einer Batterie findet typischerweise während der Abbremsung eines Fahrzeuges statt durch das Auslaufen oder direkte Anwendung der Fahrzeugbremsen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Flussdiagramm zur Steuerung eines Hybridfahrzeuges gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist ein schematisches Diagramm, welches ein System mit der Steuerung für das Hybridfahrzeug zeigt.
3 ist ein Blockdiagramm für eine Steuerung.
4a ist ein Zeitdiagramm der Verbrennungsmotorgeschwindigkeit zur Benutzung durch die Steuerung.
4b ist ein Zeitdiagramm des Drehmomentes.
4c ist ein Zeitdiagramm für die Treibstoffabschaltung.
5 ist eine Tabelle, um das Grundregenerationsdrehmoment zu berechnen.
6 ist ein Diagramm in Bezug zur Blockierung.
Ausführliche Beschreibung
Die vorliegende Erfindung wird im spezifischen Detail wie folgt mit Bezug auf die Figuren beschrieben.
Die 1 bis 6 veranschaulichen eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 2 zeigt einen Verbrennungsmotor 2, welcher beispielsweise auf ein Hybridfahrzeug (nicht dargestellt) montiert ist.
In diesem Hybridfahrzeug (nicht dargestellt) ist ein Motorgenerator (auch einfach als ”Motor” bezeichnet) 4 direkt mit dem Verbrennungsmotor 2 und einer automatischen Übertragung 8 verbunden, welche mit einem Drehmomentwandler 6 mit einem Blockiermechanismus (nicht dargestellt) ausgestattet ist. Dieser Blockiermechanismus hat einen Schlupfbereich und einen Blockierbereich, wie es durch die durch die Fahrzeuggeschwindigkeit und den Drosselöffnungswinkel definierten Blockierlinien in 6 angezeigt ist.
Der Motorgenerator 4 wirkt als ein Motor, welcher in der Lage ist, den Verbrennungsmotor 2 beim Fahren anzutreiben und zu unterstützen, und als ein Generator zum Aufladen einer Batterie 18.
Die automatische Übertragung 8 ist eine Übertragung, welche durch hydraulische Ölsteuerung Gänge wechseln kann. Auch ist die automatische Übertragung 8 mit einem Differential 10 versehen, welches über Antriebsstangen 12 mit Antriebsrädern 14 verbunden ist.
Der Motorgenerator 4 ist über einen Inverter 16 mit der Batterie 18 verbunden. Der Verbrennungsmotor 2 ist mit einer Treibstoffeinspritzung 20 ausgestattet, welche ein Treibstoffeinspritzventil umfasst. Die Treibstoffeinspritzung 20 und der Inverter 16 sind mit einer Steuereinheit 22 verbunden. Die Steuereinheit 22 ist an einer Eingangsseite mit einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 24 zur Erfassung der Fahrzeuggeschwindigkeit, einem Verbrennungsmotorgeschwindigkeitssensor 26 zur Erfassung der Rotationsgeschwindigkeit des Verbrennungsmotors, einem Turbinengeschwindigkeitssensor 28 zur Erfassung der Rotationsgeschwindigkeit einer Turbine (nicht dargestellt) in dem Drehmomentwandler 6, einem Drosselsensor 30 zur Erfassung des Drosselwinkels, einem Bremsschalter 32, zur Erfassung eines Zustandes, in welchem ein Bremspedal (nicht dargestellt) gedrückt ist, und einem Schaltstellungsschalter 34 zur Erfassung eines Ortes eines Schalthebels (nicht dargestellt) verbunden.
Weiterhin ist die Steuereinheit 22 an einer Ausgangsseite mit einer Blockierspule (auch als ”Blockier-SOL” bezeichnet) 36, die einen Teil des Blockiermechanismus bildet, einer Schaltspule (auch als ”Schalt-SOL” bezeichnet) 38 und einem ISC-Ventil (Leergeschwindigkeitssteuerventil) 40 verbunden.
Die Steuereinheit 22 umfasst eine Energieerzeugungssteuerung 42 und eine Treibstoffabschaltungssteuerung 44. Insbesondere steuert die Energieerzeugungssteuerung 42 die durch den Motorgenerator 4 erzeugte Menge elektrischer Energie. Die Treibstoffabschaltungssteuerung 44 beendet die Treibstoffversorgung, wenn eine vorbestimmte Treibstoffabschaltungsvorgangsbedingung erfüllt ist. Die Energieerzeugungssteuerung 42 der Steuereinheit 22 steuert derart, dass die Menge der elektrischen Energieerzeugung basierend auf der Verbrennungsmotorgeschwindigkeit auf vorbestimmte Werte eingestellt wird, und bei gleicher Verbrennungsmotorgeschwindigkeit auf verschiedene Werte eingestellt wird, je nachdem ob die Treibstoffabschaltung stattfindet oder nicht.
Genauer gesagt ist die durch den Motorgenerator 4 erzeugte Menge elektrischer Energie, während die Treibstoffabschaltung durch die Treibstoffabschaltungssteuerung 44 nicht durchgeführt wird, größer als diejenige, die erzeugt wird, während die Treibstoffabschaltung durchgeführt wird.
Wenn die Treibstoffabschaltungssteuerung 44 von der Treibstoffabschaltung wechselt oder rückkehrt (d. h., wenn die Treibstoffabschaltung abgebrochen wird), ist außerdem die Menge der Energieerzeugung dahingehend eingestellt, sich allmählich zu erhöhen, um bei einem Wert zu liegen, welcher dem Wert entspricht, wenn die Treibstoffabschaltung nicht durchgeführt wird.
Weiterhin ist die durch den Motorgenerator 4 erzeugte Menge Energie dahingehend eingestellt, sich mit Verringerung der Verbrennungsmotorgeschwindigkeit zu verringern, und bei Null zu liegen, wenn die Verbrennungsmotorgeschwindigkeit im Wesentlichen bei der Zielleerlaufgeschwindigkeit liegt, bei welcher die Treibstoffabschaltung nicht durchgeführt wird.
Mit anderen Worten wird die durch den Motorgenerator 4 erzeugte Menge elektrischer Energie dahingehend eingestellt, sich gemäß der Verringerung der Verbrennungsmotorgeschwindigkeit zu verringern. Die Energieerzeugungssteuerung 42 erlaubt es, der Menge der Energieerzeugung abzuweichen, je nachdem ob die Treibstoffabschaltung durch die Treibstoffabschaltungssteuerung 44 durchgeführt wird oder nicht. Wenn die Treibstoffabschaltung nicht durchgeführt wird, ist die Menge der Energieerzeugung größer, als diejenige bei gleicher Verbrennungsmotorgeschwindigkeit, wenn die Treibstoffabschaltung durchgeführt wird. Selbst nachdem die Treibstoffabschaltung abgebrochen ist, wird so viel wie möglich Energie erzeugt, um die elektrische Energie zu sammeln und zu speichern, um folglich die Treibstoffeinsparung zu verbessern.
Beim Zurückkehren von der Treibstoffabschaltung durch die Treibstoffabschaltungssteuerung 44 wird außerdem die Menge der Energieerzeugung dahingehend eingestellt, sich allmählich zu erhöhen bis die Menge derjenigen Menge entspricht, wenn die Treibstoffabschaltung nicht durchgeführt wird, um eine plötzliche Erhöhung in der Belastung der Energieerzeugung in einem Zustand zu vermeiden, in welchem das Verbrennungsmotordrehmoment nicht wiederhergestellt ist, wodurch das Abwürgen des Verbrennungsmotors verhindert wird.
Weiterhin wird die Menge der Energieerzeugung ohne Treibstoffabschaltung auf Null festgesetzt, wenn die Verbrennungsmotorgeschwindigkeit im Wesentlichen bei der Zielleerlaufgeschwindigkeit liegt, so dass die elektrische Energie nur erzeugt wird, wenn die Verbrennungsmotorgeschwindigkeit durch die während des Auslaufens von den Antriebsrädern übertragene Kraft erhöht wird. Das Ergebnis ist, dass die kinetische Energie des Fahrzeuges effektiv zur Erzeugung elektrischer Energie genutzt wird. Auch wird ein negativer Einfluss auf eine lernende Steuerung der Leerlaufgeschwindigkeit verhindert.
Diese Verhinderung negativen Einflusses auf die lernende Steuerung der Leerlaufgeschwindigkeit resultiert in einer Beeinflussung der Leerlaufgeschwindigkeitslernsteuerung, wenn die Menge der elektrischen Erzeugung innerhalb des Zielleerlaufgeschwindigkeitsbereiches nicht bei Null liegt. Mit anderen Worten wird ein Bereich zur Energieerzeugung erweitert, welcher größer ist als derjenige des Standes der Technik, aber im Zielleerlaufgeschwindigkeitsbereich muss die Menge der Energieerzeugung Null sein.
Der Betrieb der Steuereinheit 22 wird im Folgenden mit Bezug auf 3 beschrieben.
Ein Treibstoffabschaltungsfeststellvorgang A stellt fest, ob die Treibstoffabschaltung basierend auf der Verbrennungsmotorgeschwindigkeitsausgabe des Verbrennungsmotorgeschwindigkeitssensors 26 und der Drosselwinkelausgabe des Drosselsensors 30 an der Eingangsseite des Drehmomentwandlers 6 stattfinden sollte, gefolgt durch einen Treibstoffabschaltungsabbruchfeststellvorgang B. Ein Grundregenerationsdrehmomentberechnungsvorgang C berechnet das Grundregenerationsdrehmoment mit Bezug auf eine in 5 gezeigte Tabelle.
Nach den Vorgängen B und C berechnet ein Regenerationsdrehmomentberechnungsvorgang D einen Drehmomentrichtwert, welcher an den Inverter 16 gesandt wird.
Als nächstes wird im Folgenden der Betrieb der Steuerung für das Hybridfahrzeug mit Bezug auf ein Flussdiagramm in 1 erklärt.
Ein Steuerungsprogramm für die Steuerung für das Hybridfahrzeug startet beim Schritt 102. Dann empfängt die Steuerung beim Schritt 104 Signale von verschiedenen Sensoren 24, 26, 28, 30 und Schaltern 32, 34.
Beim Schritt 106 wird festgestellt, ob der durch den Drosselsensor 30 erfasste Drosselöffnungswinkel unter einem Grenzwinkel zur Treibstoffabschaltungsfeststellung liegt. Wenn die Feststellung beim Schritt 106 ”JA” lautet, wird beim Schritt 108 weiterhin festgestellt, ob die durch den Verbrennungsmotorgeschwindigkeitssensor 26 empfangene Verbrennungsmotorgeschwindigkeit einen Grenzwert zur Treibstoffabschaltungsfeststellung überschreitet. Wenn die Feststellung beim Schritt 108 ”JA” lautet, dann führt die Treibstoffabschaltungssteuerung 44 beim Schritt 110 die Treibstoffabschaltung durch.
Wenn eine der Feststellungen bei den Schritten 106 und 108 ”NEIN” lautet, dann wird der Treibstoff beim Schritt 112 zugeführt.
Nachdem die Treibstoffabschaltung beim Schritt 110 stattfindet, wird beim Schritt 114 mit Bezug auf die Tabelle zur Berechnung des Grundregenerationsdrehmomentes in 5 das Grundregenerationsdrehmoment während der Treibstoffabschaltung berechnet. Beim Schritt 116 wird das Grunddrehmoment auf das berechnete Grundregenerationsdrehmoment während der Treibstoffabschaltung festgesetzt, und dann kehrt das Programm beim Schritt 126 zurück.
Nachdem die Treibstoffzufuhr beim Schritt 112 beginnt, wird beim Schritt 118 mit Bezug auf die Tabelle zur Berechnung des Grundregenerationsdrehmomentes in 5 das Grundregenerationsdrehmoment während der Treibstoffzufuhr berechnet. Beim Schritt 120 wird festgestellt, ob die Treibstoffabschaltung jetzt abbricht.
Wenn die Feststellung beim Schritt 120 ”JA” lautet, wird das Grunddrehmoment dahingehend eingestellt, sich beim Schritt 122 allmählich auf das Grundregenerationsdrehmoment während der Treibstoffzufuhr zu erhöhen, und das Programm kehrt beim Schritt 126 zurück. Wenn die Feststellung beim Schritt 120 ”NEIN” lautet, wird das Grunddrehmoment beim Schritt 124 auf das Grundregenerationsdrehmoment während der Treibstoffzufuhr festgesetzt, und das Programm kehrt beim Schritt 126 zurück.
Das Ergebnis ist, dass die Charakteristik der Menge der Energieerzeugung in Bezug zur Verbrennungsmotorgeschwindigkeit getrennt wird, je nachdem ob die Treibstoffabschaltsteuerung 44 die Treibstoffabschaltung durchführt oder nicht. Die Menge der Energieerzeugung verringert sich nicht mehr als benötigt, um das Abwürgen des Verbrennungsmotors zu verhindern. Wenn die Treibstoffabschaltung nicht durchgeführt wird, erhöht die Energieerzeugungssteuerung 42 insbesondere die Menge der Energieerzeugung, was die Batterie mehr auflädt und den Treibstoffverbrauch senkt.
Die Menge der durch den Motorgenerator 4 erzeugten elektrischen Energie während die Treibstoffabschaltung nicht durch die Treibstoffabschaltungssteuerung 44 durchgeführt wird, ist außerdem mehr als diejenige, während die Treibstoffabschaltung durchgeführt wird. Dementsprechend wird die Menge der erzeugten elektrischen Energie erhöht, insbesondere, wenn die Treibstoffabschaltung nicht stattfindet, was den Treibstoffverbrauch verringert und von einem wirtschaftlichen Standpunkt aus vorteilhaft ist.
Bei der Rückkehr von der Treibstoffabschaltung zum Abbruch der Treibstoffabschaltung wird weiterhin die Menge der Energieerzeugung dahingehend eingestellt, sich allmählich auf die Menge zu erhöhen, wenn die Treibstoffabschaltung nicht durchgeführt wird, um das Abwürgen des Verbrennungsmotors zu verhindern, was in der praktischen Anwendung vorteilhaft ist.
Zusätzlich weiterhin wird die durch den Motorgenerator 4 erzeugte Menge elektrischer Energie dahingehend eingestellt, sich mit einer Verringerung der Verbrennungsmotorgeschwindigkeit zu verringern, und bei Null zu liegen, wenn die Verbrennungsmotorgeschwindigkeit im Wesentlichen bei der Zielleerlaufgeschwindigkeit liegt, während die Treibstoffabschaltung nicht durchgeführt ist. Folglich wird die elektrische Energie erzeugt, bis die Verbrennungsmotorgeschwindigkeit sich nahe zur Zielleerlaufgeschwindigkeit hin verringert. Die elektrische Energie wird auch erzeugt, wenn die Verbrennungsmotorgeschwindigkeit durch die Kraft der Antriebsräder während des Auslaufens erhöht wird. Das Ergebnis ist, dass die kinetische Energie des Fahrzeuges effektiv zur Erzeugung elektrischer Energie genutzt wird.

Claims

Steuereinheit (22) für ein Hybridfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor (2) und einem Motorgenerator (4), welcher in der Lage ist, den Verbrennungsmotor (2) anzutreiben und zu unterstützen, wobei die Steuereinheit (22) – eine Energieerzeugungssteuerung (42) umfasst, die eingerichtet ist, die durch den Motorgenerator (4) erzeugte Menge elektrischer Energie zu steuern und – eine Treibstoffabschaltungssteuerung (44) umfasst, die eingerichtet ist, die Treibstoffzufuhr zu stoppen (110), wenn vorbestimmte Treibstoffabschaltungsbedingungen (106, 108) erfüllt sind, wobei die Steuereinheit (22), die, wenn die Verbrennungsmotordrehzahl einen Grenzwert zur Treibstoffabschaltungsfeststellung (108) überschreitet, es der Treibstoffabschaltungssteuerung (44) erlaubt, die Treibstoffabschaltung (110) durchzuführen, die Steuereinheit (22) das Grundregenerationsdrehmoment während der Treibstoffabschaltung berechnet (114), die Steuereinheit (22) das Grunddrehmoment auf das berechnete Grundregenerationsdrehmoment während der Treibstoffabschaltung (116) festsetzt und die Steuereinheit (22) das Grundregenerationsdrehmoment während der Treibstoffzufuhr berechnet (118), wobei die Menge der elektrischen Energieerzeugung während der Treibstoffzufuhr bei der gleichen Verbrennungsmotordrehzahl größer festgesetzt ist als während der Durchführung der Treibstoffabschaltung und wobei, wenn die Treibstoffabschaltung abbricht, die Menge der elektrischen Energieerzeugung allmählich erhöht wird, so dass die Menge einer Menge entspricht, wenn die Treibstoffabschaltung nicht durchgeführt wird.