DE102006054313A1 - Verfahren zum Starten eines Hybridfahrzeuges - Google Patents
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Abstract
Description
- Technisches Gebiet
- Die Erfindung betrifft allgemein ein Verfahren zum Starten eines Hybridfahrzeuges und im Spezielleren zum Aktivieren eines Hilfsenergiemoduls, um eine Niederspannungsbatterie beim Antreiben eines Startermotors zu unterstützen.
- Hintergrund der Erfindung
- Elektrische Hybridfahrzeuge bieten (einen) reduzierte/n Kraftstoffverbrauch und Emissionen durch Verwendung sowohl eines Elektromotors/Generators als auch einer Brennkraftmaschine und einer eingebauten elektronischen Steuereinheit (ECU), die programmiert ist, um die Verwendung eines jeden von der Maschine und oder dem Motor/Generator während verschiedener Fahrbedingungen zu verändern und eine Höchstleistung zu erzielen.
- Typische Hybridkraftfahrzeugsysteme umfassen Serienhybridsysteme und Parallelhybridsysteme. In einem Serienhybridsystem treibt die Brennkraftmaschine einen Generator an, der eine Hochspannungsbatterie auflädt, die wiederum den Elektromotor/Generator antreibt, um das Fahrzeug anzutreiben. In einem Parallelhybridsystem können sowohl der Elektromotor/Generator als auch die Brennkraftmaschine Energie liefern, um das Fahrzeug anzutreiben. Ein Differenzialgetriebe kann verwendet werden, um einen Kraftfluss durch einen rein mechanischen Pfad zuzulassen, was in einer direkten oder festen Übersetzung von der Brenn kraftmaschine resultiert, oder der Motor/die Generatoren kann/können verwendet werden, um Energie an die Maschine zu liefern oder Energie von der Maschine durch das Differenzialgetriebe zu erhalten, wodurch ein kontinuierlich variables Übersetzungsverhältnis zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Getriebes zugelassen wird. Wiederum steuert die ECU einen Kraftfluss von der Maschine und dem Elektromotor/den Generatoren, um einen größten Wirkungsgrad unter aktuellen Fahrbedingungen zuzulassen. Parallelhybride benötigen auch eine Hochspannungsbatterie (z. B. eine 36 Volt-Batterie), die unter bestimmten Fahrbedingungen verwendet wird, um den Motor/Generator anzutreiben, wenn er als ein Motor dient, um Energie von dem Motor/Generator zu erhalten, wenn er als ein Generator dient und während einer Bremsung mit Energierückgewinnung. Die Hochspannungsbatterie erlaubt einen „Schnellstart" mit ausreichend Energie, um das Fahrzeug von einem vorübergehenden Anhalten wie z. B. bei einer roten Ampel zu starten, wenn die ECU die Brennkraftmaschine aus Emissionsgründen abgeschaltet hat. Somit sind Hybridkraftfahrzeuge in der Lage, die Hochspannungsbatterie während einer Fahrt (d. h., wenn der Motor/Generator als ein Generator dient) aufzuladen, und es benötigt im Allgemeinen keinerlei externe Batterieaufladung.
- Die meisten Hybridfahrzeuge verwenden auch eine Niederspannungsbatterie (z. B. eine 12 Volt-Batterie), um typische Kraftfahrzeug-Nebenverbraucher wie z. B. Scheinwerfer, ein Audiosystem, die ECU und weitere elektronische Komponenten zu betreiben. Die Niederspannungsbatterie kann auch durch die Hochspannungsbatterie (über ein Hilfsenergiemodul („APM"), auch als DCDC-Wandler bezeichnet, der Energie von der hohen zu der niedrigen Spannung umwandelt) aufgeladen werden, unter der Voraussetzung, dass das APM aktiviert wurde (was nur der Fall ist, nachdem die Maschine läuft). Wie hierin verwendet, bedeutet „Aktivieren" des APM, zu bewirken, dass das APM beginnt, Spannung von dem Hochspannungspegel zu einem niedrigeren Spannungspegel oder umgekehrt umzuwandeln.
- Verschiedene Hybridkraftfahrzeuge können die Hoch- und Niederspannungsbatteriesysteme unterschiedlich beim Ausführen eines Erststarts (hierin auch als ein Kaltstart bezeichnet) des Hybridkraftfahrzeugs verwenden. „Erststart" oder „Kaltstart" bezieht sich darauf, dass das Kraftfahrzeug erstmals gestartet wird, nachdem das Kraftfahrzeug für eine längere Zeit vollständig abgestellt war. Dies ist im Gegensatz zu dem oben beschriebenen „Schnellstart". Ein Erststart wird typischerweise dadurch eingeleitet, dass ein Fahrzeuglenker, einen Schlüssel in die Zündung einsetzt und den Schlüssel in eine Schlüssel-ein- oder weiter in eine Schlüsselstart-Position dreht. In einer Konfiguration eines Hybridkraftfahrzeuges wird die Hochspannungsbatterie verwendet, um den Fahrzeugerststart auszuführen und die Niederspannungsbatterie wird zurückgehalten, um Fahrzeug-Nebenverbraucher zu speisen, wird jedoch nicht in dem Erststartprozess verwendet. In einer weiteren Konfiguration wird die Niederspannungsbatterie bei einem Erststart verwendet, indem Energie einem Startermotor zugeführt wird, um die Brennkraftmaschine zu starten, wobei die Hochspannungsbatterie für Schnellstarts, aber nicht für Erststarts verwendet wird. Die Niederspannungsbatterie speist auch die Fahrzeug-Nebenverbraucher nach dem Erststart. In einer noch weiteren Elektrosystemkonfiguration dreht der Startermotor zu Beginn die Brennkraftmaschine auf eine erste Drehzahl während des Erststarts und der Motor/Generator wird dann im Tandem mit dem Startermotor verwendet, um beim Drehen der Brennkraftmaschine auf eine endgültige Startdrehzahl zu unterstützen, wie in dem US-Patent Nr. 6 769 389, erteilt am 3. August 2004 an Tamai et al., das gemeinsam erteilt und hiermit durch Bezugnahme in ihrer Vollständigkeit aufgenommen ist, beschrieben ist.
- Zusammenfassung der Erfindung
- Bei Hybridfahrzeugsystemen, die die Niederspannungsbatterie bei der Bewerkstelligung eines Erststarts verwenden, ist es wünschenswert, eine ausreichende Ladung der Niederspannungsbatterie sicherzustellen, sodass eine fremde Starthilfe nicht notwendig ist. Eine „fremde Starthilfe" bedeutet, dass eine Energiequelle, die nicht Teil des Hybridfahrzeugs ist, verwendet wird, um die Niederspannungsbatterie zu laden und dadurch das Fahrzeug zu starten. Einige Hybrid-Motor/Generator-Fahrzeuge verwenden ein AMP, um Energie bei dem hohen Spannungspegel zu Spannung bei dem niedrigen Spannungspegel umzuwandeln. APMs sind typischerweise erst aktiviert, nachdem die Maschine gestartet wurde; d. h., die ECU aktiviert das APM nicht, bis es ein Signal empfängt, dass die Maschine läuft. Sobald sie aktiviert ist, kann die APM Energie von der Hochspannungsbatterie an die Niederspannungsbatterie liefern, wenn die Niederspannungsbatterie müde, schwach oder kalt ist, und wenn die Leistung der Hochspannungsbatterie annehmbar ist. Darüber hinaus kann die APM auch verwendet werden, um eine Busspannung (Spannung eines Busses, der zwischen der Niederspannungsbatterie und dem Starter/Motor wie auch anderen Fahrzeug-Nebenverbrauchern verbunden ist) von dem Niederspannungspegel, der erreicht wird, nachdem die Maschine angelassen wurde, zu einer gewünschten Betriebsspannung hochzufahren, die höher als ein Niederspannungspegel ist wie z. B. 13,9 Volt.
- Ein Verfahren zum Ausführen eines Erststarts einer Brennkraftmaschine elektromechanischen Hybridfahrzeugs, das hierin beschrieben ist, verwendet das APM bevor die Maschine läuft, um eine „fahrzeugeigene Starthilfe" durch Unterstützen der Niederspannungsbatterie zuzulassen. Somit sind die Hochspannungsbatterie und das APM auf eine neue Art gesteuert, um ein Maschinenstartvermögen sicherzustellen.
- Das Verfahren zum Ausführen eines Erststarts einer Brennkraftmaschine eines elektromechanischen Hybridfahrzeugs mit einem Motor/Generator, der durch eine Hochspannungsbatterie (gekennzeichnet durch eine erste Spannung) betreibbar ist, wie auch einen Startermotor zum Starten der Brennkraftmaschine, der durch eine Niederspannungsbatterie (gekennzeichnet durch eine zweite Spannung, die niedriger als die erste Spannung ist) betreibbar ist, umfasst den Schritt, dass das APM aktiviert wird, bevor die Maschine, um dadurch in der Hochspannungsbatterie gespeicherte Energie durch das APM bei der zweiten Spannung zu leiten, um die Niederspannungsbatterie beim Antreiben des Startermotors zu unterstützen. Innerhalb des Umfangs der Erfindung gibt es zwei alternative Wege, auf denen eine Aktivierung des APM, um in einer Hochspannungsbatterie gespeicherte Energie zu leiten, um die Niederspannungsbatterie zu unterstützen, erfolgt. Als Erstes kann der Aktivierungsschritt umfassen, dass die durch das APM geleitete Energie parallel mit durch die Niederspannungsbatterie gelieferter Energie geliefert wird. Dieses Verfahren zum Aktivieren der APM kann eingeleitet werden, wenn die ECU erkennt, dass ein Schlüsselstart versucht wird.
- Ein weiteres Verfahren zum Aktivieren des APM umfasst ein Laden der Niederspannungsbatterie mit Energie, die durch das APM geleitet wird. Die ECU kann das APM derart steuern, dass die Niederspannungsbatterie auf diese Weise geladen wird, wenn ein Schlüsselstart noch nicht versucht wurde, oder wenn ein Schlüsselstart einen Fehlstart der Maschine zum Ergebnis hat, nachdem das APM aktiviert wurde, um Energie parallel mit der Niederspannungsbatterie zu liefern, wie oben beschrieben. Die ECU kann das APM derart steuern, dass die Niederspannungsbatterie für einen vorbestimmten Zeitbetrag während Schlüssel-ein oder Schlüsselabgezogen (d. h., Schlüssel aus der Zündung)-Situationen geladen wird, selbst wenn eine Zurücksetzung der ECU auf Grund einer niedrigen Busspannung erfolgt.
- Wie oben erläutert, kann die ECU das APM selbst vor einem fehlgeschlagenen Schlüsselstart aktivieren. Dies kann in Verbindung mit einem Bestimmen einer Unangemessenheit bestimmter Fahrzeugzustände erfolgen. Zum Beispiel kann das Verfahren umfassen, dass irgendeines oder alle von einem Spannungspegel des Niederspannungsbatteriesatzes, einem Spannungspegel des Hochspannungsbatteriesatzes, einer Temperatur des Niederspannungsbatteriesatzes und einer Temperatur des Hochspannungsbatteriesatzes überwacht wird. Das Verfahren kann ferner umfassen, dass die überwachten Daten mit vorbestimmten Werten verglichen werden. Beispielsweise kann die ECU bestimmen, ob ein Spannungspegel in dem Niederspannungsbatteriesatz größer als ein vorbestimmter Pegel ist. Wenn nicht, dann aktiviert die ECU das APM wie oben beschrieben. Die ECU kann jedoch auch bestimmen, ob ein Spannungspegel an dem Hochspannungsbatteriesatz größer als ein vorbestimmter Pegel ist. Wenn die Spannung in dem Hochspannungsbatteriesatz nicht größer als der vorbestimmte Pegel ist, und die Spannung in dem Niederspannungsbatteriesatz nicht größer als ein anderer vorbestimmter Pegel ist, besitzt kein Batteriesatz eine ausreichende Ladung, um eine fahrzeugeigene Unterstützung zuzulassen, und eine fremde Starthilfe ist notwendig. Die ECU kann auch bestimmen, ob eine Temperatur eines Niederspannungsbatteriesatzes größer als eine vorbestimmte Temperatur ist und ob eine Temperatur eines Hochspannungsbatteriesatzes größer als eine vorbestimmte Temperatur ist. Wenn eine dieser Bestimmungen negativ ist, dann aktiviert die ECU das APM wie oben beschrieben.
- In einem weiteren Aspekt der Erfindung kann die ECU nach einem fehlgeschlagenen Schlüsselstart eine niedrige Spannung in der Niederspan nungsbatterie detektieren, das APM aktivieren, und nachdem in der Niederspannungsbatterie eine ausreichende Ladung bestimmt wurde, kann die ECU ein Signal weiterleiten, um einen Schlüsselstart zu versuchen. Das Signal kann an ein Karosseriesteuermodul gerichtet sein, das wiederum dem Fahrer signalisiert, z. B. durch ein blinkendes Symbol in der Fahrerinformationskonsole, dass ein Schlüsselstart versucht werden kann.
- Ebenfalls innerhalb des Umfangs der Erfindung kann nach einem fehlgeschlagenen Schlüsselstart der Fahrer die ECU dazu veranlassen, das APM zu aktivieren, indem er eine Reihe von bekannten Schritten wie z. B. auf die Bremse tippen, in die Parkstellung schalten etc. ausführt. Die ECU erkennt die vorbestimmten Schritte und aktiviert dann das APM.
- Das Verfahren sorgt für eine größere Zuverlässigkeit eines Maschinenanlassens mit einem Schlüsselstart, indem es bestehende Komponenten (die Hochspannungsbatterie, das APM und die ECU) verwendet, um die Niederspannungsbatterie bei einem Erststart der Maschine zu unterstützen.
- Die obigen Merkmale und Vorteile und anderen Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden leicht aus der folgenden detaillierten Beschreibung der geeignetsten Ausführungsformen zur Ausführung der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen offensichtlich.
- Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
1 eine schematische Darstellung eines Maschinenstartsystems mit Hoch- und Niederspannungsbatterien und einem Hilfsenergiemodul in einem elektromechanischen Hybridfahrzeug; -
2a ein Blockdiagramm, das einen Abschnitt eines Verfahrens zum Ausführen eines Erststarts einer Brennkraftmaschine gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht; -
2b ein Blockdiagramm, das den restlichen Abschnitt des Verfahrens von2a veranschaulicht; -
3 ein Blockdiagramm, das in größerem Detail einen Schritt des Verfahrens der2a und2b veranschaulicht, wobei die überwachten Daten mit vorbestimmten Standards verglichen werden; und -
4 ein Blockdiagramm, das in größerem Detail einen Schritt des Verfahrens der2a und2b veranschaulicht, wobei das Hilfsenergiemodul aktiviert wird. - Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
- Unter Bezugnahe auf
1 umfasst ein elektromechanisches Hybridfahrzeug10 eine Brennkraftmaschine12 sowie einen Motor/ Generator14 , die beide ein Getriebeausgangselement16 antreiben können, um die Fahrzeugräder (nicht gezeigt) anzutreiben, wie für den Fachmann verständlich ist. Es kann auch ein zusätzlicher Motor/Generator (nicht gezeigt) vorgesehen sein. Der Motor/Generator14 und die Maschine12 können in verschiedenen Anordnungen mit dem Getriebe18 und dem Ausgangselement16 angeordnet sein, wie z. B. in einer seriellen oder einer parallelen Anordnung, wie oben beschrieben. Die Verbindung der Maschine12 , des Motors/Generators14 und des Getriebes18 in1 ist nur schematisch und soll die möglichen Verbindungen zwischen diesen Komponenten nicht einschränken. - Das Fahrzeug
10 umfasst sowohl eine Hochspannungsbatterie20 als auch eine Niederspannungsbatterie22 . Die Hochspannungsbatterie20 ist mit dem Motor/Generator14 funktionell verbunden und kann diesen antreiben (wenn der Motor/Generator14 als ein Motor dient) oder Energie von diesem zu erhalten (wenn der Motor/Generator14 als ein Generator dient). Zusätzlich ist die Hochspannungsbatterie20 funktionell mit einem Hilfsenergiemodul24 verbunden. Das Hilfsenergiemodul24 (APM) kann auch als DCDC-Wandler bezeichnet werden und wandelt Energie von dem Hochspannungspegel (d. h. 36 Volt) zu dem Niederspannungspegel (d. h. 12 Volt) um. Obwohl in der Ausführungsform von1 diese spezifischen Spannungspegel angegeben sind, können andere Spannungspegel innerhalb des Umfangs der Erfindung verwendet werden. Ein Kraftfluss von der Hochspannungsbatterie20 zu dem APM24 ist durch einen Pfeil25 dargestellt und kann bis zu einer maximale Entladeleistung geregelt sein, wie für den Fachmann gut verständlich ist. - Die Niederspannungsbatterie
22 ist funktionell mit einem Startermotor26 verbunden und wird verwendet, um den Startermotor26 zu starten, der wiederum die Brennkraftmaschine12 bei einem Erststart antreibt. Weitere Fahrzeug-Nebenverbraucher28 wie z. B. ein Audiosystem, Scheinwerfer, eine Servolenkung etc. sind funktionell mit einem 12 Volt-Bus30 verbunden und erhalten Energie von der Niederspannungsbatterie22 . Der Startermotor26 ist ebenfalls mit dem Bus30 verbunden. Energie von der Niederspannungsbatterie22 zu dem Startermotor26 ist durch einen Pfeil32 dargestellt. - Bei dem hierin beschriebenen Verfahren kann Energie
25 , die von der Hochspannungsbatterie20 zur Umwandlung von einem Hochspannungspegel zu einem Niederspannungspegel durch das APM24 geliefert wird, direkt zu dem Startermotor26 geliefert werden (wie durch einen Pfeil34 dargestellt), oder kann zu der Niederspannungsbatterie22 geleitet werden, wie durch einen Pfeil36 dargestellt. Im Speziellen verwendet das unten beschriebene Verfahren eine ECU40 , um einen Kraftfluss von der Hoch- bzw. Niederspannungsbatterie20 ,22 zu steuern, um Energie an den Startermotor26 zu liefern und einen Erststart der Brennkraftmaschine12 einzuleiten. Wie unten stehend in größerem Detail beschrieben wird, kann das APM24 aktiviert werden, um einen Kraftfluss25 von der Hochspannungsbatterie20 zu dem Startermotor, wie durch den Pfeil34 gezeigt, parallel mit einem Kraftfluss32 von der Niederspannungsbatterie22 zuzulassen, oder kann alternativ die Energie25 von der Hochspannungsbatterie20 direkt zu der Niederspannungsbatterie22 leiten, durch den Pfeil36 dargestellt, um unter bestimmten Bedingungen die Niederspannungsbatterie22 aufzuladen. - Wie in
1 angezeigt, ist die ECU40 mit dem Motor/Generator14 , der Maschine12 , beiden Batterien20 ,22 , dem APM24 und dem Startermotor26 funktionell verbunden (wie durch Strichlinien veranschaulicht, die Übertragungsleiter darstellen), um Daten von diesen Komponenten zu empfangen und einen Kraftfluss zwischen diesen zu steuern, wie unten stehend beschrieben. Die Batterien20 ,22 sind funktionell mit Sensoren42 bzw.44 verbunden, die verwendet werden können, um bestimmte Bedingungen wie z. B. einen Spannungspegel und/oder eine Temperatur zu erfassen, wobei die Bedingungen dann an die ECU40 weitergeleitet werden. Die Brennkraftmaschine12 kann auch mit einem Sensor46 ausgestattet sein, um bestimmte Bedingungen wie z. B. eine Temperatur zu erfassen. Schließlich kann der Startermotor26 mit einem Sensor48 ausges tattet sein, um Bedingungen wie z. B. eine Temperatur zu erfassen. Weitere Sensoren (nicht gezeigt) können sich anderswo am Fahrzeug10 befinden und funktionell mit der ECU40 verbunden sein, um Informationen an diese zu liefern. Zum Beispiel können Sensoren in Bezug auf das Zündschloss am Fahrzeug10 verwendet werden, um zu bestimmen, ob ein Fahrzeuglenker einen Schlüssel in die Zündung eingesetzt hat (Schlüssel ein), den Schlüssel gedreht hat (Schlüsselstart) oder ob der Schlüssel nicht vorhanden ist (Schlüssel abgezogen). - Die
2a und2b zeigen ein Verfahren100 zum Ausführen eines Erststarts der Brennkraftmaschine12 des Hybridfahrzeugs10 von1 . Genauer gesagt zeigen die2a und2b eine Reihe von Blockdiagrammen, die Schritte darstellen, welche von der ECU40 (in1 gezeigt) ausgeführt werden. Die in2b gezeigten Schritte passen zu den in2a gezeigten Schritten an den entsprechenden Punkten, die mit A, B, C und D bezeichnet sind. Das Verfahren100 beginnt in Schritt102 , in dem die ECU40 erkennt, dass ein Schlüssel-Ein erfolgt ist. Als Nächstes, in Schritt104 , überwacht die ECU40 Spannungspegel in dem Hoch- und Niederspannungsbatteriesatz20 ,22 (unter Verwendung der Sensoren42 bzw.44 ) und überwacht auch die Temperaturen des Niederspannungsbatteriesatzes22 und der Brennkraftmaschine12 (unter Verwendung der Sensoren44 bzw.46 ). Nach dem Überwachungsschritt vergleicht in Schritt106 die ECU die überwachten Daten mit vorbestimmten Standards. Zum Beispiel vergleicht die ECU40 den überwachten Hochspannungspegel mit einem vorbestimmten Hochspannungspegel, die überwachte Niederspannung mit einem vorbestimmten Niederspannungspegel und die überwachten Temperaturen mit (einer) vorbestimmten Temperatur oder Temperaturen. Diese vorbestimmten Standards sind in der ECU40 gespeichert. Nach dem Vergleichsschritt106 bestimmt die ECU40 in Schritt108 , ob die vorbestimmten Standards erfüllt wurden. Im Speziellen bestimmt die ECU40 , ob der überwachte Niederspannungspegel größer als der oder gleich dem vorbestimmten Niederspannungspegel ist, ob der überwachte Hochspannungspegel größer als der oder gleich dem vorbestimmten Hochspannungspegel ist, und ob die überwachten Temperaturen größer als die oder gleich der/den vorbestimmten Temperatur oder Temperaturen sind, wobei in diesem Fall die Standards erfüllt wurden. Wenn die Standards nicht erfüllt wurden, dann ist entweder die Hochspannungsbatterie20 oder die Niederspannungsbatterie22 durch eine Spannung, die niedriger als der gewünschte vorbestimmte Pegel ist, gekennzeichnet und/oder die Temperatur der Maschine oder der Niederspannungsbatterie ist niedriger als die gewünschte vorbestimmte Mindesttemperatur. - Wenn die ECU
40 in Schritt108 bestimmt, dass die Standards erfüllt wurden, dann besitzt der Niederspannungsbatteriesatz offensichtlich einen Spannungspegel, der hoch genug für einen Schlüsselstartversuch ist, ohne dass es notwendig ist, dass das APM24 von1 das Antreiben des Startermotors26 unterstützt. Demgemäß umfasst das Verfahren100 in diesem Fall als Nächstes, dass erkannt wird, dass ein Schlüsselstart erfolgt ist. Die ECU40 bestimmt dann in Schritt112 , ob der Schlüsselstart erfolgreich war. Wenn der Schlüsselstart erfolgreich ist, d. h., wenn der Schlüsselstart bewirkt hat, dass der Startermotor26 beginnt, die Maschine12 zu drehen (siehe1 ), wird die Maschine12 dann gemäß einem typischen Nicht-Tandemstart oder alternativ gemäß einem Tandemstart wie in dem US-Patent Nr. 6 769 389 beschrieben gestartet. Wenn ein Tandemstart verwendet wird, schreitet die ECU40 gemäß den Schritten114 ,116 und118 weiter. Der Schritt114 steuert den Startermotor, um die Maschine auf eine erste vorbestimmte Drehzahl zu drehen. Nach dem Schritt114 steuert die ECU40 in Schritt116 den Motor/Generator14 , um die Maschine12 im Tandem mit dem Startermotor26 auf eine zweite vorbestimmte Drehzahl zu drehen. Nach dem Schritt116 , wenn die zweite vorbestimmte Drehzahl erreicht ist, steuert die ECU40 in Schritt118 eine Kupplung, um den Startermotor26 von der Maschine12 zu entkuppeln. Sobald er entkuppelt ist, setzt der Motor/Generator14 damit fort, die Maschine12 auf eine endgültige Startdrehzahl zu drehen. Wenn die endgültige Startdrehzahl erreicht ist, lässt die ECU40 in Schritt120 zu, dass eine Kraftstoffversorgung der Maschine12 beginnt. - Alternativ, nach einem erfolgreichen Schlüsselstart in Schritt
112 , wenn die ECU40 für einen Nicht-Tandemstart programmiert ist, schreitet das Verfahren unmittelbar zu Schritt120 weiter, in dem die ECU40 bewirkt, dass eine Kraftstoffversorgung der Maschine12 beginnt. Nachdem der Schritt120 nach entweder dem Tandem- oder Nicht-Tandemverfahren versucht wurde, bestimmt die ECU40 in Schritt122 , ob die Kraftstoffversorgung der Maschine12 erfolgreich war. Wenn die Kraftstoffversorgung erfolgreich war, ist das Verfahren100 abgeschlossen. Wenn die Kraftstoffversorgung jedoch nicht erfolgreich war, schreitet das Verfahren100 zu Schritt164 (unten beschrieben) weiter. - Unter neuerlicher Bezugnahme auf Schritt
102 ist aus dem Flussdiagramm ersichtlich, dass die Schritte104 ,106 und108 teilweise oder vollständig umgangen werden können, wenn die ECU40 in Schritt110 einen Schlüsselstart erkennt, bevor die Schritte104 ,106 und108 beendet werden. Wenn zum Beispiel ein Fahrzeuglenker unmittelbar nach einem Schlüssel-Ein einen Schlüsselstart versucht, schreitet das Verfahren von Schritt102 zu Schritt110 in dem Flussdiagramm weiter. Wiederum, in Schritt112 , bestimmt die ECU, ob der Schlüsselstart erfolgreich war. Wenn der Schlüsselstart erfolgreich war, können dieselben oben beschriebenen Tandem- oder Nicht-Tandemschritte von der ECU40 ausgeführt werden. - Unabhängig davon, ob das Verfahren
100 nach dem Schritt102 die Schritte 104, 106 und 108 verwendet, oder von Schritt102 unmittelbar zu Schritt110 weiterschreitet, kann das Verfahren100 dann, wenn in Schritt112 festgestellt wird, dass ein Schlüsselstart nicht erfolgreich war, wenn die ECU40 in Schritt126 ein Schlüssel-Ein erkennt, entweder direkt zu Schritt128 schreiten, in dem die ECU40 das APM24 aktiviert, oder kann zuerst erfordern, dass die ECU40 in Schritt130 eine Reihe von Routineschritten durch den Fahrer erkennt, bevor die APM24 in Schritt128 aktiviert wird, wie in2b veranschaulicht. Wenn jedoch erkannt wird, dass ein Schlüssel-Ein-Schritt126 nicht erfolgt, zum Beispiel, wenn der Fahrzeuglenker den Schlüssel aus der Zündung entfernt hat, wird das Verfahren110 beendet. Wenn die ECU40 derart programmiert ist, dass der Schritt130 , ein Erkennen einer Reihe von Routineschritten durch den Fahrer, um das APM24 zu aktivieren, erforderlich ist, ist es notwendig, dass der Fahrer eine Reihe von Schritten (wie z. B. in die Parkstellung schalten, auf die Bremse tippen, etc.) in einer speziellen vorbestimmten Reihenfolge ausführt, die dann bewirken, dass die ECU40 das APM24 in Schritt128 aktiviert. Alternativ kann die ECU40 derart programmiert sein, dass sie automatisch den Schritt128 ausführt, in dem das APM24 aktiviert wird, um die Niederspannungsbatterie22 beim Antreiben des Startermotors26 nach Schritt126 zu unterstützen. Das Aktivieren des APM-Schrittes128 wird unten stehend in größerem Detail unter Bezugnahme auf4 beschrieben. - Nachdem das APM in Schritt
128 aktiviert wurde, wenn die ECU40 in Schritt132 bestimmt, dass ein Schlüsselabziehen erfolgt ist, dann kehrt das Verfahren100 zu Schritt102 zurück, wie durch den sowohl in2a als auch2b angezeigten Buchstaben D gezeigt, und die ECU40 wird die Schritte wie oben beschrieben, beginnend mit Schritt102 , wiederho len. Wenn jedoch in Schritt132 ein abgezogener Schlüssel nicht bestimmt wird, dann kann die ECU40 derart programmiert sein, dass sie einen optionalen Schritt134 ausführt, in dem die ECU40 einen Befehl an ein Karosseriesteuermodul am Fahrzeug10 (wie z. B. ein Karosseriesteuermodul, das sich in einem Fahrgastraum des Fahrzeugs10 befindet und funktionell mit der ECU verbunden ist, wie für den Fachmann leicht verständlich) weiterleitet, das dem Fahrer signalisiert, dass ein Schlüsselstart versucht werden kann. Alternativ kann die ECU40 direkt zu Schritt136 (dargestellt durch den optionalen Pfeil, der direkt von Schritt132 zu136 führt) weiterschreiten, ohne in Schritt134 einen Befehl an das Karosseriesteuermodul weiterzuleiten, in dem ein Schlüsselstart erkannt wird, und die ECU40 bewirkt in Schritt120 , dass eine Kraftstoffversorgung der Maschine beginnt. Wenn ein Schlüsselstart nicht erkannt wird (z. B., wenn ein Schlüssel abgezogen wurde), wird der Schritt120 nicht ausgeführt. - Wendet man sich nun
3 zu, so ist Schritt108 von2a , in dem die ECU40 bestimmt, ob die vorbestimmten Standards von Schritt106 erfüllt wurden, in größerem Detail beschrieben. Im Speziellen umfasst der Schritt108 den Schritt140 , in dem die ECU40 bestimmt, ob ein Spannungspegel in dem Niederspannungsbatteriesatz größer als ein vorbestimmter Pegel (d. h., ein in der ECU40 gespeicherter Referenzpegel) ist. Wenn die Bestimmung unter Schritt140 positiv ist, schreitet der Schritt108 weiter zu Schritt142 , in dem die ECU40 bestimmt, ob die Temperatur des Niederspannungsbatteriesatzes22 größer als eine vorbestimmte Temperatur ist. Wenn Schritt142 positiv ist, kann der Schritt108 zu Schritt144 weiterschreiten, in dem die ECU40 bestimmt, ob die Temperatur des Hochspannungsbatteriesatzes größer als eine vorbestimmte Temperatur (die dieselbe Temperatur wie oder eine andere Temperatur als die in Schritt142 verwendete Temperatur ist) ist. Wenn die Bestimmungen unter den Schritten140 ,142 und144 alle positiv sind, schreitet das Verfahren100 von dem Schritt108 zu Schritt110 weiter, wie in2a gezeigt. Wenn jedoch einer der Schritte140 ,142 oder144 negativ ist, kann das Verfahren100 anders voranschreiten. Zum Beispiel schreitet, unter neuerlicher Bezugnahme auf3 , wenn die Bestimmung in Schritt140 negativ ist, der Schritt108 zu einem optionalen Schritt146 weiter, in dem die ECU40 bestimmt, ob ein Spannungspegel in dem Hochspannungsbatteriesatz drößer als ein oder gleich einem vorbestimmten Pegel ist. Wenn die Bestimmung in dem optionalen Schritt146 negativ ist, sind die Spannungspegel in sowohl der Hochspannungsbatterie20 als auch der Niederspannungsbatterie22 von1 nicht ausreichend, um eine Aktivierung des AMP24 zuzulassen und die Niederspannungsbatterie22 beim Antreiben des Startermotors26 ausreichend zu unterstützen. Demgemäß ist eine fremde Starthilfe erforderlich. Wenn der optionale Schritt142 nicht ausgeführt wird, z. B., wenn das Fahrzeug keinen Sensor44 wie in1 aufweist, um den Spannungspegel der Hochspannungsbatterie22 zu messen, dann kann das Verfahren von dem Schritt140 direkt zu einem Punkt A in2b weiterschreiten. Zusätzlich, wenn die Bestimmung unter einem der Schritte142 oder144 negativ ist, schreitet das Verfahren100 zu Punkt A in2b weiter. Vorzugsweise führt das Verfahren100 jeden von den Schritten140 ,142 ,144 und146 aus. In alternativen Ausführungsformen kann/können jedoch nur einer oder mehrere von den Schritten140 ,142 und144 ausgeführt werden, und Schritt146 kann ausgeführt werden oder nicht. - Unter nunmehriger Bezugnahme auf
4 ist der Aktivierungsschritt128 des APM von2b in größerem Detail gezeigt. Als Erstes umfasst der Aktivierungsschritt128 eine Bestimmung in Schritt160 , ob ein Schlüsselstart erfolgt. Diese Bestimmung von Schritt160 ist ein von Schritt110 , in dem die ECU40 einen Schlüsselstart erkennt, separater. Im Speziellen ist der Schritt160 eine Bestimmung, ob ein Schlüsselstart erfolgt, nachdem das Verfahren100 zu Schritt128 weitergeschritten ist. Somit umfasst der Aktivierungsschritt128 , wenn die Bestimmung von Schritt160 positiv ist und ein Schlüsselstart erfolgt (d. h., der Fahrzeuglenker versucht einen Schlüsselstart), den Schritt162 , in dem die ECU40 das APM24 steuert, um Energie parallel mit dem Niederspannungsbatteriesatz22 an den Startermotor26 zu liefern. Im Speziellen, unter neuerlicher Bezugnahme auf1 , steuert die ECU40 das APM24 , um Energie (durch den Pfeil34 gekennzeichnet) parallel mit Energie, die von dem Niederspannungsbatteriesatz22 geliefert wird (durch den Pfeil32 gekennzeichnet), an den Startermotor26 zu liefern. - Alternativ, wenn die Bestimmung unter Schritt
160 negativ ist, d. h., ein Schlüsselstart nicht erfolgt, dann umfasst der Aktivierungsschritt128 des APM den Schritt164 , in dem die ECU40 das APM24 steuert, um den Niederspannungsbatteriesatz22 für einen vorbestimmten Zeitbetrag wie z. B. 30 Sekunden zu laden. Der Schritt164 kann während eines Schlüssel-ein- oder Schlüssel-abgezogen-Zustands erfolgen. Unter neuerlicher Bezugnahme auf1 ist der Schritt164 durch eine Energie, dargestellt durch den Pfeil36 , die von dem APM24 zu der Niederspannungsbatterie22 fließt, veranschaulicht. Der Pfeil in4 , der von dem Schritt164 zu Schritt162 führt, zeigt an, dass dann, wenn die ECU40 in Schritt164 (während der Zeit, in der der Niederspannungsbatteriesatz geladen wird) bestimmt, dass ein Schlüsselstart erfolgt, der Schritt164 beendet wird, d. h., das APM24 beendet das in1 gezeigte Laden der Batterie22 mit Energie36 und die ECU40 aktiviert alternativ das APM24 gemäß Schritt162 , sodass Energie wie durch der Pfeil34 gezeigt parallel mit der Niederspannungsbatterie22 (Energie durch32 angezeigt) geliefert wird, um den Startermotor26 anzutreiben. - Die Schritte des Verfahrens
100 werden nun unter spezifischen Musterfahrzeugbedingungen erläutert. In einem Szenario, wenn die Spannung der Niederspannungsbatterie22 bei einem Schlüssel-Ein niedrig genug ist (d. h., sie ist niedriger als der vorbestimmte Spannungspegel), schreitet das Verfahren100 über die Schritte102 ,104 ,106 und108 von2a zu Schritt128 von2b und im Spezielleren zu den Schritten160 und164 von4 (unter der Annahme, dass ein Schlüsselstart nicht erfolgt) weiter. Somit wird das APM24 gesteuert, um die Niederspannungsbatterie22 für einen vorbestimmten Zeitbetrag zu laden. Während eines Schlüsselstarts, unter den Schritten160 und162 , aktiviert die ECU40 das APM24 , um parallel mit der Niederspannungsbatterie22 Energie an den Startermotor26 zu liefern. - In einem weiteren Szenario, wenn entweder die Niederspannungsbatterie
22 oder die Maschine12 bei einem Schlüssel-Ein kalt genug ist (d. h., nach den Überwachungs- und Vergleichsschritten104 bzw.106 ), wird in Schritt108 bestimmt, dass die vorbestimmten Temperaturstandards nicht erfüllt sind, dann schreitet die ECU40 zu Schritt128 weiter, in dem die ECU40 das APM24 aktiviert, um die Niederspannungsbatterie22 beim Antreiben des Startermotors26 zu unterstützen. Im Speziellen, unter neuerlicher Bezugnahme auf4 , steuert die ECU40 in Schritt164 , sofern ein Schlüsselstart nicht erfolgt, das APM24 , um die Niederspannungsbatterie22 für einen vorbestimmten Zeitbetrag zu laden. Wenn ein Schlüsselstart erfolgt, steuert die ECU40 unter Schritt162 das APM24 , um Energie parallel mit der Niederspannungsbatterie22 an den Startermotor26 zu liefern. - In einem noch weiteren Szenario, wenn der Spannungspegel der Niederspannungsbatterie
22 unter den vorbestimmten Wert fällt, schreitet das Verfahren über die Schritte102 ,104 ,106 ,108 von2a zu Schritt128 von2b und im Spezielleren über die Schritte160 und164 von4 weiter, sodass das APM24 aktiviert wird, um parallel mit der Niederspannungsbatterie22 Energie zu liefern. Wenn dies während eines Tandem-Start geschieht (wie in den Schritten114 ,116 ,118 und120 beschrieben), beginnt in Schritt120 unmittelbar eine Kraftstoffversorgung der Brennkraftmaschine. - Wenn in einem der obigen Szenarien der Erststart der Maschine
12 noch immer nicht erfolgreich ist (d. h., wenn die ECU40 in Schritt122 von2a bestimmt, dass der Maschinenstart nicht erfolgreich war), kehrt das Verfahren100 zu Schritt164 von4 zurück, in dem das APM24 durch die ECU40 gesteuert wird, um die Niederspannungsbatterie22 für einen vorbestimmten Zeitbetrag während Schlüssel-ein- oder Schlüssel-abgezogen-Situationen zu laden. Darüber hinaus bleibt, selbst wenn die ECU40 aufgrund einer niedrigen Spannung über den Bus30 zurückgesetzt wird, ein Laden der Niederspannungsbatterie22 in Schritt164 für den vorbestimmten Zeitbetrag aktiv. - Während die geeignetsten Ausführungsformen zur Ausführung der Erfindung detailliert beschrieben worden sind, erkennen Fachleute auf dem Gebiet dieser Erfindung verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen zur Ausführung der Erfindung innerhalb des Schutzumfangs der angefügten Ansprüche.
Claims (11)
- Verfahren zum Ausführen eines Erststarts einer Brennkraftmaschine eines elektromechanischen Hybridfahrzeugs mit einem Motor/Generator, der durch eine Hochspannungsbatterie betreibbar ist, die durch eine erste Spannung gekennzeichnet ist, und einem Startermotor zum Starten der Brennkraftmaschine, die durch eine Niederspannungsbatterie betreibbar ist, die durch eine zweite Spannung, die niedriger als die erste Spannung ist, gekennzeichnet ist, wobei das Verfahren umfasst, dass: ein Hilfsenergiemodul vor dem Maschinenstart aktiviert wird, um dadurch in der Hochspannungsbatterie gespeicherte Energie durch das Hilfsenergiemodul bei der zweiten Spannung zu leiten, um die Niederspannungsbatterie beim Antreiben des Startermotors zu unterstützen.
- Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Aktivierungsschritt den Schritt umfasst, dass die Niederspannungsbatterie mit der durch das Hilfsenergiemodul geleiteten Energie geladen wird.
- Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Laden der Niederspannungsbatterie für einen vorbestimmten Zeitbetrag erfolgt.
- Verfahren nach Anspruch 3, ferner umfassend, dass ein Signal zum Versuch eines Schlüsselstarts weitergeleitet wird.
- Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Aktivierens des Hilfsenergiemoduls den Schritt umfasst, dass die durch das Hilfsenergiemodul an den Startermotor geleitete Energie parallel mit durch die Niederspannungsbatterie gelieferter Energie geliefert wird.
- Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend, dass bestimmt wird, ob ein Schlüsselstart erfolgt ist; wobei der Schritt des Aktivierens des Hilfsenergiemoduls den Schritt umfasst, dass die Niederspannungsbatterie mit der durch das Hilfsenergiemodul geleiteten Energie geladen wird, wenn ein Schlüsselstart nicht erfolgt ist; und wobei der Schritt des Aktivierens des Hilfsenergiemoduls den Schritt umfasst, dass die durch das Hilfsenergiemodul an den Startermotor geleitete Energie parallel mit durch die Niederspannungsbatterie gelieferter Energie geliefert wird, wenn ein Schlüsselstart erfolgt ist.
- Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend, dass vor dem Schritt des Aktivierens des Hilfsenergiemoduls zumindest eines von einem Spannungspegel der Niederspannungsbatterie, einer Temperatur der Niederspannungsbatterie und einer Temperatur der Maschine überwacht wird; nach dem Überwachungsschritt das zumindest eine von einem Spannungspegel der Niederspannungsbatterie, einer Temperatur der Niederspannungsbatterie und einer Temperatur der Maschine mit einem vorbestimmten Spannungspegel, einer ersten vorbestimmten Temperatur und einer von der ersten vorbestimmten Temperatur bzw. einer zweiten vorbestimmten Temperatur verglichen wird; und wobei der Schritt des Aktivierens des Hilfsenergiemoduls erfolgt, wenn der überwachte Spannungspegel niedriger als der vorbestimmte Spannungspegel ist, die überwachte Niederspannungsbatterie-Temperatur unter der ersten vorbestimmten Temperatur liegt oder die überwachte Maschinentemperatur unter der einen von der ersten und der zweiten vorbestimmten Temperatur liegt.
- Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend, dass vor dem Schritt des Aktivierens des Hilfsenergiemoduls eine vorbestimmte Reihe von Fahrereingaben erkannt wird, wobei der Aktivierungsschritt in Ansprechen auf den Erkennungsschritt erfolgt.
- Verfahren zum Ausführen eines Erststarts einer Brennkraftmaschine eines elektromechanischen Hybridfahrzeugs mit einem Motor/Generator, der durch eine Hochspannungsbatterie betreibbar ist, die durch eine erste Spannung gekennzeichnet ist, und einem Startermotor zum Starten der Brennkraftmaschine, die durch eine Niederspannungsbatterie betreibbar ist, die durch eine zweite Spannung, die niedriger als die erste Spannung ist, gekennzeichnet ist, wobei das Verfahren umfasst, dass: zumindest eines von einem Spannungspegel der Niederspannungsbatterie, einer Temperatur der Niederspannungsbatterie und einer Temperatur der Maschine überwacht wird; nach dem Überwachungsschritt dass zumindest eine von einem Spannungspegel der Niederspannungsbatterie, einer Temperatur der Niederspannungsbatterie und einer Temperatur der Maschine mit einem vorbestimmten Spannungspegel, einer ersten vorbestimmten Temperatur und einer von der ersten vorbestimmten Temperatur bzw. einer zweiten vorbestimmten Temperatur verglichen wird; und ein Hilfsenergiemodul aktiviert wird, um dadurch in der Hochspannungsbatterie gespeicherte Energie durch das Hilfsenergiemodul bei der zweiten Spannung zu leiten, um die Niederspannungsbatterie beim Antreiben des Startermotors zu unterstützen, wobei der Schritt des Aktivierens des Hilfsenergiemoduls erfolgt, wenn der überwachte Spannungspegel niedriger als der vorbestimmte Spannungspegel ist, die überwachte Niederspannungsbatterie-Temperatur unter der ersten vorbestimmten Temperatur liegt oder die überwachte Maschinentemperatur unter der einen von der ersten und der zweiten vorbestimmten Temperatur liegt.
- Verfahren nach Anspruch 9, ferner umfassend, dass bestimmt wird, ob ein Schlüsselstart erfolgt ist; wobei der Schritt des Aktivierens des Hilfsenergiemoduls den Schritt umfasst, dass die Niederspannungsbatterie mit der durch das Hilfsenergiemodul geleiteten Energie geladen wird, wenn ein Schlüsselstart nicht erfolgt ist; und wobei der Schritt des Aktivierens des Hilfsenergiemoduls den Schritt umfasst, dass die durch das Hilfsenergiemodul an den Startermotor geleitete Energie parallel mit durch die Niederspannungsbatterie gelieferter Energie geliefert wird, wenn ein Schlüsselstart erfolgt ist.
- Verfahren zum Ausführen eines Erststarts einer Brennkraftmaschine eines elektromechanischen Hybridfahrzeugs mit einem Motor/Generator, der durch eine Hochspannungsbatterie betreibbar ist, die durch eine erste Spannung gekennzeichnet ist, und einem Startermotor zum Starten der Brennkraftmaschine, die durch eine Niederspannungsbatterie betreibbar ist, die durch eine zweite Spannung, die niedriger als die erste Spannung ist, gekennzeichnet ist, wobei das Verfahren umfasst, dass: zumindest eines von einem Spannungspegel der Niederspannungsbatterie, einer Temperatur der Niederspannungsbatterie und einer Temperatur der Maschine überwacht wird; nach dem Überwachungsschritt das zumindest eine von einem Spannungspegel der Niederspannungsbatterie, einer Temperatur der Niederspannungsbatterie und einer Temperatur der Maschine mit einem ersten vorbestimmten Spannungspegel, einer ersten vorbestimmten Temperatur und einer von der ersten vorbestimmten Temperatur bzw. der zweiten vorbestimmten Temperatur verglichen wird; und ein Hilfsenergiemodul aktiviert wird, um dadurch in der Hochspannungsbatterie gespeicherte Energie durch das Hilfsenergiemodul bei der zweiten Spannung zu leiten, um die Niederspannungsbatterie beim Antreiben des Startermotors zu unterstützen, wobei der Schritt des Aktivierens des Hilfsenergiemoduls erfolgt, wenn der überwachte Spannungspegel niedriger als der vorbestimmte Spannungspegel ist, die überwachte Niederspannungsbatterie-Temperatur unter der ersten vorbestimmten Temperatur liegt oder die überwachte Maschinentemperatur unter der einen von der ersten und der zweiten vorbestimmten Temperatur liegt; bestimmt wird, ob ein Schlüsselstart erfolgt ist; wobei der Schritt des Aktivierens des Hilfsenergiemoduls den Schritt umfasst, dass die Niederspannungsbatterie mit der durch das Hilfsenergiemodul geleiteten Energie geladen wird, wenn ein Schlüsselstart nicht erfolgt ist; und wobei der Schritt des Aktivierens des Hilfsenergiemoduls den Schritt umfasst, dass die durch das Hilfsenergiemodul an den Startermotor geleitete Energie parallel mit durch die Niederspannungsbatterie gelieferter Energie geliefert wird, wenn ein Schlüsselstart erfolgt ist.
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