DE102007061730A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung und Prädiktion eines zum Starten eines Verbrennungsmotors notwendigen Startmoments oder Startmomentenverlaufs - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung und Prädiktion eines zum Starten eines Verbrennungsmotors notwendigen Startmoments oder Startmomentenverlaufs Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung, Ermittlung und Prädiktion wenigstens eines zum Starten eines Verbrennungsmotors notwendigen Startmoments oder Startmomentenverlaufs für ein Fahrzeug, insbesondere ein Hybridfahrzeug mit mindestens einem Verbrennungsmotor und mindestens einem weiteren Motor. Kern der Erfindung ist, dass die Bestimmung und die Ermittlung des Startmoments oder Startmomentenverlaufs während des Betriebes des Fahrzeugs durchgeführt werden. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben wenigstens eines Motors in einem Hybridfahrzeug.

Description

  • Stand der Technik
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren beziehungsweise eine Vorrichtung zur Ermittlung und Prädiktion eines zum Starten eines Verbrennungsmotors notwendigen Startmoments oder Startmomentenverlaufs für Fahrzeuge, insbesondere Hybridfahrzeuge, bei denen neben einem Verbrennungsmotor mindestens ein weiterer Motor, insbesondere eine elektrische Maschine, als Antriebsaggregat vorgesehen ist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben wenigstens eines Motors, insbesondere eine elektrische Maschine, in einem Hybridfahrzeug.
  • Zum Starten von Verbrennungsmotoren werden diese auf eine Mindeststartdrehzahl beschleunigt und anschließend mittels Einspritzung von Kraftstoff und Zündung des Kraftstoffs gestartet. Bei herkömmlichen Fahrzeugen, deren alleiniges Antriebsaggregat ein Verbrennungsmotor ist, wird der Verbrennungsmotor zu Beginn einer Fahrt gestartet und üblicherweise nach Erreichen des Fahrzeugzielortes wieder abgestellt. Aus der EP 1 173 674 ist bekannt, dass das notwendige Anfangsdrehmoment zur Überwindung der Andrehwiderstände und zur Beschleunigung der Triebwerksmassen des Verbrennungsmotors unterschiedlich hoch ist. Die Höhe der Andrehwiderstände wie z. B. die Verbrennungsmotorverdichtung, die Kolben- und Lagerreibung sind ferner z. B. von der Zylinderzahl und der Bauart des Verbrennungsmotors, dem eingesetzten Schmierstoff, der aktuellen Temperatur und der Andrehbewegung abhängig. So ist bei extrem tiefen Temperaturen ein besonders hohes Anfangsdrehmoment zu überwinden, wohin gegen ein betriebswarmer Verbrennungsmotor Motor mit einem geringeren Moment gestartet werden kann.
  • Daher werden Startanlagen für Verbrennungsmotoren nach Stand der Technik derart dimensioniert, dass auch bei ungünstigsten Bedingungen ein sicherer Start möglich ist. Bei jedem Start des Verbrennungsmotors wird daher der Startanlage die maximal verfügbare Energie bereit gestellt, um mit ihrem maximalen Moment den Verbrennungsmotor auf eine Mindeststartdrehzahl zu beschleunigen und so dem Verbrennungsmotor einen Start wie oben beschrieben zu ermöglichen.
  • Bei Hybridfahrzeugen kann der Start des Verbrennungsmotors nicht nur zu Beginn einer Fahrt stattfinden, sondern jederzeit, jedoch spätestens wenn ein rein elektrisches Fahren nicht mehr möglich ist. Grund hierfür kann z. B. ein zu niedriger Batterieladungszustand und/oder ein Fahrerwunsch, der rein elektrisch nicht mehr umgesetzt werden kann, sein. Dies kann zu sehr häufigen Start- und Stopp-Vorgängen des Verbrennungsmotors während einer Fahrzeugfahrt führen.
  • Damit ein sicherer Start des Verbrennungsmotors möglich ist, muss folglich ein Motor, insbesondere eine elektrische Maschine, im Hybridfahrzeug vorhanden sein, der das notwendige Startmoment jederzeit aufbringen kann. Wird der Verbrennungsmotor eines Hybridfahrzeuges während des elektrischen Fahrbetriebes gestartet, beeinträchtigt der Verbrennungsmotorstart den elektrischen Fahrbetrieb in der Weise, daß ein Teil der elektrisch zur Verfügung stehenden Energie für den Verbrennungsmotorstart eingesetzt wird. Folglich muss im rein elektrischen Fahrbetrieb entweder diese elektrische Energie der Fahrzeugabtriebsleistung entzogen werden und/oder stets für den Verbrennungsmotorstart im elektrischen Fahrbetrieb reserviert bzw. vorgehalten werden. Hierdurch wird der elektrische Fahrbetrieb in der Regel aus Komfortgründen eingeschränkt, da die reservierte oder vorgehaltene Energie nicht zum elektrischen Fahren genutzt werden darf bzw. kann. Es ist daher, insbesondere in einer momentenbasierten Steuereinrichtung, zum Betreiben des Fahrzeuges vorteilhaft, das aktuell benötigte Startmoment bei einer aktuellen Drehzahl genau zu kennen, um einen sicheren Verbrennungsmotorstart und einen maximal erweiterten elektrischen Fahrbetrieb zu ermöglichen. Multipliziert man das Verbrennungsmotorstartmo ment mit der Motordrehfrequenz erhält man die Motorstartleistung. Die Motordrehfrequenz läßt sich mit der Kreiskonstanten π aus der Motordrehzahl bestimmen.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren beziehungsweise eine Vorrichtung zur Ermittlung wenigstens eines zum Starten eines Verbrennungsmotors notwendigen Startmoments oder Startmomentenverlaufs. Mit Startmomentenverlauf wird der Verlauf, insbesondere der zeitliche Verlauf, des zum Starten des Verbrennungsmotors notwendigen Drehmoments während des Startvorgangs des Verbrennungsmotors verstanden. Das zum Starten eines Verbrennungsmotors notwendige Startmoment ist das Maximum des zum sicheren Starten des Verbrennungsmotors benötigten Drehmoments. Das zum Starten eines Verbrennungsmotors zur Verfügung zu stellende Drehmoment sollte gleich oder größer dem Maximum des zum sicheren Starten des Verbrennungsmotors benötigten Drehmoments sein. Vorteilhaft geschieht diese Ermittlung insbesondere bei Hybridfahrzeugen, bei denen neben dem Verbrennungsmotor noch wenigstens ein weiteres Antriebsaggregat, insbesondere ein Motor, z. B. eine elektrische Maschine, vorgesehen ist. Erfindungsgemäß wird die Ermittlung des notwendigen Startmoments oder des Startmomentenverlaufs während des Betriebes des Fahrzeuges durchgeführt.
  • Das heißt, dass das Startmoment oder der Startmomentenverlauf erfindungsgemäß nicht fest vorgegeben wird, sondern während des Betriebes des Fahrzeugs laufend an den momentanen Zustand des Fahrzeugs, insbesondere an den Zustand des zu startenden Verbrennungsmotors, angepasst wird. Es wird also erfindungsgemäß nicht ein für den ungünstigsten Startfall hinreichend groß dimensioniertes Startmoment fest vorgegeben, sondern ein Startmoment oder ein Startmomentenverlauf ermittelt, das oder der relativ genau auf den momentan vorliegenden Zustand des Verbrennungsmotors angepasst ist.
  • Dies geschieht insbesondere unter zur Hilfenahme eines Computerprogramms bei mindestens einer aktiven Steuervorrichtung während des Betriebes des Fahrzeugs.
  • Die Formulierung „während des Betriebes des Fahrzeugs" soll bedeuten, dass ein Fahrzeug dann in Betrieb ist, solange ein Steuergerät in dem Fahrzeug aktiv mit Strom versorgt wird, durch dessen Steuerung ein unverzügliches Losfahren des Fahrzeugs ermöglicht wird. Dies ist vergleichbar mit einem herkömmlichen Fahrzeug, bei dem mittels des Zündschlüssels das Fahrzeug betriebsbereit geschaltet ist, insbesondere der Verbrennungsmotor gestartet ist, oder das Fahrzeug mittels eines Startknopfes fahraktiv geschaltet ist.
  • Insbesondere gelangt das Fahrzeug in den Fahrzeugbetrieb mittels einer Fahrerinteraktion die durch eine bewusste Inbetriebnahme des Fahrzeuges, insbesondere über das Erreichen der Zündschlüsselposition "Zündung an" und der, insbesondere automatischen, Aktivierung mindestens einer Steuervorrichtung sowie der Aktivierung des Computerprogramms gekennzeichnet ist. Insbesondere ist somit gewährleistet, dass die ersten ermittelten Startmomente oder Startmomentenverläufe zuverlässig vor dem ersten Verbrennungsmotorstart zur Verfügung stehen.
  • Technischer Hintergrund der Erfindung ist, dass sich das notwendige Startmoment zum Starten eines Verbrennungsmotors während des Betriebes des Fahrzeuges ändert und daher während des Betriebes des Fahrzeuges stets aktuell ermittelt wird. Bei zeitlicher Betrachtung kann auch der Verlauf des Startmoments, der Startmomentenverlauf, insbesondere von Drehzahl 0 bis zur Leerlaufdrehzahl, ermittelt werden. Das auftretende Moment setzt sich insbesondere aus Haftreibungs-, Gleitreibungs-, Gasfeder- und/oder Beschleunigungsmomentanteilen des Verbrennungsmotors zusammen.
  • Als Umsetzung können insbesondere Mittelwerte dieser Anteile, insbesondere temperatur- und/oder drehzahlabhängig, aufsummiert und mindestens einer Steuereinrichtung, insbesondere der Motorsteuerung, zur Verfügung gestellt werden. Notwendig für die Ermittlung des Startmoments bzw. des Startmomen tenverlaufs ist insbesondere eine Drehzahlerkennung ab 0 Umdrehungen/min des Verbrennungsmotors, eine zeitbasierte Zuordnung der Verbrennungsmotordrehzahl zur Ermittlung der Winkelbeschleunigung des Verbrennungsmotors, die Kenntnis der Position des Verbrennungsmotors bzgl. seiner Arbeitstotpunkte (Kompression, Expansion), die Zylinderfüllung, der Saugrohrdruck, das Reibmoment, und/oder das Trägheitsmoment des Verbrennungsmotors sowie der am Verbrennungsmotor angekoppelten Drehmassen (insbesondere der Nebenaggregate und/oder Teile der Kupplung). Insbesondere kann sich die Zylinderfüllung bei rasch aufeinanderfolgenden Start- und Stopp-Vorgängen des Verbrennungsmotors vom Atmosphärendruck, der sich bei längerer Stillstandszeit des Verbrennungsmotors einstellt, unterscheiden. Insbesondere kann näherungsweise der Saugrohrdruck verwendet werden, wenn eine Zylinderfüllung nicht ermittelt wird. Inbesondere erzeugen Nebenaggregate, die direkt am Verbrennungsmotor montiert sind und durch diesen betrieben werden, zusätzliche Lastmomente am Verbrennungsmotor und müssen eventuell gesondert dem Verbrennungsmotorstart bei der Berechnung der Startmomente oder Startmomentenverläufe aufgeschlagen werden. Zum erfolgreichen Starten des Verbrennungsmotors muss das Startmoment gleich dem oder größer als das maximal benötigte Moment sein, welches zum Andrehen und Starten des Verbrennungsmotors, notwendig ist. Entspricht das zur Verfügung gestellte Drehmoment dem benötigten Drehmoment zum Starten der Verbrennungsmaschine, wird der Startvorgang als besonders komfortabel empfunden, da der Antriebstrang nicht auf zu hohe oder zu niedrige Drehzahlen beschleunigt wird. Dieses ermittelte Drehmoment muss somit vorgehalten werden und darf nicht zum Fahrbetrieb oder Antrieb von Nebenaggregaten verwendet werden. Je genauer das notwendige, vorzuhaltende Startdrehmoment oder dessen Verlauf ermittelt und einer Steuerung zugewiesen wird, desto genauer ist das tatsächlich verfügbare Drehmoment zum Fahrbetrieb oder Antrieb von Nebenaggregaten bekannt und kann für diese genutzt werden.
  • Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, dass stets das notwendige Startmoment oder der Startmomentverlauf zum nächstliegenden Starten des Verbrennungsmotors bekannt ist. Somit kann einerseits jederzeit ein sicherer und komfortabler Start der Verbrennungskraftmaschine, durch Antreiben der Verbrennungsmaschine mit dem ermittelten Startmoment oder Startmomentverlauf, durchgeführt werden und anderseits das maximal verfügbare Drehmoment für den Fahrbetrieb und den Antrieb der Nebenaggregate verwendet werden.
  • In einer anderen Ausprägung der Erfindung wird abhängig von dem ermittelten Startmoment oder dem Startmomentenverlauf das zum Starten des Verbrennungsmotors notwendige Startmoment oder der Startmomentenverlauf prädiziert, wobei insbesondere Startzielwerte des Verbrennungsmotors, insbesondere die Verbrennungsmotorstart-Zieldrehzahl und -beschleunigung, berücksichtigt werden.
  • Technischer Hintergrund ist, dass nicht ein für den ungünstigsten Startfall hinreichend groß dimensioniertes Startmoment fest vorgegeben wird, sondern ein Startmoment oder ein Startmomentenverlauf prädiziert wird, der auf den momentan vorliegenden Zustand des Fahrzeuges und des Verbrennungsmotors angepasst ist. Zur Realisierung eines Startmomentenvorhaltes wird ein prädiziertes Startmoment oder ein prädizierter Startmomentenverlauf des Verbrennungsmotors ermittelt, das oder der aufgrund nicht oder wenig beeinflusster aktueller Verbrennungsmotor Betriebsparameter, insbesondere der Verbrennungsmotor-Temperatur und/oder prädizierter Startzielwerten des Verbrennungsmotors, insbesondere der Verbrennungsmotorstart-Zieldrehzahl und -beschleunigung, ermittelt wird.
  • Bei zeitlicher Betrachtung wird der Verlauf des Startmoments, der Startmomentenverlauf, insbesondere bei und/oder ab Drehzahl 0 Umdrehungen/min bis spätestens zum selbstständigen Verbrennungsmotorlauf, stets aktuell ermittelt und prädiziert. Je genauer das notwendige, vorzuhaltende prädizierte Startmoment oder der Startmomentenverlauf einer Steuerung zugewiesen wird, desto genauer ist das tatsächlich verfügbare Drehmoment zum Fahrbetrieb und Antrieb von Nebenaggregaten bekannt und kann für diese genutzt werden.
  • Eine Prädiktion des vorzuhaltenden Startmomentes oder Startmomentenverlaufs setzt daher insbesondere eine Vorgabe von Startzielwerten des Verbrennungsmotors wie z. B. der Winkelbeschleunigung und/oder der Zieldrehzahl des Verbrennungsmotorstarts voraus, die vor dem Verbrennungsmotorstart bekannt sein müssen. Diese Vorgabe läßt sich beispielhaft situativ durch die Auswertung relevanter Parameter, insbesondere der Betriebs- und Fahrzeugsituation, Fahreradaption sowie der Fahrerwunschanforderungen bestimmen. Beispiele aus abgeleiteten Situationen können sein, daß niedrigere Verbrennungsmotorstart-Zieldrehzahlen in einer gegebenen Startzeitdauer vom Verbrennungsmotor schneller erreicht werden und dazu niedrigere Verbrennungsmotor-Drehzahlgradienten notwendig sind als höhere Zieldrehzahlen bei denen größere Drehzahlgradienten notwendig werden.
  • Ein Vorteil dieser Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass stets das notwendige Startmoment oder der Startmomentenverlauf zum nächstliegenden Starten des Verbrennungsmotors aus der Analyse der vorhergehenden Verbrennungsmotorstarts, durch Adaption oder Anpassung der bis dato bekannten Startmomente und Startmomentenverläufe sowie durch Prädiktion der zu erwartenden Startmomente und Startmomentenverläufe bekannt ist. Somit kann einerseits jederzeit ein sicherer und komfortabler Start des Verbrennungsmotors, durch Antreiben des Verbrennungsmotors mit dem ermittelten Startmoment oder Startmomentenverlauf, durchgeführt werden und anderseits das maximal verfügbare Drehmoment für den Fahrbetrieb und den Antrieb der Nebenaggregate verwendet werden.
  • In einer anderen Ausprägung der Erfindung wird die Ermittlung des notwendigen Startmoments oder des Startmomentenverlaufs während des Betriebes des Fahrzeuges ab einer Verbrennungsmotordrehzahl von 0 Umdrehungen/min durchgeführt.
  • Technischer Hintergrund der Ermittlung des notwendigen Startmoments oder des Startmomentenverlaufs während des Betriebes des Fahrzeuges ab einer Verbrennungsmotordrehzahl von 0 Umdrehungen/min ist die Berücksichtigung der Verbrennungsmotordrehzahlen ab 0 Umdrehungen/min bis zu einer bestimmbaren Verbrennungsmotordrehzahl bei der Ermittlung der Startmomente und des Startmomentenverlaufes. Insbesondere werden die Verbrennungsmotordrehzahlen bis zu einem bestimmbaren Zeitpunkt, jedoch spätestens bis zum selbstständigen Verbrennungsmotorlauf bei dem keine äußeren Startmomente zum Erhalt des Verbrennungsmotordrehzahlniveaus benötigt werden, berücksichtigt. Spätestens beim selbstständigen Lauf des Verbrennungsmotors werden sogenannte Schleppmomente des Verbrennungsmotors der Steuereinrichtung bereit gestellt, in die idealerweise die ermittelten, prädizierten Startmomente und Startmomentenverläufe in ihren Werten nahtlos übergehen.
  • Ein Vorteil dieser Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass aufgrund der Durchführung während des Betriebes des Fahrzeuges ab einer Verbrennungsmotordrehzahl von 0 Umdrehungen/min stets das notwendige Startmoment oder der Startmomentenverlauf zum nächstliegenden Starten des Verbrennungsmotors bekannt ist. Somit kann einerseits jederzeit ein sicherer und komfortabler Start der Verbrennungskraftmaschine, durch Antreiben der Verbrennungsmaschine mit dem ermittelten Startmoment oder Startmomentenverlauf, durchgeführt werden und anderseits das maximal verfügbare Drehmoment für den Fahrbetrieb und den Antrieb der Nebenaggregate verwendet werden.
  • In einer anderen Ausprägung der Erfindung zeichnet sich das Verfahren zum Ermitteln des Startmoments oder Startmomentenverlaufs dadurch aus, dass die Ermittlung regelmäßig wiederholt wird.
  • Technischer Hintergrund der wiederholten Durchführung des Verfahrens ist, dass sich das notwendige Startmoment zum Starten eines Verbrennungsmotors während des Betriebes des Fahrzeuges ändert. Daher soll dieses während des Betriebes des Fahrzeuges stets aktuell ermittelt werden und beim nächsten Start des Verbrennungsmotors berücksichtigt werden. Damit stets ein aktueller Wert vorliegt, bietet sich eine zeitliche regelmäßige Wiederholung an. Alternativ kann die Ermittlung auch Teil eines regelmäßig sich wiederholenden Programmablaufs sein, dessen einzelne Schritte zeitlich variabel sind. Als einfachste Variante der Regelmäßigkeit, kann das jeweils einmalige Durchführen des Verfahrens nach Abstellen des Verbrennungsmotors betrachtet werden.
  • Ein Vorteil dieser Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass aufgrund der regelmäßigen Durchführung des Verfahrens stets das notwendige Startmoment oder der Startmomentenverlauf zum nächstliegenden Starten des Verbren nungsmotors bekannt ist. Somit kann einerseits jederzeit ein sicherer und komfortabler Start der Verbrennungskraftmaschine, durch Antreiben der Verbrennungsmaschine mit dem ermittelten Startmoment oder Startmomentenverlauf, durchgeführt werden und anderseits das maximal verfügbare Drehmoment für den Fahrbetrieb und den Antrieb der Nebenaggregate verwendet werden.
  • Eine andere Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung des Startmoments oder Startmomentenverlaufs abhängig von wenigstens einem momentan vorliegenden Betriebsparameter des Verbrennungsmotors geschieht. Als relevante Betriebsparameter zur Ermittlung des Startmoments oder Startmomentenverlaufs werden die aktuelle Winkellage der Kurbelwelle, insbesondere die Abstellposition des Verbrennungsmotors, die Temperatur, die Zylinderfüllung, der Saugrohrdruck, der Öldruck, die Ölqualität, die vergangene Zeit seit dem Abstellen des Verbrennungsmotors, die Drehzahl des Verbrennungsmotors, die Drehzahldifferenz zwischen der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors und dem Antriebsstrang, die Zeit bis Drehzahlgleichheit erreicht ist, die Zieldrehzahl zum Starten des Verbrennungsmotors und/oder die Winkelbeschleunigung, insbesondere deren Verlauf, der Kurbelwelle betrachtet.
  • Technischer Hintergrund der Ermittlung des Startmoments oder Startmomentenverlaufs in Abhängigkeit von wenigstens einem Betriebsparameter ist, dass sich das notwendige Startmoment zum Starten eines Verbrennungsmotors während des Betriebes des Fahrzeuges ändert. Jeder der Betriebsparameter beeinflusst je nach momentanem Wert das notwendige Startmoment oder den Startmomentenverlauf zum Starten des Verbrennungsmotors.
  • Ein Vorteil dieser Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass aufgrund der Ermittlung des Startmomentes oder Startmomentenverlaufs in Abhängigkeit eines Betriebsparameters das Startmoment oder der Startmomentenverlauf für den nächsten Start des Verbrennungsmotors genauer ermittelt wird und somit ein sicherer und komfortablerer Start gewährleistet ist, sowie die Ausnutzug des verfügbaren Drehmoments für den Fahrbetrieb und den Antrieb der Nebenaggregate maximiert wird.
  • Eine andere Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das zu ermittelnde Startmoment oder der zu ermittelnde Startmomentenverlauf bestimmt wird. Dies geschieht dadurch, dass während des Betriebs des Fahrzeugs der Verbrennungsmotor mit einem Anfangsmoment gestartet wird und die Bestimmung des zu ermittelnden Startmoments oder Startmomentenverlaufs abhängig von der Analyse dieses Startvorgangs geschieht. Insbesondere ist dabei vorgesehen, dass das Anfangsmoment in Abhängigkeit von wenigstens einem momentan vorliegenden Betriebsparameter des Verbrennungsmotors vorgegeben wird.
  • Technischer Hintergrund der Bestimmung des zu ermittelnden Startmoments oder Startmomentenverlaufs ist, dass sich aufgrund von Alterungs-, Abnutzungsprozessen und/oder anderen Einflüssen die mechanischen Eigenschaften, wie z. B. Kopplungen und/oder Trägheiten im Antriebsstrang stark verändern. Beispielweise kann eine verschlissene Kupplung dazu führen, dass nicht mehr das gesamte von einem Motor aufgebrachte Startmoment an den Verbrennungsmotor übertragen werden kann. Oder defekte Lager führen ebenfalls zu erhöhten Verlusten im Antriebsstrang. Beide beispielhaft genannten Effekte führen z. B. zu einer signifikanten Erhöhung des notwendigen Startmoments oder Startmomentenverlaufs. Zur Bestimmung des tatsächlich notwendigen Startmoments oder Startmomentverlaufs wird deshalb der Verbrennungsmotor mit einem Anfangsmoment gestartet und der Startverlauf des Verbrennungsmotors analysiert. Allgemein ist das notwendige Startmoment oder der Startmomentverlauf von momentan vorliegenden Betriebsparametern abhängig. Insbesondere wird aus diesem Grund das Anfangsmoment zum Start des Verbrennungsmotors in Abhängigkeit von wenigstens einem momentan vorliegenden Betriebsparameter des Verbrennungsmotors vorgegeben. Ebenso kann die Auswertung der Analyse in Abhängigkeit von wenigstens einem momentan vorliegenden Betriebsparameter durchgeführt werden.
  • Alternativ kann insbesondere zur Bestimmung des notwendigen Startmoments oder Startmomentenverlaufs der Verbrennungsmotor mit einem prädizierten Startmoment oder Startmomentenverlauf, insbesondere auf Basis aus vorherge henden über Adaptionswerte korrigierten bekannten Startmomenten oder Startmomentenverläufen, gestartet und der Startverlauf des Verbrennungsmotors analysiert werden. Aus der erfolgten Analyse lassen sich aktuelle Adaptionswerte ermitteln und insbesondere zur Korrektur des zu ermittelnden Startmomentes oder des zu ermittelnden Startmomentenverlaufs einsetzen. Bei bekannten Systemfehler, insbesondere einem Kupplungsdefekt, kann die Adaptionsermittlung abweichend erfolgen, so dass Systemfehler nicht in die Startmomente bzw. Startmomentenverläufe des Verbrennungsmotors ein gelernt werden. Dies gilt ebenso bei der Auswertung von Betriebsparametern, die insbesondere durch das Verfahren oder das System als unplausibel oder fehlerhaft erkannt werden. Die Auswertung der Analyse wird insbesondere in Abhängigkeit von wenigstens einem momentan vorliegenden Betriebsparameter durchgeführt.
  • Ein Vorteil dieser Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass aufgrund der Bestimmung des zu ermittelnden Startmoments oder Startmomentenverlaufs das tatsächlich benötigte Moment bestimmt wird. Dabei werden Alterungsprozesse, die zu veränderten mechanischen Eigenschaften des Antriebsstrangs führen, berücksichtigt.
  • Eine andere Ausführungsform der Erfindung zur Bestimmung des zu ermittelnden Startmoments oder Startmomentverlaufs ist dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung in drei Schritten erfolgt.
    • – Zunächst wird bei konstanter Last am Antriebsstrang, insbesondere bei abgetrenntem Abtrieb, der Verbrennungsmotor mit einem Anfangsmoment gestartet. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass das Anfangsmoment in Abhängigkeit von wenigstens einem momentan vorliegenden Betriebsparameter des Verbrennungsmotors vorgegeben wird.
    • – Dabei wird das zeitliche Verhalten wenigstens eines Betriebsparameters des Verbrennungsmotors, insbesondere die Drehzahl des Verbrennungsmotors, während des Startvorgangs erfasst.
    • – Danach wird abhängig von dem erfassten zeitlichen Verhalten das zu ermittelnde Startmoment oder der zu ermittelnde Startmomentverlauf bestimmt. Insbesondere ist hierbei vorgesehen, dass das erfasste zeitliche Verhalten mit einem Sollverhalten verglichen wird und das zu ermittelnde Startmoment oder der zu ermittelnde Startmomentverlauf abhängig von dem Vergleich bestimmt wird.
  • Technischer Hintergrund der Bestimmung des zu ermittelnden Startmoments oder Startmomentverlaufs ist, wie oben erwähnt, die Berücksichtigung von Alterungs-, Abnutzungsprozessen und/oder anderen Einflüssen, die die mechanischen Eigenschaften im Antriebsstrang verändern. Die Analyse des Startverhaltens des Verbrennungsmotors wird bei konstanter Last am Antriebstrang, insbesondere bei abgetrenntem Abtrieb, durchgeführt. Somit wird der ermittelte Startmomentverlauf tatsächlich durch den Start des Verbrennungsmotors begründet. Störende Einflüsse seitens des Abtriebs, z. B. durch den Fahrbetrieb verursacht, oder durch das Zu- oder Abschalten von Nebenaggregaten, die zu Fehlinterpretationen führen, werden so eliminiert. Allgemein ist das notwendige Startmoment oder der Starmomentverlauf von momentan vorliegenden Betriebsparametern abhängig. Insbesondere wird aus diesem Grund das Anfangsmoment zum Start des Verbrennungsmotors in Abhängigkeit von wenigstens einem momentan vorliegenden Betriebsparameter des Verbrennungsmotors vorgegeben. Durch die Erfassung des zeitlichen Verhalten wenigstens eines Betriebsparameter des Verbrennungsmotors, insbesondere der Drehzahl des Verbrennungsmotors, während des Startvorgangs, kann bei vorgegebenen Anfangsmoment auf die mechanischen Eigenschaften, insbesondere Trägheiten, mechanische Kopplungen und/oder Kupplungsschlupf, des Antriebsstrangs geschlossen werden. Insbesondere können Elastizitäten im Triebstrang (z. B. der Zustand des Zweimassenschwungrads) zu Resonanzerscheinungen und Verfälschungen des Startmoments des Verbrennungsmotors führen. Werden Dämpfungen vereinfachend außer Betracht gelassen, führen Elastizitäten im Triebstrang zu keinem zusätzlichen Momentenbedarf, sondern zu einer Momenten-Phasenverschiebung mit dem Verhalten eines „reversiblen Energiespeichers" (Federspeichers). Die trägen Massen können aufgrund der Drehzahlen und Winkelbeschleunigungen aus dem aufzubringenden Startmoment herausgerechnet werden. Ebenso lassen sich anhand der bekannten Winkellagen bzw. Positionen des Verbrennungsmotors und des Motors die Elastizitäten erfassen und der tatsächliche Startmomentverlauf entsprechend bestimmen. Somit wird abhängig von dem erfassten zeitlichen Verhalten das zu ermittelnde Startmoment oder der Startmomentverlauf bestimmt. Insbesondere ist hierbei vorgesehen, dass das erfasste zeitliche Verhalten mit einem Sollverhalten verglichen wird und das zu ermittelnde Startmoment oder der zu ermittelnde Startmomentverlauf abhängig von dem Vergleich bestimmt wird.
  • Insbesondere wird das tatsächlich ermittelte Startmoment oder der Startmomentenverlauf mit abgelegten bzw. gespeicherten Startmomenten oder Startmomentenverläufe in der Steuervorrichtung verglichen. Die im Vergleich ermittelten Abweichungen können zur Adaption oder Anpassung der abgelegten bzw. gespeicherten Startmomente oder Startmomentenverläufe dienen oder in die Berechnung der aktuellen Startmomente oder der Startmomentenverläufe aus den gespeicherten Startmomente oder Startmomentenverläufe als Adaptionswerte mit einfließen. Insbesondere zum Vergleich der Startmomente oder Startmomentenverläufe können erfindungsgemäß Maxima und/oder Minima der Startmomente oder Startmomentenverläufe herangezogen werden. Insbesondere eine Einteilung in verschiedene Startphasen ins. Haftreibungs- und Gleitreibungsphase kann zur Zuordnung der Maxima und/oder Minima eingesetzt werden. Insbesondere ein kompletter Kurven-Vergleich der Startmomentenverläufe kann schrittweise (diskret, Wertepaar für Wertepaar) oder unter zur Hilfenahme analytischer Funktionen im Vergleich der Stützstellen erfolgen.
  • Ein Vorteil dieser Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass aufgrund der Bestimmung des zu ermittelnden Startmoments oder Startmomentverlaufs das tatsächlich benötigte Moment bestimmt wird. Dabei werden Alterungsprozesse, die zu veränderten mechanischen Eigenschaften des Antriebsstrangs führen, berücksichtigt.
  • Alternativ können zur Bestimmung des zu ermittelnden Startmoments oder Startmomentenverlaufs diese drei Schritten erfolgen:
    • – Starten des Verbrennungsmotors mit einem prädizierten Startmoment oder Startmomentenverlaufs bei einer konstanten Last am Antriebsstrang, insbesondere bei abgetrenntem Abtrieb. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass das
  • Drehmoment in Abhängigkeit von wenigstens einem momentan vorliegenden Betriebsparameter des Verbrennungsmotors vorgegeben wird.
    • – Erfassung des zeitlichen Verhaltens wenigstens eines Betriebsparameters des Verbrennungsmotors, insbesondere der Drehzahl des Verbrennungsmotors, während dem Startvorgang.
    • – Bestimmung des zu ermittelnden Startmomentes oder des zu ermittelnden Startmomentenverlaufs in Abhängigkeit von mindestens einem zeitlich erfassten Betriebsparameter. Insbesondere ist vorgesehen, durch einen Vergleich eines erfassten zeitlichen Istverhaltens mit einem Sollverhalten eines Betriebsparameters, insbesondere der Verbrennungsmotordrehzahl und/oder einem Vergleich des prädizierten Startmomentes mit dem real aufgebrachten Motormomentes, das zu ermittelnde Startmoment oder den zu ermittelnden Startmomentenverlauf in Abhängigkeit des Vergleichergebnisses zu korrigieren bzw. zu adaptieren.
  • Störende Einflüsse seitens des Abtriebs, insbesondere durch den Fahrzeugbetrieb verursacht, die zu Fehlinterpretationen führen können, werden nach der oben beschriebenen Ausführungsform eliminiert. Ein Zu- oder Abschalten von Nebenaggregaten sollte, um Fehlinterpretationen vorzubeugen, unterbunden, bei geringem Einfluss ignoriert und/oder bei bekanntem Einfluss in der Ermittlung des Startmomentes oder Startmomentenverlaufs rechnerisch mit einbezogen werden.
  • Technischer Hintergrund der Bestimmung des zu ermittelnden Startmoments oder Startmomentenverlaufs ist, wie oben erwähnt, die Berücksichtigung von Alterungs-, Abnutzungsprozessen und/oder anderen Einflüssen, die die mechanischen Eigenschaften im Antriebsstrang verändern. Die Analyse des Startverhaltens des Verbrennungsmotors wird bei konstanter Last am Antriebstrang, insbesondere bei abgetrenntem Abtrieb, durchgeführt. Somit wird der ermittelte Startmomentenverlauf tatsächlich durch den Start des Verbrennungsmotors begründet. Störende Einflüsse seitens des Abtriebs, z. B. durch den Fahrbetrieb verursacht, oder durch das Zu- oder Abschalten von Nebenaggregaten, die zu Fehlinterpretationen führen, werden so eliminiert. Allgemein ist das notwendige Startmoment oder der Starmomentverlauf von momentan vorliegenden Betriebspara metern abhängig. Insbesondere wird aus diesem Grund das Anfangsmoment zum Start des Verbrennungsmotors in Abhängigkeit von wenigstens einem momentan vorliegenden Betriebsparameter des Verbrennungsmotors vorgegeben. Durch die Erfassung des zeitlichen Verhalten wenigstens eines Betriebsparameter des Verbrennungsmotors, insbesondere der Drehzahl des Verbrennungsmotors, während des Startvorgangs, kann bei vorgegebenem prädizierten Startmoment auf die mechanischen Eigenschaften, insbesondere mechanische Kupplungen und/oder Kupplungsschlupf, des Antriebsstrangs geschlossen werden. Des Weiteren können Elastizitäten im Antriebstrang (insbesondere der Zustand des Zweimassenschwungrads) zu Resonanzerscheinungen und Verfälschungen des Startmoments oder des Startmomentenverlaufs des Verbrennungsmotors führen. Werden Dämpfungen vereinfachend außer Betracht gelassen, führen steifere Elastizitäten im Antriebsstrang idealerweise zu keinem zusätzlichen Momentenbedarf, sondern zu einer Momentenphasenverschiebung mit dem Verhalten eines „reversiblen Energiespeichers" (Federspeichers). Dies kann in dem beschriebenen Vergleich berücksichtigt werden. Die trägen Massen lassen sich aufgrund der Drehzahlen und Winkelbeschleunigungen aus dem aufzubringenden Startmoment herausrechnen. Ebenso lassen sich anhand der bekannten Winkellagen bzw. Positionen des Verbrennungsmotors und des Motors, insbesondere der elektrischen Maschine, in einem Hybridfahrzeug (beispielhaft einem Hybridfahrzeug mit einer Trennkupplung zwischem dem Verbrennungsmotor und dem Motor) die Elastizitäten erfassen und das tatsächliche Startmoment oder der tatsächliche Startmomentenverlauf entsprechend bestimmen. Insbesondere ist hierbei vorgesehen, dass das erfasste zeitliche Verhalten durch eine Beobachtung des Verbrennungsmotorstartverlaufs, sich Adaptions- oder Korrekturwerte bestimmen lassen, die in der weiteren Ermittlung und/oder der Prädiktion der Startmomente oder Startmomentenverläufe eingerechnet werden. Die Adaptions- oder Korrekturwerte werden in der Steuereinrichtung spätestens bei Deaktivierung der Steuereinrichtung, insbesondere bei Fahrtende, abgelegt bzw. gespeichert und stehen zur Ermittlung der ersten Startmomenten oder Startmomentenverlaufe beim nächsten Fahrtbeginn zur Verfügung. Somit wird abhängig von dem erfassten zeitlichen Verhalten das zu ermittelnde Startmoment oder der Startmomentenverlauf bestimmt. Insbesondere ist hierbei vorgesehen, dass das erfasste zeitliche Verhalten mit einem Sollverhalten verglichen wird und das zu ermittelnde Startmoment oder der zu ermittelnde Startmomentenverlauf abhängig von dem Vergleich bestimmt wird.
  • Bei der Analyse wird insbesondere das tatsächlich ermittelte Startmoment oder der Startmomentenverlauf mit abgelegten bzw. gespeicherten Startmomenten oder Startmomentenverläufe in der Steuervorrichtung verglichen. Die im Vergleich ermittelten Abweichungen können zur Adaption oder Anpassung der abgelegten bzw. gespeicherten Startmomente oder Startmomentenverläufe verwendet werden oder in die Berechnung der aktuellen Startmomente oder der Startmomentenverläufe aus den gespeicherten Startmomente oder Startmomentenverläufe als Adaptionswerte mit einfließen. Insbesondere zum Vergleich der Startmomente oder Startmomentenverläufe können Maxima und/oder Minima der Startmomente oder Startmomentenverläufe herangezogen werden. Insbesondere eine Einteilung in verschiedene Startphasen, insbesondere in eine Haftreibungs- und Gleitreibungsphase kann zur Zuordnung der Maxima und/oder Minima eingesetzt werden. Insbesondere ein kompletter Kurven-Vergleich der Startmomentenverläufe kann ebenso schrittweise (diskret, Wertepaar für Wertepaar) oder unter zur Hilfenahme analytischer Funktionen im Vergleich der Stützstellen erfolgen.
  • Ein Vorteil dieser Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass durch eine Analyse oder einen Vergleich aufgrund prädizierter ermittelter Startmomente oder Startmomentverläufe mit den tatsächlich benötigten Verbrennungsmotorstartmomenten und/oder aufgrund eines erfassten Betriebsparameters mit einem Sollverhalten des Betriebsparameters, insbesondere der Verbrennungsmotordrehzahl während dem Verbrennungsmotorstarts, Adaptions- bzw. Korrekturwerte zu bestimmen, die ins. Alterungsprozesse, die zu veränderten mechanischen Eigenschaften des Antriebsstrangs führen, in der Ermittlung der Startmomente oder Startmomentenverläufe berücksichtigen.
  • Eine andere Ausführungsform der Erfindung zur Bestimmung des zu ermittelnden Startmoments oder Startmomentverlaufs ist dadurch gekennzeichnet, dass das erfasste zeitliche Verhalten, insbesondere der Vergleich, zu Diagnosezwecken herangezogen wird. Insbesondere ist hierbei vorgesehen, dass das Vorlie gen einer vorgebbaren Abweichung zwischen dem erfassten zeitlichen Verhalten und dem Sollverhalten als ein Fehler diagnostiziert wird.
  • Technischer Hintergrund der Verwendung der Bestimmung des zu ermittelnden Startmoments oder Startmomentverlaufs zu Diagnosezwecken ist, die Erkennung von Veränderungen und/oder Defekten aufgrund von Alterungs-, Abnutzungsprozessen und/oder anderen Einflüssen, die die mechanischen Eigenschaften im Antriebsstrang verändern. Abweichungen, die bestimmte Schwellwerte, insbesondere des Drehmoments, der Drehzahl und/oder Zeitdauern, über-/ bzw. unterschreiten können Hinweise auf konkrete mechanische Defekte im Antriebsstrang, insbesondere gealterte Kupplungen, Dämpferelemente, Trägheiten und/oder Elastizitäten, hinweisen.
  • Ein Vorteil dieser Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass aufgrund der Erkennung von Veränderungen und/oder Defekten im Antriebsstrang präventiv Gegenmaßnahmen zur Behebung und/oder Verhinderung von Ausfällen durchgeführt werden.
  • Alternativ können die ermittelten Adaptionswerte zu Diagnosezwecken genutzt werden. Insbesondere ist hierbei vorgesehen, dass bestimmte Abweichungen der Adaptionswerte als Fehler diagnostiziert werden können.
  • Technischer Hintergrund der Verwendung des zu ermittelnden Startmoments oder Startmomentenverlaufs zu Diagnosezwecken ist, die Erkennung von Veränderungen und/oder Defekten aufgrund von Alterungs-, Abnutzungsprozessen und/oder anderen Einflüssen, die die mechanischen Eigenschaften im Antriebsstrang verändern. Abweichungen, die bestimmte Schwellwerte, insbesondere des Drehmoments, der Drehzahl und/oder Zeitdauern, über-/ bzw. unterschreiten, können-Hinweise auf konkrete mechanische Defekte im Antriebsstrang, insbesondere gealterte Kupplungen, Dämpferelemente, Trägheiten und/oder Elastizitäten, geben.
  • Ein Vorteil dieser Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass aufgrund der Erkennung von Veränderungen und/oder Defekten im Antriebsstrang präventiv Gegenmaßnahmen zur Behebung und/oder Verhinderung von Ausfällen durchgeführt werden. Des Weiteren können aufgrund der erkannten Defekte und/oder vollzogenen Diagnosen Start- und/oder Stopp-Vorgänge des Verbrennungsmotors nicht mehr ausgeführt, ausgelöst, angefordert und/oder zugelassen werden und dies dem Fahrer über eine Fahrerinformation angezeigt werden. Die Fahrerinformation kann insbesondere über eine Signallampe erfolgen. Ebenso lassen sich die Resultate der Diagnosen in der Steuereinrichtung ablegen und/oder speichern.
  • Eine andere Ausführungsform der Erfindung zeigt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben wenigstens eines Motors in einem Hybridfahrzeug, bei dem neben dem wenigstens einen Motor mindestens ein Verbrennungsmotor vorgesehen ist und der Verbrennungsmotor mittels des wenigstens einen Motors gestartet wird. Dabei wird der wenigstens eine Motor derart angesteuert, dass wenigstens das mit einem oben genannten Verfahren ermittelte oder prädizierte Startmoment oder Startmomentenverlauf zur Verfügung steht. Dies geschieht insbesondere dann, wenn der Verbrennungsmotor nicht befeuert wird.
  • Technischer Hintergrund des Betriebs eines Motors derart, dass wenigstens das mit einem oben genannten Verfahren ermittelte oder prädizierte Startmoment oder Startmomentenverlauf zur Verfügung steht, ist, dass bei Bedarf der Verbrennungsmotor jederzeit mit dem Motor gestartet werden kann. Insbesondere ist dies immer dann notwendig, wenn der Verbrennungsmotor nicht befeuert ist. Wenn der Verbrennungsmotor befeuert wird und selbst Leistung abgeben kann, wird der Vorhalt des ermittelten oder prädizierten Startmoments oder Startmomentenverlaufs nicht benötigt. Das verfügbare Drehmoment des wenigstens einen Motors kann dann vollständig genutzt werden.
  • Ein Vorteil dieser Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass auf diese Weise jederzeit ein sicherer Start des Verbrennungsmotors gewährleistet ist. Gleichzeitig lässt es sich verhindern, dass durch einen Start des Verbrennungsmotors der Fahrkomfort beeinträchtigt wird, da das ermittelte oder prädizierte Startmoment oder Startmomentenverlauf zum Start des Verbrennungsmotors zur Verfügung steht und nicht für den elektrischen Fahrbetrieb und/oder zum Antrieb von Nebenaggregaten genutzt wird. Zusätzlich wird ermöglicht, dass das gesamte Drehmoment des wenigstens einen Motors abzüglich des ermittelten oder prädizierten Startmoments oder Startmomentenverlaufs für den elektrischen Fahrbetrieb und/oder zum Antrieb von Nebenaggregaten genutzt wird.
  • Eine andere Ausführungsform der Erfindung zeigt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben wenigstens eines Motors in einem Hybridfahrzeug, bei dem neben dem wenigstens einen Motor mindestens ein Verbrennungsmotor vorgesehen ist. Der Verbrennungsmotor wird mittels des wenigstens einen Motors gestartet und zum Start des Verbrennungsmotors derart angesteuert, dass das, mit einem Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche ermittelte oder prädizierte Startmoment oder der Startmomentenverlauf dem Verbrennungsmotor zugeführt wird.
  • Technischer Hintergrund des Betriebs eines Motors derart, dass der Verbrennungsmotor mit dem, in einem oben genannten Verfahren ermittelte oder prädizierten Startmoment oder Startmomentenverlauf gestartet wird ist, dass dann bei Bedarf der Verbrennungsmotor jederzeit mit dem Motor gestartet werden kann.
  • Ein Vorteil dieser Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass so jederzeit ein sicherer Start des Verbrennungsmotors durchgeführt werden kann. Gleichzeitig wird verhindert, dass durch einen Start des Verbrennungsmotors der Fahrkomfort beeinträchtigt wird, da das ermittelte oder prädizierte Startmoment oder der Startmomentenverlauf zum Start des Verbrennungsmotors weitgehend dem tatsächlichen zum Starten des Verbrennungsrotors notwendigen Startmoment oder Startmomentenverlauf entspricht. Zusätzlich wird ermöglicht, dass das zusätzlich verfügbare Drehmoment des wenigstens einen Motors abzüglich des ermittelten oder prädizierten Startmoments oder Startmomentenverlaufs auch während des Starts des Verbrennungsmotors für den elektrischen Fahrbetrieb und/oder zum Antrieb von Nebenaggregaten genutzt werden kann.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
  • Es zeigen
  • 1 den bestimmten zu ermittelnden oder prädizierten Startmomentenverlauf eines angeschleppten Verbrennungsmotors.
  • 2 bestimmte zu ermittelnde oder prädizierte Startmomente oder Startmomentenverläufe eines Verbrennungsmotors
  • 3 einen Antriebsstrang eines Hybridfahrzeuges in paralleler Bauweise
  • 4 ein Verfahren zum Ermitteln eines Startmoments oder Startmomentenverlaufs und zum Betrieb eines Motors in einem Hybridfahrzeug
  • 5 ein Verfahren zum Bestimmen eines zu ermittelnden Startmoments oder Startmomentenverlaufs eines Verbrennungsmotors
  • 6 ein Verfahren zum Durchführen einer Diagnosefunktion
  • Ausführungsformen der Erfindung:
  • In der 1 sind beispielhaft der bestimmte zu ermittelnde Startmomentenverlauf und die Drehzahl über der Zeit eines angeschleppten Verbrennungsmotors dargestellt. Bei 101 ist ein hohes „Losbrechmoment." zu erkennen, welches sich insbesondere aus dem Moment zur Überwindung der Haftreibung und/oder des Kompressions-/Expansionsmomentes zusammensetzt. Mit 102 werden beispielhaft drei zylinderfüllungsabhängige Kompressions-/Expansionsmomente dargestellt. Bei 103 ist der Momentenbedarf zur Überwindung der Gleitreibung dargestellt. Alle dynamischen Anteile enthalten insbesondere Beschleunigungsmomente des Verbrennungsmotors, die insbesondere anhand der der Differenz der aktuellen Motor- zur aktuellen Verbrennungsmotordrehzahl, der Differenz der Verbrennungsmotorstart-Zieldrehzahl zur aktuellen Verbrennungsmotordrehzahl und/oder der Winkelbeschleunigung ermittelbar sind. Die gestrichelte Kurve 107 zeigt den Drehzahlverlauf des Verbrennungsmotors. Bei 104 ist der Einsatzzeitpunkt der heutigen Drehzahlerfassung eingezeichnet (sprunghaft bekannter erster Drehzahlwert), der insbesondere zur Berechnung der ersten Schleppmomentenwerte, vgl. 105, führt. Ähnliches gilt analog für einen auslaufenden Verbrennungsmotor. Bei 106 wird der bestimmte zu ermittelnde Startmomentenverlauf als gemittelter Schleppmomentenbedarf dargestellt.
  • In 2 werden mit den Kurven 201, 202 und 203 ermittelte Startmomente und Startmomentenverläufe dargestellt. Bei Berücksichtigung unterschiedlicher Betriebsparameter und insbesondere Korrektur- und/oder Adaptionswerte ergibt sich aus dem bestimmten zu ermittelnden Startmomentenverlauf (z. B. 106) eine Kurvenschar (z. B. 201, 202, 203), die ermittelten Startmomente und Startmomentenverläufe. Aufgrund der bekannten Position des Verbrennungsmotors ist es möglich, den Kurvenverlauf durch Zuordnung der Expansions- und/oder Kompressionsmomentenbedarfe der Winkellage anzupassen. Dies wirkt sich im wesentlichen in einer Verschiebung der Kurve nach 106 in Richtung der Zeitachse aus. Ausgehend von Kurve 201, ist Kurve 202 aufgrund der Kenntnis der Arbeitstotpunkte im ersten zu überwindenden Moment geringer, da an dieser Stelle nur die Haftreibung, aber beispielweise keine Kompressionsmomente (wie in Kurve 201) zu überwinden sind. Kurve 203 stellt die Kurve 202 nur in Abhängigkeit vom Saugrohrdruck dar. So ist die Lage bekannt bzgl. Haftreibung und Kompression, jedoch fällt die Kompression geringer aus, da sie über den Saugrohrdruck korrigiert werden kann. Der Saugrohrdruck kann aus unterschiedlichen Gründen variieren, insbesondere hängt er vom Umgebungsdruck, Zustand des Motors und/oder Abstelldauer des Motors ab.
  • In 3 ist ein Antriebsstrang eines Hybridfahrzeuges in paralleler Bauweise dargestellt. 307 stellt die Vorrichtung dar, die mittels Signalübertragung mit den Aggregaten 301, 303, 304, 305 und 306 kommunizieren und somit Daten und Steuerbefehle austauschen kann und die beschriebenen Verfahren ausführt. 301 stellt den Verbrennungsmotor dar, 302 eine geschlossene Elastizität, 303 eine Trennkupplung zwischen dem Verbrennungsmotor 301 und dem Motor 304, insbesondere eine elektrischen Maschine. 305 zeigt den Wandler zwischen dem Motor 304 und dem Getriebe 306. Im Hybridfahrzeug z. B. in paralleler Bauweise, beschleunigt der Motor 304 den Verbrennungsmotor 301 für die Starts des Verbrennungsmotors 301. Über die Messung des elektrischen Stromes und der Spannung am Motor 304 können die wirkenden Drehmomente ermittelt werden und diese anderen im System beteiligten Funktionen zur Verfügung gestellt werden.
  • 4 zeigt ein Verfahren zum Ermitteln eines Startmoments oder Startmomentenverlaufs und zum Betrieb eines Motors in einem Hybridfahrzeug. Mit Schritt 401 startet das Verfahren. In Schritt 402 werden aktuelle Betriebsparameter eingelesen, die zu einer Änderung des Startmoments oder Startmomentenverlaufs führen. In Abhängigkeit der Betriebsparameter verändert sich das bestimmte zu ermittelnde Startmoment oder der Startmomentenverlauf (vgl. 106) zu den ermittelten Startmomenten oder Startmomentenverläufen (vgl. 201, 202, 203). Diese Betriebsparameter sind insbesondere die aktuelle Winkellage der Kurbelwelle, die Temperatur, die Zylinderfüllung, der Saugrohrdruck, der Öldruck, die Ölqualität, die vergangene Zeit seit dem Abstellen des Verbrennungsmotors, die Drehzahl des Verbrennungsmotors, die Drehzahldifferenz zwischen der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors und dem Antriebsstrang sowie die Zeitdauer bis Drehzahlgleichheit und/oder die Winkelbeschleunigung der Kurbelwelle. In Abhängigkeit dieser Betriebsparameter wird in Schritt 403, wie bei 2 beschrieben, das neue aktuelle Startmoment oder der Startmomentenverlauf ermittelt. In Schritt 404 wird nun der Motor mit dem aktuellen Motormoment betrieben. Dabei gilt:
    M(Motor_Aktuell) ⇐ M(Motor_max) – M(Start). Der Motor wird somit stets mit weniger oder genau diesem Moment betrieben, das er maximal leisten kann abzüglich des vorzuhaltenden Startmoments oder Startmomentenverlaufs. Schritt 405 beendet das Verfahren. Die genannten Schritte können zyklisch wiederholt und abgearbeitet werden. Vorteilhafterweise wird so jederzeit ein sicherer Start des Verbrennungsmotors gewährleistet. Gleichzeitig wird verhindert, dass durch einen Start des Verbrennungsmotors der Fahrkomfort beeinträchtigt wird, da das ermittelte oder prädizierte Startmoment oder Startmomentenverlauf zum Start des Verbrennungsmotors zur Verfügung steht und nicht für den elektrischen Fahrbetrieb und/oder zum Antrieb von Nebenaggregaten genutzt wird. Zusätzlich wird ermöglicht, dass das gesamte Drehmoment des wenigstens einen Motors abzüglich des ermittelten oder prädizierten Startmoments oder Startmomentenverlaufs für den elektrischen Fahrbetrieb und/oder zum Antrieb von Nebenaggregaten genutzt wird.
  • 5 zeigt ein Verfahren zur Bestimmung eines zu ermittelnden Startmoments oder Startmomentenverlaufs eines Verbrennungsmotors 301. Mit Schritt 501 startet das Verfahren. In Schritt 502 wird geprüft, ob eine besondere Betriebssituation vorliegt, bei der von einem konstanten Abtriebsmoment ausgegangen werden kann und der Motor 304, insbesondere die elektrische Maschine, keine Fahrzeug-Antriebsleistung abgibt. Dieser besondere Betriebszustand kann insbesondere dann vorliegen, wenn der Verbrennungsmotor abgekoppelt ist und sich das Getriebe 306 in Neutralposition, Parkposition oder eine vorhandene, in 3 nicht dargestellte, Fahrkupplung geöffnet ist. Wenn der Abtriebsstrang abgekoppelt ist, kann bei konstantem Betrieb der Nebenaggregate von einer konstanten Last im Antriebsstrang ausgegangen werden. Die Momente und Trägheiten der Getriebeelemente wie z. B. Wandlermomente des Automatikgetriebes sind bekannt. Liegt eine solche besondere Betriebssituation nicht vor, springt das Verfahren zurück zu Schritt 501. Ansonsten wird in Schritt 503 mittels des Motors 304 und Schließen der Kupplung 303 dem Verbrennungsmotor 301 ein Anfangsmoment, insbesondere ein prädiziertes Startmoment oder Startmomentenverlauf, zugeführt. In Schritt 504 wird der daraus resultierende Startvorgang des Verbrennungsmotors analysiert. Dies geschieht insbesondere durch Erfassung des zeitlichen Verlaufs der Position der Kurbelwelle, der Drehzahl und/oder der Winkelbeschleunigung des Verbrennungsmotors. In Schritt 505 werden die neu erfassten Daten in Abhängigkeit der aktuellen Betriebsparameter zu einem neuen zu ermittelnden Startmoment oder Startmomentenverlauf berechnet und somit bestimmt. In Schritt 506 wird das neu bestimmte zu ermittelnde Startmoment oder der Startmomentenverlauf in einem Speicher abgelegt. Schritt 507 beendet das Verfahren. Die genannten Schritte können zyklisch wiederholt und abgearbeitet werden.
  • 6 zeigt ein Verfahren zur Durchführung einer Diagnosefunktion. Die Schritte 601–604 entsprechen inhaltlich den Verfahrenschritten 501–504. In Schritt 605 wird die Abweichung des Verlaufs des Startvorgangs mit abgespeicherten Daten berechnet. In Schritt 606 wird geprüft, ob die Abweichung bestimmte Schwellwerte über- oder unterschreitet. Ist dies der Fall, so wird in Schritt 607 eine Information generiert, die auf einen potentiellen Defekt im Antriebsstrang hinweist, insbesondere könnte dies die Ansteuerung einer Warnlampe sein. Werden keine Schwellwerte über- oder unterschritten, so endet das Verfahren in Schritt 608. Die genannten Schritte können zyklisch wiederholt und abgearbeitet werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - EP 1173674 [0002]

Claims (13)

  1. Verfahren zur Ermittlung wenigstens eines zum Starten eines Verbrennungsmotors notwendigen Startmoments oder Startmomentenverlaufs für ein Fahrzeug, insbesondere ein Hybridfahrzeug mit mindestens einem Verbrennungsmotor und mindestens einem weiteren Motor, insbesondere einer elektrischen Maschine, wobei die Ermittlung des Startmoments oder Startmomentenverlaufs während des Betriebes des Fahrzeugs durchgeführt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass abhängig von dem ermittelten Startmoment oder dem Startmomentenverlauf das zum Starten des Verbrennungsmotors notwendige Startmoment oder der Startmomentenverlauf prädiziert wird, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass das prädizierte Startmoment zusätzlich zum ermittelten Startmoment Startzielwerte des Verbrennungsmotors, insbesondere die Verbrennungsmotorstart-Zieldrehzahl und -beschleunigung, berücksichtigt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung des Startmoments oder der Startmomentenverlaufs ab einer Drehzahl Null des Verbrennungsmotors durchgeführt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung regelmäßig wiederholt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung des Startmoments oder Startmomentenverlaufs abhängig von wenigstens einem momentan vorliegenden Betriebsparameter des Verbrennungsmotors geschieht, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass als momentan vorliegender Betriebsparameter des Verbrennungsmotors die aktuelle Winkellage der Kurbelwelle, die Temperatur, die Zylinderfüllung, der Saugrohrdruck, der Öldruck, die Ölqualität, die vergangene Zeit seit dem Abstellen des Verbrennungsmotors, die Drehzahl des Verbrennungsmotors, die Drehzahldifferenz zwischen der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors und dem Antriebsstrang, die Zeit bis Drehzahlgleichheit erreicht ist und/oder die Winkelbeschleunigung der Kurbelwelle vorgesehen ist.
  6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das zu ermittelnde Startmoment oder der zu ermittelnde Startmomentenverlauf derart bestimmt wird, dass während des Betriebs des Fahrzeugs der Verbrennungsmotor mit einem Anfangsmoment gestartet wird und die Bestimmung des zu ermittelnden Startmoments oder Startmomentenverlaufs abhängig von der Analyse dieses Startvorgangs geschieht, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass das Anfangsmoment in Abhängigkeit von wenigstens einem momentan vorliegenden Betriebsparameter des Verbrennungsmotors vorgegeben wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das zu ermittelnde Startmoment oder der zu ermittelnde Startmomentenverlaufs derart bestimmt wird, dass – bei konstanter Last am Antriebsstrang, insbesondere bei abgetrenntem Abtrieb, der Verbrennungsmotor mit einem Anfangsmoment gestartet wird, – wobei insbesondere vorgesehen ist, dass das Anfangsmoment in Abhängigkeit von wenigstens einem momentan vorliegenden Betriebsparameter des Verbrennungsmotors vorgegeben wird, – und das zeitliche Verhalten wenigstens eines Betriebsparameter des Verbrennungsmotors, insbesondere die Drehzahl des Verbrennungsmotors, während des Startvorgangs erfasst wird und – abhängig von dem erfassten zeitlichen Verhalten das zu ermittelnde Startmoment oder der zu ermittelnde Startmomentenverlauf bestimmt wird, – wobei insbesondere vorgesehen ist, dass das erfasste zeitliche Verhalten mit einem Sollverhalten verglichen wird und das zu ermittelnde Startmoment oder der zu ermittelnde Startmomentenverlauf abhängig von dem Vergleich bestimmt wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das erfasste zeitlichen Verhalten, insbesondere der Vergleich, zu Diagnosezwecken herangezogen wird, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass das Vorliegen einer vorgebbaren Abweichung zwischen dem erfassten zeitlichen Verhalten und dem Sollverhalten als ein Fehler diagnostiziert wird.
  9. Verfahren zum Betreiben wenigstens eines Motors in einem Hybridfahrzeug, bei dem neben dem wenigstens einen Motor mindestens ein Verbrennungsmotor vorgesehen ist und der Verbrennungsmotor mittels des wenigstens einen Motors gestartet wird und der wenigstens eine Motor derart angesteuert wird, dass wenigstens das mit einem Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche ermittelte oder prädizierte Startmoment oder Startmomentenverlauf zur Verfügung steht, insbesondere dann, wenn der Verbrennungsmotor nicht befeuert wird.
  10. Verfahren zum Betreiben wenigstens eines Motors in einem Hybridfahrzeug, bei dem neben dem wenigstens einen Motor mindestens ein Verbrennungsmotor vorgesehen ist und der Verbrennungsmotor mittels des wenigstens einen Motors gestartet wird und der wenigstens eine Motor zum Start des Verbrennungsmotors derart angesteuert wird, dass das mit einem Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche ermittelte oder prädizierte Startmoment oder der Startmomentenverlauf dem Verbrennungsmotor zugeführt wird.
  11. Vorrichtung zur Ermittlung und/oder Prädiktion wenigstens eines zum Starten eines Verbrennungsmotors notwendigen Startmoments oder Startmomentenverlaufs für ein Fahrzeug, insbesondere ein Hybridfahrzeug mit mindestens einem Verbrennungsmotor und mindestens einem weiteren Motor, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, die die Ermittlung und/oder Prädiktion des Startmoments oder Startmomentenverlaufs während des Betriebes des Fahrzeugs durchführen gemäß der in einem der Ansprüche 1–8 beschriebenen Verfahren.
  12. Vorrichtung zum Betreiben wenigstens eines Motors in einem Hybridfahrzeug, bei dem neben dem wenigstens einen Motors mindestens ein Verbrennungsmotor vorgesehen ist und der Verbrennungsmotor mittels des wenigstens einen Motors gestartet wird, wobei Mittel vorgesehen sind, die den wenigstens einen Motor derart ansteuern, dass wenigstens das mit einem Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1–8 und 11 ermittelte oder prädizierte Startmoment oder Startmomentenverlauf zur Verfügung steht, insbesondere dann, wenn der Verbrennungsmotor nicht befeuert wird.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 12 dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, die den wenigstens einen Motor zum Start des Verbrennungsmotors derart ansteuern, dass das mit einem Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche 1–8 und 11 ermittelte oder prädizierte und zur Verfügung stehende Startmoment oder der Startmomentenverlauf dem Verbrennungsmotor zugeführt wird
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