DE102008030521B4 - Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs in einem Modus der automatischen Geschwindigkeitsregelung - Google Patents
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Abstract
Verfahren, umfassend:Betreiben eines Hybridfahrzeugs (10) in einem Modus der automatischen Geschwindigkeitsregelung, um eine Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit aufrechtzuerhalten;Ermitteln, ob eine Ist-Fahrzeuggeschwindigkeit höher als die Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit ist;Bremsen des Hybridfahrzeugs (10) durch ein System mit regenerativer Bremse während des Betriebs im Modus der automatischen Geschwindigkeitsregelung, wenn ermittelt wird, dass die Ist-Fahrzeuggeschwindigkeit höher als die Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit ist, um ein Batteriesystem (40), das einen Elektro-Antriebsmotor (38) des Hybridfahrzeugs (10) speist, zu laden; undReduzieren einer Leistungsabgabe einer Brennkraftmaschine (22) des Hybridfahrzeugs (10) auf einen Mindestpegel, wenn die Ist-Fahrzeuggeschwindigkeit höher als die Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit ist;wobei das Reduzieren der Leistungsabgabe der Brennkraftmaschine (22) auf den Mindestpegel vor dem Bremsen erfolgt; undwobei der Mindestpegel der Leistungsabgabe der Brennkraftmaschine (22) umfasst, dass sich eine Drossel (32), mit der ein Luftdurchfluss in die Brennkraftmaschine (22) gesteuert wird, in einer geschlossenen Stellung befindet und sich ein Kraftstoffsystem (26) und Kraftstoffeinspritzvorrichtungen, mit denen Kraftstoff in die Brennkraftmaschine (22) eingespritzt wird, in einem „Aus“-Zustand befinden.
Description
- GEBIET
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs in einem Modus der automatischen Geschwindigkeitsregelung.
- HINTERGRUND
- Elektro-Hybridfahrzeuge können eine Brennkraftmaschine und einen Elektro-Antriebsmotor umfassen. Der Elektromotor zieht Strom von einer Batterie und kann das Fahrzeug allein oder in Kombination mit der Brennkraftmaschine antreiben. Während des Bremsens kann der Elektromotor als Generator arbeiten und das Bremsen unterstützen, indem er in einem Modus des regenerativen Bremsens arbeitet, in dem der Elektromotor kinetische Energie des Fahrzeugs absorbiert, um das Fahrzeug zu bremsen.
- Viele. Fahrzeuge sind mit einem Tempomat oder einer Vorrichtung zur automatischen Geschwindigkeitsregelung ausgestattet, um die Fahrzeuggeschwindigkeit aufrechtzuerhalten, ohne dass der Bediener das Fahrpedal niederdrücken muss. Gegenwärtig wird die Fahrzeuggeschwindigkeit durch die Drosselsteuerung aufrechterhalten. Jedoch kann ein Fahrzeug, das ein Gefälle hinab fährt, ungeachtet dessen, dass die Drosselstellung geschlossen ist, die Zielgeschwindigkeit überschreiten.
- Herkömmliche Verfahren zum Betreiben von Fahrzeugen in einem Modus der automatischen Geschwindigkeitsregelung sind aus den Druckschriften
DE 101 62 017 A1 ,US 5 984 034 A undDE 103 24 948 A1 bekannt. - ZUSAMMENFASSUNG
- Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Anwenden des regenerativen Bremsens auf ein Hybridfahrzeug umfasst das Betreiben des Hybridfahrzeugs in einem Modus der automatischen Geschwindigkeitsregelung, um eine Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit aufrechtzuerhalten, das Ermitteln, ob eine Ist-Fahrzeuggeschwindigkeit höher als die Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit ist, und das Bremsen des Hybridfahrzeugs durch ein System mit regenerativer Bremse. Das Bremsen kann während des Betriebs im Modus der automatischen Geschwindigkeitsregelung angewandt werden, wenn ermittelt wird, dass die Ist-Fahrzeuggeschwindigkeit höher als die Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit ist, um ein Batteriesystem, das einen Elektro-Antriebsmotor des Hybridfahrzeugs speist, zu laden. Das Verfahren umfasst weiterhin das Reduzieren einer Leistungsabgabe einer Brennkraftmaschine des Hybridfahrzeugs auf einen Mindestpegel, wenn die Ist-Fahrzeuggeschwindigkeit höher als die Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit ist. Das Reduzieren der Leistungsabgabe der Brennkraftmaschine auf den Mindestpegel erfolgt dabei vor dem Bremsen. Der Mindestpegel der Leistungsabgabe der Brennkraftmaschine umfasst, dass sich eine Drossel, mit der ein Luftdurchfluss in die Brennkraftmaschine gesteuert wird, in einer geschlossenen Stellung befindet und sich ein Kraftstoffsystem und Kraftstoffeinspritzvorrichtungen, mit denen Kraftstoff in die Brennkraftmaschine eingespritzt wird, in einem „Aus“-Zustand befinden.
- Das Verfahren kann ferner das Anwenden des Bremsens, wenn das Hybridfahrzeug durch Schwerkraft angetrieben wird, umfassen.
- Weitere Anwendungsgebiete werden aus der hier gegebenen Beschreibung deutlich. Selbstverständlich sind die Beschreibung und die spezifischen Beispiele lediglich zum Zweck der Veranschaulichung gedacht.
- Figurenliste
- Die hier beschriebenen Zeichnungen dienen lediglich zur Veranschaulichung.
-
1 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs gemäß der vorliegenden Offenbarung; -
2 ist ein Steuerblockschaltplan des in1 gezeigten Steuermoduls; -
3 ist ein Ablaufplan, der Schritte zur Steuerung der Hybrid-Leistungsregeneration während des Betriebs der automatischen Geschwindigkeitsregelung zeigt; und -
4 ist eine graphische Darstellung der Steuerung der Hybrid-Leistungsregeneration während des Betriebs der automatischen Geschwindigkeitsregelung nach3 . - GENAUE BESCHREIBUNG
- Die folgende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform ist dem Wesen nach rein beispielhaft. Der Klarheit halber sind in den Zeichnungen zur Bezeichnung ähnlicher Elemente die gleichen Bezugszeichen verwendet. Der Begriff „Modul“, wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine elektronische Schaltung, einen Prozessor (gemeinsam genutzt, eigens zugewiesen oder für eine Gruppe) mit Speicher, der ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführt, eine kombinatorische Logikschaltung oder andere geeignete Komponenten, die die beschriebene Funktionalität verschaffen.
- In
1 ist ein beispielhaftes Hybridfahrzeug10 schematisch gezeigt. Das Fahrzeug10 kann eine Maschinenanordnung12 , eine Hybrid-Leistungsanordnung14 , ein Getriebe16 , eine Antriebsachse18 und ein Steuermodul20 umfassen. Die Maschinenanordnung12 kann eine Brennkraftmaschine22 , die mit einem Einlasssystem24 in Verbindung steht, ein Kraftstoffsystem26 und ein Zündsystem28 umfassen. Die Maschinenanordnung12 kann ferner ein BAS-System (belt-alternator-starter system) 29 umfassen, das mit der Maschine22 in Eingriff ist. Das Einlasssystem24 kann einen Ansaugkrümmer30 , eine Drossel32 und eine elektronische Drosselsteuerung (electronic throttle control, ETC) 34 umfassen. Die ETC 34 kann die Drossel32 steuern, um einen Luftdurchfluss in die Maschine 22 zu steuern. Das Kraftstoffsystem26 kann Kraftstoffeinspritzvorrichtungen (nicht gezeigt) umfassen, um einen Kraftstoffdurchfluss in die Maschine22 zu steuern, wobei das Zündsystem28 das der Maschine22 durch das Einlasssystem24 und das Kraftstoffsystem26 zugeführte Luft/Kraftstoff-Gemisch zünden kann. Die Maschine22 kann eine Kurbelwelle36 umfassen, die mit dem BAS-System29 in Eingriff ist. - Die Hybrid-Leistungsanordnung
14 kann einen Elektromotor38 und eine aufladbare Batterie40 umfassen. Der Motor38 kann mit der Batterie40 in elektrischer Verbindung stehen, um Leistung von der Batterie40 in mechanische Leistung umzusetzen. Der Motor38 kann außerdem als Generator betrieben werden, um Leistung zum Laden der Batterie40 zu liefern, wie nachstehend besprochen wird. - Die Maschine
22 und der Motor38 können über das BAS-System29 gekoppelt sein. Insbesondere kann der Motor38 durch einen Riemen31 und eine erste und eine zweite Riemenscheibe33 ,35 mit der Maschine22 gekoppelt sein. Die erste Riemenscheibe33 kann zur Drehung mit der Kurbelwelle36 gekoppelt sein, während die zweite Riemenscheibe35 mit dem Motor38 gekoppelt sein kann. Die erste und die zweite Riemenscheibe33 , 35 können über den Riemen31 zur Drehung miteinander gekoppelt sein. Während des Normalbetriebs, in dem der Motor38 als Generator zum Laden der Batterie40 betrieben wird, kann die zweite Riemenscheibe35 durch die Maschine22 und genauer die Kurbelwelle36 angetrieben sein. Alternativ kann der Motor38 das Antreiben der Drehung der Kurbelwelle 36 unterstützen. - Die Maschinenanordnung
12 kann das Getriebe16 antreiben. Die Maschine22 kann durch eine Kupplungsvorrichtung37 mit dem Getriebe16 gekoppelt sein. Die Kupplungsvorrichtung37 kann eine Reibungskupplung oder einen Drehmomentwandler umfassen. Das Getriebe16 kann die von der Maschine22 und/oder dem Motor38 gelieferte Leistung dazu verwenden, eine Ausgangswelle46 anzutreiben und die Drehung der Antriebsachse18 anzutreiben. Alternativ kann die Drehung der Antriebsachse18 dazu verwendet werden, die Drehung der Kurbelwelle36 anzutreiben und den Motor38 zum Aufladen der Batterie40 anzutreiben. - Das Steuermodul
20 kann mit dem Kraftstoffsystem26 , dem Zündsystem 28, der ETC34 , dem Motor38 und der Batterie40 in Verbindung stehen. Wie in2 gezeigt ist, kann das Steuermodul20 ein Maschinensteuermodul 48, ein Hybrid-Leistungssteuermodul50 und ein Leistungssystem-Managementmodul52 umfassen. Das Maschinensteuermodul48 und das Hybrid-Leistungssteuermodul50 können mit dem Leistungssystem-Managementmodul52 in Verbindung stehen. Das Leistungssystem-Managementmodul52 kann den Betrieb der Maschine22 und des Motors38 mittels des Maschinensteuermoduls48 und des Hybrid-Leistungssteuermoduls50 steuern. Das Leistungssystem-Managementmodul52 kann ferner ein Modul54 für automatische Geschwindigkeitsregelung umfassen, um während des Betriebs des Fahrzeugs10 in einem Modus der automatischen Geschwindigkeitsregelung eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs10 auf Grundlage einer Sollgeschwindigkeit zu steuern. - Das Maschinensteuermodul
48 kann allgemein den Betrieb der Maschine 22 steuern und ein Drosselsteuermodul56 und ein Kraftstoffssteuermodul58 umfassen. Insbesondere kann das Maschinensteuermodul48 eine der Maschine22 zugeführte Leistung erhöhen, verringern oder beenden. Das Drosselsteuermodul56 kann mittels der ETC34 die Stellung der Drossel32 zwischen einer vollständig geöffneten Stellung und einer geschlossenen Stellung einschließlich einer Zwischenstellung dazwischen einstellen. Das Kraftstoffssteuermodul58 kann das Kraftstoffsystem26 und damit verbundene Kraftstoffeinspritzvorrichtungen steuern, um eine Kraftstoffzufuhr zu der Maschine22 zu steuern. Das Kraftstoffssteuermodul58 kann eine Kraftstoffmenge, die während eines „Ein“-Zustands des Kraftstoffsystems an die Maschine22 abgegeben wird, so einstellen, dass eine Kraftstoff-Sollmenge für den Maschinenbetrieb geliefert wird, und kann während eines „Aus“-Zustands des Kraftstoffsystems, in dem das Kraftstoffsystem26 und die damit verbundenen Kraftstoffeinspritzvorrichtungen gesperrt sind, die Kraftstoffabgabe verhindern. - Das Hybrid-Leistungssteuermodul
50 kann allgemein den Betrieb der Hybrid-Leistungsanordnung14 steuern und kann ein Motorsteuermodul 60 und ein Batteriesteuermodul62 umfassen. Insbesondere kann das Hybrid-Leistungssteuermodul50 eine durch die Hybrid-Leistungsanordnung14 zugeführte Leistung erhöhen, verringern oder beenden. Das Motorsteuermodul60 kann den Betrieb des Motors38 steuern, während das Batteriesteuermodul62 einen Betriebszustand und einen Ladepegel der Batterie40 überwachen kann. -
3 zeigt eine dem Steuermodul20 zugeordnete Steuerlogik100 für die Regeneration der Batterie40 während des Betriebs des Fahrzeugs10 in einem Modus der automatischen Geschwindigkeitsregelung. Die Steuerlogik100 kann beim Entscheidungsblock102 beginnen, in dem durch das Modul54 für automatische Geschwindigkeitsregelung der Betriebszustand der automatischen Geschwindigkeitsregelung ausgewertet wird. Wenn die automatische Geschwindigkeitsregelung nicht aktiv ist, kann die Steuerlogik100 enden. Wenn die automatische Geschwindigkeitsregelung aktiv ist, kann die Steuerlogik100 zum Entscheidungsblock104 weitergehen. - Das Modul
54 für automatische Geschwindigkeitsregelung kann beim Entscheidungsblock104 eine Ist-Fahrzeuggeschwindigkeit (Vact) ermitteln. Die Steuerlogik100 kann dann zum Entscheidungsblock106 weitergehen, in dem das Modul54 für automatische Geschwindigkeitsregelung eine Soll-Reisegeschwindigkeit (Vdes) ermitteln kann. Sobald die Ist-Fahrzeuggeschwindigkeit (Vact) und die Soll-Reisegeschwindigkeit (Vdes) ermittelt sind, kann die Steuerlogik100 zum Entscheidungsblock108 weitergehen. Das Modul54 für automatische Geschwindigkeitsregelung kann beim Entscheidungsblock108 einen Reisegeschwindigkeitsfehler (Verr) ermitteln. - Der Geschwindigkeitsfehler bzw. die Geschwindigkeitsabweichung (Verr) kann allgemein ermittelt werden durch: Verr = Vact - Vdes. Der Geschwindigkeitsfehler (Verr) wird beim Entscheidungsblock
110 durch das Modul 54 für automatische Geschwindigkeitsregelung ausgewertet. Insbesondere ermittelt der Entscheidungsblock110 , ob der Geschwindigkeitsfehler (Verr) innerhalb eines vorgegebenen Grenzwertes liegt. Wenn der Geschwindigkeitsfehler (Verr) innerhalb des vorgegebenen Grenzwertes liegt, kann die Steuerlogik100 zum Entscheidungsblock102 zurückkehren. Wenn der Geschwindigkeitsfehler (Verr) außerhalb des vorgegebenen Grenzwertes liegt, kann die Steuerlogik100 zum Steuerblock112 weitergehen. - Der Steuerblock
112 kann mittels des Maschinensteuermoduls48 die Maschinenanordnung12 so einstellen, dass die Soll-Reisegeschwindigkeit (Vdes) eingehalten oder aufrechterhalten wird. Die Einstellung der Maschinenanordnung12 kann das Einstellen einer Öffnung der Drossel32 mittels des Drosselsteuermoduls56 und einer durch das Kraftstoffsystem26 an die Maschine22 abgegebenen Kraftstoffmenge mittels des Kraftstoffssteuermoduls58 umfassen. Die Steuerlogik100 kann dann zum Entscheidungsblock114 weitergehen, in dem durch das Modul54 für automatische Geschwindigkeitsregelung wieder der Geschwindigkeitsfehler (Verr) ausgewertet wird. Der Entscheidungsblock114 kann allgemein ermitteln, ob das Fahrzeug10 in einem Zustand zu hoher Geschwindigkeit betrieben wird. Wenn der Geschwindigkeitsfehler (Verr) größer als null ist, wird das Fahrzeug in einem Zustand zu hoher Geschwindigkeit betrieben und kann die Steuerlogik100 zum Entscheidungsblock116 weitergehen. Wenn der Geschwindigkeitsfehler kleiner als oder gleich null ist, kann die Steuerlogik100 zum Entscheidungsblock102 zurückkehren. - Der Entscheidungsblock
116 kann mittels des Maschinensteuermoduls48 eine Drehmomentabgabe von der Maschinenanordnung12 auswerten. - Wenn die Maschinenanordnung
12 nicht bei einem Mindestdrehmoment arbeitet, kann die Steuerlogik100 zum Entscheidungsblock102 zurückkehren. Wenn die Maschinenanordnung12 bei einem Mindestdrehmoment arbeitet, kann die Steuerlogik100 zum Steuerblock118 weitergehen. Der Betrieb der Maschinenanordnung12 bei einem Mindestdrehmomentpegel kann umfassen, dass sich die Drossel32 in einer geschlossenen Stellung befindet und sich das Kraftstoffsystem26 und Kraftstoffeinspritzvorrichtungen in einem „Aus“-Zustand befinden. - Der Steuerblock
118 kann mittels des Hybrid-Leistungssteuermoduls50 das regenerative Bremsen auf das Fahrzeug10 anwenden. Die Anwendung des regenerativen Bremsens kann allgemein das Verweisen auf eine Nachschlagetabelle umfassen, die eine Funktion der Soll-Reisegeschwindigkeit (Vdes) und des Geschwindigkeitsfehlers (Verr) ist. Das Modul54 für automatische Geschwindigkeitsregelung kann das regenerative Bremsen auf Grundlage der Nachschlagetabelle planen. Die Steuerlogik100 kann dann zum Entscheidungsblock102 zurückkehren. - In
4 ist der Betrieb des Fahrzeugs10 während eines Modus der automatischen Geschwindigkeitsregelung graphisch dargestellt. Zu einer Zeit vor t1 kann das Fahrzeug10 in einem Zustand zu niedriger Geschwindigkeit, in dem der Geschwindigkeitsfehler (Verr) kleiner als null ist, betrieben werden. Während des Zustands zu niedriger Geschwindigkeit kann die Drossel32 wenigstens teilweise geöffnet sein und kann sich das Kraftstoffsystem26 in einem „Ein“-Zustand befinden. Ein Regenerationspegel der Batterie40 kann im Allgemeinen bei null sein. - Zum Zeitpunkt t1 kann der Geschwindigkeitsfehler (Verr) etwa null sein und kann nach dem Zeitpunkt t1 größer als null sein (Zustand zu hoher Geschwindigkeit). Ab dem Zeitpunkt t1 bis zum Zeitpunkt t2 kann der Geschwindigkeitsfehler (Verr) zunehmen und kann sich die Drossel
32 einer geschlossen Stellung nähern. Ein Regenerationspegel der Batterie40 kann im Allgemeinen gleich null bleiben. - Zum Zeitpunkt t2 kann der Geschwindigkeitsfehler (Verr) einen vorgegebenen Grenzwert überschreiten (wie bezüglich des Entscheidungsblocks
110 besprochen worden ist. Die Drossel32 kann sich daher zum Zeitpunkt t2 in einer geschlossenen Stellung befinden, wobei sich das Kraftstoffsystem 26 und Kraftstoffeinspritzvorrichtungen in einem „Aus“-Zustand befinden können. Als solches kann sich die Maschinenanordnung12 in einem Mindestdrehmomentzustand befinden. Da die Maschinenanordnung12 bei einem Mindestdrehmomentpegel arbeitet und der Geschwindigkeitsfehler (Verr) sowohl größer als null ist als auch außerdem des vorgegebenen Grenzwertes liegt, kann zum Zeitpunkt t3 das regenerative Bremsen angewandt werden, um einen Regenerationspegel größer als null der Batterie40 zu erzeugen. Der Geschwindigkeitsfehler (Verr) kann zunehmen, wenn das regenerative Bremsen zum Zeitpunkt t3 beginnt. Der Geschwindigkeitsfehler (Verr) kann aufgrund dessen, dass sich das Fahrzeug10 auf einer abfallenden Steigung bewegt und durch Schwerkraft angetrieben wird, zunehmen. Eine Zunahme des Geschwindigkeitsfehlers (Verr) kann einer Zunahme der Ist-Fahrzeuggeschwindigkeit (Vact) entsprechen. Der Regenerationspegel kann bis zum Zeitpunkt t4 solange größer als null werden, als ein Geschwindigkeitsfehler innerhalb des vorgegebenen Grenzwertes liegt. Die Drossel32 und das Kraftstoffsystem26 können dann zum Zeitpunkt t5 so eingestellt sein, dass eine Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit aufrechterhalten wird.
Claims (5)
- Verfahren, umfassend: Betreiben eines Hybridfahrzeugs (10) in einem Modus der automatischen Geschwindigkeitsregelung, um eine Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit aufrechtzuerhalten; Ermitteln, ob eine Ist-Fahrzeuggeschwindigkeit höher als die Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit ist; Bremsen des Hybridfahrzeugs (10) durch ein System mit regenerativer Bremse während des Betriebs im Modus der automatischen Geschwindigkeitsregelung, wenn ermittelt wird, dass die Ist-Fahrzeuggeschwindigkeit höher als die Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit ist, um ein Batteriesystem (40), das einen Elektro-Antriebsmotor (38) des Hybridfahrzeugs (10) speist, zu laden; und Reduzieren einer Leistungsabgabe einer Brennkraftmaschine (22) des Hybridfahrzeugs (10) auf einen Mindestpegel, wenn die Ist-Fahrzeuggeschwindigkeit höher als die Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit ist; wobei das Reduzieren der Leistungsabgabe der Brennkraftmaschine (22) auf den Mindestpegel vor dem Bremsen erfolgt; und wobei der Mindestpegel der Leistungsabgabe der Brennkraftmaschine (22) umfasst, dass sich eine Drossel (32), mit der ein Luftdurchfluss in die Brennkraftmaschine (22) gesteuert wird, in einer geschlossenen Stellung befindet und sich ein Kraftstoffsystem (26) und Kraftstoffeinspritzvorrichtungen, mit denen Kraftstoff in die Brennkraftmaschine (22) eingespritzt wird, in einem „Aus“-Zustand befinden.
- Verfahren nach
Anspruch 1 , das ferner das Ermitteln einer Abweichung zwischen der Ist-Fahrzeuggeschwindigkeit und der Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit umfasst, wobei das Bremsen erfolgt, wenn die Abweichung außerhalb eines vorgegebenen Grenzwertes liegt. - Verfahren nach
Anspruch 1 , das ferner das Verweisen auf eine Nachschlagetabelle, um eine Stärke des Bremsens zu ermitteln, umfasst. - Verfahren nach
Anspruch 3 , wobei die Dauer des Bremsens auf der Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit und einer Abweichung zwischen der Ist-Fahrzeuggeschwindigkeit und der Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit basiert. - Verfahren nach
Anspruch 1 , wobei das Bremsen erfolgt, wenn das Hybridfahrzeug (10) durch Schwerkraft angetrieben wird.
Applications Claiming Priority (2)
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Publications (2)
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