DE102008056972A1 - Verfahren zum frühzeitigen Einleiten eines Zustarts eines Verbrennungsmotors bei einem Fahrzeug mit Hybridantrieb - Google Patents

Verfahren zum frühzeitigen Einleiten eines Zustarts eines Verbrennungsmotors bei einem Fahrzeug mit Hybridantrieb Download PDF

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum frühzeitigen Einleiten eines Zustarts eines Verbrennungsmotors bei einem Fahrzeug mit Hybridantrieb mit wenigstens einer elektrischen Antriebseinheit und einem Verbrennungsmotor, wobei bei alleinigem Betrieb des elektrischen Antriebs der Verbrennungsmotor spätestens dann zugestartet wird, wenn das ermittelte angeforderte Sollantriebsmoment das maximal mögliche Antriebsmoment der elektrischen Antriebseinheit. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass zum Einleiten eines Zustarts des Verbrennungsmotors vor Erreichen oder Überschreiten des maximal mögliche Antriebsmoment der elektrischen Antriebseinheit durch das angeforderte Sollantriebsmoment das noch ungefilterte Fahrerwunschmoment oder ein begrenztes Fahrerwunschmoment ausgewertet wird.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum frühzeitigen Einleiten eines Zustarts eines Verbrennungsmotors bei einem Fahrzeug mit Hybridantrieb nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Derzeit sind bereits verschiedene Konzepte von Fahrzeugen mit Hybridantrieb zur Reduzierung von Emissionen und Kraftstoffverbrauch im Einsatz, bei denen der Hybridantrieb aus wenigstens einer elektrischen Antriebseinheit und einem Verbrennungsmotor besteht. In Abhängigkeit von aktuellen Betriebsbedingungen des Fahrzeugs wird dabei das ermittelte Sollantriebsmoment derart auf die beiden Antriebseinheiten aufgeteilt, dass das Fahrzeug in einem verbrauchsgünstigen und/oder emissionsgünstigen Betriebzustand betrieben werden kann.
  • Da die elektrische Antriebseinheit bei herkömmlicher Ansteuerung wesentliche schneller angeforderte Laständerungen umsetzen kann als ein Verbrennungsmotor, sind bereits verschiedene Verfahren zum Erreichen einer ebenfalls schnellen Umsetzung von Verbrennungsmotoren-Momentanforderungen zum Erhöhen des Fahrkomforts bekannt. So offenbart die DE 10 2005 060 858 A1 ein Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs, bei dem das ungefilterte Summen-Solldrehmoment als Basis für die Aufteilung auf die verschiedenen Antriebseinheiten genutzt wird, so dass die Aufteilung ein Vorhalte-Sollmoment für den langsameren Pfad eines Verbrennungsmotors liefert. Somit wird eine höhere Dynamik des Antriebs erreicht. Dieses Verfahren ist speziell auf eine Dynamikverbesserung bei Betrieb beider Antriebseinheiten oder bei Betrieb zumindest des Verbrennungsmotors ausgelegt. Eine Vorgehensweise bei alleinigem Betrieb der elektrischen Antriebseinheit ist weder offenbart noch nahegelegt.
  • Ein Zuschalten des Verbrennungsmotors bei alleinigem Betrieb der elektrischen Antriebseinheit erfolgt beim Stand der Technik in der Regel erst dann, wenn das Sollantriebsmoment der elektrischen Antriebseinheit bzw. das ermittelte Gesamt-Sollantriebsmoment (da nur die elektrische Antriebseinheit aktiv ist) das maximal mögliche zur Verfügung stehende Antriebsmoment der elektrischen Antriebseinheit übersteigt.
  • Zum besseren Verständnis der Erfindung ist dieser Stand der Technik in der 1 dargestellt. Gemäß dem Stand der Technik wird das Fahrerwunschmoment Mdk_wunsch in Abhängigkeit von der Fahrpedalstellung sFP ermittelt, indem durch die Stellung des Fahrpedals eine durch das maximal mögliche Gesamtmoment des Antriebsstrangs vorgegebene Skalierung beeinflusst wird, d. h. es wird eine Fahrpedalinterpretation vorgenommen. Liegt das minimale Gesamtantriebsmoment bspw. bei –80 Nm und das maximale Gesamtantriebsmoment bei 420 Nm, entspricht eine 20%-Betätigung des Fahrpedals einem Fahrerwunschmoment Mdk_wunsch von 100 Nm. Das Fahrerwunschmoment Mdk_wunsch kann jedoch aus Komfortgründen (z. B. Antriebstrangschwingungen) nicht direkt eingestellt werden. Aus diesem Grund durchläuft das Fahrerwunschmoment Mdk_wunsch eine Fahrdynamikfilterung. Das hinsichtlich der Fahrdynamik gefilterte Fahrerwunschmoment muss nun noch Momentenkoordination durchlaufen, um externe und interne Anforderer, also externe und interne angeforderte Momentenbegrenzungen (z. B. durch Notlauf) und/oder externe Momenteneingriffe (z. B. Getriebeschaltungen, DSC-Eingriffe) bei der Sollantriebsmomentenvorgabe berücksichtigen zu können. Nach der Momentenkoordination ergibt sich ein (Gesamt-)Sollantriebsmoment Mdk_soll, welches im Rahmen der Momentenaufteilung für die Aufteilung des Sollantriebsmoments Mdk_soll auf die elektrische Antriebseinheit und den Verbrennungsmotor herangezogen wird.
  • Bei alleinigem Betrieb der elektrischen Antriebseinheit wird das (Gesamt-)Sollantriebsmoment Mdk_soll nur von der elektrischen Antriebseinheit angefordert. Erst wenn in der Ansteuereinheit der elektrischen Antriebseinheit erkannt wird, dass diese das angeforderte Sollantriebsmoment Mdk_soll nicht erreichen bzw. zur Verfügung stellen kann, wird ein Zustart des Verbrennungsmotors angefordert. Dadurch ergibt sich ein Responseverlust, da dem Antriebssystem anfangs das notwendige Beschleunigungsmoment fehlt.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, bei dem bei alleinigem Betrieb der elektrischen Antriebseinheit bei einem notwendigen Zustart des Verbrennungsmotors keine unnötigen Responseverluste auftreten.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
  • Grundgedanke der Erfindung ist, das (Gesamt-)Sollantriebsmoment bzw. das Sollantriebsmoment der elektrischen Antriebseinheit zeitlich zu prädizieren, so dass bereits sehr frühzeitig ein Zustarten des Verbrennungsmotors eingeleitet werden kann. Um das Sollantriebsmoment der elektrischen Antriebseinheit bzw. das (Gesamt-)Sollantriebsmoment prädizieren zu können, kann das ermittelte Fahrerwunschmoment bereits vor der Berücksichtigung sämtlicher Fahrdynamikfilter verwendet und ausgewertet werden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zum frühzeitigen Einleiten eines Zustarts eines Verbrennungsmotors bei einem Fahrzeug mit Hybridantrieb bestehend aus wenigstens einer elektrischen Antriebseinheit und einem Verbrennungsmotor, bei dem prinzipiell dann der Verbrennungsmotor zugestartet wird, wenn das aus dem gefilterten Fahrerwunschmoment ermittelte Sollantriebsmoment das zu diesem Zeitpunkt maximal mögliche Antriebsmoment der elektrischen Antriebseinheit erreicht oder übersteigt, zeichnet sich dadurch aus, dass zum Einleiten des Zustarts des Verbrennungsmotors bereits vor Erreichen oder Überschreiten des maximal möglichen Antriebsmoments der elektrischen Antriebseinheit das noch ungefilterte Fahrerwunschmoment oder ein begrenztes Fahrerwunschmoment ausgewertet wird. Durch das Auswerten des ungefilterten Fahrerwunschmoments kann das (Gesamt-)Sollantriebsmoment bereits frühzeitig prädiziert werden, und somit Maßnahmen zum Zuschalten des Verbrennungsmotors schnell eingeleitet werden.
  • Das maximal mögliche bzw. zur Verfügung stehende Antriebsmoment der elektrischen Antriebseinheit wird dabei zumindest in Abhängigkeit vom Ladezustand einer die elektrischen Antriebseinheit mit Energie versorgenden Batterieeinheit und/oder von der Betriebstemperatur der Batterieeinheit vorgegeben. Zusätzlich können dabei noch andere relevante Parameter berücksichtigt werden.
  • Vorteilhafterweise wird das ermittelte ungefilterte Fahrerwunschmoment derart ausgewertet, dass dieses oder ein wegen des Vorliegens permanenter Momentenbegrenzer begrenztes Fahrerwunschmoment mit dem maximal möglichen Antriebsmoment der elektrischen Antriebseinheit verglichen wird. Erreicht oder Überschreiten das ungefilterte Fahrerwunschmoment oder das begrenzte Fahrerwunschmoment das maximal mögliche Antriebsmoment der elektrischen Antriebseinheit, werden Maßnahmen zum Zustarten des Verbrennungsmotors eingeleitet.
  • Um ein zu frühes Zustarten des Verbrennungsmotors verhindern zu können, können in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung bei Erreichen oder Überschreiten des maximal möglichen Antriebsmoments der elektrischen Antriebseinheit durch das ermittelte Fahrerwunschmoment oder des begrenzten Fahrerwunschmoments die Maßnahmen zum Zustarten des Verbrennungsmotors verhindert oder erst zeitlich verzögert vorgenommen werden. Insbesondere können die Maßnahmen dann verhindert oder zeitlich verzögert vorgenommen werden, wenn Verhinderungs- oder Verzögerungsbedingungen vorliegen bzw. erfüllt sind. Eine Verhinderungs- oder Verzögerungsbedingung kann bspw. dann vorliegen, wenn aufgrund aktueller Betriebsbedingungen von externen und/oder internen Leistungsanforderern eine Begrenzung des Fahrerwunschmoments zumindest für einen vorgegebenen Zeitraum angefordert wird.
  • Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigt
  • 1 ein bekanntes Schema zum Ermitteln, wann ein Zustart des Verbrennungsmotors eingeleitet werden muss, und
  • 2 ein Schema zum Ermitteln eines frühzeitigen Zustarts des Verbrennungsmotors nach der Erfindung.
  • Da die 1 bereits im einleitenden Teil erläutert wurde, wird im Folgenden lediglich das Schema nach 2 näher erläutert.
  • Analog zu 1 wird das Fahrerwunschmoment Mdk_wunsch in Abhängigkeit von der Fahrpedalstellung sFP und anschließender Fahrpedalinterpreta tion ermittelt. Das ermittelte Fahrerwunschmoment Mdk_wunsch durchläuft anschließend eine Fahrdynamikfilterung und in Anschluss daran eine Momentenkoordination um bei der Ermittlung des Sollantriebsmoments Mdk_soll externe und interne Anforderungen berücksichtigen zu können.
  • Nach der Momentenkoordination wird das ermittelte Sollantriebsmoment Mdk_soll einer Momentenaufteilung zugeführt, um das Sollantriebsmoment auf die elektrische Antriebseinheit und den Verbrennungsmotor aufzuteilen. In diesem Beispiel wird davon ausgegangen, dass zu diesem Zeitpunkt lediglich die elektrische Antriebseinheit aktiv ist und somit das gesamte Sollantriebsmoment von der elektrischen Antriebseinheit angefordert wird.
  • Gemäß der Erfindung im Rahmen der Momentenaufteilung nicht nur das ermittelte Sollantriebsmoment Mdk_soll, sondern auch das ungefilterte Fahrerwunschmoment Mdk_wunsch (oder alternativ ein aufgrund permanenter Momentenbegrenzer begrenztes Fahrerwunschmoment) ausgewertet, insbesondere hinsichtlich einer Zustartprädiktion des Verbrennungsmotors. Da dieses ungefilterte Fahrerwunschmoment Mdk_wunsch (oder das begrenzte Fahrerwunschmoment) bereits wesentlich früher als das die Fahrdynamikfilterung und Momentenkoordination durchlaufende Sollantriebsmoment Mdk_soll zur Verfügung steht, kann bereits dann ein notwendiger Zustart des Verbrennungsmotors vorausgesagt und entsprechende Maßnahmen eingeleitet werden, wenn das ermittelte Sollantriebsmoment Mdk_soll die maximal mögliche Antriebsmoment der elektrischen Antriebseinheit noch nicht erreicht oder überschritten hat. Durch diese Prädiktion des Sollantriebsmoments aus dem ungefilterten Fahrerwunschmoment kann der Verbrennungsmotor bereits vor Erreichen der maximalen Momentgrenze der elektrischen Antriebseinheit zugestartet werden. Dadurch entsteht ein kontinuierlicher Antriebsmomentenverlauf, und damit verbunden eine Steigerung des Fahrkomforts für den Fahrer.
  • 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
    • - DE 102005060858 A1 [0003]

Claims (5)

  1. Verfahren zum frühzeitigen Einleiten eines Zustarts eines Verbrennungsmotors bei einem Fahrzeug mit Hybridantrieb mit wenigstens einer elektrischen Antriebseinheit und einem Verbrennungsmotor, wobei bei alleinigem Betrieb des elektrischen Antriebs der Verbrennungsmotor spätestens dann zugestartet wird, wenn das ermittelte angeforderte Sollantriebsmoment (Mdk_soll) das maximal mögliche Antriebsmoment der elektrischen Antriebseinheit übersteigt, wobei das angeforderte Sollantriebsmoment (Mdk_soll) in Abhängigkeit eines ermittelten gefilterten Fahrerwunschmoments (Mdk_wunsch) ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zum Einleiten eines Zustarts des Verbrennungsmotors vor Erreichen oder Überschreiten des maximal mögliche Antriebsmoment der elektrischen Antriebseinheit durch das angeforderte Sollantriebsmoment (Mdk_soll) das noch ungefilterte Fahrerwunschmoment (Mdk_wunsch) oder ein begrenztes Fahrerwunschmoment ausgewertet wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das maximal mögliche Antriebsmoment der elektrischen Antriebseinheit in Abhängigkeit vom Ladezustand einer den elektrischen Antrieb versorgenden Batterieeinheit und/oder von der Betriebstemperatur einer den elektrischen Antrieb versorgenden Batterieeinheit vorgegeben wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das ermittelte ungefilterte Fahrerwunschmoment (Mdk_wunsch) oder das begrenztes Fahrerwunschmoment mit dem maximal möglichen Antriebsmoment der elektrischen Antriebseinheit verglichen wird und bei Errei chen oder Überschreiten des maximal möglichen Antriebsmoments der elektrischen Antriebseinheit Maßnahmen zum Zustarten des Verbrennungsmotors eingeleitet werden.
  4. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Erreichen oder Überschreiten des maximal möglichen Antriebsmoments der elektrischen Antriebseinheit durch das ermittelten Fahrerwunschmoment (Mdk_wunsch) die Maßnahmen zum Zustarten des Verbrennungsmotors verhindert oder zeitlich verzögert vorgenommen werden, wenn Verhinderungs- oder Verzögerungsbedingen vorliegen.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verhinderungsbedingung oder Verzögerungsbedingung vorliegt, wenn aufgrund aktueller Betriebsbedingungen von externen und/oder internen Leistungsanforderern eine Begrenzung des Fahrerwunschmoments zumindest für einen vorgegebenen Zeitraum angefordert wird.
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