DE102009025254B4

DE102009025254B4 - Autostart-Steuersystem für einen Hybridantriebsstrang mit Maschinenimpulsaufhebung und Verfahren hierfür

Info

Publication number: DE102009025254B4
Application number: DE102009025254.1A
Authority: DE
Inventors: Birendra P. Bhattarai; Bon Ho Bae; Leah Dunbar
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2008-06-17
Filing date: 2009-06-17
Publication date: 2018-09-13
Anticipated expiration: 2029-06-18
Also published as: DE102009025254A1; CN101654102A; CN101654102B; US20090308674A1; US8261864B2

Abstract

Steuersystem (50) für einen Hybridantriebsstrang (10), umfassend:einen Maschinenstartdetektor (306), der detektiert, wenn eine Maschine (16) des Hybridantriebsstrangs (10) über einen Elektromotor (18) während eines Autostarts aktiviert wird;einen Elektromotor-Drehzahlsensor (51'), der eine erste Drehzahl (S1) des Elektromotors (18) zu einem ersten Zeitpunkt (T1) und eine zweite Drehzahl (S2) des Elektromotors (18) zu einem zweiten Zeitpunkt (T2) nach der Detektion, dass die Maschine (16) in einem aktiven Zustand ist, bestimmt; undein Steuermodul (51), das eine Änderungsrate der Drehzahl des Elektromotors (16) auf der Basis der ersten Drehzahl und der zweiten Drehzahl bestimmt,wobei das Steuermodul (51) den Drehmomentausgang des Elektromotors (18) während eines Starts der Maschine (16) und auf der Basis der ersten Änderungsrate der Drehzahl einstellt.

Description

Die vorliegende Offenbarung betrifft Fahrzeugsteuersysteme, und genauer eine elektronische Drosselsteuerung.
Hybridantriebsstränge umfassen typischerweise eine Brennkraftmaschine (ICE), einen Elektromotor (EM) und einen oder mehrere Drehmomentgeneratoren, die Drehmoment an einen Endantrieb liefern, um ein Fahrzeug voranzutreiben. Zwei Typen von Hybridantriebssträngen umfassen einen Voll-Hybridantriebsstrang und einen Mild-Hybridantriebsstrang. In einem Voll-Hybridantriebsstrang treibt der Elektromotor den Triebstrang direkt an, ohne Drehmoment durch ein Bauteil der Brennkraftmaschine zu übertragen. In einer Mild-Hybridkonfiguration ist der Elektromotor mit der Brennkraftmaschine über einen Nebenaggregatantrieb gekoppelt. Drehmoment, das von dem Elektromotor erzeugt wird, wird durch die Brennkraftmaschine auf den Triebstrang übertragen. Ein beispielhafter Mild-Hybridantriebsstrang umfasst ein sogenanntes Riemen-Startergenerator-(BAS)-System. Bei dem BAS-System ist der Elektromotor mit der Brennkraftmaschine über eine Riemen- und Riemenscheibenkonfiguration gekoppelt, die andere Nebenaggregatkomponenten, wie etwa Pumpen und Kompressoren, antreibt.
Eine Antriebsstrangdrehmomentsteuerung umfasst typischerweise zwei Drehmomentsteuerbereiche: Achsdrehmoment und Vortriebsdrehmoment. In einem Mild-Hybridantriebsstrang ist das Vortriebsdrehmoment das Ausgangsdrehmoment an der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine, das den Drehmomentbeitrag des Elektromotors umfasst.
Während eines Autostarts der Maschine dreht ein Steuermodul die Maschine unter Verwendung des Elektromotors hoch. Eine Kurbelwelle der Maschine wird während des Autostarts mit höheren Drehzahlen rotiert als während eines herkömmlichen Starts der Maschine über einen Starter. Da während eines Autostarts zu Beginn kein Kraftstoff freigegeben wird, bewirken Verdichtungs- und Arbeitsimpulse der Maschine, dass das Hochdrehen der Maschine Zunahmen und Abnahmen der Änderungsrate der Maschinendrehzahl umfasst.
Aus der DE 10 2004 032 173 A1 ist ein Verfahren zum Betreiben eines Hybrid-Kraftfahrzeugs bekannt, bei welchem beim Starten der Brennkraftmaschine ein Momentenverlauf der E-Maschine zum Starten der Brennkraftmaschine oder beim Abschalten der Brennkraftmaschine vorgesteuert wird. Eine Änderungsrate der Drehzahl des Elektromotors findet keine Berücksichtigung.
Die US 2008 / 0 045 382 A1 offenbart eine Steuerung eines Hybrid-Kraftfahrzeugs, bei dem ein Elektromotor verwendet wird, um eine Brennkraftmaschine zu starten. Das Drehmoment des Elektromotors wird anhand des Kurbelwellenwinkels gesteuert.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, während eines Autostarts für ein gleichmäßiges Hochdrehen der Maschine zu sorgen und damit die Fahrbarkeit des Fahrzeugs zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch ein Steuersystem für einen Hybridantriebsstrang nach Anspruch 1, ein Hybridantriebsstrangsystem eines Fahrzeugs nach Anspruch 11 und Verfahren zum Betreiben eines Hybridantriebsstrang-Steuersystems nach Anspruch 18 gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft beschrieben:

1 ein beispielhaftes Hybridantriebsstrangsystem ist, das eine Autostart-Maschinenpulsreduktion/-aufhebung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung bereitstellt;
2 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Brennkraftmaschinensystems des Hybridantriebsstrangsystems von 1 ist;
3 ein Funktionsblockdiagramm eines Hybridantriebsstrangssteuersystems ist, das eine Autostart-Maschinenimpulsreduktion/-aufhebung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung durchführt;
4 ein Motordrehzahlsignaldiagramm ist, das Hochdrehphasen eines Elektromotors während eines Maschinenstarts veranschaulicht;
5 ein Motordrehzahlsignaldiagramm ist, das Verdichtungs- und Arbeitsabschnitte eines Motordrehzahlsignals während des Maschinenstarts veranschaulicht;
6 ein beispielhaftes Diagramm von Maschinendrehmoment über Maschinendrehzahl ist;
7 ein Motordrehzahldiagramm ist, das den Einfluss der Maschinenimpulsreduktion auf die Motordrehzahl gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht; und
8 ein Logikflussdiagramm ist, das ein Verfahren zum Steuern eines Hybridantriebsstrangsystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.

Der Klarheit wegen werden in den Zeichnungen die gleichen Bezugszeichen dazu verwendet, ähnliche Elemente zu kennzeichnen. So wie es hierin verwendet wird, soll der Ausdruck zumindest eines von A, B und C so aufgefasst werden, dass er ein logisches (A oder B oder C) unter Verwendung eines nicht ausschließlichen logischen Oders bedeutet. Es ist zu verstehen, dass Schritte in einem Verfahren in unterschiedlicher Reihenfolge ausgeführt werden können, ohne die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung zu verändern.
So wie es hierin verwendet wird, bezieht sich der Ausdruck Modul auf einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC), einen elektronischen Schaltkreis, einen Prozessor (geteilt, zweckgebunden oder eine Gruppe) und Speicher, der ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführt, einen kombinatorischen logischen Schaltkreis und/oder andere geeignete Komponenten, die die beschriebene Funktionalität bereitstellen.
So wie es hierin verwendet wird, bezieht sich der Ausdruck Verbrennungszyklus auf die wiederholt auftretenden Stadien eines Verbrennungsprozesses einer Maschine. Beispielsweise kann sich ein einzelner Verbrennungszyklus in einer 4-Takt-Brennkraftmaschine auf einen Einlasstakt, einen Verdichtungstakt, einen Leistungstakt und einen Auslasstakt beziehen. Die vier Takte werden während des Betriebes der Maschine wiederholt.
Obwohl die folgenden Ausführungsformen primär mit Bezug auf beispielhafte Brennkraftmaschinen beschrieben werden, können die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung zusätzlich für andere Brennkraftmaschinen gelten. Beispielsweise kann die vorliegende Erfindung für Maschinen mit Kompressionszündung, Funkenzündung, homogener Funkenzündung, homogener Kompressionszündung, Schichtladungs-Funkenzündung und mit funkenunterstützter Kompressionszündung gelten.
Darüber hinaus bezieht sich in der folgenden Beschreibung der Ausdruck Autostart auf den Start einer Maschine durch ein Steuermodul über einen Elektromotor. Ein Autostart bezieht sich nicht auf eine Änderung eines Zündzustandes. In einem Hybridfahrzeug kann eine Maschine während unterschiedlicher Situationen, wie etwa während Zeiträumen mit niedrigem Leistungsbedarf usw., ausgeschaltet/deaktiviert werden. Lediglich beispielhaft kann ein Autostart auftreten, nachdem ein Fahrzeug sich einer roten Ampel genähert und angehalten hat und die Maschine abgeschaltet oder deaktiviert worden ist. Wenn ein Bremspedal des Fahrzeugs nicht niedergedrückt ist und/oder wenn ein Gaspedal des Fahrzeugs niedergedrückt ist, kann ein Autostart eingeleitet werden.
Während eines Autostarts dreht ein Elektromotor die Maschine mit zunehmenden Drehzahlen über die hinaus hoch, die gewöhnlich zu einem herkömmlichen Starter gehören. Der Elektromotor stellt einen ruhigeren und weniger Kraftstoff verbrauchenden Start der Maschine bereit als Startvorgänge, die unter Verwendung eines Starters durchgeführt werden. Beim Hochdrehen der Maschine kann der Elektromotor unterschiedliche Drehmomentniveaus bereitstellen. Dieses Drehmoment kann aufgebracht werden, bevor die Kraftstoffeinspritzung in die Maschine freigegeben wird und bevor der Krümmerabsolutdruck der Maschine kleiner als ein vorbestimmter Krümmerabsolutdruck ist.
Nun mit Bezug auf 1 ist ein beispielhaftes Hybridantriebsstrangsystem 10 gezeigt, das eine Autostart-Maschinenimpulsreduktion/-aufhebung bereitstellt. Obwohl das Antriebsstrangsystem 10 als ein Antriebsstrang für Hinterradantrieb (RWD) veranschaulicht ist, ist festzustellen, dass die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung mit jeder anderen Antriebsstrangkonfiguration eingesetzt werden können. Das Antriebsstrangsystem 10 umfasst ein Vortriebssystem 12 und ein Triebstrangsystem 14. Das Vortriebssystem 12 umfasst eine Brennkraftmaschine (ICE) 16 und einen Elektromotor (EM) 18. Das Vortriebssystem 12 kann auch zusätzliche Komponenten umfassen, die, aber ohne Einschränkung darauf, einen Klimaanlagenkompressor 20 und eine Lenkpumpe 22 umfassen. Der Elektromotor 18 und die zusätzlichen Komponenten sind mit der Brennkraftmaschine 16 unter Verwendung eines Riemen- und Riemenscheibensystems 24 gekoppelt. Das Riemen- und Riemenscheibensystem 24 kann mit einer Kurbelwelle 26 der Brennkraftmaschine 16 gekoppelt sein und es ermöglichen, dass Drehmoment zwischen der Kurbelwelle 26 und dem Elektromotor 18 und/oder den zusätzlichen Komponenten übertragen wird. Diese Konfiguration wird als ein Riemen-Startergenerator-(BAS)-System bezeichnet.
Die Kurbelwelle 26 treibt das Triebstrangsystem 14 an. Das Triebstrangsystem 14 umfasst eine Flexplate oder ein Schwungrad (nicht gezeigt), einen Drehmomentwandler oder eine andere Kopplungseinrichtung 30, ein Getriebe 32, eine Vortriebswelle 34, ein Differential 36, Achswellen 38, Bremsen 40 und angetriebene Räder 42. Ein Vortriebsdrehmoment (T_PROF), das an der Kurbelwelle 26 der Brennkraftmaschine 16 abgegeben wird, wird durch die Triebstrangsystemkomponenten übertragen, um ein Achsdrehmoment (T_AXLE) an den Achswellen 38 zur Verfügung zu stellen und somit die Räder 42 anzutreiben. Genauer wird T_PROP mit mehreren Übersetzungsverhältnissen multipliziert, die durch die Kopplungseinrichtung 30, das Getriebe 32 und das Differential 36 bereitgestellt werden, um an den Achswellen 38 T_AXLE bereitzustellen. Im Wesentlichen wird T_PROP mit einem effektiven Übersetzungsverhältnis multipliziert, das eine Funktion eines Verhältnisses ist, das durch die Kopplungseinrichtung 30 eingeführt wird, eines Getriebeübersetzungsverhältnisses, das durch Getriebeantriebs/Abtriebswellendrehzahlen bestimmt wird, eines Differentialverhältnisses, sowie jeder anderen Komponente, die ein Verhältnis in das Triebstrangsystem 14 einführen kann (z.B. ein Verteilergetriebe in einem Antriebsstrang mit einem Vierradantrieb (4WD) oder Allradantrieb (AWD)). Für die Zwecke der Drehmomentsteuerung umfasst der T_AXLE-Bereich die Brennkraftmaschine 16 und den Elektromotor 18.
Der Antriebsstrang 10 umfasst auch ein Steuersystem 50, das den Drehmomentausgang des Elektromotors 18 während Autostarts der Maschine 16 regelt. Das Steuersystem 50 umfasst ein Hauptsteuermodul 51, das ein Getriebesteuermodul (TCM von transmission control module) 52, ein Maschinensteuermodul (ECM von engine control module) 54 und ein Hybridsteuermodul (HCM von hybrid control module) 56 umfassen kann. Das Steuersystem 50 kann den Drehmomentausgang des Elektromotors 18 auf der Basis der Drehzahl des Elektromotors 18 regeln, die von einem Drehzahlsensor 51' detektiert werden kann. Die Information von dem Drehzahlsensor 51' kann direkt an das HCM 56 geliefert werden. Dies sorgt für eine schnelle Detektion der Drehzahl des Elektromotors 18 und Einstellung des Ausgangsdrehmomentes des Elektromotors 18. Das Ausgangsdrehmoment kann auf eine Kurbelwelle der Maschine 16 aufgebracht werden.
Das Hauptsteuermodul 51 steuert das erzeugte Ausgangsdrehmoment über das TCM 52, das ECM 54 und das HCM 56. Das HCM 56 kann ein oder mehrere Teilmodule umfassen, die einen BAS-Steuerprozessor (BCP von BAS control processor) 58 umfassen, aber nicht darauf beschränkt sind. Das TCM 52, das ECM 54 und das HCM 56 kommunizieren miteinander über einen Controller Area Network (CAN) Bus) 60. Eine Fahrereingabeeinrichtung 62 kommuniziert mit dem ECM. Die Fahrereingabeeinrichtung 62 kann ein Gaspedal und/oder ein Fahrtregelungssystem umfassen, ist aber nicht darauf beschränkt. Eine Fahrerschnittstelle 64 kommuniziert mit dem TCM 52. Die Fahrerschnittstelle 64 umfasst eine Getriebebereichswähleinrichtung (z.B. einen PRNDL-Hebel), ist aber nicht darauf beschränkt.
Das Steuersystem 50 kann auf der Basis einer koordinierten Drehmomentsteuerung arbeiten, die einen Achsdrehmomentbereich und einen Vortriebsdrehmomentbereich umfassen kann. T_PROP ist das Kurbelwellenausgangsdrehmoment, das den Elektromotordrehmomentbeitrag umfassen kann. Die koordinierte Drehmomentsteuerung gemäß der vorliegenden Offenbarung setzt eine Achsdrehmoment-(T_AXLE)-Vermittlung in den ECM ein, um ein vermitteltes Achsdrehmoment (T_AXLEARB) bereitzustellen und teilt die Verantwortlich der Vortriebsdrehmomentsteuerung auf das ECM und das HCM auf. Diese aufgeteilte koordinierte Drehmomentsteuerung des Vortriebs ermöglicht einen Komponentenschutz, einen Maschinenüberdrehzahlschutz und eine Systemabhilfeaktion neben anderen Drehmomentanforderungen an dem ECM. Die Hybridvortriebs-Drehmomentsteuerung wird in dem HCM übernommen, wo das ECM aufhört und eine Getriebedrehmomentsteuerung, ein regeneratives Bremsen und einen Maschinenüberdrehzahlschutz neben anderen Drehmomentanforderungen einsetzt.
Die koordinierte Drehmomentsteuerung kann die Gaspedalposition (□_PED) und die Fahrzeuggeschwindigkeit (V_VEH) überwachen. Ein vom Fahrer beabsichtigtes oder gewünschtes Achsdrehmoment (T_AXLEDES) wird auf der Basis von □_PED und V_VEH bestimmt. Beispielsweise können □_PED und V_VEH als Eingaben in eine im Voraus kalibrierte, im Voraus gespeicherte Nachschlagetabelle verwendet werden, die ein entsprechendes T_AXLEDES bereitstellt. Das ECM 54 vermittelt T_AXLEDES und andere Drehmomentanforderungen, um T_AXLEARB bereitzustellen. Die anderen Drehmomentanforderungen umfassen eine oder mehrere Drehmomentanforderungen, die in einem Achsdrehmomentanforderungssatz bereitgestellt werden. Die Drehmomentanforderungen werden durch eine Drehmomenteinrichtung erzeugt und umfassen eine Absolutdrehmomentwert-, eine Minimaldrehmomentgrenzwert-, eine Maximaldrehmomentgrenzwert- oder eine Deltadrehmomentwertanforderung, sind aber nicht darauf beschränkt. Die Drehmomenteinrichtungen, die zu dem Achsdrehmomentanforderungssatz gehören, umfassen ein Traktionssteuersystem (TCS von traction control system), ein Fahrzeugstabilitätsverbesserungssystem (VSES von vehicle stability enhancement system) und ein Fahrzeugüberdrehzahlschutzsystem (VOS von vehicle overspeed protection system), sind aber nicht darauf beschränkt. Nach der Bestimmung von T_AXLEARB wird T_AXLEARB in den ECM 54 unter Verwendung des effektiven Übersetzungsverhältnisses in ein Vortriebsdrehmoment (T_PROPECM) umgewandelt. Nachdem T_PROPECM bestimmt worden ist, vermittelt das ECM 54 T_PROPECM und mehrere andere Vortriebsdrehmomentanforderungen, für die das ECM 54 verantwortlich ist, um dem HCM 56 ein abschließendes T_PROPECM zu liefern.
Das HCM 56 kann eine Drehmomentanforderung ausgeben, um das Maschinendrehmoment auf Null zu setzen, indem die Maschinenzylinder deaktiviert werden (z.B. indem der Kraftstoff für die Zylinder abgeschaltet wird). Dies kann während Auslaufsituationen des Fahrzeugs erfolgen, wenn die Gaspedalposition Null beträgt. Beispielsweise wird der Kraftstoff abgeschaltet und das regenerative Bremsen des Fahrzeugs beginnt, um die kinetische Energie des Fahrzeugs über den Elektromotor 18 in elektrische Leistung umzuwandeln. Um dies zu ermöglichen, wird eine Drehmomentwandlerüberbrückungskupplung eingerückt, die das Raddrehmoment mit der Kurbelwelle verknüpft. Dadurch wird der Elektromotor 18 angetrieben. Dementsprechend wird eine Drehmomentanforderung, die in die Vortriebsdrehmomentvermittlung des ECM 54 eingeht, von dem HCM 56 bereitgestellt, sodass zwei Drehmomentanforderer einen Eingang in die Vortriebsdrehmomentvermittlung des ECM 54 eingeben: die Fahrer-/Fahrtregelungsvortriebs-Drehmomentanforderung (achsdrehmomentvermittelt), und eine Null-Kraftstoff-Drehmomentanforderung des HCM 56.
Das TCM 52 liefert einen vermittelten Vortriebsdrehmomentwert (T_PROPTCM). Genauer vermittelt das TCM 52 mehrere Drehmomentanforderungen von Drehmomenteinrichtungen. Eine beispielhafte TCM-Drehmomenteinrichtung ist ein Getriebeschutzalgorithmus, der eine Maximaldrehmomentgrenze erzeugt, um das Drehmoment an der Getriebeantriebswelle zu begrenzen. Die Maximaldrehmomentgrenze gibt das maximal zulässige Drehmoment durch die Getriebeantriebswelle an, um die Getriebebauteile zu schützen.
Sowohl T_PROPECM von dem ECM 54 als auch T_PROPTCM von dem TCM 52 werden zu dem HCM 56 geschickt, das die T_PROP-Vermittlung abschließt. Genauer vermittelt das HCM 56 T_PROPECM, T_PROPECM und andere Drehmomentanforderungen, um T_PROPFINAL bereitzustellen. Die anderen Drehmomentanforderungen umfassen eine oder mehrere Drehmomentanforderungen, die in einem Vortriebsdrehmomentanforderungssatz vorgesehen sind. Die Drehmomentanforderungen werden jeweils durch eine Drehmomenteinrichtung erzeugt und umfassen eine Absolutdrehmomentwert-, eine Minimaldrehmomentgrenzwert-, eine Maximaldrehmomentgrenzwert- oder eine Delta-Drehmomentwertanforderung, sind aber nicht darauf beschränkt. Die Drehmomenteinrichtungen, die zu dem Vortriebsdrehmomentanforderungssatz gehören, umfassen regeneratives Bremsen, Maschinenüberdrehzahlschutz und Elektromotorverstärkung, sind aber nicht darauf beschränkt.
Das HCM 56 bestimmt T_ICE und T_EM auf der Basis von T_PROPFINAL. Genauer umfasst das HCM 56 einen Optimierungsalgorithmus, der T_PROPFINAL auf der Basis des verfügbaren Drehmomentausgangs von der Brennkraftmaschine 16 sowie dem Elektromotor 18 aufteilt. T_ICE wird zu dem ECM 54 geschickt, das Steuersignale erzeugt, um T_ICE unter Verwendung der Brennkraftmaschine 16 zu erreichen. Das HCM 56 erzeugt Steuersignale auf der Basis von T_EM, um T_EM unter Verwendung des Elektromotors 18 zu erreichen.
Nun mit Bezug auf 2 ist ein Funktionsblockdiagramm eines Brennkraftmaschinensystems 150 gezeigt, das eine Steuerung auf der Basis eines gesicherten Zählwertes von mit Kraftstoff beaufschlagten Zylindern enthält. Das Brennkraftmaschinensystem 150 befindet sich an einem Fahrzeug 152 und umfasst die Brennkraftmaschine 16 und ein Abgassystem 158.
Die Brennkraftmaschine 16 weist Zylinder 160 auf. Jeder Zylinder 160 kann ein oder mehrere Einlassventile und/oder Auslassventile aufweisen. Jeder Zylinder 160 umfasst auch einen Kolben, der auf einer Kurbelwelle 162 läuft. Die Brennkraftmaschine 16 kann mit einem Zündsystem 164 mit einem Zündkreis 165 ausgestaltet sein. Die Brennkraftmaschine 16 ist auch mit einem Kraftstoffeinspritzsystem 167 mit einem Kraftstoffeinspritzkreis 168 und dem Abgassystem 158 ausgestaltet. Die Brennkraftmaschine 16 umfasst einen Einlasskrümmer 166. Die Brennkraftmaschine 16 verbrennt ein Luft/Kraftstoff-Gemisch, um Antriebsdrehmoment zu erzeugen. Die Brennkraftmaschine 16 umfasst wie gezeigt vier Zylinder in einer Reihenanordnung. Obwohl 2 vier Zylinder (N = 4) zeigt, ist festzustellen, dass die Maschine 54 zusätzliche oder wenige Zylinder umfassen kann. Beispielsweise werden Maschinen mit 2, 4, 5, 6, 8, 10, 12 und 16 Zylindern in Betracht gezogen. Es sei auch vorweggenommen, dass die Kraftstoffeinspritzsteuerung der vorliegenden Erfindung in einer Zylinderkonfiguration vom V-Typ oder einem anderen Typ eingesetzt werden kann.
Ein Ausgang der Brennkraftmaschine 16 ist durch einen Drehmomentwandler 170, ein Getriebe 32', eine Antriebswelle 34' und ein Differential 36' mit angetriebenen Rädern 178 gekoppelt. Das Getriebe 32' kann beispielsweise ein stufenloses Getriebe (CVT von continuously variable transmission) oder ein Stufen-Automatikgetriebe sein. Das Getriebe 32' wird durch das Hauptsteuermodul 51 gesteuert.
Luft wird in den Einlasskrümmer 166 über einen elektronischen Drossel-Controller (ETC von electronic throttle controller) 190 oder eine durch ein Seil angetriebene Drossel, die eine Drosselklappe 192 steuert, welche sich in einem Einlass eines Einlasskrümmers 166 befindet, eingesogen. Die Einstellung kann auf einer Position eines Gaspedals 194 und einem Drosselsteueralgorithmus beruhen, der durch das Steuermodul 51 ausgeführt wird. Die Drossel 192 stellt das Ausgangsdrehmoment, das die Räder 178 antreibt, ein. Ein Gaspedalsensor 196 erzeugt auf der Basis einer Position des Gaspedals 194 ein Pedalpositionssignal, das an das Steuermodul 51 ausgegeben wird. Eine Position eines Bremspedals 198 wird durch einen Bremspedalsensor oder -schalter 200 erfasst, der ein Bremspedalpositionssignal erzeugt, das an das Steuermodul 51 ausgegeben wird. Während eines Autostarts kann das Steuermodul das Ausgangsdrehmoment von dem Elektromotor 18 auf der Basis der Signale von dem Gaspedalsensor 196 und dem Bremspedalsensor 200 einstellen.
Luft wird in die Zylinder 160 von dem Einlasskrümmer 166 eingesogen und darin verdichtet. Kraftstoff wird in die Zylinder 160 durch den Kraftstoffeinspritzkreis 168 eingespritzt, und durch das Zündsystem 164, wenn dieses enthalten ist, kann ein Funken erzeugt werden, um die Luft/Kraftstoff-Gemische in den Zylindern 160 zu zünden. Bei Dieselanwendungen kann der Zündkreis zwei Glühkerzen umfassen. Abgase werden aus den Zylindern 160 in das Abgassystem 158 ausgestoßen. In manchen Fällen kann das Brennkraftmaschinensystem 150 einen Turbolader umfassen, der eine abgasgetriebene Turbine verwendet, um einen Kompressor anzutreiben, der die Luft, die in den Einlasskrümmer 166 eintritt, verdichtet. Die komprimierte Luft kann durch einen Luftkühler hindurchtreten, bevor sie in den Einlasskrümmer 166 eintritt.
Der Kraftstoffeinspritzkreis 168 kann Kraftstoffeinspritzventile umfassen, die jedem der Zylinder 160 zugeordnet sind. Ein Kraftstoffverteiler liefert Kraftstoff an jedes der Kraftstoffeinspritzventile nach Aufnahme von beispielsweise einer Kraftstoffpumpe oder einem Kraftstoffreservoir. Das Steuermodul 51 steuert den Betrieb der Kraftstoffeinspritzventile. Die Anzahl und der Zeitpunkt von Kraftstoffeinspritzungen in jeden der Zylinder 51, sowie die Zahl von Kraftstoffeinspritzungen pro Verbrennungstakt und der Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung(en) während jedes Verbrennungstaktes werden gesteuert. Der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt kann relativ zu einer Kurbelwellenlage liegen. Die Kraftstoffeinspritzung kann nach einem Hochdrehen der Maschine 26 und nachdem ein Krümmerabsolutdruck (MAP von manifold absolute pressure) auf unter einen vorbestimmten MAP-Wert abnimmt, eingeleitet werden. Der MAP-Druck kann durch das Steuermodul 51 über einen MAP-Sensor 169 überwacht werden.
Das Zündsystem 164 kann Zündkerzen oder andere Zündeinrichtungen zur Zündung der Luft/Kraftstoff-Gemische in jedem der Zylinder 160 umfassen. Das Zündsystem 164 kann auch das Steuermodul 51 umfassen. Das Steuermodul 51 kann beispielsweise den Zündzeitpunkt relativ zur Kurbelwellenlage steuern.
Das Abgassystem 158 kann Auspuffkrümmer und/oder Auspuffleitungen und ein Filtersystem 212 umfassen. Die Auspuffkrümmer und -leitungen lenken das Abgas, das die Zylinder 160 verlässt, in das Filtersystem 212. Wahlweise führt ein AGR-Ventil einen Teil des Abgases zurück in den Einlasskrümmer 166. Ein Teil des Abgases kann in einen Turbolader gelenkt werden, um eine Turbine anzutreiben. Die Turbine ermöglicht die Verdichtung der Frischluft, die von dem Einlasskrümmer 166 aufgenommen wird. Ein kombinierter Abgasstrom strömt von dem Turbolader durch das Filtersystem 212.
Das Filtersystem 212 kann einen katalytischen Konverter oder einen Oxidationskatalysator (OC von oxidation catalyst) 214 und ein Heizelement 216 sowie einen Partikelfilter, ein Flüssig-Reduktionsmittelsystem und/oder andere Abgasfiltrationssystemeinrichtungen umfassen. Das Heizelement 216 kann dazu verwendet werden, den Oxidationskatalysator 214 während des Starts der Brennkraftmaschine 16 und eines Anspringprozesses des OC 214 erwärmen und kann durch das Steuermodul 51 gesteuert werden. Das Flüssig-Reduktionsmittel kann Harnstoff, Ammoniak oder irgendein anderes flüssiges Reduktionsmittel sein. Flüssiges Reduktionsmittel wird in den Abgasstrom eingespritzt, sodass es mit NOx reagiert, um Wasserdampf (H₂O) und N₂ (Stickstoffgas) zu erzeugen.
Das Brennkraftmaschinensystem 150 umfasst darüber hinaus einen Maschinentemperatursensor 218, einen Abgastemperatursensor 220 und einen oder mehrere Sauerstoffsensoren 221. Der Maschinentemperatursensor 218 kann die Öl- oder Kühlmitteltemperatur der Brennkraftmaschine 16 oder irgendeine andere Maschinentemperatur detektieren. Der Abgastemperatursensor 220 kann die Temperatur des Oxidationskatalysators 214 oder irgendeiner anderen Komponente des Abgassystems 158 detektieren. Die Temperaturen der Brennkraftmaschine 16 und des Abgassystems 158 können auf der Basis von Maschinen- und Abgasbetriebsparametern und/oder anderen Temperatursignalen indirekt bestimmt oder geschätzt werden. Alternativ können die Temperaturen der Brennkraftmaschine 16 und des Abgassystems 158 direkt über die Maschinen- und Abgastemperatursensoren 218, 220 bestimmt werden.
Andere Sensoreingänge, die gemeinsam mit Bezugszeichen 222 angegeben sind und von dem Steuermodul 51 verwendet werden, umfassen das Maschinendrehzahlsignal 224, ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal 226, ein Leistungsversorgungssignal 228, ein Öldrucksignal 230, ein Maschinentemperatursignal 232 und ein Zylinderidentifikationssignal 234. Die Sensoreingangssignale 224 - 234 werden jeweils von Maschinendrehzahlsensor 236, Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 238, einem Leistungsversorgungssensor 240, einem Öldrucksensor 242, einem Maschinentemperatursensor 244 und einem Zylinderidentifikationssensor 246 erzeugt. Einige andere Sensoreingänge können ein Einlasskrümmerdrucksignal, ein Drosselpositionssignal, ein Getriebesignal und ein Krümmerlufttemperatursignal umfassen.
Das Steuermodul 51 kann Drehmoment auf der Basis von beispielsweise einem Pedalstellungssignal von dem Pedalstellungssensor 196 und/oder Signalen von anderen Sensoren modulieren. Der Pedalstellungssensor 196 erzeugt das Pedalstellungssignal auf der Basis einer Betätigung des Gaspedals 194 durch einen Bediener. Die anderen Sensoren können beispielsweise einen Luftmassendurchsatzsensor (MAF-Sensor von mass air flow-Sensor), den MAP-Sensor 169, einen Maschinendrehzahlsensor, einen Getriebesensor und einen Fahrtregelungssystemsensor und/oder einen Traktionssteuerungssystemsensor umfassen.
Nun auch mit Bezug auf 3 ist ein Funktionsblockdiagramm eines Hybridantriebsstrang-Steuersystems 300 gezeigt, das eine Autostart-Maschinenimpulsreduktion und/oder -aufhebung durchführt. Das Hybridantriebsstrang-Steuersystem 300 umfasst das Hauptsteuermodul 51. Das Hauptsteuermodul 51 steht mit dem Elektromotor 18, dem Zündsystem 164, dem Kraftstoffeinspritzsystem 167 und anderen Sensoren und Aktoren 298 in Verbindung. Die anderen Sensoren und Aktoren 298 können die oben beschriebenen Sensoren und Aktoren umfassen. Das Hauptsteuermodul 51 umfasst ein Maschinensteuermodul 301, ein Elektromotorsteuermodul 302, einen Elektromotor-/Maschinendrehzahlmonitor 304, einen Maschinenstartdetektor 306 und Hardware-Eingabe-/Ausgabeeinrichtungen (HWIO-devices von hardware input/output devices) 308. Das Hauptsteuermodul 51 steht mit dem Elektromotor 18, dem Zündsystem 164, dem Kraftstoffeinspritzsystem 167 und den anderen Sensoren und Aktoren 298 über die HWIO-Einrichtungen 308 in Verbindung. Das Hauptsteuermodul 51 kann mit Speicher 310 in Verbindung stehen.
Das Maschinensteuermodul 300 kann ein Drehmomentsteuermodul 312, ein Kraftstoffsteuermodul 314 und ein Zündungssteuermodul 316 umfassen. Das Drehmomentsteuermodul kann das Ausgangsdrehmoment der Maschine und/oder das Drehmoment, das an das Getriebe geliefert wird, steuern. Das Kraftstoffsteuermodul 314 kann die Kraftstoffpumpe und die Kraftstoffeinspritzzeit, die Kraftstoffdrücke usw. steuern. Das Zündungssteuermodul 316 kann die Zünd- oder Funkenzeiten in den Zylindern der Maschine steuern. Der Kraftstoff- und Zündungssteuerung kann eine Sperrung und Freigabe von einem oder mehreren Zylindern zugeordnet sein.
Die HWIO-Einrichtungen 308 umfassen ein Schnittstellensteuermodul 320 und Hardware-Schnittstellen/Treiber 322. Das Schnittstellensteuermodul 320 stellt eine Schnittstelle zwischen der Kraftstoffsteuerungs- und Zündungssteuer-Software und den Hardware-Schnittstellen/Treibern 322 bereit. Die Hardware-Schnittstellen/Treiber 322 steuern den Betrieb von beispielsweise Kraftstoffeinspritzventilen, Kraftstoffpumpen, Zündspulen, Zündkerzen, Drosselventilen, Solenoiden und anderen Drehmomentsteuereinrichtungen und Aktoren. Die Hardware-Schnittstellen/Treiber 322 empfangen auch Sensorsignale, die an die jeweiligen Module 312, 314 und 316 übermittelt werden.
Obwohl die Ausführungsformen der folgenden 4 - 8 primär mit Bezug auf eine Motordrehzahl beschrieben sind, wenn ein Elektromotor eines Mild-Hybridsystems mit einer Maschine gekoppelt ist, können die Ausführungsformen auch direkt auf die Maschinendrehzahl angewandt werden. Beispielsweise ändert sich die Maschinendrehzahl proportional zu einer Änderung der Elektromotor-Drehzahl. Aus diesem Grund kann die Elektromotor-Drehzahl und/oder die Maschinendrehzahl bei den verschiedenen unten beschriebenen Berechnungen, Bestimmungen und Aufgaben detektiert, überwacht und verwendet werden.
Die Elektromotor-Drehzahl kann bei den beschriebenen Berechnungen über die Maschinendrehzahl detektiert, überwacht und verwendet werden, um ein schnelleres Ansprechen bereitzustellen. Die Elektromotor-Drehzahl kann detektiert und direkt einem Hybridsteuermodul geliefert werden. Dies kann schneller und/oder genauer sein als beispielsweise die Detektion der Maschinendrehzahl durch einen Kurbelwellenrotationssensor.
Nun mit Bezug auf die 4 und 5 ist ein Motordrehzahlsignal 350 gezeigt. Das Motordrehzahlsignal 350 entspricht einer Drehzahl eines Elektromotors und einer Maschine eines Fahrzeugs während eines Autostarts. Das Motordrehzahlsignal 350 umfasst mehrere Phasen, die entsprechende Maschinenimpulse aufweisen.
Die Maschinenimpulse treten aufgrund von Verdichtungs- und Arbeitstakten der Maschine auf und beziehen sich auf das Verringern und Erhöhen von Änderungen der Maschinendrehzahl während des Autostartprozesses. Als ein Beispiel sind vier Phasen gezeigt und können als eine Anfangsphase 352, eine Verdichtungsphase 354, eine Arbeitsphase 356 und eine Endphase 358 bezeichnet werden. Obwohl die Phasen auf Takten der Maschine beruhen, können jeder Phase unterschiedliche und/oder mehrere Verbrennungszyklustakte zugeordnet sein. Beispielsweise kann sich ein erster Zylinder während einer der Phasen in einem Einlasstakt befinden, während sich ein zweiter Zylinder in einem oder mehreren von einem Einlass-, einem Verdichtungs-, einem Arbeits- oder einem Auslasstakt befindet.
Während eines Autostarts bewirken Verdichtungs- und Arbeitstakte der Maschine, dass die Motordrehzahl schwankt. Während eines Verdichtungstaktes von einem oder mehreren Zylindern der Maschine kann die Motordrehzahl abnehmen, wie es durch den Motordrehzahlsignalabschnitt 340 angegeben ist. Während eines Arbeitstaktes von einem oder mehreren Zylindern der Maschine kann die Motordrehzahl zunehmen, wie es durch den Motordrehzahlabschnitt 342 angegeben ist.
Als ein Ergebnis von Drehzahländerungen des Motors durchläuft eine Maschine unterschiedliche Hochdrehphasen. Zwei Hochdrehphasen sind durch Pfeile 344 und 346 angegeben. Die erste Hochdrehphase 344 entspricht der Motordrehzahl vor einem Verdichtungstakt. Die zweite Hochdrehphase 346 entspricht einer Motordrehzahl während und nach einem Arbeitstakt. Ein erster Übergangspunkt 348 ist zu Beginn eines Verdichtungstaktes oder zwischen der ersten und zweiten Phase 352, 354 vorhanden. Ein zweiter Übergangspunkt 350 zwischen einem Verdichtungstakt und einem Arbeitstakt oder zwischen der zweiten und dritten Phase 340, 342.
Der Drehmomentausgang einer Maschine kann während eines Autostarts auf der Basis einer Leistungsgrenzkurve, einer Maschinendrehzahl und eines Konstant-Leistungsquellenausgangs eingestellt werden. 6 liefert eine Leistungsgrenzkurve, die den Maschinendrehmomentausgang mit der Maschinendrehzahl in Beziehung setzt.
Nun mit Bezug auf 6 ist ein beispielhaftes Diagramm von Maschinendrehmoment über Maschinendrehzahl gezeigt. Es ist eine Leistungsgrenzkurve 400 gezeigt, die eine maximale Leistung darstellt, die durch eine Leistungsquelle, wie etwa eine Batterie, bereitgestellt werden kann. Wenn auf der Basis eines Konstant-Leistungsquellenausgangs gearbeitet wird und sich die Drehzahl eines Elektromotors/einer Maschine ändert, ändert sich der Drehmomentausgang der Maschine.
Falls beispielsweise während Maschinenimpulsen die Maschinendrehzahl wegen einer sich nähernden Verdichtungsphase von n2 auf n1 abnimmt, kann der Drehmomentausgang der Maschine von T2 auf T1 zunehmen. Falls, als ein anderes Beispiel, die Maschinendrehzahl wegen einer sich nähernden Arbeitsphase von n1 auf n2 zunimmt, kann der Drehmomentausgang der Maschine von T1 auf T2 abnehmen.
Sich auf diese Beziehung zwischen Maschinendrehzahl und Drehmomentausgang einer Maschine für einen konstanten Leistungsausgang einer Leistungsquelle zu stützen, hat zugehörige Nachteile. Ein Nachteil ist, dass die Drehmomentautorität begrenzt ist. Eine Drehmomentausgangssteuerung der Maschine ist auf die Leistungsgrenzkurve begrenzt. Ein anderer Nachteil ist, dass der Drehmomentausgang der Maschine sich nicht ändern wird, bis sich die Drehzahl der Maschine ändert.
Die hierin beschriebenen Ausführungsformen bieten eine erhöhte Flexibilität bei der Einstellung des Maschinendrehmomentausgangs während eines Autostarts. Die Ausführungsformen nehmen auch eine Änderung der Maschinendrehzahl vorweg, bevor eine Änderung der Maschinendrehzahl auftritt. Dies sorgt für eine frühere Einstellung des Maschinendrehmomentausgangs über eine Einstellung des Elektromotorbetriebes. Diese Vorwegnahme der Maschinendrehzahländerung lässt auch zu, dass das Steuersystem einen Abfall der Maschinendrehzahl während eines Hochdrehens verhindern kann.
Nun mit Bezug auf 7 ist ein Motordrehzahldiagramm gezeigt, das einen Einfluss der Maschinenimpulsreduktion auf die Motordrehzahl gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht. Die vertikalen gestrichelten Linien 420 stellen Übergänge zwischen Anfangs-, Verdichtungs-, Arbeits- und Endphasen dar.
Die Ausführungsformen hierin umfassen die Überwachung einer Änderung der Maschinendrehzahl oder der Ableitung eines detektierten Maschinendrehzahlsignals. Die Überwachung der Änderung der Maschinendrehzahl sorgt für die Detektion einer Änderungsrate der Maschinendrehzahl. Dies sorgt für eine frühe Detektion einer sich nähernden Verdichtungsphase oder einer Arbeitsphase einer Maschine. Wenn eine Änderungsrate einer Drehzahl des Elektromotors und/oder der Maschine detektiert wird, kann der Elektromotor-Drehmomentausgang eingestellt werden. Der Elektromotor-Drehmomentausgang kann beispielsweise eingestellt werden, um eine Abnahme der Maschinendrehzahl aufgrund einer Verdichtungsphase zu kompensieren, oder um eine Zunahme der Maschinendrehzahl aufgrund einer Arbeitsphase zu kompensieren.
Das Motordrehzahldiagramm umfasst ein erstes Motordrehzahlsignal 422, das einer Maschine entspricht, die in einem normalen Zustand ohne Maschinenimpulsunterdrückung und/oder -aufhebung arbeitet. Es ist auch ein zweites Motordrehzahlsignal 424 gezeigt, das einer Maschine entspricht, die in einem Maschinenimpulsunterdrückungs- und/oder -kompressionszustand arbeitet.
Während einer Anfangsphase kann das Elektromotor-Ausgangsdrehmoment auf einem vorbestimmten Ausgangsdrehmomentniveau liegen. Das vorbestimmte Ausgangsdrehmomentniveau kann einem normalen Elektromotor-Ausgangsdrehmoment für ein Hochdrehen entsprechen. Wenn die Zunahmerate der Motordrehzahl sich zu verlangsamen beginnt, oder wenn die Steigung der Maschinendrehzahlkurve abnimmt, kann das Elektromotor-Ausgangsdrehmoment über das vorbestimmte Ausgangsdrehmomentniveau erhöht werden. Dieser erhöhte Ausgang ist durch einen Verdichtungsabschnitt einer Elektromotor-Ausgangsdrehmomentkurve 426 gezeigt. Die Elektromotor-Ausgangsdrehmomentkurve 426 veranschaulicht, wann ein positives Drehmoment und ein negatives Drehmoment geliefert werden können, das eine Größe aufweist, die größer als das vorbestimmte Ausgangdrehmomentniveau ist. Das vorbestimmte Ausgangsdrehmomentniveau entspricht der horizontalen Achse 428. Die Maßeinheit der vertikalen Achse der Motordrehzahl gilt nicht für die Elektromotor-Ausgangsdrehmomentkurve 426, die eine Maßeinheit von Newton . Meter (Nm) aufweist.
Das Elektromotor-Ausgangsdrehmoment kann erhöht werden, wenn die Steigung des Motordrehzahlsignals 424 abnimmt, oder wenn die Steigung des Motordrehzahlsignals 424 auf ein vorbestimmtes Niveau abnimmt. Es ist eine Kurve mit einer ersten Steigung 430 gezeigt, die einem Punkt entspricht, an dem die Steigung der ersten Maschinendrehzahlkurve 422 abnimmt. Es ist eine Kurve mit einer zweiten Steigung 432 gezeigt, die einem Punkt entspricht, an dem sich das erste Maschinendrehzahlsignal 422 von zunehmend auf abnehmend ändert, beispielsweise an einem ersten Wendepunkt. Die Änderung des Elektromotor-Ausgangsdrehmoments auf der Basis der Kurve mit der ersten Steigung 430 sorgt für eine frühere Kompensation aufgrund einer Abnahme der Maschinendrehzahl.
Während einer Verdichtungsphase, falls die Abnahmerate der Maschinendrehzahl sich zu verlangsamen beginnt, oder wenn die Steigung der Maschinendrehzahlkurve 424 zunimmt, kann das Elektromotor-Ausgangsdrehmoment unter das vorbestimmte Ausgangsdrehmomentniveau verringert werden. Das Elektromotor-Ausgangsdrehmoment kann verringert werden, wenn die Steigung zunimmt, oder wenn die Steigung auf ein vorbestimmtes Niveau zunimmt. Es ist eine Kurve mit einer dritten Steigung 434 gezeigt, die einem Punkt entspricht, an dem die Steigung der zweiten Maschinendrehzahlkurve 424 zunimmt. Es ist eine Kurve mit einer vierten Steigung 436 gezeigt, die einem Punkt entspricht, an dem sich die Maschinendrehzahl von abnehmend auf zunehmend ändert, beispielsweise an einem zweiten Wendepunkt. Die Änderung des Elektromotor-Ausgangsdrehmoments auf der Basis dieser Kurve mit der dritten Steigung 434 sorgt für eine frühere Kompensation aufgrund einer Zunahme der Maschinendrehzahl.
Annähernd zu Beginn der Endphase kann das Elektromotor-Ausgangsdrehmoment auf das vorbestimmte Ausgangsdrehmomentniveau zurückgeführt werden.
Nun mit Bezug auf 8 ist ein Logikflussdiagramm gezeigt, das ein Verfahren zum Steuern eines Hybridantriebsstrangsystems veranschaulicht, das eine Elektromotordrehmomentsteuerung während eines Autostarts durchführt. Obwohl die folgenden Schritte primär mit Bezug auf die Ausführungsformen der 1 - 3 und 7 beschrieben werden, können die Schritte leicht abgewandelt werden, sodass sie für andere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gelten. Das Verfahren kann bei Schritt 500 beginnen.
Die Schritte 501 - 506 werden dazu verwendet, eine Maschinenimpulsunterdrückung und/oder -aufhebung auszulösen. Wenn bei Schritt 501 eine Maschine des Hybridantriebsstrangs über einen Elektromotor, der den Drehmomentausgang der Maschine einstellt, aktiviert wird, fährt die Steuerung mit Schritt 502 fort.
Bei Schritt 502 wird die Elektromotor-Drehzahl und/oder die Maschinendrehzahl überwacht, und es wird ein Elektromotor-Drehzahlsignal oder ein Maschinendrehzahlsignal erzeugt. Dies kann durch den Elektromotor-Drehzahlmonitor durchgeführt werden. Die Elektromotor-Drehzahl und/oder die Maschinendrehzahl können während aller Schritte dieses Verfahrens kontinuierlich und/oder wiederholt überwacht und aktualisiert werden.
Wenn bei Schritt 504 die Elektromotor-Drehzahl RPM_C in einem vorbestimmten Bereich liegt RPM₁ < RPM_C < RPM₂, fährt die Steuerung mit Schritt 506 fort. In einer Ausführungsform beträgt RPM₁ annähernd 50 Umdrehungen pro Minute, und RPM₂ beträgt annähernd 1100 Umdrehungen pro Minute.
Bei den folgenden Schritten werden die Änderungsraten der Motordrehzahl bestimmt. Dies kann umfassen, dass eine erste Drehzahl S1 eines Elektromotors oder einer Maschine zu einem ersten Zeitpunkt T1 und eine zweite Drehzahl S2 des Elektromotors oder der Maschine zu einem zweiten Zeitpunkt T2 bestimmt werden. Die Änderungsrate der Motordrehzahl wird gleich einer Differenz zwischen der ersten und zweiten Drehzahl S2 - S1 dividiert durch die Differenz der Zeit T2 - T1 festgelegt. Die Ist-Motordrehzahl RPM_C kann S1 oder S2 betragen.
Bei Schritt 505 wird eine Drehzahlableitung auf der Basis der Drehzahl der Maschine und/oder des Elektromotors bestimmt. Wenn bei Schritt 506 die Änderungsrate (Drehzahlableitung) der Motordrehzahl oder die Steigung einer Motordrehzahlkurve, die zu dem Maschinendrehzahlsignal gehört, abnimmt, oder wenn die Änderungsrate der Maschinendrehzahl unter einen ersten Schwellenwert abnimmt, kann die Steuerung mit Schritt 508 fortschreiten. Als eine Alternative, und wie es in 8 gezeigt ist, wenn eine Änderungsrate der Motordrehzahl kleiner als ein erster Kalibrierungswert C1 ist, fährt die Steuerung mit Schritt 508 fort. Diese Alternative ist in 8 gezeigt.
Bei Schritt 508 erhöht die Steuerung den Drehmomentausgang des Elektromotors. Das Ausgangsdrehmoment kann über das vorbestimmte Ausgangsdrehmomentniveau hinaus erhöht und vorbelastet werden. Die Erhöhung kann auf dem Krümmerabsolutdruck (MAP) beruhen. Dieser kann auf der Basis eines MAP-Signals von einem MAP-Sensor, wie etwa dem Map-Sensor oder durch Kalibrierungswerte, die in dem Speicher gespeichert sind und von der Motorsteuerung verwendet werden, bestimmt werden.
Wenn bei Schritt 510 die Änderungsrate der Motordrehzahl größer als oder gleich einem zweiten Kalibrierungswert C2 ist, fährt die Steuerung mit Schritt 511 fort. Wenn bei Schritt 511 die Motordrehzahl abnimmt, hält die Steuerung den erhöhten Drehmomentausgang des Elektromotors aufrecht. Die Steuerung fährt mit Schritt 512 fort, wenn die Änderungsrate der Motordrehzahl kleiner als der zweite Kalibrierungswert C2 ist oder die Motordrehzahl konstant ist oder zunimmt. Die Kalibrierungswerte C1 und C2 können vorbestimmt, in einer Nachschlagetabelle gespeichert und in einem Speicher, wie etwa dem Speicher, gespeichert sein. In eine Ausführungsform ist der zweite Kalibrierungswert C2 kleiner als der erste Kalibrierungswert C1.
Wenn bei Schritt 512 die Änderungsrate der Motordrehzahl zunimmt, kann die Steuerung mit Schritt 514 fortfahren. Wenn bei Schritt 514 die Motordrehzahl kleiner als eine maximale Motordrehzahl RPM_PEAK ist, fährt die Steuerung mit Schritt 516 fort. In einer Ausführungsform kann die maximale Motordrehzahl RPM_PEAK annähernd 50 - 1100 Umdrehungen pro Minute betragen.
Bei Schritt 516 verringert die Steuerung das Ausgangsdrehmoment des Elektromotors. Das Ausgangsdrehmoment kann unter das vorbestimmte Ausgangsdrehmomentniveau verringert und vorbelastet werden. Die Steuerung kann die Abnahme des Ausgangsdrehmomentes beibehalten, während die Motordrehzahl kleiner als die maximale Motordrehzahl ist und/oder während die Änderungsrate der Motordrehzahl konstant ist und/oder zunimmt.
Wenn bei Schritt 518 die Motordrehzahl größer als oder gleich der maximalen Motordrehzahl RPM_PEAK ist, kann die Steuerung zu Schritt 501 zurückkehren oder diese Prozedur beenden.
Die oben beschriebenen Schritte sollen veranschaulichende Beispiele sein; die Schritte können abhängig von der Anwendung nacheinander, synchron, gleichzeitig, kontinuierlich, während überlappender Zeiträume oder in einer unterschiedlichen Reihenfolge durchgeführt werden.
Die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung unterdrücken und/oder heben Maschinenimpulse auf. Die Fahrbarkeit wird aufgrund einer Verringerung der Schwankungen der Änderungsrate der Elektromotor-Drehzahl während eines Autostarts verbessert. Dies sorgt für ein gleichmäßiges Hochdrehen der Maschine.

Claims

Steuersystem (50) für einen Hybridantriebsstrang (10), umfassend: einen Maschinenstartdetektor (306), der detektiert, wenn eine Maschine (16) des Hybridantriebsstrangs (10) über einen Elektromotor (18) während eines Autostarts aktiviert wird; einen Elektromotor-Drehzahlsensor (51'), der eine erste Drehzahl (S1) des Elektromotors (18) zu einem ersten Zeitpunkt (T1) und eine zweite Drehzahl (S2) des Elektromotors (18) zu einem zweiten Zeitpunkt (T2) nach der Detektion, dass die Maschine (16) in einem aktiven Zustand ist, bestimmt; und ein Steuermodul (51), das eine Änderungsrate der Drehzahl des Elektromotors (16) auf der Basis der ersten Drehzahl und der zweiten Drehzahl bestimmt, wobei das Steuermodul (51) den Drehmomentausgang des Elektromotors (18) während eines Starts der Maschine (16) und auf der Basis der ersten Änderungsrate der Drehzahl einstellt.
Steuersystem (50) nach Anspruch 1, wobei das Steuermodul (51) den Drehmomentausgang des Elektromotors (18) erhöht, wenn die erste Änderungsrate der Drehzahl kleiner als ein vorbestimmter Kalibrierungswert (C1) ist.
Steuersystem (50) nach Anspruch 1, wobei das Steuermodul (51) den Drehmomentausgang des Elektromotors (18) erhöht, wenn die erste Drehzahl (S1) und/oder die zweite Drehzahl (S2) größer als ein erster vorbestimmter Wert (C1) und kleiner als ein zweiter vorbestimmter Wert (C2) ist/sind.
Steuersystem (50) nach Anspruch 1, wobei das Steuermodul (51) den Drehmomentausgang des Elektromotors (18) auf der Basis eines Krümmerabsolutdrucks (MAP) der Maschine (16) erhöht.
Steuersystem (50) nach Anspruch 1, wobei das Steuermodul (51) den Drehmomentausgang des Elektromotors (18) erhöht, wenn die Drehzahl der Maschine (16) abnimmt.
Steuersystem (50) nach Anspruch 5, wobei das Steuermodul (51) von einem Erhöhen zu einem Verringern des Drehmomentausgangs des Elektromotors (18) übergeht, wenn eine Änderungsrate der Drehzahl des Elektromotors (18) zunimmt.
Steuersystem (50) nach Anspruch 1, wobei das Steuermodul (51) den Drehmomentausgang des Elektromotors (18) einstellt, um eine Abnahme einer Drehzahl der Maschine (16) aufgrund eines Verdichtungstaktes zu kompensieren.
Steuersystem (50) nach Anspruch 1, wobei das Steuermodul (51) den Drehmomentausgang des Elektromotors (18) einstellt, um eine Zunahme der Drehzahl der Maschine (16) aufgrund eines Arbeitstaktes zu kompensieren.
Steuersystem (50) nach Anspruch 1, wobei das Steuermodul (51) den Drehmomentausgang des Elektromotors (18) verringert, wenn eine zweite Änderungsrate der Drehzahl des Elektromotors (18) zunimmt und/oder eine Drehzahl der Maschine (16) kleiner als ein vorbestimmter Wert ist.
Steuersystem (50) nach Anspruch 9, wobei das Steuermodul (51) das Verringern des Drehmomentausgangs des Elektromotors (18) beendet, wenn eine dritte Änderungsrate der Drehzahl des Elektromotors (18) zuzunehmen aufhört und/oder die Maschinendrehzahl größer als oder gleich dem vorbestimmten Wert ist.
Hybridantriebsstrangsystem (10) eines Fahrzeugs, umfassend: eine Maschine (16); einen Elektromotor (18), der während eines Autostarts ein Drehmoment auf die Maschine (16) aufbringt; einen Maschinenstartdetektor, der detektiert, wenn die Maschine (16) über den Elektromotor (18) aktiviert wird; einen Sensor, der ein Drehzahlsignal erzeugt, das die Drehzahl von dem Elektromotor (18) und/oder der Maschine (16) angibt; und ein Steuermodul (51), das eine Änderungsrate der Drehzahl des Elektromotors (18) und/oder der Maschine (16) auf der Basis, dass der Maschinenstartdetektor detektiert, dass die Maschine (16) in einem aktiven Zustand ist, und des Drehzahlsignals bestimmt, wobei das Steuermodul (51) den Drehmomentausgang des Elektromotors (18) während des Starts der Maschine (16) und auf der Basis der Änderungsrate der Drehzahl einstellt.
Hybridantriebsstrangsystem (10) nach Anspruch 11, wobei das Steuermodul (51) den Drehmomentausgang des Elektromotors (18) einstellt, um eine Rotation einer Kurbelwelle (26, 162) der Maschine (16) zu unterstützen, wenn die Änderungsrate der Drehzahl der Maschine (16) abnimmt.
Hybridantriebsstrangsystem (10) nach Anspruch 11, wobei das Steuermodul (51) den Drehmomentausgang des Elektromotors (18) verringert, wenn die Drehzahl der Maschine (16) zunimmt.
Hybridantriebsstrangsystem (10) nach Anspruch 13, wobei das Steuermodul (51) den Drehmomentausgang des Elektromotors (18) erhöht, wenn die Änderungsrate der Drehzahl abnimmt.
Hybridantriebsstrangsystem (10) nach Anspruch 11, das ferner einen Krümmerabsolutdrucksensor (169) umfasst, der ein Krümmerabsolutdrucksignal (MAP) erzeugt, wobei das Steuermodul (51) den Drehmomentausgang des Elektromotors (18) auf der Basis des Krümmerabsolutdrucks (MAP) einstellt.
Hybridantriebsstrangsystem (10) nach Anspruch 11, wobei das Steuermodul (51) den Drehmomentausgang des Elektromotors (18) erhöht, wenn die Maschinendrehzahl abnimmt und eine aktualisierte Änderungsrate der Drehzahl kleiner als ein vorbestimmter Wert ist.
Hybridantriebsstrangsystem (10) nach Anspruch 11, wobei das Steuermodul (51) den Drehmomentausgang des Elektromotors (18) verringert, wenn eine aktualisierte Änderungsrate der Drehzahl zunimmt und die Maschinendrehzahl kleiner als ein vorbestimmter Wert ist.
Verfahren zum Betreiben eines Hybridantriebsstrang-Steuersystems (50), das umfasst, dass: detektiert wird, wenn eine Maschine (16) des Hybridantriebsstrangs (10) während eines Autostarts über einen Elektromotor (18) aktiviert wird (501); eine erste Drehzahl (S1) der Maschine (16) zu einem ersten Zeitpunkt (T1) und eine zweite Drehzahl (S2) der Maschine (16) zu einem zweiten Zeitpunkt (T2) nach der Detektion, dass die Maschine (16) in einem aktiven Zustand ist, bestimmt werden (504); und eine Änderungsrate der Drehzahl der Maschine (16) auf der Basis der ersten Drehzahl (S1) und der zweiten Drehzahl (S2) bestimmt wird (505), und der Drehmomentausgang des Elektromotors (18) während des Starts der Maschine (16) und auf der Basis der Änderungsrate der Drehzahl eingestellt wird (506, 508, 516).
Verfahren nach Anspruch 18, wobei das Einstellen des Drehmomentausgangs des Elektromotors (18) umfasst, dass der Drehmomentausgang des Elektromotors (18) erhöht wird, wenn ein Verdichtungstakt der Maschine (16) detektiert wird (508).
Verfahren nach Anspruch 18, wobei das Einstellen des Drehmomentausgangs des Elektromotors (18) umfasst, dass der Drehmomentausgang des Elektromotors (18) verringert wird, wenn ein Arbeitstakt der Maschine (16) detektiert wird (516).