DE102009057999A1

DE102009057999A1 - Anlassfähigkeitsschätzung für ein Fahrzeugstartsystem

Info

Publication number: DE102009057999A1
Application number: DE102009057999A
Authority: DE
Inventors: Mutasim A. Rochester Hills Salman; Zhenhui Rochester Yao; Nick S. Shelby Township Kapsokavathis; David W. Sterling Heights Walters
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2008-12-18
Filing date: 2009-12-11
Publication date: 2010-08-12
Also published as: US20100154524A1; US7743649B1

Abstract

Es wird ein Verfahren bereitgestellt, um eine Anlassfähigkeit eines Startsystems einer Brennkraftmaschine zu ermitteln. Während eines Maschinenstartanlasszeitraums wird eine mittlere Leistungsausgabe einer Batterie für das Startsystem ermittelt. Eine Temperatur des Startsystems wird bei einem Einleiten des Maschinenstart-Anlasszeitraums ermittelt. Eine vorbestimmte mittlere Leistungsausgabefähigkeit für eine Batterie mit einem vollen Ladezustand bei der ermittelten Temperatur wird nachgeschlagen. Eine vorbestimmte minimale mittlere Leistungsausgabe, die von der Batterie benötigt wird, um die jeweilige Maschine bei der ermittelten Temperatur zu starten, wird nachgeschlagen. Ein Funktionszustand auf der Grundlage der ermittelten mittleren Leistungsausgaben wird ermittelt. Die Anlassfähigkeit des Startsystems wird in Ansprechen auf den ermittelten Funktionszustand identifiziert.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Eine Ausführungsform betrifft allgemein das Bewerten einer Anlassfähigkeit eines Fahrzeugstartsystems.
Fahrzeugbatterien werden für herkömmliche Funktionen verwendet, wie etwa zum Starten, zur Beleuchtung und zur Zündung in einem Fahrzeug. Die Fahrzeugbatterie muss die Leistungsbedürfnisse sämtlicher Elektronik befriedigen, die mit diesen Funktionen verbunden ist. Viele Fahrzeugausfälle stehen in Bezug zu Störungen der Kraftfahrzeugelektronik und der Batterie, wie etwa, dass sich die Fahrzeugbatterie beim Fahrzeugstarten in einem niedrigen Ladezustand befindet. Das Fahrzeugstartsystem umfasst die Batterie, den Startermotor und die Maschine. Um die Fahrzeugmaschine erfolgreich anzulassen, muss die von der Batterie bereitgestellte elektrische Leistungsversorgung in der Lage sein, an den Startermotor eine angemessene Leistungsmenge zu liefern, um die Maschine anzulassen. Die Leistung muss nicht nur in der Lage sein, ein Anlassen des Starters und der Maschine erfolgreich einzuleiten, sondern sie muss auch in der Lage sein, die Reibungs- und Widerstandsinteraktionen des Zubehörs zu überwinden, das den Startermotor und die Maschine koppelt.
Der Funktionszustand (SOF) für ein Startsystem ist eine verständliche Widerspiegelung des Gesundheitszustands (SOH) und des Ladezustands (SOC) eines Startsystems. Der SOF liefert wichtige Informationen bezüglich der Anlassfähigkeit des Startsystems. Was benötigt wird, ist ein Ver fahren zum Bewerten des SOF für das Startsystem, um die Anlassfähigkeit des Fahrzeugstartsystems zu ermitteln.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Ein Vorteil einer Ausführungsform besteht in einer fahrzeugeigenen Überwachung und Prognose des Funktionszustands des Startsystems durch Messen der Leistungsausgabe während eines spezifischen Zeitraums während der Maschinenanlassoperation eines Fahrzeugs, um die Anlassfähigkeit des Fahrzeugs zu ermitteln. Ein weiterer Vorteil liegt in der Ermittlung, ob der Funktionszustand auf die Batterie oder den Startermotor gerichtet ist.
Eine Ausführungsform betrachtet ein Verfahren zum Ermitteln einer Anlassfähigkeit eines Startsystems für eine Brennkraftmaschine: (a) eine mittlere Leistungsausgabe einer Batterie für das Startsystem wird während eines Maschinenstart-Anlasszeitraums ermittelt; (b) eine Temperatur des Startsystems bei einem Einleiten des Maschinenstart-Anlasszeitraums wird ermittelt; (c) ein Nachschlagen für eine vorbestimmte mittlere Leistungsausgabefähigkeit für eine Batterie mit einem vollen Ladezustand bei der ermittelten Temperatur wird ausgeführt; (d) ein Nachschlagen für eine vorbestimmte minimale Leistungsausgabe der Batterie bei der ermittelten Temperatur wird ausgeführt; (e) ein Funktionszustand wird auf der Grundlage der mittleren Leistungsausgabe von Schritt (a), (d) und (e) wird ermittelt; und (f) die Anlassfähigkeit des Startsystems wird in Ansprechen auf den ermittelten Funktionszustand identifiziert.
Eine Ausführungsform betrachtet ein Verfahren zum Ermitteln einer Anlassfähigkeit eines Startsystems: (a) eine Zündungsstartoperation wird detektiert; (b) eine Temperatur des Startsystems beim Einleiten des Zün dungsstarts wird ermittelt; (c) eine Batteriespannung und ein Strom wird während eines vorbestimmten Zeitraums des Zündungsstarts gemessen; (d) ein tatsächlicher mittlerer Leistungsausgabewert der Batterie während des vorbestimmten Zeitraums wird ermittelt; (e) eine mittlere Leistungsausgabefähigkeit für eine Batterie, die einen vollen Ladezustand aufweist, wird bei der ermittelten Temperatur ermittelt; (f) ein minimaler mittlerer Leistungsausgabewert, der von der Batterie benötigt wird, um die jeweilige Maschine bei den ermittelten Temperaturen zu starten, wird ermittelt; (g) ein Funktionszustandswert des Startsystems wird als eine Funktion der mittleren Leistungsausgabewerte, die in den Schritten (d), (e) und (f) ermittelt wurden, berechnet.
Eine Ausführungsform betrachtet, dass ein Startverhaltenanzeigesystem für ein Fahrzeugstartsystem bereitgestellt wird. Das Fahrzeugstartsystem umfasst eine Brennkraftmaschine, eine Anlasseinrichtung zum Anlassen der Brennkraftmaschine, eine Kopplungseinrichtung zum mechanischen Koppeln der Anlasseinrichtung mit der Brennkraftmaschine, und eine Energiespeichereinrichtung zum Liefern von Leistung an die Anlasseinrichtung, um die Anlasseinrichtung mit Energie zu versorgen. Mindestens eine Erfassungseinrichtung ermittelt eine Temperatur von mindestens der Energiespeichereinrichtung, der Anlasseinrichtung und von Maschinenöl in der Maschine. Eine Spannungserfassungseinrichtung erfasst die Spannung, die von der Energiespeichereinrichtung ausgegeben wird. Eine Stromerfassungseinrichtung zum Erfassen des Stroms, der von der Anlasseinrichtung entnommen wird. Ein Steuerungsmodul, das eine Startsystemüberwachungs- und Prognoseroutine aufweist, ermittelt einen Funktionszustand des Startsystems. Das Steuerungsmodul ermittelt eine mittlere Leistungsausgabe der Batterie während des vorbestimmten Zeitraums während eines Maschinenanlassens, eine mittlere Leistungsausgabe für eine Batterie, die einen vollen Ladezustand aufweist, zum Starten der Brennkraftmaschine bei der ermittelten Temperatur, und einen minimalen mittleren Leistungsausgabewert der Batterie, der zum Starten der Brennkraftmaschine bei den ermittelten Temperaturen benötigt wird. Das Steuerungsmodul schätzt die Anlassfähigkeit des Startsystems als eine Funktion der mittleren Leistungsausgabe der Batterie während des vorbestimmten Zeitraums während eines Maschinenanlassens als eine Funktion der mittleren Leistungsausgabe für eine Batterie, die einen vollen Ladezustand aufweist, zum Starten der Brennkraftmaschine bei der ermittelten Temperatur, und als eine Funktion des minimalen mittleren Leistungsausgabewerts der Batterie, der zum Starten der Brennkraftmaschine bei den ermittelten Temperaturen benötigt wird.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Veranschaulichung eines Startsystems für eine Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs.
2 ist ein Graph experimenteller Anlassdaten einer neuen Batterie und einer gealterten Batterie.
3–4 zeigen ein Flussdiagramm eines Verfahrens für eine Funktionszustandsschätztechnik.
GENAUE BESCHREIBUNG
In 1 ist allgemein ein Fahrzeugstartsystem 10 gezeigt. Das Startsystem 10 umfasst eine Batterie 11 zum Speichern einer elektrischen Ladung darin. Die Batterie 11 liefert elektrische Leistung an einen Startermotor 12, um eine Brennkraftmaschine 13 eines Fahrzeugs anzulassen. Der Startermotor 12 greift, wenn er mit Energie versorgt wird, in einen Zahn kranz eines Schwungrads 14 ein, das mit der Brennkraftmaschine 13 gekoppelt ist, um die Brennkraftmaschine 13 anzulassen.
Die von der Batterie 11 an den Startermotor 12 gelieferte elektrische Ladung muss nicht nur eine ausreichende Ladung sein, um den Startermotor erfolgreich mit Energie zu versorgen, sondern muss auch genügend Leistung bereitstellen, um die Torsionsreibung von kämmenden Zähnen zwischen dem Ritzel des Startermotors 12 und dem Zahnkranz des Schwungrads 14, von internen Maschinenkomponenten und eine Luftkompression der Maschinenzylinder zu überwinden. Wenn daher irgendwelche Mängel in dem Startsystem abgesehen von der Batterie 11 vorhanden sind, dann wird ein Funktionszustand (SOF) für das Startsystem als Ganzes und nicht nur für die Batterie 11 ermittelt.
Ein Spannungssensor 15 und ein Stromsensor 16 überwachen die Spannung bzw. den Strom und zeichnen diese auf über einen vorbestimmten Zeitraum während eines Maschinenanlassens, der verwendet wird, um eine mittlere Leistungsausgabe der Batterie während des Maschinenanlassens zu ermitteln. Die mittlere Leistung während einer festgelegten Zeitspanne ist einer der Faktoren, die zum Schätzen des Batterie-SOF verwendet werden, während ein Fahrzeug gestartet wird.
Die während eines Maschinenanlassens von der Batterie verfügbare Leistung wird durch die Temperatur, den Batteriegesundheitszustand (SOH) und den Batterieladezustand (SOC) für eine spezifische Maschine beeinflusst. Im Allgemeinen ist die Leistung, die von der Batterie ausgegeben wird, bei erhöhten Batterietemperaturen, hohem SOC und hohem SOH höher. Dies ermöglicht ein schnelleres und leichteres Ankurbeln der Maschine. Die von der Batterie ausgegebene Leistung muss höher als ein minimaler Schwellenwert sein, um die Maschine erfolgreich anzulassen.
Wenn die Temperatur der Maschine abnimmt, dann steigt die zum erfolgreichen Anlassen der Maschine minimal benötigte Leistung an. Daher ist ein Temperatursensor 17 vorgesehen, um eine Temperatur der Batterie 11 zu überwachen, ein Temperatursensor 18 ist vorgesehen, um eine Temperatur des Startermotors 12 zu überwachen und ein Temperatursensor 19 ist vorgesehen, um eine Temperatur des Maschinenöls zu überwachen. Jeder der Ternperaturmesswerte wird an ein Steuerungsmodul 20 geliefert, welches eine Startsystemüberwachungs- und Prognoseroutine zur Ermittlung des SOF des Startsystems umfasst. Das Steuerungsmodul 20 kann ein beliebiger Fahrzeugcontroller sein, der ein Batteriesteuerungsmodul umfasst, aber nicht darauf begrenzt ist.
2 veranschaulicht einen Graph von mittleren Batterieausgabeleistungskurven, die über einen vorbestimmten Maschinenanlasszeitraum beschafft wurden. Eine Zeichnungslinie 21 veranschaulicht eine Kurve der mittleren Batterieleistungsausgabe für eine neue Batterie mit einem vollen SOC. Eine Zeichnungslinie 22 ist eine Kurve der minimalen mittleren Leistungsausgabe, die erforderlich ist, um die Maschine über den vorbestimmten Startzeitraum für das jeweilige Startsystem erfolgreich anzulassen. Eine Zeichnungslinie 23 veranschaulicht die Kurve der gemessenen mittleren Leistungsausgabe für die jeweilige Batterie des Startsystems während des Startens der Maschine über den vorbestimmten Zeitraum. Wie in 2 gezeigt ist, wird eine Differenz 24 zwischen der Zeichnungslinie 22 für die Kurve der minimalen mittleren Leistungsausgabe und der Zeichnungslinie 21 für die neue Batterie mit einem vollen SOC-Wert bei einer jeweiligen Temperatur mit der Differenz 25 zwischen der Zeichnungslinie 22 für die Kurve der minimalen mittleren Leistungsausgabe und der Zeichnungslinie 23 für die mittlere Leistungsausgabe der jeweiligen Batterie des Startsystems bei der gleichen jeweiligen Temperatur verglichen. Das Verhältnis des Absolutwerts der Differenz 24 zu dem Absolutwert der Differenz 25 ist so definiert, dass es der prozentuale SOF ist. Eine Gleichung zur Ermittlung des SOF ist wie folgt:
wobei P b die mittlere Leistungsausgabe der Batterie über einen vorbestimmten Zeitraum ist, P b_new eine mittlere Leistungsausgabe einer neuen Batterie mit einem vollen SOC ist, welche die Maschine erfolgreich anlässt, und P b_lim eine minimale mittlere Leistungsausgabe ist, die von der Batterie benötigt wird, um die Maschine über die vorbestimmte Zeitspanne für das jeweilige Startsystem erfolgreich anzulassen.
Die SOF-Gleichung vergleicht das Verhältnis der mittleren Leistungsausgabe der aktuellen Batterie und einer neuen Batterie mit einem vollen SOC mit einem minimalen mittleren Leistungsausgabewert, um einen SOF-Wert zu erhalten. Die Leistungsausgabe für eine neue Batterie mit einem vollen SOC ( P b_new ) ist in einer Nachschlagetabelle bereitgestellt, die zuvor experimentell gemessen wurde. Die minimale mittlere Leistungsausgabe ( P b_lim ) ist eine Funktion des Wirkungsgrads des Startermotors und der Maschinenlast und wird experimentell ermittelt.
3 und 4 veranschaulichen ein Flussdiagramm für eine SOF-Schätztechnik. Die Schätztechnik veranschaulicht ein Verfahren zur Ermittlung des SOF, der in Gleichung (1) gezeigt ist, durch Ermittlung vielfältiger Leistungslasten, die benötigt werden, um die Maschine erfolgreich anzulassen. Das folgende Verfahren veranschaulicht die Schätztechniken zum Herleiten des SOF der Batterie/des Startsystems.
Bei Schritt 30 wird der Zündschlüssel in die Ein-Position gedreht, um ein Anlassen der Maschine durch den Startermotor einzuleiten. Bei Schritt 31 wird die Temperatur des Maschinenöls, der Batterie und des Startermotors beim Einleiten der Maschinenanlassoperation ermittelt. Es versteht sich, dass der Schritt des Ermittelns der Temperaturen jeder der Einrichtungen durch ein direktes Erfassen/Messen der Temperatur der Einrichtungen oder ein Schätzen der Temperatur der Einrichtungen ausgeführt werden kann, oder indirekt aus den Messungen oder Schätzwerten anderer erfasster Einrichtungen in dem Fahrzeug ermittelt werden kann.
Bei Schritt 32 wird die Ausgangsspannung V_b und der Ausgangsstrom I_b der Batterie über einen vorbestimmten Zeitraum von der Einleitung der Maschinenstartsequenz aus (z. B. 0–0,5 sec) gemessen und aufgezeichnet.
Bei Schritt 33 wird ermittelt, ob die Maschine erfolgreich angelassen ist. Wenn ermittelt wird, dass die Maschine nicht erfolgreich angelassen ist, dann geht die Routine zu Schritt 46 weiter, wo die Routine endet, da die Unfähigkeit zum Anlassen der Maschine impliziert, dass der SOF null ist. Wenn ermittelt wird, dass die Maschine erfolgreich angelassen ist, dann wird bei Schritt 34 eine mittlere Leistung P b durch die folgende Gleichung ermittelt:
Bei Schritt 35 werden ein minimaler mittlerer Leistungsausgabewert P b_lim und eine mittlere Leistungsausgabe P b_new für eine Batterie, die einen vollen Ladezustand aufweist, ermittelt. Der minimale mittlere Leistungsausgabewert P b_lim ist die minimale Leistung, die von der Batterie benötigt wird, um die Maschine beim Einleiten der Anlasssequenz erfolgreich anzulassen. P b_new ist die mittlere Leistungsausgabe durch eine neue Batterie, wenn die jeweilige Maschine erfolgreich angelassen wird. P b_lim und P b_new werden durch eine Nachschlagetabelle auf der Grundlage der jeweiligen bei Schritt 31 ermittelten Temperaturen ermittelt.
Bei Schritt 36 wird eine Parameterschätzung ausgeführt, um P_load und den Starterwirkungsgrad η_s während des Zeitraums des Anlassens der Maschine zu ermitteln. P_load ist die Leistung, die von den Lasteinrichtungen einschließlich des Startsystems verbraucht wird, wenn die Maschine angelassen wird. Derartige Einrichtungen umfassen den Startermotor, die Maschine und andere Reibungs- und Widerstandsinteraktionen zwischen dem Startermotor und der Maschine einschließlich eines Verbrennungsluftdrucks in der Maschine. Um eine Parameterschätzung für P_load und η_s auszuführen, muss die Dynamik des Startsystems in Betracht gezogen werden. Die Systemgleichung der Dynamik des Startsystems ist durch die folgende Formel dargestellt:
wobei J_e die Trägheit der Maschine ist, J_s die Trägheit des Startermotors ist, r das Übersetzungsverhältnis vom Startermotor an das Schwungrad der Maschine ist, ω_s die Startermotordrehzahl ist, T_s das induzierte Startermotordrehmoment ist, T_sf das Startermotorreibdrehmoment ist, T_fe das Maschinenreibmoment ist, und T_c das Drehmoment ist, das durch den Druck komprimierter Luft im Zylinder eingebracht wird.
Die äquivalente Trägheit der Maschine und des Startermotors von der Startermotorseite aus betrachtet ist durch die folgende Gleichung dargestellt:
Daher wird die Gesamtlast, die von dem Startermotor während des Anlassens überwunden werden muss, durch die Gleichung dargestellt:
Als Folge kann die Systemgleichung wie folgt umgeschrieben werden: Jeffω 's = Ts – Tload. (6)
Die Systemgleichung kann ferner umgeschrieben werden, indem die Gleichung (6) mit der Drehzahl ω_s multipliziert wird, was die folgende Gleichung erzeugt: Jeffωsω 's = Tsωs – Tloadωs (7)wobei T_sω_s die von dem Startermotor erzeugte mechanische Leistung ist.
Die gelieferte elektrische Leistung wird durch die Formel wie folgt dargestellt: Pb = IbVb. (8)
Wenn daher der mittlere Energieumwandlungswirkungsgrad η_s des Startermotors bei einer Normalbedingung als konstant angenommen und dargestellt wird durch: Tsωs = ηsPb = ηsIbVb (9)dann Jeffωsω 's = ηsIbVb – Pload (10)wobei P_load = T_loadω_s die Leistung ist, die von der Last verbraucht wird. Die diskrete Form von Gleichung 10 wird durch die Gleichung angenähert:
Zum Schätzen der Parameter P_load und η_s wird Folgendes angenommen:
x(n) = Ib(n)Vb(n) (13) a = ηs (14) b = –Pload (15)
Dann ist Gleichung 11 wie folgt: y(n) = ax(n) + b (16)
Wobei ω_s das r-fache der Maschinendrehzahl ω_e ist und ω_e, I_b und V_b gemessene Signale sind.
Daher sind y(n) und x(n) bekannte Datenfolgen und Gleichung (16) ist eine lineare Form zur Ermittlung der Parameter a und b. Unter Verwendung dieser Parameterschätztechnik können die Parameter a und b (d. h. η_s und P_load) geschätzt werden.
Sobald der Wirkungsgrad η_s und der mittlere Leistungslastwert P_load geschätzt sind, kann die kinetische Leistung des Systems unter Verwendung der folgenden Gleichung ermittelt werden: Pe = Jeffωsω 's (17) Pe = ηsPb – Pload (18)
Daher ist die mittlere kinetische Leistung über einen festen Zeitraum wie folgt: Pe = ηsPb – Pload. (19)
Es wird angenommen, dass die mittlere kinetische Leistung P e höher als ein mittlerer kinetischer Leistungsgrenzwert P e_lim zum erfolgreichen Anlassen der Maschine, welcher von einer konstanten Maschinentemperatur abhängt, sein muss. Bei einer neuen Maschine und einem neuen Startermotor sind der Nennwert des mittleren Wirkungsgrads η_s und die mittlere Leistungslast P load_nom bei einer jeweiligen Temperatur konstant.
Daher wird die von der Batterie gelieferte minimale mittlere Leistung, die zum erfolgreichen Anlassen der Maschine benötigt wird, durch die folgende Formel ermittelt:
Wenn in dem Startsystem ein Mangel als Folge der Maschine oder des Startermotors vorhanden ist, dann können sich der mittlere Wirkungsgrad η_s und die mittlere Leistungslast P load von den Nennwerten signifikant ändern, und unter solchen Umständen muss die minimale Leistung, die von der Batterie an den Startermotor geliefert wird, nachgestellt werden, um die Minimalanforderung von P e zu erfüllen.
Bei Schritt 37 werden die Nennwerte für den Wirkungsgrad η_{s_nom} und die mittlere Leistungslast P load_norm mit den Schätzwerten für den mittleren Wirkungsgrad η_{s_est} bzw. für die mittlere Leistungslast P load_est verglichen. Bei Schritt 38 wird ermittelt, ob der Absolutwert der Differenz zwischen dem geschätzten mittleren Wirkungsgrad η_{s_est} und dem nominellen mittleren Wirkungsgrad η_{s_nom} größer als ein vorbestimmter Wirkungsgradschwellenwert σ₁ ist, und ob ein Absolutwert der Differenz zwischen der nominellen mittleren Leistungslast P load_norm und der geschätzten mittleren Leistungslast P load_est größer als ein vorbestimmter Leistungslastschwellenwert σ₂ ist. Der Vergleich ist durch die nachstehend gezeigten Formeln dargestellt: |ηs_nom – ηs_est| >= σ1, oder (21) |P load_norm – P load_est| >= σ2 (22)
Wenn bei Schritt 38 ermittelt wird, dass keine der Bedingungen größer als ihr vorbestimmter Vergleichsschwellenwert ist, dann wird angenommen, dass keine wesentliche Veränderung bei den Nennwerten des Startermotors oder der Maschine vorliegt. Die Routine geht zu Schritt 39 weiter, bei dem die minimale mittlere Leistung, die von der Batterie benötigt wird, auf der Grundlage der folgenden Formel ermittelt wird: P b_lim = P b_lim_nom. (23)
Wenn bei Schritt 38 ermittelt wird, dass eine der jeweiligen Bedingungen größer als ihr vorbestimmter Vergleichsschwellenwert ist, dann geht die Routine zu Schritt 40 weiter, bei dem die minimale mittlere Leistung, die von der Batterie benötigt wird, aus der folgenden Gleichung hergeleitet wird: P e_lim = ηs_nom P b_lim_nom – P load_nom (24) P e_lim = ηs_est P b_lim – P load_est (25)wobei
Bei Schritt 41 wird der SOF als eine Funktion der minimalen mittleren Leistung, die von der Batterie benötigt wird, welche in Schritt 39 oder 40 ermittelt wurde, ermittelt. Die für die Mittelwerte von P b , P b_lim und P b_new erhaltenen Werte werden in Gleichung (1) wie folgt eingesetzt:
Bei Schritt 42 wird eine Gesundheitszustandsanalyse (SOH-Analyse) für den Startermotor ausgeführt. Die SOH-Analyse ermittelt, ob bei dem Startermotor irgendwelche Mängel vorliegen. Dies hilft beim Identifizieren, ob der SOF als ein Startsystem-SOF oder ein Batterie-SOF identifiziert werden soll. Ein Startermotor-SOH-Modul kann durch ein beliebiges Verfahren ermittelt werden, das den SOH des Startermotors feststellen kann.
Bei Schritt 43 wird ermittelt, ob die Startermotorverschlechterung vorhanden ist. Wenn eine Verschlechterung des Startermotors nicht vorhanden ist, wird bei Schritt 44 der SOF als ein Starterbatterie-SOF identifiziert. Wenn bei Schritt 43 ermittelt wird, dass eine Startermotorverschlechterung vorhanden ist, dann wird der SOF bei Schritt 45 als ein Startsystem-SOF identifiziert.
Der bei Schritt 43 ermittelte SOF-Wert kann mit einem SOF-Schwellenwert verglichen werden, um zu ermitteln, ob eine Warnung an den Fahrer des Fahrzeugs ausgegeben werden soll, welche die Anlassfähigkeit des Startsystems identifiziert. Die Warnung kann eine beliebige Anzeige (z. B. visuell, hörbar oder haptisch) zum Warnen des Fahrers vor einem geschwächten Startsystem sein. Der SOF-Schwellenwert kann zwischen Fahrzeugmodellen wegen der verschiedenen Größen der Batterie und der Maschine verschieden sein. Ferner kann der SOF-Schwellenwert in Ab hängigkeit von der Ermittlung, ob der SOF einen Startsystem-SOF oder einen Batterie-SOF betrifft, unterschiedlich sein. Bei Schritt 46 endet die Routine.
Obwohl einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben wurden, werden Fachleute auf dem Gebiet, das diese Erfindung betrifft, verschiedene alternative Entwürfe und Ausführungsformen zum Umsetzen der Erfindung in die Praxis, wie sie durch die folgenden Ansprüche definiert ist, erkennen.

Claims

Verfahren zum Ermitteln einer Anlassfähigkeit eines Startsystems für eine Brennkraftmaschine, wobei das Verfahren die Schritte umfasst, dass: (a) eine mittlere Leistungsausgabe einer Batterie für das Startsystem während eines Maschinenstartanlasszeitraums ermittelt wird; (b) eine Temperatur des Startsystems bei einem Einleiten des Maschinenstartanlasszeitraums ermittelt wird; (c) eine vorbestimmte mittlere Leistungsausgabefähigkeit für eine Batterie mit einem vollen Ladezustand bei der ermittelten Temperatur nachgeschlagen wird; (d) eine vorbestimmte minimale mittlere Leistungsausgabe nachgeschlagen wird, die von der Batterie zum Starten der jeweiligen Maschine bei der ermittelten Temperatur benötigt wird; (e) ein Funktionszustand auf der Grundlage der mittleren Leistungsausgabe von Schritt (a), (d) und (e) ermittelt wird; und (f) die Anlassfähigkeit des Startsystems in Ansprechen auf den ermittelten Funktionszustand identifiziert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei Schritt (e) ferner die Schritte umfasst, dass: eine Differenz zwischen den mittleren Leistungsausgaben, die bei Schritt (a) und (d) ermittelt wurden, ermittelt wird; eine Differenz zwischen den mittleren Leistungsausgaben, die bei Schritt (c) und (d) ermittelt wurden, ermittelt wird; und ein Verhältnis zwischen den ermittelten Differenzen berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner den Schritt umfasst, dass ermittelt wird, ob ein Startermotormangel vorhanden ist, wobei der Funktionszustand als ein Funktionszustand für das Startsystem identifiziert wird, wenn ein Startermotormangel vorhanden ist, wobei insbesondere der Funktionszustand als ein Funktionszustand für die Batterie identifiziert wird, wenn kein Startermotormangel vorhanden ist, und/oder wobei der Schritt des Identifizierens der Anlassfähigkeit umfasst, dass eine Anzeige für einen Fahrer des Fahrzeugs betätigt wird, um ein geschwächtes Startsystem zu identifizieren.
Verfahren zum Ermitteln einer Anlassfähigkeit eines Startsystems, wobei das Verfahren die Schritte umfasst, dass: (a) eine Zündungsstartoperation detektiert wird; (b) eine Temperatur des Startsystems beim Einleiten des Zündungsstarts ermittelt wird; (c) eine Batteriespannung und ein Strom während eines vorbestimmten Zeitraums des Zündungsstarts gemessen werden; (d) ein tatsächlicher mittlerer Leistungsausgabewert der Batterie während des vorbestimmten Zeitraums ermittelt wird; (e) eine mittlere Leistungsausgabefähigkeit für eine Batterie mit einem vollen Ladezustand bei der ermittelten Temperatur ermittelt wird; (f) ein minimaler mittlerer Leistungsausgabewert ermittelt wird, der von der Batterie zum Starten der jeweiligen Maschine bei der ermittelten Temperatur benötigt wird; und (g) ein Funktionszustandswert des Startsystems als eine Funktion der mittleren Leistungsausgabewerte, die in Schritt (d), (e) und (f) ermittelt wurden, berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Schritt des Identifizierens der Anlassfähigkeit des Startsystems ferner umfasst, dass der berechnete Funktionszustandswert, der bei Schritt (g) ermittelt wurde, mit einem Funktionszustandschwellenwert verglichen wird und ein Warnsignal für einen Fahrer des Fahrzeugs betätigt wird, um ein geschwächtes Startsystem in Ansprechen darauf zu identifizieren, dass der ermittelte Funktionszustandswert kleiner als der Funktionszustandsschwellenwert ist.
Verfahren nach Anspruch 4, das ferner die Schritte umfasst, dass: ermittelt wird, ob sich eine Anlasseinrichtung zum Anlassen der Maschine verschlechtert hat; der ermittelte Funktionszustandswert als ein Startsystem-Funktionszustandswert in Ansprechen auf eine Ermittlung, dass sich die Anlasseinrichtung verschlechtert hat, identifiziert wird, andernfalls der Funktionszustandswert als ein Batterie-Funktionszustandswert ausgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Funktionszustand durch die folgende Formel dargestellt ist:
wobei P b die mittlere Leistungsausgabe der Batterie des Startsystems ist, P b_new die mittlere Leistungsausgabe einer Batterie mit einem vollen Ladezustand ist, und P b_lim die minimale mittlere Leistungsausgabe ist, die von der Batterie benötigt wird, um die Fahrzeugmaschine bei der ermittelten Temperatur anzulassen.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei der minimale mittlere Leistungsausgabewert, der von der Batterie benötigt wird, als eine Funktion des Wirkungsgrads des Startsystems, der Last, die durch das Startsystem entnommen wird, und der kinetischen Leistungsausgabe des Startsystems ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei Schritt (b) ein Messen der Temperatur der Batterie umfasst, und/oder wobei Schritt (b) ein Messen der Temperatur des Startermotors umfasst, und/oder wobei Schritt (b) ein Messen der Temperatur der Maschine umfasst, und/oder wobei Schritt (b) ein Messen der Temperatur der Batterie, des Startermotors und/oder der Maschine umfasst.
Startverhaltenanzeigesystem für ein Fahrzeugstartsystem, wobei das Fahrzeugstartsystem eine Brennkraftmaschine, eine Anlasseinrichtung zum Anlassen der Brennkraftmaschine, eine Kopplungseinrichtung zur mechanischen Kopplung der Anlasseinrichtung mit der Brennkraftmaschine und eine Energiespeichereinrichtung zum Liefern von Leistung an die Ankurbeleinrichtung zur Versorgung der Ankurbeleinrichtung mit Energie umfasst, wobei das Startverhaltenanzeigesystem umfasst: mindestens eine Erfassungseinrichtung, um eine Temperatur von mindestens der Energiespeichereinrichtung, der Anlasseinrichtung und einem Maschinenöl in der Maschine zu ermitteln; eine Spannungserfassungseinrichtung, um die Spannungsausgabe aus der Energiespeichereinrichtung zu erfassen; eine Stromerfassungseinrichtung um den Strom zu erfassen, der durch die Anlasseinrichtung entnommen wird; ein Steuerungsmodul mit einer Startsystemüberwachungs- und Prognoseroutine zum Ermitteln eines Funktionszustands des Startsystems, wobei das Steuerungsmodul eine mittlere Leistungsausgabe der Batterie während des vorbestimmten Zeitraums während eines Maschinenanlassens, eine mittlere Leistungsausgabe für eine Batterie mit einem vollen Ladezustand zum Starten der Brennkraftmaschine bei der ermittelten Temperatur und einen minimalen mittleren Leistungsausgabewert, der von der Batterie benötigt wird, um die Brennkraftmaschine bei der ermittelten Temperatur zu starten, ermittelt; wobei das Steuerungsmodul die Anlassfähigkeit des Startsystems als eine Funktion der mittleren Leistungsausgabe der Batterie während des vorbestimmten Zeitraums während eines Maschinenanlassens, als eine Funktion der mittleren Leistungsausgabe für eine Batterie mit einem vollen Ladezustand, und als eine Funktion des minimalen mittleren Leistungsausgabewerts, der von der Batterie benötigt wird, um die Brennkraftmaschine zu starten, schätzt, insbesondere ferner eine Warnanzeige umfassend, um eine Anlassfähigkeitswarnung an den Fahrer des Fahrzeugs in Ansprechen darauf bereitzustellen, dass das Steuerungsmodul ermittelt, dass der Funktionszustand ein geschwächter Zustand ist, und/oder wobei das Steuerungsmodul die Anlassfähigkeit des Startsystems schätzt, indem ein berechneter Funktionszustand mit einem Funktionszustandschwellenwert verglichen wird, wobei der berechnete Funktionszustandswert durch die folgende Formel ermittelt wird:
wobei P b die mittlere Leistungsausgabe der Batterie über einen vorbestimmten Zeitraum ist, P b_new eine mittlere Leistungsausgabe einer neuen Batterie mit einem vollen SOC ist, welche die Maschine erfolgreich anlässt, und P b_lim ein minimaler mittlerer Leistungsausgabewert ist, der von der Batterie benötigt wird, um die Maschine über den vorbestimmten Zeitraum für das jeweilige Startsystem erfolgreich anzulassen, und/oder wobei das Steuerungsmodul ein Batteriesteuerungsmodul umfasst.