DE102010035480B4

DE102010035480B4 - Katalysatortemperatursteuersysteme für Hybridfahrzeuge

Info

Publication number: DE102010035480B4
Application number: DE102010035480.5A
Authority: DE
Inventors: Bryan Nathaniel Roos; Brian Spohn; Halim G. Santoso; Eugene V. Gonze
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2009-09-01
Filing date: 2010-08-26
Publication date: 2021-05-06
Anticipated expiration: 2030-08-27
Also published as: CN102003258A; US20110047981A1; CN102003258B; DE102010035480A1; US8413423B2

Abstract

Katalysatortemperatursteuersystem (42) für ein Hybridfahrzeug mit einer Maschine (12) und einem Elektromotor (16), umfassend:ein Fahrzeugstarterwartungsmodul (44), das auf Grundlage zumindest eines einer Mehrzahl von Fahrzeugzuständen, bevor ein Zündschalter eingeschaltet wird, bestimmt, ob ein Fahrzeugstart erwartet wird;ein Steuermodul (52) für einen elektrisch beheizten Katalysator (EHC) (34), das einen EHC (34) auf Grundlage der Bestimmung aktiviert; undein Leisestart-Überwachungsmodul (46), das bestimmt, ob das Hybridfahrzeug in einem Leisestart-fähigen Zustand ist, in dem das Hybridfahrzeug ausschließlich durch elektrische Leistung einer Batterie (24) betreibbar ist, wobei der EHC (34) beim Fahrzeugstart auf eine erste Vorheiztemperatur erwärmt wird, wenn das Hybridfahrzeug in einem Leisestart-fähigen Zustand ist und die Maschine (12) beim Fahrzeugstart nicht unmittelbar gestartet wird, und wobei der EHC (34) beim Fahrzeugstart auf eine zweite Vorheiztemperatur erwärmt wird, die höher als die erste Vorheiztemperatur ist, wenn das Hybridfahrzeug nicht in einem Leisestart-fähigen Zustand ist und die Maschine (12) beim Fahrzeugstart unmittelbar gestartet wird.

Description

GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein Emissionssteuerungen für Kraftfahrzeuge und insbesondere Katalysatortemperatursteuersysteme für Hybridfahrzeuge.
HINTERGRUND
Die hier vorgesehene Hintergrundbeschreibung dient dem Zweck der allgemeinen Darstellung des Kontextes der Offenbarung. Arbeit der derzeit bezeichneten Erfinder in dem Maße, in dem sie in diesem Hintergrundabschnitt beschrieben ist, wie auch Aspekte der Beschreibung, die sich zum Zeitpunkt der Einreichung nicht anderweitig als Stand der Technik qualifizieren können, sind weder ausdrücklich noch implizit als Stand der Technik gegenüber der vorliegenden Offenbarung zulässig.
Katalytische Wandler werden in Brennkraftmaschinen verwendet, um Emissionen zu reduzieren. Die katalytischen Wandler arbeiten bei erhöhten Temperaturen allgemein effizienter. Wenn eine Maschine gestartet wird, kann der katalytische Wandler möglicherweise bei der Entfernung von Emissionen von dem Abgas so lange nicht effizient sein, bis der katalytische Wandler eine Betriebstemperatur (beispielsweise eine „Anspringtemperatur“) erreicht hat. Die Anspringtemperatur kann eine Temperatur sein, bei der die Umwandlung von Kohlenmonoxid (CO), nicht verbrannten Kohlenwasserstoffen (HC) und Stickoxiden (NO_x) einen Wirkungsgrad von 50 % erreicht.
Während des Maschinenkaltstarts kann ein fettes Kraftstoff/Luft-Gemisch an die Maschine geliefert werden, um die Abgastemperatur zu erhöhen, und das Abgas kann dazu verwendet werden, den katalytischen Wandler zu erwärmen. Daher wird die Maschine während des Maschinenstarts nicht in einer kraftstoffeffizienten Art und Weise betrieben. Während des Maschinenstarts kann ein elektrisch beheizter Katalysator (EHC) aktiviert werden, um zusätzliche Wärme für den katalytischen Wandler bereitzustellen. Der EHC besitzt jedoch ein langsames Ansprechen und kann möglicherweise nicht in der Lage sein, den katalytischen Wandler nach Bedarf schnell zu erwärmen.
Die Druckschrift DE 41 00 133 A1 offenbart ein Katalysatortemperatursteuersystem für ein Fahrzeug mit einem Fahrzeugstarterwartungsmodul und einem Steuermodul für einen EHC. Das Fahrzeugstarterwartungsmodul bestimmt auf Grundlage eines oder mehrerer Fahrzeugzustände, ob ein Fahrzeugstart erwartet wird. Das Steuermodul aktiviert den EHC auf Grundlage der Bestimmung des Fahrzeugstarterwartungsmoduls.
Die Druckschrift WO 2007 / 107 135 A1 beschreibt ein Verfahren zum Starten eines Hybridfahrzeugs. Hierbei werden elektronische Systeme des Hybridfahrzeugs bereits vor dem Starten des Antriebsaggregats aktiviert, damit das Hybridfahrzeug ohne zeitliche Verzögerung in Betrieb genommen werden kann.
Die Druckschrift DE 42 31 711 C2 beschreibt das Vorheizen eines EHZ in Abhängigkeit von dem Ladezustand der Batterie. Sofern die Lademenge der Batterie über einem bestimmten Schwellwert liegt, wird der EHC beim Starten des Fahrzeugs mit Hilfe der Batterie erwärmt. Falls jedoch die Lademenge unter dem Schwellwert liegt, wird der EHC nicht erwärmt, um zu verhindern, dass die Kapazität der Batterie weiter herabgesetzt wird.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein Katalysatortemperatursteuersystem für ein Hybridfahrzeug mit einer Maschine und einem Elektromotor der vorliegenden Offenbarung umfasst ein Fahrzeugstarterwartungsmodul, ein Steuermodul für einen elektrisch beheizten Katalysator (EHC) und ein Leisestart-Überwachungsmodul. Das Fahrzeugstarterwartungsmodul bestimmt auf Grundlage zumindest eines einer Mehrzahl von Fahrzeugzuständen, bevor ein Zündschalter eingeschaltet ist, ob ein Fahrzeugstart erwartet wird. Das EHC-Steuermodul aktiviert einen EHC auf Grundlage der Bestimmung. Das Leisestart-Überwachungsmodul bestimmt, ob das Hybridfahrzeug in einem Leisestart-fähigen Zustand ist, in dem das Hybridfahrzeug ausschließlich durch elektrische Leistung einer Batterie betreibbar ist. Der EHC wird beim Fahrzeugstart auf eine erste Vorheiztemperatur erwärmt, wenn das Hybridfahrzeug in einem Leisestart-fähigen Zustand ist und die Maschine beim Fahrzeugstart nicht unmittelbar gestartet wird. Demgegenüber wird der EHC beim Fahrzeugstart auf eine zweite Vorheiztemperatur erwärmt, die höher als die erste Vorheiztemperatur ist, wenn das Hybridfahrzeug nicht in einem Leisestart-fähigen Zustand ist und die Maschine beim Fahrzeugstart unmittelbar gestartet wird.
Gemäß einem Merkmal umfasst die Mehrzahl von Fahrzeugzuständen zumindest eines aus einem Status von Fahrzeugtüren, einem Status von Türschlössern, einem Status eines Fahrzeugkofferraums, einer Anwesenheit eines Fahrers in einem Fahrzeug, einer Detektion eines Schlüsselanhängers und einem Einsetzen eines Schlüssels in einen Zündschalter.
Gemäß weiteren Merkmalen erzeugt, wenn eine Fahrzeugtür entriegelt ist und keine Anwesenheit einer Person in einem Fahrzeug detektiert wird, der EHC einen ersten Wärmeausgang. Wenn eine Anwesenheit einer Person in dem Fahrzeug detektiert wird, erzeugt der EHC einen zweiten Wärmeausgang, der höher als der erste Wärmeausgang ist.
Das Katalysatortemperatursteuersystem der vorliegenden Offenbarung erwartet einen Fahrzeugstart und verwendet den EHC zur Erwärmung des Katalysators eines katalytischen Wandlers auf Grundlage der Erwartung. Der katalytische Wandler wird vor einem Maschinenstart durch den EHC erwärmt. Daher werden Motorkaltstartemissionen reduziert und eine Kraftstoffwirtschaftlichkeit des Fahrzeugs wird verbessert.
Zusätzlich behält das Katalysatortemperatursteuersystem der vorliegenden Offenbarung die Katalysatortemperatur bei oder oberhalb einer Anspringtemperatur nach dem Fahrzeugstart durch Verwendung des EHC in verschiedenen Fahrzeugbetriebsmoden. Daher ist der Gesamtemissionsausgang des Fahrzeugs reduziert und die Fahrzeugkraftstoffwirtschaftlichkeit ist verbessert.
Weitere Anwendungsbereiche der vorliegenden Offenbarung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung offensichtlich. Es sei zu verstehen, dass die detaillierte Beschreibung und spezifische Beispiele nur zu Zwecken der Veranschaulichung und nicht dazu bestimmt sind, den Schutzumfang der Offenbarung zu beschränken.
Figurenliste
Die vorliegende Offenbarung wird aus der detaillierten Beschreibung und den begleitenden Zeichnungen besser verständlich, in welchen:

1 ein Funktionsblockschaubild eines beispielhaften Hybridfahrzeugs ist, das ein Katalysatortemperatursteuermodul gemäß den Lehren der vorliegenden Offenbarung aufweist;
2 ein Funktionsblockschaubild eines Katalysatortemperatursteuermoduls gemäß den Lehren der vorliegenden Offenbarung ist; und
3A, 3B und 3C ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Steuern der Temperatur eines katalytischen Wandlers gemäß den Lehren der vorliegenden Offenbarung sind.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung ist lediglich beispielhafter Natur und nicht dazu bestimmt, die Offenbarung, ihre Anwendung bzw. Gebräuche zu beschränken. Zu Zwecken der Klarheit sind in den Zeichnungen dieselben Bezugszeichen zur Identifikation ähnlicher Elemente verwendet. Der hier verwendete Begriff „Modul“ betrifft eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine elektronische Schaltung, einen Prozessor (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppe) und Speicher, die ein oder mehrere Software- oder Firmware-Programme ausführen, eine kombinatorische Logikschaltung und/oder andere geeignete Komponenten, die die beschriebene Funktionalität bereitstellen.
Ein Katalysatortemperatursteuermodul gemäß der vorliegenden Offenbarung bestimmt auf Grundlage von Fahrzeugzuständen, ob ein Fahrzeugstart erwartet wird. Die Fahrzeugzustände umfassen, sind jedoch nicht darauf beschränkt, einen Verriegelungsstatus einer Fahrzeugtürverriegelung bzw. eines Fahrzeugtürschlosses, einen geschlossenen Status einer Fahrzeugtür und eines Fahrzeugkofferraums, eine Anwesenheit einer Person in einem Fahrzeug, eine Detektion eines Schlüsselanhängers innerhalb einer vorbestimmten Distanz des Fahrzeugs und ein Einsetzen eines Schlüssels in einen Zündschalter. Wenn der Fahrzeugstart erwartet wird, aktiviert das Katalysatortemperatursteuermodul einen elektrisch beheizten Katalysator (EHC), um einen katalytischen Drei-Wege-Wandler (TWC) zu erwärmen, bevor ein Zündschalter eingeschaltet wird. Daher wird die Maschinenkaltstartperiode verkürzt, übermäßige Emissionen während der Maschinenkaltstartperiode werden reduziert und die Kraftstoffwirtschaftlichkeit wird verbessert.
Nun Bezug nehmend auf 1 umfasst ein Hybridfahrzeug 10 eine Maschine 12 und einen Elektromotor 16. Die Maschine 12 ist mit einer Abtriebswelle 18 verbunden, die Drehleistung an ein Getriebe 20 liefert. Ein Generator 22 wird von der Maschine 12 angetrieben und liefert Ladestrom an eine wiederaufladbare Batterie 24. Der Elektromotor 16 kann auch als ein Generator zur Erzeugung elektrischer Energie funktionieren, die von elektrischen Systemen des Fahrzeugs verwendet und/oder in der Batterie 24 gespeichert wird. Der Elektromotor 16 wandelt elektrische Leistung von der Batterie 24 in mechanische Leistung um. Die mechanische Leistung wird an eine Antriebswelle des Getriebes 20 angelegt. Das Getriebe 20 kombiniert Leistung von der Maschine 12 und dem Elektromotor 16, um Leistung an eine Antriebsachse 25 zu liefern. Die Maschine 12 und der Elektromotor 16 können einen Vortrieb gleichzeitig oder unabhängig bereitstellen.
Das Hybridfahrzeug 10 kann ein Plug-In-Hybrid-Elektrofahrzeug (PHEV) mit Batterien sein, die durch Verbinden eines Steckers mit einer externen elektrischen Energiequelle (nicht gezeigt) wieder aufgeladen werden können. Das PHEV arbeitet allgemein in einem Ladungsabreicherungs-(CD)-Modus beim Start und schaltet auf einen Ladungshalte-(CS)-Modus, wenn die Batterie ihren minimalen Ladezustand (SOC) erreicht. Der SOC ist als der Prozentsatz der vollen Kapazität einer Batterie definiert, der zur weiteren Entladung verfügbar ist.
In dem CD-Modus ist der Fahrzeugbetrieb von Energie von der Batterie 24 mit einer Nettoabnahme des SOC abhängig. In dem CS-Modus ist der SOC niedrig, und sowohl die Maschine 12 als auch die Batterie 24 liefern Leistung an das Hybridfahrzeug 10. In dem CS-Modus wird das Hybridfahrzeug 10 so effizient wie möglich betrieben, ohne dass ermöglicht wird, dass sich der SOC Der Batterie 24 außerhalb eines vorbestimmten schmalen Bereichs bewegen kann.
Zusätzlich zu den CD- und CS-Moden kann das Hybridfahrzeug 10 in einem Ladungszunahme-(CI)-Modus betrieben werden, bei der der Fahrzeugbetrieb von Energie von der Maschine 12 abhängig ist und die Batterie 24 geladen wird. Zusätzlich kann das PHEV in einem gemischten Modus betrieben werden, bei dem die Maschine 12 die Batterie 24 während mittlerer und schwerer Lasten unterstützt.
Die Maschine 12 ist mit einem Abgaskrümmer 26 verbunden. Der Abgaskrümmer 26 lenkt Abgas 28 von der Maschine 12 durch ein Abgasrohr 30 an einen katalytischen Wandler. Nur beispielhaft kann der katalytische Wandler ein katalytischer Drei-Wege-Wandler (TWC) 32 sein. Ein elektrisch beheizter Katalysator (EHC) 34 ist an einem Einlassende des TWC 32 montiert. Der EHC 34 kann eine von dem TWC 32 separate Anordnung sein oder kann integral als Teil des TWC 32 geformt sein.
Während des Maschinenkaltstarts, wenn das Abgas durch den TWC 32 strömt, erwärmt das Abgas allmählich den TWC 32 auf eine Anspringtemperatur. Die „Anspringtemperatur“ ist diejenige Temperatur, bei der die Umwandlung von Kohlenmonoxid (CO), Kohlenwasserstoffen (HC) und Stickoxiden (NO_x) einen Wirkungsgrad von 50 % erreicht hat. Der TWC 32 wird hauptsächlich durch das Abgas 28 erwärmt, wenn die Maschine 12 läuft. Der EHC 34 wird von der Batterie 24 mit Leistung beaufschlagt und kann aktiviert werden, um zusätzliche Wärme an den TWC 32 zu liefern. Zusätzlich kann die Maschine 12 in einem kraftstoffangereicherten Zustand und/oder in einem Spätzündungszustand betrieben werden, um die Temperaturen des Abgases und des TWC 32 schnell zu erhöhen.
Ein TWC-Temperatursensor 36 ist an dem TWC 32 vorgesehen, um die Temperatur (d.h. die Katalysatortemperatur) des TWC 32 zu messen. Ein EHC-Temperatursensor 37 ist an dem EHC 34 vorgesehen, um die Temperatur des EHC 34 zu messen. Ein Steuermodul 40 umfasst ein Katalysatortemperatursteuermodul 42, das die Temperatur des TWC 32 durch Regulieren eines Wärmeausgangs des EHC 34 steuert. Das Katalysatortemperatursteuermodul 42 bestimmt, ob ein Fahrzeugstart erwartet wird, und aktiviert den EHC 34 zum Erwärmen des TWC 32, bevor ein Zündschalter eingeschaltet wird.
Bezug nehmend auf 2 umfasst das Katalysatortemperatursteuermodul 42 ein Fahrzeugstarterwartungsmodul 44, ein Leisestart-Überwachungsmodul 46, ein Wärmeausgangsschätzmodul 48, ein Batteriestatusbestimmungsmodul 50 und ein EHC-Steuermodul 52. Das Fahrzeugstarterwartungsmodul 44 bestimmt, ob ein Fahrzeugstart erwartet wird. Ein „Fahrzeugstart“ betrifft einen Moment oder einen Fahrzeugzustand, wenn ein Zündschalter eingeschaltet wird und ein Anlassermotor startet, um einen Antriebsstrang anzutreiben. In einem Nicht-HybridFahrzeug, bei dem eine Maschine unmittelbar gestartet wird, nachdem ein Zündschalter eingeschaltet wird, kann ein „Fahrzeugstart“ austauschbar mit einem „Maschinenstart“ verwendet werden. In einem Hybridfahrzeug kann jedoch ein „Fahrzeugstart“ von einem „Maschinenstart“ verschieden sein, da die Maschine nicht unmittelbar gestartet werden muss, nachdem der Zündschalter eingeschaltet ist.
Das Fahrzeugstarterwartungsmodul 44 bestimmt beispielsweise auf Grundlage von Signalen von einem Näherungssensor 54, einem Türverriegelungssteuergerät 56, einem Fernsteuergerät 58 und/oder einem Zündschalter 60, ob ein Fahrzeugstart erwartet wird. Der Näherungssensor 54 kann an einem Sitz eines Fahrers vorgesehen werden, um die Anwesenheit eines Fahrers zu detektieren. Alternativ dazu kann der Näherungssensor 54 eine Anwesenheit eines Schlüsselanhängers innerhalb einer vorbestimmten Distanz des Fahrzeugs detektieren.
Mit anderen Worten erwartet das Fahrzeugstarterwartungsmodul 44 einen Fahrzeugstart auf Grundlage von Fahrzeugzuständen, einschließlich, jedoch nicht darauf beschränkt, Verriegelungs- und Entriegelungsstati einer Fahrzeugtürverriegelung, Öffnungs- und Schließstati einer Fahrzeugtür und/oder eines Fahrzeugkofferraums, Anwesenheit oder Abwesenheit eines Fahrers in dem Fahrzeug 10, Detektion eines Schlüsselanhängers innerhalb einer vorbestimmten Distanz des Fahrzeugs und/oder Einsetzen eines Schlüssels in den Zündschalter 60. Nur beispielhaft kann ein Fahrzeugstart erwartet werden, wenn eine Fahrzeugtür offen ist, wenn ein Kofferraum offen ist, wenn eine Fahrzeugtür entriegelt ist, wenn eine Anwesenheit eines Fahrers in einem Fahrersitz detektiert wird oder wenn ein Schlüssel in einem Zündschalter eingesetzt ist. Durch Überwachen der der Stati der Fahrzeugtür(en), des Kofferraums, des Einsetzens des Schlüssels in den Zündschalter oder der Anwesenheit des Fahrers in dem Fahrzeug bestimmt das Fahrzeugstarterwartungsmodul 44, dass ein Fahrzeugstart erwartet wird.
Das Leisestart-Überwachungsmodul 46 überwacht Hybridsystembetriebsbedingungen und Umgebungsbedingungen und bestimmt, ob das Fahrzeug 10 in einem Leisestart-fähigen Zustand ist. Ein „Leisestart-fähiger“ Zustand betrifft einen Zustand, bei dem die Maschine 12 nicht unmittelbar gestartet wird, nachdem ein Schlüssel in dem Zündschalter 60 eingesetzt wird, um den Zündschalter 60 einzuschalten. Das Fahrzeug 10 kann ausschließlich durch elektrische Leistung von der Batterie 24 betrieben werden. Beispielsweise kann der Leisestart-fähige Zustand ähnlich einem Fahrzeugzustand bei einem Auto-Stopp sein. Im Gegensatz dazu kann, wenn das Fahrzeug 10 nicht in einem Leisestart-fähigen Zustand ist, das Fahrzeug 10 nicht ausschließlich durch elektrische Leistung angetrieben werden. Die Maschine 12 startet unmittelbar, nachdem der Zündschalter 60 eingeschaltet ist. Nur beispielhaft darf das Fahrzeug 10 in keinem Leisestart-fähigen Zustand sein, wenn die Umgebungstemperatur gering ist (beispielsweise unter -20°C).
Der Leisestart-fähige Zustand des Fahrzeugs 10 bestimmt die Vorheiztemperatur (oder den Vorheizausgang) des EHC 34. Genauer beeinflusst ein Leisestart-fähiger Zustand des Fahrzeugs 10 eine Bestimmung, ob der EHC 34 eine erste EHC-Vorheiztemperaturstrategie oder eine zweite EHC-Vorheiztemperaturstrategie verwenden sollte. Wenn das Fahrzeug 10 in dem Leisestart-fähigen Zustand ist, wird die Maschine 12 nicht unmittelbar gestartet, nachdem der Zündschalter 60 eingeschaltet ist. Der EHC 34 kann durch die wiederaufladbare Batterie 24 betrieben werden, um den TWC 32 zu erwärmen, bevor der Zündschalter 60 eingeschaltet ist, wenn die Temperatur des TWC 32 niedrig ist (beispielsweise unter der Anspringtemperatur). Da die Maschine 12 nicht unmittelbar gestartet wird, nachdem der Zündschalter geschaltet ist, um Abgas an den TWC 32 zu liefern, besitzt der EHC 34 relativ mehr Zeit zur Erwärmung des Katalysators des TWC 32. Daher wird die erste EHC-Vorheiztemperaturstrategie verwendet, und der EHC wird auf eine erste Vorheiztemperatur erwärmt.
Wenn das Fahrzeug 10 nicht in dem Leisestart-fähigen Zustand ist, wird die Maschine 12 unmittelbar gestartet, nachdem der Zündschalter 60 eingeschaltet ist. Die Maschine 12 startet, um Abgas unmittelbar nach dem Fahrzeugstart zu erzeugen. Der EHC 34 besitzt relativ wenig Zeit zur Erwärmung des Katalysators des TWC 32 auf die Anspringtemperatur vor dem Maschinenstart. Aufgrund von Zeitbeschränkungen in Verbindung mit der Erwärmung des EHC wird die zweite EHC-Vorheiztemperaturstrategie verwendet und der EHC 34 wird auf eine zweite Vorheiztemperatur erwärmt, die höher als die erste Vorheiztemperatur ist. Daher wird der EHC 34 früher auf eine höhere Vorheiztemperatur vorgeheizt und auf der höheren Vorheiztemperatur für eine längere Zeitdauer beibehalten. Der EHC 34 kann während des Fahrzeugstarts zum Sparen von Energieleistung für einen effizienteren Gebrauch deaktiviert werden, nachdem der Antriebsstrang warm ist.
Das Batteriestatusbestimmungsmodul 50 bestimmt einen Ladezustand (SOC) der Batterie 24. Das Batteriestatusbestimmungsmodul 50 kann verschiedene Signale erzeugen, die Ladeniveaus angeben, die verschiedenen Betriebsmoden entsprechen, einschließlich, jedoch nicht darauf beschränkt, CS-Modus, CD-Modus und CI-Modus.
Das Wärmeausgangsschätzmodul 48 schätzt den Wärmeausgang des EHC 34 zur Erwärmung des TWC 32 auf Grundlage der Fahrzeugzustände und des SOC. Das Wärmeausgangsschätzmodul 48 umfasst ein Vorheizschätzmodul 62 und ein Beibehaltungserwärmungsschätzmodul 64. Das Vorheizschätzmodul 62 schätzt einen Soll-Vorheizausgang des EHC 34, wenn der TWC 32 eine Temperatur (d.h. Katalysatortemperatur) besitzt, die geringer als die Anspringtemperatur ist. Das Wärmeausgangsschätzmodul 48 kann mit dem TWC-Temperatursensor 36, dem EHC-Temperatursensor 36, einem Hybridsystemtemperatursensor 51 und einem Umgebungstemperatursensor 53 kommunizieren. Signale von diesen Temperatursensoren 36, 37, 51 und 53 beeinflussen auch die Schätzung des Wärmeausgangs während der Vorheizstufe oder der Beibehaltungserwärmungsstufe .
Verschiedene Fahrzeugzustände geben verschiedene Wahrscheinlichkeiten eines Fahrzeugstarts an. Wenn beispielsweise ein Kofferraum oder eine Türe offen ist, kann ein Fahrzeugstart wahrscheinlich, jedoch nicht bevorstehend sein. Das Vorheizschätzmodul 62 schätzt einen ersten Wärmeausgang, und der EHC 34 kann auf eine erste Vorheiztemperatur, beispielsweise 100°C, unter Verwendung der ersten EHC-Vorheiztemperaturstrategie mit Leistung beaufschlagt werden. Wenn eine Anwesenheit einer Person in dem Sitz eines Fahrers detektiert wird, kann der Fahrzeugstart bevorstehen. Das Vorheizschätzmodul 62 schätzt einen zweiten Wärmeausgang, und der EHC 34 kann auf eine zweite Vorheiztemperatur, beispielsweise 300°C, unter Verwendung der zweiten EHC-Vorheiztemperaturstrategie mit Leistung beaufschlagt werden. Der zweite Vorheizausgang/ die zweite Vorheiztemperatur ist höher als der erste Vorheizausgang/ die erste Vorheiztemperatur.
Das Beibehaltungserwärmungsschätzmodul 64 schätzt einen Soll-Beibehaltungswärmeausgang des EHC 34 zur Beibehaltung der Temperatur des TWC 32 bei oder oberhalb der Anspringtemperatur, nachdem der TWC 32 die Anspringtemperatur erreicht hat. Nur beispielhaft kann, nachdem die Maschine 12 für eine Dauer gelaufen ist und die Batterie 24 geladen worden ist, die Maschine 12 abgeschaltet werden, um den Kraftstoffverbrauch zu reduzieren. In diesem Fall kann der TWC 32 bei einer Temperatur gleich oder oberhalb der Anspringtemperatur sein. Nachdem die Maschine 12 die Lieferung des Abgases stoppt, kann der TWC 32 heruntergekühlt werden. Daher kann, nachdem die Maschine 12 abgeschaltet ist, der EHC 34 aktiviert werden, um den TWC 32 zu erwärmen und die Temperatur des TWC 32 bei oder oberhalb der Anspringtemperatur beizubehalten. Der Wärmeausgang des EHC 34 zur Beibehaltungserwärmung hängt von dem SOC der Batterie ab. Der SOC bestimmt, wann die Maschine 12 wieder gestartet wird.
Das Beibehaltungswärmeschätzmodul 64 umfasst ein SOC-Lernmodul 66, das den Beibehaltungswärmeausgang des EHC 34 auf Grundlage des SOC schätzt. Das SOC-Lernmodul 66 wird aktiviert, wenn der Zündschalter 60 immer noch eingeschaltet ist, die Maschine 12 jedoch ausgeschaltet ist. Das SOC-Lernmodul 66 kann den Soll-Wärmeausgang des EHC 34 und die Aktivierungsdauer des EHC 34 bestimmen.
Wenn beispielsweise das Fahrzeug 10 in dem CD-Modus ist, wird das Fahrzeug 10 wahrscheinlicher nur elektrische Leistung für eine längere Dauer zwischen dem gegenwärtigen Maschinenabschaltereignis und dem nächsten Maschineneinschaltereignis verwenden. Daher schätzt das Beibehaltungserwärmungsschätzmodul 64 einen relativ großen Wärmeausgang (d.h. den ersten Beibehaltungswärmeausgang) des EHC 34. Wenn das Fahrzeug 10 nahe einem Übergangspunkt zwischen dem CD-Modus und dem CS-Modus ist, bestimmt das Beibehaltungserwärmungsschätzmodul 64 ein mittleres Niveau an Wärmeausgang (d.h. den zweiten Beibehaltungswärmeausgang) des EHC 34. Nachdem das Fahrzeug 10 zu dem CS-Modus gewechselt ist, schätzt das Beibehaltungserwärmungsschätzmodul 64 ein relativ geringeres Niveau an Wärmeausgang (d.h. den dritten Beibehaltungswärmeausgang). Der erste Beibehaltungswärmeausgang ist größer als der zweite Beibehaltungswärmeausgang. Der zweite Beibehaltungswärmeausgang ist größer als der dritte Beibehaltungswärmeausgang. Das EHC-Steuermodul 52 aktiviert den EHC 34 und regelt den Beibehaltungswärmeausgang des EHC 34 dementsprechend (beispielsweise durch Steuerung der Aktivierungsperiode). Je früher das nächste Maschinenstartereignis stattfindet, um so geringer ist der Beibehaltungswärmeausgang.
Nun Bezug nehmend auf die 3A, 3B und 3C startet bei Schritt 82 ein Verfahren 80 zur Steuerung der Temperatur des katalytischen Wandlers. Das Fahrzeugstarterwartungsmodul 44 bestimmt bei Schritt 84, ob ein Fahrzeugstart erwartet wird, indem die Fahrzeugzustände überwacht werden. Wenn der Fahrzeugstart bei Schritt 84 erwartet wird, bestimmt das Batteriestatusbestimmungsmodul 50 bei Schritt 86, ob der SOC der Batterie nahe einem CS-Modus ist. Wenn der SOC nahe dem CS-Modus ist, deaktiviert das EHC-Steuermodul 52 den EHC 34 bei Schritt 88. Das Katalysatortemperatursteuermodul 42 bestimmt bei Schritt 90 dass, wenn die Maschine 12 gestartet wird, der TWC 32 ausschließlich durch das Abgas erwärmt wird.
Wenn der SOC der Batterie 24 bei Schritt 86 nicht nahe dem CS-Modus ist, bestimmt das Fahrzeugstarterwartungsmodul 44 bei Schritt 92, ob ein Fernstart aktiviert ist. Wenn der Fernstart bei Schritt 92 aktiviert ist, endet das Verfahren 80 bei Schritt 130. Die Katalysatortemperatursteuerung für einen Fahrzeugstart durch ein Fernsteuergerät ist in der ebenfalls anhängigen U.S. Anmeldung Nr. 12/392,438 (General Motors Nr. P006793-PTH-RRM) offenbart, die auf den vorliegenden Anmelder angemeldet und nicht durch die vorliegende Offenbarung abgedeckt ist.
Wenn bei Schritt 92 der Fernstart nicht aktiviert ist, bestimmt das Wärmeausgangsschätzmodul 48 bei Schritt 94, ob die Katalysatortemperatur (d.h. die Temperatur des TWC 32) unter einer Schwellentemperatur (beispielsweise der Anspringtemperatur) liegt. Wenn die Katalysatortemperatur bei Schritt 94 nicht unter der Schwellentemperatur liegt, fährt das Verfahren 80 mit Schritt 116 fort. Wenn die Katalysatortemperatur unterhalb der Schwellentemperatur liegt, bestimmt das Leisestart-Überwachungsmodul 46 bei Schritt 96, ob das Fahrzeug 10 in einem Leisestart-fähigen Zustand ist. Wenn das Fahrzeug 10 bei Schritt 96 in einem Leisestart-fähigen Zustand ist, wird die Maschine 12 nicht unmittelbar gestartet, um den TWC zu erwärmen, nachdem der Zündschalter 60 eingeschaltet ist. Der EHC 34 wird unter Verwendung der Hybridbatterie bei Schritt 98 auf eine erste Vorheiztemperatur (beispielsweise 100°C) mit Leistung beaufschlagt.
Das Fahrzeugstarterwartungsmodul 44 überwacht kontinuierlich den Fahrzeugzustand, bis der Zündschalter 60 eingeschaltet ist. Wenn das Fahrzeugstarterwartungsmodul 44 bei Schritt 100 ein Signal von dem Näherungssensor 54 empfängt, das die Anwesenheit eines Fahrers in dem Sitz eines Fahrers angibt, wird der EHC 34 bei Schritt 102 auf eine zweite Vorheiztemperatur (beispielsweise 300°C) mit Leistung beaufschlagt, um einen höheren Wärmeausgang bereitzustellen.
Wenn das Fahrzeug 10 bei Schritt 96 nicht in einem Leisestart-fähigen Zustand ist, wird die Maschine 12 unmittelbar gestartet, nachdem der Zündschalter 60 eingeschaltet ist. Der EHC 34 wird bei Schritt 102 auf die zweite Temperatur mit Leistung beaufschlagt, um einen höheren Wärmeausgang bereitzustellen.
Wenn bei Schritt 100 keine Anwesenheit eines Fahrers detektiert wird, bestimmt das Fahrzeugstarterwartungsmodul 44 bei Schritt 104, ob der Schlüssel in den Zündschalter 60 eingesetzt ist. Wenn bei Schritt 104 der Schlüssel in den Zündschalter 60 eingesetzt ist, fährt das Verfahren 80 mit Schritt 102 fort und der EHC 34 wird auf die zweite Temperatur mit Leistung beaufschlagt, um einen höheren Wärmeausgang bereitzustellen. Wenn der Schlüssel bei Schritt 104 nicht in den Zündschalter 60 eingesetzt wird, wartet das Katalysatortemperatursteuermodul 42 bei Schritt 106 eine erste vorbestimmte Zeit (nur beispielhaft 3 Minuten) für das weitere Ansprechen von dem Fahrer ab. Wenn das Fahrzeugstarterwartungsmodul 44 bei Schritt 108 ein Signal von dem Türverriegelungssteuergerät 56 empfängt, das eine Türverriegelungsanforderung angibt, deaktiviert das EHC-Steuermodul 52 bei Schritt 112 den EHC 34. Wenn bei Schritt 108 kein Signal, das die Türverriegelungsanforderung angibt, empfangen wird, fährt das Fahrzeugstarterwartungsmodul 44 fort, die Fahrzeugzustände zu überwachen. Wenn kein weiteres Ansprechen des Fahrers innerhalb einer zweiten vorbestimmten Zeit bei Schritt 110 empfangen wird, fährt das Verfahren 80 zu Schritt 112 fort, um den EHC 34 zu deaktivieren.
Zurück zu Schritt 102 setzt, nachdem der EHC 34 auf die zweite Vorheiztemperatur zur Bereitstellung eines höheren Wärmeausgangs aufgrund der Detektion einer Anwesenheit eines Fahrers in dem Fahrzeug mit Leistung beaufschlagt wird, das Fahrzeugstarterwartungsmodul 44 bei Schritt 116 eine Überwachung fort, ob der Zündschalter 60 eingeschaltet ist. Wenn der Zündschalter 60 bei Schritt 116 nicht eingeschaltet ist, fährt das Verfahren 80 zu Schritt 106, um ein weiteres Ansprechen von dem Fahrer abzuwarten. Wenn der Zündschalter 60 bei Schritt 114 eingeschaltet ist, fährt das Verfahren 80 zu Schritt 116.
Wenn die Maschine 12 bei Schritt 116 gestartet wird, bestimmt das Wärmeausgangsschätzmodul 48 bei Schritt 118, dass eine Erwärmung des TWC 32 durch die Maschine 12 und den EHC 34 mit voller Leistung durchgeführt wird. Das Verfahren 80 fährt dann mit Schritt 126 fort. Wenn die Maschine 12 bei Schritt 116 nicht gestartet wird, aktiviert das Beibehaltungserwärmungsschätzmodul 64 bei Schritt 120 das SOC-Lernmodul 66. Das SOC-Lernmodul 66 schätzt bei Schritt 122 den Beibehaltungswärmeausgang. Das EHC-Steuermodul 52 steuert den EHC 34 bei Schritt 124, um die Soll-Beibehaltungswärme bereitzustellen.
Das Fahrzeugstarterwartungsmodul 44 setzt bei Schritt 126 eine Bestimmung fort, ob der Zündschalter 60 ausgeschaltet ist. Wenn der Zündschalter 60 bei Schritt 126 nicht ausgeschaltet ist, fährt das Verfahren 80 zurück zu Schritt 116. Wenn der Zündschalter 60 bei Schritt 126 ausgeschaltet ist, wird bei Schritt 128 das Katalysatortemperatursteuermodul 42 deaktiviert. Das Verfahren 80 endet bei Schritt 130.
Bezug nehmend auf 3C startet bei Schritt 142 das Verfahren 140 zur Bestimmung der Beibehaltungserwärmung durch das SOC-Lernmodul 66. Bei Schritt 144 überwacht das Batteriestatusbestimmungsmodul 50 den SOC bei Schritt 144. Wenn das Fahrzeug 10 bei Schritt 146 in dem CD-Modus ist, schätzt das Beibehaltungserwärmungsschätzmodul 64 bei Schritt 148 einen ersten Beibehaltungswärmeausgang, der einer ersten Beibehaltungserwärmungsperiode entspricht. Wenn das Fahrzeug 10 bei Schritt 146 nicht in dem CD-Modus ist, bestimmt das Batteriestatusbestimmungsmodul 50 bei Schritt 150, ob sich das Fahrzeug in dem CD/CS-Wechselmodus befindet. Wenn das Fahrzeug 10 in dem CD/CS-Wechselmodus ist, schätzt das Beibehaltungserwärmungsschätzmodul 64 bei Schritt 152 einen zweiten Beibehaltungswärmeausgang, der einer zweiten Beibehaltungserwärmungsperiode entspricht. Wenn das Fahrzeug 10 nicht in dem CD/CS-Modus ist, befindet sich das Fahrzeug 10 in dem CS-Modus. Das Beibehaltungserwärmungsschätzmodul 64 schätzt bei Schritt 154 einen dritten Beibehaltungswärmeausgang, der einer dritten Beibehaltungserwärmungsperiode entspricht. Der erste Beibehaltungswärmeausgang ist größer als der zweite Beibehaltungswärmeausgang, und der zweite Beibehaltungswärmeausgang ist größer als der dritte Beibehaltungswärmeausgang. Die erste Beibehaltungserwärmungsperiode ist länger als die zweite Beibehaltungserwärmungsperiode. Die zweite Beibehaltungserwärmungsperiode ist länger als die dritte Beibehaltungserwärmungsperiode. Das Verfahren 140 kehrt zu Schritt 144 zurück, um den SOC kontinuierlich zu überwachen.
Der Fachmann kann nun aus der vorhergehenden Beschreibung erkennen, dass die breiten Lehren der Offenbarung in einer Vielzahl von Formen ausgeführt werden können. Daher sei, während diese Offenbarung bestimmte Beispiele aufweist, der wahre Schutzumfang der Offenbarung nicht so beschränkt, da andere Abwandlungen dem Fachmann nach einem Studium der Zeichnungen, der Beschreibung und der folgenden Ansprüche offensichtlich werden.

Claims

Katalysatortemperatursteuersystem (42) für ein Hybridfahrzeug mit einer Maschine (12) und einem Elektromotor (16), umfassend: ein Fahrzeugstarterwartungsmodul (44), das auf Grundlage zumindest eines einer Mehrzahl von Fahrzeugzuständen, bevor ein Zündschalter eingeschaltet wird, bestimmt, ob ein Fahrzeugstart erwartet wird; ein Steuermodul (52) für einen elektrisch beheizten Katalysator (EHC) (34), das einen EHC (34) auf Grundlage der Bestimmung aktiviert; und ein Leisestart-Überwachungsmodul (46), das bestimmt, ob das Hybridfahrzeug in einem Leisestart-fähigen Zustand ist, in dem das Hybridfahrzeug ausschließlich durch elektrische Leistung einer Batterie (24) betreibbar ist, wobei der EHC (34) beim Fahrzeugstart auf eine erste Vorheiztemperatur erwärmt wird, wenn das Hybridfahrzeug in einem Leisestart-fähigen Zustand ist und die Maschine (12) beim Fahrzeugstart nicht unmittelbar gestartet wird, und wobei der EHC (34) beim Fahrzeugstart auf eine zweite Vorheiztemperatur erwärmt wird, die höher als die erste Vorheiztemperatur ist, wenn das Hybridfahrzeug nicht in einem Leisestart-fähigen Zustand ist und die Maschine (12) beim Fahrzeugstart unmittelbar gestartet wird.
Katalysatortemperatursteuersystem (42) nach Anspruch 1, wobei die Mehrzahl von Fahrzeugzuständen zumindest eines aus einem Status von Fahrzeugtüren, einem Status von Türschlössern, einem Status eines Fahrzeugkofferraums, einer Anwesenheit eines Fahrers in einem Fahrzeug, einer Detektion eines Schlüsselanhängers und einem Einsetzen eines Schlüssels in einen Zündschalter aufweist.
Katalysatortemperatursteuersystem (42) nach Anspruch 2, ferner umfassend ein Wärmeausgangsschätzmodul (48), das einen Soll-Vorheizausgang des EHC (34) auf Grundlage der Fahrzeugzustände schätzt.
Katalysatortemperatursteuersystem (42) nach Anspruch 3, wobei, wenn eine Fahrzeugtür entriegelt ist und die Anwesenheit einer Person in einem Fahrzeug nicht detektiert ist, der EHC (34) einen ersten Vorheizausgang erzeugt, und wobei, wenn eine Anwesenheit einer Person in dem Fahrzeug detektiert ist, der EHC (34) einen zweiten Vorheizausgang erzeugt, der höher als der erste Vorheizausgang ist.
Katalysatortemperatursteuersystem (42) nach Anspruch 1, ferner mit einem Batterieladezustandsbestimmungsmodul (50), das einen Ladezustand (SOC) der Batterie (24) bestimmt.
Katalysatortemperatursteuersystem (42) nach Anspruch 5, wobei das EHC-Steuermodul (52) den EHC (34) auf Grundlage des SOC der Batterie (24) aktiviert.
Katalysatortemperatursteuersystem (42) nach Anspruch 6, wobei das EHC-Steuermodul (52) den EHC (34) deaktiviert, wenn sich der SOC einem minimalen Ladezustand nähert.
Katalysatortemperatursteuersystem (42) nach Anspruch 6, wobei das EHC-Steuermodul (52) den EHC (34) aktiviert, wenn der SOC über einem minimalen Ladezustand liegt.