DE102010048151B4 - Verfahren zum Optimieren einer Maschinenleerlaufdrehzahl in einem Fahrzeug und Fahrzeug - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Optimieren einer Maschinenleerlaufdrehzahl in einem Fahrzeug (10), das eine Maschine (12), eine Motor-Generatoreinheit (MGU) (26) und ein Energiespeicherungssystem (ESS) (25) aufweist, wobei das Verfahren umfasst, dass:
ein Satz von Betriebswerten des Fahrzeugs (10) ermittelt wird, der umfasst: eine elektrische Last an der MGU (26), eine Drehmomentkapazität der MGU (26), eine Temperatur der MGU (26), eine Effizienz der MGU (26) und einen Ladungszustand (SOC) des ESS (25);
ein Satz von Maschinendrehzahlwerten anhand des Satzes von Betriebswerten des Fahrzeugs (10) berechnet wird; und
ein Controller (37) die Maschinenleerlaufdrehzahl anhand des Satzes von Maschinendrehzahlwerten anweist,
wobei entsprechende Werte in dem Satz von Maschinendrehzahlwerten jeweils basierend auf der Temperatur der MGU (26), der Betriebseffizienz der MGU (26) und der elektrischen Last an der MGU (26) separat berechnet werden; und
wobei ein maximaler Drehzahlwert aus dem Satz von Maschinendrehzahlwerten ausgewählt wird.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen eine Steuerung eines elektrischen Leistungsflusses an Bord eines Fahrzeugs und insbesondere ein Verfahren und ein System zum Optimieren einer Maschinenleerlaufdrehzahl in einem Fahrzeug mit einer Autostopp/Autostart-Funktionalität.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Bestimmte Fahrzeugausgestaltungen, die Hybridelektrofahrzeuge (HEV) umfassen, können selektiv verschiedene Energiequellen verwenden, um die Kraftstoffeffizienz zu optimieren. Für den Antrieb kann ein HEV mit einem Vollhybrid-Antriebsstrang entweder einen oder beide von einer Brennkraftmaschine und einem Hochspannungs-Energiespeicherungssystem (HV-ESS) verwenden. Das heißt, dass ein typisches Voll-HEV elektrisch angetrieben werden kann, üblicherweise unmittelbar nach dem Start des HEV und bei relativ niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten. Eine oder mehrere HV-Motor/Generatoreinheiten (MGU) können alternierend Leistung aus dem ESS ziehen und Leistung an dieses liefern, wie es erforderlich ist. Bei dem Start oder oberhalb einer Schwellenwertdrehzahl kann die Maschine unter Verwendung der MGU oder eines kleineren Hilfs-Anlassermotors neu gestartet werden und anschließend mit einem Getriebe in Eingriff gebracht werden, um das erforderliche Antriebsdrehmoment für das Fahrzeug an einen Satz von Antriebsrädern zu liefern.
  • Im Gegensatz zu dem Vollhybrid-Antriebsstrang fehlt einem Mildhybrid-Antriebsstrang typischerweise die Fähigkeit, das Fahrzeug mit rein elektrischen Mitteln anzutreiben, es behält aber trotzdem bestimmte Schlüssel-Ausgestaltungsmerkmale des Vollhybrid-Antriebsstrangs bei, z.B. die Fähigkeit des regenerativen Bremsens zum Wiederaufladen des ESS unter Verwendung der MGU wie auch die Fähigkeit, die Maschine im Leerlauf selektiv herunterzufahren oder abzuschalten. Die Fähigkeit eines HEV, die Maschine selektiv herunterzufahren und neu zu starten, wenn sich das Fahrzeug im Stillstand befindet und/oder wenn es in einem stabilisierten Fahrmodus bei niedriger Geschwindigkeit arbeitet, liefert relativ zu herkömmlichen Fahrzeugausgestaltungen einen Kraftstoff sparenden Vorteil. Die Ausführung eines Autostopps kann jedoch nicht unter allen Umständen effizient sein, und daher kann die Maschine eines HEV unter bestimmten Betriebsbedingungen mit Kraftstoff versorgt bleiben und im Leerlauf betrieben werden.
  • In der DE 103 36 758 A1 sind ein Verfahren und ein Fahrzeug beschrieben, bei denen eine Leelaufdrehzahl in einem Antriebsstrang des Fahrzeugs geregelt wird, indem ein benötigtes Drehmoment berechnet wird und entweder eine Drehzahl einer Brennkraftmaschine oder die Drehzahl eines Elektromotors entsprechend geregelt wird.
  • Die DE 10 2007 059 869 A1 beschreibt ein Verfahren und ein Fahrzeug, bei denen eine Leerlaufdrehzahl einer Brennkraftmaschine anhand einer Vorsteuerung eingestellt wird und bei Drehzahlschwankungen der Brennkraftmaschine zusätzlich ein Elektromotor angesteuert wird.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Optimieren einer Maschinenleerlaufdrehzahl in einem Fahrzeug mit Brennkraftmaschine und Motor-Generatoreinheit (MGU) zu schaffen, um den Kraftstoffverbrauch der Brennkraftmaschine zu verringern, wenn kein Autostoppereignis ausgelöst wird.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 4 gelöst.
  • Dementsprechend wird ein Verfahren zum Optimieren einer Maschinenleerlaufdrehzahl in einem Fahrzeug mit der Start/Stopp-Funktionalität der Maschine geschaffen, die oben erwähnt wurde. Ein solches Fahrzeug kann als ein Hybridelektrofahrzeug (HEV) ausgebildet sein, und es kann eine Hochspannungs-Motor-Generatoreinheit (HV-MGU) umfassen, die ausgebildet ist, um das automatische Starten der Maschine nach einem Autostoppereignis zu unterstützen. Das Verfahren kann in der Form eines Algorithmus verkörpert werden, und es kann automatisch mittels eines fahrzeugeigenen Controllers ausgeführt werden, um die Maschinenleerlaufdrehzahl zu optimieren, wenn ein Autostoppereignis nicht angewiesen wird.
  • Die Ausführung des Algorithmus weist derart Maschinenleerlaufdrehzahlen an, dass die MGU bei einer ausreichenden Drehzahl arbeitet, um elektrische Anforderungen an Bord des Fahrzeugs zu erfüllen, während zu derselben Zeit die Drehzahlanforderung für die thermische und elektrische Effizienz, Anforderungen bezüglich Geräusch, Vibration und Rauheit (NVH-Anforderungen) und die Maschinenleerlaufstabilität optimiert werden. Der Algorithmus verwendet eine niedrige Leerlaufdrehzahl und einen Betriebspunkt der MGU, um die Kraftstoffverwendung bezogen auf die elektrische Last an der MGU zu optimieren.
  • Der Algorithmus schafft einen Optimalwertmechanismus (Feed-Forward-Mechanismus) für einen Einstellpunkt einer Leerlaufdrehzahlsteuerung in Erwartung von MGU-Leerlauflastanforderungen, anstatt dass auf Maschinendrehzahlfluktuationen, die durch eine Last hervorgerufen werden, in der Weise von typischen Drehzahlsteuereinrichtungen reagiert wird. Die MGU-Temperatur wird überwacht, und die Maschinendrehzahl wird angepasst, wenn ein Verringern der Temperatur zu einer Unfähigkeit der MGU führen würde, die Leerlauflastanforderungen zu erfüllen. Es wird daher eine Maschinendrehzahl angestrebt, die zu einem optimierten Systembetrieb basierend auf der elektrischen Effizienz der MGU führt.
  • Insbesondere wird ein Verfahren zum Optimieren einer Maschinenleerlaufdrehzahl in einem Fahrzeug mit einer Maschine, einer MGU und einem ESS geschaffen. Das Verfahren umfasst, dass beispielsweise durch ein Detektieren von Daten oder durch Bezugnahme auf aufgezeichnete oder ansonsten verfügbare Daten ein Satz von Betriebswerten des Fahrzeugs ermittelt wird, der eine elektrische Last an der MGU, z.B. ein Hilfsleistungsmodul (APM) oder eine andere HV- oder Hilfs-Elektroeinrichtung, ein Drehmomentleistungsvermögen oder eine Drehmomentkapazität der MGU, eine Temperatur der MGU, eine Effizienz der MGU und/oder einen Ladungszustand (SOC) des ESS umfasst, und dass anschließend ein Satz von Maschinendrehzahlwerten anhand des Satzes von Betriebswerten des Fahrzeugs berechnet wird. Das Verfahren umfasst auch, dass ein Controller verwendet wird, um die Maschinenleerlaufdrehzahl anhand des Satzes von Maschinendrehzahlwerten anzuweisen. Das Verfahren umfasst ferner, dass entsprechende Werte in dem Satz von Maschinendrehzahlwerten jeweils basierend auf der Temperatur der MGU, der Betriebseffizienz der MGU und der elektrischen Last separat berechnet werden und dass anschließend ein maximaler Drehzahlwert aus dem Satz von Maschinendrehzahlwerten ausgewählt wird.
  • Hierin wird auch ein Fahrzeug geschaffen, das eine Maschine, eine MGU und einen Controller aufweist. Der Controller weist einen Algorithmus auf, um das oben beschriebene Verfahren auszuführen, wobei der Algorithmus durch den Controller automatisch ausgeführt wird, um die Maschinenleerlaufdrehzahl zu optimieren.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
    • 1 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs, das einen Controller mit einem Optimierungsalgorithmus für eine Maschinenleerlaufdrehzahl aufweist;
    • 2 ist ein graphisches Flussdiagramm, das den Algorithmus beschreibt, der mit dem in 1 gezeigten Fahrzeug verwendbar ist; und
    • 3 ist ein Satz von Drehmomentkurven für das in 1 gezeigte Fahrzeug.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Auf die Zeichnungen Bezug nehmend, in denen gleiche Bezugszeichen überall in den verschiedenen Figuren gleichen oder ähnlichen Komponenten entsprechen, zeigt 1 ein Fahrzeug 10, das eine Maschine (E) 12 mit einer Autostopp/Autostart-Funktionalität aufweist, wie sie oben erläutert wurde. Das Fahrzeug 10, das als ein Hybridelektrofahrzeug (HEV) ausgebildet sein kann, wie es gezeigt ist, weist einen Controller (C) 37 auf, der ausgebildet ist, um ein Autostoppereignis während des Fahrzeugleerlaufs oder dann auszuführen, wenn unterhalb einer Schwellenwertdrehzahl gearbeitet wird, und um ein Autostartereignis auszuführen, wenn ein Maschinenantrieb erneut erforderlich ist. Der Controller 37 ist auch ausgebildet, um das Vorhandensein von vorbestimmten Betriebsbedingungen zu ermitteln und um die Ausführung des Autostoppereignisses unter diesen Bedingungen zu verhindern oder zu verzögern. Wenn der Autostopp auf diese Weise verhindert wird, läuft die Maschine 12 bei einer Maschinenleerlaufdrehzahl (NE, Leerlauf) im Leerlauf, die durch den Controller 37 ermittelt wird, wie unten dargelegt wird.
  • Der Controller 37 ist mit einem Algorithmus 100 programmiert oder hat Zugriff auf diesen, wobei dessen Ausführung ein Verfahren zum Optimieren einer Maschinenleerlaufdrehzahl des Fahrzeugs 10 schafft, wobei der Algorithmus unten unter Bezugnahme auf 2 im Detail erläutert wird. Das Fahrzeug 10 weist ein Gaspedal 15 mit einer detektierbaren Pedalposition (Pfeil PX) auf, wobei die Pedalposition als ein verfügbares Eingangssignal an den Controller 37 übertragen und/oder durch diesen gelesen wird, um zu ermitteln, wann das Autostopp/Autostart-Ereignis ausgelöst, freigegeben oder verhindert werden soll. Der Controller 37 weist einen Satz von kalibrierten Nachschlagetabellen 60, 70 und 80 auf oder hat Zugriff auf diese, wie unten unter Bezugnahme auf 2 beschrieben ist.
  • Die Maschine 12 weist eine Kurbelwelle (nicht gezeigt) und ein Ausgangselement 20 auf. Ein Getriebe (T) 14 des Fahrzeugs 10 weist ein Eingangselement 22 und ein Ausgangselement 24 auf. Das Ausgangselement 20 der Maschine 12 kann mittels eines Drehmomentübertragungsmechanismus oder einer Kupplungseinrichtung 18 mit dem Eingangselement 22 selektiv verbunden werden. Das Getriebe 14 kann als ein elektrisch variables Getriebe (EVT) oder als ein beliebiges anderes geeignetes Getriebe ausgebildet sein, das in der Lage ist, ein Antriebsdrehmoment mittels des Ausgangselements 24 auf einen Satz von Straßenrädern 16 zu übertragen. Das Ausgangselement 24 des Getriebes 14 rotiert bei einer Ausgangsdrehzahl (NO) in Ansprechen auf eine Drehzahlanforderung, die letztendlich durch den Controller 37 mittels des Pedals 15 ermittelt wird.
  • Das Fahrzeug 10 kann eine Hochspannungs-Elektromotor/Generatoreinheit (HV-MGU) 26 aufweisen, wie beispielsweise einen mehrphasigen Elektromotor bei ungefähr 60 Volt bis ungefähr 300 Volt oder mehr, was von der erforderlichen Ausgestaltung abhängt. Die MGU 26 kann mit einer HV-Batterie oder einem Energiespeicherungssystem (ESS) 25 mittels eines HV-Gleichstrombusses (HV-DC-Busses) 29, eines Spannungswandler- oder Leistungswandlermoduls (PIM) 27 und eines HV-Wechselstrombusses (HV-AC-Busses) 29A verbunden sein. Das ESS 25 kann unter Verwendung der MGU 26 selektiv wieder aufgeladen werden, wenn die MGU in ihrer Eigenschaft als ein Generator arbeitet, beispielsweise durch ein Aufnehmen von Energie während eines Ereignisses des regenerativen Bremsens.
  • Während des Normalbetriebs des Fahrzeugs 10 kann die MGU 26 verwendet werden, um einen Riemen 23 der Maschine 12 oder ein anderes geeignetes Teilstück von dieser selektiv zu drehen, wodurch die Maschine während eines Autostartereignisses angekurbelt wird, wie unten dargelegt wird. Das Fahrzeug 10 kann auch ein Hilfsleistungsmodul (APM) 28 aufweisen, z.B. einen DC-DC-Leistungswandler, der mit dem ESS 25 mittels des DC-Busses 29 elektrisch verbunden ist. Das APM 28 kann auch mit einer Hilfsbatterie (AUX) 41, z.B. einer 12-Volt-DC-Batterie, mittels eines Niederspannungsbusses (LV-Busses) 19 elektrisch verbunden und ausgebildet sein, um ein oder mehrere Hilfssysteme (AUX-Systeme) 45 an Bord des Fahrzeugs 10 mit Energie zu versorgen.
  • Weiter auf 1 Bezug nehmend, kann der Controller 37 als eine einzelne Steuereinrichtung oder als eine verteilte Steuereinrichtung ausgebildet sein, die mit jeder bzw. jedem von der Maschine 12, der MGU 26, dem ESS 25, dem APM 28, dem PIM 27 und der Hilfsbatterie 41 mittels eines Steuerkanals 51 elektrisch verbunden oder auf andere Weise in elektrische Verbindung gesetzt ist, wie es durch die gestrichelten Linien dargestellt ist. Der Steuerkanal 51 kann beliebige erforderliche Übertragungsleiter umfassen, z.B. eine Steuerverbindung bzw. Steuerverbindungen oder einen Steuerweg bzw. Steuerwege, die hart verdrahtet oder drahtlos und geeignet sind, um die notwendigen elektrischen Steuersignale für eine korrekte Leistungsflusssteuerung und -abstimmung an Bord des Fahrzeugs 10 zu senden und zu empfangen. Der Controller 37 kann solche Steuermodule und Fähigkeiten aufweisen, wie es notwendig sein kann, um die gesamte erforderliche Leistungsfluss-Steuerfunktionalität an Bord des Fahrzeugs 10 auf die gewünschte Weise auszuführen.
  • Der Controller 37 kann als ein Digitalcomputer ausgebildet sein, der einen Mikroprozessor oder eine zentrale Verarbeitungseinheit, einen Festwertspeicher (ROM), einen Arbeitsspeicher (RAM), einen elektrisch löschbaren und programmierbaren Festwertspeicher (EEPROM), einen Hochgeschwindigkeitstaktgeber, Schaltungen zur Analog-Digital-Umsetzung (A/D) und zur Digital-Analog-Umsetzung (D/A) sowie Eingabe/Ausgabe-Schaltungen und -Einrichtungen (I/O) wie auch geeignete Signalkonditionierungs- und Pufferschaltungen aufweist. Beliebige Algorithmen, die in dem Controller 37 resident sind oder für diesen zugänglich sind und den Optimierungsalgorithmus 100 für die Maschinenleerlaufdrehzahl umfassen, wie unten unter Bezugnahme auf 2 beschrieben wird, können in dem ROM gespeichert sein und durch den Controller automatisch ausgeführt werden, um die jeweilige Funktionalität zu schaffen.
  • Wie hierin verwendet, bezieht sich der Ausdruck Autostopp auf die Fähigkeit des Fahrzeugs 10, die Maschine 12 immer dann selektiv herunterzufahren oder abzuschalten, wenn sich das HEV im Leerlauf oder im Stillstand befindet, wie beispielsweise während des Wartens an einer Kreuzung, im Verkehr mit niedriger Geschwindigkeit oder dann, wenn dies auf eine andere Weise durch die Steuerlogik ermittelt wird, die in dem Controller 37 resident ist. Auf diese Weise kann das Fahrzeug 10 den Kraftstoffverbrauch im Leerlauf minimieren. Nach einem Autostoppereignis kann die MGU 26 verwendet werden, um die Maschine 12 mit einem solchen Prozess schnell neu zu starten, der hierin als ein Autostartereignis bezeichnet wird. Unter bestimmten Betriebsbedingungen kann der Controller 37 jedoch den Autostopp/Autostart-Zyklus übergehen oder vorübergehend verhindern, wobei die Maschine 12 unter solchen Bedingungen bei der Maschinenleerlaufdrehzahl (NE, Leerlauf) im Leerlauf läuft.
  • Der Controller 37 führt den Algorithmus 100 aus, um die Maschinenleerlaufdrehzahl (NE, Leerlauf) während des Leerlaufs automatisch zu überwachen und anzupassen. Das heißt, dass der Controller 37 die Maschinenleerlaufdrehzahl derart variiert, dass die MGU 26 bei einer Motordrehzahl arbeitet, die ausreicht, um alle fahrzeugeigenen elektrischen Lastanforderungen zu erfüllen, während weiterhin die thermische und die elektrische Effizienz, Geräusch, Vibration und Rauheit (NVH) sowie die Leerlaufstabilität optimiert werden.
  • Auf 2 Bezug nehmend, berechnet die Ausführung des Algorithmus 100 automatisch eine minimale gewünschte Maschinendrehzahl (NE, min) als eine Funktion der elektrischen Last, der Temperatur und anderer Beschränkungen. Beispielsweise kann eine minimale Maschinendrehzahl gemäß einer Ausführungsform als eine Funktion der APM-Last, der ESS-Ladung, der MGU-Temperatur, der MGU-Effizienzkurven und/oder der NVH-Beschränkungen berechnet werden. Bei einem typischen Steuersystem für die Leerlaufdrehzahl einer Brennkraftmaschine mit Alternator können das Drosselniveau und der Zündfunken gesteuert werden, um eine gewünschte Maschinenleerlaufdrehzahl aufrecht zu erhalten. Wenn die elektrische Last jedoch hoch ist oder sich schnell ändert, könnte eine herkömmliche Steuerung des Drosselniveaus und des Zündfunkens nicht ausreichend sein, um eine stationäre/konstante Maschinenleerlaufdrehzahl zu halten.
  • Um eine konstante Leistung aufrechtzuerhalten, muss somit das Drehmoment von der MGU zunehmen, wenn die Maschinendrehzahl abnimmt. Herkömmliche Steuersysteme können Schwierigkeiten haben, die Maschinenleerlaufdrehzahl während Übergangsbedingungen aufrechtzuerhalten, wenn die Maschinendrehzahl schnell abnimmt. Die Ausführung des Algorithmus 100 überwacht daher die elektrischen Lasten der MGU, z.B. die Lasten des APM 28 und die Ladungsanforderungen der ESS 25 von 1, und fordert eine geeignete Maschinenleerlaufdrehzahl (NE, Leerlauf) an, bevor in den Leerlaufzustand eingetreten wird.
  • Der Algorithmus 100 beginnt mit Schritt 102, bei dem ein Satz von Bedingungen (X) gemessen und verifiziert wird, um eine Optimierungslogik für die Maschinenleerlaufdrehzahl zu aktivieren. Beispielsweise können die Bedingungen (X) den Ladungszustand (SOC) für das ESS 25, die momentane Maschinendrehzahl, das Drehmomentleistungsvermögen oder die Drehmomentkapazität der MGU 26, die elektrische Last des APM 28 usw. umfassen. Sobald diese gemessen und vorübergehend in einem Speicher aufgezeichnet sind, schreitet der Algorithmus 100 zu Schritt 104 voran.
  • Bei Schritt 104 vergleicht der Algorithmus 100 die gemessenen Werte von Schritt 102 mit entsprechenden Schwellenwerten. Basierend auf den Ergebnissen dieses Vergleichs schreitet der Algorithmus entweder zu Schritt 106 voran, wenn die gemessenen Werte ihre entsprechenden Schwellenwerte überschreiten, oder er endet, wenn dies nicht der Fall ist.
  • Bei Schritt 106 wird eine revidierte Kurve des Drehmomentleistungsvermögens berechnet. Kurz auf 3 Bezug nehmend, kann Schritt 106 umfassen, dass für eine vorkalkulierte oder kalibrierte optimalen Kurve 54 des Leistungsvermögens des Motors ein Anpassen oder Modifizieren in der Richtung des Pfeils A berechnet wird. Die revidierte Kurve 52 des Drehmomentleistungsvermögens kann basierend auf der optimalen Kurve 54 des Leistungsvermögens des Motors, der momentanen Motordrehzahl, d.h. einer gemessenen Drehzahl der MGU 26, und der Motordrehmomentkapazität (Punkt 56) berechnet werden. Der Punkt 56 repräsentiert die Motordrehmomentkapazität der MGU 26 bei der momentanen Maschinendrehzahl, wobei der Wert des Punktes 56 von diesem Niveau verringert wird, wenn das Unterbelasten der MGU 26 aufgrund von thermischen Erwägungen oder eines kalibrierten Reservewerts aktiv ist. Das heißt, dass die Kurve 52 und der Punkt 56 gleich einem kalibrierten minimalen Wert gesetzt werden können, wenn die Kurve 52 nicht zumindest einen zulässigen minimalen Drehmomentbetrag für die gegenwärtigen Betriebsbedingungen liefert. Der Algorithmus 100 schreitet anschließend zu Schritt 108 voran.
  • Wieder auf 3 Bezug nehmend, berechnet der Algorithmus 100 bei Schritt 108 Leistungsanforderungen von der Maschine 12. Schritt 108 kann eine Verwendung von kalibrierten Koeffizienten eines „Donut-Raums“ und der revidierten Kurve 52 des Drehmomentleistungsvermögens von 3 unter Verwendung der Formel beinhalten: p = ( A 1 * T MGU + A 2 ) 2 9 + Ca
    Figure DE102010048151B4_0001
  • Wie hierin verwendet, bezieht sich der Ausdruck Koeffizienten eines Donut-Raums auf Systembeschränkungen, die in dem Optimierungsalgorithmus 100 verwendet werden, wobei die Leistung von der MGU 26 und dem APM 28 von 1 als eine Polynomgleichung zweiter Ordnung modelliert wird, wobei das Motordrehmoment (TMGU) als die unabhängige Variable verwendet wird. Die Modellkoeffizienten A1, A2 und Ca sind eine Funktion der Motordrehzahl (NMGU), und sie werden für verschiedene Motordrehzahlen tabelliert und in einer Nachschlagetabelle oder an einem anderen Ort oder in einem anderen Format gespeichert, die für den Controller 37 leicht zugänglich sind. Der Algorithmus 100 speichert anschließend die berechneten Werte in einem Speicher und schreitet zu Schritt 110 voran.
  • Bei Schritt 110 vergleicht der Algorithmus 100 die berechnete Leistung (p) von Schritt 108 und die elektrische Last des APM für jede Motordrehzahl und interpoliert anschließend die Motordrehzahl basierend auf der Leistung (p). Die interpolierte Motordrehzahl wird in dem Speicher aufgezeichnet, und der Algorithmus 100 schreitet zu Schritt 112 voran.
  • Bei Schritt 112 wird die Motordrehzahl in eine Maschinenleerlaufdrehzahl (NE, Leerlauf) umgewandelt, beispielsweise unter Verwendung eines kalibrierten oder aufgezeichneten Riemenscheibenverhältnisses. Der Algorithmus 100 schreitet anschließend zu Schritt 114 voran.
  • Bei Schritt 114 wird der Wert der Maschinenleerlaufdrehzahl (NE, Leerlauf) von Schritt 112 basierend auf einem Satz von Bedingungen (Y) modifiziert. Innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung gibt es zumindest drei mögliche Bedingungen (Y), die eine Zunahme der Maschinenleerlaufdrehzahl rechtfertigen können: (a) die elektrische Last des APM und der Ladungszustand (SOC) des ESS 25 von 1; (b) die Temperatur der MGU 26; und (c) die Effizienz der MGU 26.
  • Bei einer Ausführungsform kann eine erste Nachschlagetabelle 60 gefüllt und in dem Speicher des Controllers 37 gespeichert werden, indiziert durch die Motortemperatur und entsprechende Multiplikatoren, wobei ein ausgewählter Multiplikator auf dem Wert der Maschinenleerlaufdrehzahl (NE, Leerlauf), der bei Schritt 112 berechnet wird, angewendet wird. Es kann eine zweite Nachschlagetabelle 70 vorgesehen sein, die durch die elektrischen Lasten des APM 28 und/oder den SOC des ESS 25 sowie entsprechende Multiplikatoren indiziert ist, wobei ein ausgewählter Multiplikator auf den Wert der Maschinenleerlaufdrehzahl (NE, Leer-lauf), der bei Schritt 112 berechnet wird, angewendet wird. Die Motoreffizienz kann ebenso berechnet und als ein Index in einer dritten Nachschlagetabelle 80 verwendet werden. Wie hierin verwendet, bezieht sich die Motoreffizienz auf den berechneten Wert von elektrischer Eingangsleistung / mechanischer Ausgangsleistung für die MGU 26.
  • Die Modifikation bei Schritt 114 kann eine beliebige oder alle von den berechneten Drehzahlen verwenden, die oben erwähnt wurden. Bei einer Ausführungsform kann der Algorithmus 100 ein Maximum der drei Drehzahlen auswählen, die unter Verwendung der Nachschlagetabellen 60, 70 und 80 ermittelt werden. Der ausgewählte maximale Wert kann beispielsweise unter Verwendung von kalibrierten Schwellenwerten bezüglich der Änderung und der Größe begrenzt werden, wie es erforderlich ist. Andere Ausführungsformen sind ebenso möglich, ohne von dem beabsichtigten Umfang der Erfindung abzuweichen, z.B. ein Standard- oder ein gewichteter Mittelwert der drei Drehzahlen, usw.
  • Wie Fachleute verstehen werden, kann die Ausführung des Algorithmus 100 den Kraftstoffverbrauch im Leerlauf relativ zu der MGU-Last optimieren, während die Leerlaufstabilität verbessert wird, indem hohe MGU-Lasten vorhergesehen werden und eine Erhöhung des Leerlaufs angefordert wird, bevor in den Leerlaufzustand eingetreten wird. Der Algorithmus 100 kann auch eine Überhitzung der MGU kompensieren und verringern, wobei sichergestellt wird, dass der Betriebspunkt der MGU im Leerlauf ausreichend ist, um Lastanforderungen des Fahrzeugs unter allen Bedingungen zu erfüllen. Eine Leerlaufvibration kann verringert werden, indem die angewiesene Maschinenleerlaufdrehzahl optimiert wird, um den MGU-Anforderungen zu entsprechen.

Claims (6)

  1. Verfahren zum Optimieren einer Maschinenleerlaufdrehzahl in einem Fahrzeug (10), das eine Maschine (12), eine Motor-Generatoreinheit (MGU) (26) und ein Energiespeicherungssystem (ESS) (25) aufweist, wobei das Verfahren umfasst, dass: ein Satz von Betriebswerten des Fahrzeugs (10) ermittelt wird, der umfasst: eine elektrische Last an der MGU (26), eine Drehmomentkapazität der MGU (26), eine Temperatur der MGU (26), eine Effizienz der MGU (26) und einen Ladungszustand (SOC) des ESS (25); ein Satz von Maschinendrehzahlwerten anhand des Satzes von Betriebswerten des Fahrzeugs (10) berechnet wird; und ein Controller (37) die Maschinenleerlaufdrehzahl anhand des Satzes von Maschinendrehzahlwerten anweist, wobei entsprechende Werte in dem Satz von Maschinendrehzahlwerten jeweils basierend auf der Temperatur der MGU (26), der Betriebseffizienz der MGU (26) und der elektrischen Last an der MGU (26) separat berechnet werden; und wobei ein maximaler Drehzahlwert aus dem Satz von Maschinendrehzahlwerten ausgewählt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass: eine Drehzahl der MGU (26) gemessen wird, eine Drehmomentkapazitätskurve unter Verwendung der Drehzahl der MGU (26) berechnet wird und ein Maximum der berechneten Drehmomentkapazitätskurve und einer kalibrierten Drehmomentkapazitätskurve ausgewählt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass: der Controller (37) verwendet wird, um eine berechnete Leistungsabgabe jeweils der MGU (26) und eines Hilfsleistungsmoduls (APM) (28) als ein Polynom zweiter Ordnung zu modellieren um dadurch eine elektrische Leistungsanforderung der MGU (26) zu berechnen.
  4. Fahrzeug (10), das umfasst: eine Maschine (12); ein Energiespeicherungssystem (ESS) (25); eine Motor-Generatoreinheit (MGU) (26); und einen Controller (37) mit einem Algorithmus, der ausgebildet ist, um eine Leerlaufdrehzahl der Maschine (12) zu optimieren; wobei der Algorithmus ausgebildet ist, um: einen Satz von Betriebswerten des Fahrzeugs (10) zu ermitteln, der umfasst: eine elektrische Last an der MGU (26), eine Drehmomentkapazität der MGU (26), eine Temperatur der MGU (26), eine Effizienz der MGU (26) und einen Ladungszustand (SOC) des ESS (25); einen Satz von Maschinendrehzahlwerten anhand des Satzes von Betriebswerten des Fahrzeugs (10) zu berechnen; und den Controller (37) zu verwenden, um die Maschinenleerlaufdrehzahl anhand des Satzes von Maschinendrehzahlwerten anzuweisen, wobei der Algorithmus ferner ausgebildet ist, um: entsprechende Werte in dem Satz von Maschinendrehzahlwerten jeweils basierend auf der Temperatur der MGU (26), der Betriebseffizienz der MGU (26) und der elektrischen Last an der MGU (26) separat zu berechnen; und einen maximalen Drehzahlwert aus dem Satz von Maschinendrehzahlwerten auszuwählen.
  5. Fahrzeug (10) nach Anspruch 4, wobei der Controller (37) ausgebildet ist, um eine Drehzahl der MGU (26) zu messen, eine Drehmomentkapazitätskurve unter Verwendung der Drehzahl der MGU (26) zu berechnen und ein Maximum der berechneten Drehmomentkapazitätskurve und einer kalibrierten Drehmomentkapazitätskurve auszuwählen.
  6. Fahrzeug (10) nach Anspruch 4, wobei der Controller (37) ausgebildet ist, um eine berechnete Leistungsabgabe jeweils der MGU (26) und eines Hilfsleistungsmoduls (APM) (28) als ein Polynom zweiter Ordnung zu modellieren, um dadurch eine elektrische Leistungsanforderung der MGU (26) zu berechnen, um eine Motordrehzahl unter Verwendung der berechneten Leistungsabgabe zu interpolieren und um die Motordrehzahl in die Maschinenleerlaufdrehzahl umzuwandeln.
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