DE102011102468B4 - Verfahren zum Überwachen eines Startermotors für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

Verfahren zum Überwachen eines Startermotors für eine Brennkraftmaschine Download PDF

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Abstract

Verfahren zum Überwachen eines Startermotors für eine Brennkraftmaschine, das umfasst: Berechnen einer ersten Kraftmaschinenleistung während eines Startereignisses auf der Grundlage eines elektrischen Leistungsflusses von der Batterie zu dem Startermotor; Berechnen einer zweiten Kraftmaschinenleistung während des Startereignisses auf der Grundlage einer kinetischen Energie der Kraftmaschine; und Detektieren eines mit dem Startermotor verbundenen Fehlers als Funktion der Differenz zwischen der ersten Kraftmaschinenleistung und der zweiten Kraftmaschinenleistung.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Diese Offenbarung bezieht sich auf Verfahren zum Überwachen eines Startermotors für eine Brennkraftmaschine.
  • Derartige gattungsgemäße Verfahren sind grundsätzlich beispielweise aus den Druckschriften US 6 633 153 B1 , US 2009/0309530 A1 , US 2009/024 1884 A1 und JP 2005-307851 A bekannt.
  • HINTERGRUND
  • Eine Brennkraftmaschine kann einen Startermotor verwenden, der elektrisch an eine Fahrzeugbatterie angeschlossen ist. Batterieleistung wird an den Startermotor in Ansprechen z. B. auf eine Aktivierung eines Zündschalters geliefert, was die Drehung einer Startermotorwelle verursacht, um die Drehung einer Kurbelwelle der Kraftmaschine zu bewirken.
  • Der Startermotor kann eine Ankerspule, einen Stator, Bürsten, Lager, ein Solenoid und weitere Komponenten umfassen. Der Startermotor ist über Kabelbäume mit der Batterie und dem Zündsystem verbunden. Ein Fehler in dem Startermotor oder dem Kabelbaum kann den Betrieb des Startermotors beeinträchtigen und dazu führen, dass die Kraftmaschine nicht startet. Fehler umfassen z. B. eine verschmutzte oder korrodierte Bürste, einen Kurzschluss der Ankerspule und ein schwaches Motormagnetfeld als Folge der Verschlechterung eines Permanentmagneten in dem Motor.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Ein Verfahren zum Überwachen eines Startermotors für eine Brennkraftmaschine umfasst das Berechnen einer ersten Kraftmaschinenleistung während eines Startereignisses auf der Grundlage eines elektrischen Leistungsflusses von der Batterie zu dem Startermotor, das Berechnen einer zweiten Kraftmaschinenleistung während des Startereignisses auf der Grundlage einer kinetischen Energie der Kraftmaschine und das Detektieren eines mit dem Startermotor verbundenen Fehlers als Funktion der Differenz zwischen der ersten Kraftmaschinenleistung und der zweiten Kraftmaschinenleistung.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Eine oder mehrere Ausführungsformen werden nun beispielhalber mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, worin:
  • 1 schematisch ein Startsystem für eine Brennkraftmaschine mit einer Batterie und einem Startermotor gemäß der Offenbarung zeigt;
  • 2 auf graphische Weise Anlassdaten, die eine Beziehung zwischen der Batterieleistung und der Kraftmaschinenleistung während des Anlassens aufzeigen, gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt;
  • 3A auf graphische Weise beispielhafte Daten der mittleren Kraftmaschinenleistung während eines Startereignisses über der verstrichenen Zeit für ein Anlassereignis bei niedriger Leistung und ein Anlassereignis bei hoher Leistung gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt;
  • 3B auf graphische Weise beispielhafte Daten der mittleren Batterieleistung während des Anlassens über der verstrichenen Zeit für ein Anlassereignis bei niedriger Leistung und ein Anlassereignis bei hoher Leistung gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt;
  • 4 einen in Ablaufplanform dargestellten Prozess zum Überwachen des Betriebs des Startermotors unter Verwendung von Gleichungen und Informationen gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt; und
  • 5 auf graphische Weise die mittlere, normierte Kraftmaschinenleistung und die geschätzte Kraftmaschinenleistung während des Anlassens im Verhältnis zu der mittleren Batterieleistungsbelastung gemäß der vorliegenden Offenbarung darstellt.
  • GENAUE BESCHREIBUNG
  • In den Zeichnungen, worin die Abbildungen bestimmte beispielhafte Ausführungsformen lediglich erläutern, zeigt 1 schematisch ein Startsystem für eine Brennkraftmaschine 10, das eine Batterie 20 umfasst, die über Kabel elektrisch mit einem Startermotor 30 verbunden ist. Ein Controller 40 ist mit der Kraftmaschine 10, der Batterie 20 und dem Startermotor 30 signalbezogen und funktional verbunden und führt Steuerschemata, die das Steuerschema 200 umfassen, aus, um in Ansprechen auf Bedienereingaben den Betrieb der Kraftmaschine 10 zu überwachen und zu steuern. Der Startermotor 30 umfasst eine elektrische Schaltung, die durch einen Motorwiderstand (Rm), eine Motorinduktivität (Ls), den Elektromotor (Kω) und einen Kurzschlusswiderstand (Rw) dargestellt ist, um das Vorhandensein eines Fehlers, falls ein solcher vorliegt, anzugeben. Der Startermotor 30 umfasst eine drehbare Abtriebswelle 32, die mit einem mehrzähnigen Zahnrad 34 gekoppelt ist. Die Brennkraftmaschine 10 umfasst eine Kurbelwelle 12, die mit einem drehbaren Element 14, das mehrere Zähne besitzt, gekoppelt ist. In einer Ausführungsform lässt eine Solenoidvorrichtung an dem Startermotor 30 während des Anlassens das mehrzähnige Zahnrad 34 nach außen vorspringen, um die Zähne des drehbaren Elements 14 der Kraftmaschine 10 in Zahneingriff zu nehmen. Ein Zündschalter 50 ist funktional mit dem Startermotor 30 und vorzugsweise signalbezogen mit dem Controller 40 verbunden. Im Betrieb aktiviert eine Bedienungsperson den Zündschalter 50, um die Kraftmaschine 10 anzulassen. Wohlgemerkt kann der Controller 40 die Kraftmaschine anlassen, um das Kraftmaschinenstarten mittels eines Autostart-Steuerschemas im Anschluss an ein Autoanhalteereignis während des laufenden Betriebs zu bewirken, wenn die Kraftmaschine 10 so konfiguriert ist.
  • Die elektrische Leistung wird zu dem Startermotor 30 übertragen und in ein Drehmoment umgesetzt, das während des Kraftmaschinenanlassens auf die drehbare Abtriebswelle 32 ausgeübt wird. Das ausgeübte Drehmoment dreht die Abtriebswelle 32 und das vorspringen gelassene mehrzähnige Zahnrad 24, das mit den Zähnen des drehbaren Elements 14 der Kraftmaschine 10 in Zahneingriff steht, um die Kurbelwelle 12 zu drehen und die Kraftmaschine 10 laufen zu lassen. Der Kraftmaschinencontroller 40 aktiviert gleichzeitig ein Kraftstoffsystem, um die Kraftmaschine 10 mit Kraftstoff zu versorgen, und aktiviert in einer Ausführungsform ein Funkenzündungssystem, um die Kraftmaschine 10 zu zünden, um das Kraftmaschinenstarten zu bewirken. Sobald bestimmt wird, dass die Kraftmaschine 10 gestartet ist und ein Drehmoment erzeugt, wird der Startermotor 30 deaktiviert, indem die elektrische Leistung für ihn unterbrochen wird und das vorspringen gelassene mehrzähnige Zahnrad 34 zurückgezogen wird.
  • ”Steuermodul”, ”Modul”, ”Controller”, ”Steuereinheit”, ”Prozessor” und ähnliche Begriffe bedeuten irgendeine oder verschiedene Kombinationen von einem oder mehrerem des Folgenden: anwendungsspezifische integrierte Schaltung(en) (ASIC), elektronische Schaltung(en), Zentraleinheit(en) (vorzugsweise Mikroprozessor(en)) mit zugeordnetem Speicher [engl.: ”memory”] und Speicher [engl.: ”storage”] (Nur-Lese-Speicher, programmierbare Nur-Lese-Speicher, Speicher mit wahlfreiem Zugriff, Festplatte usw.), ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführend, kombinatorische Logikschaltung(en), Eingabe-/Ausgabeschaltung(en) und -vorrichtungen, eine geeignete Signalaufbereitungs- und Pufferschaltungsanordnung und andere geeignete Komponenten, um die beschriebene Funktionalität zu verschaffen. Der Controller 40 besitzt einen Satz von Steueralgorithmen, die residente Softwareprogrammanweisungen und Kalibrierungen, die im Speicher gespeichert sind und ausgeführt werden, um die gewünschten Funktionen zu erfüllen, umfassen. Die Algorithmen werden vorzugsweise während voreingestellter Schleifenzyklen ausgeführt. Algorithmen werden beispielsweise durch eine Zentraleinheit ausgeführt und dienen dazu, Eingaben von Messvorrichtungen und anderen vernetzten Steuermodulen zu überwachen und Steuer- und Diagnoseroutinen auszuführen, um die Betätigung von Aktoren zu steuern. Schleifenzyklen können in gleichmäßigen Intervallen, beispielsweise alle 3,125, 6,25, 12,5, 25 und 100 Millisekunden, während des laufenden Kraftmaschinen- und Fahrzeugbetriebs ausgeführt werden. Alternativ können Algorithmen in Ansprechen auf das Eintreten eines Ereignisses ausgeführt werden.
  • Der Controller 40 führt das Steuerschema 200 aus, um den Betrieb des Startermotors 30 zu überwachen, um einen Gesundheitszustand zu detektieren, was die Prognose (d. h. die Leistungsverschlechterungsdetektion, die für bevorstehende Fehler bezeichnend ist) oder die Diagnose damit verbundener aktiver Fehler umfassen kann. Das Steuerschema 200 umfasst das Überwachen des elektrischen Leistungsflusses von der Batterie 20 zu dem Startermotor 30 während Kraftmaschinenstartereignissen (Startereignissen). Die Kraftmaschinenleistung während Startereignissen kann auf der Grundlage des überwachten elektrischen Leistungsflusses von der Batterie 20 zu dem Startermotor 30 bestimmt werden. Die Kraftmaschinenleistung während Startereignissen kann auch auf der Grundlage bekannter Kraftmaschinenkinetik bestimmt werden. Die Startermotorprognose basiert auf dem Zusammenhang zwischen der auf der Grundlage des überwachten elektrischen Leistungsflusses von der Batterie bestimmten Kraftmaschinenleistung und der auf der Grundlage der Kraftmaschinenkinetik bestimmten Kraftmaschinenleistung. Vorzugsweise läuft das Steuerschema 200 während jedes Startereignisses ab.
  • 2 zeigt auf graphische Weise aufgezeichnete Anlassdaten für ein beispielhaftes System unter Verwendung verschiedener Batterievorrichtungen und verschiedener Startbedingungen, die eine Beziehung zwischen der mittleren Batterieleistungsbelastung (d. h. dem elektrischen Leistungsfluss von der Batterie zu dem Startermotor) (P B) in Watt und der auf die Kraftmaschinenträgheit normierten mittleren Kraftmaschinenleistung (P'E) während Kraftmaschinenstartereignissen aufzeigen. Die Ergebnisse stellen die gemittelte, normierte Kraftmaschinenleistung und die entsprechende gemittelte Batterieleistung dar, wobei die Kraftmaschinenleistung und die Batterieleistung während Startereignissen gemessen worden sind. Startereignisse, wie hier verwendet, beziehen sich auf das Kraftmaschinenanlassen von Beginn an, bis die Kraftmaschinendrehzahl, auf eine erste Drehzahl bei einem lokalen Maximum folgend, eine erste Drehzahl bei einem lokalen Minimum erreicht.
  • Die Anmelder haben somit eine lineare Beziehung zwischen der Kraftmaschinenleistung und der Batterieleistung während Startereignissen nachgewiesen, die folgendermaßen lautet: P Eb = η·P B – P L [1] wobei
    • P EB
    die mittlere Kraftmaschinenleistung während Startereignissen auf der Grundlage der Batterieleistungsbelastung während des Startereignisses ist,
    η
    der mit dem Umsetzen elektrischer Leistung in mechanische Leistung verbundene, energetische Wirkungsgrad ist,
    P B
    die mittlere Batterieleistungsbelastung während Startereignissen ist und
    P L
    die mittlere Kraftmaschinenbelastung während Startereignissen ist.
  • Die mittlere Kraftmaschinenbelastung (P L) ist ein Maß für den Leistungsbetrag in Form des Drehmoments, das überwunden werden muss, um die Kraftmaschine 10 während eines Startereignisses anzulassen, und ist mit der statischen und dynamischen Lagerreibung, dem Verbrennungskammerdruck und weiteren mit einer speziellen Kraftmaschine verbundenen Faktoren verbunden. Der energetische Wirkungsgrad η ist eine bekannte Entwurfsgröße für das spezielle elektrische System, das den Startermotor, die Batterie und die zugeordnete Verdrahtung umfasst. Die mittlere Kraftmaschinenbelastung (P L) hängt mit der Temperatur zusammen, wobei der energetische Wirkungsgrad η ähnlicherweise mit der Temperatur zusammenhängen kann. In einer Ausführungsform werden mehrere mittlere Kraftmaschinenbelastungen (P L) und energetische Wirkungsgrade (η), die mit mehreren Kraftmaschinentemperaturen (z. B. der Kraftmaschinenkühlmitteltemperatur) zusammenhängen, im Voraus bestimmt (beispielsweise durch Eichprüfung) und für den Zugriff durch das Steuerschema 200 als Vektor in einer Speichervorrichtung in dem Controller 40 gespeichert. Wohlgemerkt sind der energetische Wirkungsgrad (η) und die mittlere Kraftmaschinenbelastung (P L) von dem Batteriezustand unabhängig.
  • Somit kann ein gewöhnlicher Fachmann auf dem Gebiet erkennen, dass die Kraftmaschinenleistung während eines Startereignisses als Funktion der Batterieleistung während des Startereignisses, der Kraftmaschinenbelastung während des Startereignisses und des mit dem Umsetzen elektrischer Leistung in mechanische Leistung verbundenen energetische Wirkungsgrads des Systems bestimmt werden kann.
  • Die lineare Beziehung zwischen der Kraftmaschinenleistung und der Batterieleistung während Startereignissen kann unter Verwendung eines rotatorischen Trägheitsmoments der Kraftmaschine, das eine bekannte Entwurfsgröße für die spezielle Kraftmaschinenanwendung ist, normiert werden. Das rotatorische Trägheitsmoment der Kraftmaschine kann durch Messungen oder herkömmliche dynamische Berechnungen bestimmt werden. Die Normierung von Gl. 1 bezüglich Einheiten des rotatorischen Trägheitsmoments wird nachstehend dargelegt:
    Figure DE102011102468B4_0002
    wobei JE das rotatorische Trägheitsmoment der Kraftmaschine ist,
    Figure DE102011102468B4_0003
    die normierte mittlere Kraftmaschinenleistung während der Startereignissen auf der Grundlage der Batterieleistungsbelastung während des Startereignisses ist,
    Figure DE102011102468B4_0004
    der normierte mit dem Umsetzen elektrischer Leistung in mechanische Leistung verbundene energetische Wirkungsgrad ist
    P B die mittlere Batterieleistungsbelastung während Startereignissen ist und
    Figure DE102011102468B4_0005
    die normierte mittlere Kraftmaschinenbelastung während Startereignissen ist.
  • Daher kann Gl. 2 wie folgt ausgedrückt werden: P'Eb = η'·P B – P'L [3]
  • Die mittlere Kraftmaschinenleistung während eines Startereignisses kann auch auf der Grundlage der kinetischen Energie der Kraftmaschine berechnet werden. Die kinetische Energie der Kraftmaschine während des Startereignisses wird wie folgt berechnet: KE(t) = 1 / 2JEΩ 2 / E(t) [4] wobei KE(t) die kinetische Energie der Kraftmaschine während Startereignissen zum Zeitpunkt (t) ist,
    JE das rotatorische Trägheitsmoment der Kraftmaschine ist und
    ΩE die von der gemessenen Kraftmaschinendrehzahl (rpm) abgeleitete Kraftmaschinen-Winkelgeschwindigkeit ist.
  • Somit kann die mittlere Kraftmaschinenleistung während des Startereignisses wie folgt bestimmt werden:
    Figure DE102011102468B4_0006
    wobei P Ea die mittlere Kraftmaschinenleistung während Startereignissen auf der Grundlage der kinetischen Energie der Kraftmaschine ist,
    der Zeitpunkt (t0) dem Ausgangszeitpunkt, zu dem das Kraftmaschinenanlassen beginnt, entspricht,
    der Zeitpunkt (t1) dem Zeitpunkt entspricht, zu dem, auf den Zeitpunkt (t0) folgend, die Kraftmaschinendrehzahl, auf die erste Drehzahl bei einem lokalen Maximum folgend, die erste Drehzahl bei einem lokalen Minimum erreicht,
    JE das rotatorische Trägheitsmoment der Kraftmaschine ist und
    ΩE die von der gemessenen Kraftmaschinendrehzahl (rpm) abgeleitete Kraftmaschinen-Winkelgeschwindigkeit ist.
  • Die Gl. 5 kann wie folgt als Funktion des rotatorischen Trägheitsmoments der Kraftmaschine normiert und auf eine normierte Kraftmaschinenleistung für das Anlassen einer Kraftmaschine während eines Startereignisses reduziert werden:
    Figure DE102011102468B4_0007
    wobei P'Ea die normierte mittlere Kraftmaschinenleistung während Startereignissen auf der Grundlage der kinetischen Energie der Kraftmaschine ist,
    P Ea die mittlere Kraftmaschinenleistung während Startereignissen auf der Grundlage der kinetischen Energie der Kraftmaschine ist,
    JE das rotatorische Trägheitsmoment der Kraftmaschine ist,
    der Zeitpunkt (t0) dem Ausgangszeitpunkt, zu dem das Kraftmaschinenanlassen beginnt, entspricht,
    der Zeitpunkt (t1) dem Zeitpunkt entspricht, zu dem, auf den Zeitpunkt (t0) folgend, die Kraftmaschinendrehzahl, auf die erste Drehzahl bei einem lokalen Maximum folgend, die erste Drehzahl bei einem lokalen Minimum erreicht, und
    ΩE die von der gemessenen Kraftmaschinendrehzahl (rpm) abgeleitete Kraftmaschinen-Winkelgeschwindigkeit ist.
  • Wohlgemerkt hat eine relativ niedrigere Anlassdrehzahl eine entsprechend niedrigere mittlere Kraftmaschinenleistung für das Anlassen, während eine relativ höhere Anlassdrehzahl eine entsprechend höhere mittlere Kraftmaschinenleistung für das Anlassen hat. 3A zeigt auf graphische Weisebeispielhafte Daten der normierten Kraftmaschinenleistung während Startereignissen über verstrichenen Zeiten entsprechend dem Anlassen bei niedriger Leistung (L) und dem Anlassen bei hoher Leistung (H). Der gezeigte Zeitpunkt (t1 – L), auf den Zeitpunkt (t0) folgend, entspricht dem Punkt, an dem die Kraftmaschinendrehzahl, auf die erste Drehzahl bei einem lokalen Maximum folgend, die erste Drehzahl bei einem lokalen Minimum erreicht, für das Anlassen bei niedriger Leistung (L). Ähnlich entspricht der gezeigte Zeitpunkt (t1 – H), auf den Zeitpunkt (t0) folgend, dem Punkt, an dem die Kraftmaschinendrehzahl, auf die erste Drehzahl bei einem lokalen Maximum folgend, die erste Drehzahl bei einem lokalen Minimum erreicht, für das Anlassen bei hoher Leistung (H). Die mittlere, normierte Kraftmaschinenleistung während solcher Startereignisse auf der Grundlage der kinetischen Energie der Kraftmaschine (P'Ea) kann bestimmt werden.
  • Die mittlere Batterieleistungsbelastung während des Startereignisses kann wie folgt berechnet werden:
    Figure DE102011102468B4_0008
    wobei P B die mittlere Batterieleistungsbelastung während Startereignissen ist,
    der Zeitpunkt (t0) dem Ausgangszeitpunkt, zu dem das Kraftmaschinenanlassen beginnt, entspricht,
    der Zeitpunkt (t1) dem Zeitpunkt entspricht, zu dem, auf den Zeitpunkt (t0) folgend, die Kraftmaschinendrehzahl, auf die erste Drehzahl bei einem lokalen Maximum folgend, die erste Drehzahl bei einem lokalen Minimum erreicht, und
    IB der Batteriestrom ist und
    VB die Batteriespannung ist.
  • 3B zeigt auf graphische Weisebeispielhafte Daten, die die während Startereignissen entladene mittlere Batterie-Anlassleistung entsprechend dem Anlassen bei niedriger Leistung (L) und dem Anlassen bei hoher Leistung (H) darstellen, wobei die Zeitpunkte (t1 – L) und (t1 – H) zeitlichen Punkten, an denen, auf den Zeitpunkt (t0) folgend, die Kraftmaschinendrehzahl, auf die erste Drehzahl bei einem lokalen Maximum folgend, die erste Drehzahl bei einem lokalen Minimum erreicht, für das Anlassen bei niedriger Leistung (L) bzw. das Anlassen bei hoher Leistung (H) entsprechen. Die mittlere Batterieleistungsbelastung während solcher Startereignisse (P B) kann bestimmt werden.
  • Die in Gl. 3 dargelegte Beziehung wird durch die Temperatur der Kraftmaschine (TE) beeinflusst, die kompensiert werden kann. Somit kann eine temperaturkompensierte und normierte mittlere Kraftmaschinenleistung während des Startereignisses auf der Grundlage der Batterieleistungsbelastung während des Startereignisses wie folgt bestimmt werden: P'EbT = η'(TE)·P B – P'L(TE) [8] wobei P'EbT die temperaturkompensierte, normierte mittlere Kraftmaschinenleistung während des Startereignisses auf der Grundlage der Batterieleistungsbelastung während des Startereignisses ist,
    η'(TE) der temperaturkompensierte, normierte mit dem Umsetzen elektrischer Leistung in mechanische Leistung verbundene energetische Wirkungsgrad ist,
    P B die mittlere Batterieleistungsbelastung während Startereignissen ist und
    P'L(TE) die temperaturkompensierte, normierte mittlere Kraftmaschinenbelastung während des Startereignisses ist.
  • 4 zeigt Details des in Ablaufplanform dargestellten Steuerschemas 200 zum Überwachen des Betriebs des Startermotors 30 unter Verwendung der oben beschriebenen Gleichungen und Informationen. Das Element (k) verweist auf das vorliegende Startereignis. Auf das Detektieren eines Startereignisses (205) hin werden der Batteriestrom (IB), die Batteriespannung (VB) und die Kraftmaschinendrehzahl (rpm) im Verlauf des vorliegenden Startereignisses stets überwacht und gemessen (210). Die mittlere Batterieleistungsbelastung (P B(k)) wird dann für das vorliegende Startereignis unter Verwendung von Gl. 7 berechnet (215). Die normierte mittlere Kraftmaschinenleistung auf der Grundlage der kinetischen Energie der Kraftmaschine (P'Ea(k)) wird für das vorliegende Startereignis unter Verwendung von Gl. 6 berechnet (220). Die Kraftmaschinentemperatur wird vorzugsweise durch Messen der Kraftmaschinenkühlmitteltemperatur bestimmt (225). Der temperaturkompensierte, normierte mit dem Umsetzen elektrischer Leistung in mechanische Leistung verbundene energetische Wirkungsgrad (η'(TE(k))) und die temperaturkompensierte, normierte mittlere Kraftmaschinenbelastung (P'L(TE(k))) werden beispielsweise durch Eichverweistabellen (d. h. in einer Speichervorrichtung in dem Controller 40 gespeicherte Vektoren), auf die über die Kraftmaschinentemperatur Bezug genommen wird, für das vorliegende Startereignis bestimmt (230). Die temperaturkompensierte, normierte mittlere Kraftmaschinenleistung auf der Grundlage der Batterieleistungsbelastung (P'EbT(k)) während des vorliegenden Startereignisses wird unter Verwendung der mittleren Batterieleistungsbelastung (P B(k)) für das vorliegende Startereignis, des temperaturkompensierten, normierten mit dem Umsetzen elektrischer Leistung in mechanische Leistung verbundenen energetische Wirkungsgrads für das vorliegende Startereignis (η'(TE(k))) und der temperaturkompensierten, normierten mittleren Kraftmaschinenbelastung für das vorliegende Startereignis (P'L(TE(k))) unter Verwendung der in Gl. 8 dargelegten Beziehung, die wie folgt umgeschrieben ist, um das vorliegende Startereignis (k) anzugeben, bestimmt (235). P'EbT(k) = η'(TE(k))·P B – P'L(TB(k)) [9]
  • Ein Fehlerausdruck (e(k)), der einen Gesundheitszustand des Starters 30 angibt, wird als Differenz zwischen der temperaturkompensierten, normierten mittleren Kraftmaschinenleistung auf der Grundlage der Batterieleistungsbelastung (P'EbT(k)) während des vorliegenden Startereignisses, die wie mit Bezug auf Gl. 9 beschrieben berechnet worden ist, und der normierten mittleren Kraftmaschinenleistung auf der Grundlage der kinetischen Energie der Kraftmaschine (P'Ea(k)) , die wie mit Bezug auf Gl. 6 beschrieben berechnet worden ist, berechnet (240). Der Fehlerausdruck (e(k)) wird einer statistischen Filterung, z. B. einem gewichteten, einen Mittelwert bildenden Filter, unterworfen, um einen gefilterten Fehlerausdruck (e*(k)) zu bestimmen (245), der mit einem Schwellenwert-Fehlerausdruck (eth) verglichen wird, um zu bestimmen, ob ein Fehler detektiert worden ist (250).
  • 5 stellt die temperaturkompensierte, normierte mittlere Kraftmaschinenleistung auf der Grundlage der Batterieleistungsbelastung (P'EbT(k)) und die normierte mittlere Kraftmaschinenleistung auf der Grundlage der kinetischen Energie der Kraftmaschine (P'Ea(k)) im Verhältnis zu der mittleren Batterieleistungsbelastung (P B(k)) sowie den resultierenden Gesundheitszustand des Starters 30, wie er durch den Fehlerausdruck (e(k)) angegeben wird, graphisch dar. Die schraffierte Fläche gibt Betriebspunkte an, an denen ein Fehler beim Starter 30 angegeben wird und detektiert werden sollte. Wenn ein Fehler detektiert wird, wird ein Fehlerindikator gesetzt, um einen Fahrzeugbediener zu informieren, z. B. durch Einschalten einer MIL-Lampe oder Vorsehen eines anderen Indikators, um die Notwendigkeit, den Startermotor 30 zu warten, anzugeben (260). Andernfalls wird der Gesundheitszustand des Starters 30 als annehmbar erklärt, worauf der Betrieb mit einer nachfolgenden Iteration eines Kraftmaschinenstarts weitergeht (255).

Claims (10)

  1. Verfahren zum Überwachen eines Startermotors für eine Brennkraftmaschine, das umfasst: Berechnen einer ersten Kraftmaschinenleistung während eines Startereignisses auf der Grundlage eines elektrischen Leistungsflusses von der Batterie zu dem Startermotor; Berechnen einer zweiten Kraftmaschinenleistung während des Startereignisses auf der Grundlage einer kinetischen Energie der Kraftmaschine; und Detektieren eines mit dem Startermotor verbundenen Fehlers als Funktion der Differenz zwischen der ersten Kraftmaschinenleistung und der zweiten Kraftmaschinenleistung.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Berechnen der ersten Kraftmaschinenleistung während des Startereignisses umfasst: Überwachen einer Temperatur der Brennkraftmaschine; Bestimmen einer während des Startereignisses erwarteten Kraftmaschinenbelastung entsprechend der Temperatur der Brennkraftmaschine; und Bestimmen eines mit dem Umsetzen elektrischer Leistung in mechanische Leistung verbundenen energetischen Wirkungsgrads entsprechend der Temperatur der Brennkraftmaschine, wobei die erste Kraftmaschinenleistung während des Startereignisses ferner auf der erwarteten Kraftmaschinenbelastung und dem energetischen Wirkungsgrad basiert.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Berechnen der ersten Kraftmaschinenleistung während des Startereignisses das Berechnen der ersten Kraftmaschinenleistung gemäß P'EbT = η'(TE)·P B – P'L(TE) umfasst, wobei P'EbT die erste Kraftmaschinenleistung ist, TE die Temperatur der Brennkraftmaschine ist, η'(TE) der mit dem Umsetzen elektrischer Leistung in mechanische Leistung verbundene energetische Wirkungsgrad entsprechend der Temperatur der Brennkraftmaschine ist, P B der elektrische Leistungsfluss von der Batterie zu dem Startermotor ist und P'L(TE) die während des Startereignisses erwartete Kraftmaschinenbelastung entsprechend der Temperatur der Brennkraftmaschine ist.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Berechnen der zweiten Kraftmaschinenleistung während des Startereignisses umfasst: Überwachen einer Drehzahl der Kraftmaschine während des Startereignisses; und Berechnen der kinetischen Energie der Kraftmaschine auf der Grundlage der Drehzahl der Kraftmaschine während des Startereignisses.
  5. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Berechnen der zweiten Kraftmaschinenleistung während des Startereignisses umfasst: Überwachen einer Drehzahl der Kraftmaschine während des Startereignisses; und Schätzen der kinetischen Energie der Kraftmaschine auf der Grundlage der Drehzahl der Kraftmaschine während des Startereignisses.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Startereignis ein Kraftmaschinenanlassen vom Beginn des Kraftmaschinenanlassens bis zu einem ersten lokalen Minimum der Kraftmaschinendrehzahl nach einem ersten lokalen Maximum der Kraftmaschinendrehzahl umfasst.
  7. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Startereignis ein Kraftmaschinenanlassen vom Beginn des Kraftmaschinenanlassens bis zu einem ersten lokalen Minimum der Kraftmaschinendrehzahl nach einem ersten lokalen Maximum der Kraftmaschinendrehzahl umfasst.
  8. Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Startereignis ein Kraftmaschinenanlassen vom Beginn des Kraftmaschinenanlassens bis zu einem ersten lokalen Minimum der Kraftmaschinendrehzahl nach einem ersten lokalen Maximum der Kraftmaschinendrehzahl umfasst.
  9. Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Startereignis ein Kraftmaschinenanlassen vom Beginn des Kraftmaschinenanlassens bis zu einem ersten lokalen Minimum der Kraftmaschinendrehzahl nach einem ersten lokalen Maximum der Kraftmaschinendrehzahl umfasst.
  10. Verfahren zum Überwachen eines Startermotors für eine Brennkraftmaschine, das umfasst: Überwachen einer Temperatur der Brennkraftmaschine; Überwachen einer Drehzahl der Kraftmaschine während eines Startereignisses, das das Kraftmaschinenanlassen vom Beginn des Kraftmaschinenanlassens bis zu einem ersten lokalen Minimum der Kraftmaschinendrehzahl nach einem ersten lokalen Maximum der Kraftmaschinendrehzahl umfasst; Bestimmen einer während des Startereignisses erwarteten Kraftmaschinenbelastung entsprechend der Temperatur der Brennkraftmaschine; Bestimmen eines mit dem Umsetzen elektrischer Leistung in mechanische Leistung verbundenen energetischen Wirkungsgrads entsprechend der Temperatur der Brennkraftmaschine; Berechnen eines elektrischen Leistungsflusses von der Batterie zu dem Startermotor während des Startereignisses; Berechnen einer ersten Kraftmaschinenleistung während des Startereignisses als Funktion des elektrischen Leistungsflusses, der erwarteten Kraftmaschinenbelastung und des energetischen Wirkungsgrads; Berechnen der kinetischen Energie der Kraftmaschine auf der Grundlage der Drehzahl der Kraftmaschine während des Startereignisses; Berechnen einer zweiten Kraftmaschinenleistung während des Startereignisses als Funktion der kinetischen Energie der Kraftmaschine; und Detektieren eines mit dem Startermotor verbundenen Fehlers als Funktion der Differenz zwischen der ersten Kraftmaschinenleistung und der zweiten Kraftmaschinenleistung.
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