DE102012222975A1

DE102012222975A1 - Hybrid-Elektrofahrzeug und Verfahren für einen gleichmäßigen Kraftmaschinenbetrieb mit fester Drosselklappenposition

Info

Publication number: DE102012222975A1
Application number: DE201210222975
Authority: DE
Inventors: Osama A. Abihana; Douglas Raymond Martin
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2011-12-21
Filing date: 2012-12-12
Publication date: 2013-06-27
Also published as: CN103171546B; US9020670B2; US20130166115A1; CN103171546A

Abstract

Eine Drehmomentmanagementstrategie für ein HEV mit einer Kraftmaschine, die mit einer festen Drosselklappenposition arbeitet, um NVH besser zu managen, während das Fahrzeug stationär ist oder verlangsamt und die Kraftmaschine mehr Drehmoment erzeugt als ein angefordertes Drehmoment, verwendet ein überschüssiges Kraftmaschinendrehmoment, um die Batterie aufzuladen, bis das angeforderte Drehmoment unter einem Drehmomentverlustschwellenwert liegt. Eine teilweise Kraftstoffeinspritzdüsenabschaltung wird vermieden, um zugehöriges NVH zu verringern oder zu beseitigen, durch Einstellen einer Fehlzündungsdrehmomentgrenze auf das erwartete oder abgeschätzte Kraftmaschinendrehmoment, das während des Betriebs mit der festen Drosselklappenposition erzeugt wird, bis das angeforderte Drehmoment zu einer vollständigen Kraftstoffabschaltung für alle Zylinder führt.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betreiben einer Kraftmaschine eines Hybrid-Elektrofahrzeugs (HEV), so dass keine teilweise Kraftstoffabschaltung der Kraftmaschine stattfindet, während sie sich in einer festen Drosselklappenposition befindet.
Eine Brennkraftmaschine muss zumindest eine minimale Menge an Luftströmung empfangen, um mit stabiler Verbrennung zu arbeiten. Dieser Kraftmaschinenbetriebspunkt kann als Verbrennungsstabilitätsgrenze bezeichnet werden. Die Verbrennungsstabilitätsgrenze kann hinsichtlich der Luftströmung, die in einen Kraftmaschinenbremsdrehmomentwert umgesetzt wird, definiert sein. Folglich kann ein minimales Kraftmaschinendrehmoment festgelegt werden, um eine stabile Verbrennung sicherzustellen. Dieser Drehmomentwert, der manchmal als Fehlzündungsgrenze bezeichnet wird, ist die untere Schranke der Kraftmaschinendrehmomenterzeugung.
Das Kraftmaschinen-Lufteinlasssystem kann ein Drosselventil umfassen, um die Einlassluftströmung zu regeln und die Ladung (Kraftstoff und Luft), die in jedem Verbrennungszyklus verbrannt wird, indirekt zu steuern. Die Drosselventilposition kann durch die Kraftmaschinensteuereinheit in Reaktion auf verschiedene Kraftmaschinen- und Umgebungsbetriebsbedingungen elektronisch gesteuert werden. Ein oder mehrere Betriebsparameter, wie z. B. die Kraftstoffeinspritzmenge und der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt, können auf der Basis der Drosselklappenposition und der entsprechenden in die Kraftmaschine eintretenden Menge an Luftströmung geplant und/oder eingestellt werden. An sich kann die Kraftmaschinenleistung in Abhängigkeit von der Drosselklappenposition verändert werden.
Wenn die Kraftmaschine mit einer speziellen Drosselklappenposition arbeitet und die Betriebsbedingungen sich ändern, so dass ein verringertes Kraftmaschinendrehmoment angefordert wird (z. B. ein schnelles Loslassen eines Fahrpedals), kann unter einigen Bedingungen die Drosselklappe in der Position fest bleiben, so dass die Kraftmaschine mehr Drehmoment erzeugt als von der Fahrzeugsystemsteuereinheit angefordert wird. In diesem Fall kann eine teilweise Kraftstoffeinspritzdüsenabschaltung auftreten, um das Kraftmaschinendrehmoment auf das gewünschte Drehmomentziel zu verringern. Eine teilweise Kraftstoffeinspritzdüsenabschaltung kann jedoch ein unerwünschtes Geräusch, eine unterwünschte Vibration und unerwünschte Rauheit (NVH) verursachen.
In einer Ausführungsform umfasst ein Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs mit einer Kraftmaschine, einer Batterie und einem Generator das Festlegen oder Einstellen einer Fehlzündungsdrehmomentgrenze auf das abgeschätzte oder erwartete Drehmoment, das sich aus dem Kraftmaschinenbetrieb mit einer festen Drosselklappenposition ergibt, um eine Kraftstoffeinspritzdüsenabschaltung zu verhindern. Eine Kraftmaschinen-Drehmomentanforderung, die größer ist als die Fehlzündungsgrenze, führt dazu, dass kein Kraftstoff für die Kraftmaschine abgeschaltet wird. Eine Kraftmaschinen-Drehmomentanforderung, die geringer ist als sowohl die Fehlzündungsgrenze als auch ein minimaler Drehmomentverlustwert, führt zu einer vollständigen Kraftstoffabschaltung für alle Kraftmaschinenzylinder. Das Verfahren kann auch das Einstellen einer Kraftmaschinen-Drehmomentanforderung, die geringer ist als die Fehlzündungsgrenze und größer ist als der Betrag des minimalen Drehmomentverlustpegels, auf größer als die Fehlzündungsgrenze und Steuern der Kraftmaschine unter Verwendung der eingestellten Kraftmaschinen-Drehmomentanforderung umfassen. Irgendein resultierendes überschüssiges Kraftmaschinendrehmoment kann verwendet werden, um die Batterie aufzuladen.
Ein Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs mit einer Kraftmaschine und einer Batterie gemäß einer Ausführungsform umfasst das Festlegen einer Fehlzündungsgrenze, die einem erwarteten Drehmoment der Kraftmaschine entspricht, das sich aus einem Betrieb mit fester Drosselklappe ergibt, in Reaktion auf das Detektieren eines Betriebs mit einer festen Drosselklappenposition. Das Verfahren kann das Empfangen einer Kraftmaschinen-Drehmomentanforderung, während die Kraftmaschine mit einer festen Drosselklappenposition arbeitet, und das Betreiben der Kraftmaschine unter Verwendung der Drehmomentanforderung, wenn die Kraftmaschinen-Drehmomentanforderung größer ist als die Fehlzündungsgrenze, so dass keine Kraftstoffabschaltung angegeben wird, und das Abschalten des ganzen Kraftstoffs, wenn die Kraftmaschinen-Drehmomentanforderung geringer ist als ein minimaler Drehmomentverlustpegel, umfassen. Dieses Verfahren umfasst ferner das Einstellen der Kraftmaschinen-Drehmomentanforderung auf größer als die Fehlzündungsgrenze, wenn die Kraftmaschinen-Drehmomentanforderung geringer ist als die Fehlzündungsgrenze und größer ist als der Betrag des minimalen Drehmomentverlustpegels, und das Ausgeben der eingestellten Kraftmaschinen-Drehmomentanforderung an die Kraftmaschine, so dass kein Kraftstoff für die Kraftmaschine abgeschaltet wird.
In einer Ausführungsform arbeitet ein System mit einer Kraftmaschine und einer Steuereinheit zum Setzen einer Fehlzündungsgrenze auf ein erwartetes Drehmoment der Kraftmaschine, das sich aus einem Betrieb mit fester Drosselklappe ergibt, um einen gleichmäßigen Kraftmaschinenbetrieb zu schaffen, wenn mit einer festen Drosselklappenposition gearbeitet wird. Die Steuereinheit ist derart konfiguriert, dass eine Kraftmaschine-Drehmomentanforderung, die größer ist als die Fehlzündungsgrenze, zu keiner Kraftstoffabschaltung für die Kraftmaschine führt. Eine Kraftmaschinen-Drehmomentanforderung, die geringer ist als sowohl die Fehlzündungsgrenze als auch der Betrag eines minimalen Drehmomentverlustpegels, führt zu einer vollständigen Kraftstoffabschaltung für die Kraftmaschine. Die Steuereinheit ist ferner dazu konfiguriert, eine Kraftmaschinen-Drehmomentanforderung, die geringer ist als die Fehlzündungsgrenze und größer ist als der Betrag des minimalen Drehmomentverlustpegels, auf größer als die Fehlzündungsgrenze einzustellen und die eingestellte Kraftmaschinen-Drehmomentanforderung an die Kraftmaschine auszugeben.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Darstellung eines Antriebsstrangs eines Hybrid-Elektrofahrzeugs (HEV), die den Betrieb eines Systems oder Verfahrens gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung darstellt; und
2 ist ein Ablaufplan, der den Betrieb eines Systems oder Verfahrens zum Betreiben eines HEV, um einen gleichmäßigen Kraftmaschinenbetrieb in Reaktion auf eine feste Drosselklappenposition zu schaffen, gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung darstellt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Wie erforderlich, werden hier ausführliche Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung offenbart; selbstverständlich sind jedoch die offenbarten Ausführungsformen lediglich beispielhaft für die Erfindung, die in verschiedenen und alternativen Formen verkörpert sein kann. Die Figuren sind nicht notwendigerweise maßstäblich; einige Merkmale können übertrieben oder minimiert sein, um die Details von speziellen Komponenten zu zeigen. Daher sollen hier offenbarte spezifische Struktur- und Funktionsdetails nicht als Begrenzung interpretiert werden, sondern lediglich als repräsentative Basis zum Lehren eines Fachmanns auf dem Gebiet, die vorliegende Erfindung verschiedenartig einzusetzen.
Wie vorstehend angegeben, erzeugt unter bestimmten Betriebsbedingungen mit einer festen Drosselklappenposition die Kraftmaschine eines Fahrzeugs mehr Drehmoment als von der Fahrzeugsystemsteuereinheit benötigt, wenn das Fahrzeug stationär ist oder verlangsamt. Anstatt eine teilweise Kraftstoffeinspritzdüsenabschaltung zu ermöglichen, um das Kraftmaschinendrehmoment auf das gewünschte Drehmomentziel zu verringern, betreiben verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung die Kraftmaschine weiterhin mit der festen Drosselklappenposition und verwenden das überschüssige Drehmoment, um die Batterie aufzuladen, oder schaffen eine vollständige Kraftstoffeinspritzdüsenabschaltung, um unerwünschtes NVH zu verringern oder zu beseitigen.
Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung lösen das mit teilweisen Kraftstoffabschaltungen während des Betriebs mit fester Drosselklappe verbundene Problem durch Ausnutzen der Tatsache, dass in einem HEV die überschüssige Kraftmaschinenleistung, die nicht durch die Traktionsräder absorbiert wird, umgeleitet werden kann, um die Traktionsbatterie des HEV aufzuladen, wie z. B. wenn das HEV gestoppt ist oder verlangsamt. Folglich kann die Kraftmaschine vollständig mit Kraftstoff versorgt werden und weiterhin mit einer festen Drosselklappenposition arbeiten, anstatt eine teilweise Kraftstoffabschaltung einzuleiten, um die Kraftmaschinenleistung auf ein Niveau zu verringern, das die Traktionsräder absorbieren können, wobei die Traktionsbatterie irgendeine überschüssige Kraftmaschinenleistung für die anschließende Verwendung absorbiert. Die resultierende Aufladung der Batterie kann verwendet werden, um die Reichweite und Leistung des HEV zu erweitern.
Mit Bezug auf 1 ist nun eine schematische Darstellung eines HEV-Antriebsstrangs, der in der Lage ist, die vorliegende Erfindung zu verkörpern, gezeigt. Der Antriebsstrang umfasst zwei Leistungsquellen, die mit dem Endantrieb verbunden sind: 1) eine Brennkraftmaschine 16 und einen Generator 50, die über eine Planetenradanordnung 20 miteinander verbunden sind; und 2) ein elektrisches Antriebssystem mit einer Batterie 12, einem Elektromotor 46 und einem Generator 50. Die Batterie 12 ist ein Energiespeichersystem für den Motor 46 und den Generator 50.
Eine Fahrzeugsystemsteuereinheit (VSC) 10 ist dazu konfiguriert, Steuersignale zu einer oder mehreren der Batterie 12, der Kraftmaschine 16, des Motors 46 und des Generators 50 zu senden und von diesen Sensorrückmeldungsinformationen zu empfangen, um die zu den Fahrzeugtraktionsrädern 40 gelieferte Leistung zu steuern und das Fahrzeug anzutreiben, um die Fahreranforderung zu erfüllen. Die Steuereinheit 10 steuert die Leistungsquellenaufteilung zwischen der Batterie 12 und der Kraftmaschine 16 zum Liefern von Leistung zum Antreiben des Fahrzeugs, und steuert dadurch den Ladungszustand (SOC) der Batterie 12. Die Steuereinheit 10 kann mit einer oder mehreren anderen Steuereinheiten über ein Steuereinheitsbereichsnetz (CAN) kommunizieren und Zustands- und Steuermeldungen und Befehle liefern. Andere Steuereinheiten oder Steuermodule können ein Kraftmaschinensteuermodul (ECM), ein Antriebsstrangsteuermodul (PCM), ein Batteriesteuermodul (BCM) und dergleichen umfassen. Verschiedene Steuereinheiten können einen Mikroprozessor in Kommunikation mit einer Speichermanagementeinheit (MMU) umfassen, die die Bewegung von Daten und Befehlen zwischen dem Mikroprozessor und verschiedenen computerlesbaren Speichermedien steuert. Die computerlesbaren Speichermedien können einen flüchtigen und nichtflüchtigen oder persistenten Speicher beispielsweise in einem Festwertspeicher (ROM), einem Direktzugriffsspeicher (RAM) und einem Haltespeicher (KAM) umfassen. Der KAM kann verwendet werden, um verschiedene Betriebsvariablen zu speichern, während die Steuereinheit abgeschaltet ist. Die computerlesbaren Speichermedien können unter Verwendung von irgendeiner von einer Anzahl von bekannten Speichervorrichtungen implementiert werden, wie z. B. PROMs (programmierbarer Festwertspeicher), EPROMs (elektrischer PROM), EEPROMs (elektrisch löschbarer PROM), Flash-Speicher oder beliebige andere elektrische, magnetische, optische oder Kombinationsspeichervorrichtungen, die in der Lage sind, Daten zu speichern, von denen einige ausführbare Befehle darstellen, die vom Mikroprozessor verwendet werden, um das Fahrzeug zu steuern.
In einer Ausführungsform umfassen die computerlesbaren Speichermedien gespeicherte Daten oder einen gespeicherten Code, der Befehle darstellt, die von einem Mikroprozessor innerhalb der VSC 10 ausführbar sind, um ein HEV zu steuern, wie mit Bezug auf 1 und 2 erläutert und beschrieben. Der Code umfasst Befehle, die den Betrieb der Kraftmaschine 16 mit einer festen Drosselklappenposition steuern, um NVH zu managen, während das zu den Fahrzeugrädern 40 gelieferte Drehmoment gesteuert wird, wie hier genauer beschrieben. Der Code kann auch Befehle umfassen, die die Kraftmaschine 16 weiterhin mit einer festen Drosselklappenposition betreiben, während das Fahrzeug stationär ist oder verlangsamt, durch Steuern des Generators 50 und des Motors 46, um die Batterie 12 aufzuladen.
Das Getriebe 14 umfasst eine Planetenanordnung 20, die ein Hohlrad 22, ein Sonnenrad 24 und eine Trägeranordnung 26 umfasst. Das Hohlrad 22 verteilt das Drehmoment zu Stufenverhältniszahnrädern mit verzahnenden Zahnradelementen 28, 30, 32, 34 und 36. Eine Drehmomentausgangswelle 38 des Getriebes 14 ist mit den Rädern 40 durch einen Differential- und Achsmechanismus 42 antreibbar verbunden.
Die Zahnräder 30, 32 und 34 sind an einer Vorgelegewelle 31 angebracht, wobei das Zahnrad 32 mit einem vom Motor angetriebenen Zahnrad 44 in Eingriff steht. Der Motor 46 treibt das Zahnrad 44 an. Das Zahnrad 44 wirkt als Drehmomenteingang für die Vorgelegewelle 31.
Die Kraftmaschine 16 verteilt das Drehmoment durch die Eingangswelle 18 zum Getriebe 14. Die Batterie 12 liefert elektrische Leistung zum Motor 46 durch den Leistungsflusspfad 48. Der Generator 50 ist mit der Batterie 12 und mit dem Motor 46 elektrisch verbunden, wie bei 52 gezeigt.
Während die Batterie 12 als einzige Leistungsquelle bei abgeschalteter Kraftmaschine 16 wirkt, werden die Eingangswelle 18 und die Trägeranordnung 26 durch eine Überholkupplung (d. h. eine Freilaufkupplung (OWC)) 53 gebremst. Eine mechanische Bremse 55 verankert den Rotor des Generators 50 und das Sonnenrad 24, wenn die Kraftmaschine 16 eingeschaltet ist und sich der Antriebsstrang in einem Parallelantriebsmodus befindet, wobei das Sonnenrad 24 als Reaktionselement wirkt.
Die Steuereinheit 10 empfängt ein Signal PRND (Parkstellung, Rückwärtsgang, Neutralstellung, Fahrstellung) von einem Getriebebereichswähler 63, das zum Getriebesteuermodul (TCM) 67 zusammen mit einem gewünschten Raddrehmoment, einer gewünschten Kraftmaschinendrehzahl und einem Generatorbremsbefehl verteilt wird, wie bei 71 gezeigt. Ein Batterieschalter 73 wird nach dem Fahrzeug-"Einschalt"-Start geschlossen. Die Kraftmaschine 16 kann eine durch Drosselklappe gesteuerte Brennkraftmaschine sein. Wie im Allgemeinen für den Fachmann auf dem Gebiet verständlich, umfasst eine durch Drosselklappe gesteuerte Kraftmaschine einen Einlass mit einem Drosselventil, das die Luftströmung in die Kraftmaschine 16 steuert. Die Drosselventilposition wird durch die Steuereinheit 10 unter Verwendung eines kleinen Motors, um das Drosselventil zu bewegen, und eines Drosselventil-Positionssensors, um ein Rückkopplungssignal zu liefern, das die tatsächliche Drosselventilposition angibt, rückkopplungsgesteuert. Die Steuereinheit 10 erzeugt eine Kraftmaschinen-Drehmomentanforderung für die Kraftmaschine 16 zumindest teilweise auf der Basis eines Signals von einem Fahrpedal-Positionssensor (APPS) 65 und von aktuellen Kraftmaschinen-, Fahrzeug- und/oder Umgebungsbetriebsbedingungen. Die Kraftmaschinen-Drehmomentanforderung wird verwendet, um ein entsprechendes Signal für ein elektronisches Kraftmaschinen-Drosselklappen-Steuermodul (ETC-Modul) 69 zu erzeugen, das die Rückkopplungspositionssteuerung der Drosselplatte bewirkt, um die Luftströmung und das resultierende Kraftmaschinendrehmoment zu steuern.
Ein Bremspedal-Positionssensor (BPPS) liefert ein Radbremssignal zur Steuereinheit 10, wie bei 61 gezeigt. Ein Bremssystem-Steuermodul (nicht dargestellt) kann einen Befehl zum regenerativen Bremsen auf der Basis von Informationen vom BPPS ausgeben. Das TCM 67 gibt ein Generatorbremssteuersignal an die Generatorbremse 55 aus. Das TCM 67 verteilt auch ein Generatorsteuersignal zum Generator 50.
In der repräsentativen Ausführungsform eines HEV, die in 1 dargestellt ist, ist das HEF ein Einsteck-Hybrid-Elektrofahrzeug (PHEV), so dass die Batterie 12 von einer externen elektrischen Leistungsquelle (z. B. einem externen elektrischen Versorgungsnetz oder Generator) wiederaufladbar ist. Die Batterie 12 empfängt periodisch elektrische Wechselstromenergie vom Netz über einen Aufladeanschluss 76, der mit dem Netz verbunden wird. Eine Bordaufladeeinrichtung 78 empfängt die elektrische Wechselstromenergie vom Aufladeanschluss 76. Die Aufladeeinrichtung 78 ist ein Wechselstrom/Gleichstrom-Umsetzer, der die empfangene elektrische Wechselstromenergie in elektrische Gleichstromenergie umsetzt, die zum Aufladen der Batterie 12 geeignet ist. Die Aufladeeinrichtung 78 liefert wiederum die elektrische Gleichstromenergie zur Batterie 12, um die Batterie 12 während des Wiederaufladevorgangs (d. h. eines Aufladeereignisses) aufzuladen.
Wie vorher beschrieben, umfasst das HEV eine Kraftmaschine 16 und einen Motor 46, die als komplementäre Leistungsquellen zum Entwickeln von Fahrzeugtraktionskraft fungieren. Die erste Leistungsquelle umfasst eine Kombination der Kraftmaschine 16 mit der Planetenanordnung 20 zum Verteilen von Leistung durch separate Flusspfade. Die zweite Leistungsquelle ist ein elektrisches Antriebssystem, das die Batterie 12, den Motor 46 und den Generator 50 umfasst. Die Batterie 12 wirkt als Energiespeichermedium für den Motor 46 und den Generator 50. Der Generator 50 liefert elektrische Leistung zum Motor 46, der Triebkraft zu den Traktionsrädern 40 durch die Planetenanordnung 20 liefert. Wenn der Antriebsstrang unter Verwendung der ersten Leistungsquelle arbeitet, wird die Kraftmaschinenleistung zwischen den zwei Pfaden durch Steuern der Drehzahl des Generators 50 aufgeteilt.
Wenn die Kraftmaschine 16 und der Generator 50 durch die Planetenanordnung 20 verbunden sind, kann der Generator 50 als Generator wirken, um Strom zum Aufladen der Batterie 12 zu liefern, die den Motor 46 betreibt, oder der Generator 50 kann als Motor arbeiten, um eine Drehmomenteingabe in die Planetenanordnung 20 bereitzustellen. Der Generator 50 kann verwendet werden, um die Drehzahl der Kraftmaschine 16 zu steuern, wenn der Generator 50 mit einem Drehmomentreaktionselement der Planetenanordnung 20 verbunden ist. Sowohl der Motor 46 als auch der Generator 50 können als Motoren unter Verwendung von Strom von der Batterie 12 wirken, um das gewünschte Traktionsraddrehmoment zu liefern. Alternativ können sowohl der Motor 46 als auch der Generator 50 als Generatoren wirken, um elektrische Leistung zur Batterie 12 durch den Hochspannungsbus 48 zu liefern, der die Batterie 12, den Motor 46 und den Generator 50 elektrisch koppelt.
Die Kraftmaschine 16 kann in einem Drehmomentsteuermodus oder einem Kraftmaschinendrehzahlsteuermodus arbeiten. In beiden Betriebsmodi kann ein durch die Kraftmaschine 16 erzeugtes überschüssiges Drehmoment den Motor 46 und/oder Generator 50 antreiben, um Aufladestrom für die Batterie 12 zu entwickeln. Folglich kann überschüssige Kraftmaschinenleistung, die nicht zu den Rädern 40 geliefert wird, verwendet werden, um die Batterie 12 aufzuladen, wie z. B. wenn das Fahrzeug gestoppt ist oder verlangsamt und die Kraftmaschine 16 mit einer festen Drosselklappenposition arbeitet.
Mit Bezug auf 2 stellt ein Ablaufplan 80 den Betrieb eines Systems oder Verfahrens zum Managen von NVH in einem HEV-Antriebsstrang, wenn die Kraftmaschine mit einer festen Drosselklappenposition betrieben wird, gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung dar. Insbesondere, wie vorstehend angegeben, wird die Kraftmaschine gemäß dem Verfahren derart betrieben, dass die Kraftstoffversorgung für die Kraftmaschine in Reaktion auf die feste Drosselklappenposition in Abhängigkeit von bestimmten Kraftmaschinen-, Fahrzeug- und/oder Umgebungsbetriebsbedingungen entweder vollständig aufrechterhalten wird (z. B. keine Kraftstoffabschaltung) oder vollständig abgeschaltet wird (d. h. eine vollständige Kraftstoffabschaltung). Der Betrieb des Verfahrens, wie im Ablaufplan 80 dargelegt, wird mit Bezug auf das in 1 gezeigte HEV beschrieben. Wie der Fachmann auf dem Gebiet versteht, können die durch die Ablaufplanblöcke dargestellten Funktionen durch Software und/oder Hardware, die einer oder mehreren Steuereinheiten oder Steuermodulen zugeordnet sind, wie z. B. VSC 10, TCM 67 und BCM/Batterie 12, durchgeführt werden. In Abhängigkeit von der speziellen Verarbeitungsstrategie, wie z. B. durch ein Ereignis gesteuert, durch eine Unterbrechung gesteuert usw., können die verschiedenen Funktionen in einer anderen Reihenfolge oder Sequenz als in 2 dargestellt durchgeführt werden. Ebenso können ein oder mehrere Schritte oder Funktionen wiederholt durchgeführt werden, obwohl nicht explizit dargestellt. In einer Ausführungsform werden die dargestellten Funktionen hauptsächlich durch Software, Befehle oder einen Code, die/der in einem persistenten oder nichtflüchtigen computerlesbaren Speichermedium gespeichert ist/sind, implementiert und von einem Computer oder einer Steuereinheit auf Mikroprozessorbasis ausgeführt, um den Betrieb des Fahrzeugs zu steuern.
Der Betrieb des Systems oder Verfahrens beginnt mit der Feststellung, ob die Kraftmaschine 16 mit einer festen Drosselklappenposition arbeitet, wie im Entscheidungsblock 82 angegeben. Die Drosselklappe kann als in einer festen Drosselklappenposition bestimmt werden, nachdem sich die Drosselklappenposition in einer gegebenen vorbestimmten Zeitdauer nicht ändert. Die vorbestimmte Zeitdauer kann auf der Basis von Kraftmaschinen-, Fahrzeug- oder Umgebungsbetriebsbedingungen variieren. Der Block 82 kann auch feststellen, ob das HEV stationär ist oder verlangsamt, beispielsweise auf der Basis von Raddrehzahlsensoren oder der Getriebeausgangswellendrehzahl. Wie vorher beschrieben, kann, wenn die Kraftmaschine 16 weiterhin in einer speziellen festen Drosselklappenposition arbeitet, während das Fahrzeug stationär ist oder verlangsamt, die Kraftmaschine 16 mehr Drehmoment erzeugen als erforderlich ist, um die Traktionsräder 40 für ein zugehöriges vom Fahrer angefordertes Drehmoment oder eine zugehörige vom Fahrer angeforderte Leistung auf der Basis des APPS 65 anzutreiben.
Wenn der Block 82 feststellt, dass die Drosselklappe sich nicht in einer festen Drosselklappenposition befindet, oder wenn eine feste Drosselklappenposition angegeben wird, aber das Fahrzeug nicht stationär ist oder verlangsamt, dann wird die Kraftmaschine 16 normal in Bezug auf die Fehlzündungsgrenze betrieben, die auf das niedrigste Kraftmaschinendrehmoment für eine stabile Verbrennung unter aktuellen Kraftmaschinen- und Umgebungsbetriebsbedingungen gesetzt ist, wie durch den Block 83 dargestellt. Wie vorher beschrieben, entspricht die Fehlzündungsgrenze dem minimalen Kraftmaschinendrehmoment, das erforderlich ist, um die Kraftmaschine mit stabiler Verbrennung zu betreiben. Wie nachstehend genauer beschrieben, kann die Fehlzündungsgrenze vorübergehend auf ein höheres Kraftmaschinendrehmoment eingestellt werden, wenn sie mit einer festen Drosselklappe betrieben wird, um eine teilweise Kraftstoffabschaltung und zugehöriges NVH zu verhindern.
Wenn sich die Drosselklappe in einer festen Drosselklappenposition befindet, dann wird die Kraftmaschine 16 mit dem Drehmoment und der Leistung betrieben, die sich aus der festen Drosselklappenposition ergeben, wie im Block 84 angegeben. Wiederum kann der Block 84 implementiert werden, wenn eine feste Drosselklappenposition vorliegt und das HEV sich entweder nicht bewegt oder verlangsamt.
Der Betrieb des Verfahrens geht vom Block 84 zum Block 86 weiter. Im Block 86 setzt die Steuereinheit 10 die Fehlzündungsgrenze auf das erwartete Kraftmaschinendrehmoment, das sich aus dem Betrieb mit fester Drosselklappe ergibt. Das heißt, die Steuereinheit 10 ändert die Fehlzündungsgrenze von der gewöhnlichen Fehlzündungsgrenze auf eine modifizierte Fehlzündungsgrenze. Die modifizierte Fehlzündungsgrenze oder die "Fehlzündungsgrenze mit fester Drosselklappe" ist gleich dem erwarteten Kraftmaschinendrehmoment, das durch die Kraftmaschine infolge des Betriebs in der festen Drosselklappenposition gemäß dem Block 84 erzeugt wird. Das erwartete Kraftmaschinendrehmoment in der festen Drosselklappenposition ist im Allgemeinen größer als das minimale Kraftmaschinendrehmoment, das für eine stabile Verbrennung erforderlich ist. An sich wird im Block 86 die Fehlzündungsgrenze effektiv von der gewöhnlichen Fehlzündungsgrenze, die dem minimalen Kraftmaschinendrehmoment entspricht, das für eine stabile Verbrennung erforderlich ist, auf die Fehlzündungsgrenze mit fester Drosselklappe erhöht, die dem erwarteten Kraftmaschinendrehmoment entspricht, das sich aus dem Betrieb mit fester Drosselklappe ergibt. Die Steuereinheit 10 berechnet das Kraftmaschinendrehmoment und die Kraftmaschinenleistung, die sich aus dem Betrieb mit fester Drosselklappenposition ergeben, und verwendet dieses Kraftmaschinendrehmoment als Kraftmaschinen-Drehmomentanforderung, die nun zur Fehlzündungsgrenze mit fester Drosselklappe wird.
Die Steuereinheit 10 speichert die Fehlzündungsgrenze mit fester Drosselklappe zur Verwendung als untere und obere Grenzen für das angeforderte Kraftmaschinendrehmoment, wie durch den Block 88 dargestellt und nachstehend genauer beschrieben. Frühere Steuerstrategien, die mit herkömmlichen durch eine Kraftmaschine betriebenen Fahrzeugen (d. h. Nicht-Hybrid-Fahrzeugen) verbunden sind, passten einen Betrieb mit fester Drosselklappe unter Verwendung einer teilweisen Kraftstoffabschaltung an, um das durch die Kraftmaschine 16 erzeugte Kraftmaschinendrehmoment zu verringern. Dies führte jedoch zu unerwünschtem NVH. Die vorliegende Offenbarung erkennt, dass HEV-Implementierungen die Fähigkeit schaffen, den Kraftmaschinenbetrieb mit fester Drosselklappe in einer alternativen Weise anzupassen. An sich implementieren das System und das Verfahren, die in den Ausführungsformen von 1 und 2 dargestellt sind, eine alternative Drehmomentmanagementstrategie, um eine teilweise Kraftstoffabschaltung und zugehöriges NVH zu vermeiden. Obwohl eine teilweise Kraftstoffabschaltung unter verschiedenen anderen Betriebsbedingungen verwendet werden kann, vermeidet der Betrieb mit fester Drosselklappe gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung eine teilweise Kraftstoffabschaltung, wenn irgendwelche der folgenden drei Bedingungen erfüllt sind: (i) die Kraftmaschinen-Drehmomentanforderung ist größer als die Fehlzündungsgrenze mit fester Drosselklappe; (ii) die Kraftmaschinen-Drehmomentanforderung ist geringer als die Fehlzündungsgrenze mit fester Drosselklappe und ist größer als der Drehmomentpegel, der einer vollständigen Kraftstoffabschaltung zugeordnet ist, aber die Kraftmaschinen-Drehmomentanforderung ist so eingestellt, dass sie auf oder über der Fehlzündungsgrenze mit fester Drosselklappe liegt; oder (iii) die Kraftmaschinen-Drehmomentanforderung ist geringer als der Drehmomentpegel, der eine vollständige Kraftstoffabschaltung ergibt. In den Fällen (i) und (ii) besteht keine Kraftstoffabschaltung und die Kraftmaschine wird vollständig mit Kraftstoff versorgt. Im Fall (iii) besteht eine vollständige Kraftstoffabschaltung und die Kraftmaschine empfängt keinen Kraftstoff. In allen Fällen (i), (ii) und (iii) besteht an sich keine teilweise Kraftstoffabschaltung.
Die Blöcke 90–98 von 2 implementieren eine Steuerstrategie, um sicherzustellen, dass mindestens einer der Fälle (i), (ii) und (iii) zu irgendeinem gegebenen Zeitpunkt existiert. Insbesondere führen die Blöcke 90–98 zum Fall (ii), wenn geeignet, so dass eine Kraftmaschinen-Drehmomentanforderung, die geringer als die Fehlzündungsgrenze mit fester Drosselklappe und größer als der Drehmomentpegel, der eine vollständige Kraftstoffabschaltung ergibt, ist, auf oder über die Fehlzündungsgrenze eingestellt wird. Folglich besteht keine teilweise Kraftstoffabschaltung, die ansonsten auftreten würde, wenn die Kraftmaschinen-Drehmomentanforderung nicht auf oder über die Fehlzündungsgrenze mit fester Drosselklappe eingestellt werden würde. Irgendein Kraftmaschinendrehmoment, das nicht erforderlich ist, um die Traktionsräder 40 anzutreiben, wird dann verwendet um die Batterie 12 aufzuladen. An sich führt die durch die Blöcke 90–98 von 2 dargestellte Strategie zur Kraftstoffversorgung der Kraftmaschine vielmehr in Reaktion auf eine feste Drosselklappenposition als auf ein angefordertes Drehmoment, das einer Fahrpedalposition zugeordnet ist, während die Batterie aufgeladen wird, um irgendein Kraftmaschinendrehmoment zu nutzen, das über dem angeforderten Drehmoment erzeugt wird, während das angeforderte Drehmoment einen Schwellenwert (tqe-los) überschreitet, wie durch die Blöcke 90, 92, 94 und 96 dargestellt, und ansonsten zur Abschaltung des Kraftstoffs für alle Zylinder, wie durch den Block 98 dargestellt.
Im Entscheidungsblock 90 wird die Kraftmaschinen-Drehmomentanforderung mit der Fehlzündungsgrenze mit fester Drosselklappe verglichen. Wenn die Kraftmaschinen-Drehmomentanforderung größer ist als die Fehlzündungsgrenze mit fester Drosselklappe, dann wird kein Kraftstoff abgeschaltet, wie im Block 92 angegeben. In diesem Fall wird die Kraftmaschine 16 ohne Kraftstoffabschaltungen betrieben und alle Zylinder der Kraftmaschine 16 werden mit Kraftstoff versorgt. An sich besteht keine Einstellung an der Kraftmaschinen-Drehmomentanforderung und es besteht keine teilweise Kraftstoffabschaltung.
Wenn die Kraftmaschinen-Drehmomentanforderung geringer ist als die Fehlzündungsgrenze mit fester Drosselklappe, dann geht der Betrieb des Verfahrens vom Entscheidungsblock 90 zum Entscheidungsblock 94 weiter. Im Entscheidungsblock 94 wird die Kraftmaschinen-Drehmomentanforderung wieder mit der Fehlzündungsgrenze mit fester Drosselklappe und dem Drehmomentverlustpegel verglichen. Systemverluste wie z. B. Reibungsverluste und Pumpverluste werden beispielsweise im Allgemeinen durch einen negativen Drehmomentverlustterm ("tqe_los") dargestellt. Wenn die Kraftmaschinen-Drehmomentanforderung geringer ist als das Drehmoment, das erforderlich ist, um die Systemverluste zu überwinden, wie durch den Block 94 bestimmt, dann wird der ganze Kraftstoff abgeschaltet, wie durch den Block 98 dargestellt. Wenn die Kraftmaschinen-Drehmomentanforderung geringer ist als die Fehlzündungsgrenze mit fester Drosselklappe und größer ist als der Betrag des Drehmomentverlustpegels, dann wird die Kraftmaschinen-Drehmomentanforderung so eingestellt, dass sie gleich der oder größer als die Fehlzündungsgrenze mit fester Drosselklappe ist, wie im Block 96 angegeben. In diesem Fall wird wie im Block 92 die Kraftmaschine 16 ohne Kraftstoffabschaltungen betrieben und alle Zylinder der Kraftmaschine 16 werden mit Kraftstoff versorgt. Die Einstellung der Kraftmaschinen-Drehmomentanforderung kann das Begrenzen der Kraftmaschinen-Drehmomentanforderung so, dass sie auf oder über der Fehlzündungsgrenze mit fester Drosselklappe liegt, umfassen. Wie vorstehend angegeben, würde ohne diese Einstellung der Kraftmaschinen-Drehmomentanforderung eine teilweise Kraftstoffabschaltung stattfinden. Folglich wird die teilweise Kraftstoffabschaltung durch Einstellen der Kraftmaschinen-Drehmomentanforderung so, dass sie auf oder über der Fehlzündungsgrenze mit fester Drosselklappe liegt, vermieden, so dass eine vollständige Kraftstoffversorgung aufrechterhalten wird.
Der gemäß den Blöcken 92 und 96 gesteuerte Betrieb betreibt die Kraftmaschine weiterhin mit der festen Drosselklappenposition und entsprechenden Kraftstoffversorgung, so dass die Kraftmaschine mehr Drehmoment erzeugt als erforderlich ist, um die Traktionsräder anzutreiben. Die VSC 10, die Batterie/das BCM 12 und das TCM 67 arbeiten an sich, um den Generator 50 und den Motor 46 zu steuern, um die Batterie unter Verwendung irgendeines überschüssigen Kraftmaschinendrehmoments aufzuladen, bis das angeforderte Drehmoment geringer ist als der Drehmomentverlustterm, wobei der ganze Kraftstoff für die Kraftmaschinenzylinder abgeschaltet wird. Anders ausgedrückt, verschiedene Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung versorgen die Kraftmaschine mit Kraftstoff vielmehr in Reaktion auf die feste Drosselklappenposition als das angeforderte Drehmoment, bis das angeforderte Drehmoment geringer ist als ein entsprechender Schwellenwert, der das Systemverlustdrehmoment darstellt. Wenn das angeforderte Drehmoment geringer ist als der Schwellenwert (tqu_los), wird der ganze Kraftstoff abgeschaltet, so dass die Kraftmaschine kein Drehmoment mehr erzeugt. Dies ermöglicht einen gleichmäßigen Kraftmaschinenbetrieb zwischen vollständiger Kraftstoffversorgung und vollständiger Abschaltung durch Aufrechterhalten oder Fortsetzen des Kraftmaschinenbetriebs mit der festen Drosselklappenposition, wobei das überschüssige Kraftmaschinendrehmoment verwendet wird, um die Fahrzeugbatterie aufzuladen, bis kein Kraftmaschinendrehmoment erforderlich ist, was eine teilweise Kraftstoffabschaltung und zugehöriges NVH als Drehmomentmanagementstrategie vermeidet.
Wie durch die vorstehend beschriebenen repräsentativen Ausführungsformen demonstriert, schaffen verschiedene Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung eine alternative Drehmomentmanagementstrategie für ein HEV mit einer Kraftmaschine, die mit einer festen Drosselklappenposition arbeitet, um NVH besser zu managen. Während die Kraftmaschine mit einer festen Drosselklappenposition arbeitet und das Fahrzeug stationär ist oder verlangsamt, erzeugt die Kraftmaschine mehr Drehmoment als von der Fahrzeugsystemsteuereinheit verlangt wird. Anstatt eine teilweise Kraftstoffeinspritzdüsenabschaltung zu ermöglichen, um das Kraftmaschinendrehmoment auf das gewünschte Drehmomentziel zu verringern, wie z. B. bei der herkömmlichen Brennkraftmaschinensteuerung durchgeführt, betreiben verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung weiterhin die Kraftmaschine mit einer festen Drosselklappenposition und verwenden das überschüssige Kraftmaschinendrehmoment, um die Batterie aufzuladen, bis das angeforderte Drehmoment unter einem entsprechenden Pegel liegt, um eine vollständige Kraftstoffeinspritzdüsenabschaltung zu schaffen, um unerwünschtes NVH, das mit der teilweisen Kraftstoffabschaltung verbunden ist, zu verringern oder zu beseitigen.
Obwohl vorstehend Ausführungsformen beschrieben sind, ist nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen der Erfindung beschreiben. Die in der Patentbeschreibung verwendeten Worte sind vielmehr Worte zur Beschreibung als zur Begrenzung und selbstverständlich können verschiedene Änderungen vorgenommen werden, ohne vom Gedanken und Schutzbereich der Erfindung abzuweichen. Außerdem können die Merkmale von verschiedenen Implementierungsausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden.
Bezugszeichenliste
Fig. 1

12: Batterie/BCM
78: Bordaufladeeinrichtung
AC Power: Wechselstromleistung
76: Aufladeanschluss

82: In fester Drosselklappenposition?
83: Kraftmaschine normal betreiben, wobei Fehlzündungsgrenze auf das niedrigste Kraftmaschinendrehmoment für stabile Verbrennung gesetzt ist
84: Kraftmaschine mit dem Drehmoment und der Leistung betreiben, die sich aus der festen Drosselklappenposition ergeben
86: Fehlzündungsgrenze auf gleich dem erwarteten Kraftmaschinendrehmoment, das sich aus dem Betrieb mit fester Drosselklappe ergibt, setzen
88: Fehlzündungsgrenze zu VSC leiten, damit sie als untere und obere Grenze für die Kraftmaschinen-Drehmomentanforderung (Drehmomentanforderung) wirkt
90: Drehmomentanforderung > Fehlzündungsgrenze?
94: Drehmomentanforderung < Fehlzündungsgrenze und > - tqe_los?
92: Kein Kraftstoff wird abgeschaltet, wenn die Kraftmaschinen-Drehmomentanforderung größer ist als die Fehlzündungsgrenze
96: Kraftmaschinen-Drehmomentanforderung auf oder über die Fehlzündungsgrenze einstellen, so dass kein Kraftstoff abgeschaltet wird
98: Der ganze Kraftstoff wird abgeschaltet, wenn die Kraftmaschinen-Drehmomentanforderung geringer ist als der Drehmomentverlustpegel, der eine vollständige Kraftstoffabschaltung ergibt

Claims

Verfahren zum Steuern eines Hybrid-Elektrofahrzeugs mit einer Kraftmaschine mit einer Drosselklappe und einem batteriebetriebenen Traktionsmotor, das Folgendes umfasst: Betreiben der Kraftmaschine mit einer festen Drosselklappenposition, während das Fahrzeug stationär ist oder verlangsamt, um ein überschüssiges Kraftmaschinendrehmoment relativ zu einem angeforderten Kraftmaschinendrehmoment zu erzeugen; Aufladen der Batterie unter Verwendung des überschüssigen Kraftmaschinendrehmoments; und Abschalten des Kraftstoffs für die Kraftmaschine, wenn das angeforderte Kraftmaschinendrehmoment geringer ist als ein Schwellendrehmoment.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Betreiben der Kraftmaschine mit einer festen Drosselklappenposition Folgendes umfasst: Einstellen einer Fehlzündungsdrehmomentgrenze, die einem minimalen Drehmoment für eine stabile Verbrennung zugeordnet ist, um eine eingestellte Fehlzündungsdrehmomentgrenze vorzusehen, die einem Kraftmaschinendrehmoment entspricht, das auf der Basis der Kraftstoffversorgung aller Kraftmaschinenzylinder und der Luftströmung, die der festen Drosselklappenposition zugeordnet ist, berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 2, das ferner das Festlegen des angeforderten Kraftmaschinendrehmoments auf die eingestellte Fehlzündungsdrehmomentgrenze umfasst.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei das angeforderte Kraftmaschinendrehmoment auf die eingestellte Fehlzündungsdrehmomentgrenze nur dann gesetzt wird, wenn das angeforderte Kraftmaschinendrehmoment geringer ist als die eingestellte Fehlzündungsdrehmomentgrenze.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei das angeforderte Kraftmaschinendrehmoment auf die eingestellte Fehlzündungsdrehmomentgrenze eingestellt wird, wenn das angeforderte Kraftmaschinendrehmoment geringer als die eingestellte Fehlzündungsdrehmomentgrenze und größer als das Schwellendrehmoment ist.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Schwellendrehmoment dem Drehmoment entspricht, das erforderlich ist, um Systemverluste zu überwinden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Schwellendrehmoment abgeschätzten Kraftmaschinendrehmomentverlusten entspricht.