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Die vorliegende Offenbarung betrifft Techniken zum Schätzen des elektrischen Strombedarfs von den Antriebsstrang betreffenden elektrischen Lasten. Als Deltastrom bzw Delta-Strombedarf wird die Differenz von Strombedarfen zwischen den Motor-Ein- und -Aus-Zuständen bezeichnet.
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Ein Mikrohybridfahrzeug kann seinen Verbrennungsmotor für eine Zeitperiode automatisch stoppen, wenn bestimmte Bedingungen erfüllt sind. Automatische Motorstopps können die Kraftstoffökonomie verbessern, indem die Zeitdauer reduziert wird, während der Motor leerläuft, während sich das Fahrzeug in einem Stillstand befindet oder zu einem Stopp rollt.
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DE 10 2012 211 597 A1 offenbart ein Fahrzeug, welches einen Verbrennungsmotor und mindestens einen Controller aufweist. Der mindestens eine Controller bestimmt periodisch einen geschätzten Strom, der von elektrischen Fahrzeuglasten während eines Auto-Stopps des Verbrennungsmotors angefordert wird, vergleicht den geschätzten Strom mit einem Schwellwertstrom und blockiert einen Auto-Stopp des Verbrennungsmotors, falls der geschätzte Strom für eine vorbestimmte Zeitperiode größer ist als der Schwellwertstrom.
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DE 103 03 439 B4 offenbart eine Kraftfahrzeug-Energieverteilungsvorrichtung zur Versorgung einer Vielzahl von kraftfahrzeugseitigen elektrischen Lasten von einer Kraftfahrzeugenergiequelle einschließlich einer Batterie mit elektrischer Energie.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Fahrzeug und Verfahren bereitzustellen, bei denen eine Strombedarfssteuerung in Bezug elektrische Lasten nach einem Motorstopp verbessert wird.
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Gelöst wird diese Aufgabe mit einem Fahrzeug, das Folgendes umfasst: einen Motor; mehrere elektrische Lasten und mindestens einen Controller, der programmiert ist zum Schätzen, während der Motor eingeschaltet ist, einer erwarteten Änderung bei dem von den elektrischen Lasten angeforderten Strom, die aus dem Ausschalten des Motors auf der Basis einer Arbeitsbedingung der elektrischen Lasten und dem selektiven Ausschalten des Motors auf der Basis der erwarteten Änderung resultieren würde, und nach dem Ausschalten des Motors, jenen von den elektrischen Lasten angeforderten Strom so zu steuern, dass er der aus dem Ausschalten des Motors resultierenden erwarteten Änderung entspricht.
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Die Arbeitsbedingung kann eine mit mindestens einer der elektrischen Lasten assoziierte Spannung sein. Die Arbeitsbedingung kann eine mit mindestens einer der elektrischen Lasten assoziierte Geschwindigkeit sein. Die Arbeitsbedingung kann eine mit mindestens einer der elektrischen Lasten assoziierte Temperatur sein. Die Arbeitsbedingung kann ein Arbeitsstatus der elektrischen Lasten sein, der sich zwischen Motoreinschalten und Motorausschalten ändert. Die elektrischen Lasten können ein Gebläse, eine Kraftstoffeinspritzdüse, eine Zündspule, ein Spülventil, eine Klimakompressorkupplung oder eine elektrische Pumpe einschließen.
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Die o.g. Aufgabe wird zudem gelöst mit einem Verfahren zum Steuern eines Motors, umfassend: durch zumindest einen Controller, Vorhersagen einer Änderung beim Strombedarf von einem Motoreinschalten zu einem Motorausschalten auf Basis einer Differenz zwischen von Komponenten angefordertem Strom, der den Strombedarf reduzieren wird, wenn der Motor ausgeschaltet ist, und von Komponenten angefordertem Strom, der den Strombedarf erhöhen wird, wenn der Motor ausgeschaltet ist; Befehlen, dass der Motor auf der Basis der vorhergesagten Änderung ausgeschaltet wird; und Steuern, in Folge des Motorausschaltens, dass der Strombedarf der Komponenten mit der vorhergesagten Änderung beim Strombedarf resultierend aus dem Motorausschalten übereinstimmt.
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Der angeforderte Strom kann auf einer mit mindestens einer der Komponenten assoziierten Spannung basieren. Der angeforderte Strom kann auf einer mit mindestens einer der Komponenten assoziierten Geschwindigkeit basieren. Der angeforderte Strom kann auf einer mit mindestens einer der Komponenten assoziierten Temperatur basieren. Der angeforderte Strom kann unter Verwendung vorbestimmter Datentabellen berechnet werden, die mit einer Arbeitsspannung, einer Geschwindigkeit oder einer Temperatur indexiert sind.
- 1 ist ein Blockdiagramm eines Mikrohybridfahrzeugs.
- 2 ist eine Kurve des Motorstatus über der Zeit vor, während und nach einem Motorstopp-/-startereignis.
- 3 ist eine Kurve tatsächlicher und geschätzter, mit der Kurve von 2 assoziierter Systemströme.
- 4 ist ein Flussdiagramm eines Algorithmus zum Bestimmen, ob ein Autostopp eines Motors blockiert werden soll.
- 5 ist ein Blockdiagramm, das einige mit einem Antriebsstrang assoziierte beispielhafte Lasten demonstriert.
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Es werden hier Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und andere Ausführungsformen verschiedene und alternative Formen annehmen können. Die Figuren sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu; einige Merkmale könnten übertrieben oder minimiert sein, um Details von bestimmten Komponenten zu zeigen. Deshalb sind hierin offenbarte spezifische strukturelle und funktionale Details nicht als beschränkend auszulegen, sondern lediglich als eine repräsentative Basis, um dem Fachmann zu lehren, wie er die vorliegende Erfindung unterschiedlich einsetzen kann. Wie der Durchschnittsfachmann versteht, können unter Bezugnahme auf eine beliebige der Figuren dargestellte und beschriebene Merkmale mit in einer oder mehreren anderen Figuren dargestellten Merkmalen kombiniert werden, um Ausführungsformen zu erzeugen, die nicht explizit dargestellt oder beschrieben sind. Die Kombinationen aus dargestellten Merkmalen liefern repräsentative Ausführungsformen für typische Anwendungen. Verschiedene Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, die mit den Lehren dieser Offenbarung übereinstimmen, können jedoch für bestimmte Anwendungen oder Implementierungen gewünscht sein.
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Unter Bezugnahme auf 1 kann ein Mikrohybridfahrzeug 10 einen Motor 12, eine Lichtmaschine oder einen integrierten Startergenerator 14, eine Batterie 16 (z.B. eine 12 V-Batterie), elektrische Lasten 18 (z.B. Pumpen einer Klimaanlage, eines Servolenkungsassistenzsystems usw.) in Kommunikation mit/unter der Kontrolle eines oder mehrerer Controller 20 (wie durch gestrichelte Linien angegeben) enthalten. Der Motor 12 ist mechanisch mit der Lichtmaschine oder dem integrierten Startergenerator 14 verbunden (wie durch eine dicke Linie angezeigt), so dass der Motor 12 die Lichtmaschine oder den integrierten Startergenerator 14 antreiben kann, um elektrischen Strom zu generieren. Die Lichtmaschine oder der integrierte Startergenerator 14 und die Batterie 16 sind elektrisch miteinander und mit den elektrischen Lasten 18 verbunden (wie durch eine dünne Linie angegeben). Somit kann die Lichtmaschine oder der integrierte Startergenerator 14 die Batterie 16 laden; die elektrischen Lasten 18 können einen elektrischen Strom verbrauchen, der von der Lichtmaschine oder dem integrierten Startergenerator 14 und/oder der Batterie 16 geliefert wird.
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Die Controller 20 können einen Autostopp oder einen Autostart des Motors 12 initiieren. Wenn das Fahrzeug 10 zu einem Stopp kommt, können beispielsweise die Controller 20 einen Befehl ausgeben, den Prozess zum Stoppen des Motors 12 zu beginnen, wodurch verhindert wird, dass die Lichtmaschine oder der integrierte Startergenerator 14 elektrischen Strom an die elektrischen Lasten 18 liefert. Die Batterie 16 kann elektrischen Strom an die elektrischen Lasten 18 liefern, während der Motor 12 gestoppt ist. Wenn ein nichtgezeigtes Bremspedal nach einem Motorautostopp ausgerückt wird (und/oder ein nichtgezeigtes Fahrpedal in Eingriff genommen wird), können die Controller 20 einen Befehl zum Beginnen des Prozesses zum Starten des Motors 12 ausgeben, und somit der Lichtmaschine oder dem integrierten Startergenerator 14 ermöglichen, einen elektrischen Strom an die elektrischen Lasten 18 zu liefern.
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Unter Bezugnahme auf 2 kann ein Motorautostoppereignis mehrere Stufen beinhalten: „Autostopp beginnen“, was den Beginn des Motorautostoppereignisses markiert; „Vorbereiten für einen Motorautostopp“, was die Zeitperiode ist, während der die Fahrzeugsysteme sowie der Motor für den anstehenden Motorstopp vorbereitet werden (falls während dieser Stufe eine Autostoppblockierbedingung detektiert wird, wird die Vorbereitung für den anstehenden Motorstopp unterbrochen und die Fahrzeugsysteme und der Motor werden zu ihren normalen Arbeitsmodi zurückgeführt); „Kraftstoffabschaltung“, was den Punkt markiert, bei dem der Kraftstofffluss zum Motor gestoppt wird; „Motor stoppt“, was die Zeitperiode ist, während der die Motordrehzahl auf null zurückgeht; „unter Kraftstoffneustart“, was den Punkt markiert, nach dem, falls ein Neustart während der „Motor stoppt“-Stufe angefordert wird, der Starter möglicherweise eingerückt werden muss, um den Motor durchzudrehen (falls ein Neustart vor „unter Kraftstoffneustart“ und während der „Motor stoppt“-Stufe angefordert wird, kann der Motor durch Wiedereinschalten des Kraftstoffflusses neu gestartet werden); „Motordrehzahl = null“, was den Punkt markiert, bei dem die Motordrehzahl nahe oder gleich null ist; „Motor automatisch gestoppt“, was die Zeitperiode ist, während der der Motor ausgeschaltet ist; „Starter in Eingriff“, was den Punkt markiert, bei dem der Starter damit startet, den Motor beim Bemühen durchzudrehen, den Motor zu starten (als Reaktion auf das Detektieren einer Motorautostartbedingung); „Starter dreht Motor durch“, was die Zeitperiode ist, während der der Motor mit seiner Eigenleistung nicht durchdrehen kann; „Starter entkoppelt“, was den Punkt markiert, bei dem der Motor mit seiner eigenen Kraft durchdrehen kann; „Motordrehzahl steigt“, was die Zeitperiode ist, während der die Drehzahl des Motors auf seine Laufgeschwindigkeit steigt (eine Drehzahl auf oder über einer Zielleerlaufdrehzahl); und „Autostart Ende“, was den Punkt markiert, bei dem die Drehzahl des Motors ihre Laufdrehzahl erreicht.
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Wieder unter Bezugnahme auf 1 können die elektrischen Lasten 18 arbeiten, wenn der Motor 12 während eines Motorstopp-/-startereignisses ausgeschaltet ist. Beispielsweise können während dieser Zeitperiode mit einem Klimaanlagensystem assoziierte Pumpen eingeschaltet sein. Somit muss die Batterie 16 möglicherweise Strom liefern, um diese Lasten zu unterstützen. Der Strombedarf der elektrischen Lasten 18 während eines Motorstopp-/-startereignisses kann jedoch die empfohlenen Kapazitäten der Batterie 16 übersteigen. Das heißt, die Spannung der Batterie 16 fällt möglicherweise unter eine empfohlene Grenze, während die elektrischen Lasten 18 während eines Motorstopp-/-startereignisses unterstützt werden. Um das Eintreten dieser Situation zu verhindern, können die Controller 20 den Strombedarf der elektrischen Lasten 18 bestimmen und ihn mit einem vorbestimmten Schwellwert vergleichen. Beispielsweise können Werte des von der Lichtmaschine oder dem integrierten Startergenerator 14 und der Batterie 16 gelieferten Stroms summiert werden, um einen Gesamtstrombedarf der elektrischen Lasten 18 zu bestimmen. Falls der Gesamtstrombedarf den vorbestimmten Schwellwert übersteigt, können die Controller 20 jeden Versuch blockieren, den Motor 12 automatisch zu stoppen. Der vorbestimmte Schwellwert kann durch Testen, Simulation usw. bestimmt und so gewählt werden, dass das Abfallen der Spannung der Batterie 16 unter einen gewünschten Pegel ausgeschlossen ist.
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Der Strombedarf von gewissen der elektrischen Lasten 18 kann davon abhängen, ob der Motor 12 eingeschaltet oder ausgeschaltet ist. Beispielsweise kann der Strombedarf eines Motorkühlgebläse oder einer Kraftstoffpumpe auf null abnehmen, während der Motor 12 während eines Motorstopp-/-startereignisses ausgeschaltet ist. Gleichermaßen kann der Strombedarf von mit einem Klimaanlagensystem assoziierten Pumpen abnehmen, wenn der Motor 12 während eines Motorstopp-/-startereignisses ausgeschaltet ist. Der Strombedarf von anderen Teilsystemen kann jedoch steigen, wenn der Motor 12 während eines Motorstopp-/-startereignisses ausgeschaltet ist. Somit kann der Nettowert des Strombedarfs der elektrischen Lasten 18 entweder abnehmen oder ansteigen, nachdem der Motor 12 automatisch gestoppt worden ist.
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Das Blockieren von Motorautostopps auf der Basis von tatsächlichen Werten des Stroms, der von der Lichtmaschine oder dem integrierten Startergenerator 14 und der Batterie 16 vor einem Motorstopp-/-startereignis geliefert wird, kann zu weniger Motorautostopps und einer suboptimalen Kraftstoffökonomie führen, weil der Strombedarf der elektrischen Lasten 18 abnehmen kann, nachdem der Motor 12 automatisch gestoppt worden ist. Somit können Schätzwerte einer Änderung bei der Stromnutzung der elektrischen Lasten 18 während eines Motorstopp-/-startereignisses verwendet werden, wenn die Entscheidung dahingehend getroffen wird, ob ein Motorautostopp blockiert werden soll. Das heißt, eine Änderung beim Strombedarf der elektrischen Lasten 18, die aus dem Stoppen des Motors 12 resultiert, kann durch Testen, Simulation usw. quantifiziert werden und den Controllern 20 verfügbar gemacht werden, so dass die Entscheidung, ob ein Autostopp des Motors 12 blockiert werden soll, auf der Basis einer Schätzung des Strombedarfs der elektrischen Lasten 18, während der Motor 12 ausgeschaltet ist, basieren kann.
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Unter Bezugnahme auf 3 können der tatsächliche Systemstrom und der geschätzte Systemstrom vor einem Motorautostopp kontinuierlich/periodisch bestimmt werden. Beispielsweise kann der tatsächliche oder Nettosystemstrom (wie durch eine dicke Linie angegeben) durch Summieren von Werten des von der Lichtmaschine oder dem integrierten Startergenerator 14 und der Batterie 16 gelieferten Stroms bestimmt werden. Der geschätzte Systemstrom (wie durch eine dünne Linie angegeben) kann berechnet werden durch Subtrahieren (oder Addieren) der erwarteten Reduktion (oder des erwarteten Anstiegs) bei dem Strombedarf, der einen Motorautostopp begleitet, von dem tatsächlichen Systemstrom. Die erwartete Reduktion (oder der erwartete Anstieg) bei der Stromnachfrage, die eine Motorautostoppinformation begleitet, kann in einem Speicher gespeichert werden und es kann wie benötigt darauf zugegriffen werden oder durch Stromsensoren detektiert werden, als Beispiel. Der geschätzte Systemstrom kann dann mit einem Schwellwertstrom (wie durch eine gestrichelte Linie angegeben) verglichen werden. Falls der geschätzte Systemstrom über dem Schwellwertstrom ist, kann jeder Versuch zum Initiieren eines Motorautostopps blockiert werden (es wird verhindert, dass der Motor automatisch stoppt). Falls der geschätzte Systemstrom unter dem Schwellwertstrom liegt, wird möglicherweise jeder Versuch, einen Motorautostopp zu initiieren, nicht blockiert (dem Motor kann ein automatischer Stopp gestattet werden). Beispielsweise kann ein Motorautostopp-Blockierflag gemäß dem oben erwähnten Vergleich gesetzt werden. Ein derartiges Flag kann auf null gesetzt werden, wenn der geschätzte Systemstrom unter dem Schwellwertstrom liegt, und kann auf 1 gesetzt werden, wenn der geschätzte Systemstrom über dem Schwellwertstrom liegt. Dieses Flag kann dann als Teil der Standardroutine geprüft werden, um zu bestimmen, ob ein Motorautostopp initiiert werden soll.
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Bei anderen Beispielen muss der geschätzte Systemstrom möglicherweise für eine gewisse vorbestimmte Zeitperiode (z.B. 3 Sekunden) unter dem Schwellwertstrom liegen, bevor irgendein Versuch zum Initiieren eines Motorautostopps zugelassen wird. Gleichermaßen muss der geschätzte Systemstrom möglicherweise für eine vorbestimmte Zeitperiode über dem Schwellwertstrom liegen, bevor irgendein Versuch zum Initiieren eines Motorautostopps blockiert wird. Mit solchen Strategien kann die Auswirkung minimiert werden, die instationäre Änderungen beim Strom auf die Entscheidung dahingehend haben, ob Motorautostopps blockiert werden sollen. Es werden auch andere Szenarien in Betracht gezogen.
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Unter der Annahme, dass der geschätzte Systemstrom unter dem Schwellwertstrom liegt, kann die Bestimmung des geschätzten Systemstroms ausgesetzt werden, nachdem ein Motorautostopp initiiert worden ist. Der Systemstrom kann instationäre Ereignisse erfahren, während sich verschiedene Fahrzeugteilsysteme für eine Motorabschaltung vorbereiten. Diese instationären Ereignisse können die Genauigkeit jeder geschätzten Systemstrombestimmung stören. Der Wert des geschätzten Systemstroms, der unmittelbar vor der Initiierung einer Motorabschaltung bestimmt wurde, kann somit gehalten werden, bis die Motordrehzahl gleich null ist.
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Nachdem die Motordrehzahl gleich null ist, kann der tatsächliche Systemstrom wieder kontinuierlich/periodisch bestimmt werden. Während des Motorautostopps arbeitende elektrische Lasten werden im Beispiel von 3 derart gesteuert, dass ihr Strombedarf jenem vor der Initiierung des Motorautostopps geschätzten entspricht. Das heißt, ein Motorkühlgebläse, von dem geschätzt wird, dass es während eines Motorautostopps beim Arbeitsstrom eine Reduktion von 0,3 A erfährt, wird derart gesteuert, dass es während des Motorautostopps eine Reduktion beim Arbeitsstrom von 0,3 A erfährt usw. Dieses Steuerverfahren kann fortgesetzt werden, bis eine Motorautostartbedingung detektiert ist (z.B. tritt ein Fahrer auf ein Fahrpedal, der tatsächliche Systemstrom steigt für eine gewisse Zeitperiode über den Schwellwertstrom an usw.). Ein tatsächlicher Systemstrom kann dann zunehmen, wenn ein Starter zum Durchdrehen des Motors verwendet wird. Bei gewissen Beispielen wie etwa dem Beispiel von 3 wird die Bestimmung des tatsächlichen Systemstroms wegen der vom Starter erforderten Strommenge ausgesetzt, während der Starter den Motor durchdreht. Nachdem der Motor wieder mit seiner eigenen Leistung arbeitet, können die Bestimmungen des tatsächlichen und geschätzten Stroms wie oben beschrieben wiederaufgenommen werden.
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Unter Bezugnahme auf 4 kann ein tatsächlicher Strom bei Operation 22 bestimmt werden. Beispielsweise können die Controller 20 Informationen über Batteriestrom und Strom von der Lichtmaschine oder dem integrierten Startergenerator, die von einem Controllerbereichsnetzwerk zur Verfügung stehen, lesen. Mit diesen Informationen assoziierte Werte können summiert werden, um einen tatsächlichen Strom zu berechnen. Bei Operation 24 kann ein geschätzter Strom bestimmt werden. Die Controller 20 können beispielsweise Informationen über Reduktionen (oder Steigerungen) beim Strom lesen, von denen erwartet wird, dass sie vom Klima-, Lenkungs- und/oder Antriebsstrangsystem usw. während einer Motorabschaltung erfahren werden, und dies von dem tatsächlichen Strom subtrahieren (oder dazu addieren), um einen geschätzten Strom zu berechnen. Bei Operation 26 wird bestimmt, ob der geschätzte Strom über dem Schwellwertstrom liegt. Die Controller 20 können beispielsweise den geschätzten Strom mit dem Schwellwertstrom vergleichen. Bei Ja (einer Autostoppblockierbedingung) kann ein Motorautostopp bei Operation 28 blockiert werden. Beispielsweise können die Controller 20 Versuche zum automatischen Stoppen des Motors 12 verhindern. Bei Nein (eine Autostoppgestattungsbedingung) kann bei Operation 30 ein Motorautostopp gestattet werden. Beispielsweise können die Controller 20 Versuche zum automatischen Stoppen des Motors 12 gestatten.
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Der Controller 20 kann bestimmen, ob Bedingungen für das Stoppen des Motors angemessen sind. Eine Technik des Verhinderns übermäßiger Motorstart-/-stoppzyklen kann darin bestehen, die Strommenge, die erforderlich ist, wenn der Motor ausgeschaltet ist, vorherzusagen. Diese Vorhersage kann erfolgen, bevor der Motor tatsächlich gestoppt wird. Falls der vorhergesagte Strom, der erforderlich ist, wenn der Motor ausgeschaltet ist, zu hoch ist, kann der Motorstopp blockiert werden. Falls der vorhergesagte Strom unter einem Schwellwert liegt, kann der Motor gestoppt werden. Die Controller 20 können erfordern, dass jede Komponente oder jedes Teilsystem eine erwartete Änderung bei dem Strom, der erforderlich ist, wenn der Motor 12 gestoppt wird, meldet. Auf diese Weise könnte ein koordinierender Controller alle die vorhergesagten Stromverbräuche summieren, um einen Gesamtstromverbrauch zu bestimmen. Der Controller kann dann mit diesem vorhergesagten Strom entscheiden, ob der Motor gestoppt werden sollte.
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5 zeigt ein Beispieldiagramm eines Antriebsstrangsystems, das aus typischen, einen Antriebsstrang betreffenden elektrischen Lasten besteht. Man beachte, dass andere Kombinationen elektrischer Lasten möglich sind und die folgende Beschreibung nicht auf jene gezeigten beschränkt ist. Ein Antriebsstrang oder ein anderes Teilsystem kann aus vielen Komponenten bestehen, die elektrischen Strom erfordern. Ein oder mehrere Antriebsstrangcontroller 54 können erforderlich sein, um die elektrischen Antriebsstranglasten zu verwalten und zu steuern. Die elektrischen Antriebsstranglasten können alle Einrichtungen beinhalten, die elektrischen Strom erfordern, die von den Antriebsstrangcontrollern 54 gesteuert werden. Die elektrischen Antriebsstranglasten können jene Einrichtungen sein, die zum Betreiben des Motors und der Übertragung benötigt werden. Die elektrischen Antriebsstranglasten können auch jene Einrichtungen beinhalten, die mit dem Antriebsstrang verbunden sind, oder Einrichtungen, die als Reaktion auf den Betrieb des Antriebsstrangs betrieben werden.
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Solche elektrischen Antriebsstranglasten können immer aktiviert werden, wenn der Motor läuft. Eine Kraftstoffpumpe 56 kann aktiviert werden, um Kraftstoff aus dem Kraftstofftank 58 an die Einspritzdüsen 60 zu liefern. Die Kraftstoffpumpe 56 kann durch ein Signal von dem Controller 54 elektrisch aktiviert werden. Die Kraftstoffeinspritzdüsen 60 können aktiviert werden, um den Kraftstoff zur Verbrennung in die Zylinder zu verteilen. Die Spulen 62 können aktiviert werden, um Energie an die Zündkerzen 64 zum Zünden des Luft-Kraftstoff-Gemischs in den Zylindern zu liefern.
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Einige elektrische Antriebsstranglasten werden möglicherweise aktiviert oder nicht aktiviert, wenn der Motor läuft. Ein Kühlgebläse 66 kann aktiviert werden, um einen Luftstrom zum Reduzieren der Temperatur des durch einen Kühler 68 fließenden Kühlmittels zu liefern. Zusätzlich zum Aktiviertwerden kann eine elektrische Last bei verschiedenen Arbeitspegeln betrieben werden. Beispielsweise kann das Kühlgebläse je nach den während des Betriebs vorliegenden Bedingungen bei verschiedenen Geschwindigkeiten betrieben werden. Ein bei verschiedenen Geschwindigkeiten arbeitendes Gebläse kann für jede Geschwindigkeit einen anderen Strompegel erfordern. Ein Gebläsegeschwindigkeitssensor 92 kann vorliegen, damit der Controller 54 die Geschwindigkeit des Gebläses 66 messen kann. Eine Klimakompressorkupplung 70 kann aktiviert werden, um einen Kompressor 72 für die Klimaanlage in Eingriff zu nehmen. Ein Spülventil 74 kann aktiviert werden, um Kraftstoffdämpfe von einem Katalysatorbehälter 76 in einen Lufteinlass 78 umzulenken.
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Einige elektrische Antriebsstranglasten können aktiviert werden, wenn der Motor gestoppt ist. Ein traditioneller Antriebsstrang kann eine Kühlmittelpumpe aufweisen, die durch Drehung des Motors oder des Getriebes mechanisch angetrieben wird. Wenn sich der Motor nicht dreht, wird eine mechanisch angetriebene Kühlmittelpumpe nicht länger einen Kühlmittelfluss bereitstellen. Eine elektrische Kühlmittelpumpe 80 kann aktiviert werden, um Kühlmittel durch den Antriebsstrang umzuwälzen, wenn der Motor gestoppt ist. Eine elektrische Ölpumpe 82 kann vorliegen, um Öl 82 durch den Motor umzuwälzen. Eine Getriebefluidpumpe 84 kann ebenfalls vorliegen, um Fluid durch das Getriebe umzuwälzen, so wie erforderlich. Es kann erforderlich sein, dass der Fluiddruck in dem Zustand eines gestoppten Motors aufrechterhalten wird, um sicherzustellen, dass das Getriebe arbeitet, wenn der Motor erneut gestartet wird.
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Jede beschriebene elektrische Last kann von dem Controller 54 aktiviert oder deaktiviert werden. Jede Einrichtung kann mit Hilfe eines Steuersignals 86 mit dem Controller 54 verbunden sein. Das Steuersignal 86 ist in 5 als eine gestrichelte Linie dargestellt und stellt alle in dem Antriebsstrangsystem erforderlichen Steuersignale 86 dar. Das heißt, das Steuersignal 86 stellt mehrere Steuersignale dar. Das Steuersignal 86 kann als diskrete oder serielle Ausgangssignale implementiert werden. Die Linie des Steuersignals 86 stellt auch Rückkopplungssignale dar, die zu Steuer- und Überwachungszwecken zum Controller 54 zurückgeschickt werden.
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Außerdem kann jede elektrische Last mit der Batterie 16 verbunden sein. Die Batterie 16 kann Energie für den Betrieb der elektrischen Lasten liefern. Ein elektrischer Strombus 94, der die Batterie 16 mit den elektrischen Lasten verbindet, ist in 5 dargestellt. Der elektrische Strombus 94 kann jede der elektrischen Lasten verbinden. Bei anderen Ausführungsformen können einige elektrische Lasten Strom durch einen Controller 54 empfangen, was es gestattet, die Last auf der Basis von durch den Controller 54 bestimmten Arbeitsbedingungen ein- und auszuschalten.
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Während des Betriebs des Antriebsstrangs kann die Spannung der Batterie 16 je nach dem Betrieb der elektrischen Lasten fluktuieren. Die Spannung der Batterie 16 kann vom Controller 54 gemessen und überwacht werden. Während des Betriebs der elektrischen Lasten können die Lasten aktiviert werden, um Strom von der Batterie 16 anzufordern.
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Die Komponenten können bestimmte Arbeitscharakteristika besitzen. Es kann mehrere Arbeitsmodi geben. Einige Komponenten sind möglicherweise immer eingeschaltet, wenn der Motor läuft, und ausgeschaltet, wenn der Motor gestoppt ist. Zu Beispielen für diese Arten von Komponenten können Kraftstoffpumpen, Einspritzdüsen und Spulen zählen. Einige Komponenten sind möglicherweise manchmal eingeschaltet, wenn der Motor läuft, und ausgeschaltet, wenn der Motor gestoppt ist. Zu Beispielen für diese Arten von Komponenten können Kühlgebläse, Klimakompressorkupplungen und Spülventile zählen. Einige Komponenten können ausgeschaltet sein, wenn der Motor läuft, und eingeschaltet sein, wenn der Motor gestoppt ist. Zu Bespielen für diese Arten von Komponenten können Pumpen und Ventile zählen, die für das Autostoppereignis erforderlich sind.
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Möglicherweise muss ein Antriebsstrangsystem einen aktuellen Strombedarf und einen vorhergesagten Strombedarf von der Batterie 16 an ein anderes Modul oder an eine andere Funktion kommunizieren. Alternativ muss das Antriebsstrangsystem möglicherweise eine vorhergesagte Änderung oder ein vorhergesagtes Delta beim Strombedarf unter bestimmten Bedingungen melden. Das Antriebsstrangsystem kann die Änderung beim Strombedarf zwischen einem Zustand eines laufenden Motors und einem Zustand eines ausgeschalteten Motors melden. Diese Kommunikation kann über ein Netzwerk wie etwa einen CAN-Bus oder durch einen internen Speicher innerhalb eines Controllers erfolgen.
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Um eine Änderung bei dem Antriebsstrangstrombedarf zu bestimmen, wenn der Motor 12 ausgeschaltet ist, muss der Strombedarf, während der Motor 12 läuft, bekannt sein. Dies kann bewerkstelligt werden, indem der Strombedarf von Antriebsstrangkomponenten berechnet wird, wenn der Motor 12 läuft. Alternativ kann der Strombedarf der Komponenten unter Verwendung von Stromsensoren gemessen werden. Die Implementierung davon kann verschiedene Formen annehmen. Für einige Komponenten, die als Ein/Aus-Einrichtungen gesteuert werden, kann das System einen Nennstrombedarf für jede der Komponenten während der Aktivierung speichern. Für alle Komponenten, die eingeschaltet sein müssen, wenn der Motor 12 läuft, kann eine Tabelle implementiert werden, die den für alle die Komponenten angeforderten Gesamtstrom schätzt. Da die Spannung der Batterie 16 fluktuieren kann, kann außerdem der Gesamtstrombedarf eine Funktion der Spannung der Batterie 16 sein.
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Ein wichtiger Faktor bei der Strombedarfsschätzung kann die Spannung der Batterie 16 sein. Die Spannung der Batterie 16 ist wichtig, weil sich der Strombedarf ändern kann, wenn die Spannung der Batterie 16 fluktuiert. Änderungen bei der Spannung der Batterie 16 können den maximalen Strombedarf und den Leistungsbedarf beeinflussen. Eine typische Last vom Ein/Aus-Typ kann arbeiten durch Anlegen der Spannung der Batterie 16 an eine Last. Der Strombedarf ist eine Funktion der Lastimpedanz und der angelegten Spannung. Wenn sich die Spannungsgröße ändert, ändert sich die Größe des Strombedarfs als Reaktion.
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Andere Lasten können eine komplexere Beziehung zwischen Spannung und Strom besitzen. Beispielsweise kann ein ein Gebläse antreibender Elektromotor einen Strombedarf besitzen, der von der Batteriespannung und der Ausgabedrehzahl des Elektromotors abhängt. Eine ähnliche Beziehung kann für Pumpen und andere von einem Elektromotor angetriebene Lasten bestehen.
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Einige Komponenten wie etwa Elektromotoren oder Gebläse können unabhängig von der Systemspannung auf einen Stromwert zwischen null und einem Nennwert gesteuert werden. An den Grenzen kann der größte Strom von der Systemspannung abhängen. Diese Komponenten erfordern möglicherweise ein Wissen über den gegenwärtig angeforderten Strombedarf und den größtmöglichen Strombedarf auf der Basis der Spannung. Diese Komponenten arbeiten möglicherweise oder arbeiten nicht möglicherweise zur gegenwärtigen Zeit. Beispielsweise kann ein Gebläse bei verschiedenen Geschwindigkeiten arbeiten, während das Fahrzeug arbeitet, und zwar je nach den Arbeitsbedingungen. Die Geschwindigkeit des Gebläses kann durch Steuern des an das Gebläse angelegten Stroms verstellt werden. Ein Gebläse oder ein Elektromotor können eine Nenngeschwindigkeit bei einem gegebenen Stromwert besitzen. Um die Änderung beim Strombedarf zu schätzen, kann es erforderlich sein, die Systemspannung und die Geschwindigkeit des Elektromotors/Gebläses zu kennen. Die Geschwindigkeit kann die tatsächliche Geschwindigkeit oder eine befohlene Geschwindigkeit sein. Die Geschwindigkeit kann über einen Geschwindigkeitssensor gemessen oder geschätzt werden.
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Einige Komponenten arbeiten möglicherweise, wie dies benötigt wird, wenn der Motor läuft. Ein Spülventil 74 ist eine Art von Komponente, die gelegentlich eingeschaltet sein kann, wenn der Motor läuft. Die Änderung beim Strombedarf kann auf der Basis des Ein/-Aus-Zustands des Spülventils 74 berechnet werden. Der Strombedarf kann geschätzt werden, indem die Lastimpedanz des Spülventils 74 bekannt ist. Falls das Spülventil 74 gegenwärtig aktiviert ist, kann der Strombedarf dann reduziert werden, wenn der Motor gestoppt wird. Falls das Spülventil 74 gegenwärtig deaktiviert ist, dann gibt es möglicherweise keine Reduktion beim Strombedarf, wenn der Motor gestoppt wird.
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Eine weitere Komponente, die möglicherweise so arbeitet, wie benötigt, wenn der Motor läuft, ist eine Klimakompressorkupplung (AC-Kupplung) 70. Die Reduktion beim Strombedarf aufgrund dieser Komponente ist eine Funktion dessen, ob die AC-Kupplung 70 gegenwärtig in Eingriff steht und einen Strom fordert. Die Lastimpedanz der Kupplung 70 kann bekannt sein und der Strombedarf kann auf der Basis der Spannung und des Ein-/Aus-Zustands der Kupplung 70 geschätzt werden. Wenn die AC-Kupplung 70 einen Strom anfordert, kann die tatsächliche Reduktion beim Strombedarf eine Funktion der Spannung der Batterie 16 sein.
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Einige Komponenten müssen möglicherweise arbeiten, wenn der Motor ausgeschaltet ist. Ein Beispiel für eine derartige Komponente kann eine elektrische Pumpe (80, 82, 84) sein. Diese Pumpen müssen möglicherweise nicht aktiv sein, wenn der Motor läuft, doch es kann erforderlich sein, wenn der Motor gestoppt ist. Diese Lasten können im Motor-Aus-Zustand mehr Strom anfordern, d.h., sie können die vorhergesagte Änderung beim Strombedarf reduzieren.
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Das Antriebsstrangteilsystem muss möglicherweise eine Schätzung der Änderung beim Strombedarf liefern, die bei einem Übergang zu einem Zustand mit gestopptem Motor erwartet wird. Diese Schätzung kann immer dann geliefert werden, wenn der Motor läuft. Bevorzugt würde der tatsächliche Strombedarf, nachdem der Motor gestoppt ist, dem vorhergesagten Strombedarf gut entsprechen. Bei einigen Ausführungsformen kann der Controller den Strombedarf nach einem Motorstopp so steuern, dass er dem zuvor vorhergesagten Bedarfswert entspricht.
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Eine Tabelle kann für jede Komponente im Antriebsstrang konstruiert werden, die einen elektrischen Strom anfordert. Die Werte in der Tabelle können eine Funktion der Arbeitsbedingungen der Komponenten sein. Zu Faktoren, die möglicherweise berücksichtigt werden, können die Systemspannung, die Ausgabegeschwindigkeit der Komponente, der Ein-/Aus-Status der Komponente, die Temperatur der Komponente, die Temperatur des assoziierten Fluids oder Kühlmittels und die Umgebungstemperatur zählen. Die Tabelle kann eine Schätzung des Strombedarfs für diese Komponente bei den gegebenen Arbeitsbedingungen liefern. Komponenten mit ähnlichen Charakteristika können in einer gemeinsamen Tabelle zusammengetan werden, die die Summierung der individuellen Strom bedarfswerte unter den gleichen Arbeitsbedingungen ist.
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Um den Delta-Strombedarf zwischen den Motor-Ein- und -Aus-Zuständen festzustellen, kann der Controller die Tabelle auf der Basis der aktuellen Arbeitsbedingungen der Komponente indexieren. Die Tabelle kann eine erwartete Änderung beim Strombedarf auf der Basis der zukünftigen erwarteten Arbeitsbedingung während eines Zustands eines gestoppten Motors liefern. Beispielsweise wird eine Komponente, die einen Strom anfordert, während der Motor läuft, aber beim Motorstopp deaktiviert werden wird, einen Tabellenwert besitzen, der eine Schätzung des gegenwärtigen Strombedarfs der Komponente ist. In diesem Fall wird der gegenwärtige Strombedarf eine Reduktion beim Strombedarf sein. Eine Komponente, die gegenwärtig keinen elektrischen Strom anfordert und die bei einem Motorstopp nicht aktiviert sein wird, kann einen Tabellenwert von null besitzen, da es von dieser Komponente keinen Delta-Strombedarfsbeitrag geben wird. Eine Komponente, die gegenwärtig keinen elektrischen Strom anfordert und die bei einem Motorstopp aktiviert werden wird, kann eine Schätzung des erwarteten Strombedarfs der Komponente besitzen. In diesem Fall wird der erwartete Strombedarf eine Zunahme beim Strombedarf sein.
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Zum Reduzieren der Ausführungszeit können Komponenten mit ähnlichen Charakteristika miteinander gruppiert werden, indem der geschätzte Strombedarf in einer Tabelle miteinander summiert wird. Beispielsweise können alle Komponenten, die bei laufendem Motor eingeschaltet sind und bei ausgeschaltetem Motor deaktiviert sind, zu einer einzelnen Tabelle kombiniert werden.
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Ein wichtiges Merkmal kann sein, dass Messwerte des Stroms nicht erforderlich sind. Die Stromnachfrage jeder Komponente kann aus Testdaten abgeleitet werden. Das Erfordern von Strom messwerten kann die Kosten und die Verarbeitungszeit erhöhen, da für jede Komponente eine Stromerfassungshardware erforderlich wäre. Durch Charakterisieren der Komponenten kann eine annehmbare Schätzung des Delta-Strombedarfs erhalten werden. Falls Strommessungen jedoch zur Verfügung stehen, können sie verwendet werden und können das Verbessern der Genauigkeit unterstützen.
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Alternativ kann ein Modell einer Komponente oder eine Gleichung zum Schätzen der Strombedarfswerte verwendet werden. Tabellen erfordern möglicherweise weniger Ausführungszeit, eine wichtige Überlegung bei Kraftfahrzeugsystemen.
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Die vorhergesagte Änderung bei dem Antriebsstrangstrombedarf zwischen einem laufenden Motor und einem gestoppten Motor kann bei der Entscheidung verwendet werden, um einen Autostopp des Motors zu gestatten oder zu blockieren.
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Die hierin offenbarten Prozesse, Verfahren oder Algorithmen können an eine Verarbeitungseinrichtung, einen Controller oder Computer geliefert oder durch diese implementiert werden, die eine beliebige existierende programmierbare Elektroniksteuereinheit oder eigene Elektroniksteuereinheit beinhalten können. Analog können die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen als Daten und Anweisungen gespeichert werden, die von einem Controller oder Computer in vielen Formen ausgeführt werden können, einschließlich unter anderem Informationen, die permanent auf nichtbeschreibbaren Speichermedien wie etwa ROM-Einrichtungen gespeichert werden, oder Informationen, die abänderbar auf beschreibbaren Speichermedien wie etwa Disketten, Magnetbändern, CDs, RAM-Einrichtungen und anderen magnetischen und optischen Medien gespeichert werden. Die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen können auch in einem als Software ausführbaren Objekt implementiert werden. Alternativ können die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen ganz oder teilweise unter Verwendung geeigneter Hardwarekomponenten verkörpert werden, wie etwa applikationsspezifischen integrierten Schaltungen (ASICs), feldprogrammierbaren Gatearrays (FPGAs), Zustandsmaschinen, Controllern oder anderen Hardwarekomponenten oder -einrichtungen oder einer Kombination aus Hardware-, Software- und Firmwarekomponenten.
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Wenngleich oben Ausführungsbeispiele beschrieben werden, ist nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen beschreiben, die von den Ansprüchen eingeschlossen werden. Die in der Patentschrift verwendeten Wörter sind Wörter der Beschreibung anstatt der Beschränkung, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Gedanken und Schutzbereich der Offenbarung abzuweichen. Wie zuvor beschrieben, können die Merkmale verschiedener Ausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung auszubilden, die möglicherweise nicht explizit beschrieben oder dargestellt sind. Wenngleich verschiedene Ausführungsformen beschrieben worden sein könnten, als dass sie Vorteile bereitstellen oder gegenüber anderen Ausführungsformen oder anderen Implementierungen nach dem Stand der Technik bezüglich einer oder mehrerer gewünschter Charakteristika bevorzugt sind, erkennt der Durchschnittsfachmann, dass ein oder mehrere Merkmale oder Charakteristika umfasst sein können, um gewünschte Gesamtsystemattribute zu erzielen, die von der spezifischen Anwendung und Implementierung abhängen. Zu diesen Attributen können unter anderem Kosten, Festigkeit, Dauerhaftigkeit, Lebenszykluskosten, Vermarktbarkeit, Aussehen, Verpackung, Größe, Wartbarkeit, Gewicht, Herstellbarkeit, Leichtigkeit der Montage usw. zählen. Als solches sind Ausführungsformen, die als weniger wünschenswert beschrieben werden als andere Ausführungsformen oder Implementierungen nach dem Stand der Technik bezüglich einer oder mehrerer Charakteristika, nicht außerhalb des Schutzbereichs der Offenbarung und können für bestimmte Anwendungen erwünscht sein.
