DE102015111265A1

DE102015111265A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Bewerten eines Starters für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102015111265A1
Application number: DE102015111265.5A
Authority: DE
Inventors: Youssef A. Ghoneim; Mark N. Howell
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2014-07-17
Filing date: 2015-07-13
Publication date: 2016-01-21
Anticipated expiration: 2035-07-14
Also published as: CN105275705A; US20160017857A1; US20160356254A1; US9458815B2; CN105275705B; US9765746B2; DE102015111265B4

Abstract

Es wird eine Brennkraftmaschine gezeigt, die einen Starter enthält. Ein Verfahren zum Überwachen des Starters umfasst, dass eine elektrische Energie bestimmt wird, die von einem Antriebsritzelsolenoid und einem Motorsolenoid verbraucht wird, die betrieben werden können, um ein Antriebsritzelzahnrad eines elektrisch betriebenen Motors zu aktivieren und zu drehen, das mit einem Starterzahnkranzabschnitt eines Schwungrands der Kraftmaschine während eines Kraftmaschinenstartereignisses in einen kämmenden Eingriff gestellt werden kann. Ein Stromüberschwingen in dem Antriebsritzelsolenoid und dem Motorsolenoid wird während des Kraftmaschinenstartereignisses überwacht, und ein Fehler wird in dem Antriebsritzelsolenoid und dem Motorsolenoid auf der Grundlage des Stromüberschwingens und des elektrischen Energieverbrauchs des Starters während des Kraftmaschinenstartereignisses identifiziert.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Offenbarung betrifft Startsysteme für Brennkraftmaschinen.
HINTERGRUND
Die Aussagen in diesem Abschnitt stellen nur Hintergrundinformationen mit Bezug auf die vorliegende Offenbarung bereit und bilden möglicherweise nicht den Stand der Technik.
Elektrische Fahrzeugsysteme enthalten elektrische Maschinen, beispielsweise Motoren und Zubehörantriebsvorrichtungen, die elektrische Leistung von Energiespeichervorrichtungen empfangen und durch Signale gesteuert werden, die aus Steuerungsmodulen und anderen Steuerungsvorrichtungen und Logikschaltungen stammen. Eine elektrische Schaltung ist ein Startsystem, das einen elektrisch betriebenen Startermotor enthält, der Solenoide enthält, die den Startermotor aktivieren, um eine Brennkraftmaschine zu drehen, wenn er mit einem Zündschalter aktiviert wird. Ein Fehler in einem Startermotorsolenoid kann einen Ankurbelfehler der Kraftmaschine verursachen, der zu einem Nicht-Startereignis der Kraftmaschine führt.
ZUSAMMENFASSUNG
Es wird eine Brennkraftmaschine gezeigt, die einen Starter enthält. Ein Verfahren zum Überwachen des Starters umfasst, dass eine elektrische Energie bestimmt wird, die von Antriebsritzel- und Motorsolenoiden verbraucht wird, welche betrieben werden können, um ein Antriebsritzel eines elektrisch betriebenen Motors zu aktivieren und zu drehen, das mit einem Starterzahnkranzabschnitt eines Schwungrads der Kraftmaschine während eines Kraftmaschinenstartereignisses in kämmenden Eingriff gestellt werden kann. Ein Stromüberschwingen in den Antriebsritzel- und Motorsolenoiden, wird während des Kraftmaschinenstartereignisses überwacht und auf der Grundlage des Stromüberschwingens und des elektrischen Energieverbrauchs des Starters während des Kraftmaschinenstartereignisses wird ein Fehler in den Antriebsritzel- und Motorsolenoiden identifiziert.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Nun werden eine oder mehrere Ausführungsformen anhand von Beispielen mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
1 eine beispielhafte Brennkraftmaschine veranschaulicht, die ein Startsystem und ein Steuerungssystem in Übereinstimmung mit der Offenbarung enthält;
2 eine Routine zur Überwachung des Funktionszustands (SOH) von Startermotorsolenoiden veranschaulicht, die ausgestaltet ist, um Startermotorsolenoide einer Brennkraftmaschine in Übereinstimmung mit der Offenbarung zu bewerten;
3 Zustände von überwachten und geschätzten Startermotorparametern vor und während eines Startereignisses in Übereinstimmung mit der Offenbarung veranschaulicht, die einen Batteriestrom, einen Strom der Startersolenoide und einen Batteriestrom in Bezug auf die Zeit umfassen;
4-1, 4-2 und 4-3 einen gemessenen und geschätzten Strom der Startermotorsolenoide mit Bezug auf die Zeit während Kraftmaschinenstartereignissen für das Startsystem und die Kraftmaschine von 1 in Übereinstimmung mit der Offenbarung veranschaulichen;
5 eine Schätzroutine für den Strom durch die Startersolenoide in der Form eines Flussdiagramms veranschaulicht, um ein Startermotorsolenoid für eine Brennkraftmaschine in Übereinstimmung mit der Offenbarung zu bewerten;
6 eine Routine zum Bestimmen einer Zeitspanne, über welche hinweg Startersolenoide während eines Kraftmaschinenstartereignisses aktiv sind, in Übereinstimmung mit der Offenbarung schematisch darstellt;
7 eine Routine zum Bestimmen einer tatsächlichen und einer justierten Solenoidenergie in Übereinstimmung mit der Offenbarung veranschaulicht, um die Energie von Solenoiden zu bestimmen, wenn die Startersolenoide während eines Kraftmaschinenstartereignisses aktiv sind;
8-1 Ergebnisse in Übereinstimmung mit der Offenbarung veranschaulicht, welche eine elektrische Energie für einen Starter, der funktionierende Startersolenoide verwendet, eine elektrische Energie für einen Starter, der Startersolenoide verwendet, die einen Fehler in dem Antriebsritzelsolenoid aufweisen, und eine elektrische Energie für einen Starter, der Startersolenoide verwendet, die einen Fehler in dem Motorsolenoid aufweisen, umfassen;
8-2 Ergebnisse veranschaulicht, die einen äquivalenten Widerstand für einen Starter, der funktionierende Startersolenoide verwendet, einen äquivalenten Widerstand für einen Starter, der Startersolenoide verwendet, die einen Fehler in dem Antriebsritzelsolenoid aufweisen, und einen äquivalenten Widerstand für einen Starter, der Startersolenoide verwendet, die einen Fehler in dem Motorsolenoid aufweisen, in Übereinstimmung mit der Offenbarung umfassen;
9 eine Motorsolenoid-Isolierungsroutine in Übereinstimmung mit der Offenbarung veranschaulicht, um einen Fehler in dem Motorsolenoid zu isolieren;
10 eine Kalibrierung für einen Motorsolenoidfaktor in Übereinstimmung mit der Offenbarung veranschaulicht, der mit Bezug auf die Zeit aufgezeichnet ist;
11 eine Routine in Übereinstimmung mit der Offenbarung veranschaulicht, um die Verfügbarkeit einer Solenoidfunktion zu berechnen, um die Energie von Solenoiden zu bewerten; und
12 eine Routine zum Bestimmen und Bewerten der SOH der Startersolenoide in Übereinstimmung mit der Offenbarung veranschaulicht.
GENAUE BESCHREIBUNG
Mit Bezug nun auf die Zeichnungen, in denen das Gezeigte nur zur Veranschaulichung bestimmter beispielhafter Ausführungsformen und nicht zum Zweck, diese einzuschränken, gedacht ist, zeigt 1 auf schematische Weise eine Brennkraftmaschine 10, die ein Startsystem 12 und ein Steuerungssystem 50 enthält. Das Startsystem 12 enthält vorzugsweise einen Starter 40, der mit einer Batterie 20 elektrisch verbunden ist. Die Brennkraftmaschine 10 ist ausgestaltet, um Kraftmaschinenstopp/start-Funktionen auszuführen, was umfasst, dass das Startsystem 12 verwendet wird, um einen Autostart der Kraftmaschine während eines fortlaufenden Betriebs eines Antriebsstrangs und eines Fahrzeugs zu bewirken. Die Kraftmaschine 10 und das Startsystem 12 enthalten eine beliebige Brennkraftmaschine, die ein Startsystem verwendet, das ausgestaltet ist, um Kraftmaschinenstartereignisse mit Bezug auf Kraftmaschinenstopp/start-Funktionen auszuführen. Ein Informationstransfer an das und von dem Steuerungssystem 50 kann unter Verwendung eines oder mehrerer Kommunikationspfade bewerkstelligt werden, beispielsweise mit einem Kommunikationsbus 30, welcher eine Direktverbindung und/oder einen lokalen Netzwerkbus und/oder einen seriellen peripheren Schnittstellenbus umfassen kann.
Die Kraftmaschine 10 ist mit einer drehbaren Kurbelwelle 14 und einem Schwungrad 13 ausgestattet, wobei das Schwungrad 13 einen Starterzahnkranzabschnitt enthält, der ausgestaltet ist, um kämmend in ein Antriebsritzel 41 des Starters 40 einzugreifen. Die Kraftmaschine 10 enthält andere Aktoren und Erfassungsvorrichtungen zum Überwachen des Betriebs und zur Zufuhr von Kraftstoff, um eine Verbrennungsladung auszubilden, um Drehmoment zu erzeugen, das auf eine Bedienerdrehmomentanforderung anspricht. In einer Ausführungsform ist die Kraftmaschine 10 als Funkenzündungs-Kraftmaschine ausgestaltet, wobei die Verbrennung durch ein Zündfunkensystem gesteuert wird, und sie kann einen Betrieb in einem Verbrennungsmodus mit homogener Ladung und Funkenzündung enthalten. Alternativ kann die Kraftmaschine 10 als Kraftmaschine mit Kompressionszündung ausgestaltet sein, wobei die Verbrennung durch den Zeitpunkt des Kraftstoffeinspritzens gesteuert wird. Kraftmaschinenaktoren enthalten vorzugsweise Kraftstoffeinspritzventile, Luftströmungscontroller, Funkenzündungssystemen bei entsprechend ausgestatteten Kraftmaschinen und andere Vorrichtungen, die mit dem Steuern des Kraftmaschinenbetriebs verbunden sind, um die vorstehend erwähnten Kraftmaschinenzustände zu steuern. Kraftmaschinenerfassungsvorrichtungen umfassen vorzugsweise einen Kühlmitteltemperatursensor oder eine andere Vorrichtung zum Überwachen der Kraftmaschinentemperatur 15 und einen Kurbelwellenpositionssensor 18, der ausgestaltet ist, um die Drehgeschwindigkeit 17 der Kurbelwelle 14 und damit der Kraftmaschine 10 zu überwachen.
Die Batterie 20 kann eine beliebige elektrische Energiespeichervorrichtung sein und sie ist bei einer Ausführungsform eine mehrzellige Niederspannungs-Bleisäurebatterie, z. B. eine Batterie mit 12 V. Betriebsparameter der Batterie 20 umfassen die Batterietemperatur 25, die Batteriespannung 27 und den Batteriestrom 29. Die Batteriebetriebsparameter können direkt überwacht, geschätzt oder anderweitig während eines fortlaufenden Systembetriebs bestimmt werden.
Der Starter 40 enthält vorzugsweise einen DC-Elektromotor 45 mit Permanentmagneten, der mit einer Welle 42 drehbar gekoppelt ist, welche mit dem Antriebsritzel 41 starr gekoppelt ist. Das Antriebsritzel 41 ist ein bewegliches Antriebsritzelzahnrad, das kämmend in den Starterzahnkranz des Schwungrads 13 eingreift, das an der Kurbelwelle 14 der Kraftmaschine 10 befestigt ist. Der Starter 40 enthält vorzugsweise eine Anordnung mit Tandem-Solenoiden, die ein Antriebsritzelsolenoid 43 und ein Motorsolenoid 44 enthält, um separate und unabhängige Steuerungen des Vorwärtsgleitens des Antriebsritzels 41 und des Erregens des Startermotors 45 zum Drehen der Welle 42 zu bewirken. Das Antriebsritzelsolenoid 43 und das Motorsolenoid 44 sind vorzugsweise über ein gemeinsames elektrisches Stromkabel mit der Batterie 20 elektrisch verbunden. Folglich sind das Antriebsritzelsolenoid und das Motorsolenoid zwischen der Batterie und der elektrischen Masse elektrisch parallel verbunden und der äquivalente Widerstand der Solenoide ist ein Thevenin-Äquivalent der Widerstände des Antriebsritzelsolenoids 43 und des Motorsolenoids 44. Ein Motorsolenoid-Steuerungssignal 47 aktiviert das Motorsolenoid 44, um zu bewirken, dass die Welle 42 gedreht wird, wobei die Drehzahl und das Drehmoment auf der Grundlage von Eigenschaften des Motorsolenoid-Steuerungssignals 47 bestimmt werden. Ein Antriebsritzelsolenoid-Steuerungssignal 46 aktiviert das Antriebsritzelsolenoid 43, um zu veranlassen, dass das bewegliche Antriebsritzelzahnrad 41 vorwärts gleitet, um in kämmenden Eingriff mit dem Starterzahnkranz des Schwungrads 13 zu treten, wodurch die Kraftmaschine 10 gedreht wird. Eine derartige Konfiguration ermöglicht eine Kraftmaschinenstartsequenz, die umfasst, dass der Startermotor 45 aktiviert wird, um die Welle 42 zu drehen, um die Drehzahl mit der Kraftmaschine 10 zu synchronisieren, und dass das bewegliche Antriebsritzelzahnrad aktiviert wird, um in kämmenden Eingriff mit dem Starterzahnkranz des Schwungrads 13 zu treten, wenn die Drehzahlen synchronisiert sind, wodurch ein Starten der Kraftmaschine ermöglicht wird, wenn die Kraftmaschinendrehzahl von Null verschieden ist.
Der Controller 50 leitet ein Kraftmaschinenstartereignis ein, indem er ein Kraftmaschinenstartsignal übermittelt, um den Starterschalter zu aktivieren, der ausgestaltet ist, um den Startermotor 16 elektrisch mit der Batterie 20 zu verbinden. Ein Kraftmaschinenstartereignis kann in Ansprechen auf einen Schlüssel-Einschalt-Befehl von einem Bediener oder in Ansprechen auf einen Kraftmaschinen-Autostartbefehl, der ein Teil der Kraftmaschinenstopp/start-Funktion ist, eingeleitet werden. Das Steuerungssystem 50 ist ausgestaltet, um einen Betrieb der Kraftmaschine 10 bei jedem Startereignis zu steuern. Ein Kraftmaschinenstartereignis umfasst, dass der Starter 40 aktiviert wird, während gleichzeitig die Kraftstoffzufuhr der Kraftmaschine und der Zündfunke bei Funkenzündungskraftmaschinen gesteuert werden. Jedes Startereignis umfasst vorzugsweise einen Befehl zum Starten der Kraftmaschine 10, wobei der Starterschalter aktiviert wird, um den Startermotor 16 mit der Batterie 20 elektrisch zu verbinden, und das Motorsolenoid 44 aktiviert wird, um zu veranlassen, dass sich der Startermotor 45 dreht, zusammen mit einer entsprechenden Aktivierung des Antriebsritzelaktivierungssolenoids 43, um die Welle 42 und das Antriebsritzelzahnrad 41 in Eingriff mit dem Starterzahnkranzabschnitt des Schwungrads 13 zu drücken. Gleichzeitig steuert das Steuerungssystem 50 die Kraftstoffzufuhr der Kraftmaschine und den Zündfunken bei Funkenzündungskraftmaschinen, um die Kraftmaschine 10 zu starten, indem andere Kraftmaschinensteuerungsfunktionen ausgeführt werden, die die Kraftstoffzufuhr und das Zünden der Kraftmaschine 10 betreffen.
Der Controller 50 führt die Kraftmaschinenstopp/start-Funktion aus, um einen Kraftmaschinenbetrieb während eines fortlaufenden Fahrzeugbetriebs in Ansprechen auf Bedienerbefehle und Anforderungen im Fahrzeug automatisch zu stoppen (Autostopp) und automatisch neu zu starten (Autostart). Als Beispiel kann ein Autostoppbefehl ausgeführt werden, um einen Zustand mit ausgeschalteter Kraftmaschine zu erreichen, wenn sich ein Fahrzeug in einem gestoppten Zustand befindet, etwa wenn es an einer Ampel wartet. Ein Autostart-Kraftmaschinenstartereignis wird in Ansprechen auf einen Befehl von dem Steuerungssystem 50 zum Aktivieren des Starterschalters ausgeführt, beispielsweise im Anschluss an einen Autostopp-Befehl während eines fortlaufenden Fahrzeugbetriebs. In Ansprechen auf einen Autostartbefehl, der durch eine Bedieneraktion veranlasst wird, etwa durch das Niederdrücken eines Gaspedals kann die Kraftmaschine ein Startereignis ausführen, um in einem Zustand mit eingeschalteter Kraftmaschine zu arbeiten. Die Stopp/Start-Funktion kann die Vorteile einer verbesserten Kraftstoffeffizienz und/oder von verringerten Emissionen bereitstellen.
Steuerungsmodul, Modul, Steuerung, Controller, Steuerungseinheit, Prozessor und ähnliche Begriffe bezeichnen eine beliebige oder verschiedene Kombinationen aus einer oder mehreren anwendungsspezifischen integrierten Schaltungen (ASICs), elektronischen Schaltungen, zentralen Verarbeitungseinheiten (vorzugsweise Mikroprozessoren) mit zugehörigem Arbeitsspeicher und Massenspeicher (Festwertspeicher, programmierbarer Festwertspeicher, Speicher mit wahlfreiem Zugriff, Festplattenlaufwerk usw.), die ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme oder Routinen ausführen, kombinatorischen Logikschaltungen, Eingabe/Ausgabe-Schaltungen und -Vorrichtungen, geeigneten Signalaufbereitungs- und Pufferschaltungen und anderen Komponenten zum Bereitstellen der beschriebenen Funktionalität. Software, Firmware, Programme, Anweisungen, Routinen, Code, Algorithmen und ähnliche Begriffe bezeichnen beliebige Anweisungssätze, die Kalibrierungen und Nachschlagetabellen enthalten. Das Steuerungsmodul weist einen Satz von Steuerungsroutinen auf, die ausgeführt werden, um die gewünschten Funktionen bereitzustellen. Routinen werden etwa von einer zentralen Verarbeitungseinheit ausgeführt und können betrieben werden, um Eingaben von Erfassungsvorrichtungen und anderen Netzwerksteuerungsmodulen zu überwachen und um Steuerungs- und Diagnoseroutinen zum Steuern des Betriebs von Aktoren auszuführen. Routinen können in regelmäßigen Intervallen ausgeführt werden, beispielsweise alle 100 Mikrosekunden, 3,125, 6,25, 21,5, 25 und 100 Millisekunden während eines fortlaufenden Betriebs der Kraftmaschine und des Fahrzeugs. Alternativ können Routinen in Ansprechen auf das Auftreten eines Ereignisses ausgeführt werden.
Die Kraftmaschinendrehzahl kann bei 0 RPM (Umdrehungen pro Minute) liegen, d. h. in einem AUS-geschalteten Zustand, und sich vor dem Einleiten eines Startereignisses nicht drehen. Alternativ kann sich die Kraftmaschine mit einer niedrigen Drehzahl in einem Zustand ohne Kraftstoffzufuhr drehen, bevor das Startereignis eingeleitet wird. Dies kann einen Fahrzeugbetrieb umfassen, bei dem sich das Fahrzeug während des Startereignisses gerade bewegt. Ein Kraftmaschinenstartereignis mit Schlüsseleinschalten wird in Ansprechen auf einen Schlüssel-Einschaltbefehl eines Bedieners an den Starterschalter ausgeführt, beispielsweise, wenn ein Bediener zunächst in ein Fahrzeug einsteigt, um mit einer Fahrt zu beginnen. Es ist festzustellen, dass ein Kraftmaschinenstartereignis mit Schlüsseleinschalten von einem Bediener eingeleitete Fernstartereignisse und andere ähnliche Operationen umfasst.
Eine Routine zum Überwachen des Funktionszustands (SOH, SOH von engl.: state-of-health) der Startersolenoide umfasst, dass eine Größe der elektrischen Energie bestimmt wird, die von Startersolenoiden während eines jeden Kraftmaschinenstartereignisses verbraucht wird. Solenoidfehler umfassen eine Leistungsverschlechterung und eine funktionale Verschlechterung aufgrund des Überhitzens von Solenoidspulen, und elektrische Kurzschlüsse in Solenoiden. Dies umfasst, dass ein äquivalenter Widerstand der Startersolenoide bestimmt wird, um den Energieverbrauch der Solenoide in der Zeit zu überwachen, in der die Solenoide aktiv sind, bis die Kraftmaschine 10 zündet und startet. Der Energieverbrauch der Solenoide nimmt ab, wenn eine Zunahme des äquivalenten Widerstands der Solenoide vorliegt, und er nimmt zu, wenn in den Solenoiden ein elektrischer Kurzschluss auftritt. In beiden Fällen wird sich die aktive Zeit der Solenoide erhöhen. Indem die Veränderungen bei der Energie, bei dem äquivalenten Widerstand der Solenoide und bei der aktiven Zeit des Starters überwacht werden, kann der Funktionszustand (SOH) der Solenoide aus den Veränderungen bei diesem Parameter hergeleitet werden. Die Fehlerüberwachung umfasst, dass ein Fehler in entweder dem Antriebsritzelsolenoid oder dem Motorsolenoid isoliert wird.
2 zeigt auf schematische Weise eine Routine 200 zum Überwachen des Funktionszustands (SOH) von Startermotorsolenoiden (eine Überwachungsroutine), die ausgestaltet ist, um Solenoide für einen Startermotor einer Brennkraftmaschine zu bewerten. Der SOH ist eine Anzeige der verbleibenden Lebensdauer einer Vorrichtung oder eines Systems, die vorzugsweise als ein Prozentsatz der Gesamtlebensdauer der Vorrichtung oder des Systems ausgedrückt wird. Ein SOH von Startermotorsolenoiden ist eine Anzeige des SOH der Startermotorsolenoide. Die Überwachungsroutine 200 bestimmt den Energieverbrauch der Solenoide und die Zeit, in der die Solenoide aktiv sind, bis die Kraftmaschine bei einem Startereignis startet, auf der Grundlage von überwachten Parametern, und sie bestimmt einen SOH der Startermotorsolenoide auf der Grundlage dieses Energieverbrauchs und dieser Zeit, wobei andere Faktoren mit Bezug auf die Kraftmaschine, das Fahrzeug und Umgebungsbedingungen berücksichtigt werden. Der SOH der Startermotorsolenoide kann verwendet werden, um zu entscheiden, ob nachfolgende Kraftmaschinenstopp/start-Ereignisse während eines fortlaufenden Fahrzeugbetriebs erlaubt werden sollen.
Bevorzugte Betriebsparameter für das Startsystem, die bei jedem Startereignis überwacht werden, umfassen ein Ankurbelsignal 201, eine Batteriespannung (V_bat) 203, einen Batteriestrom (I_bat) 205, eine Kraftmaschinendrehzahl (N_eng) 207 und eine Startermotortemperatur (T_SM) 209. Die Betriebsparameter können unter Verwendung von bordeigenen Sensoren direkt überwacht werden, aus Informationen hergeleitet werden, die von anderen Sensoren erhalten werden, unter Verwendung von Modellen, die auf Routinen reduziert sind, die in einem Controller implementiert sind, geschätzt werden oder anderweitig bestimmt werden.
Die Überwachungsroutine 200 wird eingeleitet, wenn das Ankurbelsignal 201 anzeigt, dass ein Ankurbeln der Kraftmaschine aktiv ist, d. h., dass gerade ein Kraftmaschinenstartereignis stattfindet. Das Einleiten der Überwachungsroutine 200 umfasst, dass Auslöse- und Rücksetz-Signale in Ansprechen auf das Ankurbelsignal 201 bestimmt werden (210), um jedes Mal, wenn die Kraftmaschine bei einem Kraftmaschinenstopp/start-Ereignis gestartet wird, Parameter neu zu initialisieren. Dies umfasst, dass in Ansprechen auf das Ankurbelsignal 201 ein Auslösesignal Ts 211 auf T(t) = 1 gesetzt wird, und dass ein Rücksetzsignal R 213 auf R = max[0, (T(t) – T(t – 1))] gesetzt wird, wobei (t) ein gegenwärtig stattfindendes Startereignis anzeigt und (t – 1) ein vorheriges Startereignis anzeigt.
Das Auslösesignal Ts 211 und das Rücksetzsignal R 213 werden verwendet, um das Überwachen und Verfolgen von Zuständen der Batteriespannung 203, des Batteriestroms 205, der Kraftmaschinendrehzahl 207 und der Startermotortemperatur 209 zu initialisieren, welche in einer zweiten Routine 220 verwendet werden, die eine Routine 222 zum Schätzen des Stroms der Solenoide, eine Routine 224 der aktiven Zeit der Solenoide, eine Routine 226 zum Bestimmen einer tatsächlichen und einer justierten Energie der Solenoide, eine Routine 228 zur Isolation von Motorsolenoiden und eine Routine 229 zur Berechnung der Verfügbarkeit der Solenoidfunktion enthält. Eine dritte Routine 230 berechnet einen SOH 235 der Solenoide auf der Grundlage der Ausgaben der zweiten Routine 220.
3 zeigt auf graphische Weise Zustände von überwachten und geschätzten Startermotorparametern vor und während eines Startereignisses, welche einen Batteriestrom 302, einen Strom 304 der Startersolenoide und einen Batteriestrom 306 mit Bezug auf die Zeit 310 umfassen, wobei der Batteriestrom 306 die gleichen Daten wie der Batteriestrom 302 unter Verwendung einer gedehnten, d. h. vergrößerten Stromskala darstellt, um ein Profil des Stroms der Solenoide darzustellen. Ein äquivalenter Widerstand der Solenoide kann zwischen Zeitpunkten 312 und 314 während der Aktivierung des Motorsolenoids und vor der Aktivierung des Antriebsritzelsolenoids geschätzt werden. Wenn nur der Batteriestrommesswert verwendet wird, ist die Dauer, in der der Batteriestrom 306 gleich dem Strom 304 der Solenoide ist, bevor das Antriebsritzelzahnrad mit dem Zahnkranz in Eingriff tritt, sehr kurz, und tritt zwischen den Zeitpunkten 312 und 314 auf. Bei Zeitpunkt 314 wird der Strom 302 des Startermotors um mehrere Größenordnungen größer als der Strom 304 der Solenoide. Der äquivalente Widerstand der Solenoide wird in dem Intervall zwischen den Zeitpunkten 312 und 314 geschätzt und die Batteriespannung und der äquivalente Widerstand werden verwendet, um den Strom der Solenoide in dem Intervall zwischen den Zeitpunkten 314 und 316 unter Verwendung bekannter Beziehungen zwischen der Spannung, dem Strom und dem äquivalenten Widerstand der Solenoide zu schätzen. Die Starteraktivierung endet bei Zeitpunkt 316.
4-1, 4-2 und 4-3 zeigen auf graphische Weise einen gemessenen und einen geschätzten Strom der Startermotorsolenoide mit Bezug auf die Zeit bei Kraftmaschinenstartereignissen für das Startsystem 12 und die Kraftmaschine 10, die mit Bezug auf 1 beschrieben sind. 4-1 stellt einen gemessenen und einen geschätzten Strom 412 bzw. 414 der Startermotorsolenoide für ein Startsystem 12 dar, das in Übereinstimmung mit den Angaben des Herstellers unter Nenn-Umgebungsbedingungen arbeitet. 4-2 stellt einen gemessenen und einen geschätzten Strom 422 bzw. 424 der Startermotorsolenoide für ein Startsystem 12 dar, das mit einem Fehler des Antriebsritzelsolenoids unter Nenn-Umgebungsbedingungen arbeitet. Wie gezeigt verursacht der Fehler des Antriebsritzelsolenoids eine erhebliche Reduktion bei der Größe der elektrischen Stromentnahme während des Startens der Kraftmaschine. 4-3 stellt einen gemessenen und einen geschätzten Strom 432 bzw. 434 der Startermotorsolenoide für ein Startsystem 12 dar, das mit einem Fehler des Motorsolenoids unter Nenn-Umgebungsbedingungen arbeitet. Wie gezeigt verursacht der Fehler des Motorsolenoids ein erhebliches Überschwingen bei dem elektrischen Strom während des frühen Abschnitts des Startens der Kraftmaschine. Diese Eigenschaften können in Beziehung zu dem Energieverbrauch der Solenoide gesetzt werden und verwendet werden, um einen Fehler in den Startermotorsolenoiden zu detektieren und zu isolieren.
5 zeigt auf schematische Weise die Routine 222 zum Schätzen des Stroms der Solenoide in der Form eines Flussdiagramms zum Bewerten eines Startermotors für eine Brennkraftmaschine, z. B. des Startsystems 12 und der Kraftmaschine 10 von 1. Die Routine 222 zum Schätzen des Stroms der Solenoide wird in dem Steuerungsmodul 50 vorzugsweise als eine oder mehrere Routinen mit zugehörigen Kalibrierungen ausgeführt, um den äquivalenten Widerstand eines Antriebsritzel-Aktivierungssolenoids und eines Motorsolenoids für den Startermotor zu schätzen. Tabelle 1 wird als Schlüssel für 5 bereitgestellt, wobei die numerisch beschrifteten Blöcke und die zugehörigen Funktionen wie folgt offengelegt sind. Tabelle 1
Der Prozess 500 zum Schätzen des Stroms der Solenoide wird ausgeführt (502), indem das Auslösesignal Ts 211 überwacht wird (504), und der Betrieb wird eingeleitet, wenn das Auslösesignal Ts 211 gesetzt ist (T = 1) (504)(1). Ein geschätzter Widerstand der Solenoide wird anfänglich gleich einem Nennwiderstand der Solenoide gesetzt (R ^_sol(0) = R ^_{sol_nom}), wobei ein geschätzter Strom (I_sol) der Solenoide gleich Null gesetzt wird (506).
Der Batteriestrom I_B und die Startermotordrehzahl N_spd werden überwacht (508). Wenn der Batteriestrom I_B kleiner als ein maximaler Schwellenwert für den Strom der Solenoide ist (I_B < I_{sol_max}) und eine Startermotordrehzahl N_spd gleich Null ist (N_spd = 0) (508)(1), wird der geschätzte Widerstand R ^_sol(t) der Solenoide als das Verhältnis von Batteriespannung V_B und Batteriestrom I_B berechnet (512) und der Betrieb wird fortgesetzt. Wenn der Batteriestrom I_B nicht kleiner als ein maximaler Schwellenwert für den Strom der Solenoide ist (I_B < I_{sol_max}) oder die Startermotordrehzahl N_spd nicht gleich Null ist (N_spd = 0) (508)(0), wird der geschätzte Widerstand der Solenoide gleich dem geschätzten Widerstand der Solenoide von einer vorherigen Iteration gesetzt (R ^_sol(t) = R ^_sol(t – 1)) (510). Dieser Abschnitt des Prozesses 500 zum Schätzen des Stroms der Solenoide bestimmt daher den geschätzten Widerstand der Solenoide R ^_sol(t), welcher dem äquivalenten Widerstand der Solenoide entspricht, der mit Bezug auf 3 so beschrieben und bestimmt wird, dass er zwischen den Zeitpunkten 312 und 314 geschätzt wird. Der Widerstand der Solenoide wird daher bestimmt, indem die Batteriespannung und ein Stromfluss durch die Antriebsritzel- und Motorsolenoide während der Aktivierung des Motorsolenoids vor der Aktivierung des Antriebsritzelsolenoids überwacht werden.
Der Betrieb des Prozesses 500 zum Schätzen des Stroms der Solenoide wird fortgesetzt mit der fortgesetzten Überwachung der Startermotordrehzahl N_spd und der Batteriespannung V_B, um den Batteriestrom zu bestimmen (514). Wenn die Startermotordrehzahl N_spd Null bleibt und die Batteriespannung V_B größer als ein Spannungsschwellenwert ist (514)(1), wird ein Zwischenstrom der Solenoide gleich dem gegenwärtigen Batteriestrom gesetzt (I ^_{sol_int} = I_B) (518). Wenn die Startermotordrehzahl N_spd nicht Null bleibt oder die Batteriespannung V_B größer als ein Spannungsschwellenwert ist (514)(0), wird der geschätzte Strom der Solenoide auf der Grundlage eines Verhältnisses aus der Batteriespannung V_B und dem geschätzten Widerstand der Solenoide R ^_sol(t) berechnet (516). Die Startermotordrehzahl N_spd wird mit einem Drehzahlschwellenwert N_spd(thr) verglichen (520), um festzustellen, ob die Kraftmaschine mit dem Laufen begonnen hat, und das Ausführen dieser Routine 500 wird fortgesetzt, indem der geschätzte Strom der Solenoide gleich dem Zwischenstrom der Batterie I ^_sol = I ^_{sol_int} gesetzt wird (522), wenn die Startermotordrehzahl N_spd kleiner als der Drehzahlschwellenwert N_spd(thr) ist (520)(0). Wenn die Startermotordrehzahl N_spd nicht kleiner als der Drehzahlschwellenwert N_spd(thr) ist (520)(1), was anzeigt, dass die Kraftmaschine läuft, wird der geschätzte Strom I ^_sol der Solenoide zur Verwendung in der Routine erfasst, um eine tatsächliche und temperaturjustierte Energie 226 der Solenoide zu bestimmen, und der Term I ^_sol des geschätzten Stroms der Solenoide wird auf Null zurückgesetzt (524) und diese Iteration der Routine 500 endet (526). Auf diese Weise kann der geschätzte Strom der Solenoide auf der Grundlage eines Verhältnisses aus der Batteriespannung und dem geschätzten Widerstand der Solenoide während eines Kraftmaschinenstartereignisses berechnet werden.

6 stellt die Routine 224 für die aktive Zeit der Solenoide in Form eines Flussdiagramms schematisch dar, um eine Zeitspanne zu bestimmen, in welcher die Startersolenoide während eines Kraftmaschinenstartereignisses aktiv sind. Die Routine 224 für die aktive Zeit der Solenoide wird vorzugsweise in dem Steuerungsmodul 50 als eine oder mehrere Routinen und zugehörige Kalibrierungen ausgeführt, um die Zeitspanne zu bestimmen, in welcher eines von dem Antriebsritzel-Aktivierungssolenoid und dem Motorsolenoid für den Startermotor oder beide aktiv sind. Tabelle 2 wird als Schlüssel für 6 bereitgestellt, wobei die numerisch beschrifteten Blöcke und die zugehörigen Funktionen wie folgt offengelegt sind. Tabelle 2

FIG. 6
BLOCK	BLOCKINHALTE
602	Start
604	Ist R = 1?
606	Sol_time = 0
608	Ist T = 1?
610	Ist N_spd ≥ N_spd(thr)?
612	Sol_time(t) = Sol_time(t – 1)
614	Sol_time(t) = Sol_time(t – 1) + ΔT
616	Ende

In jeder Iteration (602) wird das Rücksetzsignal R 213 überwacht (604) und das Auslösesignal Ts 211 wird überwacht (608). Wenn das Rücksetzsignal R 213 aktiviert ist, d. h. gleich Eins gesetzt ist (604)(1), wird die aktive Zeit der Solenoide Sol_time auf Null zurückgesetzt (606). Wenn das Rücksetzsignal R 213 nicht aktiviert ist, d. h. nicht gleich Eins gesetzt ist (604)(0), wird das Auslösesignal Ts 211 überwacht, um festzustellen, wann es aktiviert ist, d. h. gleich Eins gesetzt ist (608)(1). Wenn das Auslösesignal Ts 211 nicht aktiviert ist (608)(0), gibt es keine weitere Maßnahme und die Routine fährt mit dem Überwachen des Rücksetzsignals R fort (604). Wenn das Auslösesignal Ts 211 aktiviert ist (608)(1), wird die Drehzahl der Solenoide überwacht, um festzustellen, ob sie größer als ein Drehzahlschwellenwert ist (Ist N_spd ≥ N_spd(thr)?) (610), was anzeigt, ob die Kraftmaschine gestartet worden ist. Wenn die Solenoiddrehzahl größer oder gleich dem Drehzahlschwellenwert ist (610)(1), wird die aktive Zeit der Solenoide für die vorliegende Iteration gleich der aktiven Zeit der Solenoide für die vorherige Iteration gesetzt (Sol_time(t) = Sol_time(t – 1)) (612) und diese Iteration der Routine 224 endet (616). Wenn die Solenoiddrehzahl kleiner als der Drehzahlschwellenwert ist (610)(0), wird die aktive Zeit der Solenoide für die gegenwärtige Iteration um eine Zeitspanne ΔT erhöht (Sol_time(t) = Sol_time(t – 1) + ΔT) (614) und diese Iteration der Routine 224 endet (616). Auf diese Weise wird die aktive Zeit der Solenoide entweder als die Zeitspanne, die mit dem Erreichen des Solenoiddrehzahlschwellenwerts verbunden ist, oder als eine minimale Zeitspanne bestimmt.
7 stellt auf schematische Weise die Routine 226 zum Bestimmen der tatsächlichen und der temperaturjustierten Energie der Solenoide in der Form eines Flussdiagramms schematisch dar, um die Energie der Solenoide zu bestimmen, wenn die Startersolenoide während eines Kraftmaschinenstartereignisses aktiv sind. Die Routine 226 zum Bestimmen der tatsächlichen und der temperaturjustierten Energie der Solenoide wird vorzugsweise in dem Steuerungsmodul 50 als eine oder mehrere Routinen und zugehörige Kalibrierungen ausgeführt, um die Energie zu schätzen, die durch die Aktivierung des Antriebsritzel-Aktivierungssolenoids und des Motorsolenoids für den Startermotor verbraucht wird. Tabelle 3 wird als Schlüssel für 7 bereitgestellt, wobei die numerisch beschrifteten Blöcke und die zugehörigen Funktionen wie folgt offengelegt sind. Tabelle 3
Bei jeder Iteration (702) wird das Rücksetzsignal R 213 überwacht (704) und das Auslösesignal Ts 211 wird überwacht (708). Wenn das Rücksetzsignal R 213 aktiviert ist, d. h. gleich Eins gesetzt ist (704)(1), werden die tatsächliche Energie E_{sol_act} der Solenoide und die temperaturjustierte Energie E_{sol_adj} der Solenoide auf Null zurückgesetzt (706). Wenn das Rücksetzsignal R 213 nicht aktiviert ist, d. h. nicht gleich Eins gesetzt ist (704)(0), wird das Auslösesignal Ts 211 überwacht, um festzustellen, ob es aktiviert ist, d. h. gleich Eins gesetzt ist (708)(1). Wenn das Auslösesignal Ts 211 nicht aktiviert ist (708)(0), gibt es keine weitere Maßnahme und die Routine fährt mit dem Überwachen des Rücksetzsignals R fort (704). Wenn das Auslösesignal Ts 211 aktiviert ist (708)(1), wird die aktive Zeit Sol_time der Solenoide mit einem Schwellenwert für die aktive Zeit der Solenoide Sol_{time_thr} verglichen (710). In der Zeitspanne, in welcher die Solenoide aktiv sind (710)(0) werden die tatsächliche Energie E_{sol_act} der Solenoide und die temperaturjustierte Energie E_{sol_adj} der Solenoide in Übereinstimmung mit der folgenden Beziehung integriert (714):
wobei

I_sol: den Strom der Solenoide anzeigt;
V_B: die Batteriespannung anzeigt;
(t): eine aktuelle Iteration anzeigt;
(t – 1): eine vorherige Iteration anzeigt; und
ΔT: die verstrichene Zeit ist.

Der Strom I_sol der Solenoide wird unter Verwendung des äquivalenten Widerstands und der Routine 222 zum Schätzen des Stroms der Solenoide, die mit Bezug auf 5 beschrieben ist, geschätzt.
Der Widerstand der Solenoide ist in Übereinstimmung mit der folgenden Beziehung von der Temperatur abhängig: R_{sol_adj_nom}(T) = R_{sol_nom}(1 + ρ(T – T₀)) [3] wobei

R_{sol_adj_nom}: ein temperaturjustierter Nennwiderstand ist;
R_{sol_nom}: ein Nennwiderstand ist;
T₀: die Nenntemperatur ist, bei der ein Widerstand gemessen wird;
T: die gegenwärtige Temperatur des Solenoids ist; und
ρ: der Temperaturkoeffizient des spezifischen Widerstands für ein Drahtmaterial ist, welcher für einen Kupferdraht 0,00393/°C beträgt.

Wenn die Solenoide nicht aktiv sind (710)(1), werden die tatsächliche Energie E_{sol_act} der Solenoide und die temperaturjustierte Energie E_{sol_adj} der Solenoide aus der vorherigen Iteration (712) in Übereinstimmung mit den folgenden Beziehungen übertragen: E_{sol_act}(t) = E_{sol_act}(t – 1) [4] E_{sol_adj}(t) = E_{sol_adj}(t – 1) [5]
Folglich können die Energie und der Widerstand der Solenoide bestimmt und verwendet werden, um den Starter-SOH wie hier beschrieben zu bewerten, was umfasst mit Bezug auf 8-1 und 8-2.
8-1 veranschaulicht auf graphische Weise Ergebnisse, die eine elektrische Energie (Joules) 802 für einen Starter, der funktionierende Startersolenoide verwendet, eine elektrische Energie (Joules) 804 für einen Starter, der Startersolenoide verwendet, die einen Fehler im Antriebsritzelsolenoid aufweisen, und eine elektrische Energie (Joules) 806 für einen Starter, der Startersolenoide verwendet, die einen Fehler im Motorsolenoid aufweisen, umfassen. Außerdem ist ein Betriebsband 808 gezeigt, das einem Bereich für zulässige elektrische Energie (Joules) zugeordnet ist. 8-2 veranschaulicht auf graphische Weise Ergebnisse, die einen äquivalenten Widerstand (Ohm) 812 für einen Starter, der funktionierende Startersolenoide verwendet, einen äquivalenten Widerstand (Ohm) 814 für einen Starter, der Startersolenoide verwendet, die einen Fehler in dem Antriebsritzelsolenoid aufweisen, und einen äquivalenten Widerstand (Ohm) 816 für einen Starter, der Startersolenoide verwendet, die einen Fehler in dem Motorsolenoid aufweisen, umfassen. Ein Betriebsband 818, das einem Bereich zulässiger äquivalenter Widerstände (Ohm) zugeordnet ist, ist ebenfalls gezeigt. Die Ergebnisse zeigen, dass im Fall eines Fehlers beim Antriebsritzelsolenoid sowohl die Energie als auch der Widerstand der Solenoide aus den Betriebsbändern 808 bzw. 818 herausfallen. Die Ergebnisse zeigen an, dass in dem Fall eines Fehlers beim Motorsolenoid sowohl die Energie als auch der Widerstand der Solenoide in die Betriebsbänder 808 bzw. 818 fallen können. Daher werden zusätzliche Informationen benötigt, um das Vorhandensein eines Motorsolenoidfehlers zu detektieren und zu isolieren.
9 stellt auf schematische Weise die Routine 228 zur Isolation des Motorsolenoids in der Form eines Flussdiagramms dar, um einen Fehler in dem Motorsolenoid zu isolieren. Die Routine 228 zur Isolation des Motorsolenoids wird vorzugsweise in dem Steuerungsmodul 50 als eine oder mehrere Routinen und zugehörige Kalibrierungen ausgeführt. Wie mit Bezug auf 4-3 gezeigt ist, verursacht ein Motorsolenoidfehler ein Überschwingen in dem Strom der Solenoide während des anfänglichen Betriebs des Starters. Daher arbeitet die Routine 228 zur Isolation des Motorsolenoids, um ein Stromüberschwingen während eines Startereignisses im Hinblick auf eine Menge von Stromschwingungen und einer Größe der Stromschwingungen zu messen. Tabelle 4 wird als Schlüssel für 9 bereitgestellt, wobei die numerisch beschrifteten Blöcke und die zugehörigen Funktionen wie folgt offengelegt sind. Tabelle 4
In jeder Iteration (902) werden ein Zeitgeber und ein Maximalstrom (I_Bmax) auf Null initialisiert (904) und das Rücksetzsignal R wird überwacht (906). Diese Schleife wird fortgesetzt ausgeführt, während das Rücksetzsignal R aktiviert ist, d. h. auf Eins gesetzt ist (906)(1). Wenn das Rücksetzsignal R deaktiviert ist, d. h. gleich Null gesetzt ist (906)(0), wird der Maximalstrom I_Bmax als ein Maximum aus dem Spitzenstrom von einem vorherigen Zyklus I_Bmax(t – 1) und dem Strom von dem vorherigen Zyklus I_B(t – 1) (908) in Übereinstimmung mit der folgenden Beziehung bestimmt: I_Bmax(t) = max(I_Bmax(t – 1), I_B(t – 1)) [6]
Ein Verhältnis aus dem Strom I_B(t) und dem Spitzenstrom I_Bmax(t) für den gegenwärtigen Zyklus t wird in Übereinstimmung mit der folgenden Beziehung ebenfalls bestimmt.
Der Strom I_B(t) für den gegenwärtigen Zyklus wird mit einem Motorsolenoid-Stromschwellenwert I_{B_th_ms} verglichen und das Verhältnis wird mit einem Motorsolenoid-Verhältnisschwellenwert r_{th_ms} verglichen (910). Wenn der Strom I_B(t) für den gegenwärtigen Zyklus größer oder gleich dem Motorsolenoid-Stromschwellenwert I_{B_th_ms} ist, und das Verhältnis kleiner als der Motorsolenoid-Verhältnisschwellenwert r_{th_ms} ist oder die Startermotordrehzahl N_spd gleich oder kleiner als N_{spd_th_ms} ist (910)(1), wird ein Zeitgeber inkrementiert (914). Wenn der Strom I_B(t) für den gegenwärtigen Zyklus nicht größer oder gleich dem Motorsolenoid-Stromschwellenwert I_{B_th_ms} ist oder wenn das Verhältnis nicht kleiner als der Motorsolenoid-Verhältnisschwellenwert r_{th_ms} ist und die Startermotordrehzahl N_spd nicht gleich oder kleiner als N_{spd_th_ms} ist (910)(0), bleibt der Zeitgeber für diese Iteration unverändert (912).
Auf der Grundlage der Größe des Zeitgebers wird ein Motorsolenoidfaktor (Faktor_ms) aus einer vorbestimmten Kalibrierung gewählt (916). 10 zeigt auf graphische Weise eine beispielhafte Kalibrierungskurve, die den Motorsolenoidfaktor (Faktor_ms) auf der vertikalen y-Achse mit Bezug auf die Größe des Zeitgebers auf der horizontalen x-Achse enthält. Der Motorsolenoidfaktor wird mit einem Motorsolenoidfaktor-Schwellenwert verglichen (918), und wenn der Motorsolenoidfaktor kleiner als der Motorsolenoidfaktor-Schwellenwert ist (918)(1), wird ein Fehler in dem Motorsolenoid detektiert (920) und diese Iteration der Routine endet (924). Wenn der Motorsolenoidfaktor größer oder gleich dem Motorsolenoidfaktor-Schwellenwert ist (918)(0), wird kein Fehler im Motorsolenoid detektiert (922) und diese Iteration der Routine endet (924). Die Routine 228 zur Isolation des Motorsolenoids arbeitet folglich so, dass ein Stromüberschwingen während eines Startereignisses mit Hilfe einer Menge von Stromschwingungen und einer Größe der Stromschwingungen gemessen wird.
10 veranschaulicht auf graphische Weise eine Kalibrierung für den Motorsolenoidfaktor (Faktor_ms) 190 auf der vertikalen y-Achse, der mit Bezug auf die Zeit 180 auf der horizontalen x-Achse aufgetragen ist. Der Motorsolenoidfaktor 190 reicht von einem Maximalwert von 1,0, der einem geringen Zeitbetrag entspricht, bis zu einem Minimalwert, der sich mit zunehmender Zeit 0,0 annähert. Die Zeit 180 ist einer Zeitspanne zugeordnet, in welcher der Batteriestrom schwingt, d. h. während eines Startens der Kraftmaschine überschwingt, und stellt eine Anzeige für das Vorhandensein eines Fehlers im Motorsolenoid bereit.
11 stellt auf schematische Weise die Routine zum Bestimmen der Verfügbarkeit der Solenoidfunktion 229 dar, indem die Energie der Solenoide bewertet wird. Die Routine zum Bewerten der Energie der Solenoide wird vorzugsweise in dem Steuerungsmodul 50 als eine oder mehrere Routinen und zugehörige Kalibrierungen ausgeführt. Tabelle 5 wird als Schlüssel für 11 bereitgestellt, wobei die numerisch beschrifteten Blöcke und die zugehörigen Funktionen wie folgt offengelegt sind. Tabelle 5
Nach dem Initialisieren der Routine (720) wird die tatsächliche Energie (E_{sol_act}(t)) der Solenoide bewertet, um festzustellen, ob die tatsächliche Energie der Solenoide in einem Energieband liegt, das durch eine hohe Nennenergie der Solenoide (E_{s_Hi_nom}) und eine niedrige Nennenergie der Solenoide (E_{s_Low_nom}) definiert ist (722), wobei das Energieband für ein Startersystem bestimmt wurde, das in Übereinstimmung mit Angaben des Herstellers arbeitet. Wenn die Energie der Solenoide innerhalb des Energiebands liegt (722)(1), wird ein Energiefaktor der Solenoide (E_{sol_factor}) gleich 1 gesetzt (724) und diese Iteration endet.
Wenn die Energie der Solenoide außerhalb des Energiebands liegt (722)(0), wird der Energiefaktor der Solenoide mit der hohen Nennenergie der Solenoide verglichen (726), und wenn er größer als die hohe Nennenergie der Solenoide ist (726)(1), wird der Energiefaktor der Solenoide als ein Verhältnis aus der tatsächlichen Energie der Solenoide und der hohen Nennenergie der Solenoide berechnet (728). Wenn er kleiner als die hohe Nennenergie der Solenoide ist (726)(0), wird der Energiefaktor der Solenoide als ein Verhältnis aus einem Minimum aus der tatsächlichen Energie der Solenoide und der temperaturjustierten Energie der Solenoide, und der niedrigen Nennenergie der Solenoide berechnet (730).
Die temperaturjustierte Energie der Solenoide für diese Iteration (E_{sol_adj}(t)) wird bewertet, um festzustellen, ob sie innerhalb des Energiebands liegt, das durch die hohe Nennenergie der Solenoide und die niedrige Nennenergie der Solenoide definiert ist (732). Wenn die temperaturjustierte Energie der Solenoide größer oder gleich der hohen Nennenergie der Solenoide ist oder kleiner oder gleich der niedrigen Nennenergie der Solenoide ist (732)(1), wird der Fehlermerker gleich 1 gesetzt (F_flag = 1) (736) und diese Iteration endet (738). Wenn die temperaturjustierte Energie der Solenoide nicht größer oder gleich der hohen Nennenergie der Solenoide ist und nicht kleiner oder gleich der niedrigen Nennenergie der Solenoide ist (732)(0), dann wird der Fehlermerker gleich 0 gesetzt (F_flag = 0) (734) und diese Iteration endet (738).

12 zeigt auf schematische Weise die dritte Routine 230 in der Form eines Flussdiagramms zum Bestimmen und Bewerten des SOH der Startersolenoide. Die dritte Routine 230 wird vorzugsweise in dem Steuerungsmodul 50 als eine oder mehrere Routinen und zugehörige Kalibrierungen ausgeführt. Tabelle 6 wird als Schlüssel für 12 bereitgestellt, wobei die numerisch beschrifteten Blöcke und die zugehörigen Funktionen wie folgt offengelegt sind. Tabelle 6

FIG. 12
BLOCK	BLOCKINHALTE
750	Start
752	Berechne SOH = E_{sol_factor}·factor_ms
754	Ist SOH > SOH_th_1?
755	Solenoid funktionsfähig
756	Ist factor_ms ≤ factor_{ms_th}?
757	Motorsolenoidfehler
758	Ist SOH < SOH_th_1 UND Ist SOH > SOH_th_2 UND Ist F_flag = 0?
759	Solenoidfunktion verschlechtert
760	Antriebsritzelsolenoidfehler

Nach dem Initialisieren der Routine (750) berechnet die dritte Routine 230 einen SOH der Solenoide (752) in Übereinstimmung mit der folgenden Beziehung: SOH = E_{sol_factor}·factor_ms [8] wobei

E_{sol_factor}: der Energiefaktor der Solenoide ist, und
factor_ms: der Motorsolenoidfaktor ist.

Der SOH der Solenoide wird mit einem ersten Schwellenwert (SOH_th_1) verglichen (754), und wenn der SOH der Solenoide größer als der erste Schwellenwert ist (754)(1), werden die Solenoide als funktionsfähig und gesund angesehen (755).
Wenn der SOH der Solenoide nicht größer als der erste Schwellenwert ist (754)(0), wird der Ablauf fortgesetzt, indem der Motorsolenoidfaktor (factor_ms) mit einem Schwellenwertfaktor (factor_{ms_th}) verglichen wird (756). Wenn der Motorsolenoidfaktor kleiner oder gleich dem Schwellenwertfaktor ist (756)(1), wird ein Motorsolenoidfehler detektiert (757).
Wenn der Motorsolenoidfaktor nicht kleiner oder gleich dem Schwellenwertfaktor ist (756)(0), wird der SOH der Solenoide mit dem ersten Schwellenwert (SOH_th_1) und mit einem zweiten Schwellenwert (SOH_th_2) verglichen und der Fehlermerker F_flag wird ausgewertet (758). Wenn der SOH der Solenoide kleiner als der erste Schwellenwert ist und größer als der zweite Schwellenwert ist und der Fehlermerker ”0” ist (758)(1), wird festgestellt, dass sich die Funktion der Solenoide verschlechtert hat. Der erste Schwellenwert und der zweite Schwellenwert werden auf der Grundlage einer Bewertung von Startern bestimmt, die Solenoide mit induzierten Fehlern verwenden, die mit einer Fähigkeit zum Ausführen des Startens einer Kraftmaschine unter verschiedenen Betriebsbedingungen korreliert sind, und einer entsprechenden Bestimmung des SOH der Startersolenoide, und auf der Grundlage einer Solenoidenergie, die während ihres Betriebs benötigt wird, bis die Kraftmaschine startet. Wenn der SOH der Solenoide nicht kleiner als der erste Schwellenwert und nicht größer als der zweite Schwellenwert ist, oder wenn der Fehlermerker nicht ”0” ist (758)(0), wird ein Fehler bei dem Antriebsritzelsolenoid detektiert (760). Auf diese Weise kann die hier beschriebene Routine eine Verschlechterung bei den Solenoiden, die durch Überhitzen verursacht wurde, Fehler, die mit einem Kurzschluss der elektrischen Verdrahtung eines Antriebsritzelsolenoids verbunden sind, einen Bürstenverschleiß und Fehler des Motorsolenoids detektieren.
Die Offenbarung hat bestimmte bevorzugte Ausführungsformen und Modifikationen dafür beschrieben. Weitere Modifikationen und Veränderungen können anderen beim Lesen und Verstehen der Beschreibung einfallen. Es ist daher beabsichtigt, dass die Offenbarung nicht auf die speziellen offenbarten Ausführungsformen begrenzt ist, die als die beste Art betrachtet werden, um diese Offenbarung auszuführen, sondern dass die Offenbarung alle Ausführungsformen enthalten wird, die in den Umfang der beigefügten Ansprüche fallen.

Claims

Verfahren zum Überwachen eines Starters einer Brennkraftmaschine, das umfasst, dass: eine elektrische Energie bestimmt wird, die von einem Antriebsritzel-Solenoid und einem Motorsolenoid verbraucht wird, welche betrieben werden können, um ein Antriebsritzelzahnrad eines elektrisch betriebenen Startermotors zu aktivieren und zu drehen, wobei das Antriebsritzelzahnrad in einen kämmenden Eingriff mit einem Starterzahnkranzabschnitt eines Schwungrads der Kraftmaschine während eines Kraftmaschinenkraftereignisses gestellt werden kann; ein Stromüberschwingen in dem Antriebsritzelsolenoid und in dem Motorsolenoid während des Kraftmaschinenstartereignisses überwacht wird; und ein Fehler in dem Antriebsritzelsolenoid und in dem Motorsolenoid auf der Grundlage des Stromüberschwingens und der während des Kraftmaschinenstartereignisses verbrauchten elektrischen Energie identifiziert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bestimmen der während des Kraftmaschinenstartereignisses verbrauchten elektrischen Energie umfasst, dass: ein äquivalenter Widerstand des Antriebsritzelsolenoids und des Motorsolenoids bestimmt wird; ein Stromfluss während des Kraftmaschinenstartereignisses auf der Grundlage des äquivalenten Widerstands des Antriebsritzelsolenoids und des Motorsolenoids bestimmt wird; und die Solenoidenergie auf der Grundlage des Stromflusses während des Kraftmaschinenstartereignisses bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Bestimmen des äquivalenten Widerstands des Antriebsritzelsolenoids und des Motorsolenoids umfasst, dass: eine Batteriespannung und ein Stromfluss durch das Antriebsritzelsolenoid und das Motorsolenoid während einer Aktivierung des Motorsolenoids vor einer Aktivierung des Antriebsritzelsolenoids überwacht werden; und der äquivalente Widerstand des Antriebsritzelsolenoids und des Motorsolenoids auf der Grundlage der Batteriespannung und des Stromflusses bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Bestimmen der Solenoidenergie auf der Grundlage des Stromflusses während des Kraftmaschinenstartereignisses umfasst, dass ein Term während des Kraftmaschinenstartereignisses integriert wird, der den Stromfluss multipliziert mit der Batteriespannung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Bestimmen der während des Kraftmaschinenstartereignisses verbrauchten elektrischen Energie ferner umfasst, dass: der äquivalente Widerstand des Antriebsritzelsolenoids und des Motorsolenoids auf der Grundlage der Temperatur justiert wird; ein Stromfluss während des Kraftmaschinenstartereignisses auf der Grundlage des temperaturjustierten äquivalenten Widerstands des Antriebsritzelsolenoids und des Motorsolenoids bestimmt wird; und die Solenoidenergie auf der Grundlage des Stromflusses während des Kraftmaschinenstartereignisses bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Identifizieren des Fehlers in dem Antriebsritzelsolenoid umfasst, dass der Fehler in dem Antriebsritzelsolenoid identifiziert wird, wenn die verbrauchte elektrische Energie größer als ein vorbestimmter Schwellenwert für die elektrische Energie ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Identifizieren des Fehlers in dem Motorsolenoid umfasst, dass der Fehler in dem Motorsolenoid identifiziert wird, wenn das Stromüberschwingen während des Kraftmaschinenstartereignisses größer als ein vorbestimmter Schwellenwert für Stromüberschwingen ist.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Identifizieren des Fehlers in dem Motorsolenoid, wenn das Stromüberschwingen während des Kraftmaschinenstartereignisses größer als der vorbestimmte Schwellenwert für das Stromüberschwingen ist, umfasst, dass ein Zeitfaktor bestimmt wird, der mit dem Stromüberschwingen korreliert ist, und der Fehler in dem Motorsolenoid identifiziert wird, wenn der Zeitfaktor, der mit dem Stromüberschwingen korreliert ist, kleiner als ein vorbestimmter Zeitfaktor-Schwellenwert ist.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass: ein Funktionszustand (SOH) des Antriebsritzelsolenoids und des Motorsolenoids auf der Grundlage des Stromüberschwingens und der elektrischen Energie des Starters bestimmt wird; und der Fehler in dem Antriebsritzelsolenoid und in dem Motorsolenoid auf der Grundlage des Stromüberschwingens, der während des Kraftmaschinenstartereignisses verbrauchten elektrischen Energie und des SOH des Antriebsritzelsolenoids und des Motorsolenoids des Starters identifiziert wird.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Identifizieren des Fehlers in dem Antriebsritzelsolenoid und dem Motorsolenoid auf der Grundlage des Stromüberschwingens, der während des Kraftmaschinenstartereignisses verbrauchten elektrischen Energie und des SOH des Antriebsritzelsolenoids und des Motorsolenoids des Starters umfasst, das: der Fehler im Motorsolenoid identifiziert wird, wenn der SOH des Antriebsritzelsolenoids und des Motorsolenoids kleiner als ein vorbestimmter SOH-Schwellenwert ist und ein Zeitfaktor, der mit dem Stromüberschwingen korreliert ist, kleiner als ein vorbestimmter Zeitfaktor-Schwellenwert ist.