DE102016006318A1

DE102016006318A1 - Steuervorrichtung und Verfahren zum Einstellen einer Motorlast eines Verbrennungsmotors insbesondere für eine Fahrzeugdiagnose

Info

Publication number: DE102016006318A1
Application number: DE102016006318.1A
Authority: DE
Inventors: Lanig Garo
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2016-05-21
Filing date: 2016-05-21
Publication date: 2017-11-23
Anticipated expiration: 2036-05-22
Also published as: DE102016006318B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einstellen einer Motorlast an einem Verbrennungsmotor (17) eines Kraftfahrzeugs (10), um die Durchführung zumindest einer vorbestimmten Fahrzeugfunktion (27) zu gewährleisten, wobei durch eine Steuervorrichtung (29) ein von dem Verbrennungsmotor (17) aufgrund einer aktuellen Fahrsituation erzeugtes Motormoment (26) ermittelt wird und überprüft wird, ob das Motormoment (26) in einem für die Durchführung der jeweiligen Fahrzeugfunktion (27) vorgesehenen Lastbereich (28) liegt. Die Erfindung sieht vor, dass durch die Steuervorrichtung (29), falls das Motormoment (26) außerhalb des Lastbereichs (28) liegt, eine elektrische Maschine (16), welche mit dem Verbrennungsmotor (17) gekoppelt ist, derart angesteuert wird, dass die elektrische Maschine (16) den Verbrennungsmotor (17) mit einem Zusatzmoment (25) beaufschlagt und hierdurch das Motormoment (26) in dem Lastbereich (28) liegt, und signalisiert wird, dass Fahrzeugfunktion (27) durchführbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einstellen einer Motorlast an einem Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs. Die Motorlast wird derart eingestellt, dass zumindest eine vorbestimmte Fahrzeugfunktion durchgeführt werden kann. Bei der Fahrzeugfunktion kann es sich beispielsweise um eine Diagnosefunktion handeln, die voraussetzt, dass der Verbrennungsmotor eine vorbestimmtes Mindestleistung erzeugt. Zu der Erfindung gehören auch eine Steuervorrichtung zum Durchführen des Verfahrens sowie ein Kraftfahrzeug mit der Steuervorrichtung.
Zum Durchführen einiger Fahrzeugfunktionen muss in einem Kraftfahrzeug dessen Verbrennungsmotor je nach Funktion mit einer bestimmten Last betrieben werden. Solange der Verbrennungsmotor nicht in dem vorbestimmten Lastbereich betrieben wird, muss mit der Durchführung der Fahrzeugfunktion gewartet werden, bis sich eine geeignete Fahrsituation ergibt. Eine solche Fahrzeugfunktion kann zum Beispiel eine Diagnose oder Überprüfung sein, wie beispielsweise die Diagnose eines Kühlers für eine Abgasrückführung (AGR). Das Regenerieren eines Dieselpartikelfilters (DPF) durch Abbrennen von Rußpartikeln erfordert eine Mindestleistung des Verbrennungsmotors. Je nach Fahrzeugfunktion darf die Motorlast also nicht zu hoch oder zu niedrig sein. Ergibt sich keine geeignete Fahrsituation, so kann das Durchführen der Fahrzeugfunktion unerwünscht verzögert werden.
Einige Fahrzeugfunktionen können zwar auch bei ungeeigneter Motorlast durchgeführt werden. Hierdurch verlängert sich aber in der Regel die Dauer der Durchführung. Handelt es sich hierbei um eine Fahrzeugfunktion, die den Verbrennungsmotor besonders ineffizient auslastet, so schlägt sich dies auf die Bewertung der Effizienz oder Umweltverträglichkeit des Kraftfahrzeugs nieder, was ebenfalls verhindert werden soll.
Die Motorlast an einem Verbrennungsmotor kann zusätzlich zum eigentlichen Fahrantrieb oder Antriebsmoment auch durch eine elektrische Maschine festgelegt sein, die als Generator ein Bordnetz mit elektrischer Energie versorgt. Ein solcher Generator kann auch zum Versorgen eines weiteren Bordnetzes genutzt werden, das über einen DC/DC-Wandler oder Gleichspannungswandler mit demjenigen Bordnetz gekoppelt sein kann, an welches der Generator angeschlossen ist. Dies ist beispielsweise aus der DE 10 2013 211 742 A1 bekannt. Aus der DE 10 2013 211 567 A1 ist bekannt, dass mittels eines Gleichspannungswandlers der zwischen den zwei Bordnetzen ausgetauschte Strom auf einen festen Stromwert eingestellt werden kann. Es kann also ein Energieaustausch eingestellt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in einem Kraftfahrzeug eine Fahrzeugfunktion, die von einer aktuellen Motorlast abhängt, effizient durchführen zu können.
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich durch die Merkmale der abhängigen Patentansprüche, die folgende Beschreibung sowie die Figur.
Durch die Erfindung ist ein Verfahren zum Einstellen einer Motorlast an einem Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs bereitgestellt. Durch das Einstellen der Motorlast wird die Durchführung zumindest einer vorbestimmten Fahrzeugfunktion ermöglicht oder gewährleistet. Das Verfahren wird durch eine Steuervorrichtung durchgeführt. Diese Steuervorrichtung kann als ein Steuergerät des Kraftfahrzeugs oder auch durch eine Kombination mehrerer Steuergeräte oder Steuerschaltungen bereitgestellt sein.
Durch die Steuervorrichtung wird ein Motormoment ermittelt, das von dem Verbrennungsmotor aufgrund einer aktuellen Fahrsituation erzeugt wird. Das Motormoment repräsentiert die Motorlast. Es wird überprüft, ob das Motormoment in einem für die Durchführung der Fahrzeugfunktion vorgesehenen Lastbereich liegt. Der Lastbereich kann hierbei jeweils für eine Fahrzeugfunktion individuell oder spezifisch festgelegt sein. Als Lastbereich kann beispielsweise festgelegt sein, dass das Motormoment kleiner als ein vorbestimmter Schwellenwert oder größer als ein vorbestimmter Schwellenwert sein muss. Der Lastbereich kann auch als ein Intervall festgelegt sein, in welchem das Motormoment liegen soll.
Um die zumindest eine Fahrzeugfunktion auch durchführen zu können, falls das Motormoment außerhalb des vorgesehenen Lastbereichs liegt, sieht das erfindungsgemäße Verfahren folgendes vor. Falls das Motormoment außerhalb des Lastbereichs liegt, wird eine elektrische Maschine, welche mit dem Verbrennungsmotor gekoppelt ist, derart angesteuert, dass die elektrische Maschine den Verbrennungsmotor mit einem Zusatzmoment beaufschlagt, d. h. entweder belastet oder unterstützt, sodass das Motormoment in dem Lastbereich liegt. Mit anderen Worten wird mittels der elektrischen Maschine das Motormoment derart verändert, dass es in den Lastbereich, der für das Durchführen der jeweiligen Fahrzeugfunktion vorgesehen ist, gebracht oder verlagert wird. Als elektrische Maschine kann beispielsweise ein so genannter Riemen-Starter-Generator angesteuert werden. Es kann auch eine elektrische Maschine, die Bestandteil eines Hybridantriebs ist, angesteuert werden.
Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass selbst dann, wenn die aktuelle Fahrsituation nicht die vorgesehene Motorlast oder das vorgesehene Motormoment ergibt, unabhängig von der Fahrsituation mittels der elektrischen Maschine das Motormoment derart verändert werden kann, dass sich die benötigte oder vorgesehene Motorlast, d. h. ein Motormoment innerhalb des vorgesehenen oder benötigten Lastbereichs ergibt. Die zumindest eine Fahrzeugfunktion kann also jederzeit durchgeführt werden, wobei eine effiziente Durchführung gewährleistet wird, indem der vorgesehenen Lastbereich eingestellt wird.
Zu der Erfindung gehören auch vorteilhafte Weiterbildungen, durch deren Merkmale sich zusätzliche Vorteile ergeben.
Mittels des Verfahrens wird das Durchführen zumindest einer der folgenden Fahrzeugfunktionen gewährleistet. Eine mögliche Fahrzeugfunktion ist eine Funktionsprüfung oder Diagnosefunktion, beispielsweise das Überprüfen einer Lambdasonde. Insbesondere ist vorgesehen, eine Kühler-Diagnose durchzuführen, um einen Kühler einer Abgasrückführung zu diagnostizieren oder zu überprüfen. Eine weitere mögliche Fahrzeugfunktion ist eine Abgasnachbehandlungsfunktion. Insbesondere ist hierbei das Durchführen einer Regeneration eines Dieselpartikelfilters. Eine weitere mögliche Fahrzeugfunktion ist eine Komfortfunktion. Beispielsweise kann ein Geräuschpegel des Verbrennungsmotors unter einem vorbestimmten Schwellenwert gehalten werden. Eine weitere Komfortfunktion ist, eine Umschaltung einer Stufe einer umschaltbaren Mehrfach-Einspritzung zu vermeiden, beispielsweise das Umschalten von einer 3-fach-Einspritzung auf eine 2-fach-Einspritzung. Hierzu benötigt ein Verbrennungsmotor allerdings eine Mindestlast, die nun mittels des Verfahrens gewährleistet werden kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird hierbei insbesondere immer dann durchgeführt, wenn die Durchführung oder die geplante Durchführung der zumindest einen Fahrzeugfunktion signalisiert wird. Mit anderen Worten ist die Durchführung des Verfahrens abhängig von einem solchen Durchführungssignal für zumindest eine vorbestimmte Fahrzeugfunktion. Durch das Signal kann die Fahrzeugfunktion z. B. freigeschaltet werden.
Mittels der elektrischen Maschine lässt sich der Verbrennungsmotor sowohl zusätzlich belasten als auch entlasten. So kann vorgesehen sein, dass der Verbrennungsmotor mittels des Zusatzmoments entlastet wird, indem die elektrische Maschine als Motor betrieben wird. Hierdurch kann das insgesamt am Verbrennungsmotor wirkende Motormoment reduziert werden. Der Verbrennungsmotor kann mittels des Zusatzmoments auch belastet werden, indem die elektrische Maschine als Generator betrieben wird. Hierdurch kann das an dem Verbrennungsmotor wirksame Motormoment vergrößert werden. Somit lässt sich ausgehend von der aktuellen Fahrsituation und unabhängig von dieser das Motormoment in den vorgesehenen Lastbereich verlagern oder verschieben.
In bekannter Weise wird die elektrische Maschine bei dem Kraftfahrzeug natürlich an einem Bordnetz betrieben, dass hier als erstes Bordnetz bezeichnet ist. Für den Betrieb der elektrischen Maschine wird eine Übertragung oder ein Austausch von elektrischer Leistung zwischen der elektrischen Maschine und einem Energiespeicher des Bordnetzes eingestellt. Hierzu kann z. B. in bekannter Weise ein Energiemanagementsystem des Energiespeichers angesteuert werden. Ein solcher Energiespeicher kann beispielsweise eine Batterie oder ein Akkumulator sein. Der Leistungsaustausch mit dem Energiespeicher weist den Vorteil auf, dass der Betrieb von anderen elektrischen Verbrauchern, die über das erste Bordnetz betrieben werden, durch die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht beeinträchtigt wird. Mit anderen Worten erfolgt die Durchführung des Verfahrens unabhängig von dem Betrieb der übrigen elektrischen Verbraucher.
Zusätzlich kann für den Betrieb der elektrischen Maschine elektrische Leistung zwischen der elektrischen Maschine und einem zweiten Bordnetz durch Ansteuern eines DC/DC-Wandlers übertragen oder ausgetauscht werden. Über den DC/DC-Wandler sind das erste Bordnetz und das zweite Bordnetz gekoppelt. Insbesondere wird mittels des DC/DC-Wandlers die elektrische Leistung zwischen der elektrischen Maschine und einem Energiespeicher des zweiten Bordnetzes übertragen wird. Der Energiespeicher kann z. B. eine Batterie oder ein Akkumulator sein. Durch Ansteuern des DC/DC-Wandlers ergibt sich der Vorteil, dass die Kapazität oder Speicherfähigkeit des zweiten Bordnetzes genutzt werden kann, um mittels der elektrischen Maschine das Motormoment in den vorgesehenen Lastbereich zu bringen.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann in Reaktion auf den Start einer Fahrzeugfunktion durchgeführt werden, wenn also die Aktivität oder das Auslösen oder der Beginn der Fahrzeugfunktion signalisiert wird. Eine Ausführungsform des Verfahrens sieht dagegen vor, dass durch die Steuervorrichtung ein Ankündigungssignal für die Durchführung der Fahrzeugfunktion empfangen wird. Das Ankündigungssignal signalisiert eine bevorstehende oder zukünftige Durchführung der zumindest einen Fahrzeugfunktion. Mit anderen Worten wird bereits vor Beginn der Durchführung einer Fahrzeugfunktion durch das Ankündigungssignal signalisiert, dass das Motormoment in einen vorgesehenen Lastbereich gebracht werden soll. Das Ankündigungssignal kann den Bedarf für ein Motormoment in einem Lastbereich ankündigen oder signalisieren. Es kann auch vorgesehen sein, dass das Ankündigungssignal einen Startzeitpunkt für den Beginn der Fahrzeugfunktion signalisiert. Es kann vorgesehen sein, dass das Ankündigungssignal eine Dauer, für welche die Fahrzeugfunktion durchgeführt wird, signalisiert. In Abhängigkeit von dem Ankündigungssignal wird dann eine Maßnahme durchgeführt, durch welche die Zeitdauer, für welche das Zusatzmoments mittels der elektrischen Maschine erzeugbar ist, verlängert wird. Mit anderen Worten wird diejenige Zeitdauer verlängert, für welche die Erzeugung des Zusatzmoments mittels der elektrischen Maschine durch den Energieaustausch mit dem ersten und/oder dem zweiten Bordnetz, insbesondere mit dessen jeweiligem Energiespeicher, durchgeführt wird. Falls beispielsweise erkannt wird, dass die Dauer der Fahrzeugfunktion länger ist, als ein Betrieb der elektrischen Maschine mittels elektrischer Energie aus dem ersten und/oder zweiten Bordnetz möglich ist, oder andersherum eine Energieaufnahme durch das erste Bordnetz und/oder das zweite Bordnetz beim Betrieb der elektrischen Maschine als Generator begrenzt ist auf eine Zeitdauer, die kleiner als die Dauer der Fahrzeugfunktion ist, so kann die Maßnahme durchgeführt werden, um die Zeitdauer zu verlängern. Das Verlängern ist hierbei in Bezug auf die Durchführung der zumindest einen Fahrzeugfunktion ohne die besagte Maßnahme zu verstehen.
Es kann vorgesehen sein, dass die Maßnahme umfasst, dass elektrische Energie zwischen den Energiespeichern der beiden Bordnetze mittels des DC/DC-Wandlers umgeschichtet wird. Hierdurch kann beispielsweise der Energiespeicher des ersten Bordnetzes, an welches auch die elektrische Maschine angeschlossen ist, aufgeladen oder entladen werden, wobei die elektrische Energie mit dem Energiespeicher des zweiten Bordnetzes ausgetauscht, d. h. aus diesem heraus oder in dieses hinein übertragen wird. Zusätzlich oder alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass ein Ladezustand zumindest eines der Energiespeicher unabhängig von dem anderen Energiespeicher verändert wird. Mit anderen Worten wird im Fahrbetrieb zumindest einer der Energiespeicher entladen oder aufgeladen, wobei dies gezielt für das bevorstehende Durchführen der Fahrzeugfunktion erfolgt, indem also beispielsweise ein erneutes Nachladen oder Aufladen des Energiespeichers blockiert oder verhindert wird und/oder ein Ladevorgang entgegen einer Ladestrategie des Energiespeichers weiterbetrieben wird, um ihn weiter aufzuladen als gemäß der Ladestrategie vorgesehen ist. Dies ist möglich, da durch das Ankündigungssignal bekannt ist, dass nach einer vorbestimmten Wartezeit die elektrische Maschine mit Beginn der Fahrzeugfunktion aktiviert werden wird.
Wie bereits ausgeführt, gehört zu der Erfindung auch die Steuervorrichtung für das Kraftfahrzeug. Die Steuervorrichtung weist eine Prozessoreinrichtung auf, die dazu eingerichtet ist, eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Die Prozessoreinrichtung kann hierzu zumindest einen Mikroprozessor und/oder zumindest einen Mikrocontroller umfassen. Die Prozessoreinrichtung umfasst des weiteren bevorzugt Programmcode, der dazu eingerichtet ist, bei Ausführen durch die Prozessoreinrichtung die Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Der Programmcode kann in einem Datenspeicher der Prozessoreinrichtung gespeichert sein.
Zu der Erfindung gehört schließlich auch das Kraftfahrzeug, das den beschriebenen Verbrennungsmotor und die mit dem Verbrennungsmotor gekoppelte elektrische Maschine umfasst. Der Verbrennungsmotor kann beispielsweise ein Ottomotor oder ein Dieselmotor sein. Die elektrische Maschine kann beispielsweise als ein Starter oder Starter-Generator des Verbrennungsmotors ausgestaltet sein. Elektrische Maschine kann auch als Bestandteil eines Hybridantriebs des Kraftfahrzeugs bereitgestellt sein. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug weist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung auf.
Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ist bevorzugt als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgestaltet.
Im Folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt die einzige Figur (Fig.) eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs.
Bei dem im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Bei dem Ausführungsbeispiel stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsform jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren ist die beschriebene Ausführungsform auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
Die Figur zeigt ein Kraftfahrzeug 10, bei dem es sich beispielsweise um einen Kraftwagen, insbesondere einen Personenkraftwagen, handeln kann. Das Kraftfahrzeug 10 kann ein erstes elektrisches Bordnetz 11 und ein zweites elektrisches Bordnetz 12 aufweisen. Das erste Bordnetz 11 kann beispielsweise eine Versorgungsspannung bereitstellen, die größer als 30 Volt ist. Das erste Bordnetz 11 kann beispielsweise ein 48-Volt-Bordnetz oder ein Hochvolt-Bordnetz mit einer Bordnetzspannung größer als 60 Volt sein. Das zweite Bordnetz 12 kann eine Bordnetzspannung aufweisen, die kleiner als die Bordnetzspannung des ersten Bordnetzes 11 ist. Beispielsweise kann die Bordnetzspannung des zweiten Bordnetzes 12 kleiner als 30 Volt sein und beispielsweise in einem Bereich von 10 Volt bis 15 Volt liegen. Es kann sich also z. B. um ein 12 V-Bordnetz handeln.
Die Bordnetze 11, 12 können über einen Gleichspannungswandler oder DC/DC-Wandler 13 in an sich bekannter Weise gekoppelt sein. Jedes der Bordnetze 11, 12 kann einen jeweiligen Energiespeicher 14, 15 aufweisen, bei dem es sich jeweils zum Beispiel um eine Fahrzeugbatterie oder kurz Batterie handeln kann. An das Bordnetz 11 kann eine elektrische Maschine 16 angeschlossen sein, die beispielsweise als ein Starter-Generator ausgestaltet sein kann. Die elektrische Maschine 16 kann mit einem Verbrennungsmotor 17 des Kraftfahrzeugs 10 gekoppelt sein. Die elektrische Maschine 16 kann zum Beispiel über einen Riemen 18 z. B. mit einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors 17 gekoppelt sein.
An das Bordnetz 12 können Verbraucher 19 angeschlossen sein, die in der Figur durch ein einzelnes Symbol repräsentiert sind. Die Verbraucher 19 können z. B. Fahrtrichtungsanzeiger (Blinker), ein Infotainmentsystem (Informations-Unterhaltungssystem) und/oder Motoren für Fensterheber umfassen.
Ein Stromkreis des Bordnetzes 12 kann über ein Massepotential 20 in an sich bekannter Weise geschlossen sein. Das Bordnetz 11 kann ein Kabel 21 umfassen, in welchem sowohl eine Plusleitung als auch eine Masseleitung bereitgestellt sein können.
Bei dem Kraftfahrzeug 10 kann der Verbrennungsmotor 17 an einer Welle 22 ein Antriebsmoment 23 für eine Fahrt erzeugen. Das Antriebsmoment 23 kann von den Verbrennungsmotor 17 zum Beispiel über ein Getriebe 24 auf die Welle 22 übertragen werden. Zusätzlich kann durch die elektrische Maschine 16 ein Zusatzmoment 25 auf den Verbrennungsmotor 17 wirken. Insgesamt ergibt sich an dem Verbrennungsmotor 17 ein Motormoment 26, dass durch den Verbrennungsmotor 17 erzeugt werden muss.
Durch die elektrische Maschine 16 in Kombination mit dem Verbrennungsmotor 17 kann ein so genannter Mild-Hybrid-Antrieb realisiert sein, bei welchem die elektrische Maschine 16 den Verbrennungsmotor 17 auch für den Fahrantrieb als Unterstützungsmotor unterstützen kann.
Bei dem Kraftfahrzeug 10 kann zumindest eine Fahrzeugfunktion 27 vorgesehen sein, für deren Durchführung es nötig ist, dass das Motormoment 26 in einem vorbestimmten Lastbereich 28 liegt. Dies kann durch eine Steuervorrichtung 29 des Kraftfahrzeugs 10 sichergestellt oder gewährleistet werden. Die Steuervorrichtung 29 kann hierzu beispielsweise ein Anforderungssignal 30 für die Durchführung der Fahrzeugfunktion 27 empfangen. Die Steuervorrichtung 29 kann dann zum Beispiel von einem Motorsteuergerät ein Momentsignal 31 empfangen, welches das aktuell wirksame Motormoment 26 beschreibt oder angibt.
Falls das aktuelle Motormoment 26 außerhalb des für die Fahrzeugfunktion 27 vorgesehenen Lastbereichs 28 liegt, kann die Steuervorrichtung 29 ein Ansteuersignal 32 für die elektrische Maschine 16 erzeugen. Die elektrische Maschine 16 wird in Abhängigkeit von dem Ansteuersignal 32 als Generator oder Motor betrieben. Die elektrische Maschine 16 bewirkt hierbei, dass das Zusatzmoment 25 auf den Verbrennungsmotor 17 wirkt, sodass dessen Motormoment 26 verändert wird. Das Ansteuersignal 32 ist dabei derart beschaffen, dass das Motormoment 26 in den vorgesehenen Lastbereich 28 gebracht wird. Beim Betrieb der elektrischen Maschine 16 benötigt die elektrische Maschine elektrische Energie aus dem Bordnetz 11 oder sie speist elektrische Energie in das Bordnetz 11 ein. Um diesen Energiebedarf bzw. die Energiezufuhr zu kompensieren, kann die Energie zwischen der elektrischen Maschine 16 und dem Energiespeicher 14 übertragen werden.
Um eine Kapazität oder Reserve zu vergrößern, kann durch die Steuervorrichtung 29 mittels eines Wandlersignals 33, welches ein Steuersignal für den DC/DC-Wandler 13 darstellt, Energie zwischen dem Bordnetz 11 und dem Bordnetz 12 übertragen werden.
Wenn also die beim Fahren oder im Fahrbetrieb entstehende Last am Verbrennungsmotor 17 nicht hoch genug ist, kann die elektrische Maschine 16 die Last durch das Zusatzmoment 25 vergrößern. Die dadurch erzeugte elektrische Leistung wird von der elektrischen Maschine 16 zum Beispiel in den Energiespeicher 14 eingespeist. Wenn die für das Fahren oder den Fahrbetrieb entstehende Last am Verbrennungsmotor 17 zu hoch ist, kann die elektrische Maschine 16 den Verbrennungsmotor 17 unterstützen. Die dafür benötigte elektrische Leistung wird zum Beispiel aus der dem Energiespeicher 14 geholt oder bereitgestellt.
Allerdings kann die Kapazität, d. h. der Energieinhalt, des Energiespeichers 14 im Verhältnis zur Motorleistung des Verbrennungsmotors 17 klein sein. Damit aber die Fahrzeugfunktion 27 vollständig durchlaufen werden kann, ist eine Mindestzeit notwendig, während welcher die beschriebene Unterstützung durch die Erzeugung des Zusatzmoments 25 mittels der elektrischen Maschine 16 notwendig ist.
Um die Betriebsdauer der elektrischen Maschine 16 zum Erzeugen des Zusatzmoments 25 zu vergrößern, kann der DC/DC-Wandler 13 Leistung aufnehmen oder abgeben (gesehen in Bezug auf das Bordnetz 11), so dass auch dann, wenn der Energiespeicher 14 voll (elektrische Maschine 16 als Generator betrieben) oder leer (elektrische Maschine 16 als Unterstützungsmotor betrieben) ist, die Fahrzeugfunktion 27 weiterlaufen kann.
Es kann auch vorgesehen sein, dass vor dem Ausführen der Fahrzeugfunktion 27 vorab beide Energiespeicher 14, 15 aufgeladen werden (elektrische Maschine 16 als Motor betrieben) oder entladen werden (elektrische Maschine 16 als Generator betrieben). So kann der DC/DC-Wandler 13 auch für eine längere Zeitdauer elektrische Leistung an das Bordnetz 11 abgeben oder aus dem Bordnetz 11 aufnehmen.
Als Fahrzeugfunktion kann zum Beispiel eine Diagnosefunktion (zum Beispiel eine Diagnose eines AGR-Kühlers), eine Abgasnachbehandlungsfunktion (zum Beispiel eine DPF-Regeneration) und/oder die Vermeidung einer Umschaltung von einer 3-fach-Einspritzung auf eine 2-fach-Einspritzung vorgesehen sein. Für diese Fahrzeugfunktionen 27 muss der Verbrennungsmotor 17 je nach Funktion mit einer bestimmten Last betrieben werden, also das Motormoment 26 in dem vorbestimmten Lastbereich 28 liegen.
Bei solchen Fahrzeugfunktionen 27 gibt bei heutigen Kraftfahrzeugen keinen Freiheitsgrad für die Motorsteuerung des Verbrennungsmotors 17. Das Motormoment 26 entspricht stets den Fahrerwunsch (repräsentiert durch die Gaspedalstellung) und der elektrischen Leistung von Nebenaggregaten (Lichtmaschine, Klimakompressor). Die Fahrzeugfunktion 27 muss sich also in Bezug auf den Ausführungszeitpunkt an den Fahrbetrieb oder die aktuelle Auslastung oder Belastung des Verbrennungsmotors 17 anpassen.
Durch die Steuervorrichtung 29 kann nun das Motormoment 26 auf den vorbestimmten Lastbereich 28 gezielt eingestellt werden. Wenn zum Beispiel die Fahrzeugfunktion 27 (zum Beispiel eine Diagnose oder eine DPF-Regeneration) mit konstant 20 Newtonmeter optimal arbeiten kann, so kann die Steuervorrichtung 29 dies ermöglichen. Wenn z. B. der Vortrieb, also das Antriebsmoment 23 (gemessen am Verbrennungsmotor 17 selbst), zum Beispiel konstant 60 Newtonmeter erfordert, dann kann mittels der elektrischen Maschine 16 mit konstant 40 Newtonmeter unterstützt werden. Hierdurch resultiert als Motormoment 26 der benötigte Wert von 20 Newtonmetern. Die dafür benötigte Energiemenge steht zur Verfügung, weil der Energiespeicher 14 diese bereitstellen kann. Reicht die Energie des Energiespeichers 14 nicht aus, weil das Kraftfahrzeug 10 zum Beispiel keinen vollwertigen Hybridantrieb mit ausreichend großer Traktionsbatterie aufweist, so kann Energie aus dem zweiten Energiespeicher 15 des angekoppelte Bordnetzes 12 genutzt werden. Dies kann z. B. erfolgen, sobald der erste Energiespeicher 14 leer ist. Gleiches gilt bei einem Generatorbetrieb der elektrischen Maschine 16, falls der erste Energiespeicher 14 voll ist.
Insgesamt kann somit durch Ansteuern des DC/DC-Wandlers 13 die Energiemenge, die für den Austausch mit der elektrischen Maschine 16 zum Durchführen der Fahrzeugfunktion 27 zur Verfügung steht, vergrößert, z. B. verdoppelt, werden.
Eine Erweiterung hierzu kann vorsehen, dass man sogar vor der Durchführung der Fahrzeugfunktion 27 den Ladezustand der jeweiligen Energiespeicher 14, 15 so vorbereitet, dass während der Durchführung der Fahrzeugfunktion 27 der Freiheitsgrad in Bezug auf die Momentensteuerung des Motormoments 26 maximiert wird, also die Bereitstellung des Zusatzmoments 25 verlängert wird im Vergleich zu dem Fall, dass eine solche Maßnahme nicht durchgeführt wird.
Insgesamt zeigt das Beispiel, wie durch die Erfindung die Durchführung von Diagnosen in einem Mild-Hybrid gewährleistet werden kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102013211742 A1 [0004]
DE 102013211567 A1 [0004]

Claims

Verfahren zum Einstellen einer Motorlast an einem Verbrennungsmotor (17) eines Kraftfahrzeugs (10), um die Durchführung zumindest einer vorbestimmten Fahrzeugfunktion (27) zu gewährleisten, wobei durch eine Steuervorrichtung (29): – ein von dem Verbrennungsmotor (17) aufgrund einer aktuellen Fahrsituation erzeugtes Motormoment (26) ermittelt wird, – überprüft wird, ob das Motormoment (26) in einem für die Durchführung der jeweiligen Fahrzeugfunktion (27) vorgesehenen Lastbereich (28) liegt, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Steuervorrichtung (29) – falls das Motormoment (26) außerhalb des Lastbereichs (28) liegt, eine elektrische Maschine (16), welche mit dem Verbrennungsmotor (17) gekoppelt ist, derart angesteuert wird, dass die elektrische Maschine (16) den Verbrennungsmotor (17) mit einem Zusatzmoment (25) beaufschlagt und hierdurch das Motormoment (26) in dem Lastbereich (28) liegt, – signalisiert wird, dass Fahrzeugfunktion (27) durchführbar ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei zumindest eine der folgenden Fahrzeugfunktionen (27) durchgeführt wird: – eine Diagnosefunktion, insbesondere eine Kühler-Diagnose einer Abgasrückführung, AGR, und/oder – eine Abgasnachbehandlungsfunktion, insbesondere eine Regeneration eines Dieselpartikelfilters, DPF, und/oder – eine Komfortfunktion, insbesondere eine Vermeidung einer Umschaltung einer Mehrfach-Einspritzung.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Verbrennungsmotors (17) mittels des Zusatzmoments (25) entlastet wird, indem die elektrische Maschine (16) als Motor betrieben wird, und/oder der Verbrennungsmotors (17) mittels des Zusatzmoments (25) belastet wird, indem die elektrische Maschine (16) als Generator betrieben wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die elektrische Maschine (16) an einem ersten Bordnetz (11) betrieben wird und für den Betrieb der elektrischen Maschine (16) eine Übertragung von elektrischer Leistung zwischen der elektrischen Maschine (16) und einem Energiespeicher (14) des ersten Bordnetzes (11) eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei zusätzlich für den Betrieb der elektrischen Maschine (16) elektrische Leistung zwischen der elektrischen Maschine (16) und einem zweiten Bordnetz (12) durch Ansteuern eines DC/DC-Wandlers (13), welcher das erste Bordnetz (11) mit dem zweiten Bordnetz (12) koppelt, übertragen wird.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei mittels des DC/DC-Wandlers (13) die elektrische Leistung zwischen der elektrischen Maschine (16) und einem Energiespeicher (15) des zweiten Bordnetzes (12) übertragen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei durch die Steuervorrichtung (29) ein Ankündigungssignal (30) für die bevorstehende Durchführung der Fahrzeugfunktion (27) empfangen wird und in Abhängigkeit von dem Ankündigungssignal (27) eine Maßnahme zum Verlängern einer Zeitdauer, für welche die Erzeugung des Zusatzmoments (25) mittels der elektrischen Maschine (16) durch die Leistungsübertragung zwischen der elektrischen Maschine (16) und dem jeweiligen Energiespeicher (14, 15) des ersten und/oder des zweiten Bordnetzes (11, 12) durchgeführt wird, eingeleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Maßnahme umfasst, dass elektrische Energie zwischen Energiespeichern (14, 15) der beiden Bordnetze (11, 12) mittels des DC/DC-Wandlers (13) umgeschichtet und/oder ein Ladezustand zumindest eines der Energiespeicher (14, 15) verändert wird.
Steuervorrichtung (29) für ein Kraftfahrzeug (10), mit einer Prozessoreinrichtung, die dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchzuführen.
Kraftfahrzeug (10) mit einem Verbrennungsmotor (17) und mit einer mit dem Verbrennungsmotor (17) gekoppelten elektrischen Maschine (16), dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug (10) eine Steuervorrichtung (29) nach Anspruch 9 aufweist.