DE102016112856A1

DE102016112856A1 - System und Verfahren zur Steuerung der Ultrakondensator-Ladung und -Entladung bei Fahrzeugen mit Autostart-/-Stoppsystemen

Info

Publication number: DE102016112856A1
Application number: DE102016112856.2A
Authority: DE
Inventors: John W. Siekkinen; Junhong Dai; Daniel W. Jecks
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2015-07-15
Filing date: 2016-07-13
Publication date: 2017-01-19
Anticipated expiration: 2036-07-14
Also published as: CN106351750A; DE102016112856B4; CN106351750B; US20170016420A1; US10202958B2

Abstract

Ein System beinhaltet ein Ultrakondensator- und Batteriesystem, das eine Batterie, einen Ultrakondensator, einen DC-DC-Wandler, einen ersten Temperatursensor, um eine Batterietemperatur zu erfassen, einen zweiten Temperatursensor, um eine Ultrakondensatortemperatur zu erfassen, und einen dritten Temperatursensor, um eine DC-DC-Wandlertemperatur zu erfassen, beinhaltet. Ein Autostopp-/-startmodul ist konfiguriert, selektiv einen Motor eines Fahrzeugs zu stoppen und neu zu starten basierend auf Betriebsparametern, während eine Zündung eingeschaltet ist. Ein Temperaturerfassungsmodul kommuniziert mit dem Autostopp-/-startmodul und ist konfiguriert, Differenzen zwischen Temperaturen, die durch den ersten Sensor, den zweiten Sensor und den dritten Sensor erfasst werden, zu bestimmen und selektiv das Autostopp-/-startmodul basierend auf den Differenzen zu deaktivieren.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft Motorsteuersysteme für Fahrzeuge und insbesondere Systeme und -verfahren zur Steuerung eines Ultrakondensators in Fahrzeugen mit Autostopp-/-startsystemen.
HINTERGRUND
Die hierin vorliegende Hintergrundbeschreibung dient dazu, den Kontext der Offenbarung im Allgemeinen darzustellen. Die Arbeit der gegenwärtig genannten Erfinder – im in diesem Hintergrundabschnitt beschriebenen Umfang – sowie Aspekte der Beschreibung, die zum Zeitpunkt der Anmeldung nicht anderweitig als Stand der Technik gelten, gelten gegenüber der vorliegenden Offenbarung weder ausdrücklich noch konkludent als Stand der Technik.
Verbrennungsmotoren verbrennen ein Luft/Kraftstoffgemisch in Zylindern zur Bewegung der Kolben zur Erzeugung des Antriebsmoments. Der Luftstrom in Benzinmotoren wird über eine Drosselklappe geregelt. Genauer gesagt regelt die Drossel den Drosselquerschnitt, der die Luftzufuhr in den Motor erhöht oder senkt. Wenn der Drosselquerschnitt steigt, steigt auch die Luftzufuhr in den Motor. Ein Kraftstoffregelsystem regelt die Kraftstoffeinspritzmenge, um die Zylinder mit einem erwünschten Kraftstoff-/Luft-Mischungsverhältnis zu versorgen. Eine erhöhte Versorgung der Zylinder mit Kraftstoff und Luft erhöht das Antriebsdrehmoment des Motors.
Ein Fahrzeug kann ein Autostopp-/-startsystem beinhalten, das die Kraftstoffeffizienz des Fahrzeugs steigert. Das Autostopp-/-startsystem erhöht die Kraftstoffeffizienz durch selektives Abschalten des Motors und Deaktivieren des Kraftstoffstroms zu dem Motor, wenn das Zündsystem des Fahrzeugs aktiviert (AN) ist. Wenn der Motor abgeschaltet ist, startet das Autostopp-/-startsystem automatisch den Motor, wenn eine oder mehrere Startbedingungen erfüllt sind.
Unter bestimmten Umständen, bricht die Batteriespannung während eines Autostartereignis nach einem Autostoppereignis ein. Während einige Systeme, wie beispielsweise eine Motorsteuerung, ausgebildet sein können, um die Batteriespannungseinbrüche zu handhaben, können andere Fahrzeugsysteme, wie beispielsweise eine Getriebesteuerung oder eine andere Steuerung, nicht so robust sein. Wenn die Batteriespannung während eines Autostartereignis einbricht, können diese anderen Steuerungen in einen Reset-Betriebsmodus eintreten und/oder andere Fahrbarkeitsprobleme verursachen.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein System beinhaltet ein Ultrakondensator- und Batteriesystem, das eine Batterie, einen DC-DC-Wandler und einen Ultrakondensator beinhaltet. Ein Autostopp-/-startmodul ist konfiguriert, ein Autostoppereignis eines Motors eines Fahrzeugs und ein Autostartereignis des Motors des Fahrzeugs basierend auf Betriebsparametern durchzuführen, während eine Zündung eingeschaltet ist. Ein Spannungsüberwachungsmodul ist konfiguriert, in Antwort auf eine Anfrage für ein Autostartereignis, selektiv den Ultrakondensator zu entladen während des Anlassens bei dem Autostartereignis, eine Vielzahl von Spannungsdeltawerten zu akkumulieren, während der Ultrakondensator während des Anlassens entlädt, und selektiv das Autostopp-/-startmodul basierend auf der Vielzahl von Spannungsdeltawerten zu deaktivieren.
Bei anderen Merkmalen wird die Vielzahl von Spannungsdeltawerte berechnet, durch Erzeugen einer Differenz zwischen der Batteriespannung vor dem Anlassen und der Batteriespannung zu vorbestimmten Zeitintervallen während des Anlassens. Die Vielzahl von Spannungsdeltawerte wird berechnet, durch Erzeugen einer Differenz zwischen Null und einer Batteriespannung zu vorbestimmten Zeitintervallen während des Anlassens. Das Spannungsüberwachungsmodul berechnet einen Mittelwert der Vielzahl von Spannungsdeltawerten.
Bei anderen Merkmalen vergleicht das Spannungsüberwachungsmodul den Mittelwert und einen vorbestimmten mittleren Schwellenwert und deaktiviert selektiv das Autostopp-/-startmodul, wenn der Durchschnitt geringer ist als der vorbestimmte durchschnittliche Schwellenwert. Das Spannungsüberwachungsmodul aktiviert das Autostart-/-stoppmodul, wenn eine Spannung des Ultrakondensators größer ist als ein vorbestimmter Schwellenwert. Bei weiteren Merkmalen vergleicht das Spannungüberwachungsmodul die Spannung des Ultrakondensators mit einem vorbestimmten Spannungsschwellenwert und lädt den Ultrakondensator auf, wenn die Spannung des Ultrakondensators kleiner ist als der vorbestimmte Spannungsschwellenwert.
Bei weiteren Merkmalen beinhaltet das System ein Motorsteuergerät mit dem Spannungsüberwachungsmodul und dem Autostart-/-stoppmodul. Das Ultrakondensator- und Batterie-System beinhaltet ferner eine Ultrakondensatorsteuerung und beinhaltet ferner einen Bus, der zwischen dem Motorsteuergerät und der Ultrakondensatorsteuerung angeordnet ist.
Bei weiteren Merkmalen bestimmt das Spannungsüberwachungsmodul, dass das Anlassen auftritt, wenn das Autostartereignis im Gang ist und eine Drehzahl des Motors größer ist als eine erste vorbestimmte Motordrehzahl und kleiner als eine zweite vorbestimmte Motordrehzahl.
Weitere Anwendungsbereiche der vorliegenden Offenbarung ergeben sich aus der detaillierten Beschreibung, den Ansprüchen und den Zeichnungen. Die detaillierte Beschreibung und speziellen Beispiele dienen lediglich der Veranschaulichung und schränken den Umfang der Offenbarung in keinster Weise ein.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die detaillierte Beschreibung und die zugehörigen Zeichnungen sollen die vorliegende Offenbarung verständlicher machen. Beschreibung der Figuren:
1 ist ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Fahrzeugsteuersystems mit einem Autostopp-/-startsystem und einem Batterie- und Ultrakondensatorsystem gemäß der vorliegenden Offenbarung;
2 ist ein Funktionsblockdiagramm eines Beispiels des Batterie- und Ultrakondensatorsystems von 1;
3 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel eines Verfahrens zur Überwachung einer Spannungsleistung der Batterie gemäß der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht; und
4 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel eines Verfahrens zur Überwachung des Ladens eines Ultrakondensators gemäß der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Ein Motorsteuergerät und Starter starten und stoppen selektiv einen Motor eines Fahrzeugs in Reaktion auf Fahrzeugstart- und -Abschaltbefehle vom Bediener (z. B. Übergang eines Zündschlüssels oder einer Starttaste auf „AN“ oder „AUS“). Das Steuermodul kann auch automatisch Autostoppereignisse und Autostartereignisse initiieren zwischen dem Fahrzeugstartbefehl und dem Fahrzeugabschaltungsbefehl, während der Zündschlüssel auf „AN“ ist.
Das Steuermodul kann selektiv ein Autostoppereignis initiieren und den Motor abschalten, zum Beispiel, wenn das Fahrzeug angehalten wird, während der Fahrer Druck auf ein Bremspedal anwendet und/oder andere Freigabebedingungen vorhanden sind. Das Steuermodul kann selektiv ein Autostartereignis initiieren und den Motor neu starten, zum Beispiel, wenn der Fahrer Druck von dem Bremspedal wegnimmt und/oder andere Freigabebedingungen vorhanden sind.
Systeme und Verfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung beinhalten einen Ultrakondensator, um die Batterie während der Autostartereignisse zu unterstützen. Die Systeme und Verfahren überwachen die Leistung der Batterie und des Ultrakondensators. Wenn die Batterie oder der Ultrakondensator Leistungskriterien nicht erfüllen, können ein oder mehrere Fehlercodes eingestellt werden und Autostopp-/-startereignisse können deaktiviert werden für eine bestimmte Reise um die Stabilität der Batteriespannung aufrecht zu erhalten. Wie hier verwendet, bezieht sich der Begriff „Reise“ auf die Zeit zwischen einem Zündung AN Ereignis und einem Zündung AUS Ereignis.
Während des Betriebs wird der Ultrakondensator geladen, um Energie zu speichern. Nachdem der Ladevorgang abgeschlossen ist, sind Autostoppereignisse erlaubt. Wenn ein Autostartereignis auftritt, gibt der Ultrakondensator die gespeicherte Energie frei, um Batteriespannungseinbrüche zu reduzieren. Die Reduzierung der Batteriespannungseinbrüche ermöglicht das Autostopp-/-startsystem in weiteren Situationen zu betreiben. Zum Beispiel, ermöglicht die Verwendung des Ultrakondensators das Autostopp-/-startsystem bei niedrigeren Temperaturen zu betreiben. Als Folge der verstärkten Nutzung des Autostopp-/-startsystems ist der Kraftstoffverbrauch verbessert.
Unter Bezugnahme auf 1 wird ein Funktionsblockdiagramm eines exemplarischen Motorsystems 100 präsentiert. Das Motorsystem 100 beinhaltet einen Motor 102, der ein Luft-/Kraftstoff-Gemisch verbrennt, um ein Antriebsdrehmoment für ein Fahrzeug zu erzeugen. Die Luft wird durch einen Einlassverteiler 104 über eine Drosselklappe 106 angesaugt. Das Drosselklappenventil 106 reguliert den Luftfluss in den Ansaugkrümmer 104. Die Luft in dem Ansaugkrümmer 104 wird in ein oder mehrere Zylinder des Motor 102 gesaugt, beispielsweise Zylinder 108.
Eine oder mehrere Einspritzdüsen, wie Einspritzdüse 110, spritzen Kraftstoff ein, der sich mit Luft mischt, um ein Luft-/Kraftstoffgemisch zu bilden. In verschiedenen Implementierungen kann eine Einspritzdüse für jeden Zylinder des Motors 102 vorgesehen werden. Die Einspritzdüsen können einem elektronischen oder mechanischen Einspritzdüsensystem, einer Düse oder Anschluss eines Vergasers oder einem anderen Einspritzdüsensystem zugeordnet werden. Die Einspritzdüsen können gesteuert werden, um ein gewünschtes Luft/Kraftstoff-Gemisch für die Verbrennung bereitzustellen, wie beispielsweise ein stöchiometrisches Luft/Kraftstoff-Gemisch.
Ein Einlassventil 112 öffnet, um Luft in den Zylinder 108 zu ermöglichen. Ein Kolben (nicht dargestellt) komprimiert das Luft-/Kraftstoffgemisch im Zylinder 108. In einigen Motorsystemen, initiiert eine Zündkerze 114 die Verbrennung des Luft/Kraftstoff-Gemischs innerhalb des Zylinders 108. In anderen Typen von Motorsystemen, wie Dieselmotorsystemen, kann die Verbrennung ohne die Zündkerze 114 initiiert werden.
Die Verbrennung des Luft/Kraftstoffgemischs bringt Kraft auf den Kolben auf, der drehbar eine Kurbelwelle (nicht gezeigt) antreibt. Der Motor 102 gibt Drehmoment über die Kurbelwelle ab. Ein Schwungrad 120 ist mit der Kurbelwelle gekoppelt und dreht sich mit der Kurbelwelle. Drehmomentabgabe durch den Motor 102 wird selektiv zu einem Getriebe 122 über eine Drehmomentübertragungsvorrichtung 124 übertragen. Genauer koppelt die Drehmomentübertragungsvorrichtung 124 selektiv das Getriebe 122 mit dem Motor 102 und entkoppelt das Getriebe 122 von dem Motor 102. Die Drehmomentübertragungsvorrichtung 124 kann, beispielsweise einen Drehmomentwandler und/oder eine oder mehrere Kupplungen beinhalten. Das Getriebe 122 kann zum Beispiel ein Schaltgetriebe, ein Automatikgetriebe, ein halbautomatisches Getriebe, eine automatisches Schaltgetriebe oder eine andere geeignete Art von Getriebe beinhalten.
Abgas, das von der Verbrennung des Luft-/Kraftstoffgemischs erzeugt wird, wird aus dem Zylinder 108 durch ein Auslassventil 126 ausgestoßen. Das Abgas wird aus den Zylindern zu einem Abgassystem 128 ausgestoßen. Das Abgassystem 128 kann das Abgas behandeln, bevor das Abgas aus dem Abgassystem 128 ausgestoßen wird. Obwohl ein Einlass- und Auslassventil als dem Zylinder 108 zugeordnet gezeigt und beschrieben sind, können mehr als ein Einlass- und/oder Auslassventil jedem Zylinder des Motors 102 zugeordnet sein.
Ein Motorsteuergerät (ECM) 130 steuert die Drehmomentabgabe des Motors 102. Rein exemplarisch kann das ECM 130 die Drehmomentabgabe des Motors 102 über verschiedene Motorstellglieder steuern. Die Motorstellglieder können, beispielsweise ein Drosselklappenstellgliedmodul 132, ein Kraftstoffstellgliedmodul 134 und einen Zündfunkenstellgliedmodul 136 beinhalten. Das Motorsystem 100 kann auch andere Motorstellglieder beinhalten, und das ECM 130 kann die anderen Motorstellglieder steuern.
Jeder Motorstellglied steuert einen Betriebsparameter basierend auf einem Signal von dem ECM 130. Nur beispielsweise kann das Drosselklappenstellgliedmodul 132 die Öffnung des Drosselventils 106 steuern, das Kraftstoffstellgliedmodul 134 kann die Menge und den Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung steuern und das Zündstellgliedmodul 136 kann den Zündzeitpunkt steuern.
Das ECM 130 kann die Drehmomentabgabe des Motors 102 steuern, beispielsweise basierend auf Fahrereingaben und verschiedenen anderen Eingaben. Die anderen Eingaben können beispielsweise Eingaben von einem Getriebesystem, Eingaben von ein Hybridsteuersystem, Eingaben von einem Stabilitätskontrollsystem, Eingaben von einem Fahrwerksteuersystem und andere geeignete Fahrzeugsysteme beinhalten.
Die Fahrereingaben können beispielsweise eine Gaspedalstellung (APP), eine Bremspedalstellung (BPP) und Fahrzeugbetriebseingaben beinhalten. Ein APP-Sensor 142 misst die Stellung eines Gaspedals (nicht dargestellt) und generiert die APP ausgehend von der realen Stellung. Ein BPP-Sensor 144 überwacht die Betätigung eines Bremspedals (nicht dargestellt) und generiert die BPP dementsprechend. Die Fahrzeugsteuerbefehle können beispielsweise über die Betätigung eines Zündschlüssels, einer oder mehrerer Zündtasten/Schaltern und einer oder mehreren geeigneten Fahrzeugzündsystemeingaben 148 eingegeben werden. In Fahrzeugen mit Handschaltgetriebe können die in das ECM 130 eingegebenen Fahrereingaben auch eine Kupplungspedalstellung (CPP) beinhalten. Ein CPP-Sensor 150 überwacht die Betätigung eines Kupplungspedals (nicht dargestellt) und generiert die CPP dementsprechend.
In einigen Implementierungen können der APP-Sensor 142, der BPP-Sensor 144 und der CPP-Sensor 150 die Position des zugehörigen Pedals messen und die APP, die BPP bzw. die CPP-Signale erzeugen, basierend auf der gemessenen Position des zugehörigen Pedals. In anderen Implementierungen können der APP-Sensor 142, der BPP-Sensor 144 und der CPP-Sensor 150 jeweils einen oder mehrere Schalter beinhalten und das APP, das BPP bzw. das CPP erzeugen, das angibt, ob das zugehörige Pedal weg von einer vorbestimmten Ruheposition betätigt wird. Der APP-Sensor 142, der BPP-Sensor 144 und der CPP-Sensor 150 sind hier dargestellt und beschrieben; ein oder mehrere zusätzliche APP-, BPP- und/oder CPP-Sensoren können vorhanden sein.
Die Fahrereingaben können auch einen oder mehrere Geschwindigkeitsregelungseingaben beinhalten. Ein Geschwindigkeitsregelungsmodul 154 kann Geschwindigkeitsregelungseingänge an das ECM 130 basierend auf Benutzereingaben und Fahrzeugumgebungseingaben bereitstellen. Die Benutzereingaben können beispielsweise eine Drehzahlsolleingabe, eine Geschwindigkeitsregelungsaktivierungs-/-deaktivierungseingabe, eine Drehzahlwiederaufnahmeeingabe und/oder eine oder mehrere geeignete Benutzereingaben beinhalten.
Das ECM 130 kann selektiv Steuerentscheidungen für das Motorsystem 100 basierend auf einem oder mehreren Parametern treffen. Ein Fahrzeugdrehzahlsensor 152 misst die Drehzahl des Fahrzeugs und erzeugt ein Fahrzeugdrehzahlsignal. Rein exemplarisch kann der Fahrzeugdrehzahlssensor 152 die Fahrzeugdrehzahl basierend auf einer Getriebeausgabewellendrehzahl (TOSS), einer oder mehreren Raddrehzahlen und/oder einem anderen geeigneten Maß für die Fahrzeugdrehzahl erzeugen. Das ECM 130 kann auch Betriebsparameter empfangen, die von anderen Sensoren 155 gemessen werden, wie beispielsweise Sauerstoff in dem Abgas, Motordrehzahl, Motorkühlmitteltemperatur, Einlasslufttemperatur, Luftmassendurchfluss, Öltemperatur, Krümmerabsolutdruck und/oder andere geeignete Parameter.
Das ECM 130 schaltet den Motor 102 selektiv ab, wenn ein Motorabschaltbefehl empfangen wird. Rein exemplarisch kann das ECM 130 die Kraftstoffeinspritzung deaktivieren, die Bereitstellung des Zündfunkens deaktivieren, und andere Motorabschaltungshandlungen durchführen, um den Motor 102 abzuschalten, wenn ein Fahrzeugabschaltungsbefehl empfangen wird.
Während der Motor 102 nach dem Empfang eines Fahrzeugstartbefehl angelassen wird (z. B. wird der Zündschlüssel auf AN gedreht), greift ein Anlassermotor 160 selektiv mit dem Motor 102 ein, um den Motor anzulassen und ein Startereignis zu initiieren. Rein exemplarisch kann der Anlassermotor 160 mit dem Motor 102 eingreifen, wenn ein Fahrzeugstartbefehl empfangen wird. Der Anlassermotor 160 kann mit dem Schwungrad 120 oder einer anderen geeigneten Komponente(n) eingreifen, die eine Drehung der Kurbelwelle antreiben kann.
Ein Anlassermotorstellglied 162, beispielsweise ein Magnetventil, bringt selektiv den Anlassermotor 160 mit dem Motor 102 in Eingriff. Ein Anlasserstellgliedmodul 164 steuert den Anlassermotorstellglied 162, und damit den Anlassermotor 160, basierend auf Signalen von dem ECM 130. Rein exemplarisch kann das ECM 130 den Eingriff des Anlassermotors 160 befehlen, wenn ein Fahrzeugstartbefehl empfangen wird.
Das Anlasserstellgliedmodul 164 wendet selektiv Strom auf den Anlassermotor 160 an, wenn der Anlassermotor 160 mit dem Motor 102 eingreift. Rein exemplarisch kann das Anlasserstellgliedmodul 164 ein Anlasserrelais beinhalten. Die Anwendung von Strom auf den Anlassermotor 160 treibt die Drehung des Anlassermotor 160 an und der eingegriffene Abschnitt des Anlassermotors 160 treibt eine Drehung der Kurbelwelle an. Antreiben der Drehung der Kurbelwelle, um den Motor 102 zu starten, kann als Anlassen des Motors bezeichnet werden.
Sobald der Motor 102 nach dem Motorstartereignis als laufend angesehen wird, kann der Anlassermotor 160 von dem Motor 102 ausgerückt werden und der Stromfluss zu dem Anlassermotor 160 kann eingestellt werden. Der Motor 102 kann als laufend angesehen werden, beispielsweise wenn die Motordrehzahl eine vorbestimmte Drehzahl, wie beispielsweise eine vorbestimmte Leerlaufdrehzahl, überschreitet. Rein exemplarisch kann die vorbestimmte Leerlaufdrehzahl etwa 700 Umdrehungen pro Minute betragen. Anlassen des Motors kann als abgeschlossen angenommen werden, wenn der Motor 102 als laufend angesehen wird. Dem Anlassermotor 160 bereitgestellter Strom werden kann, beispielsweise durch ein Batterie- und Ultrakondensatorsystem 190 bereitgestellt werden.
Außer den befohlenen Fahrzeugstarts und Fahrzeugabschaltungen kann das ECM 130 ein Autostopp-/-startmodul 180 beinhalten, das selektiv Autostoppereignisse und Autostartereignisse des Motors 102 initiiert. Ein Autostoppereignis beinhaltet das Abschalten des Motors 102 bei Vorliegen eines oder mehrerer vorbestimmter Autostoppkriterien, trotzdem das Abschalten des Fahrzeugs nicht angeordnet wurde (z. B. während der Zündschlüssel im EIN-Zustand bleibt). Der Motor 102 kann abgeschaltet werden und die Bereitstellung von Kraftstoff zu dem Motor 102 kann deaktiviert werden, zum Beispiel, um die Kraftstoffeinsparung zu erhöhen (durch Verringerung des Kraftstoffverbrauchs).
Während der Motor 102 während eines Autostoppereignisses abgeschaltet wird, kann das Autostopp-/-startmodul 180 selektiv ein Autostartereignis initiieren. Ein Autostartereignis kann beispielsweise die Kraftstoffversorgung des Motors 102, die Lieferung des Zündfunkens, das Eingreifen des Anlassermotors 160 mit dem Motor 102 und die Stromversorgung des Anlassermotors 160 zum Starten des Motors 102 beinhalten.
Das Autostopp-/-startmodul 180 kann Autostoppereignisse und Autostartereignisse initiieren, beispielsweise basierend auf der APP, der BPP, der Fahrzeugdrehzahl, der CPP, dem Spannungszustand der Batterie, dem Ladezustand des Ultrakondensators und/oder einem oder mehreren anderen geeigneten Parametern. Rein exemplarisch kann das Autostopp-/-startmodul 180 ein Autostoppereignis initiieren, wenn das Bremspedal nieder gedrückt wird und die Fahrzeugdrehzahl unter einer vorbestimmten Drehzahl liegt. Während der Motor 102 für das Autostoppereignis abgeschaltet wird, kann das Autostopp-/-startmodul 180 selektiv ein Autostartereignis initiieren, wenn das Bremspedal losgelassen wird.
Das ECM 130 kann ferner ein Spannungsüberwachungsmodul 182 beinhalten, das die Spannungen der Batterie und des Ultrakondensators überwacht. Der Betrieb des Spannungsüberwachungsmoduls 182 wird weiter unten in Verbindung mit 3–4 beschrieben.
Bezugnehmend auf 2, beinhaltet das Batterie- und Ultrakondensatorsystem 190 eine Batterie 200, eine Ultrakondensatorsteuerung 204, einen DC-DC-Wandler 208, Schalter 210 und 212, einen Ultrakondensator 214 und Temperatursensoren 218, 220 und 222. Das Motorsteuergerät 130 kann mit der Ultrakondensatorsteuerung 204 durch einen Bus 206 verbunden sein. In einigen Beispielen beinhaltet der Bus 206 einen lokalen Verbindungsnetzwerk(LIN)-Bus, obwohl andere Typen von Bussen verwendet werden können.
Der DC-DC-Wandler 208 beinhaltet einen ersten Anschluss, der mit einem ersten Anschluss der Batterie 201 verbunden ist, und einem zweiten Anschluss, der zwischen dem Schalter und dem Ultrakondensator 214 verbunden ist. Der Schalter 210 ist zwischen einem zweiten Anschluss der Batterie 200 und einem ersten Anschluss des Ultrakondensators 214 verbunden. Der Schalter 212 ist zwischen dem negativen Anschluss der Batterie 200 und der Karosseriemasse verbunden. Der zweite Anschluss des Ultrakondensators 214 ist mit der Karosseriemasse verbunden. Die Ultrakondensatorsteuerung 204 ist mit dem DC-DC-Wandler 208, den Temperatursensoren 218, 220 und 222 und den Schaltern 210 und 212 verbunden. Darüber hinaus kommuniziert die Ultrakondensatorsteuerung 204 mit dem Motorsteuergerät 206.
Während des Betriebs ist der Schalter 212 normalerweise geschlossen, um die Batterie 200 mit der Karosseriemasse zu verbinden und der Schalter 210 ist geöffnet. Während der Autostartereignisse, wird der Schalter 210 selektiv geschlossen und der Schalter 212 wird geöffnet, um der Batterie 200 Unterstützung von dem Ultrakondensator 214 bereitzustellen, um Spannungseinbrüche zu verhindern. Während des Ladens liefert der DC-DC-Wandler 208 Leistung von der Batterie 200 an den Ultrakondensator 214, um den Ultrakondensator 214 aufzuladen. Die Temperatursensoren 218, 220 und 222 überwachen die Temperatur des DC-DC-Wandlers 208, des Schalters 212 respektive des Ultrakondensators 214.
Bezugnehmend auf 3 ist ein Verfahren zur Überwachung der Spannungsleistung der Batterie und des Ultrakondensators gezeigt. Bei 310 bestimmt das Verfahren, ob der Ultrakondensator bei einer Temperatur, die höher als eine vorbestimmte Temperatur ist, betrieben wird, oder ob sich der Zündschlüssel in der Zubehör-(ACC) oder Aus-Position befindet. Wenn 310 wahr ist, fährt die Steuerung bei 312 fort und setzt die Spannungsdiagnose zurück.
Wenn 310 falsch ist, fährt die Steuerung mit 314 fort und bestimmt, ob der Motor läuft. Wenn 314 falsch ist, fährt die Steuerung mit 312 fort. Andernfalls fährt die Steuerung mit 318 fort und bestimmt, ob die Spannung an dem Ultrakondensator (V_UC) größer ist als eine vorbestimmte Armspannungsschwelle V_{arm_threshold}. Wenn 318 falsch ist, deaktiviert die Steuerung die Autostopp/-startfunktion bei 322, lädt den Ultrakondensator bei 326 auf eine vorbestimmte Sollspannung V_{UC_target} und fährt mit 318 fort. Wenn 318 wahr ist, fährt die Steuerung mit 330 fort und ermöglicht Autostopps und aktiviert unterstützte Autostarts unter Verwendung des Ultrakondensators.
Bei 334 bestimmt die Steuerung, ob der Motor läuft. Wenn 334 falsch ist, fährt die Steuerung mit 338 fort und bestimmt, ob ein Autostoppereignis aufgetreten ist. Wenn 338 wahr ist, überwacht und filtert die Steuerung die Systemspannung (oder Batteriespannung) während eines Autostopps. Bei 346 bestimmt die Steuerung, ob es eine Motor-AN-Anfrage gibt. Wenn 346 falsch ist, kehrt die Steuerung zu 342 zurück. Wenn 346 wahr ist, erfasst die Steuerung die gefilterte Systemspannung vor einem Anlassereignis (FiltRunCrnkFinal). Die Steuerung fährt mit 354 fort und bestimmt, ob ein Autostart im Gang ist, die Motordrehzahl größer ist als eine vorbestimmte minimale Kurbeldrehzahl und eine Zeitdauer des Autostarts größer ist als ein Verzögerungszeitgeber. Wenn 354 falsch ist, kehrt die Steuerung zu 354 zurück. Wenn 354 wahr ist, entlädt die Steuerung den Ultrakondensator, um für einen Spannungseinbruch in der Batteriespannung zu kompensieren bei 356.
Bei 360 akkumuliert die Steuerung Proben des Spannungsdeltas, das die Differenz zwischen dem kumulativen FiltRunCrnkFinal und der Systemspannung (SysVolt) ist. Alternativ kann das Spannungsdelta gleich einem akkumulierten absoluten Spannungsdelta (SysVolt – 0) während der Autostartunterstützung sein.
Die Steuerung fährt mit 364 fort und bestimmt, ob der Motor läuft oder die Anzahl der Spannungsproben größer ist als eine vorbestimmte Anzahl von Proben. Wenn 364 falsch ist, kehrt die Steuerung zu 360 zurück. Wenn 364 wahr ist, fährt die Steuerung mit 368 fort und erhöht einen StartsThisTrip Zähler. Bei 372 bestimmt die Steuerung, ob der StartsThisTrip Zähler größer ist als ein vorbestimmter Zählerwert. In einigen Beispielen kann der Zähler Starts über mehrere Reisen beinhalten, bevor er sie meldet. Wenn 372 falsch ist, fährt die Steuerung mit 310 fort. Wenn 372 wahr ist, berechnet die Steuerung ein durchschnittliches Spannungsdelta während des Autostarts bei 376.
Bei 380 bestimmt die Steuerung, ob das mittlere Spannungsdelta größer ist als ein vorbestimmter mittlerer Spannungsdelta-Schwellenwert V_{TH_avg}. Wenn 380 wahr ist, meldet die Steuerung einen Spannungsdiagnosefehler bei 384 und deaktiviert den Autostopp/-start für die Reise bei 386. Bei 388 setzt die Steuerung die Diagnose zurück und kehrt zu 310 zurück. Wenn 380 wahr ist, fährt die Steuerung mit 390 fort und meldet einen Spannungsdiagnosepass und deaktiviert den Autostopp/-start für die Reise nicht.
Bezugnehmend auf 4 ist eine weitere Diagnose für die Auswertung des Ladens des Ultrakondensators gezeigt. Die Steuerung beginnt mit 410, wo mehrere Bedingungen ausgewertet werden, einschließlich, ob eine Temperatur des Ultrakondensators über einer vorbestimmten Temperatur ist ODER ein Herabsetzlevel des Ultrakondensators sich geändert hat ODER die Armspannungsschwelle sich deutlich geändert hat, seit einer vorherigen Schleife.
Wenn 410 wahr ist, wird die Ladediagnose bei 412 zurückgesetzt und die Steuerung kehrt zu 410 zurück. Wenn 410 falsch ist, fährt die Steuerung mit 414 fort und bestimmt, ob der Motor läuft und die Systemspannung größer ist als eine vorbestimmte Minimalspannung. Wenn 414 falsch ist, fährt die Steuerung mit 416 fort und hält die Diagnose für einen vorbestimmten Zeitraum an. Wenn 414 wahr ist, lädt die Steuerung den Ultrakondensator, wenn V_UC < V_target. Bei 420 bestimmt die Steuerung, ob die anfängliche Diagnose-Verzögerung abgelaufen ist (was dem Ultrakondensator Zeit ermöglicht, von einem entladenen Zustand zu laden). Wenn 420 falsch ist, fährt die Steuerung mit 416 fort. Wenn 420 wahr ist, fährt die Steuerung bei 424 fort und bestimmt eine Ladeschwelle V_{UC_TH1} basierend auf der Herabsetzlevel des Ultrakondensators. Unter normalen Bedingungen ist die Ladeschwelle gleich der Schwelle zum Arm und Autostart.
Bei 430, misst die Steuerung die Ultrakondensatorspannung und erhöht einen Timer. Alternativ kann die Anzahl der Probenzahl erhöht werden, wenn eine Fehler/Probenzähler(X/Y)-Strategie verwendet wird, wenn und ein Fehlerzähler erhöht wird, wenn V_UC < V_{UC_TH1}. Bei 432 bestimmt die Steuerung, ob ein Timer abgelaufen ist (oder der Probenzähler größer als oder gleich einer Probenzählgrenze ist, wenn die X/Y-Strategie verwendet wird). Wenn 432 falsch ist, kehrt die Steuerung zum Start zurück und prüft erneut die Aktivierungsbedingungen, aber setzt die Zähler nicht zurück.
Wenn 432 wahr ist, fährt die Steuerung mit 434 fort. Bei 434 bestimmt die Steuerung, ob V_UC < V_{UC_TH1} (oder wenn die X/Y-Strategie verwendet wird, Fehlerzähler > Fehlerschwelle). Wenn 434 wahr ist, fährt die Steuerung mit 438 fort und meldet einen Ladediagnosefehler. In einigen Beispielen sind Autostopp/-starts für die Reise oder für einen vorbestimmten Zeitraum deaktiviert. Wenn 434 falsch ist, wird die Ladediagnose bei 444 übergangen. Die Steuerung fährt von 438 und 444 mit 440 fort, wo der Diagnose zurückgesetzt wird und kehrt zum Start zurück.
Die vorhergehende Beschreibung ist rein illustrativ und soll die vorliegende Offenbarung sowie ihre Anwendungen oder Verwendungen in keinster Weise einschränken. Die umfassenden Lehren der Offenbarung können in zahlreichen Formen umgesetzt werden. Obwohl die vorliegende Offenbarung also bestimmte Beispiele beinhaltet, ist der eigentliche Umfang der Offenbarung hierdurch in keiner Weise eingeschränkt, und weitere Modifikationen gehen aus den Zeichnungen, der Beschreibung und den folgenden Ansprüchen hervor. Es sei darauf hingewiesen, dass einer oder mehrere Schritte innerhalb eines Verfahrens in anderer Reihenfolge (oder gleichzeitig) ausgeführt werden können, ohne die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung zu verändern. Weiterhin, obwohl jede der Ausführungsformen oben dahingehend beschrieben ist, dass sie bestimmte Funktionen aufweist, kann/können eines oder mehrere dieser Funktionen, die in Bezug auf jede Ausführungsform der Offenbarung beschrieben sind, in jeder der anderen Ausführungsformen implementiert und/oder kombiniert werden, selbst wenn diese Kombination nicht explizit beschrieben wird. Mit anderen Worten ausgedrückt schließen sich die beschriebenen Ausführungsformen nicht gegenseitig aus, und Permutationen von einer oder mehreren Ausführungsformen gegeneinander bleiben im Rahmen dieser Offenbarung.
Räumliche und funktionale Beziehungen zwischen Elementen (z. B. zwischen Modulen, Schaltungselementen, Halbleiterschichten usw.) werden unter Verwendung von verschiedenen Begriffen beschrieben, einschließlich „verbunden“, „in Eingriff stehend“, „gekoppelt“, „benachbart“, „neben“, „oben auf“, „über“, „unter“ und „angeordnet“. Sofern nicht ausdrücklich als „direkt“ beschrieben, kann eine Beziehung eine direkte Beziehung sein, wenn eine Beziehung zwischen einem ersten und zweiten Element in der oben genannten Offenbarung beschrieben wird, wenn keine anderen intervenierenden Elemente zwischen dem ersten und zweiten Element vorhanden sind, kann jedoch auch eine indirekte Beziehung sein, wenn eines oder mehrere intervenierende Elemente (entweder räumlich oder funktional) zwischen dem ersten und zweiten Element vorhanden ist/sind. Wie hierin verwendet, sollte der Satz von mindestens einem von A, B und C so zu verstehen sein, dass damit eine Logik gemeint ist (A ODER B ODER C), unter Verwendung eines nicht ausschließlichen logischen ODER, und sollte nicht dahingehend zu verstehen sein, dass gemeint ist „mindestens einer von A, mindestens einer von B und mindestens einer von C.“
In dieser Anmeldung, einschließlich der folgenden Definitionen, kann der Ausdruck „Modul“ oder „Regelgerät“ ggf. durch den Ausdruck „Schaltkreis“ ersetzt werden. Der Ausdruck „Modul“ kann auf Folgendes verweisen bzw. Teil von Folgendem sein oder Folgendes beinhalten: einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC); einen digitalen, analogen oder analog-digitalen diskreten Schaltkreis; einen digitalen, analogen oder analog-digitalen integrierten Schaltkreis; einen kombinierten logischen Schaltkreis; ein Field Programmable Gate Array (FPGA); einen Prozessorschaltkreis (gemeinsam, speziell oder gruppiert), der Code ausführt; einen Speicherschaltkreis (gemeinsam, speziell oder gruppiert), der vom Prozessorschaltkreis ausgeführten Code speichert; andere entsprechende Hardwarekomponenten, die die beschriebene Funktionalität bieten; oder eine Kombination beliebiger zuvor genannter Komponenten, z. B. System-on-Chip.
Das Modul kann ebenfalls einen oder mehrere Schnittstellen-Schaltkreise beinhalten. In einigen Beispielen können die Schnittstellen-Schaltkreise kabelgebundene oder -lose Schnittstellen beinhalten, die mit einem lokalen Netzwerk (LAN), dem Internet, einem Weitverkehrsnetz (WAN) oder Kombinationen hieraus verbunden sind. Die Funktionalität der in dieser Offenbarung genannten Module kann auf mehrere Module verteilt werden, die mit Schnittstellen-Schaltkreisen verbunden sind. Beispiel: Mehrere Module ermöglichen Lastenausgleich. In einem anderen Beispiel können von einem Servermodul (z. B. Remote-Server oder Cloud) bestimmte Funktionen eines Clientmoduls übernommen werden.
Der Ausdruck „Code“, wie oben verwendet, kann Software, Firmware und/oder Microcode beinhalten und auf Programme, Routinen, Funktionen, Klassen, Datenstrukturen und/oder Objekte verweisen. Der Ausdruck „gemeinsamer Prozessor-Schaltkreis“ bezieht sich auf einen einzelnen Prozessor-Schaltkreis, der bestimmten oder vollständigen Code von mehreren Modulen ausführt. Der Ausdruck „gruppierter Prozessor-Schaltkreis“ bezieht sich auf einen Prozessor-Schaltkreis, der in Kombination mit zusätzlichen Prozessor-Schaltkreisen bestimmten oder vollständigen Code von ggf. mehreren Modulen ausführt. Verweise auf mehrere Prozessor-Schaltkreise umfassen mehrere Prozessor-Schaltkreise auf diskreten Matrizen, mehrere Prozessor-Schaltkreise auf einem einzelnen Die, mehrere Kerne auf einem einzelnen Prozessor-Schaltkreis, mehrere Threads eines einzelnen Prozessor-Schaltkreises oder eine Kombination der oben genannten. Der Ausdruck „gemeinsamer Speicherschaltkreis“ bezieht sich auf einen einzelnen Speicherschaltkreis, der bestimmten oder vollständigen Code von mehreren Modulen speichert. Der Ausdruck „gruppierter Speicherschaltkreis“ bezieht sich auf einen Speicherschaltkreis, der in Kombination mit zusätzlichem Speicher bestimmten oder vollständigen Code von ggf. mehreren Modulen speichert.
Der Ausdruck „Speicherschaltkreis“ ist dem Ausdruck „computerlesbares Medium“ untergeordnet. Der Ausdruck „computerlesbares Medium“, wie er hier verwendet wird, bezieht sich nicht auf transitorische elektrische oder elektromagnetische Signale, die sich in einem Medium ausbreiten (z. B. im Falle einer Trägerwelle); der Ausdruck „computerlesbares Medium“ ist daher als greifbar und nicht-transitorisch zu verstehen. Nicht einschränkende Beispiele eines nicht-transitorischen, greifbaren computerlesbaren Mediums sind nicht-flüchtige Speicherschaltkreise (z. B. Flash-Speicherschaltkreise, löschbare programmierbare ROM-Schaltkreise oder Masken-ROM-Schaltkreise), flüchtige Speicherschaltkreise (z. B. statische oder dynamische RAM-Schaltkreise), magnetische Speichermedien (z. B. analoge oder digitale Magnetbänder oder ein Festplattenlaufwerk) und optische Speichermedien (z. B. CD, DVD oder Blu-ray).
Die im Rahmen dieser Anmeldung beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren können teilweise oder vollständig mit einem speziell hierfür vorgesehenen Computer, der für die Ausführung bestimmter Computerprogrammfunktionen konfiguriert ist, implementiert werden. Die Funktionsblöcke, Flussdiagramm-Komponenten und weiteren oben beschriebenen Elemente dienen als Softwarespezifikationen, die von entsprechend geschulten Technikern oder Programmierern in Computerprogramme umgesetzt werden können.
Die Computerprogramme beinhalten prozessorausführbare Anweisungen, die auf mindestens einem nicht-transitorischen greifbaren computerlesbaren Medium gespeichert sind. Die Computerprogramme können ebenfalls gespeicherte Daten enthalten oder auf gespeicherten Daten basieren. Die Computerprogramme können ein Basic Input Output System (BIOS) umfassen, das mit der Hardware des Spezialcomputers zusammenwirkt, Vorrichtungstreiber, die mit bestimmten Vorrichtungen des Spezialcomputers, einem oder mehreren Betriebssystemen, Benutzeranwendungen, Hintergrunddiensten, im Hintergrund laufenden Anwendungen usw. zusammenwirken.
Die Computerprogramme können Folgendes beinhalten: (i) beschreibenden Text, der gegliedert wird, wie z. B. HTML (Hypertext Markup Language) oder XML (Extensible Markup Language), (ii) Assembler Code, (iii) Objektcode, der von einem Quellcode durch einen Compiler erzeugt wurde, (iv) Quellcode für die Ausführung von einem Dolmetscher, (v) Quellcode für die Kompilierung und Ausführung von einem Just-in-Time-Compiler usw. Nur exemplarisch kann der Quellcode unter Verwendung von Syntax aus Sprachen, wie C, C++, C#, Objective C, Haskell, Go, SQL, R, Lisp, Java^®, Fortran, Perl, Pascal, Curl, OCaml, Javascript^®, HTML5, Ada, ASP (Active Server Pages), PHP, Scala, Eiffel, Smalltalk, Erlang, Ruby, Flash^®, Visual Basic^®, Lua und Python^®, geschrieben werden.
Keines der in den Ansprüchen genannten Elemente ist als „Mittel für eine Funktion" (sog. „means plus function") gemäß 35 U.S.C. §112(f) zu verstehen, außer das Element oder Verfahren wird ausdrücklich als solches genannt bzw. sprachlich entsprechend gekennzeichnet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

„Mittel für eine Funktion“ (sog. „means plus function“) gemäß 35 U.S.C. §112(f) [0064]

Claims

System, Folgendes umfassend: einen Ultrakondensator- und Batteriesystem, das eine Batterie, einen DC-DC-Wandler und einen Ultrakondensator umfasst; ein Autostopp-/-startmodul, das konfiguriert ist, ein Autostoppereignis eines Motors eines Fahrzeugs und ein Autostartereignis des Motors des Fahrzeugs basierend auf Betriebsparametern durchzuführen, während eine Zündung eingeschaltet ist; und ein Spannungsüberwachungsmodul, das konfiguriert ist, in Reaktion auf eine Anfrage für ein Autostartereignis, selektiv den Ultrakondensator während des Anlassens für das Autostartereignis zu entladen, eine Vielzahl von Spannungsdeltawerten zu akkumulieren während der Ultrakondensator während des Anlassens entlädt, und selektiv das Autostopp-/-startmodul basierend auf der Vielzahl von Spannungsdeltawerten zu deaktivieren.
System nach Anspruch 1, worin die Vielzahl von Spannungsdeltawerte durch Erzeugen einer Differenz zwischen der Batteriespannung vor dem Anlassen und der Batteriespannung zu vorbestimmten Zeitintervallen während des Anlassens berechnet werden.
System nach Anspruch 1, worin die Vielzahl der Spannungsdeltawerte durch Erzeugen einer Differenz zwischen Null und einer Batteriespannung zu vorbestimmten Zeitintervallen während des Anlassens berechnet wird.
System nach Anspruch 1, worin das Spannungsüberwachungsmodul einen Mittelwert der Vielzahl von Spannungsdeltawerten berechnet.
System nach Anspruch 4, worin das Spannungsüberwachungsmodul den Mittelwert und einen vorbestimmten mittleren Schwellenwert vergleicht und selektiv das Autostop/-startmodul deaktiviert, wenn der Durchschnitt geringer ist als der vorbestimmte durchschnittliche Schwellenwert.
System nach Anspruch 1, worin das Spannungsüberwachungsmodul das Autostopp-/-startmodul aktiviert, wenn eine Spannung des Ultrakondensators größer ist als ein vorbestimmter Schwellenwert.
System nach Anspruch 6, worin das Spannungsüberwachungsmodul die Spannung des Ultrakondensators mit einem vorbestimmten Spannungsschwellenwert vergleicht und den Ultrakondensator auflädt, wenn die Spannung des Ultrakondensators kleiner ist als der vorbestimmte Spannungsschwellenwert.
System nach Anspruch 1 ferner ein Motorsteuergerät mit dem Spannungsüberwachungsmodul und dem Autostart-/-stoppmodul beinhaltend.
System nach Anspruch 8, worin das Ultrakondensator- und Batterie-System ferner eine Ultrakondensatorsteuerung beinhaltet und ferner einen Bus umfasst, der zwischen dem Motorsteuergerät und der Ultrakondensatorsteuerung angeordnet ist.
System nach Anspruch 1, worin das Spannungsüberwachungsmodul bestimmt, dass das Anlassen auftritt, wenn das Autostartereignis im Gang ist und eine Drehzahl des Motors größer ist als eine erste vorbestimmte Motordrehzahl und kleiner als eine zweite vorbestimmte Motordrehzahl.