DE10238595A1 - Steuer/Regelsystem und -verfahren für ein Hybridfahrzeug - Google Patents

Steuer/Regelsystem und -verfahren für ein Hybridfahrzeug

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Abstract

Ein Steuer/Regelsystem und -verfahren zum Beschleunigen des Aufwärmbetriebs eines Hybridfahrzeugs, während bevorzugt die Charakteristiken des Hybridfahrzeugs genutzt werden. Das System umfasst einen Aufwärmbeschleunigungsabschnitt zum Beschleunigen des Aufwärmens der Maschine durch Steuern des Zündzeitpunkts der Maschine gemäß einer Temperatur von Wasser zum Kühlen der Maschine; sowie einen Stromerzeugungssteuerabschnitt zum Durchführen einer Stromerzeugung mittels des Motors gemäß einer Restladung einer Batterie des Fahrzeugs. Der Aufwärmbeschleunigungsabschnitt hat einen Zündzeitpunktkorrekturabschnitt zum Korrigieren des Zündzeitpunkts gemäß der erzeugten Strommenge, die durch den Stromerzeugungssteuerabschnitt gesteuert/geregelt wird. Daher kann im Vergleich zu dem Fall der Durchführung des Aufwärmbetriebs einfach durch Verwendung sowohl der Zündzeitpunktverzögerung als auch der Stromerzeugung der Zündzeitpunkt dem optimalen Punkt angenähert werden, um hierdurch die Verbrennungseffizienz zu verbessern.

Description

    HINTERGRUND DER ERFINDUNG Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steuer/Regelsystem und -verfahren für Hybridfahrzeuge, und insbesondere ein Steuer/Regelsystem und Verfahren zum Beschleunigen des Aufwärmbetriebs für Hybridfahrzeuge.
    • Beschreibung der relevanten Technik
  • Herkömmlich bekannt sind Hybridfahrzeuge, die eine (Brennkraft-)Maschine und einen (Elektro-)Motor als Antriebsquellen verwenden. Unter diesen wird in Parallelhybridfahrzeugen die Ausgabe der Maschine durch Antrieb des Motors unterstützt.
  • Insbesondere wenn ein solches Parallelhybridfahrzeug beschleunigt wird, wird die Maschinenausgabe durch Antrieb des Motors unterstützt, und wenn es verzögert wird, werden verschiedene Steuerungen/Regelungen, wie etwa Aufladen der Batterie durch Nutzung von Verzögerungs-Regeneration, durchgeführt, um eine erforderliche Batterierestladung einzuhalten und um auch die Absicht des Fahrers zu erfüllen. Darüber hinaus hat das Parallelhybridfahrzeug eine Struktur, in der die Maschine und der Motor seriell angeordnet sind; somit kann die Struktur vereinfacht werden, sodass das Gesamtgewicht des Systems reduziert werden kann und die Maschine und der Motor in dem Fahrzeug flexibel angeordnet werden können.
  • Bei solchen Hybridfahrzeugen ist eine Zündzeitpunktverzögerungstechnik bekannt (siehe die ungeprüfte japanische Patentanmeldung, Erstveröffentlichung Nr. Hei 11-173175 o. dgl.), worin, wenn der Aufwärmbetrieb (zum Aufwärmen des Fahrzeugs) gestartet wird, der Zündzeitpunkt verzögert (oder verspätet) wird, um den Aufwärmbetrieb zu beschleunigen. Bei einem solchen Verzögerungsprozess wird die Zündeffizienz gesenkt, und die thermische Energie, die einem Verlust aufgrund der Abnahme der Zündeffizienz entspricht, beschleunigt den Aufwärmbetrieb.
  • Wenn jedoch in der obigen herkömmlichen Technik der Zündzeitpunktverzögerungsprozess ausgeführt wird, wird die Verbrennungseffizienz, im Vergleich zu dem Fall, wo die Maschine mit einem optimalen Zündzeitpunkt betrieben wird, schlechter.
  • Zur Lösung dieses Problems könnte der Zündzeitpunktverzögerungsprozess für eine kürzere Zeit ausgeführt werden. In diesem Fall wird jedoch die Zeit zum Beenden des Aufwärmbetriebs unnötig verlängert und wird insbesondere der Kraftstoffverbrauch erhöht, wenn eine relativ hohe Maschinenleerlaufdrehzahl während des Aufwärmbetriebs definiert wird.
    • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Im Hinblick auf die obigen Umstände ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Steuer/Regelsystem und -verfahren für Hybridfahrzeuge anzugeben, durch das die obigen Probleme gelöst werden können, während die Charakteristiken des Hybridfahrzeugs bevorzugt genutzt werden und der Aufwärmbetrieb des Fahrzeugs beschleunigt wird.
  • Daher sieht die vorliegende Erfindung ein Steuer/Regelsystem in einem Hybridfahrzeug vor, das eine Maschine (z. B. eine Maschine E in einer unten erläuterten Ausführung) und einen Motor (z. B. ein Motor M in der unten erläuterten Ausführung) als Antriebsquellen enthält, wobei das System umfasst:
    einen Aufwärmbeschleunigungsabschnitt (z. B. eine FIECU11 in der unten erläuterten Ausführung) zum Beschleunigen des Aufwärmens der Maschine durch Steuern des Zündzeitpunkts der Maschine gemäß einer Temperatur von Wasser zum Kühlen der Maschine; und
    einen Stromerzeugungssteuerabschnitt (z. B. eine Motor ECU 1 in der unten erläuterten Ausführung) zur Durchführung von Stromerzeugung mittels des Motors gemäß einer Restladung einer Batterie (z. B. einer Batterie 3 in der unten erläuterten Ausführung) des Fahrzeugs,
    worin der Aufwärmbeschleunigungsabschnitt einen Zündzeitpunktkorrekturabschnitt zum Korrigieren des Zündzeitpunkts gemäß einer erzeugten Strommenge, die durch den Stromerzeugungssteuerabschnitt gesteuert/geregelt wird (siehe Schritt S34 in der unten erläuterten Ausführung), aufweist.
  • Gemäß der obigen Struktur wird der Zündzeitpunkt, der grundlegend auf der Basis der Maschinenwassertemperatur bestimmt wird, gemäß der erzeugten Strommenge korrigiert, um hierdurch den Betrag der Zündzeitverzögerung zu reduzieren. Daher kann, im Vergleich zu dem Fall der Durchführung des Aufwärmbetriebs allein durch Nutzung sowohl der Zündzeitpunktverzögerung als auch der Stromerzeugung, der Zündzeitpunkt nach dem optimalen Punkt liegen, um hierdurch die Verbrennungseffizienz zu verbessern. Daher kann die Reduktion der Maschinenausgangsleistung minimiert werden und kann der Kraftstoffverbrauch verbessert werden, um hierdurch das Gefühl des Fahrers (zum Fahren des Fahrzeugs) zu verbessern, während das Fahrzeug fährt.
  • In einem typischen Beispiel wird, wenn die Batterierestladung größer als eine vorbestimmte Obergrenze ist, der Zündzeitpunkt durch den Aufwärmbeschleunigungsabschnitt verzögert, ohne die Stromerzeugung mittels des Motors durchzuführen;
    wenn die Batterierestladung gleich oder kleiner als die vorbestimmte Obergrenze ist,
    falls der Stromverbrauch der Batterie gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Betrag ist, wird durch den Motor gemäß der Steuerung/Regelung des Stromerzeugungssteuerabschnitts Strom erzeugt und wird durch den Aufwärmbeschleunigungsabschnitt der Zündzeitpunkt verzögert, und
    falls der Stromverbrauch der Batterie größer als der vorbestimmte Betrag ist, wird durch den Motor gemäß der Steuerung/Regelung des Stromerzeugungssteuerabschnitts Strom erzeugt, ohne den Zündzeitpunkt zu verzögern.
  • Daher wird, auf der Basis des Stromverbrauchs oder der Batterierestladung der Aufwärmbetrieb durchgeführt, in dem die eine oder beide der Zündzeitpunktverzögerungssteuerung und der Stromerzeugung des Motors genutzt wird. Demzufolge kann, im Hinblick auf das Energiemanagement, ein für die momentanen Bedingungen geeignete Steuerung/Regelung durchgeführt werden, ohne irgendein Problem zu erzeugen.
  • In einem anderen typischen Beispiel verzögert der Aufwärmbeschleunigungsabschnitt den Zündzeitpunkt, und der Betrag der Verzögerung wird entsprechend der Temperatur von Wasser zum Kühlen der Maschine, einer Temperatur von Ansaugluft und einem Drehmoment des Motors, der Strom erzeugt, geändert. Daher ist es möglich, immer eine optimale Steuerung/Regelung zum Beschleunigen des Aufwärmbetriebs durchzuführen.
  • Bevorzugt wird die Steuerung des Zündzeitpunkts durch den Aufwärmbeschleunigungsabschnitt ausgeführt, während das Fahrzeug fährt, um hierdurch Umgebungsbedingungen bereitzustellen, die zum Erzeugen von Strom erforderlich sind, der für den Aufwärmbetrieb verwendet wird. Daher kann im Vergleich zu der Zündzeitpunktverzögerung, die bei stoppendem Fahrzeug durchgeführt wird, die Last an der Maschine minimiert werden.
  • Die vorliegende Erfindung gibt auch ein Steuer/Regelverfahren für ein Hybridfahrzeug an, das eine Maschine und einen Motor als Antriebsquellen enthält, wobei das Verfahren die Schritte umfasst:
    Beschleunigen des Aufwärmens der Maschine durch Steuern/Regeln des Zündzeitpunkts der Maschine gemäß einer Temperatur von Wasser zum Kühlen der Maschine;
    Durchführen von Stromerzeugung mittels des Motors gemäß einer Restladung einer Batterie des Fahrzeugs; und
    Korrigieren des Zündzeitpunkts gemäß einer Strommenge, die von dem Motor erzeugt wird.
  • Möglich ist, dass:
    wenn die Restladung der Batterie größer als eine vorbestimmte Obergrenze ist, der Zündzeitpunkt verzögert wird, ohne die Stromerzeugung mittels des Motors durchzuführen;
    wenn die Restladung der Batterie gleich oder geringer als die vorbestimmte Obergrenze ist,
    falls der Stromverbrauch der Batterie gleich oder geringer als ein vorbestimmter Betrag ist, durch den Motor Strom erzeugt wird und der Zündzeitpunkt verzögert wird, und
    falls der Stromverbrauch der Batterie größer als der vorbestimmte Betrag ist, durch den Motor Strom erzeugt wird, ohne den Zündzeitpunkt zu verzögern.
  • In einem typischen Beispiel enthält der Schritt der Aufwärmbeschleunigung der Maschine durch Steuern des Zündzeitpunkts eine Verzögerung des Zündzeitpunkts, und der Betrag der Verzögerung wird gemäß der Temperatur von Wasser zum Kühlen der Maschine, einer Temperatur von Ansaugluft und einem Drehmoment des Motors, der Strom erzeugt, geändert.
  • Bevorzugt wird die Steuerung des Zündzeitpunkts ausgeführt, während das Fahrzeug fährt.
    • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Fig. 1 zeigt die allgemeine Struktur eines Hybridfahrzeugs als eine Ausführung der vorliegenden Erfindung.
  • Fig. 2 ist ein Flussdiagramm, das den Zündzeitpunktverzögerungsberechnungprozess zeigt, der in der Ausführung durchgeführt wird.
  • Fig. 3 ist ein Flussdiagramm, das den Prozess der Berechnung des Soll-Zündzeitpunktverzögerungsbetrags zeigt, der in der Ausführung durchgeführt wird.
  • Fig. 4 ist eine Grafik, die eine Beziehung zwischen der Maschinenwassertemperatur und dem Soll-Zündzeitpunktverzögerungsbetrag in der Ausführung zeigt.
  • Fig. 5 ist eine Grafik, die eine Beziehung zwischen einer geschätzten Außenlufttemperatur und dem Korrekturkoeffizienten zur Zündzeitpunktverzögerung in der Ausführung zeigt.
  • Fig. 6 ist eine Grafik, die eine Beziehung zwischen dem Motordrehmoment und dem Korrekturkoeffizienten für Zündzeitpunktverzögerung in der Ausführung zeigt.
  • Fig. 7 ist ein Flussdiagramm, das den Prozess des Umschaltens des Aufwärmmodus zeigt, der in der Ausführung durchgeführt wird.
    • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGEN
  • Nachfolgend werden Ausführungen nach der vorliegenden Erfindung in Bezug auf die Zeichnungen erläutert.
  • Fig. 1 zeigt die Struktur eines Parallelhybridfahrzeugs als einer Ausführung der vorliegenden Erfindung, worin eine (Brennkraft-)Maschine E und ein (Elektro-)Motor und ein Getriebe T direkt und seriell gekoppelt sind. Die von der Maschine E und dem Motor M erzeugte Antriebskraft wird über das Getriebe T, wie etwa ein CVT (stufenlos verstellbares Getriebe) oder ein Handschaltgetriebe auf Vorderräder Wf übertragen, die Antriebsräder sind. Wenn während der Verzögerung des Hybridfahrzeugs eine Antriebskraft von den Vorderrädern Wf auf den Motor M übertragen wird, funktioniert der Motor als Generator zum Erzeugen einer regenerativen Bremskraft, sodass die kinetische Energie des Fahrzeugkörpers als elektrische Energie gespeichert wird. In Fig. 1 sind die relevanten Komponenten sowohl eines Handschaltgetriebe-Fahrzeugs als auch eines CVT-Fahrzeugs zur einfacheren Erläuterung gezeigt.
  • Die Antriebs- und Regenerationsoperationen des Motors werden durch eine Leistungstreibereinheit (PDU) 2 durchgeführt, die ein Steuerbefehlssignal von einer Motor-CPU (zentralen Prozessoreinheit) 1M empfängt, die in einer Motor-ECU (elektronische Steuereinheit) 1 vorgesehen ist. Eine Hochspannungs-Ni-H (Nickel/Wasserstoff-Batterie) 3 ist mit der PDU 2 verbunden, wo elektrische Energie zwischen dem Motor M und der Ni- H-Batterie 3 übertragen wird. Zum Beispiel enthält die Batterie 3 eine Mehrzahl von seriell geschalteten Modulen, und in jedem Modul sind mehrere Zellen in Serie geschaltet. Das Hybridfahrzeug enthält eine 12-V- Hilfsbatterie 4 zum Antrieb verschiedener Zusatzaggregate (oder Hilfseinrichtungen). Die Hilfsbatterie 4 ist mit der Batterie 3 über einen (Gleichstrom-Gleichstrom) DC-DC-Wandler ("Niederwandler" genannt) 5 verbunden. Der DC-DC-Wandler 5, der von einer FIECU 11 gesteuert wird, reduziert die Spannung von der Batterie 3, um die Hilfsbatterie 4 zu laden. Die Motor ECU 1 hat eine Batterie CPU 1B zum Schützen der Batterie 3 und zum Berechnen der Restladung der Batterie 3. Eine CVT ECU 21 zum Steuern/Regeln des Getriebes T (hier CVT) ist mit dem Getriebe T verbunden.
  • Die FIECU 11 steuert/regelt, zusätzlich zu der Motor ECU 1 und dem DC- DC-Wandler 5, einen Kraftstoffzufuhrmengenregler (nicht gezeigt) zum Regeln der der Maschine E zugeführten Kraftstoffmenge, einen Startermotor (nicht gezeigt) sowie einen Zündzeitpunkt etc. Daher empfängt die FIECU 11 (i) ein Signal von einem Geschwindigkeitssensor S1 zum Messen der Fahrzeuggeschwindigkeit VP, (ii) ein Signal von einem Maschinendrehzahlsensor S2 zum Messen einer Maschinendrehzahl NE, (iii) ein Signal von einem Schaltstellungssensor S3 zum Erfassen einer Schaltstellung des Getriebes T, (iv) ein Signal von einem Bremsschalter S4 zum Erfassen der Betätigung eines Bremspedals 8, (v) ein Signal von einem Kupplungsschalter S5 zum Erfassen der Betätigung eines Kupplungspedals 9, (vi) ein Signal von einem Drosselöffnungsgradsensor 6 zum Erfassen des Drossel-(Ventil) Öffnungsgrads TH eines Drosselventils 6, (vii) ein Signal von einem Ansaugluftkanal-Unterdrucksensor S7 zum Messen des Ansaugluftkanal-Unterdrucks PBA, (viii) ein Signal von Maschinenwassertemperatursensor S8 zum Messen der Temperatur von Wasser zum Kühlen der Maschine (nachfolgend als "Maschinenwassertemperatur" bezeichnet) u. dgl.
    • Zonierung der Batterierestladung SOC
  • Nachfolgend wird die Zonierung der Batterierestladung SOC (Ladezustand) erläutert. Die SOC der Batterie 3 wird unter Bezug auf die Spannung, den Ladestrom, die Temperatur o. dgl. der Batterie berechnet, und diese Berechnung wird von der Batterie CPU 1B durchgeführt.
  • Als Beispiel der Zonierung sind die folgenden Zonen definiert: Eine Basiszone A für den normalen Gebrauch der Batterie (SOC 40% bis 80%), eine Zone B zur vorläufigen Verwendung der Batterie (SOC 20% bis 40 %) und eine Zone C der Überentladung (SOC 0% bis 20%), und über der Zone A ist auch eine Überladezone D definiert (SOC 80% bis 100%).
    • Zündzeitpunktverzögerungs-Berechnungsprozess
  • In Bezug auf das Flussdiagramm in Fig. 2 wird ein Zündzeitpunktverzögerungs-Berechnungsprozess erläutert.
  • Dieser Prozess wird in dem Anfangsfahrmodus des Fahrzeugs ausgeführt, worin die Maschine noch nicht warm geworden ist. In diesem Prozess wird der Zündzeitpunkt ohne Verschlechterung der Antriebsleistung verzögert, um die Maschinenwassertemperatur zu erhöhen. Um den Verzögerungsbetrag zu definieren, wird der von dem Motor erzeugte Strom, der dem Motordrehmoment entspricht, berücksichtigt (was unten in Bezug auf Fig. 3 erläutert wird). Das heißt, es wird an die Maschine eine Last angelegt, wenn der Motor M Strom erzeugt, und mittels dieser Last wird der Aufwärmbetrieb beschleunigt.
  • Im ersten Schritt S01 in Fig. 2 wird bestimmt, ob ein Ausfallsicherungs- (F/S)-Signal, das anzeigt, dass die Maschine einen Fehler hat, bereits erfasst worden ist. Wenn das Ergebnis der Bestimmung "NEIN" ist, geht der Betrieb zu S02 weiter, wohingegen dann, wenn das Ergebnis der Bestimmung "JA" ist, der Betrieb zu Schritt S18 weitergeht. Wenn nämlich die Maschine ein Problem hat, sollte die Zündzeitpunktverzögerung nicht ausgeführt werden.
  • In Schritt S18 wird der Zündzeitpunktverzögerungstimer TIGHWRD auf einen vorbestimmten Timerwert #TMIGHWRD (z. B. 2 Sekunden) gesetzt, und im nächsten Schritt S19 wird der Anfangswert IGHWUR des Betrags der Zündzeitverzögerung auf 0 gesetzt, und der Prozess dieses Flusses wird beendet. Gemäß Schritt S19 wird das Stehenbleiben der Maschine verhindert, das auftritt, wenn während der Zündzeitpunktverzögerung der Gang ausgerückt wird.
  • In Schritt S02 wird bestimmt, ob der Wert eines Flag F_STMOD gleich 1 ist oder nicht. Wenn das Ergebnis der Bestimmung "JA" ist, wird bestimmt, dass der gegenwärtige Fahrmodus ein Startmodus ist und der Betrieb geht zu Schritt S18 weiter. Wenn das Ergebnis der Bestimmung "NEIN" ist, wird bestimmt, dass der gegenwärtige Fahrmodus nicht der Startmodus ist, und der Betrieb geht zu Schritt S03 weiter.
  • In Schritt S03 wird bestimmt, ob der Wert des MT/CVT-Bestimmungsflag 1 ist. Wenn das Ergebnis der Bestimmung "NEIN" ist (d. h. das Fahrzeug ein MT (Handschaltgetriebe)-Fahrzeug ist), geht der Betrieb zu Schritt S06 weiter, wohingegen dann, wenn das Ergebnis "JA" ist (d. h. das Fahrzeug ein AT (Automatikgetriebe) oder CVT-Fahrzeug ist), der Betrieb zu Schritt S04 weitergeht.
  • In Schritt S04 wird bestimmt, ob der Wert des Gangeinlegebestimmungsflag F ATNP gleich 1 ist. Wenn das Ergebnis der Bestimmung "NEIN" ist, d. h. das Fahrzeug ist im Gangeinlegezustand, geht der Betrieb zu Schritt S18 weiter, wohingegen dann, wenn das Ergebnis der Bestimmung "JA" ist (d. h. N/P (Neutral- oder Parkstellung), der Betrieb zu Schritt S05 weitergeht.
  • In Schritt S05 wird bestimmt, ob der Wert des Rückwärtsstellungsbestimmungsflag F_ATPR gleich 1 ist. Wenn das Ergebnis der Bestimmung "JA" ist (d. h. die Rückwärtsstellung (oder der Rückwärtsbereich)), geht der Betrieb zu Schritt S18 weiter, wohingegen dann, wenn das Ergebnis der Bestimmung "NEIN" ist (d. h. die Gangstellung ist eine andere als die Rückwärtsstellung) der Betrieb zu Schritt S09 weitergeht.
  • In Schritt S06 wird bestimmt, ob der Wert des Kupplungsschaltflag F CLSW gleich 1 ist. Wenn das Ergebnis der Bestimmung "JA" ist (d. h. die Kupplung ist ausgerückt), geht der Betrieb zu Schritt S18 weiter, wohingegen dann, wenn das Ergebnis der Bestimmung "NEIN" ist (d. h. die Kupplung ist eingerückt), der Betrieb zu Schritt S07 weitergeht.
  • In Schritt S07 wird bestimmt, ob der Wert des Neutralschaltflags F_NSW gleich 1 ist. Wenn das Ergebnis der Bestimmung "JA" ist (d. h. die Schaltstellung des Fahrzeugs ist in einer Neutralstellung), wohingegen dann, wenn das Ergebnis der Bestimmung "NEIN" ist (d. h. im Gangeinlegezustand), der Betrieb zu Schritt S08 weitergeht.
  • In Schritt S08 wird bestimmt, ob der Wert eines Rückwärtsschaltflags F_RVSSW gleich 1 ist. Wenn das Ergebnis der Bestimmung "JA" ist (d. h. Rückwärtsstellung), geht der Betrieb zu Schritt S18 weiter, wohingegen dann, wenn das Ergebnis der Bestimmung "NEIN" ist (d. h. die Gangstellung ist eine andere als die Rückwärtsstellung), der Betrieb zu Schritt S09 weitergeht.
  • Die obigen Schritte S03 bis S08 werden ausgeführt, um zu bestimmen, ob das Fahrzeug fährt, und um die Zündzeitpunktverzögerung (siehe Schritt S14) durchzuführen, während das Fahrzeug fährt, um hierdurch Umgebungsbedingungen bereitzustellen, die zum Erzeugen von Strom erforderlich sind, der für den Aufwärmbetrieb benutzt wird. Daher kann im Vergleich zur Zündzeitpunktverzögerung, die bei stoppendem Fahrzeug durchgeführt wird, die Last an der Maschine minimiert werden.
  • In Schritt S09 wird bestimmt, ob der Wert des Leerlaufflag F_IDLE gleich 1 ist. Wenn das Ergebnis der Bestimmung "JA" ist (d. h. in dem Leerlaufzustand), geht der Betrieb zu Schritt S18 weiter, wohingegen dann, wenn das Ergebnis der Bestimmung "NEIN" ist (d. h. der Fahrmodus ein anderer als der Leerlaufmodus ist), der Betrieb zu Schritt S10 weitergeht.
  • In Schritt S10 wird bestimmt, ob die folgenden Bedingungen, die zur Ausführung der Zündzeitverzögerung erforderlich sind, alle erfüllt sind:
    (1) ob die Maschinendrehzahl NE in einem vorbestimmten Bereich liegt, d. h. die Untergrenzmaschinendrehzahl #NIGHWL (z. B. 1000 UPM) < NE < die Obergrenzmaschinendrehzahl #NIGHWH (z. B. 2000 UPM),
    (2), ob der Ansaugluftkanalunterdruck PBA in einem vorbestimmten Bereich liegt, d. h. der Untergrenzunterdruck #PBIGHWL (z. B. -400 mmHg) < PBA < der Obergrenzunterdruck #PBIGHWH (z. B. -550 mmHg),
    (3) ob die Fahrzeuggeschwindigkeit VP in einem vorbestimmten Bereich liegt, d. h. die Untergrenzfahrzeuggeschwindigkeit #VIGHWL (z. B. 20 km/h) < VP < die Obergrenzfahrzeuggeschwindigkeit #VIGHWH (z. B. 60 km/h),
    (4) ob die Maschinenwassertemperatur TW in einem vorbestimmten Bereich liegt, d. h. die Untergrenzwassertemperatur #TWIGHWL (z. B. 20°C) < TW < die Obergrenzwassertemperatur #TWIGHWH (z. B. 70°C), und
    (5) ob die geschätzte Temperatur TAFCMG der Außenluft niedriger ist als die Obergrenzaußenlufttemperatur #TAIGHWH (z. B. 0°C).
  • Anstatt der Außenlufttemperatur TAFCMG könnte auch die Temperatur der Ansaugluft verwendet werden.
  • Wenn eine der obigen Bedingungen nicht erfüllt ist, ist die Last an der Maschine groß; somit ist es nicht bevorzugt, die Zündzeitpunktverzögerung auszuführen.
  • Wenn das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S10 "JA" ist (d. h. die Bedingungen erfüllt sind), geht der Betrieb zu Schritt S11 weiter, wohingegen dann, wenn das Ergebnis der Bestimmung "NEIN" ist, der Betrieb zu Schritt S15 weitergeht.
  • In Schritt S11 wird bestimmt, ob der Timerwert des Zündzeitpunktverzögerungstimers TIGHWRD gleich 0 ist. Wenn das Ergebnis der Bestimmung "JA" ist, geht der Betrieb zu Schritt S12 weiter, wohingegen dann, wenn das Ergebnis der Bestimmung "NEIN" ist, der Prozess dieses Flusses beendet wird.
  • In Schritt S12 wird der Anfangswert IGHWUR des Zündzeitpunktverzögerungsbetrags aktualisiert, indem der Zeitpunktverzögerungs-Additionsbetrag #DIGHWUR (d. h. ein Einheits-Additionswert) zu dem Anfangswert addiert wird, und der Betrieb zu Schritt S13 weitergeht.
  • in Schritt S13 wird bestimmt, ob der Anfangswert IGHWUR des Zündzeitpunktverzögerungsbetrags größer ist als der Sollwert IGHRLMT des Zündzeitpunktverzögerungsbetrags. Wenn das Ergebnis der Bestimmung "JA" ist, geht der Betrieb zu Schritt S20 weiter, wohingegen dann, wenn das Ergebnis der Bestimmung "NEIN" ist, der Betrieb zu Schritt S14 weitergeht.
  • In Schritt S14 wird der Wert des Zündzeitpunktverzögerungsflag F_IGHWUR auf 1 gesetzt, und der Prozess dieses Flusses wird abgeschlossen. Hier wird dieses Zündzeitpunktverzögerungsflag F_IGHWUR auf 1 gesetzt, wenn die Zündzeitpunktverzögerung (Operation) gestartet wird, und der Wert von 1 wird beibehalten, wenn dieser Betrieb abgeschlossen ist. Das heißt, dieses Flag wird auf 0 gesetzt, wenn der Anfangszustand abgefragt wird.
  • In Schritt S20 wird der Anfangswert IGHWUR des Zündzeitpunktverzögerungsbetrags auf den obigen Sollwert IGHRLMT gesetzt, und der Prozess dieses Flusses wird beendet.
  • In Schritt S15 wird der Anfangswert IGHWUR des Zündzeitpunktverzögerungsbetrags aktualisiert, indem der Zündzeitpunktverzögerungs-Subtraktionsbetrag #DIGHWUR (d. h. ein Einheits-Subtraktionswert) von dem Anfangswert subtrahiert wird, und der Betrieb zu Schritt S16 weitergeht.
  • In Schritt S16 wird bestimmt, ob der Anfangswert IGHWUR des Zündzeitpunktverzögerungsbetrags gleich oder kleiner als 0 ist. Wenn das Ergebnis der Bestimmung "JA" ist, geht der Betrieb zu Schritt S18 weiter, wohingegen dann, wenn das Ergebnis der Bestimmung "NEIN" ist, der Betrieb zu Schritt S17 weitergeht.
  • In Schritt S17 wird der Timerwert eines Zündzeitpunktverzögerungstimers TIGHWRD auf einen spezifischen Wert #TMIGHWRD gesetzt, und der Prozess dieses Flusses wird beendet.
  • Wenn daher spezifische Bedingungen (siehe Schritt S10) erfüllt sind, während das Fahrzeug fährt (siehe Schritte S03 bis S09), d. h. wenn das Ergebnis der Bestimmung von Schritt S10 "JA" ist, wird der Zündzeitpunktverzögerungsbetrag von dem Anfangswert IGHWUR allmählich erhöht, bis der Zündzeitpunktverzögerungsbetrag den Sollwert IGHRLMT erreicht. Zusätzlich wird, wenn zumindest eine der spezifischen Bedingungen nicht erfüllt ist (d. h. wenn das Ergebnis der Bestimmung von Schritt S10 "NEIN" ist) der Zündzeitpunktverzögerungsbetrag von dem Anfangswert IGHWUR allmählich gesenkt, bis der Zündzeitpunktverzögerungsbetrag 0 erreicht.
    • Verfahren zur Berechnung des Zündzeitpunktverzögerungsbetrag
  • Nachfolgend wird der Prozess der Berechnung des Zündzeitpunktverzögerungsbetrags IGHWRLMT in Bezug auf das Bezug auf das Flussdiagramm von Fig. 3 erläutert.
  • In dem ersten Schritt S31 wird der Referenzwert IGHWRTW für den Zündzeitpunktverzögerungsbetrag gemäß der Maschinenwassertemperatur TW aus den Daten, die in einer spezifischen Tabelle #IGHRLMTN gespeichert sind, gesetzt. Dann geht der Betrieb zu Schritt S32 weiter.
  • Wie in Fig. 4 gezeigt, sind in dieser Tabelle #IGHRLMTN Werte IGHRLMT (Normalwerte) entsprechend den Maschinenwassertemperaturwerten TWIGHR definiert, um die Aufwärmleistung allein durch Steuern des Zündzeitpunkts zu erfüllen. Der gewählte Wert IGHRLMT (d. h. der Normalwert) wird als der Referenzwert IGHWRTW verwendet. In Fig. 4 bezeichnet die horizontale Achse die Maschinenwassertemperaturwerte TWIGHR, wohingegen die vertikale Achse die Werte IGHRLMT (d. h. die Normalwerte) des Zündzeitpunktverzögerungsbetrags angibt. Wie aus Fig. 4 ersichtlich, werden, wenn die Maschinenwassertemperatur (d. h. TWIGHR) niedrig oder hoch ist, kleine Zündzeitpunktverzögerungsbeträge definiert.
  • In Schritt S32 wird der Korrekturkoeffizient KIGHWTA für den Zeitpunktverzögerungsbetrag gemäß der Außenlufttemperatur TAFCMG aus Daten, die in einer spezifischen Tabelle #KIGHWTA gespeichert sind, gesetzt. Dann geht der Betrieb zu Schritt S33 weiter.
  • Wie in Fig. 5 gezeigt, je niedriger die Außenlufttemperatur TAFCMG ist, desto größer ist der Korrekturkoeffizient KIGHWTA (d. h. 1 angenähert). Daher, je niedriger die Außenlufttemperatur TAFCMG, desto größer der Zündzeitpunktverzögerungsbetrag.
  • In Schritt S33 wird ein anderer Korrekturkoeffizient KIGHWATQ für den Zeitpunktverzögerungsbetrag gemäß dem Motorstromerzeugungsdrehoment ACTTRQF aus Daten, die in einer spezifischen Tabelle #KIGHWATQ gespeichert sind, gesetzt. Dann geht der Betrieb zu Schritt S34 weiter.
  • Wie in Fig. 6 gezeigt, je höher das Motorstromerzeugungsdrehmoment ACTTRQF, desto kleiner der Korrekturkoeffizient KIGHWATQ (d. h. 0 angenähert). Daher, je niedriger das Motorstromerzeugungsdrehmoment ACTTRQF ist, d. h. je geringer die Stromerzeugung, desto größer ist der Zündzeitpunktverzögerungsbetrag. Hier wird das Motorstromerzeugungsdrehmoment auf der Basis der Maschinendrehzahl NE (d. h. gemessen durch den Maschinendrehzahlsensor) und dem elektrischen Stromwert berechnet.
  • In Schritt S34 wird der Sollwert IGHRLMT des Zündzeitpunktverzögerungsbetrags auf einen Wert gesetzt, der durch Multiplizieren des Referenzwerts IGHWRTW (des Zündzeitpunktverzögerungsbetrags) mit zwei Koeffizienten erhalten ist, d. h. (i) den Korrekturkoeffizienten KIGHWTA, der im obigen Schritt S32 auf der Basis der Außenlufttemperatur bestimmt ist, und (ii) den Korrekturkoeffizienten KIGHWATQ, der im obigen Schritt S33 auf der Basis des Motorstromerzeugungsdrehmoments bestimmt ist. Dann wird der Prozess dieses Flusses abgeschlossen. Der Sollwert IGHRLMT des Zündzeitpunktverzögerungsbetrags wird in Schritt S13 in Fig. 2 benutzt.
  • In dem oben erläuterten Verfahren werden der Korrekturkoeffizient KIGHWTA gemäß der Außenlufttemperatur und der Korrekturkoeffizient KIGHWATQ gemäß dem Motorstromerzeugungsdrehmoment benutzt, um den Zündzeitpunktverzögerungsbetrag zu korrigieren, um hierdurch auch das Motorstromerzeugungsdrehmoment zu verändern. Daher kann eine optimale Steuerung/Regelung zum Beschleunigen des Aufwärmbetriebs durchgeführt werden.
    • Umschaltverfahren des Aufwärmmodus
  • Das Umschaltverfahren des Aufwärmmodus wird in Bezug auf Fig. 7 erläutert.
  • Wie oben erwähnt, wird der Zündzeitpunktverzögerungsbetrag grundlegend auf der Basis der Maschinenwassertemperatur bestimmt, und dieser Betrag wird gemäß dem Motordrehmoment (das der Stromerzeugungsmenge entspricht) u. dgl. korrigiert. Wenn jedoch die SOC (das ist die Batterierestladung) oder der Stromverbrauch 3 groß ist, sollte diese Situation berücksichtigt werden, wenn die Steuerung/Regelung zum Beschleunigen des Aufwärmbetriebs ausgeführt wird. Insbesondere wird der folgende Prozess durchgeführt.
  • Im ersten Schritt S51 in Fig. 7 wird bestimmt, ob der Wert des Zündzeitpunktverzögerungsflag F_IGHWUR gleich 1 ist. Wenn das Ergebnis der Bestimmung "JA" ist, geht der Betrieb zu Schritt S52 weiter, wohingegen dann, wenn das Ergebnis der Bestimmung "NEIN" ist der Prozess dieses Flusses beendet wird. Der Grund hierfür ist, dass als Vorbedingung die Berechnung des Zündzeitpunktverzögerungsbetrags abgeschlossen sein muss.
  • In Schritt S52 wird bestimmt, ob die SOC der Batterie 3 einen spezifischen Obergrenzwert, z. B. 80% überschreitet, der die Grenze zwischen der Zone A und der Zone D ist. Wenn das Ergebnis der Bestimmung "JA" ist, geht der Betrieb zu Schritt S56 weiter, wohingegen dann, wenn das Ergebnis der Bestimmung "NEIN" ist, der Betrieb zu Schritt S53 weitergeht. Hier entspricht die Bestimmung, ob die SOC der Batterie 3 80% überschreitet, der Bestimmung, ob die Batterie 3 weiter geladen werden kann.
  • In Schritt S56 wird der Aufwärmbetrieb durch die Zündzeitpunktverzögerungssteuerung, wie in Fig. 2 gezeigt, durchgeführt, und der Prozess dieses Flusses wird abgeschlossen. Daher wird in diesem Fall der Aufwärmbetrieb mittels der Stromerzeugung durch den Motor nicht durchgeführt, und die Batterie 3 wird nicht geladen. Dementsprechend kann das Überladen der Batterie 3 verhindert werden.
  • In Schritt S53 wird bestimmt, ob der Stromverbrauch der Batterie groß ist, d. h., ob der Stromverbrauch der Batterie 3 größer ist als ein vorbestimmter Betrag (z. B. 50 A/h). Wenn das Ergebnis der Bestimmung "JA" ist, geht der Betrieb zu Schritt S55 weiter, wohingegen dann, wenn das Ergebnis der Bestimmung "NEIN" ist, der Betrieb zu Schritt S54 weitergeht. Der Stromverbrauch der Batterie 3 entspricht dem vom 12 V-System o. dgl. benötigten erforderlichen Strom, d. h. dem Strom, der auf der Basis der SOC der Batterie 3 benötigt werden könnte.
  • In Schritt S55 wird der Aufwärmbetrieb mittels der Stromerzeugung des Motors M durchgeführt und der Prozess dieses Flusses wird abgeschlossen. Daher wird in diesem Fall die Zündzeitpunktverzögerungssteuerung nicht durchgeführt. Der Grund hierfür ist, dass der Stromverbrauch der Batterie 3 größer ist als der vorbestimmte Betrag; somit wird der Aufwärmbetrieb durchgeführt, indem der erforderliche Strom durch die Stromerzeugung sichergestellt wird. Das heißt, wenn das Stromerzeugungsdrehmoment des Motors M (d. h. das Drehmoment zur Stromerzeugung) im Vergleich zum Stromverbrauch der Batterie 3 groß ist, nur die Stromerzeugung zum Durchführen des Aufwärmbetriebs ausgeführt wird.
  • In Schritt S54 werden der Aufwärmbetrieb durch die Zündzeitpunktverzögerungssteuerung und der Aufwärmbetrieb durch die Strom erzeugenden Mittel des Motors M durchgeführt, während der Zündzeitpunktverzögerungsbetrag gemäß der erzeugten Strommenge korrigiert wird.
  • Daher wird, auf der Basis des Stromverbrauchs oder der Restladung der Batterie 3 der Aufwärmbetrieb durchgeführt, in dem geeignet eine oder beide der Zündzeitpunktverzögerungssteuerung und der Stromerzeugung des Motors M genutzt werden. Demzufolge kann, im Hinblick auf das Energiemanagement, eine für die momentanen Bedingungen geeignete Steuerung/Regelung durchgeführt werden, ohne irgendein Problem zu erzeugen.
  • Gemäß der oben erläuterten Ausführung wird der Zündzeitpunktverzögerungsbetrag, der auf der Basis der Maschinenwassertemperatur bestimmt ist, gemäß dem Drehmoment des Motors M (d. h. entsprechend der erzeugten Strommenge) korrigiert, um hierdurch den Zündzeitpunktverzögerungsbetrag zu reduzieren. Daher kann im Vergleich zu dem Fall der Durchführung des Aufwärmbetriebs einfach durch Verwendung sowohl der Zündzeitpunktverzögerung als auch der Stromerzeugung, der Zündzeitpunkt dem optimalen Punkt angenähert werden, um hierdurch die Verbrennungseffizienz zu verbessern. Daher kann die Reduktion der Maschinenausgangsleistung minimiert werden und kann der Kraftstoffverbrauch verbessert werden, um hierdurch das Gefühl des Fahrers (zum Fahren des Fahrzeugs) zu verbessern, während das Fahrzeug fährt.
  • Zusätzlich werden der Aufwärmbetrieb der Zündzeitpunktverzögerungssteuerung und der Aufwärmbetrieb mittels der Stromerzeugung des Motors M selektiv und schaltbar gemäß dem Stromverbrauch und der SOC der Batterie 3 durchgeführt (d. h. der Aufwärmmodus ist geschaltet); somit kann das bevorzugte Energiemanagement durchgeführt werden.
  • Ferner wird der Zündzeitpunktverzögerungsbetrag auf der Basis der Maschinenwassertemperatur bestimmt und wird gemäß Außenlufttemperatur (oder die Temperatur der Ansaugluft) und dem Motordrehmoment zur Stromerzeugung korrigiert, wie in den Fig. 5 und 6 gezeigt. Daher ist es möglich, immer eine optimale Steuerung/Regelung zur Beschleunigung des Aufwärmbetriebs durchzuführen.
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben erläuterte Ausführung beschränkt. Zum Beispiel brauchen die spezifischen Bedingungen zur Ausführung der Zündzeitpunktverzögerung die Bedingung zur Fahrzeuggeschwindigkeit nicht enthalten. In diesem Fall kann die vorliegende Erfindung auf den Aufwärmbetrieb angewendet werden, während das Fahrzeug gestoppt ist.
  • Ein Steuer/Regelsystem und ein -verfahren zum Beschleunigen des Aufwärmbetriebs eines Hybridfahrzeugs, während bevorzugt die Charakteristiken des Hybridfahrzeugs genutzt werden. Das System umfasst einen Aufwärmbeschleunigungsabschnitt zum Beschleunigen des Aufwärmens der Maschine durch Steuern des Zündzeitpunkts der Maschine gemäß einer Temperatur von Wasser zum Kühlen der Maschine; sowie einen Stromerzeugungssteuerabschnitt zum Durchführen einer Stromerzeugung mittels des Motors gemäß einer Restladung einer Batterie des Fahrzeugs. Der Aufwärmbeschleunigungsabschnitt hat einen Zündzeitpunktkorrekturabschnitt zum Korrigieren des Zündzeitpunkts gemäß der erzeugten Strommenge, die durch den Stromerzeugungssteuerabschnitt gesteuert/geregelt wird. Daher kann im Vergleich zu dem Fall der Durchführung des Aufwärmbetriebs einfach durch Verwendung sowohl der Zündzeitpunktverzögerung als auch der Stromerzeugung der Zündzeitpunkt dem optimalen Punkt angenähert werden, um hierdurch die Verbrennungseffizienz zu verbessern.

Claims (8)

1. Steuer/Regelsystem in einem Hybridfahrzeug, das eine Maschine (E) und einen Motor (M) als Antriebsquellen enthält, wobei das System umfasst:
einen Aufwärmbeschleunigungsabschnitt (11) zum Beschleunigen des Aufwärmens der Maschine durch Steuern/Regeln des Zündzeitpunkts der Maschine gemäß einer Temperatur (TW) von Wasser zum Kühlen der Maschine; und
einen Stromerzeugungssteuerabschnitt (1) zur Durchführung von Stromerzeugung mittels des Motors gemäß einer Restladung (SOC) einer Batterie (3) des Fahrzeugs,
worin der Aufwärmbeschleunigungsabschnitt (11) einen Zündzeitpunktkorrekturabschnitt (S34) zum Korrigieren des Zündzeitpunkts gemäß einer erzeugten Strommenge, die durch den Stromerzeugungssteuerabschnitt (1) gesteuert/geregelt wird, aufweist.
2. Steuer/Regelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass dann,
wenn die Restladung (SOC) der Batterie (3) größer als eine vorbestimmte Obergrenze ist, der Zündzeitpunkt durch den Aufwärmbeschleunigungsabschnitt (11) verzögert wird, ohne die Stromerzeugung mittels des Motors durchführen,
wenn die Restladung (SOC) der Batterie (3) gleich oder kleiner als die vorbestimmte Obergrenze ist,
falls der Stromverbrauch der Batterie (3) gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Betrag ist, durch den Motor gemäß der Steuerung/Regelung des Stromerzeugungssteuerabschnitts (1) Strom erzeugt wird und durch den Aufwärmbeschleunigungsabschnitt (11) der Zündzeitpunkt verzögert wird, und
falls der Stromverbrauch der Batterie (3) größer als der vorbestimmte Betrag ist, durch den Motor gemäß der Steuerung/Regelung des Stromerzeugungssteuerabschnitts (1) Strom erzeugt wird, ohne den Zündzeitpunkt zu verzögern.
3. Steuer/Regelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufwärmverzögerungsabschnitt (11) den Zündzeitpunkt verzögert und der Betrag der Verzögerung entsprechend der Temperatur (TW) von Wasser zum Kühlen der Maschine, einer Temperatur von Ansaugluft und einem Drehmoment des Motors (M), der Strom erzeugt, geändert wird.
4. Steuer/Regelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung/Regelung des Zündzeitpunkts durch den Aufwärmbeschleunigungsabschnitt (11) ausgeführt wird, während das Fahrzeug fährt.
5. Steuer/Regelverfahren für ein Hybridfahrzeug, das eine Maschine (E) und einen Motor (M) als Antriebsquellen enthält, wobei das Verfahren die Schritte umfasst:
Beschleunigen des Aufwärmens der Maschine durch Steuern/Regeln des Zündzeitpunkts der Maschine gemäß einer Temperatur (TW) von Wasser zum Kühlen der Maschine;
Durchführen von Stromerzeugung mittels des Motors gemäß einer Restladung (SOC) einer Batterie (3) des Fahrzeugs; und
Korrigieren des Zündzeitpunkts gemäß einer Strommenge, die von dem Motor erzeugt wird.
6. Steuer/Regelverfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
dass dann,
wenn die Restladung (SOC) der Batterie (3) größer als eine vorbestimmte Obergrenze ist, der Zündzeitpunkt verzögert wird, ohne die Stromerzeugung mittels des Motors durchzuführen;
wenn die Restladung (SOC) der Batterie (3) gleich oder kleiner als die vorbestimmte Obergrenze ist,
falls der Stromverbrauch der Batterie (3) gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Betrag ist, durch den Motor Strom erzeugt wird und der Zündzeitpunkt verzögert wird, und
falls der Stromverbrauch der Batterie (3) größer als der vorbestimmte Betrag ist, durch den Motor Strom erzeugt wird, ohne den Zündzeitpunkt zu verzögern.
7. Steuer/Regelverfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt der Aufwärmbeschleunigung der Maschine (E) durch Steuern/Regeln des Zündzeitpunkts eine Verzögerung des Zündzeitpunkts enthält, und der Betrag der Verzögerung gemäß der Temperatur (TW) von Wasser zum Kühlen der Maschine, einer Temperatur von Ansaugluft und einem Drehmoment des Motors (M), der Strom erzeugt, geändert wird.
8. Steuer/Regelverfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung/Regelung des Zündzeitpunkts ausgeführt wird, während das Fahrzeug fährt.
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