DE112005001064T5

DE112005001064T5 - Heizungssteuersystem für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE112005001064T5
Application number: DE112005001064T
Authority: DE
Inventors: Hideto Toyota Watanabe; Yasuo Toyota Shimizu
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2004-05-10
Filing date: 2005-04-05
Publication date: 2007-03-22
Anticipated expiration: 2025-04-06
Also published as: CA2564280C; CN100484789C; US20070246554A1; WO2005108134A1; JP4678139B2; CN1950223A; JP2005319910A; DE112005001064B4; US8052066B2; CA2564280A1

Abstract

Heizungssteuersystem für ein Fahrzeug (100), das eine Brennkraftmaschine (10) hat, die eine Antriebskraft des Fahrzeugs aus thermischer Energie erzeugt, die durch Verbrennen von Kraftstoff erzeugt wird, mit:
einer Klimaanlage (110), die die thermische Energie verwendet, die von dem Kühlwasser der Brennkraftmaschine bezogen wird;
einer Wassertemperaturmesseinheit (98), die die Temperatur des Kühlwassers misst;
einer Steuersolltemperatureinstelleinrichtung (210) zum Einstellen einer Steuersolltemperatur (Trf) des Kühlwassers auf der Grundlage einer voreingestellten Temperatur (Trf#) entsprechend einer Temperatur des Kühlwassers, die notwendig ist, um die Heizung durch die Klimaanlage durchzuführen, und auf der Grundlage einer Kühlwassertemperatur (Tw), die durch die Wassertemperaturmesseinheit gemessen wird; und
einer Wassertemperaturerhöhungseinrichtung (205), um dann, wenn die Kühlwassertemperatur niedriger als die voreingestellte Temperatur ist, den Betrieb der Brennkraftmaschine zu verändern, um zu gestatten, dass eine Wärmemenge, die durch die Brennkraftmaschine erzeugt wird, ansteigt, nämlich gemäß einer Abweichung (ΔTw) zwischen der Steuersolltemperatur und der Kühlwassertemperatur, wobei
die Steuersolltemperatureinstelleinrichtung...

Description

Technischer Bereich
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Heizungssteuersystem für Fahrzeuge. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Heizungssteuersystem, das auf ein Fahrzeug angewendet wird, das eine Klimatisierungsvorrichtung hat, die thermische Energie verwendet, die vom Kühlwasser einer Brennkraftmaschine bezogen wird, um das Heizen vorzunehmen.
Hintergrund
Hybridfahrzeuge wurden in der Vergangenheit entwickelt, die eine Brennkraftmaschine, die Antriebskraft aus thermischer Energie erzeugt, die durch Verbrennen eines Kraftstoffs, wie beispielsweise Benzin erzeugt wird, und auch einen Elektromotor aufweist, der Antriebskraft aus elektrischer Energie erzeugt. Auch wenn der Verbrennungsmotor angehalten wird, kann das Hybridfahrzeug durch Antreiben des Elektromotors mit elektrischer Leistung fahren, die von einer Batterie zugeführt wird, die im Voraus geladen wird oder mit elektrischer Leistung geladen wird, die durch den Verbrennungsmotor erzeugt wird, während das Fahrzeug fährt.
Wenn das Hybridfahrzeug unter Verwendung der Antriebskraft des Verbrennungsmotors fährt, wird der Elektromotor hilfsweise betrieben, um die Verbrennungseffizienz des Verbrennungsmotors zu verbessern und dadurch zu gestatten, dass der Verbrennungsmotor zu jeder Zeit an einem effizientesten Punkt arbeitet. Der Kraftstoffverbrauch und die Menge von Kohlendioxid in dem Abgas können somit verringert werden. Gleichzeitig kann nämlich eine geringe Umweltverschmutzung und Energieeinsparung erzielt werden.
Bei dem Hybridfahrzeug wird der Innenraum des Fahrgastabteils durch thermische Energie geheizt, die von dem Kühlwasser des Verbrennungsmotors bezogen wird. Insbesondere ein solches Fahrzeug hat eine Heizungsvorrichtung, die Kühlwasser, das durch Abwärme von dem Verbrennungsmotor erwärmt wird, zu einem Heizkern zum Wärmeaustausch zwischen der Luft, die in das Fahrgastabteil zu blasen ist, und dem Kühlwasser zuführt.
Hinsichtlich des Hybridfahrzeugs wird jedoch die Wärmeerzeugung des Verbrennungsmotors niedrig gehalten, da der Verbrennungsmotor an dem effizientesten Punkt betrieben wird, so dass die Temperatur des Verbrennungsmotorkühlwassers ebenso relativ niedrig gehalten wird. Wenn daher eine hohe Heizfähigkeit aufgrund einer niedrigen Außentemperatur erforderlich ist, ergibt sich ein Problem dahingehend, dass die Heizfähigkeit der Konfiguration unzureichend ist, die das Verbrennungsmotorkühlwasser als Wärmequelle verwendet.
Zum Lösen des vorstehend erwähnten Problems schlägt die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 09-233601 beispielsweise ein Hybridfahrzeug mit einer notwendigen und ausreichenden Heizungsleistung vor. Wenn insbesondere das Hybridfahrzeug angehalten ist oder durch den Elektromotor betrieben wird und die Differenz zwischen einer voreingestellten Temperatur der Klimaanlage und einer Raumtemperatur gleich wie oder größer als ein Kennwert ist, der gemäß der Temperatur des Verbrennungsmotorkühlwassers bestimmt wird, wird die Brennkraftmaschine erzwungen betrieben, um die vorstehend beschriebene Heizungsleistung zu erhalten.
Eine ähnliche Technologie wird beispielsweise durch die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 10-203145 vorgeschlagen, die eine Heizungssteuervorrichtung für ein Hybridfahrzeug offenbart. Das Hybridfahrzeug hat einen Verbrennungsmotor, der bei einer maximalen Effizienz betrieben wird. Eine Temperatur des Kühlwassers, die zum Heizen erforderlich ist, wird als voreingestellte Temperatur verwendet. Wenn die Ist-Temperatur des Kühlwassers die voreingestellte Temperatur nicht erreicht, wird eine Anforderung gestellt, um den Betriebspunkt des Verbrennungsmotors zum Zweck der Erhöhung der Temperatur des Verbrennungsmotorkühlwassers zu ändern.
Die Konfiguration des in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 09-233601 offenbarten Hybridfahrzeugs stellt die Heizungsleistung durch Erhöhen der Temperatur des Kühlwassers durch den Leerlauf des Verbrennungsmotors sicher. Daher dauert es einige Zeit, um zu gestatten, dass die Temperatur des Kühlwassers einen Sollwert (eine voreingestellte Temperatur) erreicht. Bis die Temperatur des Kühlwassers die voreingestellte Temperatur erreicht, kann der Verbrennungsmotor nicht intermittierend betrieben werden, was Vergrößerungen der Menge des Abgases und des Kraftstoffverbrauchs zur Folge hat.
Die in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 10-2203145 offenbarte Konfiguration verwendet eine Steuerung zum Sicherstellen der Heizungsleistung durch Anfordern einer Änderung des Betriebspunkts des Verbrennungsmotors, wenn es notwendig ist, die Temperatur des Kühlwassers zu erhöhen. Jedoch nimmt die Steuerung nur eine Umschaltung zwischen dem Betrieb der Änderung des Verbrennungsmotorbetriebspunkts und dem Betrieb ohne Änderung des Verbrennungsmotorbetriebspunkts vor. Somit kann eine feine Steuerung auf der Grundlage der Differenz zwischen der Kühlwassertemperatur und der voreingestellten Temperatur durchgeführt werden und kann die Zeit, die benötigt wird, um die Verbrennungsmotorwassertemperatur einen Sollwert erreichen zu lassen, nicht ausreichend verkürzt werden.
Offenbarung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Heizungssteuersystem zu schaffen, das auf Fahrzeuge angewendet wird, wie z. B. auf Hybridfahrzeuge und Automobile, die eine Klimaanlage haben, die thermische Energie verwendet, die von dem Verbrennungsmotorkühlwasser bezogen wird, um eine Heizung vorzunehmen, um die Temperatur des Kühlwassers anforderungsgemäß auf eine voreingestellte Temperatur rasch zu erhöhen, um die Heizungsleistung sofort sicherzustellen und die Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu verbessern.
Gemäß der vorliegenden Erfindung weist ein Heizungssteuersystem für ein Fahrzeug, das eine Brennkraftmaschine hat, die eine Antriebskraft des Fahrzeugs aus thermischer Energie erzeugt, die durch Verbrennen von Kraftstoff erzeugt wird, eine Klimaanlage, eine Wassertemperaturmesseinheit, eine Steuersolltemperatureinstelleinheit und eine Wassertemperaturerhöhungseinheit auf. Die Klimaanlage verwendet thermische Energie, die von dem Kühlwasser der Brennkraftmaschine bezogen wird. Die Wassertemperaturmesseinheit misst die Temperatur des Kühlwassers. Die Steuersolltemperatureinstelleinheit stellt eine Steuersolltemperatur des Kühlwassers auf der Grundlage einer voreingestellten Temperatur entsprechend einer Temperatur des Kühlwassers ein, die zum Durchführen der Heizung durch die Klimaanlage notwendig ist, und auf der Grundlage einer Kühlwassertemperatur, die durch die Wassertemperaturmesseinheit gemessen wird. Die Wassertemperaturerhöhungseinheit ändert, wenn die Kühlwassertemperatur niedriger als die voreingestellte Temperatur ist, den Betrieb der Brennkraftmaschine, um zu gestatten, dass eine Wärmemenge, die durch die Brennkraftmaschine erzeugt wird, sich vergrößert, gemäß einer Abweichung zwischen der Steuersolltemperatur und der Kühlwassertemperatur. Die Steuersolltemperatureinstelleinheit stellt die Steuersolltemperatur auf die voreingestellte Temperatur ein, wenn eine Temperaturdifferenz zwischen der voreingestellten Temperatur und der Kühlwassertemperatur im Wesentlichen ein vorbestimmter Wert ist, und stellt die Steuersolltemperatur höher als die voreingestellte Temperatur ein, wenn die Temperaturdifferenz größer als der vorbestimmte Wert ist.
Vorzugsweise stellt mit dem Heizungssteuersystem für das Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung die Steuersolltemperatureinstelleinheit eine Differenz zwischen der voreingestellten Temperatur und der Steuersolltemperatur gemäß der Temperaturdifferenz zwischen der voreingestellten Temperatur und der Kühlwassertemperatur ein.
Vorzugsweise bestimmt mit dem Heizungssteuersystem für das Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung in einem Fall, dass das Fahrzeug ferner einen Elektromotor hat, der eine Antriebskraft des Fahrzeugs aus elektrischer Energie erzeugt, wenn die Kühlwassertemperatur niedriger als die voreingestellte Temperatur ist, die Wassertemperaturerhöhungseinheit ein Antriebskraftaufteilungsverhältnis, das ein Verhältnis zwischen jeweiligen Aufteilungen ist, die durch die Brennkraftmaschine und den Elektromotor zu erzeugen sind, von der Antriebskraft, die von dem Fahrzeug im Ganzen erfordert wird, wobei die Abweichung in dem Verhältnis wiedergegeben wird.
Insbesondere weist das Heizungssteuersystem für das Fahrzeug der vorliegenden Erfindung, das die vorstehend beschriebene Konfiguration hat, ferner eine Antriebskraftaufteilungsbestimmungseinheit zum primären Bestimmen des Antriebskraftaufteilungsverhältnisses unter Berücksichtigung der Effizienz der Brennkraftmaschine auf. Die Wassertemperaturerhöhungseinheit erhöht dann, wenn die Kühlwassertemperatur niedriger als die voreingestellte Temperatur ist, das Verhältnis der durch die Brennkraftmaschine zu erzeugenden Aufteilung um einen Betrag gemäß der Abweichung.
Vorzugsweise ändert mit dem Heizungssteuersystem für das Fahrzeug gemäß der Erfindung, wenn die Kühlwassertemperatur niedriger als die Steuersolltemperatur ist, die Wassertemperaturerhöhungseinheit den Betriebspunkt der Brennkraftmaschine gemäß der Abweichung zum Verringern des vom Verbrennungsmotor erzeugten Drehmoments, während sie die Anzahl der Umdrehungen der Brennkraftmaschine innerhalb eines Bereichs erhöht, in dem die Abgabeleistung der Brennkraftmaschine im Wesentlichen gleich bleibt.
Wenn gemäß der vorliegenden Erfindung die Kühlwassertemperatur der Brennkraftmaschine die voreingestellte Temperatur nicht erreicht, die für die gewünschte Beheizung durch die Klimaanlage notwendig ist, erhöht das Heizungssteuersystem für das Fahrzeug die Wärmemenge, die von der Brennkraftmaschine erzeugt wird, um einen Betrag gemäß der Steuertemperaturabweichung zwischen der Steuersolltemperatur, die auf der Grundlage der voreingestellten Temperatur bestimmt wird, und der Kühlwassertemperatur und gestattet, dass die Temperaturdifferenz zwischen der voreingestellten Temperatur und der Kühlwassertemperatur bei der Einstellung der Steuersolltemperatur wiedergegeben wird.
Somit kann gemäß der Steuertemperaturabweichung der Betrag der Vermehrung der Wärme, die von der Brennkraftmaschine erzeugt wird, zum Erhöhen der Kühlwassertemperatur variabel eingestellt werden, um zu gestatten, dass die Kühlwassertemperatur rasch die voreingestellte Temperatur erreicht, und um ein Überschwingen von der voreingestellten Temperatur zu verringern. Auf diesem Weg kann die Kraftstoffwirtschaftlichkeit ohne die übermäßige Erzeugung von Abwärme von der Brennkraftmaschine verbessert werden. Da ferner die Temperaturdifferenz zwischen der voreingestellten Temperatur und der Kühlwassertemperatur bei der Einstellung der Steuersolltemperatur wiedergegeben wird, kann die Abwärme von der Brennkraftmaschine in einem Bereich, in dem die Kühlwassertemperatur niedriger als die voreingestellte Temperatur ist, im Vergleich mit dem Fall erhöht werden, in dem die Steuersolltemperatur auf der voreingestellten Temperatur fixiert ist. Somit kann die Kühlwassertemperatur schneller erhöht werden.
Da ferner die Steuersolltemperatur so eingestellt wird, dass die Differenz zwischen der voreingestellten Temperatur und der Steuersolltemperatur diejenige gemäß der Temperaturdifferenz zwischen der voreingestellten Temperatur und der Kühlwassertemperatur ist, können der rasche Anstieg der Kühlwassertemperatur und die Verringerung des Überschwingens von der voreingestellten Temperatur gleichzeitig erzielt werden.
Für das Hybridfahrzeug, das eine Brennkraftmaschine und einen Elektromotor hat, kann die Kühlwassertemperatur rasch auf die voreingestellte Temperatur in einer Bedingung geringer Temperatur erhöht werden, indem die Antriebskraftaufteilung erhöht wird, die durch die Brennkraftmaschine übernommen wird, wenn die Kühlwassertemperatur niedrig ist, in der die Steuertemperaturabweichung der Kühlwassertemperatur von der Steuersolltemperatur wiedergegeben wird. Demgemäß erreicht die Kühlwassertemperatur rasch die voreingestellte Temperatur, um zu gestatten, dass ein intermittierender Betrieb der Brennkraftmaschine in einem frühen Stadium ausgeführt wird, und um dadurch die Kraftstoffeffizienz des Hybridfahrzeugs zu verbessern und die Heizungsleistung rasch sicherzustellen.
Insbesondere wird für das Hybridfahrzeug gemäß der Steuertemperaturabweichung die Erhöhung der Antriebskraftaufteilung, die durch die Brennkraftmaschine übernommen werden soll, variabel eingestellt, um zu gestatten, dass die Kühlwassertemperatur unmittelbar die voreingestellte Temperatur erreicht, und um ein Überschwingen von der voreingestellten Temperatur zu verringern. Demgemäß kann die Kraftstoffwirtschaftlichkeit ohne eine übermäßige Abwärmeerzeugung von der Brennkraftmaschine verbessert werden.
Darüber hinaus kann für alle Fahrzeuge, die andere als das Hybridfahrzeug sind, die Kühlwassertemperatur unmittelbar auf die voreingestellte Temperatur in einer Bedingung geringer Temperatur durch Ändern des Betriebspunkts der Brennkraftmaschine gemäß der Steuertemperaturabweichung der Kühlwassertemperatur von der Steuersolltemperatur erhöht werden, so dass das vom Verbrennungsmotor erzeugte Drehmoment sich verringert, während sich die Verbrennungsmotordrehzahl in einem Bereich erhöht, in dem die Abgabeleistung der Brennkraftmaschine im Wesentlichen gleich bleibt.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Blockdiagramm, das eine Gesamtkonfiguration eines Hybridfahrzeugs mit einem Heizungssteuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 stellt einen Verbrennungsmotorbetrieb mit Bezug auf die Temperatur des Verbrennungsmotorkühlwassers dar.
3 ist eine erste Darstellung, die eine Einstellung von Antriebskraftaufteilungen zeigt, die durch einen Verbrennungsmotor bzw. einen Motor unter einer Temperatursteuerung des Verbrennungsmotorkühlwassers durch das Heizungssteuersystem der vorliegenden Erfindung zu erzeugen sind.
4 ist eine zweite Darstellung, die eine Einstellung von Antriebskraftaufteilungen zeigt, die durch den Verbrennungsmotor bzw. den Motor unter der Temperatursteuerung des Verbrennungsmotorkühlwassers durch das Heizungssteuersystem der vorliegenden Erfindung zu erzeugen sind.
5 ist ein Ablaufdiagramm, das die Temperatursteuerung des Verbrennungsmotorkühlwassers für ein Hybridfahrzeug zeigt, auf das das Heizungssteuersystem der vorliegenden Erfindung angewendet ist.
6 zeigt konzeptartig, wie eine Steuersolltemperatur eingestellt wird.
7 ist ein Blockdiagramm, das allgemein die Temperatursteuerung des Verbrennungsmotorkühlwassers durch das Heizungssteuersystem der vorliegenden Erfindung darstellt.
8 zeigt, wie ein Betriebspunkt des Verbrennungsmotors eingestellt wird, wenn die Temperatursteuerung des Verbrennungsmotorkühlwassers durch das Heizungssteuersystem der vorliegenden Erfindung auf ein Fahrzeug angewendet wird, das ein anderes als das Hybridfahrzeug ist.
Beste Art zum Ausführen der Erfindung
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen genau beschrieben. Hier sind ähnliche Bauteile durch ähnliche Bezugszeichen bezeichnet und deren Beschreibung wird nicht wiederholt.
Unter Bezugnahme auf 1 weist ein Hybridfahrzeug 100 mit einem Heizungssteuersystem der vorliegenden Erfindung einen Verbrennungsmotor 10, eine Batterie 20, einen Wandler 30, Räder 40a, eine Antriebsachse 50, eine elektronische Steuereinheit (ECU) 90, einen Sonnensensor 92, einen Außenlufttemperatursensor 94, einen Raumtemperatursensor 96, einen Wassertemperatursensor 98 und eine Klimaanlage 110 auf.
Der Verbrennungsmotor 10 verwendet als Energiequelle thermische Energie, die durch Verbrennen von Kraftstoff, wie z. B. Benzin erzeugt wird, um eine Antriebskraft für die Räder 40a zu erzeugen. Die Batterie 20 führt eine elektrische DC-Leistung zu einer elektrischen Energieleitung 51 zu. Die Batterie 20 besteht typischerweise aus wiederaufladbaren Sekundärzellen, wie eine Nickelwasserstoffspeicherbatterie und eine Lithiumionensekundärbatterie.
Der Wandler 30 wandelt die elektrische DC-Leistung, die von der Batterie 20 zu der elektrischen Energieleitung 51 zugeführt wird, in elektrische AC-Leistung um, um die elektrische AC-Leistung zu einer elektrischen Energieleitung 53 abzugeben. Der Wandler 30 wandelt ebenso die elektrische AC-Leistung, die zu den elektrischen Energieleitungen 52, 53 zugeführt wird, in eine elektrische DC-Leistung um, um die elektrische DC-Leistung zu der elektrischen Energieleitung 51 abzugeben.
Die Antriebsachse 50 hat eine integrierte Konfiguration eines Getriebes und einer Achse und weist eine Leistungsaufteilvorrichtung 60, ein Reduktionsgetriebe 62, einen Generator 70 und einen Motor 80 auf.
Obwohl der Generator 70 und der Motor 80 in diesem Ausführungsbeispiel separat vorgesehen sind, kann ein einziger Elektromotor vorgesehen werden, der beide der jeweiligen Funktionen des Motors und des Generators hat.
Die Leistungsaufteilvorrichtung 60 kann die Antriebskraft, die von dem Verbrennungsmotor 10 abgegeben wird, durch einen Pfad über das Reduktionsgetriebe 62 zu einer Achse 41, die zum Antreiben von Rädern verwendet wird, und durch einen Pfad zu dem Generator 70 übertragen.
Der Generator 70 erzeugt elektrische Leistung durch Rotationen, die durch die Antriebskraft von dem Verbrennungsmotor 10 verursacht werden, die über die Leistungsaufteilvorrichtung 60 übertragen wird. Die elektrische Leistung, die durch den Generator 70 erzeugt wird, über die elektrische Energieleitung 52 zu dem Wandler 30 zugeführt, um zum Laden der Batterie 20 oder zum Antreiben des Motors 80 verwendet zu werden.
Der Motor 80 wird durch die elektrische AC-Leistung gedreht, die von dem Wandler 30 zu der elektrischen Energieleitung 53 zugeführt wird. Die durch den Motor 80 erzeugte Antriebskraft wird über das Reduktionsgetriebe 62 zu der Achse 41 übertragen. Anders gesagt erzeugt der Motor 80 die Antriebskraft für das Fahrzeug aus der elektrischen Energie.
Wenn in einer Regenerationsbremsbetriebsart der Motor 80 gedreht wird, wenn die Räder 40a verzögert werden, wird eine elektromotorische Kraft (eine elektrische AC-Leistung), die an dem Motor 80 erzeugt wird, zu der elektrischen Energieleitung 53 zugeführt.
Die ECU 90 steuert den gesamten Betrieb der Instrumente und der Schaltkreise, die an dem Hybridfahrzeug 100 montiert sind, um zu gestatten, dass das Hybridfahrzeug 100 entsprechend den Anweisungen des Fahrers betrieben wird. Die ECU 90 besteht typischerweise aus einem Mikrocomputer beispielsweise zum Durchführen vorbestimmter Abfolgen und vorbestimmter Betriebe, die im Voraus programmiert werden.
Die Klimaanlage 110 weist einen (nicht gezeigten) Kühlmechanismus, der einen Kältezyklus einer allgemeinen Konfiguration mit einem Verdichterverdampfer beispielsweise zum Kühlen und Entfeuchten von Luft verwendet, die in das Fahrgastabteil zu blasen ist, wie auch einen Heizungsmechanismus 120 auf, der das Kühlwasser des Verbrennungsmotors 10 (im Folgenden einfach als „Verbrennungsmotorkühlwasser" bezeichnet) verwendet, um die in das Fahrgastabteil zu blasende Luft zu erwärmen. Hier können für die Klimaanlage 110 alle Kühlmechanismen, die nicht nur an Hybridfahrzeugen montiert sind, sondern an verschiedenen Arten von Fahrzeugen montiert sind, angewendet werden und wird eine genaue Beschreibung des Kühlmechanismus in Verbindung mit diesem Ausführungsbeispiel nicht angegeben. Ferner ist als Ausstattungskonfiguration des Heizungsmechanismus 110 ein herkömmlicher und bekannter Mechanismus anwendbar, der das Verbrennungsmotorkühlwasser verwendet.
Der Heizungsmechanismus 120 der Klimaanlage 110 weist ein Kühlwasserrohr 112, einen Heizkern 122 und eine Zirkulationspumpe 125 auf. Die Zirkulationspumpe 125 arbeitet unter der Steuerung durch die ECU 90. Die Zirkulationspumpe 125 wird betrieben, um zu gestatten, dass das Verbrennungsmotorkühlwasser über das Kühlwasserrohr 112 durch einen Pfad einschließlich des Heizkerns 122 zirkuliert wird. Wenn das Verbrennungsmotorkühlwasser durch den Heizkern 122 tritt, tritt ein Wärmeaustausch auf, um die in das Fahrgastabteil zu blasende Luft zu erwärmen. Auf diesem Weg verwendet die Klimaanlage 110 die thermische Energie des Verbrennungsmotorkühlwassers zum Erwärmen des inneren des Fahrgastabteils.
Mit der ECU 90 sind ein Sonnensensor 92, ein Außenlufttemperatursensor 94 und ein Raumtemperatursensor 96, die zum Erfassen der Umgebungsbedingungen verwendet werden, wie auch ein Wassertemperatursensor 98 verbunden, um die Temperatur Tw des Verbrennungsmotorkühlwassers (im Folgenden einfach als „Kühlwassertemperatur Tw" bezeichnet) zu messen. Ferner werden für die ECU 90 derartige Klimatisierungsbedingungen als Klimatisierungstemperatur in dem Fahrgastabteil (ein Klimatisierungstemperatureinstellpunkt) und eine Betriebsart (beispielsweise Heizen/Kühlen) der Klimaanlage vorgesehen.
Die in 1 gezeigte Konfiguration entspricht folgendermaßen der vorliegenden Erfindung. Der Verbrennungsmotor. Der Verbrennungsmotor 10 entspricht der „Brennkraftmaschine" der vorliegenden Erfindung, der Motor 80 entspricht dem „Elektromotor" der Erfindung, die Klimaanlage 110 entspricht der „Klimaanlage" der Erfindung und der Wassertemperatursensor 98 entspricht der „Wassertemperaturmesseinheit" der Erfindung. Ferner werden Steuerbetriebe entsprechend jeweils der „Wassertemperaturerhöhungseinrichtung", „Steuersolltemperatureinstelleinrichtung" und „Antriebskraftaufteilungsverhältnisbestimmungseinrichtung " durch die ECU 90 durchgeführt.
Wie vorstehend diskutiert ist, verwendet das Hybridfahrzeug 100 eine Kombination der Antriebskraft, die durch den Verbrennungsmotor 10 erzeugt wird, und der Antriebskraft, die durch den Motor 80 aus der elektrischen Energie erzeugt wird, um das Fahrzeug mit einer verbesserten Kraftstoffwirtschaftlichkeit anzutreiben.
Wenn das Hybridfahrzeug 100 unter Niedriglastbedingungen fährt, wenn beispielsweise das Fahrzeug startet, bei einer geringen Geschwindigkeit fährt oder eine leicht abfallende Fahrbahn herunterfährt, wird das Hybridfahrzeug 100 grundsätzlich durch die Antriebskraft von dem Motor 80 ohne Betreiben des Verbrennungsmotors betrieben, um einen Bereich zu vermeiden, in dem die Verbrennungsmotoreffizienz gering ist.
Unter normalen Fahrbedingungen wird die Antriebskraft, die von dem Verbrennungsmotor 10 abgegeben wird, durch eine Leistungsaufteilvorrichtung 60 in eine Antriebskraft für die Räder 40a und eine Antriebskraft zum Erzeugen von elektrischer Leistung durch den Generator 70 aufgeteilt. Die elektrische Leistung, die durch den Generator 70 erzeugt wird, wird zum Antreiben des Motors 80 verwendet. Demgemäß wird unter normalen Fahrbedingungen die Antriebskraft von dem Verbrennungsmotor 10 durch die Antriebskraft von dem Motor 80 unterstützt, um die Räder 40a anzutreiben. Die ECU 90 steuert das Leistungsaufteilverhältnis der Leistungsaufteilvorrichtung 60, nämlich das Verhältnis zwischen den jeweiligen Antriebskräften, die durch den Verbrennungsmotor 10 bzw. den Motor 80 zuzuführen sind (im Folgenden als „Antriebskraftaufteilungsverhältnis" bezeichnet), um die Gesamteffizienz zu maximieren.
Unter Vollgasbedingungen wird die elektrische Leistung, die von der Batterie zugeführt wird, zusätzlich zum Antreiben des Motors 80 verwendet, um die Antriebskraft für die Räder 40a weiter zu erhöhen.
Unter Verzögerungs- und Bremsbedingungen wird der Motor 80 durch die Räder 40a angetrieben, so dass dieser sich dreht und als elektrischer Generator dient. Die elektrische Leistung, die durch die regenerative Energieerzeugung des Motors 80 zurückgewonnen, wird über eine elektrische Energieleitung 53, den Wandler 30 und die elektrische Energieleitung 51 zum Laden der Batterie 20 zugeführt. Wenn ferner das Fahrzeug anhält, wird der Verbrennungsmotor 10 automatisch angehalten.
Wie vorstehend beschrieben ist, wird gemäß den Fahrbedingungen das Antriebskraftaufteilungsverhältnis zwischen dem Verbrennungsmotor 10 und dem Motor 80 bestimmt, um die Abgabeleistungsanforderung des gesamten Fahrzeugs zu erfüllen. Insbesondere bestimmt die ECU 90 das Antriebskraftaufteilungsverhältnis gemäß den Antriebsbedingungen unter Berücksichtigung der Effizienz des Verbrennungsmotors 10 hinsichtlich der Kraftstoffwirtschaftlichkeit.
Ferner stellt die ECU 90 auf der Grundlage der Ergebnisse der Erfassung durch die Sensoren 92, 94, 96, die zum Erfassen der Umgebungsbedingungen verwendet werden, und auf der Grundlage eines Klimatisierungseinstellpunkts Betriebsbedingungen der Klimaanlage 110 ein und steuert den Heizungsmechanismus 120 oder den Kühlmechanismus, um eine Klimatisierung durchzuführen, um dadurch den Innenraum des Fahrgastabteils auf dem Temperatureinstellpunkt zu halten.
Beim Heizen des Innenraums des Fahrgastabteils stellt die ECU 90 „eine voreingestellte Temperatur", die einer Temperatur des Verbrennungsmotorkühlwassers entspricht, die zum Heizen des Innenraums des Fahrgastabteils ist, auf einen Klimatisierungstemperatureinstellpunkt auf der Grundlage von beispielsweise Umgebungsbedingungen hinsichtlich der Außenlufttemperatur, des Betrags der Sonneneinstrahlung und der Temperatur des Fahrgastabteils und auf der Grundlage des Temperatureinstellpunkts ein. anders gesagt, wenn die Temperatur des Verbrennungsmotorkühlwassers niedriger als die voreingestellte Temperatur ist, die in das Fahrgastabteil zu blasende Luft nicht ausreichend erwärmt werden, und würde folglich bemerkt werden, dass die Heizungsfähigkeit unzureichend ist.
Zum Verhindern, dass sich eine derartige unzureichende Heizungsfähigkeit ergibt, wenn die Temperatur des Verbrennungsmotorkühlwassers gleich wie oder geringer als eine voreingestellte Temperatur ist und auch wenn der Verbrennungsmotorbetrieb zum Antreiben des Fahrzeugs unnötig ist, steuert die herkömmliche Konfiguration, die in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 09-233601 offenbart ist, den Verbrennungsmotor 10 durch Leerlaufen des Verbrennungsmotors 10 (lastfreier Betrieb), um die Temperatur des Verbrennungsmotorkühlwassers durch die durch den Verbrennungsmotor 10 erzeugte Wärme zu erhöhen.
2 stellt einen Verbrennungsmotorbetrieb eines herkömmlichen Systems und das Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Temperatur des Verbrennungsmotorkühlwassers dar.
Unter Bezugnahme auf 2 wird zu einem Zeitpunkt t0 ein Zündschalter eingeschaltet. Wie durch das Bezugszeichen 250 angedeutet ist, ist die Kühlwassertemperatur Tw zu diesem Zeitpunkt beträchtlich geringer als eine voreingestellte Temperatur Trf# zum Durchführen der erforderlichen Heizung durch die Klimaanlage, da hier angenommen wird, dass es beispielsweise Winter ist und die Außenlufttemperatur niedrig ist.
Wie bei dem herkömmlichen System wird beim Starten des Hybridfahrzeugs die Fahrzeugantriebskraft grundsätzlich durch den Motor 80 zugeführt, wie vorstehend diskutiert ist, während der Verbrennungsmotor 10 unter einer lastfreien Bedingung (Leerlaufbedingung) zum Erhöhen der Kühlwassertemperatur Tw betrieben wird, wie durch das Bezugszeichen 260 angedeutet wird. Genauer gesagt wird die Verbrennungsmotorabgabeleistungsanforderung Peg auf ein Niveau eingestellt, das nur einen Leerlaufbetrieb erfordert.
Abwärme von dem im Leerlauf befindlichen Verbrennungsmotor 10 verursacht, dass die Kühlwassertemperatur Tw graduell ansteigt, so dass sie die Temperatur Trf# zu dem Zeitpunkt t2 erreicht, wie durch das Bezugszeichen 250 angedeutet ist. Demgemäß wird die Verbrennungsmotorabgabeleistungsanforderung Peg zum Erhöhen der Kühlwassertemperatur Tw gleich null (Peg = 0). Zu diesem Zeitpunkt t2 und darauf wird eine Verbrennungsmotorabgabeanforderung gemäß den Fahrzeugbedingungen vorgenommen und kann in diesem Zustand ein intermittierender Verbrennungsmotorbetrieb durchgeführt werden. Zu dem Zeitpunkt t2 und darauf kann nämlich eine Kraftstoffwirtschaftlichkeitsverbesserung durch Hybridwirkungen zum ersten Mal erwartet werden.
Wie von den vorstehend Angegebenen ersichtlichen ist, benötigt das herkömmliche System eine lange Zeit, um die Kühlwassertemperatur Tw auf die voreingestellte Temperatur Trf# einzustellen (Zeitdauer zwischen t0 und t2 in 2), und wird demgemäß der Verbrennungsmotor 10 über eine lange Zeit im Leerlauf betrieben, was eine Verschlechterung der Leerkraftstoffwirtschaftlichkeit zur Folge hat.
Somit steuert das Hybridfahrzeug der vorliegenden Erfindung die Temperatur des Verbrennungsmotorkühlwassers, wie nachstehend diskutiert wird.
Die 3 und 4 zeigen die Einstellung von jeweiligen Aufteilungen der Antriebskraft, die durch den Verbrennungsmotor 10 und den Motor 80 zu übernehmen sind, zum Steuern der Temperatur des Verbrennungsmotorkühlwassers durch das Heizungssteuersystem der vorliegenden Erfindung.
Unter Bezugnahme auf 3 berücksichtigt grundsätzlich vom Standpunkt der Kraftstoffwirtschaftlichkeitsverbesserung die ECU 90 die Effizienz des Verbrennungsmotors 10, um das Verhältnis zwischen den jeweiligen Aufteilungen der Antriebskraft zu bestimmen, die von dem Verbrennungsmotor 10 und dem Motor 80 zu tragen sind (das Antriebskraftaufteilungsverhältnis). Um nämlich den Verbrennungsmotor 10 am effizientesten zu steuern, teilt die ECU 90 die gesamte Fahrzeugleistungsanforderung Prg in eine Verbrennungsmotorabgabeleistungsanforderung Peg0 und eine Motorabgabeleistungsanforderung Pmt0 auf. Dieser Betrieb durch die ECU 90 entspricht einer „Antriebskraftaufteilungsbestimmungseinrichtung" der vorliegenden Erfindung.
Dieses primäre Antriebskraftaufteilungsverhältnis auf der Grundlage des vorstehend erwähnten Standpunkts kann durch jedes bekannte Verfahren bestimmt werden. Beispielsweise kann eine Tabelle, die das Antriebskraftaufteilungsverhältnis in Korrelation mit einer erforderlichen Fahrzeugleistungsanforderung und von Bedingungen beispielsweise vorbereitet werden und in der ECU 90 zum Bestimmen des primären Antriebskraftaufteilungsverhältnisses bereitgestellt werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Verbrennungsmotorkühlwassertemperatur durch Korrigieren des Antriebskraftaufteilungsverhältnisses, das primär bestimmt wird, wie in Verbindung mit 3 beschrieben ist, gemäß den Anforderungen beim Steuern der Verbrennungsmotorkühlwassertemperatur gesteuert. Diese Korrektur wird vorgenommen, wenn die Kühlwassertemperatur Tw niedriger als die voreingestellte Temperatur Trf# des Verbrennungsmotorkühlwassers ist (Tw < Trf#). Anders gesagt wird die Korrektur vorgenommen, wenn die Temperatur des Verbrennungsmotorkühlwassers niedrig ist und somit eine ausreichende Heizungsfähigkeit nicht erzielt werden kann.
Unter Bezugnahme auf 4 bestimmt, wenn die Kühlwassertemperatur Tw niedriger als die voreingestellte Temperatur Trf# des Verbrennungsmotorkühlwassers ist, die ECU 90 eine Verbrennungsmotorabgabeleistungserhöhung Pht gemäß der Kühlwassertemperatur, um die Aufteilung der Antriebskraft, die durch den Verbrennungsmotor 10 zu erzeugen ist, zu erhöhen und entsprechend das primär bestimmte Antriebskraftaufteilungsverhältnis zu korrigieren. Somit wird die Verbrennungsmotorabgabeleistungsanforderung zu Peg (Peg = Peg0 + Pht) korrigiert und wird die Motorabgabeleistungsanforderung zu Pmt (Pmt = Pmt0 – Pht) korrigiert. Hier wird die Verbrennungsmotorabgabeleistungserhöhung Pht gemäß der Temperaturdifferenz zwischen einer Steuersolltemperatur Trf, die die voreingestellte Temperatur Trf# widerspiegelt, und der Kühlwassertemperatur Tw bestimmt, wie später genau angegeben wird.
Wenn die Kühlwassertemperatur Tw gleich wie oder höher als eine voreingestellte Temperatur Trf# ist (Tw ≥ Trf#), wird das Antriebskraftaufteilungsverhältnis, das in Verbindung mit 3 beschrieben ist, aufrechterhalten, so dass die Verbrennungsmotorabgabeleistungsanforderung auf Peg eingestellt wird (Peg = Peg0), und wird die Motorabgabeleistungsanforderung auf Pmt eingestellt (Pmt = Pmt0).
Um zu gestatten, dass die jeweiligen Abgaben von dem Verbrennungsmotor 10 und dem Motor 80 die gewünschten sind, stellt die ECU 90 jeweilige Anweisungswerte entsprechend der Verbrennungsmotorabgabeleistungsanforderung Peg und der Motorabgabeleistungsanforderung Pmt für den Verbrennungsmotor 10 und den Motor 80 bereit.
5 ist ein Ablaufdiagramm, das die Steuerung der Verbrennungsmotorkühlwassertemperatur des Hybridfahrzeugs durch das Heizungssteuersystem der vorliegenden Erfindung darstellt.
Unter Bezugnahme auf 5 ist die Steuerung der Verbrennungsmotorkühlwassertemperatur durch das Heizungssteuersystem der vorliegenden Erfindung als ein solches von Subroutinen vorgesehen, die durch die ECU 90 ausgeführt werden. Die Routine der Steuerung der Verbrennungsmotorkühlwassertemperatur wird beispielsweise als Reaktion auf einen Start des Fahrzeugs, insbesondere ein Einschalten des Zündschlüssels gestartet.
Die Routine der Steuerung der Verbrennungsmotorkühlwassertemperatur wird gestartet und dann werden der Sonnensensor 92, der Außentemperatursensor 94 und der Raumtemperatursensor 96 bezüglich der Umgebungsbedingungen des Betrags der Sonneneinstrahlung, der Außentemperatur und der Raumtemperatur eingelesen. Zusätzlich werden Klimatisierungsbedingungen, wie z. B. ein Klimatisierungstemperatureinstellpunkt und eine Betriebsart (Heizen/Kühlen) eingelesen (Schritt S100).
Aus den in Schritt S100 eingelesenen Umgebungsbedingungen und den Klimatisierungsbedingungen wird bestimmt, ob die Klimaanlage 110 die Heizung durchführen sollte oder nicht (Schritt S110). Wenn die Heizung durchzuführen ist, schreitet die Routine zu Schritt S120 weiter. Wenn die Betriebsart der Klimaanlage 110 auf den Heizbetrieb eingestellt werden kann (der Betrieb von ausschließlich der Heizung der Luft durch den Heizkern 122), kann die Bestimmung in Schritt 110 auf der Grundlage dieser Einstellung vorgenommen werden.
Wenn bestimmt wird, dass die Heizung in Schritt S110 durchzuführen ist, wird die voreingestellte Temperatur Trf# des Verbrennungsmotorkühlwassers, die zum Heizen notwendig ist, aus den Umgebungs- und Klimatisierungsbedingungen berechnet, die in Schritt S100 eingelesen werden (Schritt S120).
Beispielsweise kann diese voreingestellte Temperatur Tfr# als Funktion von Umgebungsbedingungen als Betrag des Sonnenscheins Ts, der Außenlufttemperatur Ta und der Raumtemperatur Tr bestimmt werden. Die bestimmte voreingestellte Temperatur kann nämlich Trf# sein (Trf# = f (Ts, Ta, Tr)).
Ferner erfasst der Wassertemperatursensor 98 (1) die Kühlwassertemperatur Tw zu diesem Zeitpunkt (Schritt S130). Dann wird die Steuersolltemperatur Trf berechnet, um die Temperaturdifferenz ΔTw# wiederzugeben (ΔTw# = Tw – Trf#), die durch die Differenz zwischen der Kühlwassertemperatur Tw, die in Schritt S130 gemessen wird, und der voreingestellten Temperatur Trf# definiert ist (Schritt S140).
Unter Bezugnahme auf 6 wird die Steuersolltemperatur Trf eingestellt, wenn die Temperaturdifferenz ΔTw# gleich wie oder kleiner als ein vorbestimmter Wert T1 (T1 > 0), auf einen Wert, der im Wesentlichen identisch mit der voreingestellten Temperatur Trf# ist. Wenn dagegen die Temperaturdifferenz ΔTw# größer als ein vorbestimmter Wert T1 ist, wird die Steuersolltemperatur Trf höher als die voreingestellte Temperatur Trf# eingestellt. Insbesondere wird der Erhöhungsbetrag der Steuersolltemperatur (nämlich Trf – Trf#) gemäß der Temperaturdifferenz ΔTw# eingestellt.
Unter erneuter Bezugnahme auf 5 wird die Steuersolltemperatur Trf, die in Schritt S140 eingestellt wird, verwendet, um eine Steuertemperaturabweichung ΔTw zu berechnen (ΔTw = Tw – Trf). Ferner wird gemäß der Steuertemperaturabweichung ΔTw der Verbrennungsmotorabgabeleistungsanstieg Pht berechnet, wie in 4 gezeigt ist (Schritt S150).
Dann wird der Verbrennungsmotorabgabeleistungsanstieg Pht, der in Schritt S150 berechnet wird, verwendet, um das Lastgleichgewicht zwischen dem Motor 80 und dem Verbrennungsmotor 10, nämlich das Antriebskraftaufteilungsverhältnis zu korrigieren, wie in Verbindung mit 4 beschrieben ist (Schritt S110).
Es ist anzumerken, dass die Verbrennungsmotorabgabeleistungsanforderung Peg0 und die Motorabgabeleistungsanforderung Pmt0, die unter Berücksichtigung der Effizienz des Verbrennungsmotors 10 bestimmt werden, geeignet durch ein Subroutinenprogramm getrennt von demjenigen eingestellt werden, das in 5 gezeigt ist.
Die Betriebe in den Schritten S120–S160 werden in vorbestimmten Zyklen gemäß der Bestimmung der Tatsache wiederholt, auf die Kühlwassertemperatur Tw höher als die voreingestellte Temperatur Trf# ist (Schritt S170), bis die Kühlwassertemperatur Tw die voreingestellte Temperatur Trf# erreicht.
Wenn die Kühlwassertemperatur Tw höher als die voreingestellte Temperatur Trf# wird, wird die Steuerroutine der Kühlwassertemperatur zur Heizung beendet.
Unter erneuter Bezugnahme auf 2 wird hinsichtlich des Hybridfahrzeugs 100 in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Erfindung in der Zeitdauer unmittelbar nach dem Start des Fahrzeugs (dem Zeitpunkt t0), in der die Steuertemperaturabweichung ΔTw groß ist, die Antriebskraftaufteilung, die von dem Verbrennungsmotor 10 zu tragen ist, vergrößert, wie in Verbindung mit 4 beschrieben ist. Demgemäß ist, wie durch das Bezugszeichen 261 angeordnet ist, die Verbrennungsmotorabgabeleistungsanforderung Peg größer als diejenige in dem Zustand, in dem der Verbrennungsmotor im Leerlauf betrieben wird (Bezugszeichen 260). Anders gesagt vergrößert sich die Wärmemenge, die von dem Verbrennungsmotor 10 erzeugt wird, und kann der Betrieb des Verbrennungsmotors 10 somit verändert werden, um zu gestatten, dass die Kühlwassertemperatur ansteigt.
Demgemäß steigt, wie durch das Bezugszeichen 251 angedeutet ist, die Kühlwassertemperatur Tw schneller an als in dem Zustand, in dem der Verbrennungsmotor 10 im Leerlauf ist (Bezugszeichen 250). Die Kühlwassertemperatur Tw erreichte nämlich die voreingestellte Temperatur Trf# zu dem Zeitpunkt t1 vor dem Zeitpunkt t2, an dem die Kühlwassertemperatur die voreingestellte Temperatur mit der herkömmlichen Konfiguration erreicht.
Da der Verbrennungsmotorabgabeleistungsanstieg Pht (4) sich verringert, wenn die Kühlwassertemperatur Tw ansteigt, verringert sich die Verbrennungsmotorabgabeleistungsanforderung Peg graduell, wie durch das Bezugszeichen 261 angedeutet ist. Zu dem Zeitpunkt t1 und darauf ist der Verbrennungsmotorabgabeleistungsanstieg Pht zum Erhöhen der Kühlwassertemperatur Tw0 (Pht = 0) und kann somit ein intermittierender Betrieb des Verbrennungsmotors durchgeführt werden.
Wenn die Verbrennungsmotorkühlwassertemperatur Tw, wie vorstehend diskutiert ist, die voreingestellte Temperatur Trf nicht erreicht, die notwendig zum Durchführen der gewünschten Heizung durch die Klimaanlage ist, kann das Heizungssteuersystem der vorliegenden Erfindung, das auf das Hybridfahrzeug angewendet wird, die Temperatur des Verbrennungsmotorskühlwassers durch Vergrößern der Aufteilung der Antriebskraft steuern, die durch den Verbrennungsmotor getragen werden soll. Auf diesem Weg kann die Verbrennungsmotorkühlwassertemperatur unter einer Niedertemperaturbedingung rasch erhöht werden, um sofort den intermittierenden Betrieb des Verbrennungsmotors 10 auszuführen, der durchgeführt werden kann, nachdem die Verbrennungsmotorkühlwassertemperatur die voreingestellte Temperatur erreicht, und kann somit die Kraftstoffwirtschaftlichkeit des Hybridfahrzeugs verbessert werden.
Wie ferner in Schritt S140 von 5 gezeigt ist, steuert das Heizungssteuersystem der vorliegenden Erfindung die Verbrennungsmotorkühlwassertemperatur, um die Temperaturdifferenz ΔTw# zwischen der Kühlwassertemperatur Tw und der voreingestellten Temperatur Trf# auf die Steuersolltemperatur Trf widerzuspiegeln, und um dadurch zu gestatten, dass die Kühlwassertemperatur Tw in rascher die voreingestellte Temperatur Trf# erreicht.
7 zeigt ein allgemeines Blockdiagramm, das die Steuerung der Verbrennungsmotorkühlwassertemperatur durch das Heizungssteuersystem der vorliegenden Erfindung einschließlich der Einstellung der Steuersolltemperatur darstellt.
Unter Bezugnahme auf 7 weist ein Verbrennungsmotorkühlwassertemperatursteuersystem 200 gemäß dem Ablaufdiagramm, das in 5 gezeigt ist, eine Wassertemperaturerhöhungssteuereinrichtung 205 und eine Solltemperaturkorrektureinrichtung 210 auf. Wie vorstehend beschrieben ist, ist die Steuerberechnung durch das Verbrennungsmotorkühlwassertemperatursteuersystem 200 im Voraus in der ECU 90 programmiert, so dass die Steuerung ausgeführt wird, wenn die Kühlwassertemperatur Tw niedriger als die voreingestellte Temperatur Trf# ist.
Die in 7 gezeigte Konfiguration hat die folgende Entsprechung mit derjenigen der vorliegenden Erfindung. Die Wassertemperaturerhöhungsteuereinrichtung 205 entspricht der „Wassertemperaturerhöhungseinrichtung" und die Solltemperaturkorrektur 210 entspricht der „Steuersolltemperatureinstelleinrichtung".
Gemäß der Steuertemperaturabweichung ΔTw (ΔTw = Tw – Trf) entsprechend der Temperaturdifferenz zwischen der Kühlwassertemperatur Tw und der Steuersolltemperatur Trf berechnet die Wassertemperaturerhöhungssteuereinrichtung 205 einen Verbrennungsmotorabgabeleistungsanstieg Pht (4). Die Verbrennungsmotorabgabe wird von der ursprünglichen Verbrennungsmotorabgabeleistungsanforderung Peg0 um einen Verbrennungsmotorabgabeleistungsanstieg Pht erhöht, wobei die von dem Verbrennungsmotor erzeugte Wärmemenge entsprechend erhöht wird und somit der Verbrennungsmotorbetrieb geändert werden kann, um zu gestatten, dass die Verbrennungsmotorkühlwassertemperatur ansteigt.
Die Wassertemperaturerhöhungssteuereinrichtung 205 kann durch ein Tabellennachschlagsystem ausgeführt werden, bei dem auf eine vorbestimmte Tabelle sequenziell Bezug genommen wird, weil die Tabelle die Korrelation zwischen der Steuertemperaturabweichung ΔTw und dem Verbrennungsmotorabgabeleistungsanstieg Pht eindimensional oder zweidimensional definiert. Alternativ kann die Steuereinrichtung eine Steuereinrichtung sein, die gut bekannte Steuerbetriebe als P-Betrieb (Proportional-Betrieb), I-Betrieb (Integrations-Betrieb) und D-Betrieb (Differentiations-Betrieb) in Kombination durchführt, oder eine Steuereinrichtung, die einem der bekannten Steuersysteme folgt.
Der Betrieb der Wassertemperaturerhöhungssteuereinrichtung 205 entspricht nämlich dem Schritt S150, der in 5 gezeigt ist. Gemäß der Steuerung der Verbrennungsmotorkühlwassertemperatur durch das Heizungssteuersystem der vorliegenden Erfindung ist der Verbrennungsmotorabgabeleistungsanstieg Pht variabel gemäß der Steuertemperaturabweichung ΔTw eingestellt. Somit kann die Kühlwassertemperatur Tw rasch die voreingestellte Temperatur Trf# erreichen und kann ein Überschwingen von der voreingestellten Temperatur Trf# verhindert werden. Die Kraftstoffwirtschaftlichkeit kann demgemäß ohne die übermäßige Erzeugung von Abwärme von dem Verbrennungsmotor 10 verbessert werden.
Die Verbrennungsmotorkühlwassertemperatur Tw erhöht sich gemäß der Verbrennungsmotorabgabeleistungsanforderung Peg, die die Summe der ursprünglichen Verbrennungsmotorabgabeleistungsanforderung Peg0 (3) und des Verbrennungsmotorsabgabeleistungsanstiegs Pht ist.
Die Solltemperaturkorrektureinrichtung 210 stellt die Steuersolltemperatur Trf gemäß der Kühlwassertemperatur Tw ein, so dass die voreingestellte Trf#, die zum Heizen durch die Klimaanlage 110 notwendig ist, auf die Solltemperatur wiedergegeben wird. Der Betrieb der Solltemperaturkorrektureinrichtung 210 entspricht nämlich dem Schritt S140, der in 5 gezeigt ist. Wenn die Temperaturdifferenz ΔTw#, die durch die Differenz zwischen der voreingestellten Temperatur Trf# und der Kühlwassertemperatur Tw definiert wird, wie aus 6 ersichtlich ist, kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, verwendet die Solltemperaturkorrektureinrichtung 210 die voreingestellte Temperatur Trf# als Steuersolltemperatur Trf. Wenn die Temperaturdifferenz ΔTw# größer als der vorbestimmte Wert ist, stellt die Solltemperaturkorrektureinrichtung 210 die Steuersolltemperatur Trf höher als die voreingestellte Temperatur Trf# ein.
Dann ist, wie durch das Bezugszeichen 255 in 2 angedeutet ist, in einem Bereich, in dem die Kühlwassertemperatur Tw niedrig ist (beispielsweise unmittelbar nach dem Zeitpunkt t0), die Steuertemperaturabweichung ΔTw größer als die vorstehend beschriebene Temperaturdifferenz ΔTw#. Somit kann im Vergleich mit der Konfiguration, durch die die voreingestellte Temperatur Trf# zu jederzeit als Steuersolltemperatur des Verbrennungsmotorkühlwassersteuersystems 200 verwendet wird, die vorliegende Konfiguration rascher die Kühlwassertemperatur Tw erhöhen, da die Verbrennungsmotorabgabeleistungsanforderung und die Verbrennungsmotorabwärme erhöht werden.
Wenn die Kühlwassertemperatur Tw die voreingestellte Temperatur Trf# erreicht, wird eine ISC (Leerlaufdrehzahlsteuerung) gestartet, die eine automatische Steuerung zum Aufrechterhalten der Verbrennungsmotorleerlaufdrehzahl auf einem stabilen Sollwert ist. Der Start der ISC gibt an, dass der Fahrzeugzustand einen stationären Zustand erreicht. Beispielsweise wird eine OBD (Fahrzeuginterne Diagnose), die gesetzlich in den Vereinigten Staaten erforderlich ist, als Reaktion auf den Start der ISC gestartet.
Das vorstehend diskutierte Steuersystem korrigiert die Steuersolltemperatur gemäß der Kühlwassertemperatur. Daher kann auch in einem derartigen Fall, in dem ein intermittierender Betrieb von kurzer Dauer, während dem jedes herkömmliche System die Kühlwassertemperatur nicht ausreichend erhöhen kann, wiederholt durchgeführt wird, die vorliegende Erfindung die Kühlwassertemperatur rasch erhöhen. Demgemäß kann die Kraftstoffwirtschaftlichkeit verbessert werden und kann die Gelegenheit zur Überprüfung durch die OBD vergrößert werden.
Das Steuersystem, wie in 7 gezeigt ist, mit dem die Steuersolltemperatur gemäß der Kühlwassertemperatur korrigiert wird, ist nicht nur auf Hybridfahrzeuge sondern auch auf AT-Fahrzeuge (Automatikgetriebefahrzeuge) und CVT-Fahrzeuge (Fahrzeuge mit stufenlosem Getriebe) anwendbar, die beispielsweise allgemein verwendete Automobile (Fahrzeuge) sind, die nur einen Verbrennungsmotor als Antriebsleistungsquelle haben.
Wie in 8 gezeigt ist, benötigen derartige Fahrzeuge als AT-Fahrzeuge und CVT-Fahrzeuge eine Verbrennungsmotorabgabeleistung entsprechend der Fahrzeugleistungsanforderung, die zum Betreiben des Fahrzeugs notwendig ist. In diesem Fall gibt es an einer Kurve 300 mit gleicher Leistung eine Vielzahl von Betriebspunkten des Verbrennungsmotors, an dem die gleiche Verbrennungsmotorabgabeleistung erhalten werden kann.
Beispielsweise sind ein Betriebspunkt 310, an dem die Verbrennungsmotordrehzahl gleich M0 ist und das Verbrennungsmotordrehmoment gleich Tr0 ist, und ein Betriebspunkt 320, an dem die Verbrennungsmotordrehzahl gleich N0# ist und das Verbrennungsmotordrehmoment gleich Tr0# ist, an der gleichen Kurve 300 mit gleicher Leistung vorhanden. Daher stellen die beiden Betriebspunkte 310, 320 im Wesentlichen die gleiche Verbrennungsmotorabgabeleistung bereit.
Der Betriebspunkt 310 ist ein Punkt, an dem die effizienteste Steuerung des Verbrennungsmotors ausgeführt wird, wie es durch das primäre Antriebskraftaufteilungsverhältnis für das Hybridfahrzeug ausgeführt wird. Bei dem Betriebspunkt 320 kann die Verbrennungsmotorabgabeleistung, die im Wesentlichen die gleiche wie diejenige des Betriebspunkts 310 ist, erhalten werden und ist die Verbrennungsmotordrehzahl um ΔN höher (ΔN = N0# – N0) im Vergleich mit dem Betriebspunkt 310. Daher kann der Betriebspunkt von 310 zu 320 verändert werden, um die Reibungswärme aus den Rotationen des Verbrennungsmotors zu erhöhen und dadurch die Wärmemenge zu vergrößern, die durch den Verbrennungsmotor erzeugt wird. Anders gesagt kann der Betrieb des Verbrennungsmotors geändert werden um zu gestatten, dass die Temperatur des Verbrennungsmotorkühlwassers ansteigt.
Durch die in 7 gezeigte Wassertemperaturanstiegssteuereinrichtung 205 wird der Betrag des Anstiegs ΔN der Verbrennungsmotordrehzahl, der durch Ändern des Betriebspunkts verursacht werden soll, gemäß der Steuertemperaturabweichung ΔTg berechnet, und wird gemäß dem berechneten ΔN der Betriebspunkt 320 nach Änderung bestimmt. Somit kann der Betrag des Anstiegs der Wärme, die durch den Verbrennungsmotor erzeugt wird, der durch die Änderung des Betriebspunkts verursacht wird, variabel gemäß der Steuertemperaturabweichung ΔTw eingestellt werden.
Genauer gesagt kann die ECU 90 programmiert werden, um zu gestatten, dass die in 7 gezeigte Wassertemperaturanstiegssteuereinrichtung 205 den vorstehend diskutierten Steuerbetrieb ausführt, und kann demgemäß die Verbrennungsmotorkühlwassertemperatursteuerung durch das Heizungssteuersystem der vorliegenden Erfindung auf allgemein verwendete Automobile (beispielsweise AT-Fahrzeuge und CVT-Fahrzeuge) zusätzlich zu den Hybridfahrzeugen angewendet werden. Die Temperatur des Verbrennungsmotorkühlwassers kann nämlich wie bei der Steuerung für das Hybridfahrzeug gesteuert werden, wie in 7 gezeigt ist, um die Verbrennungsmotorkühlwassertemperatur auf eine voreingestellte Temperatur rasch zu erhöhen.
Obwohl die vorliegende Erfindung beschrieben und dargestellt wurde, ist klar verständlich, dass diese nur den Zweck der Darstellung hat und ein Beispiel ist und nicht zur Beschränkung herangezogen werden soll, wobei der Grundgedanke und der Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung nur durch die beigefügten Ansprüche beschränkt ist.
Industrielle Anwendbarkeit
Die vorliegende Erfindung ist auf Fahrzeuge mit einer Klimaanlage anwendbar, die thermische Energie verwendet, die vom Kühlwasser einer Brennkraftmaschine zum Heizen bezogen wird.
Zusammenfassung
Ein Hybridfahrzeug (100) kann unter Verwendung von beiden der jeweiligen Antriebskräfte von einem Verbrennungsmotor (10) und einem Motor (80) betrieben werden. Ein Heizungsmechanismus (120) einer Klimaanlage (110) verwendet thermische Energie vom Kühlwasser des Verbrennungsmotors (10), um den Innenraum eines Fahrgastabteils zu heizen. Eine ECU (90) berücksichtigt eine Verbrennungsmotoreffizienz im Hinblick auf eine Kraftstoffwirtschaftlichkeitsverbesserung, um primär das Antriebskraftaufteilungsverhältnis zwischen dem Verbrennungsmotor (10) und dem Motor (80) zu bestimmen. Ferner berechnet die ECU (90) eine voreingestellte Temperatur entsprechend einer Kühlwassertemperatur, die für die gewünschte Heizung notwendig ist, wie auch eine Steuersolltemperatur, in der die voreingestellte Temperatur wiedergegeben ist, und korrigiert das primär bestimmte Antriebkraftaufteilungsverhältnis, um die Aufteilung der Antriebskraft des Verbrennungsmotors um einen Betrag gemäß einer Abweichung zwischen der Kühlwassertemperatur (Tw), die durch einen Wassertemperatursensor (98) gemessen wird, und der Steuersolltemperatur zu erhöhen. Die Heizleistung kann somit rasch ohne Verschlechterung der Kraftstoffwirtschaftlichkeit sichergestellt werden.

Claims

Heizungssteuersystem für ein Fahrzeug (100), das eine Brennkraftmaschine (10) hat, die eine Antriebskraft des Fahrzeugs aus thermischer Energie erzeugt, die durch Verbrennen von Kraftstoff erzeugt wird, mit: einer Klimaanlage (110), die die thermische Energie verwendet, die von dem Kühlwasser der Brennkraftmaschine bezogen wird; einer Wassertemperaturmesseinheit (98), die die Temperatur des Kühlwassers misst; einer Steuersolltemperatureinstelleinrichtung (210) zum Einstellen einer Steuersolltemperatur (Trf) des Kühlwassers auf der Grundlage einer voreingestellten Temperatur (Trf#) entsprechend einer Temperatur des Kühlwassers, die notwendig ist, um die Heizung durch die Klimaanlage durchzuführen, und auf der Grundlage einer Kühlwassertemperatur (Tw), die durch die Wassertemperaturmesseinheit gemessen wird; und einer Wassertemperaturerhöhungseinrichtung (205), um dann, wenn die Kühlwassertemperatur niedriger als die voreingestellte Temperatur ist, den Betrieb der Brennkraftmaschine zu verändern, um zu gestatten, dass eine Wärmemenge, die durch die Brennkraftmaschine erzeugt wird, ansteigt, nämlich gemäß einer Abweichung (ΔTw) zwischen der Steuersolltemperatur und der Kühlwassertemperatur, wobei die Steuersolltemperatureinstelleinrichtung die Steuersolltemperatur auf die voreingestellte Temperatur einstellt, wenn eine Temperaturdifferenz (ΔTw#) zwischen der voreingestellten Temperatur und der Kühlwassertemperatur höchstens ein vorbestimmter Wert ist, und die Steuersolltemperatur höher als die voreingestellte Temperatur einstellt, wenn die Temperaturdifferenz größer als der vorbestimmte Wert ist.
Heizungssteuersystem für das Fahrzeug gemäß Anspruch 1 wobei die Steuersolltemperatureinstelleinrichtung (210) eine Differenz zwischen der voreingestellten Temperatur (Trf#) und der Steuersolltemperatur (Trf) gemäß der Temperaturdifferenz (ΔTw#) zwischen der voreingestellten Temperatur und der Kühlwassertemperatur (Tw) einstellt,
Heizungssteuersystem für das Fahrzeug gemäß Anspruch 1, wobei das Fahrzeug (100) ferner einen Elektromotor (80) hat, der eine Antriebskraft des Fahrzeugs aus elektrischer Energie erzeugt, und wenn die Kühlwassertemperatur (Tw) niedriger als die voreingestellte Temperatur (Trf#) ist, die Wassertemperaturerhöhungseinrichtung ein Antriebskraftaufteilungsverhältnis (Peg, Pmt), das ein Verhältnis zwischen jeweiligen Aufteilungen ist, die durch die Brennkraftmaschine (10) und den Elektromotor zu erzeugen sind, der Antriebskraft (Prg) bestimmt, die von dem Fahrzeug im Ganzen angefordert wird, wobei die Abweichung (ΔTw) in dem Verhältnis wiedergegeben wird.
Heizungsteuersystem für das Fahrzeug gemäß Anspruch 3, ferner mit einer Antriebskraftaufteilungsbestimmungseinrichtung (90) zum primären Bestimmen des Antriebskraftaufteilungsverhältnisses (Peg0, Pmt0) unter Berücksichtigung der Effizienz der Brennkraftmaschine (10), wobei die Wassertemperaturerhöhungseinrichtung (205) dann, wenn die Kühlwassertemperatur (Tw) niedriger als die voreingestellte Temperatur (Trf#) ist, das Verhältnis der Aufteilung (Peg), die durch die Brennkraftmaschine zu erzeugen ist, um einen Betrag (Pht) gemäß der Abweichung (ΔTw) erhöht.
Heizungssteuersystem für das Fahrzeug gemäß Anspruch 1, wobei wenn die Kühlwassertemperatur (Tw) niedriger als die Steuersolltemperatur (Trf) ist, die Wassertemperaturerhöhungseinrichtung (205) den Betriebspunkt (310, 320) der Brennkraftmaschine gemäß der Abweichung (ΔTw) verändert, um das vom Verbrennungsmotor erzeugte Drehmoment zu verringern, während sich die Drehzahl der Brennkraftmaschine innerhalb eines Bereichs (300) erhöht, in dem die Abgabeleistung der Brennkraftmaschine (10) im Wesentlichen gleich bleibt.