DE112011103152B4

DE112011103152B4 - Vorrichtung zur Leistungsregelung für einen Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE112011103152B4
Application number: DE112011103152.1T
Authority: DE
Inventors: Hayato IINO
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 2010-09-21
Filing date: 2011-08-17
Publication date: 2019-10-24
Anticipated expiration: 2031-08-18
Also published as: CN103118917A; JP5483019B2; DE112011103152T5; US9359970B2; JP2012066623A; DE112011103152T8; CN103118917B; US20130191007A1; WO2012039215A1

Abstract

Vorrichtung zur Leistungsregelung (13) für einen Verbrennungsmotor (3), der in einem elektrisch betriebenen Fahrzeug (1) montiert ist, welches ein Hybridfahrzeug des seriellen Typs ist, mit:
einem Stromgenerator (4), der von dem Verbrennungsmotor (3) angetrieben wird,
einer Antriebsbatterie (5), die von dem Stromgenerator (4) erzeugte Energie speichern kann und einen SOC-Wert eines Stromspeicherzustands erfassen kann, und
einem Antriebsmotor (6), der ein Fahrzeug (1) mithilfe der von dem Stromgenerator (4) erzeugten Energie oder der in der Antriebsbatterie (5) gespeicherten Energie antreiben kann, und Regeln einer Leistung des Verbrennungsmotors (3) zu einer Zeit der Stromerzeugung des Stromgenerators (4),
wobei die Vorrichtung zur Leistungsregelung (13) einen Motorleistungs-Ermittlungswert (β) festsetzt, der einer Grenze entspricht, an welcher ein Betriebszustand des Verbrennungsmotors (3) vom stöchiometrischen Betrieb in den angereicherten Betrieb wechselt,
eine tatsächliche Antriebsmotorleistung (PWR1) berechnet, die auf einem von einem Fahrer betätigten Beschleunigungsöffnungsgrad basiert,
eine Batterieanforderungsleistung (PWR2) als eine angeforderte Energie zum Erzielen eines SOC-Sollwertes berechnet, die auf einem erfassten SOC-Wert der Antriebsbatterie (5) basiert, und
wobei die Vorrichtung zur Leistungsregelung (13) in dem Fall, dass der erfasste SOC-Wert, der ein unterer Grenzwert in einem gebräuchlichen Bereich der Antriebsbatterie (5) ist, gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert (α) ist,
dann, wenn das Ergebnis einer Addition der berechneten tatsächlichen Antriebsmotorleistung (PWR1) und der berechneten Batterieanforderungsenergie (PWR2) gleich oder kleiner als der Motorleistungs-Ermittlungswert (β) ist, eine Leistung des Verbrennungsmotors (3) mit dem Ergebnis der Addition der berechneten tatsächlichen Antriebsmotorleistung (PWR1) und der berechneten Batterieanforderungsenergie (PWR2), die als Soll-Leistung gesetzt wird, regelt, und
dann, wenn das Ergebnis einer Addition der berechneten tatsächlichen Antriebsmotorleistung (PWR1) und der berechneten Batterieanforderungsenergie (PWR2) über dem Motorleistungs-Ermittlungswert (β) ist, die Leistung des Verbrennungsmotors (3) auf einen Wert begrenzt, der gleich oder kleiner als der Motorleistungs-Ermittlungswert (β) ist, und
wobei die Vorrichtung zur Leistungsregelung (13) in dem Fall, dass der erfasste SOC-Wert kleiner als der vorbestimmte Wert (α) ist, eine Leistung des Verbrennungsmotors (3) mit dem Ergebnis der Addition der berechneten tatsächlichen Antriebsmotorleistung (PWR1) und der berechneten Batterieanforderungsenergie (PWR2), die als Soll-Leistung gesetzt wird, regelt und keine Begrenzung vorgenommen wird.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Leistungsregelung für einen Verbrennungsmotor, wobei die Vorrichtung zur Leistungsregelung eine Leistung des Verbrennungsmotors zu einer Zeit der Stromerzeugung eines Stromgenerators, der von dem in einem Fahrzeug montierten Verbrennungsmotor angetrieben wird, regelt.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
In Bezug auf das Fahrzeug wurde in den letzten Jahren ein Hybridfahrzeug als ein elektrisch betriebenes Fahrzeug zum Zweck der Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs vorgeschlagen und in die Praxis umgesetzt. Hybridfahrzeuge sind in Hybridfahrzeuge vom seriellen Typ, die als Mittel zur Erzeugung elektrischer Energie durch einen Verbrennungsmotor, um das Fahrzeug durch einen Stromgenerator (Motor) mit dem elektrischen Strom anzutreiben, bestehen, und Hybridfahrzeuge vom parallelen Typ, die Antriebsräder durch einen Verbrennungsmotor und einen Stromgenerator drehen, unterteilt.
Bei Hybridfahrzeugen vom seriellen Typ ist es möglich, in einer Region zu fahren, in der ein Verbrennungswirkungsgrad des Verbrennungsmotors hoch ist, da der Verbrennungsmotor nicht mit Antriebsrädern gekoppelt ist.
Eine Regelvorrichtung für einen elektrischen fahrzeugmotorangetriebenen Generator nach Patentliteratur 1 regelt ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis eines Verbrennungsmotors entsprechend einer Schwankung der erzeugten Energie, die auf der Basis einer erfassten erzeugten Energie erhalten wird, damit eine durchschnittlich erzeugte Energie einer Magergrenze näher kommt, wenn die durchschnittliche erzeugte Energie nahe einem vorbestimmten Sollwert liegt.
Ein Hybridfahrzeug nach Patentliteratur 2, das eine Drehmomentschwankung erfasst und Luft-Kraftstoff-Verhältnisregelung durchführt, regelt ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis eines Verbrennungsmotors auf der Basis eines Schwankungsbetrags einer erzeugten Energie eines Stromgenerators in einem quasinormalen Betriebszustand, in dem eine Schwankung einer Betriebsbedingung des Verbrennungsmotors so groß wie ein vorbestimmter Betrag oder kleiner ist.
LISTE DER ANGEFÜHRTEN DOKUMENTE
PATENTLITERATUR

Patentliteratur 1: Japanisches Patent Nr. 3289361
Patentliteratur 2: Japanische Patent-Auslegeschrift Nr. 2004-156505
Patentliteratur 3: DE 2008 0 10 103 A1
Patentliteratur 4: DE 41 33 013 A

KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
TECHNISCHE AUFGABE
In einem Hybridfahrzeug vom seriellen Typ erfolgt der Antrieb aber zu einer Zeit des hochintensiven Betriebs eines Verbrennungsmotors in einer angereicherten Region mit einem schlechten Wirkungsgrad, was eine Verschlechterung des Kraftstoffverbrauchs und eine Verschlechterung des Abgases verursacht.
Ferner ist das Hybridfahrzeug vom seriellen Typ so gestaltet, dass der Verbrennungsmotor läuft, um eine Energie sicherzustellen, die gleich einer Erzeugungsleistung eines Stromgenerators ist, um eine Verschlechterung eines Ladezustands/einer verbleibenden Batteriekapazität (im Folgenden als „LZ“-(Ladezustands-) Wert oder „SOC“-(State of Charge-) Wert bezeichnet) zu verhüten, der ein energiespeichernder Zustand ist. Ferner, um den LZ-Wert zu einem arbiträren LZ-Sollwert zu machen, treibt der Verbrennungsmotor an, wenn der LZ-Wert kleiner als der LZ-Sollwert ist, um eine Leistung sicherzustellen, die so groß wie die Erzeugungsleistung des Stromgenerators oder größer als sie ist, so dass der LZ-Wert wiederhergestellt werden kann.
Aber wenn die Erzeugungsleistung des Stromgenerators größer als ein durch Betrieb in einer stöchiometrischen Region des Verbrennungsmotors abgedeckter Wert ist, erfolgt der Betrieb notwendigerweise in einer angereicherten Region und es besteht die Unannehmlichkeit, dass eine Verschlechterung des Kraftstoffverbrauchs und eine Verschlechterung des Abgases verursacht werden.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zur Leistungsregelung für einen Verbrennungsmotor bereitzustellen, die die Chancen des Betriebs des Verbrennungsmotors in einer angereicherten Region verringern, um den Betriebswirkungsgrad und den effizienten Kraftstoffverbrauch zu verbessern und eine Verschlechterung des Abgases zu verhüten.
LÖSUNG DER AUFGABE
Eine Vorrichtung zur Leistungsregelung für einen Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zur Leistungsregelung für einen Verbrennungsmotor, der in einem elektrisch betriebenen Fahrzeug montiert ist, mit: einem Stromgenerator, der von dem Verbrennungsmotor angetrieben wird, einer Antriebsbatterie, die von dem Stromgenerator erzeugte Energie speichern kann und einen LZ-Wert eines Energiespeicherzustands erfassen kann, und einem Antriebsmotor, der das Fahrzeug mithilfe der von dem Stromgenerator erzeugten Energie oder der in der Antriebsbatterie gespeicherten Energie antreiben kann, und Regeln einer Leistung des Verbrennungsmotors zu einer Zeit der Stromerzeugung des Stromgenerators, wobei die Vorrichtung zur Leistungsregelung einen Motorleistungs-Ermittlungswert festsetzt, der einer Grenze entspricht, an welcher ein Betriebszustand des Verbrennungsmotors vom stöchiometrischen Betrieb in den angereicherten Betrieb wechselt, und eine Leistung des Verbrennungsmotors entsprechend dem erfassten LZ-Wert der Antriebsbatterie auf einen Wert begrenzt, der so groß wie der Motorleistungs-Ermittlungswert oder kleiner ist.
Ferner ist die Vorrichtung zur Leistungsregelung für den Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden Erfindung auch dadurch gekennzeichnet, dass, wenn der erfasste LZ-Wert so groß wie oder größer als ein vorbestimmter Wert ist, der ein unterer Grenzwert in einem gemeinsamen Bereich der Antriebsbatterie ist, die Leistung des Verbrennungsmotors auf einen Wert begrenzt wird, der so groß wie der Motorleistungs-Ermittlungswert oder kleiner ist. Die Vorrichtung zur Leistungsregelung für den Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden Erfindung ist ferner dadurch gekennzeichnet, dass, wenn der erfasste LZ-Wert kleiner als der vorbestimmte Wert ist, eine Begrenzung ausgelöst wird, um die Leistung des Verbrennungsmotors so groß wie den Motorleistungs-Ermittlungswert oder kleiner zu machen.
Ferner ist die Vorrichtung zur Leistungsregelung für den Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden Erfindung auch dadurch gekennzeichnet, dass die mit Energieerzeugung assoziierte Leistung des Verbrennungsmotors durch Addieren einer tatsächlichen Antriebsmotorleistung, die auf Basis eines von einem Fahrer betätigten Beschleunigungsöffnungsgrads berechnet wird, und einer Batterieanforderungsleistung, die auf der Basis des erfassten LZ-Werts der Antriebsbatterie berechnet wird, erhalten wird und, wenn die Leistung des Verbrennungsmotors so groß wie der Motorleistungs-Ermittlungswert oder kleiner ist, ungeachtet eines Größenverhältnisses zwischen dem erfassten LZ-Wert und dem vorbestimmten Wert kein Begrenzen erfolgt, um die Leistung des Verbrennungsmotors so groß wie den Motorleistungs-Ermittlungswert oder kleiner zu machen.
VORTEILHAFTE WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
Gemäß der vorliegenden Erfindung können die Chancen des Betriebs eines Verbrennungsmotors in einer angereicherten Region verringert werden und es ist möglich, einen Betriebswirkungsgrad und einen effizienten Kraftstoffverbrauch zu verbessern und die Verschlechterung des Abgases zu verhüten.
Figurenliste

[1] 1 ist eine Darstellung, die eine Systemkonfiguration eines Hybridfahrzeugs des seriellen Typs gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt,
[2] 2 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Vorrichtung zur Leistungsregelung ist, die eine erzeugte Energie bestimmt,
[3] 3 ist eine Darstellung, die ein Beispiel für ein Diagramm zum Erhalten einer Antriebsdrehmomentanweisung anhand einer Fahrzeuggeschwindigkeit zeigt,
[4] 4 ist eine Darstellung, die ein Beispiel für ein Diagramm zum Erhalten einer tatsächlichen Antriebsmotorleistung anhand eines Beschleunigungsvorrichtungsöffnungsgrads zeigt,
[5] 5 ist ein Zeitdiagramm der Leistungsregelung eines Verbrennungsmotors in der ersten Ausführungsform,
[6] 6 ist ein Flussdiagramm der Leistungsregelung des Verbrennungsmotors in der ersten Ausführungsform und
[7] 7 ist ein Zeitdiagramm der Leistungsregelung eines Verbrennungsmotors in einer zweiten Ausführungsform.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die angehängten Zeichnungen beschrieben.
(Erste Ausführungsform)
Eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf 1 bis 6 beschrieben. 1 ist eine Darstellung, die eine Systemkonfiguration eines Hybridfahrzeugs des seriellen Typs gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. Bezugszeichen 1 zeigt ein Hybridfahrzeug des seriellen Typs (im Folgenden als „Hybridfahrzeug“ bezeichnet) an, das ein elektrisch betriebenes Fahrzeug ist, Bezugszeichen 2L zeigt ein linkes Antriebsrad an und Bezugszeichen 2R zeigt ein rechtes Antriebsrad an.
In das Hybridfahrzeug 1 ist ein Verbrennungsmotor 3, ein von dem Verbrennungsmotor 3 angetriebener Stromgenerator 4, eine Antriebsbatterie 5, die von dem Stromgenerator 4 erzeugte Energie speichern kann und einen LZ-Wert eines Energiespeicherzustands erfassen kann, und ein Antriebsmotor 6, der das Fahrzeug 1 unter Verwendung der von dem Stromgenerator 4 erzeugten Energie oder der in der Antriebsbatterie 5 gespeicherten Energie antreiben kann, eingebaut.
Der Verbrennungsmotor 3 hat eine Motorsteuervorrichtung 7, die eine Kraftstoffeinspritzmenge, eine Zündverstellung oder dergleichen zum Steuern eines Verbrennungszustands in den stöchiometrischen Betrieb oder den angereicherten Betrieb steuert. Die Motorsteuervorrichtung 7 führt eine Rückkopplungsregelung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Verbrennungsmotors 3 durch Verwendung eines Abgassensors 8 durch, sie führt ferner eine Kraftstoffeinspritzregelung durch, bei der eine angemessene Kraftstoffmenge im Verhältnis zu einer erfassten Ansaugluftmenge zugeführt wird, und führt verschiedene bekannte Korrekturregelungen auf der Basis einer Motortemperatur (Kühlwassertemperatur) oder dergleichen durch.
Der Stromgenerator 4, der Antriebsmotor 6 und die Motorsteuervorrichtung 7 kommunizieren mit einer Antriebssteuereinheit 9 als Leistungsansteuereinrichtung. Die Antriebssteuereinheit 9 kommuniziert mit der Antriebsbatterie 5, um den LZ-Wert einzugeben, und kommuniziert mit einem Beschleunigungssensor 10, der einen Beschleunigungsvorrichtungsöffnungsgrad erfasst, und mit einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 11, der die Fahrzeuggeschwindigkeit erfasst. Dann gibt die Antriebssteuereinheit 9 eine Verbrennungsmotorsteueranweisung (PWR3) aus, um dadurch den Verbrennungsmotor 3 anzusteuern, gibt eine Energieerzeugungsdrehmomentanweisung aus, um dadurch den Stromgenerator 4 anzusteuern, und gibt eine Antriebsdrehmomentanweisung aus, um dadurch den Antriebsmotor 6 anzusteuern.
Ferner ist eine weitere elektrische Last 12 zwischen den Stromgenerator 4 und die Antriebsbatterie 5 zwischengeschaltet.
Ferner ist in das Hybridfahrzeug 1, wie in 2 gezeigt, eine Vorrichtung zur Leistungsregelung 13 eingebaut, die die Antriebssteuereinheit 9 aufweist und eine Leistung des Verbrennungsmotors zur Zeit der Energieerzeugung des Stromgenerators 4 regelt, um eine erzeugte Energie zu bestimmen.
Die Vorrichtung zur Leistungsregelung 13 hat, wie in 2 gezeigt, eine Antriebsdrehmomentberechnungseinheit 14, eine Einheit 15 zur Berechnung der tatsächlichen Leistung des Antriebsmotors, eine LZ-Wert-Vergleichseinheit 17, eine LZ-Abweichungsberechnungseinheit 18, eine Batterieanforderungsenergie-Berechnungseinheit 19, eine Leistungsvergleichseinheit 20, eine Stromerzeugungsanforderungseinheit 21 und eine Stromerzeugungssteuereinheit 22. Die Antriebsdrehmomentberechnungseinheit 14, die mit dem Beschleunigungssensor 10 und dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 11 kommuniziert, berechnet die Antriebsdrehmomentanweisung und gibt die Antriebsdrehmomentanweisung an den Antriebsmotor 6 aus. Die Einheit 15 zur Berechnung der tatsächlichen Leistung des Antriebsmotors, die mit der Antriebsdrehmomentberechnungseinheit 14 kommuniziert, berechnet eine tatsächliche Antriebsmotorleistung (PWR1). Die LZ-Wert-Vergleichseinheit 17, die mit der Antriebsbatterie 5 und einer LZ-Sollwerteinstelleinheit 16 kommuniziert, vergleicht einen LZ-Wert von der Antriebsbatterie 5 und einen LZ-Sollwert aus der LZ-Sollwerteinstelleinheit 16 miteinander. Die LZ-Abweichungsberechnungseinheit 18, die mit der LZ-Wert-Vergleichseinheit 18 kommuniziert, berechnet eine Abweichung zwischen dem LZ-Wert und dem LZ-Sollwert. Die Batterieanforderungsenergie-Berechnungseinheit 19, die mit der LZ-Abweichungsberechnungseinheit 18 kommuniziert, berechnet eine Batterieanforderungsenergie (PWR2). Die Leistungsvergleichseinheit 20, die mit der Batterieanforderungsenergie-Berechnungseinheit 19 und der Einheit 15 zur Berechnung der tatsächlichen Leistung des Antriebsmotors kommuniziert, vergleicht die Batterieanforderungsenergie (PWR2) und die tatsächliche Antriebsmotorleistung (PWR1). Die Stromerzeugungsanforderungseinheit 21, die mit der Leistungsvergleichseinheit 20 kommuniziert, führt die Stromerzeugungsanforderung durch. Die Stromerzeugungssteuereinheit 22, die mit der Stromerzeugungsanforderungseinheit 21 kommuniziert, regelt die Verbrennungsmotorsteueranweisung (PWR3) und die Stromerzeugungsdrehmomentanweisung und gibt sie aus.
Hier überträgt die Antriebssteuereinheit 9 die Verbrennungsmotorsteueranweisung (PWR3) an den Verbrennungsmotor 3, um eine vom Antriebsmotor 6 und einer weiteren elektrischen Last 12 zu verbrauchende Energie zu erzeugen, und überträgt die Stromerzeugungsdrehmomentanweisung an den Stromgenerator 4 und führt die Regelung durch. Bei dieser Gelegenheit regelt die Antriebssteuereinheit 9 so, dass allgemein Energieverbrauch = erzeugte Energie gilt. Durch Verwenden der Antriebsbatterie 5 als Energiezwischenspeicher wird ferner eine Differenz einer Energiebilanz geladen/entladen und es ist dadurch nicht unbedingt erforderlich, dass Augenblickswerte eines Energieverbrauchs und einer erzeugten Energie miteinander übereinstimmen.
Ferner wird in der Antriebsdrehmomentberechnungseinheit 14 gemäß z.B. einem in 3 gezeigten Diagramm eine Antriebsdrehmomentanweisung anhand einer Fahrzeuggeschwindigkeit beschafft.
Ferner wird in der Einheit 15 zur Berechnung der tatsächlichen Leistung des Antriebsmotors gemäß z.B. einem in 4 gezeigten Diagramm eine tatsächliche Leistung des Antriebsmotors (PWR1) anhand eines künstlich geänderten Beschleunigungsvorrichtungsöffnungsgrads beschafft.
Dann setzt die Antriebssteuereinheit 9 der Leistungssteuervorrichtung 13, wie in 5 gezeigt, einen Motorleistungs-Ermittlungswert (β) fest, der einer Grenze entspricht, an der ein Betriebszustand des Verbrennungsmotors 3 aus dem stöchiometrischen Betrieb in den angereicherten Betrieb wechselt, und begrenzt eine Leistung des Verbrennungsmotors 3 entsprechend einem erfassten LZ-Wert der Antriebsbatterie 5 auf den Motorleistungs-Ermittlungswert (β) oder darunter.
Es ist dadurch möglich, den angereicherten Betrieb entsprechend dem erfassten LZ-Wert der Antriebsbatterie 5 zu unterdrücken, und es ist möglich, einen effizienten Kraftstoffverbrauch sicherzustellen und eine Abgasreinigungsleistung (zum Verringern einer schädlichen Komponente) sicherzustellen.
Ferner wird eine mit der Stromerzeugung assoziierte Leistung des Verbrennungsmotors 3 beschafft, wie in 5 gezeigt, indem eine tatsächliche Antriebsmotorleistung (PWR1), die auf der Basis eines von einem Fahrer betätigten Beschleunigungsvorrichtungsöffnungsgrads berechnet wird, und eine Batterieanforderungsenergie (PWR2), die auf der Basis eines erfassten LZ-Werts der Antriebsbatterie 5 berechnet wird, addiert wird, und, wenn die Leistung des Verbrennungsmotors 3 so groß wie der Motorleistungs-Ermittlungswert (β) oder kleiner ist, erfolgt ungeachtet eines Größenverhältnisses zwischen dem erfassten LZ-Wert und einem vorbestimmten Wert (α) keine Begrenzung.
Dadurch ist es möglich, eine Begrenzung vorzunehmen, wenn die durch Addieren der tatsächlichen Antriebsmotorleistung (PWR1) und der Batterieanforderungsenergie (PWR2) erhaltene Leistung des Verbrennungsmotors 3 höher als der Motorleistungs-Ermittlungswert (β) ist und der erfasste LZ-Wert der Antriebsbatterie (5) hoch ist, und keine Begrenzung vorzunehmen, um die Leistung des Verbrennungsmotors 3 so groß wie den Motorleistungs-Ermittlungswert (β) oder kleiner zu machen, wenn die durch Addieren der tatsächlichen Antriebsmotorleistung (PWR1) und der Batterieanforderungsenergie (PWR2) erhaltene Leistung des Verbrennungsmotors 3 höher ist als der Motorleistungs-Ermittlungswert (β), der erfasste LZ-Wert der Antriebsbatterie 5 aber niedrig ist, so dass die Antriebsdrehmomentsicherheit zum Antreiben eines Fahrzeugs, die einen Fahrerwunsch reflektiert, und die Instandhaltung des LZ der Antriebsbatterie 5 zusammen bestehen können.
Ferner erfolgt, wenn die durch Addieren der tatsächlichen Antriebsmotorleistung (PWR1) und der Batterieanforderungsenergie (PWR2) erhaltene Leistung des Verbrennungsmotors 3 niedrig ist, keine Begrenzung, um die Leistung des Verbrennungsmotors 3 so groß wie den Motorleistungs-Ermittlungswert (β) oder kleiner zu machen, und daher können die Antriebsdrehmomentsicherheit zum Antreiben eines Fahrzeugs, die einen Fahrerwunsch reflektiert, und die Instandhaltung der LZ der Antriebsbatterie 5 zusammen bestehen.
Als nächstes wird die Leistungsregelung des Verbrennungsmotors 3 gemäß der ersten Ausführungsform auf Basis des Flussdiagramms von 6 beschrieben. Die Antriebssteuereinheit 9 ist so konfiguriert, dass sie eine CPU und eine Speichereinrichtung wie z.B. einen ROM und einen RAM hat, und in Folge dessen, dass die CPU ein Programm in der Speichereinrichtung ausführt, wird die folgende Verarbeitung durchgeführt.
Wie in 6 gezeigt, wird, wenn das Programm in der Antriebssteuereinheit 9 startet (Schritt A01), ein Vorbereitungszustand (READY-Zustand), d.h. ein beweglicher Zustand (einschließlich Bereitschaftszustand) (Schritt A02) bewirkt.
Dann wird eine tatsächliche Antriebsmotorleistung (PWR1) berechnet und ein LZ-Wert (SOC1) wird berechnet und ferner wird eine Batterieanforderungsenergie (PWR2) als eine angeforderte Energie zum Erzielen eines LZ-Sollwerts berechnet (Schritt A03).
Als nächstes wird beurteilt, ob SOC1 ≥ vorbestimmter Wert (α) gilt (Schritt A04).
Wenn der Schritt A04 NEIN anzeigt, wird geurteilt, dass der LZ-Wert nicht weiter reduziert werden kann und dass die Wiederherstellung des LZ-Wertes notwendig ist, und PWR1 + PWR2 wird zu einer Verbrennungsmotorsteueranweisung (PWR3) gemacht (Schritt A05), um den LZ-Wert wiederherzustellen. In diesem Fall wird der LZ-Wert mit einem Teil der Batterieanforderungsenergie (PWR2) wiederhergestellt.
Andererseits wird, wenn der Schritt A04 JA anzeigt, geurteilt, dass der LZ-Wert einen zulässigen Mindestwert (α) übersteigt, und PWR1 + PWR2 und ein Motorleistungs-Ermittlungswert (β), bei dem der Verbrennungsmotor 3 in einer angereicherten Region gefahren werden muss, werden verglichen, d.h. es wird geurteilt, ob PWR1 + PWR2 ≤ β gilt oder nicht (Schritt A06).
Wenn der Schritt A06 NEIN anzeigt, wird die Verbrennungsmotorsteueranweisung (PWR3) als Motorleistungs-Ermittlungswert (β) gesetzt (Schritt A07), so dass der Verbrennungsmotor 3 nicht in der angereicherten Region gefahren wird, wodurch eine Verschlechterung des Kraftstoffverbrauchs und eine Verschlechterung des Abgases verhütet werden.
Andererseits wird, wenn der Schritt A06 JA anzeigt, die Regelung durchgeführt, während PRW1 + PRW2 zur Verbrennungsmotorsteueranweisung (PWR3) gemacht wird (Schritt A08) .
Nach der Verarbeitung des Schritts A05, nach der Verarbeitung des Schritts A07 oder nach der Verarbeitung des Schritts A08 wird das Programm zurückgeführt (Schritt A09).
Als nächstes wird die Leistungsregelung des Verbrennungsmotors 3 gemäß der ersten Ausführungsform auf Basis des Zeitdiagramms von 5 beschrieben.
In einem in 5 gezeigten Beispiel übersteigt, wenn der Vorbereitungszustand (READY-Zustand) hervorgebracht wird (Zeit t1), die tatsächliche Antriebsmotorleistung (PWR1) den Motorleistungs-Ermittlungswert (β) nicht und die Leistung des Verbrennungsmotors 3 ist somit PWR1 + PWR2. Während der Zeit t1 bis zu einer Zeit t2 orientiert sich die Verbrennungsmotorsteueranweisung (PWR3) praktisch an der tatsächlichen Antriebsmotorleistung (PWR1), weil die Batterieanforderungsenergie (PWR2) 0 (null) ist.
Die tatsächliche Motorleistung (PWR1) übersteigt zwar den Motorleistungs-Ermittlungswert (β) zur Zeit t2, der LZ-Wert ist aber zu dieser Zeit so groß wie der vorbestimmte Wert (α) oder größer und die Verbrennungsmotorsteueranweisung (PWR3) ist daher auf den Motorleistungs-Ermittlungswert (β) begrenzt (Zeit t2 bis Zeit t3). Während Zeit t2 bis Zeit t3 hat die Antriebsbatterie 5 eine Entladungstendenz, da die Leistung des Verbrennungsmotors 3 auf den Motorleistungs-Ermittlungswert (β) begrenzt ist.
Zur Zeit t3, zu der die tatsächliche Antriebsmotorleistung (PWR1) so groß wie oder kleiner als der Motorleistungs-Ermittlungswert (β) wird, wird die Verbrennungsmotorsteueranweisung (PWR3) mit der tatsächlichen Antriebsmotorleistung (PWR1) + Batterieanforderungsenergie (PWR2) zum Erzielen des LZ-Sollwertes angesteuert, um den LZ-Wert wiederherzustellen (Zeit t3 bis Zeit t4). Es ist zu beachten, dass die Antriebsbatterie 5 während Zeit t3 bis Zeit t4 eine Aufladungstendenz hat, da die Leistung des Verbrennungsmotors 3 PWR1 + PWR2 ist.
Zur Zeit t4 übersteigt die tatsächliche Antriebsmotorleistung (PWR1) wieder den Motorleistungs-Ermittlungswert (β), aber der LZ-Wert ist so groß wie der vorbestimmte Wert (α) oder größer und die Verbrennungsmotorsteueranweisung (PWR3) ist daher auf den Motorleistungs-Ermittlungswert (β) begrenzt (Zeit t4 bis Zeit t5). Während Zeit t4 bis Zeit t5 hat die Antriebsbatterie 5 eine Entladungstendenz, da die Leistung des Verbrennungsmotors 3 auf den Motorleistungs-Ermittlungswert (β) begrenzt ist.
Wie aus 5 bekannt ist, ist der Motorleistungs-Ermittlungswert (β) eine Energie als eine Grenze, an der ein Verbrennungszustand des Verbrennungsmotors wechselt, und zeigt auch, dass ein Speisezustand einer in die tatsächliche Antriebsmotorleistung (PWR1) eingespeisten Energie umgeschaltet wird. Der Vergleich der Verbrennungsmotorsteueranweisung (PWR3) mit β bedeutet, dass der Verbrennungszustand des Verbrennungsmotors berücksichtigt wird und dass die Energie begrenzt wird, und der Vergleich der tatsächlichen Antriebsmotorleistung (PWR1) mit β bedeutet nicht nur, dass die Energie begrenzt wird, sondern auch, dass der Energiespeisezustand zum Antriebsmotor berücksichtigt wird.
Des Weiteren, da Folgendes gilt: PWR3 = PWR1 + PWR2 und PWR2 ≥ 0, wenn PWR 1 > β gilt, gilt auch PWR3 > β. Auf der Basis des Obigen ist PWR1 ≤ β eine notwendige Bedingung zur Realisierung eines nichtbegrenzten Zustands, in dem Folgendes gilt: PWR3 ≤ β.
Das heißt, ein Verfahren zum Bestimmen einer erzeugten Energie in der Vorrichtung zur Leistungsregelung 13 gemäß der ersten Ausführungsform beinhaltet, wie in 2 gezeigt, das Berechnen der tatsächlichen Antriebsmotorleistung (PWR1) auf der Basis des Antriebsdrehmoments zum Antriebsmotor 6, der zum Fahren des Fahrzeugs notwendig ist. Ferner wird die Antriebsdrehmomentanweisung an den Antriebsmotor 6, wie in 3 gezeigt, anhand der Fahrzeuggeschwindigkeit berechnet.
Ein Energieerzeugungsbetrag, der den Fahrbetrieb des Fahrzeugs beeinflusst, steht in relativ enger Beziehung zu einem Betriebszustand des Verbrennungsmotors 3. Damit ein Fahrer kein Gefühl der Unverträglichkeit aufgrund einer Abweichung von einem Antriebszustand des Verbrennungsmotors 3 hat, wobei dieser Antriebszustand als Betriebsergebnis erwartet wird, wird die tatsächliche Antriebsmotorleistung (PWR1), wie in 4 gezeigt, auf Basis eines Antriebszustands, hauptsächlich einem Beschleunigungsvorrichtungsöffnungsgrad (Drosselklappenöffnungsgrad), der auf der künstlichen Betätigung durch den Fahrer basiert, bestimmt.
Dann wird, wie in 2 gezeigt, eine LZ-Abweichung beschafft, die die Differenz zwischen einem LZ-Wert (Ladezustand, verbleibende Batteriekapazität) und einem LZ-Sollwert ist, und auf der Basis der LZ-Abweichung wird die Batterieanforderungsenergie (PWR2) zum Erzielen des LZ-Sollwerts berechnet. Infolgedessen wird der LZ-Wert auf der Basis der LZ-Abweichung so geregelt, dass er eine positive/negative Batterieanforderungsenergie (PWR2) ist, d.h. er wird so geregelt, dass er ein jeweiliger Aufladungs-/Entladungszustand ist, und der LZ-Wert fällt daher in einen Bereich, der auf den LZ-Sollwert zentriert ist. Das ist Rückkopplungsregelung.
Die tatsächliche Antriebsmotorleistung (PWR1) und die Batterieanforderungsenergie (PWR2) zum Erzielen des LZ-Sollwerts werden addiert und eine Energieerzeugungsanforderung wird erhalten. Gemäß der Energieerzeugungsanforderung wird eine Enderzeugungsregelung durchgeführt.
Ferner wird bei der Verbrennungsregelung des Verbrennungsmotors 3 eine Verbrennungsmotorsteueranweisung (PWR3) auf der Basis der Energieerzeugungsanforderung beschafft.
Wenn die Energieerzeugungsregelung nur gemäß einer tatsächlichen Antriebsmotorleistung (PWR1) durchgeführt wird, neigt die Antriebsbatterie 5 weitgehend dazu, einen Stromzuströmzustand oder einen Stromabströmzustand zu haben, und es besteht die Befürchtung, dass eine Überladung oder Überentladung verursacht werden wird, mit der obigen Regelung lässt sich eine derartige Situation aber vermeiden.
Grundsätzlich wird, was durch Addieren einer Batterieanforderungsenergie (PWR2) zu einer tatsächlichen Antriebsmotorleistung (PWR1), der auf der Basis einer künstlichen Betätigung (Beschleunigungsvorrichtungsöffnungsgrad, Drosselklappenöffnungsgrad) und der Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt wird, erhalten wird, zu einem endgültigen tatsächlichen Energieerzeugungsbetrag, d.h. eine Verbrennungsmotorsteueranweisung (PWR3), die eine Soll-Leistung des Verbrennungsmotors 3 ist.
Wenn die Leistungsbegrenzung des Verbrennungsmotors 3 zum Vermeiden des angereicherten Betriebs vorgenommen wurde, stimmen der berechnete Eingang und Ausgang momentan nicht unbedingt überein.
Selbst wenn der Eingang und Ausgang akkumuliert werden, wie dies der Fall ist, werden erzeugte Divergenzen nicht akkumuliert und es entsteht kein Problem. Grund dafür ist, dass die Divergenz in einem Aufladungs-/Entladungsbetrag der Antriebsbatterie 5 erscheint, der in der LZ-Abweichung erscheint, so dass die Divergenz infolge der getrennt beschriebenen Rückkopplungsregelung korrigiert wird.
Daher stimmen Eingang und Ausgang miteinander überein und im allgemeinen gilt Energieverbrauch = erzeugte Energie. Die Batterieanforderungsenergie (PWR2) wird somit ein Energieerzeugungskorrekturbetrag.
(Zweite Ausführungsform)
Eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf 7 beschrieben. Wie im Flussdiagramm von 6 gezeigt, wird in einer Vorrichtung zur Leistungsregelung 13, wenn ein erfasster LZ-Wert (SOC1) so groß wie oder größer als ein vorbestimmter Wert (α) ist, der ein unterer Grenzwert in einem gemeinsamen Bereich einer Antriebsbatterie 5 ist, eine Leistung eines Verbrennungsmotors 3 so begrenzt, dass sie so groß wie ein Motorleistungs-Ermittlungswert (β) oder niedriger ist, und wenn der erfasste LZ-Wert kleiner als der vorbestimmte Wert (α) ist, wird eine Begrenzung aufgelöst, um die Leistung des Verbrennungsmotors 3 so groß wie den Motorleistungs-Ermittlungswert (β) oder kleiner zu machen. In der zweiten Ausführungsform wird ein Fall beschrieben, in dem der erfasste LZ-Wert kleiner als der vorbestimmte Wert (α) ist (an und nach der Zeit t5 in 7 gezeigt).
Wie in 7 gezeigt, ist ein Zustand während einer Zeit, zu der ein Vorbereitungszustand (READY-Zustand) verursacht wird (Zeit t1), bis zu Zeit t4 ähnlich dem in 5 in der ersten Ausführungsform beschriebenen. Während Zeit t4 bis Zeit t5 ist eine Verbrennungsmotoranweisung (PWR3) auf den Motorleistungs-Beurteilungsbetrag (β) begrenzt und die Antriebsbatterie 5 hat eine Entladungstendenz.
Danach, wenn zur Zeit t5 der LZ-Wert kleiner als der vorbestimmte Wert (α) wird, wird die Begrenzung der Verbrennungsmotorsteueranweisung (PWR3) aufgelöst, um eine weitere Verringerung des LZ-Werts zu vermeiden, und die Verbrennungsmotorsteueranweisung (PWR3) orientiert sich zum Erreichen des LZ-Sollwerts an der tatsächlichen Antriebsmotoranforderung (PWR1) + Batterieanforderungsenergie (PWR2), um den LZ-Wert wiederherzustellen. Zur Zeit t5 und danach hat die Antriebsbatterie 5 eine Aufladungstendenz, da die Leistung des Verbrennungsmotors 3 PWR1 + PWR2 ist.
Dadurch kann durch die abnehmende Häufigkeit des Eintritts in eine angereicherte Region der angereicherte Betrieb unterdrückt und eine Verbesserung des effizienten Kraftstoffverbrauchs und eine Verbesserung der Abgasreinigungsleistung (Verringerung schädlicher Komponenten) erzielt werden und ferner kann es leichter gemacht werden, den erfassten LZ-Wert der Antriebsbatterie 5 so groß wie den vorbestimmten Wert (α) oder größer zu halten, und eine bedeutende Verringerung des LZ-Werts kann verhütet werden.
Es ist selbstverständlich, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die obigen Ausführungsformen beschränkt ist, sondern verschiedentlich angepasst oder geändert werden kann.
Zum Beispiel kann für eine tatsächliche Antriebsmotorleistung (PWR1) zum Zuführen einer zum Fahren notwendigen Energie ein vom Fahrer angeforderter Energieerzeugungsbetrag auf der Basis der künstlichen Betätigung durch den Fahrer, ein Beschleunigungsvorrichtungsbetätigungsgrad (Drosselklappenöffnungsgrad), durch Berechnung beschafft werden. Der vom Fahrer angeforderte Energieerzeugungsbetrag entspricht einer tatsächlichen Antriebsmotorleistung (PWR1), die ein Energieerzeugungsbetrag ist, als Leistung, und im Fall eines Berechnungsergebnisses des Energieerzeugungsbetrags durch Berechnung braucht der vom Fahrer angeforderte Energieerzeugungsbetrag nicht unbedingt auf eine von einem Antriebsmotor verbrauchte Energie abgestimmt zu sein.
Die tatsächliche Antriebsmotorleistung (PWR1) kann so eingestellt werden, dass sie nichtlinear ist, dass ein Anstiegsgradient kleiner wird, wenn der Beschleunigungsvorrichtungsöffnungsgrad (Drosselklappenöffnungsgrad) groß ist, als wenn der Beschleunigungsvorrichtungsöffnungsgrad (Drosselklappenöffnungsgrad) klein ist (ein Anstiegsbetrag des Energieerzeugungsbetrags wird mit größer werdendem Beschleunigungsvorrichtungsöffnungsgrad kleiner), wie in 4 gezeigt.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Eine Vorrichtung zur Leistungsregelung für einen Verbrennungsmotor der vorliegenden Erfindung kann auf verschiedene Fahrzeuge angewendet werden.