DE60111142T2 - Regelungsvorrichtung eines hybridfahrzeugs - Google Patents

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Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Diese Erfindung betrifft eine Steuer- und Regelvorrichtung für ein Hybridfahrzeug, welches einen Verbrennungsmotor und einen Elektromotor als Quelle einer Antriebskraft umfasst, wobei der Elektromotor als ein Generator verwendet wird.
  • Hintergrund der Erfindung
  • In letzter Zeit wurde das Hybridfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor, der als eine Quelle für eine Antriebskraft zum Fahren des Fahrzeugs dient, und einem Elektromotor mit einer Batterie als Energieversorgung, entwickelt. Tokkai Hei 10-201003, veröffentlicht 1998 durch das Japanische Patentamt, offenbart ein Hybridfahrzeug mit einem Generator zusätzlich zu einem Elektromotor, wobei der Generator normalerweise angetrieben wird, um den Ladezustand (SOC) der Batterie auf ein vollständig geladenes Niveau zurückzuführen, wenn der Ladezustand der Batterie abnimmt.
  • Ferner offenbart die JP 2000 030753 A , einem Hybridfahrzeug noch einige Entfernung zu ermöglichen, auch nachdem sich eine Batterie, die am Fahrzeug montiert ist, auf ein Austauschniveau verschlechtert hat. Es wird offenbart, dass, wenn ein verschlechterter Zustand der Batterie, der einen Austausch erforderlich macht, erfasst wird, der Ziel-SOC mit zunehmendem Grad der Verschlechterung angehoben wird. Mit einem Laden/Entladen der Batterie, das so gesteuert wird, dass der SOC der Batterie der Ziel-SOC wird, ist das Fahren noch über eine gewisse Distanz möglich, auch wenn der verschlechterte Zustand der Batterie für das Hybridfahrzeug ein Niveau erreicht hat, das einen Austausch erforderlich macht.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Jedoch gibt es in diesem Typ von Hybridfahrzeug keine Vorkehrung, um die Batterieaufladung einer verschlechterten Batterie, die sich nicht auf ein Niveau verschlechtert hat, welches einen Austausch erforderlich macht, zu handhaben. Wenn die Batterie elektrischen Strom verbraucht, steigt deshalb der Ladezustand im Wesentlichen auf ein ursprüngliches vollständig geladenes Niveau statt auf das tatsächliche vollständig geladene Niveau. Anders als die Batterie in einem Ursprungszustand, wenn keine Verschlechterung vorhanden ist (d. h. anders als bei einer brandneuen Batterie), besteht bei der verschlechterten Batterie die Möglichkeit einer Überladung, wenn die oben beschriebene Steuerung verwendet wird. Der Grund hierfür ist, dass das vollständig geladene Niveau einer verschlechterten Batterie niedriger ist als ein ursprüngliches vollständig geladenes Niveau.
  • Weiterhin ist, wenn eine Batterie sich verschlechtert hat, die ladefähige Kapazität der Batterie, während das Fahrzeug verlangsamt wird, aufgrund des verringerten ladefähigen Niveaus nicht vorhanden, wenn ein Ziel-Ladezustand bei einem hohen Niveau in einem Nicht-Verlangsamungs-Fahrzustand beibehalten wird. Dies führt zu einer unzureichenden Regeneration von Energie.
  • Weiterhin ist es nötig, für eine Batterieverschlechterung in einem Hybridfahrzeug Vorsorge zu treffen, welches mit einer Leerlauf-Stoppfunktion ausgestattet ist, welche den Verbrennungsmotor automatisch stoppen kann, wenn das Fahrzeug vorübergehend angehalten wird, und den Verbrennungsmotor mit dem Elektromotor automatisch neu starten kann, wenn vorgegebene Bedingungen erfüllt sind. Dies liegt in der Tatsache begründet, dass, wenn sich die Batterie verschlechtert, ein Spannungsabfall als Ergebnis des Ansteigens des Innenwiderstands der Batterie auftritt und der Elektromotor deshalb keine ausreichende Ausgangsleistung erzeugen kann, um den Verbrennungsmotor zu starten. Die DE 199 25 230 offenbart eine Steuer- und Regelvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Es ist deshalb eine Aufgabe dieser Erfindung, einen stabilen Fahrzeugneustart zu garantieren und Mängel in der Ausgangsleistung des Elektromotors zu vermeiden, wenn der Verbrennungsmotor nach einem Leerlauf-Stoppvorgang neu gestartet wird.
  • Um die obigen Aufgaben zu erfüllen, stellt diese Erfindung Steuer- und Regelvorrichtungen für ein Hybridfahrzeug, wie im unabhängigen Anspruch 1 definiert, zur Verfügung.
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele derselben sind jeweils in den entsprechenden Unteransprüchen definiert.
  • Die Einzelheiten sowie weitere Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sind im Rest der Beschreibung dargelegt und werden in den beigefügten Zeichnungen gezeigt.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist eine schematische Darstellung eines Antriebssystems für ein Hybridfahrzeug gemäß dieser Erfindung.
  • 2 ist eine schematische Darstellung einer Steuer- und Regelvorrichtung für ein Hybridfahrzeug gemäß dieser Erfindung.
  • 3 ist ein Flussdiagramm, das eine Hauptsteuerroutine beschreibt, die von einer Steuereinheit gemäß dieser Erfindung ausgeführt wird.
  • 4 ist ein Flussdiagramm, das eine Subroutine der 3 beschreibt, zum Berechnen eines Schwellenwerts SOCa eines Ladezustands und eines Ziel-Ladezustands tSOC.
  • 5 ist ein Flussdiagramm zur Beschreibung der Subroutine aus 4.
  • 6 ist ein Flussdiagramm zur Beschreibung einer Lade-/Entlade-Steuerroutine, die von einer Steuereinheit gemäß dieser Erfindung ausgeführt wird.
  • 7 ist ein Flussdiagramm zur Beschreibung einer Leerlaufstopp-Steuerroutine, die von einer Steuereinheit gemäß dieser Erfindung durchgeführt wird.
  • Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
  • Bezug nehmend auf 1 der Zeichnungen umfasst ein Hybridfahrzeug, das diese Erfindung einsetzt, einen Verbrennungsmotor 1, einen Motor/Generator 2, der direkt mit dem Verbrennungsmotor 1 verbunden ist, ein Getriebe 3, das mit dem Motor/Generator 2 verbunden ist, eine Ausgangswelle 4 des Getriebes 3 und eine Antriebswelle 6, welche die Drehung der Ausgangswelle 4 über ein Differenzialgetriebe 5 überträgt.
  • Das Fahrzeug ist mit einer Leerlaufstopp-Funktion ausgestattet, die den Verbrennungsmotor 1 automatisch stoppt, zum Beispiel wenn das Fahrzeug vorübergehend steht. Der Motor/Generator 2 kurbelt den Verbrennungsmotor 1 an, wenn der Verbrennungsmotor 1 gestartet wird. Zum Beispiel startet der Motor/Generator 2 den Verbrennungsmotor 1 erneut bei jeder Gelegenheit, wenn Bedingungen zum Motorneustart nach einem Leerlauf-Stoppvorgang erfüllt sind. Im Gegensatz dazu wird der Motor/Generator 2 während einer Verlangsamung als Generator angetrieben, um die Trägheitsenergie des fahrenden Fahrzeugs zu regenerieren. Zusätzlich lädt der Motor/Generator 2 die Batterie und liefert elektrischen Strom für andere elektrische Lasten.
  • Bezug nehmend auf 2 umfasst das elektrische Energieversorgungssystem eines Hybridfahrzeugs, das diese Erfindung einsetzt, eine Hochspannungsbatterie 11, einen Inverter 12, einen Verteilerkasten 13, eine Niederspannungsbatterie 14 und einen DC/DC-Wandler 15. Die Hochspannungsbatterie 11 dient als Leistungsquelle zum Laden/Entladen und ist auf 42 V festgelegt. Genauer gesagt ist die Hochspannungsbatterie 11 eine Blei-Säure-Batterie (eine Bleispeicherbatterie mit einer Elektrode aus einem Bleigitter mit Bleioxid, wobei sich die Zusammensetzung während des Ladens und Entladens verändert, und einem Elektrolyten aus verdünnter Schwefelsäure).
  • Bezug nehmend auf 2 umfasst eine Steuer- und Regelvorrichtung für ein Hybridfahrzeug gemäß dieser Erfindung eine Steuereinheit (C/U) 16, einen ersten Stromsensor 17, der einen erzeugten Strom IMG, der vom Motor/Generator 2 erzeugt und vom Inverter 12 umgewandelt wird, erfasst, einen zweiten Stromsensor 18, der einen Ladestrom (oder einen Entladestrom) IH der Hochspannungsbatterie 11 erfasst, einen Spannungssensor 19, der eine Anschlussspannung VH der Hochspannungsbatterie 11 erfasst, einen Drehzahlsensor 31, der eine Drehzahl Ne des Verbrennungsmotors 1 erfasst, einen Schlossschalter 32, einen Startschalter 33, einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 34, der eine Fahrzeuggeschwindigkeit VSP erfasst, einen Leerlaufschalter 35, der das Loslassen oder Herabdrücken des Gaspedals erfasst, und einen Bremsschalter 36, der das Herabdrücken des Bremspedals erfasst.
  • Wenn der Motor/Generator 2 als ein Generator angetrieben wird, wird ein vom Motor/Generator 2 erzeugter Dreiphasenstrom vom Inverter 12 in einen Gleichstrom umgewandelt und der Hochspannungsbatterie 11 über den Verteilerkasten 13 zugeführt. Andererseits, wenn der Motor/Generator 2 als ein Elektromotor funktioniert, wenn elektrischer Strom entladen wird, wird elektrische Leistung von der Hochspannungsbatterie 11 durch den Inverter 12 und den Verteilerkasten 13 in einen Dreiphasenstrom umgewandelt und dem Motor/Generator 2 zugeführt.
  • Eine Niederspannungsbatterie 14, die als eine Leistungsquelle für im Fahrzeug eingebaute elektrische Lasten einschließlich der Hilfslasten des Verbrennungsmotors dient, ist eine herkömmliche Blei-Säure-Batterie, festgelegt auf 14 V. Nachdem ein Teil des erzeugten Stroms vom Motor/Generator 2 durch den Inverter 12 und den Verteilerkasten 13 geflossen ist, wird er über den DC/DC-Wandler 15 in der Niederspannungsbatterie 14 gespeichert.
  • Die Steuereinheit (C/U) 16 umfasst einen Zeitgeber und einen Mikroprozessor, der eine zentrale Recheneinheit (CPU), einen Direktzugriffsspeicher (RAM), einen Nur-Lese-Speicher (ROM) und eine Eingangs-/Ausgangsschnittstelle (I/O-Schnittstelle) (nicht gezeigt) aufweist. Die Steuereinheit 16 steuert den Motor/Generator 2 über den Inverter 12. Weiterhin steuert die Steuereinheit 16 den Verbrennungsmotor 1. Die Steuereinheit 16 führt die Leerlaufstopp-Steuerung und die Batterielade-/Entlade-Steuerung auf der Grundlage von Signalen von den oben beschriebenen Sensoren durch.
  • Die Steuereinheit 16 legt den Ziel-Ladezustand tSOC der Hochspannungsbatterie 11 und den Schwellenwert des Ladezustands SOCa der Hochspannungsbatterie 11 fest. Hierin ist der Schwellenwert SOCa ein Schwellenwert, der verwendet wird, um zu bestimmen, ob eine Leerlaufstopp-Funktion erlaubt ist oder nicht. Die Leerlaufstopp-Funktion ist erlaubt, wenn der tatsächliche Ladezustand größer als der Schwellenwert SOCa ist.
  • Die von der Steuereinheit 16 durchgeführte Steuerung wird nachfolgend auf der Grundlage der Flussdiagramme in 3 bis 7 beschrieben.
  • Bezug nehmend auf 3 wird die von der Steuereinheit 16 durchgeführte Hauptsteuerroutine gemäß dieser Erfindung beschrieben.
  • Wenn der Zündschlüssel (nachfolgend als Schlüssel bezeichnet) in die EIN-Position gedreht wird, bestimmt die Steuereinheit 16 zuerst in einem Schritt S1, ob der Startschalter in der EIN- oder AUS-Position ist. Wenn der Startschalter auf EIN ist, geht die Routine weiter zu einem Schritt S2, in welchem der Ziel-Ladezustand tSOC und der Schwellenwert des Ladezustands SOCa berechnet werden.
  • Dann wird in einem Schritt S3 bestimmt, ob der Schlüssel in der EIN- oder AUS-Position ist. Wenn der Schlüssel in der AUS-Position ist, wird in einem Schritt S4 der Zeitgeber zurückgesetzt. Wenn der Schlüssel in der EIN-Position ist, werden die im Flussdiagramm der 6 gezeigte Batterielade-/Entlade-Steuerroutine und die im Flussdiagramm der 7 gezeigte Leerlaufstopp-Steuerroutine in Schritt S7 und S8 durchgeführt, jeweils bis der Schlüssel in der AUS-Position ist.
  • Nach Schritt S4 geht die Routine weiter zu einem Schritt S5. In Schritt S5 wird ein Flag F1 auf Null gesetzt. Das Flag F1 wird verwendet, wenn die Steuereinheit 16 bestimmt, ob eine Leerlaufstopp-Funktion erlaubt ist oder nicht. Wenn das Flag einen Wert von Null hat, d. h. F1 = 0, ist die Leerlaufstopp-Funktion erlaubt und wenn das Flag einen Wert von Eins hat, d. h. F1 = 1, ist die Leerlaufstopp-Funktion verboten. In einem Schritt S6 wird die Hauptroutine beendet, wobei das Hauptrelais 21 in dem Verteilerkasten 13 in eine AUS-Position versetzt wird und der Anschluss der Hochspannungsbatterie 11 geöffnet wird.
  • Bezug nehmend auf das in 4 gezeigte Flussdiagramm wird eine Subroutine zum Berechnen des Ziel-Ladezustandes tSOC und des Schwellenwerts des Ladezustandes SOCa in Schritt S2 beschrieben. Als Erstes wird in einem Schritt S11 bestimmt, ob ein Zeitgeberwert, der zurückgesetzt wurde, als der Schlüssel in die AUS-Position gebracht wurde, größer oder gleich einem vorbestimmten Zeitgeberwert ist oder nicht. Das heißt, in diesem Schritt wird bestimmt, ob eine vorbestimmte Zeit, zum Beispiel drei Stunden, verstrichen ist oder nicht, seit der Schlüssel in eine AUS-Position gebracht wurde.
  • Wenn der Zeitgeberwert geringer als der vorbestimmte Zeitgeberwert ist, wird die Routine wiederholt. Andererseits, wenn der Zeitgeberwert größer oder gleich dem vorbestimmten. Zeitgeberwert ist, geht die Routine weiter zu einem Schritt S12, in dem die Leerlaufspannung OCV der Hochspannungsbatterie 11 gemessen wird. Somit ist es möglich, die Leerlaufspannung OCV zu messen, nachdem die Hochspannungsbatterie 11 in einem ausgeglichenen Zustand ist, indem man länger als eine vorbestimmte Zeit wartet, nachdem das Hauptrelais in die AUS-Position gebracht wurde.
  • Nachdem die Leerlaufspannung OCV gemessen wurde, setzt die Steuereinheit 16 in einem Schritt S13 das Hauptrelais in eine EIN-Position und startet den Verbrennungsmotor 1 mit dem Motor/Generator 2. Dann wird in einem Schritt S14 die Anschlussspannung VH der Hochspannungsbatterie 11, wenn der Verbrennungsmotor gerade startet, gemessen. Der Innenwiderstand R der Hochspannungsbatterie 11 wird in einem Schritt S15 berechnet.
  • Der Innenwiderstand R wird auf der Grundlage der Leerlaufspannung OCV der Hochspannungsbatterie 11 in einem ausgeglichenen Zustand und der Anschlussspannung VH während des Entladens größerer Ströme, um den Verbrennungsmotor zu starten, berechnet. Dies ermöglicht es, dass der Innenwiderstand R in einfacher Weise berechnet werden kann, ohne von der dielektrischen Polarisation beeinträchtigt zu werden.
  • Es ist möglich, den Innenwiderstand R auf der Grundlage der Leerlaufspannung OCV und der Anschlussspannung VH aus der Gleichung (1) zu berechnen. R = (OCV – VH)/IH (1)
  • Beim Entladen großer Ströme ist der entladene Strom IH von der Hochspannungsbatterie 11 ungefähr festgelegt, ungeachtet des Grades der Batterieverschlechterung. Der Innenwiderstand der Batterie, der auf die obige Weise berechnet wird, hat die Eigenschaft, dass er sich in Reaktion auf einen Verschlechterungsgrad verändert.
  • Im Schritt S16 wird ein Ziel-Ladezustand tSOC und ein Schwellenwert des Ladezustands SOCa auf der Grundlage des Innenwiderstands, berechnet aus der Gleichung (1), festgelegt.
  • Bezug nehmend auf 5 wird die in Schritt S16 ausgeführte Subroutine beschrieben. Wenn in einem Schritt S21 bestimmt wird, dass der Innenwiderstand R kleiner als ein erster vorbestimmter Widerstand R1 ist, geht die Routine weiter zu einem Schritt S22. Wenn andererseits bestimmt wird, dass der Innenwiderstand R größer oder gleich dem ersten vorbestimmten Widerstand R1 ist, geht die Routine weiter zu einem Schritt S23. Zum Beispiel wird der erste vorbestimmte Widerstand R1 auf ungefähr 125 des Innenwiderstandes der Hochspannungsbatterie in einem ursprünglichen Zustand, wenn keine Verschlechterung vorhanden ist (d. h. der brandneuen Batterie), festgelegt.
  • Diese Erfindung ist so ausgelegt, dass sie den Ziel-Ladezustand tSOC zwischen einem niedrigen Ziel-Ladezustand tSOCl, wenn das Fahrzeug nicht langsamer wird, und einem hohen Ziel-Ladezustand tSOCh, wenn das Fahrzeug langsamer wird, umschalten kann.
  • In den Schritten S22 bis S23 werden der niedrige Ziel-Ladezustand tSOCl, der in einem nicht langsamer werdenden Fahrzustand verwendet wird, und der hohe Ziel-Ladezustand tSOCh, der in einem langsamer werdenden Fahrzustand verwendet wird, in Reaktion auf den Innenwiderstand R festgelegt. Der niedrige Ziel-Ladezustand tSOCl wird so festgelegt, dass er geringer ist als der hohe Ziel-Ladezustand tSOCh, so dass eine aufladbare Kapazität in der Batterie vorhanden ist, wenn das Fahrzeug beginnt, langsamer zu werden. Das heißt, die Einstellung ist tSOCl < tSOCh. Auf diese Weise wird die Energieregenerationswirkung des Fahrzeugs, wenn dieses langsamer wird, erhöht.
  • In einem Schritt S22 werden ein niedriger Ziel-Ladezustand tSOCl und ein hoher Ziel-Ladezustand tSOCh jeweils als tSOCli bzw. tSOChi festgelegt. tSOCli und tSOChi sind voreingestellte Werte, passend für den ursprünglichen Zustand der Hochspannungsbatterie.
  • Der Wert von tSOCli ist zum Beispiel auf 80% festgelegt. Wenn die erfasste Abweichung des Ladezustands ±e ist, z. B. ±5%, wird der Wert von tSOChi auf 100-e festgelegt, z. B. 95%. Der Wert von tSOChi, der einem vollständig geladenen Niveau entspricht, wird unter Berücksichtigung einer erfassten Abweichung (oder geschätzten Abweichung) des Ladezustandes SOC bestimmt, um ein Überladen zu vermeiden.
  • In einem Schritt S23 wird der niedrige Ziel-Ladezustand tSOCl gemäß der Verschlechterung der Hochspannungsbatterie 11 um einen ersten vorbestimmten Wert α, z. B. 5%, verringert. Das heißt, tSOCl wird auf einen niedrigeren Wert tSOCli-α, z. B. auf 75%, gesetzt.
  • Wenn die Batterie sich verschlechtert hat, kann tSOCh ferner auf einen Wert gesetzt werden, der um einen zweiten vorbestimmten Wert γ, z. B. 5%, geringer ist als tSOChi, um ein Überladen zu verhindern. Auch tSOCl und tSOCh können jeweils in Reaktion auf den Verschlechterungsgrad der Hochspannungsbatterie 11 auf niedrige Wert gesetzt werden.
  • Nachdem sich der Ziel-Ladezustand verändert hat, wird der Schwellenwert für den Ladezustand SOCa in Reaktion auf den Verschlechterungsgrad der Hochspannungsbatterie 11 bestimmt.
  • Wenn in einem Schritt S21 bestimmt wird, dass der Innenwiderstand R geringer ist als der erste vorbestimmte Widerstand R1, geht die Routine von Schritt S22 weiter zu einem Schritt S24. Im Schritt S22 wird der Schwellenwert für den Ladezustand SOCa auf einen vorbestimmten Ladezustand SOCai festgelegt, welcher ein Schwellenwert ist, der für den ursprünglichen Zustand der Hochspannungsbatterie passend ist. Der vorbestimmte Ladezustand SOCai wird auf der Grundlage der mechanischen Reibung und der Trägheitsmasse der Bauteile des Verbrennungsmotors zusätzlich zu den Leistungseigenschaften und der Kapazität der Hochspannungsbatterie 11 festgelegt.
  • Wenn andererseits der innere Widerstand R größer oder gleich dem ersten vorbestimmten Widerstand R1 ist, geht die Routine von Schritt S23 weiter zu einem Schritt S25. In Schritt S25 wird der Schwellenwert für den Ladezustand SOCa auf einen Wert (SOCai + β) festgelegt, der um einen dritten vorbestimmten Wert β, z. B. 5%, größer als SOCai ist. Auf diese Weise ist es möglich, Defizite in der Ausgangsleistung des Motor/Generators 2 zu verhindern, wenn das Fahrzeug nach einer Leerlaufstopp-Funktion erneut gestartet wird, und ein stabiles Neustarten des Fahrzeugs wird garantiert.
  • Wenn der Innenwiderstand R größer oder gleich dem ersten vorbestimmten Widerstand R1 ist, wird in einem weiteren Schritt S26 bestimmt, ob der Innenwiderstand R größer oder gleich einem zweiten vorbestimmten Widerstand R2 ist oder nicht. Hierbei ist R2 größer als R1. Zum Beispiel wird der zweite vorbestimmte Widerstand R2 auf ungefähr 150 des Innenwiderstandes der Hochspannungsbatterie im Originalzustand festgelegt. Wenn der Innenwiderstand R geringer als der zweite vorbestimmte Widerstand R2 ist, wird die Routine wiederholt.
  • Wenn der Innenwiderstand R größer oder gleich einem zweiten vorbestimmten Widerstand R2 ist, geht die Routine weiter zu einem Schritt S27. Nachdem das Flag F1 auf einen Wert von Eins in Schritt S27 gesetzt wird, wird die Routine wiederholt. Das Flag F1 wird auf Null gesetzt, wenn der Schlüssel in der AUS-Position ist. Wenn jedoch der Verbrennungsmotor danach gestartet wird, wird das Flag F1 auf einen Wert von Eins gesetzt, wenn bestimmt wurde, dass der Innenwiderstand R der Batterie größer oder gleich dem zweiten vorbestimmten Widerstand R2 ist. Wenn das Flag F1 auf einen Wert von Eins gesetzt wird, ist die Leerlaufstopp-Funktion verboten.
  • Bezug nehmend auf das Flussdiagramm in 6 wird nachfolgend die Lade-/Entlade-Steuerroutine der Hochspannungsbatterie 11 beschrieben. Als Erstes wird in einem Schritt S31 der tatsächliche Ladezustand SOC der Hochspannungsbatterie 11 berechnet. Die Steuereinheit 16 berechnet den Ladezustand SOC, zum Beispiel durch Integrieren des vom zweiten Stromsensor 18 erfassten Lade- und Entladestroms IH über die Zeit.
  • Dann wird im Schritt S32 auf der Grundlage des Leerlaufschaltersignals, der Motordrehzahl Ne und der Fahrzeuggeschwindigkeit VSP bestimmt, ob das Fahrzeug sich derzeit verlangsamt oder nicht. Wenn Ne größer oder gleich einer vorbestimmten Motordrehzahl ist, VSP größer oder gleich einer vorbestimmten Fahrzeuggeschwindigkeit ist, und der Leerlaufschalter in der EIN-Position ist (das Gaspedal ist freigegeben), wird bestimmt, dass das Fahrzeug sich verlangsamt. Daraufhin geht die Routine weiter zu einem Schritt S33. In Schritt S33 wird der Ziel-Ladezustand tSOC auf einen hohen Ziel-Ladezustand tSOCh, z. B. 95%, festgelegt, um ausreichend Energie zu regenerieren. Wenn andererseits das Fahrzeug nicht langsamer wird, geht die Routine weiter zu einem Schritt S34 und der Ziel-Ladezustand tSOC wird auf einen niedrigen Ziel-Ladezustand tSOCl, z. B. 75%, festgelegt, um eine Kapazität zu belassen, um eine ausreichende Regeneration von Energie zu ermöglichen.
  • In einem Schritt S35 wird der Ziel-Ladezustand tSOC (d. h. tSOCh oder tSOCl) mit dem tatsächlichen Ladezustand SOC verglichen. Ein Regelbetrag für den Ladezustand wird berechnet, indem der Zugewinn K auf der Grundlage einer Proportional-Integral-Regelung mit der Differenz (tSOC-SOC) multipliziert wird. Dieser Regelbetrag wird in den Ziel-Ladestrom tlc zur Hochspannungsbatterie 11 umgewandelt.
  • In einem Schritt S36 wird der Ladestrom für im Fahrzeug eingebaute elektrische Lasten le auf folgende Weise geschätzt. Der Ladestrom IH der Hochspannungsbatterie 11 wird vom erzeugten Strom IMG des Motor/Generators 2 subtrahiert, um den Ladestrom der Niederspannungsbatterie 14 zu berechnen. Der Ladestrom der Niederspannungsbatterie 14 wird als ein elektrischer Laststrom le angenommen (le = IMG – IH).
  • In einem Schritt S37 werden der Ziel-Ladestrom tlc und der elektrische Laststrom le addiert, um den erzeugten Zielstrom tlg des Motor/Generators 2 zu berechnen. (Das heißt, tlg = tlc + le). In einem Schritt S38 wird bestimmt, ob die Hochspannungsbatterie 11 selbstentladend ist oder nicht. Wenn die Batterie selbstentladend ist, geht die Routine weiter zu einem Schritt S39.
  • Im Schritt S39 wird der erzeugte Zielstrom tlg auf einen vorbestimmten Strom von ungefähr 1–2 A festgelegt und dann geht die Routine weiter zu einem Schritt S40. Der Motor/Generator 2 erzeugt einen ineffektiven Strom, um eine Verschlechterung der Hochspannungsbatterie während der Selbstentladung zu vermeiden. Wenn die Hochspannungsbatterie andererseits nicht selbstentladend ist, geht die Routine direkt weiter zu einem Schritt S40.
  • In Schritt S40 wird ein Zieldrehmoment, das dem Motor/Generator 2 zugeführt wird, so geregelt, dass der tatsächlich vom Elektromotor erzeugte Strom gleich dem erzeugten Zielstrom tlg ist.
  • Die obige Lade-/Entlade-Steuerung ermöglicht, dass der Ziel-Ladezustand tSOC gemäß der Batterieverschlechterung auf einen niedrigen Wert gesetzt wird, wenn das Fahrzeug nicht langsamer wird. (Das heißt, tSOC = tSOCl = tSOCli – α). Dadurch kann die aufladbare Kapazität der Batterie während der Verlangsamung sichergestellt werden, auch wenn ein hoher Grad der Batterieverschlechterung vorhanden ist. Somit ist es auf diese Weise möglich, Energie, die während der Verlangsamung verbraucht wurde, effektiv mit einer relativ einfachen Steuerroutine wiederherzustellen.
  • Bezug nehmend auf das Flussdiagramm der 7 wird nachfolgend die Leerlaufstopp-Steuerroutine beschrieben.
  • Als Erstes wird in einem Schritt S51 bestimmt, ob das Flag F1 einen Wert von Eins hat oder nicht. Wenn das Flag F1 einen Wert von Eins hat, ist der Grad der Batterieverschlechterung hoch. In diesem Fall muss die Leerlaufstopp-Funktion verhindert werden, um ein Defizit in der Ausgangsleistung des elektrischen Motors, die zum Neustarten des Verbrennungsmotors erforderlich ist, zu vermeiden. Deshalb wird die Routine wiederholt.
  • In einem Schritt S51, wenn das Flag F1 keinen Wert von Eins hat, das heißt, F1 = 0, geht die Routine weiter zu einem Schritt S52 und es wird bestimmt, ob die Leerlaufstopp-Bedingungen erfüllt sind oder nicht. Die Leerlaufstopp-Bedingungen sind derart definiert, dass das Fahrzeug zu einem vorübergehenden Halt gebracht wird, während der Verbrennungsmotor im Leerlauf läuft. Insbesondere sind die Leerlaufstopp-Bedingungen derart definiert, dass der Bremsschalter in der EIN-Position ist, der Leerlaufschalter in der EIN-Position ist, die Drehzahl des Verbrennungsmotors Ne in der Nähe einer Leerlauf-Drehzahl ist und die Fahrzeuggeschwindigkeit Null ist.
  • Wenn die Leerlaufstopp-Bedingungen erfüllt sind, geht die Routine weiter zu einem Schritt S53 und der tatsächliche Ladezustand SOC und der Schwellenwert für den Ladezustand SOCa werden gelesen.
  • In einem Schritt S54 wird der tatsächliche Ladezustand SOC mit dem Schwellenwert des Ladezustandes SOCa verglichen. Die Leerlaufstopp-Funktion wird verhindert, wenn der Ladezustand SOC geringer als der Schwellenwert SOCa ist. Wenn sich die Hochspannungsbatterie verschlechtert hat, wird der Ladezustand SOC, der zum Neustarten des Verbrennungsmotors erforderlich ist, höher. In diesem Fall wurde in Schritt S25 der Schwellenwert SOCa bereits auf einen Wert (SOCai + β) festgelegt, der größer ist als der Schwellenwert im ursprünglichen Zustand SOCai. Auf diese Weise wird die Leerlaufstopp-Funktion in Reaktion auf den Verschlechterungsgrad der Hochspannungsbatterie 11 verhindert.
  • Andererseits, wenn der Ladezustand SOC größer oder gleich dem Schwellenwert SOCa ist, wird der Leerlaufstopp zugelassen, da der Ladezustand ausreichend ist, um den Verbrennungsmotor erneut zu starten. In diesem Fall geht die Routine weiter zu einem Schritt S55 und die Steuereinheit 16 befielt dem Verbrennungsmotor 1 zu stoppen.
  • Nach der Leerlaufstopp-Funktion wird in einem Schritt S56 bestimmt, ob die Verbrennungsmotor-Neustartbedingungen erfüllt sind oder nicht. Die Verbrennungsmotor-Neustartbedingungen sind z. B. dass der Leerlaufschalter in der AUS-Position ist (das Gaspedal ist heruntergedrückt) und der Bremsschalter in der AUS-Position ist. Wenn die Verbrennungsmotor-Neustartbedingungen erfüllt sind, geht die Routine weiter zu einem Schritt S57 und der Verbrennungsmotor 1 wird durch den Motor/Generator 2 neu gestartet.
  • In diesem Ausführungsbeispiel werden ein Ziel-Ladezustand tSOC der Hochspannungsbatterie 11 und ein Schwellenwert des Ladezustandes SOCa der Hochspannungsbatterie 11 in Reaktion auf den Innenwiderstand zwischen zwei Werten umgeschaltet. Jedoch können der Ziel-Ladezustand tSOC und der Schwellenwert des Ladezustands SOCa in genauerer Weise festgelegt werden, indem auf ein Kennfeld Bezug genommen wird.
  • Auch wenn die Erfindung oben unter Bezugnahme auf ein bestimmtes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht auf das oben beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Abänderungen und Variationen des oben beschriebenen Ausführungsbeispiels werden dem Fachmann auf dem Gebiet im Lichte der obigen Lehre in den Sinn kommen. Der Umfang der Erfindung wird unter Bezugnahme auf die nachfolgenden Ansprüche definiert.

Claims (6)

  1. Steuer- und Regelvorrichtung für ein Hybridfahrzeug, welches einen Verbrennungsmotor (1) als eine Leistungsquelle zum Fahren des Fahrzeugs, einen Motor/Generator (2), eine Hochspannungsbatterie (11), die als eine Leistungsquelle des Motor/Generators (2) dient, und eine Niederspannungsbatterie (14) für im Fahrzeug eingebaute elektrische Lasten, welche eine niedrigere Spannung als die Hochspannungsbatterie (11) aufweist, umfasst, mit: – einem Inverter (12) zum Steuern des Motor/Generators (2); – einem Sensor (18, 19) zum Erfassen eines Zustandes der Hochspannungsbatterie (11); – einem Sensor (31) zum Erfassen einer Drehzahl des Verbrennungsmotors (1); – einem Sensor (34) zum Erfassen einer Fahrzeuggeschwindigkeit; – einem Sensor (35) zum Erfassen des Herabdrückens eines Gaspedals; – einem Sensor (36) zum Erfassen des Herabdrückens eines Bremspedals; und – einen Mikroprozessor (16), programmiert zum – Berechnen eines Ladezustands (SOC) der Hochspannungsbatterie (11) auf der Grundlage des Zustandes der Hochspannungsbatterie (11); – Bestimmen, ob das Fahrzeug temporär angehalten wurde, während der Verbrennungsmotor im Leerlauf läuft, oder nicht, auf der Grundlage der Drehzahl des Verbrennungsmotors, der Fahrzeugsgeschwindigkeit, des Herabdrückens des Gaspedals und des Herabdrückens des Bremspedals; – Stoppen des Verbrennungsmotors (1), wenn der SOC der Hochspannungsbatterie (11) größer oder gleich einem Schwellenwert ist und wenn das Fahrzeug temporär angehalten wurde, während der Verbrennungsmotor im Leerlauf läuft; dadurch gekennzeichnet, dass – der Mikroprozessor (16) ferner programmiert ist, um einen Verschlechterungsgrad der Hochspannungsbatterie (11) auf der Grundlage des Zustandes der Hochspannungsbatterie (11) zu berechnen, und um den Schwellenwert bei einer Erhöhung des Verschlechterungsgrades der Hochspannungsbatterie (11) zu erhöhen.
  2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Verschlechterungsgrad einem inneren Widerstand der Hochspannungsbatterie (11) entspricht und der Mikroprozessor (16) ferner programmiert ist, um den inneren Widerstand der Hochspannungsbatterie (11) zu berechnen.
  3. Steuer- und Regelvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Mikroprozessor (16) ferner programmiert ist, um den Verschlechterungsgrad der Hochspannungsbatterie (11) auf der Grundlage einer Anschlussspannung der Hochspannungsbatterie (11) zu berechnen, wenn der Motor/Generator (2) in einem Zustand des Gleichgewichts gestartet wird, und auf der Grundlage einer offenen Anschlussspannung, wenn die Hochspannungsbatterie sich in dem Zustand des Gleichgewichts befindet.
  4. Steuer- und Regelvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Mikroprozessor (16) ferner programmiert ist, um den Verschlechterungsgrad der Hochspannungsbatterie (11) zu berechnen, wenn ein Startschalter in eine EIN-Position gestellt wurde und ein Zeitraum, der verstrichen ist, nachdem ein Schlüssel in eine AUS-Position gestellt wurde, größer oder gleich einem vorbestimmten Zeitraum ist.
  5. Steuer- und Regelvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Mikroprozessor (16) ferner programmiert ist, den Verbrennungsmotor (1) neu zu starten, wenn das Bremspedal nicht herabgedrückt wird, nachdem der Verbrennungsmotor (1) gestoppt wurde.
  6. Steuer- und Regelvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Mikroprozessor (16) ferner programmiert ist, den Verbrennungsmotor (1) zu stoppen, wenn der Verschlechterungsgrad der Hochspannungsbatterie (11) kleiner ist als ein vorbestimmter Verschlechterungsgrad und wenn das Fahrzeug temporär angehalten wird, während der Verbrennungsmotor im Leerlauf läuft.
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