DE60225842T2

DE60225842T2 - Steuerung für einen elektrisch unterstützten turbolader

Info

Publication number: DE60225842T2
Application number: DE60225842T
Authority: DE
Inventors: Kevin Santa Barbara BIRCH; Daniel Santa Barbara BLACK; Gerhard Santa Barbara DELF; Len Santa Barbara WEDMAN; Rhett Santa Barbara HEDRICK; John Torrance ALLEN
Original assignee: Honeywell International Inc
Current assignee: Honeywell International Inc
Priority date: 2001-07-03
Filing date: 2002-07-01
Publication date: 2009-04-09
Anticipated expiration: 2022-07-02
Also published as: EP1463881B1; US6705084B2; WO2003004847A3; ATE390546T1; JP2005500452A; US20030005695A1; EP1463881A2; WO2003004847A2; DE60225842D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein das Gebiet der Turbolader und insbesondere ein System zum Steuern von elektrisch unterstützten Turboladern.
Turbolader für Benzin- und Dieselverbrennungsmotoren sind in der Technik bekannte Einrichtungen, die dazu verwendet werden, einen Ansaugluftstrom, der zu einer Verbrennungskammer des Motors gerichtet ist, unter Druck zu setzen oder zu verstärken, unter Verwendung des Wärme- und Volumenstroms des aus dem Motor austretenden Abgases. Insbesondere wird das aus dem Motor austretende Abgas auf eine Weise in ein Turbinengehäuse eines Turboladers geleitet, die bewirkt, daß sich eine vom Abgas angetriebene Turbine innerhalb des Gehäuses schnell dreht. Die von dem Abgas angetriebene Turbine ist an einem Ende einer Welle montiert, die sie mit einem an einem gegenüberliegenden Ende dieser Welle montierten radialen Luftkompressor gemein hat. Somit bewirkt die Drehwirkung der Turbine auch, daß sich der Luftkompressor innerhalb eines Kompressorgehäuses des Turboladers, der von dem Abgasgehäuse getrennt ist, schnell dreht. Die schnell drehende Wirkung des Luftkompressors bewirkt, daß Ansaugluft in das Kompressorgehäuse eintritt und in einem gewünschten Ausmaß unter Druck gesetzt oder verstärkt wird, bevor sie innerhalb der Motorbrennkammer mit Kraftstoff gemischt und verbrannt wird.
Weil die Drehwirkung der Turbine von dem Wärme- und Volumenstrom des aus dem Motor austretenden Abgases abhängig ist, besitzen Turbolader oftmals reduzierte Effektivität, wenn der Motor, an den sie gekoppelt sind, mit niedriger Drehzahl läuft. Die reduzierte Effektivität wird oftmals als Turboloch bezeichnet. Zum Überwinden des Turboloches, wenn der Wärme- und Volumenstrom des Abgases gering sind, ist bekannt, daß ein Elektromotor die Welle dreht und den Kompressor induziert, sich schnell zu drehen.
Ohne ordnungsgemäße Zeitsteuerung und Leistungslieferung an den Elektromotor kann der Elektromotor die Leistung des Turboladers eher behindern als verstärken. Es ist deshalb wünschenswert, dem Elektromotor eine intelligente Betriebssteuerung zu geben, um sowohl die Motorleistung zu maximieren als auch ein zuständiges Elektroleistungsmanagementsystem bereitzustellen. Es ist erwünscht, daß ein derartiges intelligentes Betriebssteuersystem so konfiguriert sein soll, daß ein Bestromen des Elektromotors des elektrisch unterstützten Turboladers während Motorbetriebsbedingungen, die keine Turboladerunterstützung erfordern, verhindert wird.
Zudem suchen Motorendesigner ständig nach Verbesserungen zum Steuern des Ladedrucks an einem Motor. In dem Bemühen, den Ladedruck in einem herkömmlichen Turbolader schneller und präziser zu steuern, haben Designer pneumatische Aktuatoren durch elektronisch gesteuerte Aktuatoren ersetzt, um Wastegate-Ventile und Blätter mit variabler Geometrie zu bewegen. Die elektronischen Aktuatoren empfangen ihre Anweisungen von dem elektronischen Steuergerät (ECU – electronic control unit) des Motors und verschiedenen Motorensensoren. Dies führt zu einer Reduktion der Zeit zum Erreichen eines Zielladedrucks und kleineren Fehlerspielräumen bei einer kurzzeitigen zu großen oder zu geringen Verstärkung.
Es ist deshalb wünschenwert, daß ein intelligentes Betriebssteuersystem zur Verwendung mit einem elektrisch unterstützten Turbolader konfiguriert ist, die zum Erreichen eines Zielladedrucks erforderliche Zeit und die Fehlerspielräume bei einer kurzzeitigen zu großen und zu geringen Verstärkung zu reduzieren, wodurch ein verbesserter Grad a Turboladereffizienz ermöglicht wird.
Aus EP-A-0311457 ist ein Steuersystem für einen Turbolader mit einer elektrischen Drehmaschine bekannt.
Aus US-A-4,745,755 ist ein Steuersystem für einen aufgeladenen Verbrennungsmotor bekannt.
EP-A-0294985 offenbart eine Einrichtung zum Steuern eines Turboladers mit einer elektrischen Drehmaschine.
DE-A-3539782 offenbart ein Turboladersystem.
Die Erfindung betrifft dementsprechend ein System zum Steuern eines elektrisch unterstützten Turboladers, wobei der Turbolader eine Welle aufweist, die sich während des Betriebs des Turboladers in einer gegebenen Drehrichtung drehen kann und an einen Verbrennungsmotor gekoppelt ist, wobei das System folgendes umfaßt:
einen Elektromotor;
einen Elektromotorcontroller, der den Betrieb des Elektromotors steuert;
einen elektrisch an den Elektromotorcontroller gekoppelten Speicher und
mehrere elektrisch an den Elektromotorcontroller gekoppelte Sensoren, wobei einer der Sensoren einen Ladedrucksensor umfaßt, der den Ladedruck in dem Turbolader erfaßt, wobei die anderen Sensoren Zustände mindestens des Turboladers, des Verbrennungsmotors und/oder des Antriebsstrangs erfassen,
wobei:
der Elektromotorcontroller konfiguriert ist zum Steuern des Elektromotors auf der Basis von Signalen von den mehreren Sensoren, aufgetragen auf der mehrdimensionalen Zustandskarte; und
der Elektromotorcontroller konfiguriert ist zum Auswählen eines Zielladedrucks auf der Basis des Anlegens der erfaßten Zustände mindestens des Turboladers und/oder des Verbrennungsmotors an die Zustandskarte in dem Speicher zum Betätigen des Elektromotors zum Induzieren eines Drehmoments auf der Welle in der Drehrichtung, wenn der von dem Ladedrucksensor erfaßte Ladedruck niedriger ist als der ausgewählte Zielladedruck, und zum Betätigen des Elektromotors zum Induzieren eines Drehmoments auf der Welle entgegen der Richtung der Wellendrehung, wenn der von dem Ladedrucksensor erfaßte Ladedruck höher ist als der ausgewählte Zielladedruck,
wobei das System dadurch gekennzeichnet ist, daß:
einer der mehreren Sensoren einen Einkuppelsensor umfaßt, der erfaßt, wenn eine Kupplung eingekuppelt ist; und
der Elektromotorcontroller konfiguriert ist zum Trennen von Strom zu dem Elektromotor, wenn der Einkuppelsensor anzeigt, daß die Kupplung nicht eingekuppelt ist.
Gemäß einem bevorzugten Merkmal der Erfindung ist der Elektromotorcontroller konfiguriert zum Betätigen des Elektromotors derart, daß die Größe des Drehmoments mit der absoluten Differenz zwischen dem erfaßten Ladedruck und dem Zieldruck abnimmt.
Der Ladedrucksensor erfaßt den Ladedruck in dem Turbolader und ist konfiguriert zum Erreichen eines Zielladedrucks und zum Reduzieren von Fehlerspielräumen bei einer kurzfristigen zu großen und zu geringen Verstärkung. Der Elektromotorcontroller ist konfiguriert zum Wählen eines Zielladedrucks auf der Basis des Anlegens der erfaßten Zustände mindestens des Turboladers und/oder des Verbrennungsmotors an die Zustandskarte in dem Speicher.
Der Elektromotorcontroller ist konfiguriert zum Steuern des Elektromotors auf der Basis der von den mehreren Sensoren empfangenen Eingabe im Vergleich zu den in der mehrdimensionalen Zustandskarte enthaltenen Daten. Bei einem Erfindungsausführungsbeispiel ist der Motorcontroller konfiguriert zum Betätigen des Elektromotors des elektrisch unterstützten Turboladers auf eine Weise, die am besten geeignet ist, die gewünschte Motorleistung bereitzustellen. Beispielsweise kann das System zusätzlich zu dem Kupplungseinkuppelsensor einen Bremsenanlegesensor umfassen, der erfaßt, ob eine Bremse angelegt ist, und der Elektromotorcontroller kann weiterhin konfiguriert sein zum Trennen von Strom zu dem Elektromotor, wenn der Bremsenanlegesensor anzeigt, daß die Bremse aktiviert ist.
Die Aspekte der vorliegenden Erfindung lassen sich leichter verstehen bei Betrachtung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen und der folgenden ausführlichen Beschreibung. Es zeigen:
1 ein Schemadiagramm, das ein elektrisch unterstütztes Turboladersteuersystem darstellt, gemäß Grundlagen der vorliegenden Erfindung konstruiert;
2 eine graphische Darstellung des Ladedrucks (y-Achse) als Funktion der Zeit (x-Achse), was die Auswirkung des Verwendens einer elektrischen Dämpfung gemäß den Grundlagen der vorliegenden Erfindung darstellt zum Verbessern der Ladedrucksteuerung; und
3 ein Flußdiagramm, das ein System zum Bereitstellen einer Ladedrucksteuerung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
Gemäß Grundlagen der vorliegenden Erfindung konstruierte Steuersysteme für elektrisch unterstützte Turbolader umfassen ein Steuermittel, das elektrisch an einen Elektromotor des Turboladers gekoppelt ist und das mit mehreren Sensoren verbunden ist, die konfiguriert sind, eine Reihe verschiedener Motor- und/oder Turboladerbetriebsparameter zu überwachen. Ein Speichermittel ist an das Steuermittel gekoppelt, und in ihm ist eine Zustandskarte gespeichert, die Informationen hinsichtlich vorbestimmter Betriebsbedingungen des Motors und/oder Turboladers umfassen. Das System überwacht die erfaßten Arbeitsbedingungen und betätigt den Elektromotor in dem Turbolader entsprechend gewisser vorbestimmter Arbeitsanweisungen, die von der Zustandskarte geliefert werden, auf eine Weise, die die jeweiligen Motorbetriebsanforderungen am besten adressiert.
Wie in 1 gezeigt, umfaßt ein elektrisch unterstützter Turbolader 10 allgemein einen Elektromotor 12, der um eine Turboladerwelle 14 herum angeordnet ist und die Turbine 16 und den Kompressor 18 miteinander verbindet. Der Elektromotor 12 ist innerhalb des Turboladers neben dem Mittelgehäuse 20 angeordnet und ist axial zwischen dem Mittelgehäuse 20 und einem Kompressorgehäuse 22, das den Kompressor 18 aufnimmt, angeordnet. Die Turbine 16 ist innerhalb eines Turbinengehäuses 24 angeordnet.
Ein Elektromotorsteuersystem/-controller 26 zum Steuern des elektrisch unterstützten Turboladers ist elektrisch an den Elektromotor 12 gekoppelt. Bei einem Ausführungsbeispiel umfaßt das Steuersystem ein elektronisches Motorsteuergerät (ECU) 28 und einen unabhängigen Leistungscontroller 30. Das Motor-ECU ist elektrisch an den unabhängigen Leistungscontroller 30 gekoppelt. Das System umfaßt auch mehrere Sensoren 32, die elektrisch an mindestens das Motor-ECU 28 und/oder den unabhängigen Leistungscontroller 30 gekoppelt sind. Der unabhängige Leistungscontroller 30 ist elektrisch an den Elektromotor 12 des Turboladers 10 gekoppelt. Der Elektromotor 12 ist um die Turboladerwelle 14 herum angeordnet und ist konfiguriert zum Anlegen eines Drehmoments auf die Welle und den angebrachten Kompressor 18 in jeder der beiden Drehrichtungen.
Ein Speicher und ein Mikroprozessor ist mit mindestens dem Motor-ECU 28 und/oder dem Leistungscontroller 30 verbunden oder kann Teil davon sein. Der Speicher ist elektrisch mit dem Mikroprozessor gekoppelt und ist so programmiert, daß er mehrere Zustandskarten für verschiedene Turboladersteuerverfahren aufweist. Die Zustandskarten sind konfiguriert, eine gewünschte Aktion des Elektromotors 12 mit bestimmbaren Motor- und Turboladercharakteristiken zu korrelieren. Der Mikroprozessor verwendet Motorsignale und Sensoreingaben in Verbindung mit den im Speicher gespeicherten Zustandskartendaten zum Steuern des Elektromotors 12 des elektrisch unterstützten Turboladers 10. Der unabhängige Leistungscontroller 30 wird zum Steuern des Leistungsflusses zum Elektromotor 12 verwendet. Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung fungiert der unabhängige Leistungscontroller dahingehend, Leistung zu dem Elektromotor von Gleichstrom (DC), zum Beispiel von einer Fahrzeug Bordbatterie geliefert, in Wechselstrom (AC) der zum Bestromen des Elektromotors verwendet wird, umzuwandeln. Bei einigen Betriebszuständen kann der Elektromotor 12 des elektrisch unterstützten Turboladers 10 so betrieben werden, daß er als Generator wirkt, um den durch den Abgasdruck verursachten sich schnellen drehen der Turbine 16 Leistung zu entziehen. Wenn der Elektromotor 12 so betrieben wird, daß er in der Funktion eines Generators arbeitet, fungiert der unabhängige Leistungscontroller dahingehend, die von dem Elektromotor gelieferte Leistung von AC nach DC umzuwandeln. Diese erzeugte Gleichstromleistung kann verwendet werden, um gewünschte elektrische Merkmale des Fahrzeugs zu bestromen oder lediglich zum Aufrechterhalten der Ladung der Bordbatterie. Der unabhängige Leistungscontroller ist auch konfiguriert, eine Leistungskonditionierung vorzunehmen, und ist zu einer intelligenten Geschwindigkeitssteuerung in der Lage.
Das Steuersystem gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist konfiguriert zum Steuern des Betriebs des Elektromotors gemäß dem folgenden Steuerverfahren. Je nach den aktuellen Arbeitsbedingungen des Motors und der vom Fahrer geforderten Leistung ist das System konfiguriert, in einem der drei folgenden Modi zu arbeiten: (1) einem Motormodus; (2) einem Generatormodus oder (3) einem Neutralmodus. In dem Motormodus wird der Elektromotor von dem Controller betrieben, die Welle 14 des Turboladers schnell zu drehen, um die Verstärkung von Ansaugluft zu dem Motor zu erhöhen. In einem Neutralmodus arbeitet der Turbolader aufgrund der Temperatur und des Volumens des Abgases des Motors ohne irgendwelche Unterstützung von dem Elektromotor. In einem Generatormodus wird der Elektromotor betrieben, um auf der Basis des sich schnellen drehens der Turbine 16 durch das Abgas des Motors Elektrizität zu erzeugen.
Das Ausmaß der Leistung, die an den Elektromotor geliefert oder von dort erzeugt wird, kann je nach dem jeweiligen Motor- und/oder Turboladerbetriebszustand variieren und wird durch die Differenz zwischen aktuellen Betriebsbedingungen (nach Überwachung durch einen oder mehrere der Sensoren) und der vom Fahrer angeforderten Leistung wie in die Zustandskarten programmiert bestimmt. Wenn ein Fahrer fordert, daß der Motor maximalen Schub liefert, dann wird das System somit dahingehend arbeiten, daß der Elektromotor aktiviert wird, um die von dem Kompressor gelieferte Verstärkung zu vergrößern, anstatt als ein Generator zum Erzeugen von Elektrizität. Das System besitzt die Flexibilität, verschiedene Steueralgorithmen für verschiedene Anwendungen zu berücksichtigen. Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Steueralgorithmus für eine maximale Verstärkung von dem Turbolader auf Kosten gewisser Leistungserzeugung durch den Elektromotor ausgelegt. Bei einer zusätzlichen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Steueralgorithmus ausgelegt zum Erzeugen der größten möglichen Elektrizitätsmenge von dem Elektromotor des Turboladers auf Kosten einer gewissen Verstärkung. Die Funktion, die das Motor-ECU und der Leistungscontroller beim Ausführen von Steueraufgaben spielen, variiert von einer Anwendung zur anderen.
Leistung des Elektromotors in dem Turbolader ist nicht erforderlich, wenn der Fahrer eines Fahrzeugs mit Gangschaltung den Gang wechselt, das heißt, wenn die Kupplung gedrückt wird. Einer der Sensoren 32 ist somit konfiguriert, zu überwachen, ob eine Kupplung eingekuppelt ist. Die Sensoren 32 können auch konfiguriert sein, mindestens eine der folgenden beispielhaften Motor- und Turboladerzustände zu überwachen; Ansaugluftstrom; Motordrehzahlen pro Minute (min^–1); Motorlast, Ladedruck und -temperatur; Ansaugkrümmerdruck und -temperatur; Gaspedalposition; Gaspedaländerungsrate; Betankungsrate; Motortemperatur; Motorzeitsteuerung; Batteriespannung; Elektromotorstromfluß; Umgebungstemperatur und -druck; Bremsdruck; Kupplungsdruck, Öldruck; Turboladerdrehzahl und eine Temperatur der Elektromotorwicklung in den Turbolader.
Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das System konfiguriert, eine unerwünschte Bestromung des Elektromotors in dem Turbolader, wenn diese nicht erforderlich ist, zu verhindern. Eine Situation, wo die Elektromotorbestromung des Turboladers nicht erforderlich ist, liegt dann vor, wenn ein Fahrer den Motor bei einem Stoplicht "hochfährt". Wenngleich der Fahrer das Gaspedal drückt, braucht der Fahrer nicht, daß der Turbolader aktiviert wird.
Um eine Aktivierung des Elektromotors des Turboladers zu verhindern, wenn ein Fahrer einen Motor bei einem Stoplicht hochfährt und wenn ein Fahrer ein manuelles Getriebe schaltet, ist ein erster Sensor vorgesehen, um zu erfassen, ob die Kupplung eingekuppelt ist. Ein zweiter Sensor ist vorgesehen, um zu erfassen, ob die Bremsen angelegt sind.
Bei einer Ausführungsform, wo der Steueralgorithmus für normales Fahren konfiguriert ist, wird der Stromfluß zu dem Elektromotor verhindert, wenn der erste Sensor erfaßt, daß die Kupplung nicht eingekuppelt ist, was anzeigt, daß der Fahrer den Gang wechselt. Gleichermaßen wird ein Stromfluß zu dem Elektromotor verhindert, wenn der zweite Sensor erfaßt, daß die Bremsen angelegt sind, was anzeigt, daß der Fahrer den Motor bei einem Stoplicht hochfährt. Bei alternativen Ausführungsformen kann der Controller konfiguriert sein, je nach dem jeweiligen Steueralgorithmus, der von dem Mikroprozessor verwendet wird, unterschiedlich zu arbeiten.
Das System wird verwendet, um die Ladedrucksteuerung eines elektrisch unterstützten Turboladers zu verwenden.
Wenn bei einem herkömmlichen Turbolader mit variabler Geometrie das ECU eines Motors bestimmt, daß sich der Turbolader bis zu einem Zielladedruck schnell beschleunigen sollte, signalisiert das ECU den Düsenblättern des Turboladers mit variabler Geometrie, zu schließen. Die Blätter werden von dem Motor-ECU gesteuert, so lange geschlossen zu bleiben, bis der Zielladedruck erreicht ist. Nachdem der Zielladedruck erreicht ist, wird den Blättern signalisiert, zu öffnen. Nachdem sich die Blätter öffnen, erfährt das System einen Zufluß des Unterschwingens und Überschwingens des Zielladedrucks, bis ein akzeptabler Fehlerspielraum zwischen dem Istladedruck und dem Zielladedruck existiert.
Der gleich Zyklus von Ereignissen tritt bei herkömmlichen Turboladern auf, die mit einem Wastegate ausgestattet sind. Wenn das ECU eines Motors bestimmt, daß der Turbolader schnell zu einem Zielladedruck beschleunigen sollte, signalisiert das ECU dem Wastegate-Aktuator, das Wastegate zu schließen und das Wastegate geschlossen zu halten, bis der Zielladedruck erreicht ist. Nachdem der Zielladedruck erreicht ist, wird dem Wastegate dann signalisiert, zu öffnen, und das System erfährt einen Zyklus aus Unterschwingen und Überschwingen des Zielladedrucks, bis zwischen dem Istladedruck und dem Zielladedruck ein akzeptabler Fehlerspielraum existiert.
Zusätzlich zu den oben beschriebenen Blatt- und Wastegate-Systemen mit Verstellgeometrie können Steuersysteme der vorliegenden Erfindung mit einem elektrisch unterstützten Turbolader verwendet werden, um den Elektromotor auf eine Weise zu steuern, der den oben beschriebenen Zyklus aus Unterschwingen und Überschwingen dämpft. 2 veranschaulicht graphisch die positive Dämpfauswirkung, die die Elektromotorsteuerung haben kann, wenn sie gemäß Grundladen der vorliegenden Erfindung verwendet wird, um die Zeitdauer zu reduzieren, die erforderlich ist, um einen relativ konstanten/eingeschwungenen Zielladedruck zu erreichen, im Vergleich zu dem eines herkömmlichen Turboladers wie oben beschrieben. Elektrisch gedämpfte Systeme der vorliegenden Erfindung können auf die gleichen Arbeitsbedingungen in kürzerer Zeit und mit einem reduzierten Fehlerspielraum reagieren. 3 zeigt ein Steuerverfahren gemäß Grundlagen der vorliegenden Erfindung zum Steuern des von einem elektrisch unterstützten Turboladers gelieferten Ladedrucks. Eine im Speicher gespeicherte Zustandskarte enthält Zielladedrücke unter vorspezifizierten Sätzen von Motor- und Turboladerparametern. Der in mindestens dem Motor-ECU und den unabhängigen Leistungscontroller angeordnete Mikroprozessor empfängt Motor- und Turboladerparameter von mehreren Sensoren und von dem Motor-ECU, Kasten 30. Der Mikroprozessor trägt die Motor- und Turboladerparameter in der gespeicherten Zustandskarte auf, Kasten 32. Die Kurve von Motor- und Turboladerparametern ergibt einen Zielladedruck, Kasten 34.
Der Motor empfängt den Istladedruck von einem Ladedrucksensor, Kasten 36. Der Mikroprozessor bestimmt, ob der Istladedruck höher ist als der Zielladedruck, Kasten 38. Wenn der Istladedruck kleiner ist als der Zielladedruck, verwendet der Mikroprozessor den Elektromotor des elektrisch unterstützten Turboladers, um den Istladedruck zu erhöhen, Kasten 40. Wenn alternativ der Istladedruck nicht kleiner ist als der Zielladedruck, dann bestimmt der Mikroprozessor, ob der Istladedruck höher ist als der Zielladedruck, Kasten 42. Wenn der Istladedruck höher ist als der Zielladedruck, dann verwendet der Mikroprozessor den Elektromotor des elektrisch unterstützten Turboladers, um den Istladedruck abzusenken, Kasten 44.
Der Elektromotor plaziert ein Drehmoment in der Richtung der Turboladerwellendrehung, wenn der Istladedruck unter dem Zielladedruck ist. Punkt "A" in 2 stellt einen Zustand dar, wo der gemessene Istladedruck unter einem Zielladedruck liegt. In diesem Betriebszustand würde der unabhängige Leistungscontroller den Elektromotor betätigen, ein Drehmoment auf der Turboladewelle in Richtung der Turboladedrehung zu plazieren, wodurch bewirkt wird, daß der Ladedruck schneller in der Richtung des Zielladedrucks ansteigt.
Wenn gleichermaßen der Istladedruck über dem Zielladedruck liegt, legt der Elektromotor ein der Turboladerwellendrehung entgegengesetztes Drehmoment an. Punkt "A" in 2 stellt einen Betriebszustand dar, wo der gemessene Istladedruck über einem Solladedruck liegt. In diesem Betriebszustand kehrt der unabhängige Leistungscontroller den Strom zu dem Elektromotor um, um ein der Richtung der Turboladerwellendrehung entgegengesetztes Drehmoment zu induzieren. Dies bewirkt, daß der Ladedruck in Richtung des Zielladedrucks abnimmt.
Die Größe des angelegten Drehmoments nimmt mit dem Abstand von dem Zielladedruck zu. Somit ist die Größe des angelegten Drehmoments bei Punkt B höher als bei Punkt C, weil bei Punkt B der Istladedruck weiter weg ist von dem Zielladedruck als bei Punkt C.
Bei einer zusätzlichen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhaltet das elektronische Dämpfen des Ladedruckzyklus das Voraussehen der vorübergehend zu starken Verstärkung, die damit aus assoziiert ist, daß ein Turbolader auf einen Zielladedruck hochgefahren wird. Systeme, die die vorübergehend zu starke Verstärkung vorhersehen, können beispielweise so konfiguriert sein, daß Wastegate-Ventile oder Verstellgeometrie-Blätter geöffnet werden, nachdem ein gegebener Prozentsatz der Zielverstärkung erreicht ist, beispielsweise 90%. Alternativ kann ein System, das eine vorübergehende zu große Verstärkung vorhersieht, die Rate der Ladedruckänderung berechnen und die Verstärkungsänderungsrate in Verbindung mit der Differenz zwischen dem Ziel- und Istladedruck verwenden, womit dem Öffnen von Ventilen und Blättern zu beginnen. In solchen Fällen könnte sich das elektronische Dämpfungssystem an die verwendeten Vorhersageverfahren anpassen und immer noch während einer zu starken und zu schwachen Verstärkung eine Dämpfung bereitstellen.

1

26: STEUERSYSTEM
28: MOTOR-ECU
30: UNABHÄNGIGER LEISTUNGSCONTROLLER ZUR BATTERIE

2

TITLE: VERWENDUNG ELEKTRISCHER DÄMPFUNG ZUM VERBESSERN
DER LADEDRUCKSTEUERUNG
TARGET: ZIELLADEDRUCK
BOOST: LADEDRUCK
STANDARD: STANDARDSTEUERSYSTEM
CONTROL: STEUERSYSTEM MIT ELEKTRISCHER DÄMPFUNG
TIME – ZEIT

3

30: SENSORINFORMATIONEN EMPFANGEN
32: SENSORINFORMATIONEN AUF ZUSTANDSKARTE AUFTRAGEN
34: ZIELLADEDRUCK AUS ZUSTANDSKARTE HOLEN
36: ISTVERSTÄRKUNG VOM LADEDRUCKSENSOR HOLEN
NO: NEIN
YES: JA
38: ISTVERSTÄRKUNG UNTER ZIELVERSTÄRKUNG
40: VERSTÄRKUNG MIT ELEKTROMOTOR VERGRÖßERN
42: ISTVERSTÄRKUNG GRÖBER ALS ZIELVERSTÄRKUNG
44: VERSTÄRKUNG MIT ELEKTROMOTOR VERRINGERN
ENDE

Claims

System zum Steuern eines elektrisch unterstützten Turboladers (10), wobei der Turbolader eine Welle (14) aufweist, die sich während des Betriebs des Turboladers in einer gegebenen Drehrichtung drehen kann und an einen Verbrennungsmotor gekoppelt ist, wobei das System folgendes umfaßt: einen Elektromotor (12); einen Elektromotorcontroller (26), der den Betrieb des Elektromotors steuert; einen elektrisch an den Elektromotorcontroller gekoppelten Speicher und mehrere elektrisch an den Elektromotorcontroller gekoppelte Sensoren (32), wobei einer der Sensoren einen Ladedrucksensor umfaßt, der den Ladedruck in dem Turbolader erfaßt, wobei die anderen Sensoren Zustände mindestens des Turboladers, des Verbrennungsmotors und/oder des Antriebsstrangs erfassen, wobei: der Elektromotorcontroller konfiguriert ist zum Steuern des Elektromotors auf der Basis von Signalen von den mehreren Sensoren, aufgetragen auf einer mehrdimensionalen Zustandskarte; und der Elektromotorcontroller konfiguriert ist zum Auswählen eines Zielladedrucks auf der Basis des Anlegens der erfaßten Zustände mindestens des Turboladers und/oder des Verbrennungsmotors an die Zustandskarte in dem Speicher zum Betätigen des Elektromotors zum Induzieren eines Drehmoments auf der Welle in der Drehrichtung, wenn der von dem Ladedrucksensor erfaßte Ladedruck niedriger ist als der ausgewählte Zielladedruck, und zum Betätigen des Elektromotors zum Induzieren eines Drehmoments auf der Welle entgegen der Richtung der Wellendrehung, wenn der von dem Ladedrucksensor erfaßte Ladedruck höher ist als der ausgewählte Zielladedruck, wobei das System dadurch gekennzeichnet ist, daß: einer der mehreren Sensoren einen Einkuppelsensor umfaßt, der erfaßt, wenn eine Kupplung eingekuppelt ist; und der Elektromotorcontroller konfiguriert ist zum Trennen von Strom zu dem Elektromotor, wenn der Einkuppelsensor anzeigt, daß die Kupplung nicht eingekuppelt ist.
System nach Anspruch 1, wobei der Elektromotorcontroller konfiguriert ist zum Betätigen des Elektromotors derart, daß die Größe des Drehmoments mit der absoluten Differenz zwischen dem erfaßten Ladedruck und dem Zieldruck abnimmt.
System nach Anspruch 1 oder 2, wobei: einer der mehreren Sensoren (32) einen Bremsenanlegesensor umfaßt, der erfaßt ob eine Bremse angelegt ist; und der Elektromotorcontroller (26) konfiguriert ist zum Trennen von Strom zu dem Elektromotor (12), wenn der Bremsenanlegesensor anzeigt, daß die Bremse angelegt ist.