DE69816387T2

DE69816387T2 - Steuersystem für Hybridfahrzeug

Info

Publication number: DE69816387T2
Application number: DE69816387T
Authority: DE
Inventors: Yoshikazu Wako-shi Oshima; Yusuke Wako-shi Tatara; Motoshi Wako-shi Ishikawa; Yutaka Wako-shi Tamagawa; Tetsu Wako-shi Sugiyama; Toru Wako-shi Yano
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1997-09-17
Filing date: 1998-09-17
Publication date: 2004-04-15
Anticipated expiration: 2018-09-18
Also published as: DE69816387D1; US6369531B1; EP0903258A2; US6603278B2; US20020063540A1; JPH1193724A; EP0903258A3; JP3096447B2; US6140780A; EP0903258B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Regelsystem zum Regeln eines Hybridfahrzeugs, das einen Verbrennungsmotor und einen Elektromotor als getrennte Antriebsquellen aufweist. Sie betrifft insbesondere ein Regelsystem zum Regeln eines Hybridfahrzeugs beim Zurückgewinnen von elektrischer Energie mit einem Elektromotor gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Man kennt bereits einige Hybridfahrzeuge, die einen Verbrennungsmotor und einen Elektromotor als getrennte Antriebsquellen aufweisen. Es wird auch ein Regelsystem zum Regeln eines Hybridfahrzeugs vorgeschlagen, das den Rückgewinnungs-Wirkungsgrad eines Elektromotors erhöht, der beim Verzögern des Hybridfahrzeugs im Rückgewinnungsmodus arbeitet. Beispielsweise öffnet ein in der veröffentlichten japanischen Patentschrift Nr. 8-112190 offenbartes Regelsystem ein elektrisch gesteuertes Drosselventil vollständig, falls der Elektromotor beim Verzögern des Hybridfahrzeugs im Rückgewinnungsmodus arbeitet. Dadurch verringert sich der mechanische Energieverlust, der durch Pumpverluste des Verbrennungsmotors bei geschlossenem Drosselventil entsteht, und die kinetische Energie des Hybridfahrzeugs kann wirksam als regenerierte Energie zurückgewonnen werden.
Die veröffentlichte japanische Patentschrift Nr. 9-135502 offenbart ein Regelsystem zum Regeln eines Hybridfahrzeugs, das die durch die Motorbremsung ausgeübten Bremsmomente verringert, und zwar abhängig von der Höhe eines Rückgewinnungs-Bremsmoments, das ein Elektromotor erzeugt, der im Rückgewinnungsmodus arbeitet.
Das offenbarte Regelsystem berechnet durch Motorbremsung ausgeübte Bremsmomente, falls ein Drosselventil vollständig geöffnet oder geschlossen ist, und zwar entsprechend der Drehzahl einer Antriebswelle bei unterbrochener Kraftstoffzu fuhr zum Verbrennungsmotor und verzögerndem Hybridfahrzeug. Das Regelsystem stellt nun das vom Elektromotor erzeugte Rückgewinnungs-Bremsmoment auf den Bereich der berechneten Bremsmomente ein, und es betätigt ein Drosselventil in einem Einlassdurchgang des Motors in einer Öffnungsrichtung, und zwar abhängig von der Höhe eines Rückgewinnungs-Bremsmoments, das der Elektromotor erzeugt, damit das Bremsmoment verringert wird, das durch die Motorbremsung ausgeübt wird. Auf diese Weise wird eine Irritation vermieden, die der Fahrer des Hybridfahrzeugs durch Verzögerungsschwankungen empfindet, wenn das Hybridfahrzeug mit Motorbremswirkung fährt, und die sonst verschwendete kinetische Energie des Hybridfahrzeugs wird als elektrische Energie für einen besseren Regenerierungs-Wirkungsgrad zurückgewonnen.
Mit dem genannten herkömmlichen Regelsystem ist jedoch die Menge der zurückgewonnenen Energie auf den Bereich der Differenz zwischen den Bremsmomenten beschränkt, die bei vollständig geöffnetem und geschlossenem Drosselventil erzeugt werden. Die Saugluft kühlt den Katalysator im Auspuffsystem des Motors sehr stark ab, weil das Drosselventil voll-ständig geöffnet ist, wenn der Elektromotor im Rückgewinnungsmodus arbeitet. Dadurch verschlechtern sich die Emissionseigenschaften, wenn das Hybridfahrzeug aus dem Rückgewinnungsmodus in einen normalen Fahrmodus zurückkehrt. Folglich muss das Regelsystem das vom Elektromotor erzeugte Rückgewinnungsdrehmoment verkleinern und das Drosselventil schließen oder das Drosselventil vollständig schließen und den Rückgewinnungsmodus des Elektromotors unterbrechen, falls die erfasste Temperatur des Katalysators einen vorbestimmten Wert erreicht.
Die Erfindung zielt daher darauf ab, ein Regelsystem zum Regeln eines Hybridfahrzeugs bereitzustellen, das einen Verbrennungsmotor aufweist und einen Elektromotor, der im Rückgewinnungsmodus arbeiten kann, damit eine Rückgewinnungsgröße für den Elektromotor bestimmt wird, und zwar ausgehend von einer Rückgewinnungsgröße, die auf dem von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängigen Verzögerungswiderstand beruht, falls das Hybridfahrzeug verzögert wird, und eine Rückgewinnungsgröße, die abhängig von der Restkapazität einer Speichereinheit für elektrische Energie bestimmt wird oder abhängig von der Temperatur einer Antriebsregelschaltung des Elektromotors, damit der Verzögerungsbereich für den Rückgewinnungsvorgang des Elektromotors vergrößert wird. Die Erfindung zielt auch darauf ab, eine Pumpverlust-Regeleinheit für den Motor abhängig von der ermittelten Rückgewinnungsgröße zu regeln.
Die Erfindung zielt auch darauf ab, ein Regelsystem zum Regeln eines Hybridfahrzeugs bereitzustellen, das eine Pumpverlust-Regeleinheit steuert, die abhängig von einer ermittelten Rückgewinnungsgröße verhindern kann, dass ein Katalysator zu stark auskühlt.
Die Erfindung zielt auch darauf ab, ein Regelsystem zum Regeln eines Hybridfahrzeugs bereitzustellen, das eine Pumpverlust-Regeleinheit besitzt, die die Pumpverluste des Motors des Hybridfahrzeugs regelt, wobei die Pumpverlust-Regeleinheit eine Abgasrückführungs-Regeleinheit umfasst.
Die Erfindung zielt auch darauf ab, ein Regelsystem zum Regeln eines Hybridfahrzeugs bereitzustellen, das eine Pumpverlust-Regeleinheit besitzt, die die Pumpverluste des Motors des Hybridfahrzeugs regelt, wobei die Pumpverlust-Regeleinheit eine Einlass- und Auslassventil-Regeleinheit umfasst.
EP-A-0698520 offenbart ein Rückgewinnungs-Regelsystem für ein Hybridfahrzeug gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Gemäß der Erfindung wird ein Rückgewinnungs-Regelsystem nach Anspruch 1 bereitgestellt.
Die Pumpverlust-Regeleinheit umfasst Mittel zum Verkleinern der Pumpverluste des Motors, falls die zweite oder dritte Rückgewinnungsgröße, die jeweils von der zweiten bzw. dritten Rückgewinnungsgrößen-Erzeugungseinheit erzeugt wird, mindestens die erste Rückgewinnungsgröße erreicht, die von der ersten Rückgewinnungsgrößen-Erzeugungseinheit erzeugt wird, und zum Regeln der Pumpverluste des Motors abhängig von der Differenz zwischen der ersten Rückgewinnungsgröße und der zweiten oder dritten Rückgewinnungsgröße, falls entweder die zweite oder die dritte Rückgewinnungsgröße, die von der zweiten bzw. dritten Rückgewinnungsgrößen-Erzeugungseinheit erzeugt wird, kleiner ist als die erste Rückgewinnungsgröße, die von der ersten Rückgewinnungsgrößen-Erzeugungseinheit erzeugt wird.
Um zu verhindern, dass ein in einem Abgasrohr angeordneter Katalysator zu stark auskühlt, kann die Pumpverlust-Regeleinheit ein Abgasrückführungs-Regelventil aufweisen, das die Abgasmenge steuert, die vom Abgasrohr des Motors auf sein Saugrohr zurückgeführt wird. Das Abgasrückführungs-Regelventil kann zum Verringern der Pumpverluste des Motors geöffnet werden, und es kann zum Erhöhen der Pumpverluste des Motors geschlossen werden.
Die Pumpverlust-Regelvorrichtung kann ein Einlassventil oder ein Auslassventil des Motors umfassen und ein Stellglied, das das Einlassventil oder das Auslassventil voll-ständig öffnet. Das Stellglied bewirkt, dass entweder das Einlassventil oder das Auslassventil geöffnet bleibt, so dass die Pumpverluste des Motors geringer werden, und dass das offen gehaltene Einlassventil oder das offen gehaltene Auslassventil geschlossen wird, damit die Pumpverluste des Motors größer werden.
Die Erfindung wird nunmehr zur besseren Darstellung und um zu zeigen, wie sie ausgeführt werden kann, beispielhaft mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
Es zeigt:
1 ein Blockdiagramm einer Antriebsvorrichtung eines Hybridfahrzeugs und ein Regelsystem dafür gemäß der Erfindung;
2 ein Blockdiagramm einer Verbrennungsmotor-Regelanordnung des Regelsystems;
3 ein Blockdiagramm einer Regelanordnung des Regelsystems für den Elektromotor;
4 ein Blockdiagramm einer Getriebesteuerungsanordnung des Regelsystems;
5 und 6 Flussdiagramme einer Verarbeitungsfolge zum Berechnen der Antriebsleistung, die ein Elektromotor erzeugen muss, und zum Bestimmen der Antriebsleistungsverteilung für den Elektromotor und einen Verbrennungsmotor abhängig von einer geforderten Antriebsleistung;
7 eine Skizze, die den Zusammenhang zwischen der Restkapazität einer Speichereinheit für elektrische Energie und der Antriebsleistungsverteilung des Elektromotors darstellt;
8 eine Skizze, die den Zusammenhang zwischen der Stellung eines Gaspedals und der Drosselventilöffnung darstellt;
9 eine Skizze, die den Zusammenhang zwischen der Drosselventilöffnung und der Antriebsleistungsverteilung des Elektromotors darstellt;
10 die Skizze einer Tabelle, die die geforderten Antriebsleistungen angibt;
11 die Skizze einer Tabelle, die die Fahrstatusgrößen angibt;
12 die Skizze einer Tabelle, die die Fahrwiderstände RUNRST angibt;
13 eine Skizze, die den Zusammenhang zwischen der Leistungsabgabe des Elektromotors und einem Drehmomentbefehl für den Elektromotor darstellt;
14 ein Flussdiagramm einer Verarbeitungsfolge zur Steuerung des Verbrennungsmotors im Überblick;
15 und 16 ein Flussdiagramm einer Verarbeitungsfolge zum Bestimmen einer Verzögerungsregenerierungsgröße gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
17 eine Skizze einer Tabelle gewünschter Fahrwiderstände RUNRSTcom;
18 eine Skizze einer REGperm1-Tabelle;
19 eine Skizze einer REGperm2-Tabelle;
20 ein Flussdiagramm eines Teils einer Verarbeitungsfolge zum Bestimmen einer Verzögerungsregenerierungsgröße gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
21 eine schematische Ansicht, die darstellt, wie ein Abgasrückführsystem gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung arbeitet;
22 ein Flussdiagramm eines Teils einer Verarbeitungsfolge zum Bestimmen einer Verzögerungsregenerierungsgröße gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung;
23 eine schematische Ansicht, die darstellt, wie ein Abgasrückführsystem gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung arbeitet;
24 ein Flussdiagramm eines Teils einer Verarbeitungsfolge zum Bestimmen einer Verzögerungsregenerierungsgröße gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung;
1 zeigt in Blockform eine Antriebseinrichtung eines Hybridfahrzeugs und ein Regelsystem dafür gemäß der Erfindung. Weitere Komponenten des Hybridfahrzeugs einschließlich der Sensoren, Stellglieder usw. sind in 1 nicht dargestellt.
Das Hybridfahrzeug, siehe 1, weist einen Mehrzylinder-Verbrennungsmotor 1 auf, der eine Antriebswelle 2 dreht, damit die Antriebsräder 5 (es ist nur ein Rad dargestellt) über einen Getriebemechanismus 4 angetrieben werden. Ein Elektromotor 3 ist so verbunden, dass er die Antriebswelle 2 direkt dreht. Zusätzlich zur Fähigkeit, die Antriebswelle 2 anzutreiben, besitzt der Elektromotor 3 eine regenerative Fähigkeit, nämlich das Umsetzen von kinetischer Energie, die durch die Drehung der Antriebswelle 2 erzeugt wird, in elektrische Energie. Der Elektromotor 3 ist mit einem Ultrakondensator 14 verbunden (einem Kondensator mit großer elektrostatischer Kapazität), der als Speichereinheit für elektrische Energie dient, und zwar über eine Leistungstreibereinheit 13. Die Leistungstreibereinheit 13 regelt den Elektromotor 3 so, dass er die Antriebswelle 2 antreibt und im Rückgewinnungsmodus elektrische Energie erzeugt.
Das Regelsystem umfasst auch eine Verbrennungsmotor-Steuereinheit 11, die den Verbrennungsmotor 1 steuert, eine Elektromotor-Regeleinheit 12, die den Elektromotor 3 regelt, eine Energieverteilungs-Regeleinheit 15, die das Energiemanagement abhängig vom erfassten Status des Ultrakondensators 14 abwickelt, und eine Getriebesteuerungseinheit 16, die den Getriebemechanismus 4 steuert. Die Verbrennungsmotor-Steuereinheit 11, die Elektromotor-Regeleinheit 12, die Energieverteilungs-Regeleinheit 15 und die Getriebesteuerungseinheit 16 sind über einen Datenbus 21 miteinander verbunden, über den sie erfasste Daten, Flags und weitere Informationen austauschen.
2 zeigt den Verbrennungsmotor 1, die Verbrennungsmotor-Steuereinheit 11 und zugehörige Nebenvorrichtungen. In einem mit dem Verbrennungsmotor 1 verbundenen Saugrohr 102 ist ein Drosselventil 103 montiert. Mit dem Drosselventil 103 ist ein Drosselventil-Öffnungssensor 104 verbunden, der ein elektrisches Signal erzeugt, das die Öffnung des Drosselventils 103 darstellt. Das erzeugte elektrische Signal wird in die Verbrennungsmotor-Steuereinheit 11 eingegeben. Mit dem Drosselventil 103 ist ein Drosselstellglied 105 verbunden, das die Öffnung des Drosselventils 103 elektrisch regelt. Die Verbrennungsmotor-Steuereinheit 11 steuert den Betrieb des Drosselstellglieds 105.
Ein Stück des Saugrohrs 102 stromabwärts des Drosselventils 103 ist über eine Abgasrückführleitung 124 mit dem Abgasrohr 114 verbunden. In der Abgasrückführleitung befindet sich ein Abgasrückführungs-Regelventil 121 (EGR, EGR = Exhaust Gas Recirculation), das die Abgasmenge reguliert, die durch die Abgasrückführleitung 124 fließt.
Das EGR-Regelventil 121 umfasst ein elektromagnetisch betätigtes Ventil, dessen Elektromagnet elektrisch mit der Verbrennungsmotor-Steuereinheit 11 verbunden ist. Die Ventilöffnung des EGR-Regelventils 121 kann durch ein Steuersignal verändert werden, das die Verbrennungsmotor-Steuereinheit 11 dem Elektromagneten des EGR-Regelventils 121 zuführt.
Ein Sensor 108 für den Saugrohr-Absolutdruck (Pba) ist über ein Rohr 107 unmittelbar stromabwärts des Drosselventils 103 mit dem Saugrohr 102 verbunden. Der Saugrohr-Absolutdrucksensor 108 erzeugt ein elektrisches Signal, das den Absolutdruck im Saugrohr 102 darstellt, und legt das erzeugte Signal an die Verbrennungsmotor-Steuereinheit 11 an.
Stromabwärts des Saugrohr-Absolutdrucksensors 108 ist im Saugrohr 102 ein Einlasstemperatursensor 109 montiert. Der Einlasstemperatursensor 109 erzeugt ein elektrisches Signal, das die Temperatur der Saugluft darstellt, die im Saugrohr 102 strömt, und führt das erzeugte Signal der Verbrennungsmotor-Steuereinheit 11 zu.
Im Saugrohr 102 sind jeweils an Positionen stromabwärts des Drosselventils 103 und geringfügig stromaufwärts der jeweiligen Einlassventile 122, die entsprechend in den Zylin- dern des Verbrennungsmotors 1 angeordnet sind, Kraftstoff-Einspritzventile 106 montiert. Die Kraftstoff-Einspritzventile 106 sind über einen Druckregler (nicht dargestellt) mit einem Kraftstofftank (nicht dargestellt) verbunden. Die Kraftstoff-Einspritzventile 106 sind elektrisch mit der Verbrennungsmotor-Steuereinheit 11 verbunden, die Signale an die Kraftstoff-Einspritzventile 106 anlegt, die die Zeiten für das Öffnen und Schließen der Kraftstoff-Einspritzventile 106 steuern.
Auf dem Zylinderblock des Motors 1 ist ein Motorkühlmittel-Temperatursensor 110 montiert, der einen Thermistor oder ein ähnliches Bauteil enthalten kann. Der Motorkühlmittel-Temperatursensor 110 erzeugt ein elektrisches Signal, das die Kühlmitteltemperatur des Motors darstellt, und legt das erzeugte Signal an die Verbrennungsmotor-Steuereinheit 11 an.
Ein Sensor 111 für die Drehzahl (NE) des Verbrennungsmotors ist nahe an der Nockenwelle oder Kurbelwelle (nicht dargestellt) des Motors 1 befestigt. Der Sensor 111 für die Drehzahl des Verbrennungsmotors erzeugt bei einem vorbestimmten Kurbelwinkel einen Signalimpuls (im Weiteren als "TDC-Signalimpuls" bezeichnet), und zwar nach jeder Drehung der Kurbelwelle des Motors 1 um 180°, und speist den TDC-Signalimpuls in die Verbrennungsmotor-Steuereinheit 11 ein.
Der Motor 1 weist an den jeweiligen Zylindern angeordnete Zündkerzen 113 auf , die elektrisch mit der Verbrennungsmotor-Steuereinheit 11 verbunden sind, die die Zündzeitpunkte der Zündkerzen 113 steuert.
Die Einlassventile 122 sind jeweils in Einlasskanälen (nicht dargestellt) angeordnet, die in die Brennkammern (nicht dargestellt) des Motors 1 münden und mit dem Saugrohr 102 verbunden sind. Mit den jeweiligen Einlassventilen 122 sind Einlassventilbetätigungen 125 verbunden, die die Ein lassventile 122 geöffnet oder geschlossen halten und den Ventilhub und die Ventilöffnungsperioden der Einlassventile 122 kontrollieren. Die Einlassventile 122 können mechanisch von einer Nockenwelle (nicht dargestellt) betätigt werden, aber auch elektromagnetisch über die Einlassventilbetätigungen 125, und zwar asynchron zur Drehung des Motors 1. Die Verbrennungsmotor-Steuereinheit 11 steuert den Betrieb der Einlassventilbetätigungen 125.
Die Auslassventile 123 sind jeweils in Auslasskanälen (nicht dargestellt) angeordnet, die in die Brennkammern des Motors 1 münden und mit dem Abgasrohr 114 verbunden sind. Mit den jeweiligen Auslassventilen 123 sind Auslassventilbetätigungen 126 verbunden, die die Auslassventile 123 geöffnet oder geschlossen halten und den Ventilhub und die Ventilöffnungsperioden der Auslassventile 123 kontrollieren. Die Auslassventile 123 können mechanisch von einer Nockenwelle (nicht dargestellt) betätigt werden, aber auch elektromagnetisch über die Auslassventilbetätigungen 126, und zwar asynchron zur Drehung des Motors 1. Die Verbrennungsmotor-Steuereinheit 11 steuert den Betrieb der Auslassventilbetätigungen 126.
In einem mit dem Motor 1 verbundenen Abgasrohr 114 ist ein Drei-Wege-Katalysator 115 montiert, der toxische Komponenten der Abgase einschließlich HC, CO, NOx usw. reinigt, die der Motor 1 ausstößt. Stromaufwärts des Drei-Wege-Katalysators 115 ist im Abgasrohr 114 ein Sensor 117 für das Kraftstoff-Luft-Verhältnis montiert. Der Sensor 117 für das Kraftstoff-Luft-Verhältnis erzeugt ein elektrisches Signal, das im Wesentlichen proportional zur Sauerstoffkonzentration (und zum Sauerstoffmangel) in den Abgasen ist, und speist das erzeugte Signal in die Verbrennungsmotor-Steuereinheit 11 ein. Der Sensor 117 für das Kraftstoff-Luft-Verhältnis kann das Kraftstoff-Luft-Verhältnis einer dem Motor 1 zugeführten Kraftstoff-Luft-Mischung in einem breiten Bereich von Kraft stoff-Luft-Verhältnissen erkennen, die von einem idealen Kraftstoff-Luft-Verhältnis bis zu mageren und fetten Werten reichen.
Auf dem Drei-Wege-Katalysator 115 ist ein Katalysator-Temperatursensor 118 montiert, der die Temperatur des Katalysators erfasst. Der Katalysator-Temperatursensor 118 liefert der Verbrennungsmotor-Steuereinheit 11 ein elektrisches Signal, das die erfasste Temperatur darstellt. Ein Fahrzeug-Geschwindigkeitssensor 119, der die Geschwindigkeit Vcar des Hybridfahrzeugs erfasst, und ein Gaspedalstellungs-Sensor 120, der die Stellung θap des Gaspedals erfasst (im Weiteren als "Gaspedalstellung" bezeichnet), sind elektrisch mit der Verbrennungsmotor-Steuereinheit 11 verbunden. Die elektrischen Signale, die der Fahrzeug-Geschwindigkeitssensor 119 und der Gaspedalstellungs-Sensor 120 erzeugen, werden der Verbrennungsmotor-Steuereinheit 11 zugeführt.
Am Verbrennungsmotor 1 ist ein Sensor 112 montiert, der jedesmal, wenn sich die Kurbelwelle um einen vorbestimmten Winkel gedreht hat, einen Impuls erzeugt. Ein vom Sensor 112 erzeugtes Impulssignal wird der Verbrennungsmotor-Steuereinheit 11 zugeführt, die abhängig vom zugeführten Impulssignal einen Motorzylinder erkennt, in den Kraftstoff einzuspritzen ist.
Die Verbrennungsmotor-Steuereinheit 11 umfasst eine Eingangsschaltung, die die Kurvenverläufe der Eingangssignale von den verschiedenen genannten Sensoren formt, die Spannungspegel dieser Eingangssignale auf vorbestimmte Pegel bringt und analoge Signale in digitale Signale umsetzt. Die Verbrennungsmotor-Steuereinheit 11 umfasst weiterhin eine Zentraleinheit (im Weiteren als "CPU" bezeichnet), einen Speicher zum Speichern verschiedener Verarbeitungsprogramme, die die CPU auszuführen hat, und von diversen verarbeiteten Ergebnissen, sowie eine Ausgabeschaltung, die Ansteuersignale an die Kraftstoff-Einspritzventile 106 und die Zündkerzen 113 anlegt. Die anderen Kontrolleinheiten einschließlich der Elektromotor-Regeleinheit 12, der Energieverteilungs-Regeleinheit 15 und der Getriebesteuerungseinheit 16 sind ähnlich aufgebaut wie die Verbrennungsmotor-Steuereinheit 11.
3 zeigt eine verbundene Anordnung des Elektromotors 3, der Leistungstreibereinheit 13, des Ultrakondensators 14, der Elektromotor-Regeleinheit 12 und der Energieverteilungs-Regeleinheit 15.
Der Elektromotor 3 , siehe 3 , ist mit einem Elektromotor-Drehzahlsensor 202 verbunden, der die Drehzahl des Elektromotors 3 erfasst. Der Elektromotor-Drehzahlsensor 202 erzeugt ein elektrisches Signal, das die Drehzahl des Elektromotors 3 darstellt, und das in die Elektromotor-Regeleinheit 12 eingegeben wird. Die Leistungstreibereinheit 13 und der Elektromotor 3 sind mit Drähten verbunden, die an einen Strom-Spannungs-Sensor 201 angeschlossen sind, der den Strom und die Spannung erfasst, die dem Elektromotor 3 zugeführt bzw. von ihm ausgegeben werden. Ein Temperatursensor 203, der die Temperatur der Leistungstreibereinheit 13 erfasst, z. B. die Temperatur TD eines Schutzwiderstands für eine Treiberschaltung des Elektromotors 3, ist auf der Leistungstreibereinheit 13 montiert. Die erfassten Signale der Sensoren 201, 203 werden der Elektromotor-Regeleinheit 12 zugeführt.
Der Ultrakondensator 14 und die Leistungstreibereinheit 13 sind mit Drähten verbunden, die an einen Strom-Spannungs-Sensor 204 angeschlossen sind, der eine Spannung am Ultrakondensator 14 erfasst und einen Strom, den der Ultrakondensator 14 ausgibt oder aufnimmt. Ein vom Strom-Spannungs-Sensor 204 erfasstes Signal wird in die Energieverteilungs-Regeleinheit 15 eingegeben.
4 zeigt eine verbundene Anordnung des Getriebemechanismus 4 und der Getriebesteuerungseinheit 16. Dem Getriebemechanismus 4 ist ein Gangsstellungssensor 301 beigefügt, der den im Getriebemechanismus 4 eingelegten Gang erkennt. In die Getriebesteuerungseinheit 16 wird ein Signal eingegeben, das der Gangsstellungssensor 301 erfasst. In der dargestellten Ausführungsform besteht der Getriebemechanismus 4 aus einem Automatikgetriebe. Es ist mit einem Getriebestellglied 302 verbunden. Der Gangwechsel des Getriebemechanismus 4 wird von der Getriebesteuerungseinheit 16 gesteuert.
5 und 6 zeigen eine Verarbeitungsfolge zum Berechnen der Leistungsabgabe, die der Elektromotor 3 abhängig von einer geforderten Antriebsleistung erzeugen muss, d. h. einer Antriebsleistung, die die Fahrt des Hybridfahrzeugs erfordert, und zum Bestimmen der Leistungsabgabeverteilung für den Elektromotor 3 und den Verbrennungsmotor 1 hinsichtlich der geforderten Antriebsleistung. Die Energieverteilungs-Regeleinheit 15 arbeitet die in 5 und 6 dargestellte Verarbeitungsfolge in jedem periodischen Zyklus ab.
In 5 erfasst die Energieverteilungs-Regeleinheit 15 im Schritt 1 eine Restkapazität des Ultrakondensators 14. Im Einzelnen integriert die Energieverteilungs-Regeleinheit 15 in jedem periodischen Intervall den Ausgangsstrom des Ultrakondensators 14 und den Eingangsstrom (Ladestrom) des Ultrakondensators 14, und berechnet einen integrierten Entladewert CAPdis (positiver Wert) und einen integrierten Ladewert CAPchg (negativer Wert). Die Energieverteilungs-Regeleinheit 15 berechnet nun eine Restkapazität CAPrem des Ultrakondensators 14 gemäß der folgenden Gleichung (1): CAPrem = CAPful – (CAPdis + CAPchg) (1),wobei CAPful die entnehmbare Menge bei vollgeladenem Ultrakondensator 14 darstellt.
Die Energieverteilungs-Regeleinheit 15 korrigiert die berechnete Restkapazität CAPrem ausgehend von einem Innenwiderstand des Ultrakondensators 14, der sich abhängig von der Temperatur usw. ändert. Dadurch wird eine endgültige Restkapazität des Ultrakondensators 14 bestimmt.
Anstatt die Restkapazität des Ultrakondensators 14 wie beschrieben zu berechnen kann man die Restkapazität des Ultrakondensators 14 auch dadurch feststellen, dass man die Leerlaufspannung am Ultrakondensator 14 bestimmt.
Im Schritt 2 ermittelt die Energieverteilungs-Regeleinheit 15 eine Leistungsabgabe-Verteilungsgröße für den Elektromotor 3, d. h. eine Antriebsleistung PRATIO, die der Elektromotor 3 erzeugen muss, aus einer geforderten Antriebsleistung POWERcom, und zwar mit Hilfe einer Tabelle für das Leistungsabgabe-Verteilungsverhältnis. Die Antriebsleistung PRA-TIO wird im Verhältnis zur geforderten Antriebsleistung ausgedrückt und im Weiteren als "Verteilungsverhältnis PRATIO" bezeichnet.
7 zeigt beispielhaft die Tabelle des Leistungsabgabe-Verteilungsverhältnisses. Die Tabelle des Leistungsabgabe-Verteilungsverhältnisses hat die Form einer Kurve, wobei auf der waagrechten Achse die Restkapazität des Ultrakondensators 14 aufgetragen ist und auf der vertikalen Achse das Verteilungsverhältnis PRATIO aufgetragen ist. Die Tabelle des Leistungsabgabe-Verteilungsverhältnisses enthält vorbestimmte Verteilungsverhältnisse PRATIO abhängig von den Restkapazitäten, bei denen der Lade- und Endladewirkungsgrad des Ultrakondensators 14 größtmöglich ist.
Im Schritt 3 bestimmt die Energieverteilungs-Regeleinheit 15 einen Befehl θthCOM (im weiteren als "Drosselventil-Öffnungsbefehl" bezeichnet) für das Drosselstellglied 105, der einer vom Gaspedalstellungssensor 120 erfassten Gaspedal stellung θap entspricht, und zwar aus einer in 8 dargestellten Tabelle, die den Zusammenhang zwischen Gaspedal und Drossel enthält.
Der Zusammenhang zwischen Gaspedal und Drossel in der in 8 dargestellten Tabelle hat die Form einer Kurve, wobei auf der waagrechten Achse die Gaspedalstellung θap aufgetragen ist und auf der vertikalen Achse der Drosselventil-Öffnungsbefehl θthCOM. In 8 sind die Werte der Gaspedalstellung θap gleich den entsprechenden Werten des Drosselventil-Öffnungsbefehls θthCOM. Die Werte der Gaspedalstellung θap können sich jedoch auch von den zugehörigen Werten des Drosselventil-Öffnungsbefehls θthCOM unterscheiden.
Im Schritt 4 bestimmt die Energieverteilungs-Regeleinheit 15 ein Verteilungsverhältnis PRATIOth für den Elektromotor 3 abhängig von dem ermittelten Drosselventil-Öffnungsbefehl θthCOM aus einer Tabelle in 9 mit dem Zusammenhang zwischen der Drosselstellung und dem Motorleistungsabgabeverhältnis.
Die in 9 dargestellte Tabelle mit dem Zusammenhang zwischen der Drosselstellung und dem Motorleistungsabgabeverhältnis hat die Form einer Kurve, wobei auf der waagrechten Achse der Drosselventil-Öffnungsbefehl θthCOM aufgetragen ist und auf der vertikalen Achse das Verteilungsverhältnis PRA-TIOth. Die in 9 dargestellte Tabelle mit dem Zusammenhang zwischen der Drosselstellung und dem Motorleistungsabgabeverhältnis ist so aufgebaut, dass die vom Elektromotor 3 erzeugte Leistungsabgabe, die mit dem Verteilungsverhältnis PRATIOth bezeichnet ist, zunimmt, wenn der Drosselventil-Öffnungsbefehl θthCOM z. B. den Wert 50 Grad oder mehr hat.
In der dargestellten Ausführungsform wird das Verteilungsverhältnis PRATIOth abhängig vom Drosselventil-Öffnungsbefehl θthCOM bestimmt. Man kann das Verteilungsver hältnis PRATIOth auch abhängig von einem oder mehreren Parametern ermitteln, die die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Motordrehzahl usw. darstellen.
Im Schritt 5 bestimmt die Energieverteilungs-Regeleinheit 15 aus einer in 10 dargestellten Zuordnung der geforderten Antriebsleistung eine geforderte Antriebsleistung POWERcom abhängig vom Drosselventil-Öffnungsbefehl θthCOM und der Motordrehzahl NE.
Die in 10 dargestellte Antriebsleistungsanforderungs-Zuordnung ist eine Zuordnung, der man eine Antriebsleistungsanforderung POWERcom entnimmt, die der Fahrer des Hybridfahrzeugs anfordert. Die in 10 dargestellte Antriebsleistungsanforderungs-Zuordnung enthält Werte der Antriebsleistungsanforderung POWERcom abhängig von Werten des Drosselventil-Öffnungsbefehls θthCOM oder der Gaspedalstellung θap und von Werten der Motordrehzahl NE.
Im Schritt 6 berechnet die Energieverteilungs-Regeleinheit 15 einen Korrekturterm θthadd der Drosselventilöffnung zum Erzeugen der geforderten Antriebsleistung POWERcom (θthadd = θthCOM – θthi (vorhergehende Drosselventilöffnung)). Im Schritt 7 bestimmt die Energieverteilungs-Regeleinheit 15 aus einer in 11 dargestellten Tabelle zum Erzeugen von Fahrstatusgrößen eine Fahrstatusgröße VSTATUS abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit Vcar, die der Fahrzeug-Geschwindigkeitssensor 119 erfasst, und von einer Überschussleistungsabgabe POWERex des Verbrennungsmotors 1. Die Fahrstatusgröße VSTATUS ist größer, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit Vcar höher ist und die Überschussleistungsabgabe POWERex größer ist.
Die Überschussleistungsabgabe POWERex des Verbrennungsmotors 1 berechnet sich gemäß der folgenden Gleichung (2): POWERex = POWERcom – RUNRST (2),wobei RUNRST den Fahrwiderstand des Hybridfahrzeugs darstellt. Der Fahrwiderstand RUNRST ist die Summe der Bremsmomente einschließlich eines Verzögerungsmoments aufgrund von Pumpverlusten des Verbrennungsmotors beim Verzögern des Hybridfahrzeugs, eines Rückgewinnungsmoments aufgrund eines Rückgewinnungswiderstands, eines Rollwiderstands durch die Räder des Hybridfahrzeugs und des Luftwiderstands des Hybridfahrzeugs. Der Fahrwiderstand RUNRST wird aus einer RUNRST-Tabelle ermittelt, siehe 12. Die RUNRST-Tabelle ist so aufgebaut, dass der Fahrwiderstand RUNRST größer wird, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit Vcar höher ist und das EGR-Regelventil 121 vollständig geöffnet ist.
Die Fahrstatusgröße VSTATUS, die durch die Fahrzeuggeschwindigkeit Vcar und die Überschussleistungsabgabe POWERex bestimmt ist, entspricht einem unterstützenden Verteilungsverhältnis des Elektromotors 3 hinsichtlich der Überschussleistungsabgabe POWERex. Man kann sie auf ganzzahlige Werte (in Prozent) zwischen 0 und 200 setzen. Hat die Fahrstatusgröße VSTATUS den Wert "0", so befindet sich das Hybridfahrzeug in einem Fahrstatus, der vom Elektromotor 3 nicht unterstützt werden muss, d. h. das Hybridfahrzeug bremst oder fährt mit konstanter Geschwindigkeit. Hat die Fahrstatusgröße VSTATUS einen Wert größer als "0", so befindet sich das Hybridfahrzeug in einem Fahrstatus, der vom Elektromotor 3 unterstützt werden muss.
Im Schritt 8 entscheidet die Energieverteilungs-Regeleinheit 15, ob die Fahrstatusgröße VSTATUS größer als "0" ist oder nicht. Gilt VSTATU > 0, d. h. befindet sich das Hybridfahrzeug in einem Fahrstatus, der vom Elektromotor 3 unterstützt werden muss, so geht das Hybridfahrzeug in einen Unterstützungsmodus, und die Ablaufsteuerung geht vom Schritt 8 auf den Schritt 9 in 6 über. Gilt VSTATUS ≤ 0, d. h. das Hybridfahrzeug bremst oder fährt mit konstanter Geschwindigkeit, so tritt das Hybridfahrzeug in einen Regeneriermodus ein (d. h. Brems-Regeneriermodus oder einen Lademodus bei konstanter Geschwindigkeit), und die Ablaufsteuerung geht vom Schritt 8 auf den Schritt 12 in 6 über.
Im Schritt 9 berechnet die Energieverteilungs-Regeleinheit 15 eine Leistungsabgabe POWERmot des Elektromotors anhand der folgenden Gleichung (3): POWERmot = POWERcom × PRATIO × PRATIOth × VSTATUS (3).
Im Schritt 10 wandelt die Energieverteilungs-Regeleinheit 15 die Leistungsabgabe POWERmot des Elektromotors als Sollwert mit einer Zeitkonstante in einen Elektromotor-Drehmomentbefehl TRQcom um.
13 zeigt den Zusammenhang zwischen der Leistungsabgabe POWERmot des Elektromotors und dem Elektromotor-Drehmomentbefehl TRQcom. In 13 zeigt die durchgezogene Kurve die Leistungsabgabe POWERmot des Elektromotors in Abhängigkeit von der Zeit. Die gestrichelte Kurve zeigt den Elektromotor-Drehmomentbefehl TRQcom in Abhängigkeit von der Zeit.
Der Elektromotor-Drehmomentbefehl TRQcom, siehe 12, wird so gesteuert, dass er sich als Sollwert mit einer Zeitkonstante, d. h. einer zeitlichen Verzögerung, allmählich an die Leistungsabgabe POWERmot des Elektromotors annähert. Würde man den Elektromotor-Drehmomentbefehl TRQcom so umsetzen, dass der Elektromotor 3 die Elektromotor-Leistungsabgabe PO-WERmot unmittelbar nach Empfang des Elektromotor-Drehmomentbefehls TRQcom erzeugt, so wäre die Fahrbarkeit des Hybridfahrzeugs beeinträchtigt, da eine Zunahme der Leistungsabgabe des Verbrennungsmotors 1 verzögert erfolgt und der Motor 1 nicht bereit wäre, die Elektromotor-Leistungsabgabe POWERmot sofort anzunehmen. Es ist daher erforderlich, den Elektromo tor 3 so zu regeln, dass er die Elektromotor-Leistungsabgabe POWERmot erzeugt, nachdem er gewartet hat, bis der Motor 1 bereit ist, die Elektromotor-Leistungsabgabe anzunehmen.
Im Schritt 11 berechnet die Energieverteilungs-Regeleinheit 15 abhängig vom Elektromotor-Drehmomentbefehl TRQcom einen Korrekturterm θthASSIST zur Kontrolle eines Sollwerts θthO für die Drosselventilöffnung in einer Ventilschließrichtung. Anschließend geht die Ablaufsteuerung vom Schritt 11 auf den Schritt 18 über.
Der Korrekturterm θthASSIST dient der Reduktion der Leistungsabgabe des Verbrennungsmotors 1 um eine Größe, die mit der Zunahme der Leistungsabgabe des Elektromotors 3 aufgrund des Elektromotor-Drehmomentbefehls TRQcom verträglich ist. Die Korrekturgröße θthASSIST wird aus den folgenden Gründen berechnet.
Wird der Sollwert θthO für die Drosselventilöffnung durch den Korrekturterm θthADD bestimmt, der im Schritt 6 ausgehend vom im Schritt 3 bestimmten Drosselventil-Öffnungsbefehl θthCOM und der vorhergehenden Drosselventilöffnung θthi berechnet wird, und wird das Drosselstellglied 105 mit dem Sollwert θthO geregelt, so wird die geforderte Antriebsleistung POWERcom ausschließlich aus der Leistungsabgabe des Verbrennungsmotors 1 erzeugt. Würde die Leistungsabgabe des Verbrennungsmotors 1 mit dem Sollwert θthO geregelt, der nicht mit der Korrekturgröße θthASSIST korrigiert ist, und würde der Elektromotor 3 mit dem Elektromotor-Drehmomentbefehl TRQcom geregelt, der im Schritt 10 umgesetzt wird, so würde die Summe der Leistungsabgabe des Motors 1 und der Leistungsabgabe des Elektromotors 3 die Antriebsleistungsanforderung POWERcom übersteigen; d. h., die Antriebsleistung wäre größer als die vom Fahrer geforderte Leistungsabgabe. Zur Vermeidung dieser Schwierigkeit reduziert man die Leistungsabgabe des Motors 1 um eine Größe, die mit der Leistungsab gabe des Elektromotors 3 verträglich ist. Die Korrekturgröße θthASSIST wird so berechnet, dass die Summe aus der Leistungsabgabe des Motors 1 und der Leistungsabgabe des Elektromotors 3 an die Antriebsleistungsanforderung POWERcom angeglichen wird. Der Sollwert θthO für das Drosselventil 103 wird nun ermittelt (θthO = θthi + θthADD – θthASSIST). Das Drosselventil 103 wird anhand des Sollwerts θthO geregelt und verringert die Leistungsabgabe des Motors 1.
Ist die Leistungsabgabe POWERmot des Elektromotors größer als die geforderte Antriebsleistung POWERcom, weil der Sollwert θth0 für das Drosselventil 103 gleich oder kleiner ist als die Differenz zwischen dem Drosselventil-Öffnungsbefehl θthCOM und der Korrekturgröße θthASSIST (θthO ≤ θthCOM – θthASSIST), so verschwindet der Sollwert (θthO = 0). Die geforderte Antriebsleistung POWERcom wird allein vom Elektromotor 3 erzeugt, und die Leistungsabgabe des Motors 1 wird auf dem Wert Null gehalten.
Ist die Restkapazität des Ultrakondensators 14 verringert, so dass die Leistungsabgabe des Elektromotors 3 ebenfalls kleiner wird, und ist die Leistungsabgabe des Elektromotors POWERmot kleiner als die geforderte Antriebsleistung POWERcom, so wird die Korrekturgröße θthASSIST so berechnet, dass die Leistungsabgabe des Motors 1 zunimmt, und der Sollwert θthO für das Drosselventil 103 wird ermittelt ((θth0 = θthi + θthADD + θthASSIST). Die Leistungsabgabe des Motors 1 wird anhand des Sollwerts θthO zum Erzeugen der geforderten Antriebsleistung POWERcom geregelt.
Im Schritt 12 entscheidet die Energieverteilungs-Regeleinheit 15, ob der momentane Regenerierungsmodus der Brems-Regenerierungsmodus oder der Lademodus bei konstanter Fahrgeschwindigkeit ist. Im Einzelnen führt die Energieverteilungs-Regeleinheit 15 eine derartige Modusunterscheidung dadurch aus, dass sie feststellt, ob eine Änderung Dap (= θapj(Mo mentanwert) – θapi(vorhergehender Wert)) in der Gaspedalstellung θap kleiner ist als eine vorbestimmte negative Größe DapD. Wahlweise kann die Energieverteilungs-Regeleinheit 15 eine solche Modusentscheidung abhängig von der Überschussleistungsabgabe POWERex fällen.
Gilt im Schritt 12 Dap < DapD oder POWERex < 0, so stuft die Energieverteilungs-Regeleinheit 15 den momentanen Regenerierungsmodus als Brems-Regenerierungsmodus ein und stellt im Schritt 13 die Leistungsabgabe POWERmot des Elektromotors auf eine regenerative Bremsleistungsabgabe POWERreg ein. Die Rückgewinnungs-Bremsleistungsabgabe POWERreg wird mit Hilfe einer Bremsregenerierungs-Verarbeitungsroutine berechnet, die im Folgenden anhand von 15 und 16 beschrieben wird.
Im Schritt 14 liest die Energieverteilungs-Regeleinheit 15 einen bestmöglichen Sollwert θthO für die Drosselventilöffnung im Brems-Regenerierungsmodus, d. h. einen bestmöglichen Sollwert θthO für die Drosselventilöffnung, der in der Bremsregenerierungs-Verarbeitungsroutine berechnet wird (15 und 16). Anschließend geht die Ablaufsteuerung zum Schritt 19.
Gilt Dap ≥ DapD oder hat POWERex im Schritt 12 einen Wert nahe bei 0 und gilt VSTATUS = 0, so stuft die Energieverteilungs-Regeleinheit 15 den momentanen Regenerierungsmodus als Lademodus bei konstanter Fahrgeschwindigkeit ein und stellt im Schritt 15 die Leistungsabgabe POWERmot des Elektromotors auf eine Leistungsabgabe POWERcrui bei konstanter Fahrgeschwindigkeit ein. Die Leistungsabgabe POWERcrui bei konstanter Fahrgeschwindigkeit wird mit Hilfe einer Verarbeitungsroutine für das Laden bei konstanter Fahrgeschwindigkeit (nicht dargestellt) berechnet.
Im Schritt 16 wandelt die Energieverteilungs-Regeleinheit 15 die Leistungsabgabe POWERmot des Elektromotors als Sollwert mit einer Zeitkonstante in den Elektromotor-Drehmomentbefehl TRQcom um. Im Schritt 17 berechnet die Energieverteilungs-Regeleinheit 15 abhängig vom Elektromotor-Drehmomentbefehl TRQcom einen Korrekturterm θthSUB zum Regeln eines Sollwerts θthO für die Drosselventilöffnung in Ventilöffnungsrichtung. Anschließend geht die Ablaufsteuerung vom Schritt 17 auf den Schritt 18 über.
Die Korrekturgröße θthSUB wird aus Gründen berechnet, die entgegengesetzt zu den Gründen sind, aus denen die Korrekturgröße θthASSIST wie oben beschrieben berechnet wird.
Die Leistungsabgabe POWERmot des Elektromotors im Lademodus bei konstanter Fahrgeschwindigkeit hat ein Vorzeichen, das entgegengesetzt zum Vorzeichen der Leistungsabgabe PO-WERmot des Elektromotors im Unterstützungsmodus ist. Im Einzelnen wird der Elektromotor 3 im Lademodus bei konstanter Fahrgeschwindigkeit wegen des negativen Elektromotor-Drehmomentbefehls TRQcom in eine Richtung geregelt, die die Antriebsleistungsanforderung POWERcom verringert. Zum Beibehalten der Antriebsleistungsanforderung POWERcom im Lademodus bei konstanter Fahrgeschwindigkeit ist es erforderlich, die Leistungsabgabe des Elektromotors 3 vermindert um den Elektromotor-Drehmomentbefehl TRQcom an die Leistungsabgabe des Verbrennungsmotors 1 anzugleichen.
Im Schritt 18 berechnet die Energieverteilungs-Regeleinheit 15 den Sollwert θthO für das Drosselventil 103 gemäß der folgenden Gleichung (4): θthO = θthi + θthadd – θthSUB (4)
Im Schritt 19 entscheidet die Energieverteilungs-Regeleinheit 15, ob der berechnete Sollwert θthO gleich oder größer als ein vorbestimmter Bezugswert θthREF ist oder nicht. Gilt θthO < θthREF, so entscheidet die Energieverteilungs-Re geleinheit 15 im Schritt 20, ob der Saugrohr-Absolutdruck Pba gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Bezugswert PbaREF ist oder nicht.
Gilt Pba > PbaREF, so ist die in 5 und 6 dargestellte Verarbeitungsfolge beendet. Gilt im Schritt 19 θthO ≥ θthREF oder Pba ≤ PbaREF im Schritt 20, so ändert die Energieverteilungs-Regeleinheit 15 im Schritt 21 das Gangübersetzungsverhältnis des Getriebemechanismus 4 auf ein geringeres Gangübersetzungsverhältnis. Danach ist die in 5 und 6 dargestellte Verarbeitungsfolge beendet.
Geht die Ablaufsteuerung auf den Schritt 21 über, so ist die Restkapazität des Ultrakondensators 14 vermindert, so dass die Leistungsabgabe POWERmot des Elektromotors sinkt. Die verringerte Leistungsabgabe POWERmot des Elektromotors muss durch den Verbrennungsmotor 1 ausgeglichen werden; die Leistungsabgabe des Motors 1 lässt sich jedoch nicht mehr weiter steigern. Daraufhin wird das Gangübersetzungsverhältnis des Getriebemechanismus 4 auf ein geringeres Gangübersetzungsverhältnis gewechselt, damit das von der Antriebsachse 2 erzeugte Drehmoment eine konstante Höhe behält, d. h. das gleiche Drehmoment wie vor dem Schritt 21, damit die erwünschte Fahrbarkeit des Hybridfahrzeugs erhalten bleibt.
Es wird nun ein Motorsteuervorgang beschrieben, den die Motorsteuereinheit 11 ausführt.
14 zeigt einen Überblick über die Motorsteuerungs-Verarbeitungsfolge, die die Motorsteuereinheit 11 in jedem periodischen Zyklus ausführt.
In 14 erfasst die Motorsteuereinheit 11 im Schritt 131 verschiedene Betriebsparameter des Verbrennungsmotors einschließlich der Motordrehzahl NE, des Saugrohr-Absolutdrucks Pba usw. Anschließend bestimmt die Motorsteuereinheit 11 im Schritt 132 einen Motorbetriebsstatus. Sie regelt im Schritt 133 den Kraftstoff, der dem Motor 1 zugeführt wird, und im Schritt 134 den Zündzeitpunkt des Motors 1.
Im Schritt 133 berechnet die Verbrennungsmotor-Steuereinheit 11 eine Kraftstoffmenge, die dem Motor 1 zuzuführen ist, und zwar abhängig von dem gelesenen oder berechneten Sollwert θthO für die Drosselventilöffnung.
15 und 16 zeigen eine Verarbeitungsfolge zum Bestimmen einer Verzögerungs-Rückgewinnungsgröße gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Die in 15 und 16 dargestellte Verarbeitungsfolge wird von der Elektromotor-Regeleinheit 12 in jedem periodischen Intervall ausgeführt.
Die Elektromotor-Regeleinheit 12, siehe 15, entscheidet im Schritt 1501, ob eine Bedingung für eine Kraftstoffabschaltung erfüllt ist oder nicht. Ist die Bedingung für eine Kraftstoffabschaltung erfüllt, so entscheidet die Elektromotor-Regeleinheit 12 im Schritt 1502, ob eine Bedingung für eine forcierte Rückkehr aus der Kraftstoffabschaltung erfüllt ist oder nicht. Ist die Bedingung für eine forcierte Rückkehr aus der Kraftstoffabschaltung nicht erfüllt, so entscheidet die Elektromotor-Regeleinheit 12 im Schritt 1503, ob eine Bedingung für eine Rückkehr aus der Kraftstoffabschaltung erfüllt ist oder nicht.
Diese Bedingungen werden anhand der Veränderung Dap in der Drosselventilöffnung θap beim Ermitteln des Motorbetriebsstatus im Schritt 132 (siehe 14) bestimmt. Gilt beispielsweise Dap < DapD (eine gegebene negative Größe), so ist die Bedingung für eine Kraftstoffabschaltung erfüllt. Gilt Dap > DapH (eine gegebene positive Größe, die größer ist als DapD), so ist die Bedingung für eine forcierte Rückkehr aus der Kraftstoffabschaltung erfüllt. Gilt Dap ≥ DapH, so ist die Bedingung für eine Rückkehr aus der Kraftstoffabschaltung erfüllt.
Ist im Schritt 1503 die Bedingung für eine Rückkehr aus der Kraftstoffabschaltung nicht erfüllt, so bestimmt die Elektromotor-Regeleinheit 12 im Schritt 1504 einen Fahrwiderstand RUNRST aus der RUNRST-Tabelle in 12. Anschließend bestimmt sie im Schritt 1505 einen gewünschten Fahrwiderstand RUNRSTcom aus der RUNRSTcom-Tabelle. Der gewünschte Fahrwiderstand RUNRSTcom ist ein Bremsmoment, das eine geeignete negative Beschleunigung auf das Hybridfahrzeug ausübt. Die RUNRSTcom-Tabelle, siehe 17, ist so aufgebaut, dass der gewünschte Fahrwiderstand RUNRSTcom größer wird, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit Vcar oder die Drehzahl der Antriebswelle 2 höher wird.
Nun berechnet die Elektromotor-Regeleinheit 12 im Schritt 1506 eine Verzögerungsregenerierungsgröße REGdec gemäß der folgenden Gleichung (5): REGdec = RUNRSTcom – RUNRST (5)
Anschließend bestimmt die Elektromotor-Regeleinheit 12 im Schritt 1507 eine erste zulässige Rückgewinnungsgröße REGperm1 aus einer REGperm1-Tabelle. Die REGperm1-Tabelle, siehe 18, ist so aufgebaut, dass die erste zulässige Rückgewinnungsgröße REGperm1 konstant ist, falls die Restkapazität CAPrem des Ultrakondensators 14 kleiner ist als ein vorbestimmter Wert, und kleiner wird, falls die Restkapazität CAPrem größer ist, wenn die Restkapazität CAPrem größer ist als der vorbestimmte Wert.
Die Elektromotor-Regeleinheit 12 ermittelt nun im Schritt 1508 eine zweite zulässige Rückgewinnungsgröße REGperm2 aus einer REGperm2-Tabelle. Die REGperm2-Tabelle, siehe 19, ist so aufgebaut, dass die zweite zulässige Rückge winnungsgröße REGperm2 konstant ist, falls die Schaltkreistemperatur TD (Temperatur des Schutzwiderstands) der Leistungstreibereinheit 13 kleiner ist als ein vorbestimmter Wert, und kleiner wird, falls die Temperatur des Schutzwiderstands TD größer ist, wenn die Temperatur des Schutzwiderstands TD größer ist als der vorbestimmte Wert.
Nun entscheidet die Elektromotor-Regeleinheit 12 im Schritt 1509, ob die erste zulässige Rückgewinnungsgröße REGperm1 größer oder gleich der zweiten zulässigen Rückgewinnungsgröße REGperm2 ist oder nicht. Gilt REGperm1 < REGperm2, so setzt die Elektromotor-Regeleinheit 12 im Schritt 1510 eine zulässige Rückgewinnungsgröße REGperm auf die erste zulässige Rückgewinnungsgröße REGperm1. Anschließend verzweigt die Ablaufsteuerung zum Schritt 2212 in 16. Gilt REGperm1 ≥ REGperm2, so setzt die Elektromotor-Regeleinheit 12 im Schritt 1511 die zulässige Rückgewinnungsgröße REGperm auf die zweite zulässige Rückgewinnungsgröße REGperm2. Anschließend verzweigt die Ablaufsteuerung zum Schritt 1512 in 16.
Überschreiten die Restkapazität CAPrem des Ultrakondensators 14 oder die Temperatur TD des Schutzwiderstands der Treiberschaltung des Elektromotors 3 einen vorgegebenen Grenzwert, so kann die zulässige Rückgewinnungsgröße REGperm auf den Wert "0" gesetzt werden, ohne dass die erste zulässige Rückgewinnungsgröße REGperm1 und die zweite zulässige Rückgewinnungsgröße REGperm2 aus den zugehörigen Tabellen bestimmt werden.
Im Schritt 1512 entscheidet die Elektromotor-Regeleinheit 12, ob die zulässige Rückgewinnungsgröße REGperm größer oder gleich der Verzögerungsregenerierungsgröße REGdec ist oder nicht. Gilt REGperm ≥ REGdec, so stellt die Elektromotor-Regeleinheit 12 im Schritt 1513 den Öffnungssollwert θthO für das Drosselventil 103, das als Pumpverlust-Kontrollein heit dient, auf die volle Öffnung θthWOT. Auf diese Weise lassen sich die Pumpverluste des Motors 1 verringern. Anschließend stellt die Elektromotor-Regeleinheit 12 im Schritt 1514 die Rückgewinnungs-Bremsleistungsabgabe POWERreg auf die Verzögerungsregenerierungsgröße REGdec ein. Sie setzt einen Ablaufzeitgeber tmF/C auf eine vorbestimmte Zeitspanne TmF/C und setzt den Ablaufzeitgeber tmF/C im Schritt 1519 in Gang. Damit ist die in 15 und 16 dargestellte Verarbeitungsfolge beendet. Die vorbestimmte Zeitspanne TmF/C wird so lange gewählt, dass eine geeignete Menge neuer Saugluft vorhanden ist, nachdem das Drosselventil 103 mit seinem normalen Steuervorgang begonnen hat.
Gilt im Schritt 1512 REGperm < REGdec, so berechnet die Elektromotor-Regeleinheit 12 im Schritt 1515 eine Rückgewinnungs-Begrenzungsgröße REGlim gemäß der folgenden Gleichung (6): REGlim = REGdec – REGperm (6)
Anschließend berechnet die Elektromotor-Regeleinheit 12 im Schritt 1516 einen Korrekturwert θthCORRECT für den Verzögerungswiderstand (Verzögerung). Der Korrekturwert θthCOR-RECT wird aus einer θthCORRECT-Zuordnung berechnet, in der die Rückgewinnungs-Begrenzungsgröße REGlim und die Fahrzeuggeschwindigkeit Vcar als Parameter verwendet werden. Die θthCORRECT-Zuordnung ist so aufgebaut, dass der Korrekturwert θthCORRECT kleiner wird, wenn die Rückgewinnungs-Begrenzungsgröße REGlim und die Fahrzeuggeschwindigkeit Vcar größer werden. Nun stellt die Elektromotor-Regeleinheit 12 im Schritt 1517 den Öffnungssollwert θth0 für das Drosselventil 103 auf den Korrekturwert θthCORRECT ein und korrigiert damit den Verzögerungswiderstand. Wird der Rückgewinnungsvorgang des Elektromotors 3 begrenzt, so nehmen die Pumpverluste des Motors 1 abhängig von der Rückgewinnungs-Begrenzungsgröße REGlim zu, und das Bremsmoment ändert sich nicht.
Anschließend setzt die Elektromotor-Regeleinheit 12 im Schritt 1518 die Rückgewinnungs-Bremsleistungsabgabe POWERreg auf die Verzögerungsregenerierungsgröße REGdec. Nun führt die Elektromotor-Regeleinheit 12 den Schritt 1519 aus, und die in 15 und 16 dargestellte Verarbeitungsfolge ist beendet.
Ist im Schritt 1501 die Bedingung für eine Kraftstoffabschaltung nicht erfüllt oder ist im Schritt 1502 die Bedingung für eine forcierte Rückkehr aus einer Kraftstoffabschaltung erfüllt, so führt die Elektromotor-Regeleinheit 12 im Schritt 1521 eine Rückkehr aus der Kraftstoffabschaltung aus. Anschließend ist die in 15 und 16 dargestellte Verarbeitungsfolge beendet.
Ist im Schritt 1503 die Bedingung für eine Rückkehr aus der Kraftstoffabschaltung erfüllt, so prüft die Elektromotor-Regeleinheit 12 im Schritt 1520 , ob der Ablaufzeitgeber tmF/C den Wert "0" erreicht hat oder nicht. Hat der Ablaufzeitgeber tmF/C den Wert "0" noch nicht erreicht, so ist die in 15 und 16 dargestellte Verarbeitungsfolge beendet. Hat der Ablaufzeitgeber tmF/C im Schritt 1520 den Wert "0" erreicht, so springt die Ablaufsteuerung vom Schritt 1520 zum Schritt 1521.
Ist gemäß der ersten Ausführungsform der Rückgewinnungsvorgang des Elektromotors 3 nicht begrenzt, während das Hybridfahrzeug verzögert, weil das Drosselventil 103 im Schritt in einer Öffnungsrichtung bis zu einer im Wesentlichen vollständig geöffneten Position betätigt wird, so können die Pumpverluste des Motors 1 gesenkt werden, und der Rückgewinnungs-Wirkungsgrad kann erhöht werden (Schritt 1513). Ist der Rückgewinnungsvorgang des Elektromotors 3 begrenzt, so wird das Drosselventil 103 in eine stärker schließende Richtung betätigt als dies bei einem unbegrenzten Rückgewinnungsvorgang des Elektromotors 3 der Fall ist, und der Öffnungssollwert θthO wird abhängig von der Rückgewinnungs-Be grenzungsgröße REGlim in den Schritten 1515 bis 1517 bestimmt. Folglich wird der Verzögerungswiderstand durch den begrenzten Rückgewinnungsvorgang verringert, und er wird durch eine geeignete Zunahme der Pumpverluste vergrößert, so dass sich die Bremsmomente nicht ändern. Dadurch werden Irritationen verringert, die der Fahrer durch Verzögerungsschwankungen des Hybridfahrzeugs empfinden kann, und die Fahrbarkeit des Hybridfahrzeugs wird auch durch den begrenzten Rückgewinnungsvorgang nicht beeinträchtigt.
Es wird nun eine zweite Ausführungsform beschrieben, in der das EGR-Regelventil 121 als Pumpverlust-Kontrolleinheit dient. Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform durch den Ablauf der Bestimmung einer Verzögerungsregenerierungsgröße. Einzelheiten des Systems, der Regeleinheit und weitere Einzelheiten der Verarbeitungsfolge der zweiten Ausführungsform sind mit der ersten Ausführungsform identisch.
15 und 20 zeigen eine Verarbeitungsfolge zum Bestimmen einer Verzögerungsregenerierungsgröße gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung. Die in 15 dargestellte Abarbeitung von Schritt 1501 bis Schritt 1511 gemäß der zweiten Ausführungsform gleicht der bereits beschriebenen Bearbeitung von Schritt 1501 bis Schritt 1511.
Im Schritt 2212, siehe 20, prüft die Elektromotor-Regeleinheit 12, ob die zulässige Rückgewinnungsgröße REGperm gleich oder größer ist als die Verzögerungsregenerierungsgröße REGdec oder nicht. Gilt REGperm ≥ REGdec, so setzt die Elektromotor-Regeleinheit 12 im Schritt 2213 den Öffnungssollwert θhO für das Drosselventil 103 auf "0" (im Wesentlichen vollständig geschlossen), und sie gibt im Schritt 2214 einen Befehl zum vollständigen Öffnen des EGR-Regelventils 121 aus. Auf diese Weise kann man die Pumpverluste des Motors 1 verringern, und es wird verhindert, dass Frischluft in den Drei-Wege-Katalysator 115 strömt.
Im Einzelnen, siehe 21, ist das EGR-Regelventil 121 vollständig geöffnet, damit Rückführgase im Motor 1 kreisen können. Dadurch verringern sich die Pumpverluste des Motors 1. Da Abgase mit hoher Temperatur zurückgeführt werden, wird verhindert, dass die Temperatur des Drei-Wege-Katalysators 115 abfällt.
Die Elektromotor-Regeleinheit 12, siehe nochmals 20, setzt im Schritt 2215 die Rückgewinnungs-Bremsleistungsabgabe POWERreg auf die Verzögerungsregenerierungsgröße REGdec. Sie setzt einen Ablaufzeitgeber tmF/C auf eine vorbestimmte Zeitspanne TmF/C und setzt den Ablaufzeitgeber tmF/C im Schritt 2221 in Gang. Damit ist die in 15 und 20 dargestellte Verarbeitungsfolge beendet. Die vorbestimmte Zeitspanne TmF/C wird so lange gewählt, dass das Rückführverhältnis der Abgase normal wird, nachdem das EGR-Regelventil 121 seinen Normalregelbetrieb aufgenommen hat.
Gilt im Schritt 2212 REGperm < REGdec, so setzt die Elektromotor-Regeleinheit 12 den Öffnungssollwert θthO im Schritt 2216 für das Drosselventil 103 auf "0" (im Wesentlichen vollständig geschlossen) und berechnet anschließend im Schritt 2217 eine Rückgewinnungs-Begrenzungsgröße REGlim gemäß der Gleichung (6) oben.
Anschließend berechnet die Elektromotor-Regeleinheit 12 im Schritt 2218 als Korrekturwert für den Verzögerungswiderstand (Verzögerung) einen Ventilöffnungssollwert θEGRO für das EGR-Regelventil 121. Der Ventilöffnungssollwert θEGRO wird aus einer θEGRO-Zuordnung berechnet, in der die Rückgewinnungs-Begrenzungsgröße REGlim und die Fahrzeuggeschwindigkeit Vcar als Parameter dienen. Die θEGRO-Zuordnung ist so aufgebaut, dass der Ventilöffnungssollwert θEGRO kleiner wird, wenn die Rückgewinnungs-Begrenzungsgröße REGlim und die Fahrzeuggeschwindigkeit Vcar größer werden. Nun gibt die Elektromotor-Regeleinheit 12 im Schritt 2219 einen Befehl zum Regeln des EGR-Regelventils 121 aus, so dass dieses den Ventilöffnungssollwert θEGRO erreicht und dadurch den Verzögerungswiderstand korrigiert. Ist der Rückgewinnungsvorgang des Elektromotors 3 begrenzt, so werden die Pumpverluste des Motors 1 passend erhöht, und die Bremsmomente ändern sich nicht. Dadurch werden Irritationen beseitigt, die der Fahrer andernfalls beim Verzögern des Hybridfahrzeugs empfinden würde.
Nun setzt die Elektromotor-Regeleinheit 12 im Schritt 2220 die Rückgewinnungs-Bremsleistungsabgabe POWERreg auf die Verzögerungsregenerierungsgröße REGdec. Anschließend führt die Elektromotor-Regeleinheit 12 den Schritt 2221 aus, und die in 15 und 16 dargestellte Verarbeitungsfolge ist beendet.
Ist im Schritt 1501 die Bedingung für eine Kraftstoffabschaltung nicht erfüllt oder ist im Schritt 1502 die Bedingung für eine forcierte Rückkehr aus einer Kraftstoffabschaltung erfüllt, so führt die Elektromotor-Regeleinheit 12 im Schritt 2224 eine gewöhnliche Regelung des EGR-Regelventils 121 aus und bewirkt im Schritt 2225 eine Rückkehr aus der Kraftstoffabschaltung. Anschließend ist die in 15 und 16 dargestellte Verarbeitungsfolge beendet.
Ist im Schritt 1503 die Bedingung für eine Rückkehr aus der Kraftstoffabschaltung erfüllt, so prüft die Elektromotor-Regeleinheit 12 im Schritt 2222, ob der Ablaufzeitgeber tmF/C den Wert "0" erreicht hat oder nicht. Hat der Ablaufzeitgeber tmF/C den Wert "0" noch nicht erreicht, so führt die Elektromotor-Regeleinheit 12 im Schritt 2223 eine gewöhnliche Regelung des EGR-Regelventils 121 aus. Anschließend ist die in 15 und 16 dargestellte Verarbeitungsfolge beendet. Hat der Ablaufzeitgeber tmF/C im Schritt 2222 den Wert "0" erreicht, so springt die Ablaufsteuerung vom Schritt 2222 zum Schritt 2224.
Ist gemäß der zweiten Ausführungsform der Rückgewinnungsvorgang des Elektromotors 3 nicht begrenzt, während das Hybridfahrzeug verzögert, so wird das EGR-Regelventil 121 im Schritt 2214 in einer Öffnungsrichtung in eine im Wesentlichen vollständig geöffnete Position gebracht. Da die Rückführgase ungehindert im Motor 1 kreisen, können die Pumpverluste des Motors 1 gesenkt werden, und der Rückgewinnungs-Wirkungsgrad kann erhöht werden.
Gleichzeitig wird das Drosselventil 103 im Schritt 2213 in einer Schließrichtung in eine im Wesentlichen vollständig geschlossene Position gebracht. Damit ist die Menge an kalter Frischluft gering, die aufgrund der Arbeit des Motors 1 durch das Drosselventil 103 fließt. Da Abgase mit hoher Temperatur zurückgeführt werden, wird verhindert, dass die Temperatur des Drei-Wege-Katalysators 115 abfällt, und eine Verschlechterung der Emissionseigenschaften des Katalysators wird unterbunden.
Ist der Rückgewinnungsvorgang des Elektromotors 3 begrenzt, so wird das EGR-Regelventil 121 in eine stärker schließende Richtung betätigt als dies bei einem unbegrenzten Rückgewinnungsvorgang des Elektromotors 3 der Fall ist, und der Ventilöffnungssollwert θEGRO wird abhängig von der Rückgewinnungs-Begrenzungsgröße REGlim in den Schritten 2217 bis 2219 bestimmt. Folglich nehmen die Pumpverluste abhängig von der Verringerung des Rückgewinnungsdrehmoments zu, wodurch sich die Bremsmomente nicht ändern. Somit wird die Fahrbarkeit des Hybridfahrzeugs aufgrund des begrenzten Rückgewinnungsvorgangs nicht beeinträchtigt. Beispielsweise werden Irritationen verringert, die der Fahrer durch Verzögerungsschwankungen des Hybridfahrzeugs empfinden kann.
Im Weiteren wird eine dritte Ausführungsform beschrieben, in der das Einlassventil 122 und die Einlassventilbetätigung 125 oder das Auslassventil 123 und die Auslassventilbetätigung 126 als Pumpverlust-Kontrolleinheit wirken. Die dritte Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform durch den Bestimmungsvorgang der Verzögerungsregenerierungsgröße. Einzelheiten des Systems, der Regeleinheit und weitere Einzelheiten der Verarbeitungsfolge der dritten Ausführungsform sind mit der ersten Ausführungsform identisch.
15 und 22 zeigen eine Verarbeitungsfolge zum Bestimmen einer Verzögerungsregenerierungsgröße gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung. Die in 15 dargestellte Abarbeitung von Schritt 1501 bis Schritt 1511 gemäß der dritten Ausführungsform gleicht der bereits beschriebenen Bearbeitung von Schritt 1501 bis Schritt 1511.
Im Schritt 2512, siehe 22, prüft die Elektromotor-Regeleinheit 12, ob die zulässige Rückgewinnungsgröße REGperm gleich oder größer ist als die Verzögerungsregenerierungsgröße REGdec oder nicht. Gilt REGperm ≥ REGdec, so setzt die Elektromotor-Regeleinheit 12 im Schritt 2513 den Öffnungssollwert θthO für das Drosselventil 103 auf "0" (im Wesentlichen vollständig geschlossen), und sie gibt im Schritt 2514 einen Befehl zum vollständigen Öffnen des Einlassventils 122 aus. Da das Einlassventil 122 offen gehalten wird, siehe 23, verschwinden die Pumpverluste im Wesentlichen voll-ständig, und es wird verhindert, dass kalte Frischluft in das Abgassystem strömt und den Drei-Wege-Katalysator 115 stark abkühlt.
Die Elektromotor-Regeleinheit 12, siehe nochmals 22, setzt im Schritt 2515 die Rückgewinnungs-Bremsleistungsabgabe POWERreg auf die Verzögerungsregenerierungsgröße REGdec. Sie setzt einen Ablaufzeitgeber tmF/C auf eine vorbe stimmte Zeitspanne TmF/C und setzt den Ablaufzeitgeber tmF/C im Schritt 2521 in Gang. Anschließend ist die in 15 und 21 dargestellte Verarbeitungsfolge beendet. Die vorbestimmte Zeitspanne TmF/C wird so lange gewählt, dass eine geeignete Menge frischer Luft vorhanden ist, nachdem das Einlassventil 122 mit seinem normalen Steuervorgang begonnen hat.
Gilt im Schritt 2512 REGperm < REGdec, so setzt die Elektromotor-Regeleinheit 12 den Öffnungssollwert θthO für das Drosselventil 103 im Schritt 2516 auf "0" (im Wesentlichen vollständig geschlossen) und berechnet anschließend im Schritt 2517 eine Rückgewinnungs-Begrenzungsgröße REGlim gemäß der Gleichung (6) oben.
Anschließend berechnet die Elektromotor-Regeleinheit 12 im Schritt 2518 als Korrekturwert für den Verzögerungswiderstand (Verzögerung) einen Ventilhubsollwert LIFTin und eine Ventilöffnungsperiode Tin für das Einlassventil 122. Der Ventilhubsollwert LIFTin und die Ventilöffnungsperiode Tin werden aus einer LIFTin-Zuordnung berechnet, in der die Rückgewinnungs-Begrenzungsgröße REGlim und die Fahrzeuggeschwindigkeit Vcar als Parameter dienen. Die LIFTin-Zuordnung ist so aufgebaut, dass in den meisten Bereichen der Ventilhubsollwert LIFTin und die Ventilöffnungsperiode Tin größer werden, wenn die Rückgewinnungs-Begrenzungsgröße REGlim kleiner und die Fahrzeuggeschwindigkeit Vcar höher wird.
Nun gibt die Elektromotor-Regeleinheit 12 im Schritt 2519 einen Befehl zum Regeln des Einlassventils 122 aus, so dass dieses den Ventilhubsollwert LIFTin und die Ventilöffnungsperiode Tin erreicht und dadurch den Verzögerungswiderstand korrigiert. Ist der Rückgewinnungsvorgang des Elektromotors 3 begrenzt, so sind die Pumpverluste des Motors 1 abhängig von der Verminderung des Rückgewinnungsmoments erhöht, und die Bremsmomente ändern sich nicht, wenn das Hybridfahrzeug verzögert. Dadurch wird verhindert, dass die Fahrbarkeit des Hybridfahrzeugs beeinträchtigt wird. Man kann den Verzögerungswiderstand auch nur abhängig von einer der beiden Größen Ventilhubsollwert und Ventilöffnungsperiode korrigieren.
Nun setzt die Elektromotor-Regeleinheit 12 im Schritt 2520 die Rückgewinnungs-Bremsleistungsabgabe POWERreg auf die Verzögerungsregenerierungsgröße REGdec. Anschließend führt die Elektromotor-Regeleinheit 12 den Schritt 2521 aus, und die in 15 und 21 dargestellte Verarbeitungsfolge ist beendet.
Die gleichen Vorteile kann man erzielen, falls die Elektromotor-Regeleinheit 12 im Schritt 2514 einen Befehl zum vollständigen Öffnen des Auslassventils 123 ausgibt. In diesem Fall ermittelt die Elektromotor-Regeleinheit 12 aus einer Zuordnung einen Ventilhubsollwert LIFTex oder eine Ventilöffnungsperiode Tex für das Auslassventil 123 und regelt das Auslassventil 123 so, so dass dieses den Ventilhubsollwert LIFTex und die Ventilöffnungsperiode Tex erreicht und dadurch den Verzögerungswiderstand korrigiert.
Ist im Schritt 1501 die Bedingung für eine Kraftstoffabschaltung nicht erfüllt oder ist im Schritt 1502 die Bedingung für eine forcierte Rückkehr aus einer Kraftstoffabschaltung erfüllt, so führt die Elektromotor-Regeleinheit 12 im Schritt 2524 eine gewöhnliche Regelung des Einlassventils 122 und des Auslassventils 123 aus, und bewirkt im Schritt 2525 eine Rückkehr aus der Kraftstoffabschaltung. Anschließend ist die in 15 und 22 dargestellte Verarbeitungsfolge beendet.
Ist im Schritt 1503 die Bedingung für eine Rückkehr aus der Kraftstoffabschaltung erfüllt, so prüft die Elektromotor-Regeleinheit 12 im Schritt 2522, ob der Ablaufzeitgeber tmF/C den Wert "0" erreicht hat oder nicht. Hat der Ablaufzeitgeber tmF/C den Wert "0" noch nicht erreicht, so führt die Elektro motor-Regeleinheit 12 im Schritt 2523 eine gewöhnliche Regelung des Einlassventils 122 und des Auslassventils 123 aus. Anschließend ist die in 15 und 21 dargestellte Verarbeitungsfolge beendet. Hat der Ablaufzeitgeber tmF/C im Schritt 2522 den Wert "0" erreicht, so springt die Ablaufsteuerung vom Schritt 2522 zum Schritt 2524.
Ist gemäß der dritten Ausführungsform der Rückgewinnungsvorgang des Elektromotors 3 nicht begrenzt, während das Hybridfahrzeug verzögert, so wird das Einlassventil 122 oder das Auslassventil 123 im Schritt 2514 in einer im Wesentlichen vollständig geöffneten Position gehalten. Dadurch werden die Pumpverluste des Motors 1 gesenkt, und es wird verhindert, dass beim Betrieb des Motors 1 zugeführte kalte Frischluft in das Abgassystem strömt. Es wird verhindert, dass die Temperatur des Drei-Wege-Katalysators 115 abfällt, der Rückgewinnungs-Wirkungsgrad nimmt zu, und eine Verschlechterung der Emissionseigenschaften wird unterbunden.
Ist der Rückgewinnungsvorgang des Elektromotors 3 begrenzt, so werden das Einlassventil 122 oder das Auslassventil 123, das offen gehalten worden ist, in einer Schließrichtung betätigt, und der Ventilhubsollwert und die Ventilöffnungsperiode werden in Schritt 2517 bis Schritt 2519 abhängig von der Rückgewinnungs-Begrenzungsgröße REGlim bestimmt. Folglich nehmen die Pumpverluste abhängig von der Verringerung des Rückgewinnungsdrehmoments aufgrund des begrenzten Rückgewinnungsvorgangs zu, wodurch sich die Bremsmomente nicht ändern. Somit wird die Fahrbarkeit des Hybridfahrzeugs nicht beeinträchtigt.
Im Weiteren wird eine vierte Ausführungsform beschrieben, in der sowohl das Einlassventil 122 als auch das Auslassventil 123 als Pumpverlust-Kontrolleinheit wirken. Die vierte Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform durch den Bestimmungsvorgang dar Verzöge rungsregenerierungsgröße. Einzelheiten des Systems, der Regeleinheit und weitere Einzelheiten der Verarbeitungsfolge der vierten Ausführungsform sind mit der ersten Ausführungsform identisch.
15 und 24 zeigen eine Verarbeitungsfolge zum Bestimmen einer Verzögerungsregenerierungsgröße gemäß der vierten Ausführungsform der Erfindung. Die in 15 dargestellte Abarbeitung von Schritt 1501 bis Schritt 1511 gemäß der vierten Ausführungsform gleicht der bereits beschriebenen Bearbeitung von Schritt 1501 bis Schritt 1511.
Im Schritt 3112, siehe 24, prüft die Elektromotor-Regeleinheit 12, ob die zulässige Rückgewinnungsgröße REGperm gleich oder größer ist als die Verzögerungsregenerierungsgröße REGdec oder nicht. Gilt REGperm ≥ REGdec, so setzt die Elektromotor-Regeleinheit 12 im Schritt 3113 den Öffnungssollwert θthO für das Drosselventil 103 auf "0" (im Wesentlichen vollständig geschlossen), und sie gibt im Schritt 3114 einen Befehl zum vollständigen Schließen der Einlassventile 122 und der Auslassventile 123 aus. Die Pumpverluste des Motors 1 werden geringer, und es wird verhindert, dass kalte Frischluft in den Drei-Wege-Katalysator 115 strömt.
Da die Einlassventile 122 und die Auslassventile 123 vollständig geschlossen sind, strömen keine Gase in die bzw. aus den Brennkammern. Es werden nicht nur die Pumpverluste des Motors 1 geringer, sondern es wird auch verhindert, dass kalte Frischluft in den Drei-Wege-Katalysator 115 strömt und diesen stark abkühlt.
Die Elektromotor-Regeleinheit 12 setzt im Schritt 3115 die Rückgewinnungs-Bremsleistungsabgabe POWERreg auf die Verzögerungsregenerierungsgröße REGdec. Sie setzt einen Ablaufzeitgeber tmF/C auf eine vorbestimmte Zeitspanne TmF/C und setzt den Ablaufzeitgeber tmF/C im Schritt 3121 in Gang.
Damit ist die in 15 und 24 dargestellte Verarbeitungsfolge beendet. Die vorbestimmte Zeitspanne TmF/C wird so lange gewählt, dass eine geeignete Menge frischer Luft vorhanden ist, nachdem die Einlassventile 122 und die Auslassventile 123 mit ihrem normalen Steuervorgang begonnen haben.
Gilt im Schritt 3112 REGperm < REGdec, so setzt die Elektromotor-Regeleinheit 12 den Öffnungssollwert θthO für das Drosselventil 103 im Schritt 3116 auf "0" (im Wesentlichen vollständig geschlossen) und berechnet anschließend im Schritt 3117 eine Rückgewinnungs-Begrenzungsgröße REGlim gemäß der Gleichung (6) oben.
Anschließend berechnet die Elektromotor-Regeleinheit 12 im Schritt 3118 als Korrekturwert für den Verzögerungswiderstand (Verzögerung) einen Ventilhubsollwert LIFTin und eine Ventilöffnungsperiode Tin für das Einlassventil 122 und einen Ventilhubsollwert LIFTex oder eine Ventilöffnungsperiode Tex für das Auslassventil 123. Der Ventilhubsollwert LIFTin und die Ventilöffnungsperiode Tin und der Ventilhubsollwert LIFTex und die Ventilöffnungsperiode Tex werden aus einer LIFTin·LIFTex-Zuordnung berechnet, in der die Rückgewinnungs-Begrenzungsgröße REGlim und die Fahrzeuggeschwindigkeit Vcar als Parameter dienen. Die LIFTin·LIFTex-Zuordnung ist so aufgebaut, dass in den meisten Bereichen der Ventilhubsollwert LIFTin und die Ventilöffnungsperiode Tin und der Ventilhubsollwert LIFTex und die Ventilöffnungsperiode Tex größer werden, wenn die Rückgewinnungs-Begrenzungsgröße REGlim kleiner und die Fahrzeuggeschwindigkeit Vcar größer wird. Die Pumpverluste des Motors 1 sind am geringsten, wenn die Einlassventile 122 und die Auslassventile 123 vollständig geschlossen sind. Sie sind am größten, wenn die Einlassventile 122 und die Auslassventile 123 geringfügig auf eine gegebene offene Position geöffnet sind. Werden die Einlassventile 122 und die Auslassventile 123 von der gegebenen offenen Position weiter geöffnet, so nehmen die Pumpverluste des Motors 1 all- mählich ab. Die LIFTin·LIFTex-Zuordnung ist daher abhängig vom Ventilhubsollwert LIFTin und der Ventilöffnungsperiode Tin und vom Ventilhubsollwert LIFTex und der Ventilöffnungsperiode Tex hinsichtlich des angegebenen Verhaltens der Pumpverluste aufgebaut.
Nun gibt die Elektromotor-Regeleinheit 12 im Schritt 3119 einen Befehl zum Regeln des Einlassventils 122 aus, so dass dieses den Ventilhubsollwert LIFTin und die Ventilöffnungsperiode Tin erreicht, und einen Befehl zum Regeln des Auslassventils 123, so dass dieses den Ventilhubsollwert LIFTex und die Ventilöffnungsperiode Tex erreicht, und dadurch der Verzögerungswiderstand korrigiert wird. Ist der Rückgewinnungsvorgang des Elektromotors 3 begrenzt, so werden die Pumpverluste des Motors 1 abhängig von der Verminderung des Rückgewinnungsmoments geeignet erhöht, und die Bremsmomente ändern sich nicht. Man kann den Verzögerungswiderstand durch mindestens einen Wert der Ventilhubsollwerte LIFTin, LIFTex und der Ventilöffnungsperioden Tin, Tex korrigieren.
Nun setzt die Elektromotor-Regeleinheit 12 im Schritt 3120 die Rückgewinnungs-Bremsleistungsabgabe POWERreg auf die Verzögerungsregenerierungsgröße REGdec. Anschließend führt die Elektromotor-Regeleinheit 12 den Schritt 3121 aus, und die in 15 und 23 dargestellte Verarbeitungsfolge ist beendet.
Ist im Schritt 1501 die Bedingung für eine Kraftstoffabschaltung nicht erfüllt oder ist im Schritt 1502 die Bedingung für eine forcierte Rückkehr aus einer Kraftstoffabschaltung erfüllt, so führt die Elektromotor-Regeleinheit 12 im Schritt 3124 eine gewöhnliche Regelung des Einlassventils 122 und des Auslassventils 123 aus und bewirkt im Schritt 3125 eine Rückkehr aus der Kraftstoffabschaltung. Anschließend ist die in 15 und 23 dargestellte Verarbeitungsfolge beendet.
Ist im Schritt 1503 die Bedingung für eine Rückkehr aus der Kraftstoffabschaltung erfüllt, so prüft die Elektromotor-Regeleinheit 12 im Schritt 3122 , ob der Ablauf zeitgeber tmF/C den Wert "0" erreicht hat oder nicht. Hat der Ablaufzeitgeber tmF/C den Wert "0" noch nicht erreicht, so führt die Elektromotor-Regeleinheit 12 im Schritt 3123 eine gewöhnliche Regelung des Einlassventils 122 und des Auslassventils 123 aus. Anschließend ist die in 15 und 21 dargestellte Verarbeitungsfolge beendet. Hat der Ablaufzeitgeber tmF/C im Schritt 3122 den Wert "0" erreicht, so springt die Ablaufsteuerung vom Schritt 3122 zum Schritt 3124.
Ist gemäß der vierten Ausführungsform der Rückgewinnungsvorgang des Elektromotors 3 nicht begrenzt, während das Hybridfahrzeug verzögert, so werden das Einlassventil 122 und das Auslassventil 123 im Schritt 3114 in einer Schließrichtung in eine im Wesentlichen vollständig geschlossene Position gebracht. Da nahezu keine Gase in die bzw. aus den Brennkammern strömen, werden die Pumpverluste des Motors 1 geringer, und es wird verhindert, dass kalte Frischluft in den Drei-Wege-Katalysator 115 strömt. Es wird verhindert, dass die Temperatur des Drei-Wege-Katalysators 115 abfällt, der Rückgewinnungs-Wirkungsgrad nimmt zu, und eine Verschlechterung der Emissionseigenschaften wird unterbunden.
Ist der Rückgewinnungsvorgang des Elektromotors 3 begrenzt, so werden die Einlassventile 122 und die Auslassventile 123 stärker in einer Öffnungsrichtung betätigt, als dies bei einem unbegrenzten Rückgewinnungsvorgang des Elektromotors 3 der Fall ist. Die Ventilhubsollwerte LIFTin, LIFTex und die Ventilöffnungsperioden Tin, Tex werden in Schritt 3117 bis Schritt 3119 abhängig von der Rückgewinnungs-Begrenzungsgröße REGlim bestimmt. Folglich nehmen die Pumpverluste abhängig von der Verringerung des Rückgewinnungsdrehmoments aufgrund des begrenzten Rückgewinnungsvorgangs zu, wodurch sich die Bremsmomente nicht ändern. Somit wird die Fahrbarkeit des Hybridfahrzeugs nicht beeinträchtigt.
Anstatt die Einlassventilbetätigungen 125 und die Auslassventilbetätigungen 126 zum Betätigen der Einlassventile 122 und der Auslassventile 123 zu verwenden kann das Regelsystem der Erfindung eine bekannte Ventilbetätigungseinrichtung zum Verändern der Ventilhübe und der Ventilöffnungs- und Schließperioden der Einlassventile 122 und der Auslassventile 123 aufweisen, wobei die Ventilbetätigungseinrichtung in der Lage ist, gezielt ausgewählte Einlassventile 122 und Auslassventile 123 stillzulegen.
Das Drosselventil 103, dessen Öffnung vom elektrisch betätigten Drosselstellglied 105 gesteuert wird, kann durch ein gewöhnliches Drosselventil ersetzt werden, das mechanisch mit dem Gaspedal verbunden ist. Bei einer derartigen Abwandlung kann man die von der Leistungsabgabe des Elektromotors abhängige Saugluftmenge über einen Durchlass regeln, der das Drosselventil umgeht, und ein Regelventil, das in dem Durchlass angeordnet ist.
In der vierten Ausführungsform, in der die Einlass- und Auslassventile als Pumpverlust-Regeleinrichtungen verwendet werden, werden die Ventilhübe und die Ventilöffnungsperioden der Einlassventile und der Auslassventile kontinuierlich verändert. Der Motor kann einen herkömmlichen zeitveränderlichen Ventilbetätigungsmechanismus enthalten, bei dem die Ventilhübe und die Ventilöffnungsperioden der Einlassventile und der Auslassventile nur schrittweise verändert werden können, falls der Korrekturwert für den Verzögerungswiderstand einen gewissen Grenzwert überschreitet.
In den dargestellten Ausführungsformen wird ein Ultrakondensator als Speichereinheit für die elektrische Energie eingesetzt. Die Speichereinheit für elektrische Energie kann statt dessen auch eine Batterie enthalten.

Claims

Regenerierungs-Regelsystem für ein Hybridfahrzeug, das einen Verbrennungsmotor (1) aufweist, der eine Antriebswelle (2) dreht, einen Elektromotor (3), der den Motor (1) beim Drehen der Antriebswelle (2) unterstützt und im Regenerierungsmodus kinetische Energie der Antriebswelle (2) in elektrische Energie umwandelt, eine Speichervorrichtung (14) für elektrische Energie, die über eine Antriebsregelschaltung (13) mit dem Elektromotor (3) verbunden ist und elektrische Energie speichert, eine Verbrennungsmotor-Steuereinheit (11), eine Motorregeleinheit (12), einen Drehzahlsensor (111) für den Verbrennungsmotor, einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor (119), einen Gaspedalsensor (120), einen Strom-Spannungs-Sensor (201) des Elektromotors (3) und einen Temperatursensor (203) der Antriebsregelschaltung (13), dadurch gekennzeichnet, dass die Motorregeleinheit (12) eine Verzögerungsregenerierungsgröße (REGdec) abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit berechnet, wenn bei einer Verzögerung des Hybridfahrzeugs die Zufuhr von Kraftstoff zum Verbrennungsmotor (1) beendet wird, und dass sie eine erste zulässige Regenerierungsgröße (REGperm1) abhängig von einer Restkapazität (CAPrem) der elektrischen Speichervorrichtung (14) bestimmt, und eine zweite zulässige Regenerierungsgröße (REGperm2) abhängig von einer Temperatur (TD) der Antriebsregelschaltung (13), und dass die Verbrennungsmotor-Steuereinheit (11) eine Pumpverlust-Kontrolleinrichtung (121, 125, 126) betätigt, die den Pumpverlust des Verbrennungsmotors (1) herunterregelt und eine Regenerierungsgröße erhöht, wobei, wenn die erste zulässige Regenerierungsgröße (REGperm1) oder die zweite zulässige Regenerierungsgröße (REGperm2) gleich oder größer ist als die Verzögerungsregene rierungsgröße (REGdec), die Motorregeleinheit (12) die Verzögerungsregenerierungsgröße (REGdec) als ermittelte Regenerierungsgröße an die Antriebsregelschaltung (13) anlegt, und die Verbrennungsmotor-Steuereinheit (11) die Pumpverlust-Kontrolleinrichtung (121, 125, 126) so steuert, dass die Pumpverluste des Verbrennungsmotors (1) so gering wie möglich werden.
Regenerierungs-Regelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorregeleinheit (12) von der ersten und zweiten zulässigen Regenerierungsgröße (REGperm1, REGperm2) diejenige, die kleiner ist, als ermittelte Regenerierungsgröße an die Antriebsregelschaltung (13) anlegt, und die Verbrennungsmotor-Steuereinheit (11) die Pumpverlust-Kontrolleinrichtung (121, 125, 126) abhängig von einer Differenz zwischen der ermittelten Regenerierungsgröße und der Verzögerungsregenerierungsgröße (REGdec) steuert, falls entweder die erste oder die zweite zulässige Regenerierungsgröße (REGperm1, REGperm2) kleiner ist als die Verzögerungsregenerierungsgröße (REGdec).
Regenerierungs-Regelsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorregeleinheit (12) eine Verzögerungsregenerierungsgröße (REGdec) abhängig von einem Verzögerungswiderstand (RUNRSTcom) berechnet, der von der Fahrzeuggeschwindigkeit abgeleitet wird, und von einem Fahrwiderstand (RUNRST) des Hybridfahrzeugs bei der Fahrzeuggeschwindigkeit.
Regenerierungs-Regelsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpverlust-Kontrolleinrichtung ein Rückführsteuerventil (121) aufweist, mit dem sie eine Menge an Abgasen steuert, die von einem Abgasrohr (114) des Verbrennungsmotors zu dessen Saugrohr (102) zurückgeführt wird, und die Verbren nungsmotor-Steuereinheit (11) das Rückführsteuerventil (121) vollständig öffnet, falls der Elektromotor (3) im Regenerierungsmodus abhängig von der Verzögerungsregenerierungsgröße (REGdec) geregelt wird, und das Rückführsteuerventil (121) abhängig von der ersten oder der zweiten zulässigen Regenerierungsgröße (REGperm1, REGperm2) in eine Schließrichtung betätigt, falls der Elektromotor (3) im Regenerierungsmodus abhängig von der ersten oder der zweiten zulässigen Regenerierungsgröße (REGperm1, REGperm2) geregelt wird.
Regenerierungs-Regelsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpverlust-Kontrolleinrichtung (11, 12) ein Einlassventil (122) oder ein Auslassventil (123) des Verbrennungsmotors (1) umfasst und ein Stellglied (125, 126), das das Einlassventil (122) oder das Auslassventil (123) voll-ständig öffnet, und die Verbrennungsmotor-Steuereinheit (11) das Stellglied (125, 126) so betreibt, dass mindestens das Einlassventil (122) oder das Auslassventil (123) vollständig geöffnet bleibt, falls der Elektromotor (3) im Regenerierungsmodus abhängig von der Verzögerungsregenerierungsgröße (REGdec) geregelt wird, und das Stellglied (125, 126) so betreibt, dass ein Ventilhub oder eine Ventilöffnungsdauer des Einlassventils (122) oder des Auslassventils (123) abhängig von der ersten oder der zweiten zulässigen Regenerierungsgröße (REGperm1, REGperm2) verändert wird, falls der Elektromotor im Regenerierungsmodus abhängig von der ersten oder der zweiten zulässigen Regenerierungsgröße (REGperm1, REGperm2) geregelt wird.
Regenerierungs-Regelsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpverlust-Kontrolleinrichtung (11, 12) ein Einlassventil (122) oder ein Auslassventil (123) des Verbrennungsmotors (1) umfasst und ein Stellglied (125, 126), das das Einlassventil (122) oder das Auslassventil (123) voll- ständig schließt, und die Verbrennungsmotor-Steuereinheit (11) das Stellglied (125, 126) so betreibt, dass das Einlassventil (122) und das Auslassventil (123) vollständig geschlossen bleiben, falls der Elektromotor (3) im Regenerierungsmodus abhängig von der Verzögerungsregenerierungsgröße (REGdec) geregelt wird, und das Stellglied (125, 126) so betreibt, dass ein Ventilhub oder eine Ventilöffnungsdauer mindestens des Einlassventils (122) oder des Auslassventils (123) abhängig von der ersten oder der zweiten zulässigen Regenerierungsgröße (REGperm1, REGperm2) verändert wird, falls der Elektromotor (3) im Regenerierungsmodus abhängig von der ersten oder der zweiten zulässigen Regenerierungsgröße (REGperm1, REGperm2) geregelt wird.
Regenerierungs-Regelsystem nach irgendeinem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorregeleinheit (12) eine Regenerierungsgröße des Werts Null ermittelt, und die Verbrennungsmotor-Steuereinheit (11) die Pumpverlust-Kontrolleinrichtung (121, 125, 126) stilllegt, falls entweder die Restkapazität (CAPrem) der Speichervorrichtung (14) für elektrische Energie oder die Temperatur (TD) der Antriebsregelschaltung (13) einen vorbestimmten Grenzwert überschreiten.