SE538545C2 - Förfarande och system för uppvärmning av en fordonskomponentvid ett fordon - Google Patents

Description

FÖRFARANDE OCH SYSTEM FÖR UPPVÄRMNING AV EN FORDONSKOMPONENT VID ETT FORDON Uppfinningens område Föreliggande uppfinning hänför sig ett förfarande för användning via ett fordon. Särskilt avser uppfinningen ett förfarande för uppvärmning av åtminstone en fordonskomponent vid ett fordon enligt ingressen till patentkrav 1. Uppfinningen avser även ett system och ett fordon, liksom även ett datorprogram och en datorprogramprodukt, vilka implementerar förfarandet enligt uppfinningen.

Uppfinningens bakgrund Nedanstående bakgrundsbeskrivning utgör bakgrundsbeskrivning för uppfinningen, och behöver således inte nödvändigtvis utgöra känd teknik.

Beträffande fordon i allmänhet och åtminstone i viss mån tunga fordon i synnerhet sker ständigt en utveckling i jakt på bränsleeffektivitet och minskade avgasutsläpp. På grund av t.ex. ökade myndighetsintressen avseende föroreningar och luftkvalitet i t.ex. stadsområden har utsläppsstandarder och regler framtagits i många jurisdiktioner.

Dylika utsläppsbestämmelser utgör ofta kr avupp sättningar vilka definierar acceptabla gränser för avgasutsläpp vid fordon utrustade med förbränningsmotorer. Exempelvis regleras ofta nivåer för utsläpp av kväveoxider (N0X) , kolväten (HC) och kolmonoxid (CO). Dessa utsläppsbestämmelser hanterar även vanligtvis, för åtminstone vissa typer av fordon, förekomst av partiklar i avgasutsläpp.

I en strävan att uppfylla dessa utsläppsbestämmelser efterbehandlas (renas) de avgaser som orsakas av f o r b r ä n n i n g s nio t o r n s f ö r b r ä n n i ng. T . e x . k a n e n s . k . k a t a 1 y t i s k reningsprocess utnyttjas, varför också efterbehandlingssystem, såsom vid t.ex. fordon och andra farkoster, vanligtvis innefattar en eller flera katalysatorer.

Vidare innefattar dylika efterbehandlingssystem, alternativt eller i kombination med de en eller flera katalysatorerna, ofta andra komponenter. T.ex, innefattar efterbehandlingssystem via fordon med dieselmotor ofta partikelfilter för att fånga upp sotpartiklar som bildats vid förbränning. Således förekommer ett flertal metoder för att minska utsläpp från en förbränningsmotor.

Det finns dock situationer där oönskade avgasutsläpp trots detta kan inträffa.

Sammanfattning' av uppfinningen Det är ett syfte med föreliggande uppfinning att tillhandahålla ett förfarande för uppvärmning av åtminstone en fordonskomponent vid ett fordon. Detta syfte uppnås genom ett förfarande enligt patentkrav 1, Föreliggande uppfinning hänför sig till ett förfarande för uppvärmning av åtminstone en fordonskomponent vid ett fordon, varvid nämnda fordon innefattar en förbränningsmotor, och åtminstone en första elmaskin, varvid nämnda första elmaskin är anordnad för selektiv anbringning av en kraft till en via nämnda förbränningsmotor utgående axel. Förfarandet innefattar att till nämnda utgående axel hos nämnda förbränningsmotor påföra en första bromskraft genom utnyttjande av nämnda första elmaskin.

Såsom har nämnts är det önskvärt att avgasutsläpp från fordon i möjligaste mån undviks eller reduceras, vilket t.ex. kan utföras med hjälp av ett efterbehandlingssystem. Det finns dock situationer, såsom vid kallstart av fordonet, när oönskade utsläpp kan uppstå pä grund av att förbränningsmotorns (förbränningsrummets) temperatur är låg. T.ex. kan insprutat bränsle kondensera mot t.ex. cy1inderväggar i en cylinder när temperaturen är låg, a..11, e r n a t i v t., eller de s s u t o m, ka n f ö r b r ä n n in g e n å t m i n s t o n e under vissa förhållanden bli ofullständig, med följd att oönskad vitrök bildas och utsläpps.

En kallstartad förbränningsmotor, i synnerhet vid tunga fordon, kan dock ta förhållandevis lång tid att värma upp, i synnerhet vid tomgångsdrift. Uppvärmningsprocessen vid situationer såsom vid. t. omgångs drift, kan påskyndas genom att. höja förbränningsmotorns belastning. T.ex. skulle en avgasbroms kunna tillämpas för att strypa avgasflödet med ökad förbränningsmotorbelastning, och därmed snabbare uppvärmning av förbränningsmotorn, som följd. Reglering av avgasbromsen kan dock vara. svår att utföra med. tillräcklig noggrannhet i t.ex. de situationer fordonet samtidigt börjar förflytta sig.

Föreliggande uppfinning avser hybridfordon, och nyttjar hybriddelen för att möjliggöra en snabbare uppvärmning av förbränning smo t o r n. Hybr i df o rdo n anv änder t v å eller fle r a effektkällor, och en vanlig typ av hybridfordon utgörs av elhybridfordon, där en eller flera elmaskiner kan användas vid alstring av en på fordonets drivhjul verkande kraft. Elmaskinen har fördelen att elektrisk energi kan omvandlas till en framdrivningskraft med en. förhållandevis hög verkningsgrad med hjälp av elmaskinen, samtidigt som. elmaskinen även kan utnyttjas för att genom att anbringa en bromsande kraft till fordonets drivhjul regenerera elektrisk energi av absorberad rörelseenergi för återmatning till fordonets elsystem., och då i synnerhet till ett. energi lager. Den. regenererade energin kan sedan användas av elmaskinen för generering av en framdrivningskraft.

Enligt föreliggande uppfinning nyttjas elmaskinen, efter det att förbränningsmotorn har startats, för att påföra en bromsande kraft på nämnda utgående axel hos nämnda förbränningsmotor. På detta sätt kan förbränningsmotorns belastning höjas vid t,ex. situationer där förbränningsmotorn annars t.ex. hade arbetat på tomgång, eller endast med mycket liten belastning, med följden att en snabbare uppvärmning och/eller mer fullständig förbränning av insprutat bränsle erhålls. Uppfinningen har även fördelen att den bromskraft, dvs. förbränningsmotorbromsande kraft, som anbringas av elmaskinen kommer att generera en elektrisk ström, varvid den absorberade bromsenergin kan tas omhand och återföras i elektrisk form till ett energilager, och/eller för omsättning till värme för uppvärmning av en eller flera fordonskomponenter.

Jämfört med t.ex. användning av en avgasbroms har uppfinningen även fördelen att den påförda lasten kan beräknas/styras med hög noggrannhet, varvid styrning av förbränningsmotorn vid framdrivning av fordonet kan styras på ett sätt som också resulterar i önskad på fordonets drivhjul anbringad drivkraft. Vid framdrivning samtidigt som avgasbromsen är aktiverad kan det vara svårt att säkerställa att önskad på fordonets drivhjul anbringad drivkraft också erhålls, med följden att aktiveringen av avgasbromsen normalt avbryts när drivkraft begärs.

Enligt uppfinningen belastas förbränningsmotorn av elmaskinen endast så länge som förbränningsmotorns totala belastning från elmaskinen sammantaget med belastning från fordonets drivhjul understiger en viss belastning, såsom t.ex, maximalt 10-500 Nm, eller en viss andel av förbränningsmotorns maximala vridmoment.

Föreliggande uppfinning tillhandahåller ett förfarande där den, t.ex. av fordonets förare, på fordonets drivhjul begärda drivkraften helt eller åtminstone väsentligen bibehålls, men där elmaskinen påför en ytterligare belastning på förbränningsmotorn. Detta medför att förbränningsmotorn förmås att avge ett högre arbete för att kompensera för den bromskraft som påförs av elmaskinen, men där således elmaskin och förbränningsmotor kan balansera varandra så att den på fordonets drivhjul anbringade kraften fortfarande är densamma trots att förbränningsmotorn avger ett högre arbete, och därmed snabbare kan värmas upp.

Elmaskinen kan enligt, ovan nyttjas för att anbringa en bromsande kraft till fordonets drivhjul, och därmed regenerera elektrisk energi av absorberad rörelseenergi, dvs. elmaskinen kan användas för s.k. regenerativ bromsning i syfte att återvinna energi vid framförande av fordonet t. ex. i nedförslutningar. Föreliggande uppfinning kan tillämpas även vid dylika situationer. Föreliggande uppfinning har som syfte att värma upp i synnerhet förbränningsmotorn. Normalt vid regenerativ bromsning släpas förbränningsmotorn, avs. förbränningsmotorn framförs med bränsleinsprutningen avstängd. Dylika situationer är ofördelaktiga ur ett uppvärmningshänseende, eftersom förbränningsmotorn istället nedkyls vid av den förbränningsluft som passerar förbränningsmotorns förbränningskammare (t.ex. cylindrar) när ingen förbränning i förbränningskamrarna sker.

Enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning kan önskad uppvärmning av förbränningsmotorn säkerställas även vid situationer där förbränningsmotorn normalt släpas. Vid dylika situationer anbringas en högre kraft av elmaskinen än vad. som annars skulle påföras vid den regenerativa bromsningen, varvid förbränningsmotorns styrs till att avge ett positivt arbete motsvarande den extra belastningen, varvid bransleinsprutning erfordras för att den på fordonets drivhjul verkande kraften inte ska förändras vid tillämpning av föreliggande uppfinning. Föreliggande uppfinning kan således användas för att säkerställa önskad uppvärmning oavsett körsituation. Såsom, inses utgör användningen av elmaskinen enligt föreliggande således en användning som är "bakvänd" jämfört med det normalt energibesparande hänseende vid vilket elmaskinen normalt används.

Ytterligare kännetecken för föreliggande uppfinning och. fördelar därav kominer att framgå ur följande detaljerade beskrivning av exempelutföringsformer och de bifogade ritningarna.

Kort beskrivning av ritningarna Fig.1.Avisar en drivlina, i ett fordon vid vilket föreliggande uppfinning med. fördel kan användas. Fig, IB visar en exempelstyrenhet i ett fordonsstyrsystem. Fig. 2 visar en del av det i fig. 1A visade fordonet mer i detalj.

Fig. 3visarett exempelförfarande enligt föreliggande uppfinning, Fig. 4 visar ett exempel på reglering enligt föreliggande uppfinning vid en. situation där s.k. släpning normalt råd.er.

Detaljerad beskrivning av föredragna utföringsformer Föreliggande uppfinning kommer nu att exemplifieras i anknytning till ett hybridfordon. Allmänt visar fig-. 1A schematiskt en drivlina i ett hybridfordon 100 enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning. Det finns hybridfordon av olika typer, och det visade fordonet 100 utgörs av ett parallellhybridfordon.

Det i fig. 1A schematiskt visade fordonet 100 innefattar endast en axel med drivhjul 113, 114, men uppfinningen är tillämplig även vid fordon där fler än en axel är försedd med drivhjul, liksom, även vid fordon med en eller flera ytterligare axlar, såsom en eller flera stödaxlar.

Parallellhybridf or do ne t. s drivlina i fig. 1.A innefattar en förbränningsmotor 101. Förbränningsmotorn 101 är på ett sedvanligt sätt, via en pä förbränningsmotorns 101 utgående axel, vanligtvis via ett svänghjul 102, förbunden med en växellåda 103 via en koppling 106.

Förbränningsmotorn 101 styrs av fordonets styrsystem via en styrenhet 115. Likaså styrs kopplingen 106, vilken t,ex. kan utgöras av en automatiskt styrd, koppling, och växellådan 103 av fordonets styrsystem med hjälp av en styrenhet 116.

Växellådor i tunga fordon utgörs, såsom i den visade utföringsformen, ofta av en automatiskt (med hjälp av fordonets styrsystem) växlad "manuell" växellåda 103, varvid kopplingen 106 selektivt förbinder förbränningsmotorns 101 utgående axel 102 med växellådan 103, Kopplingen 106 utgörs i föreliggande exempel av en av-fordonets styrsystem automatiskt styrd koppling, men kan alternativt utgöras av en manuellt styrd koppling.

Fordonet innefattar vidare drivaxlar 104, 105, vilka är förbundna med fordonets drivhjul 113, 114, och vilka, liksom i ett sedvanligt förbränningsmotorsystem, drivs av en från växellådan utgående axel 107 via en. slutväxel, såsom t,ex. en sedvanlig differential 108, Till skillnad från ett konventionellt, fordon innefattar det i fig. 1A visade fordonet även en hybriddel med en elmaskin 110, vilken är förbunden med växellådans 103 ingående axel 109, "nedströms" om kopplingen 106, dvs, växellådans ingående axel 109 kan drivas av elmaskinen 110 även i det fall kopplingen 106 är öppen. Parallellhybridfordon kan således överföra kraft till drivhjulen 113, 114 från två separata kraftkällor samtidigt, dvs. både frän. förbränningsmotorn 101 och elmaskinen 110, Alternativt kan fordonet framdrivas av endera kraftkällan var för sig, dvs. antingen av förbränningsmotorn 101 eller elmaskinen 110, Föreliggande uppfinning är tillämplig även vid andra typer av hybridfordon, så länge som förbränningsmotorn kan belastas av en. elmaskin. Fordonet kan även innefatta två eller flera elmaskiner. Fordonet kan t.ex, även vara av en typ med konventionell automatväxellåda, med elmaskinen anordnad uppströms eller nedströms om växellådan. Det i fig. 1A visade fordonet innefattar även ett efterbehandlingssystem 117 för rening av den avgasström som resulterar från förbränningsmotorns förbränning, och vars funktioner styrs av en styrenhet 118. Figuren visar även ett avgasbromssystem 119 för strypning av den från f örbrä n. n i n g smot o r n res u 1 terande a v gasstr ö mme n.

Vidare innefattar hybriddelen ytterligare komponenter. I fig. 1A. visas endast elmaskinen 110, ett energi lager 111 samt en hybridstyrenhet 112, vilken ansvarar för hybriddelens funktion. I fig. 2 visas hybriddelen något mer i detalj. Elmaskinen 110 effektförsörjs med en effektförsörjning med variabe1 matningsfrekvens, vilket innebär att e1maskinen kan förmås att rotera en axel med godtycklig rotationshastighet och godtyckligt vridmoment inom elmaskinens varvtals-/vridmomentområde. I det visade exemplet effektförsörjs elmaskinen 110 via en kraftelektronikenhet 210, vilken alstrar nämnda matningsfrekvens, från energilagret 111. Energilagret 111 kan vara anordnat att laddas genom regenerativ bromsning med hjälp av elmaskinen 110 och kraftelektronikenheten 210, men även pä andra sätt, t. ex. via inkoppling till en extern, kraftkälla, såsom ett konventionellt elnät. I fig. 2 visas även ytterligare komponenter, vilka förklaras vidare nedan.

Således kan elmaskinen 110 användas for framdrivning av fordonet 100 vid i princip godtycklig hastighet med hjälp av frekvensstyrning, och för applicering av i princip godtycklig mot fordonets framd.rivn.ing verkande bromskraft. Detta nyttjas av föreliggande uppfinning.

Enligt ovan styrs funktionen för de visade fordonskomponenterna av ett flertal styrenheter. Allmänt består styrsystem i moderna fordon vanligtvis av ett kommunikationsbussystem bestående av en eller flera kommunikationsbussar för att sammankoppla ett antal elektroniska styrenheter (ECU:er) , eller controllers, och. olika på fordonet, anordnade komponenter. Ett dylikt styrsystem kan innefatta ett stort antal styrenheter, och ansvaret för en specifik funktion kan vara uppdelat på fler än en styrenhet.

För enkelhetens skull visas i fig. 1A endast styrenheterna 112, 115-116, 118, men fordon 100 av den visade typen innefattar ofta betydligt fler styrenheter, vilket är välkänt för fackmannen inom teknikområdet. Styrenheterna 112, 115-116, 118 kan kommunicera med varandra via nämnda kommunikationsbussystem, vilket indikeras med streck mellan styrenheterna i figuren.

Uppfinningen kan implementeras i någon tillämplig styrenhet, och enligt det visade exemplet är uppfinningen implementerad i styrenheten 115 för styrning av förbränningsmotorn. Uppfinningen kan dock även vara implementerad. i annan tillämplig styrenhet, såsom t.ex, en dedikerad styrenhet, styrenheten 118 för styrning av efterbehandlingssystemet eller hybridstyrenheten 112. Styrenhetens 115 (eller den/de styrenheter vid vilken/viIka föreliggande uppfinning är implementerad) begäran om belastning av förbränningsmotorn 101 med hjälp av elmaskinen 110 enligt uppfinningen kommer sannolikt att bero av signaler som mottas från hybridstyrenheten 112, styrenheten 116 för styrning- av koppling/växellåda såväl som. andra via fordonet anordnade och ej visade styrenheter, och/eller information från t.ex, olika vid fordonet anordnade givare/sensorer. Allmänt gäller att styrenheter av den visade typen normalt är anordnade att ta emot sensorsignaler från olika delar av fordonet 100, Styrenheter av den visade typen är likaså vanligtvis anordnade att avge styrsignaler till olika fordonsdelar och f o r d o n sko mp onenter . T . e x , ko mme r s t. y r e n h eten a 1.1 a v g e s i g n a 1 e r till styrenheten 112 för begäran om bromskraft av elmaskinen, Styrningen styrs ofta av programmerade instruktioner. Dessa programmerade instruktioner utgörs typiskt av ett datorprogram, vilket när det exekveras i en dator eller styrenhet åstadkommer att datorn/styrenheten utför önskad styrning, såsom förfarandesteg enligt föreliggande uppfinning. Datorprogrammet utgör vanligtvis en del av en dator-programprodukt, där datorprogramprodukten innefattar ett tillämpligt lagringsmedium 121 (se fig. IB) med datorprogrammet lagrat på nämnda lagringsmedium 121. Nämnda lagringsmedium 121 kan t.ex. utgöras av någon ur gruppen: ROM (Reaa-Only Memory), PROM (Programmable Read-Only Memory), EPROM (Erasable PROM), Flash-minne, EEPROM (Electrically Erasable PROM), en hårddiskenhet, etc, och vara anordnat i eller i förbindelse med. styrenheten, varvid, datorprog.ram.met exekveras av styrenheten. Genom att ändra datorprogrammets instruktioner kan således fordonets uppträdande i en specifik situation anpassas, En exempelstyrenhet, (styrenheten 115) visas schematiskt i fig. IB, varvid styrenheten i sin tur kan innefatta en beräkningsenhet 120, vilken kan utgöras av t.ex. någon lämplig typ av processor eller mikrodator, t,ex. en krets för digital signalbehandling (Digital Signal Processor, DSP), eller en krets med en förutbestämd specifik funktion (Application Specific Integrated Circuit, ASIC). Beräkningsenheten 120 är förbunden med en minnesenhet 121, vilken tillhandahåller beräkningsenheten 120 t.. e x , den lag r a d e pr o g r a m k. ode n o c h / elle r den lagrade data beräkningsenheten 12 0 behöver för att kunna utföra beräkningar, Beräkningsenheten 120 är även anordnad att lagra del- eller slutresultat av beräkningar i minnesenheten 121 , Vidare är styrenheten 115 försedd med anordningar 122, 123, 124, 125 för mottagande respektive sändande av in- respektive ut sign a. ler , Dessa in- respektive ut signa ler kan innehålla vågformer, pulser, eller andra attribut, vilka av anordningarna 122, 12 5 för mottagande av insignaler kan detekteras som information för behandling- av beräkningsenheten 120. Anordningarna 123, 124 för sändande av utsignaler är anordnade att omvandla beräkningsresultat från beräkningsenheten 120 till utsignaler för överföring till andra delar av fordonets styrsystem och/eller den/de komponenter for vilka signalerna är avsedda. Var och en av-anslutningarna till anordningarna för mottagande respektive sändande av in- respektive utsignaler kan utgöras av en eller flera av en kabel; en databuss, såsom en CAN-bus (Controller Area Network bus), en MOST-bus (Media Oriented Systems Transport), eller någon annan busskonfiguration; eller av en trådlös anslutning, I fig. 3 visas ett exempelförfärande 300 enligt föreliggande uppfinning. Förfarandet börjar i steg 301, där det fastställs huruvida fordonets 100 förbränningsmotor 101 är startad, t.ex. genom, att fastställa huruvida förbränningsmotorns varvtal åtminstone utgörs av ett tomgångsvarvtal. Om så är fallet fortsätter förfarandet till steg 302. Enligt en utföringsform av uppfinningen tillämpas ett ytterligare kriterium vid övergång från steg 301 till steg 302, såsom t.ex, att fastställa huruvida förbränningsmotorn 101 har varit startad under en viss tid såsom t.ex. delar av en sekund eller ett visst antal sekunder, vilket t.ex. kan vara önskvärt ur t.ex, slitage- eller annat hänseende såsom t,ex. för att säkerställa att förbränningsmotorn faktiskt är startad. Det kan även/alternativt vara önskvärt att funktionen enligt föreliggande uppfinning, dvs. att påföra bromskraft med hjälp av elmaskinen 110, påbörjas inom en viss tia tifrän det att förbränningsmotorn 101 har startats, t,ex. i syfte att i möjligaste mån minska utsläpp sä snabbt, som möjligt. Tiden tikan t.ex. vara kort, och t.ex. utgöra en eller ett tillämpligt antal sekunder i intervallet 0-6 0 sekunder frän det att förbränningsmotorn 101 har up nätt tomgångsvarvtal, dvs. har startats.

I steg 302 fastställs sedan, huruvida en. avgasbegrän s n ingsfunk t i o n, såsom t.ex. e n vitröksbegränsningsfunktion eller annan tillämplig funktion för begränsning av avgasutsläpp skall aktiveras. Detta kan t,ex, vara fallet om någon för förbränningsmotorn 101 representativ temperatur Tmotorunderstiger ett gränsvärde Ttootoriimi. Temperaturen Trr,or_or kan vara anordnad att fastställas på något tillämpligt sätt, och representeras av någon tillämplig via förbränningsmotorn 101 anordnad temperatursensor. Temperaturen Tmot0r kan även vara. anordnad att utgöras av en med hjälp av tillämplig beräkningsmodell framräknad temperaturrepresentation, t,ex. baserat på någon tillämplig vid fordonet uppmätt temperatur.

H u r u v i d a t. e x. v i t r ö ksbegrän s n in g s k a 11 a k. t i veras kan t. e x . även fastställas baserat på fordonets 100 omgivningstemperatur Toi;;g, varvid vitröksbegränsning kan aktiveras om omgivningstemperaturen Toing underskrider någon temperatur oiTiqliiTil Villkoret i steg 302 kan även vara sådant att det fastställs huruvida nämnda funktion för begränsning av vitrök och/eller andra utsläpp har aktiverats, av föraren eller automatiskt av fordonets styrsystem.

Om nämnda begränsningsfunktion inte har/skall aktiveras, eller uppfinningen av annan anledning inte ska tillämpas, avslutas förfarandet i steg 306. Detta kan t.ex. vara fallet när förbränningsmotorn 101 startas inom en förhållandevis kort tidsrymd från det att förbränningsmotorn tidigare har stoppats med följd att förbränningsmotorn fortfarande uppvisar önskad temperatur. Likaså kan så vara fallet när fordonets 100 omgivningstemperatur är hög. Enligt en utföringsform aktiveras dock alltid funktionen enligt föreliggande uppfinning så länge som. tillämpligt temperaturkriterium för aktivering av funktionen är uppfyllt, dvs. oavsett om vitröks- eller annan begränsningsfunktion är aktiverad. Enligt en utföringsform aktiveras funktionen alltid vid start av förbränningsmotorn för att säkerställa, att önskad uppvärmning av-förbränningsmotorn erhålls.

Om det däremot i steg 302 fastställs att åtgärder skall vidtas för att begränsa vitrök och/eller andra avgasutsläpp fortsätter förfarandet till steg 303, där det fastställs huruvida fordonet. 100 är stillastående. Om fordonet 100 är stillastående är också sannolikheten för att förbränningsmotorn arbetar på tomgång förhållandevis hög med följden att det också kommer att ta förhållandevis lång tid innan förbränningsmotorn uppnår önskad temperatur. Om fordonet 100 däremot är i rörelse är också sannolikheten stor för att förbränningsmotorn 101 utvecklar ett större arbete med snabbare uppvärmning som följd.

Enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning fastställs i steg 303 inte huruvida fordonet 100 är stillastående, utan huruvida fordonets 100 hastighetVf0rdonunderstiger någon tillämplig hastighet vnmsåsom t.ex. 10 km/h eller annan tillämplig hastighet, och där vur5 alltså även kan vara 0 km/h. T. ex. kan fordonet 100 rulla långsamt, med förbränningsmotorn 101 väsentligen på tomgång under förhållanden där ett mycket lågt drivkraftbehov råder, och förbränningsmotorns 101 uppvärmningstid. därmed fortfarande är lång.

Fordonet kem även framföras med släpande förbränningsmotor, dvs. med bränsleinsprutningen. avstängd. Vid dylika situationer sker överhuvudtaget ingen uppvärmning av förbränningsmotorn, utan istället en nedkylning, varför föreliggande uppfinning är tillämplig för uppvärmning vid dylika situationer, i synnerhet när fordonet framförs med släpande förbränningsmotor kort efter start.

Enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning fastställs i steg 3 03 huruvida parkeringsbroms är ansatt, och fordonet således är stillastående, varvid villkoret i steg 303 endast anses vara uppfyllt om så är fallet.

Enligt en utföringsform fastställs huruvida förbränningsmotorns 101 rådande belastning understiger någon tillämplig belastning Mn_ m, såsom t.ex. en belastning motsvarande ett bromsande vridmoment i intervallet 10-500 Nm, eller i intervallet 2-50% av förbränningsmotorns 101 maximalt avgivbara vridmoment, eller ett vridmoment understigande det vridmoment elmaskinen 110 kan avge, Såsom inses utgör de angivna intervallen endast exempel som inte på något sätt är begränsande. Detta kan vara anordnat att t,ex. utföras i ett separat, steg föregående eller efterföljande steget 303, alternativt ersätta steg 303, varvid i så fall fordonets 100 hastighet bortses från. Om förbränningsmotorns 101 belastning överstiger tillämplig belastning, t.ex. på grund av att fordonets 100 förare direkt efter start har begärt en drivkraft som medför att förbränningsmotorns 101 belastning överstiger belastningen Miå anbringas ingen ytterligare bromskraft av elmaskinen 110.

Om villkor enligt steg 303 inte är uppfyllt avslutas förfarandet i steg 306.

Om de ett eller flera villkoren enligt steg 303, och ev. ytterligare steg, är uppfyllda fortsätter förfarandet till steg 304. 1 steg 304 anbringas en förbränningsmotorbromsande kraft med hjälp av elmaskinen 310. Den bromskraft som anbringas av elmaskinen kan utgöras av någon tillämplig bromskraft som resulterar i ett totalt förbränningsmotorbromsande vridmoment t.ex, i intervallet 10 Nm-500 Nm. I det fall fordonet 100 är stillastående med växellådan 103 i neutralläge kan elmaskinen 110 påföra hela denna, bromskraft, med.an om. fordonet 100 befinner sig i rörelse kan elmaskinen 110 påföra en bromskraft så att den totalt på förbränningsmotorn 101 verkande bromskraften uppgår till önskad, bromskraft.

Samtidigt utförs företrädesvis, i de fall fordonet är i rörelse, en reglering- av förbränningsmotor respektive elmaskin så att den kraft som anbringas fordonets drivhjul fortfarande utgörs av, eller åtminstone väsentligen utgörs av, den på fordonets drivhjul begärda drivkraften, Föreliggande uppfinning innebär såldes att förbränningsmotorn förmås att arbeta hårdare samtidigt som den kraft som anbringas drivhjulen bibehålls, varvid en snabbare uppvärmning erhålls samtidigt som. fordonet fortfarande framförs enligt förarens önskemål.

Såsom inses förmås förbränningsmotorn att arbeta hårdare genom reglering a.v insprutningen av bränsle till förbränningsmotorns åtminstone en, men vanligtvis flertaliga, förbränningskammare, såsom sedvanliga cylindrar, där bränslelinsprutningen till nämnda förbränningskammare ökas för att åstadkomma det högre arbetet. I det fall bromskraften påförs vid släpning påförs en bromskraft som sedan balanseras med. ett motsvarande positivt arbete från förbränningsmotorn där således bränsleinsprutning till förbränningsmotorn påtvingas. Det är vanligt förekommande vid hybridfordon att regenerativ bromsning tillämpas vid släpning, och sådan regenerativ bromsning kan utföras oberoende av föreliggande uppfinning. Skillnaden mellan föreliggande uppfinning och dylik generativ bromsning är att en ytterligare bromskraft anbringas,somsedan motverkas av-ett arbete frän förbränningsmotorn, varvid det sammanlagda kraftbidraget till fordonets drivhjul från föreliggande uppfinning är väsentligen noll.

Således möjliggör uppfinningen att förbränningsmotorns 101 belastning kan höjas vid t.ex. situationer där f ö r b r ä n n i n g s nio t o r n 1 01 a n. n a r s t .ex. h a d e a r b e t a t p å t o m g å. n q, eller endast med mycket liten eller ingen belastning, med följden att en snabbare uppvärmning erhålls. I fallet med släpning medför föreliggande uppfinning att istället för att fordonet framförs med släpande förbränningsmotor, och därmed avstängd bränsleinsprutning, framförs fordonet istället med en höjd förbränningsmotorbelastning som. medför att bränsle måste insprutas, dvs. elmaskinen påför en kraft som "påtvingar" behovet av bränsleinsprutning. På detta satt kominer det pä fordonets drivhjul verkande vridmomentet fortfarande vara det som förväntas av fordonets förare, avs. vid släpning med uppsläppt gaspedal normalt förbränningsmotorns släpmoment plus eventuell bromskraft, men där alltså enligt, uppfinningen en ytterligare pådrivande kraft påförs av förbränningsmotorn som tas upp av elmaskinen så att inverkan av uppfinningen inte påverkar den kraft med vilken fordonet framförs. Förbränningsmotorn arbetar således enligt, föreliggande uppfinning även vid släpning trots att inget positivt arbete från förbränningsmotorn begärs.

När således tillämplig bromskraft, har anbringats i steg 304 fortsätter förfarandet till steg 305 för att fastställa huruvida den anbringade bromskraften ska avbrytas. Detta kan t.ex. vara anordnat att utföras efter att bromskraften har varit anbringad under en viss tid., eller när det fastställs att en tillämplig temperatur har uppnåtts, såsom en tillämplig förbränningsmotortemperatur eller en representation av förbränningsmotortemperaturen, exempelvis i form av en kyl vätsketemperatur eller en modellerad. förbränningsmotortemperatur. Förfarandet kan även t.ex. vara anordnat att avbrytas när förbränningsmotorns 101 belastning, t. ex. på grund av rådande körmotstånd, ändå. kommer att överstiga, den önskade b.rom. skr af ten . Så länge som b roms kraft fortsatt ska anbringas av elmaskinen 110 kvarstår förfarandet i steg 304 via steg 305, där den av elmaskinen 110 anbringade bromskraften vid behov kan anpassas till övrig belastning av förbränningsmotorn 101, sä att en total önskad belastning erhålls. Förfarandet kan även t.ex. vara anordnat att avbrytas om funktionen för begränsning av vitrök/avgasutsläpp avstängs.

Om det i steg 305 fastställs att förfarandet ska avbrytas avslutas förfarandet i steg 306.

När elmaskinen 110 genererar en pådrivande kraft för framdrivning av fordonet 100 åtgår energi från energilagret till detta. Omvänt, när elmaskinen 110 används för bromsning absorberas istället energi, vilken omvandlas till elektrisk energi och genererar en elektrisk ström som kan tas omband. Den alstrade elektriska energin utgörs normalt av en växelspänning då elmaskiner av den visade typen normalt utgörs av växelströmsmaskiner. Denna växelspänning- kan likriktas till en likspänning med hjälp av kraftelektroniken 210 för att. sedan lagras i energilagret 111 för efterföljande användning vid t.ex. alstring av en kraft för framdrivning av fordonet 100. Den bromskraft som genereras av elmaskinen 110 kan således i stor utsträckning- återvinnas genom att ladda energilagret 111, åtminstone så länge som detta är mottagligt för laddning.

Föreliggande uppfinning tillhandahåller således ett. förfarande där en bromskraft kan anbringas, varvid den anbringade bromskraften kem beräknas med god noggrannhet, och varvid den energi som åtgår i form av bränsle till förbränningsmotorn i stor utsträckning kan återvinnas genom att den av elmaskinen absorberade bromsenergin kan tas omhand återföras i elektrisk form för t.ex. lagring i energilagret 111.

Enligt en utföringsform avbryts påförandet av en bromskraft genom utnyttjande av elmaskinen om energilagret 111 inte kan ta emot den av elmaskinen genererade strömmen. Enligt en utföringsform anbringas endast en bromskraft av elmaskinen 110 som medför att den absorberade och till elektricitet omvandlade energin kan lagras i energilagret. Om den av-elmaskinen 110 önskvärda bromskraften medför generering av en elektrisk ström som inte kan omhändertas av energilagret 111 kan en 1.1 g t en utf örin g s f o r m avg a s b romsen 119, åtmi n s t. o n e i de t fall fordonet. 100 är stillastående, aktiveras för att. ge en total förbränningsmotorbromsande kraft av önskad storlek.

Enligt en utföringsform används dock den av elmaskinen 110 genererade elektriska energin endast delvis, eller överhuvudtaget inte, för laddning av energilagret 111. Istället används energin (åtminstone delvis} för generering av värme, och i synnerhet för uppvärmning av en eller flera fordonskomponenter, dvs. den medelst elmaskinen absorberade energin omvandlas först till elektricitet för att sedan omvandlas åtminstone delvis till värme. Detta medför således en ytterligare uppvärmning i tillägg till den uppvärmning som åstadkoms av den högre förbränningsmotorbelastningen.

Förmågan att uppta laddning hos energilager av den visade typen är ofta. starkt beroende av energi lagret s temperatur. Om energilagrets temperatur är mycket låg, såsom t.ex. -10°C till -15°C eller ännu kallare kan energilagrets 111 förmåga att uppta, laddning vara mycket låg eller i princip obefintlig. Enligt en utföringsform utnyttjas den till elektricitet omvandlade bromsenergin för att värma upp vatten via en radiator. Detta åskådliggörs i fig. 2, där en elektrisk ström, genererad av elmaskinen. 110 vid. anbringning av en bromskraft och omvandlad av kraftelektroniken till tillämplig spänning/frekvens, omvandlas till värme via en radiator 211 som i sin tur uppvärmer vätska i ett vätskeburet system. Den uppvärmda vätskan kan användas för att med hjälp av en cirkulationspump 213 förmås att cirkulera genom en genom energilagret 111 passerande kylslinga för uppvärmning av energilagret 111 till en temperatur som medför att laddning kan mottas i högre utsträckning. Om energilagret 111 är uppvärmt till önskad temperatur, och/eller inte kan ta emot hela eller delar av den elektriska ström som genereras av elmaskinen, kan värme ventileras bort till fordonets 100 omgivning via en radiator 214. En ventil 212 kan användas för att selektivt välja huruvida radiatorvätskan ska cirkuleras genom energilagret 111, radiatorn 214 eller både och.

Radiatorn 211 kan även användas för att uppvärma kylvätska i förbränningsmotorns kylsystem, t.ex. för att ytterligare påskynda förbränningsmotorns uppvärmning och/eller påskynda uppvärmning av ett förär-/passagerarutrymme.

Uppfinningen har ovan beskrivits i anknytning- till ett parallellhybridsystem. Uppfinningen är dock tillämplig även vid andra typer av hybridsystem där en elmaskin, direkt eller indirekt via t,ex. fordonets drivhjul, kan påföra en bromskraft till en förbränningsmotor.

Sammanfattningsvis är således föreliggande uppfinning sådan att den höjer förbränningsmotorns belastning och därmed således också det av förbränningsmotorn avgivna arbetet. Vidare är uppfinningen sådan att den förmår förbränningsmotorn att avge ett positivt arbete. Detta åstadkoms genom att den bromskraft som anbringas förbränningsmotorn enligt föreliggande uppfinning kompenseras med en motsvarande bränsleinsprutning, så att förbränningsmotorn säkert tvingas att utföra ett positivt arbete.

Detta åskådliggörs i fig. 4, där uppfinningen exemplifieras för en situation där släpning normalt förekommer. I figuren representerar x-axeln vridmoment och y-axeln tid, Nollinjen 405 representerar en momentavlastad situation. När förbränningsmotorn, medelst förbränning- i förbränningsmotorns förbränningskammare, uträttar ett. positivt arbete, kommer det avgivna vridmomentet att åtminstone uppgå till noll (vid tomgäng när endast förbränningsmotorns interna förluster övervinns av det uträttade arbetet, och överstiga noll när ett större arbete än så genereras av förbränningen. I det visade exemplet framförs fordonet med ett av förbränningsmotorn avgivet arbete motsvarande ett moment Ml fram till tiden TI, heldragen linje 401. Via tiden TI börjar det avgivna vridmomentet att avta, t.ex. på grund av att fordonets körmotstånd minskar, t. ex. för att fordonet, närmar sig en nedförslutning.

Föreliggande exempel avser en situation där fordonet når en nedförslutning, och dessutom av sådan art att inget, drivkraftbidrag erfordras från förbränningsmotorn. Normalt vid en sådan situation sjunker det vridmoment förbränningsmotorn behöver avge till noll, vid tiden T3, streckad linje 402, varvid förbränningsmotorn sedan utsätts för ett förbränningsmotorpådrivande vridmoment. Detta betyder att fordonet kan accelereras trots att inget positivt arbete uträttas av förbränningsmotorn. Vid T4 planar momentförändringen ut, t,ex. på grund av att fordonet befinner sig i en ned för slut ning med. konstant lutning.

Förbränningsmotorn roteras via en dylik situation av drivhjulen, och bränsleinsprutning är avstängd, dvs. släpning råder. Det negativa drivkraftbehovet medför att fordonet kommer att accelereras så länge som detta tillstånd råder. Detta är dock normalt inte önskvärt, varför energi många gånger bromsas bort. Vid dylika, situationer kan, vid hybridfordon, elmaskinen (streckprickad linje 403) användas för att medelst regenerativ bromsning ta upp och återvinna en del av den kraft som påförs från drivhjulen. Detta indikeras med prickad linje 404. Dylik regenerativbromsningmedför att en del av den förbränningsmotorpådrivande kraften upptas av elmaskinen, varvid denna energi kan tas tillvara. Fortfarande är dock den del elmaskinen upptar vid regenerativ bromsning mindre än eller maximalt lika med den förbränningsmotorpådrivande kraft som påförs av drivhjulen.

Enligt föreliggande uppfinning, vid. tillämpning vid. en situation av den i fig, 4 visade typen, anbringas medelst elmaskinen en högre kraft, streckprickaa linje 403, än vad som anbringas om föreliggande uppfinning inte är aktiverad, varvid sedan förbränningsmotorn samtidigt styrs till att avge ett arbete som kompenserar den högre kraft som anbringas av elmaskinen. Således kommer förbränningsmotorn att avge ett positivt arbete som motsvarar den. ytterligare bromskraft som anbringas av elmaskinen. Detta ind.ike.ras med den heldragna linjen 401 som alltså markant avviker från den streckade linjen 402. Enligt föreliggande uppfinning, vid situationer där uppfinningen tillämpas, förmås således förbränningsmotorn avge ett positivt arbete även vid situationer där den normalt slapas.

Claims (34)

1. Förfarande för uppvärmning av åtminstone en fordonskomponent vid ett fordon (100) , varvid nämnda fordon (100) innefattar en förbränningsmotor (101), och åtminstone en första elmaskin (110), varvid nämnda första elmaskin (110) är anordnad för selektiv anbringning av en kraft till en vid nämnda förbränningsmotor (101) utgående axel, kännetecknat av att: - till nämnda utgående axel hos nämnda förbränningsmotor (101) påföra en första bromskraft genom utnyttjande av nämnda första elmaskin (110) för att höja det av nämnda förbränningsmotor (101) uträttade arbetet, - fastställa huruvida förbränningsmotorns (101) totala belastning från nämnda åtminstone en första elmaskin (110) sammantaget med belastning från fordonets (100) drivhjul understiger en första belastning, varvid nämnda första bromskraft påförs endast så länge som förbränningsmotorns (101) totala belastning från nämnda åtminstone en första elmaskin (110) sammantaget med belastning från fordonets (100) drivhjul understiger nämnda första belastning.

2. Förfarande enligt krav 1, vidare innefattande att påföra nämnda första bromskraft genom utnyttjande av nämnda första elmaskin (110) för att höja det medelst förbränning i nämnda förbränningsmotor uträttade arbetet.

3. Förfarande enligt krav 1 eller 2, vidare innefattande att, som svar på nämnda första bromskraft, höja mängden till nämnda förbränningsmotor tillfört bränsle.

4. Förfarande enligt något av kraven 1-3, vidare innefattande att påföra nämnda första bromskraft till nämnda utgående axel vid en situation när bränsle redan tillförs nämnda förbränningsmotor.

5. Förfarande enligt något av kraven 1-4, varvid nämnda förbränningsmotor innefattar åtminstone en förbränningskammare, och varvid förfarandet vidare innefattar att påföra nämnda första bromskraft till nämnda utgående axel vid en situation när bränsle tillförs nämnda åtminstone en förbränningskammare.

6. Förfarande enligt något av kraven 1-5, vidare innefattande att: - höja det av nämnda förbränningsmotor avgivna arbetet med ett arbete motsvarande nämnda första bromskraft.

7. Förfarande enligt något av kraven 1-6, vidare innefattande att: - höja det av nämnda förbränningsmotor avgivna arbetet med ett arbete motsvarande nämnda första bromskraft så att den på fordonets drivhjul verkande drivkraften väsentligen utgörs av en på fordonets drivhjul begärd drivkraft.

8. Förfarande enligt krav 7, varvid nämnda på fordonets drivhjul begärda drivkraft utgör en av fordonets förare begärd drivkraft.

9. Förfarande enligt något av kraven 1-8, vidare innefattande att fastställa huruvida en temperatur (Tmotor) hos nämnda förbränningsmotor (101) understiger en första temperatur (Tmo tonimi) t och - medelst nämnda elmaskin påföra nämnda första bromskraft endast om nämnda första temperatur (Tmotor ) understiger ett gränsvärde (Tmot0riimi) •

10. Förfarande enligt något av kraven 1-9, vidare innefattande att: - fastställa en representation av en temperatur (tom g) för en omgivning hos nämnda fordon (100), och - påföra nämnda första bromskraft till nämnda hos nämnda förbränningsmotor utgående axel endast om nämnda omgivningstemperatur (tom g) understiger ett första temperaturgränsvärde.

11. Förfarande enligt något av föregående krav, vidare innefattande att fastställa huruvida nämnda förbränningsmotor (101) har startats, och påföra nämnda första bromskraft till nämnda hos nämnda förbränningsmotor (101) utgående axel inom en första tid (ti ) från det att nämnda förbränningsmotor (101) har startats.

12. Förfarande enligt något av föregående krav, varvid nämnda första bromskraft utgör ett förbränningsmotorbromsande vridmoment i intervallet 10 Nm - 500 Nm.

13. Förfarande enligt något av föregående krav, varvid nämnda första bromskraft utgör en bromskraft med en sådan storlek så att det mot nämnda utgående axel totalt bromsande vridmomentet uppgår till ett vridmoment i intervallet 10 Nm - 500 Nm.

14. Förfarande enligt något av föregående krav, vidare innefattande att endast påföra nämnda första bromskraft till nämnda hos nämnda förbränningsmotor (101) utgående axel när den förutom nämnda första bromskraft verkande bromskraften på nämnda utgående axel understiger ett gränsvärde.

15. Förfarande enligt något av föregående krav, varvid nämnda första bromskraft endast anbringas när nämnda fordon (100) är stillastående.

16. Förfarande enligt krav 15, varvid nämnda första bromskraft endast anbringas när en parkeringsbroms är ansatt.

17. Förfarande enligt något av föregående krav, varvid nämnda första bromskraft endast anbringas när fordonets (100) hastighet understiger en första hastighet.

18. Förfarande enligt något av föregående krav, vidare innefattande att, när nämnda första bromskraft påförs nämnda utgående axel hos nämnda förbränningsmotor (101): - fastställa en andra representation av en temperatur hos nämnda förbränningsmotor (101), och - avbryta påförande av nämnda första kraft när nämnda temperatur överstiger ett andra gränsvärde.

19. Förfarande enligt något av föregående krav, vidare innefattande att endast påföra nämnda första kraft när funktion för begränsning av avgasutsläpp vid nämnda fordon (100) är aktiverad.

20. Förfarande enligt krav 19, varvid nämnda funktion för begränsning av avgasutsläpp utgör en funktion för begränsning av vitrökutsläpp.

21. Förfarande enligt något av föregående krav, vidare innefattande att avbryta påförande av nämnda första bromskraft när den av nämnda elmaskin (110) absorberade energin inte kan lagras i ett vid nämnda fordon (100) anordnat energilager (111).

22. Förfarande enligt något av föregående krav, vidare innefattande att, när den av nämnda elmaskin (110) absorberade energin inte kan lagras i ett vid nämnda fordon (100) anordnat energilager (111), eller när önskad förbränningsmotorbromsande kraft inte kan anbringas medelst nämnda elmaskin (110), aktivera ett vid nämnda fordon (100) förekommande avgasbromssystem.

23. Förfarande enligt något av föregående krav, varvid energi absorberad av nämnda elmaskin (110) vid påförande av nämnda första kraft i första hand lagras i ett vid nämnda fordon anordnat energilager.

24. Förfarande enligt något av föregående krav, vidare innefattande att, när nämnda elmaskin (110) påför nämnda första bromskraft: - omvandla den medelst nämnda elmaskin (110) vid påförande av nämnda bromskraft absorberade energin åtminstone delvis till värme.

25. Förfarande enligt krav 24, varvid nämnda till värme omvandlade absorberade energi nyttjas för uppvärmning av någon ur gruppen: energilager vid nämnda fordon; ett passagerarutrymme vid nämnda fordon; kylvätska i ett kylvätskesystem vid nämnda fordon.

26. Förfarande enligt något av föregående krav, varvid nämnda elmaskin (110) är selektivt anslutbar till nämnda utgående axel hos nämnda förbränningsmotor (101), varvid nämnda första kraft endast påförs nämnda utgående axel när nämnda elmaskin är ansluten till nämnda utgående axel.

27. Förfarande enligt något av föregående krav, varvid nämnda uppvärmning av åtminstone en fordonskomponent utgörs av uppvärmning av åtminstone en ur gruppen: - förbränningsmotor (101); - energilager (111).

28. Förfarande enligt något av föregående krav, varvid nämnda åtminstone en fordonskomponent utgörs åtminstone av nämnda förbränningsmotor.

29. Datorprogram innefattande programkod, vilket när nämnda programkod exekveras i en dator åstadkommer att nämnda dator utför metoden enligt något av patentkraven 1-28.

30. Datorprogramprodukt innefattande ett datorläsbart medium och ett datorprogram enligt patentkrav 29, varvid nämnda datorprogram är innefattat i nämnda datorläsbara medium.

31. System för uppvärmning av åtminstone en fordonskomponent vid ett fordon (100), varvid nämnda fordon (100) innefattar en förbränningsmotor (101), och åtminstone en första elmaskin (110), varvid nämnda första elmaskin (110) är anordnad för selektiv anbringning av en kraft till en vid nämnda förbränningsmotor (101) utgående axel, kännetecknat av att: - systemet innefattar organ för att till nämnda utgående axel hos nämnda förbränningsmotor (101) påföra en första bromskraft genom utnyttjande av nämnda första elmaskin (110), och - organ för att fastställa huruvida förbränningsmotorns (101) totala belastning från nämnda åtminstone en första elmaskin (110) sammantaget med belastning från fordonets (100) drivhjul understiger en första belastning, och - organ för att påföra nämnda första bromskraft endast så länge som förbränningsmotorns (101) totala belastning från nämnda åtminstone en första elmaskin (110) sammantaget med belastning från fordonets (100) drivhjul understiger nämnda första belastning.

32. System enligt krav 31, varvid nämnda elmaskin är anordnad mellan nämnda förbränningsmotor och en växellåda.

33. System enligt krav 31 eller 32, varvid nämnda förbränningsmotor är så inrättad att dess utgående axel är sammankopplingsbar med fordonets drivhjul för påförande av en kraft till nämnda drivhjul.

34. Fordon, kännetecknat av att det innefattar ett system enligt något av kraven 31-33.