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1. (WO2018149698) STEUERSYSTEM MIT MINDESTENS EINER ELEKTRONISCHEN STEUEREINHEIT ZUR STEUERUNG EINES VERBRENNUNGSMOTORS IN EINEM HYBRIDFAHRZEUG
Anmerkung: Text basiert auf automatischer optischer Zeichenerkennung (OCR). Verwenden Sie bitte aus rechtlichen Gründen die PDF-Version.

Steuersystem mit mindestens einer elektronischen Steuereinheit zur

Steuerung eines Verbrennungsmotors in einem Hybridfahrzeug

Die Erfindung bezieht sich auf ein Steuersystem mit mindestens einer elektronischen Steuereinheit zur Steuerung eines Verbrennungsmotors in einem Hybridfahrzeug.

Bereits seit vielen Jahren sind Hybridfahrzeuge auch schon als

Serienfahrzeuge bekannt, die mindestens einen Verbrennungsmotor und mindestens einen Elektromotor als Antriebsmotoren enthalten. Derartige Hybridfahrzeuge weisen Steuersysteme mit mindestens einer elektronischen Steuereinheit auf, die insbesondere durch entsprechend programmierte Funktionsmodule verschiedene Betriebsverfahren zur Auswahl eines an die jeweils aktuelle Fahrsituation angepassten Betriebsmodus durchführen. Auswählbare Betriebsmodi sind insbesondere rein elektrisches Fahren (nur der Elektromotor treibt an;„E-Modus",„E-Fahren"), rein

verbrennungsmotorisches Fahren (nur der Verbrennungsmotor treibt an) und/oder hybridangetriebenes Fahren (sowohl der Elektromotor als auch der Verbrennungsmotor treiben an).

Vorrangig berücksichtigen bekannte Betriebsverfahren den Ladezustand der Batterie oder eines anderen elektrischen Speichers (z.B. Super-Cap) zur Auswahl des Betriebsmodus. Teilweise werden dabei auch Parameter wie die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit, das aktuelle Fahrverhalten oder bestimmte aktuell eingestellte Kundenfunktionen berücksichtigt.

Die nicht vorveröffentlichte deutsche Anmeldung DE 10 2015 223 588 umfasst allgemein ein Verfahren zur Steuerung des Zustarts und des Ablegens eines Verbrennungsmotors in einem Hybridfahrzeug, bei dem mittels einer Bewertung der aktuellen Situation sowie vorausliegender Situationen, vorzugsweise in einem definierten Vorausschaubereich, zumindest im Hinblick auf einen erwarteten Geschwindigkeitsverlauf das Zustart- und Ablegeverhalten in definierter Weise optimiert wird.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Steuersystem eingangs genannter Art für eine Anwendung auf weitere Situationen zu verbessern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des

Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen enthalten.

Das erfindungsgemäße Steuersystem weist mindestens eine elektronische Steuereinheit zur Steuerung des Zustartens und des Ablegens eines

Verbrennungsmotors in einem Hybridfahrzeug auf. Dabei ist die

Steuereinheit insbesondere durch ein entsprechend programmiertes

Funktionsmodul in einem elektronischen Steuergerät derart ausgestaltet, dass folgende Teilfunktionen ausführbar sind:

- Es ist zumindest ein bestimmtes Eingangssignal, vorzugsweise die

Fahrzeug-Geschwindigkeit und/oder ein Signal zur Erkennung eines Einlegens des Rückwärtsganges, im Hinblick auf die Erkennung einer

definierten wiederholten Geschwindigkeitserhöhungs- und

Geschwindigkeitsreduzierungs-Situation auswertbar. Diese definierte Situation soll insbesondere einen Stop & Go Betrieb, ein Nachschieben an der Ampel und/oder ein Rangieren zum Ausdruck bringen.

- Nach Erkennung dieser definierten Situation ist ein - beispielsweise in einem aktuellen Modus eigentlich vorgesehenes - geschwindigkeitsabhängiges Zustarten des Verbrennungsmotors bei einem Anfahrvorgang verhinderbar, bis mindestens eine bestimmte weiter unten genannte Bedingung erfüllt ist. Der aktuelle Modus kann z. B. ein automatischer Motor-Start-Modus„MSA" für

Verbrennungsmotorzustarts bei vergleichsweise niedrigen

Geschwindigkeiten oder ein Ladephasen-Modus in einem unteren Urbanen Geschwindigkeitsbereich sein. Beispielsweise wird

üblicherweise im Lademodus zur Batterie-Steuerung der

Verbrennungsmotor im Anfahrvorgang zugestartet; erfindungsgemäß wird dies durch die Stop & Go- und Rangier-Erkennung verhindert. Unter einem Anfahrvorgang wird insbesondere eine Geschwindigkeitserhöhung ausgehend vom Stillstand oder von einem vergleichsweise niedrigen Geschwindigkeitsniveau verstanden.

- Eine bestimmte Bedingung ist das Erreichen (oder Überschreiten) einer vorgegebenen ersten Geschwindigkeitsschwelle (z.B. in der

Größenordnung von etwa 25 km/h) nach Erkennung der definierten Situation oder das Vorliegen einer Fahrtdauer ohne Standphasen oberhalb einer bestimmten Maximaldauer nach Erkennung der definierten Situation. Unter einer Standphase wird insbesondere ein Stillstand oder vergleichsweises niedriges Geschwindigkeitsniveau verstanden.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Steuereinheit derart ausgestaltet, dass die Verhinderung des Zustartens bei einem erneuten Anfahrvorgang aus einer Standphase ohne erneute Erkennung der

definierten Situation aktiviert bleibt oder wieder aktivierbar ist, wenn nach Erkennung der definierten Situation vor dem erneuten Anfahrvorgang eine vorgegebene zweite im Vergleich zur ersten Geschwindigkeitsschwelle höhere Geschwindigkeitsschwelle nicht überschritten wurde und keine Fahrtdauer ohne Standphasen oberhalb einer bestimmten Maximaldauer vorlag.

Insbesondere ist die Steuereinheit derart ausgestaltet, dass die Verhinderung des Zustartens bei einem erneuten Anfahrvorgang nur nach erneuter Erkennung der definierten Situation wieder aktivierbar ist, wenn nach

Überschreiten der ersten Geschwindigkeitsschwelle die vorgegebene zweite höhere Geschwindigkeitsschwelle überschritten wurde oder wenn eine Fahrtdauer ohne Standphasen oberhalb einer bestimmten Maximaldauer vorlag.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die definierte Situation dadurch definiert, dass die Fahrzeug-Geschwindigkeit zumindest zweimal (vorzugsweise innerhalb einer bestimmten Zeit) eine festgesetzte obere Grenzgeschwindigkeit überschritten hat und/oder dass ein Signal zur Erkennung eines eingelegten Rückwärtsganges vorliegt.

Bevorzugt ist die definierte Situation dadurch definiert, dass die Fahrzeug-Geschwindigkeit zumindest zweimal eine festgesetzte obere

Grenzgeschwindigkeit überschritten und jeweils danach eine festgesetzte untere Grenzgeschwindigkeit unterschritten hat.

Besonders bevorzugt ist die definierte Situation dadurch definiert, dass die Fahrzeug-Geschwindigkeit zumindest zweimal sowohl eine festgesetzte obere Grenzgeschwindigkeit überschritten als auch jeweils danach eine festgesetzte untere Grenzgeschwindigkeit unterschritten hat und dass die Summe einer ersten Einzelzeit, die zwischen dem ersten Überschreiten und dem ersten Unterschreiten erfasst wird, und einer zweiten Einzelzeit, die zwischen dem zweiten Überschreiten und dem zweiten Unterschreiten erfasst wird, eine vorgegebene Gesamtzeit überschritten hat. Zusätzlich oder alternativ kann auch für die Einzelzeiten jeweils eine eigene Mindestzeit vorgebbar sein. Auch kann für die Dauer zwischen den Einzelzeiten eine Maximalzeit vorgebbar sein.

Erfindungsgemäß wird auch eine elektronische Steuereinheit als

Komponente des erfindungsgemäßen Steuersystems mit mindestens einem programmierten Funktionsmodul zur Durchführung des dem Steuersystem zugrundeliegenden Steuerverfahrens beansprucht.

Ferner wird auch das Steuerverfahren selbst beansprucht. Dabei wird also im Wesentlichen ein definiertes Eingangssignal im Hinblick auf die Erkennung der definierten wiederholten Geschwindigkeitserhöhungs- und

Geschwindigkeitsreduzierungs-Situation ausgewertet und ein

geschwindigkeitsabhängiges Zustarten des Verbrennungsmotors bei einem Anfahrvorgang nach Erkennung der definierten Situation verhindert, bis die Erreichung oder Überschreitung einer vorgegebenen ersten

Geschwindigkeitsschwelle oder bis nach Erkennung der definierten Situation eine Fahrtdauer ohne Standphasen oberhalb einer bestimmten

Maximaldauer erkannt wurde.

Durch das erfindungsgemäße Steuersystem bzw. das erfindungsgemäße Verfahren werden insbesondere folgende Vorteile erreicht:

• Die Zustart- und Ablegehäufigkeit insbesondere im Rangier- und

Stopp-and-Go-Betrieb wird reduziert.

• Phasen mit nur kurz abgelegtem oder nur kurz zugestartetem

Verbrennungsmotor werden vermieden.

• Die Erfindung kann somit einen aktuellen spezifischen Modus überstimmen, der grundsätzlich ein häufiges Ablegen und Zustarten zur Folge haben kann, z.B. in einem ladungssollwertvorgebenden „Battery-Control"- oder„Charge Sustaining"-Betrieb bei den

Fahrzeugen der Anmelderin.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 die wesentlichen erforderlichen Komponenten des

erfindungsgemäßen Steuersystems zur Durchführung des dem

Steuersystem zugrundeliegenden Betriebsverfahrens und

Fig. 2 ein Beispiel für mögliche E-Fahrkennlinien zur Modusauswahl.

Das Steuersystem umfasst gemäß Fig. 1 insbesondere eine elektronische Steuereinheit 1 zur Steuerung des Zustartens und des Ablegens eines Verbrennungsmotors in einem hier nicht näher dargestellten Hybridfahrzeug. Die Steuereinheit 1 , die ein übliches Steuergerät zur Antriebssteuerung in einem Fahrzeug sein kann, weist ein Funktionsmodul 2 auf, das in Form eines Softwareprogramms und abgespeicherten Daten ausgestaltet ist und das zumindest die Fahrzeuggeschwindigkeit v und optional auch ein Signal R zur Erkennung des Einlegens eines Rückwärtsganges als Eingangssignale erhält. Die Eingangssignale v und R sind im Hinblick auf die Erkennung einer definierten wiederholten Geschwindigkeitserhöhungs- und

Geschwindigkeitsreduzierungs-Situation„S&G" auswertbar.

Erfindungsgemäß wird mittels des Funktionsmoduls 2, insbesondere auch basierend auf einem Situationsauswertemodul 4 und einem

Modusauswahlmodul 3, ein geschwindigkeitsabhängiges Zustarten des Verbrennungsmotors bei einem Anfahrvorgang nach Erkennung der

definierten Situation S&G verhindert bis eine vorgegebene erste

Geschwindigkeitsschwelle vs1 (z.B. 25 km/h) erreicht oder überschritten ist oder (hier nicht näher dargestellt) bis nach Erkennung der definierten

Situation eine Fahrtdauer ohne Standphasen oberhalb einer bestimmten Maximaldauer vorlag.

Vorzugsweise ist die Steuereinheit 1 bzw. das Funktionsmodul 2 derart ausgestaltet, dass die Verhinderung des Zustartens bei einem erneuten Anfahrvorgang ohne erneute Erkennung der definierten Situation S&G aktiviert bleibt oder wieder aktivierbar ist, wenn nach Erkennung der definierten Situation vor dem erneuten Anfahrvorgang eine vorgegebene zweite im Vergleich zur ersten Geschwindigkeitsschwelle vs1 höhere

Geschwindigkeitsschwelle vs2 (z.B. 35 km/h) nicht überschritten wurde und keine Fahrtdauer ohne Standphasen oberhalb einer bestimmten

Maximaldauer vorlag. Umgekehrt ist die Steuereinheit vorzugsweise derart ausgestaltet, dass die Verhinderung des Zustartens bei einem erneuten Anfahrvorgang nur nach erneuter Erkennung der definierten Situation S&G wieder aktivierbar ist, wenn nach Überschreiten der ersten

Geschwindigkeitsschwelle vs1 auch die vorgegebene zweite höhere

Geschwindigkeitsschwelle vs2 überschritten wurde oder wenn eine

Fahrtdauer ohne Standphasen oberhalb einer bestimmten Maximaldauer vorlag.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung, insbesondere in Form des Situationsauswertemoduls 4, ist die definierte Situation S&G dadurch definiert, dass nach einem Anfahrvorgang die Fahrzeug-Geschwindigkeit v zumindest zweimal eine festgesetzte obere Grenzgeschwindigkeit vi überschritten hat. Dabei ist die definierte Situation S&G besonders bevorzugt dadurch definiert, dass die Fahrzeug-Geschwindigkeit v zumindest zweimal sowohl eine festgesetzte obere Grenzgeschwindigkeit vi überschritten als auch jeweils danach eine festgesetzte untere Grenzgeschwindigkeit v2

unterschritten hat und dass zumindest die Summe der ersten Einzelzeit t1 zwischen dem ersten Überschreiten und dem ersten Unterschreiten und der zweiten Einzelzeit t2 zwischen dem zweiten Überschreiten und dem zweiten Unterschreiten eine vorgegebene Gesamtzeit überschritten hat. Wird also die vorgegebene Gesamtzeit überschritten, wird die Erkennung der definierten Situation S&G deaktiviert. Auch kann jeweils eine Maximalzeit für die Zeit t3 zwischen einem ersten Unterschreiten und einem zweiten Überschreiten und/oder für die Zeit t4 zwischen einem ersten Überschreiten und einem zweiten Überschreiten vorgebbar sein.

Figur 2 zeigt mögliche Details des Modusauswahlmoduls 3. Hierbei sind drei exemplarische E-Fahrkennlinien A, B, C zur Steuerung des Antriebsstrangs, insbesondere zur Steuerung des Elektromotors und/oder des

Verbrennungsmotors in einem Hybridfahrzeug dargestellt. Jede E-Fahrkennlinie A, B oder C ist einem spezifischen auswählbaren Betriebs-Modus zugeordnet, hier beispielsweise:

A=„Auto eDRIVE": Normalbetrieb bei ausreichend geladenem Speicher

B=„CS E-Fahren" (CS="Charge Sustaining"): urbanes Fahren in mittlerem Last- und Geschwindigkeitsbereich - hier mit erfindungsgemäßer

Abwandlung B2 bei„S&G"

C= „MSA": Motor-Start-Stop-Automatik: Zustarten des Verbrennungsmotors bei sehr kleinen Geschwindigkeiten.

Bei einer E-Fahrkennlinie ist auf der Ordinate die Lastanforderung an den Antriebsstrang bzw. die Fahrzeug-Beschleunigung a aufgetragen, auf der Abszisse ist die Fahrzeuggeschwindigkeit v aufgetragen. Unterhalb der momentan gültigen E-Fahrkennlinie 1 , 2 oder 3 wird der Hybridantriebsstrang rein elektrisch, also im Nullemissionsmodus, betrieben, oberhalb davon im Emissionsmodus mit zugeschaltetem Verbrennungsmotor.

Die Betriebsstrategie baut auf folgendem Stand der Technik auf: Wird die aktuell gültige E-Fahr-Geschwindigkeitsgrenze gemäß E-Fahrkennlinie durch die Ist-Geschwindigkeit v unterschritten, wird nach dem Stand der Technik der Verbrennungsmotor abgelegt. Wird die aktuell gültige E-Fahr-Geschwindigkeitsgrenze durch die Ist-Geschwindigkeit v überschritten, wird nach dem Stand der Technik der Verbrennungsmotors sofort zugestartet. Gleiches kann bei Überschreiten bzw. Unterschreiten geschwindigkeits- und ladungszustandsabhängig definierter Zustart- bzw. Ablegegrenzen durch den Lastwunsch seitens des Fahrers gelten.

Durch die Erfindung wird insbesondere ausgehend von einem spezifischen Modus, hier z.B. E-Fahrkennlinie C, ein dort grundsätzlich früher

vorgesehenes Zuschalten des Verbrennungsmotors bei einem

Anfahrvorgang nach Erkennung der definierten Situation S&G verhindert, bis die vorgegebene erste Geschwindigkeitsschwelle vsi erreicht oder überschritten ist, hier indem auf die geänderte Kennlinie B2 übergegangen wird.