DE10116312B4 - Steuervorrichtung für ein Hybridfahrzeug - Google Patents

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Abstract

Steuervorrichtung für ein Hybridfahrzeug, mit einem Elektromotor (4), der direkt mit einem Verbrennungsmotor (2) verbunden ist, der in dem Fahrzeug vorgesehen ist und sowohl Antriebs- wie auch Energieerzeugungsfunktionen hat, und mit einer Hauptbatterie (30) zur Zufuhr von elektrischem Antriebsstrom zu dem Elektromotor (4), wenn die Antriebsfunktion genutzt wird, einer Elektromotorsteuereinrichtung (26), die eine automatische Start-/Stoppsteuerung des Verbrennungsmotors (2) ausführt, wenn das Fahrzeug gestoppt ist, wobei dann, wenn in Abhängigkeit von der Spannung der Hauptbatterie (30) und einer Verbrennungsmotorwassertemperatur, eine Startbedingung eingestellt wird, in welcher das Starten des Verbrennungsmotors (2) ausschließlich durch den Elektromotor (4) ausgeführt wird, wenn die automatische Start-/Stoppsteuerung des Verbrennungsmotors (2) nicht ausgeführt wird, der Verbrennungsmotor (2) durch einen Anlasser (16) durch Betätigen eines Zündschalters (32) gestartet wird, und, nachdem die Drehzahl des Verbrennungsmotors (2) eine vorbestimmte Drehzahl überschritten hat, der Verbrennungsmotor (2) stets durch den Elektromotor (4) unterstützt wird, wobei bei einem Stoppen des Verbrennungsmotors (2) durch die Ausführung der automatischen Start-/Stoppsteuerung des Verbrennungsmotors und beim Wiederstarten des Verbrennungsmotors, wenn die Startbedingung erfüllt ist, die Elektromotorsteuereinrichtung (26) den Elektromotor (4) derart durch ein Verbrennungsmotoraktivierungssignal steuert, dass der Verbrennungsmotor (2) ausschließlich durch den Elektromotor gestartet wird; und bei einem Stoppen durch Ausführen der automatischen Start-/Stoppsteuerung des Verbrennungsmotors beim Wiederstarten des Verbrennungsmotors, wenn die Startbedingung nicht erfüllt ist, die Elektromotorsteuereinrichtung (26) das Wiederstarten. des Verbrennungsmotors (2) durch den Anlasser (16) beginnend alleine steuert, und dass wenn die Drehzahl des Elektromotors (4) grösser als eine festgelegte Drehzahl ist, der Antrieb des Elektromotors (4) durch einen Suchwert aus einer Startunterstützungstabelle (MAP-ST) gestartet wird.

Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Diese Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für ein Hybridfahrzeug mit einem Elektromotor, der direkt mit einem Verbrennungsmotor verbunden ist, der sowohl Antriebs- wie Energieerzeugungsfunktionen besitzt, und die eine automatische Start-/Stoppsteuerung des Verbrennungsmotors ausführt.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Es sind Motorfahrzeuge vom üblicherweise als Hybridfahrzeug bezeichneten Typ bekannt, die einen Verbrennungsmotor aufweisen, der durch Verbrennen von Kraftstoff angetrieben ist, und einen Elektromotor (der vorliegend auch als ”Motor” bezeichnet ist), der durch elektrische Energie angetrieben ist, wobei der Elektromotor direkt mit dem Verbrennungsmotor verbunden ist und außerdem eine Stromerzeugungsfunktion hat. Das Hybridfahrzeug umfasst ferner eine Verbrennungsmotorsteuereinrichtung zum Steuern eines Laufzustands des Verbrennungsmotors und eine Elektromotorsteuereinrichtung zum Steuern eines Betriebszustands des Elektromotors. Die Verbrennungsmotorsteuereinrichtung und die Elektromotorsteuereinrichtung ermitteln jeweilige Betriebszustände des Verbrennungsmotors und des Elektromotors, wenn das Fahrzeug fährt, und daraufhin tauschen sie diese ermittelten Daten im Hinblick auf die Laufzustände aus. Infolge hiervon werden jeweilige Betriebszustände des Verbrennungsmotors und des Elektromotors in Zusammenwirkung miteinander gesteuert. Ein derartiges Steuersystem erzielt ein hohes Niveau an Leistungsvermägen (beispielsweise bezüglich Kraftstoffeffizienz, niedrigen Werten an schädlichen Bestandteilen in Abgasen und Energieausbeute). Die Vorrichtung umfasst eine Hauptbatterie, die dem Elektromotor Antriebselektrizität zuführt, und sie wird erneut durch Energie- bzw. Stromerzeugung durch den Elektromotor geladen. Ein erforderliches Ausmaß an Batterieladung muss beibehalten werden, um für den Elektromotor eine ausreichende Erzeugung von Antriebsenergie bzw. Unterbindung eines Antriebs bereit zu stellen. Diese Vorrichtung verwaltet bzw. steuert die Batterie.
  • Es ist ein Hybridfahrzeug mit einer automatischen Start-/Stoppsteuereinrichtung zur Verbesserung der Kilometerleistung und/oder zur Verringerung des Austrags von flüchtigem Gas durch zwangsweises Stoppen eines Verbrennungsmotors in einem Leerlaufzustand bekannt. Ein derartiges Beispiel einer Steuervorrichtung für ein Hybridfahrzeug ist in der japanischen Offenlegungsschrift JP H10-136508 A offenbart. Bei dem Hybridfahrzeug gemäß dieser Druckschrift startet der Verbrennungsmotor üblicherweise durch Ankurbeln eines Elektromotors. Wenn jedoch das Starten durch einen Elektromotor unmöglich ist, steuert eine Verbrennungsmotorstartsteuereinrichtung das Starten durch Ankurbeln des Verbrennungsmotors mittels eines Anlassers. Wenn der Verbrennungsmotorstart durch Ankurbeln eines Anlassers erforderlich ist, dient die Verbrennungsmotorstartsteuereinrichtung deshalb zur Unterstützung des Ankurbelvorgangs für den Verbrennungsmotor.
  • Während des Betriebs der automatischen Start-/Stoppsteuerung beurteilt bei einem Wiederstarten eines Verbrennungsmotors und einem Wiederstarten in einem Leerlaufstoppzustand eine Steuervorrichtung eines herkömmlichen Hybridfahrzeugs, ob ein Verbrennungsmotor ausschließlich durch einen Elektromotor oder ausschließlich durch einen Anlasser gestartet wird. Bei diesem System ist es jedoch erforderlich, den Verbrennungsmotor und den Elektromotor gemeinsam zu steuern. Das System ist deshalb bezüglich Hardware und Software kompliziert und kostenaufwändig.
  • DE 693 09 767 T2 bezieht sich auf ein Hybridfahrzeug, bei welchem der Verbrennungsmotor keine Antriebsfunktion hat, sondern ausschließlich zur Energieerzeugung verwendet wird. Der Verbrennungsmotor ist hier operativ von dem Elektromotor getrennt.
  • DE 198 38 853 A1 zeigt eine Steuervorrichtung für ein Fahrzeug, welches zum Betrieb mit ausschließlich dem Elektromotor ausgelegt ist, wobei ab einer bestimmten Fahrpedalstellung der Verbrennungsmotor zusätzlich betrieben werden kann. Die Vorrichtung umfasst eine Ci-Kupplung 3 zwischen dem Verbrennungsmotor 1 und dem Elektromotor 2 (, sowie eine weitere Ci-Kupplung 41 zwischen dem Elektromotor 2 und einem Automatikgetriebe, welches typischerweise eine weitere Entkopplung über einen Drehmomentwandler ermöglicht). Ein Anlasser 11 ist als Hilfsmotor während des Startens vorgesehen.
  • US 6 018 199 A beschreibt ein weiteres Hybridfahrzeug.
  • Um das vorstehend genannte Problem zu minimieren oder zu überwinden, schafft die vorliegende Erfindung eine Steuervorrichtung für ein Hybridfahrzeug mit einem Elektromotor, der direkt mit einem Verbrennungsmotor verbunden ist, der in dem Fahrzeug vorgesehen ist und sowohl Antriebs- wie Energieerzeugungsfunktionen hat. Die Steuereinrichtung führt eine automatische Start-/Stoppsteuerung des Verbrennungsmotors aus und startet den Verbrennungsmotor mit dem Anlasser bei einem Starten durch Betätigung eines Zündschlüssels und führt stets eine Steuerung durch, um das Starten mit dem Elektromotor zu unterstützen. Während des Betriebs der automatische Start-/Stoppsteuerung des Verbrennungsmotors steuert beim Wiederstarten des Verbrennungsmotors, wenn eine Startbedingung erfüllt ist, die Steuereinrichtung den Elektromotor derart, dass der Verbrennungsmotor ausschließlich durch den Elektromotor gestartet wird. Während des Betriebs der automatischen Start-/Stoppsteuerung des Verbrennungsmotors steuert beim Wiederstarten des Verbrennungsmotors, wenn eine Startbedingung nicht erfüllt ist, die Steuereinrichtung den Antrieb des Startermotors und des Elektromotors durch Ausgeben eines Verbrennungsmotoraktivierungssignals derart, dass der Anlasser stets durch den Elektromotor unterstützt wird.
  • Während der Betriebsabläufe der automatischen Start-/Stoppsteuerung des Verbrennungsmotors steuert erfindungsgemäß beim Wiederstarten des Verbrennungsmotors, wenn eine Startbedingung erfüllt ist, die Steuereinrichtung den Elektromotor derart, dass der Verbrennungsmotor ausschließlich durch den Elektromotor gestartet wird. Während des Betriebsablaufs der automatischen Start-/Stoppsteuerung des Verbrennungsmotors steuert beim Wiederstarten des Verbrennungsmotors, wenn eine Startbedingung nicht erfüllt ist, die Steuereinrichtung einen Antriebsanlasser und einen Elektromotor durch Ausgeben eines Verbrennungsmotoraktivierungssignals derart, dass der Anlasser stets durch den Elektromotor bei der Unterstützung des Verbrennungsmotors zum Starten desselben unterstützt wird. Grundsätzlich arbeiten die Verbrennungsmotorsteuereinrichtung und die Elektromotorsteuereinrichtung unabhängig. Bei einem Startsystem arbeitet die Verbrennungsmotorsteuereinrichtung insbesondere als Master und die Elektromotorsteuereinrichtung arbeitet als Slave. Durch dieses System ist keine gemeinsame Steuerung des Verbrennungsmotors und des Elektromotors vorgesehen, so dass eine Vereinfachung des Systems sowohl hinsichtlich Hardware als auch Software erzielbar ist. Außerdem wird eine Synchronisierung des Verbrennungsmotors mit dem Elektromotor erzielt und sowohl das Starten wie das Wiederstarten des Verbrennungsmotors sind erzielbar. Erzielbar ist ferner Laufruhe beim Wiederstarten des Verbrennungsmotors. Grundsätzlich wird der Elektromotor durch eine Spannungszufuhr aus der Hauptbatterie gestartet, die eine hohe Spannung zu Gunsten einer vollständigen Funktion bereit stellt. Bei diesem System übernimmt der Elektromotor bei geeigneter Wassertemperatur und Batteriespannung die Rolle des Anlassers und er wird stets betätigt. Die Lebensdauer des Anlassers ist dadurch verbessert. Die Lebensdauer der bzw. einer Zusatzbatterie kann dadurch ebenfalls verbessert werden.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 zeigt ein Steuerflussdiagramm einer Start- (oder Wiederstart) steuerbetriebsart;
  • 2 zeigt ein Takt- bzw. Zeitlaufdiagramm einer ersten Startunterstützungsbetriebsartsteuerung;
  • 3 zeigt ein Takt- bzw. Zeitlaufdiagramm einer zweiten Startunterstützungsbetriebsartsteuerung;
  • 4 zeigt ein Takt- bzw. Zeitlaufdiagramm einer Notfallbetriebssteuerung beim Leerlaufstoppwiederstarten;
  • 5 zeigt ein schematisches Diagramm des Umschaltens eines Elektromotorunterstützungssteuerzustands;
  • 6 zeigt ein Blockdiagramm eines Signalleitungszustands der Hardware und der Steuereinrichtung;
  • 7 zeigt ein Blockdiagramm eines jeweiligen mit einer Steuereinrichtung verbundenen Sensors;
  • 8 zeigt ein Blockdiagramm eines jeweiligen mit der Elektromotorsteuereinrichtung verbundenen Sensors;
  • 9 zeigt ein Diagramm eines Systems einer Steuervorrichtung.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Eine detaillierte und konkrete Erläuterung von Ausführungsformen in Übereinstimmung mit der Erfindung erfolgt unter Bezug auf die Zeichnungen. 1 bis 9 zeigen Ausführungsformen gemäß der Erfindung. 9 zeigt einen Verbrennungsmotor 2, der in einem (nicht gezeigten) Hybridfahrzeug vorgesehen ist; einen Elektromotor 4 (der nachfolgend auch als ”Motor” bezeichnet ist), eine Kupplung 6, ein Getriebe 8 und eine Steuervorrichtung 10. Der Verbrennungsmotor 2 stellt Antrieb durch Verbrennung von Kraftstoff bereit. Der Elektromotor 4 stellt Antrieb durch elektrische Energie bzw. Strom bereit und hat die Funktion, Strom zu erzeugen. Der Elektromotor 4 ist direkt mit einer (nicht gezeigten) Kurbelwelle des Verbrennungsmotors 2 verbunden. Die Kupplung 6 überträgt Verbrennungsmotorausgangsleistung zum Getriebe bzw. unterbindet diese Übertragung.
  • Der Verbrennungsmotor 2 umfasst eine Lichtmaschine 12 zur Stromerzeugung, einen Luftkompressor 14 für eine Klimaanlage, einen Anlasser 16 zum Anlassen bzw. Starten des Fahrzeugs, einen Zusatzkühler 18 und eine elektrisch angetriebene Wasserpumpe 20. Die Lichtmaschine 12 und der Luftkompressor 14 sind mit der Kurbelwelle durch Riemenscheiben und Riemen (nicht gezeigt) verbunden. Der Anlasser 16 weist ein Ritzel auf, das mit einem (nicht gezeigten) Zahnkranz im Eingriff steht, und das mit einem (nicht gezeigten) Schwungrad über einen Getriebemechanismus verbunden ist.
  • Der Verbrennungsmotor 2 und der Elektromotor 4 sind mit einer Steuereinrichtung 22 verbunden. Die Steuereinrichtung 22 bildet eine Steuereinrichtung zu Gunsten eines wirtschaftlichen Laufes und sie führt eine automatische Start-/Stoppsteuerung (eine wirtschaftliche Laufsteuerung) des Verbrennungsmotors 2 aus. Außerdem weist die Steuereinrichtung eine Verbrennungsmotorsteuereinrichtung (eine Prioritätssteuereinrichtung) 24 auf, die beim Starten als Master arbeitet, und eine Elektromotorsteuereinrichtung 26, die beim Starten als Slave arbeitet. Die Verbrennungsmotorsteuereinrichtung 24 ist mit einer Zusatzbatterie 28 (12 V) verbunden. Die Zusatzbatterie 28 ist mit der Lichtmaschine 12, dem Anlasser 16, dem Zusatzkühler 18 und der elektrischen Wasserpumpe 20 verbunden.
  • Der Elektromotor 4 ist mit einer Elektromotorsteuereinrichtung 26 verbunden, die mit einer Hauptbatterie 30 (192 V) verbunden ist. Die Hauptbatterie 30 führt dem Elektromotor 4 elektrischen Antriebsstrom zu und sie wird durch vom Elektromotor 4 erzeugten elektrischen Strom geladen, der mit der Elektromotorsteuereinrichtung 26 verbunden ist.
  • Wie in 7 gezeigt, ist die Steuereinrichtung 22 intern verbunden mit bzw. weist Anschlüsse auf für: Einen Zündschalter 32, einen Schalter 34 für wirtschaftlichen Lauf, einen Verbrennungsmotordrehzahlsensor 36, einen Wassertemperatursensor 38, einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 40, einen elektrischen Lastsensor 42, einen Leerlaufschalter 44, der eingeschaltet wird, wenn der Verbrennungsmotor 2 sich in einem Leerlaufantriebszustand befindet, eine Zusatzbatterie 28 und eine Hauptbatterie 30 zum Durchführen von Batteriefunktionen, einen oberen Kupplungsschalter 46 und einen unteren Kupplungsschalter 48. Die Steuereinrichtung 22 ist extern bzw. außen verbunden mit bzw. angeschlossen an: Eine Einspritzeinrichtung 50, eine Zündspule/Zündeinrichtung 52, ein ISC-(Leerlaufdrehzahlsteuerungs)ventil 54 und einen Anlasser 16.
  • Die Elektromotorsteuereinrichtung 26 umfasst, wie in 8 gezeigt, einen Elektromotorsteuerabschnitt 56, einen Elektromotorantriebsabschnitt 58, ein Ein-/Ausgangsbearbeitungsabschnitt (eine Schnittstelle) 60, einen Batteriehauptverwaltungsabschnitt 62, einen Failsafe-Abschnitt 64, einen Inverter 66 und einen Wiederstartsteuerabschnitt 68.
  • Wie in 8 gezeigt, ist die Elektromotorsteuereinrichtung 26 im Innern verbunden mit bzw angeschlossen an: Einen Zündschalter 32, einen Ansaugdrucksensor 70, einen Wassertemperatursensor 38, einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 40, einen Brandschalter 72, einen Gaspedalsensor 74, einen Kupplungssensor 76, einen Anlasserschalter 78, einen Hauptbatteriespannungsdetektor 80, einen Verbrennungsmotordrehzahlsensor 36, einen Verbrennungsmotorlastsensor 82, und einen Zusatzeingang (AUX) 84. Die Elektromotorsteuereinrichtung 26 ist ausgangsseitig verbunden mit bzw. angeschlossen an: Den Elektromotor 4, der mit einem Elektromotorantriebsabschnitt 58 und einem Wiederstartsteuerabschnitt 68 verbunden ist, und einen Anlasser 16, der mit dem Wiederstartsteuerabschnitt 68 verbunden ist.
  • In 6 ist in der Steuereinrichtung 22 ein Signalverbindungszustand der Verbrennungsmotorsteuereinrichtung 24 und der Elektromotorsteuereinrichtung 26 gezeigt. Die Verbrennungsmotorsteuereinrichtung 24 ist an einen Anlasser-”EIN-”Signal(EST)ausgang 24A mit einem Anlasserschalter 78 verbunden, der mit der Zusatzbatterie 28 über eine erste Signalleitung 86-1 verbunden ist. Die Verbrennungsmotorsteuereinrichtung 24 ist an einem Leerlaufstoppausführungssignal-(EIL)ausgang 24B mit einer Leerlaufstopplampe 88 über eine zweite Signalleitung 86-2 verbunden. Die Leerlaufstopplampe 88 ist mit der Zusatzbatterie 28 über eine dritte Signalleitung 86-3 verbunden. Die zweite Signalleitung 86-2 ist mit der vierten Signalleitung 86-4 verbunden, die mit einem Leerlaufstoppausführungseingangssignal-(IS bzw. IS-SW)eingang 26A der Elektromotorsteuereinrichtung 26 verbunden ist. Die Verbrennungsmotorsteuereinrichtung 24 ist ferner an einem Anlasserantriebssignal(STR)ausgang 24C mit einem ersten Entwicklungsteil 90A eines ersten Anlasserantriebsrelais 90 über eine fünfte Signalleitung 86-5 verbunden. Das erste Kontaktelement 90B des ersten Anlasserantriebsrelais 90 ist mit einem Anlassereinschalteingangssignal-(ST)eingang 26B der Elektromotorsteuereinrichtung 26 über eine sechste Signalleitung 86-6 verbunden. Das erste Anlasserantriebsrelais 90 ist mit einer Zusatzbatterie 28 über eine siebte Signalleitung 86-7 verbunden. Die siebte Signalleitung 86-7 ist mit einem zweiten Anlasserantriebsrelais 92 verbunden. Der zweite Wicklungsteil 921 des zweiten Anlasserantriebsrelais 92 ist mit einem Anlasserantriebsrelaissignal-(STD)ausgang 26C der Elektromotorsteuereinrichtung 26 über eine achte Signalleitung 86-8 verbunden. Außerdem ist ein zweites Kontaktelement 92B des zweiten Anlasserantriebsrelais 92 mit einer Anlasserstabilisierungswicklung 94 über eine neunte Signalleitung 86-9 verbunden.
  • Die Elektromotorsteuereinrichtung 26 führt dem Elektromotor 4 elektrischen Antriebsstrom zu und gibt ein Hauptbatteriespannungssignal von einem Hauptbatteriespannungsdetektor 80 ein, der eine Hauptbatteriespannung einer Hauptbatterie 30 ermittelt, die durch elektrischen Strom von dem Elektromotor 4 erzeugt wird. Außerdem steuert die Elektromotorsteuereinrichtung 26 die Hauptbatteriebetriebsart durch den Hauptbatteriezustandsverwaltungsabschnitt 62.
  • Die Steuerzustände des Elektromotors 4 sind in 5 gezeigt und sie bestehen beispielsweise aus folgenden sieben Arten: Einem ersten Steuerzustand (1) mit einer Beschleunigungsunterstützungs-, einer Lasteinstellungs- und einer Verzögerungswiederaufladungsstromerzeugungs-(langsames Laden)betriebsart 5; einem zweiten Steuerzustand (2) mit einer Wiederaufladungsstromerzeugungs-(schnelles Laden)betriebsart 8; einem dritten Steuerzustand (3) mit einem Elektromotorantriebsstopp (einem Zustand, der darauf wartet, ob die jeweilige Umschaltbedingung erfüllt ist); einem vierten Steuerzustand (4) mit einer Leerlaufstromerzeugungs-(A: Stoppvorgang und B: Laufvorgang)betriebsart 6 und einer -betriebsart 7; einem fünften Steuerzustand (5) mit einem Spezialfall 1 in einer Spezialfallsteuer-(Startunterstützungs)betriebsart 1; einem sechsten Steuerzustand (6) mit einem Spezialfall 2 in einer Spezialfallsteuer-(Startunterstützungs)betriebsart 2 (Warten) und einer -betriebsart 3 (Ausführen) und einem siebten Steuerzustand (7) mit einem Spezialfall 3 in einer Spezialfallsteuer(Verbrennungsmotordrehzahlstabilisierungsunterstützungs)betriebsart 4.
  • Wie in 5 gezeigt, schaltet ein Steuerzustand des Elektromotors 4 um durch einen Antriebszustand des Fahrzeugs. Wenn eine Umschaltbedingung einer Spezialfallsteuerung (Spezialfälle 1 bis 3) erfüllt ist, werden mit anderen Worten während jeder Ausführung der ersten (1), zweiten (2) und vierten (4) Steuerzustände die zweiten (2) und vierten (4) Steuerzustände zwangsweise aufgehoben und die Steuerzustände schalten um auf eine Spezialfallsteuerung (Spezialfälle 1 bis 3) durch den Motorantriebsstopp im dritten (3) Steuerzustand. Außerdem schaltet die Spezialfallsteuerung (Spezialfälle 1 und 2) nicht direkt um auf die andere Spezialfallsteuerung. Jede Spezialfallsteuerung (Spezialfälle 1 bis 3) nach einem Umschaltvorgang schaltet nicht auf andere Steuerzustände um, bis eine Steuerungsaufhebebedingung erfüllt ist. Die Spezialfallsteuerung (Spezialfall 3) schaltet jedoch auf den Spezialfall 1 um, wenn die Umschaltbedingung des ersten Steuerzustands (1) erfüllt ist, bevor eine Steuerungsaufhebebedingung erfüllt ist.
  • Die Steuereinrichtung 22 weist eine typische MAP-ST (Startunterstützungstabelle) auf. Die Steuereinrichtung führt eine automatische Start-/Stoppsteuerung des Verbrennungsmotors 2 aus, wenn der Verbrennungsmotor sich in einem Leerlaufzustand befindet und wenn das Fahrzeug sich in einem Stoppzustand befindet. Die Steuereinrichtung beginnt die Steuerung mit dem Anlasser 16, der stets durch den Elektromotor 4 beim Starten bzw. Anlassen des Verbrennungsmotors 2 durch einen (nicht gezeigten) Zündschlüssel unterstützt wird, der mit dem Zündschalter 32 verbunden ist. Während der Betriebsabläufe der automatischen Start-/Stoppsteuerung des Verbrennungsmotors 2 steuert beim Wiederstarten des Verbrennungsmotors, wenn eine Start- bzw. Anlassbedingung erfüllt ist, die Steuereinrichtung den Antrieb des Motors 4 derart, dass der Verbrennungsmotor 2 ausschließlich durch den Elektromotor 4 gestartet bzw. angelassen wird. Während des Betriebsablaufs der automatischen Start-/Stoppsteuerung des Verbrennungsmotors 2 steuert beim Wiederstarten des Verbrennungsmotors 2 dann, wenn eine Startbedingung nicht erfüllt ist, die Steuereinrichtung den Antrieb des Anlassers 16 und des Elektromotors 4 durch Ausgeben eines Verbrennungsmotoraktivierungssignals derart, dass Unterstützung vom Motor 4 stets empfangen wird, wenn der Verbrennungsmotor mit dem Anlasser gestartet wird. Die vorstehend genannte Anlass- bzw. Startbedingung ist erfüllt, wenn die folgenden Bedingungen erfüllt sind: Bei der Gleichspannung handelt es sich um eine Spannung von 197 V (Spannung der Hauptbatterie 30 von 197 V); die Verbrennungsmotorwassertemperatur beträgt 80 Grad und das Drehmoment befindet sich nicht an einer Drehmomentgrenze (wenn eine Drehmomentgrenze zum Schutz des Elektromotors 4 nicht erforderlich ist und der Steuerzustand normal ist).
  • Die Steuereinrichtung 22 steuert außerdem den Stopp des Antriebs des Elektromotors 4, wenn ein Verbrennungsmotoraktivierungssignal nicht ausgegeben wird, bevor der Elektromotor 4 angetrieben wird.
  • Wenn beim Wiederstarten des Verbrennungsmotors 2 eine Anlass- bzw. Startbedingung während des Vorgangs der automatischen Start-/Stoppsteuerung des Verbrennungsmotors erfüllt ist, steuert die Steuereinrichtung 22 außerdem den sofortigen Stopp des Antriebs des Elektromotors 4, wenn das Starten bzw. Anlassen des Verbrennungsmotors 2 ausschließlich durch den Elektromotor 4 nicht erfolgreich ist, und wenn ein Starten bzw. Anlassen des Verbrennungsmotors 2 durch Betätigung eines Zündschlüssels erzielt wird.
  • Wenn bei der Antriebssteuerung des Elektromotors 4 ein Verbrennungsmotorantriebssignal zu dem Anlasser 16 durch Betätigung eines Zündschlüssels eingegeben wird, steuert die Steuereinrichtung 22 den Start des Antriebs des Elektromotors, nachdem eine ausreichende oder Drehbedingung erfüllt ist, demnach der Anlasser 16 mit dem Antrieb beginnt. Eine ausreichende Bedingung, dass der Anlasser 16 mit dem Antrieb beginnt, ist folgende: Nachdem eine konstante, vorbestimmte Zeitdauer nach Eingabe eines Verbrennungsmotoraktivierungssignals abgelaufen ist oder wenn die Verbrennungsmotordrehzahl eine festgesetzte, vorbestimmte Drehzahl überstiegen hat.
  • Die Arbeitsweise der Ausführungsform wird nunmehr unter Bezug auf das Flussdiagramm in 1 und die Takt- bzw. Zeitlaufdiagramme in 2 bis 4 erläutert.
  • Wenn ein Steuerungsprogramm zum Starten der Unterstützung des Wiederstartens des Verbrennungsmotors 2 die Steuerung im Schritt 102 startet, erfolgt im Schritt 104 eine Ermittlung, ob ein Leerlaufstoppausführungssignal (EIL oder IS) eingegeben ist. Mit anderen Worten wird im Schritt 104 ”IST IS EIN?” ermittelt. Wenn die Ermittlung im Schritt 104 ”NEIN” ergibt, wenn mit anderen Worten ein Eingangssignal eines Leerlaufstopps (IS) ”H” ist, und wenn der Leerlaufstopp nicht ausgeführt wird (wenn eine automatische Start-/Stoppsteuerung nicht ausgeführt wird), wird ein 12 V-Anlasserrelaisantriebssignal (STD) ausgegeben (STD: ”EIN-geschaltet”) im Schritt 106. Daraufhin werden sowohl die ersten wie die zweiten Anlasserantriebsrelais 90, 92 auf ”EIN” umgeschaltet. Dadurch wird der Anlasser 16 durch die Zusatzbatterie 28 angetrieben. Im Schritt 108 wird ermittelt, ob die Verbrennungsmotordrehzahl des Elektromotors 4 gleich oder größer als eine festgelegte, vorbestimmte Drehzahl (Verbrennungsmotordrehzahl 20 Upm) ist. Wenn die Ermittlung im Schritt 108 ”NEIN” ergibt, wird die Routine zum Schritt 106 rückgeführt.
  • Wenn die Ermittlung im Schritt 108 ”JA” ergibt, wird der Antrieb des Elektromotors 4 durch einen Suchwert der MAP-ST (Startunterstützungstabelle) im Schritt 110 ausgeführt. Der Antrieb des Elektromotors 4 erfolgt bzw. ist aktiv durch einen Startunterstützungsdrehzahlwert oder einen Startunterstützungsdrehmomentbefehl.
  • Wenn ein Eingangssignal des Leerlaufstopps (IS) ”H” beträgt und wenn der Leerlaufstopp nicht ausgeführt wird, startet der Verbrennungsmotor unter Verwendung von sowohl dem Elektromotor 4 wie dem Anlasser 16.
  • Im Schritt 112 erfolgt eine Ermittlung, ob eine Startunterstützung aufgehoben ist. Wenn die Ermittlung im Schritt 112 ”NEIN” lautet, wird die Routine zum Schritt 110 rückgeführt.
  • Wenn die Ermittlung im Schritt 112” JA” lautet, wird eine Ausgabe des 12 V-Anlasserrelaisantriebssignals (STD) im Schritt 114 gestoppt (STD. AUS) und sowohl die ersten wie die zweiten Anlasserantriebsrelais 90, 92 werden ausgeschaltet. Die Routine wird im Schritt 116 auf eine andere Betriebsart umgeschaltet.
  • Wenn die Ermittlung im vorausgehenden Schritt 104 ”JA” ergibt, wenn ein Eingangssignal des Leerlaufstopps (5) mit anderen Warten ”L” beträgt, und wenn der Leerlaufstopp ausgeführt wird (wenn eine automatische Start-/Stoppsteuerung ausgeführt. wird), erfolgt im Schritt 118 eine Ermittlung, ob eine Startbedingung des Elektromotors 4 erfüllt ist. Diese Startbedingung liegt vor, wenn sämtliche der folgenden Bedingungen erfüllt sind: Die Gleichspannung beträgt 197 V (Spannung der Hauptbatterie 30 mit 197 V); die Verbrennungsmotorwassertemperatur beträgt 80 Grad und das Drehmoment entspricht nicht einer Drehmomentgrenze (wenn eine Drehmomentgrenze zum Schutz des Elektromotors 4 nicht erforderlich ist und der Steuerzustand normal ist).
  • Wenn die Ermittlung im vorausgehenden Schritt 118 ”NEIN” ergibt, ist die Startbedingung nicht erfüllt und die Routine wird zum Schritt 106 rückgeführt. Die Steuereinrichtung steuert die Ausgabe eines 12 V-Anlasserrelaisantriebssignals (STD) (STD: ”EIN”) und das Einschalten von den ersten und zweiten Anlasserantriebsrelais 90 und 92 derart, dass der Verbrennungsmotor 2 gestartet wird unter Verwendung von sowohl dem Elektromotor 4 wie dem Anlasser 16. Der Anlasser 16 wird durch die Zusatzbatterie 28 angetrieben und wenn die Drehzahl des Elektromotors 4 größer als eine festgelegte Drehzahl (20 Upm) ist, wird der Antrieb des Elektromotors 4 durch einen Suchwert aus der MAP-ST (Startunterstützungstabelle) im Schritt 110 gestartet.
  • Wenn die Ermittlung im Schritt 118 ”JA” ergibt, wodurch angezeigt wird, dass die vorstehend genannte Startbedingung erfüllt ist, wird der Antrieb des Elektromotors 4 durch einen Suchwert aus der MAP-ST (Startunterstützungstabelle) im Schritt 120 derart gestartet, dass der Verbrennungsmotor 2 ausschließlich unter Verwendung des Elektromotors gestartet wird.
  • Im Schritt 122 erfolgt eine Ermittlung, ob die Startunterstützung aufgehoben ist. Wenn die Ermittlung im Schritt 122 ”NEIN” ergibt, wird die Routine zum Schritt 120 rückgeführt. Wenn die Ermittlung im Schritt 122 ”JA” ergibt, wird die Routine zum Schritt 116 rückgeführt.
  • Wenn ein Anlassereinschaltsignal (ST) eingegeben wird (EIN), wird ein Anlasserrelaisantriebssignal (STD) ausgegeben (EIN). Wenn die Eingabe eines Anlassereinschaltsignals (ST) gestoppt ist (AUS), wird die Ausgabe eines Anlasserrelaisantriebssignals (STD) gestoppt (AUS). Eine Startunterstützungssteuerbetriebsart wird selbst dann nicht aufgehoben, wenn die Eingabe eines Anlassereinschaltsignals (ST) gestoppt ist (AUS); vielmehr wird sie fortgesetzt. In diesem Fall und wie in 2 gezeigt, erfolgt diese Steuerbetriebsart unabhängig vom Anlassereinschaltsignal (ST), nachdem eine Unterstützung durch den Elektromotor 4 einmal begonnen hat.
  • Wenn ein Verbrennungsmotoraktivierungssignal nicht ausgegeben wird, bevor der Elektromotor 4 angetrieben wird, wird der Antrieb des Elektromotors 4 gestoppt. Wie in 3 gezeigt, wird während Perioden einer Startunterstützungsbegrenzungswartebetriebsart (Betriebsart 2), wenn die Eingabe des Anlassereinschaltsignals (ST) gestoppt ist (AUS), eine Startunterstützungselektromotorantriebsbetriebsart (Betriebsart 3) nicht durchgeführt. Mit anderen Worten wird in der Anlasserunterstützungsbegrenzungswartebetriebsart (Betriebsart 2), bevor eine Elektromotorunterstützung beginnt, wenn die Eingabe des Anlassereinschaltsignals (ST) gestoppt ist (AUS), die Elektromotorunterstützung nicht durchgeführt.
  • Bei der Antriebssteuerung des Elektromotors 4 steuert dann, wenn ein Verbrennungsmotorantriebssignal zu dem Anlasser 16 durch Betätigung eines Zündschalters eingegeben wird, die Steuereinrichtung 22 den Start des Antriebs des Elektromotors 4, nachdem eine ausreichende Drehbedingung, demnach der Anlasser 16 mit dem Antrieb beginnt, erfüllt ist. Der Grund dafür, dass die Startunterstützungsbegrenzungswartebetriebsart (Betriebsart 2) bei der Eingabe eines Signals zum Antrieb eines Anlassers (STR) vorgesehen ist, ist folgender: Wenn ein Zahnkranz auf der Kurbelwellenseite gestoppt wird, vermag ein Ritzel des Anlassers 16 mit dem Zahnkranz in Eingriff zu gelangen. Die Startunterstützungsbegrenzungswartebetriebsart (Betriebsart 2) stellt ausreichend Zeit zur Verfügung, bis der Zahnkranz mit dem Ritzel in Eingriff gelangt. Andere Verfahren sind akzeptabel, wenn diese geeignet sind, einen Zählvorgang auszuführen, bis eine festgelegte Zeitdauer (Sekunden) abgelaufen ist oder eine festgelegte Drehzahl (Upm) ermittelt ist.
  • Ein Notfallbetrieb findet beim Wiederstart während des Ablaufs einer automatischen Start-/Stoppsteuerung des Verbrennungsmotors 2 zum Wiederstartzeitpunkt des Verbrennungsmotors 2 statt, wenn eine Wiederstartbedingung erfüllt ist, wenn ein Starten des Verbrennungsmotors 2 ausschließlich durch den Elektromotor 4 nicht erfolgreich war. Wenn ein Starten des Verbrennungsmotors 2 durch den Zündschlüssel zusätzlich erfolgt, wird der Antrieb des Elektromotors 4 sofort gestoppt. Wenn ein Wiederstarten von ausschließlich dem Elektromotor 4 durchgeführt wird, wie in 4 gezeigt wird, und wenn der Verbrennungsmotor 2 durch den Elektromotor 2 nicht gedreht wird, verwendet dieses System für den Notfallbetrieb den Anlasser 16 durch Betätigung des Zündschlüssels und die nachfolgende Steuerung wird ausgeführt, um den Betrieb gleichmäßig durchzuführen.
  • Die Steuerung wird durchgeführt durch einen Steuervorgang eines Inverters 66. Der Inverter 66 gibt ein Anlassereinschaltsignal (ST) ein (Ausgabe eines Anlasserantriebssignals (EIL) der Verbrennungsmotorsteuereinrichtung 24), um ausschließlich den Elektromotor 4 zu starten (bei einem Wiederstart beim Leerlaufstopp). Wenn ein Eingabezustand eines Anlassereinschaltsignals (ST) gestoppt wird (EIN AUS) (Ausgabe eines Leerlaufstoppausführungssignals (EIL) der Verbrennungsmotorsteuereinrichtung 24), und wenn die Drehzahl des Elektromotors 4 5 Upm erreicht, wird das ausschließliche Starten des Elektromotors 4 gestoppt. Durch Antreiben des Elektromotors durch die Hauptbatterie 30 und durch Antreiben des Anlassers 16 durch die Zusatzbatterie 28 wird der Verbrennungsmotor 2 gestartet. Wenn die vorstehend genannte Bedingung nicht erfüllt ist, wird jedoch das Starten durch ausschließlich den Elektromotor 4 fortgesetzt.
  • Bei dieser Ausführungsform wird deshalb ein Starten bzw. Anlassen des Verbrennungsmotors 2 durch Betätigung eines Zündschlüssels durch den Anlasser 16 gestartet und der Elektromotor 4 unterstützt dies derart, dass die Verbrennungsmotordrehzahl zunimmt und ein Wiederstarten des Verbrennungsmotors 2 während des Leerlaufstopps wird durch den Elektromotor 4 durchgeführt. Wenn ein Wiederstarten des Verbrennungsmotors 2 während des Leerlaufstopps durch den Elektromotor 4 durchgeführt wird, und wenn die Stromlieferfähigkeit der Hauptbatterie 30 als unzureichend beurteilt wird, wird der Wiederstart des Verbrennungsmotors 2 durch den Anlasser 16 gestartet und durch den Elektromotor 4 unterstützt. Mit anderen Worten wirkt der Elektromotor stets selbst dann unterstützend, wenn der Verbrennungsmotor 2 durch den Anlasser 16 gestartet wird. Wenn die Betätigung eines Zündschlüssels vollständig beendet ist, liefert der Elektromotor 4 keine Unterstützung und ein Anfangszustand wird aufrecht erhalten (3). Selbst dann, wenn beurteilt wird, dass ein Wiederstarten durch den Elektromotor 4 möglich ist, unterstützt dann, wenn der Wiederstart durch den Elektromotor 4 nicht durchgeführt werden kann, der Starter 16 das Starten durch vorübergehende Betätigung des Zündschlüssels. Der Elektromotorantriebsbefehl wird in Verbindung mit einer Betätigung des Zündschlüssels aufgehoben. Nachdem einmal unterbrochen wurde, wird dann, wenn der Verbrennungsmotor 2 frühzeitig und ausreichend schnell durch Betätigung des Zündschlüssels startet, die Betätigung des Zündschlüssels aufgehoben.
  • Infolge hiervon arbeiten in der Steuereinrichtung 22, die Verbrennungsmotorsteuereinrichtung 24 und die Elektromotorsteuereinrichtung 26 unabhängig. Bei einem Start- bzw. Anlasssystem arbeitet die Verbrennungsmotorsteuereinrichtung 24 als Master und die Elektromotorsteuereinrichtung 26 arbeitet als Slave. Wenn bei diesem System der Elektromotor 4 und die Elektromotorsteuereinrichtung 26 zusätzlich zum Verbrennungsmotor 2 und der Verbrennungsmotorsteuereinrichtung 24 vorgesehen werden, kann ein existierendes System nahezu ungeändert bleiben. Dieses System ist ein solches mit einem Steuerungszustand und es verwendet eine Startunterstützungstabelle (MAP-ST), wie vorstehend angeführt, und es wird sowohl bezüglich Hardware wie Software in einfacher Weise ausgeführt. Außerdem müssen der Verbrennungsmotor 2 und der Elektromotor 4 nicht gemeinsam gesteuert werden, so dass das System vereinfacht ist. Synchronizität zwischen dem Verbrennungsmotor 2 und dem Elektromotor 4 wird erhalten und ein bestimmtes Starten und Wiederstarten des Verbrennungsmotors 2 ist möglich. Eine verbesserte Laufruhe beim Wiederstart des Verbrennungsmotors 2 kann außerdem erhalten werden. Grundsätzlich wird der Elektromotor 4 durch eine hohe Spannung gestartet, die von der Hauptbatterie 30 zugeführt wird, deren Funktion in vollem Umfang zur Verfügung steht. Bei diesem System spielt der Elektromotor 4 die Rolle des Anlassers 16, wenn eine geeignete Wassertemperatur und eine geeignete Batteriespannung vorliegen und er wird stets betätigt. Die Lebensdauer des Anlassers 16 ist dadurch verbessert. Die Lebensdauer der Zusatzbatterie 28 ist ebenfalls verbessert.
  • Darüber hinaus steuert die Steuereinrichtung 22 den Stopp des Antriebs des Elektromotors 4, wenn ein Verbrennungsmotoraktivierungssignal nicht ausgegeben wird, bevor der Elektromotor 4 angetrieben wird. Wenn die Absicht nicht klar ist, dass der Fahrer eines Fahrzeugs diese zu starten bzw. anzulassen wünscht, wird eine Unterstützung (des Startvorgangs) durch den Elektromotor 4 nicht ausgeführt. Das Volumen bzw. die Baugröße der Hauptbatterie 30 muss damit nicht unnötig verringert werden und die Lebensdauer der Batterie 30 kann erhöht werden.
  • Wenn beim Wiederstarten des Verbrennungsmotors 2 eine Startbedingung während des Vorgangs der automatischen Start-/Stoppsteuerung des Verbrennungsmotors 2 erfüllt ist, führt die Steuereinrichtung 22 die Steuerung so durch, dass der Antrieb des Elektromotors 4 sofort gestoppt wird, wenn ein Starten des Verbrennungsmotors 2 durch ausschließlich den Elektromotor 4 nicht erfolgreich war, oder wenn ein Starten des Verbrennungsmotors 2 durch Betätigung eines Zündschlüssels zusätzlich erfolgt. Wenn ein Starten des Verbrennungsmotors 2 durch ausschließlich den Elektromotor 4 fehlgeschlagen ist, und wenn der Anlasser 16 erneut startet durch Betätigung eines Zündschlüssels, wird der Antrieb des Elektromotors 4 sofort gestoppt. Infolge hiervon kann die Batterielebensdauer für eine lange Zeit aufrecht erhalten werden.
  • Wenn bei der Antriebssteuerung des Elektromotors 4 ein Verbrennungsmotorantriebssignal für den Anlasser 16 durch Betätigung eines Zündschlüssels eingegeben wird, steuert die Steuereinrichtung 22 den Start des Antriebs des Elektromotors 4, nachdem eine ausreichende Drehbedingung erfüllt ist, so dass der Anlasser 16 mit dem Antrieb beginnt. Infolge hiervon wird zu Beginn des Antriebs des Anlassers 16 der Elektromotor 4 stets gestoppt.

Claims (3)

  1. Steuervorrichtung für ein Hybridfahrzeug, mit einem Elektromotor (4), der direkt mit einem Verbrennungsmotor (2) verbunden ist, der in dem Fahrzeug vorgesehen ist und sowohl Antriebs- wie auch Energieerzeugungsfunktionen hat, und mit einer Hauptbatterie (30) zur Zufuhr von elektrischem Antriebsstrom zu dem Elektromotor (4), wenn die Antriebsfunktion genutzt wird, einer Elektromotorsteuereinrichtung (26), die eine automatische Start-/Stoppsteuerung des Verbrennungsmotors (2) ausführt, wenn das Fahrzeug gestoppt ist, wobei dann, wenn in Abhängigkeit von der Spannung der Hauptbatterie (30) und einer Verbrennungsmotorwassertemperatur, eine Startbedingung eingestellt wird, in welcher das Starten des Verbrennungsmotors (2) ausschließlich durch den Elektromotor (4) ausgeführt wird, wenn die automatische Start-/Stoppsteuerung des Verbrennungsmotors (2) nicht ausgeführt wird, der Verbrennungsmotor (2) durch einen Anlasser (16) durch Betätigen eines Zündschalters (32) gestartet wird, und, nachdem die Drehzahl des Verbrennungsmotors (2) eine vorbestimmte Drehzahl überschritten hat, der Verbrennungsmotor (2) stets durch den Elektromotor (4) unterstützt wird, wobei bei einem Stoppen des Verbrennungsmotors (2) durch die Ausführung der automatischen Start-/Stoppsteuerung des Verbrennungsmotors und beim Wiederstarten des Verbrennungsmotors, wenn die Startbedingung erfüllt ist, die Elektromotorsteuereinrichtung (26) den Elektromotor (4) derart durch ein Verbrennungsmotoraktivierungssignal steuert, dass der Verbrennungsmotor (2) ausschließlich durch den Elektromotor gestartet wird; und bei einem Stoppen durch Ausführen der automatischen Start-/Stoppsteuerung des Verbrennungsmotors beim Wiederstarten des Verbrennungsmotors, wenn die Startbedingung nicht erfüllt ist, die Elektromotorsteuereinrichtung (26) das Wiederstarten. des Verbrennungsmotors (2) durch den Anlasser (16) beginnend alleine steuert, und dass wenn die Drehzahl des Elektromotors (4) grösser als eine festgelegte Drehzahl ist, der Antrieb des Elektromotors (4) durch einen Suchwert aus einer Startunterstützungstabelle (MAP-ST) gestartet wird.
  2. Steuervorrichtung für ein Hybridfahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Elektromotorsteuereinrichtung (26) eine Steuerung vorsieht, um den Antrieb des Elektromotors (4) zu stoppen, wenn vor dem Antrieb des Elektromotors nicht das Verbrennungsmotoraktivierungssignal ausgegeben wurde.
  3. Steuervorrichtung für ein Hybridfahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Elektromotorsteuereinrichtung (26) beim Wiederstarten des Verbrennungsmotors bei einem Stoppen durch die Ausführung der automatischen Start-/Stoppsteuerung des Verbrennungsmotors, wenn die Startbedingung erfüllt ist, eine Steuerung vorsieht, um den Antrieb des Elektromotors (4) sofort zu stoppen, wenn ein Wiederstarten des Verbrennungsmotors (2) durch ausschließlich den Elektromotor (4) nicht erfolgreich war, und um daraufhin das Starten des Verbrennungsmotors (2) durch Betätigen des Zündschlüssels (32) zu steuern.
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