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TECHNISCHES GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf die Fahrzeugsystemdiagnose
und insbesondere auf die bordinterne Prüfung und Diagnose einer Getriebehilfspumpe,
die arbeitet, um in einem Getriebe eines Hybrid-Elektrofahrzeugs
während
bestimmter Betriebsarten einen Druck aufrecht zu erhalten.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Hybrid-Elektrofahrzeuge
oder HEV können nach
Bedarf wahlweise verschiedene Energiequellen verwenden, um eine
optimale Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu erzielen. Ein typisches
HEV kann eine Brennkraftmaschine als einen Haupt-Fahrzeugantriebsmechanismus
und ein Hochspannungs-Batteriemodul oder Energiespeichersystem (ESS)
zum Neustarten der Maschine und/oder für den elektrischen Antrieb des
HEV verwenden. Beispielsweise kann ein HEV mit einem typischen Vollhybrid-Antriebsstrang bis
zu einer Schwellengeschwindigkeit über rein elektrische Mittel
angetrieben werden, wobei ein oder mehrere Elektromotoren/Generatoren
nach Bedarf Leistung aus dem ESS entnehmen. Oberhalb der Schwellengeschwindigkeit
kann die Maschine einen Teil oder das gesamte erforderliche Antriebsdrehmoment
bereitstellen. Im Gegensatz dazu fehlen einem HEV mit einem eingeschränkten Hybrid-Antriebsstrang
Mittel für
den elektrischen Antrieb, es besitzt jedoch eine gewisse Funktionalität wie etwa
die Fähigkeit
zum regenerativen Bremsen und das wahlweise Wegnehmen der Leistung
oder Abschalten der Maschine im Leerlauf; dies sind Kraftstoffeinsparfähigkeiten,
die es im Allgemeinen mit einem Vollhybrid-Entwurf gemeinsam hat.
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Die
Fähigkeit
eines HEV, die Maschine automatisch abzuschalten, wird im Folgenden
als ”Autostopp”-Funktionalität bezeichnet,
die zulässt,
ansonsten verschwendeten Kraftstoff während bestimmter Fahrzeugbedingungen
einzusparen. In Fahrzeugen mit der Autostopp-Funktionalität wird statt
einer herkömmlichen
Lichtmaschine ein Elektromotor/Generator, der auch als Riemen-Starter-Generator
(BAS, Belt Alternator Starter) bezeichnet wird, verwendet, um Drehmoment
an einen Serpentinenriemen der Maschine anzulegen, sobald ein Fahrer zu
erkennen gibt, dass er aus einem Autostopp-Zustand heraus wieder
fahren möchte.
Drehmoment vom BAS kann die Maschine für eine Übergangsdauer drehen, bis eine
Kraftstoffströmung
von der Fahrzeugkraftstoffversorgung wiederhergestellt werden kann.
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Während eines
Autostopp-Zustands arbeiten Komponenten, die normalerweise durch
die Maschine angetrieben werden, nicht mehr. Die Haupthydraulikpumpe
für Getriebe,
die Drucköl
erfordern, um einen Kupplungsdruck aufrechtzuerhalten, und Klimaanlagen-Kompressorpumpen,
die durch den Serpentinenriemen der Maschine angetrieben werden, bilden
zwei Beispiele. Während
eines Autostopp-Ereignisses kann eine Getriebehilfspumpe automatisch mit
Energie versorgt werden, um Öldruck
für das
Getriebe bereitzustellen, der normalerweise von der durch die Maschine
angetriebenen Getriebepumpe geliefert wird. Falls ferner der Klimaanlagen-Kompressor
(A/C-Kompressor) über
den Serpentinenriemen der Maschine angetrieben wird, wird der A/C-Kompressor
während
des Autostopp-Ereignisses zwangsläufig außer Betrieb gesetzt.
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Unter
gewissen Umständen
könnte
es jedoch nicht wünschenswert
sein, HVAC-Vorrichtungen zu sperren, etwa während einer aktiven Entfrostungsbetriebsart,
wenn die Umgebungstemperatur und/oder die Luftfeuchtigkeit verhältnismäßig hoch sind
und/oder wenn der Fahrer des HEV die Autostopp-Funktionalität manuell überwindet.
Die Forderung, den Maschinenbetrieb für HVAC oder andere Fahrzeugleistungsbelange
aufrechtzuerhalten, kann die Diagnose der Getriebehilfsölpumpe kompliziert machen,
da die durch die Maschine angetriebene Ölpumpe arbeitet. Die Freigabe
der Hilfsölpumpe
während
der Drehung der Maschine kombiniert den Ausgang beider Pumpen und
verhindert daher eine klare Angabe über den Ausgang der Hilfspumpe
allein. Herkömmliche
Verfahren zur Diagnose einer Hilfspumpe umfassen das Erzwingen der
Ausführung
eines Autostopp-Ereignisses, das Zulassen eines Autostopps während aller
A/C-Betriebsarten und/oder das Verwenden eines Druckschalters in
Verbindung mit der HEV-Zündung,
um die Hilfspumpe automatisch zu prüfen, wann immer der Zündschalter
geöffnet
ist. Jede dieser Alternativen kann nur weniger als optimal sein,
da sie das Abschalten der Maschine und/oder die Verwendung zusätzlicher
Hardware erfordern.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Daher
wird ein Verfahren zur Diagnose einer Getriebehilfspumpe in einem
Hybrid-Elektrofahrzeug (HEV) geschaffen, wenn eine Autostopp-Funktionalität verhindert
oder überwunden
wird oder wenn die Maschine auf andere Weise weiterläuft. Zusätzlich kann
das Verfahren während
des Abschaltens oder der Wegnahme von Leistung des HEV verwendet werden,
ohne dass ein spezieller Druckschalter erforderlich ist. Statt einer
Hinzufügung
spezieller und teurer Schaltungsanordnungen zum Messen der Nutzung
elektrischer Leistung der Hilfspumpe allein erfolgt die Diagnose
der Hilfspumpe auf der Grundlage einer detektierten Änderung
der Ausgabe elektrischer Leistung von einem Hilfsleistungsmodul (APM),
wenn die Hilfspumpe zyklisch ein- und ausgeschaltet wird. Die Ausgabe
elektrischer Leistung von dem APM erfüllt die Hilfs- und Niederspannungs-Leistungsanforderungen
des Fahrzeugs und wird typischerweise bereits überwacht. Das Verfahren, das
mittels eines Algorithmus gemäß der Erfindung
ausgeführt
werden kann, kann eine zu hohe elektrische Last der Hilfspumpe,
ein Zustand, der eine angehaltene Hilfspumpe oder einen blockierten Hydraulikdurchlass
angeben könnte,
oder eine zu niedrige elektrische Last der Hilfspumpe, z. B. einen offenen
Hilfspumpenkreis oder einen Niederdruckzustand darin, diagnostizieren.
Dieses Diagnoseniveau kann selbst dann erreicht werden, wenn viele
zusätzliche
veränderliche
elektrische Lasten, die sich im APM-Ausgangssignal widerspiegeln,
vorhanden sind.
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Das
Verfahren bestimmt die Differenz im APM-Leistungsausgang zwischen
einem eingeschalteten und einem ausgeschalteten Betrieb der Hilfspumpe,
um dadurch nützliche
Signal/Rausch-Informationen bereitzustellen. Das Verfahren verwirft
außerdem
Einflüsse
anderer periodischer elektrischer Lasten im HEV, die andernfalls
das Hilfspumpen-Leistungssignal verzerren könnten und falsche Bestanden-
oder falsche Fehler-Ergebnisse induzieren könnten, während die Diagnose noch aktiv
ist. Die Ausführung
des Verfahrens kann in irgendeiner geeigneten HEV-Betriebsart, etwa
während
des Leerlaufs bei verhinderter Autostopp-Funktionalität oder während des
Abschaltens des HEV erfolgen. Das Verfahren beseitigt den Bedarf
an der Ausführung
eines herkömmlichen
erzwungenen Autostopp-Ereignisses
lediglich für
den Zweck der Diagnose der richtigen Funktion der Hilfspumpe, so
dass ein automatisches oder manuelles Überwinden des Autostopp-Ereignisses
nach Bedarf oder nach Wunsch zulässig
ist.
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Insbesondere
umfasst ein Verfahren für
die Diagnose einer Getriebehilfspumpe in einem Hybrid-Elektrofahrzeug
(HEV), das eine Maschine und ein Hilfsleistungsmodul (APM) besitzt,
das Detektieren einer vorgegebenen HEV-Betriebsart, während der
die Maschine läuft,
das zyklische Versetzen der Hilfspumpe in einen eingeschalteten
Zustand und in einen ausgeschalteten Zustand während der vorgegebenen HEV-Betriebsart
und das Bestimmen eines elektrischen Ausgangswerts des APM während des eingeschalteten
Zustands und während
des ausgeschalteten Zustands. Ein Steuereingriff erfolgt, wenn der
elektrische Ausgangswert und/oder ein weiterer bestimmter Wert,
der den elektrischen Ausgangswert verwendet, einen entsprechenden
kalibrierten Schwellenwert übersteigt.
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Ein
Hybrid-Elektrofahrzeug (HEV) umfasst eine Maschine, ein Getriebe,
das konfiguriert ist, um ein Eingangsdrehmoment von der Maschine
zu empfangen, ein Hilfsleistungsmodul (APM), eine Hilfsbatterie,
die mit dem APM elektrisch verbunden ist, und eine Getriebehilfspumpe.
Das APM enthält
oder hat Zugriff auf einen Algorithmus zur Diagnose der richtigen
Funktion der Hilfspumpe während
einer vorgegebenen HEV-Betriebsart, während der die Maschine läuft. Der
Algorithmus bestimmt sowohl während
eines eingeschalteten Zustands als auch während eines ausgeschalteten
Zustands der Hilfspumpe einen elektrischen Ausgangswert des APM
wie etwa einen APM-Leistungsausgangswert und führt dann einen Steuereingriff
aus, wenn der elektrische Ausgangswert oder ein weiterer bestimmter
Wert, der den elektrischen Ausgangswert verwendet, einen entsprechenden
kalibrierten Schwellenwert übersteigt.
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Die
obigen Merkmale und Vorteile sowie andere Merkmale und Vorteile
der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden genauen Beschreibung
der besten Arten für
die Ausführung
der Erfindung ohne weiteres hervor, wenn sie in Verbindung mit den
beigefügten
Zeichnungen gelesen wird.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine schematische Darstellung eines Hybrid-Elektrofahrzeugs (HEV)
mit einer Autostopp-Fähigkeit
und einer Getriebehilfspumpe gemäß der Erfindung;
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2 ist
ein graphischer Ablaufplan, der ein Verfahren zur Diagnose der Getriebehilfspumpe
des HEV in 1 beschreibt; und
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3 ist
eine graphische Veranschaulichung, die eine repräsentative Menge von Diagnosedaten
für das
HEV von 1 beschreibt.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Unter
Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen gleichen
oder ähnlichen
Komponenten in allen der mehreren Figuren entsprechen, und beginnend
in 1 umfasst ein Hybrid-Elektrofahrzeug (HEV) 10 eine
Brennkraftmaschine (E) 12, die einen Starterelektromotor
(M) 11 besitzt, der betreibbar ist, um die Maschine 12 während eines
anfänglichen
Startens des HEV 10 zu starten, ein Ausgangselement 20 und
ein Getriebe (T) 14 mit einem Eingangselement 22.
Das Ausgangselement 20 der Maschine 12 kann über einen
Drehmomentübertragungsmechanismus
oder eine Kupplungsvorrichtung 18, einen hydrodynamischen
Drehmomentwandler oder andere geeignete Mittel wahlweise mit dem
Eingangselement 22 des Getriebes 14 verbunden
werden. Das Getriebe 14 kann ein elektrisch veränderliches
Getriebe oder EVT oder irgendein anderer geeigneter Getriebeentwurf
sein, der über
ein Getriebeausgangselement 24 Antriebsdrehmoment an eine
Gruppe von Fahrbahnrädern 16
übertragen
kann.
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Das
HEV 10 umfasst einen Elektromotor/Generator (M/G) 26,
der mit einer Hochspannungsbatterie oder einem Energiespeichersystem
(ESS) 25 über
einen Hochspannungsbus oder eine Hochspannungsverbindung 29 elektrisch
verbunden ist. Der Elektromotor/Generator 26 ist dazu ausgelegt,
in einem Riemen-Starter-Generator-System (BAS-System) verwendet
zu werden. Wenn der Elektromotor/Generator 26 in dieser
Weise konfiguriert ist, kann er einen Serpentinenriemen 19 der
Maschine 12 drehen. Wenn der Elektromotor/Generator 26 in
dieser Weise verwendet wird, dreht nach Bedarf nach einem Autostopp-Ereignis
am Riemen 19 anliegendes Drehmoment das Ausgangselement 20 der
Maschine 12, wie später
beschrieben wird. Ein Klimaanlagen-Kompressor (A/C-Kompressor) 40 kann
mit dem Riemen 19 über
eine interne Kupplung (nicht gezeigt) mit dem Riemen 19 wahlweise
verbunden werden, wobei der A/C-Kompressor 40 in Verbindung
mit dem Riemen 19 angetrieben oder mit Energie versorgt wird.
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Obwohl
in 1 nicht gezeigt, wird der Durchschnittsfachmann
auf dem Gebiet erkennen, dass das HEV 10 von 1 auch
als ein Vollhybrid innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung konfiguriert
sein kann, d. h., dass das ESS 25 auch verwendet werden
kann, um das HEV 10 wahlweise anzutreiben, indem elektrische
Leistung dem Elektromotor/Generator 26 zugeführt wird,
der seinerseits das Getriebe 14 in einer elektrischen Betriebsart
antreibt. Das ESS 25 kann über den Elektromotor/Generator 26 wieder
aufgeladen werden, wenn der Elektromotor/Generator 26 in
seiner Eigenschaft als Generator arbeitet, beispielsweise während eines
Ereignisses eines regenerativen Bremsens.
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Das
HEV 10 enthält
ferner ein Hilfsleistungsmodul oder APM 28, das mit dem
ESS 25 über
den Hochspannungsbus 29 elektrisch verbunden ist und über einen
Niederspannungsbus 31 mit einer Niederspannungs- oder Hilfsbatterie
(AUX) 41 elektrisch verbunden ist. Das APM 28 kann
als ein Gleichspannungs/Gleichspannungs-Umsetzer konfiguriert sein, der
dazu ausgelegt ist, eine Versorgung von Gleichspannungsleistung
von einem Hochspannungspegel zu einem Niederspannungspegel oder
umgekehrt umzusetzen, was durch eine elektronische Steuereinheit
(ECU) 37 bestimmt wird. Das heißt, dass das APM 28 arbeiten
kann, um eine verhältnismäßig hohe
Spannung vom ESS 25 zu einem niedrigeren Spannungspegel
umzusetzen, der geeignet ist, die Hilfsbatterie 41 zu laden,
und um das HEV 10 mit Niederspannungsleistungsanforderungen
zu versorgen. Die Hilfsbatterie 41 ist eine Vorrichtung
mit verhältnismäßig niedriger
Spannung, etwa eine 12-Volt-Batterie, die geeignet ist, ein oder
mehrere Hilfssysteme oder Zusatzgeräte 45 an Bord des
HEV 10 einschließlich
einer Getriebehilfspumpe (PAUX) 32 mit
Leistung zu versorgen. Weitere Hilfssysteme oder Zusatzgeräte 45 können beispielsweise
Scheinwerfer, Innenbeleuchtungen, Radio- oder andere Audiovorrichtungen
und dergleichen umfassen.
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Wie
noch immer in 1 gezeigt ist, ist die ECU 37 mit
der Maschine 12, dem Startermotor 11, dem Elektromotor/Generator 26,
dem ESS 25, dem APM 28 und der Hilfsbatterie 41 über einen
Steuerkanal 51, z. B. eine festverdrahtete oder drahtlose Steuerverbindung
oder ein Weg, um erforderliche elektrische Steuersignale für die geeignete
Leistungsflusskoordination im HEV zu senden und zu empfangen, elektrisch
verbunden oder kann damit in anderer Weise kommunizieren. Die ECU 37 umfasst eine
Mikroprozessoreinheit, die verschiedene Fahrzeugbetriebswerte einschließlich eines
APM-Spannungsausgangs (V) und eines APM-Stromausgangs (i) empfängt und
verarbeitet. Die ECU 37 kann als ein verteiltes oder ein
zentrales Steuermodul konfiguriert sein, das Steuermodule und -fähigkeiten
hat, die erforderlich sein könnten,
um die gesamte erforderliche Leistungsfluss-Steuerfunktionalität an Bord
des HEV 10 in gewünschter
Weise auszuführen.
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Weiterhin
kann die ECU 37 als ein universeller Digitalcomputer konfiguriert
sein, der im Allgemeinen einen Mikroprozessor oder eine Zentraleinheit, einen
Festwertspeicher (ROM), einen Schreib/Lese-Speicher (RAM), einen
elektrisch programmierbaren Festwertspeicher (EPROM), einen Hochgeschwindigkeitstaktgeber,
Analog/Digital (A/D)- und Digital/Analog (D/A)-Schaltungsanordnungen
sowie Eingangs/Ausgangs-Schaltungsanordnungen und -Vorrichtungen
(I/O) sowie geeignete Signalkonditionierungs- und Signalpufferschaltungsanordnungen umfasst.
Irgendwelche Algorithmen, die in der ECU 37 resident vorhanden
sind oder auf die diese zugreifen kann, einschließlich des
Algorithmus 100, können im
ROM gespeichert sein und ausgeführt
werden, um die jeweilige Funktionalität bereitzustellen.
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Der
Ausdruck ”Autostopp”, wie er
hier verwendet wird, bezieht sich auf die Fähigkeit des HEV 10,
die Maschine 10 wahlweise abzuschalten oder deren Leistung
wegzunehmen, wenn das HEV 10 im Stillstand ist, etwa wenn
es an einer Kreuzung bei Verkehr wartet oder wenn dies durch die
ECU 37 auf andere Weise bestimmt wird. Auf diese Weise
kann das HEV 10 den Kraftstoffverbrauch im Leerlauf minimieren.
Während
eines Autostopp-Ereignisses kann die Hilfspumpe 32 über das
APM 28 und die Hilfsbatterie 41 mit Energie versorgt
werden, um einen ausreichenden Druckpegel im Getriebe 14 aufrechtzuerhalten.
Die Hilfspumpe 32 saugt Fluid 36 von einem Vorratsbehälter oder
einer Wanne 34 und liefert das Fluid 36 unter
Druck (Pfeil P) durch einen Fluiddurchlass 30 zum Getriebe 14.
Wenn die Autostopp-Funktionalität
automatisch oder manuell gesperrt wird, wird Fluiddruck zum Getriebe 14 auf
herkömmliche
Weise über
eine (nicht gezeigte) durch die Maschine angetriebene Hauptpumpe
bereitgestellt.
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Der
Leistungsausgang des APM 28 kann überwacht werden, um die APM-Ausgangsspannung (V)
und den APM-Ausgangsstrom (i) zu messen, zu erfassen, zu detektieren
oder auf andere Weise zu bestimmen, woraus die ECU 37 eine
APM-Ausgangsleistung berechnen kann. Innerhalb des Schutzbereichs
der Erfindung umfasst die ECU 37 einen später mit
Bezug auf 2 beschriebenen Algorithmus 100 oder
greift auf diesen zu, was die Diagnose eines Betriebs der Hilfspumpe 32 auf
der Grundlage einer gemessenen oder berechneten Änderung der APM-Ausgangsleistung
zulässt.
Die Leistungsanforderung einer elektrischen Pumpe ist zu der Last
der Pumpe und zu dem Betrag der Arbeit, die die Pumpe ausführt, proportional.
Die Hilfspumpe 32 treibt eine verhältnismäßig konstante Last bei einem
festen Druck im Getriebe 14 an. Daher kann das elektrische Äquivalent
der von der Hilfspumpe 32 ausgeführten Arbeit, die in Watt (W)
gemessen wird, berechnet werden. Diese erwartete Arbeit stellt einen annehmbaren
Bereich der Leistungsnutzung bereit, der eine korrekt arbeitende
Pumpe angibt.
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Der
Algorithmus 100 kann eine Bedingung oder einen Zustand
diagnostizieren, in der bzw. in dem die Last auf das APM zu hoch
oder zu niedrig ist, was einer blockierten Hilfspumpe 32 bzw.
einem offenen [Kreis] oder Niederdrucksignal der Hilfspumpe 32 entspricht.
Der Algorithmus 100 kann daher ohne Verwendung eines herkömmlichen
Druckrückkopplungssignals,
wenn ein Zündschalter
(nicht gezeigt) geöffnet
wird, und ohne dass die Ausführung
eines Autostopp-Ereignisses erforderlich ist, um einen Betrieb oder
ein Leistungsverhalten der Hilfspumpe 32 zu diagnostizieren,
ablaufen.
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Bezugnehmend
auf 2 und auf die verschiedenen Komponenten und auf
die Struktur des HEV 10 von 1 beginnt
der Algorithmus 100 beim Schritt 102, wobei das
Auftreten oder Vorhandensein eines vorgegebenen HEV-Zustands oder
einer vorgegebenen HEV-Betriebsart bestimmt wird. Eine geeignete
vorgegebene HEV-Betriebsart, wie sie hier verwendet wird, liegt
vor, wenn die Maschine 12 läuft. In einer Ausführungsform
liegt die vorgegebene HEV-Betriebsart vor, wenn die Maschine 12 im
Leerlauf läuft,
was etwa der Fall wäre,
wenn eine Autostopp-Funktionalität
vorübergehend
verhindert oder überwunden
wird, entweder manuell durch einen Nutzer des HEV 10 oder
automatisch über
eine vorgegebene Komponentenanforderung. In einer weiteren Ausführungsform
liegt die vorgegebene HEV-Betriebsart vor, wenn das HEV 10 in
einer Abschalt- oder Leistungswegnahme-Betriebsart arbeitet.
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In
der ersten Ausführungsform,
d. h. wenn die Maschine 12 im Leerlauf läuft, kann
sich aufgrund eines möglicherweise
verrauschten APM-Leistungsausgangs ein Signal mit geringerer Güte ergeben,
jedoch mit dem Vorteil einer größeren möglichen
Anzahl von Abtastperioden, wie später beschrieben wird. In der
zweiten Ausführungsform,
d. h. während einer
Abschalt- oder Leistungswegnahme-Betriebsart kann die Signalgüte aufgrund
der Tatsache, dass die Mehrzahl der Hilfssysteme 45 ausgeschaltet
ist, höher
sein, es sind jedoch weniger Abtastperioden möglich, ohne die Dauer der Leistungswegnahmesequenz
zu verlängern.
Die zwei hier beschriebenen Ausführungsformen
sind beispielhaft und sollen sich nicht gegenseitig ausschließen. Daher
können
Abtastdaten während
des Leerlaufs und/oder während des
Abschaltens nach Bedarf und/oder während anderer geeigneter Betriebsarten,
in denen die Maschine 12 weiterhin läuft, extrahiert werden. Unabhängig von
der besonderen Ausführungsform
ist der Algorithmus 100 beendet, falls in Schritt 102 festgestellt wird,
dass eine vorgegebene HEV-Betriebsart nicht vorliegt. Andernfalls
geht der Algorithmus weiter zum Schritt 104.
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Im
Schritt 104 schaltet der Algorithmus 100 die von
der Hilfsbatterie 41 zu der Hilfspumpe 32 gelieferte
Leistung mit einer vorgegebenen Rate automatisch hin und her oder ändert diese
zyklisch, wobei die Rate die Abtastperiode, die im Folgenden verwendet
wird, bestimmt. Der Schritt 104 tritt sooft auf wie erforderlich,
um genügend
Abtastdaten für
die erforderliche Anzahl von Abtastwerten zu sammeln, wobei für die Sammlung
einer Menge von Ein/Aus-Datenpunkten wenigstens zwei Ein/Aus-Zyklen
erforderlich ist. Der Algorithmus 100 geht dann weiter
zum Schritt 106.
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Im
Schritt 106 werden ein erster und ein zweiter Leistungsausgangswert
des APM 28 gemessen, detektiert, berechnet oder auf andere
Weise bestimmt, wobei die Hilfspumpe 32 mit Energie versorgt wird
oder eingeschaltet ist. Das heißt,
dass für
jede Abtastperiode ein Paar von Leistungseinschaltmessungen P0,
P1 bestimmt wird, wie mit Bezug auf 3 beispielhaft
angegeben ist, wobei die Leistungseinschaltdifferenz (ΔPON) berechnet wird, d. h. ΔPON = P1 – P0.
Wie wiederum in 3 gezeigt ist, wird zum Zeitpunkt
t0 die momentane Ausgangsleistung beim APM 28 abgetastet,
was PO ergibt, woraufhin die Hilfspumpe 32 sofort eingeschaltet
wird. Zum Zeitpunkt t1 wird die APM-Leistung erneut abgetastet,
was P1 ergibt. Die Zeit zwischen den Zuständen t0 und t1 muss so klein
wie möglich
sein und sollte nur lang genug sein, damit der APM-Ausgang die Änderung
der Leistung aufgrund des Einschaltens der Hilfspumpe 32 widerspiegelt.
Die typische Zeit zwischen den Zuständen t0 und t1 wäre etwa
100 ms. Das Leistungseinschaltdifferenz-Ergebnis (ΔPON-Ergebnis) wird vorübergehend im Speicher in der
ECU 37 gespeichert oder ist hierdurch zugänglich,
wobei der Algorithmus 100 weitergeht zum Schritt 108.
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Im
Schritt 108 werden ein dritter und ein vierter Leistungsausganggwert
des APM 28 gemessen, detektiert, berechnet oder auf andere
Weise bestimmt, wobei die Hilfspumpe 32 nicht mit Energie versorgt
wird oder ausgeschaltet ist. Das heißt, dass für jede Abtastperiode ein Paar
von Leistungsabschalt-Messungen P2, P3 bestimmt wird, wie wiederum
im Folgenden mit Bezug auf 3 beispielhaft dargestellt
ist, wobei die Leistungsabschaltdifferenz (ΔPOFF)
berechnet wird, d. h. ΔPOFF = P2 – P3. Die Leistungsmessungen
für P2
und P3 erfolgen bei den Zuständen
t2 bzw. t3. Sobald P2 abgetastet ist, wird die Hilfspumpe 32 sofort
ausgeschaltet. Wie oben für t0
und t1 beschrieben, muss die Dauer zwischen den Zuständen so
klein wie möglich
sein, um falsche Laständerungen,
die die Leistungsmessungen beeinflussen, zu reduzieren. Das Leistungsabschaltdifferenz-Ergebnis (ΔPOFF-Ergebnis) wird vorübergehend im Speicher in der
ECU 37 gespeichert, wobei der Algorithmus 100 weitergeht
zum Schritt 110.
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Im
Schritt 110 wird eine Absolutwert-Endleistungsdifferenz
(ΔPF) gemäß der Formel ΔPF = |ΔPON – ΔPOFF| bestimmt, wobei der Wert der Leistungseinschaltdifferenz
(ΔPON) oben im Schritt 106 bestimmt wird
und der Wert der Leistungsabschaltdifferenz (ΔPOFF)
oben im Schritt 108 bestimmt wird. Sobald der Absolutwert
der Endleistungsdifferenz (ΔPF) bestimmt ist, geht der Algorithmus 100 weiter
zum Schritt 112.
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Im
Schritt 112 wird der Wert der Endleistungsdifferenz (ΔPF) aus dem Schritt 110 mit einem kalibrierten
Vertrauenswert oder Schwellenwert, der in 2 durch
KCONF repräsentiert wird, verglichen, um
festzustellen, ob irgendeine weitere elektrische Last während der
Pumpenleistungs-Abtastperioden ihren
Zustand geändert
hat und dadurch eine Verzerrung des Ergebnisses hervorgerufen hat.
Falls beispielsweise in dem Ausgangssignal des APM 28 nur die
Hilfspumpe 32 widergespiegelt werden würde, wäre der Wert der Endleistungsdifferenz
(ΔPF) stets nahezu null, d. h., dass die Zunahme
des Leistungsverbrauchs zum Einschalten der elektrischen Last exakt
mit der Abnahme der Leistung, wenn dieselbe elektrische Last später abgeschaltet
wird, übereinstimmen
würde.
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Falls
jedoch beispielsweise während
des Einschaltens der gewünschten
elektrischen Last eine weitere elektrische Last während derselben
Abtastperiode ebenfalls eingeschaltet wird, würde die Leistungseinschaltdifferenz
(ΔPON) beide elektrische Lasten enthalten, weshalb
sie höher
wäre als
normal. Wenn die gewünschte
elektrische Last ausgeschaltet wird, ergäbe sich daher eine Leistungsabnahme,
die Leistungsabnahme würde
jedoch nicht mit dem Wert der Leistungseinschaltdifferenz (ΔPON), die oben im Schritt 106 bestimmt
wurde, übereinstimmen.
Folglich wäre
das Endleistungsdifferenz-Signal (ΔPF-Signal)
verhältnismäßig groß, wie später mit
Bezug auf den Abtastwert C von 3 beschrieben
wird. Das oben beschriebene Beispiel, in dem ein zusätzlicher Ausgang
während
des ”Pumpeneinschalt”-Befehls eingeschaltet
wird, kann erweitert werden, damit es beliebige Einschalt- und Ausschaltzustandsänderungen
durch irgendeine Last mit Ausnahme der gewünschten Last während der
Abtastperioden, die durch die Dauer zwischen t0 und
t1 für
das Einschalten der Leistung und zwischen t2 und t3 für das Abschalten
der Leistung definiert sind, umfasst. Da die Endleistungsdifferenz
(ΔPF) die absolute Leistung repräsentiert,
würden
durch einen berechneten Wert von (ΔPF),
der größer als
ein Schwellenwert ist, stets verzerrte Daten repräsentiert.
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Falls
daher im Schritt 112 die Endleistungsdifferenz (ΔPF) niedriger ist als ein vorgegebener oder
kalibrierter Schwellenwert (KCONF), gibt
dieses Ergebnis an, dass die Abtastdaten nicht durch eine weitere
elektrische Last, die während
derselben Periode freigegeben oder gesperrt wird, verzerrt sind,
so dass die Größe der Leistungseinschaltdifferenz (ΔPON) verwendet werden kann, um die Diagnose
als erfolgreich oder fehlerhaft zu bezeichnen, wie später beschrieben
wird. Falls der Wert der Endleistungsdifferenz (ΔPF)
niedriger als der kalibrierte Schwellenwert (KCONF)
ist, geht der Algorithmus 100 weiter zum Schritt 115,
um eine Bestanden- oder Fehler-Zählung zu
bestimmen. Andernfalls geht der Algorithmus 100 weiter
zum Schritt 114, weil die Daten verzerrt sind.
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Im
Schritt 114 umfasst der Algorithmus 100 die Erhöhung oder
Inkrementierung des Wertes eines Abtastungs-Zählers, d. h. einer digitalen
oder analogen Zählvorrichtung,
die einen ganzzahligen Wert aufzeichnet oder speichert, der der
Anzahl insgesamt ausgeführter
früherer
Prüfzyklen
oder Datenabtastungen entspricht. Der Algorithmus 100 geht dann
weiter zum Schritt 114A, wo der momentane Wert des Abtastungs-Zählers mit
einer Schwellenanzahl von Abtastwerten verglichen wird. Falls der
momentane Wert die Schwellenanzahl von Abtastungen übersteigt,
geht der Algorithmus weiter zum Schritt 119, um auf einen
Fehlerergebnis der Diagnose zu prüfen. Falls der Abtastungs-Zähler die
Schwellenanzahl von Abtastungen nicht übersteigt, ist der Algorithmus 100 beendet,
bis die nächste
Abtastung erfolgt.
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Im
Schritt 115 wird der Wert der Leistungseinschaltdifferenz
(ΔPON) aus dem Schritt 106 mit einer
Schwellenuntergrenze verglichen, die in 2 durch
KLOW repräsentiert wird. Falls der Wert
der Leistungseinschaltdifferenz (ΔPON) den kalibrierten unteren Schwellenwert
(KLOW) nicht übersteigt, geht der Algorithmus 100 weiter
zum Schritt 116. Andernfalls geht der Algorithmus 100 weiter
zum Schritt 118.
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Im
Schritt 116 erhöht
oder inkrementiert der Algorithmus 100 den Wert eines Fehler-Zählers, d.
h. einer digitalen oder analogen Zählvorrichtung, die einen Wert,
der der Anzahl von Prüfzyklen
oder Datenabtastungen, die einen Fehlerwert ergeben, aufzeichnet
oder speichert. Der Algorithmus 100 geht dann weiter zu
dem oben beschriebenen Schritt 114.
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Im
Schritt 118 wird der Wert der Leistungseinschaltdifferenz
(ΔPON) aus dem Schritt 106 mit einer
Schwellenobergrenze verglichen, die in 2 durch
KHIGH repräsentiert ist. Falls der Wert
der Leistungseinschaltdifferenz (ΔPON) niedriger ist als die Schwellenobergrenze
(KHIGH), geht der Algorithmus 100 weiter
zum Schritt 121, um einen Zähler für ein Bestehen der Diagnose
zu inkrementieren. Andernfalls geht der Algorithmus 100 weiter
zum Schritt 116, um einen Zähler für einen Diagnosefehler zu inkrementieren.
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Im
Schritt 119 kann der momentane Wert des Fehler-Zählers mit
einer vorgegebenen Schwellenanzahl verglichen werden. Falls der
Fehler-Zähler
die vorgegebene Schwellenanzahl übersteigt,
geht der Algorithmus 100 weiter zum Schritt 120.
Andernfalls geht der Algorithmus 100 zum Schritt 122,
um zu bestimmen, ob eine ausreichende Anzahl von Bestanden-Zählungen aufgetreten ist, um
ein Bestehen der Diagnose anzuzeigen.
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Im
Schritt 120 führt
der Algorithmus 100 in Ansprechen auf die Bestimmung im
Schritt 119, dass eine vorgegebene oder kalibrierte maximale
Anzahl von Abtastwerten, die einen Diagnose-Fehler angeben, aufgetreten ist,
einen geeigneten Steuereingriff (STEUEREINGRIFFF)
aus. Das heißt,
wenn der Fehler-Zähler,
der im Schritt 116 inkrementiert wird, schließlich eine
vorgegebene maximale Anzahl erreicht, können ein oder mehrere geeignete
Steuereingriffe automatisch ausgeführt werden. Beispielsweise
kann ein Diagnosefehler-Code aufgezeichnet werden, auf den ein Techniker
bei der Wartung des HEV 10 zugreifen kann, um einen Korrektureingriff
zu erleichtern. Die Bestanden-, Fehler- und Abtastungs-Zählwerte
werden an diesem Punkt zurückgesetzt.
Der Algorithmus 100 ist dann beendet, bis die nächste Abtastung
erfolgt.
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Im
Schritt 121 erhöht
oder inkrementiert der Algorithmus 100 den Wert eines Bestanden-Zählers, d.
h. einer digitalen oder analogen Zählvorrichtung, die einen Wert
aufzeichnet oder speichert, der der Anzahl von Testzyklen oder von
Datenabtastungen entspricht, die einen Bestanden-Wert ergeben. Der Algorithmus 100 geht
dann weiter zum Schritt 114.
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Im
Schritt 122 kann der momentane Wert des Bestanden-Zählers mit
einer vorgegebenen Schwellenanzahl verglichen werden. Falls der
Bestanden-Zähler
die vorgegebene Schwellenanzahl übersteigt,
geht der Algorithmus 100 weiter zum Schritt 124.
Andernfalls ist die Diagnose unbestimmt, wobei die im Voraus geforderte
Anzahl von Abtastungen protokolliert worden ist, jedoch weder eine
Anzahl von Fehler-Abtastungen noch eine Anzahl von Bestanden-Abtastungen
aufgelaufen ist. Dieser Zustand tritt auf, falls zuviele Abtastwerte
verworfen wurden, weil sie verzerrt sind. In Ansprechen darauf geht
der Algorithmus 100 weiter zum Schritt 123. Andernfalls
geht der Algorithmus weiter zum Schritt 124.
-
Im
Schritt 123 werden die Bestanden-, Fehler- und Abtastungs-Zählwerte
zurückgesetzt.
Der Algorithmus 100 ist dann beendet, bis die nächste Abtastung
erfolgt.
-
Im
Schritt 124 führt
der Algorithmus 100 in Ansprechen auf eine Bestimmung im
Schritt 122, dass eine vorgegebene oder kalibrierte maximale Anzahl
von Bestanden-Diagnoseabtastungen erfolgt sind, einen geeigneten
Steuereingriff (STEUEREINGRIFFP) aus. Das
heißt,
wenn der Bestanden-Zählwert oder
der Zähler
für Bestanden-Abtastungen
eine vorgegebene maximale Anzahl erreicht und ein Verhältnis der
Werte des Bestanden-Zählers und
des Abtastungs-Zählers
größer als
ein Schwellenwert ist, können
ein oder mehrere geeignete Bestanden-Steuereingriffe automatisch
ausgeführt
werden. Beispielsweise kann die Diagnose bestanden sein und früher protokollierte
Fehler können
gelöscht
werden. Falls die Anzahl von Abtastungszählungen den Schwellenwert übersteigt,
jedoch das Verhältnis
nicht größer als
der Schwellenwert ist, ist der Diagnosezustand unbestimmt. In diesem
Zustand können
alle Abtastungs-, Fehler- und
Bestanden-Zählwerte
zurückgesetzt
werden. Der Algorithmus 100 ist dann beendet, bis die nächste Abtastung
erfolgt.
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Alternativ
kann der Diagnose-Fehlercode automatisch als ein Signal (Pfeil S) über eine
optionale Fahrzeugtelematikeinheit 50, wie in 1 in
Strichlinien gezeigt ist, an einen entfernten Ort 52 gesendet werden.
Andere geeignete Steuereingriffe können die wahlweise Beleuchtung
einer Anzeigevorrichtung, die im Innenraum des HEV 10 positioniert
ist, z. B. eine Warnleuchte, und eine Aktivierung einer Textnachricht
und/oder eines Audiosignals, die alle den Fahrer des HEV 10 vor
einem möglichen
Leistungsproblem der Hilfspumpe 32 warnen, umfassen.
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Wie
in 3 gezeigt ist, umfasst eine repräsentative
Menge von Basisdiagnosedaten ein Pumpensteuersignal 60 und
ein APM-Leistungsausgangssignal 62, die jeweils als Funktion
der Zeit (t) längs
der x-Achse aufgetragen sind. Das Pumpensteuersignal 60 ist
ein diskretes Ein/Aus-Signal, während
sich das APM-Leistungsausgangssignal 62 in Ansprechen auf
die Ausgangsspannung und den Ausgangsstrom des APM 28 verändert. In 3 sind drei
Abtastungen gezeigt, wobei die jeweiligen Abtastungen mit A, B bzw.
C bezeichnet sind.
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Die
Abtastung A beschreibt ein ”normales” oder erwartetes
Ergebnis in einem typischen System, das keine weitere Laständerung
in der Nähe
der Abtastperioden enthält.
Die APM-Ausgangsleistung am Punkt 70 ist bei ausgeschalteter
Hilfspumpe 32 minimal. Bei t = 1 wird die Hilfspumpe 32 eingeschaltet und
der APM-Ausgangsleistungswert steigt bei t = 1 auf das Niveau des
Punkts 72 an. Die Punkte 70 und 72 repräsentieren
daher erste und zweite Datenpunkte, die beim Einschalten der Hilfspumpe 32 gemessen
werden. Die Differenz zwischen diesen Werten ist die Leistungseinschaltdifferenz
(ΔPON), die im Schritt 106 bestimmt
und oben mit Bezug auf 2 beschrieben worden ist. Die
Leistungsabschalt-Datenpunkte sind in gleicher Weise durch die Punkte 74 und 76 repräsentiert,
wenn die Hilfspumpe 32 beginnend bei t = 2 abgeschaltet
wird. Ein Vergleich der Leistungsänderungen, d. h. der Pfeile
D1 und D2 zeigt eine Endleistungsdifferenz (ΔPF)
eines normalen oder erwarteten Betrags, der als eine Grundlinie verwendet
werden kann, wenn auf die Abtastungen B und C Bezug genommen wird.
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Die
Abtastung B beschreibt ein Szenario, in dem eine zusätzliche
elektrische Last auf das APM 28 wirkt, nicht jedoch während der
Abtastperioden. Die APM-Ausgangsleistung am Punkt 170 ist
minimal, wenn die Hilfspumpe 32 abgeschaltet ist. Bei t0 wird
die Hilfspumpe 32 eingeschaltet und die APM-Ausgangsleistung
steigt bei t1 auf das Niveau des Punkts 172 an. Die Punkte 170 und 172 repräsentieren
daher die ersten und zweiten Datenpunkte, die gemessen werden, wenn
die Hilfspumpe 32 eingeschaltet wird, wobei eine zusätzliche
Last an dem APM 28 zusätzlich
zu der Hilfspumpe 32 anliegt. Irgendwann nach t1, jedoch
vor t2, wird eine zusätzliche
elektrische Last gesperrt, was eine Netto-Leistungsabnahme am APM 28 zur
Folge hat. Die Leistungsabschalt-Datenpunkte sind in ähnlicher
Weise durch die Punkte 174 und 176 repräsentiert,
wenn die Hilfspumpe 32 beginnend bei t = 2 abgeschaltet
wird, wie dies auch bei der Abtastung A der Fall war. Ein Vergleich
der Änderungen
der Leistung, d. h. der Pfeile E1 und E2 zeigt eine endgültige Änderung (ΔPF), die ungefähr gleich jener ist, die in
der Abtastung A repräsentiert
wird, d. h. die Laständerung
trat nicht während
der Abtastperiode auf und die Daten werden nicht verzerrt, weshalb
sie für
eine weitere Diagnose der Hilfspumpe 32 verwendet werden
kann.
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Die
Abtastung C beschreibt ein Beispiel einer zusätzlichen Laständerung,
die während
der Abtastperiode auftritt, was verzerrte Daten zur Folge hat. Der
APM-Leistungsausgang am Punkt 270 ist minimal, wobei die
Hilfspumpe 32 abgeschaltet ist. Bei t0 wird die Ausgangsleistung
der APM 28 abgetastet und wird die Hilfspumpe 32 eingeschaltet.
Irgendwann nach t0, jedoch vor t1, wird eine zusätzliche Last in dem Niederspannungssystem
des HEV 10 eingeschaltet. Die Punkte 270 und 272 repräsentieren
daher die ersten und zweiten Datenpunkte, die gemessen werden, wenn
die Hilfspumpe 32 eingeschaltet wird, und enthalten eine
zusätzliche
Last auf das APM 28 zusammen mit der Last der Hilfspumpe 32.
Die Leistungsabschalt-Datenpunkte sind auf ähnliche Weise durch die Punkte 274 und 276 repräsentiert,
wenn die Hilfspumpe 32 beginnend bei t = 2 abgeschaltet
wird, wie dies bei den Abtastungen A und B der Fall war. Die zwischen
t0 und t1 eingeschaltete zusätzliche
Last bleibt eingeschaltet. Ein Vergleich der Pfeile F1 und F2 der
Abtastung C zeigt eine große
Schwankung, die einen Wert ΔPF > Schwellenwert zur
Folge haben kann, was verzerrte Daten angibt. Dieser Test würde nicht
verwendet werden, um Bestanden- oder
Fehler-Zählstände zu bestimmen,
sondern nur, um den Abtastungs-Zähler zu
inkrementieren.
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In
einem numerischen Beispiel, in dem die Formel P = V2/R
verwendet wird, ergibt ein APM-Spannungssignal von 12 Volt und ein
Lastwiderstand der Hilfspumpe 32 von 2 Ohm eine erwartete
Leistungseinschaltdifferenz (ΔPON) von (122)/2 = 72
W. Ein beispielhafter zulässiger
Bereich von ±10% ergäbe einen
Schwellenwert von [64,8 W – 79,2
W] für
eine Pumpe, die die erwartete Last entnimmt. Falls der Wert der
Einschaltdifferenz (ΔPON) unterhalb dieses Bereichs liegt, ergibt
die Hilfspumpe 32 einen zu hohen Widerstand, d. h. die
Leistungsentnahme ist zu niedrig oder die Pumpe könnte sogar elektrisch
getrennt sein, was bedeutet, dass ein erster Fehlertyp vorliegt.
Falls der Wert von ΔPON oberhalb dieses Bereichs liegt, zeigt
die Hilfspumpe 32 einen zu geringen Widerstand. Ein solches
Ergebnis könnte
einen elektrischen Kurzschluss angeben oder bedeuten, dass der Rotor
der Hilfspumpe 32 blockiert ist, was bedeutet, dass ein
zweiter Fehlertyp vorliegt.
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Bei
Verwendung des Algorithmus 100 von 2 in Verbindung
mit dem HEV 10 von 1 kann das
Betriebsverhalten der Getriebehilfspumpe 32 diagnostiziert
werden, ohne dass ein Autostopp-Eingriff ausgeführt werden muss. Der Algorithmus 100 kann
an Bord von Hybriden des BAS-Typs
verwendet werden, wo ein A/C-Anforderungszustand andernfalls eine
Autostopp-Funktionalität
und jegliche Pumpendiagnose-Strategie, die gewöhnlich während eines Autostopp-Ereignisses
auftreten würde,
verhindern könnte.
Herkömmliche
Druckschalter, die mit der Position des Zündschalters in Beziehung stehen, sind
ebenso wie erforderliche Gehäuse
für einen
solchen Schalter beseitigt. Ebenso wird der Bedarf, ein Autostopp-Ereignis
zu erzwingen, um die Pumpe zu diagnostizieren, beseitigt, so dass
die Kundenerwartungen enger mit dem Fahrzeugbetrieb übereinstimmen.
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Obwohl
die besten Arten für
die Ausführung der
Erfindung im Einzelnen beschrieben worden sind, wird der Fachmann
auf dem Gebiet, auf das sich diese Erfindung bezieht, verschiedene
alternative Entwürfe
und Ausführungsformen
erkennen, um die Erfindung innerhalb des Schutzbereichs der angefügten Ansprüche in die
Praxis umzusetzen.