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Steuerung für ein Hybridfahrzeug - Dokument DE102004002702A1
 
PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE102004002702A1 19.08.2004
Titel Steuerung für ein Hybridfahrzeug
Anmelder Suzuki Motor Corp., Hamamatsu, Shizuoka, JP
Erfinder Itoh, Yoshiki, Hamamatsu, Shizuoka, JP;
Mori, Tatsuji, Hamamatsu, Shizuoka, JP;
Noda, Norihiro, Hamamatsu, Shizuoka, JP
Vertreter DTS München Patent- und Rechtsanwälte, 80538 München
DE-Anmeldedatum 19.01.2004
DE-Aktenzeichen 102004002702
Offenlegungstag 19.08.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 19.08.2004
IPC-Hauptklasse B60K 41/00
IPC-Nebenklasse F16D 48/06   
Zusammenfassung Eine Steuerung für ein Hybridfahrzeug umfasst eine Schlupfsteuerung, welche einen Blockiermechanismus dahingehend steuert, in einem eingestellten Antriebsbereich zu rutschen, und einen Unterstützungsbegrenzer, welcher die Unterstützung des Motorgenerators in dem Bereich einschränkt, in dem ein Schlupf stattfindet.

Beschreibung[de]

Diese Erfindung betrifft eine Steuerung für ein Hybridfahrzeug, und insbesondere ein Fahrzeugantriebssystem, wobei ein Motorgenerator mit einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors verbunden ist und die Leistungsabgabe des Verbrennungsmotors unterstützt, und die Steuerung für das Hybridfahrzeug steuert ein Unterstützungsdrehmoment in Kombination mit einer automatischen Übertragung, die mit einem Blockiermechanismus ausgestattet ist.

Bei Fahrzeugen gibt es ein Hybridfahrzeug, in welchem ein durch die Verbrennung von Treibstoff angetriebener Verbrennungsmotor direkt mit einem durch elektrische Energie angetriebenen Motorgenerator (Unterstützungsmotor) verbunden ist, der eine Energieerzeugungsfunktion hat. Dieses Hybridfahrzeug kann den Verbrennungsmotor, den Motorgenerator zum Antreiben und Unterstützen des Verbrennungsmotors und eine automatische Übertragung, die mit einem Drehmomentwandler mit einem Blockiermechanismus (d.h., eine Kupplung) ausgestattet ist, umfassen.

Das Hybridfahrzeug ist herkömmlicherweise mit dem Verbrennungsmotor, dem Motorgenerator (Unterstützungsmotor), um die Treibstoffeffizienz zu verbessern, und der automatischen Übertragung mit dem Drehmomentwandler versehen. Der Blockiermechanismus (Kupplung) ist dem Drehmomentwandler zugeordnet, um die Übertragungseffizienz des Drehmomentwandlers zu verbessern (siehe offengelegte JP-Anmeldung Nr. 2002-147600).

Ein anderes Beispiel des Hybridfahrzeuges umfasst den Motorgenerator (Unterstützungsmotor) wie auch den Verbrennungsmotor, und der Motorgenerator unterstützt das Antriebsdrehmoment in einem Bereich, in welchem die Verbrennungsmotorbelastung groß ist, wohingegen der Motorgenerator das Antriebsdrehmoment in einem Bereich nicht unterstützt, in welchem die Verbrennungsmotorbelastung gering ist, so dass der Motor oft in einem Bereich angetrieben wird, in welchem die Effizienz des Verbrennungsmotors relativ hoch ist. Der Belastungsbereich zur Unterstützung wird zur geringeren Seite hin erweitert, wenn die Menge der verbleibenden Batterie genug ist (siehe offengelegte JP-Anmeldung Nr. H09-84210).

Die automatische Übertragung mit dem Drehmomentwandler ist mit dem Blockiermechanismus (z.B. Kupplung) ausgestattet, um die Übertragungseffizienz des Drehmomentwandlers zu verbessern. Die Blockierkupplung wird dahingehend gesteuert, in einem Hochgeschwindigkeitsbereich zu blockieren, in welchem eine Variation des Verbrennungsmotordrehmomentes erlaubt ist, und in einem mittleren Geschwindigkeitsbereich Schlupf zu erlauben, in welchem die Variation des Verbrennungsmotordrehmomentes nicht zu erlauben ist. Im Allgemeinen ist der Schlupfbereich auf einen geringen bis mittleren Belastungsbereich begrenzt, um die Lebensdauer zu erhalten, da der rutschende Blockiermechanismus Reibungswärme erzeugt.

Bei einer herkömmlichen Steuerung für das Hybridfahrzeug, welche das Unterstützungsdrehmoment in Kombination mit der automatischen Übertragung mit dem Drehmomentwandler, in welchem der Blockiermechanismus (Kupplung) gerutscht werden kann, steuert, erhöht die Unterstützung durch den Motor im Schlupfbereich den Wärmewert des Blockiermechanismus im Vergleich zu einem Fall, in welchem der Motor nicht unterstützt, wodurch die Lebensdauer des Blockiermechanismus verringert wird. Um dieses Problem zu umgehen, kann der Schlupfbereich zur geringeren Belastungsseite hin verengt werden. Jedoch erhöht dies den Treibstoffverbrauch.

Um die oben erwähnten Nachteile zu umgehen oder zu minimieren, stellt die vorliegende Erfindung eine Steuerung für ein Hybridfahrzeug bereit, welches einen Verbrennungsmotor, einen Elektromotor-Generator zum Unterstützen und Antreiben des Verbrennungsmotors und eine mit einem Drehmomentwandler ausgestattete automatische Übertragung aufweist. Bei dieser Steuerung steuert eine Schlupfsteuerung, um in einem festgesetzten Antriebsbereich einen Schlupf eines Blockiermechanismus zu erlauben. Ein Unterstützungsbegrenzer schränkt die Unterstützung durch den Motorgenerator beim Antreiben des Verbrennungsmotors in dem Bereich ein, in welchem Schlupf stattfindet.

Gemäß der vorliegenden Erfindung schränkt der Unterstützungsbegrenzer die Unterstützung durch den Motorgenerator in dem Bereich ein, in welchem Schlupf stattfindet, wodurch die Unterstützung durch den Motorgenerator verringert wird, und folglich die Lebensdauer des Blockiermechanismus verbessert wird. Außerdem ist es nicht nötig, die Schlupfmenge und den Schlupfbereich zu verringern, wodurch der Treibstoffverbrauch verringert wird. Das Ergebnis ist, dass das Rutschen der Blockierung und die Unterstützung durch den Motorgenerator miteinander vereinbar sind.

1 ist ein Flussdiagramm zur Steuerung eines Hybridfahrzeuges gemäß der vorliegenden Erfindung.

2 ist ein Blockdiagramm einer Schlupfsteuerung.

3 ist ein Diagramm, welches einen Schlupfbereich zeigt.

4 ist eine Berechnungstabelle für das Grundunterstützungsdrehmoment.

5 ist ein systematisches Diagramm der Steuerung für das Hybridfahrzeug.

Ausführliche Beschreibung

Die 1 bis 5 veranschaulichen eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

5 zeigt einen auf ein Hybridfahrzeug (nicht dargestellt) montierten Verbrennungsmotor 2, einen Elektromotorgenerator (Unterstützungsmotor) 4 in Verbindung mit einer Kurbelwelle (nicht dargestellt) des Verbrennungsmotors 2, eine automatische Übertragung 6, ein Differential 8, Antriebsstangen 10, Antriebsräder 12, eine Batterie 14 und eine Steuerung 16. Der Verbrennungsmotor 2 wird durch Verbrennung von Treibstoff angetrieben. Der elektrische Unterstützungsmotor 4 wird durch die elektrische Energie angetrieben und wirkt auch als Generator. Die automatische Übertragung 6 umfasst einen Fluiddrehmomentwandler 18 und einen Gangwechselabschnitt (Getriebeabschnitt) 20. Dieser Fluiddrehmomentwandler 18 umfasst eine Pumpe, einen Stator, und eine Turbine, die nicht gezeigt sind. Das Drehmoment wird von der Pumpenseite zur Turbinenseite der Übertragung hin vervielfacht und übertragen.

Die Steuerung 16 steuert die Übertragung der Drehmomentabgabe von entweder dem Verbrennungsmotor 2 oder dem Motor 4 an die Antriebsräder 12 über die automatische Übertragung 6.

Die Batterie 14 ist über einen Inverter 22 mit dem elektrischen Motor 4 verbunden.

Der Verbrennungsmotor 2 ist mit einem Treibstoffeinspritzventil 24 ausgestattet, welches mit einem Steuermittel (elektronisches Steuermodul ECM) 26 in Verbindung steht, welches Teil der Steuerung 16 ist. Dieses Steuermittel 26 ist mit dem Inverter 22 verbunden, um den Motor 4 mit dem Drehmomentbefehl zu versorgen. Das Steuermittel 26 empfängt auch Signale von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 28, um die Fahrzeuggeschwindigkeit zu erfassen, einem Verbrennungsmotorgeschwindigkeitssensor 30, um die Verbrennungsmotorgeschwindigkeit zu erfassen, dem Turbinengeschwindigkeitssensor 32, um die Rotationsgeschwindigkeit einer Turbine des Fluiddrehmomentwandlers 18 zu erfassen, einem Drosselsensor 34, um einen Öffnungswinkel einer Drossel zu erfassen, einem Bremsschalter 36, um einen Zustand zu erfassen, in welchem ein Bremspedal (nicht dargestellt) gedrückt ist, und von einem Schalthebelstellungsschalter 38, um die Position eines Übertragungsschalthebels (nicht dargestellt) zu erfassen. Das Steuermittel 26 ist auch mit einer Schaltspule 40 im Getriebeabschnitt 20 der automatischen Übertragung 6, und mit einer Blockierspule 42 im Drehmomentwandler 18 verbunden. Die Blockierspule 42 ist Teil eines Blockiermechanismus (z.B. Kupplung) 44 im Drehmomentwandler 18. Der Blockiermechanismus (Kupplung) 44 wird dahingehend gesteuert, in einem Hochbelastungsbereich zu blockieren, und in einem geringen bis mittleren Belastungsbereich zu rutschen.

Das Steuermittel 26 umfasst eine Schlupfsteuerung 46 und einen Unterstützungsbegrenzer 48. Die Schlupfsteuerung 46 steuert den Blockiermechanismus 44, um einen Schlupf in einem festgesetzten Antriebsbereich zu erlauben, und der Unterstützungsbegrenzer 48 schränkt die Unterstützung durch den Motorgenerator 4 in dem Bereich ein, in dem ein Schlupf stattfindet.

Wie es in 3 gezeigt ist, hat die Schlupfsteuerung 46 einen durch die Verbrennungsmotorgeschwindigkeit und den Drosselwinkel definierten Schlupfbereich S. Insbesondere ist der Schlupfbereich zwischen den Fahrzeuggeschwindigkeiten V1 und V2 definiert, und zwischen den Null Grad (geschlossen) und den TH2 Grad-Positionen des Drosselwinkels. Auch ist ein Blockierbereich R durch Verbrennungsmotorgeschwindigkeiten höher als V2 und Drosselwinkeln unter TH3 definiert, wobei der Drosselwinkel von TH1 zu TH3 anwächst (TH1 < TH2 < TH3), während die Fahrzeuggeschwindigkeit von V2 zu V3 anwächst. Dadurch erlaubt es die Schlupfsteuerung 46 dem Blockiermechanismus 44, im eingestellten Schlupfbereich S zu rutschen.

Der Unterstützungsbegrenzer 48 schränkt die Unterstützung durch den Motorgenerator 4 im Schlupfbereich S ein, in welchem die Schlupfsteuerung 46 die Schlupfsteuerung durchführt. Bezugnehmend auf 2 umfasst der Unterstützungsbegrenzer 48 einen Grundunterstützungsdrehmomentberechnungsabschnitt 48A, einen Schlupfbereichsfeststellabschnitt 48B und einen Unterstützungsdrehmomentberechnungsabschnitt 48C. Insbesondere berechnet der Grundunterstützungsdrehmomentberechnungsabschnitt 48A das Grundabgabedrehmomentgrundunterstützungsdrehmoment des Motorgenerators 4, basierend auf dem Drosselöffnungswinkel (4). Der Schlupfbereichsfeststellabschnitt 48B stellt anhand des Drosselwinkels und der Fahrzeuggeschwindigkeit fest, ob der Blockiermechanismus im Schlupfbereich S für die Schlupfsteuerung 46 ist (3). Der Unterstützungsdrehmomentberechnungsabschnitt 48C berechnet das Unterstützungsdrehmoment oder Abgabedrehmoment, welches das im Abschnitt 48A festgestellte Grundunterstützungsdrehmoment ist, welches durch einen Schlupfwert im Schlupfbereich S, wie er im Abschnitt 48B festgestellt wurde, korrigiert ist.

Wie es in der Tabelle der 4 gezeigt ist, in Bezug auf den Grundunterstützungsdrehmomentberechnungsabschnitt 48A, beginnt der Unterstützungsdrehmomentrichtwert, sich beim Drosselwinkel TH4 zu erhöhen, und wird bei einem konstanten Wert A beibehalten, wenn der Drosselwinkel gleich TH5 ist oder es übersteigt.

Es ist festzuhalten, dass Unterstützungsbegrenzung durch den Unterstützungsbegrenzer 48 bedeutet, dass der Motorgenerator 4 den Verbrennungsmotor nicht unterstützt.

Alternativ basiert die Menge der Unterstützung, welche der Unterstützungsbegrenzer 48 begrenzt, auf dem Verbrennungsmotordrehmoment.

Der Betrieb der Ausführungsform der Erfindung wird im Folgenden mit Bezug auf das Flussdiagramm in 1 beschrieben.

Ein Steuerprogramm für den Unterstützungsbegrenzer 48 startet beim Schritt 102. Beim Schritt 104 empfängt der Unterstützungsbegrenzer 48 Signale von verschiedenen Sensoren. Beim Schritt 106 wird das Grundunterstützungsdrehmoment berechnet. Beim Schritt 108 wird festgestellt, ob die Blockierkupplung sich im Schlupfbereich S befindet.

Wenn die Feststellung beim Schritt 108 "NEIN" lautet, dann wird das Unterstützungsdrehmoment beim Schritt 110 auf das Grundunterstützungsdrehmoment festgesetzt.

Wenn die Feststellung beim Schritt 108 "JA" lautet, wird das Unterstützungsdrehmoment auf Null gesetzt, um den Motorgenerator 4 beim Schritt 112 nicht zu unterstützen.

Nach den Schritten 110 und 112 kehrt das Programm beim Schritt 114 zurück.

Bei dem Hybridfahrzeug mit dem Verbrennungsmotor 2 und dem Unterstützungsmotor 4 an der Eingangsseite der mit dem Fluiddrehmomentwandler 18 ausgestatteten automatischen Übertragung 6, wird als Ergebnis die Unterstützung des Motorgenerators 4 in dem Schlupfbereich, in welchem der Blockiermechanismus 44 des Drehmomentwandlers 18 rutscht, eingeschränkt. Dies verringert die Menge der Unterstützung des Motorgenerators 4 und verbessert folglich die Lebensdauer des Blockiermechanismus 44. Zusätzlich ist es nicht nötig, die Schlupfmenge und den Schlupfbereich zu verringern. Das Ergebnis ist, dass das Rutschen der Blockierung 44 und die Unterstützung des Motorgenerators 4 miteinander vereinbar sind.

Der Unterstützungsbegrenzer 48 hindert den Motorgenerator 4 an der Unterstützung, wodurch die Lebensdauer des Blockiermechanismus 44 verbessert wird.

Außerdem basiert die Menge, mit welcher der Unterstützungsbegrenzer 48 die Unterstützung des Motorgenerators 4 erlaubt, auf dem Verbrennungsmotordrehmoment, so dass eine genaue Unterstützungssteuerung erreichbar ist.

Im übrigen ist bei dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Drehmomentunterstützung im Schlupfbereich begrenzt. Um das gleiche Ergebnis zu erzielen, ist es lediglich notwendig, das System derart zu konfigurieren, dass das Übertragungseingangsdrehmoment nicht die Lebensdauer des Blockiermechanismus beeinflusst. Zum Beispiel kann der Maximalwert des Unterstützungsdrehmomentes basierend auf dem anhand der Einlassluftmenge berechneten Verbrennungsmotordrehmoment berechnet werden, und das Unterstützungsdrehmoment wird auf diesen berechneten Maximalwert festgesetzt.

Wie es folglich beschrieben wurde, umfasst die Steuerung für das Hybridfahrzeug die Schlupfsteuerung, um den Blockiermechanismus dahingehend zu steuern, in einem eingestellten Antriebsbereich zu rutschen, und den Unterstützungsbegrenzer, um die Unterstützung des Motorgenerators in dem Bereich einzuschränken, in dem ein Schlupf stattfindet. Dies verringert die Unterstützung des Motorgenerators und verbessert folglich die Lebensdauer des Blockiermechanismus. Zusätzlich ist es nicht notwendig, die Schlupfmenge und den Schlupfbereich zu verringern, wodurch der Treibstoffverbrauch gesenkt wird. Das Ergebnis ist, dass das Rutschen der Blockierung und die Unterstützung des Motorgenerators miteinander vereinbar sind.

Auch wenn eine besondere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung im Detail zu Veranschaulichungszwecken offenbart wurde, wird man anerkennen, dass Variationen oder Veränderungen der offenbarten Vorrichtung, umfassend die Umordnung von Bestandteilen, innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung liegen.


Anspruch[de]
  1. Steuerung für ein Hybridfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor, einem elektrischen Motorgenerator, um den Verbrennungsmotor zu unterstützen und anzutreiben, und einer mit einem Drehmomentwandler ausgestatteten automatischen Übertragung, wobei die Steuerung eine Schlupfsteuerung zum Rutschen des Blockiermechanismus in einem festgelegten Antriebsbereich und einen Unterstützungsbegrenzer zur Einschränkung der Unterstützung des Motorgenerators in dem Bereich, in welchem ein Schlupf stattfindet, umfasst.
  2. Steuerung für das Hybridfahrzeug nach Anspruch 1, wobei der Unterstützungsbegrenzer den Motorgenerator dahingehend steuert, den Verbrennungsmotor nicht zu unterstützen.
  3. Steuerung für das Hybridfahrzeug nach Anspruch 1, wobei die durch den Unterstützungsbegrenzer begrenzte Unterstützungsmenge auf dem Verbrennungsmotordrehmoment basiert.
Es folgen 3 Blatt Zeichnungen






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