DE102005021250B4

DE102005021250B4 - Verfahren für den Unterspannungsschutz während des Motoranlassens

Info

Publication number: DE102005021250B4
Application number: DE102005021250A
Authority: DE
Inventors: William R. Milford Cawthorne; Larry T. Brighton Nitz
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 2004-05-14
Filing date: 2005-05-09
Publication date: 2007-06-14
Anticipated expiration: 2025-05-10
Also published as: DE102005021250A1; CN100383688C; US7277781B2; CN1696850A; US20050256617A1

Abstract

Verfahren (100) zum Steuern des Anlassens eines Motors (21) eines Fahrzeug-Antriebsstrangsystems (1) mit einem aufladbaren Energiespeichersystem (17), das geeignet ist, an eine elektrische Maschine (19) zum Anlassen des Motors (21) elektrische Energie zu liefern, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
Auslösen eines Motoranlasszustands (110) aus einem Motorabschaltzustand (120) heraus;
Steuern des Verlassens des Motoranlasszustands (110) als Funktion einer Ausgangsspannung des Energiespeichersystems (17) für die elektrische Maschine (19) während des Anlasszustands, wobei der Anlasszustand verlassen wird und das System vom Motoranlasszustand in den Motorabschaltzustand (120) übergeht, wenn die Ausgangsspannung für eine vorgegebene Anlasszeit kleiner als ein Anlass-Unterspannungsschwellenwert ist;
gekennzeichnet durch die Schritte:
Inkrementieren (130) eines Zählers (135) bei jedem solchen Verlassen (125) des Motoranlasszustands (110), um einen Motoranlass-Zählwert zu bilden; und
Wiederholen der vorhergehenden Schritte, wenn der Motoranlass-Zählwert einen Motoranlass-Zählgrenzwert nicht übersteigt,
wobei der Anlass-Unterspannungsschwellenwert eine Funktion der Anzahl solcher Ausstiege aus dem Motoranlasszustand...

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein derartiges Verfahren ist in der DE 103 35 308 A1 offenbart. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf einen Unterspannungsschutz für ein Energiespeichersystem eines Antriebsstrangs eines Hybrid-Elektrofahrzeugs während des Motoranlassens.

Antriebsstrangsysteme von Hybrid-Elektrofahrzeugen verwenden häufig ein Hochspannungs-Energiespeichersystem wie etwa eine Batteriegruppe, um elektrische Energie an einen Elektro-Antriebsmotor zu liefern und das erforderliche Abtriebsmoment für das Anlassen der Brennkraftmaschine zu erzeugen. Unter fast allen Bedingungen besitzt die Batteriegruppe eine angemessene Batterieleistung- und -kapazität zum Anlassen und Starten der Brennkraftmaschine.

Jedoch kann unter bestimmten Umständen die Kapazität der Batterie für das Starten des Motors nicht ausreichend sein. Beispielsweise können bei extrem kalter Umgebungstemperatur der Zustand des Kraftstoffs und seine Eignung, an den Motor geliefert zu werden, hohe Reibungsverluste und andere Faktoren das Starten der Brennkraftmaschine erschweren. Unter solchen Bedingungen kann zum Anlassen des Motors eine höhere Batterieleistung erforderlich sein. Außerdem können Kraftstoffknappheit oder andere Faktoren entweder innerhalb oder außerhalb des Antriebsstrangsystems es schwierig oder unmöglich machen, den Motor zu starten und dadurch zum Verbrauch von übermäßigen Mengen an Batterieleistung zum Anlassen des Motors führen.

Wiederholte Anlassversuche infolge einer kalten Umgebung, einer Kraftstoffknappheit oder anderer Faktoren können zur Erschöpfung und eventuellen Verschlechterung des Hochspannungs-Energiespeichersystems führen. Der hauptsächliche, ursprüngliche Faktor, der mit der Batterieverschlechterung unter Entladebedingungen verbunden ist, ist eine extrem niedrige Batteriespannung.

Typische Batterie-Unterspannungsschutz-Algorithmen richten einen Unterspannungsschwellenwert oder -grenzwert ein. Wenn die wirkliche Systemausgangsspannung unter den Schwellenwert fällt, wird eine weitere Entladung gesperrt, um das Batteriesystem zu schützen. Wiederholte Versuche wie etwa jene, die durch Anlassen eines Motors, der nicht startet, herbeigeführt werden, können dazu führen, dass die Batteriespannung ihren Unterspannungsschwellenwert erreicht, worauf das System keine weitere Entladung der Batterie zulässt und kein weiteres Anlassen des Motors möglich ist. Dies kann zu einem nicht betriebsbereiten Fahrzeug führen, ohne dass der Bedienungsperson eine Warnung, dass künftige Startversuche gesperrt sind, geliefert würde.

Aus der DE 103 27 263 A1 ist ferner ein Verfahren zum Deaktivieren eines Anlasser/Lichtmaschinensystems bekannt, wobei die Deaktivierung bei Überschreitung einer vorbestimmten Drehzahl und/oder einer zulässigen Anzahl von Anlassversuchen erfolgt.

Die DE 43 40 350 C2 offenbart eine Schaltungsanordnung für ein Kraftfahrzeug, bei der einer Batterie ein Kondensator parallel geschaltet wird, wenn die Spannung innerhalb eines Zeitfensters unter einen vorbestimmten Wert absinkt.

Daher ist es die Aufgabe der Erfindung, die Verfahren der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass ein verbesserter Schutz gegen eine Erschöpfung der Batterieenergie gegeben ist.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1.

Das Verfahren gemäß der Erfindung bewirkt vorteilhaft einen Schutz für das Hochspannungs-Batteriesystem eines HEV-Antriebsstrangsystems in Motoranlasssituationen, wenn der Motor nicht startet. In einer bevorzugten Ausführungsform liefert dieses Verfahren der Bedienungsperson eine Angabe darüber, dass es ein Problem mit dem Motorstarten gibt und die verbleibende Batterieenergie vor der vollständigen Erschöpfung der verfügbaren Batterieenergie steht oder die Einschränkung künftiger Anlassversuche besteht. Dieses Verfahren bewahrt eine kleiner werdende Menge an Reserveenergie in der Batteriegruppe, die nachträgliche Startversuche ermöglicht, wenn die Ursache dafür, dass der Motor nicht startet, bestimmt und behoben ist.

Dies bietet den Vorteil, das Hochspannungs-Batteriesystem vor einer Beschädigung zu schützen und die Lebensdauer der Batteriegruppe eventuell zu verlängern.

Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft anhand der Zeichnungen beschrieben; in diesen zeigen:
1 einen Blockschaltplan eines Dual-Motor-Hybridfahrzeug- Antriebsstrangs, der für die Ausführung der vorliegenden Erfindung geeignet ist;
2 ein Zustandsübergangsdiagramm, das das Verfahren der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
3 ein Diagramm, das den Anlass-Unterspannungsschwellenwert der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
4 ein Diagramm einer Spannungsverschiebung; und
5 ein Diagramm der auf den Anlass-Unterspannungsschwellenwert von 3 angewendeten Spannungsverschiebung von 4.
Zunächst ist in 1 ein Blockschaltplan eines beispielhaften Dual-Motor-Antriebsstrangsystems 1 mit elektrisch veränderlicher Kraftübertragung eines Hybrid-Elektrofahrzeugs, auf den die vorliegende Erfindung anwendbar ist, gezeigt. Das Antriebsstrangsystem 1 umfasst einen Dieselmotor mit Kompressionszündung, eine Fahrzeugkraftübertragung und ein Paar elektrischer Maschinen (hier auch als Elektromotoren oder Motoren bezeichnet). Die (mit A und B gekennzeichneten) Elektromotoren, die Kraftübertragung und der Motor sind beispielsweise durch ein Kupplungsmittel (K), das einen oder mehrere Planetenradsätze und selektive Kupplungspfade, die in Übereinstimmung mit dem Einrücken und Ausrücken verschiedener Drehmomentübertragungsvorrichtungen, z. B. Kupplungen, gebildet werden, umfasst, wirksam miteinander gekoppelt. Der Motor ist mit dem Kupplungsmittel an einem mechanischen Eingang von diesem gekoppelt (11). Die Kraftübertragung ist mit dem Kupplungsmittel an einem mechanischen Ausgang von diesem gekoppelt (13). Die Elektromotoren sind mit dem Kupplungsmittel an verschiedenen Drehelementen der Planetenradsätze gekoppelt (15). Unter Vernachlässigung der Energieverluste ist die zwischen dem Motor, der Kraftübertragung und den Elektromotoren fließende Energie im Gleichgewicht. Außerdem ist die Energie an der Kraftübertragung gleich der Summe der Energien an dem Motor und den Elektromotoren. Die Motor-, Kraftübertragungs- und Elektromotordrehmomente folgen denselben Beziehungen und sind durch die verschiedenen Radsätze, Kraftübertragungskomponenten und die Beziehungen zwischen diesen, die sich durch Kupplungsrandbedingungen darstellen lassen, bekannt. Drehzahlbeziehungen zwischen Motor, Kraftübertragung und Elektromotor sind durch die verschiedenen Radsätze, Kraftübertragungskomponenten und die Beziehungen zwischen diesen, die sich durch Kupplungsrandbedingungen darstellen lassen, ebenfalls bekannt. Die Fahrzeugkraftübertragung kann gemeinsame Kraftübertragungskomponenten wie etwa Differential-Zahnradsätze, Gelenkwellen, Kreuzgelenke, Achsantriebs-Zahnradsätze, Räder und Reifen umfassen. Die elektrische Maschine empfängt elektrische Energie von einem Energiespeichersystem (ESS) in Form von einer oder mehreren Batterien in einem Batteriegruppenmodul oder irgendeinem Energiespeichermittel, das für einen bidirektionalen Fluss von elektrischer Energie geeignet ist, und liefert elektrische Energie an das Energiespeichersystem. Die Motor-, Kraftübertragungs- und Elektromotordrehmomente können in beiden Richtungen auftreten. Das heißt, dass alle in der Lage sind, Drehmomentbeträge in zwei Richtungen an den Antriebsstrang zu liefern. Eine beispielhafte elektrisch veränderliche Kraftübertragung, die einen Dieselmotor, ein Paar elektrischer Maschinen und ein Paar selektiv gekoppelter Planeten-Zahnradsätze umfasst und für die Anwendung der vorliegenden Steuerung bevorzugt wird, ist in dem gemeinsam übertragenen US-Patent Nr. 5,931,757, dessen Inhalte hier durch Verweis aufgenommen sind, offenbart. Obwohl die Erfindung hier mit Bezugnahme auf das beispielhafte HEV EVT-Antriebsstrangsystem 1 gezeigt ist, wird davon ausgegangen, dass sie allgemein auf viele HEV-Antriebsstrangkonfigurationen einschließlich jener, die nur eine elektrische Maschine zum Anlassen des Motors enthalten, sowie jener, die mehr als zwei elektrische Maschinen, die getrennt oder in verschiedenen Kopplungskombinationen zum Anlassen des Motors verwendet werden können, enthalten, anwendbar sind.
Das beispielhafte Antriebsstrangsystem 1 von 1 umfasst außerdem eine mikroprozessorgesteuerte Systemsteuereinrichtung 43, die mit dem Motor über ein herkömmliches mikroprozessorgesteuertes Motorsteuermodul (ECM) 23 kommuniziert. Das ECM 23 kommuniziert mit der Systemsteuereinrichtung 43 vorzugsweise über einen Steuereinrichtungsbereichsnetz-(CAN)-Bus. Die Motorsteuereinrichtung ist ihrerseits in der Lage, mit verschiedenen (nicht getrennt gezeigten) Motoraktoren und -sensoren, die bei ihrer Steuerung verwendet werden, zu kommunizieren. Beispielsweise werden Kraftstoffeinspritzvorrichtungen, Auspuffbremse- oder Motorbremseaktoren und Umdrehungssensoren über diskrete Signalleitungen an der Motorsteuereinrichtung gesteuert oder überwacht. Unter den vom ECM 23 ausgeübten Motorsteuerfunktionen gibt es eine Motorstartfunktion, die herkömmliche Motorkraftstoffzufuhrroutinen zur Versorgung der Motorzylinder mit einer abgeteilten Kraftstoffmenge während der durch eine elektrische Maschine erzwungenen Drehung des Motors umfasst. Die Systemsteuereinrichtung 43 empfängt Eingaben, die für Anforderungen der Bedienungsperson einschließlich des Gasgebens, des Bremsens und des Motoranlassens kennzeichnend sind. Die Systemsteuereinrichtung 43 kommuniziert mit verschiedenen, bei ihrer Steuerung verwendeten Kupplungsmittelaktoren und -sensoren. Beispielsweise werden Ausgangsumdrehungssensoren, Magnetsteuerventile zum Steuern des hydrostatischen Drucks von Vorrichtungen zur Drehmomentübertragung und deren Einrück-/Ausrückzustände sowie Schalter oder Aufnehmer für den Hydraulikflüssigkeitsdruck über diskrete Signalleitungen gesteuert oder überwacht. Die Systemsteuereinrichtung 43 kommuniziert in ähnlicher Weise mit einer mikroprozessorgesteuerten Batteriegruppensteuereinrichtung und einer mikroprozessorgesteuerten Leistungselektroniksteuereinrichtung (nicht getrennt gezeigt), die kollektiv als ESS-Steuereinrichtungen bezeichnet werden. Diese ESS-Steuereinrichtungen kommunizieren mit der Systemsteuereinrichtung 43 vorzugsweise über einen CAN-Bus. Die ESS-Steuereinrichtungen sind ihrerseits in der Lage, verschiedenartige Erfassungs-, Diagnose- und Steuerfunktionen, die mit der Batteriegruppe und dem Motor zusammenhängen, auszuüben. Beispielsweise werden Strom- und Spannungssensoren, Temperatursensoren, eine Mehrphasen-Wechselrichterelektronik und Motorumdrehungssensoren durch die ESS-Steuereinrichtungen gesteuert oder überwacht. In den von den ESS-Steuereinrichtungen ausgeübten Funktionen ist die Motoranlassfunktion enthalten, die eine einseitige Steuerung der Motorumdrehungsgeschwindigkeit umfasst, die auf ein Anlassgeschwindigkeitssignal reagiert, das mit wenigstens einer elektrischen Maschine das Hochdrehen des Motors auf die in dem Anlassgeschwindigkeitssignal enthaltene Anlassgeschwindigkeit bewirkt und verhindert, dass die Motordrehzahl unter die Anlassdrehzahl abfällt, jedoch über das Verbrennungsdrehmoment des Motors zulässt, dass die Motordrehzahl von der Anlassdrehzahl abweicht.
Die vorliegende Erfindung erfordert, dass wenigstens eine elektrische Maschine wirksam mit dem Motor gekoppelt ist, damit der Motor dadurch aus einem Nulldrehzahlzustand hochgedreht werden kann. Der Elektromotor kann direkt mit der Motorausgangswelle gekoppelt sein oder mit dieser über verschiedenartige Zahnradsätze (einschließlich eines Reduziergetriebes) oder wahlweise einrückbare Mittel wie etwa eine Startkupplung, eine Bereichskupplung oder eine Achsgetriebeanordnung wie etwa ein Anlassritzel und ein Motorschwungrad, die miteinander in Zahneingriff sind, gekoppelt sein.
Unter dem Begriff "Anlassen", wie er hier verwendet wird, wird verstanden, dass er die erzwungen Drehung des Motors wie etwa durch eine elektrische Maschine und die Versorgung des Motors mit Kraftstoff zur Verbrennungsdrehmomenterzeugung einschließt. Der Begriff "Motoranlasszustand", wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf einen Motorzustand, in dem das Motoranlassen durch Aufbringen eines Abtriebsmoments, das durch die elektrische Maschine erzeugt wird, erfolgt. Der Motoranlasszustand schließt auch ein Verfahren ein, das eine Folge oder Reihe von Schritten, Bedingungen, Programmen oder Routinen umfasst und in dem verschiedene auf das Anlassen bezogene Diagnose-, Steuer- und Befehlsfunktionen, die sich auf die Anlassgeschwindigkeit, die Anlasszeit, die Ausgangsspannung des Energiespeichersystems, die Temperatur, die Kraftstoffzufuhr und andere Faktoren beziehen, durch verschiedene Kombinationen der Systemsteuereinrichtung ausgeführt werden. Der Begriff "Motorabschaltzustand", wie er hier verwendet wird, ist allgemein durch einen Zustand gekennzeichnet, in dem die Motordrehzahl null ist und der Motor nicht mit Kraftstoff versorgt wird, und kann ebenfalls eine Folge oder Reihe von Schritten, Bedingungen oder Routinen umfassen, wodurch der Motor diesen Zustand erreicht oder aufrechterhält. Der Begriff "Motoreinschaltzustand", wie er hier verwendet wird, bezieht sich allgemein auf einen Zustand, in dem, im Allgemeinen als Reaktion auf die Versorgung des Motors mit Kraftstoff und das Anlassen des Motors, eine ununterbrochene Motordrehmomenterzeugung erreicht ist. Der Motoreinschaltzustand schließt auch ein Verfahren ein, das eine Folge oder Reihe von Schritten, Bedingungen, Programmen oder Routinen umfasst und in dem verschiedene betriebsbezogene Diagnose-, Steuer- und Befehlsfunktionen, die sich auf die Motordrehzahl, die Kraftstoffzufuhr andere Faktoren beziehen, durch verschiedene Kombinationen der Systemsteuereinrichtung, des EMC oder anderer Steuereinrichtungen ausgeführt werden.
Mit Bezug auf 2 wird die vorliegende Erfindung allgemein im Hinblick auf die oben beschriebenen Motorzustände und deren Übergänge beschrieben. Die Motorzustände sind durch kreisförmige Blöcke wiedergegeben, während ihre Übergänge durch Pfeile wiedergegeben sind. Die vorliegende Erfindung ist ein Verfahren 100 zum Steuern des Anlassens eines Motors eines Fahrzeug-Antriebsstrangsystems 1 mit einem aufladbaren Energiespeichersystem 17, das in der Lage ist, elektrische Energie an eine elektrische Maschine 19 zum Anlassen des Motors 21 zu liefern und die folgenden Schritte umfasst: Auslösen eines Motoranlasszustands 110 aus einem Motorabschaltzustand 120 heraus, wie es durch den Übergang 115 angegeben ist; Steuern eines Verlassens 125 des Motoranlasszustands 110 als Funktion einer Ausgangsspannung des Energiespeichersystems für die elektrische Maschine 19 während des Anlasszustands 110, wobei dann, wenn die Ausgangsspannung für eine vorgegebene Anlasszeit kleiner als ein Anlass-Unterspannungsschwellenwert ist, der Anlasszustand 110 verlassen wird und das System vom Motoranlasszustand 110 in den Motorabschaltzustand 120 übergeht; Inkrementieren 130 eines Zählers 135 bei jedem solchen Verlassen 125 des Motoranlasszustands 110, um einen Motoranlass-Zählwert zu bilden; und dann, wenn der Motoranlass-Zählwert einen Motoranlass-Zählgrenzwert nicht übersteigt, Wiederholen der vorhergehenden Schritte. Es wird geglaubt, dass das Verfahren 100 entweder durch Hardware wie beispielsweise mit Hilfe von verschiedenen Formen festverdrahteter Verknüpfungselemente oder durch Software oder durch verschiedene Kombinationen davon ausgeführt werden kann. Jedoch umfasst das Verfahren 100 vorzugsweise einen Computer-Steueralgorithmus, der als Computer-Code in einem oder mehreren in dem Fahrzeug befindlichen Computern, wie sie sich etwa in der Systemsteuereinrichtung 43 finden lassen, ausgeführt werden kann. Die Schritte der Erfindung werden im Folgenden näher besprochen.
In 2 ist der Schritt des Auslösens eines Motoranlasszustands 110 aus dem Motorabschaltzustand 120 heraus durch den Übergang 115 gezeigt. Im Allgemeinen ist der Initiator eine Fahrzeugbedienungsperson und umfasst das Auslösen 115 die Betätigung eines Zündschlüssels, einer Drucktaste, eines Knopfs, eines Hebels oder eines anderen wohlbekannten Mittels zum Betätigen eines Schalters. Die Schalterbetätigung liefert eine Signalanzeige an eine Steuereinrichtung wie etwa die Systemsteuereinrichtung 43, die in der Lage ist, das Signal zu verarbeiten und die notwendigen Steuertätigkeiten zum Auslösen 115 des Übergangs aus dem Motorabschaltzustand 120 heraus vorzunehmen. Dies kann die Initialisierung oder das Starten einer Softwareroutine oder eines Softwareprogramms umfassen.
Der Motor wird während des Anlasszustands 110 in Übereinstimmung mit einem Verfahren wie etwa dem oben beschriebenen angelassen. In Übereinstimmung mit diesem Verfahren werden mehrere Steuer-, Befehls- und Diagnoseroutinen ausgeführt, um zu bestimmen, ob das System im Motoranlasszustand fortfahren soll oder ob der Motorstartzustand erreicht ist oder ob der Motoranlasszustand zugunsten des Motorabschaltzustands verlassen werden soll. Es gibt im Allgemeinen mehrere Diagnoseroutinen, die zum Prüfen einer Anzahl von System- oder Zustandsparametern wie etwa der Dauer des Anlassereignisses, der Motordrehzahl und der Temperatur, die mit verschiedenen Elementen des Systems während des Anlassens verbunden sind, verwendet werden, um zu bestimmen, ob die Steu erbefehle zum Verlassen des Anlasszustands zugunsten des Motorabschaltzustands ausgeführt werden sollen. Eine solche Diagnose umfasst das Verfahren 100.
Wie in 2 gezeigt ist, umfasst das Verfahren 100 auch den Schritt, in dem ein Verlassen 125 des Motoranlasszustands 110 als Funktion einer Ausgangsspannung des Energiespeichersystems 17 für die elektrische Maschine 19 während des Motoranlasszustands 110 gesteuert wird und in dem dann, wenn die Ausgangsspannung für eine vorgegebene Anlasszeit kleiner als ein Anlass-Unterspannungsschwellenwert ist, der Anlasszustand 110 verlassen wird und das System vom Motoranlasszustand 110 in den Motorabschaltzustand 120 übergeht. Die Ausgangsspannung des Energiespeichersystems wird während des Motoranlasszustands vorzugsweise ununterbrochen durch eine oder mehrere Steuereinrichtungen wie etwa die Systemsteuereinrichtung 43 überwacht, um die Ausgangsspannung für die elektrische Maschine zu gewährleisten. Die Ausgangsspannung des Energiespeichersystems wird mit einem Anlass-Unterspannungsschwellenwert, der in einer Nachschlagtabelle, wie sie in 3 gezeigt ist, gespeichert sein kann, verglichen. Diese Anlass-Unterspannungsdiagnose ist so beschaffen, dass sie das System aus dem Anlasszustand heraus zwingt, wenn die Ausgangsspannung des ESS während des Motoranlasszustands 110 unter den vorgegebenen Anlass-Unterspannungsschwellenwert fällt, um die Batterie vor einer übermäßigen Unterspannung zu schützen.
Ein Mittel zum Vergleichen der Ausgangsspannung des ESS mit dem Anlass-Unterspannungsschwellenwert, um zu bestimmen, ob die Ausgangsspannung für eine vorgegebene Anlasszeit kleiner als der Anlass-Unterspannungsschwellenwert ist, besteht in der Verwendung einer gewichteten Entprelllogik (weighted debouncer logic). Dieses Mittel wird verwendet, damit das System für längere Zeit das Anlassen versuchen kann, wenn die Spannung nicht allzu niedrig ist, jedoch gezwungen ist, den Motoranlasszustand sehr viel schneller zu verlassen, wenn die Spannung niedriger ist.
Mit Bezug auf die 3–5 lässt sich die Wirkungsweise des Entprellers durch Berücksichtigung der im Folgenden beschriebenen logischen Aussagen beschreiben:
wenn Signal > Pass Value, dann lösche den Zähler und übermittle eine Fehlermeldung;
wenn Signal < Zero Thresh, dann inkrementiere den Zähler nicht;
wenn Zero_Thresh < Signal < Low_Thresh, dann inkrementiere den Zähler um Low_Count (z. B. 2 Zählungen);
wenn Low_Thresh < Signal < Hi_Thresh, dann inkrementiere den Zähler um Med_Count (z. B. 10 Zählungen);
wenn Signal > Hi Thresh, dann inkrementiere den Zähler um Hi_Count (z. B. 50 Zählungen); und
Fehlschlagfehler, wenn Zähler > Fail_Count (z. B. 100),
wobei das Zählinkrement des Zählers pro Steuerschleife (z. B. 100-ms-Steuerschleife) mit der Anlass-Unterspannungsdiagnose verbunden ist. Daher beträgt die vorgegebene Anlasszeit, wenn die Ausgangsspannung innerhalb eines ersten (d. h. durch die Zero_Thresh- und Low_Thresh-Grenzwerte definierten) Bereichs liegt, fünf Sekunden (d. h. 100 Schleifen pro Fehlschlag-Zählung/2 Zählungen pro Schleife = 50 Schleifen/Fehlschlag × 100 ms/Schleife = 5 s/Fehlschlag). Ähnlich beträgt die vorgegebene Anlasszeit dann, wenn die Ausgangsspannung innerhalb eines zweiten (d. h. durch Low_Thresh und Hi Thresh definierten) Bereichs liegt, unter Verwendung der angegebenen Beispielwerte 1 Sekunde, während die vorgegebene Anlasszeit dann, wenn die Ausgangsspannung innerhalb eines dritten (d. h. durch die Punkte kleiner als Hi Thresh definierten) Bereichs liegt, unter Verwendung der angegebenen Beispielwerte 0,2 Sekunden. Folglich kann der Fehlschlagfehler des gewichteten Entprellers verwendet werden, um ein Verlassen-Signal an die Steuereinrichtung zu liefern, damit der Motoranlasszustand verlassen wird, wenn die Ausgangsspannung für eine vorgegebene Anlasszeit kleiner als der Anlass-Unterspannungsschwellenwert ist. Ferner kann die vorgegebene Anlasszeit, wie durch dieses Beispiel angegeben worden ist, als Funktion der Größe der Differenz zwischen der Ausgangsspannung und dem Anlass-Unterspannungsschwellenwert bestimmt werden, wie in 3 gezeigt ist. Die Größe der Differenz kann durch mehrere Schwellenwerte oder Bereiche wie in dem oben beschriebenen und in 3 gezeigten Beispiel oder durch direktes Nehmen der Differenz zwischen der Ausgangsspannung und dem Schwellenwert definiert werden. Ferner nimmt die vorgegebene Anlasszeit ab, wenn die Größe der Differenz zunimmt.
Diese Diagnose nimmt außerdem einen Wert der in 4 gezeigten Anlass-Unterspannungsverschiebung 145 an. Diese Eingabe verschiebt den Anlass-Unterspannungsschwellenwert 147 sowie jegliche zusätzlichen Schwellenwerte oder Bereiche (d. h. Zero_Thresh, Low_Thresh, Hi_Thresh) in additiver Weise, um in bestimmten Zuständen verschiedene Fehlerspannungspegel zuzulassen, wie in 5 gezeigt ist. In diesem Fall wird die Verschiebung 145 anhand der Anzahl der Ausstiege aus dem Motoranlasszustand in den Motorabschaltzustand bestimmt, so dass der Wert der Anlass-Unterspannungsverschiebung 145 mit der Anzahl von Ausstiegen abnimmt. Die abnehmende Verschiebung senkt den Anlass-Unterspannungsschwellenwert 147 mit den nachfolgenden Ausstiegen aus dem Motoranlasszustand in den Motorabschaltzustand, wodurch ermöglicht wird, dass mit jedem Durchlaufen des Motoranlasszustands beim Anlassen des Fahrzeugs ein größerer Teil der Reservebatterieenergie verwendet wird. Die Anwendung der Verschiebung 145 auf den Schwellenwert 147 ist in 5 gezeigt. Folglich ist der Anlass-Unterspannungsschwellenwert 147 durch die Verwendung der Verschiebung 145 eine Funktion der Anzahl von Ausstiegen aus dem Motoranlasszustand in den Motorabschaltzustand infolge der Diagnose und vorzugsweise eine allgemein abnehmende Funktion.
Das Verfahren 100 umfasst außerdem einen Schritt des Inkrementierens 130 eines Zählers 135 bei jedem solchen Verlassen 125 des Motoranlasszustands 110, um einen Motoranlass-Zählwert zu bilden. Der Schritt des Inkrementierens 130 eines Zählers 135 sollte weitgehend so ausgelegt werden, dass er jede Art und Weise des Implementierens eines Mittels zum Erlangen eines Zählwerts der Übergänge zwischen Zuständen einschließt, die herkömmliche Techniken zum Inkrementieren und Dekrementieren eines Zählers 135 zum Erlangen eines Zählwerts für solche Übergänge umfasst.
Das Verfahren 100 umfasst außerdem einen Schleifenmechanismus der Art, dass dann, wenn der Motoranlass-Zählwert einen Motoranlass-Zählgrenzwert nicht übersteigt, das Verfahren 100 einen Schritt des Widerholens der vorhergehenden Schritte des Verfahrens umfasst. Der Motoranlass-Zählgrenzwert ist die maximale Anzahl zugelassener Ausstiege 125 aus dem Motoranlasszustand in den Motorabschaltzustand infolge der Diagnose.
Das Verfahren 100 kann außerdem als Reaktion auf Fälle extremer Unterspannung, insbesondere dann, wenn die Unterspannungsdiagnose wie hier beschrieben ausgeführt worden ist und der Motoranlass-Zählgrenzwert überschritten worden ist (d. h. die maximale Anzahl von Versuchen, den Motor zu starten, verbraucht worden ist), ein zusätzliches Schutzniveau umfassen, wobei das Verfahren 100 dann, wenn der Motoranlass-Zählwert den Motoranlass-Zählgrenzwert übersteigt, das Setzen eines Zählgrenzwerts oder Sperrfehlers in dem System umfasst, der ein nachträgliches Auslösen des Motoranlasszustands nicht zulässt, bis die Fehlermeldung gelöscht ist. Eine solche Fehlermeldung kann verwendet werden, um eine weitere Nutzung des Energiespeichersystems und eine eventuelle Beschädigung der Batteriegruppe infolge von Zuständen extremer Unterspannung auszuschließen. 2 betreffend führt das System dann, wenn ein Versuch unternommen wird, den Übergang 115 vom Motorabschaltzustand in den Motoranlasszustand durch Drücken des Startknopfes auszulösen, während der Fehler auftritt, die durch den Übergang 155 wiedergegebene Aktion aus, bei der kein Zustandswechsel erfolgt. In einer Ausführungsform kann die Fehlermeldung so gesetzt sein, dass sie nur durch erfahrenes Wartungspersonal mittels eines zum Löschen der Fehlermeldung geeigneten Wartungswerkzeugs gelöscht werden kann. Sobald die maximale Anzahl von Ausstiegen aus dem Motorstartzustand in den Motorabschaltzustand überschritten worden ist, muss das Wartungswerkzeug verwendet werden, um die Fehlermeldung zurückzusetzen und das Anlassen wieder freizugeben. Dem Wartungstechniker wird ein Startversuch und eine zusätzliche Ausführung des Verfahrens 100 geboten. Falls das Fahrzeug nicht in den Motoreinschaltzustand 150 übergeht und das Motorstarten nicht eintritt, verlässt das System gemäß der Anlass-Unterspannungsdiagnose den Motoranlasszustand und wechselt in den Motorabschaltzustand, tritt wiederum der Sperrfehler auf, weil die maximale Anzahl von Ausstiegen überschritten worden ist, und muss die Fehlermeldung wiederum über das Wartungswerkzeug für anschließende Startversuche zurückgesetzt werden. Die Anlass-Unterspannungsdiagnose bleibt, wie beschrieben worden ist, aktiv, jedoch um die Batterien vor einer vollständigen Entladung zu schützen.
Falls der Motoreinschaltzustand 150, der durch den Übergang 160 gezeigt ist, erreicht ist, wird im Allgemeinen bevorzugt, einen Schritt des Rücksetzens 165 des Zählers 135 aufzunehmen, da das Energiespeichersystem aller Wahrscheinlichkeit nach genügend aufgeladen ist, um während dieses Zustands jeglichen Problemen bezüglich der Batterieunterspannung zu begegnen. Das Rücksetzen 165 kann unmittelbar nach dem Erreichen des Motoreinschaltzustands 150 erfolgen oder auch verschiedenen Verifizierungstests, Verzögerungen, Diagnoseroutinen oder anderen Mitteln unterworfen sein, die sicherstellen, dass der Motoreinschaltzustand vor dem Rücksetzen 165 des Zählers 135 erfolgreich erreicht worden ist.
Zwischen verschiedenen Motorzuständen, insbesondere zwischen dem Motoranlasszustand 110 und dem Motorabschaltzustand 120, sind verschiedene weitere Übergänge wie etwa ein Übergang 175, der dadurch bedingt ist, dass die Motoranlasszeit einen Anlassgrenzwert überschritten hat, was in Übereinstimmung mit dem Verfahren in Verbindung mit dem Übergang 115 ausgeführt sein kann, möglich.
Das Verfahren kann außerdem einen Schritt des Vorsehens 160 einer Angabe des Zählwerts für das Beenden des Anlassens enthalten. Der Zählwert kann in Verbindung mit der Steuereinrichtung verwendet werden, um jegliche Art von Angaben des Zählwerts für das Beenden des Anlassens wie etwa Angaben, die von einer Bedienungsperson erfasst werden können, zu liefern, und kann jegliche Art von wohlbekannten Höranzeigen wie etwa eine Klingel, ein Horn oder eine andere Höranzeige, Sichtanzeigen wie etwa eine graphische Anzeige, ein Zählwerk oder andere wohlbekannte Sichtanzeigen sowie eine fühlbare Anzeige wie etwa das Vibrierenlassen der Startbetätigungsvorrichtung oder das Verändern seines Ansprechverhaltens umfassen.
Zusammengefasst betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Steuern des Anlassens eines Motors eines Fahrzeug-Antriebsstrangsystems mit einem aufladbaren Energiespeichersystem, das geeignet ist, einer elektrischen Maschine elektrische Energie zu liefern, wobei das System so beschaffen ist, dass es den Motoranlasszustand als Funktion einer Ausgangsspannung des Energiespeichersystems für die elektrische Maschine während des Anlasszustands beendet, falls die Ausgangsspannung für eine vorgegebene Anlasszeit kleiner als ein Anlass-Unterspannungsschwellenwert ist. Gemäß dem Verfahren ist der Anlass-Unterspannungsschwellenwert eine Funktion der Anzahl fehlgeschlagener Startversuche, die grundsätzlich als Funktion der Anzahl fehlgeschlagener Startversuche abnimmt. Die vorgegebene Anlasszeit ist eine Funktion einer Größe einer Differenz zwischen der Ausgangsspannung und dem Anlass-Unterspannungsschwellenwert.

Claims

Verfahren (100) zum Steuern des Anlassens eines Motors (21) eines Fahrzeug-Antriebsstrangsystems (1) mit einem aufladbaren Energiespeichersystem (17), das geeignet ist, an eine elektrische Maschine (19) zum Anlassen des Motors (21) elektrische Energie zu liefern, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Auslösen eines Motoranlasszustands (110) aus einem Motorabschaltzustand (120) heraus; Steuern des Verlassens des Motoranlasszustands (110) als Funktion einer Ausgangsspannung des Energiespeichersystems (17) für die elektrische Maschine (19) während des Anlasszustands, wobei der Anlasszustand verlassen wird und das System vom Motoranlasszustand in den Motorabschaltzustand (120) übergeht, wenn die Ausgangsspannung für eine vorgegebene Anlasszeit kleiner als ein Anlass-Unterspannungsschwellenwert ist; gekennzeichnet durch die Schritte: Inkrementieren (130) eines Zählers (135) bei jedem solchen Verlassen (125) des Motoranlasszustands (110), um einen Motoranlass-Zählwert zu bilden; und Wiederholen der vorhergehenden Schritte, wenn der Motoranlass-Zählwert einen Motoranlass-Zählgrenzwert nicht übersteigt, wobei der Anlass-Unterspannungsschwellenwert eine Funktion der Anzahl solcher Ausstiege aus dem Motoranlasszustand (110) in den Motorabschaltzustand (120) ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anlass-Unterspannungsschwellenwert als Funktion der Anzahl solcher Ausstiege abnimmt.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgegebene Anlasszeit eine Funktion der Größe einer Differenz zwischen der Ausgangsspannung und dem Anlass-Unterspannungsschwellenwert ist.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn die Größe der Differenz zunimmt, die vorgegebene Anlasszeit abnimmt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es umfasst: Rücksetzen (165) des Motoranlass-Zählwerts, wenn ein Motoreinschaltzustand (150) erfasst wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es umfasst: Setzen einer Fehlermeldung im System, die ein nachträgliches Auslösen des Motoranlasszustands (110) nicht zulässt, bis die Fehlermeldung gelöscht ist, wenn der Motoranlass-Zählwert den Motoranlass-Zählgrenzwert übersteigt.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass es umfasst: Löschen der Fehlermeldung und Wiederholen der vorhergehenden Schritte, wobei mit dem Auslösen des Motoranlasszustands (110) aus einem Motorabschaltzustand (120) heraus begonnen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es umfasst: Vorsehen (160) einer Angabe des Zählwerts für das Beenden des Anlassens.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Angabe aus einer Gruppe gewählt ist, die aus einer Höranzeige, einer Sichtanzeige und einer fühlbaren Anzeige besteht.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn der Motoranlass-Zählwert den Motoranlass-Zählgrenzwert übersteigt, eine Fehlermeldung gesetzt wird, die ein nachträgliches Auslösen des Motoranlasszustands (110) nicht zulässt, bis die Fehlermeldung gelöscht ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgegebene Anlasszeit in Bezug auf mehrere vorgegebene Spannungsbereiche, die unterhalb des Anlass-Unterspannungsschwellenwerts liegen, bestimmt wird, wobei jedem Spannungsbereich eine entsprechende vorgegebene Anlasszeit zugeordnet ist und wobei jene Spannungsbereiche, die näher beim Anlass-Unterspannungsschwellenwert liegen, vorgegebene Anlasszeiten besitzen, die länger als jene der Bereiche sind, die vom Spannungsschwellenwert weiter entfernt sind.