DE102009048786A1 - Method for early induction of additional start of combustion engine in vehicle, involves starting combustion engine by operation of electrical drive unit - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum frühzeitigen Einleiten eines Zustarts eines Verbrennungsmotors bei einem Fahrzeug mit Hybridantrieb mit wenigstens einer elektrischen Antriebseinheit und einem Verbrennungsmotor, wobei bei alleinigem Betrieb des elektrischen Antriebs der Verbrennungsmotor spätestens dann zugestartet wird, wenn das ermittelte angeforderte Sollantriebsmoment das maximal mögliche Antriebsmoment der elektrischen Antriebseinheit überschreitet. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass ein frühzeitiger Zustart des Verbrennungsmotors in Abhängigkeit von einer Zustandsänderung eines mit der Betriebsbremse korrelierenden Signals und/oder Bremsmoments und/oder eines Bremsdrucks und/oder einer Bremspedalstellung und/oder in Abhängigkeit von der Position und/oder der Positionsänderung desjenigen Fußes, der für die Betätigung eines Gaspedals und/oder Bremspedals im Kraftfahrzeug herangezogen wird, eingeleitet wird.The invention relates to a method for early initiation of a state of an internal combustion engine in a vehicle with hybrid drive with at least one electric drive unit and an internal combustion engine, wherein at the sole operation of the electric drive, the engine is started at the latest when the determined requested target drive torque is the maximum possible Drive torque of the electric drive unit exceeds. The invention is characterized in that an early start of the internal combustion engine in response to a change in state correlated with the service brake signal and / or braking torque and / or a brake pressure and / or a brake pedal position and / or in dependence on the position and / or the Position change of that foot, which is used for the operation of an accelerator pedal and / or brake pedal in the motor vehicle, is initiated.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum frühzeitigen Einleiten eines Zustarts eines Verbrennungsmotors bei einem Fahrzeug mit Hybridantrieb nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie des Oberbegriffs nach Anspruch 4.The invention relates to a method for the early initiation of a start of an internal combustion engine in a vehicle with hybrid drive according to the preamble of claim 1, as well as the preamble of claim 4.
Derzeit sind bereits verschiedene Konzepte von Fahrzeugen mit Hybridantrieb zur Reduzierung von Emissionen und Kraftstoffverbrauch im Einsatz, bei denen der Hybridantrieb aus wenigstens einer elektrischen Antriebseinheit und einem Verbrennungsmotor besteht. In Abhängigkeit von aktuellen Betriebsbedingungen des Fahrzeugs wird dabei das ermittelte Sollantriebsmoment derart auf die beiden Antriebseinheiten aufgeteilt, dass das Fahrzeug in einem verbrauchsgünstigen und/oder emissionsgünstigen Betriebzustand betrieben werden kann.At present, there are already various concepts of vehicles with hybrid drive for reducing emissions and fuel consumption in use, in which the hybrid drive consists of at least one electric drive unit and an internal combustion engine. Depending on current operating conditions of the vehicle, the determined target drive torque is thereby distributed to the two drive units such that the vehicle can be operated in a low-consumption and / or low-emission operating state.
Da die elektrische Antriebseinheit bei herkömmlicher Ansteuerung wesentliche schneller angeforderte Laständerungen umsetzen kann als ein Verbrennungsmotor, sind bereits verschiedene Verfahren zum Erreichen einer ebenfalls schnellen Umsetzung von Verbrennungsmotoren-Momentanforderungen zum Erhöhen des Fahrkomforts bekannt. So offenbart die
Ein Zuschalten des Verbrennungsmotors bei alleinigem Betrieb der elektrischen Antriebseinheit erfolgt beim Stand der Technik in der Regel erst dann, wenn das Sollantriebsmoment der elektrischen Antriebseinheit bzw. das ermittelte Gesamt-Sollantriebsmoment (da nur die elektrische Antriebseinheit aktiv ist) das maximal mögliche zur Verfügung stehende Antriebsmoment der elektrischen Antriebseinheit übersteigt. Insbesondere kann es bei schneller Betätigung des Gaspedals dadurch zu deutlichen Responsenachteilen kommen, v. a. wenn der Fahrer dynamisch beschleunigen möchte.A connection of the internal combustion engine in the sole operation of the electric drive unit usually takes place in the prior art only when the desired drive torque of the electric drive unit or the determined total target drive torque (since only the electric drive unit is active) the maximum possible available drive torque exceeds the electric drive unit. In particular, this can lead to significant responsive disadvantages when the accelerator pedal is pressed quickly, v. a. if the driver wants to accelerate dynamically.
Aus der noch unveröffentlichten
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, bei dem bei alleinigem Betrieb der elektrischen Antriebseinheit und einem notwendigen Zustart des Verbrennungsmotors die unnötigen Responseverluste noch weiter reduziert werden können.The object of the invention is to provide a method in which the unnecessary response losses can be reduced even further when operating the electric drive unit and a necessary support of the internal combustion engine.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Patentanspruch 1 sowie ein Verfahren nach Patentanspruch 4 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.This object is achieved by a method according to claim 1 and a method according to claim 4. Advantageous developments emerge from the dependent claims.
Die Erfindung geht von einem bereits oben beschriebenen Verfahren zum Einleiten eines Zustarts eines Verbrennungsmotors bei einem Fahrzeug mit Hybridantrieb mit wenigstens einer elektrischen Antriebseinheit und einem Verbrennungsmotor aus, wobei bei alleinigem Betrieb des elektrischen Antriebs der Verbrennungsmotor spätestens dann zugestartet wird, wenn das ermittelte angeforderte Sollantriebsmoment das maximal mögliche Antriebsmoment der elektrischen Antriebseinheit übersteigt.The invention is based on a method already described above for initiating a start of an internal combustion engine in a vehicle with hybrid drive with at least one electric drive unit and an internal combustion engine, wherein at the sole operation of the electric drive, the internal combustion engine is started at the latest when the determined requested target drive torque exceeds the maximum possible drive torque of the electric drive unit.
Die Erfindung basiert auf dem Grundgedanken, dass ein dynamischer Beschleunigungsvorgang in Abhängigkeit vom Umsteigen des Fußes vom Bremspedal auf das Gaspedal bereits vor einer entsprechenden Betätigung des Gaspedals erkannt oder vermutet werden kann. Dafür ist lediglich eine Auswertung einer Zustandsänderung der Bremse oder einer Positionsänderung desjenigen Fußes, der zur Betätigung der Bremse und/oder des Gaspedals herangezogen wird, oder eine Auswertung der Position des entsprechenden Fußes erforderlich.The invention is based on the basic idea that a dynamic acceleration process in response to the change of the foot from the brake pedal to the accelerator pedal can be detected or suspected even before a corresponding operation of the accelerator pedal. This is only an evaluation of a change in state of the brake or a change in position of that foot, which is used to actuate the brake and / or the accelerator pedal, or an evaluation of the position of the corresponding foot required.
Gemäß einer ersten Alternative kann demnach erfindungsgemäß ein frühzeitiger Zustart des Verbrennungsmotors in Abhängigkeit von einer Zustandsänderung eines Bremsmoments und/oder eines Bremsdrucks und/oder einer Bremspedalstellung eingeleitet werden, d. h. es erfolgt eine frühzeitige Erkennung des Fahrerwunsches hinsichtlich seiner Leistungsanforderung durch Betrachtung des Bremspedals.According to a first alternative, according to the invention, therefore, an early start of the internal combustion engine can be initiated as a function of a change in state of a braking torque and / or a brake pressure and / or a brake pedal position, ie. H. there is an early detection of the driver's request regarding his performance requirement by viewing the brake pedal.
Da vor allem die Geschwindigkeit bzw. der Gradient beim Lösen des Bremspedals einen Aufschluss über den Fahrerwunsch bzw. die zukünftige Leistungsanforderung gibt, wird zum Einleiten eines frühzeitigen Zustarts des Verbrennungsmotors vorteilhafterweise ein ermittelter Bremsmomentgradient und/oder Bremsdruckgradient und/oder Bremspedalwinkelgradient beim Lösen der Bremse ausgewertet.Since, above all, the speed or the gradient when releasing the brake pedal provides information about the driver's request or the future power requirement, a determined brake torque gradient and / or brake pressure gradient and / or brake pedal angle gradient during brake release is advantageously evaluated for initiating an early start of the internal combustion engine ,
Die oben genannten Gradienten können entweder mittels geeigneter Sensoren oder durch Berechnung im entsprechenden Steuergerät (z. B. Bremssteuergerät) ermittelt werden und derart für die Einleitung eines frühzeitigen Zustarts des Verbrennungsmotors ausgewertet werden, dass ein frühzeitiger Zustart des Verbrennungsmotors eingeleitet wird, wenn der Bremsmomentgradient beim Lösen der Bremse einen vorgegebenen Bremsmomentgradient-Grenzwert erreicht oder überschreitet, und/oder wenn der Bremsdruckgradient beim Lösen der Bremse einen vorgegebenen Bremsdruckgradient-Grenzwert erreicht oder überschreitet, und/oder wenn der Bremspedalwinkelgradient beim Lösen der Bremse einen vorgegebenen Bremspedalwinkelgradient-Grenzwert erreicht oder überschreitet. Wird nun bspw. das Bremspedal schnell gelöst (d. h. der entsprechende Gradient ist größer als der Grenzwert), wird davon ausgegangen, dass der Fahrer möglichst schnell und mit großer Beschleunigung anfahren bzw. weiterfahren möchte. Um die hohe Leistungsanforderung erfüllen zu können, muss demnach der Verbrennungsmotor des Fahrzeugs bereits beim Erkennen des hohen Gradienten zugestartet werden. Wird das Bremspedal jedoch nur langsam gelöst, d. h. der ermittelte Gradient ist kleiner als der Grenzwert, kann davon ausgegangen werden, dass der Fahrer nur losrollen bzw. gemäßigt beschleunigen möchte. Ein Zustart des Verbrennungsmotors ist demnach nicht notwendig. The abovementioned gradients can be determined either by means of suitable sensors or by calculation in the corresponding control unit (eg brake control unit) and evaluated in such a way for initiating an early start of the internal combustion engine that an early start of the internal combustion engine is initiated when the brake torque gradient occurs Releasing the brake reaches or exceeds a predetermined brake torque gradient limit, and / or when the brake pressure gradient reaches or exceeds a predetermined brake pressure gradient limit when the brake is released, and / or when the brake pedal angle gradient reaches or exceeds a predetermined brake pedal angle gradient limit upon release of the brake. If, for example, the brake pedal is released quickly (ie the corresponding gradient is greater than the limit value), it is assumed that the driver wants to start or drive on as quickly as possible and with great acceleration. In order to meet the high power requirement, therefore, the internal combustion engine of the vehicle must be started already when detecting the high gradient. However, if the brake pedal is released only slowly, ie the determined gradient is smaller than the limit value, it can be assumed that the driver only wants to roll out or to accelerate moderately. A support of the internal combustion engine is therefore not necessary.
Die entsprechenden Grenzwerte können dabei als feste oder variable Werte, bspw. in Abhängigkeit von der aktuellen Leistungsanforderung und/oder dem Ladezustand der den elektrischen Antrieb versorgenden Energieeinheit vorgegeben werden. Weiterhin können die Grenzwerte in Abhängigkeit einer Fahrertyperkennung angepasst werden.The corresponding limit values can be specified as fixed or variable values, for example as a function of the current power requirement and / or the state of charge of the energy unit supplying the electric drive. Furthermore, the limits can be adjusted depending on a driver type detection.
Alternativ oder zusätzlich kann zum Erkennen des Fahrerwunsches hinsichtlich einer zukünftigen Leistungsanforderung bzw. hinsichtlich dem Einleiten eines dynamischen Beschleunigungsvorgangs auch die Position und/oder Positionsänderung desjenigen Fußes, mit dem die beiden Pedale zum Beschleunigen und Abbremsen betätigt werden, ausgewertet werden, d. h. ein frühzeitiger Zustart des Verbrennungsmotors kann in Abhängigkeit von der Position und/oder der Positionsänderung dieses Fußes eingeleitet werden. Die Position und/oder die Positionsänderung des Fußes kann dabei mittels eines geeigneten Sensors zur Überwachung des Fußraums des Kraftfahrtzeugs (bspw. einem Infrarot-Sensor) detektiert werden.Alternatively or additionally, the position and / or change in position of the foot with which the two pedals are actuated for acceleration and deceleration can also be evaluated for recognizing the driver's intention with regard to a future power requirement or with regard to initiating a dynamic acceleration process. H. An early start of the internal combustion engine can be initiated in dependence on the position and / or the position change of this foot. The position and / or the change in position of the foot can be detected by means of a suitable sensor for monitoring the footwell of the motor vehicle (eg an infrared sensor).
Vorteilhafterweise kann ein frühzeitiger Zustart des Verbrennungsmotors in Abhängigkeit von der Distanz des Fußes zum Bremspedal und/oder zum Gaspedal eingeleitet werden, insbesondere dann, wenn die Distanz des Fußes zum Gaspedal einen vorgegebenen Gaspedaldistanz-Grenzwert unterschreitet. Wird der Distanzgrenzwert unterschritten, kann daraus gefolgert werden, dass der Fahrer eine Leistungsanforderung hat. Wird von der elektrischen Antriebseinheit zu diesem Zeitpunkt bereits die maximale Leistung angefordert, kann der Verbrennungsmotor somit bereits vor der tatsächlichen (weiteren) Leistungsanforderung erhöht werden.Advantageously, an early start of the internal combustion engine in dependence on the distance of the foot to the brake pedal and / or the accelerator pedal can be initiated, in particular when the distance of the foot to the accelerator pedal falls below a predetermined gas pedal distance limit. If the distance limit value is undershot, it can be concluded that the driver has a power requirement. If the maximum power is already requested by the electric drive unit at this time, the internal combustion engine can thus be increased even before the actual (further) power requirement.
Alternativ oder zusätzlich kann auch die Positionsänderung des Fußes dahin gehend ausgewertet werden, dass ein frühzeitiger Zustart des Verbrennungsmotors in Abhängigkeit von einer detektiert Fußbewegungsrichtung und/oder einem Fußbewegungsgradient eingeleitet wird, insbesondere dann, wenn ein Verlassen des Bremspedals und eine Bewegung des Fußes in Richtung Gaspedal detektiert wird.Alternatively or additionally, the change in position of the foot can be evaluated in such a way that an early start of the internal combustion engine is initiated as a function of a detected foot movement direction and / or a Fußbewegungsungsgradient, in particular when leaving the brake pedal and a movement of the foot in the direction of the accelerator pedal is detected.
Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigt die einzige Figur ein Steuergerät in einem Kraftfahrzeug mit Hybridantrieb, welches durch eine geeignete Auswertung verschiedener Signale und Parameter den Zustart eines Verbrennungsmotors einleitet.The invention will now be explained in more detail with reference to an embodiment. The single FIGURE shows a control unit in a motor vehicle with hybrid drive, which initiates by means of a suitable evaluation of various signals and parameters the support of an internal combustion engine.
In der Figur ist ein Steuergerät SG dargestellt, welches unter anderem bei Vorliegen vorgegebener Bedingungen den Start bzw. Zustart der elektrischen Antriebseinheit eM und des Verbrennungsmotors VM (die beide zusammen den Hybridantrieb bilden) koordiniert. Dieses Steuergerät SG erhält als Eingangssignale das vom Fahrer über das Fahrpedal angeforderte Antriebsmoment MFw, das aufgrund Bremsbetätigung aktuelle Bremsmoment MBr vom Bremsensteuergerät BSG, sowie ein die Position bzw. die Positionsänderung des Fußes detektierendes Signal PosF eines entsprechenden Infrarot-Sensors S.In the figure, a control unit SG is shown, which among other things in the presence of predetermined conditions, the start or Zustart the electric drive unit eM and the internal combustion engine VM (both together form the hybrid drive) coordinates. This control unit SG receives as inputs the requested by the driver via the accelerator pedal drive torque MFw, the current brake torque MBr from the brake control unit BSG due to braking, and a position or the change in position of the foot detecting signal PosF of a corresponding infrared sensor S.
Das Steuergerät SG ist derart ausgestaltet, dass das Fahrzeug solange nur mit der elektrischen Antriebseinheit eM angetrieben wird, solange die zur Verfügung stehende Energie für den Antrieb ausreichend ist. Der Verbrennungsmotor VM wird prinzipiell erst dann zugestartet, wenn das ermittelte Soll-Antriebsmoment das maximal mögliche Antriebsmoment der elektrischen Antriebseinheit eM übersteigt.The control unit SG is designed such that the vehicle is only driven by the electric drive unit eM as long as the available energy for the drive is sufficient. In principle, the internal combustion engine VM is not started until the determined nominal drive torque exceeds the maximum possible drive torque of the electric drive unit eM.
Gemäß der Erfindung kann das Steuergerät SG aber auch einen frühzeitigen Zustart des Verbrennungsmotors VM einleiteten, d. h. der Verbrennungsmotor VM wird bereits zu einem Zeitpunkt zugestartet, bei dem das durch den Fahrer mittels Gaspedalbetätigung angeforderte Sollantriebsmoment das maximal mögliche Sollantriebsmoment noch nicht überschritten hat. So wird ein Zustart des Verbrennungsmotors VM bereits dann eingeleitet, wenn der aus dem Bremsmoment MBr ermittelte Bremsmomentgradient beim Lösen der Bremse einen vorgegebenen Bremsmomentgradient-Grenzwert überschreitet oder wenn mittels des Sensors S eine Fußbewegung PosF desjenigen Fußes, der für die Betätigung eines Gaspedals und/oder Bremspedals im Kraftfahrzeug herangezogen wird, vom Bremspedals in Richtung Gaspedal detektiert wird.According to the invention, however, the control unit SG can also initiate an early start of the internal combustion engine VM, ie the internal combustion engine VM is already started at a time when the desired drive torque requested by the driver by means of accelerator pedal actuation has not yet exceeded the maximum possible target drive torque. Thus, a support of the internal combustion engine VM is already initiated when the braking torque gradient determined from the braking torque MBr when releasing the brake has a predetermined braking torque gradient limit value exceeds or if by means of the sensor S, a foot movement PosF of that foot, which is used for the operation of an accelerator pedal and / or brake pedal in the motor vehicle, is detected by the brake pedal in the direction of the accelerator pedal.
Durch diesen frühzeitigen Zustart des Verbrennungsmotors VM ergibt sich aufgrund der Verbesserung des Ansprechverhaltens insbesondere bei dynamischen Anfahrvorgängen ein deutlicher Kundenmehrwert. Außerdem entstehen bei der ersten dargestellten Alternative keine zusätzlichen Kosten, da hier auf ohnehin vorhandene Daten zurückgegriffen werden kann.Due to this early start of the internal combustion engine VM, a clear increase in customer value is the result due to the improvement in the response, in particular in the case of dynamic starting processes. In addition, arise in the first illustrated alternative no additional costs, since it can be used on already existing data.
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