DE102014216701B4

DE102014216701B4 - Motoröl-Wartungsüberwachung für ein Hybrid-Elektrofahrzeug

Info

Publication number: DE102014216701B4
Application number: DE102014216701.9A
Authority: DE
Inventors: Scott James Thompson
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2013-08-29
Filing date: 2014-08-22
Publication date: 2025-06-05
Anticipated expiration: 2034-08-23
Also published as: US20150066259A1; CN104417542A; CN104417542B; DE102014216701A1

Abstract

Hybrid-Fahrzeug, umfassend:
eine Kraftmaschine mit einer Kurbelwelle,
eine elektrische Maschine, die mit der Kurbelwelle (30) verbunden ist,
eine Pumpe (14), die durch die Rotation der Kurbelwelle (30) angetrieben wird und mit der Kraftmaschine über einen Flüssigkeitskreislauf verbunden ist, und
ein Steuergerät (12), das konfiguriert ist, die elektrische Maschine als Reaktion auf eine Raddrehmomentanforderung, die ein verfügbares Nutzbremsdrehmoment übersteigt, zu steuern, um die Kurbelwelle (30) bei ausgeschalteter Kraftmaschine anzutreiben, damit die Kraftmaschine mit Schmiermittel versorgt wird.

Description

WO 2013/ 076 217 A2 offenbart ein Hybridfahrzeug und ein Verfahren zu dessen Steuerung. JP 2007-216764 A offenbart ein Hybridfahrzeug.
Eine oder mehr Ausführungsformen beziehen sich auf eine Motoröl-Wartungsüberwachung zum Überwachen der Menge und Qualität des Öls in einer Kraftmaschine eines Hybrid-Elektrofahrzeugs.
Ein Hybrid-Elektrofahrzeug (Hybrid Electric Vehicle, HEV) weist eine Brennkraftmaschine und eine oder mehr elektrische Maschine(n) auf, wobei die Energiequelle für die Kraftmaschine Kraftstoff ist und die Energiequelle für die elektrische Maschine elektrische Energie aus einer Batterie und/oder elektrische Energie, die von der Kraftmaschine umgewandelt wird, sein kann. In einem HEV ist die Kraftmaschine die Hauptenergiequelle für den Fahrzeugantrieb und die Batterie stellt zusätzliche Energie bereit. Ein Steckdosen-Hybrid-Elektrofahrzeug (Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV) ist wie ein HEV, wobei jedoch das PHEV über eine Batterie mit größerer Kapazität verfügt, die aus dem externen Stromnetz wieder aufgeladen werden kann. In einem PHEV ist die Batterie die Hauptenergiequelle für den Fahrzeugantrieb während einer Elektrofahrzeug (Electric Vehicle, EV) -Betriebsart, bis die Batterie einen niedrigen Ladezustand erreicht hat, bei dem das PHEV wie ein HEV für den Fahrzeugantrieb arbeitet. Das PHEV kann über lange Zeiträume ausschließlich batteriebetrieben werden, zum Beispiel wenn das PHEV für kürzere Entfernungen, Fahrten und dergleichen benutzt wird. Die Batterie wird zwischen diesen Fahrten an einer Ladestation aufgeladen und erreicht keinen Ladezustand, bei dem Motorkraft benötigt wird, um das Fahrzeug anzutreiben.
Die Kraftmaschine wird ein- oder ausgeschaltet, wenn der Antriebsstrang zwischen einer HEV-Betriebsart und einer EV-Betriebsart wechselt. Die Kraftmaschine erfordert, wie im Falle herkömmlicher Antriebsstrangsysteme, eine Schmierölpumpe, die typischerweise von der Kraftmaschine angetrieben wird, wenn Schmieröl von einer Motorölwanne durch die beweglichen Teile innerhalb des Motorblocks geleitet wird. Das Öl wird dann wieder in die Ölwanne zurückgeführt. In einem HEV der oben beschriebenen Art führen die häufigen Starts und Stopps der Kraftmaschine zwar zu einer Verringerung des Kraftstoffverbrauchs, jedoch ist vor jedem Start der Öldruck im Schmiersystem niedrig. Bei einem PHEV können seltene Neustarts der Kraftmaschine dazu führen, dass das Motoröl großenteils in die Ölwanne zurückgeführt wird. Das Neustarten der Kraftmaschine bei unzureichender Motorölmenge kann den Kraftmaschinenverschleiß aufgrund dünner Ölfilme auf Flächen zwischen relativ beweglichen Teilen der Kraftmaschine erhöhen, was potenziell die Lebensdauer der Kraftmaschine beeinträchtigt. Daher weisen viele HEV und PHEV eine sekundäre Kraftmaschinenölpumpe auf, die elektrisch angetrieben wird (elektrische Ölpumpe), um die kraftmaschinengetriebene Ölpumpe (mechanische Ölpumpe) während der EV-Betriebsart zu ergänzen. Ein solches Doppelölpumpensystem ist jedoch redundant ausgelegt und erhöht Kosten und Gewicht eines HEV.
Ferner kann bei einem PHEV das Motoröl während dieser Zeiträume, wenn das Fahrzeug vornehmlich im Batteriebetrieb läuft, an Qualität verlieren oder altern. In einigen Fällen kann dies zur Verschlechterung des Öls, wie Bildung von Wasser im Öl und dergleichen, führen.
Bei HEV und PHEV kann das Abbremsen des Fahrzeugs durch Reibungsbremsen, Nutzbremsen und Motorbremsen erfolgen. Der Begriff Motorbremsen bezieht sich in der Regel auf die Bremswirkung, die durch Nulllaststellung der Drosselklappe bei Unterdruck in Benzin-Kraftmaschinen verursacht wird, wenn das Gaspedal losgelassen wird.
Diesel-Kraftmaschinen haben keine Motorbremse im vorgenannten Sinn. Im Gegensatz zu Benzin-Kraftmaschinen verändern Diesel-Kraftmaschinen den Kraftstoffdurchfluss zur Leistungsregelung anstatt Ansaugluft zu drosseln und ein konstantes Kraftstoffverhältnis zu erhalten, wie dies bei Benzin-Kraftmaschinen der Fall ist. Da sie kein Drosselvakuum aufrechterhalten, unterliegen sie nicht den gleichen Motorbremswirkungen. Einige alternative Mechanismen, die bei Diesel-Kraftmaschinen verwendet werden, die tatsächliches Motorbremsen ersetzen oder simulieren, umfassen jedoch: eine Dekompressionsbremse (sogenannte Jake-Bremse). Eine Dekompressionsbremse wird hauptsächlich in großen Diesel-LKW eingesetzt und wirkt, indem die Auslassventile in der oberen Position des Verdichtungshubs geöffnet werden, was zu einer adiabatischen Ausdehnung der Druckluft führt, so dass die große Energiemenge, die in dieser Druckluft gespeichert ist, nicht zur Kurbelwelle zurückgeführt, sondern in die Atmosphäre freigesetzt wird. Diese Art von Bremsen ist an vielen Standorten, wo Menschen wohnen, verboten oder eingeschränkt, da sie ein lautes, störendes Geräusch verursacht.
In einer oder mehr Ausführungsformen ist ein Hybridfahrzeug mit einer Kraftmaschine ausgestattet, die eine Kurbelwelle und eine elektrische Maschine hat, die mit der Kurbelwelle verbunden ist. Das Hybridfahrzeug umfasst außerdem eine Pumpe und ein Steuergerät. Die Pumpe wird durch die Rotation der Kurbelwelle angetrieben und ist mit der Kraftmaschine durch einen Flüssigkeitskreislauf verbunden. Das Steuergerät ist konfiguriert, die elektrische Maschine als Reaktion auf eine Raddrehmomentanforderung, die ein verfügbares Nutzbremsdrehmoment übersteigt, zu steuern, um die Kurbelwelle bei ausgeschalteter Kraftmaschine anzutreiben, damit die Kraftmaschine mit Schmiermittel versorgt wird.
In einer anderen Ausführungsform wird ein Verfahren bereitgestellt, um Schmierflüssigkeit für eine Kraftmaschine in einem Hybridfahrzeug bereitzustellen. Die Zufuhr von Kraftstoff für eine Kraftmaschine ist deaktiviert. Eine elektrische Maschine wird gesteuert, eine Kurbelwelle der Kraftmaschine und eine Pumpe, die mit der Kurbelwelle verbunden ist, anzutreiben als Reaktion auf eine Raddrehmomentanforderung, die ein verfügbares Nutzbremsdrehmoment übersteigt, wobei die Pumpe mit der Kraftmaschine gekoppelt ist, um Schmierflüssigkeit bereitzustellen.
In einer noch anderen Ausführungsform ist ein Fahrzeugsystem mit einer Pumpe und einem Steuergerät ausgestattet. Die Pumpe ist mit einer Kurbelwelle einer Kraftmaschine gekoppelt, um diese als Reaktion auf die Rotation der Kurbelwelle mit Schmierflüssigkeit zu versorgen. Das Steuergerät ist konfiguriert, eine elektrische Maschine zu steuern, um die Kurbelwelle bei ausgeschalteter Kraftmaschine nach einer vorab festgelegten Zeit nach einem vorangegangenen Schmierereignis anzutreiben.
Als solches bieten das Fahrzeug und das Fahrzeugsystem Vorteile gegenüber bestehenden HEV, die Doppelölpumpen aufweisen, indem die elektrische Ölpumpe vermieden wird und dadurch Kosten und Gewicht eingespart werden. Das Fahrzeugsystem analysiert die Menge und Qualität des Öls im Motorblock. Auf der Grundlage dieser Analyse erstellt das Steuergerät eine Ölwartungs-Betriebsartanforderung, die entweder beinhaltet: Neustarten der Kraftmaschine, wenn die Qualität des Öls unzureichend oder das Öl verunreinigt ist, oder Rücktreiben der Kraftmaschine mit Hilfe des Generators, um die Ölpumpe anzutreiben, wenn die Ölmenge in der Kraftmaschine unzureichend ist. Derartiges Rücktreiben der Kraftmaschine stellt eine Motorbremswirkung bereit, was das Fahrzeug abbremst oder verlangsamt. Das Fahrzeugsystem nutzt selektiv die Motorbremswirkung, um jede Auswirkung auf die Nutzbremsfähigkeiten des Fahrzeugs zu minimieren.

ist ein Flussdiagramm, das einen Überblick über eine Ölwartungsüberwachung für ein Fahrzeug gemäß einer oder mehr Ausführungsformen veranschaulicht,
ist eine schematische Darstellung eines Hybrid-Elektrofahrzeugs, bei dem verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung realisiert werden können,
ist eine schematische Darstellung des Kraftflusses durch das Hybrid-Elektrofahrzeug aus gemäß verschiedener Betriebsarten,
ist eine schematische Darstellung des Kraftflusses durch das Hybrid-Elektrofahrzeug aus gemäß einer Ölwartungsbetriebsart gemäß einer Ausführungsform,
ist ein Diagramm, das ein Verhältnis zwischen einer Ölmenge in der Kraftmaschine und der Zeit veranschaulicht, die seit einem Schmierereignis verstrichen ist,
ist ein Flussdiagramm, das eine Ölwartungsüberwachung zum Überwachen der Ölmenge in einer Kraftmaschine gemäß einer oder mehr Ausführungsformen veranschaulicht, und
ist ein Flussdiagramm, das eine Ölwartungsüberwachung zum Überwachen der Ölqualität in einer Kraftmaschine gemäß einer oder mehr Ausführungsformen veranschaulicht.

Je nach Bedarf werden hier detaillierte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung offenbart; es ist jedoch davon auszugehen, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich beispielhaft für die Erfindung sind, die in verschiedenen und alternativen Formen ausgeführt werden kann. Die Abbildungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu; einige Merkmale können übertrieben oder verkleinert sein, um Einzelheiten bestimmter Komponenten zu zeigen. Daher sind spezifische strukturelle und funktionale Details, die hier offenbart werden, nicht als einschränkend, sondern lediglich als eine repräsentative Grundlage auszulegen, um einen Fachmann in der unterschiedlichen Anwendung der vorliegenden Erfindung zu unterweisen.
Unter Bezugnahme auf wird ein Fahrzeugsystem zum Überwachen der Ölwartung gemäß einer oder mehr Ausführungsformen veranschaulicht, und allgemein mit Ziffer 10 bezeichnet. Das Fahrzeugsystem 10 weist ein Steuergerät 12, eine Ölpumpe 14 und eine Kraftmaschine 16 auf. Die Ölpumpe 14 stellt das Schmieröl für die Kraftmaschine 16 bereit und wird durch die Rotation einer Kurbelwelle angetrieben. Die Kurbelwelle rotiert während des normalen Betriebs der Kraftmaschine, wobei die Kraftmaschine Kraftstoff verbrennt. Das Fahrzeugsystem 10 umfasst außerdem einen Generator 18, der in einem Getriebe des HEV (in dargestellt) enthalten ist. Der Generator 18 ist ebenfalls mit der Kurbelwelle verbunden und ist konfiguriert, die Kraftmaschine 16 zu drehen oder rückzutreiben, wenn die Kraftmaschine 16 deaktiviert ist oder keinen Kraftstoff verbrennt, um die Ölpumpe 14 anzutreiben.
Das Steuergerät 12 erhält eine Mehrzahl von Eingangssignalen, die auf eine momentane Menge und Qualität des Öls in der Kraftmaschine 16 hinweisen. Zum Beispiel erhält das Steuergerät 12 Eingangssignale: Schmierereignis, Raddrehmomentanforderung, Motordrehzahl und Kraftstoffverbrauch, die hinweisen auf: verstrichene Zeit, seitdem die Ölpumpe 14 Öl durch die Kraftmaschine 16 umgewälzt hat, eine Anforderung des Fahrers zum Verlangsamen des Fahrzeugs, die als ein Drehmoment an die Räder ausgelegt wird, die Zahl der Motorumdrehungen seit dem letzten Ölwechsel und die Kraftstoffmenge, die seit dem letzten Ölwechsel verbraucht wurde. In einer oder mehr Ausführungsformen erhält das Steuergerät 12 ebenfalls einen Eingang (Kurbelwellenposition), die eine aktuelle Winkelposition der Kurbelwelle anzeigt.
Das Steuergerät 12 analysiert dann die Eingangssignale mit Hilfe eines Ölwartungsalgorithmus, der nachstehend ausführlicher beschrieben wird. Auf der Grundlage dieser Analyse erstellt das Steuergerät 12 eine Ölwartungs-Betriebsartanforderung, die entweder umfasst: Neustarten der Kraftmaschine 16 oder Rücktreiben der Kraftmaschine 16 mit Hilfe des Generators 18. Im Allgemeinen kann das Steuergerät 12 einen normalen HEV-Betrieb aufrecht erhalten, wenn die Menge und Qualität des Öls in der Kraftmaschine ausreichend ist; das Steuergerät 12 kann die Kraftmaschine 16 neu starten, wenn die Qualität des Öls unzureichend ist; und das Steuergerät 12 kann die Kraftmaschine ohne Kraftstoff rücktreiben, wenn die Ölmenge an einer Stelle der Kraftstoffmaschine nicht ausreicht.
Unter Bezugnahme auf , ist das Fahrzeugsystem 10 in einem Steckdosen-Hybrid-Elektrofahrzeug (PHEV) 20 dargestellt. Das Fahrzeug 20 wird von zwei elektrischen Maschinen mit Unterstützung der Brennkraftmaschine 16 angetrieben und kann an ein externes Stromnetz (nicht dargestellt) angeschlossen werden. Die erste elektrische Maschine ist ein Wechselstrom-Elektromotor/ -Generator gemäß einer oder mehr Ausführungsformen, und ist als der „Motor“ 22 in dargestellt. Die zweite elektrische Maschine ist ebenfalls ein Wechselstrom-Elektromotor/WechselstromGenerator, und ist als der „Generator“ 18 in dargestellt. Sowohl der Motor 22 als auch der Generator 18 sind konfiguriert, als Motoren zu fungieren, und wandeln elektrische Kraft in mechanische Kraft (Antriebsdrehmoment) um, um ein Räderpaar 24 zum Antrieb des Fahrzeugs anzutreiben. Sowohl der Motor 22 als auch der Generator 18 sind außerdem konfiguriert, um als Generatoren zum Umwandeln mechanischer Kraft von den angetriebenen Rädern 24 und/oder der Kraftmaschine 16 in elektrische Kraft durch Nutzbremsen zu fungieren.
Das Fahrzeug 20 weist ein Getriebe 26 mit einer leistungsverzweigenden Konfiguration gemäß einer oder mehr Ausführungsformen auf. Das Getriebe 26 weist den Motor 22 und den Generator 18 auf. Das Getriebe 26 weist außerdem einen Planetenradsatz 27 auf, der ein Sonnenrad (Sun Gear, SUN), einen Planetenträger (Planet Carrier, PC) und ein Hohlrad (Ring Gear, RING) umfasst. Das Hohlrad ist ein äußeres Getriebeteil, das die Sonne umschreibt. Eine Mehrzahl von Planetenrädern ist drehbar auf dem Planetenträger in der Weise montiert, dass jedes Planetenrad sowohl in das Hohlrad als auch in das Sonnenrad (kämmend) eingreift. In der veranschaulichten Ausführungsform ist der Generator 18 mit dem Sonnenrad über eine Generatorabtriebswelle 28 verbunden, und die Kraftmaschine 16 ist mit dem Planetenträger über eine Kurbelwelle 30 verbunden. Der Planetenradsatz 27 kombiniert die Leistung des Generators und die Leistung der Kraftmaschine und stellt eine kombinierte Ausgangsleistung an dem Hohlrad bereit. Der Generator 18 und der Planetenradsatz 27 fungieren gemeinsam als ein elektronisches stufenlos verstellbares Getriebe (Electronic Continuously Variable Transmission, e-CVT) ohne jede feste oder „schrittweise“ Übersetzungsverhältnisse.
Das Getriebe 26 umfasst Vorgelege 32, um die Ausgangsleistung des Planetenradsatzes 27 und des Motors 22 zu kombinieren. Die Vorgelege 32 umfassen ein erstes Zahnrad, ein zweites Zahnrad und ein drittes Zahnrad, die kämmend in ein Planetenabtriebsrad eingreifen, das mit dem Hohlrad verbunden ist, ein Motorabtriebsrad, das mit einer Abtriebswelle des Motors 22 verbunden ist, und ein Getriebeabtriebsrad, das mit einer Antriebswelle 34 verbunden ist. Die Antriebswelle 34 ist eine Abtriebswelle des Getriebes 26 und ist mit dem angetriebenen Räderpaar 24 über ein Differential verbunden.
Das Fahrzeug 20 umfasst ein Energiespeichergerät, wie eine Batterie 36, zum Speichern elektrischer Energie. Die Batterie 36 ist eine Hochspannungsbatterie, die in der Lage ist, elektrischen Strom zu liefern, um den Motor 22 und den Generator 18 anzutreiben. Die Batterie 36 erhält außerdem elektrischen Strom von dem Motor 22 und dem Generator 18, wenn sie als Generatoren arbeiten. Die Batterie 36 ist ein Batteriesatz, der aus mehreren Batteriemodulen (nicht dargestellt) besteht, wobei jedes Batteriemodul eine Mehrzahl von Batteriezellen (nicht dargestellt) enthält. Andere Ausführungsformen des Fahrzeugs 20 erwägen verschiedene Arten von Energiespeichergeräten, wie Kondensatoren und Brennstoffzellen (nicht dargestellt), die als Ergänzung oder als Alternativen zur Batterie 36 eingesetzt werden können. Ein Hochspannungsbus verbindet elektrisch die Batterie 36 mit dem Motor 22 und dem Generator 18.
Das Fahrzeug 20 weist außerdem ein Batterieenergie-Steuermodul (Battery Energy Control Module, BECM) 38 zum Steuern der Batterie 36 auf. Das BECM 38 erhält Eingangssignale, die Fahrzeugzustände und Batteriezustände, wie Batterietemperatur, Spannung und Strom, anzeigen. Das BECM 38 berechnet und schätzt Batterieparameter, wie Batterie-Ladezustand (Battery State Of Charge, SOC) und Batterie-Leistungsfähigkeit, und stellt Ausgangsignale bereit, die solche Parameter für andere Fahrzeugsysteme und Steuergeräte anzeigen.
Das Fahrzeug 20 umfasst außerdem einen verstellbaren Spannungswandler (Variable Voltage Converter, VVC) 40 sowie einen Wechselrichter 42 gemäß einer oder mehr Ausführungsformen. Der VVC 40 und der Wechselrichter 42 sind elektrisch zwischen der Batterie 36 und dem Motor 22, und zwischen der Batterie 36 und dem Generator 18 angeschlossen. Der VVC 40 „verstärkt“ oder erhöht das Spannungspotenzial des elektrischen Stroms, den die Batterie 36 bereitstellt. Gemäß einer oder mehr Ausführungsformen kann der VVC 40 das Spannungspotenzial der elektrischen Energie, die der Batterie 36 zugeführt wird, auch „vermindern“ oder verringern. Der Wechselrichter 42 richtet den Gleichstrom (Direct Current, DC), der von der Batterie 36 (über den VVC 40) bereitgestellt wird, in Wechselstrom (Alternating Current, AC) um, um den Motor 22 und den Generator 18 zu betreiben. Der Wechselrichter 42 richtet außerdem Wechselstrom, der von dem Motor 22 und dem Generator 18 bereitgestellt wird, in Gleichstrom um, um die Batterie 36 aufzuladen. Andere Ausführungsformen des Fahrzeugs 20 erwägen eine Mehrzahl von Wechselrichtern (nicht dargestellt) und/oder keinen VVC.
Das Fahrzeug 20 umfasst ein Getriebesteuerungsmodul (Transmission Control Module, TCM) 44, um den Motor 22, den Generator 18, den VVC 40 und den Wechselrichter 42 zu steuern. Das TCM 44 ist konfiguriert, um unter anderem die Position, die Drehzahl und den Energieverbrauch des Motors 22 und des Generators 18 zu überwachen. Das TCM 44 überwacht außerdem elektrische Parameter (z.B. Spannung und Strom) an verschiedenen Stellen im VVC 40 und im Wechselrichter 42. Das TCM 44 stellt Ausgangssignale gemäß diesen Informationen für andere Fahrzeugsysteme bereit.
Das Steuergerät 12 ist ein Fahrzeugsystemsteuergerät (Vehicle System Controller, VSC), das mit anderen Fahrzeugsystemen und Steuergeräten kommuniziert, um deren Funktion zu koordinieren. Obwohl es als ein einziges Steuergerät dargestellt ist, kann das VSC 12 eine Mehrzahl von Steuergeräten aufweisen, die herangezogen werden können, um eine Mehrzahl von Fahrzeugsystemen gemäß einer Gesamtfahrzeugsteuerlogik oder Software zu steuern.
Die Fahrzeugsteuergeräte, einschließlich des VSC 12, des BECM 38 und des TCM 44, weisen im Allgemeinen eine beliebige Zahl von Mikroprozessoren, ASIC, IC, Speichern (z.B. FLASH, ROM, RAM, EPROM und/oder EEPROM) sowie Softwarecode auf, um in Wechselwirkung miteinander eine Reihe von Operationen durchzuführen. Die Steuergeräte umfassen ebenfalls vorab festgelegte Daten, oder „Suchtabellen“, die auf Berechnungen und Testdaten basieren und in deren Speicher gespeichert sind. Der VSC 12 kommuniziert mit anderen Fahrzeugsystemen und Steuergeräten über eine oder mehr drahtgebundene oder drahtlose Fahrzeugverbindungen mit Hilfe gängiger Busprotokolle (z.B. CAN und LIN). Der VSC 12 erhält Eingangsdaten (PRND), die eine aktuelle Position des Getriebes 26 (z.B. Parken, Rückwärts, Neutral, Fahren) darstellen. Der VSC 12 erhält ebenfalls Eingangsdaten (APP), die eine Gaspedalposition darstellen. Der VSC 12 stellt Ausgangsdaten bereit, die Kraftmaschinen-, Motor- und Generatorsteuerfunktionen auf der Grundlage der Eingabedaten darstellen.
Das Fahrzeug 20 weist ein Bremssystem 48 auf. Das Bremssystem 48 weist ein Bremspedal, einen Bremskraftverstärker, einen Hauptzylinder sowie Flüssigkeitsleitungen (alle nicht dargestellt) zum Ankoppeln an die angetriebenen Räder 24 auf, um eine Reibungsbremswirkung zu erzielen. Das Bremssystem 48 weist außerdem Positionssensoren, Drucksensoren oder eine Kombination derselben auf, um Informationen wie Bremspedalposition (Brake Pedal Position, BPP) bereitzustellen, die einer Bremsdrehmomentanforderung des Fahrers entsprechen.
Beim Fahrzeug 20 wird Motorbremsen angewendet, um das Fahrzeug 20 unter bestimmten Betriebsbedingungen zu abzubremsen oder zu verlangsamen. Motorbremsen bezieht sich im Allgemeinen auf die Bremswirkung, die durch die Nulllaststellung der Drosselklappe bei Unterdruck in Benzin-Kraftmaschinen hervorgerufen wird, wenn das Bremspedal losgelassen wird. Ein verfügbares Motorbremsdrehmoment entspricht der Größe der Kraftmaschine (z.B. die Massenträgheit eines jeden beweglichen Teils) und ob die Kraftmaschine momentan aktiviert oder deaktiviert ist. Eine Kraftmaschine ist aktiviert oder läuft, wenn sie Kraftstoff verbrennt, um eine Ausgangsleistung zu erzeugen. Selbst wenn ein Bediener nicht auf das Gaspedal drückt, ist die Kraftmaschine immer noch aktiviert, da das Kraftstoffzufuhrsystem und das Zündsystem weiter in Betrieb sind und die Kraftmaschine im Leerlauf arbeitet. Eine Kraftmaschine ist deaktiviert, wenn sie keinen Kraftstoff verbrennt. Das Fahrzeug 20 kann immer noch Motorbremsen nutzen, wenn die Kraftmaschine 16 deaktiviert ist. Der Generator 18 ist mit der Kurbelwelle 30 über den Planetenradsatz 27 verbunden. Der Generator 18 kann gesteuert werden, um die Kraftmaschine 16 rückzutreiben und somit eine Motorbremswirkung zu erzielen, selbst wenn die Kraftmaschine 16 deaktiviert ist. Eine derartige Motorbremswirkung ergänzt andere Bremsarten (Reibungsbremsen, Nutzbremsen), die dem Fahrzeug 20 zur Verfügung stehen.
Das Fahrzeug 20 weist außerdem ein Bremssystemsteuermodul (Brake System Control Module, BSCM) 50 auf, das mit dem VSC 12 und dem TCM 44 kommuniziert, um Nutzbremsen, Motorbremsen und Reibungsbremsen zu koordinieren. Das BSCM 50 sendet ein Eingangssignal für eine Raddrehmomentanforderung an den VSC 12, die der Bremspedalposition (Brake Pedal Position, BPP) entspricht. Der VSC 12 vergleicht dann die Raddrehmomentanforderung mit anderen Fahrzeuginformationen (z.B. Fahrzeugmasse, Drehzahl, Beschleunigung, Straßenneigung und Batteriezustände), um einen Gesamt-Bremsdrehmomentwert zu bestimmen, der einen verfügbaren Nutzbremsdrehmomentwert, einen Motorbremsdrehmomentwert und einen Reibungsbremsdrehmomentwert beinhaltet. Der VSC 12 sendet einen gewünschten Motordrehmomentwert und einen gewünschten Generatordrehmomentwert an das TCM 44, der dem Nutzbremsdrehmomentwert und dem Motorbremsdrehmomentwert entspricht, sowie einen gewünschten Reibungsbremsdrehmomentwert an das BSCM 50. In anderen Ausführungsformen bestimmt das BSCM 50 einen oder mehr Bremsdrehmomentwerte.
Im Allgemeinen nutzt das Fahrzeug 20 Nutzbremsen als die Hauptbremsquelle und ergänzt dies durch Reibungsbremsen, wenn ein ausreichendes Nutzbremsdrehmoment nicht verfügbar ist, um der Raddrehmomentanforderung zu entsprechen. Nutzbremsen lädt die Hauptbatterie 36 auf und gewinnt einen Großteil der Energie wieder zurück, die sonst als Wärme beim Reibungsbremsen verloren ginge. Daher verbessert Nutzbremsen die Gesamteffizienz oder Kraftstoffwirtschaftlichkeit des Fahrzeugs im Vergleich zu Fahrzeugen, die nur für Reibungsbremsen ausgelegt sind. Motorbremsen kann zum Ergänzen von Reibungsbremsen und Nutzbremsen unter begrenzten Bedingungen herangezogen werden, z.B. wenn die Raddrehmomentanforderung größer ist als das verfügbare Nutzbremsdrehmoment.
Das Fahrzeug 20 ist gemäß einer oder mehr Ausführungsformen als ein PHEV konfiguriert. Die Batterie 36 erhält über einen Ladeanschluss 52 regelmäßig Wechselstrom von einer Fremdstromquelle oder einem externen Stromnetz. Das Fahrzeug 20 weist außerdem ein Bordladegerät 54 auf, das Wechselstrom von dem Ladeanschluss 52 bezieht. Das Ladegerät 54 ist ein AC/DC-Wandler, der die erhaltene AC-Energie in DC-Energie umwandelt, die zum Laden der Batterie 36 geeignet ist. Im Gegenzug liefert das Ladegerät 54 die DC-Energie während des Ladevorgangs an die Batterie 36. Obwohl im Zusammenhang mit einem PHEV 20 mit einem leistungsverzweigenden Getriebe 26 veranschaulicht und beschrieben, ist einzusehen, dass Ausführungsformen des Fahrzeugsystems 10 in anderen HEV-Typen realisiert werden können, die andere Getriebearten aufweisen, in denen das Fahrzeug in der EV-Betriebsart über längere Zeiträume betrieben werden kann.
Das Fahrzeug 20 umfasst ein Kraftmaschinensteuermodul (Engine Control Module, ECM) 56, um die Kraftmaschine 16 zu steuern. Der VSC 12 stellt Ausgangsleistung (gewünschtes Kraftmaschinendrehmoment) für das ECM 56 bereit, die auf einer Anzahl von Eingangssignalen einschließlich APP basiert und einer Anforderung des Fahrers zum Fahrzeugantrieb entspricht. Das gewünschte Kraftmaschinendrehmoment kann einer Anforderung zum Starten oder Stoppen der Kraftmaschine 16 entsprechen. Zum Beispiel kann das ECM 56 die Kraftmaschine 16 als Reaktion auf ein gewünschtes Kraftmaschinendrehmoment von Null Nm stoppen. Die Kraftmaschine 16 weist außerdem eine Mehrzahl von Sensoren zum Überwachen des aktuellen Zustands der Kraftmaschine 16 auf, die kollektiv durch die Ziffer 57 in dargestellt sind. Die Sensoren 57 überwachen die Temperatur der Kraftmaschine, den Öldruck in der Kraftmaschine, die Drehzahl oder Umdrehungen pro Minute (UpM) der Kraftmaschine und die aktuelle Winkelposition der Kurbelwelle 30. Das ECM 56 liefert Ausgangsinformationen, die den von den Sensoren überwachten Informationen entsprechen, an andere Fahrzeugsteuergeräte, wie den VSC 12.
Die Ölpumpe 14 wird von der Kurbelwelle 30 angetrieben und leitet Öl von einem Ölsumpf oder einer Ölwanne durch die Kraftmaschine 16, um die beweglichen Motorteile (z.B. Wellen, Kolben, etc.) zu schmieren. Gemäß der dargestellten Ausführungsform weist die Ölpumpe 14 eine Eingangswelle 58 und ein Ölpumpenzahnrad 60 auf, das an der Welle 58 befestigt ist. Das Ölpumpenzahnrad 60 greift in ein Abtriebszahnrad der Kraftmaschine 62 ein, das an der Kurbelwelle 30 befestigt ist. In anderen Ausführungsformen weist die Ölpumpe 14 eine Ölpumpen-Riemenscheibe auf, die mit einer entsprechenden Abtriebsriemenscheibe der Kraftmaschine über einen Riemen (nicht dargestellt) verbunden ist. Die Ölpumpe 14 ist außerdem mit der Kraftmaschine 16 über einen Flüssigkeitskreislauf (nicht dargestellt) verbunden, um das Öl bereitzustellen. Somit treibt die Kurbelwelle 30, wenn sie sich dreht, die Ölpumpe 14 an, die wiederum das Öl durch den Block der Kraftmaschine 16 leitet, um bewegliche Teile darin zu schmieren. Die Kurbelwelle 30 kann durch Kraftmaschinenleistung (z.B. einer Brennkraftmaschine) angetrieben werden.
Die Ölpumpe 14 kann auch vom Generator 18 angetrieben werden, wenn die Kraftmaschine 16 deaktiviert ist (d.h. kein Kraftstoff oder Funken wird der Kraftmaschine 16 bereitgestellt). Der Generator 18 ist über den Planetenradsatz 27 mit der Kurbelwelle 30 verbunden. Der Generator ist konfiguriert, um die Kraftmaschine 16 zu drehen oder rückzutreiben, wenn die Kraftmaschine ausgeschaltet ist, wodurch wiederum die Ölpumpe 14 angetrieben wird.
Die Kraftmaschine 16 wird jedes Mal gestartet oder gestoppt, wenn das Getriebe 26 zwischen einer HEV-Betriebsart und einer EV-Betriebsart wechselt. Bei einem PHEV, wie z.B. das Fahrzeug 20, können seltene Neustarts der Kraftmaschine 16 dazu führen, dass das Motoröl großenteils in die Ölwanne zurückgeführt wird. Das Neustarten der Kraftmaschine 16 bei unzureichender Motorölmenge kann den Kraftmaschinenverschleiß aufgrund dünner Ölfilme auf Flächen zwischen relativ beweglichen Teilen der Kraftmaschine erhöhen, was potenziell die Lebensdauer der Kraftmaschine beeinträchtigen kann.
Viele HEV und PHEV nach dem bisherigen Stand der Technik weisen eine sekundäre Kraftmaschinenölpumpe auf, die elektrisch (elektrische Ölpumpe) angetrieben wird, um die kraftmaschinengetriebene Ölpumpe (mechanische Ölpumpe) während der EV-Betriebsart zu ergänzen. Ein solches Doppel-Ölpumpensystem ist jedoch redundant ausgelegt und erhöht Kosten und Gewicht eines HEV.
Das Fahrzeugsystem 10 ist konfiguriert, um die Kraftmaschine 16 ohne sekundäre elektrische Ölpumpe mit Öl zu versorgen. Das Fahrzeugsystem 10 überwacht die Ölmenge in der Kraftmaschine 16. Stellt das Fahrzeugsystem 10 fest, dass sich nicht genügend Öl in der Kraftmaschine 16 befindet, steuert das Fahrzeugsystem 10 den Generator 18, um die Ölpumpe 14 anzutreiben und dadurch die Kraftmaschine 16 mit Öl zu versorgen. Somit bietet das Fahrzeugsystem 10 Kosten- und Gewichtseinsparungen gegenüber HEV nach dem bisherigen Stand der Technik, die mit Doppel- Ölpumpensystemen ausgestattet sind.
veranschaulicht den Kraftfluss durch das Getriebe 26 während verschiedener Betriebsarten. Die Kraftmaschine 16 erhält Kraftstoff und stellt Motorleistung $(Te, \hat{ω} e)$
für den Planetenradsatz 27 bereit. Der Generator 18 stellt Leistung $(Tg, \hat{ω} g)$
für den Planetenradsatz 27 bereit, wenn er als Motor fungiert, und erhält Leistung $(Tg, \hat{ω} g),$
wenn er als Generator fungiert. Das Hohlrad (r) des Planetenradsatzes 27 ist mit dem Vorgelege 32 verbunden, um Leistung $(Tr, \hat{ω} r)$
bereitzustellen. Der Motor 22 stellt Leistung $(Tm, \hat{ω} m)$
für das Vorgelege 32 bereit, wenn er als Motor fungiert, und erhält Leistung $(Tm, \hat{ω} m),$
wenn er als Generator fungiert. Die Batterie 36 stellt Leistung für den Generator 18 und den Motor 22 bereit, wenn sie als Motoren fungieren, und erhält elektrischen Strom vom Generator 18 und vom Motor 22, wenn sie als Generatoren fungieren. Das Vorgelege 32 stellt Ausgangsleistung $(Pout = τ_{s}, {\hat{ω}}_{s})$
für die angetriebenen Räder 24 bereit, die auf Leistung basiert, die von einer oder mehreren von Kraftmaschine 16, Motor 22 und Generator 18 bereitgestellt wird.
veranschaulicht den Kraftfluss durch das Getriebe 26, wenn der Generator 18 die Kraftmaschine 16 und die Ölpumpe (dargestellt in ) antreibt. Die Kraftmaschine 16 ist deaktiviert und erhält keinen Kraftstoff. Der Generator 18 fungiert als Kraftmaschine und stellt Leistung $(Tg, \hat{ω} g)$
für den Planetenradsatz 27 bereit. Der Planetenträger (pc) des Planetenradsatzes 27 ist mit der Kraftmaschine 16 verbunden, um Leistung $(τ_{pc}, {\hat{ω}}_{pc})$
bereitzustellen. Der Motor 22 stellt Leistung $(τ_{m}, {\hat{ω}}_{m})$
für das Vorgelege 32 bereit, wenn er als Motor fungiert, und erhält Leistung $(τ_{m}, {\hat{ω}}_{m}),$
wenn er als Generator fungiert. Die Batterie 36 stellt elektrischen Strom für den Generator 18 und den Motor 22 bereit, wenn sie als Motoren fungieren, und erhält elektrischen Strom von dem Generator 18 und dem Motor 22, wenn sie als Generatoren fungieren. Das Vorgelege 32 stellt Ausgangsleistung $(Pout = τ_{s}, {\hat{ω}}_{s})$
für die angetriebenen Räder 24 bereit, die ausschließlich auf der vom Motor 22 bereitgestellten Leistung basiert. Das Hohlrad (r) des Planetenradsatzes 27 ist mit dem Vorgelege 32 verbunden, um Leistung $(τ_{r}, {\hat{ω}}_{r})$
zum Bereitstellen eines Reaktionsdrehmoments zu erhalten, während der Generator 18 die Kraftmaschine 16 antreibt.
ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer Ölmenge im Motorblock und einer verstrichenen Zeit seit einem Schmierereignis veranschaulicht. Die verstrichene Zeit umfasst einen Zeitraum, in dem das Fahrzeug nicht in Betrieb war (z.B. geparkt oder abgeschaltet). Diese Beziehung ist mit Linie 510 dargestellt. Das Öl in der Kraftmaschine fließt durch viele kleine Durchgänge oder Kanäle, die in dem Motorblock ausgebildet sind, und daher ist es schwierig, die Ölmenge in der Kraftmaschine zu messen. Es kann jedoch die Zeit seit einem Schmierereignis herangezogen werden, um die Ölmenge im Motorblock zu schätzen. Ein Schmierereignis tritt ein, wenn die Kraftmaschine bei einer vorab festgelegten Drehzahl länger in Betrieb war als eine vorab festgelegte Zeit, um die Ölpumpe 14 anzutreiben und die Kraftmaschine 16 ausreichend zu schmieren. Zum Beispiel tritt ein Schmierereignis in einer Ausführungsform ein, nachdem die Kraftmaschine 16 für einen kurzen Zeitraum (z.B. fünf bis zehn Sekunden) im Leerlauf in Betrieb war. In einer Ausführungsform überwacht das ECM 56 das Eintreten eines Schmierereignisses und setzt einen Zeitgeber nach jedem Eintreten zurück. Solch ein Zurücksetzen ist durch Punkt 511 auf Linie 510 dargestellt. In anderen Ausführungsformen weist die Kraftmaschine 16 einen Sensor (nicht dargestellt) auf, um den Flüssigkeitsstand in der Ölwanne zu messen. Das Fahrzeugsystem 10 bestimmt dann eine Ölmenge in dem Motorblock sowohl auf der Grundlage der Zeit, die seit einem Schmierereignis verstrichen ist, als auch der Ölmenge, die sich im Ölsumpf befindet.
Um bei der Neustartsensitivität der Kraftmaschine hinsichtlich einer geschätzten Ölmenge in dem Motorblock zu differenzieren, wird die Flüssigkeitsstandspanne in mehrere Bereiche unterteilt, die durch vorab festgelegte Grenzen definiert sind, die wiederum auf der Zeit basieren, die seit einem Schmierereignis verstrichen ist. Diese Grenzen sind jeweils durch horizontale gestrichelte Linien dargestellt, die die Ölmengenbetriebsspanne in einen hohen, einen mittleren und einen niedrigen Ölstandsbereich unterteilen.
In einer Ausführungsform hat die Kraftmaschine eine Ölkapazität von 5,0 l, von denen 1,0 l auf die Ölkapazität des Motorblocks entfallen, und erfordert eine Mindestmenge von 0,4 l Öl im Block während des Motorneustarts, um keine Komponenten darin zu beschädigen. Dieser Mindestwert entspricht der Ölmenge, die achtzig Stunden nach einem Schmierereignis im Motorblock verblieben ist, und ist durch einen unteren Schwellwert 512 dargestellt. Ferner kann die Kraftmaschine 16 ohne potenziellen Schaden neu gestartet werden, wenn sich mindestens 0,8 l Öl im Block befinden. Dieser Wert entspricht der Ölmenge, die vierzig Stunden nach einem Schmierereignis im Motorblock verblieben ist, und ist durch einen oberen Schwellwert 514 dargestellt. Ferner kann die Kraftmaschine 16 beschädigt werden, wenn sie häufiger bei weniger als 0,6 l Öl im Block neu gestartet wird. Dieser Wert entspricht der Ölmenge, die sechzig Stunden nach einem Schmierereignis im Motorblock verblieben ist, und ist durch einen mittleren Schwellwert 516 dargestellt. Wie in veranschaulicht, wird ein Bereich oberhalb des oberen Schwellwertes 514 als ein „hoher“ Flüssigkeitsbereich bezeichnet; ein Bereich zwischen dem oberen Schwellwert 514 und dem mittleren Schwellwert 516 wird als ein „mittlerer“ Flüssigkeitsbereich bezeichnet; und ein Bereich zwischen dem mittleren Schwellwert 516 und dem unteren Schwellwert 512 wird als „niedriger“ Flüssigkeitsbereich bezeichnet. Die in diesem Beispiel bereitgestellten Flüssigkeitsstände sind lediglich beispielhafter und nicht einschränkender Natur, wobei die mit jeder Kraftmaschine und Anwendung verbundenen Schwellwerte unterschiedlich sind.
Bezugnehmend auf ist ein Ölwartungsalgorithmus oder -verfahren zum Überwachen einer Ölmenge in einer Kraftmaschine gemäß einer oder mehr Ausführungsformen veranschaulicht und allgemein mit der Bezugsziffer 610 gekennzeichnet. Gemäß einer oder mehr Ausführungsformen wird das Verfahren 610 mithilfe von Softwarecode realisiert, der im VSC 12 enthalten ist. In anderen Ausführungsformen wird der Softwarecode von mehreren Steuergeräten (z.B. VSC 12, ECM 56 und TCM 44) gemeinsam genutzt. Obwohl im Flussdiagramm eine Reihe aufeinanderfolgender Operationen oder Schritte veranschaulicht ist, können eine oder mehr Operationen ausgelassen und/oder auf andere Weise ausgeführt werden, ohne von dem Schutzbereich und Betrachtungsgegenstand der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
Bei Schritt 612 wird das Fahrzeugsystem 10 gestartet oder initialisiert und empfängt Eingangsdaten und Signale, einschließlich: eine aktuelle Betriebsart des Fahrzeugs (Modus), eine verstrichene Zeit seit einem Schmierereignis, eine Raddrehmomentanforderung, verfügbares Nutzbremsdrehmoment und eine aktuelle Kurbelwellenposition.
Bei Schritt 616 wertet das Fahrzeugsystem 10 die Betriebsarteingangsinformation aus, um festzustellen, ob das Fahrzeug 20 gegenwärtig in einer EV-Betriebsart betrieben wird. Befindet sich das Fahrzeug 20 in einer EV-Betriebsart, fährt das Fahrzeugsystem 10 mit Schritt 618 fort, um festzustellen, ob die verstrichene Zeit seit einem Schmierereignis länger als vierzig Stunden ist. In einer Ausführungsform tritt ein Schmierereignis ein, wenn die Kraftmaschine für einen kurzen Zeitraum (z.B. fünf bis zehn Sekunden) mit Leerlaufdrehzahl in Betrieb war. Wäre die Feststellung bei Schritt 616 oder 618 negativ, würde dies zeigen, dass sich ein hoher Ölstand im Motorblock befindet und dass der Ölstand ausreicht, um die Kraftmaschine neu zu starten, und daher kehrt das Fahrzeugsystem zu Schritt 614 zurück. Ist die Zeit nach dem letzten Schmierereignis länger als vierzig Stunden, fährt das Fahrzeugsystem mit Schritt 620 fort.
Bei Schritt 620 vergleicht das Fahrzeugsystem 10 die Raddrehmomentanforderung mit dem verfügbaren Nutzbremsdrehmoment. Wie oben ausgeführt, basiert das verfügbare Nutzbremsdrehmoment auf der Fahrzeuggeschwindigkeit und den Batteriezuständen, wie z.B. dem Ladezustand. Liegt die Raddrehmomentanforderung über dem verfügbaren Nutzbremsdrehmoment, fährt das Fahrzeugsystem 10 mit Schritt 622 fort und treibt die Kurbelwelle 30 mit dem Generator 18 an, um eine Motorbremswirkung zu erzielen, und treibt die Ölpumpe 14 an, um die Kraftmaschine 16 zu schmieren. Wie oben beschrieben, stellt Nutzbremsen ein wichtiges Merkmal der Energieeinsparung bei dem Fahrzeug 20 dar. Daher begrenzt das Fahrzeug 10 jede Unterbrechung von Nutzbremsen. Da hier die Raddrehmomentanforderung größer ist als das verfügbare Nutzbremsdrehmoment, verdrängt das Fahrzeugsystem 10 keine potenziell eingesparte Energie durch Nutzbremsen. Vielmehr verdrängt das Fahrzeugsystem 10 das Reibungsbremsen und trägt dadurch dazu bei, die Reibungsbremskomponenten zu erhalten.
Während des Schrittes 622 steuert das Fahrzeugsystem 10 den Generator 18, um die Kraftmaschine 16 bei annähernd Leerlaufdrehzahlen (z.B. zwischen 500 und 1000 UpM) rückzutreiben, und begrenzt die Dauer einer solchen Operation. Das Fahrzeugsystem 10 schmiert die Kraftmaschine 16 gegebenenfalls durch Antreiben der Kurbelwelle 30 bei abgeschalteter Kraftmaschine 16, wenn die Anforderung nach einem hohen Raddrehmoment das verfügbare Nutzbremsdrehmoment übersteigt, um Schmierung bereitzustellen, ohne die Nutzbremseffizienz des Fahrzeugs zu beeinträchtigen. Ist die Feststellung bei Schritt 620 negativ, würde dies darauf hinweisen, dass das Fahrzeugsystem 10 die Nutzbremsleistung einschränkt, wenn es Motorbremsung nutzen müsste. Daher geht das Fahrzeugsystem zu Schritt 622 über, um die zusätzlichen Zustände auszuwerten, bevor Motorbremsen durchgeführt wird.
Bei Schritt 622 bestimmt das Fahrzeugsystem 10, ob die verstrichene Zeit seit dem letzten Schmierereignis länger als sechzig Stunden ist. Ist die Feststellung bei Schritt 622 negativ, würde dies zeigen, dass etwa vierzig bis sechzig Stunden nach dem letzten Schmierereignis verstrichen sind. Die Ölmenge in dem Motorblock liegt innerhalb des mittleren Bereichs und ist für einen Neustart ausreichend, und daher verzögert das Fahrzeugsystem 10 das Motorbremsen. Das Fahrzeugsystem 10 kehrt dann zu Schritt 614 zurück. Ist die seit dem letzten Schmierereignis verstrichene Zeit länger als sechzig Stunden, fährt das Fahrzeugsystem mit Schritt 624 fort.
Bei Schritt 624 vergleicht das Fahrzeugsystem die Raddrehmomentanforderung mit dem verfügbaren Motorbremsdrehmoment. Ist die Raddrehmomentanforderung kleiner oder gleich dem verfügbaren Motorbremsdrehmoment, würde dies darauf hinweisen, dass bei Anwenden von Motorbremsen die Verlangsamung des Fahrzeugs größer als die vom Fahrer gewünschte Motorbremswirkung wäre, was wahrscheinlich vom Fahrer wahrnehmbar wäre. Ist jedoch die Raddrehmomentanforderung größer als das verfügbare Motorbremsdrehmoment, fährt das Fahrzeugsystem 10 mit Schritt 622 fort und wendet Motorbremsen an. Ist die Feststellung bei Schritt 624 negativ, fährt das Fahrzeugsystem 10 mit Schritt 626 fort.
Bei Schritt 626 stellt das Fahrzeugsystem 10 fest, ob die seit dem letzten Schmierereignis verstrichene Zeit länger als achtzig Stunden ist. Nach achtzig Stunden kann ein Motorneustart die Kraftmaschine beschädigen. Daher, falls die verstrichene Zeit länger als achtzig Stunden ist, fährt das Fahrzeugsystem 10 mit Schritt 622 fort und wendet Motorbremsen an. Dieses Motorbremsen wird der Fahrer wahrscheinlich wahrnehmen, da er eine solche Fahrzeugverlangsamung nicht angefordert hat. Daher übermittelt das Fahrzeugsystem 10 in einer oder mehr Ausführungsformen den niedrigen Motorölstatus/Motorbremsstatus über eine Benutzerschnittstelle wie ein Display oder eine akustische Mitteilung an den Fahrer (nicht dargestellt). Ist die Feststellung bei Schritt 626 negativ, kehrt das Fahrzeugsystem 10 zu Schritt 614 zurück.
In einer oder mehr Ausführungsformen beinhaltet das Verfahren 610 außerdem optionale Schritte zum Überwachen des Zustands der Kraftmaschinenkomponenten sowie zum Überwachen der Ölqualität in der Kraftmaschine 628. Das Fahrzeugsystem 10 kann als Reaktion auf eine negative Feststellung bei Schritt 626 zum optionalen Schritt 628 übergehen.
Bei Schritt 626 vergleicht das Fahrzeugsystem 10 die aktuelle Winkelposition der Kurbelwelle 30 mit historischen Informationen über vorherige Winkelpositionen der Kurbelwelle 30 in Ruhestellung. Ist die aktuelle Winkelposition der Kurbelwelle „ungleichmäßig“ oder eine Position, in der die Kurbelwelle 30 über einen unverhältnismäßig langen Zeitraum in Ruhestellung gegenüber anderen Positionen war, fährt das Fahrzeugsystem 10 mit Schritt 622 fort und treibt die Kraftmaschine 16 zurück. Eine Kurbelwelle 30 kann ungleichmäßig verschleißen, wenn die Kurbelwelle 30 über einen längeren Zeitraum in derselben allgemeinen Winkelposition verbleibt. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die Kurbelwelle 30 in der EV-Betriebsart leicht hin und her schaukelt. Obwohl es für das Fahrzeugsystem 10 schwierig sein kann, die Motorkurbelwelle genau in einer bestimmten Winkelposition anzuhalten, könnte eine solche Operation dazu beitragen, ungleichmäßigen Verschleiß zu vermeiden.
Das Fahrzeugsystem 10 kann als Reaktion auf eine negative Feststellung bei den Schritten 622, 626 oder 628 zum optionalen Schritt 630 übergehen. Im Allgemeinen wertet das Fahrzeugsystem bei Schritt 628 die Eingangssignale aus, die mit der Qualität des Öls in der Kraftmaschine korrelieren. Ist die Ölqualität minderwertig und befindet sich ausreichend Öl im Motorblock, kann das Fahrzeugsystem 10 die Kraftmaschine 16 neu starten, um die Qualität zu verbessern.
Unter Bezugnahme auf wird ein Ölwartungsalgorithmus oder ein Verfahren zum Überwachen der Qualität des Öls in der Kraftmaschine gemäß einer oder mehr Ausführungsformen veranschaulicht und allgemein mit der Bezugsziffer 710 gekennzeichnet. Das Verfahren 610 wird mit Hilfe von Softwarecode, der im VSC 12 enthalten ist, gemäß einer oder mehr Ausführungsformen realisiert. In anderen Ausführungsformen wird der Softwarecode gemeinsam von mehreren Steuergeräten (z.B. VSC 12, ECM 56 und TCM 44) genutzt. Obwohl im Flussdiagramm eine Reihe aufeinanderfolgender Schritte dargestellt ist, können ein oder mehr Schritte ausgelassen und/oder auf eine andere Weise ausgeführt werden, ohne von dem Schutzbereich und Betrachtungsgegenstand der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. In einer oder mehr Ausführungsformen ist das Verfahren 710 in Schritt 628 des Verfahrens 610 enthalten.
Bei Schritt 712 wird das Fahrzeugsystem 10 gestartet oder initialisiert und empfängt Eingangsdaten und Signale, einschließlich: eine aktuelle Betriebsart des Fahrzeugs (Modus), eine verstrichene Zeit seit einem Schmierereignis, die Zahl der Motorumdrehungen seit dem letzten Ölwechsel und die Kraftstoffmenge, die seit dem letzten Ölwechsel verbraucht wurde.
Bei Schritt 716 wertet das Fahrzeugsystem 10 die Betriebsarteingangsinformation aus, um festzustellen, ob das Fahrzeug 20 gegenwärtig in einer EV-Betriebsart betrieben wird. Befindet sich das Fahrzeug 20 in einer EV-Betriebsart, fährt das Fahrzeugsystem 10 mit Schritt 718 fort, um festzustellen, ob die verstrichene Zeit seit einem Schmierereignis länger als vierzig Stunden ist. Ist die Feststellung bei Schritt 718 positiv, fährt das Fahrzeugsystem 10 mit Schritt 720 fort, um die Qualität des Öls im Motorblock zu überwachen. In einer oder mehr Ausführungsformen entspricht Schritt 720 dem Verfahren 610 in . Ist die Zeit seit einem Schmierereignis kürzer als vierzig Stunden, fährt das Fahrzeugsystem 10 mit Schritt 722 fort.
Bei Schritt 722 vergleicht das Fahrzeugsystem 10 die Zahl der Motorumdrehungen seit dem letzten Ölwechsel mit einem vorab festgelegten Umdrehungswert. Übersteigt die Zahl den vorab festgelegten Umdrehungswert, würde dies darauf hinweisen, dass das Öl verbraucht ist und Verunreinigungen (z.B. Wasser und Kraftstoff) enthalten kann. Um derartige Verunreinigungen zu entfernen, fährt das Fahrzeugsystem 10 mit Schritt 724 fort und startet die Kraftmaschine 16 neu. Ist die Feststellung bei Schritt 722 negativ, fährt das Fahrzeugsystem mit Schritt 726 fort und vergleicht die Kraftstoffmenge, die seit dem letzten Ölwechsel verbraucht wurde, mit einem vorab festgelegten Kraftstoffverbrauchswert. Ist die Zahl größer als der vorab festgelegte Kraftstoffverbrauchswert, würde dies zeigen, dass das Öl verbraucht ist und Verunreinigungen (z.B. Wasser oder Kraftstoff) enthalten kann. Um derartige Verunreinigungen zu entfernen, fährt das Fahrzeugsystem 10 mit Schritt 724 fort und startet die Kraftmaschine 16 neu.
Als solches bietet das Fahrzeugsystem 10 Vorteile gegenüber bestehenden HEV, die Doppelölpumpen aufweisen, indem die elektrische Ölpumpe vermieden wird und dadurch Kosten und Gewicht eingespart werden. Das Fahrzeugsystem 10 bietet auch Vorteile gegenüber anderen Systemen, die zusätzliche Sensoren zum Überwachen der Kraftmaschine 16 umfassen. Das Fahrzeugsystem 10 überwacht die Menge und Qualität des Öls im Motorblock mit vorhandenen Sensoren und analysiert diese Informationen mit Hilfe eines Ölwartungsalgorithmus. Auf der Grundlage dieser Analyse erstellt das Steuergerät 12 eine Ölwartungs-Betriebsartanforderung, die entweder umfasst: Neustarten der Kraftmaschine 16, wenn die Qualität des Öls unzureichend oder das Öl verunreinigt ist, oder Rücktreiben der Kraftmaschine 16 mit Hilfe des Generators 18, um die Ölpumpe 14 anzutreiben, wenn die Ölmenge in der Kraftmaschine nicht ausreichend ist. Derartiges Rücktreiben der Kraftmaschine stellt eine Motorbremswirkung bereit, die das Fahrzeug 20 abbremst oder verlangsamt. Das Fahrzeugsystem 10 nutzt selektiv das Motorbremsen, um jede Auswirkung auf die Nutzbremsfähigkeiten des Fahrzeugs 20 zu minimieren.
Obwohl die beste Betriebsart ausführlich beschrieben wurde, werden Fachleute verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen innerhalb des Schutzbereichs der nachstehenden Ansprüche erkennen. Obwohl verschiedene Ausführungsformen beschrieben worden sind, die gegenüber anderen Ausführungsformen oder Ausführungen nach dem bisherigen Stand der Technik hinsichtlich eines oder mehr gewünschten Eigenschaften Vorteile bieten oder bevorzugt werden, werden Durchschnittsfachleute erkennen, dass ein oder mehr Merkmale oder Eigenschaften kombiniert werden können, um gewünschte Systemattribute zu erzielen, die von der speziellen Anwendung und Ausführung abhängen. Diese Attribute können umfassen, sind aber nicht beschränkt auf: Kosten, Festigkeit, Haltbarkeit, Lebensdauerkosten, Marktgängigkeit, Erscheinungsbild, Verpackung, Größe, Gebrauchsfähigkeit, Gewicht, Herstellbarkeit, Montagefreundlichkeit usw. Die hier beschriebenen Ausführungsformen, die als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder Ausführungen nach dem bisherigen Stand der Technik hinsichtlich eines oder mehrerer Merkmale beschrieben werden, liegen nicht außerhalb des Schutzbereichs der Offenbarung und können für spezielle Anwendungen wünschenswert sein. Ferner können Merkmale verschiedener Realisierungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden.

Claims

Hybrid-Fahrzeug, umfassend: eine Kraftmaschine mit einer Kurbelwelle, eine elektrische Maschine, die mit der Kurbelwelle (30) verbunden ist, eine Pumpe (14), die durch die Rotation der Kurbelwelle (30) angetrieben wird und mit der Kraftmaschine über einen Flüssigkeitskreislauf verbunden ist, und ein Steuergerät (12), das konfiguriert ist, die elektrische Maschine als Reaktion auf eine Raddrehmomentanforderung, die ein verfügbares Nutzbremsdrehmoment übersteigt, zu steuern, um die Kurbelwelle (30) bei ausgeschalteter Kraftmaschine anzutreiben, damit die Kraftmaschine mit Schmiermittel versorgt wird.
Hybrid-Fahrzeug aus Anspruch 1, wobei das Steuergerät (12) ferner konfiguriert ist, die elektrische Maschine zu steuern, um die Kurbelwelle (30) anzutreiben, als Reaktion darauf, dass eine verstrichene Zeit seit einem Schmierereignis einen ersten Zeitschwellwert überschreitet.
Hybrid-Fahrzeug aus Anspruch 1, wobei das Steuergerät (12) ferner konfiguriert ist, die elektrische Maschine zu steuern, um die Kurbelwelle (30) zum Versorgen der Kraftmaschine mit Schmiermittel anzutreiben als Reaktion darauf, dass eine verstrichene Zeit seit einem Schmierereignis einen zweiten Zeitschwellwert überschreitet.
Hybrid-Fahrzeug aus Anspruch 1, wobei das Steuergerät (12) ferner konfiguriert ist, die elektrische Maschine zu steuern, um die Kurbelwelle (30) anzutreiben als Reaktion darauf, dass eine verstrichene Zeit seit einem Schmierereignis einen dritten Zeitschwellwert überschreitet.
Hybrid-Fahrzeug aus Anspruch 1, ferner eine zweite elektrische Maschine umfassend, und wobei das Steuergerät (12) ferner konfiguriert ist, die zweite elektrische Maschine zu steuern, um Antriebsdrehmoment für den Fahrzeugantrieb bereitzustellen als Reaktion auf das Steuern der elektrischen Maschine, um die Kurbelwelle bei abgeschalteter Kraftmaschine anzutreiben.
Hybrid-Fahrzeug aus Anspruch 1, wobei das Steuergerät (12) ferner konfiguriert ist, die Kraftmaschine neu zu starten als Reaktion darauf, dass eine verstrichene Zeit seit einem Schmierereignis einen ersten Zeitschwellwert unterschreitet und eine Anzahl von Umdrehungen der Kraftmaschine seit einem Ölwechsel einen Umdrehungsschwellwert übersteigt.
Hybrid-Fahrzeug aus Anspruch 1, wobei das Steuergerät (12) ferner konfiguriert ist, den Motor neu zu starten als Reaktion darauf, dass eine verstrichene Zeit seit einem Schmierereignis einen ersten Zeitschwellwert unterschreitet und eine Kraftstoffmenge, die seit einem Ölwechsel verbraucht wurde, einen Verbrauchsschwellwert überschreitet.
Verfahren zum Bereitstellen von Schmiermittel für eine Kraftmaschine in einem Hybrid-Fahrzeug, wobei das Verfahren umfasst: Unterbrechen der Kraftstoffzufuhr zu einer Kraftmaschine, und Steuern einer elektrischen Maschine zum Antreiben einer Kurbelwelle der Kraftmaschine sowie einer Pumpe (14), die mit der Kurbelwelle (30) verbunden ist, als Reaktion darauf, dass eine Raddrehmomentanforderung ein verfügbares Nutzbremsdrehmoment übersteigt, wobei die Pumpe (14) mit der Kraftmaschine verbunden ist, um Schmierflüssigkeit bereitzustellen.
Verfahren aus Anspruch 8, ferner umfassend das Steuern der elektrischen Maschine, um die Kurbelwelle (30) anzutreiben als Reaktion darauf, dass eine verstrichene Zeit seit einem Schmierereignis einen ersten Zeitschwellwert überschreitet und die Raddrehmomentanforderung das verfügbare Nutzbremsdrehmoment übersteigt.
Verfahren aus Anspruch 9, ferner umfassend das Steuern der elektrischen Maschine, um die Kurbelwelle (30) anzutreiben als Reaktion darauf, dass die Raddrehmomentanforderung ein verfügbares Motorbremsdrehmoment überschreitet und die verstrichene Zeit seit einem Schmierereignis einen zweiten Zeitschwellwert übersteigt, wobei der zweite Zeitschwellwert größer als der erste Zeitschwellwert ist.