DE10309854A1

DE10309854A1 - Fahrzeugsteuerungsvorrichtung und Steuerungsverfahren derselben

Info

Publication number: DE10309854A1
Application number: DE10309854A
Authority: DE
Inventors: Naoto Suzuki
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2002-03-12
Filing date: 2003-03-06
Publication date: 2003-10-16
Anticipated expiration: 2023-03-07
Also published as: JP3573206B2; US20030172643A1; FR2837147B1; FR2837147A1; JP2003269208A; DE10309854B4; US6892541B2

Abstract

In einem Hybridfahrzeug, das durch die Antriebskraft wenigstens einer Brennkraftmaschine (2) oder eines Elektromotors (3) angetrieben werden kann, ist eine Fahrzeugsteuerungsvorrichtung eingerichtet, die durch den Antrieb der Brennkraftmaschine (2) eine Batterie (5) lädt, wenn die elektrische Energiemenge, die in der Batterie (5) gespeichert ist, die den Elektromotor (3) mit elektrischer Energie versorgt, gleich oder kleiner wird als ein vorgegebener unterer Grenzwert. Die Fahrzeugsteuerungsvorrichtung wärmt die Brennkraftmaschine (2), einen Katalysator (53) und dergleichen vor, wenn die in der Batterie gespeicherte elektrische Energiemenge (5) auf oder unter einen Wert fällt, der als eine gespeicherte elektrische Energiemenge größer als der untere Grenzwert eingestellt ist. Da die Brennkraftmaschine (2) und dergleichen somit bereits vorgewärmt sind, wenn die Brennkraftmaschine (2) gestartet wird, kann eine Verschlechterung der Emission verhindert und ein angemessener Lauf des Fahrzeugs sichergestellt werden.

Description

Technisches Gebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf eine in einem Fahrzeug, insbesondere Hybridfahrzeug, eingerichtete Fahrzeugsteuerungsvorrichtung zur Steuerung des Fahrzeugs.

Stand der Technik

Als eine Vorrichtung zur Steuerung eines Hybridfahrzeugs ist aus der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 2000-324615 eine in einem Hybridfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine und einem Elektromotor eingerichtete Vorrichtung bekannt. Die Vorrichtung steuert den Antrieb der Brennkraftmaschine und des Elektromotors, um das Fahrzeug durch die Antriebskraft wenigstens der Brennkraftmaschine oder des Elektromotors anzutreiben. Bei einer derartigen Vorrichtung wird die elektrische Energiemenge, die in einer Batterie gespeichert ist, die auch den Elektromotor mit elektrischer Energie versorgt, im Allgemeinen durch eine geeignete Steuerung auf einer bestimmten Menge gehalten. Fällt die in der Batterie gespeicherte elektrische Energiemenge beispielsweise auf oder unter die bestimmte Menge, steuert die Vorrichtung die Brennkraftmaschine an, um unter Ausnutzung der Antriebskraft der Brennkraftmaschine elektrische Energie zu erzeugen, und lädt die Batterie mit der erzeugten elektrischen Energie, wodurch die in der Batterie gespeicherte elektrische Energiemenge wiederhergestellt wird.

Wird die Brennkraftmaschine zum Laden der Batterie jedoch unmittelbar aus einem abgestellten Zustand heraus gestartet, können sich Probleme, wie z. B. eine Verschlechterung der Emissionen, ergeben, da die Brennkraftmaschine noch nicht warm ist. Daher ist es besser, die Brennkraftmaschine, einen Katalysator und dergleichen vor dem Start der Brennkraftmaschine vorzuwärmen. Wenn es bedingt durch die Vorwärmung der Brennkraftmaschine, des Katalysators und dergleichen bis zum Start der Brennkraftmaschine jedoch lange dauert, kann es passieren, dass die in der Batterie gespeicherte elektrische Energiemenge unter den unteren Grenzwert zur Verwendung fällt, was einen Betrieb des Fahrzeugs unmöglich macht.

Kurzdarstellung der Erfindung

Um dieses Problem zu lösen, liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, eine Fahrzeugsteuerungsvorrichtung zu schaffen, die selbst bei einer Abnahme der in einer Batterie gespeicherten elektrischen Energiemenge einen angemessenen Betrieb des Fahrzeugs ermöglicht.

Diese Erfindung wird gelöst durch die Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 5 bzw. das Verfahren nach Anspruch 9 oder 13.

Die erfindungsgemäße Fahrzeugsteuerungsvorrichtung, die in einem Fahrzeug mit einer Brennkraftmaschine und einem Elektromotor eingerichtet ist, das durch die Antriebskraft wenigstens der Brennkraftmaschine oder des Elektromotor angetrieben wird, umfasst eine elektrische Energiespeichereinrichtung zum Versorgen des Elektromotors mit elektrischer Energie, eine Steuerungseinrichtung zum Laden der elektrischen Energiespeichereinrichtung durch Starten der Brennkraftmaschine, wenn die in der Batterie gespeicherte elektrische Energiemenge unter einen unteren Grenzwert fällt, und eine Heizeinrichtung zum Vorwärmen der Brennkraftmaschine, wenn die in der Batterie gespeicherte elektrische Energiemenge auf oder unter einen vorgegebenen Wert fällt, der als eine elektrische Energiemenge größer als der untere Grenzwert eingestellt ist, oder wenn der Änderungsbetrag je Einheitszeit der in der elektrischen Energiespeichereinrichtung gespeicherten elektrischen Energie gleich oder größer wird als ein vorgegebener Wert.

Das erfindungsgemäße Steuerungsverfahren beinhaltet einen Heizschritt zum Vorwärmen der Brennkraftmaschine, wenn die in der elektrischen Energiespeichereinrichtung gespeicherte elektrische Energiemenge auf oder unter einen vorgegebenen Wert fällt, der als eine gespeicherte elektrische Energiemenge größer als der untere Grenzwert eingestellt ist, oder wenn der Änderungsbetrag je Einheitszeit der in der elektrischen Energiespeichereinrichtung gespeicherten elektrischen Energie gleich oder größer wird als ein vorgegebener Wert, und einen Ladeschritt zum Laden der elektrischen Energiespeichereinrichtung durch Starten der Brennkraftmaschine nach dem Vorwärmen der Brennkraftmaschine im Vorwärmschritt.

Mit der Fahrzeugsteuerungsvorrichtung in der vorstehend ausgeführten Konfiguration und gemäß dem diesbezüglich vorgestellten Steuerungsverfahren wird die Brennkraftmaschine vorgewärmt, bevor die elektrische Energiespeichereinrichtung durch den Antrieb der Brennkraftmaschine geladen wird. Dementsprechend ist die Brennkraftmaschine bereits warm, wenn sie zum Laden der elektrischen Energiespeichereinrichtung gestartet wird. Dadurch ergeben sich keine Probleme, wie z. B. eine Verschlechterung der Emissionen. Des Weiteren muß, wenn durch den Antrieb der Brennkraftmaschine elektrische Energie erzeugt werden soll, der Antrieb der Brennkraftmaschine zum Vorwärmen der Brennkraftmaschine nicht verzögert werden. Vielmehr kann die elektrische Energiespeichereinrichtung bei Bedarf unmittelbar mit elektrischer Energie geladen werden. Weiter lässt sich vermeiden, dass der Betrieb des Fahrzeugs aufgrund einer allzu starken Entladung der elektrischen Energiespeichereinrichtung unmöglich wird. Somit wird selbst dann ein angemessener Betrieb des Fahrzeugs sichergestellt, wenn die in der Batterie gespeicherte elektrische Energiemenge abnimmt.

Kurzdarstellung der Zeichnungen 5

Fig. 1 ist ein Blockschema einer Fahrzeugsteuerungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2 ist ein Flussschema, das die Funktionsweise der in Fig. 1 gezeigten Fahrzeugsteuerungsvorrichtung veranschaulicht;
Fig. 3 ist ein Diagramm, das eine SOC-Änderung mit der in Fig. 1 gezeigten Fahrzeugsteuerungsvorrichtung bei einem Betrieb des Fahrzeugs durch den Antrieb des Elektromotors zeigt;
Fig. 4 ist ein Diagramm, das eine SOC-Änderung in einem Vergleichsbeispiel (Stand der Technik) bei einem Betrieb des Fahrzeugs durch den Antrieb des Elektromotors zeigt; und
Fig. 5 ist ein Flussschema, das die Funktionsweise einer Fahrzeugsteuerungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht.

Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Nachstehend werden verschiedene Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen ausführlich beschrieben. Es gilt zu beachten, dass denselben Komponenten bzw. Merkmalen dieselben Bezugszeichen zugeordnet sind, und eine wiederholte Beschreibung im Rahmen der Erläuterung der Zeichnungen daher nicht erfolgt.

Erste Ausführungsform

Fig. 1 ist ein Blockschema zur Veranschaulichung einer Fahrzeugsteuerungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform.
Wie es in Fig. 1 gezeigt ist, ist die Fahrzeugsteuerungsvorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform in einem Hybridfahrzeug eingerichtet, das eine Brennkraftmaschine 2 und einen Elektromotor 3 aufweist und das durch den Antrieb wenigstens der Brennkraftmaschine 2 oder den Elektromotor 3 angetrieben werden kann. Der Elektromotor 3 ist ein Elektromotor, dessen Antrieb durch von einer Batterie 5 bereitgestellter elektrischer Energie erfolgt. Der Elektromotor 3 ist über ein Untersetzungsgetriebe 6 mechanisch mit einem Antriebsrad 7 verbunden, um eine Antriebskraft auf das Antriebsrad 7 zu übertragen. Die Brennkraftmaschine 2 ist über einen Leistungsverteilermechanismus 8 und das Untersetzungsgetriebe 6 mechanisch mit dem Antriebsrad 7 verbunden, um eine Antriebskraft auf das Antriebsrad 7 zu übertragen. Als Leistungsverteilermechanismus 8 findet beispielsweise ein Planetengetriebemechanismus Verwendung.
Ein Generator 9 ist mit dem Leistungsverteilermechanismus 8 verbunden. Der Generator 9 fungiert als eine elektrische Energieerzeugungseinrichtung zum Erzeugen einer elektrischen Energie unter Verwendung der von der Brennkraftmaschine 2 oder dem Antriebsrad 7 kommenden Antriebskraft. Der Generator 9 und der Elektromotor 3 sind über einen Wechselrichter 10 elektrisch mit der Batterie 5 verbunden. Durch den Generator 9 erzeugte Wechselstromenergie, die wird durch den Wechselrichter 10 in Gleichstromenergie umgewandelt, wobei die Batterie 5 als ein elektrischer Energiespeicherabschnitt mit dieser elektrischen Energie geladen wird. Dabei fungiert die Batterie 5 als die elektrische Energiespeichereinrichtung zum Speichern der durch den Generator 9 erzeugten elektrischen Energie. Die Gleichstromenergie aus der Batterie 5 wird durch den Wechselrichter 10 in Wechselstromenergie umgewandelt und dem Elektromotor 3 zugeführt. Schließlich wird der Elektromotor 3 durch die zugeführte Wechselstromenergie angetrieben.
Das Hybridfahrzeug, in dem die Fahrzeugsteuerungsvorrichtung 1 eingerichtet ist, ist nicht auf das Hybridfahrzeug der vorgenannten Bauart beschränkt, sondern kann ein Hybridfahrzeug mit einem Elektromotor/Generator sein, der sowohl als Elektromotor als auch als Generator fungiert, sofern das Fahrzeug durch wenigstens die Antriebskraft der Brennkraftmaschine oder des Elektromotors angetrieben werden kann. Des Weiteren ist das Hybridfahrzeug, in das die Fahrzeugsteuerungsvorrichtung 1 eingerichtet ist, nicht auf eine bestimmte Bauart beschränkt. Vielmehr kann das Hybridfahrzeug von beliebiger Ausführung sein, wie z. B. in der Ausführung mit Reihenschaltung, in der der Radantrieb durch elektromotorisch erfolgt und eine Brennkraftmaschine als Quelle zur Versorgung eines Generators mit elektrischer Energie verwendet wird, oder in der Ausführung mit Parallelschaltung, in der der Radantrieb sowohl durch eine Brennkraftmaschine als auch durch einen Elektromotor oder dergleichen erfolgen kann.
In der Fahrzeugsteuerungsvorrichtung 1 sind eine Brennkraftmaschinen-ECU 20, eine Hybrid-ECU 80 und eine Elektromotor-ECU 40 vorgesehen. Die Brennkraftmaschinen- ECU 20 ist ein Steuerungsgerät, das ein Drosselklappenöffnung-Befehlssignal der Brennkraftmaschine 2 gemäß einer Antriebsanforderung von der Hybrid-ECU 30 ausgibt. Die Elektromotor-ECU 40 ist ein Steuerungsgerät, das ein Steuerungssignal des Elektromotors 3 über den Wechselrichter 10 gemäß einer Antriebsanforderung von der Hybrid-ECU 30 ausgibt. Die Elektromotor-ECU 40 ist mit dem Wechselrichter 10 verbunden.
Die Hybrid-ECU 30 berechnet die vom Fahrer angeforderte Energie (bzw. Leistung) auf der Grundlage der Gaspedalstellung, der Fahrzeuggeschwindigkeit und dergleichen, um die bei einer Abnahme der gespeicherten elektrischen Energiemenge (bzw. Lademenge) in der Batterie 5 (SOC: State of Charge, Ladezustand) zu erzeugende elektrische Energie zu berechnen. Dann berechnet die Hybrid- ECU 30 die gesamte Energie auf der Grundlage der der vom Fahrer angeforderten Energie und der zu erzeugenden elektrischen Energie. Anschließend führt die Hybrid-ECU 30 eine Berechnung bezüglich der erforderlichen Brennkraftmaschinenausgangsleistung, des Elektromotormoments und dergleichen auf der Grundlage der gesamten Energie durch und gibt ein Antriebsanforderungsignal an die Brennkraftmaschinen-ECU 20 und die Elektromotor-ECU 40 aus, um den Antrieb der Brennkraftmaschine 2 und des Elektromotors 3 zu steuern.
Die Hybrid-ECU 30 fungiert weiter als ein Speichersteuergerät, das die Funktion hat, die geladene elektrische Energiemenge (die gespeicherte elektrische Energiemenge) in der Batterie 5 auf einem vorgegebenen Sollwert zu halten. Die Hybrid-ECU 30 führt eine Speichersteuerung in der Weise aus, dass die in der Batterie gespeicherte elektrische Energiemenge 5, deren unterer und oberer Grenzwert vorgegeben sind, nicht kleiner wird als der untere Grenzwert bzw. nicht größer wird als der obere Grenzwert.
In Fig. 1 sind die Brennkraftmaschinen-ECU 20, die Hybrid-ECU 30 und die Elektromotor-ECU 40 voneinander unabhängig vorgesehen. Jedoch können die Brennkraftmaschinen-ECU 20, die Hybrid-ECU 30 und die Elektromotor-ECU 40 auch vollständig oder teilweise als eine Einheit konfiguriert sein.
An der Brennkraftmaschine 2 ist eine Heizeinrichtung 51 vorgesehen. Die Heizeinrichtung 51, die einen Heizabschnitt darstellt, ist eine Heizeinrichtung zum Erwärmen der Brennkraftmaschine 2. Als Heizeinrichtung 51 findet eine elektrische Heizeinrichtung, die in der Brennkraftmaschine 2 eingerichtet ist, eine Heißwasser-Heizeinrichtung, die die Temperatur des Kühlmittels erhöht, oder dergleichen Verwendung.
In einem Auslasskanal 52 der Brennkraftmaschine 2 ist ein Katalysator 53 vorgesehen. Der Katalysator 53 baut ein toxisches Element ab, das in dem Abgas enthalten ist, das aus der Brennkraftmaschine 2 ausgestoßen wird. Im Katalysator 53 ist weiter eine Heizeinrichtung 54 vorgesehen, die ein Heizabschnitt ist. Die Heizeinrichtung 54 ist eine Heizeinrichtung zum Erwärmen des Katalysator 53. Als Heizeinrichtung 54 kann jegliche Heizeinrichtung verwendet werden, sofern die Heizeinrichtung den Katalysator 53 erwärmen kann.
Im Auslasskanal 52 der Brennkraftmaschine 2 ist ferner ein Sauerstoffsensor 55 vorgesehen. Der Sauerstoffsensor 55 ist ein Sensor, der die Sauerstoffkonzentration im Abgas erfasst, und weist eine Heizeinrichtung zum Erwärmen des Sensors auf.
Im Folgenden wird die Funktionsweise der Fahrzeugsteuerungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform erläutert.
Fig. 2 ist ein Flussschema, das die Funktionsweise der Fahrzeugsteuerungsvorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform veranschaulicht. Der in Fig. 2 gezeigte Steuerungsprozess wird durchgeführt, wenn das Fahrzeug beispielsweise durch die Antriebskraft des Elektromotors 3 in Betrieb ist.
Im Schritt 10 des in Fig. 1 gezeigten Flussschemas wird bestimmt, ob die vom Fahrzeug angeforderte Energie größer ist als eine vorgegebene Energie. Die vom Fahrzeug angeforderte Energie ist die gesamte Energie, die das Fahrzeug insgesamt anfordert. Die vom Fahrzeug angeforderte Energie wird durch die Hybrid-ECU 30 auf der Grundlage der Gaspedalstellung, der Fahrzeuggeschwindigkeit, der elektrischen Energiemenge, die der Generator 9 erzeugen muß, und dergleichen berechnet. Die vorgegebene Energie ist ein vorgegebener Wert, der in der Hybrid-ECU 30 voreingestellt ist, wobei der Energiewert, bei dem die Brennkraftmaschine 2 angetrieben werden muß, als die vorgegebene Energie eingestellt wird.
Wenn im Schritt S10 bestimmt wird, dass die Brennkraftmaschine 2 angetrieben werden muß, da die vom Fahrzeug angeforderte Energie über der vorgegebenen Energie liegt, geht der Steuerungsprozess zum Schritt S12, in dem die Brennkraftmaschine 2 gestartet wird. Die Brennkraftmaschine 2 wird gestartet, wenn die Brennkraftmaschinen- ECU 20 die Brennkraftmaschine 2 einem Antriebsanforderungssignal gemäß, das von der Hybrid-ECU 30 an die Brennkraftmaschinen-ECU 20 ausgegeben wird, angetrieben wird.
Wenn im Schritt S10 bestimmt wird, dass die vom Fahrzeug angeforderte Energie nicht größer ist als die vorgegebene Energie, geht der Steuerungsprozess zum Schritt S14. Dann wird bestimmt, ob der SOC (die gespeicherte elektrische Energiemenge, die geladene elektrische Energiemenge) der Batterie 5 gleich oder kleiner ist als der untere Grenzwert SOC1. Der SOC der Batterie 5 wird erfasst auf der Grundlage beispielsweise eines (nicht gezeigten) Stromsensors, der in einem Verbindungsabschnitt zwischen der Batterie 5 und dem Wechselrichter 10 vorgesehen ist, oder der Spannung der in der Batterie 5 gespeicherten elektrischen Energie. Der untere Grenzwert SOC1 ist ein vorgegebener Wert, der in der Hybrid-ECU 30 als ein unterer Grenzwert für die Verwendung der Batterie 5 eingestellt ist.
Wenn im Schritt S14 bestimmt wird, dass der SOC der Batterie 5 gleich oder kleiner ist' als der untere Grenzwert SOC1, wird die Brennkraftmaschine 2 gestartet. Wenn im Schritt S14 dagegen bestimmt wird, dass der SOC der Batterie 5 nicht gleich oder kleiner ist als der untere Grenzwert SOC1, geht der Steuerungsprozess zum Schritt 516, in dem bestimmt wird, ob der SOC der Batterie 5 gleich oder kleiner ist als der vorgegebene Wert SOC2. Der vorgegebene Wert SOC2 ist ein vorgegebener Wert, der in der Hybrid-ECU 30 als eine gespeicherte elektrische Energiemenge voreingestellt ist, die größer ist als der untere Grenzwert SOC1.
Wenn im Schritt S16 bestimmt wird, dass der SOC der Batterie 5 nicht gleich oder kleiner ist als der vorgegebene Wert SOC2, endet der Steuerungsprozess an dieser Stelle, da die Batterie 5 nicht geladen werden muß. Wenn im Schritt S16 dagegen bestimmt wird, dass der SOC der Batterie 5 gleich oder kleiner ist als der vorgegebene Wert SOC2, geht der Steuerungsprozess zum Schritt S18, in dem die Vorwärmung ausgeführt wird. Die Vorwärmung ist ein Vorgang, bei dem dem wenigstens die Brennkraftmaschine 2 vorgewärmt wird. Vorzugsweise werden neben der Brennkraftmaschine 2 aber auch der Katalysator 53 und der Sauerstoffsensor 55 vorgewärmt, da sie erst bei einer hohen Temperatur zuverlässig und stabil arbeiten.
Die vorgenannte Vorwärmung wird durchgeführt, wenn die Hybrid-ECU 30 ein Heizsignal ausgibt. Das Heizsignal wird durch die Brennkraftmaschinen-ECU 20 an die Heizeinrichtung 51, die Heizeinrichtung 54 und den Sauerstoffsensor 55 ausgegeben. Die Heizeinrichtung 51, die Heizeinrichtung 54 und die Heizeinrichtung des Sauerstoffsensors 55 erzeugen somit Wärme, wodurch sich die Brennkraftmaschine 2, der Katalysator 53 bzw. der Sauerstoffsensor 55 erwärmen; anschließend endet der Steuerungsprozess.
Fig. 3 zeigt eine Änderung des Batterie-SOC mit der Fahrzeugsteuerungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform.
Fig. 4 zeigt eine Änderung des Batterie-SOC in einem Vergleichsbeispiel.
Wie es in Fig. 3 gezeigt ist, nimmt mit der Fahrzeugsteuerungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform bei einem Antrieb des Fahrzeugs durch die Antriebskraft des Elektromotors 3 der SOC der Batterie 5 nach und nach ab. Wenn der SOC der Batterie 5 schließlich gleich dem vorgegebenen Wert SOC2 wird, beginnt die Erwärmung (die Vorwärmung) durch die Heizeinrichtung 51 und dergleichen. Die Brennkraftmaschine 2, der Katalysator 53 und dergleichen werden somit erwärmt, bevor die Brennkraftmaschine 2 gestartet wird.
Der vorgegebene Wert SOC2 ist dabei so eingestellt, dass die Vorwärmzeit in einem Bereich von 5 bis 30 Sekunden liegt. Die Vorwärmzeit ist vorzugsweise in einem Bereich von 5 bis 15 Sekunden eingestellt. Dieser SOC2 kann ein fester Wert sein. Vorzugsweise ist der SOC2 aber als eine Funktion der Änderung ΔSOC der SOC je Einheitszeit einstellbar. In diesem Fall kann eine Verschwendung von Vorwärmzeit verhindert und die erforderliche Vorwärmung zuverlässig und effizient ausgeführt werden.
Wenn der SOC der Batterie 5 schließlich auf den unteren Grenzwert SOC1 fällt, wird die Brennkraftmaschine 2 gestartet und elektrische Energie durch die Antriebskraft der Brennkraftmaschine 2 erzeugt. Zu diesem Zeitpunkt ist die Brennkraftmaschine 2 durch die Vorwärmung bereits warm und der Katalysator 53 aktiviert. Dementsprechend kann bei einem Antrieb der Brennkraftmaschine 2 eine Verschlechterung der Emissionen verhindert werden. Weiter kann, wenn der SOC der Batterie 5 auf den dem unteren Grenzwert SOC1 fällt, die Brennkraftmaschine 2 unmittelbar gestartet werden, wodurch sich verhindern lässt, dass der Antrieb des Fahrzeugs aufgrund einer allzu starken Entladung der Batterie 5 unmöglich wird. Anschließend wird die Batterie 5 durch die erzeugte elektrische Energie geladen, wodurch der SOC erhöht und wiederhergestellt wird.
Im Gegensatz dazu wird in dem Vergleichsbeispiel (Stand der Technik), wie es in Fig. 4 gezeigt ist, die Erwärmung (Vorwärmung) durch die Heizeinrichtung 51, und dergleichen gestartet, wenn der SOC der Batterie 5 infolge des Antriebs des Fahrzeugs durch den Antrieb eines Elektromotors nach und nach so weit abnimmt, bis der SOC der Batterie 5 gleich dem unteren Grenzwert SOC1 wird. Dabei kann, da die Brennkraftmaschine 2, der Katalysator 53 und dergleichen kalt sind, die Brennkraftmaschine 2 nicht gestartet werden.
Die Brennkraftmaschine 2 wird nämlich erst nach Beendigung der Vorwärmung gestartet. Da der SOC der Batterie 5 während der Vorwärmung aber weiter abnimmt, besteht dementsprechend die Möglichkeit, dass die Batterie allzu stark entladen wird und ein Antrieb des Fahrzeugs unmöglich wird. Wenn die Brennkraftmaschine 2 vor Fertigstellung der Vorwärmung gestartet wird und noch nicht warm ist, kann es andererseits zu einer Verschlechterung der Emissionen kommen.
Wie vorstehend erwähnt, werden mit der Fahrzeugsteuerungsvorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform die Brennkraftmaschine 2, der Katalysator 53 und der Sauerstoffsensor 55 vorgewärmt, bevor die Brennkraftmaschine 2 angetrieben wird, um die Batterie 5 zu laden. Dementsprechend hat sich die Brennkraftmaschine 2, wenn sie gestartet wird, um die Batterie 5 zu laden, bereits erwärmt, wodurch Schwierigkeiten, wie z. B. eine Verschlechterung der Emissionen, erst gar nicht auftreten. Weiter muß mit dem Antrieb der Brennkraftmaschine 2 nicht gewartet werden, bis sich die Brennkraftmaschine 2 erwärmt hat, wenn durch den Antrieb der Brennkraftmaschine 2 elektrische Energie erzeugt werden soll. Daher kann die Batterie 5 bei Bedarf unmittelbar geladen werden, wodurch sich der Zustand, dass der Betrieb des Fahrzeugs infolge einer allzu starken Entladung der Batterie 5 unmöglich wird, vermeiden lässt. Dementsprechend kann, wenn die in der Batterie gespeicherte elektrische Energiemenge 5, abnimmt, das Fahrzeug angemessen laufen.

Zweite Ausführungsform

Im Folgenden wird eine Fahrzeugsteuerungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung erläutert.
Durch die Fahrzeugsteuerungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform wird wenigstens die Brennkraftmaschine 2 erwärmt, und zwar in dem Fall, in dem die Vorwärmung unter der Bedingung beginnt, dass der Änderungsbetrag ΔSOC je Einheitszeit der in der Batterie gespeicherten elektrischen Energie 5 gleich oder größer ist als ein vorgegebener Wert ΔSOC3.
Die Hardwarekonfiguration der Fahrzeugsteuerungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform entspricht derjenigen der Fahrzeugsteuerungsvorrichtung gemäß der in Fig. 1 gezeigten ersten Ausführungsform.
Fig. 5 ist ein Flussschema, das die Funktionsweise der Fahrzeugsteuerungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform veranschaulicht. Der in Fig. 5 gezeigte Steuerungsprozess wird während des Betriebs des Fahrzeugs, beispielsweise durch die Antriebskraft des Elektromotors 3, ausgeführt.
Wie es im Schritt S20 in Fig. 5 gezeigt ist, wird bestimmt, ob die vom Fahrzeug angeforderte Energie größer ist als die vorgegebene Energie. Wenn bestimmt wird, dass die vom Fahrzeug geforderte Energie größer ist als die vorgegebene Energie und die Brennkraftmaschine 2 angetrieben werden muß, wird die Brennkraftmaschine 2 gestartet (Schritt S22). Wenn im Schritt S20 dagegen bestimmt wird, dass die vom Fahrzeug angeforderte Energie nicht größer ist als die vorgegebene Energie, wird bestimmt (S24), ob der SOC der Batterie 5 gleich oder kleiner ist als der untere Grenzwert SOC1. Wenn bestimmt wird, dass der SOC der Batterie 5 gleich oder kleiner ist als der untere Grenzwert SOC1, wird die Brennkraftmaschine 2 gestartet (Schritt S22). Wenn dagegeben bestimmt wird, dass der SOC der Batterie 5 nicht kleiner ist als der untere Grenzwert SOC1, geht der Steuerungsprozess zum Schritt S26, in dem bestimmt wird, ob der Änderungsbetrag ΔSOC je Einheitszeit der in der Batterie gespeicherten elektrischen Energie 5 gleich oder größer ist als ein vorgegebener Wert ΔSOC3. Der vorgegebene Wert ΔSOC3 ist ein in der Hybrid-ECU 30 voreingestellter Wert, der unter Berücksichtigung beispielsweise der Vorwärmzeit eingestellt wird.
Wenn im Schritt S26 bestimmt wird, dass der Änderungsbetrag ΔSOC je Einheitszeit der in der Batterie gespeicherten elektrischen Energie 5 nicht gleich oder größer ist als der vorgegebene Wert ΔSOC3, endet der Steuerungsprozess. Wenn dagegen bestimmt wird, dass der Änderungsbetrag ΔSOC je Einheitszeit der in der Batterie gespeicherten elektrischen Energie 5 gleich oder größer ist als der vorgegebene Wert ΔSOC3, wird die Vorwärmung durchgeführt (Schritt S28); anschließend endet der Steuerungsprozess.
Zu beachten gilt, dass die Prozesse in den in Fig. 5 gezeigten Schritten S20 bis S24 in derselben Weise durchgeführt werden wie die Prozesse in den in Fig. 1 gezeigten Schritten S10 bis S14. Weiter wird der Vorwärmschritt in dem in Fig. 5 gezeigten Schritt S28 in derselben Weise durchgeführt wie der Vorwärmschritt in dem in Fig. 1 gezeigten Schritt, S18.
Mit der Fahrzeugsteuerungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform lassen sich dieselbe Wirkung und derselbe Effekt erzielen wie mit der Fahrzeugsteuerungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform. Da die Brennkraftmaschine 2, der Katalysator 53 und der Sauerstoffsensor 55vorgewärmt werden, bevor die Batterie 5 durch den Antrieb der Brennkraftmaschine 2 geladen wird, hat sich die Brennkraftmaschine 2 bereits erwärmt, wenn sie gestartet wird, um die Batterie 5 zu laden. Dadurch wird verhindert, dass sich Probleme, wie z. B. eine Verschlechterung der Emissionen, ergeben. Weiter ist es nicht notwendig, wenn zur Erzeugung elektrischer Energie die Brennkraftmaschine 2 angetrieben wird, den Antrieb der Brennkraftmaschine 2 hinauszuschieben, um die Brennkraftmaschine 2 vorzuwärmen. Dementsprechend kann die Batterie 5 bei Bedarf unmittelbar geladen werden, wodurch der Zustand vermieden wird, dass der Betrieb des Fahrzeugs infolge einer allzu starken Entladung der Batterie 5 unmöglich wird. Wenn die in der Batterie gespeicherte elektrische Energiemenge 5 abnimmt, kann das Fahrzeug somit angemessen laufen.
Wie vorstehend erwähnt, kann erfindungsgemäß auch im Fall einer Abnahme der in der Batterie gespeicherten elektrische Energiemenge abnimmt, ein angemessener Betrieb des Fahrzeugs sichergestellt werden.

Claims

1. Fahrzeugsteuerungsvorrichtung (1), die in einem Fahrzeug mit einer Brennkraftmaschine (2) und einem Elektromotor (3) eingerichtet ist, das durch die Antriebskraft wenigstens der Brennkraftmaschine (2) oder des Elektromotors (3) angetrieben wird, gekennzeichnet durch:
eine elektrische Energiespeichereinrichtung (5) zum Versorgen des Elektromotors (3) mit elektrischer Energie,
eine Steuerungseinrichtung (30) zum Laden der elektrischen Energiespeichereinrichtung (5) durch Starten der Brennkraftmaschine (2), wenn die in der elektrischen Energiespeichereinrichtung gespeicherte elektrische Energiemenge unter einen unteren Grenzwert (SOC1) zur Verwendung der elektrischen Energiemenge fällt, und
eine Heizeinrichtung (51) zum Vorwärmen der Brennkraftmaschine (2), wenn die in der elektrischen Energiespeichereinrichtung gespeicherte elektrische Energiemenge auf oder unter einen vorgegebenen Wert (SOC2) fällt, der als eine gespeicherte elektrische Energiemenge größer als der untere Grenzwert (SOC1) zur Verwendung der gespeicherten elektrischen Energiemenge eingestellt ist.

2. Fahrzeugsteuerungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch:
einen Katalysator (53), der in einem Auslasskanal (52) der Brennkraftmaschine (2) vorgesehen ist und von der Brennkraftmaschine (2) ausgestoßenes Abgas reinigt,
wobei die Heizeinrichtung (51) den Katalysator (53) und die Brennkraftmaschine (2) vorwärmt.

3. Fahrzeugsteuerungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch:
einen Sensor, der einen Parameter betreffend die Brennkraftmaschine (2) erfasst und bei einer hohen Temperatur zuverlässig arbeitet,
wobei die Heizeinrichtung (51) den Sensor und die Brennkraftmaschine (2) vorwärmt.

4. Fahrzeugsteuerungsvorrichtung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor ein Sauerstoffsensor (55) ist, der die Sauerstoffkonzentration in dem von der Brennkraftmaschine (2) ausgestoßenen Abgas erfasst.

5. Fahrzeugsteuerungsvorrichtung (1), die in einem Fahrzeug mit einer Brennkraftmaschine (2) und einem Elektromotor (3) eingerichtet ist, das durch die Antriebskraft wenigstens der Brennkraftmaschine (2) oder des Elektromotors (3) angetrieben wird, gekennzeichnet durch:
eine elektrische Energiespeichereinrichtung (5), die den Elektromotor (3) mit elektrischer Energie versorgt,
eine Steuerungseinrichtung (30) zum Laden der elektrischen Energiespeichereinrichtung (5) durch Starten der Brennkraftmaschine (2), wenn die in der elektrischen Energiespeichereinrichtung gespeicherte elektrische Energiemenge unter einen unteren Grenzwert (SOC1) zur Verwendung der elektrischen Energiemenge fällt, und
eine Heizeinrichtung (51) zum Vorwärmen der Brennkraftmaschine (2), wenn der Änderungsbetrag (ΔSOC) je Einheitszeit der in der in der elektrischen Energiespeichereinrichtung (5) gespeicherten elektrischen Energie gleich oder größer wird als ein vorgegebener Wert (ΔSOC3).

6. Fahrzeugsteuerungsvorrichtung (1) nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch:
einen Katalysator (53), der in einem Auslasskanal (52) der Brennkraftmaschine (2) vorgesehen ist und von der Brennkraftmaschine (2) ausgestoßenes Abgas reinigt,
wobei die Heizeinrichtung (51) den Katalysator (53) und die Brennkraftmaschine (2) vorwärmt.

7. Fahrzeugsteuerungsvorrichtung (1) nach Anspruch 5 oder 6, gekennzeichnet durch:
einen Sensor, der einen Parameter betreffend die Brennkraftmaschine (2) erfasst und bei einer hohen Temperatur zuverlässig arbeitet,
wobei die Heizeinrichtung (51) den Sensor und die Brennkraftmaschine (2) vorwärmt.

8. Fahrzeugsteuerungsvorrichtung (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor ein Sauerstoffsensor (55) ist, der die Sauerstoffkonzentration in dem von der Brennkraftmaschine (2) ausgestoßenen Abgas erfasst.

9. Steuerungsverfahren einer Fahrzeugsteuerungsvorrichtung (1), die in einem Fahrzeug mit einer Brennkraftmaschine (2) und einem Elektromotor (3) eingerichtet ist, das durch die Antriebskraft wenigstens der Brennkraftmaschine (2) oder des Elektromotors (3) angetrieben wird, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
Vorwärmen der Brennkraftmaschine (2), wenn die elektrische Energiemenge (SOC), die in einer elektrischen Energiespeichereinrichtung (5) gespeichert ist, die den Elektromotor (3) mit elektrischer Energie versorgt, auf oder unter einen vorgegebenen Wert (SOC2) fällt, der als eine gespeicherte elektrische Energiemenge größer als ein unterer Grenzwert (SOC1) zur Verwendung der gespeicherten elektrischen Energiemenge eingestellt ist, und
Laden der elektrischen Energiespeichereinrichtung (5) durch Starten der Brennkraftmaschine (2) nach der Vorwärmung der Brennkraftmaschine (2).

10. Steuerungsverfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass neben der Brennkraftmaschine (2) ein Katalysator (53), der in einem Auslasskanal (52) der Brennkraftmaschine (2) vorgesehen ist und von der Brennkraftmaschine (2) ausgestoßenes Abgas reinigt, vorgewärmt wird.

11. Steuerungsverfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass neben der Brennkraftmaschine (2) ein Sensor, der einen Parameter betreffend die Brennkraftmaschine (2) erfasst und bei einer hohen Temperatur zuverlässig arbeitet, vorgewärmt wird.

12. Steuerungsverfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor ein Sauerstoffsensor (55) ist, der die Sauerstoffkonzentration in dem von der Brennkraftmaschine (2) ausgestoßenen Abgas erfasst.

13. Steuerungsverfahren einer Fahrzeugsteuerungsvorrichtung (1), die in einem Fahrzeug mit einer Brennkraftmaschine (2) und einem Elektromotor (3) eingerichtet ist, das durch die Antriebskraft wenigstens der Brennkraftmaschine (2) oder des Elektromotors (3) angetrieben wird, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
Vorwärmen (S28) der Brennkraftmaschine (2), wenn der Änderungsbetrag (ΔSOC) je Einheitszeit der elektrischen Energie, die in der elektrischen Energiespeichereinrichtung (5) gespeichert ist, die den Elektromotor (3) mit elektrischer Energie versorgt, gleich oder größer wird als ein vorgegebener Wert (ΔSOC3) (S26), und
Laden der elektrischen Energiespeichereinrichtung (5) durch Starten der Brennkraftmaschine (2) nach der Vorwärmung der Brennkraftmaschine (2).

14. Steuerungsverfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass neben der Brennkraftmaschine (2) ein Katalysator (53), der in einem Auslasskanal (52) der Brennkraftmaschine (2) vorgesehen ist und von der Brennkraftmaschine (2) ausgestoßenes Abgas reinigt, vorgewärmt wird.

15. Steuerungsverfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass neben der Brennkraftmaschine (2) ein Sensor, der einen Parameter betreffend die Brennkraftmaschine (2) erfasst und bei einer Temperatur zuverlässig arbeitet, vorgewärmt wird.

16. Steuerungsverfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor ein Sauerstoffsensor (55) ist, der die Sauerstoffkonzentration in dem von der Brennkraftmaschine (2) ausgestoßenen Abgas erfasst.