DE102009051472A1

DE102009051472A1 - Hybridantriebsstrang und Verfahren zum Steuern eines Hybridantriebsstrangs

Info

Publication number: DE102009051472A1
Application number: DE102009051472A
Authority: DE
Inventors: Ko-Jen Troy Wu; Jian Jun Rochester Zhang; James C. Oxford Elmslie
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2008-11-04
Filing date: 2009-10-30
Publication date: 2010-06-02
Anticipated expiration: 2029-10-31
Also published as: US20100107632A1; DE102009051472B4; CN101734138A; US8225608B2; CN101734138B

Abstract

Es ist ein Hybridantriebsstrang für ein Fahrzeug vorgesehen. Der Antriebsstrang umfasst eine Maschine, die durch einen Turbolader aufgeladen wird. Der Turbolader umfasst einen ersten Motor-Generator, der mit Bezug auf den Turbolader montiert und eingerichtet ist, um als seine Betriebsmodi eine Beschleunigung des Fahrzeugs selektiv zu unterstützen, indem der Turbolader angetrieben wird, um ein regeneratives Laden einer Energiespeichereinrichtung vorzusehen, und um leer zu laufen. Der Antriebsstrang umfasst zusätzlich einen zweiten Motor-Generator, der mit Bezug auf den Antriebsstrang montiert und eingerichtet ist, um als seine Betriebsmodi eine Beschleunigung des Fahrzeugs selektiv zu unterstützen, um ein regeneratives Laden der Energiespeichereinrichtung vorzusehen, und um leer zu laufen. Ein Controller, der auf erfasste Fahrzeugbetriebsparameter anspricht, ist an dem Fahrzeug angeordnet, um die Betriebsmodi des ersten Motor-Generators und des zweiten Motor-Generators zu steuern und zu koordinieren.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft einen Hybridfahrzeugantriebsstrang, der eine Brennkraftmaschine anwendet, die durch einen Turbolader mit einem Motor-Generator unterstützt wird.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Bei gegenwärtigen Fahrzeugen wird typischerweise ein Zwangseinlassen, wie etwa über einen abgasgetriebenen Turbolader, benutzt, um den Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine (IC) zu verbessern. Ein Turbolader kann zulassen, dass eine Brennkraftmaschine mehr Leistung aus einem gegebenen Maschinenhubraum erzeugt, indem eine Aufladung erzeugt wird, d. h. die Masse an Luft, die in die Brennkammer der Maschine eintritt, erhöht wird.
Der Wirkungsgrad einer turbogeladenen Maschine hängt typischerweise von der Fähigkeit des Turboladers ab, in Ansprechen auf eine Anforderung nach einer Beschleunigung eines Fahrzeugbedieners eine Aufladung zu erzeugen. Das Erzeugen einer Aufladung, das mit einer Bedieneranforderung einhergeht, kann jedoch aufgrund von Rotationsträgheit des Turboladers, insbesondere bei niedrigeren Maschinendrehzahlen, wenn der Abgasdruck der Maschine niedrig ist, eine Herausforderung sein. Ein Ansatz, ein verbessertes Ansprechen eines Turboladers zu erhalten, ist, den Ab gasdruck der Maschine beim Hochdrehen des Turboladers über einen Elektromotor zu unterstützen. In einem solchen Fall ist die Elektromotorunterstützung typischerweise in die Turboladerbaugruppe integriert.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist ein Hybridantriebsstrang für ein Fahrzeug vorgesehen. Genauer weist der Antriebsstrang eine Maschine auf, die eingerichtet ist, um das Fahrzeug anzutreiben. Ein Turbolader ist relativ zu der Maschine angeordnet, um ein Drehmoment der Maschine zu verstärken und eine Beschleunigung des Fahrzeugs zu unterstützen. Eine Energiespeichereinrichtung ist an dem Fahrzeug angeordnet, um elektrische Energie zu speichern. Ein erster Motor-Generator ist mit Bezug auf den Turbolader montiert und eingerichtet, um als Betriebsmodi eine Beschleunigung des Fahrzeugs selektiv zu unterstützen, indem der Turbolader angetrieben wird, um ein regeneratives Laden der Energiespeichereinrichtung vorzusehen, und um leer zu laufen. Ein zweiter Motor-Generator ist mit Bezug auf den Antriebsstrang montiert und eingerichtet, um als Betriebsmodi eine Beschleunigung des Fahrzeugs selektiv zu unterstützen, um ein regeneratives Laden der Energiespeichereinrichtung vorzusehen, und um leer zu laufen. Ein Sensor ist an dem Fahrzeug angeordnet, um Fahrzeugbetriebsparameter zu erfassen. Ein Controller, der auf die erfassten Fahrzeugbetriebsparameter anspricht, ist an dem Fahrzeug angeordnet, um die Betriebsmodi des ersten Motors-Generators und des zweiten Motors-Generators zu steuern und zu koordinieren.
Der Controller kann einen gespeicherten Algorithmus aufweisen, in welchem die Betriebsmodi des ersten Motors-Generators und des zweiten Motors-Generators, die die Fahrzeugbeschleunigung unterstützen können, als Moduskombinationen in einer ersten Gruppe angeordnet sind, und die Betriebsmodi, bei denen der erste Motor-Generator im regenerativen Lademodus ist, als Moduskombinationen in einer zweiten Gruppe angeordnet sind. Der Controller kann eingerichtet sein, um eine Kombination aus der ersten Gruppe, um die Fahrzeugbeschleunigung zu unterstützen, und aus der zweiten Gruppe, um ein regeneratives Laden vorzusehen, auszuwählen.
Der erste Motor-Generator kann mit dem Turbolader integriert sein. Der Hybridantriebsstrang kann zusätzlich ein Getriebe umfassen, das an dem Fahrzeug angeordnet ist, um Drehmoment von der Maschine zu übertragen, und die Fahrzeugbetriebsparameter können Maschinendaten, Getriebedaten und die Fahrzeuggeschwindigkeit umfassen.
Der zweite Motor-Generator kann auch mit dem Getriebe integriert sein, und der Controller kann zusätzlich die Funktion des Getriebes steuern.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist auch ein Verfahren zum Steuern eines Hybridfahrzeugantriebsstrangs vorgesehen, der eine Maschine mit einem Turbolader umfasst. Das Verfahren umfasst, dass eine vom Fahrzeugbediener gewählte Fahrzeugbeschleunigung und Fahrzeugverzögerung überwacht werden, und Fahrzeugbetriebsparameter überwacht werden. Ebenso umfasst das Verfahren, dass Betriebsbedingungen eines ersten Motors-Generators für den Turbolader und eines zweiten Motors-Generators für das Fahrzeug überwacht werden. Das Verfahren umfasst zusätzlich, dass Betriebsmodi des ersten Motors-Generators und Betriebsmodi des zweiten Motors-Generators, bei denen die Fahrzeugbeschleunigung unterstützt wird, kombiniert werden, und Betriebsmodi des ersten Motors-Generators und Betriebsmodi des zweiten Motors-Generators, bei denen ein regeneratives Beladen vorgesehen wird, kombiniert werden. Die Betriebsmodi des ersten Motors-Generators um fassen Bedingungen, unter denen die Fahrzeugbeschleunigung unterstützt wird; ein regeneratives Laden der Energiespeichereinrichtung, die an dem Fahrzeug angeordnet ist, vorgesehen wird; und der erste Motor-Generator leer läuft. Gleichermaßen umfassen die Betriebsmodi des zweiten Motors-Generators Bedingungen, unter denen die Fahrzeugbeschleunigung unterstützt wird, ein regeneratives Laden der Energiespeichereinrichtung vorgesehen wird; und der zweite Motor-Generator leer läuft.
Das Verfahren umfasst auch, dass Kombinationen aus den ersten Betriebsmodi des ersten Motors-Generators und den Betriebsmodi des zweiten Motors-Generators, bei denen die Fahrzeugbeschleunigung unterstützt wird, in einer ersten Option gruppiert werden, und Kombinationen aus den Betriebsmodi des ersten Motors-Generators und den Betriebsmodi des zweiten Motors-Generators, bei denen ein regeneratives Laden vorgesehen wird, in einer zweiten Option gruppiert werden. Zusätzlich umfasst das Verfahren, dass der Betrieb des ersten Motors-Generators und des zweiten Motors-Generators gesteuert und koordiniert wird, indem aus den Kombinationen in der ersten Option für eine Beschleunigungsunterstützung und aus Kombinationen in der zweiten Option für eine Verzögerung ausgewählt wird.
Die obigen Merkmale und Vorteile und weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der besten Ausführungsarten der Erfindung, wenn diese in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen genommen wird, leicht deutlich werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Darstellung eines Motor-Generator-Turboladers (MGT), der in einem Mild-Hybridantriebsstrang integriert ist;
2 ist eine schematische Darstellung des MGT, der in einem Strong-Hybridantriebsstrang integriert ist;
3 ist eine Tabelle, die Kombinationen aus möglichen Betriebsmodi des MGT und einer Motor-Generator-Einheit (MGU) in dem Hybridantriebsstrang von 1 veranschaulicht;
4 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Steuern und Koordinieren des MGT und der MGU veranschaulicht.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
In Hybridfahrzeugen wird ein elektrischer Motor-Generator typischerweise mit einer Brennkraftmaschine (IC) kombiniert, um beim Fahrzeugvortrieb für einen verbesserten Wirkungsgrad des Antriebsstrangs Unterstützung zu leisten. Ein derartiges Fahrzeug kann auch eine turbogeladene Version der Brennkraftmaschine verwenden. In solch einer Anwendung kann ein Turbolader eine Unterstützung eines Elektromotors anwenden, der in der Lage ist, als ein elektrischer Generator zu fungieren, um den Betrieb des vorhandenen Motors-Generators des Hybrids zu ergänzen. In einem solchen Hybrid kann elektrische Energie zurückgewonnen werden, indem der Elektromotor des Turboladers über den Turbolader betrieben wird, wenn der Turbolader von hohen Aufladungsdrehzahlen aus verlangsamt wird. Derart ausgestaltet wird ein solcher sogenannter Turbolader-Motor-Generator benutzt, um den Wirkungsgrad des Antriebsstrangs weiter zu verbessern. Ein Hybridfahrzeug, das einen Turbolader-Motor-Generator anwendet, würde jedoch von der Integration der Steuerung und der Koordination des Motors-Generators und des Betriebs des Turbolader-Motor-Generators profitieren, um den Wirkungsgrad des Antriebsstrangs zu maximieren.
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche Bauteile beziehen, zeigt 1 einen Mild-Hybridantriebsstrang 10 für ein Fahrzeug. Ein Mild-Hybridantriebsstrang umfasst eine Maschine 12. Eine Motor-Generator-Einheit (MGU) 14 ist funktional mit der Kurbelwelle 15 der Maschine über einen Riemen 16 verbunden. Diese Art von Hybridsystem wird im Allgemeinen als Startergenerator bezeichnet. Ein Startergenerator ist typischerweise ausgestaltet, um die Maschine 12 neu zu starten, wenn die Bremsen das Wirtfahrzeugs gelöst worden sind, im Anschluss an ein programmiertes Abschalten der Maschine bei einem Stopp. Das Startergeneratorsystem ist zusätzlich ausgestaltet, um die Maschine 12 beim Beschleunigen des Fahrzeugs selektiv zu unterstützen und um ein regeneratives Laden einer im Fahrzeug befindlichen Energiespeichereinrichtung 22, wie etwa einer Hybridbatterie, vorzusehen, wie es Fachleute verstehen werden. Die Energiespeichereinrichtung 22 kann als eine einzige Batterie, als mehrere Batterien, als ein Superkondensator, als eine Kombination aus sowohl einer Batterie als auch einem Superkondensator, oder als irgendeine andere Energiespeichereinrichtung, die für eine Hybridanwendung geeignet ist, ausgestaltet sein. Die Maschine 12 kann als irgendeine Brennkraftmaschine ausgestaltet sein, wie etwa ein Funken- oder Kompressionszündungstyp, der Kraftstoffe, wie etwa Etha nol, Benzin, Diesel, komprimiertes Erdgas, einen synthetischen Kraftstoff oder irgendeine Kombination solcher Kraftstoffe verwendet.
Die Maschine 12 wendet einen Motor-Generator-Turbolader (MGT) 18 an. Der MGT 18 wird von den Abgasen (nicht gezeigt) der Maschine angetrieben, um einen Überdruck, d. h. eine Aufladung, für den Einlasskrümmer (nicht gezeigt) der Maschine bereitzustellen, um zu helfen, dass die Maschine mehr Leistung erzeugt. Der MGT 18 ist mit einem integralen Motor-Generator 20 versehen, um das Hochdrehen des Turboladers zu unterstützen und somit die Dauer des Aufbaus des Aufladedrucks während der Fahrzeugbeschleunigung zu verkürzen. Der MGT 18 ist zusätzlich ausgestaltet, um ein regeneratives Abgasladen der Energiespeichereinrichtung 22 über den Motor-Generator 20 vorzusehen, wenn der Turbolader von ausreichend hohen Aufladungsdrehzahlen aus verzögert, wie es Fachleute verstehen.
1 zeigt einen einzigen Turbolader 18, wobei jedoch mehrere Turbolader, die nacheinander oder parallel angeordnet sind, abhängig von der besonderen Architektur und verschiedenen Funktionsanforderungen der Maschine vorgesehen sein können, wie es Fachleute verstehen. In jeder derartigen Ausgestaltung kann zumindest einer der Turbolader ein MGT sein. Es ist bevorzugt aber nicht notwendig, dass der MGT aufgebaut ist, um die gleiche Spannung wie die Energiespeichereinrichtung 22 zu verwenden, wenn die Spannung der Energiespeichereinrichtung verschieden ist von den 12 Volt, die typischerweise in gegenwärtigen Fahrzeugen verwendet wird. Gegebenenfalls kann die Hybridsystemspannung in 12 Volt, die typischerweise von Fahrzeugnebenaggregaten (nicht gezeigt) verwendet wird, umgewandelt werden, um zuzulassen, dass der MGT eine separate 12 Volt Batterie 24 aufladen kann.
Ein Motor-Generator-Controller (MGC) 26 bildet eine elektronische Schnittstelle mit der MGU 14, dem MGT 18 und dem Maschinen-Controller 28, um den elektrischen Leistungsfluss zwischen der MGU 14, dem MGT 18 und der Energiespeichereinrichtung 22 und der Batterie 24 zu verwalten. Beim Verwalten des elektrischen Leistungsflusses steuert und koordiniert der MGC 26 den Betrieb der MGU 14 und des MGT 18 in Ansprechen auf erfasste Fahrzeugbetriebsparameter. Fahrzeugbetriebsparameter werden von dem Maschinen-Controller 28 von verschiedenen Sensoren empfangen, die an dem Fahrzeug angeordnet sind, um die Maschinenfunktion zu steuern. Wie es Fachleute verstehen, können Fahrzeugbetriebsparameter umfassen, sind aber nicht darauf beschränkt Maschinendaten von einem elektronischen Drosselklappen-Controller (ETC) 30, die die Drosselklappenstellung angeben; einem Luftmassendurchsatzsensor (MAF) 32; einem Krümmerabsolutdrucksensor (MAP-Sensor) 34; einem Nockenwellenstellungssensor 36; einem Kurbelwellenstellungssensor 38; einem Kraftsystem 40, das Kraftstoffeinspritzvorrichtungen, eine Kraftstoffpumpe und einen Kraftstoffsensor umfasst; einem Zündsystem 42, das aus Zündmodulen und Zündkerzen besteht, wenn die Maschine vom Fremdzündungstyp ist; und einem Abgassauerstoffsensor 44. Fahrzeugbetriebsparameter können auch Fahrzeuggeschwindigkeitsdaten umfassen, die von einem Sensor an dem Getriebe 46 oder von Sensoren, die an dem Rad des Fahrzeugs (nicht gezeigt) angeordnet sind, empfangen werden. Zusätzlich können Fahrzeugbetriebsparameter den Getriebefunktionsstatus und Daten, die von einem Getriebe-Controller 48 empfangen werden, wie etwa beispielsweise das gegenwärtige Übersetzungsverhältnis und die Betriebstemperatur, umfassen.
Abhängig von dem Aufbau der Motoren-Generatoren 14 und 20 und der Energiespeichereinrichtung 22 und der Batterie 24 kann der MGC 26 jeden notwendigen Gleichstrom-(DC)-/Gleichstrom-Wandler und/oder Wechselstrom-(AC)-/DC-Umrichter umfassen. Der MGC 26 kann auch verwendet werden, um den Aufladedruck zu steuern, der von dem Turbolader bereitgestellt wird, anstelle den Maschinen-Controller 28 zu verwenden, über beispielsweise ein traditionelles Ladedruckregelventil oder variable Schaufeln in einem Turbolader mit variabler Schaufelgeometrie (nicht gezeigt). Obwohl der MGC 26 als allein stehende Einheit gezeigt ist, kann er auch als Teil des Maschinen-Controllers 28 integriert sein.
2 zeigt die Maschine 12, die den MGT 18 anwendet, der in einem Strong- oder einem Voll-Hybridfahrzeugantriebsstrang 11 angewandt wird. In einem Strong- oder Voll-Hybridantriebsstrang wird ein Motor-Generator/Getriebe-Controller (MG/Getriebe-Controller) 27 den Platz des MGC 26 von 1 einnehmen. Im Vergleich mit dem in 1 gezeigten Mild-Hybrid wird das Hybridgetriebe 47 den Platz des Getriebes 46 von 1 einnehmen, und ein herkömmlicher Wechselstromgenerator (GEN) 17 wird anstelle der MGU 14 von 1 verwendet werden. Alle anderen Elemente des Antriebsstrangs können gleich wie in dem Mild-Hybrid sein und sind dementsprechend gekennzeichnet. In einem Strong-Hybrid ist die MGU in das Hybridgetriebe 47 des Fahrzeugs integriert, wie es Fachleute verstehen. In einem solchen Fall kann ein einziger MG/Getriebe-Controller 27 benutzt werden, um Betriebsfunktionen des Hybridgetriebes zu steuern sowie Funktionen des Wechselstromgenerators und des MGT zu steuern und zu koordinieren.
Obwohl jegliche der Motoren-Generatoren, die in der MGU 14 und dem MGT 18 angewandt werden, in der Lage sind, eine Beschleunigung zur Unterstützung für das Fahrzeug vorzusehen, werden sie typischerweise dies auf unterschiedliche Weisen tun. Eine MGU kann in der Lage sein, soviel wie 100 Nm Drehmoment direkt an der Kurbelwelle der Maschine über den Drehzahlbereich der Maschine hinzuzufügen. Der Motor-Gene rator in einem MGT ist andererseits in der Lage, hauptsächlich einen schnelleren Aufbau eines Aufladedrucks zu ermöglichen, wodurch wahrscheinlich weniger zu dem Gesamtdrehmomentausgang beigetragen wird, und primär bei niedrigerer Drehzahl der Maschine. Zusätzlich ist es wahrscheinlich, dass eine MGU ihre beträchtliche Drehmomentunterstützung mit einer Verzögerung von einigen Millisekunden liefern wird, während ein MGT noch eine vorübergehende Verzögerung in der Größenordnung von Sekunden erfahren wird, was bis zu einem gewissen Grad typisch für alle abgasgetriebenen Turbolader ist. Jedoch ist ein MGU-Motor wahrscheinlich zumindest eine Größenordnung größer als der für einen MGT, und es ist daher zu erwarten, dass er weniger effizient ist. Auf der Basis dieser Erwägungen kann jedes Mal dann, wenn Beschleunigungsanforderungen nur über den Turbolader zufrieden stellend erreicht werden können, der MGT 18 alleine verwendet werden. Wenn dazwischenliegende, hohe und andauernde Beschleunigung erforderlich ist, wie etwa während eines Anfahrens eines Fahrzeugs aus einem Stillstand, wird der Betrieb sowohl der MGU 14 als auch des MGT 18 derart gesteuert und koordiniert, dass die MGU eine dazwischenliegende Unterstützung liefert, während der Turbolader noch hochdreht. Wenn die Drehzahl des Turboladers zugenommen hat, was zulässt, dass er eine ausreichende Aufladung liefert, wird der Betrieb zu MGT alleine überführt. Wenn eine dazwischenliegende, kurze Unterstützung notwendig ist, wird die MGU 14 alleine betrieben.
3 zeigt eine Tabelle möglicher Kombinationen aus Betriebsmodi der MGU 14 und des MGT 18. Die MGU 14 kann in einem Drehmomentunterstützungsmodus, d. h. einem Beschleunigungsunterstützungsmodus, einem regenerativen Lademodus bei Verzögerung (einschließlich während eines Fahrzeugbremsens), einem durch die Maschine 12 angetriebenen Lademodus und im Leerlauf betrieben werden. Der MGT 18 kann in einem Turboladerbeschleunigungsunterstützungsmodus, einem regenerativen Abgaslademodus und im Leerlauf betrieben werden. Unter den möglichen Kombinationen aus Betriebsmodi der MGU 14 und des MGT 18 ist die gleichzeitige Kombination aus MGT im Beschleunigungsunterstützungsmodus und MGU im Wiederauflademodus bei Verzögerung nicht praktikabel und es ist unwahrscheinlich, dass sie stattfindet. Die Kombination aus MGT 18 im Abgasregenerationsmodus und MGU 18 im Drehmomentunterstützungsmodus, obwohl technisch möglich, ist wahrscheinlich ein selten auftretendes Ereignis. 3 zeigt mögliche Kombinationen aus Betriebsmodi von MGU und MGT, um bei der Erläuterung des Diagramms der Steuer-Software (das in 4 gezeigt ist) unten zu helfen. Die Kombinationen aus Betriebsmodi, die die Fahrzeugbeschleunigung unterstützen können, sind zusammen gruppiert und sind als ”Gruppe 1” bezeichnet. Die Kombinationen mit MGT 18 im regenerativen Abgaslademodus sind zusammen gruppiert und sind als ”Gruppe 2” bezeichnet. Derartige Kombinationen aus Betriebsmodi von MGU und MGT können als Teil eines Algorithmus in dem MGC 26 gespeichert sein. Kombinationen aus Betriebsmodi, bei denen MGT 18 leer läuft und MGU 14 im regenerativen Wiederauflademodus, im Lademodus oder im Leerlaufmodus ist, sind gezeigt, liefern aber kein signifikantes Wechselspiel. Während Betriebsmodi, wenn der MGT leer läuft, wird die MGU auf eine Weise ähnlich wie die in einem Fahrzeug gesteuert, das allein mit einer MGU ausgestattet ist. In einem Strong-Hybridantriebsstrang 11 von 2 wird der zweite Motor-Generator typischerweise nicht dazu verwendet, Elektrizität zu liefern, um elektrische Lastanforderungen des Fahrzeugs zu erfüllen. Stattdessen kann ein separater Wechselstromgenerator benutzt und von dem MGC 27 gesteuert werden, um entweder in einem Lademodus oder in einem Leerlaufmodus zu arbeiten.
4 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens der logischen und Steuerungsschritte für den in Verbindung mit den 1, 2 und 3 beschriebe nen Antriebsstrang. Wie gezeigt, wird das Verfahren eingeleitet und das Überwachen der Intention des Fahrzeugbedieners, d. h. der Auswahl mit Bezug auf den Fahrzeugbetrieb, insbesondere mit Bezug auf eine Beschleunigung und Verzögerung des Fahrzeuges, wird bei Block 100 begonnen. Die Intention des Bedieners kann beispielsweise durch ein Signal, das von der ETC 30 empfangen wird, welches eine ausgewählte Drosselklappenstellung der Maschine 12 bezeichnet, angegeben werden. Bei Block 102 werden Fahrzeugbetriebsparameter, wie etwa jene, die oben in Verbindung mit den 1 und 2 beschrieben wurden, überwacht. Das Verfahren rückt dann zu Block 104 vor. Bei Block 104 werden Betriebsbedingungen, wie etwa die Temperatur und der Status des Ladens der Energiespeichereinrichtung 22 und der 12 Volt Batterie 24 und Drehzahlen der MGU 14 und des MGT 18, über den MGC 26 relativ zu einem vorgeschriebenen Betriebsbereich überwacht. Bei Block 106 wird eine Bestimmung vorgenommen, ob das System richtig arbeitet. Wenn das System nicht richtig arbeitet, schreitet das Verfahren zu Block 108 fort. Bei Block 108 werden Systemschutzmaßnahmen ausgeführt, wie etwa das Aktivieren einer Warnung und das Verhindern, dass eine regenerative Ladefunktion stattfindet.
Wenn das System richtig arbeitet, schreitet das Verfahren zu Block 110 fort, bei dem auf der Basis einer Bedienerauswahl ermittelt wird, ob der Wunsch nach einer Beschleunigungsunterstützung besteht. Wenn eine Beschleunigungsunterstützung erwünscht ist, rückt das Verfahren zu Block 112 vor. Bei Block 112 wird eine Aufladungssteuerung bestimmt, und eine Beschleunigungsunterstützungsoption wird aus der Gruppe 1, die in der Tabelle von 3 gezeigt ist, auf der Basis von Fahrzeugbetriebsparametern und der Bedienerauswahl ausgewählt. Das Verfahren rückt dann zu Block 114 fort, bei dem die Aufladungssteuerung und die Beschleunigungsunterstützung ausgeführt werden. Wenn bei Block 110 eine Bestimmung vorgenommen wird, dass keine Beschleunigungsunterstützung erwünscht ist, schreitet das Verfahren zu Block 116 fort. Bei Block 116 wird eine Bestimmung vorgenommen, ob der MGT 18 in einem Betriebsmodus ist, in welchem er in der Lage ist, ein regeneratives Laden der Energiespeichereinrichtung 22 vorzusehen, wie etwa wenn der MGT 18 von Aufladungsdrehzahlen verzögert oder Maschinenbedingungen eine ausreichende Abgasdurchflussmenge angeben. Wenn der MGT 18 in der Lage ist, ein regeneratives Laden vorzusehen, rückt das Verfahren zu Block 118 vor. Bei Block 118 wird eine regenerative Ladeoption aus der Gruppe 2, die in der Tabelle von 3 gezeigt ist, ausgewählt, und der beste Betriebsmodus für die MGU 14 und die Aufladungssteuerung werden bestimmt. Das Verfahren schreitet dann zu Block 120 vor, bei dem die Steuerung der Aufladung, das regenerative Laden des MGT 18 und der Betrieb der MGU 14 ausgeführt werden.
Wenn der MGT 18 nicht in der Lage ist, ein ausreichendes Laden vorzusehen, wie beispielsweise wenn der Turbolader noch nicht auf eine ausreichend hohe Drehzahl hochgedreht worden ist, rückt das Verfahren zu Block 122 vor. Bei Block 122 wird eine Bestimmung auf der Basis von Fahrzeugbetriebsparametern vorgenommen, ob die MGU 14 in einem Betriebsmodus ist, in welchem sie in der Lage ist, während der Fahrzeugverzögerung eine Regeneration vorzusehen. Wenn die MGU 14 in der Lage ist, ein regeneratives Laden vorzusehen, sollte die Turbolader-Aufladung nicht benötigt werden, und die Stellung der Turbolader-Aufladungssteuereinrichtung kann für diesen Betriebsmodus vorgewählt werden. Das Verfahren schreitet dann zu Block 124 fort. Bei Block 124 werden eine Aufladungssteuerung und ein regeneratives Laden der MGU 14 zusammen mit jeglichen anderen notwendigen Steuerungen des Fahrzeugs, wie etwa der Bremsen, ausgeführt, indem eine Koordination mit anderen Fahrzeugsystemen vorgenommen wird.
Wenn die MGU 14 nicht in der Lage ist, ein regeneratives Laden vorzusehen, d. h. das Fahrzeug nicht im Modus eines regenerativen Ladens bei Verzögerung ist, rückt das Verfahren zu Block 126 vor. Bei Block 126 wird eine Bestimmung vorgenommen, ob das Laden über die MGU 14 erwünscht ist, d. h. ob die MGU benötigt wird, um der elektrischen Lastanforderung des Fahrzeugs nachzukommen. Wenn ein Laden über die MGU 14 erwünscht ist, schreitet das Verfahren zu Block 128 fort, um die MGU 14 in einen Generatormodus zu versetzen und dementsprechend eine Aufladungssteuerung auszuführen. Die vorstehenden Änderungen werden zusätzlich zu dem Maschinen-Controller 28 übermittelt, um geeignete Einstellungen an der Maschine 12 zuzulassen.
Obgleich die besten Ausführungsarten der Erfindung ausführlich beschrieben worden sind, werden Fachleute auf dem Gebiet, das diese Erfindung betrifft, verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen zur praktischen Ausführung der Erfindung innerhalb des Schutzumfangs der beigefügten Ansprüche erkennen.

Claims

Hybridantriebsstrang für ein Fahrzeug, umfassend: eine Brennkraftmaschine, die eingerichtet ist, um ein Fahrzeug anzutreiben; einen Turbolader, der relativ zu der Maschine angeordnet ist, um ein Drehmoment der Maschine zu verstärken und eine Beschleunigung des Fahrzeugs zu unterstützen; eine Energiespeichereinrichtung, die mit Bezug auf den Antriebsstrang angeordnet ist, um elektrische Energie zu speichern; einen ersten Motor-Generator, der mit Bezug auf den Turbolader montiert ist und eingerichtet ist, um als Betriebsmodi die Beschleunigung des Fahrzeugs selektiv zu unterstützen, indem der Turbolader angetrieben wird, um ein regeneratives Laden der Energiespeichereinrichtung vorzusehen, und um leer zu laufen; einen zweiten Motor-Generator, der mit Bezug auf den Antriebsstrang montiert ist und eingerichtet ist, um als Betriebsmodi eine Beschleunigung des Fahrzeugs selektiv zu unterstützen, um ein Laden der Energiespeichereinrichtung vorzusehen, um ein regeneratives Laden der Energiespeichereinrichtung vorzusehen, und um leer zu laufen; einen Sensor, der mit Bezug auf den Antriebsstrang angeordnet ist, um Fahrzeugbetriebsparameter zu erfassen; und einen Controller, der auf die erfassten Fahrzeugbetriebsparameter anspricht und mit Bezug auf den Antriebsstrang angeordnet ist, um die Betriebsmodi des ersten Motors-Generators und des zweiten Motors-Generators zu steuern und zu koordinieren.
Hybridfahrzeugantriebsstrang nach Anspruch 1, wobei der Controller einen gespeicherten Algorithmus aufweist, in welchem die Betriebsmodi des ersten Motors-Generators und des zweiten Motors-Generators zum Unterstützen der Fahrzeugbeschleunigung als Moduskombinationen in einer ersten Gruppe angeordnet sind, und die Betriebsmodi, wenn der erste Motor-Generator in dem regenerativen Lademodus ist, als Moduskombinationen in einer zweiten Gruppe angeordnet sind, und wobei der Controller eingerichtet ist, um eine Kombination aus der ersten Gruppe, um die Fahrzeugbeschleunigung zu unterstützen, und aus der zweiten Gruppe, um ein regeneratives Laden vorzusehen, auszuwählen.
Hybridfahrzeugantriebsstrang nach Anspruch 1, wobei der erste Motor-Generator mit dem Turbolader integriert ist.
Hybridfahrzeugantriebsstrang nach Anspruch 1, wobei der zweite Motor-Generator als ein Startergenerator eingerichtet ist.
Hybridfahrzeugantriebsstrang nach Anspruch 1, wobei der Controller ferner eine Turbolader-Aufladung steuert.
Hybridfahrzeugantriebsstrang nach Anspruch 1, der ferner ein Getriebe umfasst, das funktional mit der Maschine verbunden ist, um Drehmoment von der Maschine zu übertragen, wobei die Fahrzeugbetriebsparameter Maschinendaten, Getriebedaten und die Fahrzeuggeschwindigkeit umfassen.
Hybridfahrzeugantriebsstrang nach Anspruch 6, wobei der zweite Motor-Generator mit dem Getriebe integriert ist, und der Controller ferner eine Funktion des Getriebes steuert, wobei der Controller im Besonderen weiter die Funktion eines separaten Wechselstromgenerators steuert.
Hybridfahrzeugantriebsstrang nach Anspruch 1, wobei die Energiespeichereinrichtung eine Batterie und/oder einen Superkondensator umfasst.
Verfahren zum Steuern eines Hybridfahrzeugantriebsstrangs, der eine Maschine mit einem Turbolader enthält, das umfasst, dass: eine vom Fahrzeugbediener gewählte Fahrzeugbeschleunigung und Fahrzeugverzögerung überwacht werden; Fahrzeugbetriebsparameter überwacht werden; Betriebsbedingungen eines ersten Motors-Generators für den Turbolader und des zweiten Motors-Generators, der funktional mit der Maschine verbunden ist, überwacht werden; Betriebsmodi des ersten Motors-Generators und Betriebsmodi des zweiten Motors-Generators, bei denen die Fahrzeugbeschleunigung unterstützt wird, kombiniert werden, und Betriebsmodi des ersten Motors-Generators und Betriebsmodi des zweiten Motors-Generators, bei denen ein regeneratives Laden vorgesehen wird, kombiniert werden, wobei die Betriebsmodi des ersten Motors-Generators Bedingungen umfassen, unter denen die Fahrzeugbeschleunigung unterstützt wird, ein regeneratives Laden einer Energiespeichereinrichtung, die an dem Fahrzeug angeordnet ist, vorgesehen wird, und der erste Motor-Generator leer läuft, und die Be triebsmodi des zweiten Motors-Generators Bedingungen umfassen, unter denen die Fahrzeugbeschleunigung unterstützt wird, ein Laden der Energiespeichereinrichtung vorgesehen wird, ein regeneratives Laden der Energiespeichereinrichtung vorgesehen wird, und der zweite Motor-Generator leer läuft; Kombinationen aus den Betriebmodi des ersten Motors-Generators und den Betriebsmodi des zweiten Motors-Generators, bei denen die Fahrzeugbeschleunigung unterstützt wird, in einer ersten Option gruppiert werden, und Kombinationen aus den Betriebsmodi des ersten Motors-Generators und den Betriebsmodi des zweiten Motors-Generators, bei denen ein regeneratives Laden vorgesehen wird, in einer zweiten Option gruppiert werden; und der Betrieb des ersten Motors-Generators und des zweiten Motors-Generators gesteuert und koordiniert wird, indem aus den Kombinationen in der ersten Option für die Beschleunigungsunterstützung und aus den Kombinationen in der zweiten Option für eine Verzögerung ausgewählt wird, wobei das Steuern und Koordinierert ferner insbesondere umfasst, dass die Turbolader-Aufladung gesteuert wird, und/oder wobei das Überwachen der Betriebsbedingungen des ersten Motors-Generators umfasst, dass der erste Motor-Generator, der mit dem Turbolader integriert ist, überwacht wird, und/oder wobei der Antriebsstrang ein Getriebe umfasst, und wobei das Überwachen der Fahrzeugbetriebsparameter umfasst, dass Maschinendaten, Getriebedaten und die Fahrzeuggeschwindigkeit überwacht werden.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das regenerative Laden der Energiespeichereinrichtung umfasst, dass eine Batterie und/oder ein Superkondensator regenerativ geladen wird/werden.