DE102010051443B4

DE102010051443B4 - Verfahren und System zur Steuerung einer regenerativen Bremsung in einem Hybridfahrzeug

Info

Publication number: DE102010051443B4
Application number: DE102010051443.8A
Authority: DE
Inventors: Paul A. Bauerle
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2009-11-20
Filing date: 2010-11-15
Publication date: 2019-08-08
Anticipated expiration: 2030-11-16
Also published as: US8630759B2; US20110125351A1; CN102069795B; CN102069795A; DE102010051443A1

Abstract

Verfahren zum Steuern einer regenerativen Bremsung in einem Hybrid-Elektrofahrzeug (10) mit einer Energiespeichervorrichtung (30), die derart konfiguriert ist, dass sie Energie bis zu einem ersten vorbestimmten Ladezustand selektiv speichert und die gespeicherte Energie abwärts bis zu einem zweiten vorbestimmten Ladezustand freigibt, einem Motor/Generator (28), der derart konfiguriert ist, dass er Energie von der Energiespeichervorrichtung (30) aufnimmt und Energie an diese liefert und das Fahrzeug (10) über die regenerative Bremsung verzögert, und einem Controller (32), der derart angepasst ist, dass er die regenerative Bremsung steuert, wobei das Verfahren umfasst, dass:eine Anforderung für regenerative Bremsung empfangen wird;detektiert wird, ob sich der Ladezustand der Energiespeichervorrichtung (30) zwischen dem ersten vorbestimmten Ladezustand und dem zweiten vorbestimmten Ladezustand befindet;das Fahrzeug (10) über den Motor/Generator (28) verzögert wird und elektrische Energie aus der regenerativen Bremsung an eine Energiedissipationsvorrichtung (34, 36, 38, 42) geleitet wird, die derart konfiguriert ist, dass sie Energie aus der regenerativen Bremsung dissipiert, wenn der Ladezustand der Energiespeichervorrichtung (30) gleich oder größer als der erste vorbestimmte Ladezustand ist und auch wenn der Ladezustand der Energiespeichervorrichtung (30) gleich oder kleiner als der zweite vorbestimmte Ladezustand ist; unddas Fahrzeug (10) über den Motor/Generator (28) verzögert wird und elektrische Energie von der regenerativen Bremsung an die Energiespeichervorrichtung (30) geleitet wird, wenn sich der Ladezustand der Energiespeichervorrichtung (30) zwischen dem ersten vorbestimmten Ladezustand und dem zweiten vorbestimmten Ladezustand befindet.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft Hybridfahrzeuge und insbesondere ein Verfahren und ein System zur Steuerung einer regenerativen Bremsung in einem derartigen Fahrzeug.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Zusätzlich zu einem typischen Reibungsbremssystem, das kinetische Energie des Fahrzeugs als Wärme dissipiert, sind Hybridfahrzeuge typischerweise mit einer Fähigkeit zur regenerativen Bremsung versehen. Eine regenerative Bremsung ist ein Mechanismus, der eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs durch Umwandeln eines Teils seiner kinetischen Energie in eine speicherbare Energieform reduziert.
Typischerweise setzt in Hybridfahrzeugen eine regenerative Bremsung einen Elektromotor zur Erzeugung von elektrischem Strom ein, um eine an Bord befindliche Speichervorrichtung, wie eine oder mehrere Batterien, zu laden. Somit kann jegliche Energie, die während eines regenerativen Bremsereignisses abgefangen und in einer Speichervorrichtung gespeichert ist, zu einem späteren Zeitpunkt wieder verwendet werden, um das Fahrzeug zu betreiben und den Betriebswirkungsgrad des betreffenden Fahrzeugs zu verbessern. Andererseits geht jegliche Energie, die durch Reibungsbremsung dissipiert wird, typischerweise an die Umgebung verloren.
Wird durch die regenerative Bremsung mehr Energie zurückgewonnen, als in der Speichervorrichtung gespeichert werden kann, so ist es möglich diese Energie beispielsweise zur Erwärmung eines Katalysators oder einer Brennkraftmaschine nach Kaltstarts zu nutzen. Verfahren und Vorrichtungen zur derartigen Nutzung überschüssiger Bremsenergie werden z.B. in der WO 2008/147305 A1 , der US 5,291,960 A , der US 2006/0046895 A1 und der US 6,378,636 B1 beschrieben. Die bekannten Verfahren und Vorrichtungen verwenden dabei alle lediglich einen vorbestimmten Ladezustand, oberhalb dessen die Bremsenergie nicht in der Speichervorrichtung gespeichert wird.
Es ist eine der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, ein System und ein Verfahren anzugeben, die eine Rückspeisung von Bremsenergie in eine Speichervorrichtung ermöglichen und zugleich die Energieaufnahmefähigkeit der Speichervorrichtung berücksichtigen.
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist ein Verfahren zur Steuerung einer regenerativen Bremsung in einem Hybrid-Elektrofahrzeug vorgesehen. Das Hybridfahrzeug umfasst eine Energiespeichervorrichtung, die derart konfiguriert ist, dass sie Energie bis zu einem ersten vorbestimmten Ladezustand selektiv speichert und die gespeicherte Energie abwärts bis zu einem zweiten vorbestimmten Ladezustand nach Bedarf freigibt. Das Fahrzeug umfasst auch einen Motor/Generator, der derart konfiguriert ist, dass er Energie von der Energiespeichervorrichtung aufnimmt und Energie an diese liefert und das Fahrzeug über die regenerative Bremsung verzögert, wie auch einen Controller, der derart angeordnet ist, dass er das regenerative Bremsereignis steuert.
Das Verfahren umfasst, dass eine Energiedissipationsvorrichtung vorgesehen wird, die derart konfiguriert ist, dass sie Energie von dem regenerativen Bremsereignis dissipiert, eine Anforderung für regeneratives Bremsen empfangen wird und detektiert wird, ob sich die Energiespeichervorrichtung zwischen dem ersten und zweiten vorbestimmten Ladezustand befindet. Das Verfahren umfasst zusätzlich, dass das Fahrzeug über den Motor/Generator verzögert wird und elektrische Energie aus der regenerativen Bremsung an die Energiedissipationsvorrichtung geleitet wird, wenn sich die Energiespeichervorrichtung bei oder oberhalb des ersten vorbestimmten Ladezustands oder bei oder unterhalb des zweiten vorbestimmten Ladezustands befindet. Ferner umfasst das Verfahren, dass das Fahrzeug über den Motor/ Generator verzögert wird und elektrische Energie aus der regenerativen Bremsung an die Energiespeichervorrichtung geleitet wird, wenn sich die Energiespeichervorrichtung zwischen dem ersten und zweiten vorbestimmten Ladezustand befindet.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens kann die Energiedissipationsvorrichtung ein Blockheizer für die Maschine, ein Heizelement für die Energiespeichervorrichtung und/oder ein Heiz- und Belüftungs-(HVAC)-System sein. Das betreffende Fahrzeug kann auch ein Reibungsbremssystem aufweisen, das derart konfiguriert ist, dass es das Fahrzeug verzögert. In einem solchen Fall wird die Verzögerung des Fahrzeugs über den Motor/ Generator in Kombination mit dem Reibungsbremssystem erreicht, um einen Grad an Fahrzeugverzögerung zu variieren. Die vorhergehende Verzögerung des Fahrzeugs über den Motor/Generator in Kombination mit dem Reibungsbremssystem wird durch den Controller gemäß einem vorbestimmten Plan reguliert.
Das Hybridfahrzeug kann zusätzlich eine Brennkraftmaschine aufweisen, die derart konfiguriert ist, dass sie das Fahrzeug antreibt. Eine derartige Maschine kann während der regenerativen Bremsung abgeschaltet sein, und die Energiedissipationsvorrichtung kann ein Katalysator-Vorheizer für das Abgassystem der Maschine sein. Ferner kann das Hybridfahrzeug eine Brennstoffzelle aufweisen, die derart konfiguriert ist, dass sie das Fahrzeug antreibt. In einem solchen Fall kann die Energiedissipationsvorrichtung auch ein Heizer für die Brennstoffzelle sein. Gemäß einer anderen Ausführungsform kann das Hybridfahrzeug ein Plug-In- bzw. Einsteck-(PHEV)-Elektrotyp mit einem elektrischen Stecker sein, so dass die Energiespeichervorrichtung durch Verbinden des Steckers mit einer externen elektrischen Energiequelle wieder aufgeladen werden kann.
Zusätzlich ist ein System zur Steuerung einer regenerativen Bremsung in einem Hybrid-Elektrofahrzeug offenbart, wobei ein Controller zur Ausführung des vorher erwähnten Verfahrens angepasst ist.
Die obigen Merkmale und Vorteile wie auch weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der besten Arten zur Ausführung der Erfindung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen offensichtlich.
Figurenliste

1 ist eine schematische Draufsicht eines Hybrid-Elektrofahrzeugs; und
1A ist eine schematische Draufsicht eines Einsteck-Hybrid- Elektrofahrzeugs;
1B ist eine schematische Draufsicht eines Brennstoffzellen-Hybrid-Elektrofahrzeugs; und
2 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Steuerung einer regenerativen Bremsung in den in den 1, 1A und 1B gezeigten Hybrid-Elektrofahrzeugen veranschaulicht.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Bezug nehmend auf die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Komponenten betreffen, zeigt 1 eine schematische Ansicht eines Hybrid-Elektrofahrzeugs (HEV) 10. Typischerweise verwendet ein HEV keine externen Energiequellen zum Aufladen seiner Energiespeichervorrichtung. Zum Vergleich dazu ist ein Einsteck-Hybrid-Elektrofahrzeug (PHEV) ein Hybridfahrzeug mit einer Energiespeichervorrichtung oder Batterien, die durch Verbinden eines Steckers mit einer externen elektrischen Energiequelle wieder aufgeladen werden können, wie dem Fachmann bekannt ist.
Das HEV 10 umfasst eine Brennkraftmaschine 12, wie eine Maschine vom Funken- oder Kompressionszündungstyp, die zum Antrieb von Rädern 14 und/oder Rädern 16 zum Vortrieb des Fahrzeugs angepasst ist. Die Maschine 12 kann auch zur Maschinenbremsung verwendet werden, d.h. unter Verwendung der Trägheit des HEV 10, um die Maschine zu drehen, wodurch das Fahrzeug verlangsamt wird, wenn das HEV von einer erhöhten Geschwindigkeit ausrollt. Das Hybridfahrzeug 10 kann auch durch ein Reibungsbremssystem verlangsamt oder verzögert werden, das Elemente 18 aufweist. Die Elemente 18 umfassen typischerweise Komponenten, wie Bremsscheiben, Bremssättel sowie Bremsbeläge, die üblicherweise hydraulisch betätigt sind, wie dem Fachmann bekannt ist, und sind nicht explizit gezeigt. Die Elemente 18 sind derart angepasst, dass sie eine Reibungskraft an die Räder 14 und 16 zur Reduzierung der Geschwindigkeit des HEV durch Dissipation der kinetischen Energie des Fahrzeugs als Wärme anlegen.
Die Maschine 12 legt ihr Drehmoment an die angetriebenen Räder 14 und/oder 16 durch ein Getriebe 20 und über eine Antriebs- oder eine Vortriebswelle 22 an. Die Maschine 12 emittiert Gase, die ein Produkt des Verbrennungsprozesses sind, über ein Abgassystem 24 an die Umgebung. Das Abgassystem 24 umfasst katalytische Wandler 26, die dazu verwendet werden, die Toxizität der emittierten Abgase vor Eintritt der Gase in die Atmosphäre zu reduzieren, wie dem Fachmann bekannt ist. Die Maschine 12, die Räder 14 und 16, das Getriebe 20, die Vortriebswelle 22 sind alle Teil eines Antriebsstrangs des HEV 10.
Zusätzlich zu der Maschine 12, den Rädern 14 und 16, dem Getriebe 20 und der Vortriebswelle 22 umfasst der Antriebsstrang des HEV 10 einen Motor/Generator 28. Das HEV 10 ist zum Vortrieb durch den Motor/Generator 28 allein oder in Kombination mit der Maschine 12 in der Lage. Wie gezeigt ist, ist der Motor/Generator 28 in dem Getriebe 20 positioniert, kann jedoch auch an beliebiger Stelle in dem HEV 10 abhängig von der Fahrzeugarchitektur und Steuerung des Leistungsflusses positioniert sein, wie dem Fachmann bekannt ist. Dem Fachmann sei zusätzlich angemerkt, dass, obwohl ein einzelner Motor/Generator gezeigt ist, abhängig von der tatsächlichen Konfiguration des HEV 10 mehrere Motor/ Generatoren in dem Antriebsstrang eines betreffenden Fahrzeugs vorhanden sein können. Das HEV 10 umfasst zusätzlich ein Heiz/Belüftungssystem (HVAC) 29 für den Fahrgastraum.
Der Motor/Generator 28 ist derart konfiguriert, dass er Energie von einer Energiespeichervorrichtung 30 aufnimmt und Energie an diese liefert, wie eine oder mehrere Batterien, und das Fahrzeug über die regenerative Bremsung verzögert, wie dem Fachmann bekannt ist. Die Energiespeichervorrichtung 30 liefert elektrische Energie zum Antrieb der Maschine 12, des Motors/Generators 28, des HVAC-Systems 29 und anderer verschiedener Fahrzeugzubehöreinrichtungen, wie einer Außen- und Innenbeleuchtung des Fahrzeugs. Die Energiespeichervorrichtung 30 ist derart konfiguriert, dass sie Energie bis zu einem ersten vorbestimmten Ladezustand (SOC) selektiv speichert und die gespeicherte Energie abwärts bis zu einem zweiten vorbestimmten SOC freigibt. Das HEV 10 umfasst auch einen Controller 32, der zur Regulierung des Betriebs der Maschine 12, des Motor/Generators 28, des Getriebes 20, der Elemente 18 des Reibungsbremssystems sowie der Energiespeichervorrichtung 30 zwischen ihrem ersten vorbestimmten SOC und ihrem zweiten vorbestimmten SOC angepasst ist.
Der erste vorbestimmte SOC ist ein im Wesentlichen maximaler SOC, oberhalb dem die Energiespeichervorrichtung 30 zusätzliche Ladung weder effizient noch ohne möglichen Schaden aufnehmen kann. Der zweite vorbestimmte SOC ist ein niedriger SOC, unterhalb dem die Energiespeichervorrichtung 30 ähnlicherweise nicht in der Lage zur Aufnahme zusätzlicher Ladung ist. Der zweite vorbestimmte SOC kann durch eine Vielzahl von Faktoren beeinflusst sein, wie beispielsweise, dass die Umgebungstemperatur zu gering ist, oder einen Fehler in der Energiespeichervorrichtung 30, wie dem Fachmann bekannt ist. Ein Fehler kann in der Energiespeichervorrichtung 30 erzeugt werden, wenn beispielsweise die Innentemperatur der Energiespeichervorrichtung über eine spezifische Betriebsgrenze zunimmt, wie aufgrund eines jüngst unterbrochenen Schnellladezyklus.
Die regenerative Bremsung ist ein Mechanismus, der typischerweise in Hybridfahrzeugen enthalten ist, um die Fahrzeuggeschwindigkeit dadurch zu reduzieren, dass ein Teil der kinetischen Energie des Fahrzeugs in eine speicherbare Energieform umgewandelt wird, anstatt diese als Wärme zu dissipieren, wie dem Fachmann bekannt ist. Die regenerative Bremsung wird häufig verwendet, wenn die Maschine 12 abgeschaltet ist. Die speicherbare Energie aus der regenerativen Bremsung wird typischerweise an eine Energiespeichervorrichtung 30 geführt, um ihren abgereicherten SOC wiederherzustellen. Da die regenerative Bremsung ansonsten verlorene Energie rückgewinnt, kann sie eine effizientere Betriebsart der Fahrzeugverzögerung vorsehen, als ein Bremsen über Elemente 18 des Reibungsbremssystems.
Wenn ausschließlich der Motor/Generator 28 zum Vortrieb des HEV 10 verwendet wird, d.h. die Maschine 12 abgeschaltet ist, kann die Maschine ausreichend abkühlen, so dass bei dem anschließenden Neustart der Maschine ihre Abgasemissionen relativ zu dem vollständig erwärmten Zustand der Maschine erhöht sind. Um die Maschine 12 für einen schnellen Neustart bereitzuhalten, umfasst das HEV 10 einen Blockheizer 34, der als eine Vorrichtung zur Dissipation elektrischer Energie wirkt, um Wärme an die Maschine zu liefern, während die Maschine inaktiv ist. Somit kann der Blockheizer 34 dazu verwendet werden, das Starten der Maschine 12 bei kaltem Wetter zu erleichtern und Inbetriebnahmeabgasemissionen zu reduzieren, indem die Maschine warm gehalten wird, während sie abgeschaltet ist. Der Controller 32 reguliert den Blockheizer 34, um elektrische Energie entweder von der Energiespeichervorrichtung 30 oder von dem Motor/Generator 28 zu entnehmen.
Das HEV 10 kann in einer Situation betrieben werden, wenn der SOC der Energiespeichervorrichtung 30 im Wesentlichen bei dem ersten vorbestimmten SOC liegt. Falls die regenerative Bremsung angefordert wird, kann, wenn sich die Energiespeichervorrichtung 30 im Wesentlichen bei ihrem maximalen Betriebsniveau befindet, wie beispielsweise, wenn das HEV 10 abwärts ausrollt, der Controller 32 die elektrische Energie, die durch den Motor/Generator 28 rückgewonnen wird, an eine oder mehrere Energiedissipationsvorrichtungen umlenken, wie den Blockheizer 34. Das Umlenken der rückgewonnenen Energie an den Blockheizer 34 erlaubt, dass der Blockheizer die Maschine 12 für einen anschließenden Neustart warmhält. Das HEV 10 kann auch in einer Situation betrieben werden, wenn der SOC der Energiespeichervorrichtung 30 bei oder unterhalb des zweiten vorbestimmten SOC liegt, bei dem die Batterie nicht zur Aufnahme zusätzlicher Ladung aufgrund der Faktoren, wie denen, die oben dargestellt sind, in der Lage ist. Falls eine regenerative Bremsung in einer derartigen Situation angefordert wird, kann der Controller 32 auch die elektrische Energie, die durch den Motor/Generator 28 rückgewonnen wird, an eine oder mehrere Energiedissipationsvorrichtungen umlenken.
Wie in 1 gezeigt ist, umfasst das HEV 10 auch ein Heizelement 36, das als eine Energiedissipationsvorrichtung wirkt, um die Energiespeichervorrichtung 30 auf ihrer richtigen Betriebstemperatur zu halten. Falls die regenerative Bremsung angefordert wird, kann, wenn der SOC im Wesentlichen bei seinem maximalen Niveau liegt, der Controller 32 die elektrische Energie, die durch den Motor/Generator 28 rückgewonnen wird, an das Heizelement 36 umlenken. Es sind auch Katalysator-Vorheizer 38 gezeigt, die als Energiedissipationsvorrichtungen funktionieren, genauso wie der Blockheizer 34 und das Heizelement 36. Das HEV 10 umfasst Katalysator-Vorheizer 38, die derart konfiguriert sind, um Katalysatoren 26 auf ihrer richtigen Betriebstemperatur zu halten, während die Maschine 12 abgeschaltet ist, um Abgasemissionen von der Maschine bei einem nachfolgenden Neustart zu reduzieren. Falls eine regenerative Bremsung angefordert wird, kann, wenn sich der SOC im Wesentlichen bei dem ersten vorbestimmten SOC befindet, der Controller 32 auch die elektrische Energie, die durch den Motor/Generator 28 rückgewonnen wird, an die Katalysator-Vorheizer 38 umlenken.
1A zeigt ein Einsteck-Hybrid-Elektrofahrzeug (PHEV) 10A. Das PHEV 10A ist identisch zu dem HEV 10, wie in 1 gezeigt ist, konfiguriert, mit der Ausnahme, dass es zusätzlich einen elektrischen Stecker 31 in elektrischer Kommunikation mit einer Energiespeichervorrichtung 30A aufweist. Der Stecker 31 wird dazu verwendet, die Energiespeichervorrichtung 30A mit einer externen elektrischen Energiequelle (nicht gezeigt) zum Wiederaufladen des PHEV 10A zu verbinden. Da die Energiespeichervorrichtung 30A so konfiguriert ist, dass sie von einer externen Quelle geladen wird, kann das PHEV 10A einer Situation ausgesetzt sein, bei der häufiger die regenerative Bremsung angefordert wird und der SOC im Wesentlichen bei dem ersten vorbestimmten SOC liegt, als bei einem Nicht-Einsteck-HEV 10. Eine derartige Situation kann beispielsweise auftreten, wenn das PHEV 10A angefordert wird, kurz nach einer vollständigen Wiederaufladung der Energiespeichervorrichtung 30A abwärts zu rollen.
1B zeigt ein Brennstoffzellen-Hybrid-Elektrofahrzeug (FCHEV) 10B. Das FCHEV 10B umfasst Räder 14 und 16, ein Reibungsbremssystem mit Elementen 18 sowie ein HVAC-System 29 identisch dem HEV 10 und dem PHEV 10A der 1 bzw. 1A. Das FCHEV 10B umfasst zusätzlich einen Motor/Generator 28B, ein Getriebe 20B, Vortriebswellen 22B und eine Energiespeichervorrichtung 30B mit einem Heizelement 36B, die ähnlich dem Motor/Generator 28, dem Getriebe 20, der Vortriebswelle 22 und der Energiespeichervorrichtung 30 der 1 und 1A funktionieren. Ferner umfasst das FCHEV 10B eine Brennstoffzelle 40, die zum Vortrieb des Fahrzeugs konfiguriert ist, jedoch auch abgeschaltet werden kann. Die Brennstoffzelle 40 wird typischerweise aus einem Stapel von Zellen (nicht gezeigt) aufgebaut, wie dem Fachmann bekannt ist. Das FCHEV 10B weist auch einen Heizer 42 auf, der als eine Energiedissipationsvorrichtung wirkt, um die Brennstoffzelle 40 vor einem Einsatz der Brennstoffzelle zum Vortrieb des Fahrzeugs aufzuwärmen.
Das FCHEV 10B weist auch einen Controller 32B auf, der zur Regulation des Betriebs der Elemente 18 des Reibungsbremssystems, des Getriebes 20B, des Motors/Generators 28B, der Brennstoffzelle 40 und der Energiespeichervorrichtung 30B zwischen ihrem ersten vorbestimmten SOC und ihrem zweiten vorbestimmten SOC angepasst ist. Der Controller 32B reguliert zusätzlich das Heizelement 36B oder den Heizer 42, um elektrische Energie entweder von der Energiespeichervorrichtung 30B oder von dem Motor/Generator 28B zu ziehen. Abhängig von dem SOC der Energiespeichervorrichtung 30B kann der Controller 32B Energie, die durch den Motor/Generator 28B während der regenerativen Bremsung rückgewonnen wird, an die Energiespeichervorrichtung oder an das HVAC-System 29, das Heizelement 36B, den Heizer 42 oder eine andere Energiedissipationsvorrichtung, die in dem FCHEV 10B enthalten ist, lenken.
In dem HEV 10 und in dem PHEV 10A kann es vorteilhaft sein, so viel regenerative Bremsung wie möglich zu bewahren, um den Gesamt-Fahrzeugwirkungsgrad zu verbessern und die Maschine 12 nicht ausschließlich zur Maschinenbremsung neu zu starten. Es kann auch vorteilhaft sein, aufgrund der Differenz in der Rate und im Grad der Verzögerung zwischen den beiden Moden in entweder dem HEV 10, dem PHEV 10A oder dem FCHEV 10B nicht abrupt von der regenerativen Bremsung auf die Reibungsbremsung zu schalten. Wie es dem Fachmann bekannt ist, ist die Verzögerungsrate mit regenerativer Bremsung typischerweise geringer, als die, die mit Reibungsbremsung erreicht werden kann. Um die obigen Probleme zu berücksichtigen, kann der Controller 32 eine Verzögerung des HEV 10 oder PHEV 10A durch Kombination oder Mischen der Reibungsbremsung zusammen mit regenerativer Bremsung gemäß einem vorbestimmten Programm oder Plan regulieren, um den Verzögerungsgrad zu variieren. In einer derartigen Situation kann der Controller 32 zusätzlich einen Anteil der Energie, die durch den Motor/Generator 28 rückgewonnen wird, an eine oder mehrere der Energiedissipationsvorrichtungen umlenken, wie den Blockheizer 34, das Heizelement 36, Katalysator-Vorheizer 38 und das HVAC-System 29.
Eine ähnliche Strategie wird an das FCHEV 10B angelegt, so dass der Controller 32B eine Verzögerung des FCHEV durch Kombination oder Mischen einer Reibungsbremsung zusammen mit regenerativer Bremsung regulieren kann, um den Grad der Verzögerung zu variieren. Der Controller 32B kann in ähnlicher Weise einen Anteil der Energie, die durch den Motor/Generator 28B rückgewonnen wird, an eine oder mehrere Energiedissipationsvorrichtungen umlenken, wie den Heizer 42, das Heizelement 36 und das HVAC-System 29.
In dem HEV 10 und PHEV 10A kann sich eine Situation entwickeln, wenn sich die Energiespeichervorrichtung 30 unterhalb des zweiten vorbestimmten SOC befindet, die Maschine 12 ohne Vortrieb des Fahrzeugs läuft und der Motor/Generator 28 eine regenerative Bremsung bereitstellt. Ein derartiger Zustand ist möglich, wenn das Fahrzeug abwärts ausrollt. Folglich stellt die Maschine 12 bereits Wärmeenergie für die Katalysatoren 26 bereit, so dass der Betrieb des Heizers 42 nicht nützlich ist. Die Maschine 12 lädt auch die Energiespeichervorrichtung 30 über eine Lichtmaschine (nicht gezeigt) trotz der unterhalb des zweiten vorbestimmten SOC arbeitenden Energiespeichervorrichtung wieder auf. Daher kann jegliche überschüssige Energie aus der regenerativen Bremsung auch an die Energiespeichervorrichtung 30 gelenkt werden. Eine ähnliche Situation kann sich in dem FCHEV 10B von 1B entwickeln, wenn die Brennstoffzelle 40 keinen Vortrieb für das Fahrzeug vorsieht, jedoch Energie und Wärme erzeugt, so dass der Betrieb des Heizers 42 nicht nützlich ist. In einem solchen Fall kann die Brennstoffzelle 40 elektrische Ladung für die Energiespeichervorrichtung 30B trotz der unterhalb des zweiten vorbestimmten SOC arbeitenden Energiespeichervorrichtung bereitstellen. Daher kann jegliche überschüssige Energie aus der regenerativen Bremsung auch an die Energiespeichervorrichtung 30B gelenkt werden.
2 zeigt ein Verfahren 100 zur Steuerung einer regenerativen Bremsung in einem Hybrid-Elektrofahrzeug. Das HEV 10 und das PHEV 10A umfassen jeweils eine oder mehrere Energiedissipationsvorrichtungen, wie einen Blockheizer 34, ein Heizelement 36 und Katalysator-Vorheizer 38, die derart konfiguriert sind, dass sie Energie aus der regenerativen Bremsung dissipieren. Obwohl das Verfahren 100 hier so beschrieben ist, dass es verwendet wird, um den Betriebswirkungsgrad in dem HEV 10 von 1 zu erhöhen, kann es ähnlicherweise in anderen Typen von Hybrid-Elektrofahrzeugen verwendet werden, einschließlich einem PHEV 10A und FCHEV 10B der 1A bzw. 1B.
Das Verfahren beginnt bei Rahmen 102 und fährt dann mit Rahmen 104 fort, bei dem eine Anforderung für regenerative Bremsung von dem Controller 32 empfangen wird. Nach dem Rahmen 104 wird in dem Rahmen 106 durch den Controller 32 detektiert, ob sich die Energiespeichervorrichtung 30 zwischen dem ersten vorbestimmten Ladezustand (SOC) und dem zweiten vorbestimmten SOC befindet. Der SOC kann im Wesentlichen bei dem ersten vorbestimmten Niveau sein, wenn beispielsweise die Energiespeichervorrichtung 30 jüngst eine volle Ladung von einer externen Energiequelle aufgenommen hat und zu dem gegebenen Moment diese Ladung nicht ausreichend abgereichert hat. Andererseits kann der SOC unterhalb des zweiten vorbestimmten Niveaus aufgrund beispielsweise geringer Umgebungstemperatur oder eines Fehlers innerhalb der Energiespeichervorrichtung 30 selbst sein, wie oben unter Bezugnahme auf 1 beschrieben ist. Nach der Entscheidung bei Rahmen 106 fährt das Verfahren entweder zu Rahmen 108 oder zu Rahmen 112 fort.
Wenn die Energiespeichervorrichtung 30 zwischen dem ersten vorbestimmten SOC und dem zweiten vorbestimmten SOC liegt, wird das HEV 10 bei Rahmen 108 über den Motor/Generator 28 verzögert. Nach dem Rahmen 108 wird die elektrische Energie aus der regenerativen Bremsung bei Rahmen 110 an die Energiespeichervorrichtung 30 gelenkt. Wenn sich die Energiespeichervorrichtung bei oder oberhalb des ersten vorbestimmten SOC oder bei oder unterhalb des zweiten SOC befindet, wird das HEV 10 bei Rahmen 112 über den Motor/Generator 28 verzögert. Nach dem Rahmen 112 wird die elektrische Energie aus der regenerativen Bremsung bei Rahmen 114 an die Energiedissipationsvorrichtung, wie den Blockheizer 34, das Heizelement 36 und Katalysator-Vorheizer 38 gelenkt. Nach entweder dem Rahmen 110 oder 114 kehrt das Verfahren zu Rahmen 102 zurück, wo es bereit ist, ein nachfolgendes regeneratives Bremsereignis zu steuern.
Im Verlaufe der Ausführung des Verfahrens 100 kann der Controller 32 eine Verzögerung des HEV 10 durch Mischen einer Reibungsbremsung zusammen mit einer regenerativen Bremsung regulieren, um den Grad an HEV-Verzögerung zu variieren und einen Anteil der Energie, die durch den Motor/Generator 28 rückgewonnen wird, an eine oder mehrere Energiedissipationsvorrichtungen umzulenken (wie in Bezug auf 1 beschrieben ist). Die tatsächliche Mischung von Reibungs- und regenerativer Bremsung kann sich zwischen den Rahmen 108 und 112 unterscheiden, um so viel regenerative Bremsung zu bewahren, wie es unter den Umständen praktisch ist. Ungeachtet dessen, ob nur die regenerative Bremsung oder eine gemischte regenerative und Reibungsbremsung durch das Verfahren 100 zur Verzögerung des HEV 10 verwendet wird, sieht der resultierende Betriebsmodus jedoch einen höheren Wirkungsgrad vor, als wenn ausschließlich Reibungsbremsung verwendet wird.

Claims

Verfahren zum Steuern einer regenerativen Bremsung in einem Hybrid-Elektrofahrzeug (10) mit einer Energiespeichervorrichtung (30), die derart konfiguriert ist, dass sie Energie bis zu einem ersten vorbestimmten Ladezustand selektiv speichert und die gespeicherte Energie abwärts bis zu einem zweiten vorbestimmten Ladezustand freigibt, einem Motor/Generator (28), der derart konfiguriert ist, dass er Energie von der Energiespeichervorrichtung (30) aufnimmt und Energie an diese liefert und das Fahrzeug (10) über die regenerative Bremsung verzögert, und einem Controller (32), der derart angepasst ist, dass er die regenerative Bremsung steuert, wobei das Verfahren umfasst, dass: eine Anforderung für regenerative Bremsung empfangen wird; detektiert wird, ob sich der Ladezustand der Energiespeichervorrichtung (30) zwischen dem ersten vorbestimmten Ladezustand und dem zweiten vorbestimmten Ladezustand befindet; das Fahrzeug (10) über den Motor/Generator (28) verzögert wird und elektrische Energie aus der regenerativen Bremsung an eine Energiedissipationsvorrichtung (34, 36, 38, 42) geleitet wird, die derart konfiguriert ist, dass sie Energie aus der regenerativen Bremsung dissipiert, wenn der Ladezustand der Energiespeichervorrichtung (30) gleich oder größer als der erste vorbestimmte Ladezustand ist und auch wenn der Ladezustand der Energiespeichervorrichtung (30) gleich oder kleiner als der zweite vorbestimmte Ladezustand ist; und das Fahrzeug (10) über den Motor/Generator (28) verzögert wird und elektrische Energie von der regenerativen Bremsung an die Energiespeichervorrichtung (30) geleitet wird, wenn sich der Ladezustand der Energiespeichervorrichtung (30) zwischen dem ersten vorbestimmten Ladezustand und dem zweiten vorbestimmten Ladezustand befindet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Energiedissipationsvorrichtung ein Heizelement (36) für die Energiespeichervorrichtung (30) und/oder ein Heiz- und Belüftungs-System (29) ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Fahrzeug (10) zusätzlich ein Reibungsbremssystem aufweist, das derart konfiguriert ist, dass es das Fahrzeug (10) verzögert, und wobei das Verzögern des Fahrzeug (10) über den Motor/Generator (28) in Kombination mit dem Reibungsbremssystem erreicht wird, um einen Grad an Fahrzeugverzögerung zu variieren.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Verzögern des Fahrzeugs (10) über den Motor/Generator (28) in Kombination mit dem Reibungsbremssystem durch den Controller (32) gemäß einem vorbestimmten Plan reguliert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Fahrzeug (10) zusätzlich eine Brennkraftmaschine (12) aufweist, die zum selektiven Vortrieb des Fahrzeugs (10) konfiguriert ist und abgeschaltet werden kann, wobei die Energiedissipationsvorrichtung ein Maschinenblockheizer (34) und/oder ein Katalysator-Vorheizer (38) für ein Abgassystem der Brennkraftmaschine (12) ist, und wobei das Lenken von elektrischer Energie von der regenerativen Bremsung an den Maschinenblockheizer (34) und/oder den Katalysator-Vorheizer (38) erreicht wird, wenn die Maschine (12) abgeschaltet ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Fahrzeug (10) zusätzlich eine Brennstoffzelle (40) aufweist, die zum Vortrieb des Fahrzeugs (10) konfiguriert ist und abgeschaltet werden kann, wobei die Energiedissipationsvorrichtung ein Heizer (42) für die Brennstoffzelle (40) ist und das Lenken von elektrischer Energie von der regenerativen Bremsung an den Heizer (42) für die Brennstoffzelle (40) erreicht wird, wenn die Brennstoffzelle (40) abgeschaltet ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Fahrzeug (10) ein Einsteck-Typ mit einem elektrischen Stecker (31) ist, so dass die Energiespeichervorrichtung (30) durch Verbinden des Steckers (31) mit einer externen elektrischen Energiequelle wieder aufgeladen werden kann.
System zum Steuern einer regenerativen Bremsung in einem Hybrid-Elektrofahrzeug (10) mit einer Energiespeichervorrichtung (30), die derart konfiguriert ist, dass sie Energie bis zu einem ersten vorbestimmten Ladezustand selektiv speichert und die gespeicherte Energie abwärts zu einem zweiten vorbestimmten Ladezustand freigibt, einem Motor/Generator (28), der derart konfiguriert ist, dass er Energie von der Energiespeichervorrichtung (30) aufnimmt und Energie an diese liefert und das Fahrzeug (10) über die regenerative Bremsung verzögert, wobei das System umfasst: eine Energiedissipationsvorrichtung (34, 36, 38, 42), die derart konfiguriert ist, dass sie Energie aus der regenerativen Bremsung dissipiert; und einen Controller (32), der derart angepasst ist, dass: eine Anforderung für regenerative Bremsung aufgenommen wird; detektiert wird, ob sich der Ladezustand der Energiespeichervorrichtung (30) zwischen dem ersten vorbestimmten Ladezustand und dem zweiten vorbestimmten Ladezustand befindet; das Fahrzeug (10) über den Motor/Generator (28) verzögert wird und elektrische Energie von der regenerativen Bremsung an die Energiedissipationsvorrichtung gelenkt wird, die derart konfiguriert ist, dass sie Energie aus der regenerativen Bremsung dissipiert, wenn der Ladezustand der Energiespeichervorrichtung (30) gleich oder größer als der erste vorbestimmte Ladezustand ist und auch wenn der Ladezustand der Energiespeichervorrichtung (30) gleich oder kleiner als der zweite vorbestimmte Ladezustand ist; und das Fahrzeug (10) über den Motor/Generator (28) verzögert wird und elektrische Energie von der regenerativen Bremsung an die Energiespeichervorrichtung (30) geleitet wird, wenn sich der Ladezustand der Energiespeichervorrichtung (30) zwischen dem ersten vorbestimmten Ladezustand und dem zweiten vorbestimmten Ladezustand befindet.
System nach Anspruch 8, wobei die Energiedissipationsvorrichtung ein Heizelement (36) für die Energiespeichervorrichtung (30) und/oder ein Heiz- und Belüftungs-System (29) ist.
System nach Anspruch 8, wobei das Fahrzeug (10) zusätzlich ein Reibungsbremssystem aufweist, das derart konfiguriert ist, dass es das Fahrzeug (10) verzögert, und wobei das Verzögern des Fahrzeugs (10) über den Motor/Generator (28) in Kombination mit dem Reibungsbremssystem erreicht wird, um einen Grad an Fahrzeugverzögerung zu variieren.