DE102011081091A1

DE102011081091A1 - Verfahren und system für die regelung des betriebs einer elektrischen ölpumpe in einem hybrid-elektrofahrzeug (hev)

Info

Publication number: DE102011081091A1
Application number: DE102011081091A
Authority: DE
Inventors: Brain Richard Light; Shailesh S. Kozarekar; Wei Wu
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2010-08-30
Filing date: 2011-08-17
Publication date: 2012-03-01
Also published as: CN102381313B; CN102381313A; US20110166727A1; US8649925B2

Abstract

System und Verfahren für die Regelung des Betriebs einer elektrischen Ölpumpe in einem Hybrid-Elektrofahrzeug (HEV). Das HEV umfasst einen Hauptmotor und ein Achsgetriebe mit einem Elektromotor, der mit einem Traktionsakku gekoppelt ist. Es wird eine befohlene Drehzahl für die elektrische Ölpumpe bestimmt und ob der Hauptmotor im HEV ausgeschaltet ist. Bei ausgeschaltetem Hauptmotor wird die elektrische Ölpumpe für den Betrieb mit der befohlenen Drehzahl gesteuert.

Description

STAND DER TECHNIK
1. Technisches Gebiet
Regelung von elektrischen Ölpumpen in Hybridfahrzeugen.
2. Stand der Technik
Ein Hybrid-Elektrofahrzeug (HEV) umfasst generell einen Hauptmotor, wie einen Verbrennungsmotor, und einen Elektromotor. Das HEV kann als serielles Hybrid-Elektrofahrzeug (SHEV), paralleles Hybrid-Elektrofahrzeug (PHEV) oder paralleles/serielles Hybrid-Elektrofahrzeug (PSHEV) ausgeführt sein.
Das serielle Hybrid-Elektrofahrzeug (SHEV) hat einen Hauptmotor (meistens einen Verbrennungsmotor) und ist mit einer Elektromaschine verbunden, welche den Akku mit Strom versorgt. Eine weitere Elektromaschine ist der Fahrmotor, der durch den Akku mit Strom versorgt wird. Der Fahrmotor ist die einzige Drehmomentquelle für den Radantrieb des SHEV. Zwischen Hauptmotor und Antriebsrädern besteht keine mechanische Verbindung.
Der Hauptmotor (meistens ein Verbrennungsmotor) und der Elektromotor des parallelen Hybrid-Elektrofahrzeugs (PHEV) liefern gemeinsam das Drehmoment für die Räder zum Fahren des Fahrzeugs. Des Weiteren kann der Hauptmotor im PHEV als Generator für die Rückgewinnung der regenerierbaren Energie zum Aufladen des Akkus dienen.
Das parallele/serielle Hybrid-Elektrofahrzeug (PSHEV) weist die Merkmale der PHEV- und der SHEV-Konfigurationen auf und wird oft als „Split- oder Mischhybrid” bezeichnet. In einer von mehreren PSHEV-Konfigurationen ist der Hauptmotor mechanisch an zwei Elektromaschinen in einem Planetenrad-/Achsgetriebegehäuse gekoppelt. Eine erste Elektromaschine, der Generator, ist mit einem Sonnenrad verbunden. Der Hauptmotor ist mit einem Planetenradträger verbunden. Ein zweiter Elektromotor dient als Fahrmotor und ist über weitere Zahnräder eines Achsgetriebes mit einem Hohlrad (Abtrieb) verbunden. Durch das Hauptmotordrehmoment kann der Generator angetrieben und der Akku aufgeladen werden. Der Generator kann auch zum Erreichen des notwendigen Raddrehmoments (Abtriebswelle) beitragen. Der Fahrmotor wird zur Unterstützung des Raddrehmoments und zur Rückgewinnung der regenerierbaren Bremsenergie zum Aufladen des Akkus verwendet. In dieser Konfiguration kann der Generator selektiv ein Reaktionsdrehmoment liefern, das zur Regelung der Hauptmotordrehzahl eingesetzt werden kann.
Während des Betriebs eines HEV wird Wärme erzeugt und es wird Schmiermittel zum Schmieren verschiedener Komponenten des HEV benötigt. Hierzu kann eine hauptmotorbetriebene Achsgetriebepumpe zum Kühlen und Schmieren der verschiedenen Kraftübertragungskomponenten des HEV verwendet werden. Während des elektrischen Betriebs des HEV ist der Hauptmotor ausgeschaltet und die hauptmotorgetriebene Achsgetriebepumpe ist außer Betrieb. Hier kann eine zusätzliche Elektropumpe implementiert werden, die bei ausgeschaltetem Hauptmotor den Kühl- und Schmierbedarf des HEV erfüllt.
ZUSAMMENFASSUNG
System und Verfahren für die Regelung des Betriebs einer elektrischen Ölpumpe in einem Hybrid-Elektrofahrzeug (HEV). Das HEV umfasst einen Hauptmotor und ein Achsgetriebe mit einem Elektromotor. Bei ausgeschaltetem Hauptmotor wird die elektrische Ölpumpe für den Betrieb mit einer befohlenen Drehzahl gesteuert.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine schematische Zeichnung eines Hybrid-Elektrofahrzeugs (HEV) mit einer elektrischen Ölpumpe sowie eines Systems für die Regelung des Betriebs der elektrischen Ölpumpe gemäß einer Ausführungsform;
2 zeigt ein Flussschema eines Verfahrens für die Regelung des Betriebs der elektrischen Ölpumpe im HEV gemäß einer Ausführungsform; und
3 zeigt ein Flussschema eines Verfahrens für die Regelung des Betriebs der elektrischen Ölpumpe im HEV gemäß einer weiteren Ausführungsform.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung umfassen ein Verfahren und ein System für die Regelung des Betriebs einer elektrischen Ölpumpe in einem Hybrid-Elektrofahrzeug (HEV). Das Fahrzeug kann ein beliebiges HEV jeder Art sein, das eine elektrische Ölpumpe für die Schmierung des Achsgetriebes umfasst. Das Fahrzeug kann beispielsweise ein paralleles/serielles Hybrid-Elektrofahrzeug (PSHEV), ein Plug-in-Hybridfahrzeug (Steckdosen-Hybrid), ein Brennstoffzellen-Hybrid-Elektrofahrzeug (FCEV) oder ein mit austauschbarem Akku betriebenes Elektrofahrzeug sein.
In 1 wird ein System 10 für die Regelung des Betriebs einer elektrischen Ölpumpe 12 in einem Hybrid-Elektrofahrzeug (HEV) 14 dargestellt. Das in 1 gezeigte System 10 ist in einen Kraftübertragungsstrang eines parallelen/seriellen Hybrid-Elektrofahrzeugs (PSHEV) integriert. Das System 10 kann aber auch, wie oben angezeigt, in andere Kraftübertragungskonfigurationen integriert werden, beispielsweise in ein serielles (SHEV) oder ein paralleles Hybrid-Elektrofahrzeug (PHEV). Das System 10 und das Verfahren zum Betrieb sind in allgemeiner Form beschrieben, um die verschiedenen Aspekte des Systems 10 und Verfahrens verständlich zu machen.
Wie in 1 gezeigt, umfasst das HEV 14 einen Hauptmotor 16, einen Energiespeicher 18 (hiernach als „Akku” bezeichnet) und Antriebsräder 20. Der Hauptmotor 16 und der Akku 18 liefern selektiv Energie an die Antriebsräder 20, um den Antrieb des HEV 14 zu ermöglichen. In 1 ist der Hauptmotor als Verbrennungsmotor dargestellt, der Benzin, Diesel oder einen anderen Brennstoff verbraucht, um den Hauptmotor 16 anzutreiben.
Wie in 1 gezeigt, umfasst das HEV 14 ein Achsgetriebe 22, das mit dem Getriebe in einem konventionellen Kraftfahrzeug vergleichbar ist. Das Achsgetriebe 22 umfasst ein Leistungsverzweigungsgetriebe 24, einen Generator 26, einen Elektromotor 28 und ein Verteilergetriebe 30. Das Achsgetriebe 22 ist zwischen den Antriebsrädern 20 und dem Hauptmotor 16 angeordnet, um die Kraftübertragung auf die Antriebsräder 20 zu bewirken. Der Elektromotor 28 und der Generator 26 sind zwei Elektromaschinen, die zusammen eine E-Maschineneinheit ergeben.
Wie in 1 dargestellt, ist das Leistungsverzweigungsgetriebe 24 des Achsgetriebes 22 mechanisch mit dem Hauptmotor 16 und dem Generator 26 verbunden. Das Leistungsverzweigungsgetriebe 24 kann als Planetenradgetriebe mit einem Hohlrad 32, einem Träger 34, Planetenrädern 36 und einem Sonnenrad 38 ausgeführt sein. Eine Hauptmotorantriebswelle 40 verbindet den Hauptmotor 16 und den Träger 34 antriebsmäßig. Eine Generatorantriebswelle 42 verbindet den Generator 26 und das Sonnenrad 38 mechanisch. Alternativ kann das Leistungsverzweigungsgetriebe 24 auch andere Arten von Zahnradsätzen und Getrieben für die Kopplung von Hauptmotor 16 und Generator 26 umfassen.
Während des Betriebs erzeugen Leistungsverzweigungsgetriebe 24, Generator 26 und Elektromotor 28 Wärme, weshalb eine Kühlung notwendig ist. Mit abnehmendem Schmierölpegel im Leistungsverzweigungsgetriebe 24, im Generator 26 und/oder Elektromotor 28 steigt die Verlustleistung im Achsgetriebe 22 an und eine zusätzliche Schmierung des Achsgetriebes 22 wird notwendig. Die Verlustleistung zwischen Elektromotor 28 und Generator 26 kann als „P_Verlust” bezeichnet werden. Der P_Verlust für verschiedene Drehzahlen und Drehmomente des Elektromotors 28 und des Generators 26 lässt sich empirisch bestimmen.
Der Akku 18 in 1 gibt Energie ab oder speichert Energie während des gemeinsamen Betriebs mit einem Elektromotor 28 und dem Generator 26. Der Akku 18 kann beispielsweise ein Hochspannungsakku sein, der Hochspanungsenergie an einen Hochspannungsbus abgibt, wie in 1 gezeigt. Ein oder mehrere DC/AC-Wandler (nicht abgebildet) können den Gleichstrom des Akkus 18 in einen für den Antrieb des Elektromotors 28 geeigneten Wechselstrom umwandeln. Des Weiteren kann/können ein oder mehrere DC/DC-Wandler den Gleichstrom des Akkus 18 in einen für den Antrieb des Generators 26 geeigneten Gleichstrom umwandeln. Der vom Akku 18 abgegebene Strom kann als „P_batt” bezeichnet werden. Des Weiteren kann das HEV 14 die Leistung zwischen dem Hauptmotor 16 und dem Akku 18 neu verteilen. Der Akku 18 kann beispielsweise die vom Hauptmotor 16 überschüssige erzeugte Leistung speichern.
Wie in 1 gezeigt, umfasst das HEV 14 eine Motorsteuerung 44 (ECU). Die ECU 44 kann eine elektronische Drosselsteuerung (ETC) umfassen. Im Betrieb steuert die ECU 44 den Hauptmotor 16 und der Hauptmotor 16 überträgt das Drehmoment auf die Hauptmotorantriebswelle 40, die mit dem Leistungsverzweigungsgetriebe 24 verbunden ist. Das Leistungsverzweigungsgetriebe 24 nimmt die vom Hauptmotor 16 abgegebene Kraft über die Hauptmotorantriebswelle 40 auf und überträgt sie entweder über das Verteilergetriebe 30 des Achsgetriebes 22 auf die Antriebsräder 20 oder auf den Generator 26. Neben der Kraft vom Hauptmotor 16 kann das Leistungsverzweigungsgetriebe 24 auch Kraft vom Generator 26 empfangen.
Wie in 1 gezeigt, kann der Generator 26 entweder als Elektromotor oder als Wandler für die Umwandlung mechanischer Energie in elektrische Energie oder für beides verwendet werden. Beim Betrieb als Elektromotor liefert der Generator 26 Drehmoment an die Generatorantriebswelle 42, die mit dem Leistungsverzweigungsgetriebe 24 verbunden ist, die dann das Drehmoment auf das Hohlrad 32 und die Drehmomenteingangsseite des Verteilergetriebes 30 überträgt. Da das Sonnenrad 38 ein direkt auf das Drehmoment ansprechendes Element ist, kann der Generator 26 die Drehzahl des Hauptmotors 16 regeln. Durch den Betrieb als Wandler für die Umwandlung mechanischer Energie in elektrische Energie gibt der Generator 26 elektrischen Strom an den Hochspannungsbus ab. Der Hochspannungsbus empfängt den elektrischen Strom vom Generator 26. Ein oder mehrere DC/AC-Wandler (nicht abgebildet) können den Gleichstrom des Generators 26 in einen für den Antrieb des mehrphasigen Induktionselektromotors 28 geeigneten Wechselstrom umwandeln. Des Weiteren kann/können ein oder mehrere AC/DC-Wandler den Wechselstrom des Generators 26 in einen für das Aufladen des Akkus 18 geeigneten Gleichstrom umwandeln.
Wie in 1 gezeigt, umfasst das HEV 14 eine mechanisch angetriebene Ölpumpe 46. Die mechanisch angetriebene Ölpumpe 46 pumpt Achsgetriebeöl zum Kühlen und Schmieren des Achsgetriebes 22. Wie gezeigt, kann das HEV 14 auch ein Pumpenantriebsrad 48, ein von der Hydraulikpumpe getriebenes Rad 50 und eine Pumpenantriebswelle 52 für die Übertragung des Drehmoments von der Hauptmotorantriebswelle 40 auf die mechanisch getriebene Ölpumpe 46 umfassen. Im Betrieb dreht der Hauptmotor 16 die Hauptmotorantriebswelle 40 und die Hauptmotorantriebswelle 40 dreht das Pumpenantriebsrad 48. Die Zahnräder 48 und 50 greifen so ineinander, dass durch die Drehung des Pumpenantriebsrads 48 das von der Hydraulikpumpe getriebene Rad 50 und die Pumpenantriebswelle 52 gedreht werden. Somit wird die mechanisch getriebene Ölpumpe angetrieben, wenn der Hauptmotor 16 das Drehmoment auf die Hauptmotorantriebswelle 40 überträgt.
Wie in 1 gezeigt, pumpt die elektrische Ölpumpe 12 Achsgetriebeöl oder ein anderes Schmieröl zur Kühlung und Schmierung des Achsgetriebes 22. Der Betrieb der elektrischen Ölpumpe 12 kann durch Bereitstellung verschiedener Mengen oder Flussraten des Achsgetriebeschmiermittels im HEV 14 geregelt werden. Eventuell ist es wünschenswert oder notwendig, eine ausreichende Schmierung des Achsgetriebes 22 im HEV 14 bereitzustellen, bevor das Drehmoment auf das Achsgetriebe 22 übertragen wird. Der Betrieb der elektrischen Ölpumpe 12 kann geregelt werden, um verschiedene Kühlungsraten für das Achsgetriebe im HEV 14 zu erzielen. Die elektrische Ölpumpe 12 wird in 1 separat vom Achsgetriebe 22 gezeigt, doch die elektrische Ölpumpe 12 kann auch Teil des Achsgetriebes 22 sein, je nachdem, wie das HEV 14 konfiguriert ist.
Wie in 1 gezeigt, umfasst das HEV 14 einen Ölsumpf 54. Im Ölsumpf 54 wird das Achsgetriebeöl oder ein anderes Schmieröl für das Achsgetriebe 22 aufbewahrt. Während des Betriebs nimmt die elektrische Ölpumpe 12 und die mechanisch getriebene Ölpumpe 46 das Achsgetriebeöl oder ein anderes Schmieröl aus dem Ölsumpf 54 und leitet es an die verschiedenen Bauteile im Achsgetriebe 22. Der Ölsumpf 54 ist zwar in 1 als Teil des Achsgetriebes 22 dargestellt, er kann aber auch separat vom Achsgetriebe 22 angeordnet sein, je nach Konfiguration des HEV 14.
Wie in 1 gezeigt, umfasst das HEV 14 einen Wärmetauscher 56. Der Wärmetauscher 56 kann dem Achsgetriebeöl im HEV 14 Wärme zuführen oder Wärme davon ableiten. Der Wärmetauscher 56 kann beispielsweise ein Öl-zu-Luft-Wärmetauscher sein. Der Öl-zu-Luft-Wärmetauscher leitet die Wärme des durch den Wärmetauscher 56 fließenden Achsgetriebeöls an die durch den Wärmetauscher 56 strömende Luft ab. Des Weiteren kann der Öl-zu-Luft-Wärmetauscher Wärme aus der durch den Wärmetauscher 56 strömenden Luft ableiten und diese Wärme dem durch den Wärmetauscher 56 fließenden Achsgetriebeöl zuführen.
Wie in 1 gezeigt, kann das HEV 14 ein Rückschlagventil 58 zwischen dem Wärmetauscher 56 und der elektrischen Ölpumpe 12 enthalten. Das Rückschlagventil 58 verhindert den Fluss durch den elektrischen Schaltkreis der Ölpumpe 12 während des Betriebs der mechanisch getriebenen Ölpumpe 46 oder während der Schmier-/Kühlkreislauf mit Druck beaufschlagt ist.
Während des Betriebs wird das Achsgetriebeöl aus dem Ölsumpf 54 von der mechanisch getriebenen Ölpumpe 46 und der elektrischen Ölpumpe 12 durch die Flüssigkeitswege (in 1 gezeigt) umgewälzt und an die verschiedenen Bauteile des Achsgetriebes im HEV 14 geleitet. Wenn das Achsgetriebeöl den Wärmetauscher 56 verlässt, wird das Achsgetriebeöl des Weiteren durch das Achsgetriebe 22 umgewälzt, um die verschiedenen Bauteile des Achsgetriebes im HEV 14 zu schmieren und zu kühlen. Die Bauteile des Achsgetriebes im HEV 14 können das Leistungsverzweigungsgetriebe 24 sowie andere Elemente des Kraftübertragungssystems im HEV 14 umfassen, beispielsweise den Elektromotor 28 und den Generator 26. Das Achsgetriebeöl kann Wärme von einem Rotor oder von einer Statorwicklung des Motors 28 ableiten, um den Motor 28 zu kühlen. In einem weiteren Beispiel kann die mechanisch getriebene Ölpumpe 46 das Achsgetriebeöl auf dem Achsgetriebe 22 verteilen, um eine Beschädigung oder den Abbau des Achsgetriebes 22 zu verhindern, wenn das Leistungsverzweigungsgetriebe 24 das Drehmoment vom Hauptmotor 16 über die Wellen 40 und 42 überträgt.
Unter weiterer Bezugnahme auf 1 umfasst das System eine Logikeinheit (LD) oder eine Steuerung 60. Die Steuerung oder LD 60 kann durch verschiedene Arten oder Kombinationen elektronischer Geräte und/oder Mikroprozessorgestützter Computer oder Steuerungen implementiert werden. Für die Implementierung eines Verfahrens zur Regelung des Betriebs der elektrischen Ölpumpe 12 kann die Steuerung 60 ein Computerprogramm oder einen Algorithmus ausführen, das/der in das Verfahren eingebettet oder codiert und im flüchtigen und/oder permanenten Speicher gespeichert ist. Alternativ kann die Logik in einem Logik- oder Gate-Array auf einer oder mehreren Chipkarten codiert sein. In einem Beispiel kann der Speicher ein vom Computer lesbarer Speicher sein, in dem das Computerprogramm oder der Algorithmus mit dem Verfahren eingebettet oder codiert ist. Der Speicher kann Daten oder Informationen über die verschiedenen Betriebsbedingungen oder Komponenten im HEV 14 enthalten, wie beispielsweise zum Hauptmotor 16 und zum Achsgetriebe 22. Der Speicher kann beispielsweise Drehmoment- und Drehzahldaten des Elektromotors 28, des Generators 26 oder des Elektromotors und des Generators 26 speichern. Des Weiteren kann der Speicher eine vorbestimmte Drehzahlgrenze für den Hauptmotor 16, eine vorbestimmte Leerlaufdrehzahl für die elektrische Ölpumpe 12, eine vorbestimmte Mindestdauer für den Betrieb der elektrischen Ölpumpe 12 sowie eine vorbestimmte Grenztemperatur für das Achsgetriebeöl im HEV 14 speichern. Der Speicher 34 kann Teil der Steuerung 60 sein. Der Speicher 34 kann an jeder geeigneten Stelle im HEV 14, die für die Steuerung 60 zugänglich ist, angeordnet werden.
Die LD oder Steuerung 60 für die Regelung des Betriebs der elektrischen Ölpumpe 12 ist als Kombination einer Hybridsteuerung (HCU) 62 und einer Pumpensteuerung 64 dargestellt. Die Kombination aus HCU 62 und Pumpensteuerung 64 wird hiernach als eine „Steuerung” bezeichnet und mit der Bezugsnummer 60 gekennzeichnet. Die Steuerung oder LD 60 kann mehrere Steuerungen in Form mehrerer Hardwaregeräte oder mehrere Softwaresteuerung innerhalb eines oder mehrerer Hardwaregeräte umfassen, doch die LD oder Steuerung 60 kann auch ein einzelnes Hardwaregerät für die Regelung des Betriebs der elektrischen Ölpumpe 12 sein. Des Weiteren kann die Steuerung 60 zusätzliche Hardwaregeräte oder Softwaresteuerungen enthalten, wie beispielsweise eine Fahrzeugsystemsteuerung (VSC), ein Kraftübertragungssteuerungsmodul (PCM), das ECU 44 oder eine Kombination davon, je nach Konfiguration des Systems 10. Die VSC und das PCM sind in 1 als Kombination in einem Gerät gezeigt und werden hiernach als „VSC/PCM” mit der Bezugsnummer 65 bezeichnet.
Das VSC/PCM 65 kann das Achsgetriebe 22, den Hauptmotor 16 und den Akku 18 entweder direkt oder durch separate Steuerungen, die unter dem übergeordneten VSC/PCM 65 fungieren, regeln. Das VSC/PCM 65 kann beispielsweise mit der ECU 44 kommunizieren, um den Hauptmotor 16 zu regeln. Auf ähnliche Weise kann das VSC/PCM 65 mit dem Akkusteuerungs-Modul 66 kommunizieren, um den Akku 18 zu regeln. Das BCM 66 sendet und empfängt Signale vom VSC/PCM 65 und Akku 18. In einem weiteren Beispiel kann das VSC/PCM 65 mit der Hybridsteuerung (HCU) 62 kommunizieren, um das Achsgetriebe 22 zu regeln. In einem solchen Beispiel kann die HCU 62 eine oder mehrere Steuerungen des Achsgetriebes 22 umfassen, wie beispielsweise ein Achsgetriebesteuermodul (TCM) 68. Je nach Konfiguration des Systems 10 kann die Steuerung 60 das TCM 68 enthalten. Das TCM 68 ist für die Regelung bestimmter Komponenten innerhalb des Achsgetriebes 22, wie Generator 26 und Elektromotor 28, konfiguriert. Des Weiteren kann das TCM 68 Daten oder Informationen für die Steuerung 60 zur Regelung der elektrischen Ölpumpe 12 bereitstellen.
Das VSC/PCM 65 und das TCM 68 regeln die verschiedenen Betriebsarten des Achsgetriebes 22, wie den Betrieb eines elektrischen Antriebsmodus des HEV 14. Der elektrische Antriebsmodus des HEV 14 ermöglicht dem Elektromotor 28 den Betrieb als Motor, als Generator oder als beides, um das HEV 14 zu betreiben. Der elektrische Antriebsmodus des HEV 14 kann beispielsweise verwendet werden, um die Antriebsräder 20 anzutreiben und das HEV 14 zu beschleunigen.
Das VSC/PCM 65 und TCM 68 kann Informationen über frühere Betriebsarten des HEV 14 speichern, wie Daten zum vorherigen Antriebszyklus des HEV 14. Die verschiedenen Modi des Achsgetriebes 22 können über das TCM 68 an die Steuerung kommuniziert werden, oder sie können über die vom Achsgetriebe 22 an die HCU 62 übertragenen Signale direkt an die Steuerung geleitet werden. Die Steuerung 60 kann beispielsweise Daten oder Informationen erfassen, u. a. Drehzahl des Hauptmotors 16, Motordrehzahl ω_Mot, Motordrehmoment τ_Mot, Generatordrehzahl ω_Gen, Generatordrehmoment τ_Gen, Akkuleistung P_Akku und Hauptmotor- und Generator-Verlustleistung P_Verlust. Das VSC/PCM 65 kann mit dem BCM 66, der ECU 44, dem TCM 68 oder einer Kombination davon kommunizieren, u. a. um Daten oder Informationen an die Steuerung 60 zu leiten. Alternativ kann die Steuerung 60 solche Daten oder Informationen auf Basis verschiedener Eingangssignale vom VSC/PCM 65, BCM 66, der ECU 44, dem TCM 68 oder einer Kombination davon berechnen.
Wie in 1 gezeigt, umfasst das HEV 14 einen oder mehrere Sensoren 70. Die Sensoren 70 können nahe dem Hauptmotor 16 angeordnet werden, um verschiedene Parameter des Hauptmotors 16 zu erkennen. Die Sensoren 70 liefern die Betriebsdaten des Hauptmotors an die ECU 44 und/oder das VSC/PCM 65. Wie in 1 gezeigt, kann das VSC/PCM 65 entweder allein oder in Kombination mit anderen Elementen der Steuerung 60 Signale von den Sensoren 70, der ECU 44, dem Achsgetriebe 22, dem TCM 68, dem BCM 66 oder einer Kombination davon empfangen und verarbeiten, um Daten oder Informationen über den Hauptmotor 16 zu erfassen.
Jedes geeignete Gerät im HEV 14 kann Informationen zur Vermittlung der Drehzahl des Hauptmotors 16 an die Steuerung 60 bereitstellen. Ein Drehzahlsensor 70 kann beispielsweise die Drehzahl des Motors 16 an die Steuerung 60 leiten. Der Drehzahlsensor 70 kann ein Hauptmotorpositionssensor sein, der für jede Umdrehung einer Kurbelwelle im HEV 14 eine vorbestimmte Anzahl von Impulsen in gleichmäßigen Abständen erzeugt. Das VSC/PCM 65 kann die in gleichmäßigen Abständen eingehenden Impulse vom Drehzahlsensor 70 empfangen, um die Drehzahl des Hauptmotors 16 zu bestimmen und die Drehzahl an die Steuerung 60 zu senden. Die Drehzahl des Hauptmotors 16 kann in Umdrehungen pro Minute (U/min) oder auf andere geeignete Weise ausgedrückt werden.
Jedes geeignete Gerät im HEV 14 kann Informationen zur Vermittlung der Drehzahl „ω_Mot” des Elektromotors 28 an die Steuerung 60 bereitstellen. In einem Beispiel kann das TCM 68 die Hauptmotordrehzahl „ω_Mot” an die Steuerung 60 senden, die auf den an den Elektromotor 28 geleiteten Befehlen beruhen kann. In einem weiteren Beispiel kann das HEV 14 einen Resolver umfassen. Der Resolver registriert die Position eines Rotors im Elektromotor 28 und generiert ein Resolversignal, in das die Rotorpositionsdaten eingebettet oder codiert sind. Die Steuerung 60 und/oder das TCM 68 kann/können das Resolversignal empfangen, um verschiedene Werte (z. B. L_d, L_q, R_s und λ_pm) und Betriebsbedingungen zu erfassen (V_d, V_q und ω) des Elektromotors 28. Basierend auf den Werten und Betriebsbedingungen des Elektromotors 28 kann die Steuerung 60 und/oder das TCM 68 die Drehzahl „ω_Mot” des Elektromotors 28 bestimmen.
Jedes geeignete Gerät im HEV 14 kann Informationen an die Steuerung 60 senden, die das Drehmoment „τ_Mot” angibt, das der Elektromotor 28 zum Antrieb des Verteilergetriebes 30 ausgibt. Das TCM 68 kann beispielsweise das Hauptmotordrehmoment „τ_Mot” bestimmen und ein Signal mit eingebettetem oder codiertem Motordrehmoment „τ_Mot” an die Steuerung 60 senden. Das TCM 68 kann das Motordrehmoment „τ_Mot” als per Befehl angeordnetes Motordrehmoment bestimmen, das der Hauptmotor 28 liefern muss.
Jedes geeignete Gerät im HEV 14 kann Informationen zur Vermittlung der Drehzahl „ω_Gen” des Generators 26 an die Steuerung 60 bereitstellen. In einem Beispiel kann das TCM 68 die Generatordrehzahl „ω_Gen” auf Basis der an den Generator 26 geleiteten Befehle an die Steuerung 60 liefern. Alternativ kann ein Generator-Resolver (nicht abgebildet) die Position der Generatorantriebswelle 42 registrieren und ein Generator-Resolversignal erzeugen, in das die Drehzahlinformationen des Generators eingebettet oder codiert sind. Die Steuerung 60 und/oder das TCM 68 kann/können verschiedene Werte und Betriebsbedingungen des Generators 26 aus dem Generator-Resolversignal erfassen und verarbeiten, um die Drehzahl „ω_Gen” des Generators 26 zu bestimmen.
Jedes geeignete Gerät im HEV 14 kann Informationen an die Steuerung 60 senden, die das Drehmoment „τ_Gen” zwischen dem Generator 26 und der Generatorantriebswelle 42 angibt. Das TCM 68 kann das Generatordrehmoment „τ_Gen” bestimmen und ein Signal mit eingebettetem oder codiertem Generatordrehmoment „τ_Gen” an die Steuerung 60 senden. Das TCM 68 kann das Generatordrehmoment „τ_Gen” als befohlenes Generatordrehmoment bestimmen, das der Generator 26 an die Generatorantriebswelle liefern muss 42.
Mindestens einer der Sensoren 70 in 1 kann ein Temperatursensor sein. Der Temperatursensor kann zum Erkennen einer Temperatur, die für einen Temperaturpegel des Hauptmotors 16 kennzeichnend ist, verwendet werden. Der Temperatursensor kann beispielsweise einen Zylinderkopf im Hauptmotor 16 registrieren und ein Sensorsignal mit der Temperatur an das VSC/PCM 65 und/oder die ECU 44 senden. In einem weiteren Beispiel kann der Temperatursensor eine Temperatur direkt von dem durch einen Heizkern im HEV 14 fließenden Motorkühlmittel registrieren, um den Temperaturpegel des Hauptmotors 16 zu erfassen. Das VSC/PCM 65 kann das Sensorsignal vom Temperatursensor verarbeiten, um den Temperaturpegel zu bestimmen. Das VSC/PCM 65 kann beispielsweise den Temperaturpegel des Hauptmotors 16 auf Basis des Temperaturpegels des Zylinderkopfes im Hauptmotor 16 schätzen oder bestimmen. Die Steuerung 60 kann den Temperaturpegel vom VSC/PCM 65 empfangen. Des Weiteren kann die Steuerung 60 andere Informationen vom VSC/PCM 65 erfassen, wie die Umgebungstemperatur außerhalb des HEV 14.
In 2 ist ein Flussschema 80 dargestellt, das generell verwendet wird, um die Schritte eines Verfahrens für die Regelung des Betriebs der elektrischen Ölpumpe 12 im HEV 14 gemäß einer Ausführungsform zu zeigen. Neben den in 2 gezeigten Schritten kann ein Logikgerät oder eine Steuerung im HEV 14 mit weiteren Schritten für die Bereitstellung zusätzlicher Funktionalität programmiert werden. Obwohl mehrere Schritte, die im Flussschema 80 gezeigt sind, in chronologischer Reihenfolge dargestellt zu sein scheinen, können mindestens einige Schritte in einer anderen Reihenfolge und andere Schritte gleichzeitig oder überhaupt nicht ausgeführt werden.
Unter Bezugnahme auf 2 wird in dieser Beschreibung des Verfahrens auf das HEV 14 und seine in 1 gezeigten Komponenten verwiesen, um ein Verständnis der verschiedenen Aspekte des Verfahrens zu vermitteln. Das Verfahren für die Regelung des Betriebs der elektrischen Ölpumpe 12 im HEV 14 kann mittels Computeralgorithmus, ausführbares Maschinenprogramm oder Softwareprogramm in eines oder mehrere programmierbare Logikgeräte des HEV 14 implementiert werden, wie beispielsweise die Steuerung 60, die Hybridsteuerung (HCU) 62, das VSC/PCM 65, die Pumpensteuerung 64 oder eine andere Steuerung im HEV 14 oder eine Kombination davon.
Im Block 82 des Flussschemas 80 sind eine oder mehrere Betriebsarten des HEV 14 erfasst. Die Steuerung 60, welche die HCU 62 in Kommunikation mit der Pumpensteuerung 64 enthalten kann, kann die Betriebsart des HEV 14 erfassen. Die Betriebsart des HEV 14 kann eine Betriebsbedingung des HEV 14, eine vorherige Betriebsart des HEV 14, ob das HEV 14 in einem empfindlichen Modus arbeitet, oder eine Kombination davon, erfassen. Die Steuerung 60 kann beispielsweise entweder alleine oder in Kombination mit dem VSC/PCM 65 die Betriebsabedingung des HEV 14 auf der Basis bestimmen, ob das HEV 14 im elektrischen Antriebsmodus arbeitet. Des Weiteren kann die Steuerung 60 die vorherige Betriebsart des HEV 14 basierend auf Daten oder Informationen erfassen, die die vorherige Betriebsart vom VSC/PCM 65 und/oder TCM 68 anzeigen.
Die vorherigen Betriebsarten können kategorisiert werden als aggressiv, mäßig-aggressiv, mäßig und passiv, basierend auf der Drehzahl des Hauptmotors 16, der Motordrehzahl ω_Mot, dem Motordrehmoment τ_Mot, der Generatordrehzahl ω_Gen, dem Generatordrehmoment τ_Gen oder einer Kombination davon. Eine aggressive Betriebsart kann auf einen vorherigen Antriebszyklus des HEV 14 hinweisen, in dem relativ hohe Drehmomente und niedrige Drehzahlen auftraten. Die mäßig-aggressive Betriebsart kann auf einen vorherigen Antriebszyklus des HEV 14 hinweisen, in dem relativ mäßige Drehmomente und hohe Drehzahlen auftraten. Die mäßige Betriebsart kann auf einen vorherigen Antriebszyklus des HEV 14 hinweisen, in dem mäßige bis niedrige Drehmomente und mäßige bis niedrige Drehzahlen auftraten. Die passive Betriebsart kann auf einen vorherigen Antriebszyklus des HEV 14 hinweisen, in dem relativ niedrige Drehmomente und relativ niedrige Drehzahlen auftraten.
Unter weiterer Bezugnahme auf Block 82 kann die Steuerung 60 bestimmen, ob das HEV 14 in einer empfindlichen Betriebsart arbeitet. In der empfindlichen Betriebsart des HEV 14 kann ein Passagier im HEV 14 Geräusch, Vibration und Rauheit (NVH) von der elektrischen Ölpumpe 12 in großem Maß bemerken oder erfahren. Die Steuerung 60 kann bestimmen, ob das HEV 14 in der empfindlichen Betriebsart arbeitet, wobei verschiedene Betriebsparameter des HEV 14 herangezogen werden, wie die Drehzahl des Hauptmotors 16, die Motordrehzahl ω_Mot und die Generatordrehzahl ω_Gen. Des Weiteren kann die empfindliche Betriebsart auf einem Signal, das PRNDL-Positionsdaten enthält (z. B. Gangschaltungsinformationen für Parken, Rückwärts, Neutral, Fahren, Langsamfahrt) basieren. Die Steuerung 60 kann beispielsweise einen NVH-Pegel im HEV 14 auf Basis der Gangschaltungsinformationen alleine oder in Kombination mit der Drehzahl des Hauptmotors 16, der Motordrehzahl ω_Mot und/oder der Generatordrehzahl ω_Gen bestimmen. Die Steuerung 60 kann beispielsweise bestimmen, dass der NVH-Pegel höher ist, wenn das HEV 14 in den Fahrgang geschaltet ist, als wenn das HEV 14 in die Park- oder Neutralstellung geschaltet ist. Des Weiteren kann die Steuerung 60 den NVH-Pegel bestimmen, wenn das Achsgetriebe 22 in den Vorwärtsgang geschaltet und vorwärts gefahren wird, um über mehrere Gänge zu beschleunigen. Mit der Zunahme des NVH-Pegels aufgrund der Geräusche, Vibrationen und Rauheit vom Hauptmotor 16, Generator 26 und Elektromotor 28 werden die Geräusche, Vibrationen und Rauheit von der elektrischen Ölpumpe 12 für einen Passagier im HEV 14 weniger bemerkbar.
Im Block 84 des Flussschemas 80 wird bestimmt, ob der Hauptmotor 16 im HEV 14 EINgeschaltet ist. So kann beispielsweise durch die Drehzahl des Hauptmotors 16 bestimmt werden, ob der Hauptmotor 16 im HEV 14 EINgeschaltet ist. Auf ähnliche Weise kann der Hauptmotor 16 als EINgeschaltet betrachtet werden, wenn die Drehzahl des Hauptmotors 16 die festgesetzte Drehzahlgrenze überschreitet. Alternativ kann ein Zustand des Hauptmotors 16 festgelegt werden, durch den bestimmt wird, ob der Hauptmotor 16 im HEV 14 EINgeschaltet ist. Die Steuerung 60 kann auf Basis der Signale von der ECU 44, dem TCM 68 und/oder dem VSC/PCM 65 bestimmen, ob der Hauptmotor 16 im HEV 14 EINgeschaltet ist.
Im Block 86 werden ein oder mehrere Temperaturpegel erfasst. Temperaturpegel können den Temperaturpegel des Hauptmotors 16, eine Temperatur des Achsgetriebeöls im Ölsumpf 54, eine Temperatur eines elektronischen Leistungswandlers im HEV 14, des Kühlmittels der Leistungselektronik, die Umgebungstemperatur außerhalb des HEV 14, andere Temperaturpegel, die auf die im Achsgetriebe 22 generierte Wärme hinweisen, oder eine Kombination davon umfassen. Der elektronische Leistungswandler im HEV 14 kann ein Wandler sein, der Gleichstrom vom Akku 18 in Wechselstrom für den Betrieb des Elektromotors 28 und/oder des Generators 26 umwandelt. Die Steuerung 60, welche die HCU 62 in Kommunikation mit der Pumpensteuerung 64 enthalten kann, kann die Temperaturpegel entweder alleine oder in Kombination mit dem VSC/PCM 65 erfassen.
Unter weiterer Bezugnahme auf Block 86 können die Temperaturpegel verwendet werden, um die Drehzahl für die elektrische Ölpumpe 12 und/oder die Betriebsdauer der elektrischen Ölpumpe 12 bei der Drehzahl zu bestimmen. Die Temperaturpegel können beispielsweise direkt proportional zur Drehzahl der elektrischen Ölpumpe 12 sein. Die befohlene Drehzahl für die elektrische Ölpumpe 12 kann sich somit mit dem Anstieg der Temperaturpegel erhöhen. Wenn die Temperaturpegel ansteigen, ist eventuell eine erhöhte Kühlleistung oder Wärmeableitung vom Achsgetriebeöl über den Wärmetauscher 56 notwendig, weshalb die Steuerung 60 die befohlene Drehzahl für die elektrische Ölpumpe 12 erhöhen kann. Auf ähnliche Weise kann sich die befohlene Drehzahl für die elektrische Ölpumpe 12 mit dem Sinken der Temperaturpegel reduzieren. Die befohlene Drehzahl für die elektrische Ölpumpe 12 kann sich reduzieren, um eine niedrigere Kühlleistung bereitzustellen und um den vom Akku 18 ausgegebenen elektrischen Strom zu sparen.
Im Block 88 werden einer oder mehrere Pegel von Verlustleistung oder Wärmeverlust im HEV 14 erfasst. Die Steuerung 60, welche die HCU 62 in Kommunikation mit der Pumpensteuerung 64 enthalten kann, kann die Pegel des Wärmeverlusts entweder alleine oder in Kombination mit dem VSC/PCM 65 erfassen. Die Steuerung 60 kann beispielsweise die Verlustleistung auf Basis der geschätzten Verlustleistung im Elektromotor 28, Generator 26, elektronischen Leistungswandler im HEV 14 berechnen. Die Verlustleistung des Motors 28 und des Generators 26 kann als P_Verlust ausgedrückt werden.
Im Block 90 wird eine Drehzahl für die elektrische Ölpumpe 12 bestimmt. Die Drehzahl, die für die elektrische Ölpumpe 12 bestimmt wird, kann als befohlene Drehzahl bezeichnet werden. Block 90 (in 2 gezeigt) kann mit einem Satz von Schritten des Flussschemas 100 (in 3 gezeigt) übereinstimmen. Die Steuerung 60, welche die HCU 62 in Kommunikation mit der Pumpensteuerung 64 enthalten kann, kann die Drehzahl für die elektrische Ölpumpe 12 entweder alleine oder in Kombination mit dem VSC/PCM 65 erfassen. Die Steuerung 60 kann die Drehzahl der elektrischen Ölpumpe 12 bestimmen, basierend auf der Feststellung, ob der Hauptmotor 16 im HEV 14 eingeschaltet ist, ob eine oder mehrere Betriebsarten des HEV 14 zutreffen, ob eine oder mehrere Temperaturpegel oder eine oder mehrere Pegel von Verlustleistung oder Wärmeverlust im HEV 14 zutreffen oder eine Kombination davon.
Unter weiterer Bezugnahme auf Block 90, kann die Pumpensteuerung 64 einen Befehl für eine hohe Drehzahl an die elektrische Ölpumpe 12 senden, wenn das HEV 14 in einer aggressiven Betriebsart arbeitet, beispielsweise unter hohen Drehmomenten und relativ hohen Umgebungstemperaturen außerhalb des HEV 14. In einem weiteren Beispiel kann die Pumpensteuerung 64 einen Befehl für eine mäßige Drehzahl an die elektrische Ölpumpe 12 senden, wenn das HEV 14 in einer mäßig-aggressiven Betriebsart arbeitet, beispielsweise unter mäßigen Drehmomenten, hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten, mäßigen Verlustleistungen und mäßigen Umgebungstemperaturen außerhalb des HEV 14. Die mäßig-aggressive Betriebsart kann auf Basis der tatsächlichen Antriebszyklusdaten während des Betriebs des HEV 14 bestimmt werden. In einem weiteren Beispiel kann die Pumpensteuerung 64 einen Befehl für eine niedrige Drehzahl an die elektrische Ölpumpe 12 senden, wenn das HEV 14 in einer passiven Betriebsart arbeitet. Das HEV 14 kann in einer passiven Betriebsart arbeiten, wenn am HEV 14 für eine vorbestimmte Zeit Verlustleistung und eine relativ niedrige Temperatur vorliegt. In einem weiteren Beispiel kann die Pumpensteuerung 64 einen Befehl für eine niedrige Drehzahl an die elektrische Ölpumpe 12 senden, wenn das HEV 14 über ein vorbestimmtes Zeitintervall kontinuierlich mit mäßiger Verlustleistung arbeitet.
Unter Bezugnahme auf Block 90 kann die Steuerung 60 die befohlene Drehzahl auswählen oder ändern, um das Gleichgewicht zwischen Kühlung und/oder Schmierung des Achsgetriebes 22 und dem Stromverbrauch vom Akku 18 zu optimieren. Die Steuerung 60 kann beispielsweise bestimmen, dass die niedrige Drehzahl der elektrischen Ölpumpe 12 eine befohlene Drehzahl sein soll, mit der das Gleichgewicht zwischen Kühlung und/oder Schmierung und Stromverbrauch erreicht werden kann.
Unter erneuter Bezugnahme auf Block 90 kann die Drehzahl der elektrischen Ölpumpe 12 in Abhängigkeit von einer für die Schmierung notwendigen Mindestflussrate sein, basierend auf einer vorherigen Betriebsart des HEV 14, einer für die Kühlung der Komponenten des Achsgetriebes 22 notwendigen Flussrate sowie einer Flussrate in Verbindung mit einem NVH-Zielpegel der elektrischen Ölpumpe 12, je nach Betriebsart des HEV 14. Die Steuerung 60 kann beispielsweise bestimmen, dass die Drehzahl für die elektrischen Ölpumpe 12 reduziert werden soll, wenn das HEV 14 in Antriebsmodi arbeitet, die auf die von der elektrischen Ölpumpe 12 abgegebenen Geräusche empfindlich reagieren. Geräusche von der elektrischen Ölpumpe 12 werden verstärkt, wenn sich die Drehzahl der elektrischen Ölpumpe 12 erhöht. Die NVH-Pegel im HEV 14 können somit direkt proportional zur Drehzahl der elektrischen Ölpumpe 12 sein. Die von der Steuerung 60 bestimmte befohlene Drehzahl kann auf einer Flussrate des Achsgetriebeöls basieren, die für eine ausreichende Schmierung zur Verhinderung von wesentlichem Schaden und Abbau des Achsgetriebes 22 notwendig ist.
Unter weiterer Bezugnahme auf Block 90 kann die Steuerung 60 die Drehzahl der elektrischen Ölpumpe 12 bestimmen auf Basis der Zeit seit dem letzten Betrieb der mechanisch betriebenen Ölpumpe 46 oder der elektrischen Ölpumpe 12. Die befohlene Drehzahl für die elektrische Ölpumpe 12 kann invers proportional zur Zeit seit der letzten Kühlung und/oder Schmierung des Achsgetriebes 22 sein. Das bedeutet, dass die Steuerung 60 die befohlene Drehzahl reduzieren kann, während sich die Zeit seit dem letzten Betrieb der Pumpen 12, 46 erhöht, da sich der Bedarf oder Wunsch für eine Kühlung und/oder Schmierung des Achsgetriebes 22 erhöht, je mehr Zeit seit dem letzten Betrieb der Pumpen 12, 46 verstrichen ist.
Im Block 92 wird eine Pumpenbetriebszeit für die elektrische Ölpumpe 12 bestimmt. Die Pumpenbetriebszeit bezieht sich darauf, wie lange die elektrische Ölpumpe 12 laufen soll. Die Steuerung 60, welche die HCU 62 in Kommunikation mit der Pumpensteuerung 64 enthalten kann, kann die Pumpenbetriebszeit bestimmen. Die Steuerung 60 kann beispielsweise die Pumpenbetriebszeit für die elektrische Ölpumpe 12 basierend auf der Dauer der empfindlichen Betriebsart des HEV 14 bestimmen. In einem solchen Beispiel kann die Steuerung 60 bestimmen, dass die elektrische Ölpumpe 12 während der empfindlichen Betriebsart des HEV 14 mit niedriger Drehzahl arbeitet. Nach Ablauf der Pumpenbetriebszeit kann die Steuerung 60 die elektrische Ölpumpe 12 mit einer neuen befohlenen Drehzahl betreiben, wie beispielsweise einer Standarddrehzahl für die elektrische Ölpumpe 12.
Im Block 94 wird der Betrieb der elektrischen Ölpumpe 12 geregelt. Die Pumpensteuerung 64 regelt den Betrieb der elektrischen Ölpumpe 12 und die Drehzahl der elektrischen Ölpumpe 12. Des Weiteren kann die Pumpensteuerung 64 die elektrische Ölpumpe 12 so steuern, dass sie mit der befohlenen Drehzahl für die Dauer der Pumpenbetriebszeit läuft.
In 3 ist ein Flussschema 100 dargestellt, das generell verwendet wird, um die Schritte eines Verfahrens für die Regelung des Betriebs der elektrischen Ölpumpe 12 im HEV 14 gemäß einer Ausführungsform zu zeigen. Neben den in 3 gezeigten Schritten kann ein Logikgerät oder eine Steuerung im HEV 14 mit weiteren Schritten für die Bereitstellung zusätzlicher Funktionalität programmiert werden. Obwohl mehrere Schritte, die im Flussschema 100 gezeigt sind, in chronologischer Reihenfolge dargestellt zu sein scheinen, können mindestens einige Schritte in einer anderen Reihenfolge und andere Schritte gleichzeitig oder überhaupt nicht ausgeführt werden. Die Schritte im Flussschema 100 können für einen oder mehrere Schritte im Flussschema 80 (in 2 gezeigt) verwendet werden. Ebenso können die Schritte im Flussschema 80 für einen oder mehrere Schritte im Flussschema 100 verwendet werden, je nach Implementierung des Verfahrens zur Regelung des Betriebs der elektrischen Ölpumpe 12.
Unter Bezugnahme auf 3 wird in dieser Beschreibung des Verfahrens auf das HEV 14 und seine in 1 gezeigten Komponenten verwiesen, um ein Verständnis der verschiedenen Aspekte des Verfahrens zu vermitteln. Das Verfahren für die Regelung des Betriebs der elektrischen Ölpumpe 12 im HEV 14 kann mittels Computeralgorithmus, ausführbares Maschinenprogramm oder Softwareprogramm in eines oder mehrere programmierbare Logikgeräte des HEV 14 implementiert werden, wie beispielsweise die Steuerung 60, die Hybridsteuerung (HCU) 62, das VSC/PCM 65, die Pumpensteuerung 64 oder eine andere Steuerung im HEV 14 oder eine Kombination davon.
Im Entscheidungsblock 102 des Flussschemas 100 wird bestimmt, ob sich das HEV 14 in einem elektrischen Antriebsmodus befindet. Die Steuerung 60 kann entweder alleine oder in Kombination mit dem VSC/PCM 65 bestimmen, ob das HEV 14 im elektrischen Antriebsmodus betrieben wird. Die Steuerung 60 kann beispielsweise auf Basis eines in der HCU 62 generierten Elektrofahrzeugsignals bestimmen, ob das HEV 14 im elektrischen Antriebsmodus betrieben wird. Des Weiteren kann der Entscheidungsblock 102 Schritte enthalten, die mit Block 82 des Flussschemas 80 übereinstimmen. Befindet sich das HEV 14 nicht im elektrischen Antriebsmodus tritt Entscheidungsblock 104 ein. Entscheidungsblock 106 tritt ein, wenn sich das HEV 14 im elektrischen Antriebsmodus befindet.
Im Entscheidungsblock 104 wird bestimmt, ob der Hauptmotor 16 im HEV 14 EINgeschaltet ist. So kann beispielsweise durch die Drehzahl des Hauptmotors 16 bestimmt werden, ob der Hauptmotor 16 im HEV 14 EINgeschaltet ist. Auf ähnliche Weise kann der Hauptmotor 16 als EINgeschaltet betrachtet werden, wenn die Drehzahl des Hauptmotors 16 die festgesetzte Drehzahlgrenze überschreitet. Alternativ kann ein Zustand des Hauptmotors 16 festgelegt werden, durch den bestimmt wird, ob der Hauptmotor 16 im HEV 14 EINgeschaltet ist. Die Steuerung 60 kann auf Basis der Signale von der ECU 44, dem TCM 68 und/oder dem VSC/PCM 65 bestimmen, ob der Hauptmotor 16 im HEV 14 EINgeschaltet ist. Wenn der Hauptmotor 16 im HEV 16 EINgeschaltet ist, tritt Entscheidungsblock 108 ein. Jedoch tritt Entscheidungsblock 110 nur ein, wenn der Hauptmotor 16 nicht eingeschaltet ist, d. h. wenn sich der Hauptmotor 16 im AUSgeschalteten Zustand befindet.
Im Entscheidungsblock 106 wird bestimmt, ob im Achsgetriebe 22 relativ hohe Temperaturen vorliegen. Die Steuerung 60, welche die HCU 62 in Kommunikation mit der Pumpensteuerung 64 enthalten kann, kann entweder alleine oder in Kombination mit dem VSC/PCM 65 feststellen, ob relativ hohe Temperaturen im Achsgetriebe 22 vorliegen. Die Steuerung 60 kann bestimmen, ob relativ hohe Temperaturen im Achsgetriebe 22 vorliegen, basierend auf dem Temperaturpegel des Hauptmotors 16, einer Temperatur des Achsgetriebeöls im Ölsumpf 54, einer Temperatur eines elektronischen Leistungswandlers im HEV 14, des Kühlmittels der Leistungselektronik, andere Temperaturpegel, die auf die im Achsgetriebe 22 generierte Wärme hinweisen, oder eine Kombination davon. Relativ hohe Temperaturen im Achsgetriebe 22 liegen z. B. vor, wenn eine Temperatur des Achsgetriebeöls den Temperaturbereich von siebenundzwanzig und zweiundachtzig Grad Celsius (80–180°F) überschreitet. Wenn keine relativ hohen Temperaturen im Achsgetriebe 22 vorliegen, tritt der Entscheidungsblock 112 ein. Liegen jedoch relativ hohe Temperaturen im Achsgetriebe 22 vor, dann tritt Block 114 ein und die elektrische Ölpumpe 12 wird auf den Betrieb mit hoher Drehzahl geregelt.
Im Block 108 wird die elektrische Ölpumpe 12 AUSgeschaltet. Die Steuerung 60 kann die elektrische Ölpumpe 12 AUSschalten oder den AUSgeschalteten Zustand der elektrischen Ölpumpe 12 im Block 108 aufrechterhalten. Die Steuerung 60 kann beispielsweise die elektrische Ölpumpe 12 auf eine Drehzahl von Null oder eine vorbestimmte Leerlaufdrehzahl regeln, bei der die elektrische Ölpumpe 12 relativ wenig Energie vom HEV 14 verbraucht.
Im Entscheidungsblock 110 wird bestimmt, ob im Achsgetriebe 22 relativ hohe Temperaturen vorliegen. Wie im Entscheidungsblock 106 kann die Steuerung 60 entweder alleine oder in Kombination mit dem VSC/PCM 65 auf Basis von einem oder mehreren Temperaturanzeigern feststellen, ob relativ hohe Temperaturen im Achsgetriebe 22 vorliegen. Liegen relativ hohe Temperaturen im Achsgetriebe 22 vor, dann tritt Block 114 ein und die elektrische Ölpumpe 12 wird auf den Betrieb mit hoher Drehzahl geregelt. Wenn jedoch keine relativ hohen Temperaturen im Achsgetriebe 22 vorliegen, tritt der Entscheidungsblock 116 ein.
Im Entscheidungsblock 112 wird bestimmt, ob der vorherige Betriebszustand des HEV 14 aggressiv war. Die Steuerung 60 kann entweder alleine oder in Kombination mit dem VSC/PCM 65 bestimmen, ob die vorherige Betriebsart des HEV 14 aggressiv war. Die Steuerung 60 bestimmt, ob die vorherige Betriebsart aggressiv war, basierend auf der Drehzahl des Hauptmotors 16, der Motordrehzahl ω_Mot, dem Motordrehmoment τ_Mot, der Generatordrehzahl ω_Gen, dem Generatordrehmoment τ_Gen oder einer Kombination davon. Eine aggressive Betriebsart kann beispielsweise auf einen vorherigen Antriebszyklus des HEV 14 hinweisen, in dem relativ hohe Motor- und/oder Generatordrehmomente (τ_Mot, τ_Gen) auftraten. In einem weiteren Beispiel können relativ hohe Drehmomente im HEV 14 und eine relativ hohe Umgebungstemperatur außerhalb des HEV 14 auf eine aggressive Betriebsart des HEV 14 hinweisen. Wenn die vorherige Betriebsart des HEV 14 aggressiv war, tritt Entscheidungsblock 122 ein. Der Entscheidungsblock 124 tritt jedoch nur ein, wenn die vorherige Betriebsart des HEV 14 nicht aggressiv war.
Im Block 114 wird die elektrische Ölpumpe 12 auf den Betrieb mit hoher Drehzahl geregelt. Die Pumpensteuerung 64 kann den Betrieb der elektrischen Ölpumpe 12 und die Drehzahl der elektrischen Ölpumpe 12 regeln. Die Steuerung 60, welche die HCU 62 in Kommunikation mit der Pumpensteuerung 64 enthalten kann, kann ein Signal mit der befohlenen Drehzahl für die elektrische Ölpumpe 12 an die Pumpensteuerung 64 senden. Die Pumpensteuerung 64 empfängt das Signal für den Betrieb der elektrischen Ölpumpe 12 mit der befohlenen Drehzahl. Die befohlene Drehzahl kann beispielsweise fünfzehn Liter pro Minute (15 L/min) für den Betrieb der elektrischen Ölpumpe 12 mit hoher Drehzahl vorschreiben. Ein einem weiteren Beispiel kann die hohe Drehzahl der elektrischen Ölpumpe 12 die maximale Drehzahl der elektrischen Ölpumpe 12 sein. Alternativ kann die hohe Drehzahl der elektrischen Ölpumpe 12 eine Drehzahl innerhalb eines Bereichs hoher Drehzahlen sein, die im Speicher der Steuerung 60 gespeichert sind. Die hohe Drehzahl kann aus einem Bereich hoher Drehzahlen ausgewählt werden, wobei als Basis gilt, ob relativ hohe Temperaturen im Achsgetriebe 22 vorliegen und/oder ob sich das HEV 14 im elektrischen Antriebsmodus befindet.
Im Entscheidungsblock 116 wird bestimmt, ob der vorherige Betriebszustand des HEV 14 aggressiv war. Die Funktionalität von Entscheidungsblock 116 entspricht der Funktionalität von Entscheidungsblock 112. Wenn die vorherige Betriebsart des HEV 14 aggressiv war, tritt Entscheidungsblock 118 ein. Wenn die vorherige Betriebsart des HEV 14 nicht aggressiv war, tritt Block 108 ein.
Im Block 118 wird eine Pumpenbetriebszeit für die elektrische Ölpumpe 12 auf eine vorbestimmte Mindestzeit eingestellt. Die vorbestimmte Mindestzeit entspricht der Zeit bis zur Notwendigkeit einer Kühlung und/oder Schmierung der Komponenten im HEV 14 (z. B. des Leistungsverzweigungsgetriebes 24, des Elektromotors 28, des Generators 26 usw.) bis auf einen Pegel, der mit der vorherigen aggressiven Betriebsart des HEV 14 und ausgeschalteter mechanisch getriebener Ölpumpe 46 übereinstimmt. Die Steuerung 60, welche die HCU 62 in Kommunikation mit der Pumpensteuerung 64 enthalten kann, kann die Pumpenbetriebszeit auf Basis der vorbestimmten Mindestzeit bestimmen. Die Steuerung 60 kann die vorbestimmte Mindestzeit auf Basis verschiedener Parameter berechnen, die zur Bestimmung der vorherigen Betriebsart des HEV 14 verwendet wurden, sowie basierend auf dem Temperaturpegel des Hauptmotors 16, des Achsgetriebeöls im Ölsumpf 54, des elektronischen Leistungswandlers im HEV 14, des Kühlmittels der Leistungselektronik, andere Temperaturpegel, die auf die im Achsgetriebe 22 generierte Wärme hinweisen, oder eine Kombination davon. Die vorbestimmte Mindestzeit kann im Speicher der Steuerung 60 gespeichert werden.
Im Block 120 wird die elektrische Ölpumpe 12 für den Betrieb mit niedriger Drehzahl für die Dauer der Pumpenbetriebszeit geregelt. Die Pumpensteuerung 64 kann die Drehzahl der elektrischen Ölpumpe 12 sowie die Betriebszeit der elektrischen Ölpumpe 12 regeln. Die Steuerung 60, welche die HCU 62 in Kommunikation mit der Pumpensteuerung 64 enthalten kann, kann ein Signal mit der befohlenen Drehzahl und die Pumpenbetriebszeit an die Pumpensteuerung 64 senden. Die Steuerung 60 kann die niedrige Drehzahl oder niedrige befohlene Drehzahl für die elektrische Ölpumpe 12 bestimmen, basierend auf der Feststellung einer Drehzahl der elektrischen Ölpumpe 12, bei der ein vorbestimmtes Gleichgewicht oder Verhältnis zwischen Energieverbrauch für die Kühlung und/oder Schmierung des Achsgetriebes 22 und Energie aus dem Akku 18 für den Betrieb der elektrischen Geräte im HEV 14 erreicht wird. Die Pumpensteuerung 64 empfängt das Signal für den Betrieb der elektrischen Ölpumpe 12 mit der befohlenen Drehzahl für die Betriebszeit.
Im Entscheidungsblock 122 wird bestimmt, ob sich das HEV 14 in der empfindlichen Betriebsart befindet. Die Steuerung 60 kann bestimmen, ob das HEV 14 in der empfindlichen Betriebsart arbeitet, wobei verschiedene Betriebsparameter des HEV 14 herangezogen werden, wie die Drehzahl des Hauptmotors 16, die Motordrehzahl ω_Mot und die Generatordrehzahl ω_Gen sowie andere Parameter im HEV 14, die Geräusche, Vibrationen und Rauheit (NVH) anzeigen, die von einem Passagier im HEV 14 wesentlich bemerkbar sind. Wenn das HEV 14 in der empfindlichen Betriebsart betrieben wird, tritt Block 120 ein und die elektrische Ölpumpe 12 wird für den Betrieb mit niedriger Drehzahl geregelt. Wenn das HEV 14 in der empfindlichen Betriebsart betrieben wird, tritt Block 126 ein und die elektrische Ölpumpe 12 wird für den Betrieb mit mäßiger Drehzahl geregelt.
Im Entscheidungsblock 124 wird bestimmt, ob die Temperatur des Achsgetriebeöls im Ölsumpf 54 unter der vorbestimmten Grenztemperatur liegt. Die vorbestimmte Grenztemperatur kann beispielsweise eine Temperatur zwischen minus achtzehn und minus einem Grad sein (0–30°F). Die Temperatur des Achsgetriebeöls im Ölsumpf 54 kann als Achsgetriebeöltemperatur (Transaxle-Öl-Temperatur, TOT) bezeichnet werden. Die Steuerung 60 kann die Anzeige der TOT entweder alleine oder in Kombination mit dem TCM 68 und/oder dem VSC/PCM 65 erfassen. Der Ölsumpf 54 kann beispielsweise einen Sensor enthalten, mit dem eine Temperatur des durch das Achsgetriebe 22 fließenden Achsgetriebeöls registriert und als Anzeiger für die TOT verwendet wird. Die TOT kann direkt aus dem Achsgetriebeöl im Ölsumpf 54 für die Steuerung 60 gewonnen werden, um einen Anzeiger für die TOT vom Sensor im Ölsumpf 54 zu erhalten. Der Block 126 tritt ein, wenn die Temperatur des Achsgetriebeöls im Ölsumpf 54 unter der vorbestimmten Grenztemperatur liegt. Im Entscheidungsblock 122 wird bestimmt, ob die Temperatur des Achsgetriebeöls im Ölsumpf 54 unter der vorbestimmten Grenztemperatur liegt.
Im Block 126 wird die elektrische Ölpumpe 12 auf den Betrieb mit mäßiger Drehzahl geregelt. Die Pumpensteuerung 64 kann den Betrieb der elektrischen Ölpumpe 12 und die Drehzahl der elektrischen Ölpumpe 12 regeln. Die Steuerung 60, welche die HCU 62 in Kommunikation mit der Pumpensteuerung 64 enthalten kann, kann ein Signal mit der befohlenen Drehzahl für die elektrische Ölpumpe 12 an die Pumpensteuerung 64 senden. Die Pumpensteuerung 64 empfängt das Signal für den Betrieb der elektrischen Ölpumpe 12 mit der befohlenen Drehzahl. Die befohlene Drehzahl kann beispielsweise acht Liter pro Minute (8 L/min) für den Betrieb der elektrischen Ölpumpe 12 mit mäßiger Drehzahl vorschreiben. In einem weiteren Beispiel kann die mäßige Drehzahl der elektrischen Ölpumpe 12 eine Zwischendrehzahl der elektrischen Ölpumpe 12 sein. Alternativ kann die mäßige Drehzahl der elektrischen Ölpumpe 12 eine Drehzahl innerhalb eines Bereichs mäßiger Drehzahlen sein, die im Speicher der Steuerung 60 gespeichert sind. Die mäßige Drehzahl kann bestimmt werden basierend auf einem NVH-Pegel im HEV 14, einer TOT im HEV 14, einer vorherigen Betriebsart des HEV 14 oder einer Kombination davon.
Im Block 128 können Temperaturen, eine Betriebsart und Verlustleistungen erfasst werden. Die Steuerung 60 kann einen oder mehrere Parameter durch die Berechnung anderer Parameter oder durch den Empfang eines Signals, in das solche Informationen eingebettet oder codiert sind, erhalten. Temperaturen, Betriebsart und Verlustleistung können für wiederholte Regelungen der elektrischen Ölpumpe 12 im HEV 14 und zur Sicherstellung einer richtigen Schmierung und/oder Kühlung im Achsgetriebe 22 unter unterschiedlichen Situationen und/oder Bedingungen des HEV 14 gewonnen werden.
Ausführungen der Erfindung wurden dargestellt und beschrieben, doch diese Ausführungsformen können nicht alle möglichen Formen der Erfindung darstellen und beschreiben. Die in der technischen Beschreibung verwenden Wörter sind lediglich beschreibende Ausdrücke ohne jegliche Einschränkung und es ist offenbar, dass verschiedene Änderungen möglich sind, ohne vom Sinn und Umfang der Erfindung abzuweichen.

Claims

Verfahren für die Regelung des Betriebs einer elektrischen Ölpumpe in einem Hybrid-Elektrofahrzeug (HEV) mit einem Hauptmotor und einem Achsgetriebe mit Elektromotor, das Folgendes umfasst: Regelung der elektrischen Ölpumpe zum Betrieb mit einer befohlenen Drehzahl, wenn der Hauptmotor ausgeschaltet ist.
Verfahren nach Anspruch 1 umfasst des Weiteren die Bestimmung einer Pumpenbetriebszeit und Regelung der elektrischen Ölpumpe zum Betrieb mit der befohlenen Drehzahl für die festgelegte Zeit.
Verfahren nach Anspruch 1 umfasst des Weiteren die Bestimmung einer Betriebsbedingung des HEV und die Bestimmung der befohlenen Drehzahl basierend auf der Betriebsbedingung des HEV.
Verfahren nach Anspruch 3 umfasst des Weiteren die Bestimmung der Betriebsbedingung des HEV, basierend darauf, ob das HEV in einem elektrischen Antriebsmodus betrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 3 umfasst des Weiteren die Bestimmung der Betriebsbedingung des HEV, basierend auf dem Pegel von Geräuschen, Vibrationen, Rauheit (NVH) im HEV.
Verfahren nach Anspruch 3 umfasst des Weiteren die Bestimmung der Betriebszeit einer elektrischen Ölpumpe, basierend auf der Betriebsbedingung des HEV und die Regelung der elektrischen Ölpumpe zum Betrieb mit der befohlenen Drehzahl für die festgelegte Zeit.
Verfahren nach Anspruch 1 umfasst des Weiteren die Bestimmung einer vorherigen Betriebsart des HEV und die Bestimmung der befohlenen Drehzahl basierend auf der vorherigen Betriebsart.
Verfahren nach Anspruch 7 umfasst des Weiteren die Bestimmung einer Pumpenbetriebszeit, basierend auf der vorherigen Betriebsart des HEV und die Regelung einer elektrischen Ölpumpe zum Betrieb mit der befohlenen Drehzahl für die Pumpenbetriebszeit.
Verfahren nach Anspruch 7 umfasst des Weiteren die Bestimmung einer vorherigen Betriebsart des HEV, basierend auf mindestens einer vorherigen Drehzahl des HEV und eines Drehmomentausgangs im HEV.
Verfahren nach Anspruch 1 umfasst des Weiteren die Berechnung einer Verlustleistung im HEV und die Bestimmung der befohlenen Drehzahl auf Basis der Verlustleistung.