DE102012001767A1 - Verfahren zum erwärmen von komponenten eines hybridantriebsstrangs - Google Patents

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Andres V. Mituta
Brian L. Spohn
Karl Andrew Sime
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GM Global Technology Operations LLC
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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Steuern eines Hybridantriebsstrangs, der eine elektrische Maschine und eine Kraftmaschine aufweist, bereitgestellt. Das Verfahren umfasst, dass eine angeforderte Leistung und eine überschüssige Leistung für den Hybridantriebsstrang bestimmt werden. Die angeforderte Leistung erfüllt im Wesentlichen die Bedürfnisse des Hybridantriebsstrangs. Die überschüssige Leistung ist von Null verschieden und nicht in der bestimmten angeforderten Leistung enthalten. Das Verfahren umfasst auch, dass die überschüssige Leistung mit der elektrischen Maschine absorbiert wird.

Description

  • AUSSAGE HINSICHTLICH STAATLICH GEFÖRDERTER FORSCHUNG ODER ENTWICKLUNG
  • Diese Erfindung wurde mit Unterstützung der US-Regierung unter der Vertrags/Projektnummer vss018, DE-FC26-08NT04386, A000, der bzw. die vom Energieministerium vergeben wurde, durchgeführt. Die US-Regierung kann bestimmte Rechte an dieser Erfindung besitzen.
  • TECHNISCHES GEBIET
  • Diese Offenbarung betrifft den Betrieb und die Steuerung von Komponenten innerhalb von Hybridantriebssträngen und Antriebssträngen mit alternativer Energie.
  • HINTERGRUND
  • Kraftfahrzeuge enthalten einen Antriebsstrang, der betrieben werden kann, um das Fahrzeug anzutreiben und die Elektronik an Bord des Fahrzeugs mit Leistung zu versorgen. Der Antriebsstrang oder die Antriebseinheit enthält allgemein eine Kraftmaschine, die das Endantriebssystem durch ein Leistungsgetriebe mit mehreren Geschwindigkeiten mit Leistung versorgt. Viele Fahrzeuge werden von einer Brennkraftmaschine (ICE) mit sich hin- und herbewegenden Kolben mit Leistung versorgt.
  • Hybridfahrzeuge verwenden mehrere alternative Leistungsquellen, um das Fahrzeug anzutreiben, wodurch die Leistungsabhängigkeit von der Kraftmaschine minimiert wird. Ein Hybridelektrofahrzeug (HEV) enthält beispielsweise sowohl elektrische Energie als auch chemische Energie und setzt diese in mechanische Leistung um, um das Fahrzeug anzutreiben und die Fahrzeugsysteme mit Leistung zu versorgen. Das HEV verwendet allgemein eine oder mehrere elektrische Maschinen (Motoren/Generatoren), die einzeln oder im Verbund mit der Brennkraftmaschine arbeiten, um das Fahrzeug anzutreiben. Elektrofahrzeuge enthalten außerdem eine oder mehrere elektrische Maschinen und Energiespeichervorrichtungen, die zum Antreiben des Fahrzeugs verwendet werden.
  • Die elektrischen Maschinen setzen kinetische Energie in elektrische Energie um, welche in einer Energiespeichervorrichtung gespeichert werden kann. Die elektrische Energie von der Energiespeichervorrichtung kann dann zurück in kinetische Energie zum Antrieb des Fahrzeugs umgesetzt werden, oder sie kann verwendet werden, um Elektronik und Zusatzvorrichtungen oder Komponenten mit Leistung zu versorgen.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Es wird ein Verfahren zum Steuern eines Hybridantriebsstrangs bereitgestellt. Der Hybridantriebsstrang umfasst eine elektrische Maschine und eine Kraftmaschine und das Verfahren umfasst, dass eine angeforderte Leistung für den Hybridantriebsstrang bestimmt wird und eine überschüssige Leistung für den Hybridantriebsstrang bestimmt wird.
  • Die angeforderte Leistung erfüllt im Wesentlichen die Bedürfnisse des Hybridantriebsstrangs. Die überschüssige Leistung ist von Null verschieden und ist nicht in der angeforderten Leistung enthalten, die bestimmt wurde. Das Verfahren umfasst, dass die überschüssige Leistung durch die elektrische Maschine absorbiert wird.
  • Das Verfahren kann umfassen, dass ein idealer Steuerstrom und ein Energie dissipierender Steuerstrom für die elektrische Maschine bestimmt werden. Der ideale Steuerstrom absorbiert die überschüssige Leistung mit der elektrischen Maschine bei einem im Wesentlichen optimalen Wirkungsgrad. Der Energie dissipierende Steuerstrom jedoch bewirkt, dass die elektrische Maschine einen Teil der überschüssigen Leistung absichtlich in Wärmenergie umsetzt. Das Verfahren umfasst außerdem, dass die elektrische Maschine mit dem Energie dissipierenden Steuerstrom gesteuert wird, sodass die elektrische Maschine Wärmeenergie aus der überschüssigen Leistung erzeugt. Die Wärmeenergie erwärmt die elektrische Maschine.
  • Die vorstehenden Merkmale und Vorteile und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich leicht aus der folgenden genauen Beschreibung einiger der besten Arten und anderer Ausführungsformen, um die Erfindung auszuführen, wie sie in den beigefügten Ansprüchen definiert ist, wenn sie in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen gelesen wird.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine schematische Zeichnung eines Hybridantriebsstrangs;
  • 2A ist eine schematische graphische Darstellung eines dreiphasigen Stroms zur Steuerung einer elektrischen Maschine des in 1 gezeigten Hybridantriebsstrangs;
  • 2B ist eine schematische graphische Darstellung einer Phase des dreiphasigen Stroms zur Steuerung der elektrischen Maschine, die mit einem flussneutralen Strom gezeigt ist, der einem Strom im Motorbetrieb und einem Strom beim Generieren gegenüber gestellt ist;
  • 3A ist eine schematische graphische Darstellung einer einzelnen Phase des dreiphasigen Steuerstroms für die erste elektrische Maschine, welche eine ideale Phase und eine Phase mit verschobener Amplitude zeigt, die ausgestaltet ist, um die erste elektrische Maschine zu erwärmen;
  • 3B ist eine schematische graphische Darstellung einer einzelnen Phase des dreiphasigen Steuerstroms für die erste elektrische Maschine, die eine ideale Phase, eine Phase mit Phasenwinkelverschiebung und eine Phase mit einer Phasenwinkelverschiebung, kombiniert mit einer Amplitudenverschiebung, zeigt;
  • 4A ist eine schematische graphische Darstellung einer einzelnen Phase des dreiphasigen Maschinensteuerstroms für die erste elektrische Maschine, welche eine pulsbreitenmodulierte (PWM) Welle zeigt, die den Steuerstrom der AC-Maschine bildet, die umfasst, dass sowohl Standardabschnitte als auch Abschnitte mit verschobener Form der PWM-Welle gezeigt werden;
  • 4B ist eine schematische graphische Darstellung der resultierenden Effekte an einem DC-Bus und einer Batterie des in 1 gezeigten Antriebsstrangs, wenn sie einem Steuerstrom ausgesetzt sind, der demjenigen ähnelt, der in 4A gezeigt ist, welche einen schnellen Ladeimpuls zeigt, der in ein Entladeereignis eingestreut ist, dessen Frequenz ausgestaltet ist, um die Batterie zu erwärmen;
  • 4C ist eine schematische graphische Darstellung ähnlicher resultierender Effekte an dem DC-Bus und der Batterie wie diejenigen, die in 4B gezeigt sind, die aber einen schnellen Entladeimpuls zeigt, der in ein Ladeereignis eingestreut ist;
  • 5 zeigt ein schematisches Flussdiagramm auf hoher Ebene eines Algorithmus oder Verfahrens zum Steuern eines Hybridantriebsstrangs, etwa des in 1 gezeigten Antriebsstrangs;
  • 6 zeigt eine Unterroutine des in 5 gezeigten Verfahrens, die ausgestaltet ist, um die erste elektrische Maschine zu erwärmen;
  • 7 zeigt eine andere Unterroutine des in 5 gezeigten Verfahrens, die ausgestaltet ist, um die Batterie zu erwärmen; und
  • 8 zeigt ein schematisches Leistungsflussdiagramm der beabsichtigten Umwandlung von überschüssiger Leistung in mehrere Energieformen durch die elektrische Maschine des in 1 gezeigten Hybridantriebsstrangs.
  • GENAUE BESCHREIBUNG
  • Mit Bezug auf die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen gleichen oder ähnlichen Komponenten in den mehreren Figuren entsprechen, wo immer dies möglich ist, ist in 1 eine schematische Zeichnung eines Hybridantriebsstrangs 110 gezeigt, der allgemein als ein Hybridantriebsstrang oder ein Antriebsstrang mit alternativem Kraftstoff bezeichnet sein kann. Der Hybridantriebsstrang 110 enthält eine Brennkraftmaschine 112 und ein Getriebe 114 eines Fahrzeugs (nicht gezeigt).
  • Die Kraftmaschine 112 ist mit dem Getriebe 114 zum Antreiben verbunden, welches ein Hybridgetriebe mit einer darin eingebauten ersten elektrischen Maschine 116 und/oder zweiten elektrischen Maschine 117 ist. Die erste elektrische Maschine 116 und die zweite elektrische Maschine 117 können innerhalb eines Gehäuses 118 angeordnet sein oder können außerhalb des Getriebes 114 angeordnet sein. Zum Beispiel und ohne Beschränkung können eine oder mehrere elektrische Maschinen, etwa eine erste elektrische Maschine 116 und eine zweite elektrische Maschine 117 zwischen der Kraftmaschine 112 und dem Getriebe 114 angeordnet sein oder sie können benachbart zur Kraftmaschine 112 angeordnet und durch einen Riemen oder eine Kette mit der Kraftmaschine 112 verbunden sein.
  • Obwohl die vorliegende Erfindung im Detail mit Bezug auf Kraftfahrzeuganwendungen beschrieben wird, wird der Fachmann die weitergehende Anwendbarkeit der Erfindung erkennen. Fachleute werden erkennen, dass Begriffe wie etwa ”über”, ”unter”, ”nach oben”, ”nach unten” usw. zur Beschreibung der Figuren verwendet werden und keine Beschränkungen des Umfangs der Erfindung darstellen, wie sie durch die beigefügten Ansprüche definiert ist.
  • Das Getriebe 114 ist mit einem Endantrieb 120 (oder einem Getriebestrang) wirksam verbunden. Der Endantrieb 120 kann ein vorderes oder ein hinteres Differential oder einen anderen Drehmomentübertragungsmechanismus enthalten, der eine Drehmomentausgabe an ein oder mehrere Räder durch jeweilige Fahrzeugachsen oder Halbwellen (nicht gezeigt) bereitstellt. Die Räder können entweder Vorder- oder Hinterräder des Fahrzeugs sein, an dem sie eingesetzt sind, oder sie können ein Antriebsgetriebe eines Schienenfahrzeugs sein. Fachleute werden erkennen, dass der Endantrieb 120 eine beliebige bekannte Ausgestaltung enthalten kann, einschließlich eines Frontantriebs (FWD), Heckantriebs (RWD), Vierradantriebs (4WD) oder Allradantriebs (AWD) ohne den Umfang der beanspruchten Erfindung zu verändern.
  • Zusätzlich zur Kraftmaschine 112 wirken die erste elektrische Maschine 116 und die zweite elektrische Maschine 117 als Antriebsvorrichtungen oder Antriebsaggregate für den Hybridantriebsstrang 110. Die erste elektrische Maschine 116 und die zweite elektrische Maschine 117 (die als Motoren oder Motoren/Generatoren bezeichnet sein können) können kinetische Energie in elektrische Energie umsetzen und elektrische Energie in kinetische Energie umsetzen. Eine Batterie 122 wirkt als Energiespeichervorrichtung für den Hybridantriebsstrang 110 und kann eine chemische Batterie, ein Batteriestapel oder eine andere Energiespeichervorrichtung (ESD) sein.
  • In Abhängigkeit von der Ausgestaltung des Hybridantriebsstrangs 110 und des Getriebes 114 können die erste elektrische Maschine 116 und die zweite elektrische Maschine 117 ähnlich dimensionierte oder unterschiedlich dimensionierte Motoren/Generatoren sein. Zu Darstellungszwecken wird sich ein Großteil der Beschreibung nur auf die erste elektrische Maschine 116 beziehen. Jedoch kann entweder die erste elektrische Maschine 116 oder die zweite elektrische Maschine 117 oder können beide mit den hier beschriebenen Verfahren verwendet werden.
  • Die erste elektrische Maschine 116 steht in Verbindung mit der Batterie 122. Wenn die erste elektrische Maschine 116 elektrische Energie in kinetische Energie umsetzt, fließt Strom von der Batterie 122 zu der ersten elektrischen Maschine 116, sodass die Batterie 122 gespeicherte Energie entlädt. Dies kann als Motorbetrieb oder als ein Motormodus bezeichnet werden. Wenn die erste elektrische Maschine 116 im Gegensatz dazu kinetische Energie in elektrische Energie umsetzt, fließt Strom von der ersten elektrischen Maschine 116 in die Batterie 122, sodass die Batterie 122 geladen wird und Energie speichert. Dies kann als Generieren oder als Generatormodus bezeichnet werden. Es wird jedoch angemerkt, dass interne Verluste der ersten elektrischen Maschine 116, der Batterie 122 und der Verdrahtung des Hybridantriebsstrangs 110 den tatsächlichen Stromfluss zwischen der Batterie 122 und der ersten elektrischen Maschine 116 verändern können.
  • 1 zeigt einen hochgradig schematischen Controller oder ein Steuersystem 124. Das Steuersystem 124 kann eine oder mehrere Komponenten (nicht separat gezeigt) mit einem Speichermedium und einer geeigneten Menge an programmierbarem Arbeitsspeicher enthalten, die einen oder mehrere Algorithmen oder ein oder mehrere Verfahren speichern und ausführen können, um eine Steuerung des Hybridantriebsstrangs 110 zu bewirken. Jede Komponente des Steuersystems 124 kann eine verteilte Controllerarchitektur enthalten, etwa eine auf einem Mikroprozessor beruhende elektronische Steuereinheit (ECU). Zusätzliche Module oder Prozessoren können im Steuersystem 124 vorhanden sein. Das Steuersystem 124 kann alternativ als ein Hybridsteuerprozessor (HCP) bezeichnet werden.
  • Die Batterie 122 ist eine Hochspannungs-Gleichstrombatterie, die mit einem ersten Gleichrichter/Wechselrichter-Modul (PIM), das als erstes PIM 126 bezeichnet werden kann, gekoppelt (DC-gekoppelt ist. Ein zweites PIM 127 kann mit der zweiten elektrischen Maschine 117 in Verbindung stehen. Alternativ kann das erste PIM 126 ausgestaltet sein, um sowohl mit der ersten elektrischen Maschine 116 als auch der zweiten elektrischen Maschine 117 in Verbindung stehen und diese zu steuern. Die Batterie 122 steht in Verbindung mit dem ersten PIM 126 und dem zweiten PIM 127 über DC-Leitungen, Übertragungsleiter oder einen DC-Bus 130.
  • Das erste PIM 126 steht mit dem Steuersystem 124 und mit der ersten elektrischen Maschine 116 in Verbindung. In Übereinstimmung damit, ob die Batterie 122 geladen oder entladen wird, kann elektrischer Strom an die oder von der Batterie 122 übertragen werden. Das erste PIM 126 enthält Gleichrichter/Wechselrichter und jeweilige Motorcontroller, die ausgestaltet sind, um Motorsteuerbefehle zu empfangen und damit Zustande der Gleichrichter/Wechselrichter zu steuern, um eine Motorantriebs- oder Motorregenerationsfunktionalität bereitzustellen.
  • In Ansprechen auf Steuersignale vom Steuersystem 124 übermittelt das erste PIM 126 einen Maschinensteuerstrom an die erste elektrische Maschine 116. Das erste PIM 126 setzt zwischen dem Gleichstrom von der Batterie 122 und einem Wechselstrom (AC) an die erste elektrische Maschine 116 um. Wie hier beschrieben wird, wird der AC-Maschinensteuerstrom tatsächlich aus einem gepulsten DC-Strom gebildet. Bei der Regenerationssteuerung empfängt das erste PIM 126 einen AC-Strom von der ersten elektrischen Maschine 116 und liefert einen DC-Strom an die Batterie 122. Der DC-Nettostrom, der an das erste PIM 126 oder von diesem geliefert wird (und auch in einigen Fällen an das zweite bzw. von dem zweiten PIM 127), bestimmt den Lade- oder Entlade-Betriebsmodus der Batterie 122. Die erste elektrische Maschine 116 und die zweite elektrische Maschine 117 können beispielsweise und ohne Einschränkung dreiphasige AC-Maschinen sein und das erste PIM 126 und das zweite PIM 127 können eine komplementäre dreiphasige Leistungselektronik sein.
  • Mit Bezug nun auf 2A und 2B und mit fortgesetzter Bezugnahme auf 1 sind eine schematische graphische Darstellung 200 eines dreiphasigen Stroms zur Steuerung der ersten elektrischen Maschine 116 des Hybridantriebsstrangs 110 und eine schematische graphische Darstellung 250 gezeigt, welche einen Steuerstrom zeigt, der verschoben ist, um Flussunterschiedene beim Generieren und Motorbetrieb zu bewirken. Die graphische Darstellung 200 von 2A kann den dreiphasigen Strom zeigen, wie er bei einem idealen Generierungszustand, einem idealen Motorbetriebszustand oder einem Neutralzustand, bei dem die erste elektrische Maschine 116 weder im Motorbetrieb ist noch generiert, betrieben wird.
  • Eine Y-Achse 202 stellt den dreiphasigen Strom (und die Spannung, da Strom und Spannung proportional sind) schematisch dar und bewegt sich vom Positiven zum Negativen, während der AC-Strom oszilliert. Der Wert des Stroms entlang der Y-Achse 202 kann auf der Grundlage des Hybridantriebsstrangs 110, der ersten elektrischen Maschine 116 und der Batterie 122 erheblich variieren. Eine X-Achse 204 stellt die Zeit schematisch dar.
  • Bei dem gezeigten dreiphasigen Strom kann eine erste Phase 210 als A-Phase oder U-Phase bezeichnet werden. In 2A und 2B sind zu Darstellungszwecken Halbwellenlängen der ersten Phase 210 entlang der Y-Achse 202 markiert. Eine Halbwellenmarkierung 212 bezeichnet die Rückkehr der ersten Phase 210 auf einen Nullstrom, nachdem sie positiv gewesen ist. Die Halbwellenmarkierung 212 stellt 180 Grad oder Pi im Bogenmaß an Drehung dar. Eine Vollwellenmarkierung 214 bezeichnet die Rückkehr der ersten Phase 210 zu einem Nullstrom, nachdem sie negativ gewesen ist. Die Vollwellenmarkierung 214 stellt dreihundertsechzig Grad oder 2Pi im Bogenmaß an Drehung dar. Nicht nummerierte Viertelwellenmarkierungen sind zwischen der Halbwellenmarkierung 212 und der Vollwellenmarkierung 214 gezeigt.
  • Eine zweite Phase 216 kann als B-Phase oder V-Phase bezeichnet werden und ist zu der ersten Phase 210 um einhundertzwanzig Grad versetzt. Eine dritte Phase 218 kann als C-Phase oder W-Phase bezeichnet werden und ist zu der ersten Phase 210 um zweihundertvierzig Grad versetzt. Daher sind die drei Phasen jeweils um einhundertzwanzig Grad elektrisch versetzt und der dreiphasige Strom kann als symmetrisch betrachtet werden. Jede der drei Phasen entspricht einem oder mehreren Wicklungssätzen an entweder einem Stator (nicht gezeigt) oder einem Rotor (nicht gezeigt) der ersten elektrischen Maschine 116. In Kombination bilden die drei Phasen einen Maschinensteuerstrom für die erste elektrische Maschine 116.
  • Zu Darstellungszwecken wird diese Beschreibung annehmen, dass sich der Rotor der ersten elektrischen Maschine 116 bewegt und der Stator am Getriebe 114 starr angebracht ist. Ferner wird diese Beschreibung zu Darstellungszwecken annehmen, dass der Rotor ein Permanentmagnetrotor (PM-Rotor) ist; obwohl andere Motorkonstruktionen – wie etwa ein Permanentmagnetstator oder ein Induktionsmotor – verwendet werden können. Die Ausgestaltung der hier dargestellten ersten elektrischen Maschine 116 kann auch als ein Motor mit innenliegenden Permanentmagneten (IPM-Motor) bezeichnet werden.
  • Wenn die erste elektrische Maschine 116 eine Maschine mit einem PM-Rotor ist, bestimmt die Rotation des Rotors die Frequenzen der ersten, zweiten und dritten Phase 210, 216 und 218, welche alle im Wesentlichen gleich sind. Eine Steuerung der ersten elektrischen Maschine 116 erfolgt durch eine Steuerung der Größe und der räumlichen Anordnung des Statorstroms (der in 2A und 2B gezeigt ist) mit Bezug auf die Rotorposition. Wenn eine AC-Spannung (die aus dem AC-Steuerstrom resultiert) durch das erste PIM 126 über die Statorwicklungen der ersten elektrischen Maschine 116 angelegt wird, fließt ein Strom durch die Statorwicklungen und erzeugt einen magnetischen Fluss, der ein rotierender magnetischer Fluss ist. Der rotierende Fluss wird mit einer synchronen Geschwindigkeit bzw. Drehzahl rotieren, welche von der Anzahl der Pole und der Frequenz der Stromversorgung abhängen wird, die der ersten elektrischen Maschine 116 zugeführt wird.
  • Das erste PIM 126 steuert die Spannung und den Strom jeder Wicklung im Stator an, um ein rotierendes elektromagnetisches Feld oder einen rotierenden Fluss um den Stator herum zu bewirken, welches bzw. welcher bewirkt, dass sich der Rotor relativ zum Stator dreht. Das rotierende Magnetfeld folgt entweder einem festen Magnetfeld, das vom Rotor erzeugt wird, oder eilt diesem voraus, in Abhängigkeit davon, ob die erste elektrische Maschine 116 generiert oder im Motorbetrieb ist. Insbesondere werden die Wicklungen sequentiell erregt, um einen rotierenden Strompfad durch zwei der Wicklungen zu erzeugen, während die dritte Wicklung in einem Tristate gelassen wird. Das feste Magnetfeld kann durch Permanentmagnete, wie in einem Permanentmagnetmotor, der hier allgemein beschrieben ist; oder durch ein elektrisches Feld, wie in einem Induktionsmotor, erzeugt werden.
  • Eine Amplitude 220 zeigt die Spitzenstromamplitude jeder der Phasen. Alternativ kann der Strom durch eine effektive Amplitude des Stroms oder der Spannung gemessen werden. Wie in 2A gezeigt ist, weist jede Phase im Wesentlichen die gleiche Amplitude auf, wie es bei vielen dreiphasigen Vorrichtungen der Fall ist.
  • Wie hier beschrieben wird, verwendet das erste PIM 126 (auf Anleitung durch das Steuersystem 124 hin) zur Steuerung der Leistung der ersten elektrischen Maschine 116 eine Pulsbreitenmodulation (PWM), um jede Phase des Steuerstroms im Wesentlichen zu emulieren. Die PWM ist eine nicht lineare Zufuhr von Leistung, während welcher die zugeführte Leistung gemäß einem Muster eingeschaltet und ausgeschaltet wird. Durch eine Modifikation des Prozentsatzes der zugeführten ”Eingeschaltet”-Zeit kann das erste PIM 126 die Rotationsgeschwindigkeit der ersten elektrischen Maschine 116 steuern. Die Rotationsgeschwindigkeit wird durch die Impulsfrequenz und das Drehmoment wird durch den Impulsstrom gesteuert.
  • Da die erste elektrische Maschine 116 sowohl ein Motor als auch ein Generator ist, kann sie aufgrund der daran angebrachten Komponenten (etwa der Kraftmaschine 112 oder des Endantriebs 120) eine auf sie aufgebrachte Rotationsgeschwindigkeit und einen auf sie aufgebrachten Fluss aufweisen. Auch während die erste elektrische Maschine 116 in einem Neutralzustand ist (weder generiert noch im Motorbetrieb ist), kann sich die Kraftmaschine 112 drehen und bewirken, dass sich der Rotor der ersten elektrischen Maschine 116 relativ zum Stator bewegt. Daher kann die darauf aufgebrachte Geschwindigkeit als die Grundlinie betrachtet werden, sodass die Veränderung bei der Rotationsgeschwindigkeit der ersten elektrischen Maschine 116 durch die Veränderung bei der Impulsfrequenz gesteuert wird und die Veränderung beim Drehmoment durch die Veränderung beim Impulsstrom (beides relativ zum neutralen Betriebszustand der ersten elektrischen Maschine 116).
  • 2B zeigt wieder die erste Phase 210, aber nicht die anderen zwei Phasen, welche im Wesentlichen gleich aber versetzt sind. Daher kann eine einzige Phase gezeigt werden, um alle drei Phasen des Maschinensteuerstroms für die erste elektrische Maschine 116 darzustellen. Die in 2B gezeigte erste Phase 210 befindet sich in einem neutralen Zustand und kann daher auch die Flussposition des Rotors darstellen. Eine Steuerphase 252 zum Motorbetrieb zeigt den relativen Maschinensteuerstrom, der verwendet wird, um die erste elektrische Maschine 116 in den Motorbetriebsmodus zu versetzen, bei dem die erste elektrische Maschine 116 mechanische Leistung an den Hybridantriebsstrang 110 überträgt. Die Steuerphase 252 zum Motorbetrieb ist um einen Motorbetriebs-Phasenwinkel 253 verschoben.
  • Durch eine Verschiebung des Statorflusses zum Motorbetriebs-Phasenwinkel 253 eilt der Fluss des Stators dem Rotor voraus. Die Motorbetriebs-Steuerphase 252 zieht den Rotor vorwärts (in seine Rotationsrichtung) und fügt dem Rotor Drehmoment hinzu. Das hinzugefügte Drehmoment ist ein Motorbetriebs-Drehmoment für den Hybridantriebsstrang 110 und wird aus elektrischer Energie abgeleitet (die gewöhnlich in der Batterie 122 gespeichert ist).
  • Eine Steuerphase 254 zum Generieren zeigt den relativen Maschinensteuerstrom, der verwendet wird, um die erste elektrische Maschine 116 in den Generierungsmodus zu versetzen, bei dem die erste elektrische Maschine 116 mechanische Leistung vom Hybridantriebsstrang 110 entnimmt oder absorbiert. Die Steuerphase 254 zum Generieren ist um einen Generierungsphasenwinkel 255 verschoben. Aufgrund der Verschiebung des Statorflusses um den Generierungsphasenwinkel 255 folgt der Fluss des Stators dem Rotor oder eilt diesem nach. Die Steuerphase 254 zum Generieren zieht den Rotor rückwärts (relativ zu der Rotationsrichtung) und entnimmt Drehmoment vom Rotor. Das entnommene Drehmoment erzeugt Drehmoment für den Hybridantriebsstrang 110 und kann in der Batterie 122 gespeichert werden.
  • Wenn die erste elektrische Maschine 116 weder generiert von im Motorbetrieb ist – wie an der ersten Phasenlinie 210 gezeigt ist – gibt es eine Nettoflussdifferenz von Null zwischen dem rotierenden Rotor und dem rotierenden elektromagnetischen Feld des Stators. Wenn die erste elektrische Maschine 116 jedoch generiert, eilt der Fluss des Stators dem Fluss des Rotors nach und es gibt zwischen den beiden eine Flussdifferenz. Wenn die Batterie 122 zur Aufnahme eines Stromflusses in der Lage ist, bewirkt die Flussdifferenz, dass ein Strom von dem ersten PIM 126 in die Batterie 122 fließt, was deren Ladezustand erhöht.
  • Die Phasenverschiebung des Steuerstroms für die erste elektrische Maschine 116 zu entweder der Steuerphase 252 für einen Motorbetrieb oder der Steuerphase 254 für Generieren kann auch rotatorisch mit Bezug auf den Rotor dargestellt werden. Die echte Nordposition (bei zwölf Uhr) kann verwendet werden, um die Neutralposition des Permanentflussfeldes vom Rotor darzustellen. Das Verschieben von der ersten Phase 210 zu der Steuerphase 252 für Motorbetrieb dreht den Statorfluss im Uhrzeigersinn um den Motorbetriebs-Phasenwinkel 253. Diese Drehung beim Statorfluss erzeugt eine Flussdifferenz zwischen dem Rotor und dem Stator, die bewirken wird, dass sich die erste elektrische Maschine 116 in den Motorbetriebsmodus bewegt.
  • Mit Bezug nun auf 3A und 3B und mit fortgesetzter Bezugnahme auf 1, 2A und 2B sind eine schematische graphische Darstellung 300 und eine schematische graphische Darstellung 350 einer einzigen Phase eines Steuerstroms für eine dreiphasige Maschine für die erste elektrische Maschine 116 gezeigt. 3A zeigt eine Amplitudenverschiebung, welche eine relative Zunahme beim Stromfluss ist, die ausgestaltet ist, um die erste elektrische Maschine 116 und das Getriebe 114 zu erwärmen. 3B zeigt eine Verschiebung beim Phasenwinkel, welche eine relative Verschiebung beim Phasenwinkel des Maschinensteuerstroms und des Statorflusses weg von einem idealen Wert ist, und diese ist ebenfalls ausgestaltet, um die erste elektrische Maschine 116 und das Getriebe 114 zu erwärmen. 3B zeigt außerdem die Kombination der Amplitudenverschiebung und der Phasenwinkelverschiebung.
  • Die graphische Darstellung 300 und die graphische Darstellung 350 zeigen beide eine ideale Phase 310, die bei einem idealen Generierungszustand arbeiten, bei dem die erste elektrische Maschine 116 kinetische Energie bei einem Spitzen- oder optimalen Wirkungsgrad für einen gegebenen Satz von Betriebsbedingungen in elektrische Energie umsetzt. Der optimale Wirkungsgrad bezeichnet, so wie er hier verwendet wird, die Umsetzung zwischen elektrischer und mechanischer Energie bei dem höchsten Wirkungsrad, der unter den spezifischen Betriebsbedingungen für die erste elektrische Maschine 116 verfügbar ist. Ähnlich wie bei der in 2A gezeigten graphischen Darstellung 200 stellt eine Y-Achse 302 in 3A und 3B schematisch Strom-(oder Spannungs-)Bewegungen vom Positiven zum Negativen dar, wenn der AC-Strom oszilliert. Eine X-Achse 304 stellt die Zeit schematisch dar.
  • Die zweite und dritte Phase für die erste elektrische Maschine 116 sind in 3A und 3B nicht gezeigt, aber würden im Wesentlichen ähnlich wie die ideale Phase 310 sein, aber um einhundertzwanzig bzw. zweihundertvierzig Grad verschoben. Die ideale Phase 310 ist ohne ihre Geschwisterphasen gezeigt, um die Veränderungen bei der Amplitude und beim Zeitverlauf besser darstellen zu können, die an jeder der Phasen des Maschinensteuerstroms durchgeführt werden, um die gewünschten Effekte und die Erwärmung in der ersten elektrischen Maschine 116 zu erzeugen.
  • Die ideale Phase 310 stellt eine einzelne Phase eines idealen Steuerstroms für die erste elektrische Maschine 116 dar. Obwohl Konstruktionsfaktoren für die erste elektrische Maschine 116 – etwa diejenigen hinsichtlich der Gegen-EMK und des Nutrastens oder der Erfassung der Position des Rotors – verhindern werden, dass die erste elektrische Maschine 116 einen thermodynamisch idealen Betriebszustand erreicht, kann die erste elektrische Maschine 116 dennoch bzgl. ihrer eigenen Konstruktionsbeschränkungen in einem idealen Zustand arbeiten. Wenn die erste elektrische Maschine 116 mit einem idealen Steuerstrom betrieben wird, ist sie im Motorbetrieb oder generiert in ihrem optimalsten Zustand und vergeudet den geringst möglichen Betrag an Energie für die erste elektrische Maschine 116.
  • Wenn die erste elektrische Maschine 116 nur auf ihrem direkten Beitrag zum Wirkungsgrad des Hybridantriebsstrangs 110 hin betrachtet wird – durch Umsetzen zwischen mechanischer und elektrischer Energie – ist es für sie immer bevorzugt, dass sie mit einem idealen Steuerstrom betrieben wird. Die erste elektrische Maschine 116 kann auch bei einer im Wesentlichen optimalen Spannung oder Leistung betrieben werden. Die Steuerstrategie kann sich auf die Spannung oder die Leistung anstelle des Stroms konzentrieren, der an die erste elektrische Maschine 116 geliefert wird.
  • Die hier offenbarten Techniken und Verfahren umfassen jedoch, dass man sich absichtlich vom idealen Steuerstrom weg bewegt und die erste elektrische Maschine 116 bei einem geringeren Wirkungsgrad als optimal betreibt, um Wärme in der ersten elektrischen Maschine 116, der Batterie 122 oder in beiden zu erzeugen. Diese absichtlich erzeugte Wärme kann dann verwendet werden, um den Wirkungsgrad an anderer Stelle im Hybridantriebsstrang 110 zu verbessern, etwa durch Verringerung von Schlupfverlusten im Getriebe 114 oder indem ermöglicht wird, dass die Batterie 122 leichter aufgeladen oder entladen wird.
  • In 3A und 3B ist die ideale Phase 310 wieder mit Markierungen für ihre Wellenlängen gezeigt. Eine Halbwellenmarkierung 312 bezeichnet die Rückkehr der idealen Phase 310 auf einen Strom von Null, nachdem sie positiv gewesen ist. Eine Vollwellenmarkierung 314 bezeichnet die Rückkehr der idealen Phase 310 auf einen Strom von Null, nachdem sie negativ gewesen ist. Nicht nummerierte Viertelwellenmarkierungen sind zwischen der Halbwellenmarkierung 312 und der Vollwellenmarkierung 314 gezeigt.
  • Es ist eine Hochstromphase 316 gezeigt, welche die gleiche Frequenz und Wellenlänge wie die ideale Phase 310 aufweist. Wie in 3A gezeigt ist, weist die ideale Phase 310 jedoch eine erste Amplitude 320 auf und die Hochstromphase 316 weist eine überschüssige Amplitude 322 auf. Dies kann als eine Amplitudenverschiebung des Steuerstroms für die erste elektrische Maschine 116 bezeichnet werden.
  • Wenn die Kraftmaschine 112 beispielsweise einen festen Betrag an Drehmoment bei einer festen Rotationsgeschwindigkeit – und daher bei einer festen Leistung – erzeugt, ist die ideale Phase 310 derjenige Stromfluss, welcher dieses Drehmoment und diese Rotation am effizientesten in elektrische Energie umsetzt. Wenn das erste PIM 126 jedoch einen Betrieb der ersten elektrischen Maschine 116 mit der Hochstromphase 316 befiehlt, wird mehr Strom durch die Wicklungen des Stators der ersten elektrischen Maschine 116 gezogen. Als Folge setzt die erste elektrische Maschine 116 das gleiche Drehmoment und die gleiche Leistung weniger effizient in elektrische Energie um.
  • Der überschüssige Strom der Hochstromphase 316 wird in Wärme umgesetzt, wenn er durch die Wicklungen der ersten elektrischen Maschine 116 zirkuliert. Die überschüssige Wärme ist das Resultat der Verschiebung weg von der ersten Amplitude 320 (dem idealen Strom) zu der weniger effizienten Überschussamplitude 322. Während die Kraftmaschine 112 das gleiche Drehmoment und die gleiche Leistungseingabe an das Getriebe 114 erzeugt, wird daher weniger (oder möglicherweise nichts) von dieser Leistung in elektrische Energie zur möglichen Speicherung in der Batterie 122 umgesetzt und mehr von dieser Leistung wird in Wärme umgesetzt.
  • Die resultierende Wärme aufgrund der Amplitudenverschiebung zu der Hochstromphase 316 erwärmt die erste elektrische Maschine 116, und wenn die erste elektrische Maschine 116 innerhalb des Getriebes 114 angeordnet ist, erwärmt die überschüssige Wärme auch das Getriebe 114 in der Umgebung der ersten elektrischen Maschine 116. Das Zirkulierenlassen eines Fluids (oder Öls) im Gehäuse 118 des Getriebes 114 kann das Erwärmen des Getriebes 114 erleichtern. Die Technik der Amplitudenverschiebung kann als Dissipieren von Energie im Motor (oder EDIM) bezeichnet werden und jeder Maschinensteuerstrom für die erste elektrische Maschine 116 (oder die zweite elektrische Maschine 117) unter Verwendung von EDIM kann als ein Energie dissipierender Steuerstrom bezeichnet werden.
  • Wenn das Fahrzeug gestartet wird, kann es eine ”Aufwärm”-Periode durchlaufen, während der Komponententemperaturen von einer Umgebungstemperatur aus auf eine stationäre Betriebstemperatur erhöht werden. Das Getriebe 114 und das darin enthaltene Fluid ist eine derartige Komponente, die während der Aufwärmperiode erwärmt wird. Bis das Fluid des Getriebes 114 vollständig erwärmt ist, wird dessen Viskosität erhöht und die Drehverluste rotierender Komponenten in Kontakt mit dem Fluid werden ebenfalls erhöht. Ein Reduzieren von Drehverlusten während der Aufwärmperiode kann den Wirkungsgrad und die Kraftstoffsparsamkeit des Hybridantriebsstrangs 110 verbessern.
  • Die Drähte und Leitungen, welche die erste elektrische Maschine 116, das erste PIM 126 und die Batterie 122 koppeln, können einen verringerten Widerstandswert aufweisen, nachdem sich das Getriebe 114 erwärmt hat. Ferner kann die erste elektrische Maschine 116 eingeschränkt sein, wenn der Hybridantriebsstrang 110 sehr kalt ist, und die Fähigkeit der ersten elektrischen Maschine 116 zum Erzeugen eines großen Motorbetriebs-Drehmoments oder eines großen regenerativen Drehmoments kann beschränkt sein, bis sich die erste elektrische Maschine 116 erwärmt. Durch das Steuern der ersten elektrischen Maschine 116 in nicht effiziente Betriebsbereiche hinein durch den befohlenen Betrieb bei der Hochstromphase 316 kann der Hybridantriebsstrang 110 zum Betrieb ohne die Verwendung von Widerstandsheizvorrichtungen in der Lage sein, die in das Getriebe 114 eingebaut sind.
  • Die graphische Darstellung 350 von 3B zeigt wieder die ideale Phase 310 als den idealen generierenden Steuerstrom für die erste elektrische Maschine 116. Eine versetzte Phase 352 ist um einen Phasenversatzwinkel 353 zu der idealen Phase 310 nach hinten verschoben. Eine Phasenwinkelverschiebung umfasst das interne Verändern des relativen Flusses zwischen dem Permanentfeld (vom Rotor bei Motoren mit PM-Rotor) und dem rotierenden Feld (vom Stator), um beabsichtigt eine Ineffizienz beim Betrieb der ersten elektrischen Maschine 116 zu erzeugen.
  • Wenn die erste elektrische Maschine 116 mit der versetzten Phase 352 gesteuert wird, wird der Statorfluss zu weit hinter den Rotor bewegt und die erste elektrische Maschine 116 ist nicht in der Lage, elektrische Energie so effizient zu erzeugen, wie sie es bei der idealen Phase 310 war. Es sei angemerkt, dass die ideale Phase 310 bereits bewirkt, dass der Statorfluss dem Rotorfluss nacheilt, sodass die ideale Phase 310 die erste elektrische Maschine 116 in den Generierungsmodus versetzt.
  • Diese Phasenwinkelverschiebung führt dazu, dass ein Teil der kinetischen Energie, der direkt in elektrische Energie umgesetzt hätte werden können, in der ersten elektrischen Maschine 116 in Wärme umgesetzt wird. Darüber hinaus verringert die Verwendung der Phasenwinkelverschiebung, um den Steuerstrom zu der versetzten Phase 352 zu bewegen, den Betrag an DC-Stromfluss an die Batterie 122 während der Regenerierung. Wenn die Batterie 122 daher keinen signifikanten Strom aufnehmen kann oder wesentliche Spannungsbeschränkungen aufweist, kann ein Betreiben der ersten elektrischen Maschine bei der Versatzphase 352 den Betrag des Stroms verringern, der zu der Batterie 122 fließt. Wie auch die Amplitudenverschiebung kann die Technik der Phasenwinkelverschiebung als Dissipierung von Energie im Motor (EDIM) bezeichnet werden und jeder Maschinesteuerstrom für die erste elektrische Maschine 116 (oder die zweite elektrische Maschine 117), der eine der EDIM-Techniken verwendet, kann als ein Energie dissipierender Steuerstrom bezeichnet werden. Der Betrag der durch die EDIM-Techniken erzeugten Wärme kann vom Steuersystem 124 überwacht werden.
  • Die Phasenwinkelverschiebung, die zu der versetzten Phase 352 führt, kann auch implementiert werden, indem die echte Nordposition des Rotors im Steuersystem 124 intern versetzt wird. Die echte Nordposition des Rotors kann vom Steuersystem 124 mit beispielsweise und ohne Einschränkung einem Resolver oder einem anderen Positionssensor erfasst oder bestimmt werden. Wenn das Steuersystem 124 den echten Norden, der bei zwölf Uhr (oder null Grad) liegen sollte, so behandelt, dass er um den Phasenversatzwinkel 353 versetzt ist, dann wird die Flussdifferenz größer als optimal sein.
  • D-Q-Transformationen können verwendet werden, um die erste elektrische Maschine 116 zu steuern. Die D-Q-Transformation ist ein Weg, um die drei AC-Phasen des Steuerstroms in zwei DC-Vektoren umzusetzen. D-Q-Transformationen ermöglichen dem Steuersystem 124, die Größe und die räumliche Anordnung (gewöhnlich den Q-Vektor bzw. den D-Vektor) des Statorstroms und Flusses mit Bezug auf die Rotorposition zu steuern.
  • Wo D-Q-Transformationen zur Steuerung der ersten elektrischen Maschine 116 verwendet werden, kann die echte Nordposition des Rotors mit der Nullposition des D-Vektors (auch als Null Id bezeichnet) zusammenfallen, wenn die Flussdifferenz neutral ist. Daher kann eine Phasenwinkelverschiebung des Steuerstroms für die erste elektrische Maschine 116 umfassen, dass der D-Vektor hinter die ideale Position zur Generierung bewegt wird. Alternativ kann die D-Achse verändert werden – auf eine Weise ähnlich zur Veränderung des echten Nordens des Rotors – und eine Fehlausrichtung der Beziehung zwischen dem Rotor und dem Statorfluss zu erzeugen.
  • Die erste elektrische Maschine 116 kann mit der versetzte Phase 352 gesteuert werden, um bei zahlreichen Situationen den Wirkungsgrad relativ zu der idealen Phase 310 absichtlich zu verringern. Bei Kaltstarts des Fahrzeugs beispielsweise kann die Kraftmaschine 112 aufgefordert werden, mit einer höheren Leistungsausgabe zu laufen als bei normalen Leerlaufbedingungen, um die Wärme, die innerhalb der Kraftmaschine und für den Heizkörper zum Erwärmen der Fahrgastzelle erzeugt wird, zu erhöhen. Das zusätzliche Drehmoment und die zusätzliche Leistung, die von der Kraftmaschine 112 erzeugt werden, können dann von der ersten elektrischen Maschine 116 absorbiert werden, indem ein Betrieb der ersten elektrischen Maschine 116 mit der versetzten Phase 352 anstelle der idealen Phasen 310 (welche das Maximum der überschüssigen Kraftmaschinenleistung in elektrische Energie umsetzen würde) befohlen wird. Die absorbierte Leistung kann als Energie aufgefasst werden, die von der ersten elektrischen Maschine 116 dissipiert wird. Wenn das Fahrzeug darüber hinaus eine überschüssige Massenträgheit aufweist – etwa beim regenerativen Bremsen oder bei Ausrollsituationen, bei denen die Leistungsausgabe aus dem Hybridantriebsstrang 110 negativ ist und versucht, das Fahrzeug zu verlangsamen – kann ein Teil der überschüssigen Leistung, die durch Verringern der Massenträgheit des Fahrzeugs erzeugt wird, von der ersten elektrischen Maschine 116 absorbiert und mit der versetzten Phase 352 in Wärme umgesetzt werden.
  • Zudem können die versetzte Phase 352 und die anderen hier beschriebenen EDIM-Techniken verwendet werden, um den Antriebsstrang 110 vor Überspannungsereignissen zu schützen. Beispielsweise können schnelle Veränderungen beim Fahrzeugantrieb oder transiente Ereignisse bei Schaltvorgängen des Getriebes 114 Spannungsspitzen verursachen. Diese Spitzen können die Spannungs-(oder Strom- oder Leistungs-)Beschränkungen des Steuersystems 124, der Batterie 122, der ersten elektrischen Maschine 116 oder anderer Abschnitte des Antriebsstrangs 110 übersteigen. Ein Steuern der ersten elektrischen Maschine 116 mit der versetzten Phase 352 kann ermöglichen, dass die Spannungsspitzen durch EDIM von der ersten elektrischen Maschine 116 absorbiert werden, was den Rest des Antriebsstrangs 110 schützen kann.
  • In vielen Situationen kann nur ein Teil der überschüssigen Leistung, die von der Kraftmaschine 112 oder durch das Reduzieren der Fahrzeugmassenträgheit erzeugt wird, von der ersten elektrischen Maschine 116 dissipiert werden und der verbleibende Teil kann in elektrische Energie zur Verwendung im Fahrzeug oder zur Speicherung in der Batterie 122 umgesetzt werden. Daher muss nicht die gesamte überschüssige Leistung von der ersten elektrischen Maschine 116 dissipiert werden, sodass keine elektrische Energie erzeugt oder gespeichert wird, sondern sowohl Wärmeenergie als auch elektrische Energie können aus der überschüssigen Energie erzeugt werden. Wenn jedoch die Batterie 122 einen hohen Ladezustand [engl: stator of charge] aufweist und keine weitere Ladung aufnehmen kann oder wenn die Batterie 122 sehr kalt ist und eine sehr eingeschränkte Fähigkeit zum Erzeugen oder Aufnehmen eines Stromflusses aufweist, kann die erste elektrische Maschine 116 verwendet werden, um im Wesentlichen die gesamte überschüssige Leistung als Wärme zu dissipieren und zu verhindern, dass ein Strom von der ersten elektrischen Maschine 116 zu der Batterie 122 fließt.
  • Ein Betreiben der ersten elektrischen Maschine 116 bei der versetzten Phase 352 wird den Stromfluss an die Batterie 122 verringern, aber es wird auch den Betrag an Drehmoment verringern, der von der ersten elektrischen Maschine 116 (durch Generieren) absorbiert wird. Eine verstärkte Versatzphase 356 kann verwendet werden, um den Betrag an Strom zu erhöhen, der im Stator fließt, um das Generierungsdrehmoment zu erhöhen, das von der ersten elektrischen Maschine 116 erzeugt wird. Im Gegensatz zu der versetzten Phase 352, welche die gleiche Amplitude wie die ideale Phase 310 aufwies, arbeitet die verstärkte Versatzphase 356 mit der überschüssigen Amplitude 322.
  • Wenn die Kraftmaschine 112 beispielsweise mit einer überschüssigen Menge an Drehmoment läuft, um zusätzliche Wärme für den Heizkörper zu liefern, kann die erste elektrische Maschine 116 zum Absorbieren dieses überschüssigen Drehmoments verwendet werden. Andernfalls kann das überschüssige Drehmoment zum Endantrieb 120 durchgereicht werden. Wenn jedoch das Getriebe 114 auch sehr kalt ist, kann die erste elektrische Maschine 116 in Anspruch genommen werden, um das Getriebe 114 zu erwärmen.
  • Ein Betreiben der ersten elektrischen Maschine 116 mit der versetzten Phase 352 würde ein Erwärmen des Getriebes 114 bewirken, würde aber den notwendigen Betrag an überschüssigem Drehmoment nicht absorbieren. Daher kann das Steuersystem 124 den Stromfluss auf die verstärkte Versatzphase 356 erhöhen. Die Amplitudenerhöhung auf die Überschussamplitude 322 wird bewirken, dass von der ersten elektrischen Maschine 116 ein zusätzliches Drehmoment erzeugt wird, welches den vollständigen Betrag des überschüssigen Drehmoments absorbieren wird, das von der Kraftmaschine 112 erzeugt wird, während der ineffiziente Phasenversatzwinkel 353 beibehalten wird. Sowohl die Phasenwinkelverschiebung (vom Phasenversatzwinkel 353) als auch die Amplitudenverschiebung (von der Überschussamplitude 322) der verstärkten Versatzphase 356 wird in der ersten elektrischen Maschine 116 Systemineffizienzen bewirken, welche Wärme in der ersten elektrischen Maschine 116 und im Getriebe 114 erzeugen werden.
  • Mit Bezug nun auf 4A, 4B und 4C und mit fortgesetzter Bezugnahme auf 1–3B sind schematische graphische Darstellungen von Maschinensteuerströmen und deren Auswirkungen auf die Batterie 122 und den DC-Bus 130 schematisch gezeigt. 4A ist eine schematische graphische Darstellung 400 einer einzigen Phase des dreiphasigen Steuerstroms für die erste elektrische Maschine 116, welche eine pulsbreitenmodulierte Welle (PWM-Welle) zeigt, die den AC-Steuerstrom bildet, und ausgestaltet ist, um die Batterie 122 zu erwärmen. 4B ist eine schematische graphische Darstellung der resultierenden Auswirkungen auf den DC-Bus 130 und die Batterie 122, wenn sie während eines Entladeereignisses einem Steuerstrom ausgesetzt sind, der ähnlich zu dem in 4A gezeigten ist. 4C ist eine schematische graphische Darstellung der resultierenden Auswirkungen auf den DC-Bus 130 und die Batterie 122 während eines Ladeereignisses.
  • Die in 4A gezeigte graphische Darstellung 400 zeigt wieder eine erste Phase 410, die bei einem idealen Generierungszustand arbeitet, bei dem die erste elektrische Maschine 116 kinetische Energie in elektrische Energie mit einem Spitzenwirkungsgrad für einen gegebenen Satz von Betriebsbedingungen umsetzen kann. Die erste Phase 410 ist schematisch zusammen mit den PWM-Impulsen gezeigt, die verwendet werden, um den AC-Strom zu bilden oder zu emulieren. Die erste Phase 410 ist daher tatsächlich eine Reihe variierender DC-Impulse, die kombiniert werden, um eine AC-Stromform oder Wellenform zu erzeugen.
  • Eine Y-Achse 402 stellt schematisch einen Strom (oder eine Spannung) dar und bewegt sich vom Positiven zum Negativen, wenn der AC-Strom oszilliert. Eine X-Achse 404 stellt die Zeit schematisch dar. Die zweite und dritte Phase für die erste elektrische Maschine 116 sind in 4A nicht gezeigt, können aber im Wesentlichen ähnlich wie die erste Phase 410 sein, aber um einhundertzwanzig Grad bzw. zweihundertvierzig Grad verschoben sein. Allgemein sind die Veränderungen am Steuerstrom für die erste Maschine 116 in jeder der drei Phasen identisch.
  • Die erste Phase 410 ist wieder mit Markierungen für ihre Wellenlängen gezeigt. Eine Halbwellenmarkierung 412 bezeichnet die Rückkehr der ersten Phase 410 zu einem Strom von Null, nachdem sie positiv gewesen ist. Eine Vollwellenmarkierung 414 bezeichnet die Rückkehr der ersten Phase 410 zu einem Strom von Null, nachdem sie negativ gewesen ist. Nicht nummerierte Viertelwellenmarkierungen sind zwischen der Halbwellenmarkierung 412 und der Vollwellenmarkierung 414 gezeigt. Die erste Phase 410 weist eine erste Amplitude 420 auf.
  • Die erste Phase 410 wird gebildet, indem PWM-Impulse so befohlen werden, dass sie eine Welle bilden, um die erste Phase 410 zu emulieren. Die PWM-Welle enthält mehrere Impulse 430 in eine erste Richtung (wie in 4A gezeigt ist nach oben) während der ersten Hälfte der PWM-Welle, die vom Start bis zu der Halbwellenmarkierung 412 reicht. Die PWM-Welle enthält ferner mehrere Impulse 432 in eine zweite Richtung (wie in 4A gezeigt nach unten) während der zweiten Hälfte der PWM-Welle, welche von der Halbwellenmarkierung 412 zu der Vollwellenmarkierung 414 reicht. Wenn nur die normalen Impulse 430 und 432 verwendet würden, würde die erste Phase 410 vollständig emuliert werden und die erste elektrische Maschine 116 würde elektrische Energie bei oder in der Nähe des maximalen Wirkungsgrads generieren.
  • Wie in 4A gezeigt ist, befiehlt das erste PIM 126 außerdem mehrere erste Gegenimpulse 434. Die ersten Gegenimpulse 434 gehen während der ersten Hälfte der PWM-Welle in die zweite Richtung. Daher sind die ersten Gegenimpulse 434 einzelne Impulse in die Richtung, die zu der Richtung der Impulse 430 entgegengesetzt ist. Auf ähnliche Weise befiehlt das erste PIM 126 mehrere zweite Gegenimpulse 436 die während der zweiten Hälfte der PWM-Welle in die erste Richtung gehen.
  • Wenn die erste Phase 410 nur mit den normalen Impulsen 430 und 432 emuliert wird, wird die Batterie 122 entweder geladen oder entladen mit einem konsistenten DC-Fluss in die Batterie 122 hinein oder aus dieser heraus. Jedoch bewirken die ersten Gegenimpulse 434 und die zweiten Gegenimpulse 436, dass der DC-Strom am DC-Bus 130 während der ersten Gegenimpulse 434 und der zweiten Gegenimpulse 436 oszilliert. Diese Oszillation verändert den Zustand des Ionenflusses im Inneren der Batterie 122 auf schnelle Weise und kann zu einem Erwärmen der Batterie 122 führen. Dieses Erwärmen kann ermöglichen, dass die Batterie 122 auf eine effizientere Betriebstemperatur ohne Widerstandheizvorrichtungen und ohne entweder ein Laden oder ein Entleeren der Batterie 122 erwärmt werden kann (d. h. die Oszillation kann für die Batterie 122 ladungsneutral sein).
  • Wie in 4B und 4C gezeigt ist, verändert sich die Richtung des Stromflusses (und der Spannungsdifferenz) am DC-Bus 130 momentan als Folge der ersten Gegenimpulse 434 und der zweiten Gegenimpulse 436. Als Folge ändert sich auch die Stromrichtung zwischen der Batterie 122 und dem ersten PIM 126 momentan. Bei dem in 4A gezeigten darstellenden Beispiel schaltet jeder fünfte PWM-Impuls von den normalen Impulsen 430 oder 432 zu entweder den ersten Gegenimpulsen 434 oder den zweiten Gegenimpulsen 436 um. Daher fließen unabhängig davon, ob sich die Batterie 122 allgemein bei einem Entladeereignis (wie in 4B gezeigt ist) oder bei einem Ladeereignis (wie in 4C gezeigt ist) befindet, kurze Stromstöße in die entgegengesetzte Richtung.
  • In 4B und 4C stellt die Y-Achse 402 schematisch einen Fluss von DC-Strom (oder Spannung) an die Batterie 122 dar. Eine X-Achse 404 stellt die Zeit schematisch dar. Ein Stromfluss in die Batterie 122 ist als positiv gezeigt (in 4B und 4C nach oben) und stellt ein Aufladen der Batterie 122 dar. Ein Stromfluss aus der Batterie 122 heraus ist als negativ gezeigt (in 4B und 4C nach unten) und stellt ein Entladen der Batterie 122 dar.
  • 4B ist eine schematische graphische Darstellung 450 der resultierenden Auswirkungen auf den DC-Bus 130 und die Batterie 122, wenn sie einem Steuerstrom ausgesetzt werden, der dem in 4A gezeigten ähnelt. 4B zeigt schnelle Ladeimpulse 452, die in die Entladeimpulse 454 des Entladeereignisses eingestreut sind. Die Frequenz der schnellen Ladeimpulse 452 relativ zu den Entladeimpulsen 454 ist die gleiche wie die relative Frequenz der ersten und zweiten Gegenimpulse 434 und 436 zu den normalen Impulsen 430 und 432; sodass die schnellen Ladeimpulse 452 bewirken, dass die Batterie 122 für etwa ein Fünftel der Gesamtzeit während des in 4B gezeigten Entladeereignisses geladen wird.
  • 4C ist eine schematische graphische Darstellung 460 der resultierenden Auswirkungen auf den DC-Bus 130 und die Batterie 122 auf ähnliche Weise wie diejenigen, die in 4B gezeigt sind. Jedoch zeigt 4C schnelle Entladeimpulse 462, die in Ladeimpulse 464 des Ladeereignisses eingestreut sind. 4B und 4C sollen allgemein bei der gleichen Zeitskala wie 4A liegen.
  • Es wird angemerkt, dass, obwohl 4B und 4C einen Zeitverlauf von nur etwa einer Hälfte einer Wellenlänge der ersten Phase 410 zeigen, die in 4A gezeigt ist, der Rest der Welle im Wesentlichen identisch ist, wenn sie am DC-Bus 130 betrachtet wird. Daher kippt der DC-Strom, der zu der und aus der Batterie 122 fließt, nicht um, wenn die erste Phase 410 die Nulllinie überquert. Die Veränderungen bei der Richtung des Stromflusses ergeben sich aufgrund der ersten und zweiten Gegenimpulse 434 und 436, welche die schnellen Ladeimpulse 452 in 4B oder die schnellen Entladeimpulse 462, die in 4C gezeigt sind, verursachen. Es wird auch angemerkt, dass 4B und 4C die kombinierten Auswirkungen auf den DC-Bus 130 von jeder der drei Phasen des Steuerstroms (eine von diesen ist die in 4A gezeigte erste Phase 410) für die erste elektrische Maschine 116 darstellen.
  • Die Gesamtfrequenz der ersten und zweiten Gegenimpulse 434 und 436 – und die entsprechenden Gegenimpulse in den anderen zwei Phasen – ist so ausgestaltet, dass sie die Batterie 122 erwärmt, indem ein Ionenfluss innerhalb der Batterie 122 schnell umgedreht wird. In Abhängigkeit von der Anzahl von PWM-Impulsen pro Sekunde, die zum Steuern der ersten elektrischen Maschine 116 verwendet werden, und von der relativen Frequenz der ersten und zweiten Gegenimpulse 434 und 436 kann die Frequenz der DC-Oszillationen (entweder die schnellen Ladeimpulse 452 in 4B oder die schnellen Entladeimpulse 462, die in 4C gezeigt sind) in sehr großem Umfang variieren.
  • Die Größe, die Frequenz und die Impulsbreite der ersten und zweiten Gegenimpulse 434 und 436 sind derart kalibrierbar, dass die Temperatur der Batterie 122 erhöht wird, ohne die chemische Zusammensetzung der Batterie 122 zu stören. Die spezifische Größe, Frequenz und Impulsbreite wird von der Temperatur der aktuellen Batterie 122 und ihren Spannungsgrenzen bei dieser Temperatur abhängen. Frequenzen der DC-Oszillationen (entweder der schnellen Ladeimpulse 452 in 4B oder der schnellen Entladeimpulse 462) können in der Größenordnung von zehn bis zwanzig Kilohertz liegen, um die Batterie 122 zu erwärmen, ohne irgendwelche irreversiblen chemischen Veränderungen zu bewirken.
  • Das Erhöhen der Temperatur der Batterie 122 kann ermöglichen, dass die Batterie 122 und der Hybridantriebsstrang 110 effizienter arbeiten, indem sie mehr Flexibilität von Hybridoperationen zulassen. Beispielsweise kann das Erhöhen der Temperatur der Batterie 122 ein zusätzliches regeneratives Bremsen durch die erste elektrische Maschine 116 im Vergleich mit niedrigeren Temperaturen in der Batterie 122 ermöglichen, welche die Rate des Stromflusses an die oder aus der Batterie 122 begrenzen können.
  • 4B und 4C zeigen, dass die ersten und zweiten Gegenimpulse 434 und 436 schnelle Ladeimpulse 452 bei einem Entladereignis bzw. schnelle Entladeimpulse 462 bei einem Ladeereignis verursachen. Jedoch können die ersten und zweiten Gegenimpulse 434 und 436 häufiger oder mit größeren Impulsbreiten eingestreut werden, sodass der Nettostromfluss durch den DC-Bus 130 Null ist (ladungsneutral) und die Batterie 122 über die Zeit weder geladen noch entladen wird.
  • Das Einstreuen von schnellen Ladeimpulsen 452 in einem Entladeereignis, wie in 4B gezeigt ist, kann ferner verwendet werden, um die Batterie 122 vor Unterspannungsbedingungen zu schützen, indem die effektive DC-Spannung an der Batterie 122 erhöht wird. Auf ähnliche Weise kann das Einstreuen schneller Entladeimpulse 462 in einem Ladeereignis, wie es in 4C gezeigt ist, ferner verwendet werden, um die Batterie 122 vor Überspannungsbedingungen zu schützen, in dem die effektive DC-Spannung an der Batterie 122 verringert wird.
  • Mit Bezug nun auf 5, 6 und 7 sind schematische Flussdiagramme eines Algorithmus oder Verfahrens 500 zum Steuern eines Hybridantriebsstrangs, etwa des in 1 gezeigten Hybridantriebsstrangs 110, gezeigt. Die exakte Reihenfolge der Schritte des Algorithmus oder Verfahrens 500, die in 5–7 gezeigt ist, ist nicht notwendig. Schritte können neu angeordnet werden, Schritte können weggelassen werden und zusätzliche Schritte können aufgenommen werden. Darüber hinaus kann das Verfahren 500 ein Teil oder eine Unterroutine eines anderen Algorithmus oder Verfahrens sein.
  • 5 zeigt ein Diagramm auf hoher Ebene des Verfahrens 500. 6 zeigt eine Unterroutine 600 des Verfahrens 500, die ausgestaltet ist, um die erste elektrische Maschine 116 und das Getriebe 114 zu erwärmen. 7 zeigt eine andere Unterroutine 700 des Verfahrens 500, die ausgestaltet ist, um die Batterie 122 zu erwärmen.
  • Zu Darstellungszwecken kann das Verfahren 500 mit Bezug auf die Elemente und Komponenten beschrieben sein, die in Bezug auf 1 gezeigt und beschrieben sind, und kann vom Steuersystem 124 ausgeführt werden. Jedoch können andere Komponenten verwendet werden, um das Verfahren 500 und die Erfindung, die in den beigefügten Ansprüchen definiert ist, in die Praxis umzusetzen. Beliebige der Schritte können von mehreren Komponenten innerhalb des Steuersystems 124 ausgeführt werden.
  • Schritt 510: Start.
  • Das Verfahren 500 kann mit einem Start- oder Initialisierungsschritt beginnen, wobei das Verfahren 500 während dieser Zeit Betriebsbedingungen des Fahrzeugs und des Hybridantriebsstrangs 110 überwacht. Die Einleitung kann in Ansprechen darauf auftreten, dass der Fahrzeugbediener den Zündschlüssel einsteckt, oder in Ansprechen darauf, dass spezifische Bedingungen erfüllt sind, etwa in Ansprechen auf die Anforderung eines negativen Drehmoments oder negativer Leistung (Brems- oder Verzögerungsanforderung) vom Fahrer oder einem Geschwindigkeitsregelmodul in Kombination mit einem vorhergesagten oder befohlenen Herunterschalten. Alternativ kann das Verfahren 500 konstant laufen oder eine Endlosschleife bilden, solange das Fahrzeug verwendet wird.
  • Schritt 512: Temperatur Der Elektrischen Maschine Bestimmen.
  • Das Steuersystem 124 wird die Temperatur der ersten elektrischen Maschine 116 testen, erfassen oder auf andere Weise bestimmen. Alternativ kann das Steuersystem 124 die Temperatur der ersten elektrischen Maschine 116 indirekt bestimmen, indem es die Umgebungstemperatur bestimmt und feststellt, ob das Fahrzeug lange genug geruht hat, damit sich die erste elektrische Maschine 116 der Umgebungstemperatur angeglichen hat.
  • Schritt 514: Batterietemperatur Bestimmen.
  • Das Steuersystem 124 wird ebenfalls die Temperatur der Batterie 122 testen, erfassen oder auf andere Weise bestimmen. Alternativ kann das Steuersystem 124 die Temperatur der Batterie 122 indirekt bestimmen, indem es die Umgebungstemperatur bestimmt und feststellt, ob das Fahrzeug lange genug geruht hat, damit sich die Batterie 122 der Umgebungstemperatur angeglichen hat. Das Steuersystem 124 kann auch die Umgebungstemperatur überwachen. Obwohl die Komponenten selbst sehr kalt sein können, kann die Umgebungstemperatur in der Lage sein, die Situation ohne die hier beschriebenen Erwärmungsverfahren zu korrigieren.
  • Schritt 516: Nur Die Elektrische Maschine Erwärmen?
  • Auf der Grundlage der Temperaturen der Batterie 122 und der ersten elektrischen Maschine 116 wird das Steuersystem 124 bestimmen, ob entweder die Batterie 122 oder die erste elektrische Maschine 116 oder beide erwärmt werden müssen. Bei Entscheidungsschritt 516 bestimmt das Steuersystem 124, ob nur die erste elektrische Maschine 116 erwärmt werden muss. Wenn nur die erste elektrische Maschine 116 erwärmt werden muss, wird das Verfahren 500 zu einer Phasenverschiebungs-Unterroutine 600 weitergehen, welche die erste elektrische Maschine 116 erwärmt.
  • Wie in 5 zu sehen ist, folgen grundlegende Entscheidungsschritte, die positiv beantwortet werden (als ein ja) dem Pfad, der mit einem ”+”-Zeichen beschriftet ist (das mathematische Plus oder der Additionsoperator). Auf ähnliche Weise folgenden Entscheidungsschritte, die negativ beantwortet werden (als ein nein) dem Pfad, der mit einem ”–”-Zeichen beschriftet ist (das mathematische Minus oder der Subtraktionsoperator).
  • Schritt 518: Nur Batterie Erwärmen?
  • Wenn das Steuersystem bestimmt, dass die Bedingungen nicht dazu beitragen, dass nur die erste elektrische Maschine 116 erwärmt wird, bestimmt das Steuersystem 124, ob nur die Batterie 122 erwärmt werden muss. Wenn nur die Batterie 122 erwärmt werden muss, wird das Verfahren 500 zu einer Formverschiebungs-Unterroutine 700 weitergehen, welche die Batterie 122 erwärmt.
  • Schritt 520: Sowohl Die Batterie Als Auch Die Elektrische Maschine Erwärmen?
  • Wenn das Steuersystem feststellt, dass die Bedingungen nicht dazu beitragen, dass nur die Batterie 122 erwärmt wird, bestimmt das Steuersystem 124, ob sowohl die Batterie 122 als auch die erste elektrische Maschine 116 erwärmt werden müssen. Wenn sowohl die Batterie 122 als auch die erste elektrische Maschine 116 erwärmt werden müssen, wird das Verfahren 500 sowohl zu der Phasenverschiebungs-Unterroutine 600 aus auch der Formverschiebungs-Unterroutine 700 weitergehen.
  • Schritt 522: Ende.
  • Wenn jedoch weder die Batterie 122 noch die erste elektrische Maschine 116 erwärmt werden müssen, wird das Verfahren 500 zu einem Endschritt weitergehen. Der Endschritt kann tatsächlich eine Rückkehr zum Start sein oder das Verfahren 500 kann warten, bis es wieder aufgerufen wird.
  • Unterroutine 600: Phasenverschiebung Zum Erwärmen Der Elektrischen Maschine.
  • Schritt 610: Start.
  • Die Phasenverschiebungs-Unterroutine 600 startet immer dann, wenn es vom Verfahren 500 und vom Steuersystem 124 befohlen wird. Die Phasenverschiebungs-Unterroutine 600 und die Formverschiebungs-Unterroutine 700 können gleichzeitig oder unabhängig voneinander ausgeführt werden.
  • Schritt 612: Leistungsanforderung Bestimmen.
  • Getrennt von der Bestimmung, ob die Batterie 122 und die erste elektrische Maschine 116 erwärmt werden müssen, kann der Hybridantriebsstrang 110 eine Leistungsanforderung aufweisen, die auf dem Bedürfnis zum Bereitstellen von Antrieb für das Fahrzeug oder zum anderweitigen Betreiben des Fahrzeugs beruht. Bei extrem kalten Situationen kann diese Leistungsanforderung vollständig von der Kraftmaschine 112 gehandhabt werden, da die erste elektrische Maschine 116 aufgrund der Temperatur der Batterie 122, der ersten elektrischen Maschine 116 oder von beiden in ihrer Fähigkeit eingeschränkt sein kann, entweder ein positives oder ein negatives Drehmoment bereitzustellen. Beispielsweise kann sich der Rotor der elektrischen Maschine 116 bewegen, wenn die Kraftmaschine 112 das Fahrzeug antreibt oder wenn die Kraftmaschine 122 selbst versucht, sich zu erwärmen.
  • Die Leistungsanforderung kann die Anforderung für die Kraftmaschine 112 und für den Endantrieb 120 umfassen. Wenn sich das Fahrzeug bewegt, kann die Anforderung für den Endantrieb 120 positiv oder negativ sein (Motorbetrieb oder generieren). Alternativ kann die Anforderung für den Endantrieb 120 im Wesentlichen Null sein, wenn das Fahrzeug steht (etwa während eines Aufwärmens bei Kaltstart). Die Leistungsanforderung kann auch Bedürfnisse zum Betreiben von Fahrzeugzubehörvorrichtungen umfassen, wie etwa ohne Einschränkung Lichter, Unterhaltungs- und Navigationssysteme, Zubehörvorrichtungen und andere elektrische Bedürfnisse des Fahrzeugs. Obwohl diese zusätzlichen Bedürfnisse möglicherweise nicht direkt aus dem Hybridantriebsstrang 110 stammen, ist es der Hybridantriebsstrang 110 (einschließlich der Batterie 122), der die elektrische Leistung für das Fahrzeug liefert.
  • Schritt 614: Wärmeleistung Und Überschüssige Leistung Bestimmen.
  • Um die erste elektrische Maschine 116 zu erwärmen, wird der Hybridantriebsstrang 110 eine gewisse überschüssige Leistung benötigen, welche im Generierungsmodus auf ineffiziente Weise absorbiert oder im Motorbetriebsmodus auf ineffiziente Weise erzeugt werden kann. Das Erwärmen der ersten elektrischen Maschine 116 durch ineffiziente Generierung wird hier beschrieben. Jedoch können auch Motorbetriebsmodi mit den hier beschriebenen Techniken verwendet werden.
  • Wenn sich das Fahrzeug bewegt, kann die überschüssige Leistung vom regenerativen Bremsen stammen. Wenn sich das Fahrzeug jedoch nicht bewegt, kann die überschüssige Leistung von der Kraftmaschine 112 geliefert werden und kann als Wärmeleistung bezeichnet werden, die erzeugt wird, indem der Kraftmaschine 112 befohlen wird, Drehmoment zusätzlich zu der Drehmomentanforderung für den Hybridantriebsstrang 110 zu erzeugen. Die von der Kraftmaschine 112 erzeugte Wärmeleistung kann auch zum Erwärmen eines Heizkörpers (nicht gezeigt) und zum Erwärmen der Fahrgastzelle des Fahrzeugs verwendet werden. Beispielsweise kann der Kraftmaschine 112 befohlen werden, mit höheren Drehzahlen zu laufen und zusätzlichen Kraftstoff zu verbrennen, wenn da Fahrzeug bei sehr kalten Umgebungstemperaturen gestartet wird.
  • Ob die überschüssige Leistung von der Kraftmaschine 112 oder vom regenerativen Bremsen des Fahrzeugs geliefert wird, ein Großteil der befohlenen Wärmeleistung wird von der ersten elektrischen Maschine 116 durch Generieren absorbiert werden. Wenn die Kraftmaschine 112 die (überschüssige) Wärmeleistung erzeugt, wird die Kraftmaschine 112 mit einer Gesamtleistung arbeiten, welche die Summe aus der angeforderten Leistung plus die Wärmeleistung ist. Ein Teil der von der ersten elektrischen Maschine 116 absorbierten Wärmeleistung kann in Wärme umgesetzt werden und ein Teil kann in elektrische Energie zur Speicherung in der Batterie 122 umgesetzt werden.
  • Das Steuersystem 124 wird einen gewissen Betrag an Leistung (der Null sein kann) von der ersten elektrischen Maschine 116 angefordert haben, um die Fahranforderungen an den Hybridantriebsstrang 110 zu erfüllen. Zu Darstellungszwecken wird diese Beschreibung annehmen, dass der Hybridantriebsstrang 110 keinerlei Leistungswiedergewinnung oder Regeneration von der ersten elektrischen Maschine 116 zum Antreiben des Fahrzeugs benötigt. Daher ist die Generierungsleistung der ersten elektrischen Maschine 116 im Wesentlichen gleich der Wärmeleistung, die von der Kraftmaschine 112 erzeugt wird.
  • Schritt 616: Idealen Fluss Bestimmen.
  • Aus der Wärmeleistungsanforderung zum Erwärmen der ersten elektrischen Maschine 116 kann das Steuersystem 124 einen idealen Fluss bestimmen. Der ideale Fluss ist die Größe und die Position des Flusses (relativ zum Rotor), die elektrische Energie aus der Wärmeleistung im Hybridantriebsstrang 110 auf die effizienteste Weise generieren würde. Da das Steuersystem 124 jedoch versucht, Wärme in der ersten elektrischen Maschine 116 zu erzeugen, wird das Steuersystem 124 einen Betrieb beim idealen Fluss nicht befehlen.
  • Das Steuersystem 124 kann außerdem einen Nettofluss von Null bestimmen, welcher zu einem Drehmoment oder einer Leistungsausgabe von im Wesentlichen Null aus der ersten elektrischen Maschine 116 führt, sodass sie weder im Motorbetrieb ist noch generiert, wenn sie bei dem Nettofluss von Null arbeitet. Der Nettofluss von Null würde ermöglichen, dass sich der Rotor der elektrischen Maschine 116 frei dreht, ohne dass eine Flussdifferenz relativ zum Stator entweder schiebt (Motorbetrieb) oder zieht (generieren). Der Nettofluss von Null führt jedoch allgemein nicht zu einer Erwärmung der ersten elektrischen Maschine 116.
  • Schritt 618: Idealen Strom Bestimmen.
  • Das Steuersystem 124 würde den idealen Fluss erzeugen, indem es einen idealen Stromfluss aus dem idealen Fluss bestimmt. Der ideale Stromfluss würde die überschüssige Wärmeleistung bei einem im Wesentlichen maximalen Wirkungsgrad in elektrische Energie umsetzen. Der ideale Fluss wird durch einen Phasenwinkelversatz vom Nettofluss von Null erreicht (dem neutralen Zustand der ersten elektrischen Maschine 116). Wenn die erste elektrische Maschine 116 jedoch mit dem idealen Stromfluss betrieben wird, muss die gesamte von der ersten elektrischen Maschine 116 generierte elektrische Energie in der Batterie 122 gespeichert werden und die erste elektrische Maschine 116 wird nicht erwärmt werden.
  • Schritt 620: Motorwärme Bestimmen.
  • Aus der Wärmeleistung bestimmt das Steuersystem 124 den Betrag oder das Verhältnis von Leistung, die durch die erste elektrische Maschine 116 generiert wird. Wie vorstehend angegeben wurde, nimmt dieses darstellende Beispiel an, dass die gesamte überschüssige Leistung im Hybridantriebsstrang 110 von der elektrischen Maschine 116 in Wärme umgesetzt wird (und nichts in elektrische Energie zur Speicherung in der Batterie 122 umgesetzt wird). Wenn das Steuersystem 124 jedoch nur einen Teil der überschüssigen Leistung in Wärme umsetzen würde – beispielsweise während eines signifikanten regenerativen Bremsens, bei dem Leistung sowohl zur Speicherung als auch zur Erwärmung verfügbar ist – würde das Steuersystem nur einen Teil der überschüssigen Leistung als Wärmeleistung für die erste elektrische Maschine 116 befehlen.
  • Schritt 622: Batteriegrenzen Bestimmen.
  • Das Steuersystem 124 wird überprüfen, ob die Batterie 122 irgendeinen Strom oder irgendeine Spannung aufnehmen oder liefern kann. Diese Prüfung stellt fest, ob die Batterie 122 am Dissipieren der überschüssigen Leistung teilnehmen kann. Wenn die gesamte überschüssige Leistung jedoch durch einen ineffizienten Betrieb der ersten elektrischen Maschine 116 in Wärmeleistung umgesetzt wird, wird ein geringer oder kein Stromfluss zwischen der Batterie 122 und der ersten elektrischen Maschine 116 stattfinden. Wenn ein Aufladen der Batterie 122 geplant war und die Batterie 122 die Ladung nicht aufnehmen kann, kann es sein, dass das Steuersystem 124 die Befehlssignale für die erste elektrische Maschine 116 verändern muss, um mehr (oder die gesamte) überschüssige Leistung in Wärmeleistung umzusetzen.
  • Schritt 624: Phasenwinkelverschiebung Bestimmen.
  • Das Steuersystem 124 wird eine Phasenwinkelverschiebung bestimmen oder berechnen, welche die Effizienz der Umsetzung von kinetischer Energie von dem Rotor in elektrische Energie in der ersten elektrischen Maschine 116 verringern wird. Die verbleibende kinetische Energie wird innerhalb der ersten elektrischen Maschine 116 in Wärme umgesetzt, was sowohl die erste elektrische Maschine 116 als auch das Getriebe 114 erwärmt. Ein Beispiel für die Phasenwinkelverschiebung ist in 3B als die Versatzphase 352 gezeigt.
  • Schritt 626: Amplitudenverschiebung Bestimmen.
  • Das Steuersystem 124 kann auch versuchen, eine Amplitudenverschiebung zu verwenden, um entweder weiterhin Wärme in der ersten elektrischen Maschine 116 zu erzeugen oder um das Drehmoment zu erhöhen, das durch die bei Schritt 624 bestimmte Phasenwinkelverschiebung absorbiert wird. Ein Beispiel einer reinen Amplitudenverschiebung ist in 3A als die Hochstromphase 316 gezeigt.
  • Die Amplitudenverschiebung bewirkt einen überschüssigen Stromfluss durch die Statorwicklungen und die erste elektrische Maschine 116 erwärmt sich aufgrund des überschüssigen Stromflusses. Das Steuersystem 124 übermittelt den überschüssigen Stromfluss an das erste PIM 126 und das Arbeiten bei dem überschüssigen Stromfluss umfasst, dass der überschüssige Stromfluss als Teil des Maschinensteuerstroms befohlen wird, der von dem ersten PIM 126 geliefert wird.
  • Schritt 628: Kombinierter Steuerstrom.
  • Der überschüssige Stromfluss kann im Wesentlichen den gleichen Phasenwinkel wie der ideale Stromfluss aufweisen, aber eine größere Amplitude als der ideale Stromfluss aufweisen. Wenn es alternativ auch eine Phasenwinkelverschiebung gab, wird der überschüssige Stromfluss die Amplitude des phasenwinkelverschobenen Maschinensteuerstroms erhöhen, aber dessen Phasenwinkel beibehalten. Das Steuersystem 124 wird befehlen, dass die erste elektrische Maschine 116 mit dem Maschinensteuerstrom betrieben wird, welcher die kombinierten Auswirkungen der Phasenwinkelverschiebung und der Amplitudenverschiebung enthält.
  • Das Steuersystem 124 kann die Amplitudenverschiebung implementieren, um den Betrag an Drehmoment (und damit an Leistung) zu erhöhen, der von der ersten elektrischen Maschine 116 absorbiert wird, wenn das Steuersystem 124 auch eine Phasenwinkelverschiebung implementiert hat. Die durch die Phasenwinkelverschiebung erzeugten Ineffizienzen können den Leistungsbetrag reduzieren, der von der elektrischen Maschine 116 absorbiert wird. Um den vollen Betrag der Wärmeleistung zu absorbieren, die von der Kraftmaschine 112 erzeugt wird, und um die Leistungsausgabe des Hybridantriebsstrangs 110 auszugleichen, kann das Steuersystem daher den Betrag an absorbierter Leistung während der Phasenwinkelverschiebung erhöhen, indem es auch die Amplitudenverschiebung verwendet.
  • Schritt 630. Elektrische Maschine Erwärmen, Ende.
  • Das Betreiben der ersten elektrischen Maschine 116 mit dem kombinierten Maschinensteuerstrom erzeugt überschüssige Wärme in den Statorwicklungen der ersten elektrischen Maschine 116. Die überschüssige Wärme kann in das Fluid des Getriebes 114 übertragen werden, um sowohl die erste elektrische Maschine 116 als auch die anderen Komponenten des Getriebes 114 zu erwärmen. Das Beenden des Verfahrens 300 kann umfassen, dass ein Betrieb mit dem kombinierten Maschinensteuerstrom eine vorbestimmte Zeitspanne lang durchgeführt wird, oder bis eine vorbestimmte Temperatur der ersten elektrischen Maschine 116 oder des Getriebes 114 erreicht ist. Die Phasenverschiebungs-Unterroutine 600 kann iterieren oder in einer Schleife ablaufen, bis sich die Bedingungen verändern, oder sie kann sich schlafen legen, bis sie wieder aufgerufen wird.
  • Unterroutine 700: Formverschiebung Zum Erwärmen Der Elektrischen Maschine.
  • Schritt 710: Start.
  • Die Formverschiebungs-Unterroutine 700 startet immer dann, wenn es vom Verfahren 500 und vom Steuersystem 124 befohlen wird. Die Formverschiebungs-Unterroutine 700 und die Phasenverschiebungs-Unterroutine 600 können gleichzeitig oder voneinander unabhängig ausgeführt werden.
  • Schritt 712: Basisstrom Bestimmen.
  • Das Steuersystem 124 bestimmt den Basisstrom, der dem ersten PIM 126 befohlen wird, um die erste elektrische Maschine 116 zu betreiben. Im Allgemeinen wird der befohlene Strom ein AC-Strom sein, der zwischen dem ersten PIM 126 und der ersten elektrischen Maschine 116 übermittelt wird. Der Basisstrom kann während der Phasenverschiebungs-Unterroutine 600 oder während anderer Arbeitsweisen der ersten elektrischen Maschine 116 auftreten.
  • Schritt 714: Basis-PWM-Welle Bestimmen.
  • Das Steuersystem 124 bestimmt eine Basis-PWM-Welle, um den Basisstromfluss zu emulieren, wobei die Basis-PWM-Welle mehrere Impulse in die erste Richtung während der ersten Hälfte der PWM-Welle und mehrere Pulse in die zweite Richtung während der zweiten Hälfte der PWM-Welle enthält. Die normalen Impulse 430 und 432 in 4 stellen die Basis-PWM-Welle dar.
  • Schritt 716: Temperaturveränderung Bestimmen.
  • In Abhängigkeit vom Betrag der Temperaturveränderung, der für die Batterie 122 benötigt wird, kann das Steuersystem 124 mehr oder weniger aggressive Frequenzen verwenden – etwa diejenigen, die durch die Gegenimpulse erzeugt werden – um die Batterie 122 zu erwärmen. Die Spannung über der Batterie 122 und die Amplitude des DC-Stroms, der an die oder aus der Batterie 122 fließt, wird ebenfalls die Rate der Temperaturveränderung beeinflussen, die von der Batterie 122 erfahren wird. Darüber hinaus kann das Steuersystem 124, wenn die Batterie 122 sehr kalt ist, beginnen, indem es die Batterie 122 langsam erwärmt und die Erwärmungsrate dann erhöht.
  • Schritt 718: Oszillationsfrequenz Des DC-Busses Bestimmen.
  • Aus der Temperaturveränderung bestimmt das Steuersystem 124 die DC-Oszillationen, die von dem ersten PIM 126 befohlen werden und an die Batterie 122 übermittelt werden. Diese Oszillationen werden durch den DC-Bus 130 gesendet und verursachen Veränderungen bei der Ionenflussrichtung in der Batterie 122. Zwei Beispiele derartiger Oszillationen sind in 4B und 4C gezeigt. Die Größe der Impulse, die durch den DC-Bus 130 gesendet werden, wird auch auf der Grundlage der Temperatur- und Betriebsbedingungen der Batterie 122 bestimmt. Die Form der durch den DC-Bus 130 übermittelten Oszillationen, die in 4B und 4C gezeigt sind, ist eine Rechteckwelle. Jedoch können Dreieckswellen oder Sinuswellen – zusätzlich zu anderen Wellenformen, die zum Verursachen von Oszillationen bei einer gesteuerten Frequenz geeignet sind – verwendet werden.
  • Schritt 720: PWM-Restwelligkeitsfrequenz Bestimmen.
  • Aus der Frequenz der DC-Busoszillationen bestimmt das Steuersystem 124 die PWM-Restwelligkeitsfrequenz, die zum Betrieb der ersten elektrischen Maschine 116 durch das erste PIM 126 befohlen wird. Dies umfasst (wie in 4 gezeigt ist) das Bestimmen oder Planen der ersten Gegenimpulse 434, welche während der ersten Hälfte der PWM-Welle in die zweite Richtung gehen, und das Bestimmen oder Planen der zweiten Gegenimpulse 436, welche während der zweiten Hälfte der PWM-Welle in die erste Richtung gehen.
  • Schritt 722: Kombinierte PWM-Welle.
  • Das Steuersystem 124 kombiniert die Basis-PWM-Welle und die Restwelligkeitsfrequenz und befiehlt dem ersten PIM 126, die erste elektrische Maschine 116 mit der kombinierten PWM-Welle zu betreiben. Dies umfasst, dass die ersten Gegenimpulse 434 befohlen werden und dass die zweiten Gegenimpulse 436 befohlen werden. Eine derartige kombinierte PWM-Welle ist in der graphischen Darstellung 400 von 4 gezeigt.
  • Das Betreiben der ersten elektrischen Maschine 116 und des ersten PIM 126 mit der kombinierten PWM-Welle führt zum Erzeugen eines alternierenden oder oszillierenden DC-Stroms aus dem überschüssigen Stromfluss, wenn das Steuersystem 124 auch die erste elektrische Maschine 116 erwärmt. Dieser alternierende oder oszillierende DC-Strom wird in die Batterie 122 eingespeist oder an diese übermittelt und erwärmt die Batterie 122 intern.
  • Schritt 724. Batterie Erwärmen, Ende.
  • Das Betreiben der ersten elektrischen Maschine 116 und des ersten PIM 126 mit dem Gegenimpuls – welches gleichzeitig mit dem überschüssigen Stromfluss auftreten kann – erzeugt Wärme in der Batterie 122. Der Endschritt kann umfassen, dass ein Betrieb mit dem Gegenimpuls eine vorbestimmte Zeitspanne lang durchgeführt wird oder bis eine vorbestimmte Temperatur der Batterie 122 erreicht ist. Die Formverschiebungs-Unterroutine 700 kann iterieren oder in einer Schleife ablaufen, bis sich Bedingungen verändern, oder sich schlafen legen, bis sie wieder aufgerufen wird.
  • Mit Bezug nun auf 8 und mit fortgesetztem Bezug auf 1–7 ist ein schematisches Leistungsflussdiagramm 800 der beabsichtigten Umsetzung der überschüssigen Leistung in mehrere Energieformen durch die erste elektrische Maschine 116 des in 1 gezeigten Hybridantriebsstrangs 110 gezeigt. Das Leistungsflussdiagramm 800 zeigt die gesteuerte Umsetzung einer Eingabeleistung 810 in mehrere Leistungs- oder Energieausgaben.
  • Der Hybridantriebsstrang 110 arbeitet normalerweise auf der Grundlage der angeforderten Leistung, welche die Bedürfnisse des Hybridantriebsstrangs im Wesentlichen erfüllt. Diese Bedürfnisse umfassen den Antrieb für das Fahrzeug – sowohl Vortrieb als auch Verzögerung – und die elektrischen Bedürfnisse des Fahrzeugs. Die überschüssige Leistung ist eine von Null verschiedene Leistung, die in der angeforderten Leistung nicht enthalten ist. Die Eingabeleistung 810 kann die überschüssige Leistung des Hybridantriebsstrangs 110 sein.
  • Das Leistungsflussdiagramm 800 zeigt eine Umsetzung 812 der Dissipierung von Energie im Motor (EDIM), welche die überschüssige Leistung in eine andere Form von Leistung umsetzt. Die EDIM-Umsetzung 812 kann durch die erste elektrische Maschine 116, die zweite elektrische Maschine 117 oder durch beide und durch eine Steuerung von Komponenten, welche das erste PIM 126, das zweite PIM 127 und das Steuersystem 124 umfassen, implementiert sein. Die EDIM-Umsetzung 812 wird hier jedoch mit Bezug nur auf die erste elektrische Maschine 116 beschrieben.
  • Die EDIM-Umsetzung 812 verteilt selektiv Leistung auf einen optimalen Leistungspfad 814 und einen Wärmeleistungspfad 816, obwohl andere Leistungspfade vorhanden sein können. Der optimale Leistungspfad 814 stellt eine Steuerung der ersten elektrischen Maschine 116 mit dem idealen Steuerstrom dar, so dass die erste elektrische Maschine 116 bei ihrem optimalsten Zustand entweder im Motorbetrieb ist oder generiert. Wenn die EDIM-Umsetzung 812 die gesamte Leistung an den optimalen Leistungspfad 814 sendet, setzt die erste elektrische Maschine 116 die verfügbare mechanische Energie in den größtmöglichen Betrag an elektrischer Energie um, während sie sich im Generierungsmodus befindet, oder sie setzt die verfügbare elektrische Energie in den größtmöglichen Betrag an mechanischer Energie um, während sie sich im Motorbetriebsmodus befindet, weil der ideale Steuerstrom die überschüssige Leistung mit der ersten elektrischen Maschine 116 bei einem im Wesentlichen optimalen Wirkungsgrad absorbiert.
  • Die überschüssige Leistung, welche die Eingabeleistung 810 bereitstellt und die durch die EDIM-Umsetzung 812 umgesetzt wird, kann von verschiedenen Quellen und in verschiedenen Situationen stammen. Während das Fahrzeug beispielsweise überschüssige Massenträgheit aufweist, etwa beim Aufrollen oder Verzögern, kann die erste elektrische Maschine 116 in einen Generierungsmodus versetzt werden, um das Fahrzeug durch ein regeneratives Bremsen zu verzögern. Wenn die gesamte mechanische Energie, die durch regeneratives Bremsen entfernt wurde, in elektrische Energie umgesetzt und in der Batterie 122 gespeichert würde, würde die EDIM-Umsetzung 812 Leistung nur an den optimalen Leistungspfad 814 senden. Jedoch kann die Batterie 122 bei dem Betrag an Leistung, den sie aufnehmen kann, beschränkt sein, um sie vor einem Überladen zu schützen, oder weil die Batterie 122 sehr kalt ist.
  • Wenn ein Teil der mechanischen Energie, die durch das regenerative Bremsen entfernt wurde, in Wärmeenergie umgesetzt wird und in dem Getriebe 114 dissipiert wird, sendet die EDIM-Umsetzung 812 diese Leistung an den Wärmeleistungspfad 816 statt an den optimalen Leistungspfad 814. In 8 absorbiert die EDIM-Umsetzung 812 die überschüssige Leistung mit der ersten elektrischen Maschine 116, indem sie einen großen Teil der überschüssigen Leistung an den Wärmeleistungspfad 816 sendet und den Rest an den optimalen Leistungspfad 814. Bei einem Betrieb, wie er in 8 gezeigt ist, sendet das Steuersystem 124 den Energie dissipierenden Steuerstrom an die erste elektrische Maschine 116, welcher bewirkt, dass die erste elektrische Maschine 116 einen Teil der überschüssige Leistung in Wärmeenergie umsetzt.
  • Die überschüssige Leistung, welche die Eingabeleistung 810 bereitstellt, kann auch von einer Wärmeleistung stammen, die durch die Kraftmaschine 112 bei Kaltstarts und bei einem kalten Betrieb bereitgestellt wird. In diesen Situationen ist die Wärmeleistung überschüssige mechanische Leistung von der Kraftmaschine 112 zusätzlich zu den Antriebsbedürfnissen des Hybridantriebsstrangs 110. Die Wärmeleistung von der Kraftmaschine 112 kann interne Wärme erzeugen, um die Kraftmaschine 112 selbst zu erwärmen, Wärme zur Verwendung in der Fahrzeugfahrgastzelle durch den Heizkörper erzeugen und noch überschüssige Leistung für die EDIM-Umsetzung 812 bereitstellen. Die überschüssige Leistung kann dann durch Generieren mit der ersten elektrischen Maschine 116 wie gezeigt teilweise in Wärmeenergie im Wärmeleistungspfad 816 und teilweise in elektrische Energie im optimalen Leistungspfad 816 umgesetzt werden, welche in der Batterie 122 gespeichert wird.
  • Das Leistungsflussdiagramm 800 trifft außerdem zu, während sich die erste elektrische Maschine 116 in einem Motorbetriebsmodus befindet und positive mechanische Leistung an den Hybridantriebsstrang 110 liefert. Daher kann die überschüssige Leistung, welche die Eingabeleistung 810 bereitstellt, auch aus zusätzlicher elektrischer Leistung stammen, die von der Batterie 122 bereitgestellt wird, welche nicht zum Antrieb des Fahrzeugs benötigt wird. In derartigen Situationen stellt der optimale Leistungspfad 814 eine Umsetzung der elektrischen Leistung von der Batterie 122 in mechanische Leistung dar, welche an den Endantrieb 120 übertragen wird. Die EDIM-Umsetzung 812 kann außerdem einen Teil der überschüssigen Leistung an den Wärmeleistungspfad 816 senden, so dass die erste elektrische Maschine 116 mit dem Energie dissipierenden Strom betrieben wird und ein Teil der überschüssigen Leistung in Wärmeleistung umgesetzt wird und in der ersten elektrischen Maschine 116 und im Getriebe 114 dissipiert wird.
  • Die genaue Beschreibung und die Zeichnungen oder Figuren unterstützen oder beschreiben die Erfindung, aber der Umfang der Erfindung ist nur durch die Ansprüche definiert. Obwohl die beste Art, sofern bekannt, und andere Ausführungsformen zum Ausführen der beanspruchten Erfindung im Detail beschrieben wurden, existieren verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen zum Umsetzen der Erfindung, welche in den beigefügten Ansprüchen definiert ist, in die Praxis.

Claims (10)

  1. Verfahren zum Steuern eines Hybridantriebsstrangs, der eine elektrische Maschine und eine Kraftmaschine aufweist, wobei das Verfahren umfasst, dass: eine angeforderte Leistung für den Hybridantriebsstrang bestimmt wird; wobei die angeforderte Leistung im Wesentlichen die Bedürfnisse des Hybridantriebsstrangs erfüllt; eine überschüssige Leistung für den Hybridantriebsstrang bestimmt wird, wobei die überschüssige Leistung von Null verschieden ist und nicht in der bestimmten angeforderten Leistung enthalten ist; die überschüssige Leistung mit der elektrischen Maschine absorbiert wird; ein idealer Steuerstrom für die elektrische Maschine bestimmt wird, wobei der ideale Steuerstrom die überschüssige Leistung mit der elektrischen Maschine bei einem im Wesentlichen optimalen Wirkungsgrad absorbiert; ein Energie dissipierender Steuerstrom für die elektrische Maschine bestimmt wird, wobei der Energie dissipierende Steuerstrom bewirkt, dass die elektrische Maschine einen Teil der überschüssigen Leistung in Wärmeenergie umsetzt; und die elektrische Maschine mit dem Energie dissipierenden Steuerstrom gesteuert wird, so dass die elektrische Maschine Wärmeenergie erzeugt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Energie dissipierende Steuerstrom bewirkt, dass die elektrische Maschine im Wesentlichen die gesamte überschüssige Leistung in Wärmeenergie umsetzt.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Energie dissipierende Steuerstrom durch eine Phasenwinkelverschiebung relativ zum idealen Steuerstrom erreicht wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Energie dissipierende Steuerstrom erreicht wird, indem die Amplitude relativ zum idealen Steuerstrom erhöht wird, und wobei der Energie dissipierende Steuerstrom im Wesentlichen den gleichen Phasenwinkel wie der ideale Steuerstrom aufweist.
  5. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Energie dissipierende Steuerstrom durch eine Phasenwinkelverschiebung relativ zum idealen Steuerstrom erreicht wird, und wobei der Energie dissipierende Steuerstrom erreicht wird, indem die Amplitude relativ zum idealen Steuerstrom erhöht wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, das ferner umfasst, dass: die Kraftmaschine angewiesen wird, mit einer Gesamtleistung zu arbeiten, welche die Summe aus der angeforderten Leistung plus einer Wärmeleistung ist, und wobei die überschüssige Leistung für den Hybridantriebsstrang im Wesentlichen gleich der Wärmeleistung der Kraftmaschine ist.
  7. Verfahren zum Steuern eines Hybridantriebsstrangs, der eine elektrische Maschine in einem Getriebe und eine Kraftmaschine aufweist, wobei das Verfahren umfasst, dass: eine angeforderte Leistung für den Hybridantriebsstrang bestimmt wird; wobei die angeforderte Leistung im Wesentlichen die Bedürfnisse des Hybridantriebsstrangs erfüllt; eine überschüssige Leistung für den Hybridantriebsstrang bestimmt wird, wobei die überschüssige Leistung von Null verschieden ist und nicht in der bestimmten angeforderten Leistung enthalten ist; die überschüssige Leistung mit der elektrischen Maschine derart absorbiert wird, dass die elektrische Maschine Wärmeenergie erzeugt; und das Getriebe mit der Wärmeenergie erwärmt wird, die von der elektrischen Maschine erzeugt wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Hybridantriebsstrang in ein Fahrzeug eingebaut ist, und: wobei die angeforderte Leistung negativ ist, so dass der Hybridantriebsstrang Massenträgheit vom Fahrzeug entfernt, und wobei die überschüssige Leistung aus der Massenträgheit des Fahrzeugs abgeleitet wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, das ferner umfasst, dass: ein idealer Steuerstrom für die elektrische Maschine bestimmt wird, wobei der ideale Steuerstrom die überschüssige Leistung mit der elektrischen Maschine bei einem im Wesentlichen optimalen Wirkungsgrad absorbiert; ein Energie dissipierender Steuerstrom für die elektrische Maschine bestimmt wird, wobei der Energie dissipierende Steuerstrom bewirkt, dass die elektrische Maschine einen Teil der überschüssigen Leistung in Wärmeenergie umsetzt; und die elektrische Maschine mit dem Energie dissipierenden Steuerstrom derart gesteuert wird, dass die elektrische Maschine Wärmeenergie erzeugt.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Absorbieren der überschüssigen Leistung mit der elektrischen Maschine umfasst, dass die elektrische Maschine in einem Generierungsmodus betrieben wird, und wobei der Generierungsmodus Leistung aus dem Hybridantriebsstrang entfernt.
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