DE102013111440A1

DE102013111440A1 - Verzögerter rein elektrischer Betrieb eines Hybridfahrzeugs

Info

Publication number: DE102013111440A1
Application number: DE102013111440.7A
Authority: DE
Inventors: Dale Scott Crombez; William David Treharne; Paul Stephen Bryan; Thomas Chrostowski
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2012-10-19
Filing date: 2013-10-17
Publication date: 2014-04-24
Also published as: CN103770776A; CN103770776B; US20140114514A1

Abstract

Ein Fahrzeug und ein Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs enthalten eine Steuerung, die, als Reaktion auf eine Nutzeranweisung, um den reinen Elektrobetrieb des Fahrzeugs zu verzögern, dazu ausgelegt ist, selektiv eine Elektromaschine und einen Verbrennungsmotor zu betreiben, um das Fahrzeug anzutreiben, so dass ein Ladezustand einer Antriebsbatterie, die elektrisch mit der Elektromaschine verbunden ist, im Allgemeinen auf einem Zielwert innerhalb eines vordefinierten Ladezustandsbereichs gehalten wird. Ein Fahrzeug enthält einen Antriebsstrang und eine Steuerung. Die Steuerung ist dazu ausgelegt, (i) den Antriebsstrang in einem Charge Depleting Modus und einem Charge Sustaining Modus zu betreiben sowie (ii), als Reaktion auf eine Nutzeranforderung, den Antriebsstrang im Charge Sustaining Modus zu betreiben, falls der Ladezustand sich beim Empfang der Anforderung innerhalb eines vordefinierten Ladezustandsbereichs befindet.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Verschiedene Ausführungsformen beziehen sich auf den Elektrobetrieb eines Hybridfahrzeugs und Verfahren zur Steuerung des Fahrzeugs.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Ein Hybrid-Elektrofahrzeug (HEV, hybrid electric vehicle) oder ein Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeug (PHEV) weisen mehr als eine Energiequelle auf. Eine Elektromaschine ist möglicherweise dazu ausgelegt, das Fahrzeug anzutreiben und verwendet eine Batterie als eine Energiequelle. Beim PHEV wird die Batterie möglicherweise unter Verwendung einer externen Energiequelle wieder aufgeladen, wie zum Beispiel einer Aufladestation. Ein Verbrennungsmotor ist möglicherweise auch dazu ausgelegt, das Fahrzeug anzutreiben und Kraftstoff als eine Energiequelle zu verwenden. Das PHEV kann so gesteuert werden, dass es die Elektromaschine und/oder den Verbrennungsmotor verwendet, um das Fahrzeug zu betreiben und Nutzeranforderungen zu erfüllen.
KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
In einer Ausführungsform enthält ein Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs als Reaktion auf eine Nutzeranweisung, den reinen Elektrobetrieb des Fahrzeugs zu verzögern, selektives Betreiben einer Elektromaschine und eines Verbrennungsmotors, um das Fahrzeug anzutreiben, so dass ein Ladezustand einer Antriebsbatterie, die elektrisch mit der Elektromaschine verbunden ist, im Allgemeinen auf einem Zielwert gehalten wird, falls der Ladezustand sich beim Empfang der Nutzeranweisung innerhalb eines vordefinierten Ladezustandsbereichs befindet.
In einer anderen Ausführungsform wird ein Fahrzeug mit einem Antriebsstrang bereitgestellt, der einen Verbrennungsmotor, eine Elektromaschine und eine Antriebsbatterie, die elektrisch mit der Elektromaschine verbunden ist, enthält. Das Fahrzeug weist auch wenigstens eine Steuerung auf, die dazu ausgelegt ist, (i) den Antriebsstrang in jedem der folgende Modi zu betreiben: in einem Ladungsverarmungs(Charge Depleting)-Modus, in dem ein Ladezustand der Antriebsbatterie sich im Allgemeinen verringert, und in einem Ladungserhaltungs-(Charge Sustaining)-Modus, in dem ein Ladezustand der Antriebsbatterie im Allgemeinen gehalten wird, sowie (ii), als Reaktion auf eine Nutzeranforderung, den Antriebsstrang im Ladungserhaltungs(Charge Sustaining)-Modus zu betreiben, falls der Ladezustand sich beim Empfang der Anforderung innerhalb eines vordefinierten Ladezustandsbereichs befindet.
In noch einer anderen Ausführungsform wird ein Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotor, einer Elektromaschine, einer Antriebsbatterie, die elektrisch mit der Elektromaschine verbunden ist, und wenigstens einer Steuerung bereitgestellt. Die wenigstens eine Steuerung ist dazu ausgelegt, als Reaktion auf eine Nutzeranweisung, den reinen Elektrobetrieb des Fahrzeugs zu verzögern, wobei die Elektromaschine und der Verbrennungsmotor selektiv betrieben werden, um das Fahrzeug anzutreiben, so dass ein Ladezustand einer Antriebsbatterie im Allgemeinen auf einem Zielwert innerhalb eines vordefinierten Ladezustandsbereichs gehalten wird.
Verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung weisen verknüpfte, nicht einschränkende Vorteile auf. Zum Beispiel ist das Fahrzeug dazu ausgelegt, einen vom Nutzer ausgewählten verzögerten reinen Elektrobetriebsmodus (EV) bereitzustellen, der Steuerung und Eingaben durch den Nutzer hinsichtlich des Fahrzeugbetriebs ermöglicht. Der Nutzer wählt möglicherweise den verzögerten EV-Modus oder den Ladungserhaltungs-(Charge Sustaining)-Modus unter Verwendung einer Nutzerschnittstelle aus. Die Steuerung ist dazu ausgelegt, den Betriebszustand des Fahrzeugs in einen Hybrid-Betriebsmodus zu ändern. Die Steuerung betreibt den Verbrennungsmotor und die Elektromaschine in einem Ladungserhaktungs-(Charge Sustaining)-Modus, so dass der Ladezustand der Batterie im Allgemeinen um einen Zielwert gehalten wird, der möglicherweise ein Fenster enthält. Der Zielwert liegt innerhalb eines Ladezustandsbereichs mit einem oberen und unteren Schwellenwert. Falls der Ladezustand beim Empfang der Nutzeranforderung über dem Bereich liegt, wird der Ladezustand verringert, bis der Ladezustand sich innerhalb des Bereichs befindet, so dass möglicherweise ein Zielwert gesetzt wird. Falls der Ladezustand beim Empfang der Nutzeranforderung unter dem Bereich liegt, wird der Ladezustand erhöht, bis der Ladezustand sich innerhalb des Bereichs befindet, so dass möglicherweise ein Zielwert gesetzt wird. Der Bereich wird möglicherweise auf Basis der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Fahrbahnsteigung justiert, so dass der obere Schwellenwert verringert wird, um Spielraum für Batterieaufladen, verursacht durch Bremsenergierückgewinnung und ähnliches, bereitzustellen.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
1 ist ein Diagramm, das zwei Betriebsmodi für ein Plug-in Elektrofahrzeug gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht;
2 ist ein Schema eines Hybrid-Fahrzeugs, das in der Lage ist, verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung umzusetzen;
3 ist ein Flussdiagramm, das einen Algorithmus zur Verwendung mit dem Fahrzeug aus 2 für einen vom Nutzer ausgewählten verzögerten EV-Betriebsmodus gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht; und
4 ist eine Auftragung, die das verschiedene Beispiele des Algorithmus aus 3, umgesetzt zur Nutzung, veranschaulicht; und
5 ist eine Auftragung, die das ein anderes Beispiel des Algorithmus aus 3, umgesetzt zur Nutzung, veranschaulicht.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Wie erforderlich, werden hierin genaue Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung offenbart; allerdings ist dies so zu verstehen, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich beispielhaft sind und möglicherweise in verschiedenen und alternativen Formen ausgeführt werden. Die Figuren sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu; einige Merkmale sind möglicherweise vergrößert oder verkleinert dargestellt, um Details besonderer Komponenten zu zeigen. Daher sind hierin offenbarte, spezifische strukturelle und funktionale Details nicht als einschränkend zu interpretieren, sondern lediglich als eine repräsentative Grundlage, um einen Fachmann von verschiedenen Anwendungen des beanspruchten Gegenstands zu unterrichten.
Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeuge (PHEV) nutzen einen Batteriesatz mit größerer Kapazität als ein normales Hybrid-Elektrofahrzeug (HEV). PHEVs weisen die Fähigkeit auf, die Batterie aus einer normalen elektrischen Steckdose oder einer Aufladestation wieder aufzuladen, die mit dem externen Stromversorgungsnetz verbunden ist, um den Kraftstoffverbrauch zu reduzieren und die Wirtschaftlichkeit des Kraftstoffverbrauchs des Fahrzeugs zu verbessern. Die PHEV-Struktur wird in den Figuren verwendet und um unten die verschiedenen Ausführungsformen zu beschreiben; allerdings wird in Betracht gezogen, dass die verschiedenen Ausführungsformen möglicherweise mit Fahrzeugen verwendet werden, die andere Fahrzeugarchitekturen aufweisen, wie sie in der Technik bekannt sind. Der PHEV-Verbrennungsmotor ist möglicherweise ein Selbstzündungs- oder ein Fremdzündungs-Verbrennungsmotor oder ein außerer Verbrennungsmotor, und die Verwendung verschiedener Kraftstoffe wird in Betracht gezogen. In einem Beispiel weist das Fahrzeug die Fähigkeit zum Verbinden mit einem externen Stromversorgungsnetz auf, wie zum Beispiel ein Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeug (PHEV).
Neben der Kraftstoffenergie aus Benzin weist ein PHEV auch eine zusätzliche Energiequelle für elektrische, in der Batterie gespeicherte Energie auf, die elektrische Energie aus dem Stromversorgungsnetz sein kann, die in der Fahrzeugbatterie während des Aufladens deponiert wurde. Das Leistungsmanagement des PHEV weist einer oder beiden Energiequellen die Antriebsleistungsabforderung des Fahrzeugs zu, um eine verbesserte Wirtschaftlichkeit des Kraftstoffverbrauchs zu erreichen und die anderen vergleichbaren HEV/PHEV-Ansteuerungs-Zielsetzungen zu erfüllen. Während konventionelle HEV möglicherweise betrieben werden, um den Batterie-Ladezustand (SOC, state of charge) um einen konstanten Pegel herum zu halten, ist es bei PHEVs möglicherweise wünschenswert, so viel wie möglich der vorab gespeicherten batterieelektrischen Energie (Stromversorgungsnetz) vor der nächsten Aufladung (wenn das Fahrzeug ”angeschlossen” wird) zu verwenden. Um die Wirtschaftlichkeit des Kraftstoffverbrauchs zu erhöhen, wird möglicherweise vorzugsweise die relativ preiswerte elektrische Energie aus dem Stromversorgungsnetz genutzt, um so viel Benzin wie möglich zu sparen.
Im Allgemeinen weist ein PHEV zwei grundlegende Betriebsmodi auf, wie in 1 zu sehen ist. In einem Ladungsverarmungs-(Charge Depleting)-(CD-)Modus 20 wird die batterieelektrische Energie 21 möglicherweise in erster Linie genutzt, um das Fahrzeug anzutreiben. Der Verbrennungsmotor unterstützt die Energieversorgung des Fahrzeugantriebs während des grundlegenden Ladungsverarmungs-(Charge Depleting)-Modus lediglich unter gewissen Fahrbedingungen oder bei exzessiven Antriebsleistungsanforderungen. Ein Charakteristikum im CD-Modus 20 ist, dass der Elektromotor mehr Energie aus der Batterie 21 verbraucht, als neu erzeugt werden kann. In einem Ladungsverarmungs-(Charge Sustaining)-(CS-)Modus 22 (oder HEV-Modus) reduziert das Fahrzeug die Nutzung des Elektromotorantriebs, um in der Lage zu sein, den Batterieladezustand 21 (SOC) auf einem konstanten oder annähernd konstanten Pegel zu halten, indem die Nutzung des Verbrennungsmotorantriebs erhöht wird, so dass der SOC-Pegel im Allgemeinen gehalten wird.
Das PHEV wird möglicherweise in einem Elektrofahrzeug-Modus (EV, electric vehicle) betrieben, in dem der Elektromotor zum Fahrzeugantrieb genutzt wird (je nach PHEV-Strategie ohne Unterstützung durch den Benzinverbrennungsmotor), wobei er die Batterie bei gewissen Fahrmustern/-zyklen bis auf ihre maximal erlaubte Entladerate entleert. Der EV-Modus ist ein Beispiel für einen CD-Betriebsmodus für ein PHEV. Unter einigen Umständen erhöht sich während eines EV-Modus möglicherweise die Batterieladung, zum Beispiel aufgrund eines Bremsenergierückgewinnungzeitraums. In einem Standard-EV-Modus wird dem Verbrennungsmotor im Allgemeinen kein Betrieb erlaubt, er muss aber möglicherweise, wie weiter unten beschrieben wird, auf Basis eines Fahrzeugsystemzustands betrieben werden oder weil vom Betreiber durch einen Eingriff oder eine Hybrid-Betrieb-Auswahl erlaubt.
Sobald sich der Batterie-SOC 21 auf einen vordefinierten ladungserhaltenden Pegel 28 verringert, schaltet das Fahrzeug für den Fahrzeugbetrieb, wie er in 1 gezeigt wird, in den CS-Modus 22, in dem der Batterie-SOC 21 in einer Nähe des ladungserhaltenden SOC-Pegels gehalten wird und das Fahrzeug in erster Linie vom Verbrennungsmotor (Kraftstoffenergie) mit Energie versorgt wird. Das Fahrzeug wird möglicherweise auch in einer beliebigen Reihenfolge im CD- und CS-Modus oder während eines Betriebszeitraums mehrfach wechselnd im CD- und CS-Modus betrieben. Ebenfalls weist der CD-Modus verschiedene Batterieentladeraten oder -abfälle auf. Zum Beispiel wird das Fahrzeug im CS-Modus möglicherweise bei einem Batterie-SOC über einem Pegel 28 betrieben, entweder auf Basis einer Nutzerauswahl, des Fahrzeugmanagements oder ähnlichem, und dann in einem CD-Modus, um zusätzliche Batterieleistung zu nutzen.
Um die PHEV-Betriebsflexibilität zu erweitern, hat der Nutzer möglicherweise die Möglichkeit, einen bevorzugten PHEV-Betriebsmodus zwischen Elektro- und Hybrid-Betrieb (EV/HEV) aktiv auszuwählen, um den Automatikmodus, in welchem die Fahrzeugsteuerung einen Betriebsmodus für das Fahrzeug auswählt, durch Eingriff außer Kraft zu setzen. Dies erlaubt es einem Nutzer, die Fahrzeugemissionen, -geräusche und ähnliches während der Tour zu steuern sowie die Quelle der vom Fahrzeug verwendeten Energie zu steuern, d. h. Benzin vs. Elektrizität. Zum Beispiel startet der Nutzer möglicherweise, indem er im Anfangsteil der Tour einen HEV-Antriebsmodus 28 anfordert (Batterieladungserhalt auf einem hohen SOC mit abgeschaltetem Aufladen). Dies spart die batterieelektrische Energie 21, so dass der Nutzer später, an einem anderen Ort, an dem der EV-Betrieb des Fahrzeugs wünschenswert ist, in einen EV-Antriebsmodus 24 schalten kann.
Wenn der Nutzer einen bevorzugten PHEV-Betriebsmodus unter Verwendung einer Schnittstelle im Fahrzeug auswählt, wie zum Beispiel mit EV-/HEV-Knöpfen, brechen die Nutzereingaben möglicherweise die normale Energiemanagementstrategie des Fahrzeugs ab. Der Nutzer/die Nutzerin hat die Freiheit, aktiv die Energienutzung in seinem/ihrem Fahrzeug zu managen. Je öfter ein Nutzer das Fahrzeug verwendet, desto besser kann er/sie die Energienutzungseigenschaft des Fahrzeugs verstehen, was zu Vertrautheit und erhöhter Optimierung führen wird, die der Nutzer mit dem Werkzeug zur Batterieenergienutzung anwenden kann. Das manuelle Energieplanungsmerkmal wird den Nutzer nicht nur in die Lage versetzen, einfach einen EV-/HEV-Antriebsmodus auszuwählen, sondern wird es dem Nutzer auch ermöglichen, aktiv die Nutzung der batterieelektrischen Energie und die Nutzung des Kraftstoffs für die Tour zu planen. Obwohl die vorliegende Offenbarung die verschiedenen Ausführungsformen für ein PHEV beschreibt, wird möglicherweise irgendein Hybrid-Elektrofahrzeug verwendet, das eine Schnittstelle aufweist, die dem Nutzer erlaubt, den Betriebsmodus des Fahrzeugs auszuwählen oder zu steuern.
Ein Beispiel eines leistungsverzweigten PHEV 50, das imstande ist, die vorliegende Offenbarung umzusetzen, wird in 2 gezeigt. Selbstverständlich kann das PHEV 50 irgendein Hybridfahrzeug sein, wie es aus der Technik bekannt ist, das eine Schnittstelle aufweist, die dem Nutzer erlaubt, den Betriebsmodus auszuwählen oder zu steuern. 2 veranschaulicht eine Antriebsstrangkonfiguration und ein Steuerungssystem eines leistungsverzweigten Hybrid-Elektrofahrzeugs 50, das ein Parallelhybrid-Elektrofahrzeug ist. In dieser Antriebsstrangkonfiguration gibt es zwei Energiequellen 52, 54, die mit dem Antriebsstrang verbunden sind. Die erste Energiequelle 52 ist eine Kombination aus Verbrennungsmotor- und Generator-Subsystemen, die einen Planetengetriebesatz verwenden, um sich miteinander zu verbinden. Die zweite Energiequelle 54 ist ein Elektroantriebssystem (Elektromotor-, Generator- und Batterie-Subsysteme). Das Batteriesubsystem ist ein Energiespeichersystem für den Generator und den Elektromotor und enthält eine Antriebsbatterie.
Während des Betriebs des Fahrzeugs 50 unter Verwendung der zweiten Energiequelle 54 zieht der Elektromotor 60 Leistung von der Batterie 66 und stellt unabhängig vom Verbrennungsmotor 56 dem Fahrzeug 50 Antrieb für Vorwärts- und Rückwärtsbewegungen bereit. Möglicherweise ist ein Wechselrichter 65 zwischen der Batterie 66 und der Elektromaschine 60 und dem Generator 58 positioniert. Der Wechselrichter 65 enthält möglicherweise auch einen einstellbarer Spannungswandler. Dieser Betriebsmodus wird „Elektroantrieb” genannt. Zusätzlich kann der Generator 58 Leistung aus der Batterie 66 ziehen und gegen eine Freilauf-Schaltkupplung an der Abtriebswelle des Verbrennungsmotors ansteuern, um das Fahrzeug vorwärts anzutreiben. Der Generator 58 kann das Fahrzeug alleine vorwärts antreiben, wenn es erforderlich ist.
Der Betrieb dieses leistungsverzweigten Antriebsstrangsystems integriert, anders als konventionelle Antriebsstrangsysteme, die beiden Energiequellen 52, 54 so, dass sie nahtlos zusammenarbeiten, um die Nutzeranforderung zu erfüllen, ohne die Grenzen des Systems (wie zum Beispiel die Batteriegrenzwerte) zu überschreiten, während die Gesamteffizienz und -leistung des Antriebsstrangsystems optimiert wird. Koordinationssteuerung der beiden Energiequellen wird benötigt.
Wie in 2 gezeigt wird, ist eine hierarchische Fahrzeugsystemsteuerung 68 (VSC, vehicle system controller) vorhanden, die die Koordinationssteuerung in diesem leistungsverzweigten Antriebsstrangsystem ausführt. Unter normalen Antriebsstrangbedingungen (keine Subsysteme/Komponenten sind fehlerhaft) interpretiert die VSC 68 die Nutzeranforderungen (z. B. PRND und Beschleunigungs- oder Bremsanforderung) und bestimmt dann die Radmomentanweisung auf Basis der Nutzeranforderung und der Grenzwerte des Antriebsstrangs. Zusätzlich bestimmt die VSC 68, wann und wie viel Drehmoment jede Energiequelle bereitstellen muss, um die Drehmomentanforderung des Nutzers zu erfüllen und den Arbeitspunkt (Drehmoment und Geschwindigkeit) des Verbrennungsmotors zu erreichen.
Die VSC 68, die eine elektronische Steuereinheit (ECU, electronic control unit) enthält, ist verbunden mit oder integriert in eine Mensch-Maschine-Schnittstelle 70 (HMI, human-machine interface) oder Nutzerschnittstelle. Die Nutzerschnittstelle 70 enthält möglicherweise eine Nutzereingabe und ein Display. Die Nutzereingabe ist möglicherweise ein Touch Screen und/oder eine Reihe von Berührungsknöpfen. Das Display ist möglicherweise ein Bildschirm und/oder Zusatzinstrumente, um Informationen für den Nutzer anzuzeigen.
Das Steuerungssystem für das Fahrzeug 50 enthält möglicherweise irgendeine Anzahl von Steuerungen und ist möglicherweise in einer einzelnen Steuerung integriert oder weist verschiedene Module auf. Einige oder alle der Steuerungen sind möglicherweise über ein Controller Area Network (CAN) oder andere Systeme verbunden.
Der Verbrennungsmotor 56 wird durch Benzin oder einen anderen Kraftstoff mit Kraftstoff versorgt, welcher in einem Kraftstofftank enthalten ist, der sich in Fluidkommunikation mit den Kraftstoffeinspritzdüsen oder einem anderen, für den Verbrennungsmotor 56 Kraftstoff liefernden System befindet. Der Kraftstofftank wird möglicherweise von einem Nutzer mit Kraftstoff versorgt.
Die Batterie 66 wird möglicherweise unter Verwendung eines Aufladeadapters 67 wieder aufgeladen oder teilweise wieder aufgeladen, der mit einer Aufladestation verbunden wird, die durch eine externe Energiequelle mit Energie versorgt wird, wie zum Beispiel das Stromversorgungsnetz, ein Solarpanel oder Ähnliches. In einer Ausführungsform umfasst der Aufladeadapter 67 fahrzeugintern einen Wechselrichter und/oder einen Transformator.
Die VSC 68 empfängt möglicherweise Signale oder Eingaben von verschiedenen Quellen, um das Fahrzeug zu steuern. Diese Eingaben enthalten einen vom Nutzer ausgewählten Fahrzeugmodus und einen Fahrzeugzustand, wie zum Beispiel den Batteriezustand, Kraftstoffpegel, Verbrennungsmotortemperatur, Öltemperatur, Reifendruck und ähnliches. Auch werden der VSC 68 möglicherweise Strecken- und Karteninformationen von einem Navigationssystem bereitgestellt, das möglicherweise in der Nutzerschnittstelle 70 eingeschlossen ist.
Ein EV-Knopf 72 oder andere Nutzereingabe der Nutzerschnittstelle 70 gewährleisten die Nutzerauswahl des PHEV-Betriebs, in dem elektrische Energie von der Batterie in einem EV-Modus genutzt wird, was zu einem vom Nutzer ausgewählten EV-Modus führt. Im vom Nutzer ausgewählten EV-Modus wird das PHEV in einem Charge Depleting(CD-)Modus betrieben, und der Verbrennungsmotor 56 wird möglicherweise ausgeschaltet. Der Verbrennungsmotor wird möglicherweise von der VSC 68 in einem Eingriff des vom Nutzer ausgewählten EV-Modus über vorbestimmte Fahrzeugleistung, -geschwindigkeit oder andere Schwellenwerte hinaus hochgefahren. Der EV-Knopf 72 ist möglicherweise in der VSC 68 und der Mensch-Maschine-Schnittstelle 70 eingeschlossen, um es dem Nutzer zu ermöglichen, manuell zwischen EV-, HEV- und Automatik-Betriebsmodi für das Fahrzeug auszuwählen. Der Knopf 72 ermöglicht es dem Nutzer, die Fahrzeugbetriebsarten unter EV-, HEV- und Automatik-(VSC 68 ausgewählt) Modi für einen Aufladezeitraum oder einen Betriebszeitraum vorab zu bestimmen und diese zu steuern.
Die VSC 68 kommuniziert möglicherweise auch mit einem Heizungs-, Lüftungs- und Klimasystem 74 (HVAC, heating, ventilation, air-conditioning) des Fahrzeugs. Das HVAC-System 74 befindet sich möglicherweise in thermischer Kommunikation mit dem Verbrennungsmotor 56, dem Motorkühlmittel, dem Motorauslass, einer Elektroheizung, die von der Batterie 66 mit Energie versorgt wird, und Ähnlichem, um Wärme im Fahrzeuginnenraum bereitzustellen oder eine Entfrostungsfunktion für das Fahrzeug bereitzustellen, wie in der Technik bekannt ist.
3 veranschaulicht eine Ausführungsform eines Algorithmus 100 zur Umsetzung eines vom Nutzer ausgewählten verzögerten EV-Modus („EV later”), erzwungener Ladungserhalt (Charge Sustaining) oder Hybrid-Betriebsmodus des Fahrzeugs, welche sich alle auf den gleichen Betriebsmodus entsprechend Algorithmus 100 beziehen. Der Algorithmus 100 gewährleistet die Nutzerauswahl eines EV-later-Modus oder erzwungenen Charge Sustaining Modus, der fungiert, um den Betrieb des Fahrzeugs im EV-Modus zu verzögern. Nach der Nutzeranforderung eines erzwungenen Charge Sustaining Modus wird das Fahrzeug im Allgemeinen in einem Hybrid-Betriebsmodus betrieben, worin beide, der Verbrennungsmotor 56 und die Elektromaschine 60, selektiv betrieben werden, wie zum Beispiel in einem Charge Sustaining Modus. Der Algorithmus 100 veranlasst das Anschalten des Verbrennungsmotors 56, so dass das Fahrzeug in einem vom Nutzer ausgewählten Hybrid-Betriebsmodus betrieben werden kann. Der Algorithmus 100 kehrt möglicherweise auf der Basis, dass der Nutzer den verzögerten EV-Modus beendet, in einen Automatikmodus oder einen EV-Betriebsmodus zurück
Der Algorithmus 100 beginnt mit 102, wo der Nutzer einen verzögerten EV-Betriebsmodus für das Fahrzeug auswählt. Für einen vom Nutzer ausgewählten verzögerten EV-Modus in einer Ausführungsform hat der Nutzer den verzögerten EV-Modus unter Verwendung des Eingangs 72 über die Nutzerschnittstelle 70 angefordert, so dass das Fahrzeug möglicherweise angewiesen wird, in einem Hybrid-Betriebsmodus betrieben zu werden. Die Steuerung 68 bestimmt möglicherweise sowohl, ob das Fahrzeug in erzwungenem Charge Sustaining Modus auf Basis der Schaltereingabe von 72 betrieben wird, als auch andere Fahrzeugzustände, wie zum Beispiel, dass der Verbrennungsmotor 56 angeschaltet ist und die Elektromaschine 60 angeschaltet oder in Betrieb ist.
Falls das Fahrzeug in 102 in einem verzögerten EV-Modus betrieben wird, fährt die Steuerung 68 damit fort, in 104 den Ladezustand (SOC) der Batterie 66 zu bestimmen. In 106 bestimmt die Steuerung 68 dann, ob der Batterie-SOC für den verzögerten EV-Modus oder für den Hybrid-Betriebsmodus zu hoch ist. Die Batterie 66 weist einen oberen Grenz-Schwellenwert für Hybrid-Betrieb auf. Diese obere Grenze wird auf einen Wert unter 100% SOC für die Batterie gesetzt. Der obere Schwellenwert ist der höchste SOC, für den der Betrieb des Fahrzeugs in einem Hybrid- oder Charge Sustaining Betriebsmodus erlaubt ist. Falls sich der Batterie-SOC zwischen dem oberen Schwellenwert und 100%-iger Aufladung befindet, wird der Betrieb des Fahrzeugs in einem EV-Modus oder Charge Depleting Modus angewiesen. Der obere Schwellenwert und die Betriebsmodi über den Schwellenwert hinaus werden umgesetzt, weil jedes Aufladen der Batterie möglicherweise wiedergewonnen wird, wie zum Beispiel aus Bremsenergierückgewinnung. Es ist anzumerken, dass es nicht erlaubt ist, dass der SOC der Batterie 66 100% überschreitet.
Falls sich der Batterie-SOC in 106 unter dem oberen Schwellenwert befindet, fährt die Steuerung 68 in 108 damit fort zu bestimmen, ob der Batterie-SOC sich unter einem unteren Schwellenwert befindet. Der untere Schwellenwert ist auf einen Wert über dem 0%-igen SOC für die Batterie gesetzt. Wenn sich der Batterie-SOC unter dem unteren Schwellenwert befindet, wird das Fahrzeug typischerweise so betrieben, dass die Batterie 66 aufgeladen wird, wodurch sie den Batterie-SOC erhöht.
Falls der Batterie-SOC sich in 108 nicht unter dem unteren Schwellenwert befindet, fährt die Steuerung 68 mit 110 fort, um einen SOC-Zielwert für das Fahrzeug zu schaffen. Der SOC-Zielwert wird auf den derzeitigen SOC-Wert für das Fahrzeug mit einem SOC zwischen dem oberen und unteren Schwellenwert gesetzt, d. h. auf den SOC bei der Auswahl des verzögerten EV-Modus durch den Nutzer. Der obere und der untere Schwellenwert schaffen die äußeren Grenzen eines vordefinierten Ladezustandsbereichs, in dem der vom Nutzer ausgewählte erzwungene Charge Sustaining Modus möglicherweise verwendet wird. In 110 wird möglicherweise auch ein Fenster für den SOC gesetzt. Der SOC wird auf den Zielwert gesetzt, und es wird ihm im Allgemeinen erlaubt, innerhalb des Fensters zu variieren. In einer Ausführungsform wird das Fenster auf sechs Prozent SOC gesetzt, so dass der SOC um drei Prozent SOC über oder unter den Zielwert gehen kann. Selbstverständlich werden in anderen Ausführungsformen möglicherweise andere Werte oder Metriken ausgewählt.
In 112 betreibt die Steuerung 68 das Fahrzeug in einem Hybrid-Modus, wie zum Beispiel in einem Charge Sustaining Betriebsmodus, als Reaktion auf den vom Nutzer ausgewählten verzögerten EV-Modus. Die Steuerung 68 schaltet den Verbrennungsmotor 56 und die Elektromaschine 60 an. Der Verbrennungsmotor 56 und/oder die Elektromaschine 60 werden so betrieben, dass der Batterie-SOC im Allgemeinen auf dem Zielwert und innerhalb des Fensters gehalten wird. Falls das Fahrzeug überschüssige Aufladeenergie aufweist, wie zum Beispiel aus Bremsenergierückgewinnung, erlaubt die Steuerung 68, dass der Batterie-SOC die Fensterobergrenze überschreitet, damit die zurückgewonnene Energie erfasst wird.
Im verzögerten Entlade-Modus oder Hybrid-Modus wird das Fahrzeug mit dem Batterie-SOC betrieben, der dazu programmiert ist, innerhalb eines definierten Prozentanteil-Fensters zu bleiben, so dass der SOC im Allgemeinen innerhalb dieses Fensters gehalten wird. Der Zielwert für den Charge Sustaining Modus hängt davon ab, wann der Modus ausgewählt worden ist, und das Fenster ist ein kalibrierbarer Wert. In einer Ausführungsform beträgt das Fenster ungefähr sechs Prozent des SOC, bei dem der Eintritt in den erzwungenen Charge Sustaining Modus erfolgte.
In 114 bestimmt die Steuerung 68, ob die obere Grenze des Fensters aufgrund von Bremsenergierückgewinnung oder Ähnlichem überschritten wurde. Falls das Fenster nicht überschritten wurde, fährt die Steuerung 68 mit 116 fort, um zu bestimmen, ob der Nutzer den verzögerten EV-Modus beendet hat, zum Beispiel unter Verwendung des Schalters 72 oder der Nutzerschnittstelle 70. Falls der Nutzer den verzögerten EV-Modus oder Hybrid-Modus nicht beendet hat, kehrt der Algorithmus 100 zu Block 112 zurück. Falls der Nutzer den verzögerten EV-Modus beendet hat, endet der Algorithmus 100 in 118.
Falls in 114 das Fenster überschritten wurde, setzt der Algorithmus 100 in 115 den SOC-Zielwert auf den derzeitigen, höheren SOC-Wert. Dies dient dazu, die extra zurückgewonnene Energie zu speichern. Der höhere SOC-Zielwert weist ein verknüpftes Prozentanteil-Fenster auf. Von 115 kehrt der Algorithmus 100 zu Block 106 zurück.
Mit Rückbezug auf 106: Falls der Batterie-SOC über dem oberen Schwellenwert liegt, so dass der Batterie-SOC zu hoch ist, um das Fahrzeug in einem verzögerten EV- oder Hybrid-Betriebsmodus zu betreiben, fährt der Algorithmus 100 mit 120 fort. In 120 setzt die Steuerung 68 einen Ziel-SOC auf den oberen Schwellenwert für Hybrid-Betrieb. In 122 betreibt die Steuerung 68 den Verbrennungsmotor 56 und die Elektromaschine 60, so dass der Batterie-SOC unter den oberen Schwellenwert fällt. Das Fahrzeug wird möglicherweise in einem Charge Depleting Modus betrieben, so dass der Batterie-SOC auf unter den oberen Schwellenwert oder auf innerhalb des vordefinierten Ladezustandsbereichs für den Charge Sustaining Modus reduziert wird. Der Batterie-SOC wird möglicherweise unter den oberen Schwellenwert durch einen Offsetwert reduziert. Der Offset basiert möglicherweise auf der Menge an voraussichtlich zurückgewonnener Energie, die das Fahrzeug aufweist, da dies in Beziehung zur Energiemenge steht, die durch Bremsenergierückgewinnung wiedergewonnen werden könnte. Dies könnte auch als Reduzieren des oberen Schwellenwerts für den Batterie-SOC um einen Menge angesehen werden, die in Beziehung zur kinetischen Energie des Fahrzeugs steht. Von Block 122 fährt der Algorithmus mit 112 zum Betrieb in einem Charge Sustaining Modus fort.
Falls der verzögerte EV-Modus oder der erzwungene Charge Sustaining Modus ausgewählt wurde, als der Batterie-SOC bei 100% SOC oder über dem oberen Schwellenwert lag, dann reduziert der Algorithmus 100 in 122 den SOC auf einen Maximalwert, d. h. auf den oberen Schwellenwert, bei dem Ladungserhalt mit den Grenzwerten voller Batterieaufladung erfüllt werden kann.
In 122 verursacht in einer Ausführungsform die vom Fahrzeug gewonnene Energie möglicherweise, dass der obere Schwellenwert justiert wird oder dass der Algorithmus einen Offset auf den oberen Schwellenwert umsetzt. Zum Beispiel gewinnt das Fahrzeug möglicherweise Energie durch Bremsenergierückgewinnung, indem die kinetische Energie des Fahrzeugs wiedergewonnen wird. Auch gewinnt das Fahrzeug möglicherweise Energie durch Bremsenergierückgewinnung, indem potentielle Energie des Fahrzeugs wiedergewonnen wird, zum Beispiel indem es eine Zeit lang bergab fährt. Die voraussichtlich zurückgewonnene Energie ist die Energiemenge, die das Fahrzeug möglicherweise aus Bremsenergierückgewinnung kinetisch und/oder potentiell wiedergewinnt, um den SOC zu erhöhen.
Falls die vom Fahrzeug wiedergewonnene Energie verursachen wird, dass der Batterie-SOC über den oberen Schwellenwert steigen wird, justiert der Algorithmus den oberen Schwellenwert, indem er die voraussichtliche SOC-Änderung subtrahiert, die aufgrund der wiedergewonnenen Fahrzeugenergie entstehen würde. Falls zum Beispiel ein sich bewegendes Fahrzeug angehalten wird, würde die kinetische Energie mit dem Bremsenergierückgewinnungssystem weitgehend in Batterieenergie umgewandelt werden. Unter Vernachlässigung von Verlusten beträgt die kinetische Energie eines Fahrzeugs 0,5·Masse·Geschwindigkeit^2. In einem Beispiel weist ein 2000 kg schweres Fahrzeug, das mit 27 m/s (ungefähr 60 mph) fährt, 1/2·2000·27·27 = 730.000 Joules = 0,18 Kilowattstunden kinetische Energie auf. Unter der Annahme, dass 10% SOC ungefähr 1 kWh entsprechen und der obere Schwellenwert 90% beträgt, wäre der gesetzte SOC 90% – 2% = 88%. Die Berechnung der Energie, die möglicherweise vom Fahrzeug wiedergewonnen wird, wird möglicherweise weiter auf Basis des Steigung, über die das Fahrzeug derzeitig fährt, modifiziert, um die Komponente potentieller Energie bereitzustellen. Zum Beispiel erhöhen Bergabfahren die potentielle Energie und Bergauffahren verringern die potentielle Energie. Diese Berechnungen zur Modifikation der Fahrzeugenergie auf Basis der Steigung sind Fachleuten bekannt.
In 122 verursacht in einer weiteren Ausführungsform die voraussichtlich zurückgewonnene Energie des Fahrzeugs möglicherweise, dass der obere Schwellenwert justiert wird oder dass der Algorithmus 100 einen Offset auf den oberen Schwellenwert umsetzt. Falls zum Beispiel die voraussichtliche Fahrzeugstrecke innerhalb einer spezifizierten Entfernung (d. h. innerhalb der nächsten 2 Meilen) ein Gefälle aufweist (d. h. bergab), berechnet der Algorithmus 100 die voraussichtlich zurückgewonnene Energie möglicherweise durch Aufrechterhalten der Fahrzeuggeschwindigkeit über diese Steigung. Der Algorithmus 100 reduziert dann entsprechend den Batterie-SOC auf unter den oberen Schwellenwert. Die voraussichtliche Steigung wird möglicherweise aus Streckeninformationen bestimmt, wie zum Beispiel einem Navigationssystem in der Nutzerschnittstelle 70, aus globalen Positionsbestimmungsinformationen, möglichen Strecken, die das Fahrzeug möglicherweise nimmt, und Ähnlichem. Die Informationen über die voraussichtliche Strecke enthalten möglicherweise sowohl eine Gesamtsteigung als auch topografische Informationen. Es wird möglicherweise gestattet, dass der Batterie-SOC-Zielwert sich um eine Menge verringert, die einen Spielraum oder einen Offset unter dem oberen Schwellenwert bereitstellt. In einem Beispiel beträgt der obere Schwellenwert 90% und das SOC-Ziel liegt derzeit bei 88%. Das Fahrzeug nähert sich einem Gefälle, das voraussichtlich 6% zum Batterie-SOC aus zurückgewonnener Energie addiert. Unter Verwendung der 6% als Offset oder Spielraum setzt der Algorithmus 100 den neuen Zielwert für den Batterie-SOC auf 84%. Falls im gleichen Beispiel der Batterie-SOC-Zielwert derzeit bei 60% liegt, wird der SOC-Zielwert nicht verändert, weil genug Spielraum oder Batterie-SOC-Differenz unter dem oberen Schwellenwert (90%) vorhanden ist, um die zurückgewonnene Energie aufzunehmen.
Mit Rückbezug auf 108: Falls der Batterie-SOC unter dem unteren Schwellenwert liegt, so dass der Batterie-SOC zu niedrig ist, um das Fahrzeug in einem verzögerten EV- oder Hybrid-Betriebsmodus zu betreiben, fährt der Algorithmus 100 mit 124 fort. In 124 setzt die Steuerung 68 einen Ziel-SOC auf den unteren Schwellenwert für Hybrid-Betrieb. In 124 betreibt die Steuerung 68 den Verbrennungsmotor und die Elektromaschine, so dass der Batterie-SOC über den unteren Schwellenwert oder auf innerhalb des vordefinierten Ladezustandsbereichs für den Charge Sustaining Modus steigt. Beim unteren Schwellenwert und in einem erzwungenen Charge Sustaining Modus muss zum Beispiel die Entlade-Leistungsgrenze unterschritten werden, um die Fahrzeugsystemsteuerung 68 zu zwingen, den Verbrennungsmotor 56 anzuweisen, die Batterie aufzuladen und im Bereich des Charge Sustaining Modus zu bleiben. Das Fahrzeug wird möglicherweise in einem Auflademodus betrieben, so dass der Batterie-SOC erhöht wird. Von Block 124 fährt der Algorithmus mit 112 zum Betrieb in einem Charge Sustaining Modus fort.
4 veranschaulicht verschiedene Umsetzungsbeispiele des Algorithmus 100, wie in 3 gezeigt wird. Der Batterie-SOC ist in 4 als ein Prozentanteil in Abhängigkeit von der Zeit aufgetragen. Der für einen Nutzer sichtbare Ladezustand der Batterie 66 kann im Bereich zwischen 0% und 100% liegen. Es ist anzumerken, dass 0% nicht notwendigerweise 0% Batterie-Ladezustand ist, sondern möglicherweise den niedrigsten Batterie-Ladezustand zwischen Charge Depleting und Charge Sustaining Betriebsmodus repräsentiert. Der obere Schwellenwert wird durch Linie 130 gezeigt, die den höchsten Pegel repräsentiert, bei dem dem Fahrzeug vom Algorithmus 100 der Betrieb in einem Charge Sustaining Modus erlaubt wird. Der untere Schwellenwert 132 repräsentiert den untersten Pegel, bei dem dem Fahrzeug vom Algorithmus 100 der Betrieb im Charge Sustaining Modus erlaubt wird. In einer Ausführungsform beträgt der obere Schwellenwert 130 90%, und der untere Schwellenwert 132 beträgt 25%. Andere Werte für die oberen und unteren Schwellenwerte oder den vordefinierten Ladezustandsbereich für den Charge Sustaining Modus werden zur Verwendung mit dem Algorithmus 100 ebenfalls in Betracht gezogen.
Ein erstes Beispiel wird durch Linie 134 gezeigt. Der Nutzer wählt einen verzögerten EV-Modus zum Zeitpunkt Null aus. Die Steuerung 68 bestimmt, dass der Batterie-SOC zwischen dem oberen und dem unteren Schwellenwert 130, 132 liegt und einen Wert von 55% hat. Der Zielwert 136 wird auf 55% gesetzt, mit einem Fenster von 6%, so dass es eine obere Fenstergrenze 138 und eine untere Fenstergrenze 140 gibt. Die Steuerung 68 betreibt den Verbrennungsmotor 56 und die Elektromaschine 60, so dass der Batterie-SOC innerhalb des Fensters bleibt und die Nutzeranforderung für einen Hybrid-Betriebsmodus erfüllt. Zu einem späteren Zeitpunkt t weist das Fahrzeug ausreichend Energie aus Bremsenergierückgewinnung auf, um den Batterie-SOC über die obere Fenstergrenze 140 anzuheben. Die Steuerung 68 gestattet es, dass die zurückgewonnene Energie erfasst wird, um die Batterie 66 aufzuladen, und lässt ein Erhöhen des Batterie-SOC über die obere Fenstergrenze 140 hinaus zu. Die Steuerung 68 setzt dann einen neuen Zielwert 142 für den Batterie-SOC zusammen mit einem neuen Fenster 144 und betreibt das Fahrzeug innerhalb des neuen Fensters 144 in einem Charge Sustaining Modus.
Ein anderes Beispiel wird durch Linie 150 gezeigt. Der Nutzer wählt einen verzögerten EV-Modus zum Zeitpunkt Null aus. Die Steuerung 68 bestimmt, dass der Batterie-SOC unter dem unteren Schwellenwert 132 liegt und einen Wert von 20% hat. Die Steuerung 68 betreibt das Fahrzeug in einem Auflademodus, so dass der Verbrennungsmotor 56 und die Elektromaschine 60 ebenso wie jedwede Bremsenergierückgewinnung und ähnliches zum Aufladen der Batterie verwendet werden, um den SOC über den unteren Schwellenwert 132 zu erhöhen. Wenn der Batterie-SOC sich über den unteren Schwellenwert 132 erhöht, setzt die Steuerung 68 einen Zielwert 152. Im gezeigten Beispiel beträgt der Zielwert 28%, mit einem Fenster von 6%, so dass es eine obere Fenstergrenze 154 und eine untere Fenstergrenze 156 gibt, die dem unteren Schwellenwert 132 entspricht. Die Steuerung 68 betreibt den Verbrennungsmotor und die Elektromaschine, so dass der Batterie-SOC innerhalb der Fenstergrenzen 154, 156 bleibt und die Nutzeranforderung für einen Hybrid-Betriebsmodus erfüllt.
Noch ein anderes Beispiel wird durch Linie 160 gezeigt. Der Nutzer wählt einen verzögerten EV-Modus zum Zeitpunkt Null aus. Die Steuerung 68 bestimmt, dass der Batterie-SOC über dem oberen Schwellenwert 130 liegt und einen Wert von 95% hat. Die Steuerung 68 betreibt das Fahrzeug in einem Charge Depleting Modus, so dass der Verbrennungsmotor und die Elektromaschine zum Entladen der Batterie verwendet werden, um den SOC unter den oberen Schwellenwert 130 zu verringern. In einer Ausführungsform wird das Fahrzeug zeitweise in einem EV-Modus betrieben, um den SOC unter den oberen Schwellenwert 130 zu reduzieren. Wenn der Batterie-SOC sich unter den oberen Schwellenwert 130 verringert, setzt die Steuerung 68 einen Zielwert 162. Im gezeigten Beispiel beträgt der Zielwert 87%, mit einem Fenster von 6%, so dass es eine untere Fenstergrenze 164 und eine obere Fenstergrenze 166 gibt, die dem oberen Schwellenwert 130 entspricht. Die Steuerung 68 betreibt den Verbrennungsmotor und die Elektromaschine, so dass der Batterie-SOC innerhalb der Fenstergrenzen 164, 166 bleibt und die Nutzeranforderung für einen Hybrid-Betriebsmodus erfüllt.
5 veranschaulicht ein Beispiel für den Algorithmus 100, in dem ein Offset oder Spielraum mit dem oberen Schwellenwert verwendet wird. Der Batterie-SOC ist in 5 als Prozentanteil in Abhängigkeit von der Zeit aufgetragen. Der obere Schwellenwert 180 und der untere Schwellenwert 182 werden gezeigt und werden auf 90% bzw. auf 25% gesetzt. Der Nutzer wählt einen verzögerten EV-Modus zum Zeitpunkt 0 aus. Die Steuerung 68 bestimmt, dass der Batterie-SOC 184 unter dem oberen Schwellenwert 180 liegt und einen Wert von 85% hat. Die Steuerung 68 bestimmt dann, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit und die Fahrbahnsteigung Energie, die möglicherweise durch Bremsenergierückgewinnung wiedergewonnen wird, von 10% bereitstellen. Da das Wiedergewinnen der voraussichtlich zurückgewonnenen Energie dazu führen würde, dass der Batterie-SOC über den oberen Schwellenwert 180 auf einen Wert von 95% steigt, setzt der Algorithmus 100 einen Spielraum oder Offset zum oberen Schwellenwert. Dies reduziert oder justiert im Wesentlichen den oberen Schwellenwert. Der reduzierte obere Schwellenwert 186 wird auf 80% gesetzt, da ein Spielraum 188 von 10% vorhanden ist. Der Zielwert 190 wird so gesetzt, dass er unter diesem reduzierten oberen Schwellenwert 186 liegt und ein Betriebsfenster 192 aufweist. Im gezeigten Beispiel beträgt das Fenster 192 6%, so dass der Zielwert 77% beträgt. Die Steuerung betreibt den Verbrennungsmotor und die Elektromaschine in einem Charge Depleting Modus bis der Batterie-SOC den Zielwert 190 erreicht und betreibt dann das Fahrzeug in einem Charge Sustaining Modus innerhalb des Fensters 192. Weil sich die kinetische Energie des Fahrzeugs ändert oder sich die voraussichtlich zurückgewonnene Energie ändert, wird möglicherweise auch der Spielraum 188 verändert.
Wenn das Fahrzeug zum Stillstand kommt oder die Geschwindigkeit reduziert, wird ein Erhöhen des Batterie-SOC gestattet, wodurch Energie zum Aufladen der Batterie erfasst wird. Im gezeigten Beispiel kommt das Fahrzeug zum Stillstand, so dass die gesamte Energie, abzüglich jedweder Verluste, aus der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Fahrbahnsteigung erfasst wird. Das Erhöhen des Batterie-SOC wird gestattet, wie durch Bereich 194 gezeigt wird, und er steigt über den reduzierten oberen Schwellenwert 186. Der Algorithmus setzt dann den Zielwert und das Fenster zurück. Im gezeigten Beispiel beträgt der Zielwert 87%, mit einem Fenster von 6%, so dass sich die obere Fenstergrenze und der obere Schwellenwert entsprechen.
Verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung weisen verknüpfte, nicht einschränkende Vorteile auf. Zum Beispiel ist das Fahrzeug dazu ausgelegt, einen vom Nutzer ausgewählten verzögerten reinen Elektrobetriebsmodus (EV) bereitzustellen, der Steuerung und Eingaben durch den Nutzer hinsichtlich des Fahrzeugbetriebs ermöglicht. Der Nutzer wählt möglicherweise den verzögerten EV-Modus oder den Charge Sustaining Modus unter Verwendung einer Nutzerschnittstelle aus. Die Steuerung ist dazu ausgelegt, den Betriebszustand des Fahrzeugs in einen Hybrid-Betriebsmodus zu ändern. Die Steuerung betreibt den Verbrennungsmotor und die Elektromaschine in einem Charge Sustaining Modus, so dass der Ladezustand der Batterie im Allgemeinen um einen Zielwert gehalten wird, der möglicherweise ein Fenster enthält. Der Zielwert liegt innerhalb eines Ladezustandsbereichs mit einem oberen und unteren Schwellenwert. Falls der Ladezustand beim Empfang der Nutzeranforderung über dem Bereich liegt, wird der Ladezustand verringert, bis der Ladezustand sich innerhalb des Bereichs befindet, so dass möglicherweise ein Zielwert gesetzt wird. Falls der Ladezustand beim Empfang der Nutzeranforderung unter dem Bereich liegt, wird der Ladezustand erhöht, bis der Ladezustand sich innerhalb des Bereichs befindet, so dass möglicherweise ein Zielwert gesetzt wird. Der Bereich wird möglicherweise auf Basis der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Fahrbahnsteigung justiert, so dass der obere Schwellenwert abgesenkt wird, um einen Spielraum für Batterieaufladen, verursacht durch Bremsenergierückgewinnung und ähnliches, bereitzustellen.
Obwohl oben Ausführungsbeispiele beschrieben werden, ist nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen der Erfindung beschreiben. Stattdessen sind die in der Beschreibung verwendeten Begriffe eher beschreibende als einschränkende Begriffe, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne damit vom Gedanken und vom Schutzbereich der Erfindung abzuweichen. Zusätzlich werden möglicherweise die Merkmale verschiedener Umsetzungsformen kombiniert, um weitere Ausführungsformen zu formen, die nicht explizit veranschaulicht oder beschrieben wurden. Wo eine oder mehrere Ausführungsformen so beschrieben worden sind, dass sie Vorteile gegenüber anderen Ausführungsformen und/oder gegenüber dem Stand der Technik hinsichtlich einer oder mehrerer Soll-Charakteristika bereitstellen bzw. diesen vorgezogen werden, wird ein Durchschnittsfachmann verstehen, dass möglicherweise Kompromisse zwischen verschiedenen Merkmalen eingegangen werden, um Soll-Systemeigenschaften zu erreichen, die möglicherweise von der spezifischen Anwendung oder Umsetzung abhängig sind. Diese Eigenschaften enthalten Folgendes, ohne darauf beschränkt zu sein: Kosten, Festigkeit, Haltbarkeit, Lebensdauerkosten, Absatzfähigkeit, Erscheinungsbild, Konfektionierung, Größe, Service-Freundlichkeit, Gewicht, Herstellbarkeit, Montagefreundlichkeit usw. Als solches liegen jedwede Ausführungsformen, die als weniger wünschenswert im Verhältnis zu anderen Ausführungsformen beschrieben werden, was eines oder mehrere Charakteristika anbelangt, nicht außerhalb des Schutzbereichs des beanspruchten Gegenstands.
Es werden im allgemeinen beschrieben:

A. Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs, das Folgendes umfasst: das selektive Betreiben, als Reaktion auf eine Nutzeranweisung, den reinen Elektrobetrieb des Fahrzeugs zu verzögern, einer Elektromaschine und eines Verbrennungsmotors, um das Fahrzeug anzutreiben, so dass ein Ladezustand einer Antriebsbatterie, die elektrisch mit der Elektromaschine verbunden ist, im Allgemeinen auf einem Zielwert gehalten wird, falls der Ladezustand sich beim Empfang der Nutzeranweisung innerhalb eines vordefinierten Ladezustandsbereichs befindet.
B. Verfahren nach A, wobei der Zielwert durch den Ladezustand beim Empfang der Nutzeranweisung definiert wird.
C. Verfahren nach A oder B, wobei der Ladezustand der Antriebsbatterie innerhalb eines vorbestimmten Prozentanteils des Zielwerts gehalten wird.
D. Verfahren nach einem von A bis C, das weiterhin das selektive Betreiben der Elektromaschine und des Verbrennungsmotors umfasst, um das Fahrzeug anzutreiben, so dass der Ladezustand sich auf einen vordefinierten Wert innerhalb des vordefinierten Bereichs erhöht, falls der Ladezustand beim Empfang der Nutzeranweisung unter dem vordefinierten Bereich liegt.
E. Verfahren nach einem von A bis D, das weiterhin das selektive Betreiben der Elektromaschine und des Verbrennungsmotors umfasst, um das Fahrzeug anzutreiben, so dass der Ladezustand sich auf einen vordefinierten Wert innerhalb des vordefinierten Bereichs verringert, falls der Ladezustand beim Empfang der Nutzeranweisung über dem vordefinierten Bereich liegt.
F. Verfahren nach einem von A bis E, wobei der vordefinierte Bereich auf Informationen über die Fahrzeuggeschwindigkeit basiert.
G. Verfahren nach einem von A bis F, wobei der vordefinierte Bereich auf Informationen über die Fahrbahnsteigung basiert.
H. Verfahren nach einem von A bis G wobei der vordefinierte Bereich auf Informationen über die voraussichtliche Fahrbahnsteigung und auf Informationen über die voraussichtliche Fahrzeuggeschwindigkeit basiert.
I. Verfahren nach einem von A bis H, das, als Reaktion darauf, dass das Fahrzeug ausreichend zurückgewonnene Energie erfasst hat, um den Ladezustand über den Zielwert zu erhöhen, weiterhin das selektive Betreiben des Verbrennungsmotors und der Elektromaschine innerhalb des vordefinierten Ladezustandsbereichs umfasst, so dass der Zielwert nach Bremsenergierückgewinnung wieder dem Ladezustand zugewiesen wird.
J. Fahrzeug, das Folgendes umfasst: einen Antriebsstrang, der einen Verbrennungsmotor, eine Elektromaschine und eine Antriebsbatterie, die elektrisch mit der Elektromaschine verbunden ist, enthält; und wenigstens eine Steuerung, die dazu ausgelegt ist, (i) den Antriebsstrang in jedem der folgenden Modi zu betreiben: in einem Charge Depleting Modus, in dem ein Ladezustand der Antriebsbatterie sich im Allgemeinen verringert, und in einem Charge Sustaining Modus, in dem ein Ladezustand der Antriebsbatterie im Allgemeinen gehalten wird, sowie (ii), als Reaktion auf eine Nutzeranforderung, den Antriebsstrang im Charge Sustaining Modus zu betreiben, falls der Ladezustand sich beim Empfang der Anforderung innerhalb eines vordefinierten Ladezustandsbereichs befindet.
K. Fahrzeug nach J, wobei die wenigstens eine Steuerung weiterhin dazu ausgelegt ist, den Antriebsstrang zu betreiben, so dass der Ladezustand sich auf einen vordefinierten Wert innerhalb des vordefinierten Bereichs erhöht, falls der Ladezustand beim Empfang der Anforderung unter dem vordefinierten Bereich liegt.
L. Fahrzeug nach J oder K, wobei die wenigstens eine Steuerung weiterhin dazu ausgelegt ist, den Antriebsstrang zu betreiben, so dass der Ladezustand sich auf einen vordefinierten Wert innerhalb des vordefinierten Bereichs verringert, falls der Ladezustand beim Empfang der Anforderung über dem vordefinierten Bereich liegt.
M. Fahrzeug nach einem von J bis L, wobei die wenigstens eine Steuerung weiterhin dazu ausgelegt ist, als Reaktion auf eine nachfolgende Nutzeranforderung, den Antriebsstrang im Charge Depleting Modus zu betreiben.
N. Fahrzeug nach einem von J bis M, wobei der vordefinierte Bereich auf Informationen über die Fahrzeuggeschwindigkeit basiert.
O. Fahrzeug nach einem von J bis N, wobei der vordefinierte Bereich auf Informationen über die Fahrbahnsteigung basiert.
P. Fahrzeug, das Folgendes umfasst: einen Verbrennungsmotor; eine Elektromaschine; eine Antriebsbatterie, die elektrisch mit der Elektromaschine verbunden ist; und wenigstens eine Steuerung, die, als Reaktion auf eine Nutzeranweisung, um den reinen Elektrobetrieb des Fahrzeugs zu verzögern, dazu ausgelegt ist, die Elektromaschine und den Verbrennungsmotor selektiv zu betreiben, um das Fahrzeug anzutreiben, so dass ein Ladezustand der Antriebsbatterie im Allgemeinen auf einem Zielwert innerhalb eines vordefinierten Ladezustandsbereichs gehalten wird.
Q. Fahrzeug nach P, wobei der Zielwert durch den Ladezustand beim Empfang der Nutzeranweisung definiert wird, falls der Zielwert sich innerhalb des vordefinierten Ladezustandsbereichs befindet.
R. Fahrzeug nach P oder Q, wobei die wenigstens eine Steuerung weiterhin dazu ausgelegt ist, die Elektromaschine und den Verbrennungsmotor selektiv zu betreiben, um das Fahrzeug anzutreiben, so dass der Ladezustand sich auf einen vordefinierten Wert innerhalb des vordefinierten Bereichs erhöht, falls der Ladezustand beim Empfang der Nutzeranweisung unter dem vordefinierten Bereich liegt.
S. Fahrzeug nach einem von P bis R, wobei die wenigstens eine Steuerung weiterhin dazu ausgelegt ist, die Elektromaschine und den Verbrennungsmotor selektiv zu betreiben, um das Fahrzeug anzutreiben, so dass der Ladezustand sich auf einen vordefinierten Wert innerhalb des vordefinierten Bereichs verringert, falls der Ladezustand beim Empfang der Nutzeranweisung über dem vordefinierten Bereich liegt.

Claims

Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs, das Folgendes umfasst: das selektive Betreiben, als Reaktion auf eine Nutzeranweisung, den reinen Elektrobetrieb des Fahrzeugs zu verzögern, einer Elektromaschine und eines Verbrennungsmotors, um das Fahrzeug anzutreiben, so dass ein Ladezustand einer Antriebsbatterie, die elektrisch mit der Elektromaschine verbunden ist, im Allgemeinen auf einem Zielwert gehalten wird, falls der Ladezustand sich beim Empfang der Nutzeranweisung innerhalb eines vordefinierten Ladezustandsbereichs befindet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Zielwert durch den Ladezustand beim Empfang der Nutzeranweisung definiert wird.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Ladezustand der Antriebsbatterie innerhalb eines vorbestimmten Prozentanteils des Zielwerts gehalten wird.
Verfahren nach Anspruch 1, das weiterhin das selektive Betreiben der Elektromaschine und des Verbrennungsmotors umfasst, um das Fahrzeug anzutreiben, so dass der Ladezustand sich auf einen vordefinierten Wert innerhalb des vordefinierten Bereichs erhöht, falls der Ladezustand beim Empfang der Nutzeranweisung unter dem vordefinierten Bereich liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, das weiterhin das selektive Betreiben der Elektromaschine und des Verbrennungsmotors umfasst, um das Fahrzeug anzutreiben, so dass der Ladezustand sich auf einen vordefinierten Wert innerhalb des vordefinierten Bereichs verringert, falls der Ladezustand beim Empfang der Nutzeranweisung über dem vordefinierten Bereich liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der vordefinierte Bereich auf Informationen über die Fahrzeuggeschwindigkeit basiert.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der vordefinierte Bereich auf Informationen über die Fahrbahnsteigung basiert.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei der vordefinierte Bereich auf Informationen über die voraussichtliche Fahrbahnsteigung und auf Informationen über die voraussichtliche Fahrzeuggeschwindigkeit basiert.
Verfahren nach Anspruch 1, das, als Reaktion darauf, dass das Fahrzeug ausreichend zurückgewonnene Energie erfasst hat, um den Ladezustand über den Zielwert zu erhöhen, weiterhin das selektive Betreiben des Verbrennungsmotors und der Elektromaschine innerhalb des vordefinierten Ladezustandsbereichs umfasst, so dass der Zielwert nach Bremsenergierückgewinnung wieder dem Ladezustand zugewiesen wird.