DE102013210047B4

DE102013210047B4 - Steuerung der Leistungsgrenze einer Hybridbatterie

Info

Publication number: DE102013210047B4
Application number: DE102013210047.7A
Authority: DE
Inventors: John T. Guerin; Kris S. Sevel
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2012-06-13
Filing date: 2013-05-29
Publication date: 2020-09-10
Anticipated expiration: 2033-05-30
Also published as: US8935025B2; CN103481790B; CN103481790A; DE102013210047A1; US20130338862A1

Abstract

Verfahren (110) zum Liefern einer elektrischen Ladung (50, 80, 82) an eine Fahrzeugantriebsbatterie (14) unter Verwendung eines Gleichrichter/Wechselrichter-Moduls (32), das einen Filterkondensator aufweist, wobei das Verfahren (110) umfasst, dass:eine Temperatur (74) der Antriebsbatterie (14) erfasst wird;eine Temperatur des Gleichrichter/Wechselrichter-Moduls (32) erfasst wird;eine beim Laden erwartete Spannungsschwingungsamplitude (62, 84, 86) der elektrischen Ladung (50, 80, 82), die auf das Schalten eines oder mehrerer Transistoren im Gleichrichter/Wechselrichter-Modul (32) zurückzuführen ist, aus der erfassten Temperatur des Gleichrichter/Wechselrichter-Moduls (32) und der erfassten Temperatur (74) der Antriebsbatterie (14) bestimmt wird, indem ein erster Kalibrierungswert aus einer ersten Nachschlagetabelle unter Verwendung der erfassten Temperatur des Gleichrichter/Wechselrichter-Moduls (32) gewählt wird und ein zweiter Kalibrierungswert aus einer zweiten Nachschlagetabelle unter Verwendung der erfassten Temperatur (74) der Antriebsbatterie (14) gewählt wird und der erste Kalibrierungswert, der zweite Kalibrierungswert und eine Nennspannungsschwingungsamplitude miteinander multipliziert werden; wobei der erste Kalibrierungswert einer temperaturabhängigen Kapazität des Filterkondensators des Gleichrichter/Wechselrichter-Moduls (32) entspricht und der zweite Kalibrierungswert einem temperaturabhängigen Innenwiderstand der Antriebsbatterie (14) entspricht;eine maximal zulässige Nennspannung (56, 88, 90) der elektrischen Ladung (50, 80, 82), die ein Spannungsmittelwert der elektrischen Ladung (50, 80, 82) ist, die vom Gleichrichter/Wechselrichter-Modul (32) an die Antriebsbatterie (14) geliefert wird, berechnet wird, indem die erwartete Spannungsschwingungsamplitude (62, 84, 86) der elektrischen Ladung (50, 80, 82) von einer maximal zulässigen Spannung V(46) der Antriebsbatterie (14) subtrahiert wird; unddie elektrische Ladung (50, 80, 82) mit der maximal zulässigen Nennspannung (56, 88, 90) an die Antriebsbatterie (14) geliefert wird.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Systeme zum Verwalten der Leistungsgrenze einer Hybridbatterie.
HINTERGRUND
Batterien können eine interne Beschädigung und/oder eine verringerte Leistung erleiden, wenn sie mit einer Rate oder Spannung über einer vordefinierten Obergrenze aufgeladen werden. In vielen Fällen können Überspannungsbedingungen gasförmige Nebenprodukte erzeugen und/oder Veränderungen bei der internen Chemie der Batterie bewirken. Zudem weisen Batterien allgemein einen Innenwiderstand auf, der umgekehrt proportional zu der Temperatur variiert. Wenn die Batterie mit einem konstanten Strom aufgeladen wird, kann der Spannungsabfall über der Batterie proportional mit dem temperaturabhängigen Widerstand variieren. Daher muss bei niedrigeren Temperaturen ein im Vergleich mit einer höheren Ladetemperatur niedrigerer Ladestrom geliefert werden, um sicherzustellen, dass der erhöhte Spannungsabfall die Obergrenze der Batterie nicht überschreitet.
Im Kontext eines Hybridfahrzeugs kann die Antriebsbatterie eines Fahrzeugs unter Verwendung eines Gleichrichter/Wechselrichter-Moduls aufgeladen werden, das unter Verwendung von Hochgeschwindigkeitsschalttransistoren arbeitet, die eine Spannungsschwingung in die elektrische Ladung einbringen können. Diese Spannungsschwingung kann unter Verwendung kapazitiver Filter gedämpft werden, jedoch geht ein erhöhter Filterbetrag zu Lasten des Einbauraums (d.h. mehr Filterung erfordert größere Kondensatoren, die in einen Fahrzeugkraftmaschinenraum möglicherweise schwierig einzubauen sind).
Die DE 196 43 012 A1 offenbart ein Verfahren zum Laden einer elektrischen Akkumulatorbatterie, bei dem die Ladespannung anhand des Ladezustands der Akkumulatorbatterie geregelt wird. Der Ladezustand wiederum wird durch Messung der Leerlaufspannung der Akkumulatorbatterie bei einem Nulldurchgang des durch die Akkumulatorbatterie fließenden Stroms bestimmt.
In der DE 22 23 304 C3 ist ein Verfahren zum Laden einer elektrischen Akkumulatorbatterie offenbart, bei dem die Akkumulatorbatterie mit einem Ladesignal, das eine periodische Änderung in Abhängigkeit von der Zeit aufweist, geladen wird und das Ansprechsignal, das aus dem Ladesignal nach Hindurchleiten durch die Akkumulatorbatterie resultiert, auf Änderungen überwacht wird.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, das Aufladen einer Fahrzeugantriebsbatterie so zu steuern, dass die Batterie möglichst rasch aufgeladen werden kann, ohne eine für die Batterie maximal zulässige Spannung zu überschreiten.
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein Verfahren zum Liefern einer elektrischen Ladung an eine Fahrzeugantriebsbatterie unter Verwendung eines Gleichrichter/Wechselrichter-Moduls umfasst das Erfassen einer Temperatur des Gleichrichter/Wechselrichter-Moduls und das Erfassen einer Temperatur der Antriebsbatterie. Aus den erfassten Temperaturen kann eine Kraftmaschinensteuerungseinheit die erwartete Amplitude einer Spannungsschwingung der elektrischen Ladung bestimmen. Die Amplitude kann verwendet werden, um eine maximal zulässige Nennspannung der elektrischen Ladung zu berechnen, indem die erwartete Amplitude der Spannungsschwingung von einer maximal zulässigen Spannung der Antriebsbatterie subtrahiert wird. Sobald die maximal zulässige Nennspannung der elektrischen Spannung bestimmt wurde, kann die Kraftmaschinensteuerungseinheit das Gleichrichter/Wechselrichter-Modul anweisen, die elektrische Ladung mit der maximal zulässigen Nennspannung an die Antriebsbatterie zu liefern.
Der Schritt des Bestimmens der erwarteten Amplitude einer Spannungsschwingung kann umfassen, dass ein erster Kalibrierungswert aus einer ersten Nachschlagetabelle unter Verwendung der erfassten Temperatur des Gleichrichter/Wechselrichter-Moduls gewählt wird, und dass ein zweiter Kalibrierungswert aus einer zweiten Nachschlagetabelle unter Verwendung der erfassten Temperatur der Antriebsbatterie gewählt wird. Der erste Kalibrierungswert kann einer temperaturabhängigen Kapazität eines Filterkondensators des Gleichrichter/Wechselrichter-Moduls entsprechen und der zweite Kalibrierungswert kann auf ähnliche Weise einem temperaturabhängigen Widerstand der Antriebsbatterie entsprechen. Bei einer Ausgestaltung können der erste Kalibrierungswert, der zweite Kalibrierungswert und die Amplitude einer Nennspannungsschwingung miteinander multipliziert werden, um eine angepasste Spannungsschwingungsamplitude zu bestimmen.
Bei einer Ausführungsform kann das Verfahren in einem Hybridfahrzeug ausgeführt sein, das eine Antriebsbatterie mit einer oberen Spannungsgrenze enthält, welche die maximal zulässige Spannung angibt, die die Antriebsbatterie aufnehmen kann, ohne eine Beschädigung zu erleiden. Auf ähnliche Weise kann das Hybridelektrofahrzeug ein Gleichrichter/Wechselrichter-Modul enthalten, das ausgestaltet ist, um die Antriebsbatterie mit einer elektrischen Ladung zu versorgen. Das Gleichrichter/Wechselrichter-Modul kann ferner einen Filterkondensator enthalten, der ausgestaltet ist, um das Ausgabesignal des Gleichrichter/Wechselrichter-Moduls zu glätten. Eine Kraftmaschinensteuerungseinheit kann mit der Antriebsbatterie und dem Gleichrichter/Wechselrichter-Modul in Verbindung stehen.
Bei einer anderen Ausgestaltung kann die Kraftmaschinensteuerungseinheit einfach ausgestaltet sein, um zu verhindern, dass das Gleichrichter/Wechselrichter-Modul eine elektrische Ladung an die Antriebsbatterie liefert, welche die maximal zulässige Nennspannung überschreitet. Auf diese Weise kann die maximal zulässige Nennspannung als eine obere Ladungsgrenze dienen, um eine Beschädigung der Antriebsbatterie zu verhindern.
Figurenliste

1 ist eine schematische Zeichnung eines Fahrzeugs, das eine Antriebsbatterie, ein Gleichrichter/Wechselrichter-Modul und eine Kraftmaschinensteuerungseinheit enthält.
2 ist eine schematische graphische Darstellung der Batteriespannung als Funktion des Batterieladezustands.
3 ist eine schematische graphische Darstellung einer elektrischen Ladung, die von einem Gleichrichter/Wechselrichter-Modul geliefert werden kann.
4 ist eine schematische graphische Darstellung der Kapazität eines Kondensators als Funktion der Temperatur.
5 ist eine schematische graphische Darstellung einer elektrischen Ladung, die von einem Gleichrichter/Wechselrichter-Modul bei zwei verschiedenen Temperaturen geliefert werden kann.
6 ist ein schematisches Flussdiagramm eines Verfahrens zum Aufladen einer Antriebsbatterie, die einer bestimmten Leistungsgrenze unterworfen ist.

GENAUE BESCHREIBUNG
Mit Bezug auf die Zeichnungen, bei denen gleiche Bezugszeichen verwendet sind, um gleiche oder identische Komponenten in den verschiedenen Ansichten zu bezeichnen, veranschaulicht 1 auf schematische Weise ein Fahrzeug 10, etwa ein Kraftfahrzeug, das einen Antriebsmotor 12 und ein Energiespeichersystem, etwa eine Antriebsbatterie 14, enthält. Obwohl der Einfachheit halber nur ein Antriebsmotor 12 gezeigt ist, können in Abhängigkeit von der Konstruktion mehrere Antriebsmotoren verwendet werden. Das Fahrzeug 10 kann als Hybridelektrofahrzeug (HEV), als Batterieelektrofahrzeug (BEV) oder als Elektrofahrzeug mit erhöhter Reichweite (EREV) ausgestaltet sein. Derartige Fahrzeuge können ein Drehmoment unter Verwendung des Antriebsmotors 12 mit Niveaus erzeugen, die geeignet sind, um das Fahrzeug in einem rein elektrischen Modus (EV-Modus) anzutreiben. Wie festzustellen ist, kann die Antriebsbatterie 14 (oder einfach die „Batterie 14“) eine oder mehrere Batteriezellen mit einer beliebigen geeigneten Konstruktion und/oder Zusammensetzung enthalten. Die Batterie 14 kann zum Entladen von elektrischer Hochspannungsenergie als Quelle für Antriebsleistung für das Fahrzeug 10 und zum Speichern von elektrischer Hochspannungsenergie, die von einer äußeren Quelle geliefert wird, in der Lage sein.
Bei einigen Konstruktionen kann eine Brennkraftmaschine 16, die in 1 gestrichelt gezeigt ist, verwendet werden, um ein Drehmoment über eine Kraftmaschinenausgabewelle 18 zu erzeugen. Das Drehmoment von der Kraftmaschinenausgabewelle 18 kann verwendet werden, um das Fahrzeug 10 entweder direkt anzutreiben, d.h. bei einer HEV-Konstruktion, oder um einen Generator 20 anzutreiben, d.h. bei einer EREV-Konstruktion. Der Generator 20 kann Elektrizität (Pfeil 22) an die Batterie 14 liefern, um die Batterie 14 wieder aufzuladen. Eine Kupplungs- und/oder Dämpfungsanordnung 24 kann verwendet werden, um die Kraftmaschine 16 selektiv mit einem Getriebe 26 zu verbinden oder sie davon zu trennen. Das Drehmoment wird schließlich vom Antriebsmotor 12 und/oder der Kraftmaschine 16 mit Hilfe eines Ausgabeelements 30 des Getriebes 26 an einen Satz von Antriebsrädern 28 übertragen.
Der Antriebsmotor 12 kann als eine mehrphasige Permanentmagnet/Wechselstrom-Induktionsmaschine ausgeführt sein, die in Abhängigkeit von der Fahrzeugkonstruktion für etwa 60 Volt bis etwa 300 Volt oder mehr klassifiziert ist. Der Antriebsmotor 12 ist über ein Gleichrichter/Wechselrichter-Modul (PIM) 32 und eine Hochspannungs-Busschiene 34 mit der Batterie 14 elektrisch verbunden. Das PIM 32 ist ausgestaltet, um Hochspannungsgleichstromleistung nach Bedarf in eine dreiphasige Wechselstromleistung und umgekehrt umzusetzen. Die Batterie kann über den Antriebsmotor 12 selektiv wieder aufgeladen werden, wenn der Antriebsmotor aktiv als Generator 20 betrieben wird, z.B. indem Energie während eines regenerativen Bremsereignisses zurückgewonnen wird.
Eine Kraftmaschinensteuerungseinheit (ECU) 36 kann in elektrischer Verbindung sowohl mit der Batterie 14 als auch dem PIM 32 als auch dem Antriebsmotor 12 stehen und kann ausgestaltet sein, um deren jeweiliges Verhalten zu überwachen und zu steuern. Die ECU 36 kann als ein oder mehrere digitale Computer oder Datenverarbeitungsvorrichtungen ausgeführt sein, die einen oder mehrere Mikrocontroller oder zentrale Verarbeitungseinheiten (CPU), einen Festwertspeicher (ROM), einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM), einen elektrisch löschbaren programmierbaren Festwertspeicher (EEPROM), einen Hochgeschwindigkeits-Taktgeber, Analog/Digital-Schaltungen (A/D-Schaltungen), Digital/Analog-Schaltungen (D/A-Schaltungen), Eingabe/Ausgabe-Schaltungen (I/O-Schaltungen) und/oder Signalaufbereitungs- und Pufferelektronik aufweisen. Die ECU 36 kann ausgestaltet sein, um eine oder mehrere Steuerungs-/Verarbeitungsroutinen automatisch auszuführen, die als Software oder Firmware ausgeführt sein können, und entweder lokal in der ECU 36 oder in einer Vorrichtung gespeichert sein können, die für die ECU 36 leicht zugänglich ist.
Während einer Regenerierung der Batterie 14 kann die ECU 36 das Verhalten des PIM 32 und des Antriebsmotors 12 steuern, um elektrische Energie mit einer vorbestimmten Rate und mit einem vorbestimmten Pegel an die Batterie 14 zu liefern. 2 veranschaulicht auf allgemeine Weise die Beziehung zwischen der Spannung (40) der Batterie 14 und dem ermittelten Ladezustand (SOC) 42 der Batterie 14. Wie in der Technik verstanden wird, ist der Ladezustand allgemein eine Zahl zwischen 0 und 1 (und kann auch als ein Prozentsatz ausgedrückt sein), die in etwa den Betrag der Antriebsleistung darstellen kann, der in der Batterie 14 mit Bezug auf ihre maximale Kapazität übrig ist. Während einer Regenerierung kann die ECU 36 die Regenerationszielspannung (V_Target) 44 derart steuern, dass die tatsächliche Spannung, die an die Batterie 14 geliefert wird, eine maximal zulässige obere Spannungsgrenze (V_Max) 46 nicht überschreitet, über welcher die Lebensdauer der Batterie 14 reduziert werden kann (d.h. die Batterie 14 eine Beschädigung erleiden kann).
Wie festzustellen ist, kann das PIM 32 mehrere Hochleistungstransistoren enthalten, die schnell zwischen „eingeschaltet“ und „ausgeschaltet“ Zuständen umschalten können, um Elektrizität zwischen Formen mit einem dreiphasigen Wechselstrom und einem Hochspannungsgleichstrom umzusetzen. In dem PIM 32 sind typischerweise Kondensatoren enthalten, um die Hochfrequenz-Schaltspitzen auszufiltern. Trotz dieser Filterung kann die an die Batterie 14 gelieferte elektrische Ladung 50 jedoch immer noch periodische Schwingungen aufweisen (d.h. eine Spannungswelligkeit), wie allgemein in 3 dargestellt ist, wobei die Spannung 52 über der Zeit 54 aufgetragen ist. Wie gezeigt kann sich die elektrische Ladung 50 auf eine Nennspannung 56 ausmitteln, obwohl die Welle (z.B. allgemein bei 58) die Nennspannung 56 während in etwa 50 % der Zeit überschreiten kann. Wenn die ECU 36 die Nennspannung 56 auf diese Weise auf die obere Spannungsgrenze (V_Max) 46 steuern würde, würde ein Teil der Welle 58 V_Max 46 überschreiten, wenn auch nur für eine kurze Dauer.
Obwohl eine erhöhte Kapazität die Amplitude der Spannungswelligkeit/Schwingungen weiter verringern kann, benötigen größere Kondensatoren mehr Einbauraum, der möglicherweise nicht verfügbar ist. Daher kann bei einer Konfiguration die maximale Nennspannung um einen Betrag 60, der größer als die Spitzenamplitude 62 der Welle bei den extremsten Betriebsbedingungen ist, unter V_Max 46 eingestellt werden. Auf diese Weise wird die Gesamtheit der Welle wahrscheinlich unter die maximal zulässige Spannung (V_Max) 46 fallen.
Obwohl das statische Einstellen der maximalen Nennspannung unter der maximal zulässigen Spannung 46 sicherstellen kann, dass V_Max 46 nicht überschritten wird, kann es außerdem die Batteriekapazität bei weniger extremen Bedingungen beeinträchtigen. Insbesondere kann, wie durch die Kurve 70 in 4 gezeigt ist, die Kapazität 72 als Funktion der Temperatur 74 ansteigen. Daher kann die elektrische Ladung 50, die von dem PIM 32 geliefert wird, bei einem Betrieb mit niedrigen Temperaturen, etwa bei einem Kaltstart, oder bei extrem kalten Umgebungsbedingungen mit einer größeren Amplitude als bei einem warmen Betrieb, bei dem die Kapazität erhöht ist, schwingen. Daher kann bei einer anderen Konfiguration, wie allgemein in 5 veranschaulicht ist, die ECU 36 ausgestaltet sein, um die maximale Nennspannung als eine ansteigende Funktion der Temperatur 74 zu variieren. Anders ausgedrückt kann die ECU 36 den Versatz zwischen der maximalen Nennspannung 56 und der oberen Spannungsgrenze 46 der Antriebsbatterie 14 dynamisch anpassen.
5 veranschaulicht allgemein eine Ausgabe 80 elektrischer Ladung eines kalten PIM 32 (d.h. eine kalte Ausgabe 80) und die Ausgabe 82 elektrischer Ladung eines warmen PIM 32 (d.h. eine warme Ausgabe 82) als Funktion der Zeit 84. Wie gezeigt, ist die Schwingungsamplitude 86 der kalten Ausgabe 80 aufgrund der verringerten Kapazität bei niedrigeren Temperaturen größer als die Schwingungsamplitude 86 der warmen Ausgabe 82. Bei der Verwendung hierin soll „warm“ typische Betriebstemperaturen des Fahrzeugs bezeichnen und 100 Grad Celsius überschreiten. Im Gegensatz dazu soll „kalt“ Temperaturen kleiner als diese typischen Betriebstemperaturen bezeichnen und kann sich der Umgebungslufttemperatur von etwa 0 - 30 Grad Celsius nähern oder gleich dieser sein.
Zusätzlich zu der Veränderung der Kapazität als Funktion der Temperatur kann sich auch der Innenwiderstand der Batterie 14 als Funktion der Temperatur verändern (d.h. eine niedrigere Temperatur kann zu einem größeren Widerstand führen und eine höhere Temperatur zu einem niedrigeren Widerstand). Daher können die Spannungsschwingungen, welche die Batterie 14 erfährt, wegen des erhöhten Widerstands der Batterie 14 weiter verstärkt werden, wenn die Temperatur abkühlt. Anders ausgedrückt gibt das PIM 32 einen relativ konstanten Strom aus, der Schwingungen aufweist, die von den kapazitiven Filtereffekten des PIM 32 abhängen. Wenn der Widerstand der Batterie 14 aufgrund von thermischen Effekten zunimmt, kann die Spannung über der Batterie 14 in Übereinstimmung mit V = IR proportional zunehmen. Daher kann die Veränderung beim Batteriewiderstand die bereits vorhandenen Schwingungen verstärken.
Bei einer Ausgestaltung kann die ECU 36 ausgestaltet sein, um die Ausgabe des PIM 32 dynamisch anzupassen, um die thermodynamischen Veränderungen bei der Kapazität und dem Batteriewiderstand zu berücksichtigen. Auf diese Weise kann der Ausgabepegel 80, 82 der elektrischen Ladung auf eine jeweilige maximale Nennspannung 88, 90 befohlen werden, die sicherstellt, dass jede Ausgabe 80, 82 vollständig unter V_Max 46 liegt, während außerdem die verfügbare Kapazität 92, 94 der Batterie 14 maximiert wird. Bei einer anderen Ausgestaltung kann die ECU 36 verhindern, dass das PIM 32 eine elektrische Ladungsausgabe bereitstellt, welche die maximale Nennspannung 88, 90 überschreitet.
6 veranschaulicht allgemein ein Verfahren 110 zum Laden einer Antriebsbatterie 14, das durch eine ECU 36 ausgeführt werden kann. Das Verfahren 110 beginnt bei Schritt 112, wobei die ECU 36 die Temperatur von sowohl der Batterie 14 als auch dem PIM 32 erfasst. Bei einer Ausgestaltung kann die ECU 36 einen Temperaturfühler oder eine andere Temperaturerfassungsvorrichtung in thermischer Verbindung mit der Batterie 14 und/oder dem PIM 32 umfassen, um die Temperatur direkt zu erfassen. Bei einer anderen Ausgestaltung kann die Temperatur aus anderen Temperaturerfassungsmitteln abgeleitet werden, die mit dem Fahrzeug 10 gekoppelt und/oder Fahrzeugkühlsystemen zugeordnet sind.
Nachdem die Temperatur der Batterie 14 und/oder des PIM 32 erfasst wurden, kann die ECU 36 bei Schritt 114 einen Schwingungskalibrierungswert aus einer Nachschlagetabelle wählen. Dieser Kalibrierungswert kann unter Verwendung der erfassten Temperaturwerte gewählt werden und kann der Amplitude der Spannungswelligkeit entsprechen, welche die Batterie 14 wahrscheinlich erfahren wird. Dieser Kalibrierungswert kann entweder als eine absolute Amplitude oder als ein Vielfaches einer Nennamplitude (d.h. einer Amplitude bei vordefinierten Betriebsbedingungen) ausgedrückt sein.
Bei einer anderen Ausgestaltung kann die ECU 36 bei Schritt 114 einen ersten Kalibrierungswert wählen, welcher der temperaturabhängigen Schwingungsamplitude entspricht, die bei der erfassten Kondensatortemperatur auf die Kondensatoren zurückzuführen ist. Auf ähnliche Weise kann sie auch einen zweiten Kalibrierungswert wählen, der der temperaturabhängigen Spannungswelligkeit entspricht, die bei der erfassten Batterietemperatur auf die Batterie 14 zurückzuführen ist. Der erste und zweite Kalibrierungswert können dann kombiniert werden, etwa indem sie miteinander multipliziert werden, um die Amplitude der Spannungswelligkeit zu bestimmen, welche die Batterie 14 wahrscheinlich erfahren wird.
Bei Schritt 116 kann die ECU 36 die maximale Nennspannung (d.h. V_MaxNom) bestimmen, die sicherstellt, dass die gelieferte schwingende Spannungswellenform die maximal zulässige Spannung der Batterie 14 (d.h. V_Max) nicht überschreitet. Bei einer Konfiguration kann die maximale Nennspannung bestimmt werden, indem die bestimmte Amplitude der Spannungswelligkeit von der maximal zulässigen Spannung subtrahiert wird.
Nach dieser Bestimmung kann die ECU 36 das PIM 32 anweisen, die Batterie 14 bei oder bis hin zu der bestimmten maximalen Nennspannung (V_MaxNom) zu laden (d.h. Schritt 118). Zum Beispiel kann die ECU 36 das PIM 32 anweisen, die Batterie 14 gemäß der folgenden Funktion mit Leistung zu versorgen, wobei OCV die Leerlaufspannung der Batterie 14 darstellt und R_Charge den temperaturabhängigen Ladewiderstand der Batterie 14 darstellt: $Ladeleistung = \frac{V_{MaxNom} * (OCV - V_{MaxNom})}{R_{Charge}}$
Obwohl die besten Arten zum Ausführen der Erfindung im Detail beschrieben wurden, werden Fachleute auf dem Gebiet, das diese Erfindung betrifft, verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen erkennen, um die Erfindung im Umfang der beigefügten Ansprüche in die Praxis umzusetzen. Es ist beabsichtigt, dass alle Gegenstände, die in der vorstehenden Beschreibung enthalten oder in den beiliegenden Zeichnungen gezeigt sind, nur als veranschaulichend und nicht als einschränkend interpretiert werden sollen.

Claims

Verfahren (110) zum Liefern einer elektrischen Ladung (50, 80, 82) an eine Fahrzeugantriebsbatterie (14) unter Verwendung eines Gleichrichter/Wechselrichter-Moduls (32), das einen Filterkondensator aufweist, wobei das Verfahren (110) umfasst, dass: eine Temperatur (74) der Antriebsbatterie (14) erfasst wird; eine Temperatur des Gleichrichter/Wechselrichter-Moduls (32) erfasst wird; eine beim Laden erwartete Spannungsschwingungsamplitude (62, 84, 86) der elektrischen Ladung (50, 80, 82), die auf das Schalten eines oder mehrerer Transistoren im Gleichrichter/Wechselrichter-Modul (32) zurückzuführen ist, aus der erfassten Temperatur des Gleichrichter/Wechselrichter-Moduls (32) und der erfassten Temperatur (74) der Antriebsbatterie (14) bestimmt wird, indem ein erster Kalibrierungswert aus einer ersten Nachschlagetabelle unter Verwendung der erfassten Temperatur des Gleichrichter/Wechselrichter-Moduls (32) gewählt wird und ein zweiter Kalibrierungswert aus einer zweiten Nachschlagetabelle unter Verwendung der erfassten Temperatur (74) der Antriebsbatterie (14) gewählt wird und der erste Kalibrierungswert, der zweite Kalibrierungswert und eine Nennspannungsschwingungsamplitude miteinander multipliziert werden; wobei der erste Kalibrierungswert einer temperaturabhängigen Kapazität des Filterkondensators des Gleichrichter/Wechselrichter-Moduls (32) entspricht und der zweite Kalibrierungswert einem temperaturabhängigen Innenwiderstand der Antriebsbatterie (14) entspricht; eine maximal zulässige Nennspannung (56, 88, 90) der elektrischen Ladung (50, 80, 82), die ein Spannungsmittelwert der elektrischen Ladung (50, 80, 82) ist, die vom Gleichrichter/Wechselrichter-Modul (32) an die Antriebsbatterie (14) geliefert wird, berechnet wird, indem die erwartete Spannungsschwingungsamplitude (62, 84, 86) der elektrischen Ladung (50, 80, 82) von einer maximal zulässigen Spannung V_Max (46) der Antriebsbatterie (14) subtrahiert wird; und die elektrische Ladung (50, 80, 82) mit der maximal zulässigen Nennspannung (56, 88, 90) an die Antriebsbatterie (14) geliefert wird.
Hybridelektrofahrzeug (10), umfassend: eine Antriebsbatterie (14) mit einer oberen Spannungsgrenze V_Max (46), welche die maximal zulässige Spannung angibt, die die Antriebsbatterie (14) aufnehmen kann, ohne eine Beschädigung zu erleiden; ein Gleichrichter/Wechselrichter-Modul (32), das ausgestaltet ist, um die Antriebsbatterie (14) mit elektrischer Ladung (50, 80, 82) zu versorgen, wobei das Gleichrichter/Wechselrichter-Modul (32) einen Filterkondensator enthält; eine Kraftmaschinensteuerungseinheit (36) in Verbindung mit der Antriebsbatterie (14) und dem Gleichrichter/Wechselrichter-Modul (32), wobei die Kraftmaschinensteuerungseinheit (36) ausgestaltet ist, um: eine Temperatur (74) der Antriebsbatterie (14) zu erfassen; eine Temperatur des Gleichrichter/Wechselrichter-Moduls (32) zu erfassen; eine beim Laden erwartete Spannungsschwingungsamplitude (62, 84, 86) der elektrischen Ladung (50, 80, 82), die auf das Schalten eines oder mehrerer Transistoren im Gleichrichter/Wechselrichter-Modul (32) zurückzuführen ist, aus der erfassten Temperatur des Gleichrichter/Wechselrichter-Moduls (32) und der erfassten Temperatur (74) der Antriebsbatterie (14) zu bestimmen, indem sie einen ersten Kalibrierungswert aus einer ersten Nachschlagetabelle unter Verwendung der erfassten Temperatur des Gleichrichter/Wechselrichter-Moduls (32) wählt, einen zweiten Kalibrierungswert aus einer zweiten Nachschlagetabelle unter Verwendung der erfassten Temperatur (74) der Antriebsbatterie (14) wählt und den ersten Kalibrierungswert mit dem zweiten Kalibrierungswert multipliziert, wobei der erste Kalibrierungswert einer temperaturabhängigen Kapazität des Filterkondensators des Gleichrichter/Wechselrichter-Moduls (32) entspricht und der zweite Kalibrierungswert einem temperaturabhängigen Innenwiderstand der Antriebsbatterie (14) entspricht; eine maximal zulässige Nennspannung (56, 88, 90) der elektrischen Ladung (50, 80, 82) zu berechnen, indem die erwartete Spannungsschwingungsamplitude (62, 84, 86) der elektrischen Ladung (50, 80, 82) von der oberen Spannungsgrenze V_Max (46) der Antriebsbatterie (14) subtrahiert wird, wobei die maximal zulässige Nennspannung (56, 88, 90) ein Spannungsmittelwert der elektrischen Ladung (50, 80, 82) ist, die von dem Gleichrichter/Wechselrichter-Modul (32) an die Antriebsbatterie (14) geliefert wird; und zu verhindern, dass das Gleichrichter/Wechselrichter-Modul (32) eine elektrische Ladung (50, 80, 82) an die Antriebsbatterie (14) liefert, welche die maximale zulässige Nennspannung (56, 88, 90) überschreitet.
Verfahren zum Begrenzen der maximalen elektrischen Spannung, die von einem Gleichrichter/Wechselrichter-Modul (32) an eine Fahrzeugantriebsbatterie (14) geliefert wird, wobei das Verfahren umfasst, dass: eine Temperatur (74) der Antriebsbatterie (14) erfasst wird; eine Temperatur des Gleichrichter/Wechselrichter-Moduls (32) erfasst wird; eine beim Laden erwartete Schwingungsamplitude (62, 84, 86) der elektrischen Spannung (50, 80, 82) aus der erfassten Temperatur des Gleichrichter/Wechselrichter-Moduls (32) und der erfassten Temperatur (74) der Antriebsbatterie (14) bestimmt wird; eine maximal zulässige Nennspannung (56, 88, 90) berechnet wird, indem die erwartete Spannungsschwingungsamplitude (62, 84, 86) der elektrischen Ladung (50, 80, 82) von einer oberen Spannungsgrenze V_Max (46) der Antriebsbatterie (14) subtrahiert wird, wobei die obere Spannungsgrenze V_Max (46) die maximal zulässige Spannung angibt, welche die Antriebsbatterie (14) aufnehmen kann, ohne eine Beschädigung zu erleiden; und verhindert wird, dass das Gleichrichter/Wechselrichter-Modul (32) eine elektrische Spannung an die Antriebsbatterie (14) liefert, welche die maximal zulässige Nennspannung (56, 88, 90) überschreitet.