DE102013227215B4 - Hybridfahrzeug mit Bremsfunktion - Google Patents

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Abstract

Hybridfahrzeug mit einer Bremsfunktion, aufweisend:einen Hybrid-Starter- und Generator (HSG) (150) zum Starten eines Verbrennungsmotors (160) oder Erzeugen von Elektrizität durch den Verbrennungsmotor (160);eine Kupplung (170), die auf einer Strecke zum Übertragen von Drehmoment des Verbrennungsmotors (160) zu einem Rad (100) angeordnet ist, wobei die Kupplung (170) wahlweise das Drehmoment überträgt;einen Motor (120), der an einer Rückseite der Kupplung (170) auf der Strecke angeordnet ist, wobei der Motor (120) ein Drehmoment hinzufügt oder Elektrizität erzeugt;einen Wechselrichter (130), der mit dem HSG (150) und dem Motor (120) verbunden ist;eine Batterie (140), die elektrisch mit dem Wechselrichter (130) verbunden ist, wobei die Batterie (140) elektrische Energie speichert oder ausgibt;eine Steuerung (180), die die Kupplung (170) löst, den Motor (120) steuert/regelt, um die Elektrizität durch das von dem Rad (100) zu dem Motor (120) übertragene Drehmoment zu erzeugen, und den HSG (150) steuert/regelt, um die von dem Motor (120) erzeugte Elektrizität zu verbrauchen, wenn eine Bremsanforderungsbedingung erfüllt ist, wobei von dem Motor (120) zu dem Wechselrichter (130) zugeführte Leistung durch eine Motoreffizienz, ein Motorbremsmoment und eine Motordrehzahl berechnet wird, wobei eine mechanische Bremsleistung des Verbrennungsmotors (160) durch eine HSG-Effizienz und einer zu dem HSG (150) zugeführten Leistung berechnet wird, wobei eine Solldrehzahl des Verbrennungsmotors (160) durch eine vorgegebene Kennfeldtabelle gemäß der mechanischen Bremsleistung berechnet oder ausgewählt wird.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Hybridfahrzeug mit einer Bremsfunktion, das durch die Wirkung eines Motors und einer Brennkraftmaschine läuft und die Bremsfunktion durch den Motor und die Brennkraftmaschine durchführt. Somit wird ein regeneratives Bremsen sicher durchgeführt, wenn die Drehmomentanforderung weniger als 0 beträgt.
  • HINTERGRUND
  • Die DE 103 93 594 T5 beschreibt ein Antriebssystem für Zweimotor-Hybridfahrzeuge, mit einem internen Verbrennungsmotor, einer Kupplung, einem Stufengetriebe, einer Antriebswelle, einem Bremssystem und Antriebsrädern, wobei das Antriebssystem weiter umfasst: einen Hauptmotor, eine mit einer Ausgangswelle des Stufengetriebes verbundene Läuferwelle des Hauptmotors, und einen Hilfsmotor, wobei eine Läuferwelle des Hilfsmotors mit einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors mittels eines Antriebsmechanismus verbundenen ist, wobei der Hauptmotor und der Hilfsmotor mit einer Antriebsbatterie elektrisch verbunden sind, und mit einer Gesamtfahrzeugsteuerung, die das Antriebssystem steuert.
  • Im Allgemeinen weisen Hybridfahrzeuge eine Kupplung, einen Motor und ein Getriebe, die auf einem Kraftübertragungsweg angeordnet sind, der von einer Brennkraftmaschine zu einem Rad gebildet ist; und einen Hybrid-Starter- und Generator (HSG) auf, der an dem Verbrennungsmotor angeordnet ist, um den Verbrennungsmotor zu starten oder eine Drehzahl des Verbrennungsmotors zu steuern/regeln.
  • Die Kupplung führt eine Motorbremsfunktion durch, so dass ein Drehmoment von dem Rad zu dem Verbrennungsmotor durch das Getriebe, den Motor und die Kupplung übertragen wird, wobei ein Teil des Drehmomentes Elektrizität durch den Motor erzeugt. Eine exakte Bremskraft kann nicht realisiert werden, weil das Drehmoment durch das Getriebe übertragen wird.
  • Ferner, weil der Motor ein Laden und Entladen durchführt, ändert sich ein regeneratives Bremsmoment in Abhängigkeit von einem Ladezustand (state of charge - SOC) einer Batterie, die den Motor und den HSG betreibt, wodurch es schwieriger wird, eine sichere Bremskraft zu realisieren.
  • Die oben in diesem Hintergrundabschnitt offenbarten Informationen dienen nur der Verbesserung des Verständnisses des Hintergrunds der Offenbarung und sie können demzufolge Informationen enthalten, die nicht den Stand der Technik bilden, der einem Durchschnittsfachmann in diesem Land bereits bekannt ist.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Die vorliegende Erfindung stellt ein Hybridfahrzeug mit den Markmalen des Anspruchs 1 zur Verfügung.
  • Die vorliegende Offenbarung stellt ein Hybridfahrzeug mit einer Bremsfunktion bereit, das in der Lage ist, ein regeneratives Bremsen durch einen Motor durchzuführen und gleichzeitig einen Verbrennungsmotor zu drehen, wodurch das regenerative Bremsen sicher durchgeführt wird.
  • Ein Hybridfahrzeug mit einer Bremsfunktion gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung kann einen Hybrid-Starter- und Generator (HSG) zum Starten eines Verbrennungsmotors oder Erzeugen von Elektrizität durch den Verbrennungsmotor umfassen. Eine Kupplung ist auf einer Strecke zum Übertragen eines Drehmoments des Verbrennungsmotors an ein Rad angeordnet, wobei die Kupplung das Drehmoment wahlweise überträgt. Ein Motor ist an einer Rückseite der Kupplung auf der Strecke angeordnet, wobei der Motor ein Drehmoment hinzufügt oder Elektrizität erzeugt. Ein Wechselrichter/Inverter ist elektrisch mit dem HSG und dem Motor verbunden. Eine Batterie ist elektrisch mit dem Wechselrichter verbunden, wobei die Batterie elektrische Energie speichert oder ausgibt. Eine Steuerung löst die Kupplung, steuert/regelt den Motor, um die Elektrizität durch das Drehmoment zu erzeugen, das von dem Rad zu dem Motor übertragen wird, und steuert den HSG, um die Elektrizität zu verbrauchen, die von dem Motor erzeugt wird, wenn eine Bremsanforderungsbedingung erfüllt wird. Die von dem Motor zu dem Wechselrichter zugeführte Leistung wird durch eine Motoreffizienz, ein Motorbremsmoment und eine Motordrehzahl berechnet.
  • Eine mechanische Bremsleistung des Verbrennungsmotors wird durch eine HSG-Effizienz und der zu dem HSG zugeführten Leistung berechnet.
  • Eine Solldrehzahl des Verbrennungsmotors wird durch eine vorgegebene Kennfeldtabelle gemäß der mechanischen Bremsleistung berechnet oder ausgewählt.
  • Die Steuerung kann eine Bremsmomentanforderung in Abhängigkeit von der Bremsanforderungsbedingung berechnen und den Motor steuern/regeln, um die Elektrizität gemäß der Bremsmomentanforderung zu erzeugen, und die von dem Motor erzeugte Elektrizität betreibt den HSG durch den Wechselrichter.
  • Der von dem Motor erzeugte elektrische Strom wird gegebenenfalls nicht in die Batterie geladen und wird von dem HSG durch den Wechselrichter verbraucht.
  • Die Steuerung kann ein Einspritzventil des Verbrennungsmotors abschalten, wenn die Bremsanforderungsbedingung erfüllt ist.
  • Die Bremsanforderungsbedingung kann durch einen Ladezustand der Batterie und eine Bremsmomentanforderung bestimmt werden.
  • Die Bremsanforderungsbedingung kann eine Bremsbedingung des Verbrennungsmotors umfassen, in der ein Brems- und ein Gaspedal nicht betätigt werden.
  • Die Bremsanforderungsbedingung kann eine Bremsbetriebsbedingung umfassen.
  • In einem Hybridfahrzeug mit der Bremsfunktion gemäß der vorliegenden Offenbarung, wenn eine Drehmomentanforderung weniger als 0 beträgt, und eine Zustand zum Laden einer Batterie größer als ein vorgegebener Wert ist, erzeugt ein Motor elektrische Energie durch den Motor, um eine Bremsfunktion des Verbrennungsmotors durchzuführen. Die von dem Motor erzeugte elektrische Energie wird nicht in die Batterie durch einen Wechselrichter geladen, stattdessen wird sie durch einen Hybrid-Starter- und Generator (HSG) verbraucht, der mit dem Verbrennungsmotor verbunden ist, und demzufolge, obwohl der Zustand zum Laden der Batterie höher als ein vorgegebener Wert ist, wird die Bremsfunktion des Verbrennungsmotors durch den Motor sicher durchgeführt.
  • Figurenliste
    • 1 zeigt ein schematisches Diagramm eines Hybridfahrzeugs mit einer Bremsfunktion gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung.
    • 2 zeigt einen Graphen, der Fahrdaten eines Hybridfahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung darstellt.
    • 3 zeigt eine Abbildung, die Regelfaktoren eines Hybridfahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung darstellt.
    • 4 zeigt ein Flussdiagramm, das ein Steuerverfahren eines Hybridfahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung darstellt.
    • 5 zeigt einen Graphen, der eine Bremskraft in Abhängigkeit von einer Drehzahl eines Verbrennungsmotors eines Hybridfahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung darstellt.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNSGFORMEN
  • Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben.
  • 1 zeigt ein schematisches Diagramm eines Hybridfahrzeugs mit einer Bremsfunktion gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung. Unter Bezugnahme auf 1 umfasst ein Hybridfahrzeug ein Rad 100, ein Getriebe 110, einen Antriebsmotor 120, eine Kupplung 170, einen Verbrennungsmotor 160, einen Hybrid-Starter- und Generator (HSG) 150, einen Wechselrichter 130, eine Batterie 140 und eine Steuerung 180.
  • Ein Kraftübertragungsweg oder eine Kraftübertragungsstrecke ist von dem Verbrennungsmotor 160 zu dem Rad 100 gebildet und die Kupplung 170, der Motor 120 und das Getriebe 110 sind auf dem Kraftübertragungsweg der Reihe nach angeordnet.
  • Das von dem Verbrennungsmotor 160 ausgegebene Drehmoment wird durch die Kupplung 170, den Motor 120 und das Getriebe 110 geführt, um an das Rad 100 übertragen zu werden. Die Kupplung 170 wird in Abhängigkeit von einem Fahrzustand eingerückt oder gelöst, um ein Drehmoment des Verbrennungsmotors 160 an den Motor 120 zu übertragen oder nicht zu übertragen.
  • Der Motor 120 empfängt elektrische Energie von der Batterie 140 durch den Wechselrichter 130, um das Drehmoment des Verbrennungsmotors 160 zu erhöhen oder um das von dem Rad 100 oder dem Verbrennungsmotor 160 übertragene Drehmoment in elektrische Energie umzuwandeln, und die umgewandelte elektrische Energie lädt die Batterie 140.
  • Der HSG 150 verwendet die von der Batterie 140 durch den Wechselrichter 130 zugeführte elektrische Energie, um den Verbrennungsmotor 160 zu starten, um eine Drehzahl des Verbrennungsmotors zu steuern oder um die elektrische Energie durch ein Rotationsdrehmoment des Verbrennungsmotors 160 zu erzeugen. Und die elektrische Energie, die durch den HSG 150 erzeugt wird, lädt die Batterie 140 durch den Wechselrichter 130.
  • Die Steuerung 180 erfasst eine Ladezustand (state of charge - SOC) der Batterie 140, steuert/regelt den Wechselrichter 130 in Abhängigkeit von einem Fahrzustand und Anforderungsdaten, steuert/regelt den HSG 150, den Verbrennungsmotor 160, die Kupplung 170, den Motor 120, das Getriebe 110 und einen Injektor zum Einspritzen von Kraftstoff des Verbrennungsmotors 160.
  • In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung erfasst die Steuerung 180 eine Lademenge der Batterie 140 und eine Drehmomentanforderungsmenge, wenn der SOC der Batterie 140 höher als ein vorgegebener Wert ist, wobei die Drehmomentanforderungsmenge ein negativer Wert (eine Bremsbedingung) ist, wenn es bestimmt wird, dass eine Bremsanforderungsbedingung erfüllt ist. Ferner, wird das Einspritzventil des Verbrennungsmotors 160 abgeschaltet, die Kupplung 170 wird gelöst, elektrische Energie wird von dem Motor 120 in Abhängigkeit von der Drehmomentanforderungsmenge erzeugt und die von dem Motor 120 erzeugte elektrische Energie betreibt den HSG 150 durch den Wechselrichter 130, um den Verbrennungsmotor 160 zu drehen, wenn es bestimmt wird, dass eine Bremsanforderungsbedingung erfüllt ist.
  • Hierbei umfasst die Bremsanforderungsbedingung eine eine Bremsfunktion des Verbrennungsmotors anfordernde Bedingung, wenn ein Gaspedal und ein Bremspedal nicht betätigt werden, oder einen Fahrzustand, in dem eine Bremse betätigt wird.
  • Wenn die Drehmomentanforderung weniger als 0 beträgt, wobei ein Fahrer das Gaspedal und das Bremspedal nicht betätigt oder ein Bremspedal betätigt, während der Fahrer ein Fahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung fährt, wird die elektrische Energie durch den Motor 120 erzeugt, um eine Bremsfunktion des Verbrennungsmotors durch den Motor 120 durchzuführen. Die elektrische Energie, die von dem Motor 120 erzeugt wird, wird nicht in der Batterie 140 durch den Wechselrichter 130 geladen und wird durch den HSG 150 verbraucht und demzufolge, obwohl der SOC der Batterie 140 höher als ein vorgegebener Pegel ist, wird die Bremsfunktion des Verbrennungsmotors durch den Motor 120 sicher durchgeführt.
  • 2 zeigt einen Graphen, der Fahrdaten eines Hybridfahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung darstellt. Unter Bezugnahme auf 2 bezeichnet eine horizontale Achse die Zeit und eine vertikale Achse bezeichnet einen Neigungswinkel, ein Bremsmoment beziehungsweise eine Drehzahl des Verbrennungsmotors.
  • Der Neigungswinkel weist einen vorgegebenen negativen Wert gemäß der Zeit auf, eine negative Drehmomentanforderung wird angefordert, um so eine vorgegebene Bremsfunktion des Verbrennungsmotors und ein Bremsmoment des Verbrennungsmotors nach Bedarf gemäß der Drehmomentanforderung durchzuführen.
  • Ferner wird die Drehzahl des Verbrennungsmotors 160 gemäß dem Bremsmoment des Verbrennungsmotors erhöht. Hierbei weist das Einspritzventil des Verbrennungsmotors einen abgeschalteten Zustand auf.
  • 3 zeigt Regelfaktoren eines Hybridfahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung. Unter Bezugnahme auf 3 werden eine Sollgeschwindigkeit und eine tatsächliche Geschwindigkeit eines Fahrzeugs eingegeben, ein Drehzahlregler steuert/regelt eine Drehzahl des Verbrennungsmotors 160 in Abhängigkeit von der Differenz derselben, eine Drehmomentanforderung wird gemäß der Differenz ausgegeben und die Logik wird in Abhängigkeit von der Drehmomentanforderung und dem SOC durchgeführt. Demzufolge wird die Kupplung 170 betätigt oder gelöst, das Einspritzventil wird gesteuert, der HSG 150 wird betrieben und ein Drehmoment des Motors 120 wird gesteuert/geregelt.
  • 4 zeigt ein Flussdiagramm, das ein Steuerverfahren eines Hybridfahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung darstellt. Unter Bezugnahme auf 4 beginnt eine Steuerung/Regelung in Schritt S400 und es wird in Schritt S410 bestimmt, ob ein SOC der Batterie 140 höher als ein vorgegebener Schwellenwert ist und eine Drehmomentanforderung weniger als 0 beträgt.
  • Wenn der SOC der Batterie höher als der Schwellenwert ist, bedeutet dies, dass die Batterie 140 ausreichend geladen ist, und wenn die Drehmomentanforderung weniger als 0 beträgt, bedeutet dies, dass eine Bremse gedrückt wird oder eine Bremsfunktion des Verbrennungsmotors durchgeführt wird.
  • Sobald Schritt S410 erfüllt ist, wird Schritt S420 durchgeführt, und falls er nicht erfüllt wird, wird eine weitere Steuerung/Regelung wie eine Beschleunigungssteuerung (nicht dargestellt) durchgeführt. Die weitere Steuerung stellt eine Art dar, die bestens bekannt ist, und die ausführliche Beschreibung wird weggelassen.
  • Das Einspritzventil des Verbrennungsmotors 160 wird abgeschaltet, die Kupplung 170 wird in S420 gelöst und ein Drehmoment des Motors 120 wird gemäß der Drehmomentanforderung gesteuert/geregelt.
  • Die durch den Motor 120 erzeugte elektrische Leistung wird durch eine Motoreffizienz, ein Motordrehmoment (eine Drehmomentanforderung) und eine Motordrehzahl berechnet.
  • Eine mechanische Bremsleistung, die in den Verbrennungsmotor 160 eingegeben wird, wird durch eine Effizienz des HSG 150 und die von dem Motor 120 zu dem HSG 150 durch den Wechselrichter 130 zugeführte elektrische Leistung berechnet.
  • Eine Solldrehzahl des Verbrennungsmotors 160 wird durch eine Bremsleistungs-Kennfeldtabelle für den Verbrennungsmotor 160 in Schritt S460 ausgewählt oder berechnet und der Prozess wird im S470 beendet.
  • 5 zeigt einen Graphen, der eine Bremskraft in Abhängigkeit von einer Drehzahl eines Verbrennungsmotors eines Hybridfahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung darstellt. Unter Bezugnahme auf 5 bezeichnet eine horizontale Achse eine Drehzahl des Verbrennungsmotors 160 in einem Zustand, in dem ein Einspritzventil abgeschaltet ist, und eine vertikale Achse bezeichnet ein konsumierendes Drehmoment (Leistung) gemäß der Drehzahl des Verbrennungsmotors 160. Wie dargestellt wird, da die Drehzahl des Verbrennungsmotors 160 erhöht wird, werden ein Reibmoment des Verbrennungsmotors 160 und eine Bremsleistung geändert. Demzufolge wird die Bremsleistung des Verbrennungsmotors 160 in Abhängigkeit von einer Drehmomentanforderung ausgewählt und elektrische Energie wird von dem Motor 120 gemäß der Bremsleistung erzeugt, so dass eine Bremsfunktion ohne ein Laden der Batterie effizient durchgeführt wird.

Claims (7)

  1. Hybridfahrzeug mit einer Bremsfunktion, aufweisend: einen Hybrid-Starter- und Generator (HSG) (150) zum Starten eines Verbrennungsmotors (160) oder Erzeugen von Elektrizität durch den Verbrennungsmotor (160); eine Kupplung (170), die auf einer Strecke zum Übertragen von Drehmoment des Verbrennungsmotors (160) zu einem Rad (100) angeordnet ist, wobei die Kupplung (170) wahlweise das Drehmoment überträgt; einen Motor (120), der an einer Rückseite der Kupplung (170) auf der Strecke angeordnet ist, wobei der Motor (120) ein Drehmoment hinzufügt oder Elektrizität erzeugt; einen Wechselrichter (130), der mit dem HSG (150) und dem Motor (120) verbunden ist; eine Batterie (140), die elektrisch mit dem Wechselrichter (130) verbunden ist, wobei die Batterie (140) elektrische Energie speichert oder ausgibt; eine Steuerung (180), die die Kupplung (170) löst, den Motor (120) steuert/regelt, um die Elektrizität durch das von dem Rad (100) zu dem Motor (120) übertragene Drehmoment zu erzeugen, und den HSG (150) steuert/regelt, um die von dem Motor (120) erzeugte Elektrizität zu verbrauchen, wenn eine Bremsanforderungsbedingung erfüllt ist, wobei von dem Motor (120) zu dem Wechselrichter (130) zugeführte Leistung durch eine Motoreffizienz, ein Motorbremsmoment und eine Motordrehzahl berechnet wird, wobei eine mechanische Bremsleistung des Verbrennungsmotors (160) durch eine HSG-Effizienz und einer zu dem HSG (150) zugeführten Leistung berechnet wird, wobei eine Solldrehzahl des Verbrennungsmotors (160) durch eine vorgegebene Kennfeldtabelle gemäß der mechanischen Bremsleistung berechnet oder ausgewählt wird.
  2. Hybridfahrzeug mit einer Bremsfunktion nach Anspruch 1, wobei die Steuerung (180) eine Bremsmomentanforderung in Abhängigkeit von der Bremsanforderungsbedingung berechnet und den Motor (120) steuert/regelt, um die Elektrizität gemäß der Bremsmomentanforderung zu erzeugen, und die von dem Motor (120) erzeugte Elektrizität den HSG (150) durch den Wechselrichter (130) betreibt.
  3. Hybridfahrzeug mit einer Bremsfunktion nach Anspruch 1, wobei die von dem Motor (120) erzeugte Elektrizität nicht in der Batterie (140) geladen wird und von dem HSG (150) durch den Wechselrichter (130) verbraucht wird.
  4. Hybridfahrzeug mit einer Bremsfunktion nach Anspruch 1, wobei die Steuerung (180) ein Einspritzventil des Verbrennungsmotors (160) abschaltet, wenn die Bremsanforderungsbedingung erfüllt ist.
  5. Hybridfahrzeug mit einer Bremsfunktion nach Anspruch 1, wobei die Bremsanforderungsbedingung durch einen Ladezustand der Batterie (140) und eine Bremsmomentanforderung bestimmt wird.
  6. Hybridfahrzeug mit einer Bremsfunktion nach Anspruch 1, wobei die Bremsanforderungsbedingung eine Bremsbedingung des Verbrennungsmotors (160) umfasst, in der ein Brems- und ein Gaspedal nicht betätigt werden.
  7. Hybridfahrzeug mit einer Bremsfunktion nach Anspruch 1, wobei die Bremsanforderungsbedingung eine Bremsbetriebsbedingung umfasst.
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