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Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Hybridfahrzeug, das einen Antriebsstrang mit einer Kraftmaschine, einem Motor-Generator und einem Abgassystem aufweist, wobei das Abgassystem eine Abwärmerückgewinnungsvorrichtung besitzt.
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Hybridfahrzeuge, die einen elektrischen Motor-Generator besitzen, sind oftmals so konfiguriert, eine regenerative Bremsung zu implementieren, um das Fahrzeug durch Betrieb des Motor-Generators als einen Generator zu verlangsamen. Der Motor-Generator wandelt Rotationsdrehmoment der Fahrzeugachse in elektrische Energie um, die in einer Energiespeichervorrichtung gespeichert wird, wie einer Batterie. Die Verfügbarkeit der regenerativen Bremsung ist variabel, da sie von der Ladeleistungsgrenze der Energiespeichervorrichtung abhängt. Wenn beispielsweise die Ladeleistungsgrenze der Energiespeichervorrichtung kleiner als die erforderliche Bremsleistung ist, ist dann die regenerative Bremsung nicht in der Lage, die gesamte gewünschte Bremsleistung bereitzustellen, und es ist erforderlich, dass die Reibungsbremsen des Fahrzeugs zumindest einige Energie absorbieren. Wenn während eines Bremsereignisses die Energiespeichervorrichtung einen vorbestimmten maximalen Ladezustand erreicht, wird die regenerative Bremsung beendet, und das System muss das Niveau an Reibungsbremsung erhöhen, um die Bremsanforderung zu erfüllen. Obwohl diese Systeme zum Erfüllen des Niveaus an Bremsanforderung geeignet sind, können sie ein ungleichmäßiges Gefühl zur Folge haben, wenn ein derartiger Übergang von einer regenerativen Bremsung zu einer vollen Reibungsbremsung stattfindet. Zusätzlich muss, da die Verfügbarkeit der zweiten Form der Bremsung (d.h. der regenerativen Bremsung) variabel ist, das Reibungsbremssystem in der Lage sein, einen wesentlichen Betrag an Last zu tragen, der zu den Kosten des Systems beiträgt. Beispielsweise ist oftmals eine zusätzliche hydraulische Pumpe an derartigen Bremssystemen erforderlich, um die Bremskapazität zu erhöhen.
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Einige Fahrzeuge besitzen ein dediziertes Abgasventil in dem Abgassystem, das bewegt werden kann, um eine Abgasströmung zu beschränken, was der Kraftmaschine Drehmoment hinzufügt, um die Kraftmaschine zu verlangsamen, wobei eine zusätzliche Quelle für Bremsleistung bereitgestellt wird. Das dedizierte Abgasventil wird nur für diesen Zweck an derartigen Fahrzeugen verwendet, was Kosten zu dem Fahrzeug beiträgt.
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DE 10 2010 055 915 A1 offenbart ein Verfahren zur Verteilung eines Abgasstroms einer Brennkraftmaschine mit einer Abgasanlage, einer nachgeordneten Abgasnachbehandlungsvorrichtung und einer Wärmerückgewinnungsvorrichtung in einem Fahrzeug. Während des Betriebs der Brennkraftmaschine wird eine die Abgasnachbehandlungsvorrichtung und die Wärmerückgewinnungsvorrichtung umgehende Bypassleitung mittels einer Dosier-/Verzvweigeinrichtung mit zumindest einem Teil des Abgases beaufschlagt und abhängig vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine werden die Abgase durch eine Verringerung der Durchflussmenge der Dosier-Nerzweigeinrichtung in Richtung der Brennkraftmaschine aufgestaut.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Hybridfahrzeug zu schaffen, mit dem es möglich ist, mit Hilfe bestehender Komponenten auf einfache und zuverlässige Weise eine zusätzliche Quelle für Bremsleistung zur Verlangsamung einer Kraftmaschine bereitzustellen.
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Die Aufgabe wird durch den Gegenstand von Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Dementsprechend wird eine existierende Komponente, das Bypassventil, gesteuert, um als eine zusätzliche Funktion zu dienen, was eine dritte Quelle für Bremsleistung zusätzlich zu der ersten und zweiten Quelle für Bremsung, Reibungsbremsmechanismen und regenerativer Bremsung, hinzufügt. Die Fähigkeit des Antriebsstrangs, Bremsanforderungen zu erfüllen, ist somit weniger variabel als in Systemen, bei denen die regenerative Bremsung über den Motor-Generator die einzige Quelle für Leistungsstrangbremsung ist. Die Verfügbarkeit der regenerativen Bremsung ist variabel, da sie von den Bedingungen der Energiespeichervorrichtung abhängig ist. Aufgrund der Verfügbarkeit des Abgassystems als einer Leistungssenke kann das Reibungsbremssystem somit einfacher und kostengünstiger gemacht werden. Beispielsweise ist keine zusätzliche Hydraulikpumpe, um das Bremsvermögen der Reibungsbremsmechanismen zu erhöhen, erforderlich.
- 1 ist eine schematische Darstellung eines Hybridfahrzeugs mit einem Controller, der derart konfiguriert ist, ein Verfahren zum Steuern einer Abwärmerückgewinnungsvorrichtung auszuführen, und die ein Bypassventil einer Abwärmerückgewinnungsvorrichtung in einer ersten Position zeigt.
- 2 ist eine schematische bruchstückhafte Darstellung eines Abschnitts des Fahrzeugs von 1, die das Bypassventil in einer zweiten Position zeigt.
- 3 ist eine schematische bruchstückhafte Darstellung eines Abschnitts des Fahrzeugs von 1, die das Bypassventil in einer dritten Position zeigt.
- 4 ist ein Flussdiagramm des Verfahrens zum Steuern der Abwärmerückgewinnungsvorrichtung von 1.
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Bezug nehmend auf die Zeichnungen zeigt 1 ein Hybridfahrzeug 10, das einen Hybridantriebsstrang 12 besitzt, der derart konfiguriert ist, Traktionsmoment für eine Fahrzeugachse 14 bereitzustellen. Die Fahrzeugachse 14 besitzt Fahrzeugräder 16, die an der Fahrzeugachse 14 zur Rotation mit der Fahrzeugachse 14 montiert sind. Reifen 18 sind an den Fahrzeugrädern 16 montiert. Der Hybridantriebsstrang 12 stellt somit Drehmoment zum Vortrieb des Fahrzeugs 10 bereit. Die Fahrzeugachse 14 ist in zwei Abschnitten vorgesehen, die über ein Differential, das in der Getriebeanordnung 26 enthalten ist, verbunden sind. Wie gezeigt ist, ist die Fahrzeugachse 14 eine Vorderachse des Fahrzeugs 10. Das Fahrzeug 10 besitzt auch eine Fahrzeugachse 15, die als die Hinterachse dient. Die Achse 15 weist ebenfalls Fahrzeugräder 16, die zur Rotation daran montiert sind, sowie Reifen 18 auf, die an den Fahrzeugrädern 16 montiert sind. Obwohl der Hybridantriebsstrang 12 so gezeigt ist, dass er nur die Fahrzeug-Vorderachse 14 mechanisch antreibt, kann ein zusätzliches Getriebe kontinuierlich oder selektiv den Hybridantriebsstrang 12 mit der Hinterachse 15 verbinden, um eine Allradfunktionalität bereitzustellen. Die Fahrzeug-Vorder- und Hinterachsen 14, 15 sind nur schematisch gezeigt.
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Der Hybridantriebsstrang 12 weist eine Kraftmaschine 20 und ein Hybridgetriebe 22 auf. Die Kraftmaschine 20 kann eine Brennkraftmaschine mit Fremdzündung oder eine Diesel-Brennkraftmaschine mit Kompressionszündung sein. Das Hybridgetriebe 22 weist einen elektrischen Motor-Generator 24 sowie eine Getriebeanordnung 26 auf. Die Kraftmaschine 20 und der Motor-Generator 24 sind beide mit verschiedenen Elementen der Getriebeanordnung 26 verbunden, und die Getriebeanordnung ist funktional mit der Achse 14 verbunden, so dass Leistung von der Kraftmaschine 20 und/oder dem Motor-Generator 24 abhängig von dem Betriebsmodus des Hybridantriebsstrangs 12 an die Achse 14 geliefert werden kann, wie es dem Fachmann leicht zu verstehen ist. Obwohl nur ein Motor-Generator 24 gezeigt ist, können ein oder mehrere zusätzliche Motor-Generatoren in dem Hybridantriebsstrang 12 enthalten sein.
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Der Motor-Generator 24 kann durch einen Controller 30 gesteuert werden, so dass er als ein Motor oder als ein Generator funktioniert. Genauer sendet der Controller 30 ein Steuersignal an ein Wechselrichtermodul 34 eines Motorcontrollers, das ermöglicht, dass gespeicherte elektrische Energie in einer Energiespeichervorrichtung 32, wie einer Batterie, in Strom umgewandelt wird, der den Motor-Generator 24 mit Leistung beaufschlagt, um als ein Motor zu funktionieren. Der Controller 30 kann auch ein Steuersignal an die Energiespeichervorrichtung 32 senden, das ermöglicht, dass das Wechselrichtermodul 34 des Motorcontrollers Wechselstrom, der von dem Motor-Generator 24 bereitgestellt wird, in Gleichstrom zur Speicherung in der Energiespeichervorrichtung 32 umwandelt, wenn der Motor-Generator 24 gesteuert wird, so dass er als ein Generator funktioniert, wobei Drehmoment von der Getriebeanordnung 26 in elektrische Leistung umgewandelt wird. Obwohl hier eine Batterie und ein elektrischer Motor-Generator, der Wechselstrom erfordert, beschrieben sind, können andere Typen von Energiespeichervorrichtungen und Motor-Generatoren in einem Hybridfahrzeug und gemäß dem Verfahren 100, wie hier beschrieben ist, verwendet werden.
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Die Kraftmaschine 20 weist ein Abgassystem 40 auf, das Abgas, das aus den Brennräumen in der Kraftmaschine 20 strömt, behandelt. Das Abgassystem 40 kann einen katalytischen Wandler 42 und eine Abwärmerückgewinnungsvorrichtung (EHRD) 44 stromabwärts des katalytischen Wandlers 42 in der Strömung von Abgas aus der Kraftmaschine 20 zu einem Auslass 46 des Abgassystems 40 aufweisen. Das Abgassystem 40 kann zusätzliche Abgasbehandlungskomponenten aufweisen, wie es zur Abgasbehandlung für Kraftmaschinen mit Fremdzündung oder Dieselzündung geeignet ist.
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Die EHRD 44 weist einen Wärmetauscher 45 der Abwärmerückgewinnungsvorrichtung (EHRDHE von engl.: „exhaust heat recovery device heat exchanger“) auf. Die Mehrzahl von Kühlmittelströmungsdurchgängen (nicht gezeigt) steht in Fluidkommunikation mit Kraftmaschinenöl in der Kraftmaschine und mit Abwärme in der EHRDHE 45. Die EHRD 44 weist einen Wärmeübertragungsdurchgang 48 und einen Bypassdurchgang 50 zwischen einem Einlass 54 und einem Auslass 56 der EHRD 44 auf. Der Wärmeübertragungsdurchgang 48 steht in Fluidkommunikation mit der EHRDHE 45. Der Bypassdurchgang 50 steht nicht in Fluidkommunikation mit der EHRDHE 45. Somit kann, wenn Abgas durch den Wärmeübertragungsdurchgang 48 gelangt, Wärme zum Wärmeaustausch mit dem Kraftmaschinenöl entnommen werden, wohingegen keine Wärme von dem Abgas, das durch den Bypassdurchgang 50 gelangt, entnommen werden kann.
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Das Abgassystem 40 weist erfindungsgemäß ein Bypassventil 58 mit einer Stoppeinrichtung auf, die von einem Aktor 60 bewegbar ist, der von dem Controller 30 gesteuert ist. Die Abgasströmung durch das Abgassystem 40 wird durch die Position des Bypassventils 58 gesteuert durch den Controller 30 gemäß einem Algorithmus ermittelt, der an dem Prozessor 33 gespeichert ist, wie hier beschrieben ist. Die Stoppeinrichtung des Bypassventils 58 kann zwischen einer in 1 gezeigten ersten Position, einer in 2 gezeigten zweiten Position und einer dritten Position, die in 3 gezeigt ist, bewegt werden.
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In der ersten Position blockiert die Stoppeinrichtung des Bypassventils 58 im Wesentlichen die Strömung durch den Wärmeübertragungsdurchgang 48. Wie hier verwendet ist, bedeutet „blockiert im Wesentlichen eine Strömung“, „verhindert im Wesentlichen eine Strömung“ oder „schließt im Wesentlichen“, dass mehr als die Hälfte der Strömung blockiert ist. Somit gelangt, wenn sich das Bypassventil 58 in der ersten Position von 1 befindet, die überwiegende Mehrheit der Abgasströmung durch den Bypassdurchgang 50 gemäß dem Strömungspfeil A. Die Stoppeinrichtung des Bypassventils 58 weist eine kleine Durchbrechung 62 auf, die zulässt, dass einiges Abgas durch das Bypassventil 58 ungeachtet der Position des Bypassventils 58 strömen kann. Somit kann immer noch eine sehr kleine Menge an Abgasströmung durch den Wärmeübertragungsdurchgang 48 auftreten, wenn sich das Bypassventil 58 in der ersten Position befindet. Jedoch ist die Durchbrechung 62 so bemessen, dass eine Strömung durch die Durchbrechung 62 sehr eingeschränkt ist.
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In der zweiten Position von 2 blockiert die Stoppeinrichtung des Bypassventils 58 im Wesentlichen einen Auslass 59 des Bypassdurchgangs 50, so dass die überwiegende Mehrheit der Strömung durch den Wärmeübertragungsdurchgang 48 gemäß dem Strömungspfeil B gelangt. Die Strömung durch den Wärmeübertragungsdurchgang 48 passiert die EHRDHE 45, die mehrere Windungen (nicht gezeigt) enthält, die das Kühlmittel zwischen der EHRD 44 und der Kraftmaschine 20 führen. Eine Strömung durch den Wärmeübertragungsdurchgang 48 ist somit beschränkter als eine Strömung durch den Bypassdurchgang 50. Die zweite Position des Bypassventils 58 in 2 wird somit als eine eingeschränktere Position betrachtet, als die erste Position des Bypassventils 58 in 1.
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Bei einigen Ausführungsformen kann der Controller 30 den Aktor 60 steuern, um das Bypassventil 58 in eine dritte Position von 3 zu bewegen, die eingeschränkter als sowohl die erste Position als auch die zweite Position ist. In der dritten Position blockiert die Stoppeinrichtung des Bypassventils 58 im Wesentlichen den Auslass 56 der EHRD 44. Das Abgas kann durch entweder den Wärmeübertragungsdurchgang 48 (Strömungspfeil C) oder den Bypassdurchgang 50 (Strömungspfeil D) strömen, jedoch ist die Strömung stark beschränkt, da die Strömung zu dem Auslass 46 des Abgassystems 40 durch die Durchbrechung 62 des Bypassventils 58 getrieben wird. Da sowohl die zweite Position als auch die dritte Position des Bypassventils 58 in Bezug auf die Abgasströmung eingeschränkter sind, als die erste Position, wird das in dem Abgassystem 40 strömende Abgas von der Kraftmaschine stärker komprimiert, wenn sich das Bypassventil 58 in der zweiten oder der dritten Position befindet.
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Bei einigen Ausführungsformen kann das Abgassystem 40 auch einen thermoelektrischen Wandler 70 aufweisen, der in der Lage ist, Wärmeenergie in elektrische Energie gesteuert durch den Controller 30 umzuwandeln. Der thermoelektrische Wandler 70 ist mit der Energiespeichervorrichtung 32 durch einen Übertragungsleiter, wie einen elektrischen Draht oder ein Kabel, verbunden, so dass Wärme des Abgases in elektrische Energie in der Energiespeichervorrichtung 32 umgewandelt werden kann.
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Reibungsbremsmechanismen 76 sind funktional mit jedem der Fahrzeugräder 16 verbunden. Die Reibungsbremsmechanismen 76 sind funktional mit dem Controller 30 verbunden und können ein Steuersignal von dem Controller 30 zum Anlegen, d.h. zum Anschalten aufnehmen, wodurch ein Bremsmoment an der Achse 14 oder 16 bereitgestellt wird, um das Fahrzeug 10 zu verlangsamen. Die funktionale Verbindung der Reibungsbremsmechanismen 76 mit dem Controller 30 ist zu Zwecken der Klarheit in den Zeichnungen nicht gezeigt, kann jedoch durch Übertragungsleiter und elektrisch betätigte hydraulische Ventile erfolgen. Ein Fahrzeugbediener kann ein Bremsen durch Betätigen eines Bremseingangsmechanismus, wie durch Niederdrücken eines Bremspedals 80, anfordern. Beispielsweise ist der Controller 30 funktional mit dem Bremspedal 80 verbunden und kann einen Betrag an angeforderter Bremsleistung auf Grundlage eines Bremssignals ermitteln, das an den Controller 30 geliefert wird. Das Bremssignal kann proportional zu dem Winkel des Niederdrückens des Bremspedals 80 sein.
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Der Controller 30 führt einen gespeicherten Algorithmus an dem Prozessor 33 aus, um den Betrieb des Hybridantriebsstrangs 12 und des Abgassystems 40 zu steuern, um gewünschte Betriebsmoden des Hybridantriebsstrangs 12 (z.B. Betriebsmoden mit nur Kraftmaschine, Hybridmoden sowie nur elektrische Betriebsmoden) durch Steuern der Kraftmaschine 20 in den ausgeschalteten oder eingeschalteten Zustand und des Motor-Generators zur Funktion als ein Motor oder als ein Generator, wie bekannt ist, herzustellen. Überdies führt der Controller 30 einen gespeicherten Algorithmus aus, um den katalytischen Wandler 42 und andere Abgassystemkomponenten zu betreiben, um Emissionsniveaus in dem Abgas zu steuern und das Bypassventil 58 zu bewegen, um eine gewünschte Wärmerückgewinnung zum Erwärmen der Kraftmaschine 20 herzustellen.
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Der Controller 30 führt den gespeicherten Algorithmus an dem Prozessor 33 aus, um ein Bremsen des Hybridfahrzeugs 10 bereitzustellen. Der gespeicherte Algorithmus ist in dem Flussdiagramm von 4 als ein Verfahren 100 zum Bremsen des Hybridfahrzeugs 10 gezeigt. Wie hier beschrieben ist, sind verschiedene Quellen an Bremsleistung gemäß dem Verfahren 100 verfügbar, da die Kraftmaschine 20 , das Abgassystem 40, der Motor-Generator 24 und die Reibungsbremsmechanismen 76 allein oder in verschiedenen Kombinationen implementiert sein können, um Bremsleistung bereitzustellen. Der Verwendung des Motor-Generators 24 zur Bereitstellung regenerativer Bremsleistung wird gemäß dem Verfahren 100 aufgrund seiner zugeordneten Kraftstoffwirtschaftlichkeitsvorteile Priorität gegeben. Jedoch kann unter gewissen Betriebsparametern der Gebrauch des Motor-Generators 24 als ein Generator möglicherweise ungeeignet sein. Die Verfügbarkeit des Abgassystems 40 als eine andere Quelle an Bremsleistung bedeutet, dass weniger Bremsleistung von den Reibungsbremsmechanismen 76 erforderlich ist, was die Verwendung weniger komplexer und weniger teurer Reibungsbremsmechanismen 76 und die Bereitstellung eines glatteren Bremsgefühls ermöglicht, wie hier beschrieben ist.
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Genauer Bezug nehmend auf 4 beginnt das Verfahren 100 bei dem Start 102 und implementiert Schritt 104, der eine gewünschte Bremsleistung ermittelt, wenn der Controller 30 ein Bremssignal, wie aufgrund eines Niederdrückens des Bremspedals 80 empfängt. Das Bremssignal kann den Winkel des Niederdrückens des Bremspedals 80 angeben, und die gewünschte Bremsleistung kann eine lineare Funktion des Winkels des Niederdrückens sein. Nur für beispielhafte Zwecke können die ersten 5 Prozent an Bremspedalverlauf (z.B. Niederdrücken um 0 bis 2 Grad eines Bremspedals 80, das über einen Bereich von 45 Grad verlaufen kann) möglicherweise kein Bremssignal bewirken, um ein gewohnheitsmäßiges Ruhen auf dem Bremspedal ohne Absicht eines Bremsens herauszufiltern. Die nächsten 15 Prozent am Verlauf des Bremspedals 80 können dann ein Bremssignal bewirken, das angibt, dass es erforderlich ist, dass ein erster Betrag an Bremsleistung durch den Hybridantriebsstrang 12 bereitgestellt wird. Die verbleibenden 80 Prozent an Verlauf des Bremspedals 80 können ein Bremssignal bewirken, das angibt, dass ein zweiter Betrag an Bremsleistung durch die Reibungsbremsmechanismen 76 zusätzlich zu dem Betrag an Bremsleistung, der von dem Hybridantriebsstrang 12 bereitgestellt wird, bereitgestellt werden müssen.
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Somit kann gemäß Schritt 104 der Controller 30 sowohl eine gesamte gewünschte Bremsleistung als auch den Betrag an gesamter gewünschter Bremsleistung, der von dem Hybridantriebsstrang 12 bereitgestellt werden soll, ermitteln. Der Controller 30 muss dann ermitteln, ob ein Anteil der Bremsleistung zur Bereitstellung durch den Hybridantriebsstrang 12 durch den Motor-Generator 24 bereitgestellt wird, der als ein Generator funktioniert, um regenerative Bremsleistung bereitzustellen, und ob ein Anteil von dem Abgassystem 40 kommen muss und ob ein Anteil von der Kraftmaschine 20, die Leistung verbraucht, kommen muss.
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Um diese Ermittlung durchzuführen, betrachtet der Controller 30 zunächst mehrere Betriebsparameter. Demgemäß bewegt sich, falls eine gewünschte Bremsleistung von nicht Null bei Schritt 104 ermittelt wird, dann das Verfahren 100 zu Schritt 105 fort, um eine Ladeleistungsgrenze der Energiespeichervorrichtung 32 zu ermitteln. Die Ladeleistungsgrenze kann als eine Batterieladeleistungsgrenze bezeichnet werden. Die Batterieladeleistungsgrenze ist der Betrag an Leistung, den der Controller 30 ermittelt, den die Energiespeichervorrichtung 32 auf Grundlage von Betriebsbedingungen zu dem Zeitpunkt, zu dem die Ermittlung durchgeführt wird, aufnehmen sollte. Die Batterieladeleistungsgrenze kann teilweise auf einem Ladezustand der Energiespeichervorrichtung 32 im Vergleich zu einem vorbestimmten maximalen Ladezustand der Energiespeichervorrichtung 32 und einer Temperatur der Energiespeichervorrichtung 32 basieren, die die Laderate der Energiespeichervorrichtung 32 beeinflusst, und kann ermitteln, ob die Energiespeichervorrichtung 32 schnell genug laden kann, um die gewünschte Bremsleistung des Antriebsstrangs bereitzustellen. Somit kann Schritt 105 Schritt 106 aufweisen, der einen Ladezustand der Energiespeichervorrichtung 32 ermittelt, und Schritt 108 aufweisen, der eine Temperatur der Energiespeichervorrichtung 32 ermittelt. Der Ladezustand kann auf Sensorsignalen basieren, die durch einen Spannungssensor bereitgestellt werden, und die Temperatur kann auf Sensorsignalen basieren, die durch einen Temperatursensor bereitgestellt werden. Die Sensoren sind in 1 nicht gezeigt, jedoch sei dies dem Fachmann leicht zu verstehen.
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Die Batterieladeleistungsgrenze, die von dem Controller 30 ermittelt wird, kann abnehmen, wenn der Ladezustand der Energiespeichervorrichtung 32 zunimmt und sich dem maximalen Ladezustand annähert. Beispielsweise kann ohne Betrachtung der Temperatur die Batterieladeleistungsgrenze 40 Kilowatt (kW) bei einem Ladezustand von 60 % betragen. Der Controller 30 kann die Ladeleistungsgrenze von 40 kW an der Stelle halten, bis die Energiespeichervorrichtung 32 einen höheren Ladezustand, wie einen Ladezustand von 70 %, erreicht. An diesem Punkt kann der Controller 30 ein Herunterfahren der Ladeleistungsgrenze von 40 kW bei einem Ladezustand von 70 % auf 0 kW beginnen, bevor die Energiespeichervorrichtung 32 einen Ladezustand von 90 % erreicht, der der vorbestimmte maximale Ladezustand sein kann. Andere Faktoren können ebenfalls die Ladeleistungsgrenze beeinflussen. Beispielsweise kann die Ladeleistungsgrenze, die bei Schritt 105 ermittelt wird, auch jegliche Zunahme des Ladezustandes der Energiespeichervorrichtung 32 berücksichtigen, die durch den thermoelektrischen Wandler 70 bereitgestellt werden soll, der Abwärme in dem Abgas in elektrische Energie in der Energiespeichervorrichtung 32 umwandelt.
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Das Verfahren 100 fährt dann mit Schritt 110 fort, um die gewünschte Bremsleistung, die bei Schritt 104 ermittelt wird, mit der Batterieladeleistungsgrenze, die bei Schritt 105 ermittelt ist, zu vergleichen. Für die Zwecke dieses Vergleichs muss die Leistung jedes Schritts 104, 105 in denselben Einheiten berechnet werden, wie mechanischer Leistung. In diesem Fall ist die Batterieladeleistungsgrenze in Bezug auf die äquivalente mechanische Leistung aus regenerativer Bremsung quantifiziert, die an die Fahrzeugachse 14 geliefert wird, falls Leistung in dem Betrag der Batterieladeleistungsgrenze an die Energiespeichervorrichtung 32 geliefert wird.
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Wenn bei Schritt 110 die gewünschte Bremsleistung nicht größer als die Batterieleistungsladegrenze ist, kann dann die gesamte Bremsleistung durch regenerative Bremsung bereitgestellt werden, und das Verfahren 100 fährt mit Schritt 112 fort und steuert den Motor-Generator 24, um als ein Generator zu funktionieren, wobei der Achse 14 Drehmoment hinzugefügt wird, das der Richtung des Fahrzeugverlaufs entgegengesetzt ist, wodurch zumindest ein Teil der gewünschten Bremsleistung bereitgestellt wird. Eine regenerative Bremsung ist gegenüber einer Bremsung durch das Abgassystem 40 unter diesen Betriebsbedingungen der Energiespeichervorrichtung 32 begünstigt, da die Energie, die über regeneratives Bremsen gespeichert ist, während des anschließenden Fahrzeugbetriebs wiederverwendet werden kann, wenn der Motor-Generator 24 als ein Motor funktioniert. In dem Flussdiagramm von 4 zeigt ein „J“ eine positive Ermittlung, und ein „N“ zeigt eine negative Ermittlung eines Verfahrensschritts. Ferner ist das Flussdiagramm nur zu beispielhaften Zwecken dargestellt und zumindest einige der Schritte können in einer anderen Reihenfolge, als gezeigt ist, ausgeführt werden.
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Wenn bei Schritt 110 ermittelt wird, dass die gewünschte Bremsleistung größer als die Batterieladeleistungsgrenze ist, ist dann das regenerative Bremsen über den Motor-Generator 24 allein nicht in der Lage, die gesamte gewünschte Bremsleistung bereitzustellen. Demgemäß muss zumindest einiges der gewünschten Bremsleistung durch andere Mittel vorgesehen werden. Das Verfahren 100 fährt zuerst mit Schritt 114 fort, bei dem der Controller 30 den Motor-Generator 24 steuert, um als ein Generator zu funktionieren, um einen Betrag an Bremsleistung bereitzustellen, der sich der bei Schritt 105 ermittelten Batterieladeleistungsgrenze annähert. Somit besteht die erste Priorität gemäß dem Verfahren 100 darin, sicherzustellen, dass Leistung für regenerative Bremsung vorgesehen wird, falls möglich.
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Anschließend fährt, da eine regenerative Bremsleistung allein in diesem Fall die gewünschte Bremsleistung nicht erfüllen kann, das Verfahren 100 mit Schritt 116 fort, bei dem der Controller 30 ein Steuersignal an den Aktor 60 sendet, um das Bypassventil 58 in eine relativ eingeschränkte Position zu bewegen. Beispielhaft kann in 2 die relativ eingeschränkte Position die zweite Position sein, wobei in diesem Fall Schritt 116 einen Teilschritt 118 aufweist, der den Bypassdurchgang 50 schließt. Beispielsweise ist für ein Bypassventil, das nur zwei Positionen aufweist, die relativ eingeschränkte Position notwendigerweise die zweite Position von 2, da ein Treiben einer Abgasströmung durch den Wärmeübertragungsdurchgang 48 mehr Kompression bereitstellt, als wenn Abgas durch den Bypassdurchgang 50 strömen kann. Da das Bypassventil 58 erfindungsgemäß drei Positionen aufweist, ist die relativ eingeschränkte Position die zweite Position, die gemäß Teilschritt 118 erreicht wird, wobei der Bypassdurchgang 50 zumindest im Wesentlichen geschlossen wird, oder die dritte Position von 3, die gemäß Teilschritt 120 erreicht wird, wobei der Bypassdurchgang 50 und der Wärmeübertragungsdurchgang 48 zumindest im Wesentlichen geschlossen werden. Die dritte Position ist die eingeschränkteste Position, die die größte Kompression des Abgases und die zugeordnete Drehmomentlast an der Kraftmaschine 20 bereitstellt.
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Als Nächstes fährt das Verfahren 100 mit Schritt 121 fort, bei dem der Controller 30 direkt oder durch Kommunikation mit einem separaten Kraftmaschinencontroller die Kraftmaschine 20 steuert, um Leistung zu verbrauchen. Dies kann durch Öffnen einer Kraftmaschinendrosselklappe erreicht werden, falls die Kraftmaschine 20 eine Drosselklappe besitzt, und/oder durch Erhöhen der Kraftmaschinendrehzahl durch Herunterschalten des Hybridgetriebes 22, um mehr Leistung zu verbrauchen. Wenn die Drosselklappe geöffnet ist, steigt der Druck in der Kraftmaschine 20. Wenn das Hybridgetriebe 22 in einen „niedrigeren Gang“ (d.h. einen Gang mit höherem numerischem Verhältnis) geschaltet wird, dann weist die Kraftmaschine 20 eine größere Hebelwirkung des Übersetzungsverhältnisses über ein Ausgangselement des Hybridantriebsstrangs 12 auf.
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Nachdem der Hybridantriebsstrang 12 so gesteuert ist, dass Bremsleistung gemäß den Schritten 110, 114 und 116 bereitgestellt wird, fährt das Verfahren 100 mit Schritt 122 fort, um zu ermitteln, ob zusätzliche Bremsleistung erforderlich ist, um die gewünschte Bremsleistung von Schritt 104 zu erfüllen. Dies bedeutet, falls gewünschte Bremsleistung, wie durch die Position des Bremspedals 80 bereitgestellt wird, größer ist, als durch die Quellen für Bremsleistung (d.h. den Motor-Generator 24, die Kraftmaschine 20 und das Abgassystem 40) in dem Hybridantriebsstrang 12 allein bereitgestellt werden kann, fährt das Verfahren 100 dann mit Schritt 124 fort, bei dem der Controller 30 Steuersignale an Bremsaktoren sendet, die die Reibungsbremsmechanismen 76 betätigen, um die zusätzliche gewünschte Bremsleistung durch Reibungsbremsung bereitzustellen, wobei Drehmoment an die Fahrzeugräder 16 angelegt wird.
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Das Bypassventil 58 ist bewegbar, um die Bremsfunktionalität des Abgassystems 40 bereitzustellen, wie oben beschrieben ist, und kann auch gesteuert werden, um genauso eine Abgaserwärmung zu beeinflussen. Die Position des Bypassventils 58, die durch optimalen Wärmeaustausch mit dem Kraftmaschinenkühlmittel ermittelt ist, kann während Perioden implementiert sein, wenn keine Bremsleistung von dem Hybridantriebsstrang 12 erforderlich ist. Somit befindet sich unter vorbestimmten Betriebsparametern der Kraftmaschine 20 das Bypassventil 58 in der zweiten Position von 2, um den Bypassdurchgang 50 zu schließen, während eine Abgasströmung durch den Wärmeübertragungsdurchgang 48 zugelassen wird, um einen Wärmetausch mit dem Kraftmaschinenkühlmittel über die EHRDHE 45 zu beeinflussen. Genauer ermittelt bei Schritt 126 gemäß dem Verfahren 100 der Controller 130 die Temperatur der Kraftmaschine 20, wie durch die Kraftmaschinenkühlmitteltemperatur festgelegt ist. Bei Schritt 128 ermittelt der Controller 30 die Drehzahl der Kraftmaschine 20, wie durch eine angewiesene Drehzahl festgelegt ist, die notwendig ist, um Bedienerbeschleunigungs- und Drehzahlanforderungen zu erfüllen, und zwar auf Grundlage der Position des Gaspedaleingangs, wie einem Gaspedal (nicht gezeigt).
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Bei Schritt 130 vergleicht der Controller 30 dann die Kraftmaschinentemperatur mit einer vorbestimmten Kraftmaschinentemperatur, wie durch Ermittlung, ob die Kraftmaschinentemperatur kleiner als die vorbestimmte Kraftmaschinentemperatur ist. Wenn die Kraftmaschinentemperatur nicht kleiner als die vorbestimmte Temperatur ist, kehrt das Verfahren 100 dann zum Start 102 zurück. Wenn jedoch die Kraftmaschinentemperatur kleiner als die vorbestimmte Kraftmaschinentemperatur ist, kann das Verfahren 100 dann direkt mit Schritt 116 fortfahren oder kann stattdessen zuerst mit Schritt 132 fortfahren, um die Kraftmaschinendrehzahl mit einer vorbestimmten Kraftmaschinendrehzahl zu vergleichen, wie durch Ermitteln, ob die Kraftmaschinendrehzahl kleiner als die vorbestimmte Kraftmaschinendrehzahl ist. Wenn die Kraftmaschinendrehzahl nicht kleiner als die vorbestimmte Kraftmaschinendrehzahl ist, dann ist eine Erwärmung des Kraftmaschinenkühlmittels gemäß dem Verfahren 100 nicht garantiert, und das Verfahren 100 kehrt zum Start 102 zurück. Wenn jedoch die Kraftmaschinendrehzahl kleiner als die vorermittelte Kraftmaschinendrehzahl ist, dann fährt das Verfahren 100 mit Schritt 116 fort und bewegt das Bypassventil 58 in die zweite Position von 3 über den Teilschritt 118, um den Bypassdurchgang 50 zu schließen, wodurch ermöglicht wird, dass Abwärme das Kraftmaschinenkühlmittel über EHRD 45 erwärmt.
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Das Hybridfahrzeug 10 und das Verfahren 100 ermöglichen somit die Verwendung einer Komponente, die an vielen Fahrzeugen existiert (das Bypassventil 58), um eine zusätzliche Bremsfunktionalität von dem Hybridantriebsstrang 12 bereitzustellen, die die Verwendung einfacherer und kostengünstigerer Reibungsbremsmechanismen in Hybridfahrzeugen ermöglicht.
