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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Verfahren und ein System zum Steuern eines Hybridfahrzeugs.
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HINTERGRUND
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Ein Steckdosen-Hybridfahrzeug enthält ein Getriebe, eine Brennkraftmaschine und einen oder mehrere Elektromotoren. Folglich kann das Fahrzeug durch die Brennkraftmaschine, durch den Elektromotor oder durch beide angetrieben werden. Manchmal kann das Fahrzeug alleine durch den Elektromotor angetrieben werden.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Das Hybridfahrzeug kann in einem Ladungsentleerungsmodus und in einem Ladungserhaltungsmodus betrieben werden. In einem Ladungsentleerungsmodus verwendet das Hybridfahrzeug die elektrische Energie von einer Energiespeichervorrichtung (z. B. einem Batteriestapel). In dem Ladungserhaltungsmodus verwendet das Hybridfahrzeug nur Energie primär von der Brennkraftmaschine. Im Betrieb kann das Hybridfahrzeug zwischen dem Ladungsentleerungsmodus und dem Ladungserhaltungsmodus umschalten. Es ist nützlich, Routeninformationen zum Steuern der Umschaltvorgänge zwischen dem Ladungsentleerungsmodus und dem Ladungserhaltungsmodus des Hybridfahrzeugs zu verwenden, um die Verwendung von elektrischer Energie zu optimieren, Emissionen zu minimieren und die Kraftstoffsparsamkeit zu maximieren.
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Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines Steckdosen-Hybridfahrzeugs. Das Hybridfahrzeug enthält einen Antriebsstrang. Der Antriebsstrang enthält eine Brennkraftmaschine, einen oder mehrere Elektromotoren-Generatoren, ein Steuerungsmodul und eine Energiespeichervorrichtung. Die Energiespeichervorrichtung ist ausgestaltet, um elektrische Energie an den Elektromotor-Generator zu liefern. Bei einer Ausführungsform umfasst das Verfahren die folgenden Schritte, dass: (a) mit Hilfe des Steuerungsmoduls Routendaten im Hinblick auf eine gewünschte Fahrt empfangen werden; (b) mit Hilfe des Steuerungsmoduls eine Lastverteilung entlang der gewünschten Fahrt zumindest teilweise auf der Grundlage der Routendaten bestimmt wird; (c) mit Hilfe des Steuerungsmoduls ein Lastschwellenwert zumindest teilweise auf der Grundlage der Lastverteilung entlang der gewünschten Fahrt bestimmt wird; (d) mit Hilfe des Steuerungsmoduls ein Ladungsentleerungs-Betriebsschwellenwert zumindest teilweise auf der Grundlage eines Ladezustands der Energiespeichervorrichtung bestimmt wird; (e) dem Antriebsstrang mit Hilfe des Steuerungsmoduls befohlen wird, von einem Ladungsentleerungsmodus in einen Ladungserhaltungsmodus umzuschalten, wenn eine Last des Hybridfahrzeugs gleich oder größer als der Lastschwellenwert ist, wobei das Hybridfahrzeug Energie von der Energiespeichervorrichtung verwendet, wenn es in dem Ladungsentleerungsmodus betrieben wird, und das Hybridfahrzeug nur Energie von der Brennkraftmaschine verwendet, wenn es im Ladungserhaltungsmodus betrieben wird; und (f) dem Antriebsstrang mit Hilfe des Steuerungsmoduls befohlen wird, von dem Ladungserhaltungsmodus in den Ladungsentleerungsmodus umzuschalten, wenn das Hybridfahrzeug, seitdem der Antriebsstrang von dem Ladungsentleerungsmodus in den Ladungserhaltungsmodus umgeschaltet hat, eine Distanz zurückgelegt hat, die größer oder gleich dem Ladungsentleerungs-Betriebsschwellenwert ist.
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Bei einer anderen Ausführungsform umfasst das Verfahren die folgenden Schritte, dass: (a) mit Hilfe des Steuerungsmoduls Routendaten im Hinblick auf eine gewünschte Fahrt empfangen werden; (b) mit Hilfe des Steuerungsmoduls eine Lastverteilung entlang der gewünschten Fahrt zumindest teilweise auf der Grundlage der Routendaten bestimmt wird; (c) mit Hilfe des Steuerungsmoduls ein Lastschwellenwert zumindest teilweise auf der Grundlage der Lastverteilung entlang der gewünschten Fahrt bestimmt wird; (d) mit Hilfe des Steuerungsmoduls ein Ladungsentleerungs-Betriebsschwellenwert zumindest teilweise auf der Grundlage eines Ladezustands der Energiespeichervorrichtung bestimmt wird; (e) dem Antriebsstrang mit Hilfe des Steuerungsmoduls befohlen wird, eine Ladungsentleerungsrate von einer anfänglichen Ladungsentleerungsrate auf eine justierte Ladungsentleerungsrate zu justieren, wenn eine Last des Hybridfahrzeugs gleich dem oder größer als der Lastschwellenwert ist, wobei die Ladungsentleerungsrate eine Rate ist, mit welcher eine Ladezustand der Energiespeichervorrichtung abnimmt, wenn das Hybridfahrzeug Energie von der Brennkraftmaschine und der Energiespeichervorrichtung verwendet; und (f) dem Antriebsstrang mit Hilfe des Steuerungsmoduls befohlen wird, die Ladungserhaltungsrate von der justierten Ladungsentleerungsrate] auf die anfängliche Ladungsentleerungsrate] zu justieren, wenn die Zeit, die seit dem Zeitpunkt verstrichen ist, an dem der Antriebsstrang die Ladungsentleerungsrate justiert hat, größer oder gleich dem Ladungsentleerungs-Betriebsschwellenwert ist.
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Die vorliegende Offenbarung betrifft außerdem ein Hybridfahrzeug. Bei einer Ausführungsform umfasst das Hybridfahrzeug eine Fahrzeugkarosserie, mehrere Räder, die mit der Fahrzeugkarosserie wirksam gekoppelt sind, und einen Antriebsstrang. Der Antriebsstrang enthält eine Brennkraftmaschine, einen oder mehrere Elektromotoren-Generatoren und eine Energiespeichervorrichtung, die mit dem bzw. den Elektromotoren-Generatoren elektrisch verbunden ist. Die Brennkraftmaschine ist mit mindestens einem der Räder wirksam gekoppelt. Der Elektromotor-Generator ist mit mindestens einem der Räder wirksam gekoppelt.
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Das Hybridfahrzeug enthält ferner ein Steuerungsmodul, das programmiert ist, um die folgenden Anweisungen auszuführen: (a) Empfangen von Routendaten im Hinblick auf eine gewünschte Fahrt; (b) Bestimmen einer Lastverteilung entlang der gewünschten Fahrt zumindest teilweise auf der Grundlage der Routendaten; (c) Bestimmen eines Lastschwellenwerts zumindest teilweise auf der Grundlage der Lastverteilung entlang der gewünschten Fahrt; (d) Bestimmen eines Ladungsentleerungs-Betriebsschwellenwerts zumindest teilweise auf der Grundlage eines Ladezustands der Energiespeichervorrichtung, der vorhergesagten Lastverteilung über den gesamten Fahrzyklus hinweg (ein Verfahren, das Geschwindigkeitsbegrenzungen, das Fahrzeugmodell und die Fahrtlänge verwendet), Bestimmen des Wirkungsgrads des Systems mit einem vereinfachten Modell unter Verwendung dieses Modells unter der Annahme einer Ladungsentleerung am Beginn des Zyklus; erneutes Berechnen des Wirkungsgrads des Systems, wobei die Kraftmaschine während des ersten Hochlastpunkts im Fahrzyklus startet (beispielsweise bei einem Autobahnsegment); wenn festgestellt wird, dass der Wirkungsgrad des Systems besser ist, wenn der Kraftmaschinenbetrieb früher im Fahrzyklus umgeschaltet wird, dann unter Verwendung des Algorithmus fortfahren, ansonsten abschalten. Da die Fahrtlänge bekannt ist, wird eine vereinfachte Ausgabe des Modells einen verbrauchten Kraftstoff in Gramm für einen Betrieb sowohl mit spät eingeschalteter Kraftmaschine als auch mit früh eingeschalteter Kraftmaschine liefern; (e) dem Antriebsstrang befehlen, von einem Ladungsentleerungsmodus in einen Ladungserhaltungsmodus umzuschalten, wenn eine Last des Hybridfahrzeugs größer oder gleich dem Lastschwellenwert ist, wobei das Hybridfahrzeug Energie von der Energiespeichervorrichtung verwendet, wenn es im Ladungsentleerungsmodus betrieben wird, und das Hybridfahrzeug primär Energie von der Brennkraftmaschine verwendet, wenn es in dem Ladungserhaltungsmodus betrieben wird; und (f) dem Antriebsstrang befehlen, von dem Ladungserhaltungsmodus in den Ladungsentleerungsmodus umzuschalten, wenn die in der Energiespeichervorrichtung verbleibende Energie gleich der Energiemenge ist, die bis zum Abschluss der Fahrt durch das Modell vorhergesagt wird, wodurch sichergestellt wird, dass das Fahrzeug die Fahrt mit einer leeren Energiespeichervorrichtung beendet.
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Die vorstehenden Merkmale und Vorteile und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich leicht aus der folgenden genauen Beschreibung der besten Arten, um die Erfindung auszuführen, wenn sie in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen gelesen wird.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine schematische Zeichnung eines Hybridfahrzeugs;
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2 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Steuern eines Hybridfahrzeugs veranschaulicht; und
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3 ist eine graphische Darstellung einer Lastverteilung für einen Fahrzyklus, bei der die horizontale Achse die Zeit darstellt und die vertikale Achse die Last darstellt.
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GENAUE BESCHREIBUNG
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Mit Bezug auf die Zeichnungen, in denen gleiche Elemente überall mit identischen Bezugszeichen bezeichnet sind, veranschaulicht 1 ein Hybridfahrzeug 10. Als Beispiele, die nicht einschränken sollen, kann das Hybridfahrzeug 10 ein Steckdosenhybrid-Elektrofahrzeug (PHEV) oder ein Elektrofahrzeug mit vergrößerter Reichweite (EREV) sein. In der dargestellten Ausführungsform umfasst das Hybridfahrzeug 10 eine Fahrzeugkarosserie 12 und mehrere Räder 14, die mit der Fahrzeugkarosserie 12 wirksam gekoppelt sind. Jedes Rad 12 ist mit einem Reifen 16 gekoppelt. Das Hybridfahrzeug 10 enthält ferner einen Antriebsstrang 29. Der Antriebsstrang 29 enthält eine Brennkraftmaschine 18, die mit mindestens einem der Räder 14 wirksam gekoppelt ist. Im Betrieb kann die Brennkraftmaschine 18 das Fahrzeug 10 vorantreiben, indem sie Drehmoment auf die Räder 14 aufbringt. Der Antriebsstrang 29 enthält zudem einen Elektromotor-Generator 20 und eine Energiespeichervorrichtung 22, die mit dem Elektromotor-Generator 20 elektrisch verbunden ist. Die Energiespeichervorrichtung 22 kann eine Batterie, ein Batteriestapel, eine Brennstoffzelle oder eine Kombination daraus sein und sie kann elektrische Energie an den Elektromotor-Generator 20 liefern. Abgesehen davon, dass er mit der Energiespeichervorrichtung 22 elektrisch verbunden ist, ist der Elektromotor-Generator 20 mit der Brennkraftmaschine 18 wirksam gekoppelt und kann daher mechanische Energie (z. B. Drehmoment) von der Brennkraftmaschine 18 empfangen. Der Elektromotor-Generator 20 ist außerdem mit mindestens einem der Räder 14 wirksam gekoppelt und kann daher verwendet werden, um die Räder 14 anzutreiben.
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Der Elektromotor-Generator 20 kann in einem Motormodus und in einem Generatormodus betrieben werden. Im Motormodus kann der Elektromotor-Generator 20 elektrische Energie von der Energiespeichervorrichtung 22 empfangen und die elektrische Energie in mechanische Energie (z. B. Drehmoment) umsetzen. Bei einem Betrieb im Motormodus kann der Elektromotor-Generator 20 mechanische Energie (z. B. Drehmoment) an die Räder 14 übertragen, um das Fahrzeug 10 voranzutreiben. Im Generatormodus kann der Elektromotor-Generator 20 mechanische Energie (z. B. Drehmoment) von der Brennkraftmaschine 18 empfangen und die mechanische Energie in elektrische Energie umsetzen. Die von dem Elektromotor-Generator 20 erzeugte elektrische Energie kann dann an die Energiespeichervorrichtung 22 übertragen werden.
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Der Antriebsstrang 29 und das Hybridfahrzeug 10 können in einem Ladungsentleerungsmodus betrieben werden. In einem Ladungsentleerungsmodus verwendet das Hybridfahrzeug 10 die elektrische Energie von der Energiespeichervorrichtung 22. Folglich wird die elektrische Energie entleert, die in der Energiespeichervorrichtung 22 gespeichert ist, wenn das Hybridfahrzeug 10 in dem Ladungsentleerungsmodus betrieben wird. Als Beispiel, das nicht einschränken soll, kann das Hybridfahrzeug 10 nur die elektrische Energie verwenden, die in der Energiespeichervorrichtung 22 gespeichert ist, wenn es in dem Ladungsentleerungsmodus betrieben wird. Alternativ kann das Hybridfahrzeug 10 Energie von der Brennkraftmaschine 18 und von der Energiespeichervorrichtung 22 verwenden, wenn es in dem Ladungsentleerungsmodus betrieben wird.
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Der Antriebsstrang 29 und das Hybridfahrzeug 10 können außerdem in einem Ladungserhaltungsmodus betrieben werden. In dem Ladungserhaltungsmodus verwendet das Hybridfahrzeug 10 nur die Energie von der Brennkraftmaschine 18 und daher wird die elektrische Energie, die in der Energiespeichervorrichtung 22 gespeichert ist, nicht entleert. Als Konsequenz wird der Ladezustand (SOC) der Energiespeichervorrichtung 22 aufrechterhalten, während das Hybridfahrzeug 10 in dem Ladungserhaltungsmodus betrieben wird.
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Ein Navigationssystem 24 ist mit dem Hybridfahrzeug 10 gekoppelt. Das Navigationssystem 24 kann Teil des Hybridfahrzeugs 10 sein oder sich außerhalb des Hybridfahrzeugs 10 befinden. Unabhängig von seiner Anordnung kann das Navigationssystem 24 Eingabedaten von einem Anwender im Hinblick auf eine gewünschte Fahrt empfangen. Mit anderen Worten kann das Navigationssystem 24 Eingabedaten speziell für die gewünschte Fahrt empfangen. Die Eingabedaten können das Ziel der gewünschten Fahrt umfassen, sind aber nicht darauf beschränkt. Nach dem Empfang der Eingabedaten von dem Anwender kann das Navigationssystem 24 Routendaten bestimmen, die speziell für die gewünschte Fahrt sind. Die Routendaten können einen Startpunkt, eine Fahrtroute (z. B. die schnellste Route), eine Fahrtdistanz und eine Fahrtzeit umfassen, sind aber nicht darauf beschränkt. Bei der Verwendung hierin bezeichnet der Begriff ”Fahrtdistanz” eine Distanz von dem Startpunkt bis zum Ziel der gewünschten Fahrt.
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Das Hybridfahrzeug 10 enthält ferner ein Steuerungsmodul 26 in elektronischer Kommunikation mit dem Navigationssystem 24, dem Elektromotor-Generator 20 und der Brennkraftmaschine 18. Die Begriffe ”Steuerungsmodul”, ”Steuerung”, ”Controller”, ”Steuerungseinheit”, ”Prozessor” und ähnliche Begriffe bezeichnen eine beliebige oder verschiedene Kombinationen aus einer oder mehreren anwendungsspezifischen integrierten Schaltungen (ASICs), elektronischen Schaltungen, zentralen Verarbeitungseinheiten (vorzugsweise Mikroprozessoren) mit zugehörigem Arbeitsspeicher und Massenspeicher (Festwertspeicher, programmierbarer Festwertspeicher, Speicher mit wahlfreiem Zugriff, Festplattenlaufwerk usw.), die ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme oder Routinen ausführen, kombinatorische Logikschaltungen, sequentielle Logikschaltungen, Eingabe/Ausgabe-Schaltungen und -Vorrichtungen, geeignete Signalaufbereitungs- und Pufferschaltungen und andere Komponenten, um die gewünschte Funktionalität bereitzustellen. ”Software”, ”Firmware”, ”Programme”, ”Anweisungen”, ”Routinen”, ”Code”, ”Algorithmen” und ähnliche Begriffe bezeichnen beliebige von einem Controller ausführbare Anweisungssätze, die Kalibrierungen und Nachschlagetabellen enthalten. In der vorliegenden Offenbarung enthält das Steuerungsmodul 26 mindestens einen Prozessor und mindestens einen zugeordneten Arbeitsspeicher, und es kann Routendaten von dem Navigationssystem 24 empfangen, welche die gewünschte Fahrt betreffen. Folglich steht das Steuerungsmodul 26 in elektronischer Kommunikation mit dem Navigationssystem 24. Das Navigationssystem 24 und das Steuerungsmodul 26 können Teil eines Systems 28 zum Steuern des Hybridfahrzeugs 10 sein. Die Brennkraftmaschine 18, der Elektromotor-Generator 20, das Steuerungsmodul 26 und die Energiespeichervorrichtung 22 können Teil des Antriebsstrangs 29 sein. Der Antriebsstrang 29 ist ausgestaltet, um das Hybridfahrzeug 10 voranzutreiben. Der Antriebsstrang 29 kann außerdem in einem Ladungserhaltungsmodus und einem Ladungsentleerungsmodus betrieben werden, wie vorstehend mit Bezug auf das Hybridfahrzeug 10 erörtert wurde. Das Steuerungsmodul 26 ist nicht unbedingt Teil des Antriebsstrangs 29.
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Mit Bezug auf 2 und 3 kann das Steuerungsmodul 26 das Verfahren 100 ausführen, um die Verwendung elektrischer Energie zu optimieren und um Emissionen zu minimieren, die von der Brennkraftmaschine 18 stammen. Das Verfahren 100 beginnt bei Schritt 102. Schritt 102 umfasst, dass mit Hilfe des Steuerungsmoduls 26 Routendaten über die gewünschte Fahrt empfangen werden. Die Routendaten umfassen unter anderem ein gewünschtes Ziel. Wie vorstehend erörtert wurde, kann das Steuerungsmodul 26 die Routendaten über das Navigationssystem 24 empfangen. Wenn das Steuerungsmodul 26 keine Routendaten empfängt, dann endet das Verfahren 100.
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Nach dem Empfang der Routendaten fährt das Verfahren 100 mit Schritt 104 fort. Schritt 104 umfasst, dass mit Hilfe des Steuerungsmoduls 26 oder des Navigationssystems 24 festgestellt wird, ob die Routendaten ausreichend genau sind, um für den Anwender eine Route bereitzustellen, die der gewünschten Fahrt entspricht. Folglich sind das Steuerungsmodul 26, die Navigationssystem 24 oder beide so ausgestaltet und programmiert, dass sie feststellen, ob die Routendaten ausreichend genau sind, um für den Anwender eine Route bereitzustellen, die der gewünschten Fahrt entspricht. Beispielsweise können die Routendaten nicht ausreichend genau sein, um den Startpunkt der gewünschten Fahrt zu bestimmen, weil das Navigationssystem 24 nicht in der Lage ist, den gegenwärtigen Aufenthaltsort des Hybridfahrzeugs 10 zu bestimmen. Wenn die Routendaten nicht genau genug sind, um für den Anwender eine Route bereitzustellen, die der gewünschten Fahrt entspricht, dann geht das Verfahren 100 zu Schritt 106 weiter, bei dem das Verfahren 100 endet. Wenn die Routendaten hingegen ausreichend genau sind, um für den Anwender eine Route bereitzustellen, die der gewünschten Fahrt entspricht, dann geht das Verfahren 100 zu Schritt 108 weiter.
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Schritt 108 umfasst, dass eine Route zumindest teilweise auf der Grundlage der Routendaten bestimmt wird, die von dem Anwender eingegeben wurden. Das Navigationssystem 24 und/oder das Steuerungsmodul 26 können die Route bestimmen, die das Hybridfahrzeug 10 nehmen soll, um ein gewünschtes Ziel von einem Startpunkt aus zu erreichen. Als Beispiel, das nicht einschränken soll, kann das Navigationssystem 24 die schnellste Route zum Erreichen des gewünschten Ziels von einem Startpunkt aus bestimmen, welcher der aktuelle Aufenthaltsort des Hybridfahrzeugs 10 sein kann. Die Route kann unter anderem eine Fahrtlänge enthalten. Der Begriff ”Fahrtlänge” kann die Fahrtdistanz oder die Fahrtzeit gemäß der Route bezeichnen. Schritt 108 kann daher umfassen, dass die Fahrtlänge (d. h. die Fahrtdistanz oder die Fahrtzeit) zumindest teilweise auf der Grundlage der Routendaten bestimmt wird, die in Schritt 102 empfangen wurden. Nach dem Bestimmen der Route geht das Verfahren 100 zu Schritt 110 weiter.
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Schritt 110 umfasst, dass mit Hilfe des Steuerungsmoduls 26 ein Fahrzyklus des Hybridfahrzeugs 10 zumindest teilweise auf der Grundlage der Routendaten und der Route, die in Schritt 108 bestimmt wurde, bestimmt wird. Der ”Fahrzyklus” bezeichnet eine Reihe von Datenpunkten, die eine Geschwindigkeit des Hybridfahrzeugs 10 über die Zeit entlang der gewünschten Fahrt repräsentieren. Die Geschwindigkeit des Hybridfahrzeugs 10 entlang der gewünschten Fahrt kann unter anderem von Geschwindigkeitsbegrenzungen und Stoppschildern entlang der Route abhängen. Nach der Bestimmung des Fahrzyklus fährt das Verfahren 100 mit Schritt 112 fort.
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Schritt 112 umfasst, dass mit Hilfe des Steuerungsmoduls 26 eine Ladungsentleerungsreichweite des Hybridfahrzeugs 10 zumindest teilweise auf der Grundlage der Routendaten, des SOC der Energiespeichervorrichtung 22 und des in Schritt 110 bestimmten Fahrzyklus bestimmt wird. In der vorliegenden Offenbarung bedeutet der Begriff ”Ladungsentieerungsreichweite” die Fahrreichweite (d. h. die Maximaldistanz oder die maximale Zeit), die das Hybridfahrzeug 10 entlang der in Schritt 108 bestimmten Route zurücklegen kann, wenn es in dem Ladungsentleerungsmodus betrieben wird. Die Ladungsentieerungsreichweite kann mit Hilfe der Distanz oder der Zeit ausgedrückt werden. Als Beispiel, das nicht einschränken soll, kann Schritt 112 umfassen, dass die rein elektrische Reichweite (AER von all-electric range) des Hybridfahrzeugs 10 zumindest teilweise auf der Grundlage des SOC der Energiespeichervorrichtung 22, der Routendaten und des in Schritt 110 bestimmten Fahrzyklus bestimmt wird. In dieser Offenbarung bedeutet der Begriff ”rein elektrische Reichweite” die Fahrreichweite (d. h. die maximale Fahrdistanz oder die maximale Fahrzeit), die das Hybridfahrzeug 10 nur unter Verwendung von Energie von der Energiespeichervorrichtung 22 für einen gegebenen Fahrzyklus zurücklegen kann. Als Nächstes geht das Verfahren 100 zu Schritt 114 weiter.
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Schritt 114 umfasst, dass mit Hilfe des Steuerungsmoduls 26 die Ladungsentleerungsreichweite mit der Fahrtlänge (d. h. der Fahrdistanz oder der Fahrzeit), die der in Schritt 112 bestimmten Route entspricht, verglichen wird, um festzustellen, ob die Fahrtlänge größer als die Ladungsentleerungsreichweite ist. Wenn die Fahrtlänge nicht größer als die Ladungsentleerungsreichweite ist, dann geht das Verfahren 100 zu Schritt 116 weiter, bei dem das Verfahren 100 endet. Wenn die Fahrtlänge hingegen größer als die Ladungsentleerungsreichweite ist, dann geht das Verfahren 100 zu Schritt 118 weiter.
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Schritt 118 umfasst, dass mit Hilfe des Steuerungsmoduls 26 die Lastverteilung LD (3) entlang der gewünschten Fahrt über die Route, die in Schritt 108 bestimmt wurde, zumindest teilweise auf der Grundlage der Routendaten, die in Schritt 102 empfangen wurden, und des Fahrzyklus, der in Schritt 110 bestimmt wurde, bestimmt wird. Daher umfasst Schritt 118 das Bestimmen der Lastverteilung LD zumindest teilweise auf der Grundlage des Fahrzyklus. Bei der Verwendung hierin bezeichnet die ”Lastverteilung” eine Reihe von Datenpunkten, die eine Last L des Hybridfahrzeugs 10 über der Zeit T für den in Schritt 110 bestimmten Fahrzyklus repräsentieren. Die ”Last des Hybridfahrzeugs 10” bezeichnet die von dem Hybridfahrzeug 10 verbrauchte Leistung. Folglich bezeichnet die ”Lastverteilung für den in Schritt 110 bestimmten Fahrzyklus” die Leistung, die verbraucht wird, wenn das Hybridfahrzeug 10 entlang der gewünschten Route in Übereinstimmung mit dem in Schritt 110 bestimmten Fahrzyklus fährt. Die Last L des Hybridfahrzeugs 10 über die Zeit T (oder die Distanz) für den in Schritt 110 bestimmten Fahrzyklus hängt unter anderem von der Geschwindigkeit des Hybridfahrzeugs 10 entlang der gewünschten Route ab. Die Lastverteilung LD für den Fahrzyklus kann beispielsweise unter Verwendung eines Lastgewichtungsalgorithmus bestimmt werden. Dann geht das Verfahren 100 zu Schritt 120 weiter.
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Schritt 120 umfasst, dass mit Hilfe des Steuerungsmoduls 26 der geometrische Mittelpunkt C der zweidimensionalen Region bestimmt wird, welche durch die Lastverteilung LD und die horizontale Achse, die die Zeit T repräsentiert, begrenzt ist. Wie vorstehend erörtert wurde bezeichnet die ”Lastverteilung” eine Reihe von Datenpunkten, die eine Last L des Hybridfahrzeugs 10 über die Zeit T entlang der in Schritt 108 bestimmten Route repräsentieren. Dieser geometrische Mittelpunkt C kann die arithmetische Mittelwertposition (”Durchschnitts”-Position) aller Datenpunkte in der Lastverteilung LD für den in Schritt 110 bestimmten Fahrzyklus sein. Folglich kann Schritt 120 umfassen, dass die arithmetische Mittelwertposition (”Durchschnitts”-Position) aller Datenpunkte in der Lastverteilung LD bestimmt wird. Der geometrische Mittelpunkt C kann eine erste Koordinate Y, die der Last L entspricht, und eine zweite Koordinate X, die der Zeit T oder der Distanz entspricht, aufweisen. Dann fährt das Verfahren 100 mit Schritt 122 fort.
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Schritt 122 umfasst, dass mit Hilfe des Steuerungsmoduls 26 ein Lastschwellenwert H zumindest teilweise auf der Grundlage des geometrischen Mittelpunkts C der zweidimensionalen Region, die durch die Lastverteilung definiert ist, der in Schritt 112 bestimmten Ladungsentleerungsreichweite, der in Schritt 102 empfangenen Routendaten und der in Schritt 108 bestimmten Route bestimmt wird. Mit anderen Worten umfasst Schritt 122, dass ein Lastschwellenwert H zumindest teilweise auf der Grundlage der arithmetischen Mittelwertposition (d. h. des geometrischen Mittelpunkts C) von allen Datenpunkten in der Lastverteilung für den in Schritt 110 bestimmten Fahrzyklus bestimmt wird. Der Lastschwellenwert H kann als hoher Lastschwellenwert, maximaler Lastschwellenwert oder erster Lastschwellenwert bezeichnet sein. Beispielsweise kann der Lastschwellenwert H eine Last sein, die um einen bestimmten Betrag über der ersten Koordinate Y des geometrischen Mittelpunkts C liegt. Schritt 122 kann ferner umfassen, dass mit Hilfe des Steuerungsmoduls 26 ein minimaler Lastschwellenwert bestimmt wird. Der minimale Lastschwellenwert kann als der zweite Lastschwellenwert oder der niedrige Lastschwellenwert bezeichnet werden. Der zweite Lastschwellenwert kann beispielsweise eine Last sein, die um einen bestimmten Betrag unter der ersten Koordinate Y des geometrischen Mittelpunkts C liegt. Dann fährt das Verfahren 100 mit Schritt 124 fort.
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Schritt 124 umfasst, dass mit Hilfe des Steuerungsmoduls 26 ein Ladungsentleerungs-Betriebsschwellenwert zumindest teilweise auf der Grundlage der Ladungsentleerungsreichweite, des Lastschwellenwerts H, des geometrischen Mittelpunkts C und des Ladezustands (SOC) der Energiespeichervorrichtung 22 bestimmt wird. Der ”Ladungsentleerungs-Betriebsschwellenwert” bezeichnet die Zeit oder die Distanz, in der das Hybridfahrzeug 10 in dem Ladungsentleerungsmodus arbeiten wird, nachdem das Hybridfahrzeug 10 den hohen Lastschwellenwert H erreicht hat. Es wird in Betracht gezogen, dass der Ladungsentleerungs-Betriebsschwellenwert ein kalibrierter Wert sein kann.
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Schritt 126 kann umfassen, dass ein Fahrprofil unter Verwendung der Geschwindigkeitsbegrenzungen von dem Navigationssystem 26 erzeugt wird. Dann lässt das Steuerungsmodul 26 eine erste Simulation der gewünschten Fahrt ablaufen, in welcher das Hybridfahrzeug 10 die Fahrt in dem Ladungsentleerungsmodus beginnt. Dann lässt das Steuerungsmodul 26 eine zweite Simulation der gewünschten Fahrt ablaufen, in welcher der Antriebsstrang 29 in dem Ladungserhaltungsmodus betrieben wird, wenn die Last des Hybridfahrzeugs 10 den Lastschwellenwert H erreicht. Dann vergleicht das Steuerungsmodul 26 die Kraftstoffverbräuche in der ersten und zweiten Simulation. Wenn die Kraftstoffeinsparungen in der zweiten Simulation im Vergleich zu der ersten Simulation gleich der größer als ein vorbestimmter Kraftstoffeinsparungsschwellenwert ist, dann fährt das Verfahren mit Schritt 130 fort. Füge die Beschreibung des Erzeugens des Fahrprofils (unter Verwendung von Geschwindigkeitsbegrenzungen vom Navigationssystem), (Lass Simulation 1 ablaufen – unter Verwendung von CD am Beginn), Lass Simulation 2 ablaufen – unter Verwendung eines Kraftmaschinenbetriebs bei dem ersten hohen Lastschwellenwert, Vergleiche, Aktiviere, wenn Kraftstoffeinsparungen signifikant sind.
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Schritt 126 umfasst alternativ, dass mit Hilfe des Steuerungsmoduls 26 die zweite Koordinate X des geometrischen Mittelpunkts C (d. h. die arithmetische Mittelwertposition), die in Schritt 120 bestimmt wurde, mit einem Mittelpunkt M der gewünschten Fahrt verglichen wird, um festzustellen, ob die zweite Koordinate X des geometrischen Mittelpunkts C kleiner als der Mittelpunkt M der gewünschten Fahrt ist. Speziell stellt das Steuerungsmodul 26 fest, ob die zweite Koordinate X des geometrischen Mittelpunkts C kleiner als der Mittelpunkt M der gewünschten Fahrt ist. Wenn die zweite Koordinate X des geometrischen Mittelpunkts C größer oder gleich dem Mittelpunkt M der gewünschten Fahrt ist, dann geht das Verfahren 100 zu Schritt 128 weiter, bei dem das Verfahren 100 endet. Wenn die zweite Koordinate X des geometrischen Mittelpunkts C (d. h. der arithmetischen Mittelwertposition) hingegen kleiner als der Mittelpunkt M der gewünschten Fahrt ist, dann geht das Verfahren 100 zu Schritt 130 weiter.
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Schritt 130 umfasst, dass dem Antriebsstrang 29 mit Hilfe des Steuerungsmoduls 26 befohlen wird, seinen Betrieb von dem Ladungsentleerungsmodus in den Ladungserhaltungsmodus umzuschalten, wenn die Last L des Hybridfahrzeugs 10 größer oder gleich dem Lastschwellenwert H ist, wodurch der aktuelle SOC der Energiespeichervorrichtung 22 aufrecht erhalten wird. Wie vorstehend erörtert wurde, verwendet das Hybridfahrzeug 10 in dem Ladungserhaltungsmodus nur die Energie von der Brennkraftmaschine 18 und daher wird die elektrische Energie, die in der Energiespeichervorrichtung 22 gespeichert ist, nicht entleert. Daher befiehlt das Steuerungsmodul 26 in Schritt 130 dem Antriebsstrang 29, Kraftstoffenergie zu verwenden und nicht Energie von der Energiespeichervorrichtung 22 zu verwenden, wenn die Last L den Lastschwellenwert H erreicht. Dann fährt das Verfahren 100 mit Schritt 132 fort.
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Alternativ umfasst der Schritt 130, dass dem Antriebsstrang 29 befohlen wird, eine Ladungsentleerungsrate von einer anfänglichen Ladungsentleerungsrate auf eine justierte Ladungsentleerungsrate zu justieren (z. B. zu verringern), wenn die Last L des Hybridfahrzeugs 10 den Lastschwellenwert H erreicht. In der vorliegenden Offenbarung bedeutet der Begriff ”Ladungsentleerungsrate” die Rate, mit welcher der SOC der Energiespeichervorrichtung 22 abnimmt, wenn das Hybridfahrzeug 10 Energie von der Brennkraftmaschine 18 und der Energiespeichervorrichtung 22 verwendet, um das Hybridfahrzeug 10 anzutreiben. Zu diesem Zweck kann das Steuerungsmodul 26 der Brennkraftmaschine 18 befehlen, ihr Ausgabedrehmoment zu erhöhen, und dem Elektromotor-Generator befehlen, sein Ausgabedrehmomentmoment zu verringern. Dann fährt das Verfahren 100 mit Schritt 132 fort.
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Schritt 132 umfasst, dass mit Hilfe des Steuerungsmoduls 26 der Ladungsentleerungs-Betriebsschwellenwert mit der von dem Hybridfahrzeug 10 zurückgelegten Distanz oder der Zeit verglichen wird, die seit dem Umschalten von dem Ladungsentleerungsmodus in den Ladungserhaltungsmodus bei Schritt 130 vergangen ist. Wie vorstehend erörtert wurde, kann der Ladungsentleerungs-Betriebsschwellenwert als Zeit oder Distanz ausgedrückt werden. Unabhängig davon fährt das Hybridfahrzeug 10 dann, wenn die von dem Hybridfahrzeug 10 zurückgelegte Distanz oder die Zeit, die seit dem Umschalten von dem Ladungsentleerungsmodus in den Ladungserhaltungsmodus vergangen ist, nicht größer als der Ladungsentleerungs-Betriebsschwellenwert ist, fort in dem Ladungserhaltungsmodus zu arbeiten. Wenn die von dem Hybridfahrzeug 10 zurückgelegte Distanz oder die Zeit, die seit dem Umschalten von dem Ladungsentleerungsmodus in den Ladungserhaltungsmodus vergangen ist, hingegen größer oder gleich dem Ladungsentleerungs-Betriebsschwellenwert ist, dann fährt das Verfahren 100 mit Schritt 134 fort.
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Alternativ umfasst Schritt 132, dass mit Hilfe des Steuerungsmoduls 26 der Ladungsentleerungs-Betriebsschwellenwert mit der von dem Hybridfahrzeug 10 zurückgelegten Distanz oder der Zeit verglichen wird, die seit dem Justieren der Ladungsentleerungsrate vergangen ist. Wie vorstehend erörtert wurde, kann der Ladungsentleerungs-Betriebsschwellenwert durch die Zeit oder durch die Distanz ausgedrückt werden. Unabhängig davon fährt das Hybridfahrzeug 10 dann, wenn die von dem Hybridfahrzeug 10 zurückgelegte Distanz oder die Zeit, die seit dem Justieren der Ladungsentleerungsrate vergangen ist, nicht größer als der Ladungsentleerungs-Betriebsschwellenwert ist, fort, mit der justierten Ladungsentleerungsrate zu arbeiten, oder es fährt alternativ fort, die Ladungsentleerungsrate zu justieren. Wenn die von dem Hybridfahrzeug 10 zurückgelegte Distanz oder die Zeit, die seit dem Justieren der Ladungsentleerungsrate vergangen ist, größer oder gleich dem Ladungsentleerungs-Betriebsschwellenwert ist, dann geht das Verfahren 100 zu Schritt 134 weiter.
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Schritt 134 kann eine von mindestens zwei Optionen umfassen. Als Beispiel, das nicht einschränken soll, kann Schritt 134 umfassen, dass dem Antriebsstrang 29 mit Hilfe des Steuerungsmoduls 26 befohlen wird, von dem Ladungserhaltungsmodus in den Ladungsentleerungsmodus umzuschalten, wenn die von dem Hybridfahrzeug 10 zurückgelegte Distanz oder die Zeit, die seit dem Umschalten von dem Ladungsentleerungsmodus in den Ladungserhaltungsmodus vergangen ist, größer oder gleich dem Ladungsentleerungs-Betriebsschwellenwert ist oder die Last des Hybridfahrzeugs 10 kleiner als der in Schritt 122 bestimmte zweite Lastschwellenwert ist.
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Alternativ umfasst Schritt 134, dass dem Antriebsstrang 29 mit Hilfe des Steuerungsmoduls 26 befohlen wird, die Ladungsentleerungsrate von der justierten Ladungsentleerungsrate auf die anfängliche Ladungsentleerungsrate zu justieren (z. B. zu erhöhen), wenn die von dem Hybridfahrzeug 10 zurückgelegte Distanz oder die Zeit, die seit dem Umschalten von dem Ladungsentleerungsmodus in den Ladungserhaltungsmodus vergangen ist, größer oder gleich dem Ladungsentleerungs-Betriebsschwellenwert ist, oder wenn die Last des Hybridfahrzeugs 10 kleiner als der in Schritt 122 bestimmte zweite Lastschwellenwert ist. Zu diesem Zweck kann das Steuerungsmodul 26 der Brennkraftmaschine 18 befehlen, ihr Ausgabedrehmoment zu verringern, und dem Elektromotor-Generator befehlen, sein Ausgabedrehmoment zu erhöhen.
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Obwohl die besten Arten zum Ausführen der Erfindung im Detail beschrieben wurden, wird der Fachmann 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.
