DE102015103108A1

DE102015103108A1 - Hybridfahrzeug und verfahren zum steuern eines hybridfahrzeugs mit einer modusauswahl auf der grundlage von vorausschauenden daten

Info

Publication number: DE102015103108A1
Application number: DE102015103108.6A
Authority: DE
Inventors: Venkata Prasad Atluri; Matias Garibaldi; Chandra S. Namuduri
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2014-03-13
Filing date: 2015-03-04
Publication date: 2015-09-17
Also published as: US20150258984A1; CN104908733A; US9440654B2; CN104908733B

Abstract

Ein Verfahren zum Steuern eines Hybridfahrzeugs mit einem Hybridantriebsstrang mit einer Kraftmaschine und mit einem Motor/Generator umfasst, dass Daten empfangen werden, die erwartete zukünftige Fahrzeugbetriebsbedingungen anzeigen, und dass mit Hilfe eines Controllers optimale Betriebsparameter für die Kraftmaschine und für den Motor/Generator zumindest teilweise auf der Grundlage der Daten ermittelt werden. Dann befiehlt ein Controller eine Antriebsstrangbetriebsstrategie für die Kraftmaschine und den Motor/Generator auf der Grundlage der ermittelten optimalen Betriebsparameter. Die empfangenen Daten können von aktiven fahrzeugeigenen Erfassungssystemen und von Fahrzeugtelematiksystemen stammen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegenden Lehren umfassen allgemein ein Hybridfahrzeug und ein Verfahren zum Steuern eines Hybridfahrzeugs.
HINTERGRUND
Hybridelektrofahrzeuge, die sowohl einen Elektromotor/Generator als auch eine Brennkraftmaschine als Leistungsquellen verwenden, verfügen über einen fahrzeugeigenen Controller, der programmiert ist, um die Verwendung von sowohl der Kraftmaschine als auch dem Motor/Generator bei unterschiedlichen Fahrbedingungen zu verändern. Allgemein empfängt ein Controller Eingabesignale von Fahrzeugsensoren, die aktuelle Betriebsbedingungen überwachen. Der Controller führt verschiedene Algorithmen aus, um einen gewünschten Funktionsmodus des Antriebsstrangs zu bestimmen. Die Fähigkeit des Antriebsstrangs, wie gewünscht zu funktionieren, hängt teilweise von der Geschwindigkeit und der Genauigkeit der Anpassung an sich verändernde Betriebsbedingungen ab.
ZUSAMMENFASSUNG
Es wird ein Verfahren zum Steuern eines Hybridfahrzeugs bereitgestellt, das aufgrund seiner Fähigkeit, eine Betriebsstrategie zu befehlen, die auf einer Vielfalt von Eingabedaten beruht, welche zukünftige Fahrzeugbetriebsbedingungen anzeigen, welche hier auch als vorhergesagte, prognostizierte oder erwartete Fahrzeugbetriebsbedingungen bezeichnet werden, effizienter funktionieren kann. Indem nicht nur die aktuellen Fahrzeugbetriebsbedingungen berücksichtigt werden, sondern auch Bedingungen, die zu unterschiedlichen Zeitpunkten in der Zukunft wahrscheinlich sind, können Fahrzeugsysteme so gesteuert werden, dass sie Gelegenheiten zum Einsparen von Leistung und Energie ausnutzen, und es kann eine optimale Betriebsstrategie implementiert werden. Indem das Fahrzeug in Übereinstimmung mit dem Verfahren gesteuert wird, wird eine adaptive Energiemanagementstrategie realisiert, die Kraftstoffsparsamkeit, Fahrvermögen und Langlebigkeit verbessern kann.
Insbesondere umfasst ein Verfahren zum Steuern eines Hybridfahrzeugs, das einen Hybridantriebsstrang mit einer Kraftmaschine und einem Motor/Generator aufweist, dass Daten empfangen werden, die zukünftige Fahrzeugbetriebsbedingungen anzeigen, und dass mit Hilfe eines Controllers optimale Betriebsparameter für die Kraftmaschine und für den Motor/Generator zumindest teilweise auf der Grundlage der Daten ermittelt werden. Dann befiehlt der Controller eine Antriebsstrangbetriebsstrategie für die Kraftmaschine und den Motor/Generator auf der Grundlage der ermittelten optimalen Betriebsparameter. Die empfangenen Daten können einen ersten Satz von Daten umfassen, die von einem oder mehreren aktiven fahrzeugeigenen Erfassungssystemen empfangen werden. Beispielsweise können radarbasierte Systeme verwendet werden, die eine Entfernung und eine Entfernungsrate zwischen Fahrzeugen bereitstellen. Zudem kann der Controller einen zweiten Satz von Daten von einem oder mehreren Fahrzeugtelematiksystemen empfangen, die Informationen wie etwa als Beispiel ohne Einschränkung einen Stau auf der Route, das Wetter, dreidimensionale Kartendaten und dergleichen bereitstellen.
Die von dem Controller befohlene Betriebsstrategie kann ein anderer funktionaler Betriebsmodus als derjenige sein, in dem der Antriebsstrang gegenwärtig betrieben wird. Die Eingabedaten können von dem Controller für viele Zwecke verwendet werden, etwa, um Kalibrierungsparameter von verschiedenen Algorithmen zu aktualisieren, um Zeitgeber zu verlängern oder Getriebeschaltalgorithmen zu verhindern, um ein Gelegenheitsaufladen im Fall eines erwarteten Autostopps zu implementieren, um einen Kraftstoff-Absperralgorithmus in dem Fall einer erwarteten Fahrzeugverzögerung, eines Ausrollens oder eines Fahrens mit konstanter Geschwindigkeit auszuführen, um gespeicherte Energieverlustwerte oder regenerative Leistungswerte zu aktualisieren, die verschiedenen Betriebsmodi zugeordnet sind, und um gespeicherte Verstärkungen für Fahrzeugkomponenten zu aktualisieren, etwa Ladezustands-Schwellenwerte zum Implementieren des Aufladens einer Energiespeichervorrichtung, Verstärkungen von Aktoren und/oder Verstärkungen eines Motor-Gleichrichter/Wechselrichtermoduls. Es wird hier auch ein Fahrzeug offenbart, das ein oder mehrere aktive Erfassungssysteme und ein oder mehrere Telematiksysteme und einen Controller aufweist, der ausgestaltet ist, um von den Systemen bereitgestellte Daten zum Implementieren des Verfahrens zu nutzen.
Bei einer Ausführungsform befiehlt der Controller einen funktionalen Betriebsmodus einer Kraftmaschine und eines Motors/Generators, der mit einer Kurbelwelle der Kraftmaschine mit Hilfe eines Riemenantriebs wirksam verbunden werden kann, um dazwischen eine Antriebsverbindung herzustellen. Der funktionale Betriebsmodus wird zumindest teilweise auf der Grundlage des ersten Satzes von Daten und des zweiten Satzes von Daten befohlen.
Die vorstehenden Merkmale und Vorteile und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Lehren ergeben sich leicht aus der folgenden genauen Beschreibung der besten Arten, um die vorliegenden Lehren auszuführen, wenn sie in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen gelesen wird.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Darstellung eines Abschnitts eines ersten Fahrzeugs mit einer ersten Ausführungsform eines Hybridantriebsstrangs und einem Steuerungssystem.
2 ist eine schematische Darstellung des ersten Fahrzeugs von 1 in einer Betriebsumgebung, die andere Fahrzeuge umfasst.
3 ist eine schematische Darstellung eines Abschnitts des Steuerungssystems für das Fahrzeug, und eines fahrzeugeigenen aktiven Erfassungssystems und eines Telematiksystems in wirksamer Kommunikation mit dem Steuerungssystem.
4 ist ein schematisches Flussdiagramm eines Verfahrens zum Steuern des Fahrzeugs von 1.
5 ist eine graphische Darstellung eines Ladezustands einer Energiespeichervorrichtung des Fahrzeugs von 1 über der Zeit in Sekunden, wobei das Fahrzeug in Übereinstimmung mit dem Verfahren von 4 gesteuert wird, und einer graphischen Darstellung des Ladezustands der gleichen Energiespeichervorrichtung, wenn das Verfahren nicht in Übereinstimmung mit dem Verfahren gesteuert wird.
6 ist eine graphische Darstellung der Kraftstoffrate in Gramm pro Sekunde einer Kraftmaschine über der Zeit in Sekunden des Fahrzeugs von 1, das in Übereinstimmung mit dem Verfahren von 4 gesteuert wird, und eine graphische Darstellung der Kraftstoffrate der gleichen Kraftmaschine, wenn das Fahrzeug nicht in Übereinstimmung mit dem Verfahren gesteuert wird, und die eine Fahrzeuggeschwindigkeit in Kilometer pro Stunde zeigt.
GENAUE BESCHREIBUNG
Mit Bezug auf die Zeichnungen, bei denen gleiche Bezugszeichen gleiche Komponenten in den mehreren Ansichten bezeichnen, zeigt 1 ein Hybridfahrzeug 10, das einen Hybridantriebsstrang 12 aufweist. Das Hybridfahrzeug 10 weist außerdem ein Steuerungssystem 13 mit einem elektronischen Controller 17 auf. Das Hybridfahrzeug 10 verfügt über ein oder mehrere fahrzeugeigene aktive Erfassungssysteme 11, die einen ersten Satz von Daten an den Controller 17 liefern, welcher zukünftige Fahrzeugbetriebsbedingungen anzeigt, die hier als vorhergesagte, prognostizierte oder erwartete Fahrzeugbetriebsbedingungen bezeichnet sein können. Die Daten können Abstandssignale im Hinblick auf andere Fahrzeuge umfassen, etwa die in der Nähe befindlichen Fahrzeuge 10A und 10B in 2. Das Hybridfahrzeug 10 von 1 weist außerdem ein oder mehrere Telematiksysteme 15 auf, die einen zweiten Satz von Daten für den Fahrzeugcontroller 17 bereitstellen, welcher zusätzliche zukünftige Fahrzeugbetriebsbedingungen anzeigt, etwa einen Fahrzeugabstand, den Verkehr, geographische und andere Informationen, wie hier weiter erörtert wird. Andere fahrzeugeigene Komponenten, wie etwa ohne Einschränkung die Energiespeichervorrichtungen ESS1 60 und ESS2 160 und ein Fahrzeuggaspedal AP und Bremspedal BP liefern Eingabesignale an den Controller 17, welche aktuelle Fahrzeugbetriebsbedingungen anzeigen.
Der Hybridantriebsstrang 12 umfasst eine Kraftmaschine 14 und einen Motor/Generator 28, die beide betrieben werden können, um Vortriebsleistung für das Fahrzeug 10 bereitzustellen. Wie hier beschrieben ist, führt der Controller 17 einen oder mehrere gespeicherte Algorithmen aus, welche die von den aktiven Erfassungssystemen 11 und den Telematiksystemen 15 empfangenen Daten verwenden, um optimale Betriebsparameter der Kraftmaschine 14 und des Motors/Generators 28 zu ermitteln. Dann wird eine Antriebsstrangbetriebsstrategie für die Kraftmaschine 14 und den Motor/Generator 28 zumindest teilweise auf der Grundlage der optimalen Kraftmaschinen- und Motor/Generator-Betriebsparameter befohlen.
Mit Bezug auf 1 ist das Hybridfahrzeug 10 in größerem Detail gezeigt. Obwohl das gezeigte Hybridfahrzeug 10 eine Startergeneratoranordnung aufweist, wie hier weiter beschrieben wird, kann das Verfahren 100 von 4, das ein Hybridfahrzeug steuert, um eine Antriebsstrangbetriebsstrategie unter Verwendung von Daten von den fahrzeugeigenen aktiven Erfassungssystemen 11 und von den Telematiksystemen 15 zu befehlen, mit einer beliebigen Hybridfahrzeugkonfiguration verwendet werden.
Insbesondere kann die Kraftmaschine 14 mit Bezug auf 1 eine Brennkraftmaschine 14 sein und sie weist ein Ausgabeelement, etwa eine Kurbelwelle 16 auf, die mit einem Eingabeelement 18 eines Getriebes 20 durch eine selektiv einrückbare Kupplung 21 wirksam verbunden werden kann. Die Kupplung 21 kann eine normalerweise geschlossene Kupplung oder eine normalerweise offene Kupplung sein. Das Getriebe 20 umfasst eine Zahnradanordnung und Kupplungen (nicht gezeigt), durch welche Drehmoment von dem Eingabeelement 18 an ein Ausgabeelement 22 und durch einen Endantrieb 24 an Fahrzeugräder 26 fließt, um das Fahrzeug 10 voranzutreiben. Die gezeigten Räder 26 können Vorderräder oder Hinterräder sein. Ein zweites Paar von Rädern, das nicht gezeigt ist, kann ebenfalls durch den Antriebsstrang 12 mit Leistung versorgt werden, oder es kann nicht angetrieben sein.
Der Hybridantriebsstrang 12 ist ein elektrischer Hybridantriebsstrang mit fossilem Kraftstoff, da zusätzlich zu der Kraftmaschine 14 als einer ersten Leistungsquelle, die durch fossilen Kraftstoff mit Leistung versorgt wird, etwa Benzin- oder Dieselkraftstoff, der Elektromotor/Generator 28, der durch gespeicherte elektrische Energie mit Leistung versorgt wird, als eine zweite Leistungsquelle verfügbar ist. Der Motor/Generator 28 ist steuerbar, um wie ein Motor oder wie ein Generator zu funktionieren, und er ist mit der Kurbelwelle 16 der Kraftmaschine 14 mit Hilfe eines Riemenantriebs 30 wirksam verbindbar. Der Riemenantrieb 30 umfasst einen Riemen 32, der mit einer Riemenscheibe 34 in Eingriff steht, die verbunden werden kann, um sich mit einer Motorwelle 35 des Motors/Generators 28 zu drehen, und der mit einer Riemenscheibe 36 in Eingriff steht, die verbunden ist, um sich mit der Kurbelwelle 16 zu drehen. Wenn die Riemenscheibe 34 verbunden ist, um sich mit dem Motor/Generator 28 zu drehen, stellt der Riemenantrieb 30 eine Antriebsverbindung zwischen dem Motor/Generator 28 und der Kurbelwelle 16 her. Der Motor/Generator 28 kann als Motor/Generator mit einem Riemen-Generator-Starter bezeichnet sein. Alternativ kann der Antrieb 30 eine Kette anstelle des Riemens 32 und Kettenzahnräder anstelle der Riemenscheiben 34, 36 enthalten. Beide Ausführungsformen des Riemenantriebs 30 werden hier als ”Riemenantrieb” bezeichnet.
Eine selektive Koppelvorrichtung 38 ist mit dem Steuerungssystem 13 wirksam verbunden und ist steuerbar, um selektiv eine Antriebsverbindung zwischen der Kurbelwelle 16 und dem Motor/Generator 28 durch den Riemenantrieb 30 herzustellen. Die selektive Koppelvorrichtung 38 kann eine normalerweise eingerückte (d. h. normalerweise geschlossene) Kupplung sein, die mit der Motorwelle 35 in Eingriff tritt, um sich gemeinsam mit der Riemenscheibe 34 zu drehen (d. h. zusammen und im Einklang mit dieser). Ein Aktor A3 kann durch ein Steuerungssignal vom Steuerungssystem 13 aktiviert werden, um die Koppelvorrichtung 38 selektiv zu öffnen oder auszurücken, so dass die Motorwelle 35 dann nicht in einer Antriebsbedingung mit der Kurbelwelle 16 steht.
Zudem kann ein variables Spannvorrichtungssystem 39 verwendet werden, um die mechanische Spannung zwischen dem Riemen 32 und den Riemenscheiben 34, 36 zu justieren. Das Spanvorrichtungssystem 39 kann elektrisch, hydraulisch oder auf andere Weise betätigt werden. Das Steuerungssystem 13 ist mit dem Spannvorrichtungssystem 39 wirksam verbunden und es kann das Spannvorrichtungssystem 39 mit einem Steuerungssignal steuern. Indem die mechanische Spannung gesteuert wird, kann die Drehmomentübertragung zwischen dem Riemen 32 und den Riemenscheiben 34, 36 und damit zwischen dem Motor/Generator 28 und der Kurbelwelle 16 eingestellt werden.
Ein Startermechanismus 40 ist durch das Steuerungssystem 13 steuerbar, um selektiv eine Antriebsverbindung mit der Kurbelwelle 16 durch einen Getriebezug 42 herzustellen, der von jeder Antriebsverbindung durch den Riemenantrieb 30 getrennt ist. Insbesondere umfasst der Startermechanismus 40 eine selektiv einrückbare Kupplung 41, einen Aktor A4 und den Getriebezug 42. Die Kupplung 41 wird durch eine Bewegung des Aktors A4 selektiv eingerückt, wenn der Aktor A4 aktiviert wird. Das Einrücken der Kupplung 41 stellt eine Antriebsverbindung zwischen dem Motor/Generator 28 und der Kurbelwelle 16 her. Der Aktor A4 kann ein linearer Aktor sein, etwa ein elektromechanisches lineares Solenoid, das betätigt werden kann, wenn es mit einem elektronischen Steuerungssignal elektronisch aktiviert wird, das es von dem Steuerungssystem 13 empfängt. Andere potentielle Konfigurationen des Aktors A4 können als Beispiel, das nicht einschränken soll, einen Elektromotor, der einen Kugelrollspindelmechanismus antreibt, einen Formgedächtnislegierungsaktor, einen Aktor mit einem elektrisch aktiven Polymer usw. umfassen. Bei dem Formgedächtnislegierungsaktor kann ein selektives Erregen des Materials, etwa der Legierung, die Gestalt des Materials verändern, was bewirkt, dass die Kupplung 41 einrückt. Bei dem Aktor mit dem elektrisch aktiven Polymer kann ein selektives Erregen des Materials, etwa des Polymers, die Gestalt des Materials verändern, um die Kupplung 41 einzurücken. Eine Bewegung des Aktors A4 kann beispielsweise ermöglichen, dass ein Hydraulikdruck die Kupplung 41 einrückt.
Der Getriebezug 42 umfasst ein Außenrad 44, etwa ein Zahnkranz an einem Schwungrad, das sich mit der Kurbelwelle 16 dreht. Ein Ritzelzahnrad 46 ist so gelagert, dass es sich mit einer Welle 48 dreht und mit dem Außenrad 44 kämmt. Das Ritzelzahnrad 46 wird als erstes Zahnrad des Getriebezugs 42 bezeichnet und das Außenrad 44 wird als zweites Zahnrad des Getriebezugs 40 bezeichnet. Folglich wird Drehmoment zwischen dem Motor/Generator 28 und der Kurbelwelle 16 durch den Getriebezug 42 nur übertragen, wenn der Aktor A4 aktiviert ist, so dass die Kupplung 41 eingerückt ist, wodurch die Motorwelle 35 mit der Welle 48 verbunden wird.
Der Hybridantriebsstrang 12 umfasst eine erste Energiespeichervorrichtung ESS1 60, die elektrische Energie speichern und entlang eines ersten Spannungsbusses 62, der als Hochspannungsbus bezeichnet wird, mit einer Spannung liefern kann, die kompatibel zu derjenigen ist, die benötigt wird, um den Motor/Generator 28 mit Leistung zu versorgen. Insbesondere kann die ESS1 60 eine Batterie oder ein Batteriemodul sein, die bzw. das für eine relativ hohe Nennspannung ausgelegt ist, etwa als Beispiel, das nicht einschränken soll, 24 VDC. Die ESS1 60 kann in einem ersten Betriebsspannungsbereich betrieben werden, der die Nennspannung umfasst. Die spezielle Betriebsspannung der ESS1 60 innerhalb des ersten Betriebsspannungsbereichs bei einem beliebigen Zeitpunkt hängt teilweise von einem Ladezustand und einer Temperatur der ESS1 60 ab.
Der Motor/Generator 28 kann einen Stator mit mehrphasigen Wicklungen aufweisen, der einen Wechselstrom benötigt. Ein Motor-Gleichrichter/Wechselrichtermodul (MPIM) 64 kann von dem Steuerungssystem 13 gesteuert werden und kann ausgestaltet sein, um zwischen einer DC-Spannung am Bus 62 und einer dreiphasigen Leistung umzusetzen, die von dem Motor/Generator 28 benötigt und von diesem erzeugt wird. Der Motor/Generator 28 und die ESS1 60 sind mit einer gemeinsamen Masse G über eine Masseverbindung 66 geerdet. Die ESS1 60 weist ein Batteriemanagementsystem (BMS1) 68 auf, das eine Vielfalt von Sensoren enthält und in wirksamer Kommunikation mit dem Steuerungssystem 13 steht, um Betriebsdaten bereitzustellen, die aktuelle Fahrzeugbetriebsbedingungen wie etwa den Ladezustand und die Temperatur der ESS1 60 anzeigen.
Ein negativer Anschluss 69 der ESS1 60 ist mit der Masse G verbunden. Ein positiver Anschluss 70 ist mit dem Hochspannungsbus 62 nur selektiv verbunden. Insbesondere ist eine Schaltvorrichtung S1 mit dem Steuerungssystem 13 wirksam verbunden und ist durch ein Steuerungssignal von dem Steuerungssystem 13 steuerbar, um eine geschlossene oder EIN-Position, die gestrichelt als 71 gezeigt ist, oder eine gezeigte offene oder AUS-Position herzustellen. In der EIN-Position stellt die Schaltvorrichtung S1 eine elektrische Kommunikation zwischen der ESS1 60 und dem Motor/Generator 28 über den Hochspannungsbus 62 und das MPIM 64 her. Die Schaltvorrichtung S1 kann ein unidirektionaler oder bidirektionaler Sperrschalter oder ein Halbleiterschalter sein. Bei einigen Ausführungsformen kann die Schaltvorrichtung S1 auch gesteuert werden, um einen linearen Betriebsmodus herzustellen, in welchem die ESS1 60 in elektrischer Kommunikation mit dem Motor/Generator 28 steht, aber die Spannung von der ESS1 60 in Abhängigkeit von einer Position der Schaltvorrichtung S1 zwischen geschlossen und offen modifiziert wird (d. h. reduziert wird). Die Schaltvorrichtung S1 ermöglicht, dass der Hybridantriebsstrang 12 so gesteuert wird, dass es keine kontinuierliche Verbindung zwischen einer beliebigen elektrischen Energiespeichervorrichtung und dem Motor/Generator 28 gibt.
Ein elektrisches Zusatzsystem 72 ist mit einem zweiten Spannungsbus 74 wirksam verbunden und es ist mit der Masse G geerdet. Das elektrische Zusatzsystem 72 kann eine oder mehrere Fahrzeugzubehörvorrichtungen umfassen, die in dem Fahrzeug 10 installiert sind und ausgestaltet sind, um in einem Spannungsbereich betrieben zu werden, der sich von der Spannung unterscheidet, die von der ESS1 60 oder von dem Motor/Generator 28 an den Bus 62 geliefert wird, oder gleich dieser ist. Das elektrische Zusatzsystem 72 kann beispielsweise Scheinwerfer, HVAC-Vorrichtungen, Hilfsmotoren, Unterhaltungssystemkomponenten usw. umfassen. Eine selektive Verbindung zwischen dem Bus 62 und dem Bus 74 und dem elektrischen Zusatzsystem 72 kann durch eine selektive Verbindungsvorrichtung hergestellt werden, etwa einen DC/DC-Umsetzer 76, der ausgestaltet ist, um eine Spannung von dem Bus 62 auf den Bus 74 abwärts zu transformieren. Der Bus 74 kann beispielsweise ein 12 V-Bus sein, wobei in diesem Fall der optionale DC/DC-Umsetzer verwendet wird, um eine stabile Spannung für alle oder ausgewählte elektrische Lasten der Zubehörvorrichtungen des elektrischen Zusatzsystems 72 bereitzustellen, wenn das an dem Bus 62 von der ESS1 60 bereitgestellte Spannungsniveau erheblich von demjenigen eines Standard 12 V-Busses abweicht (z. B. < 10 V oder > 16 V). Alternativ kann eine andere Schaltvorrichtung als selektive Verbindungsvorrichtung anstelle des DC/DC-Umsetzers 76 verwendet werden. Der DC/C-Umsetzer 76 (oder die Schaltvorrichtung) ist mit dem Steuerungssystem 13 wirksam verbunden und wird in Übereinstimmung mit den Lasten des elektrischen Zusatzsystems 72 und anderen Fahrzeugbetriebsbedingungen, die dem Steuerungssystem 13 bereitgestellt werden, gesteuert. Außerdem kann der DC/DC-Umsetzer 76 beseitigt werden, wenn die elektrischen Lasten der Zubehörvorrichtungen in dem elektrischen Zusatzsystem 72 innerhalb des Spannungsbereichs liegen, der an dem Bus 62 bereitgestellt wird.
Der Hybridantriebsstrang 12 umfasst eine zweite Energiespeichervorrichtung ESS2 160, die mit dem Steuerungssystem 13 über ein Batteriemanagementsystem BMS2 168 verbunden ist. Die ESS2 160 kann für eine relativ niedrige Nennspannung ausgelegt sein, etwa als Beispiel, das nicht einschränken soll, 12 VDC. Die ESS2 160 kann in einem zweiten Betriebsspannungsbereich betrieben werden, der die Nennspannung umfasst. Der zweite Betriebsspannungsbereich kann niedriger als der erste Betriebsspannungsbereich der ESS1 60 sein. Die spezielle Betriebsspannung der ESS2 160 innerhalb des zweiten Betriebsspannungsbereichs zu einem beliebigen Zeitpunkt hängt teilweise von einem Ladezustand und einer Temperatur der ESS2 160 ab.
Der Antriebsstrang 12 umfasst außerdem eine zweite Schaltvorrichtung S2, die durch ein Steuerungssignal von dem Steuerungssystem 13 steuerbar ist, um eine geschlossene oder EIN-Position, die als 71 gestrichelt gezeigt ist, oder eine gezeigte offene oder AUS-Position herzustellen. Die Schaltvorrichtung S2 kann ein unidirektionaler oder bidirektionaler Sperrschalter oder ein Halbleiterschalter sein. In einigen Ausführungsformen kann die Schaltvorrichtung S2 auch gesteuert werden, um einen linearen Betriebsmodus herzustellen.
In der EIN-Position stellt die Schaltvorrichtung S2 einen elektrischen Leistungsfluss zwischen dem positiven Anschluss 70 der ESS2 160 und dem Motor/Generator 28 über die Busse 62 und 64 her, und der DC/DC-Umsetzer 76 wird betrieben, um eine Spannungsstufe zwischen den Bussen 62 und 74 bereitzustellen. In der EIN-Position stellt die Schaltvorrichtung S2 außerdem einen elektrischen Leistungsfluss zwischen dem positiven Anschluss 70 der ESS2 160 und dem elektrischen Zusatzsystem 72 über den Bus 74 her. Der elektrische Leistungsfluss zwischen der ESS2 160 und dem Motor/Generator 28 ist folglich parallel zu dem elektrischen Leistungsfluss zwischen dem Motor/Generator 28 und dem elektrischen Zusatzsystem 72. Die ESS2 160 ist an dem negativen Anschluss 69 mit der Masseverbindung 66 geerdet.
Ein Solarleistungs-Zusatzsystem 78 kann an dem Fahrzeug 10 installiert sein. Das Solarleistungs-Zusatzsystem 78 steht in wirksamer Kommunikation mit dem Bus 62 und mit dem Steuerungssystem 13. Das Solarleistungs-Zusatzsystem 78 kann elektrische Energie an den Bus 62 liefern, um elektrische Leistungsanforderungen des Hybridantriebsstrangs 12 zu unterstützen. Das Solarleistungs-Zusatzsystem 78 kann Photovoltaikquellen umfassen, etwa eine oder mehrere miteinander verbundene einzelne Solarzellen, einen Solar-Laminatfilm, gehärtetes Solarglas, Oberflächenbeschichtungen und/oder andere Photovoltaikvorrichtungen. Das Steuerungssystem 13 kann die elektrische Leistung ermitteln, die von dem Solarleistungs-Zusatzsystem 78 und der bzw. den photovoltaischen (solaren) Leistungsquellen verfügbar ist. Photovoltaikquellen können eine oder mehrere miteinander verbundene einzelne Solarzellen, einen Solar-Laminatfilm, gehärtetes Solarglas, Oberflächenbeschichtungen und/oder andere Photovoltaikvorrichtungen umfassen. Das Solarleistungs-Zusatzsystem 78 mit Photovoltaikquellen, die Elektrizität erzeugen, kann an einer beliebigen Oberfläche des Fahrzeugs 10 montiert sein, die potentiell der Sonne ausgesetzt wird. Die maximale Energiemenge, die erzeugt wird, oder die Leistung, die von dem Solarleistungs-Zusatzsystem 78 ausgegeben wird, kann eine vorbestimmte Menge sein, die auf der Menge der Sonnenstrahlung beruht, die auf die Photovoltaikquellen auftrifft. Die Sonnenstrahlung kann von einer Photovoltaikquelle oder davon unabhängig unter Verwendung eines von mehreren Typen von eigenständigen Pyranometern, etwa einer auf Strahlungsthermosäulen beruhenden, auf einer Siliziumfotodiode beruhenden oder einer anderen Art von Messvorrichtung gemessen werden.
Das Solarleistungs-Zusatzsystem 78 kann elektrisch verbunden sein, um elektrische Energie an den Bus 62 zu liefern, um dadurch erzeugte Energie in der ESS1 60 zu speichern, wenn die Schaltvorrichtung S1 gesteuert wird, um eine elektrische Verbindung zwischen dem Bus 62 und der ESS1 60 herzustellen. Das Solarleistungs-Zusatzsystem 78 kann außerdem eine integrierte Leistungssteuerungseinheit umfassen, etwa eine integrierte Spannungsmodifikationsvorrichtung 79, die ein DC/DC-Umsetzer sein kann, der gesteuert wird, um die von den Photovoltaikquellen bereitgestellte Spannung in den Spannungsbereich des Busses 62 umzusetzen und um das Solarleistungs-Zusatzsystem 78 selektiv mit dem Bus 62 zu verbinden.
Das Steuerungssystem 13 kann betrieben werden, um den Hybridantriebsstrang 12 so zu steuern, dass verschiedene Betriebsmodi hergestellt werden. Insbesondere umfasst das Steuerungssystem 13 mindestens einen elektronischen Controller 17, der mindestens einen Prozessor 82 umfasst, der einen oder mehrere gespeicherte Algorithmen 84 beruhend auf verschiedenen Eingaben des Fahrzeugs und des Antriebsstrangs und auf den ersten und zweiten Datensätzen von den fahrzeugeigenen aktiven Erfassungssystemen 11 und von dem Fahrzeugtelematiksystem 15 ausführt. Der Controller 17 erzeugt Steuerungssignale in Übereinstimmung mit den gespeicherten Algorithmen 84, die mehrere Betriebsmodi des Hybridantriebsstrangs 12 herstellen.
Der elektronische Controller 17 kann als eine einzige oder eine verteilte Steuerungsvorrichtung ausgestaltet sein, die mit jedem der fahrzeugeigenen aktiven Erfassungssysteme 11, dem bzw. den Fahrzeugtelematiksystemen 15, dem Gaspedal AP, dem Bremspedal BP, der Kraftmaschine 14, dem Getriebe 20, den Rädern 26, dem Motor/Generator 28 und dessen MPIM 64, den Aktoren A3, A4, der ESS1 60, der Schaltvorrichtung S1, dem Solarleistungs-Zusatzsystem 78, dem DC/DC-Umsetzer 76 und dem elektrischen Zusatzsystem 72 über Steuerungskanäle 86, von denen einige in 1 bezeichnet sind, elektrisch verbunden ist oder damit anderweitig in einer fest verdrahteten oder drahtlosen Kommunikation angeordnet ist. Die Steuerungskanäle 86 können beliebige benötigte elektrische Übertragungsleiter, beispielsweise fest verdrahtete oder drahtlose Steuerungsverbindungen oder Strecken umfassen, die geeignet sind, um zur korrekten Leistungsflusssteuerung und Koordination an Bord des Fahrzeugs 10 notwendigen elektrischen Steuerungssignale zu übertragen und zu empfangen. Bei einer Ausführungsform kann das bzw. können die Telematiksysteme 15 eine beliebige Datenvorrichtung, etwa ein Smartphone, umfassen, und der Controller 17 kann vorausschauende Daten von der Datenvorrichtung auch über eine fahrzeugeigene elektrische Übertragungsleitung empfangen, die als Datenröhre oder Datenleitung bezeichnet werden kann.
Der elektronische Controller 17 umfasst ein oder mehrere Steuerungsmodule, mit einem oder mehreren Prozessoren 82 und konkretem nicht vorübergehendem Speicher 88, z. B. Festwertspeicher (ROM), sei er optisch, magnetisch, Flash oder etwas anderes. Der elektronische Controller 17 kann außerdem ausreichende Mengen an Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM), elektrisch löschbaren programmierbaren Festwertspeicher (EEPROM) und dergleichen sowie einen Hochgeschwindigkeitstaktgeber, Analog/Digital- und Digital/Analog-Schaltungen (A/D- und D/A-Schaltungen) und Eingabe/Ausgabe-Schaltungen und Vorrichtungen (I/O) sowie geeignete Signalaufbereitungs- und Pufferschaltungen umfassen.
Der elektronische Controller 17 kann eine Trägermaschine oder ein verteiltes System sein, z. B. ein Computer, etwa ein Digitalcomputer oder Mikrocomputer, der als Fahrzeugsteuerungsmodul wirkt, und/oder als Proportional-Integral-Derivativ-Reglervorrichtung (PID-Reglervorrichtung) mit einem Prozessor und als Speicher 88 einem konkreten nicht vorübergehenden computerlesbaren Speicher, etwa einem Festwertspeicher (ROM) oder einem Flashspeicher. Daher kann der Controller 17 sämtliche Software, Hardware, Speicher 88, Algorithmen 84, Verbindungen, Sensoren usw. umfassen, die notwendig sind, um den Hybridantriebsstrang 12 zu überwachen und zu steuern. Folglich kann ein oder können mehrere Steuerungsverfahren, die von dem Controller 17 ausgeführt werden, als Software oder Firmware ausgeführt sein, die mit dem Controller 17 verbunden ist. Es ist festzustellen, dass der Controller 17 außerdem eine beliebige Vorrichtung umfassen kann, die in der Lage ist, Daten von verschiedenen Sensoren zu analysieren, Daten zu vergleichen und Entscheidungen zu treffen, die zur Steuerung des Hybridantriebsstrangs 12 benötigt werden.
Eine schematische Darstellung des elektronischen Controllers 17 ist in 3 dargestellt, die verschiedene funktionale Algorithmen 84 zeigt, die in dem einen oder den mehreren Prozessoren 82 des einen oder der mehreren elektronischen Steuerungsmodule gespeichert sind und von diesen ausgeführt werden. Beispielsweise weist der Controller 17 ein oder mehrere Steuerungsmodule oder Prozessoren 82 auf, die mehrere gespeicherte Algorithmen 84 ausführen, um eine Steuerung und Optimierung des Fahrzeugvortriebs mit Hilfe des Antriebsstrangs 12 zu bestimmen und zu implementieren. In der gezeigten Ausführungsform umfassen die Algorithmen 84 einen Modusauswahlalgorithmus (MSA), der ausgeführt wird, um einen von vielen verfügbaren Betriebsmodi zumindest teilweise auf der Grundlage von verschiedenen Fahrzeugbetriebsbedingungen zu bestimmen oder auszuwählen, welche Betriebsparameter des Antriebsstrangs 12 umfassen. Ein Wechsel von Modi in Übereinstimmung mit dem MSA kann zum Teil auf gespeicherten Referenzwerten, die auch als Kalibrierungsparameter, Kalibrierungen oder Verstärkungen bezeichnet werden, für Modushaltezeitgeber, für Eintritts- und Austrittsbedingungen eines Gelegenheitsaufladens der ESS1 60 und/oder der ESS2 160, für eine Autostopp- oder eine Autostartaktivierung, für Ladezustandsschwellenwerte für die ESS1 60 und/oder die ESS2 160, für die Aktoren A3 und/oder A4, für das MPIM 64 und für eine Durchsatzstrategie der ESS1 60 und/oder der ESS2 160 beruhen.
Andere Algorithmen, die von dem Steuerungssystem 13 ausgeführt werden, umfassen eine Leistungs/Energieflussoptimierung P/E FO, die Leistungsverluste berücksichtigt, die mit dem Benutzen des Motors/Generators 28 und der ESS1 60 verbunden sind, teilweise auf der Grundlage von gespeicherten Referenzwerten für den Energieverlust und für Leistung, Kalibrierungen oder Verstärkungen. Ein Kraftstoffabsperrmodus-Steuerungsalgorithmus (FCO) bestimmt Steuerungssignale zum Absperren von Kraftstoff für die Kraftmaschine 14 und ermöglicht, dass die Kurbelwelle 16 freiläuft. Ein Modushaltezeitgeberalgorithmus (MHT-Algorithmus) kann gesteuert werden, um die Zeitspanne zu variieren, in der verschiedene Antriebsstrangmodi gehalten werden, beruhend auf aktuellen oder vorhergesagten (d. h. prognostizierten) Fahrzeugbetriebsbedingungen. Es kann ein Multiplexalgorithmus (MPA) umfasst sein, der ermöglicht, dass der Motor/Generator 28 mehrere Ausgabespannungen bereitstellt. Ein Motor/Generator-Vorbereitungsalgorithmus (MGP) bereitet den Motor/Generator 28 darauf vor, dass Hybridbetriebsmodi befohlen werden. Ein Kupplungseinrück/ausrück-Algorithmus (CED) umfasst und implementiert eine Logik zur Steuerung von Kupplungen oder anderen Drehmomentübertragungsvorrichtungen (nicht gezeigt) in dem Getriebe 20 und zur Steuerung der Kupplung 21. Der CED-Algorithmus umfasst einen Schalten-Überspringen-Algorithmus (SKP-Algorithmus) und einen Algorithmus zum Verhindern des Herunterschaltens (DSI-Algorithmus). Der CED-Algorithmus kann vorbestimmte Schaltzeitpunkte des Getriebes 20 enthalten.
Es werden verschiedene Fahrzeugbetriebsbedingungen als Eingabesignale für den elektronischen Controller 17 bereitgestellt, die hier auch als Daten bezeichnet werden. Einige der Eingabesignale sind in 3 als Pfeile angezeigt, die auf den Controller 17 gerichtet sind. Beispielsweise zeigt 3, dass Eingabesignale von dem bzw. den aktiven fahrzeugeigenen Erfassungssystemen 11 für den Controller 17 bereitgestellt werden. Das bzw. die aktiven fahrzeugeigenen Erfassungssysteme 11 können beispielsweise Radar benutzen und die Eingabesignale können beispielsweise eine Fahrzeugentfernung und eine Entfernungsrate umfassen, welche die Distanz und die Änderungsrate bei der Distanz von dem Fahrzeug 10 zu einem benachbarten Fahrzeug 10A oder 10B von 2 ist. Eingabesignale von dem bzw. den Fahrzeugtelematiksystemen 15 werden ebenfalls für den Controller 17 bereitgestellt. Diese Signale können beispielsweise die Existenz und/oder den Inhalt von sich nähernden Verkehrszeichen (RS), die Existenz und/oder den Status von sich nähernden Ampelsignalen (TL-Signalen), die relative bevorstehende Verstopfung von aktuellen oder alternativen Reiserouten (RD), den Status von anderen bevorstehenden Verkehrsbedingungen auf aktuellen oder alternativen Reiserouten, dreidimensionale Kartendaten für aktuelle oder alternative Routen, etwa Fahrzeugsteigungsdaten, aktuelle und zukünftige Wetterdaten und die Distanz zu einem vorbestimmten Ziel umfassen.
Auch andere fahrzeugeigene Komponenten stellen Daten als Eingabesignale für den Controller 17 bereit. Zum Beispiel können die Batteriemanagementsysteme BMS1 68 und BMS2 168 einen Ladezustand (SOC), eine Temperatur, einen Strom, eine Spannung und andere Informationen im Hinblick auf die ESS1 60 und die ESS2 160 für den Controller 17 bereitstellen. Hysteresebänder, d. h. zulässige Betriebsbereiche von verschiedenen Antriebsstrangkomponenten, etwa ein Ladezustandsbereich (d. h. ein minimaler und ein maximaler Schwellenwert für das Aufladen) der ESS1 60 und der ESS2 160 können für den Controller 17 bereitgestellt oder darin gespeichert werden. Wecksignale für den Controller 17 beim Einführen eines Schlüssels oder einer anderen Betätigung der Fahrzeugzündung und Kraftmaschinenzündpositionssignale wie etwa Ankurbeln oder Laufen können als Eingabe für den Controller 17 bereitgestellt werden. Auch eine mit Hilfe einer fahrzeugeigenen Komponente, wie etwa dem Gaspedal AP oder dem Bremspedal BP, von einem Fahrzeugbediener ausgeführte Drehmomentanforderung wird als eine Eingabe bereitgestellt, die aktuelle Fahrzeugbetriebsbedingungen anzeigt. Ein geschätztes oder gemessenes Drehmoment und/oder eine Drehzahl des Motors/Generators 28 können eine Eingabe für den Controller 17 sein. Zudem können beliebige andere aktuelle Betriebsparameter oder die Zustände beliebiger anderer fahrzeugeigener Komponenten des Fahrzeugs 10 einschließlich von Komponenten des Hybridantriebsstrangs 12 Eingabesignale für den Controller 17 sein, die aktuelle Fahrzeugbetriebsbedingungen anzeigen.
Einige der Daten, die als Eingabesignale für den Controller 17 empfangen werden, können als kurzfristige vorausschauende Daten kategorisiert werden, da es sich um Daten handelt, die aktuelle Betriebsbedingungen und/oder Fahrzeugbetriebsbedingungen anzeigen, die für die relativ nahe Zukunft vorhergesagt sind, welche innerhalb einer vorbestimmten Zeitspanne liegen kann. Kurzfristige Eingabesignale umfassen die Entfernung und die Entfernungsrate, die Temperatur der Komponenten, die Steigung der aktuellen Route, die Ampelsignale TL und den aktuellen Zustand der Komponenten und der fahrzeugeigenen Vorrichtungen. Andere als Eingabesignale für den Controller 17 empfangene Daten können als langfristige vorausschauende Daten kategorisiert werden, da sie Fahrzeugbetriebsbedingungen anzeigen können, die weiter in die Zukunft vorhergesagt sind. Langfristige Eingabesignale umfassen zukünftige Verkehrsbedingungen, die Distanz zum Ziel, dreidimensionale Kartendaten, welche die Steigfähigkeit enthalten, und das Wetter.
Wieder mit Bezug auf 1 und 3 zeigt das Modussteuerungsschema, das durch den Modusauswahlalgorithmus MSA 84 hergestellt wird, an, dass, wenn sich der Antriebsstrang 12 in einem Modus EO mit ausgeschalteter Zündung der Kraftmaschine befindet und das Steuerungssystem 13 initialisiert wird, wenn ein Schlüssel in die Zündung eingeführt wird oder die Zündung anderweitig betätigt wird, um einen Systeminitialisierungsmodus SYS INIT herzustellen, in welchem der Aktor A4 aktiviert wird, die Schaltvorrichtung S2 geschlossen wird, wenn vorbestimmte Ladezustandsanforderungen der ESS1 60 und/oder der ESS2 160 sowie vorbestimmte Temperaturanforderungen erfüllt sind. Folglich wird der Antriebsstrang 12 auf das Starten der Kraftmaschine 14 in einem ersten Schlüsselstartmodus KS1 vorbereitet, wenn die Zündung geschlossen wird.
Alternativ kann stattdessen ein zweiter Schlüsselstartmodus KS2 hergestellt werden, indem die Schaltvorrichtung S1 anstelle der Schaltvorrichtung S2 geschlossen wird, etwa wenn vorbestimmte Ladezustands- und Temperaturanforderung der ESS1 60 und der ESS2 160 für die vorbestimmten Niveaus erfüllt sind, die für den zweiten Schlüsselstartmodus KS2 benötigt werden, aber nicht für den ersten Schlüsselstartmodus KS1. Im Anschluss an einen der Schlüsselstartmodi KS1 oder KS2 werden die Fahrzeugbetriebsbedingungen, die durch die Eingabesignale an den Controller 17 angezeigt werden, höchstwahrscheinlich zu der Herstellung eines Drehmomentverstärkungsmodus TBII führen, bei welchem der Aktor A3 so gesteuert wird, dass die Kopplungsvorrichtung 38 eingerückt wird, und bei welchem die erste Schaltvorrichtung S1 geschlossen wird, so dass der Motor/Generator 28 Energie von der ESS1 60 empfangen kann und als Motor arbeiten kann, um die Kraftmaschine 14 beim Bereitstellen von Antriebsdrehmoment für die Fahrzeugräder 26 zu unterstützen.
Alternativ kann das Steuerungssystem 13 nach entweder dem Schlüsselstartmodus KS1 oder KS2, oder im Anschluss an einen Autostartmodus AST einen ersten Drehmomentverstärkungsmodus TB1 herstellen, bei welchem der Aktor A3 so gesteuert wird, dass die Koppelvorrichtung 38 eingerückt wird und die beiden Schaltvorrichtungen S1 und S2 geschlossen werden, so dass Energie von sowohl der ESS1 60 als auch der ESS2 160 verwendet werden kann, um den Motor/Generator 28 als Motor zu betreiben, um die Kraftmaschine 14 bei der Erfüllung von Fahrzeugdrehmomentanforderungen zu unterstützen. Sobald das Fahrzeug 10 gewünschte Betriebsgeschwindigkeiten erreicht hat, kann der Motor/Generator 28 als Generator betrieben werden, wobei der Aktor A3 so gesteuert wird, dass die Koppelvorrichtung 38 eingerückt wird und eine oder beide Schaltvorrichtungen S1, S2 geschlossen werden, um das Wiederaufladen der ESS1 60 oder der ESS2 160 in einem Generatormodus zu ermöglichen.
Während einer Fahrzeugfahrt in einem der Drehmomentverstärkungsmodi TB1 oder TBII oder in den entsprechenden Generatormodi kann, wenn Eingabesignale für den Controller 17 anzeigen, dass ein Verlangsamen der Kurbelwelle 16 gewünscht ist, ein beliebiger von mehreren verschiedenen regenerativen Bremsmodi hergestellt werden, wobei der Aktor A3 so gesteuert wird, dass die Koppelvorrichtung 38 eingerückt wird und die Schaltvorrichtung S1 geschlossen wird. In Abhängigkeit von vorbestimmten benötigten Ladezustandsniveaus und Temperaturen der ESS1 60 und der ESS2 160 kann die Schaltvorrichtung S2 geschlossen werden oder nicht. In dem bzw. den regenerativen Bremsmodi gibt es keine Antriebsverbindung mit der Kurbelwelle 16 durch den Startermechanismus 40.
Wenn Eingabesignale an den Controller 17 anzeigen, dass sich das Fahrzeug 10 auf eine Geschwindigkeit verlangsamt hat, die geringer als eine vorbestimmte Geschwindigkeit ist, dann kann der Autostopp-Modus ASTP durch das Aktivieren des Aktors A4 und das Schließen der Schaltvorrichtung S1 hergestellt werden. Während des Autostoppmodus ASTP kann das elektrische Zusatzsystem 72 mit Energie von der ESS1 60 betrieben werden. Wenn der Aktor A4 aktiviert ist, ist der Antriebsstrang 12 darauf vorbereitet, einen Autostartmodus AST herzustellen, wenn eine Fahrzeugdrehmomentanforderung durch eine Eingabe BP des Bremspedals oder eine Eingabe AP des Gaspedals angezeigt wird. In dem Autostartmodus AST wird der Motor/Generator 28 so gesteuert, dass er als Motor funktioniert, um Drehmoment für die Kurbelwelle 16 bereitzustellen, um die Kraftmaschine 14 zu starten. Wenn alternativ die Zündung ausgeschaltet wird, nachdem das Fahrzeug 10 unter die vorbestimmte Geschwindigkeit verlangsamt ist, stellt das Steuerungssystem 13 wieder den Modus EO mit ausgeschalteter Zündung der Kraftmaschine her.
Wenn die Kraftmaschine 14 gestartet ist, kann der Aktor A4 deaktiviert werden, um eine Antriebsverbindung mit der Kurbelwelle 16 durch den Startermechanismus 40 zu verhindern. Der Aktor A3 kann gesteuert werden, um den Motor/Generator 28 von der Riemenscheibe 34 zu trennen, und die Kraftmaschine 14 kann in einem Betriebsmodus mit nur der Kraftmaschine des Antriebsstrangs 12 sein. Alternativ kann der Aktor A3 so gesteuert werden, dass Drehmoment von der Welle 35 an die Riemenscheibe 34 übertragen wird und der Motor/Generator 28 so gesteuert wird, dass er als Motor funktioniert, um die Kraftmaschine 14 unter Verwendung von Energie von der ESS1 60 in einem Drehmomentverstärkungsmodus zu unterstützen, der ähnlich TBII von 8 ist.
Während eines Kraftmaschinenbetriebs, wobei der Aktor A3 so gesteuert wird, dass Drehmoment von der Welle 35 an die Riemenscheibe 34 übertragen wird und die Schaltvorrichtung S1 geschlossen ist, kann dann, wenn sich der Ladezustand der ESS1 60 unter einem vorbestimmten Niveau befindet und die Drehmomentanforderung des Antriebsstrangs 12 in ausreichendem Maß durch die Kraftmaschine 14 erfüllt wird, der Motor/Generator 28 so gesteuert werden, dass er als Generator in einem Generatormodus funktioniert, unter Verwendung von Leistung von der Kraftmaschine 14, um ein Gelegenheitsaufladen der ESS1 60 zu bewerkstelligen. Zudem wird der Motor/Generator 28 in einem regenerativen Bremsmodus so gesteuert, dass er als Generator arbeitet, um die Kurbelwelle 16 zu verlangsamen, während die ESS1 60 wiederaufgeladen wird, wenn vorbestimmte Ladezustands- und Temperaturniveaus der ESS1 60 erfüllt sind. Die Ladezustands- und Temperaturniveauanforderungen für den regenerativen Bremsmodus können sich von denjenigen unterscheiden, die für die Drehmomentverstärkungsmodi TBI, TBII benötigt werden.
Sobald das Fahrzeug 10 auf eine Fahrzeuggeschwindigkeit verlangsamt wurde, die kleiner als ein vorbestimmter Schwellenwert ist, kann der Autostoppmodus ASTP durch das Steuerungssystem 13 für einen Stopp mit einer relativ kurzen Dauer, etwa an einer Ampel TL hergestellt werden, wenn der Ladezustand der ESS1 60 und die Temperatur der ESS1 60 vorbestimmte Niveaus erfüllen, welches die gleichen vorbestimmten Niveaus sein können, die für den Schlüsselstartmodus benötigt werden. In dem Autostoppmodus ist die Kraftmaschine 14 ausgeschaltet (d. h. Kraftstoff ist abgesperrt) und die Schaltvorrichtung S1 ist geschlossen, so dass die ESS1 60 die Fahrzeugzubehörvorrichtungen über das elektrische Zusatzsystem 72 mit Leistung versorgen kann. Außerdem ist der Aktor A4 aktiviert, so dass der Motor/Generator 28 die Kurbelwelle 16 durch den Startermechanismus 40 schnell antreiben kann, wenn das Steuerungssystem 13 den Antriebsstrang 12 in den Autostartmodus AST überführt.
Sobald Betriebsbedingungen anzeigen, dass ein Kraftmaschinenstart gewünscht ist, etwa durch Loslassen des Fahrzeugbremspedals BP oder durch Niederdrücken des Fahrzeuggaspedals AP im Anschluss an einen Autostopp, stellt das Steuerungssystem 13 den AST-Modus her, indem es den Motor/Generator 28 als Motor steuert, um die Kurbelwelle 16 durch den Startermechanismus 40 zu drehen, wenn der Ladezustand der ESS1 60 und die Temperatur der ESS1 60 vorbestimmte Niveaus erfüllen. Sobald die Kraftmaschine 14 gestartet ist, stellt das Steuerungssystem 13 dann je nach Bedarf den Betriebsmodus mit nur der Kraftmaschine, einen Drehmomentverstärkungsmodus oder einen regenerativen Bremsmodus her, um Drehmomentanforderungen zu erfüllen und Ladezustandsanforderungen der ESS1 60 zu erfüllen. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit unter den vorbestimmten Schwellenwert abfällt und wenn die Kraftmaschinenzündung ausgeschaltet ist, dann bringt das Steuerungssystem 13 den Hybridantriebsstrang 12 zurück in den Modus EO mit ausgeschalteter Kraftmaschine.
2 veranschaulicht, dass das Hybridfahrzeug 10 einen Radar RDR oder andere Erfassungsmechanismen der aktiven fahrzeugeigenen Erfassungssysteme 11 verwenden kann, um die Entfernung R1 oder R2 zu bestimmen, welche die Distanzen zwischen dem Fahrzeug 10 und den Nachbarfahrzeugen 10A bzw. 10B sind. Fahrzeugeigene Fahrzeugsysteme können auch verwendet werden, um eine Straßenlastanforderung zu bestimmen, etwa auf der Grundlage von Signalen vom Gaspedal AP oder vom Bremspedal BP. Die fahrzeugeigenen Fahrzeugsysteme können den aktuellen Betriebszustand von Vorrichtungen bestimmen, etwa den aktuellen Ladezustand der ESS1 60 und der ESS2 160. Es können auch andere Fahrzeugbetriebsbedingungen, etwa die Temperatur der ESS1 60 und der ESS2 160 bestimmt werden.
2 veranschaulicht außerdem, dass die Fahrzeugtelematiksysteme 15 Informationen von cloudbasierten Systemen CBS, etwa globalen Positionierungssystemen und Erfassungssystemen empfangen, die Informationen von entfernten Überwachungsvorrichtungen RM empfangen, etwa Verkehrszeichendaten RS, Ampelinformationen TL und Verkehrsdaten wie etwa Routenverstopfung, Verkehrsaktualisierungen und dreidimensionale Karten, aus denen die Steigfähigkeit bestimmt wird.
4 ist ein schematisches Flussdiagramm eines Verfahrens 100 zum Befehlen einer Betriebsstrategie des Antriebsstrangs 12 unter Verwendung des Controllers 17 und unter Verwendung von vorausschauenden Daten, die von den fahrzeugeigenen aktiven Erfassungssystemen 11 und von dem bzw. den Fahrzeugtelematiksystemen 15 empfangen werden, und von Fahrzeugbetriebsbedingungen von fahrzeugeigenen Fahrzeugkomponenten wie etwa dem Gaspedal AP, dem Bremspedal BP, den Batteriemanagementsystemen BMS1 68 und BMS2 168, von der Zündung IGN, von dem Motor/Generator 28, von der Kraftmaschine 14 und/oder von anderen Fahrzeugkomponenten oder Systemen.
Das Verfahren 100 beginnt bei Start 101 und geht zu Schritt 102 weiter, bei dem das fahrzeugeigenen Erfassungssystem 11 eine Entfernungsrate von einem Radarsignal RDR erhält, etwa eine Entfernungsrate eines Fahrzeugs 10A, das sich dem Fahrzeug 10 nähert. Auf der Grundlage der Entfernungsrate berechnet der Controller 17 dann bei Schritt 104 eine vorhergesagte zukünftige Beschleunigungs- oder Verzögerungsrate für eine gegebene Fahrzeuggeschwindigkeit (die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit), die auch als vorausschauende Beschleunigung/Verzögerung bezeichnet wird.
Bei Schritt 106 berechnet der Controller 17 einen langfristigen vorausschauenden Leistungsbedarf auf der Grundlage der geplanten Route, der Steigung der geplanten Route (auch als Steigfähigkeit bezeichnet), des erwarteten Verkehrs und anderer Daten, die von dem bzw. den Fahrzeugtelematiksystemen 11 empfangen werden. Auf der Grundlage der berechneten Beschleunigungs- oder Verzögerungsrate sowie auf der Grundlage von anderen kurzfristigen vorausschauenden Daten, etwa der Temperatur und dem Ladezustand der ESS1 60 und der ESS2 160, der aktuellen Fahrzeugsteigung und von Ampelsignalen TL berechnet der Controller 17 bei Schritt 108 einen kurzfristigen vorausschauenden Leistungsbedarf für den Antriebsstrang 12.
Nach Schritt 108 geht das Verfahren 100 zu Schritt 110 weiter, wie durch das Bezugszeichen A angezeigt ist. In Schritt 110 stellt der Controller 17 fest, ob die Drehzahl des Motors/Generators 28 und die Drehzahl der Kraftmaschinenkurbelwelle 16 innerhalb vorbestimmter Grenzen verbleiben würden, die beispielsweise Effizienzgrenzen für den Motor 28 und die Kraftmaschine 14 sowie Geräuschgrenzen sind, wenn die kurzfristigen und langfristigen vorausschauenden Leistungsanforderungen der Schritte 106 und 108 in Übereinstimmung mit dem Verfahren 100 erfüllt wären. Wenn die Drehzahlen nicht innerhalb der vorbestimmten Grenzen liegen, dann wird der Controller 17 nicht versuchen, die kurzfristigen und langfristigen vorausschauenden Leistungsanforderungen gemäß dem Verfahren 100 zu erreichen, und er wird stattdessen den Antriebsstrang 12 so steuern, dass er bei Schritt 112 in dem aktuellen Betriebsmodus bleibt.
Wenn die Drehzahlgrenzen des Motors 28 und der Kraftmaschine 14 jedoch erfüllt sind, dann geht das Verfahren 100 zu Schritt 114 weiter, bei welchem der Controller 17 das Drehmoment des Motors/Generators 28 und die Leistung der ESS1 60 und der ESS2 160 ermittelt, die für einen anderen Betriebsmodus benötigt werden, in welchen der Antriebsstrang 12 potentiell von dem aktuellen Betriebsmodus aus überführt werden kann, etwa in einen Betriebsmodus mit einem Gangzustand (d. h. etwa einem Hochschalten oder Herunterschalten in ein anderes Getriebeübersetzungsverhältnis) und/oder in einen Motor/Generator-Zustand, der sich von dem aktuellen Betriebsmodus unterscheidet. Diese Ermittlung kann als Drehmomentdurchlauf bezeichnet werden.
In Schritt 116 stellt der Controller 17 fest, ob das von dem Motor/Generator 28 benötigte Drehmoment und die von der ESS1 60 und der ESS2 160 benötigte Leistung innerhalb vorbestimmter Grenzen liegen würden, die in Nachschlagetabellen gespeichert sind, wenn der Hybridantriebsstrang 12 in dem speziellen Betriebsmodus betrieben würde, der bei Schritt 114 bewertet wurde, und so gesteuert würde, dass er die unter dem Verfahren 100 berechneten kurzfristigen und langfristigen vorausschauenden Leistungsanforderungen erfüllen würde.
Wenn bei Schritt 116 festgestellt wird, dass das von dem Motor/Generator 28 benötigte Drehmoment und die von der ESS1 60 und der ESS2 160 benötigte Leistung innerhalb der vorbestimmten Grenzen liegen würden, dann geht das Verfahren 100 zu Schritt 118 weiter. In Schritt 118 berechnet das Verfahren 100 den Systemverlust des Antriebsstrangs 12 oder die maximal mögliche regenerative Leistung, wenn der Antriebsstrang 12 in dem Betriebsmodus arbeitet, bei dem Schritt 116 erfüllt ist. In Schritt 120 werden dann gespeicherte Referenzwerte für den Systemgesamtverlust, die maximale regenerative Leistung und die zugehörige Kraftmaschinendrehzahl, die Motordrehzahl und das Motordrehmoment, die benötigt werden, um die kurzfristigen und langfristigen vorausschauenden Leistungsanforderungen zu erfüllen, in Referenztabellen aktualisiert. Ein gespeicherter Satz von Verstärkungen, d. h. Schwellenwerten, für die ESS1 60 und/oder die ESS2 160 sowie für beliebige oder alle der Aktoren A3, A4 und das MPIM 68, die für die kurzfristigen und langfristigen vorausschauenden Leistungsanforderungen benötigt werden, werden in Schritt 120 ebenfalls aktualisiert. Der Systemgesamtverlust beruht auf dem Kraftstoff, der von der Kraftmaschine 14 benötigt wird, und der Ladung, die von der ESS1 60 und/oder der ESS2 160 benötigt wird, um die kurzfristigen und langfristigen vorausschauenden Leistungsanforderungen zu erfüllen.
Wenn bei Schritt 116 jedoch festgestellt wird, dass das von dem Motor/Generator 28 erforderliche Drehmoment und die Leistung, die von der ESS1 60 und der ESS2 160 benötigt wird, nicht innerhalb vorbestimmter Grenzen liegen würden, dann aktualisiert das Verfahren 100 die Referenzwerte in den Nachschlagetabellen nicht und bestimmt stattdessen bei Schritt 117 einen alternativen potentiellen Betriebsmodus und kehrt zu Schritt 114 zurück, um einen Drehmomentdurchlauf des neuen potentiellen Betriebsmodus auszuführen, um bei Schritt 116 zu bewerten, ob das von dem Motor/Generator 28 benötigte Drehmoment und die von der ESS1 60 und der ESS2 160 benötigte Leistung innerhalb vorbestimmter Grenzen liegen würden, wenn in dem neuen potentiellen Betriebsmodus gearbeitet würde.
In Schritt 118 wird für jeden alternativen Betriebsmodus, bei dem die Motordrehmoment- und die Batterieleistungsgrenzen in Schritt 116 erfüllt sind, der Systemgesamtverlust oder die maximale regenerative Leistung, die mit einem Betrieb in diesem Modus verbunden sind, berechnet, und die gespeicherten Referenzwerte für den Systemgesamtverlust oder die maximale regenerative Leistung sowie die zugehörige Kraftmaschinendrehzahl, die Motordrehzahl und das Motordrehmoment, die zum Erfüllen der kurzfristigen und langfristigen vorausschauenden Leistungsanforderungen benötigt werden, wenn in diesem Modus gearbeitet wird, werden dann in Schritt 120 in Referenztabellen aktualisiert.
Nach dem Aktualisieren der Referenzwerte für einen potentiellen alternativen Modus in Schritt 120 stellt das Verfahren 100 in Schritt 122 fest, ob noch mehr Kraftmaschinendrehmoment verfügbar ist, als in diesem Modus verwendet würde, und es kehrt, wenn dem so ist, zu Schritt 117 zurück, um den nächsten optionalen Betriebsmodus zu bestimmen, dann zu Schritt 114, um einen Drehmomentdurchlauf für diesen Modus auszuführen, und es wiederholt die Schritte 116, 118, 120 und 122, bis bei Schritt 122 festgestellt wird, dass kein weiteres Kraftmaschinendrehmoment über das hinaus verfügbar ist, welches für den Betriebsmodus benötigt würde, der in dem aktuellsten Drehmomentdurchlauf untersucht wurde. An dieser Stelle wurden alle potentiellen Betriebsmodi, welche die kurzfristigen und langfristigen vorausschauenden Leistungsanforderungen erfüllen, bewertet und Referenzwerte für Verluste und andere gespeicherte Werte wurden aktualisiert.
Gleichzeitig mit dem Ausführen der Schritte 102–122 empfängt das Verfahren 100 in Schritt 123 Daten von fahrzeugeigenen Komponenten, welche die aktuellen Betriebsbedingungen anzeigen, etwa Daten von dem BMS1 68 und dem BMS2 168 hinsichtlich des aktuellen Ladezustands und der aktuellen Temperaturen für die ESS1 60 und die ESS2 160. Außerdem empfängt der Controller 17 bei Schritt 124 Eingabedaten, die langfristige vorausschauende Fahrzeugbetriebsbedingungen anzeigen, und bei Schritt 126 Eingabedaten, die kurzfristige vorausschauende Fahrzeugbetriebsbedingungen anzeigen. Ein erster Satz der Daten, der einige der langfristigen vorausschauenden Eingaben 124 und einige der kurzfristigen vorausschauenden Eingaben 126 umfassen kann, stammt von dem bzw. den fahrzeugeigenen aktiven Erfassungssystemen 11. Ein zweiter Satz der Daten, der einige der langfristigen vorausschauenden Eingaben 124 und einige der kurzfristigen vorausschauenden Eingaben 126 umfassen kann, stammt von dem bzw. den Fahrzeugtelematiksystemen. Die Begriffe ”langfristige” und ”kurzfristige” vorausschauende Fahrzeugbetriebsbedingungen sind, so wie sie hier verwendet werden, relative Begriffe. Beide bezeichnen Bedingungen, die wahrscheinlich in der Zukunft auftreten werden, wobei langfristige vorausschauende Fahrzeugbetriebsbedingungen weiter in der Zukunft liegen als kurzfristige vorausschauende Fahrzeugbetriebsbedingungen.
Unter Verwendung der Daten, die als Eingaben für den Controller 17 in den Schritten 123, 124 und 126 empfangen wurden, aktualisiert der Controller 17 verschiedene der gespeicherten Algorithmen 84, die zum Steuern des Hybridantriebsstrangs 12 verwendet werden, etwa durch Aktualisieren der Verstärkungen, Kalibrierungen oder Hysteresebänder, die in den Algorithmen verwendet werden. Beispielsweise können die gespeicherten Referenzwerte, die auf Leistung oder Energie beruhen, etwa diejenigen für Modushaltezeitgeber, für Eintritts- und Austrittsbedingungen eines Gelegenheitsaufladens der ESS1 60 und/oder der ESS2 160, für die Aktivierung eines Autostopps ASTP oder eines Autostarts AST, für Ladezustandsschwellenwerte (Verstärkungen) für die ESS1 60 und/oder die ESS2 160 und für eine Durchsatzstrategie der ESS1 60 und/oder der ESS2 160 auf der Grundlage der Eingaben aktualisiert werden, die in den Schritten 123, 124 und 126 empfangen wurden. Wie spezieller mit Bezug auf 5 erörtert wird, können der maximale Ladezustandsschwellenwert für die ESS1 60 und die ESS2 160 erhöht werden, wenn die vorausschauenden Daten anzeigen, dass die vorhergesagten zukünftigen Betriebsbedingungen einen längeren Stillstand umfassen, wodurch eine längere Periode mit Autostopp ASTP ermöglicht wird. Wie des Weiteren speziell mit Bezug auf 6 erörtert wird, werden die Eintritts- und Austrittsbedingungen für den Steuerungsalgorithmus im Modus mit Kraftstoffabsperrung (FCO) auf der Grundlage der Eingaben aktualisiert, die in den Schritten 123, 124 und 126 empfangen wurden. Wenn beispielsweise die vorausschauenden Daten anzeigen, dass die vorhergesagten zukünftigen Betriebsbedingungen eine Verzögerung bis zu einem Stillstand oder Ausrollbedingungen oder Bedingungen mit Fahren bei konstanter Geschwindigkeit umfassen, kann das Absperren von Kraftstoff früher befohlen werden, als dies möglich gewesen wäre, wenn keine vorausschauenden Daten verfügbar wären, wodurch zusätzlicher Kraftstoff gespart wird.
Wenn die vorausschauenden Daten darüber hinaus anzeigen, dass das Fahrzeug 10 ein Ziel bald erreichen wird, was mit dem bzw. den Telematiksystemen 15 bestimmt werden kann, können die Modushaltezeitgeber für einen Betrieb in einem Modus, der die ESS1 60 oder die ESS2 160 verwendet, vergrößert werden, da eine größere Entleerung der ESS1 60 und/oder der ESS2 160 erlaubt werden kann, wenn bekannt ist, dass die ESS1 60 und/oder die ESS2 160 am Ziel wiederaufgeladen werden können.
Wenn die vorausschauenden Daten anzeigen, dass der Motor/Generator 28 in der nahen Zukunft verwendet werden kann, etwa bei einem Gelegenheitsaufladen, kann der Motor/Generator-Vorbereitungsalgorithmus (MGP), der den Motor/Generator 28 auf hybride Betriebsmodi vorbereitet, eine Vorbereitung des Motors/Generators 28 auf den bevorstehenden Modus befehlen, etwa durch Aktivieren der Schalter und Erregen des Felds des Motors/Generators 28. Wenn die vorausschauenden Daten darüber hinaus anzeigen, dass eine Beschleunigung oder Verzögerung vorhergesagt ist, kann der Kupplungseinrück/ausrückalgorithmus (CED) in der Lage sein, den Schalten-Überspringen-Algorithmus (SKP) und/oder den Algorithmus zum Verhindern eines Herunterschaltens (DSI-Algorithmus) besser vorherzusagen und zu verwenden. Der Schalten-Überspringen-Algorithmus (SKP-Algorithmus) überspringt einen sequentiellen Gangzustand, um auf vorhergesagte zukünftige Betriebsbedingungen, etwa eine niedrigere Beschleunigung, schneller anzusprechen.
Im Anschluss an das Abschließen der Schritte 122 und 128 geht das Verfahren 100 zu Schritt 130 weiter, bei dem der Controller 17 die optimalen Betriebsparameter für die Kraftmaschine 14 und den Motor/Generator 28 zumindest teilweise auf der Grundlage der Eingabedaten der Schritte 123, 124 und 126 berechnet. Die optimalen Betriebsparameter können diejenigen sein, welche den Systemwirkungsgrad maximieren. Mit anderen Worten ermittelt der Controller 17 in Schritt 130 die optimalen Betriebsparameter unter Verwendung derjenigen der Algorithmen 84 von Schritt 128, die durch die empfangenen Eingabedaten ausgelöst werden, und nachdem diese Algorithmen in Übereinstimmung mit den Eingabedaten aktualisiert worden sind. Außerdem greift der Controller 17 auf den aktualisierten Systemverlust und die regenerativen Leistungswerte von Schritt 120 zurück.
Beruhend auf den optimalen Werten, die bei Schritt 130 ermittelt wurden, befiehlt der Controller 17 dann einen Betriebsmodus zumindest teilweise auf der Grundlage der optimalen Betriebsparameter und damit zumindest teilweise auf der Grundlage der kurzfristigen und langfristigen vorausschauenden Daten und der Berechnungen der Schritte 102, 106, 108, 124 und 126. Der Betriebsmodus kann ein anderer funktionaler Betriebsmodus als der aktuelle funktionale Betriebsmodus des Hybridantriebsstrangs 12 sein, etwa als Beispiel, das nicht einschränken soll, ein Umschalten von einem Drehmomentverstärkungsmodus in einen Generatormodus. Alternativ oder zusätzlich kann der vorausschauende Befehlsmodus ein befohlenes Gelegenheitsaufladen der ESS1 60 und/oder der ESS2 160 oder ein befohlener Modus mit Absperren des Kraftstoffs der Kraftmaschine (FCO-Modus) sein. Im Anschluss an Schritt 132 kehrt das Verfahren 100 zum Start bei 101 zurück.
Wenn, wie erörtert, bei Schritt 110 festgestellt wird, dass die Drehzahlen des Motors und der Kraftmaschine nicht innerhalb vorbestimmter Grenzen liegen würden, wenn die langfristige vorausschauende Leistungsanforderung von Schritt 106 und/oder die kurzfristige vorausschauende Leistungsanforderung von Schritt 108 erfüllt wären, dann befiehlt der Controller 17 dem Antriebsstrang 12 bei Schritt 112, in dem aktuellen Betriebsmodus zu bleiben. Dann geht das Verfahren 100 direkt zu Schritt 130 weiter, und die optimalen Kraftmaschinen- und Motor-Betriebsparameter werden auf der Grundlage des Betriebs in dem aktuellen Modus und auf der Grundlage der vorausschauenden Informationen der Schritte 123, 124 und 126 berechnet, wie vorstehend erörtert wurde.
5 zeigt eine graphische Darstellung 200 des Ladezustands 202 der ESS1 60 über der Zeit 204 in Sekunden, wobei sich das Fahrzeug 10 bei einer Geschwindigkeit von Null befindet, etwa aufgrund von Verkehr. Die graphische Darstellung 200 veranschaulicht den Nutzen des Verfahrens 100, da ein Modus mit aggressivem Gelegenheitsaufladen im Hinblick auf die vorausschauenden Dateneingaben unternommen wird. Insbesondere ist eine Kurve 206 der Ladezustand der ESS1 60 in dem Fahrzeug 10 unter Verwendung des Verfahrens 100, und eine Kurve 208 ist ein Referenzladezustand der ESS1 60 eines Grundlinienfahrzeugs mit einem typischen Start-Stopp-Steuerungsverfahren, das nicht über den Vorteil der vorausschauenden Daten verfügt. Von einem Zeitpunkt 0 Sekunden bis zu einem Zeitpunkt bei 212 ist der Ladezustand der ESS1 60 bei beiden Verfahren gleich. Zu einem Zeitpunkt 210 wird ein Autostopp ASTP bei beiden Verfahren aktiviert, etwa in Ansprechen darauf, dass sich das Fahrzeug 10 eine vorbestimmte Zeitspanne lang unter einer Schwellenwertgeschwindigkeit befindet. Wenn die Kraftmaschine 14 gestoppt wird, fällt der Ladezustand der ESS1 60 ab, bis ein vorbestimmter minimaler Ladezustand 220 erfüllt ist. Bei beiden Verfahren wird der Autostartmodus AST aktiviert, wobei die Kraftmaschine 14 gestartet wird und der Motor/Generator 28 so gesteuert wird, dass er als Generator zum Aufladen der ESS1 60 funktioniert. Jedoch verfügt das Fahrzeug 10, das den Controller 17 aufweist, der das Verfahren 100 implementiert, über den Vorteil der empfangenen langfristigen vorausschauenden Daten, beispielsweise von dem bzw. den Fahrzeugtelematiksystemen 15 über die entfernte Überwachungsvorrichtung RM und das cloudbasierte System CBS. Die langfristigen vorausschauenden Daten zeigen an, dass sich das Fahrzeug 10 wahrscheinlich eine längere Zeitspanne lang in einem Stillstand befinden wird. Mit diesen Informationen werden die Hysteresebänder der Ladezustandsgrenzen aktualisiert, um die maximale Ladezustandsgrenze von 222 auf 224 zu erhöhen. Folglich bleibt das Fahrzeug 10 in dem Autostartmodus AST bis zum Zeitpunkt 216, wobei die Kraftmaschine 14 mit einer höheren Last läuft, die ein effizienterer Betriebsparameter für die Kraftmaschine 14 ist, bis der aktualisierte maximale Ladezustand 224 erreicht ist. Mit dem höheren Ladezustand kann das Fahrzeug 10 dann in dem Autostoppmodus ASTP bis zum Zeitpunkt 226 bleiben, bei dem die ESS1 den minimalen Ladezustand 220 erreicht, wobei an dieser Stelle der Autostartmodus AST erneut hergestellt werden kann, wenn das Fahrzeug 10 immer noch in einem Stillstand verbleibt. Im Gegensatz dazu wird das Grundlinienfahrzeug in Übereinstimmung mit der Kurve 208 betrieben, ohne den Vorteil der langfristigen vorausschauenden Daten. Der maximale Ladezustand wird nicht aktualisiert und bleibt bei dem Grundlinienfahrzeug bei 222. Dies macht einen Autostopp ASTP beim Zeitpunkt 214 erforderlich, früher als der Autostopp ASTP bei Zeitpunkt 216 für das Fahrzeug 10. Es werden zusätzliche Autostarts und Autostopps zyklisch aktiviert, wobei zwischen dem Zeitpunkt 212 und 226 mehrere Zyklen notwendig sind, was die Energieeffizienz mit Vergleich zu nur dem einen Zyklus verringert, der zwischen dem Zeitpunkt 212 und dem Zeitpunkt 226 für das Fahrzeug 10 benötigt wird.
6 zeigt eine graphische Darstellung 300 einer Kraftstoffrate 302 der Kraftmaschine 14 in Gramm pro Sekunde und der Fahrzeuggeschwindigkeit in Kilometer pro Stunde des Fahrzeugs 10 über der Zeit 304 in Sekunden. Die graphische Darstellung 300 veranschaulicht die Vorteile des Verfahrens 100, da ein früher Kraftstoffabsperrmodus im Licht der Kenntnis wahrscheinlicher zukünftiger Betriebsbedingungen ergriffen wird, die aus den vorausschauenden Daten gewonnen wurde. Eine Kurve 308 zeigt die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 10. Eine Kurve 310 ist die Kraftstoffrate der Kraftmaschine 14 im Fahrzeug 10 unter Verwendung des Verfahrens 100 und eine Kurve 312 ist eine Referenzkraftstoffrate eines Grundlinienfahrzeugs mit einem typischen Kraftstoffabsperralgorithmus ohne den Vorteil des vorausschauenden Wissens. Bei zeitlichen Abschnitten, bei denen die Kurve 312 in 6 nicht sichtbar ist, fällt sie mit der Kurve 310 zusammen. Mit dem Vorteil der vorausschauenden Daten ist das Fahrzeug 10 in der Lage, den Kraftstoffabsperrmodus (FCO-Modus) früher als das Grundlinienfahrzeug bei jeder Fahrzeugverzögerung zu befehlen, und tatsächlich vor der tatsächlichen Fahrzeugverzögerung, wie durch die Zeitspanne t angezeigt ist, welche der erhöhte Zeitbetrag ist, um den der Kraftstoff direkt vor einer Verzögerung des Fahrzeugs 10 relativ zu dem typischen Fahrzeug abgesperrt wird. Im Gegensatz dazu befiehlt das Fahrzeug, das das Verfahren 100 nicht implementiert, das Absperren von Kraftstoff erst bei dem tatsächlichen Start jeder Verzögerung. Die Kraftstoffeinsparungen für das Fahrzeug 10 sind das Produkt aus der Kraftstoffrate und der Zeitdifferenz t. Die insgesamten Kraftstoffeinsparungen für das Fahrzeug 10 mit dem Controller 17, der das Verfahren 100 implementiert, sind die Summe aus den Kraftstoffeinsparungen bei jeder Verzögerung.
Obwohl die besten Arten zum Ausführen der vielen Aspekte der vorliegenden Lehren im Detail beschrieben wurden, wird der Fachmann auf dem Gebiet, das diese Lehren betrifft, verschiedene alternative Aspekte erkennen, um die vorliegenden Lehren, die im Umfang der beigefügten Ansprüche liegen, in die Praxis umzusetzen.

Claims

Verfahren zum Steuern eines Hybridfahrzeugs, das einen Hybridantriebsstrang mit einer Kraftmaschine und mit einem Motor/Generator aufweist, wobei das Verfahren umfasst, dass: Daten empfangen werden, die erwartete zukünftige Fahrzeugbetriebsbedingungen anzeigen; mit Hilfe eines Controllers optimale Betriebsparameter für die Kraftmaschine und für den Motor/Generator zumindest teilweise auf der Grundlage der Daten ermittelt werden; und eine Antriebsstrangbetriebsstrategie für die Kraftmaschine und für den Motor/Generator auf der Grundlage der ermittelten optimalen Betriebsparameter befohlen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Daten einen ersten Satz von Daten von fahrzeugeigenen aktiven Erfassungssystemen umfassen; und wobei die Daten ferner einen zweiten Satz von Daten von Fahrzeugtelematiksystemen umfassen.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass: vor dem Ermitteln optimaler Betriebsparameter ein gespeicherter Satz von Verstärkungen für eine Energiespeichervorrichtung, die zum Versorgen des Motors/Generators mit Leistung verwendet wird, für einen oder mehrere Aktoren, die betrieben werden können, um den Motor/Generator wirksam mit der Kraftmaschine zu verbinden, und/oder für ein Motor-Gleichrichter/Wechselrichtermodul für den Motor/Generator aktualisiert wird; und wobei dieses Aktualisieren zumindest teilweise auf den Daten beruht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei vor dem Ermitteln optimaler Betriebsparameter Eintritts- und Austrittsbedingungen eines gespeicherten Algorithmus für einen Kraftstoffabsperrmodus der Kraftmaschine aktualisiert werden; wobei dieses Aktualisieren zumindest teilweise auf den Daten beruht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Befehlen einer Antriebsstrangbetriebsstrategie das Implementieren eines Kraftstoffabsperrmodus der Kraftmaschine ist; und wobei die Daten eine erwartete Verzögerung, ein Ausrollen, oder ein Fahren mit konstanter Geschwindigkeit des Fahrzeugs anzeigen.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass: erwartete Energieverluste oder eine erwartete regenerative Leistung in einem Antriebsstrangbetriebsmodus berechnet werden; wobei dieses Berechnen zumindest teilweise auf den Daten beruht; eine gespeicherte Datenbank mit Energieverlustwerten und regenerativen Leistungswerten mit den berechneten erwarteten Energieverlusten oder der berechneten erwarteten regenerativen Leistung aktualisiert wird; und wobei das Ermitteln optimaler Betriebsparameter auf der Grundlage der Daten zumindest teilweise auf den Energieverlustwerten und den regenerativen Leistungswerten in der gespeicherten Datenbank beruht.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass: zusätzliche Daten empfangen werden, welche aktuelle Fahrzeugbetriebsbedingungen von fahrzeugeigenen Komponenten anzeigen; wobei die zusätzlichen Daten eine Fahrzeugdrehmomentanforderung, einen Ladezustand einer Energiespeichervorrichtung, die elektrische Leistung an den Motor/Generator liefert, eine Temperatur der Energiespeichervorrichtung und/oder einen aktuellen Zustand von einem oder mehreren Aktoren umfasst, die aktivierbar sind, um mindestens einen funktionalen Betriebsmodus des Antriebsstrangs zumindest teilweise herzustellen.
Hybridfahrzeug, das umfasst: einen Hybridantriebsstrang mit einer Kraftmaschine und mit einem Motor/Generator, die jeweils betrieben werden können, um Vortriebsleistung für das Fahrzeug bereitzustellen; ein Steuerungssystem, das mit der Kraftmaschine und dem Motor/Generator wirksam verbunden ist und ausgestaltet ist, um die Kraftmaschine und den Motor/Generator in verschiedenen Betriebsmodi zu steuern; ein fahrzeugeigenes aktives Erfassungssystem und/oder ein Fahrzeugtelematiksystem, das bzw. die betrieben werden können, um Daten bereitzustellen, die zukünftige Fahrzeugbetriebsbedingungen anzeigen; wobei das Steuerungssystem einen Prozessor umfasst, der ausgestaltet ist, um einen gespeicherten Algorithmus auszuführen, der: optimale Betriebsparameter für die Kraftmaschine und den Motor/Generator zumindest teilweise auf der Grundlage der Daten ermittelt; und eine Antriebsstrangbetriebsstrategie für die Kraftmaschine und den Motor/Generator auf der Grundlage der ermittelten optimalen Betriebsparameter befiehlt.
Hybridfahrzeug nach Anspruch 8, wobei das Ermitteln optimaler Betriebsparameter mit Hilfe eines Controllers ferner zumindest teilweise auf gespeicherten Referenzwerten eines Energieverlusts oder von regenerativer Leistung beruht, die mit einem Antriebsstrangbetriebsmodus verbunden sind, und [ferner umfassend]: mindestens eine Energiespeichervorrichtung, die zum Versorgen des Motors/Generators mit Leistung verwendet wird; und/oder mindestens einen Aktor, der betrieben werden kann, um den Motor/Generator wirksam mit der Kraftmaschine zu verbinden; und ein Motor-Gleichrichter/Wechselrichtermodul für den Motor/Generator.
Hybridfahrzeug nach Anspruch 8, wobei vor dem Ermitteln optimaler Betriebsparameter Kalibrierungsparameter eines gespeicherten Algorithmus aktualisiert werden, der das Antriebsstrangverhalten beeinflusst; wobei das Aktualisieren zumindest teilweise auf den Daten beruht.