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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung betrifft einen Antriebsstrang für ein Fahrzeug und ein damit verbundenes elektrisches Leistungsmanagementsystem.
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HINTERGRUND
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Ein Fahrzeug kann eine Brennkraftmaschine enthalten, die mit einem Getriebe und einem Endantrieb gekoppelt ist, um Räder zu drehen, welche das Fahrzeug bewegen. Zum Starten der Kraftmaschine eines nicht hybriden Fahrzeugs kann ein Startermotor erregt werden, was bewirkt, dass eine Kurbelwelle der Kraftmaschine gedreht wird und die Kraftmaschine gestartet wird.
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Ein Hybridelektrofahrzeug kann sowohl eine Brennkraftmaschine als auch einen elektrischen Generator verwenden, um Vortriebsleistung bereitzustellen, und es kann den Kraftstoffverbrauch und Emissionen reduzieren. Eine Art von Hybridelektrofahrzeug ist ein riemengetriebenes Generator-Starter-System (BAS-System), das einen mit einer Kurbelwelle der Kraftmaschine gekoppelten Generator enthält. Derartige Systeme enthalten einen unabhängig betriebenen Startermotor, um die Kraftmaschine zu starten, wenn die Kraftmaschine eine längere Zeitspanne lang ausgeschaltet gewesen ist. Der Generator arbeitet als Motor, um Drehmoment zum Neustart der Kraftmaschine nach einem Autostoppereignis während eines fortlaufenden Fahrzeugbetriebs zu erzeugen, und er arbeitet als Generator, um Vortriebsdrehmoment der Kraftmaschine und des Fahrzeugs in elektrische Leistung während eines Kraftmaschinenbetriebs und während regenerativer Bremsereignisse umzuwandeln.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Ein elektrisches Leistungsmanagementsystem zum Liefern elektrischer Leistung in einem Fahrzeug enthält einen ersten Leistungsbus, der zwischen ersten und zweiten Knoten elektrisch parallel zu einem zweiten Leistungsbus angeordnet ist. Ein dritter Leistungsbus koppelt eine erste Batterie und eine Zubehörlast auf elektrische Weise an dem zweiten Knoten. Der zweite Leistungsbus koppelt einen Kraftmaschinenstarter, eine zweite Batterie und einen Generator auf elektrische Weise an dem ersten Knoten und er koppelt selektiv den ersten Knoten auf elektrische Weise mit dem zweiten Knoten, wenn ein erster Schalter aktiviert ist. Die zweite Batterie wird auf elektrische Weise mit dem ersten Knoten gekoppelt, wenn ein zweiter Schalter aktiviert wird, und der Kraftmaschinenstarter wird auf elektrische Weise mit dem ersten Knoten gekoppelt, wenn ein Starterschalter aktiviert wird. Der zweite Leistungsbus koppelt den ersten Knoten auf elektrische Weise mit dem zweiten Knoten, wenn ein dritter Schalter aktiviert wird. Ein Controller überwacht Ladezustände der ersten Batterie und der zweiten Batterie und er steuert Aktivierungen des ersten Schalters, des zweiten Schalters und des dritten Schalters in Ansprechen auf einen bevorzugten Betriebsmodus und auf die Ladezustände der ersten Batterie und der zweiten Batterie.
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Die vorstehenden Merkmale und Vorteile und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Lehren ergeben sich leicht aus der folgenden genauen Beschreibung einiger der besten Arten und anderer Ausführungsformen, um die vorliegenden Lehren auszuführen, die in den beigefügten Ansprüchen definiert sind, wenn sie in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen gelesen wird.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Es werden nun eine oder mehrere Ausführungsformen anhand von Beispielen mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
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1 ein elektrisches Leistungsverteilungssystem für ein Fahrzeug in Übereinstimmung mit der Offenbarung auf schematische Weise veranschaulicht, welches ein Antriebsstrangsystem enthält, das eine Brennkraftmaschine (Kraftmaschine), einen Starter und einen elektrischen Generator enthält, deren Betrieb von einem Controller gesteuert wird;
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2 eine Ausführungsform des elektrischen Leistungsverteilungssystems in Übereinstimmung mit der Offenbarung auf schematische Weise veranschaulicht, welches in einer Ausführungsform eines Fahrzeugs eingesetzt wird, das ein Antriebsstrangsystem enthält; und
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3 auf schematische Weise einen Überblick über eine ausführbare Steuerungsroutine in Übereinstimmung mit der Offenbarung zeigt, um Betriebsarten zu überwachen und um Steuerungsbefehle bereitzustellen, um einen Betrieb des mit Bezug auf 1 gezeigten elektrischen Leistungsverteilungssystems zu steuern, um einen Betrieb des mit Bezug auf 2 gezeigten Fahrzeugs zu steuern.
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GENAUE BESCHREIBUNG
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Mit Bezug nun auf die Zeichnungen, bei denen die Darstellungen nur zur Veranschaulichung bestimmter beispielhafter Ausführungsformen und nicht zur Einschränkung derselben dienen, veranschaulicht 1 auf schematische Weise ein elektrisches Leistungsverteilungssystem 80 für ein Antriebsstrangsystem 10, das eine Brennkraftmaschine (Kraftmaschine) 20, einen Starter 30 und einen elektrischen Generator 40 enthält, wobei deren Betriebsarten durch einen Controller 90 gesteuert werden. In den mehreren Ansichten bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder einander entsprechende Teile.
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Die Kraftmaschine 20 kann eine beliebige geeignete Brennkraftmaschine sein und sie ist durch einen Getriebezug mechanisch gekoppelt, um Leistung in der Form von Drehmoment und Drehzahl an einen Endantrieb zu übertragen. Die Kraftmaschine 20 enthält den Starter 30, der über einen steuerbaren Starterschalter 36 mit dem elektrischen Leistungsverteilungssystem 80 elektrisch verbunden ist. Der Starter 30 kann eine beliebige geeignete Kraftmaschinenstartvorrichtung sein und er enthält in einer Ausführungsform einen Elektromotor, der mit einem durch ein Solenoid aktivierten Ritzelzahnrad drehbar gekoppelt ist, welches mit einem Zahnkranz kämmt, der mit einer Kraftmaschinenkurbelwelle gekoppelt ist, um eine Drehung derselben in Ansprechen auf einen Kraftmaschinenstartbefehl durch die Aktivierung des Starterschalters 36 zu bewirken.
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Der Generator 40 enthält einen integrierten Umrichter 42 und er kann ein Wechselstromgenerator (AC-Generator) oder ein beliebiger anderer geeigneter Generator sein. Der Generator 40 kann mechanische Leistung, z. B. Kraftmaschinendrehmoment, in elektrische Leistung umwandeln. Beispielsweise kann Drehmoment, das von dem Generator 40 ausgegeben wird, in einem Bereich zwischen 15,0 Newtonmeter (Nm) und 25,0 Nm oder in einem anderen geeigneten Bereich liegen, der mit Anforderungen der Systemkonstruktion und des Systembetriebs konsistent ist. Der Generator 40 kann verwendet werden, um elektrische Leistung zum Wiederaufladen einer ersten Energiespeichervorrichtung (erste ESD) 51 und/oder einer zweiten Energiespeichervorrichtung (zweite ESD) 52 zu erzeugen. Außerdem kann elektrische Leistung von dem Generator 40 genutzt werden, um verschiedene elektrische Zubehörvorrichtungen, die hier als die Last 60 bezeichnet werden, mit Leistung zu versorgen. Die Last 60 kann unter anderem beispielsweise HVAC-Vorrichtungen, elektrische Zubehörmotoren für Kühlventilatoren, Pumpen und dergleichen und Komponenten eines Entertainmentsystems enthalten.
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Die erste und zweite elektrische Energiespeichervorrichtung (ESD) 51, 52 können beliebige geeignete Vorrichtungen zum Speichern elektrischer Leistung sein. Die erste ESD 51 kann in einer Ausführungsform eine wiederaufladbare Bleisäurevorrichtung sein, die elektrische Leistung mit einer Nennspannung von 12 Vdc an das elektrische Leistungsverteilungssystem 80 liefert. Die zweite ESD 52 kann als Vorrichtung mit absorbierendem Glasflies (AGM-Vorrichtung), als Nickelmetallhybrid-Vorrichtung (NiMH-Vorrichtung) oder Lithium-Ionen-Vorrichtung (Li-Ion-Vorrichtung), oder als Ultrakondensator ausgestaltet sein, die elektrische Leistung mit oder in der Nähe der Nennspannung von 12 Vdc an das elektrische Leistungsverteilungssystem 80 liefert. Andere ESDs können analog verwendet werden. Vorzugsweise weist die zweite ESD 52 eine Ladespannung auf, die äquivalent zu der Nennbetriebsspannung der ersten ESD 51 ist oder nahe bei dieser liegt.
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Das elektrische Leistungsverteilungssystem 80 ist mit dem Starter 30, dem Generator 40, der ersten ESD 51, der zweiten ESD 52 und der Last 60 elektrisch verbunden, welche alle zwischen einem Massebus 85 und dem elektrischen Leistungsverteilungssystem 80 elektrisch parallel angeordnet sind. Das elektrische Leistungsverteilungssystem 80 ist aus elektrischen Stromkabeln, Bussen, Verbindern und anderen Vorrichtungen hergestellt, die zum Übertragen von elektrischer Leistung bei geeigneten Spannungs- und Stromniveaus in der Lage sind, welche mit dem Betrieb der speziellen Anwendung verbunden sind, in welchen es eingesetzt wird.
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Das elektrische Leistungsverteilungssystem 80 enthält einen ersten Leistungsbus 82, einen zweiten Leistungsbus 84 und einen dritten Leistungsbus 86. Der zweite und dritte Leistungsbus 84, 86 sind an einem zweiten Knoten 83 elektrisch verbunden und der erste, zweite und dritte Leistungsbus 82, 84, 86 sind an einem ersten Knoten 81 elektrisch verbunden. Das elektrische Leistungsverteilungssystem 80 enthält außerdem eine Vielzahl von Schaltern, die einen ersten Schalter 71, einen zweiten Schalter 72 und einen dritten Schalter 73 umfasst, deren Aktivierungen durch den Controller 10 steuerbar sind.
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Der erste Leistungsbus 82 ist mit der ersten ESD 51 und der Last 60 elektrisch verbunden und er kann als der primäre 12 Vdc-Bus verwendet werden.
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Der zweite Leistungsbus 84 ist zwischen dem ersten und zweiten Knoten 81, 83 elektrisch verbunden und er enthält den ersten Leistungsschalter 71 und den zweiten Leistungsschalter 72. Der Starter 30, der Generator 40 du die zweite ESD 52 können mit dem zweiten Leistungsbus 84 auf elektrische Weise verbunden werden. Der erste Leistungsschalter 71 verbindet den ersten Knoten 81 auf elektrische Weise mit dem zweiten Knoten 83, wenn er sich in einem geschlossenen oder aktivierten Zustand befindet, und er trennt auf elektrische Weise den ersten Knoten 81 von dem zweiten Knoten 83, wenn er sich in einem offenen oder deaktivierten Zustand befindet. Der Starter 30 ist mit dem ersten Knoten 81 des zweiten Leistungsbusses 84 durch eine Aktivierung des Starterschalters 36 elektrisch verbindbar. Die zweite ESD 52 ist mit dem ersten Knoten 81 des zweiten Leistungsbus 84 durch eine Aktivierung des zweiten Leistungsschalters 72 elektrisch verbindbar, und sie wird von dem ersten Knoten 81 des zweiten Leistungsbus 84 durch eine Deaktivierung des zweiten Leistungsschalters 72 elektrisch getrennt. Der zweite Leistungsbus 84 verbindet die zweite ESD 52 mit den Generator 40 auf elektrische Weise, wenn der zweite Schalter 72 aktiviert wird, er verbindet die zweite ESD 52 mit der Last 60 und mit der ersten ESD 51 auf elektrische Weise, wenn der erste Schalter 71 und der zweite Schalter 72 aktiviert werden, und er verbindet auf elektrische Weise den Generator 40 mit der Last 60 und der ersten ESD 51, wenn der erste Schalter 71 aktiviert wird. Der Starter 30 und der Zündschalter 36 werden auf elektrische Weise durch den zweiten Knoten 83 mit der ersten ESD 51 verbunden, wenn der erste Schalter 71 aktiviert wird. Der Starter 30 und der Zündschalter 36 werden durch den zweiten Knoten 83 auf elektrische Weise mit der zweiten ESD 52 verbunden, wenn der erste Schalter 71 und der zweite Schalter 72 aktiviert werden.
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Der dritte Leistungsbus 86 ist auf elektrische Weise zwischen dem ersten und zweiten Knoten 81, 83 verbunden und er enthält den dritten Schalter 73. Folglich wird der erste Knoten 81 auf elektrische Weise mit dem zweiten Knoten 83 über den dritten Leistungsbus 86 verbunden, wenn der dritte Leistungsschalter 73 aktiviert, d. h. geschlossen wird, und der erste Knoten 81 wird auf elektrische Weise von dem zweiten Knoten 83 über den dritten Leistungsbus 86 getrennt, wenn der dritte Schalter 73 deaktiviert, d. h. geöffnet wird. Der dritte Leistungsbus 86 ist zwischen dem ersten und zweiten Knoten 81, 83 parallel zu dem zweiten Leistungsbus 84 angeordnet, und er verbindet den ersten und zweiten Knoten 81, 83 auf elektrische Weise, wenn der dritte Schalter 73 aktiviert ist.
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Der erste, zweite und dritte Schalter 71, 72 und 73 sind jeweils Vorrichtungen mit geringem Widerstand, die vorzugsweise einen Durchschaltwiderstand oder einen Widerstand im eingeschalteten Zustand von weniger als 0,5 mΩ aufweisen. Jeder der ersten, zweiten und dritten Schalter 71, 72 und 73 kann eine einzelne Vorrichtung sein oder er kann alternativ aus mehreren Vorrichtungen bestehen, die parallel angeordnet sind, um einen Widerstand im eingeschalteten Zustand von weniger als 0,5 mΩ zu erreichen. In einer Ausführungsform sind der erste, zweite und dritte Schalter 71, 72 und 73 MOSFET-Vorrichtungen. Jeder der ersten, zweiten und dritten Schalter 71, 72 und 73 enthält die Fähigkeit zum Sperren der Spannung in mindestens eine Stromflussrichtung, unter Verwendung beispielsweise einer antiparallelen Diode. In einer Ausführungsform kann der dritte Schalter 73 ein elektromechanisches Hochstromrelais sein, das zum Leiten eines Starterstroms während des Ankurbelns der Kraftmaschine in der Lage ist. In einer Ausführungsform kann der zweite Schalter 72 ein Halbleiterschalter sein mit der Fähigkeit zum bidirektionalen Sperren. In einer Ausführungsform kann der zweite Schalter in die zweite ESD 52 integriert sein. In einer Ausführungsform kann/können der erste Schalter 71 und/oder der dritte Schalter 73 in die erste ESD 51 integriert sein. In einer Ausführungsform kann der dritte Schalter 73 beseitigt sein, wenn der erste Schalter 71 so ausgelegt wurde, dass er den Starterstrom handhaben kann.
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Der Controller 90 kann ein Element eines elektronischen Steuerungsmoduls sein und er enthält vorzugsweise eine nicht flüchtige Speichervorrichtung 94 und einen Prozessor 92. Der Controller 90 überwacht Bedienerbefehle und Signale von verschiedenen Komponenten und er führt Algorithmen aus, um Befehle für verschiedene Aktoren zu bestimmen, welche Aktivierungsbefehle für jeden der ersten, zweiten und dritten Schalter 71, 72 und 73 und einen Generatorspannungsbefehl 45 umfassen. Der Begriff Controller und ähnliche Begriffe, die beispielsweise Steuerungsmodul, Modul, Steuerung, Steuerungseinheit und Prozessor umfassen, bezeichnen eine beliebige oder verschiedene Kombinationen aus anwendungsspezifischen integrierten Schaltungen (ASICs), elektronischen Schaltungen, zentralen Verarbeitungseinheiten, beispielsweise Mikroprozessoren und einer zugehörigen nicht vorübergehenden Speicherkomponente in der Form von Arbeitsspeicher- und Massenspeichervorrichtungen (Festwertspeicher, programmierbarer Festwertspeicher, Speicher mit wahlfreiem Zugriff, Festplattenlaufwerk usw.). Die nicht vorübergehende Speicherkomponente ist zum Speichern von maschinenlesbaren Anweisungen in der Form eines oder mehrerer Software- oder Firmwareprogramme oder Routinen in der Lage, und der eine oder die mehreren Prozessoren können auf kombinatorische Logikschaltungen, Eingabe/Ausgabe-Schaltungen und Vorrichtungen, Signalaufbereitungs- und Pufferschaltungen und andere Komponenten zugreifen, um eine beschriebene Funktionalität bereitzustellen. Eingabe/Ausgabe-Schaltungen und Vorrichtungen enthalten Analog/Digital-Wandler und ähnliche Vorrichtungen, die Eingaben von Sensoren überwachen, wobei diese Eingaben mit einer voreingestellten Abtastfrequenz oder in Ansprechen auf ein Auslöseereignis überwacht werden. Software, Firmware, Programme, Anweisungen, Steuerungsroutinen, Code, Algorithmen und ähnliche Begriffe bezeichnen beliebige von einem Controller ausführbare Anweisungssätze, die Kalibrierungen und Nachschlagetabellen enthalten. Jeder Controller führt Steuerungsroutinen aus, um gewünschte Funktionen bereitzustellen, welche umfassen, dass Eingaben von Erfassungsvorrichtungen und anderen Netzwerkcontrollern überwacht werden und Steuerungs- und Diagnoseroutinen zum Steuern des Betriebs von Aktoren ausgeführt werden. Routinen können in regelmäßigen Intervallen ausgeführt werden, beispielsweise alle 100 Mikrosekunden oder alle 3,125, 6,25, 12,5, 25 und 100 Millisekunden während eines fortlaufenden Betriebs. Alternativ können Routinen in Ansprechen auf das Auftreten eines Auslöseereignisses ausgeführt werden. Kommunikationen zwischen Controllern und Kommunikationen zwischen Controllern, Aktoren und/oder Sensoren können unter Verwendung einer direkt verdrahteten Kopplung, einer Netzwerkkommunikationsbuskopplung, einer drahtlosen Kopplung oder einer beliebigen anderen geeigneten Kommunikationskopplung bewerkstelligt werden. Kommunikationen umfassen das Austauschen von Datensignalen in einer beliebigen geeigneten Form, welche beispielsweise elektrische Signale über ein leitfähiges Medium, elektromagnetische Signale über Luft, optische Signale über optische Wellenleiter und dergleichen umfassen. Datensignale können Signale enthalten, die Eingaben von Sensoren repräsentieren, Signale, die Aktorbefehle repräsentieren und Kommunikationssignale zwischen Controllern.
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2 veranschaulicht auf schematische Weise eine Ausführungsform des elektrischen Leistungsverteilungssystems 80, das in einer Ausführungsform eines Fahrzeugs 200 verwendet wird, welches ein Antriebsstrangsystem 210 enthält. Das Antriebsstrangsystem 210 enthält eine Brennkraftmaschine (Kraftmaschine) 220, die mit einem Starter 230 und mit einem elektrischen Generator 240 drehbar gekoppelt ist. Das elektrische Leistungsverteilungssystem 80 ist analog zu dem elektrischen Leistungsverteilungssystem 80, das mit Bezug auf 1 beschrieben ist, und es enthält mehrere wählbare Flussstrecken für elektrische Energie, um auf vorteilhafte Weise eine stabilisierte elektrische Niederspannungsleistung über das Fahrzeug 200 hinweg während verschiedener Betriebsmodi des Fahrzeugs und des Antriebsstrangs bereitzustellen, von denen einige hier mit Bezug auf 3 und Tabelle 1 beschrieben sind. Betriebsmodi des Fahrzeugs und des Antriebsstrangs umfassen beispielsweise ein Ankurbeln einer kalten Kraftmaschine, einen Autostart der Kraftmaschine, einen Autostopp der Kraftmaschine, stetiges Fahren, Ausrollen mit Energierückgewinnung, Gelegenheitsladen, regeneratives Bremsen und andere Modi, die hier beschrieben sind. Das Fahrzeug 200 kann ein Personenfahrzeug, ein Lastwagen oder ein Nicht-Kraftfahrzeug sein, etwa ein landwirtschaftliches Fahrzeug, ein Wasserfahrzeug, ein Flugzeug usw. Der Antriebsstrang 200 enthält allgemein die Kraftmaschine 220 und das Getriebe 222, die mit einem Endantrieb 223 mechanisch gekoppelt sind, um Räder 224 zu drehen und das Fahrzeug 200 anzutreiben.
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Die Kraftmaschine 220 kann eine Brennkraftmaschine sein, die in einer beliebigen geeigneten Konfiguration betrieben wird, beispielsweise mit Funkenzündung, mit Kompressionszündung oder auf andere Weise. Die Kraftmaschine 220 ist vorzugsweise ausgestaltet, um Autostopp- und Autostartroutinen der Kraftmaschine während eines Betriebs des Fahrzeugs 200 auszuführen. Ein Kraftmaschinen-Autostopp enthält Routinen, die ausgeführt werden, um zu bewirken, dass die Kraftmaschine 220 einen Ausgeschaltet-Modus erreicht, in welchem die Kraftmaschine 220 nicht mit Kraftstoff versorgt wird, nicht gezündet wird und sich während eines Betriebs des Fahrzeugs nicht dreht, etwa während das Fahrzeug 200 bei einem Stopplicht bzw. einer roten Ampel wartet. Ein Kraftmaschinen-Autostart enthält Routinen, die während eines fortlaufenden Betriebs des Antriebsstrangs ausgeführt werden, um zu bewirken, dass die Kraftmaschine 220 einen Eingeschaltet-Modus erreicht, bei welchem die Kraftmaschine 220 mit Kraftstoff versorgt wird, gezündet wird, sich dreht und vorzugsweise Drehmoment erzeugt. Die Kraftmaschine 220 enthält eine Kurbelwelle 216, die mit einem ersten Ausgabeelement 217 an einem ersten Ende der Kraftmaschine 220 koppelbar ist und die außerdem mit einem zweiten Ausgabeelement 219 an einem zweiten entgegengesetzten Ende der Kraftmaschine 220 koppelbar ist. Die Kurbelwelle 216 ist mit einem Zahnkranz mechanisch drehbar gekoppelt, der mit dem Starter 230 und mit einem Eingabeelement 221 des Getriebes 222 über das erste Ausgabeelement 217 drehbar gekoppelt ist. Das Getriebe 222 kann eine beliebige geeignete Getriebezuganordnung enthalten, die eine oder mehrere Kupplungen enthalten kann, durch welche Drehmoment zwischen dem ersten Ausgabeelement 217 der Kraftmaschine 220, dem Eingabeelement 221 des Getriebes 222 und dem Endantrieb 223 übertragen werden kann, um das Fahrzeug 200 durch die Räder 224 anzutreiben. Die Räder 224 können Vorderräder und/oder Hinterräder des Fahrzeugs 200 sein. Die Kurbelwelle 216 der Kraftmaschine 220 ist mit einem drehbaren Element 226 über das zweite Ausgabeelement 219 mechanisch drehbar gekoppelt. Das drehbare Element 226 kann eine Riemenscheibe, ein Kettenrad oder eine andere geeignete Vorrichtung zum Übertragen von Drehmoment zwischen der Kraftmaschine 220 und einer anderen Vorrichtung, z. B. dem elektrischen Generator 240 sein.
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Der Generator 240 enthält einen Stator 243 und einen mit einer Drehwelle 244 gekoppelten Rotor, die mit einem drehbaren Element 246 drehbar gekoppelt ist. Das drehbare Element 246 ist mit der Kraftmaschine 220 durch das drehbare Element 226 über einen dazwischen liegenden Riemen, eine Kette oder einen Getriebezug gekoppelt. Folglich ist die Kraftmaschine 220 in der Lage, Drehmoment an den Generator 240 zu übertragen, um elektrische Leistung zu erzeugen. Der Generator 240 kann als Generator verwendet werden, um elektrische Leistung zum Wiederaufladen einer ersten Energiespeichervorrichtung (erste ESD) 251 und/oder einer zweiten Energiespeichervorrichtung (zweite ESD 252) zu erzeugen. Darüber hinaus kann der Generator 240 in einem regenerativen Bremsmodus betrieben werden, um bei einem Bremsen des Fahrzeugs Strom zu erzeugen, indem durch den Generator 240 auf Drehmoment reagiert wird. Elektrische Leistung von dem Generator 240 kann zum Versorgen verschiedener Zubehörvorrichtungen des Fahrzeugs 200, die hier als die Last 260 bezeichnet sind, geliefert werden. Die Last 260 kann unter anderem beispielsweise HVAC-Vorrichtungen, elektrische Hilfsmotoren für Kühlventilatoren, Pumpen und dergleichen und Komponenten eines Unterhaltungssystems umfassen.
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Der Generator 240 kann einen integrierten Gleichrichter/Wechselrichter 242 enthalten, der elektrische Leistung für den Stator 243 in Ansprechen auf einen Generatorspannungsbefehl 245 steuert, der aus einem Controller 290 stammen kann. Der Stator 243 kann in elektrischer Kommunikation mit dem integrierten Gleichrichter/Wechselrichter 242 stehen und der integrierte Gleichrichter/Wechselrichter 242 kann selektiv in elektrischer Kommunikation mit der ersten und/oder zweiten ESD 251, 252 stehen. Der integrierte Gleichrichter/Wechselrichter 242 kann elektrische AC-Leistung in elektrische DC-Leistung umwandeln, die in der ersten und/oder der zweiten ESD 251, 252 gespeichert werden soll, wenn der Generator 240 als Generator funktioniert. Zudem kann der integrierte Gleichrichter/Wechselrichter 242 elektrische AC-Leistung in elektrische DC-Leistung umwandeln, um Strom an eine elektrische Zubehörlast 260 zu liefern. Außerdem kann der integrierte Gleichrichter/Wechselrichter 242 elektrische AC-Leistung in elektrische DC-Leistung umwandeln, um selektiv Strom an die erste und/oder zweite ESD 251, 252 zu liefern. Allgemein kann der integrierte Gleichrichter/Wechselrichter 242 in elektrischer Kommunikation mit dem Stator 243 stehen, um den Generator 240 als Motor oder als Generator zu betreiben. Der Generator 240 kann andere elektrische Vorrichtungen enthalten, etwa einen oder mehrere Sensoren, beispielsweise einen Rotorpositionssensor, der die Position der Generatorwelle 244 detektiert, Controller, Ventilatoren zum Kühlen von elektrischen Komponenten und diverse andere Komponenten. Außerdem kann der integrierte Gleichrichter/Wechselrichter 242 eine oder mehrere Bürsten, einen oder mehrere Bürstenhalter und eine elektronische Feldsteuerungsvorrichtung enthalten, wenn eine Wickelfeldmaschine verwendet wird. Alternativ kann der Generator 240 eine beliebige geeignete Vorrichtung zum Umwandeln elektrischer AC-Leistung in elektrische DC-Leistung verwenden, z. B. einen Diodengleichrichter und eine aktive Brückenvorrichtung mit oder ohne Phasenvoreilung.
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In einer Ausführungsform ist die zweite ESD 252 eine Hochspannungs-ESD und die erste ESD 251 ist eine Niederspannungs-ESD, die mit der elektrischen Zubehörlast 260 in elektrischer Kommunikation steht. Die zweite ESD 252 wird verwendet, um selektiv einen Strom/eine Spannung an den Generator 240 zu liefern, und die erste ESD 251 wird verwendet, um einen Strom/eine Spannung an die elektrische Zubehörlast 260 zu liefern. Die erste ESD 251 und die zweite ESD 252 können eine beliebige geeignete ESD oder eine andere Vorrichtung sein, die elektromagnetische Energie zur späteren Verwendung speichern kann. Ein nicht einschränkendes Beispiel besteht darin, dass die zweite ESD 252 eine ESD mit 48 Vdc sein kann und dass die erste ESD 251 eine ESD mit 12 Vdc sein kann. Ein weiteres nicht einschränkendes Beispiel ist, dass die zweite ESD 252 eine wiederaufladbare Lithium-Ionen-Batterie mit mehreren Zellen oder ein Ultrakondensator mit 24 bis 48 Vdc sein kann, während die erste ESD 251 eine Bleisäure- oder Lithium-Ionen-Batterie mit 12 Vdc sein kann. Als noch weiteres Beispiel können die erste und zweite ESD 251, 252 im Wesentlichen die gleichen Spannungsniveaus aufweisen. Bei einer ESD 252 mit einer höheren Spannung wird ein DC/DC-Wandler zwischen der ESD 252 und der ESD 251 verwendet.
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Eine Bedienerschnittstellenvorrichtung 295 enthält eine oder eine Vielzahl von Vorrichtungen, durch welche ein Bediener den Betrieb des Fahrzeugs 200 und des Antriebsstrangsystems 210 befiehlt, und sie umfasst beispielsweise ein Gaspedal, ein Bremspedal, einen Zündschlüssel, einen Getriebebereichswahlhebel, eine Geschwindigkeitsregelung und andere ähnliche Vorrichtungen. Die Bedienerschnittstellenvorrichtung 295 kommuniziert vorzugsweise mit dem Controller 290 und sie kann außerdem mit verschiedenen Elementen, z. B. dem Starterschalter 236, direkt verbunden sein. Die Bedienerschnittstellenvorrichtung 295 und/oder der Controller 290 erzeugt/erzeugen Befehle zum Steuern des Betriebs des Fahrzeugs 200 und des Antriebsstrangs 210, der beispielsweise einen Eingeschaltet/Ausgeschaltet-Zustand des Antriebsstrangs, eine Getriebebereichswahl, z. B. Parkstellung, Rückwärtsfahren, Neutralgang oder Fahren, eine Bedienerdrehmomentanforderung, eine Fahrzeuggeschwindigkeitsanforderung des Bedieners und andere ähnliche Befehle umfasst. Zur Einfachheit der Veranschaulichung ist die Bedienerschnittstellenvorrichtung 295 als eine einheitliche Vorrichtung gezeigt.
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Der Controller 290 enthält einen Prozessor 292 und eine Speichervorrichtung 294, in welcher Anweisungen zum Kommunizieren mit dem Generator 240, mit einem Startsolenoid 232, das den Starter 230 steuert, mit der ersten und/oder der zweiten ESD 251, 252 und mit der ersten, zweiten und dritten Schaltvorrichtung 71, 72 und 73 aufgezeichnet sind. Der Controller 290 führt die Anweisungen aus der Speichervorrichtung 294 mithilfe des Prozessors 292 aus, um einen Betrieb der verschiedenen Elemente des Antriebsstrangsystems 210 zu steuern. Das elektrische Leistungsmanagementsystem 80 ermöglicht verschiedene Betriebsmodi, sogar wenn entweder die erste ESD 251 oder die zweite ESD 252 nicht verfügbar ist. Die Kraftmaschine 220 kann durch Leistung gestartet werden, die von entweder der ersten ESD 251 oder von der zweiten ESD 252 bereitgestellt wird.
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3 zeigt auf schematische Weise einen Überblick über eine ausführbare Steuerungsroutine 300 zum Überwachen von Operationen und zum Bereitstellen von Steuerungsbefehlen zum Steuern eines Betriebs des elektrischen Leistungsverteilungssystems 80, das mit Bezug auf 1 gezeigt ist, um einen Betrieb des Fahrzeugs 200 zu steuern, das mit Bezug auf 2 gezeigt ist. Das Überwachen von Operationen umfasst das Überwachen beispielsweise des elektrischen Leistungsflusses (Strom und Spannung), von ESD-Ladezuständen, von Leistungsbedürfnissen der Last, von Umgebungsbedingungen und von Bedieneranforderungen nach Vortriebsleistung und anderen Formen von Leistung.
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Das Ausführen der Steuerungsroutine 300 umfasst das Überwachen von Fahrzeugzuständen 330 und von Batteriezuständen 340, welche beide von der Steuerungsroutine 300 verwendet werden, um einen von einer Vielzahl von Betriebsmodi zu identifizieren. Die Steuerungsroutine 300 wählt bevorzugte Aktivierungszustände 370, welche Aktivierungszustände 371, 372, 373 umfassen, die jeweils mit dem ersten, zweiten und dritten Schalter 71, 72 und 73 des elektrischen Leistungsverteilungssystems 80 verbunden sind und einen bevorzugten Generatorspannungs-Einstellpunkt 345 zum Befehlen eines Betriebs des Generators 240. Jeder der bevorzugten Aktivierungszustände 371, 372, 373 enthält einen eingeschalteten oder aktivierten Zustand und einen ausgeschalteten oder deaktivierten Zustand.
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Die überwachten Fahrzeugzustände 330 umfassen beispielsweise einen Fahrzeugweckbefehl 331, einen Befehl 332 zum Ankurbeln/Laufen lassen der Kraftmaschine, einen Gaspedalbefehl 333, der analog zu einer Bedieneranforderung nach Antriebsdrehmoment sein kann, einen Bremspedalbefehl 334, eine Straßenneigungsanzeige 335, Signaleingaben von einem oder von einer Vielzahl von Näherungssensoren 336 außerhalb des Fahrzeugs und Signaleingaben von einem oder von einer Vielzahl von Umgebungstemperatursensoren 337 und Komponententemperatursensoren 338. Andere Fahrzeugzustände können analog verwendet werden. Jeder der Fahrzeugzustände 330 kann über eine oder mehrere Erfassungsvorrichtungen am Fahrzeug direkt überwacht werden, aus einer Überwachung über ähnliche Sensoren am Fahrzeug hergeleitet werden, dynamisch modelliert werden oder anderweitig bestimmt werden.
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Die überwachten Batteriezustände umfassen vorzugsweise einen Ladezustand 341 der ESD1 51 (SOC1), einen 342 Ladezustand der ESD2 52 (SOC2), die Spannung 343 der ESD1 51 (Vbat1), die Spannung 344 der ESD2 52 (Vbat2), den Strom 346 der ESD1 51 (Ibat1) und den 347 Strom der ESD2 52 (Ibat2).
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Die Betriebsmodi umfassen einen Systeminitialisierungsmodus 302, einen Schlüsselstartmodus 304, einen Modus 306 mit der Kraftmaschine im Leerlauf, einen Kraftmaschinen-Autostopp/Autostart-Modus 310, einen Fahrzeugbeschleunigungsmodus 312, einen Fahrzeugmodus 314 mit stetigem Fahren (Fahren des Fahrzeugs mit konstanter Geschwindigkeit), einen Gelegenheitsladungsmodus 316, einen Lademodus 318 beim Ausrollen (DFCO-Modus) und einen Ausgeschaltet-Modus 320. Jeder der Betriebsmodi wird hier beschrieben.
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Tabelle 1 zeigt eine Vielzahl von Betriebsmodi und zugehörigen Schalterzuständen zum Betreiben einer Ausführungsform des Fahrzeugs
200, das das Antriebsstrangsystem
210 enthält. Die Schalter umfassen den ersten Schalter (S1)
71, den zweiten Schalter (S2)
72 und den dritten Schalter (S3)
73, von denen jeder in einem eingeschalteten oder aktivierten Zustand (1) und einem ausgeschalteten oder deaktivierten Zustand (0) sein kann. Tabelle 1
| Betriebsmodus | SOC DER ESD 1 | SOC DER ESD 2 | S1-Zustand | S2-Zustand | S3-Zustand |
| Schlüsselstart | | - | 0 | 0 | 1 |
| Kraftmaschine im Leerlauf | > Grenzwert | - | 0 | 0 | 0 |
| Kraftmaschine im Leerlauf | < Grenzwert | - | 1 | 0 | 0 |
| Fahrzeugbeschleunigung | > Grenzwert | - | 0 | 0 | 0 |
| Fahrzeugbeschleunigung | < Grenzwert | - | 1 | 0 | 0 |
| Konstante Geschwindigkeit des Fahrzeugs | > Grenzwert | - | 1 | 0 | 0 |
| Konstante Geschwindigkeit des Fahrzeugs | < Grenzwert | - | 1 | 0 | 0 |
| Gelegenheitsladen | >= Grenzwert | >= Grenzwert | 0 | 0 | 0 |
| Gelegenheitsladen | < Grenzwert | >= Grenzwert | 1 | 0 | 0 |
| Gelegenheitsladen | >= Grenzwert | < Grenzwert | 0 | 1 | 0 |
| Gelegenheitsladen | < Grenzwert | < Grenzwert | 1 | 1 | 0 |
| DFCO | >= Grenzwert | >= Grenzwert | 0 | 0 | 0 |
| DFCO | < Grenzwert | >= Grenzwert | 1 | 0 | 0 |
| DFCO | >= Grenzwert | < Grenzwert | 0 | 1 | 0 |
| DFCO | < Grenzwert | < Grenzwert | 1 | 1 | 0 |
| Autostopp der Kraftmaschine | > Grenzwert | - | 0 | 0 | 0 |
| Autostopp der Kraftmaschine (Kraftmaschinenneustart) | < Grenzwert | - | 1 | 0 | 0 |
| Autostopp der Kraftmaschine (Kraftmaschinenneustart) | - | < Grenzwert | 0 | 1 | 0 |
| Autostart der Kraftmaschine | - | > Grenzwert | 0 | 1 | 0 |
| Autostart der Kraftmaschine | - | < Grenzwert | 1 | 0 | 1 |
| Ausgeschaltet | - | - | 1 | 0 | 0 |
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Der Schlüsselstartmodus 304 kann bei einem kalten Ankurbeln befohlen werden, um die Kraftmaschine 220 in Ansprechen auf einen Schlüssel-Einschalt-Befehl des Bedieners zu Beginn zu starten. Die Kraftmaschine 220 kann kalt sein oder durch einen Betrieb vor kurzem erwärmt sein. Wenn sich die Fahrzeugzündung in einem Zustand mit ausgeschaltetem Schlüssel befindet, bleibt die erste ESD 251 mit dem ersten Leistungsbus 82 verbunden und sie unterliegt geringen parasitären Strömen. Wenn die Fahrzeugzündung eingeschaltet wird, z. B. in Ansprechen auf einen Schlüssel-Einschalt-Befehl des Bedieners, wird der Schalter S3 73 aktiviert (1), um ein Kraftmaschinenstartereignis einzuleiten. Die Schalter S1 71 und S2 72 werden offen gehalten, d. h. deaktiviert (0). Wenn das kalte Ankurbelereignis abgeschlossen ist, bleibt der Schalter S3 73 aktiviert, sofern nicht die zweite ESD 252 nicht verfügbar wird oder die Betriebstemperatur niedrig ist, beispielsweise weniger als 0°C. Wenn die Betriebstemperatur ansteigt, sodass sie größer als ein vorbestimmter Schwellenwert ist, beispielsweise 10°C, bleibt der Schalter S3 73 aktiviert, sofern nicht die zweite ESD 252 unverfügbar wird und ein Kraftmaschinenneustart angefordert wird.
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Der Modus 306 mit der Kraftmaschine im Leerlauf kann befohlen werden, wenn sich die Kraftmaschine 220 gerade im Leerlauf befindet, d. h. wenn es keine Bedienereingabe an ein Gaspedal gibt. Dieser umfasst das Aktivieren des Schalters S1 71 für eine vorbestimmte Zeitspanne, um jegliche elektrische Ladung der ersten ESD 251 wieder aufzufüllen, die während des Schlüsselstartmodus 304 möglicherweise entnommen wurde, wonach der Schalter S1 71 deaktiviert wird, sodass die erste ESD 251 elektrische Leistung an die elektrische Zubehörlast 260 liefert. Das Generatorerregungssignal 245 wird justiert, um die Generatorausgabespannung ausreichend niedrig zu halten, sodass die erste ESD 251 elektrische Leistung liefert, um die elektrischen Lastanforderungen der elektrischen Zubehörlast 260 zu erfüllen. Wenn der Ladezustand der ersten ESD 251 (SOC1) einen vorbestimmten niedrigen Schwellenwert erreicht (< Grenzwert), wird der Schalter S1 71 geschlossen, d. h. er wird aktiviert, um die erste ESD 251 zu laden, und das Generatorerregungssignal 245 wird justiert, um die erste ESD 251 zu laden, und die Schalter S2 72 und S3 73 bleiben offen, d. h. deaktiviert. Andernfalls bleiben die Schalter S1 71, S2 72 und S3 73 während des Modus 306 im Leerlauf geöffnet.
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Der Fahrzeugbeschleunigungsmodus 312 kann befohlen werden, wenn das Fahrzeug 200 gerade beschleunigt und er umfasst, dass das Generatorerregungssignal 245 justiert wird, um eine niedrige Generatorausgabespannung zu erreichen, sodass die elektrische Zubehörlast 260 durch die erste ESD 251 oder durch die zweite ESD 252 oder durch beide versorgt wird, in Abhängigkeit von deren jeweiligen SOC-Niveaus, ohne die Kraftmaschine 220 durch den Generator 240 zu belasten. Das Justieren der Generatorerregung umfasst das Reduzieren des Generatorspannungsbefehls 245, um die Generatorerregung zu minieren und folglich eine Last an der Kraftmaschine 220 von dem Generator 240 zu minimieren, um zu ermöglichen, dass sämtliche Kraftmaschinenleistung bei der Fahrzeugbeschleunigung verwendet wird. Wenn der Ladezustand der ersten ESD 251 (SOC1) einen vorbestimmten niedrigen Schwellenwert erreicht (< Grenzwert), wird der erste Schalter S1 71 geschlossen, d. h. er wird aktiviert, um die erste ESD 251 zu laden, und das Generatorerregungssignal 245 wird justiert, um die erste ESD 251 zu laden, und die Schalter S2 72 und S3 73 bleiben offen, d. h. deaktiviert. Andernfalls bleiben die Schalter S1 71, S2 72 und S3 73 während des Fahrzeugbeschleunigungsmodus 312 offen.
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Der Modus mit konstanter Geschwindigkeit 314 des Fahrzeugs kann befohlen werden, wenn das Fahrzeug 200 bei normalen Fahrbedingungen mit minimalen Straßenlasten betrieben wird und er umfasst das Justieren des Generatorspannungsbefehls 245, um dessen Ausgabespannung niedrig zu halten, sodass die elektrischen Lasten von der ersten ESD 251 und/oder von der zweiten ESD 252 oder von beiden in Abhängigkeit von deren jeweiligem SOC1, SOC2 versorgt werden, ohne die Kraftmaschine 220 durch den Generator 240 zu belasten. Der Modus mit konstanter Geschwindigkeit 314 des Fahrzeugs kann einen Kraftmaschinenbetrieb bei geringer Last umfassen, um eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs 200 auf oder in der Nähe eines konstanten Niveaus zu halten, während das Fahrzeug 200 auf einer ebenen oder angemessen ebenen Straßenoberfläche betrieben wird. Das Justieren des Generatorspannungsbefehls 245 umfasst das Reduzieren des Generatorspannungsbefehls 245, um eine Generatorerregung zu minimieren und um folglich eine Belastung auf der Kraftmaschine 220 zu minimieren, sofern diese nicht benötigt wird, um entweder den SOC1 oder den SOC2 zu erhöhen. Wenn entweder der SOC1 oder SOC2 unter seinem jeweiligen vorbestimmten niedrigen oder minimalen Schwellenwert liegt (< Grenzwert), dann liefert der Generator 40 elektrische Leistung an die elektrische Zubehörlast 260 und er lädt außerdem die erste ESD 251. Als Beispiel wird der SOC1 vorzugsweise in einem schmalen Bereich gehalten, z. B. 85–90% eines maximalen SOC für die erste ESD 251, wenn diese eine Konfiguration mit einer Bleisäurebatterie ist. Als Beispiel wird der SOC2 vorzugsweise in einem größeren Bereich gehalten, z. B. 40–80%, wenn die zweite ESD 252 eine Konfiguration mit einer NiMH-Batterie oder einer anderen ähnlichen Batterie ist. Wenn der Ladezustand der ersten ESD 251 (SOC1) einen vorbestimmten niedrigen oder minimalen Schwellenwert erreicht (< Grenzwert), wird der Schalter S1 71 geschlossen, d. h. er wird aktiviert, um die erste ESD 251 zu laden und das Generatorerregungssignal 245 wird justiert, um die erste ESD 251 zu laden, und die Schalter S2 72 und S3 73 bleiben offen, d. h. deaktiviert. Andernfalls bleiben die Schalter S1 71, S2 72 und S3 73 während des Modus 314 mit konstanter Geschwindigkeit des Fahrzeugs offen.
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Der Gelegenheitsladungsmodus 316 kann befohlen werden, wenn das Fahrzeug 200 gerade bei oder in der Nähe einer stetigen Geschwindigkeit mit konstanter Geschwindigkeit fährt, wenn es die Gelegenheit zum Betreiben der Kraftmaschine 220 bei einem bevorzugten Drehzahl/Last-Arbeitspunkt gibt, der einen größeren Wirkungsgrad der Kraftmaschine und des Kraftstoffs erreicht. Der bevorzugte Geschwindigkeits/Last-Arbeitspunkt kann erreicht werden, indem der Generator 230 belastet wird und folglich die Drehmomentausgabe aus der Kraftmaschine 220 ansteigt. Dies ist ein Beispiel für einen Gelegenheitslademodus. Die Effizienzpunkte der Kraftmaschine werden auf der Grundlage spezieller Kraftstoffverbrauchspunkte der Kraftmaschine 220 ermittelt, welche während der Entwicklung der Kraftmaschine ermittelt worden sein können. Der zusätzliche Strom, der von dem Generator 240 erzeugt wird, kann verwendet werden, um entweder die erste ESD 251 oder die zweite ESD 252 zu laden, wie es durch deren jeweilige SOC-Grenzwerte zugelassen ist, um ein Überladen zu vermeiden.
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Wenn der Ladezustand der ersten ESD 251 (SOC1) größer als deren niedriger Schwellenwert ist (>= Grenzwert) und ein Ladezustand der zweiten ESD 252 (SOC2) größer oder gleich deren niedrigem Schwellenwert ist (>= Grenzwert), bleiben die Schalter S1, S2 72 und S3 73 offen, d. h. deaktiviert.
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Wenn der Ladezustand der ersten ESD 251 (SOC1) kleiner als deren niedriger Schwellenwert ist (< Grenzwert) und der Ladezustand der zweiten ESD 252 (SOC2) größer oder gleich deren niedrigem Schwellenwert ist (>= Grenzwert), wird der Schalter S1 71 geschlossen, d. h. er wird aktiviert, um die erste ESD 251 zu laden, und das Generatorerregungssignal 245 wird justiert, um die erste ESD 251 zu laden, und die Schalter S2 72 und S3 73 bleiben offen, d. h. deaktiviert.
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Wenn der Ladezustand der ersten ESD 251 (SOC1) größer oder gleich deren niedrigem Schwellenwert ist (>= Grenzwert) und der Ladezustand der zweiten ESD 252 (SOC2) kleiner als deren niedrigem Schwellenwert ist (< Grenzwert), wird der Schalter S2 72 geschlossen, d. h. er wird aktiviert, um die zweite ESD 252 zu laden, und das Generatorerregungssignal 245 wird justiert und die Schalter S1 71 und S3 73 bleiben offen, d. h. deaktiviert.
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Wenn der Ladezustand der ersten ESD 251 (SOC1) kleiner als deren niedriger Schwellenwert ist (< Grenzwert) und der Ladezustand der zweiten ESD 252 (SOC2) kleiner als deren niedriger Schwellenwert ist (< Grenzwert), werden die Schalter S1 71 und S2 72 geschlossen, d. h. sie werden aktiviert, um die erste ESD 251 und die zweite ESD 252 zu laden und das Generatorerregungssignal 245 wird justiert, und der Schalter S3 73 bleibt offen, d. h. deaktiviert.
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Der DFCO-Modus 318 kann befohlen werden, wenn das Fahrzeug 200 gerade ausrollt, z. B. wenn sich das Fahrzeug 200 bewegt und der Bediener seinen Fuß vom Gaspedal entfernt hat. Der DFCO-Modus umfasst das Zurückgewinnen von elektrischer Energie durch die Kraftmaschine 220 und den Endantrieb hindurch. Das Zurückgewinnen von elektrischer Energie kann umfassen, dass der Generatorausgabestrom erhöht und maximiert wird, indem die Felderregung im Generator 240 variiert wird, d. h. indem der Generatorspannungsbefehl 245 variiert wird. Bei diesem Betrieb liefert der Generator 240 Strom an elektrische Lasten der elektrischen Zubehörlast 260 und er kann auch die ESD1 251 und die ESD2 252 laden. Wenn der SOC1 und der SOC2 innerhalb zulässiger Grenzwerte liegen, werden sowohl der Schalter S1 71 als auch der Schalter S2 72 geschlossen gehalten, d. h. aktiviert. Der Schalter S2 72 kann in einem linearen Modus betrieben werden, wenn die internen Spannungen der ersten ESD 251 und der zweiten ESD 252 nicht innerhalb eines akzeptablen Niveaus ausgeglichen sind. Wenn der SOC1, der der ersten ESD 251 zugeordnet ist, größer als deren oberer Grenzwert ist, beispielsweise 90%, kann der Schalter S1 71 geöffnet werden, d. h. deaktiviert, um ein übermäßiges Laden der ersten ESD 251 zu verhindern. Wenn der SOC2, welcher der zweiten ESD 252 zugeordnet ist, größer als deren oberer Grenzwert ist, wird der Schalter S2 72 geöffnet, um ein übermäßiges Laden der zweiten ESD 252 zu verhindern.
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Der Kraftmaschinen-Autostopp/Autostart-Modus 310 wird befohlen, wenn das Fahrzeug 200 eine Autostopproutine zum Stoppen der Drehung der Kraftmaschine 220 ausführt, etwa wenn das Fahrzeug 200 bei einer Ampel gestoppt wird. Während eines Betriebs in dem Autostopp-Modus liefert die erste ESD 251 die elektrische Leistung an die elektrische Zubehörlast 260, wenn deren SOC größer als ein erster Grenzwert ist (> Grenzwert). Wenn der SOC1 unter einen vorbestimmten niedrigen Schwellenwert fällt, versorgt die zweite ESD 252 die elektrische Last und lädt die erste ESD 251. Es kann notwendig sein, dass der Schalter S2 72 in einem linearen Modus betrieben wird, wenn die zwei ESD-Spannungen nicht ausgeglichen sind. Wenn der SOC1 und der SOC2 unter ihre jeweiligen vorbestimmten niedrigen Schwellenwertgrenzen fallen (< Grenzwert), verlässt das Fahrzeug 200 den Autostopp-Modus und führt eine Autostart-Routine aus, um die Kraftmaschine 220 neu zu starten.
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Der Kraftmaschinen-Autostart-Modus 310 wird befohlen, wenn das Fahrzeug 200 eine Autostartroutine ausführt, um die Kraftmaschine 220 zu starten, was umfasst, dass die zweite ESD 252 verwendet wird, um elektrische Leistung zum Starten der Kraftmaschine 220 zu liefern. Während eines Autostarts ist der Schalter S1 71 offen, d. h. deaktiviert und die elektrische Zubehörlast 260 wird mit elektrischer Leistung versorgt, die aus der ersten ESD 251 stammt. Diese Konfiguration stellt eine stabilisierte DC-Busspannung für die elektrische Zubehörlast 260 bereit.
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Unter einigen Betriebsbedingungen kann die zweite ESD 252 nicht verfügbar sein (Modus B2 deaktiviert), etwa wenn ein Fehler auftritt. Unter diesen Bedingungen wird, wenn die zweite ESD 252 nicht verfügbar ist, der Schalter S2 72 offen gehalten, d. h. deaktiviert und der Autostopp/Autostart-Modus 310 wird ausgeschaltet. Dieser Betrieb wird fortgesetzt, bis die zweite ESD 252 verfügbar wird oder ersetzt wird. Ein Betreiben des Fahrzeugs 200, wenn die zweite ESD 252 nicht verfügbar ist, umfasst, dass der Schalter S1 71 geschlossen, d. h. aktiviert gehalten wird und das Fahrzeug 100 so betrieben wird, dass die Autostopp/Autostart-Funktionen ausgeschaltet sind und dass die Fähigkeit zur Energierückgewinnung eingeschränkt ist.
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Das Betreiben einer Ausführungsform des Fahrzeugs 200 mit dem elektrischen Leistungsverteilungssystem 80 und der ausführbaren Steuerungsroutine 300 ermöglicht, dass das Fahrzeug 200 mit einem 12 Vdc-Autostopp/Autostart-System betrieben wird, das eine Energierückgewinnung beim Ausrollen und ein Gelegenheitsladen ausführen kann, um den Kraftstoffverbrauch zu reduzieren, während eine stabilisierte 12 Vdc-Busspannung an den elektrischen Lasten des Fahrzeugs aufrecht erhalten wird, sodass das Flackern von Lampen und eine fälschliche Fehlerdetektion bei Kraftmaschinenautostartereignissen beseitigt werden.
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Die genaue Beschreibung und die Zeichnungen oder Figuren unterstützen und beschreiben die vorliegenden Lehren, aber der Umfang der vorliegenden Lehren wird alleine durch die Ansprüche definiert. Obwohl einige der besten Arten und andere Ausführungsformen zum Ausführen der vorliegenden Lehren im Detail beschrieben wurden, existieren verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen, um die vorliegenden Lehren, die in den beigefügten Ansprüchen definiert sind, in die Praxis umzusetzen.
