DE102016106420A1

DE102016106420A1 - Geteiltes abgassystem eines hybridfahrzeugs mit abgasgetriebener elektrischer maschine und klimaanlagenkompressor

Info

Publication number: DE102016106420A1
Application number: DE102016106420.3A
Authority: DE
Inventors: Kenneth James Miller; Thomas G. Leone
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2015-04-14
Filing date: 2016-04-08
Publication date: 2016-10-20
Also published as: US9701175B2; US20160303946A1; CN106042824A

Abstract

Ein Hybridfahrzeug enthält eine Abgasturbine, angeordnet in einem Abgasweg, gekoppelt an eine elektrische Maschine, und einen Kompressor für ein Klimaanlagensystem. Das Fahrzeug enthält eine Steuerung, die die elektrische Maschine basierend auf einer Differenz zwischen der Leistungsanforderung des Kompressors und der von der Abgasturbine abgegebenen Leistung steuert. Die elektrische Maschine kann basierend auf der Differenz als ein Motor oder ein Generator betrieben werden. Das Fahrzeug kann eine erste Kupplung enthalten, gekoppelt an die elektrische Maschine und den Kompressor. Das Fahrzeug kann eine zweite Kupplung enthalten, gekoppelt zwischen der Abgasturbine und der elektrischen Maschine. Die Steuerung kann die Kupplungen basierend auf der Leistungsanforderung und der abgegebenen Leistung steuern.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Anmeldung betrifft allgemein den Antrieb eines Kompressors für ein Klimaanlagensystem eines hybridelektrischen Fahrzeugs.
HINTERGRUND
Ein hybridelektrisches Fahrzeug (HEV) enthält einen Verbrennungsmotor zur Bereitstellung von Leistung für den Antrieb und die Nebenverbraucher. Das HEV kann eine oder mehrere elektrische Maschinen enthalten, die von einer Traktionsbatterie mit Leistung versorgt werden, um Leistung für den Antrieb und die Nebenverbraucher bereitzustellen. Während des Betriebs kann der Verbrennungsmotor die elektrischen Maschinen zum Aufladen der Traktionsbatterie antreiben. Die Traktionsbatterie kann dann entladen werden, um die elektrischen Maschinen oder andere Nebenverbraucher anzutreiben. Ein Nebenverbraucher ist ein Klimaanlagen- bzw. A/C-Kompressor, um Kühlung im Fahrgastraum bereitzustellen. Der A/C-Kompressor kann von einer elektrischen Maschine angetrieben werden, die Leistung aus der Traktionsbatterie entnimmt. Elektrische Leistung für den A/C-Kompressor wird von der Traktionsbatterie oder der vom Verbrennungsmotor angetriebenen elektrischen Maschine zugeführt. Der Leistungsfluss zwischen dem Verbrennungsmotor und der Traktionsbatterie enthält Möglichkeiten für Verluste. Die Effizienz der elektrischen Maschinen, die Leistungselektronik und Verluste in der Traktionsbatterie beeinflussen die gespeicherte Energiemenge.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein Fahrzeug enthält mindestens eine Steuerung, programmiert zum Betreiben einer elektrischen Maschine, die mechanisch an einen Kompressor gekoppelt ist und mechanisch an eine Turbine gekoppelt ist, angeordnet in einem Weg eines geteilten Auspuffsystems eines Verbrennungsmotors gemäß einer Differenz zwischen einer Leistungsanforderung des Kompressors und einer von der Turbine erzeugten Leistung. Die Steuerung kann ferner programmiert sein, als Reaktion darauf, dass die Differenz positiv ist, die elektrische Maschine als einen Motor zum Antreiben des Kompressors zu betreiben. Die Steuerung kann ferner programmiert sein, als Reaktion darauf, dass die Differenz negativ ist, die elektrische Maschine als einen Generator zum Absorbieren von Leistung von der Turbine zu betreiben, um elektrische Leistung zu erzeugen.
Die Steuerung kann ferner programmiert sein, eine Kupplung zu betreiben, die die elektrische Maschine an den Kompressor koppelt, basierend auf einer angefragten Leistungsanforderung des Kompressors. Die Steuerung kann ferner programmiert sein, die Kupplung als Reaktion darauf, dass die angefragte Leistungsanforderung null ist, auszurücken. Die Steuerung kann ferner programmiert sein, als Reaktion darauf, dass die Leistungsanforderung größer als null ist, wenn der Verbrennungsmotor in einem Abschaltungszustand ist, eine Kupplung zwischen der Turbine und der elektrischen Maschine auszurücken. Die Leistungsanforderung kann auf einem Druck eines Klimaanlagensystems basieren.
Ein Fahrzeug enthält eine elektrische Maschine, gekoppelt an einen Kompressor und eine Abgasturbine, die von Abgas eines Verbrennungsmotors angetrieben wird. Das Fahrzeug enthält eine Steuerung, die programmiert ist, als Reaktion darauf, dass der Verbrennungsmotor in einem Autostoppzustand ist, die elektrische Maschine zu betreiben, um den Kompressor anzutreiben, und als Reaktion darauf, dass eine Leistungsanforderung des Kompressors null ist, während der Verbrennungsmotor läuft, die elektrische Maschine zu betreiben, um elektrische Leistung zu erzeugen.
Die Steuerung kann ferner programmiert sein, als Reaktion darauf, dass eine Leistungsanforderung des Kompressors größer ist als eine von der Abgasturbine ausgegebene Leistung, die elektrische Maschine zu betreiben, um den Kompressor anzutreiben, basierend auf einer Differenz zwischen der Leistungsanforderung und der Leistungsausgabe. Die Steuerung kann ferner programmiert sein, als Reaktion darauf, dass eine Leistungsanforderung des Kompressors kleiner ist als eine von der Abgasturbine ausgegebene Leistung, die elektrische Maschine zu betreiben, um elektrische Leistung zu erzeugen, basierend auf einer Differenz zwischen der Leistungsausgabe und der Leistungsanforderung.
Das Fahrzeug kann ferner eine Kupplung enthalten, konfiguriert, die elektrische Maschine an den Kompressor zu koppeln. Die Steuerung kann ferner programmiert sein, die Kupplung basierend auf der Leistungsanforderung für den Kompressor zu betätigen. Die Steuerung kann ferner programmiert sein, als Reaktion darauf, dass die Leistungsanforderung größer ist als null, die Kupplung einzurücken.
Das Fahrzeug kann ferner eine Kupplung enthalten, konfiguriert, die Abgasturbine an die elektrische Maschine zu koppeln, wobei die Steuerung ferner programmiert ist, die Kupplung als Reaktion darauf, dass der Verbrennungsmotor läuft, einzurücken. Die Steuerung kann ferner programmiert sein, die Kupplung als Reaktion darauf, dass der Verbrennungsmotor stoppt, auszurücken. Die Steuerung kann ferner programmiert sein, die Kupplung als Reaktion darauf, dass ein Ladezustand einer Traktionsbatterie, die an die elektrische Maschine gekoppelt ist, größer als ein im Voraus bestimmter Schwellenwert ist, auszurücken.
Ein Verfahren enthält Anweisen, durch eine Steuerung, eines Drehmoments einer elektrischen Maschine, die zwischen einer Abgasturbine und einem Kompressor gekoppelt ist, basierend auf einer Differenz zwischen einer Leistungsanforderung des Kompressors und einer von der Abgasturbine erzeugten Leistung. Das Verfahren enthält ferner, die elektrische Maschine gemäß dem angewiesenen Drehmoment zu betreiben.
Das Drehmoment kann bewirken, dass die elektrische Maschine als ein Motor zum Antreiben des Kompressors betrieben wird, als Reaktion darauf, dass die Leistungsanforderung größer ist als die erzeugte Leistung. Das Drehmoment kann bewirken, dass die elektrische Maschine als ein Generator betrieben wird, um die Differenz in elektrische Energie umzuwandeln, als Reaktion darauf, dass die Leistungsanforderung kleiner ist als die erzeugte Leistung.
Das Verfahren kann ferner enthalten, eine Kupplung zwischen der elektrischen Maschine und dem Kompressor basierend auf der Differenz durch die Steuerung zu betreiben. Das Verfahren kann ferner enthalten, eine Kupplung zwischen der Abgasturbine und dem Kompressor basierend auf der von der Abgasturbine erzeugten Leistung durch die Steuerung zu betreiben.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt ein Diagramm eines Hybridfahrzeugs, das typische Komponenten des Antriebsstrangs und der Energiespeicherung darstellt.
2 zeigt ein Diagramm eines Fahrzeugs, das eine Abgasturbine enthält, konfiguriert zum Antreiben einer elektrischen Maschine und eines Kompressors.
3 zeigt ein Blockdiagramm, das ein Steuersystem zum Steuern der elektrischen Maschine repräsentiert.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden hierin beschrieben. Es versteht sich, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und andere Ausführungsformen vielfältige und alternative Formen annehmen können. Die Figuren sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu; einige Merkmale können überbetont oder minimiert sein, um Einzelheiten bestimmter Komponenten darzustellen. Daher sind die hierin offenbarten strukturellen und funktionellen Einzelheiten nicht als einschränkend zu interpretieren, sondern lediglich als eine repräsentative Grundlage, um einem Fachmann im Fachgebiet zu lehren, die vorliegende Erfindung vielfältig einzusetzen. Wie Durchschnittsfachleute im Fachgebiet verstehen werden, können verschiedene Merkmale, die unter Bezugnahme auf eine der Figuren dargestellt und beschrieben werden, mit Merkmalen kombiniert werden, die in einer oder mehreren anderen Figuren dargestellt werden, um Ausführungsformen zu produzieren, die nicht explizit dargestellt oder beschrieben werden. Die Kombinationen von dargestellten Merkmalen stellen repräsentative Ausführungsformen für typische Anwendungen bereit. Verschiedene Kombinationen und Modifikationen der Merkmale konsistent mit den Lehren dieser Offenbarung könnten jedoch für besondere Anwendungen oder Implementierungen gewünscht werden.
1 zeigt ein typisches plug-in-hybridelektrisches Fahrzeug (PHEV), obwohl ein konventionelles hybridelektrisches Fahrzeug (HEV) für die hierin offenbarten Konzepte gleichermaßen relevant ist. Ein typisches plug-in-hybridelektrisches Fahrzeug 12 kann eine oder mehrere elektrische Maschinen 14 umfassen, die mechanisch an ein Hybridgetriebe 16 gekoppelt sind. Die elektrischen Maschinen 14 können imstande sein, als ein Motor oder ein Generator betrieben zu werden. Zusätzlich ist das Hybridgetriebe 16 mechanisch an einen Verbrennungsmotor 18 gekoppelt. Das Hybridgetriebe 16 ist außerdem mechanisch an eine Antriebswelle 20 gekoppelt, die mechanisch an die Räder 22 gekoppelt ist. Die elektrischen Maschinen 14 können Antriebs- und Verlangsamungsfähigkeit bereitstellen, wenn der Verbrennungsmotor 18 ein- oder ausgeschaltet ist. Die elektrischen Maschinen 14 fungieren außerdem als Generatoren und können Vorteile beim Kraftstoffverbrauch bereitstellen, indem sie Energie zurückgewinnen, die normalerweise als Wärme in einem Reibungsbremssystem verlorengehen würde. Die elektrischen Maschinen 14 können außerdem die Fahrzeugemissionen reduzieren, indem sie gestatten, den Verbrennungsmotor 18 bei effizienteren Drehzahlen zu betreiben, und gestatten, das hybridelektrische Fahrzeug 12 unter bestimmten Bedingungen mit ausgeschaltetem Verbrennungsmotor 18 im elektrischen Modus zu betreiben. Ein Antriebsstrang kann diejenigen Komponenten enthalten, die Drehmoment erzeugen und dieses Drehmoment einer Oberfläche der Straße zuführen, um das Fahrzeug anzutreiben. Der Antriebsstrang kann den Verbrennungsmotor 18, das Hybridgetriebe 16, die Antriebswelle 20 und die elektrischen Maschinen 14 enthalten.
Eine Traktionsbatterie oder ein Batteriesatz 24 speichert Energie, die von den elektrischen Maschinen 14 verwendet werden kann. Ein Fahrzeugbatteriesatz 24 stellt typischerweise einen Hochspannungs-Gleichstromausgang bereit. Die Traktionsbatterie 24 ist elektrisch an ein oder mehrere Leistungselektronikmodule gekoppelt. Ein oder mehrere Schaltschütze 42 können die Traktionsbatterie 24 von anderen Komponenten isolieren, wenn sie geöffnet sind, und die Traktionsbatterie 24 mit anderen Komponenten verbinden, wenn sie geschlossen sind. Das Leistungselektronikmodul 26 ist ebenfalls elektrisch an die elektrischen Maschinen 14 gekoppelt und stellt die Fähigkeit bereit, Energie bidirektional zwischen der Traktionsbatterie 24 und den elektrischen Maschinen 14 zu übertragen. Zum Beispiel kann eine typische Traktionsbatterie 24 eine Gleichspannung bereitstellen, während die elektrischen Maschinen 14 zum Funktionieren mit einem Dreiphasen-Wechselstrom betrieben werden können. Das Leistungselektronikmodul 26 kann die Gleichspannung in einen Dreiphasen-Wechselstrom zum Betreiben der elektrischen Maschinen 14 umwandeln. In einem Rekuperationsmodus kann das Leistungselektronikmodul 26 den Dreiphasen-Wechselstrom von den elektrischen Maschinen 14, die als Generatoren fungieren, in die Gleichspannung umwandeln, die von der Traktionsbatterie 24 benötigt wird.
Zusätzlich dazu, dass sie Energie für den Antrieb bereitstellt, kann die Traktionsbatterie 24 Energie für andere elektrische Systeme des Fahrzeugs bereitstellen. Ein Fahrzeug 12 kann ein Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlermodul 28 enthalten, das den Hochspannungs-Gleichstromausgang der Traktionsbatterie 24 in eine Niederspannungs-Gleichstromspeisung umwandelt, die mit Niederspannungslasten des Fahrzeugs kompatibel ist. Ein Ausgang des Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlermoduls 28 kann elektrisch an eine Zusatzbatterie 30 (z.B. 12-V-Batterie) gekoppelt sein. Die Niederspannungssysteme können elektrisch mit der Zusatzbatterie verbunden sein. Andere Hochspannungslasten 46 wie Kompressoren und elektrische Heizungen können an den Hochspannungsausgang der Traktionsbatterie 24 gekoppelt sein.
Das Fahrzeug 12 kann ein Plug-in-Hybridfahrzeug sein, in dem die Traktionsbatterie 24 von einer externen Leistungsquelle 36 aufgeladen werden kann. Die externe Leistungsquelle 36 kann eine Verbindung mit einer Elektrosteckdose sein. Die externe Leistungsquelle 36 kann ein Stromverteilungsnetzwerk oder -netz sein, wie von einem Elektrizitätsversorgungsunternehmen bereitgestellt. Die externe Leistungsquelle 36 kann elektrisch an ein Ladegerät oder eine Elektrofahrzeugversorgungsausrüstung (EVSE) 38 gekoppelt sein. Die EVSE 38 kann Schaltungen und Bedienelemente zum Regulieren und Verwalten der Energieübertragung zwischen der Leistungsquelle 36 und dem Fahrzeug 12 bereitstellen. Die externe Leistungsquelle 36 kann der EVSE 38 elektrische Gleichstrom- oder Wechselstromleistung bereitstellen. Die EVSE 38 kann einen Ladestecker 40 zum Einstecken in einen Ladeanschluss 34 des Fahrzeugs 12 aufweisen. Der Ladeanschluss 34 kann ein beliebiger Anschlusstyp sein, der konfiguriert ist, Leistung von der EVSE 38 zum Fahrzeug 12 zu übertragen. Der Ladeanschluss 34 kann elektrisch an ein Ladegerät oder Bord-Leistungsumwandlungsmodul 32 gekoppelt sein. Das Leistungsumwandlungsmodul 32 kann die von der EVSE 38 zugeführte Leistung konditionieren, um der Traktionsbatterie 24 die richtigen Spannungs- und Strompegel bereitzustellen. Das Leistungsumwandlungsmodul 32 kann mit der EVSE 38 verschaltet sein, um die Zuführung von Leistung zum Fahrzeug 12 zu koordinieren. Der EVSE-Stecker 40 kann Stifte aufweisen, die mit korrespondierenden Vertiefungen des Ladeanschlusses 34 zusammenpassen. Alternativ können verschiedene Komponenten, die als elektrisch verbunden beschrieben werden, Leistung unter Verwendung einer drahtlosen induktiven Kopplung übertragen.
Eine oder mehrere Radbremsen 44 können zum Verlangsamen des Fahrzeugs 12 und zur Verhinderung von Bewegung des Fahrzeugs 12 bereitgestellt sein. Die Radbremsen 44 können hydraulisch betätigt, elektrisch betätigt werden oder eine Kombination davon. Die Radbremsen 44 können ein Teil eines Bremssystems 50 sein. Das Bremssystem 50 kann andere Komponenten zum Betreiben der Radbremsen 44 enthalten. Zur Vereinfachung zeigt die Figur eine einzelne Verbindung zwischen dem Bremssystem 50 und einer der Radbremsen 44. Eine Verbindung zwischen dem Bremssystem 50 und den anderen Radbremsen 44 wird impliziert. Das Bremssystem 50 kann eine Steuerung zum Überwachen und Koordinieren des Bremssystems 50 enthalten. Das Bremssystem 50 kann die Bremskomponenten überwachen und die Radbremsen 44 für Fahrzeugverlangsamung steuern. Das Bremssystem 50 kann auf Fahrerbefehle reagieren und kann auch autonom arbeiten, um Merkmale wie Stabilitätssteuerung zu implementieren. Die Steuerung des Bremssystems 50 kann ein Verfahren zum Anwenden einer angeforderten Bremskraft implementieren, wenn diese von einer anderen Steuerung oder Teilfunktion angefordert wird.
Eine oder mehrere elektrische Lasten 46 können an den Hochspannungsbus gekoppelt sein. Die elektrischen Lasten 46 verfügen über eine assoziierte Steuerung, die die elektrischen Lasten 46 betreibt und steuert, wenn angemessen. Beispiele von elektrischen Lasten 46 können ein Heizmodul oder ein Klimaanlagenmodul sein.
Elektronische Module im Fahrzeug 12 können über ein oder mehrere Fahrzeugnetzwerke kommunizieren. Das Fahrzeugnetzwerk kann eine Vielzahl von Kanälen für Kommunikation enthalten. Ein Kanal des Fahrzeugnetzwerks kann ein serieller Bus wie ein Steuerungsbereichsnetzwerk (CAN) sein. Einer der Kanäle des Fahrzeugnetzwerks kann ein Ethernet-Netzwerk enthalten, definiert durch die Familie von Standards 802 des Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE). Zusätzliche Kanäle des Fahrzeugnetzwerks können diskrete Verbindungen zwischen Modulen enthalten und können Leistungssignale von der Zusatzbatterie 30 enthalten. Verschiedene Signale können über verschiedene Kanäle des Fahrzeugnetzwerks übertragen werden. Zum Beispiel können Videosignale über einen Hochgeschwindigkeitskanal (z.B. Ethernet) übertragen werden, während Steuersignale über CAN oder diskrete Signale übertragen werden können. Das Fahrzeugnetzwerk kann beliebige Hardware- und Software-Komponenten enthalten, die die Übertragung von Signalen und Daten zwischen Modulen unterstützen. Das Fahrzeugnetzwerk ist in 1 nicht dargestellt, aber es kann impliziert werden, dass sich das Fahrzeugnetzwerk mit jedem im Fahrzeug 12 vorhandenen elektronischen Modul verbinden kann. Eine Fahrzeugsystemsteuerung (VSC) 48 kann vorhanden sein, den Betrieb der verschiedenen Komponenten zu koordinieren.
In einigen Konfigurationen kann eine der elektrischen Lasten 46 ein Klimaanlagen- bzw. A/C-Kompressor sein, der von einem Zusatzelektromotor angetrieben wird. Der Zusatzelektromotor kann von einem Zusatz-Leistungselektronikmodul gesteuert werden, das die Spannung der Traktionsbatterie in eine Stromwellenform zum Antrieb des Elektromotors umwandelt. Während des Fahrzeugbetriebs kann die primäre Energiequelle für die Traktionsbatterie der Motor 18 sein. Der Leistungsfluss zwischen dem Verbrennungsmotor 18 und der Traktionsbatterie 24 enthält verschiedene Quellen von Leistungsverlust. Eine erste Verlustquelle kann Leistungsverlust in der elektrischen Antriebsmaschine 14 aufgrund von Effizienz bei der Umwandlung mechanischer Energie aus Drehen des Verbrennungsmotors 18 in elektrische Energie sein. Eine zweite Verlustquelle kann Leistungsverlust aufgrund der Effizienz des Leistungselektronikmoduls 26 bei der Umwandlung von Energie zwischen der elektrischen Maschine 14 und der Traktionsbatterie 24 sein. Eine dritte Verlustquelle kann in der Traktionsbatterie 24 sein. Interner Widerstand der Traktionsbatterie 24 kann Leistungsverlust beim Aufladen und Entladen der Traktionsbatterie 24 verursachen. Zusätzlich werden ähnliche Verluste durch das Zusatz-Leistungselektronikmodul und den Zusatzelektromotor, die mit dem A/C-Kompressor assoziiert sind, verursacht. Diese Verluste führen zu verminderter Kraftstoffwirtschaftlichkeit, wenn A/C-Anforderung vorliegt.
Eine Weise zum Vermeiden dieser Umwandlungsverluste kann sein, den A/C-Kompressor so zu konfigurieren, dass er direkt vom Verbrennungsmotor 18 angetrieben wird, wie ein konventionelles Nichthybrid-Fahrzeug funktioniert. Diese Konfiguration gestattet jedoch keinen Betrieb des A/C-Kompressors, während der Verbrennungsmotor nicht läuft, was in einem hybridelektrischen Fahrzeug häufig vorkommen kann. Eine derartige Konfiguration kann bewirken, dass der Verbrennungsmotor aufgrund einer Anforderung nach Kühlung des Fahrgastraums neu gestartet wird, wenn das Fahrzeug gestoppt ist, was in schlechterer Kraftstoffwirtschaftlichkeit resultiert.
2 zeigt eine mögliche verbesserte Konfiguration für den Antrieb des A/C-Kompressors 130 mit einer elektrischen Zusatzmaschine 122 und einer Abgasturbine 118. Der A/C-Kompressor 130 kann von der elektrischen Zusatzmaschine 122 angetrieben werden, die eine durchgehende Welle enthält, die auch von der Abgasturbine 118 angetrieben wird. Eine derartige Konfiguration kombiniert die Vorteile von sowohl elektrischem Betrieb als auch mechanischem Betrieb. Die verbesserte Konfiguration eliminiert einige der Verluste, die aufgrund des mechanisch-elektrisch-mechanischen Umwandlungsprozesses der nur elektrischen Konfiguration verursacht werden.
2 zeigt eine mögliche Konfiguration eines Systems, das Energie aus der Abgasströmung des Verbrennungsmotors 18 zurückgewinnt. Der Verbrennungsmotor 18 kann eine Anzahl von Brennkammern oder Zylindern 104 enthalten, in die Luft und Kraftstoff eingespritzt werden. Ein Ansaugkrümmer 102 kann über eine oder mehrere Einlassöffnungen an die Zylinder 104 gekoppelt sein. Jede Einlassöffnung kann den Zylindern 104 Luft und/oder Kraftstoff aus dem Ansaugkrümmer 102 zuführen. Die Zuführung von Luft und/oder Kraftstoff kann durch Einlassventile 106 gesteuert werden, die konfiguriert sind, die Einlassöffnungen zu öffnen und zu schließen. Die eingespritzte Luft und der eingespritzte Kraftstoff werden durch einen Kolben im Zylinder 104 verdichtet und ein Funken wird erzeugt, um Verbrennung zu verursachen und den Kolben zu bewegen. Der Zylinder 104 kann eine oder mehrere Auslassöffnungen aufweisen, um Abgase durch ein Abgassystem abzuführen.
Das Abgassystem kann ein geteiltes Abgassystem sein, in dem mehr als ein Abgasweg verfügbar ist, um Abgase aus dem Verbrennungsmotor 18 abzuführen. Der Zylinder 104 kann an eine oder mehrere Auslassöffnungen gekoppelt sein, die konfiguriert sind, Verbrennungsgase aus dem Zylinder 104 abzuführen. Die Auslassventile 108, 110, die mit den Auslassöffnungen assoziiert sind, können den Abgasfluss durch die Auslassöffnungen durch Verschließen und Öffnen der Auslassöffnungen steuern. Ein erstes Auslassventil 108 kann einen Fluss von Abgas zu einem ersten Abgaskrümmer 112 steuern. Ein zweites Auslassventil 110 kann einen Fluss von Abgas zu einem zweiten Abgaskrümmer 114 steuern. In einigen Konfigurationen kann der Fluss von Abgas durch das erste Auslassventil 108 und das zweite Auslassventil 110 zum gleichen Abgaskrümmer geleitet werden. Der Verbrennungsmotor von 2 zeigt zwei Zylinder, um die allgemeine Konfiguration zu demonstrieren. Die dargestellte Anordnung kann auf jede Anzahl von Zylindern erweitert werden.
Der Betrieb der Auslassventile 108, 110 kann mit dem Verbrennungszyklus des Zylinders 104 koordiniert werden. Die Zeitsteuerung zum Öffnen und Schließen der Auslassventile 108, 110 kann von einer Nockenwelle gesteuert werden. Verschiedene Techniken zum Erreichen variabler Ventilzeitsteuerung in Verbindung mit der Nockenwelle können implementiert werden. Die offenbarten Konzepte sind nicht von der jeweiligen Implementierung abhängig, um variable Ventilzeitsteuerung zu erreichen, und daher besteht keine Absicht zum Begrenzen der Implementierung auf eine bestimmte Implementierung. Der Zweck der variablen Ventilzeitsteuerung kann sein, die Zeitsteuerung und den Fluss von Abgas durch den ersten Abgaskrümmer 112 aus Gründen, die hierin zu beschreiben sind, anzupassen. Die variable Ventilzeitsteuerung kann konfiguriert sein, die Menge und Zeitsteuerung von Abgasfluss durch den ersten Abgaskrümmer 112 und den zweiten Abgaskrümmer 114 anzupassen.
Der erste Abgaskrümmer 112 kann eine Abgasturbine 118 enthalten, die an die Abgasturbinenwelle 136 gekoppelt ist. Abgas, das an der Abgasturbine 118 vorbei fließt, kann Drehen der Abgasturbinenwelle 136 bewirken. Die Abgasturbinenwelle 136 kann mit einer Drehzahl drehen, die von einer Flussrate des Abgases an der Abgasturbine 118 vorbei abhängig ist. Die Flussrate des Abgases kann von einer Druckdifferenz über der Abgasturbine 118 beeinflusst werden. Die Druckdifferenz und Flussrate können von der Drehzahl des Verbrennungsmotors und der Auslassventil-Zeitsteuerung beeinflusst werden. Die Abgasturbinenwelle 136 kann an eine Turbinenkupplung 120 gekoppelt sein. Die Turbinenkupplung 120 kann außerdem an eine Welle 124 der elektrischen Maschine gekoppelt sein. Die Turbinenkupplung 120 kann konfiguriert sein, die Abgasturbinenwelle 136 und die Welle 124 der elektrischen Maschine zu koppeln und zu entkoppeln. Wenn entkoppelt, kann die Welle 124 der elektrischen Maschine gedreht werden, ohne die Abgasturbinenwelle 136 zu drehen. In einigen Konfigurationen kann die Turbinenkupplung 120 eine Einwegkupplung sein. In einigen Konfigurationen kann die Turbinenkupplung 120 eine steuerbare Kupplung sein, die über ein Stellglied, das von einer Steuerung betätigt werden kann, gekoppelt und entkoppelt werden kann.
Das Fahrzeug kann ferner die elektrische Zusatzmaschine 122 mit einem assoziierten Rotor und Stator enthalten. Die Welle 124 der elektrischen Zusatzmaschine kann an den Rotor der elektrischen Zusatzmaschine 122 gekoppelt sein. Die Welle 124 der elektrischen Zusatzmaschine kann eine durchgehende Welle sein, die durch die elektrische Zusatzmaschine 122 verläuft. Die elektrische Zusatzmaschine 122 kann elektrisch an ein Zusatz-Leistungselektronikmodul 132 gekoppelt sein. Das Zusatz-Leistungselektronikmodul 132 stellt die Fähigkeit bereit, Energie bidirektional zwischen der Traktionsbatterie 24 und der elektrischen Zusatzmaschine 122 zu übertragen. Die elektrische Zusatzmaschine 122 kann eine Wechselstrommaschine mit Permanentmagnet sein. Wenn die elektrische Zusatzmaschine 124 gedreht wird (z.B. von der Abgasturbine 118), kann die elektrische Zusatzmaschine 122 betrieben werden, als ein Generator zu funktionieren. Wenn elektrische Energie zum Drehen der Welle 124 der elektrischen Zusatzmaschine verwendet wird, funktioniert die elektrische Zusatzmaschine 122 als ein Motor. Ein Drehzahlsensor kann an die Welle 124 der elektrischen Zusatzmaschine gekoppelt sein und konfiguriert sein, ein Signal bereitzustellen, dass die Wellendrehzahl angibt. Der Drehzahlsensor kann ein Encoder, ein Resolver oder ein anderer Sensor sein, der zum Messen der Drehzahl geeignet ist.
Der Fluss von Abgas durch den ersten Abgaskrümmer 112 und den zweiten Abgaskrümmer 114 kann die Leistung des Verbrennungsmotors 18 beeinflussen. Wenn der Fluss von Abgas zu sehr eingeschränkt ist, kann Gegendruck den Betrieb eines Kolbens im Zylinder 104 beeinflussen. Der Fluss von Abgas kann auch einen anschließenden Einlasshub beeinflussen, wenn Abgas nicht ausreichend aus dem Zylinder 104 abgeführt wurde. Der erste Abgaskrümmer 112 und der zweite Abgaskrümmer 114 können konfiguriert sein, die Flussrate von Abgas anzupassen, um diese und andere Überlegungen auszubalancieren. Zum Beispiel kann die Abgasturbine 118 die Flussrate von Abgas durch den ersten Abgaskrümmer 112 beschränken. Die Zeitsteuerung des Öffnens und Schließens des ersten Auslassventils 108 und des zweiten Auslassventils 110 können angepasst werden, um Pumpverluste zu minimieren und dadurch die Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu optimieren.
Die elektrische Zusatzmaschine 122 kann an einen A/C-Kompressor 130 gekoppelt sein. Die Welle 124 der elektrischen Zusatzmaschine kann an eine A/C-Kompressorwelle 140 gekoppelt sein. Die elektrische Zusatzmaschine 122 kann über einen Zahnradsatz 126 und/oder eine Kupplung 128 an den A/C-Kompressor 130 gekoppelt sein. Die Welle 124 der elektrischen Zusatzmaschine kann an den Zahnradsatz 126 gekoppelt sein, der konfiguriert sein kann, ein Drehzahl- oder Drehmomentverhältnis zwischen der Welle 124 der elektrischen Zusatzmaschine und der A/C-Kompressorwelle 140 anzupassen. In einigen Konfigurationen kann der Zahnradsatz 126 ein Planetenzahnradsatz sein. Eines der Zahnräder des Planetenzahnradsatzes kann an eine Kompressorkupplung 128 gekoppelt sein, die das Zahnrad stationär hält, wenn die Kompressorkupplung 128 eingerückt ist. In einigen Konfigurationen kann der Zahnradsatz 126 eine Zahnradsatzausgangswelle 138 aufweisen, die an die Kompressorkupplung 128 gekoppelt ist. Die Kompressorkupplung 128 kann den Ausgang des Zahnradsatzes 126 an die A/C-Kompressorwelle 140 koppeln. Drehung der A/C-Kompressorwelle 140 treibt den A/C-Kompressor 130 an.
Bei Betrieb als ein Generator kann die Welle 124 der elektrischen Zusatzmaschine durch Drehung der Abgasturbine 118 angetrieben werden. In der elektrischen Zusatzmaschine 122 induzierte Ströme können vom Zusatz-Leistungselektronikmodul 132 in Gleichstromspannungspegel umgewandelt werden, die mit der Traktionsbatterie 24 kompatibel sind. Bei Betrieb als ein Motor wird die Welle 124 der elektrischen Zusatzmaschine von elektrischer Energie aus der Traktionsbatterie 24 angetrieben. Das Zusatz-Leistungselektronikmodul 132 kann Gleichspannung der Traktionsbatterie 24 in Wechselströme in der elektrischen Zusatzmaschine 122 umwandeln.
Das offenbarte System gestattet distinkte Betriebsmodi. Ein erster Modus kann ein Direktantriebsmodus des A/C-Kompressors 130 sein. Wenn der Verbrennungsmotor 18 läuft, kann die Abgasturbine 118 drehen, wenn Abgas durch den ersten Abgaskrümmer 112 fließt. In diesem Modus kann der A/C-Kompressor 130 von der Abgasturbine 118 angetrieben werden. Die Turbinenkupplung 120 kann eingerückt sein, so dass die Abgasturbinenwelle 136 an die Welle 124 der elektrischen Zusatzmaschine gekoppelt ist. Wenn die Kupplung 128 eingerückt ist, ist die Welle 124 der elektrischen Zusatzmaschine an die A/C-Kompressorwelle 140 gekoppelt. Dieser Betriebsmodus gestattet, dass der A/C-Kompressor 130 ohne zwischenliegende Umwandlung mechanischer Energie in elektrische Energie von der Abgasturbine 118 angetrieben wird.
Ferner kann die Leistung zum A/C-Kompressor 130 in diesem Modus durch Betrieb der elektrischen Zusatzmaschine 122 gesteuert werden. Wenn die Abgasturbine 118 mehr Leistung erzeugt, als für den Antrieb des A/C-Kompressors 130 benötigt wird, kann die elektrische Zusatzmaschine 122 als ein Generator betrieben werden. Die überschüssige Leistung kann in elektrische Energie zum Aufladen der Traktionsbatterie 24 oder zum Versorgen anderer Hochspannungslasten mit Leistung umgewandelt werden. Wenn zum Beispiel die von der Abgasturbine 118 erzeugte Leistung 5 kW beträgt und der A/C-Kompressor 130 3 kW verbraucht, können 2 kW in elektrische Energie umgewandelt werden.
Dieser direkte mechanische Weg zum Antreiben des A/C-Kompressors 130 ist vorteilhaft, weil er die zwischenliegende Umwandlung in elektrische Energie und zurück eliminiert. Ferner kann überschüssige Energie aus dem Abgasstrom des Verbrennungsmotors, der normalerweise ungenutzt bleibt, erfasst werden.
Ein zweiter Betriebsmodus kann ein elektrischer Antriebsmodus für den A/C-Kompressor 130 sein. In Situationen, in denen der Verbrennungsmotor 18 nicht läuft, kann die elektrische Zusatzmaschine 122 zum Antreiben des A/C-Kompressors 130 verwendet werden. In diesem Betriebsmodus dreht die Abgasturbine 118 unter Umständen nicht, weil kein Abgas des Verbrennungsmotors vorhanden ist. Die Welle 124 der elektrischen Zusatzmaschine kann gedreht werden, indem die elektrische Zusatzmaschine 122 unter Verwendung von Leistung aus der Traktionsbatterie 24 als ein Motor betrieben wird. Die Turbinenkupplung 120 kann Drehung der Abgasturbinenwelle 136 verhindern, was dem Antrieb durch die elektrische Zusatzmaschine 122 Trägheitsmoment hinzufügen würde. Zum Betreiben des A/C-Kompressors 130 kann die Kompressorkupplung 128 eingerückt werden, um die Welle 124 der elektrischen Zusatzmaschine und die A/C-Kompressorwelle 140 zu koppeln. In diesem Modus kann der A/C-Kompressor 130 unter Verwendung von Leistung aus der Traktionsbatterie 24 angetrieben werden. Der Betriebsmodus der elektrischen Zusatzmaschine 122 ist vorteilhaft, weil er Betrieb des A/C-Kompressors 130 gestattet, während der Verbrennungsmotor 18 gestoppt ist.
Ein dritter Betriebsmodus kann ein Leistungserzeugungsmodus sein. In Situationen, in denen der Verbrennungsmotor 18 läuft und der A/C-Kompressor 130 nicht verwendet wird, kann die Abgasturbine 118 zur Bereitstellung elektrischer Energie verwendet werden. In diesem Modus kann die Kompressorkupplung 128 ausgerückt sein, so dass die A/C-Kompressorwelle 140 und die Welle 124 der elektrischen Zusatzmaschine entkoppelt sind. In diesem Modus kann die Abgasturbinenwelle 136 drehen und kann die Turbinenkupplung 120 eingerückt sein. Die Welle 124 der elektrischen Zusatzmaschine kann mit der Abgasturbinenwelle 136 drehen, was bewirkt, dass die elektrische Zusatzmaschine 122 als ein Generator arbeitet. Die elektrische Energie kann zur Traktionsbatterie 24 übertragen oder zum Betreiben von Hochspannungslasten verwendet werden. Der Modus zur Erzeugung elektrischer Energie ist vorteilhaft, da zusätzliche elektrische Energie erzeugt wird. Energie aus dem Abgasstrom des Verbrennungsmotors, die normalerweise nicht genutzt wird, wird erfasst.
Eine oder mehrere Steuerungen 134 können zum Steuern des Betriebs des Systems enthalten sein. Die Steuerung 134 kann den Betrieb des Zusatz-Leistungselektronikmoduls 132 und der Kompressorkupplung 128 steuern. Der A/C-Kompressor 130 kann zum Aufbauen von Druck in Kühlmittelleitungen eines Thermalsystems verwendet werden. Das Thermalsystem kann einen Drucksensor in den Kühlmittelleitungen enthalten. Der Drucksensor kann ein Signal ausgeben, das den Druck in den A/C-Leitungen angibt. Die Steuerung 134 kann das Drucksignal überwachen, um zu bestimmen, ob der A/C-Kompressor in Betrieb zu nehmen ist.
Die Steuerung 134 kann bestimmen, ob Betrieb des A/C-Kompressors 130 angefordert wird. Betrieb des A/C-Kompressors 130 kann basierend auf einer Einstellung des Heizungs-/Kühlungssystems des Fahrgastraums angefordert werden. In einigen Konfigurationen kann der A/C-Kompressor 130 für aktive Kühlung von Fahrzeugkomponenten wie die Traktionsbatterie 24 angefordert werden.
Basierend auf dem Drucksignal kann die Drehzahl des A/C-Kompressors 130 gesteuert werden, um den Druck auf einem gewünschten Niveau oder innerhalb eines bestimmten Bereichs zu halten. Eine Steuerschleife kann in der Steuerung 134 implementiert sein, um die Drehzahl des A/C-Kompressors 130 basierend auf einem Druckfehler zu steuern. Die Steuerschleife kann eine Drehmoment- oder Drehzahlanforderung an die elektrische Zusatzmaschine 122 ausgeben. In einigen Konfigurationen kann der A/C-Kompressor 130 mit einer im Voraus bestimmten Drehzahl betrieben werden. Basierend auf der Anforderung und dem Drucksignal kann die Steuerung 134 einen Betrag an Leistung bestimmen, die zum Antreiben des A/C-Kompressors 130 erforderlich ist.
Die Steuerung 134 kann einen Leistungsbetrag bestimmen, den die Abgasturbine 118 erzeugt. Die Steuerung 134 kann die Leistung der Abgasturbine basierend auf einer Wellendrehzahl bestimmen. Zum Beispiel kann die Drehzahl der Welle 124 der elektrischen Zusatzmaschine gemessen und zum Berechnen der Drehzahl der Abgasturbine verwendet werden. Die Leistung der Abgasturbine kann basierend auf der Wellendrehzahl und einer Drehzahl des Verbrennungsmotors basierend auf einer im Voraus kalibrierten Nachschlagetabelle berechnet werden. Die im Voraus kalibrierte Nachschlagetabelle kann im nichtflüchtigen Speicher der Steuerung 134 gespeichert werden.
Im Leistungserzeugungsmodus kann die elektrische Zusatzmaschine 122 in einer Drehzahlsteuerschleife betrieben werden. Eine gewünschte Drehzahl der Welle 124 der elektrischen Zusatzmaschine kann aufrechterhalten werden. Die gewünschte Drehzahl kann auf einer Drehzahl des Verbrennungsmotors basieren. Die gewünschte Drehzahl kann auf einer im Voraus bestimmten Drehzahl der Abgasturbinenwelle 136 basieren. Die gewünschte Drehzahl kann für Elektrizitätserzeugung optimiert werden, um die gesamte Effizienz zu verbessern. Bei Betrieb in der Drehzahlsteuerschleife können Drehmomentgrenzen der elektrischen Zusatzmaschine 122 eingestellt werden, um zu gewährleisten, dass die Drehzahl der Abgasturbine 118 von einem normalen Betriebsbereich nicht übermäßig reduziert wird. Ferner können die Drehmomentgrenzen basierend auf einem Ladezustand der Traktionsbatterie 24 angepasst werden. Zum Beispiel kann die Traktionsbatterie 24 bei einem im Voraus bestimmten maximalen Ladezustand nicht imstande sein, weitere Ladung anzunehmen. Nahe dem maximalen Ladungszustand können die Drehmomentgrenzen reduziert werden, um den Energiebetrag, der von der elektrischen Zusatzmaschine 122 erzeugt wird, zu verringern.
Die Steuerung 134 kann die Leistung der Abgasturbine basierend auf einer Menge Leistung, die bei Betrieb der elektrischen Zusatzmaschine 122 als ein Generator absorbiert wird, bestimmen. Die Steuerung 134 kann die Leistung der Abgasturbine basierend auf der Drehzahl des Verbrennungsmotors und der Ventilzeitsteuerung schätzen. Die Steuerung 134 kann dann ein Befehlsdrehmoment zur elektrischen Zusatzmaschine 122 anpassen, um die Leistung zu reduzieren, die in Elektrizität umgewandelt wird, und den Betrag an Leistung, die an den A/C-Kompressor 130 weitergeleitet wird, zu erhöhen.
In einigen Konfigurationen kann die elektrische Zusatzmaschine 122 in einem Drehzahlsteuermodus betrieben werden. Im Drehzahlsteuermodus kann die Wellendrehzahl der elektrischen Zusatzmaschine 122 auf eine im Voraus bestimmte Drehzahl gesteuert werden. Die im Voraus bestimmte Drehzahl kann auf der gewünschten Drehzahl des A/C-Kompressors 130 basieren. Die im Voraus bestimmte Drehzahl kann auf der gewünschten Drehzahl der Abgasturbine 118 basieren. Die im Voraus bestimmte Drehzahl kann von der Leistungsanforderung des A/C-Kompressors 130 oder dem gewünschten Kühlmitteldruck abhängig sein. Im Leistungserzeugungsmodus kann die Drehzahl der elektrischen Zusatzmaschine 122 für beste Effizienz ausgewählt werden.
Die Leistung der elektrischen Zusatzmaschine 122 kann basierend auf einer Differenz zwischen dem Betrag der Leistungsanforderung zum Antreiben des A/C-Kompressors 130 und dem Betrag der von der Turbine 118 erzeugten Leistung bestimmt werden. Eine positive Differenz kann angeben, dass mehr Leistung zum Antreiben des A/C-Kompressors 130 angefordert wird. Diese überschüssige Leistungsanforderung kann durch Betrieb der elektrischen Zusatzmaschine 122 als ein Motor bereitgestellt werden. Basierend auf der Drehzahl der Welle 124 der elektrischen Zusatzmaschine kann ein Drehmomentniveau für die elektrische Zusatzmaschine 122 berechnet werden, um die Leistung zum Antreiben des A/C-Kompressors 130 zuzuführen. Eine negative Differenz kann angeben, dass eine gewisse Leistung von der Turbine 118 absorbiert werden muss. Leistung kann absorbiert werden, indem die elektrische Zusatzmaschine 122 als ein Generator betrieben wird. Basierend auf der Drehzahl der Welle 124 der elektrischen Zusatzmaschine kann ein Drehmomentniveau für die elektrische Zusatzmaschine 122 berechnet werden, um die Differenz zu absorbieren.
Bei Betrieb in einem Drehzahlsteuermodus kann die Drehzahlsteuerschleife das Drehmoment der elektrischen Zusatzmaschine 122 anpassen. In einem Fall, dass die Leistungsanforderung des A/C-Kompressors 130 größer ist als die von der Turbine 118 erzeugte Leistung, kann die Drehzahl der elektrischen Zusatzmaschine 122 unter den im Voraus bestimmten Drehzahleinstellpunkt fallen. Die Drehzahlsteuerschleife kann den Fehler detektieren und das Drehmoment der elektrischen Zusatzmaschine 122 anpassen, um die Drehzahl zu erhöhen (z.B. als einen Motor betreiben). In einem Fall, dass die Leistungsanforderung kleiner ist als die erzeugte Leistung, kann die Drehzahl der elektrischen Zusatzmaschine 122 über den im Voraus bestimmten Drehzahleinstellpunkt steigen. Die Drehzahlsteuerschleife kann den Fehler detektieren und das Drehmoment der elektrischen Zusatzmaschine 122 anpassen, um die Drehzahl zu verringern (z.B. als einen Generator betreiben).
3 zeigt ein Blockdiagramm eines möglichen Steuerschemas für das System. Ein Differenzelement 304 kann die Differenz 306 zwischen der Leistungsanforderung 300 des A/C-Kompressors 130 und der von der Abgasturbine 118 erzeugten Leistung 302 ausgeben. Die Differenz 306 kann in eine Steuerstrategie 308 eingegeben werden. Die Steuerstrategie kann einen Steueralgorithmus basierend auf der Differenz 306 implementieren. Eine Drehmomentanforderung 312 der elektrischen Maschine kann von der Steuerstrategie 308 an das elektrische Antriebssystem 314 ausgegeben werden. Das elektrische Antriebssystem 314 kann den Betrieb des Zusatz-Leistungselektronikmodus 132 und der elektrischen Zusatzmaschine 122, gekoppelt an die Abgasturbine 118 und den A/C-Kompressor 130, repräsentieren. Das elektrische Antriebssystem 314 kann die elektrische Maschine in einer geeigneten Weise betreiben, um das angeforderte Drehmoment 312 zu erzeugen. Der Ausgang des elektrischen Antriebssystems 314 kann eine Drehzahl 316 der elektrischen Maschine sein. Die Drehzahl 316 der elektrischen Maschine kann ein Eingang in die Steuerstrategie sein. Die Steuerstrategie 308 kann ferner Kupplungsbefehle 310 zum Betreiben der Turbinenkupplung 120 und der Kompressorkupplung 128 ausgeben. Das dargestellte System ist lediglich repräsentativ für ein System zum Steuern der elektrischen Zusatzmaschine 122. Andere Repräsentationen sind möglich. Wie hierin diskutiert, können die Signale für Leistungsanforderung 300 und erzeugte Leistung 302 durch Drehzahleinstellpunkte und eine Drehzahlsteuerschleife ersetzt oder ergänzt werden.
Die hierin offenbarten Prozesse, Verfahren oder Algorithmen können einer Verarbeitungsvorrichtung, einer Steuerung oder einem Computer, die eine beliebige existierende programmierbare elektronische Steuereinheit oder dedizierte elektronische Steuereinheit enthalten können, zuführbar sein/dadurch implementiert werden. Gleichermaßen können die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen als Daten und Anweisungen, die von der einer Steuerung oder einem Computer ausführbar sind, in vielen Formen gespeichert werden, einschließlich von, aber nicht darauf beschränkt, Informationen, die dauerhaft in nichtbeschreibbaren Speichermedien wie ROM-Vorrichtungen gespeichert werden, und Informationen, die veränderbar in beschreibbaren Speichermedien wie Disketten, Magnetbändern, CDs, RAM-Vorrichtungen und anderen magnetischen und optischen Medien gespeichert werden. Die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen können außerdem in einem Software-ausführbaren Objekt implementiert werden. Alternativ können die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen ganz oder teilweise unter Verwendung geeigneter Hardware-Komponenten wie anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASICs), feldprogrammierbare Gate-Anordnungen (FPGAs), Zustandsmaschinen, Steuerungen oder andere Hardware-Komponenten oder -Vorrichtungen oder eine Kombination von Hardware-, Software- und Firmware-Komponenten verkörpert werden.
Während vorstehend beispielhafte Ausführungsformen beschrieben werden, wird nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen beschreiben, die von den Ansprüchen eingeschlossen werden. Die in der Beschreibung verwendeten Wörter sind Wörter der Beschreibung und nicht der Einschränkung und es versteht sich, dass verschiedene Veränderungen vorgenommen werden können, ohne das Wesen und den Schutzumfang der Offenbarung zu verlassen. Wie vorstehend beschrieben, können die Merkmale verschiedener Ausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden, die unter Umständen nicht explizit beschrieben oder dargestellt werden. Während verschiedene Ausführungsformen so hätten beschrieben werden können, dass sie in Bezug auf ein oder mehrere Charakteristika gegenüber anderen Ausführungsformen oder Implementierungen nach dem Stand der Technik Vorteile bereitstellen oder bevorzugt werden, werden Durchschnittsfachleute im Fachgebiet anerkennen, dass hinsichtlich eines oder mehrerer Merkmale oder Charakteristika Kompromisse eingegangen werden können, um gewünschte gesamte Systemattribute zu erreichen, die von der spezifischen Anwendung und Implementierung abhängen. Diese Attribute können Kosten, Festigkeit, Haltbarkeit, Lebenszykluskosten, Vermarktbarkeit, Aussehen, Verpackung, Größe, Wartbarkeit, Gewicht, Herstellbarkeit, Einfachheit des Zusammenbaus usw. enthalten, sind aber nicht darauf beschränkt. Dabei sind Ausführungsformen, die in Bezug auf ein oder mehrere Charakteristika als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder Implementierungen nach dem Stand der Technik beschrieben werden, nicht außerhalb des Rahmens der Offenbarung und können für besondere Anwendungen wünschenswert sein.
Es wird ferner beschrieben:

A. Fahrzeug, umfassend: mindestens eine Steuerung, programmiert zum Betreiben einer elektrischen Maschine, die mechanisch an einen Kompressor gekoppelt ist und mechanisch an eine in einem Weg eines geteilten Abgassystems eines Verbrennungsmotors angeordnete Turbine gekoppelt ist, gemäß einer Differenz zwischen einer Leistungsanforderung des Kompressors und einer von der Turbine erzeugten Leistung.
B. Fahrzeug nach A, wobei die Steuerung ferner programmiert ist, als Reaktion darauf, dass die Differenz positiv ist, die elektrische Maschine als einen Motor zum Antreiben des Kompressors zu betreiben.
C. Fahrzeug nach A, wobei die Steuerung ferner programmiert ist, als Reaktion darauf, dass die Differenz negativ ist, die elektrische Maschine als einen Generator zum Absorbieren von Leistung von der Turbine zu betreiben, um elektrische Leistung zu erzeugen.
D. Fahrzeug nach A, wobei die Steuerung ferner programmiert ist, eine Kupplung zu betreiben, die die elektrische Maschine an den Kompressor koppelt, basierend auf einer angefragten Leistungsanforderung des Kompressors.
E. Fahrzeug nach D, wobei die Steuerung ferner programmiert ist, als Reaktion darauf, dass die angefragte Leistungsanforderung null ist, die Kupplung auszurücken.
F. Fahrzeug nach A, wobei die Steuerung ferner programmiert ist, als Reaktion darauf, dass die Leistungsanforderung größer als null ist, wenn der Verbrennungsmotor in einem Abschaltungszustand ist, eine Kupplung zwischen der Turbine und der elektrischen Maschine auszurücken.
G. Fahrzeug nach A, wobei die Leistungsanforderung auf einem Druck eines Klimaanlagensystems basiert.
H. Fahrzeug, umfassend: eine elektrische Maschine, gekoppelt an einen Kompressor und eine Abgasturbine, die von Abgas eines Verbrennungsmotors angetrieben wird; und eine Steuerung, die programmiert ist, als Reaktion darauf, dass der Verbrennungsmotor in einem Autostoppzustand ist, die elektrische Maschine zu betreiben, um den Kompressor anzutreiben, und als Reaktion darauf, dass eine Leistungsanforderung des Kompressors null ist, während der Verbrennungsmotor läuft, die elektrische Maschine zu betreiben, um elektrische Leistung zu erzeugen.
I. Fahrzeug nach H, wobei die Steuerung ferner programmiert ist, als Reaktion darauf, dass eine Leistungsanforderung des Kompressors größer ist als eine von der Abgasturbine ausgegebene Leistung, die elektrische Maschine zu betreiben, um den Kompressor anzutreiben, basierend auf einer Differenz zwischen der Leistungsanforderung des Kompressors und der Leistungsausgabe der Abgasturbine.
J. Fahrzeug nach H, wobei die Steuerung ferner programmiert ist, als Reaktion darauf, dass eine Leistungsanforderung des Kompressors kleiner ist als eine von der Abgasturbine ausgegebene Leistung, die elektrische Maschine zu betreiben, um elektrische Leistung zu erzeugen, basierend auf einer Differenz zwischen der Leistungsausgabe der Abgasturbine und der Leistungsanforderung des Kompressors.
K. Fahrzeug nach H, ferner eine Kupplung umfassend, die konfiguriert ist, die elektrische Maschine an den Kompressor zu koppeln, wobei die Steuerung ferner programmiert ist, die Kupplung basierend auf der Leistungsanforderung für den Kompressor zu betreiben.
L. Fahrzeug nach K, wobei die Steuerung ferner programmiert ist, als Reaktion darauf, dass die Leistungsanforderung größer ist als null, die Kupplung einzurücken.
M. Fahrzeug nach H, ferner eine Kupplung umfassend, die konfiguriert ist, die Abgasturbine an die elektrische Maschine zu koppeln, wobei die Steuerung ferner programmiert ist, die Kupplung als Reaktion darauf, dass der Verbrennungsmotor läuft, einzurücken.
N. Fahrzeug nach M, wobei die Steuerung ferner programmiert ist, die Kupplung als Reaktion darauf, dass der Verbrennungsmotor stoppt, auszurücken.
O. Fahrzeug nach M, wobei die Steuerung ferner programmiert ist, als Reaktion darauf, dass ein Ladezustand einer Traktionsbatterie, die an die elektrische Maschine gekoppelt ist, größer ist als ein im Voraus bestimmter Schwellenwert, die Kupplung auszurücken.
P. Verfahren, umfassend: Anweisen, durch eine Steuerung, eines Drehmoments einer elektrischen Maschine, die zwischen einer Abgasturbine und einem Kompressor gekoppelt ist, basierend auf einer Differenz zwischen einer Leistungsanforderung des Kompressors und einer von der Abgasturbine abgegebenen Leistung; und Betreiben der elektrischen Maschine gemäß dem angewiesenen Drehmoment.
Q. Verfahren nach P, wobei das Drehmoment bewirkt, dass die elektrische Maschine als ein Motor betrieben wird, um den Kompressor als Reaktion darauf anzutreiben, dass die Leistungsanforderung größer ist als die abgegebene Leistung.
R. Verfahren nach P, wobei das Drehmoment bewirkt, dass die elektrische Maschine als ein Generator betrieben wird, um die Differenz in elektrische Energie umzuwandeln, als Reaktion darauf, dass die Leistungsanforderung kleiner ist als die abgegebene Leistung.
S. Verfahren nach P, ferner umfassend Betreiben, durch die Steuerung, einer Kupplung zwischen der elektrischen Maschine und dem Kompressor basierend auf der Differenz.
T. Verfahren nach P, ferner umfassend Betreiben, durch die Steuerung, einer Kupplung zwischen der Abgasturbine und dem Kompressor basierend auf der von der Abgasturbine abgegebenen Leistung.

Claims

Fahrzeug, umfassend: mindestens eine Steuerung, programmiert zum Betreiben einer elektrischen Maschine, die mechanisch an einen Kompressor gekoppelt ist und mechanisch an eine in einem Weg eines geteilten Abgassystems eines Verbrennungsmotors angeordnete Turbine gekoppelt ist, gemäß einer Differenz zwischen einer Leistungsanforderung des Kompressors und einer von der Turbine erzeugten Leistung.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Steuerung ferner programmiert ist, als Reaktion darauf, dass die Differenz positiv ist, die elektrische Maschine als einen Motor zum Antreiben des Kompressors zu betreiben.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Steuerung ferner programmiert ist, als Reaktion darauf, dass die Differenz negativ ist, die elektrische Maschine als einen Generator zum Absorbieren von Leistung von der Turbine zu betreiben, um elektrische Leistung zu erzeugen.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Steuerung ferner programmiert ist, eine Kupplung zu betreiben, die die elektrische Maschine an den Kompressor koppelt, basierend auf einer angefragten Leistungsanforderung des Kompressors.
Fahrzeug nach Anspruch 4, wobei die Steuerung ferner programmiert ist, als Reaktion darauf, dass die angefragte Leistungsanforderung null ist, die Kupplung auszurücken.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Steuerung ferner programmiert ist, als Reaktion darauf, dass die Leistungsanforderung größer als null ist, wenn der Verbrennungsmotor in einem Abschaltungszustand ist, eine Kupplung zwischen der Turbine und der elektrischen Maschine auszurücken.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Leistungsanforderung auf einem Druck eines Klimaanlagensystems basiert.