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TECHNISCHES GEBIET
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Die Offenbarung bezieht sich auf Mehrfachmodus-Antriebsstrangsysteme und den Steuerroutinen betreffenden Betrieb von Mehrfachmodus-Antriebsstrangsystemen.
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HINTERGRUND
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Fahrzeuge können Antriebsstrangsysteme einsetzen, die Antriebsleistung von einem Verbrennungsmotor (Motor) in Verbindung mit einem Nicht-Verbrennungsmotor, wie beispielsweise einem oder mehreren Hochspannungselektromotoren/-generatoren, erzeugen. Der bzw. die Hochspannungselektromotoren/-generatoren beziehen von einer fahrzeugseitigen Hochspannungsspeichervorrichtung für elektrische Energie, z. B. einer Hochvoltbatterie, über einen elektrischen Hochspannungsstromkreis elektrische Energie. Die Hochvoltbatterie kann während des Fahrzeugbetriebs und/oder unter Verwendung von elektrischer Energie geladen werden, die von einer nicht fahrzeugseitigen Quelle stammt.
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Betriebsumstände, wie beispielsweise das Parken des Fahrzeugs über einen längeren Zeitraum, können dazu führen, dass die Hochvoltbatterie bis zu einem Ladezustand entladen wird, der unzureichend ist, um den Motor zu starten. Gleichermaßen kann ein Systemfehler dazu führen, dass die Hochvoltbatterie bis zu einem Ladezustand entladen wird, der unzureichend ist, um den Motor zu starten. Das Starten des Motors ist erwünscht.
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KURZDARSTELLUNG
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Beschrieben wird ein Mehrfachmodus-Antriebsstrangsystem, das einen Verbrennungsmotor, einen Hochspannungselektromotor und ein elektrisches Hochspannungssystem beinhaltet. Ein Verfahren zur Steuerung der Mehrfachmodus-Antriebsstrangsysteme beinhaltet, als Reaktion auf die Einleitung eines Fremdstarts durch einen Bediener, elektrisches Verbinden des elektrischen Hochspannungssystems mit einer entfernten Quelle elektrischer Energie und das Erregen von Schützen zwischen dem elektrischen Hochspannungssystem und der entfernten Quelle elektrischer Energie. Der Fluss elektrischer Energie durch ein Hilfsenergiemodul, das elektrisch mit dem elektrischen Hochspannungssystem verbunden ist, das eine Zusatzvorrichtung mit elektrischer Energie versorgt, wird minimiert. Die Motorstartparameter werden geändert und der Verbrennungsmotor wird dadurch gestartet, dass der Hochspannungselektromotor mittels einer Steuerung zum Drehen des Verbrennungsmotors und zum Betrieb des Verbrennungsmotors basierend auf den geänderten Motorstartparametern gesteuert wird, um ein Starten herbeizuführen.
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Die genannten Merkmale und Vorteile sowie weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Lehren gehen deutlich aus der folgenden ausführlichen Beschreibung von einigen der besten Arten und weiteren Ausführungsformen zur Durchführung der vorliegenden Lehren, wie sie in den hinzugefügten Ansprüchen definiert sind, unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen hervor.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Im Folgenden werden exemplarisch eine oder mehrere Ausführungen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in welchen:
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1 und 2 schematisch Ausführungsformen eines Fahrzeugs darstellen, das ein Antriebsstrangsystem beinhaltet, das einen Verbrennungsmotor, einen Elektromotor und einen Rädertrieb beinhaltet, der mechanisch mit einem Fahrzeugantriebssystem verbunden ist, um ein oder mehrere Fahrzeugräder und ein elektrisches Hochspannungssystem, gemäß der Offenbarung, mit Antriebsleistung zu versorgen; und
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3 zeigt schematisch eine Fremdstart-Steuerroutine zum Fremdstarten einer Ausführungsform des Antriebsstrangsystems, das bezugnehmend auf 1 und 2 beschrieben ist, bei der elektrische Energie verwendet wird, die, gemäß der Offenbarung, von einer entfernten, nicht fahrzeugseitigen Quelle elektrischer Energie stammt.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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1 stellt nun bezugnehmend auf die Zeichnungen, worin die Darstellungen lediglich der Veranschaulichung bestimmter exemplarischer Ausführungsformen dienen und dieselben nicht beschränken sollen, schematisch ein Fahrzeug 10 dar, das ein Antriebsstrangsystem 20 und ein elektrisches Hochspannungssystem 40 beinhaltet, dessen Betrieb über eine Steuerung 12 gesteuert wird. Das Antriebsstrangsystem 20 beinhaltet bevorzugt einen Verbrennungsmotor (Motor) 24, der mechanisch mit einem Elektromotor 30 und einem Rädertrieb 28 verbunden ist, der mechanisch mit einem Fahrzeugantriebssystem 26 verbunden ist, um ein oder mehrere Fahrzeugräder mit Antriebsleistung zu versorgen. Gleiche Bezugszeichen weisen, über die verschiedenen Ansichten hinweg, auf gleiche oder entsprechende Teile hin. Das Fahrzeug 10 agiert als Reaktion auf die Befehle und Anweisungen des Bedieners, einschließlich der Einleitung und der Beendigung des Betriebs des Fahrzeugs und des Antriebsstrangs als Reaktion auf die Befehle des Bedieners über eine Benutzeroberfläche 14, die einen Zündschalter oder eine andere geeignete Vorrichtung beinhalten kann.
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Der Motor 24 kann ein geeigneter Verbrennungsmotor sein, der Kraftstoff auf Kohlenwasserstoffbasis oder anderen Kraftstoff durch Verbrennungsvorgänge in mechanische Leistung umwandelt. Der Motor 24 ist unter Verwendung eines drehbaren Elements 22 des Rädertriebs 28 oder einer anderen geeigneten Art mechanischer Verbindung mechanisch drehbar mit dem Elektromotor 30 verbunden. Die mechanische Verbindung des Motors 24 und des Elektromotors 30 ist derart, dass der Elektromotor 30 den Motor 24 als Teil eines Motorstartvorgangs drehen kann. Als solches ist der hierin beschriebene Motor 24 bevorzugt nicht mit einem elektrischen Niederspannungsanlassersystem (z. B. 12 V Gleichstrom) konfiguriert.
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Der Elektromotor 30 kann ein Elektromotor sein, der einen Rotor und einen Stator beinhaltet, der Hochspannungsstrom in mechanische Leistung umwandelt und bevorzugt mechanische Leistung in elektrische Energie umwandelt, die in einer Hochspannungsenergiespeichervorrichtung (Hochvoltbatterie) 42 gespeichert werden kann und in einer Ausführungsform eine Hochspannungsmehrphasenmotor-/-generatorvorrichtung ist, die elektrisch mit einem Traktionsleistungsumrichtermodul 32 verbunden ist. Das Antriebsstrangsystem 20 kann für den Antrieb des Fahrzeugs und andere Funktionen einen zweiten oder mehr Elektromotoren einsetzen. Der Rädertrieb 28 kann, ohne Beschränkung, geeignete mechanische Leistungsübertragungsmechanismen, wie beispielsweise Planetenräder, Schrägstirnräder und andere Zahnradsätze, drehende Wellen, Kupplungen, Bremsen und andere Vorrichtungen, beinhalten. Das drehbare Element 22 kann eine geeignete Form, wie beispielsweise eine drehende Welle, eine Anordnung mit im Eingriff stehenden Zahnrädern oder eine Riemenantriebsanordnung, als nicht einschränkende Beispiele beinhalten. Alternativ kann das drehbare Element 22 über einen Zahnkranz, ein Trägerrad oder Sonnenrad eines Planetenradsatzes einer Ausführungsform des Rädertriebs 28 des Antriebsstrangsystems 20 eine mechanische Verbindung mit dem Motor 24 beinhalten. Andere Einzelheiten zu Ausführungsformen der mechanischen Verbindungen zwischen dem Motor 24, dem Elektromotor 30 und dem Rädertrieb 28 sind bekannt und werden nicht näher beschrieben.
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Das elektrische Hochspannungssystem 40 beinhaltet die Hochvoltbatterie 42, die elektrische Leistungskomponenten über einen Hochspannungsbus mit elektrischer Energie versorgt. Der Hochspannungsbus beinhaltet eine positive Seite (HV+) 44 und eine negative Seite (HV–) 46. Dabei wird die elektrische Energie durch einen Stromsensor 48 und einen Spannungssensor 56 überwacht. Die elektrischen Leistungskomponenten beinhalten bevorzugt das Traktionsleistungsumrichtermodul 32, ein Hilfsenergiemodul 64 und ein Wechselstromladegerät 62. Die Hochvoltbatterie 42 kann, ohne Beschränkung, eine geeignete Hochspannungsenergiespeichervorrichtung, beispielsweise eine mehrzellige Lithium-Ionen-Vorrichtung, ein Ultrakondensator oder eine andere Vorrichtung sein, und beinhaltet bevorzugt einen Hochspannungs-Interrupt-Link 43. Ein negativer-Bus-Schütz-Schalter 52 verbindet HS– 46 mit der Hochvoltbatterie 42 und ein Vorladeschütz 50 mit einem Widerstand 54 ist damit parallel angeordnet.
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Das Traktionsleistungsumrichtermodul 32 ist zwischen HS+ 44 und HS– 46 mit einem Antriebskondensator 34 in einer elektrischen parallelen Anordnung elektrisch verbunden, mit einem Positivschütz 58 mit dem Traktionsleistungsumrichtermodul 32 zwischen HS+ 44 und HS– 46 angeordnet in einer elektrischen Reihe. Das Traktionsleistungsumrichtermodul 32 ist mit geeigneten Steuerschaltungen konfiguriert, die Leistungstransistoren, wie beispielsweise Bipolartransistoren, mit isoliertem Gate zum Umwandeln von elektrischem Hochspannungsgleichstrom in elektrischen Hochspannungswechselstrom und zum Umwandeln von elektrischem Hochspannungswechselstrom in elektrischen Hochspannungsgleichstrom beinhalten. In einer Ausführungsform setzt das Traktionsleistungsumrichtermodul 32 Pulsweitenmodulations-Steuerung (PWM) ein, um gespeicherte elektrische Gleichstromenergie, die aus der Hochvoltbatterie 42 stammt, in elektrischen Wechselstrom umzuwandeln, um den Elektromotor 30 anzutreiben, um ein Drehmoment zu erzeugen. Auf ähnliche Weise wandelt das Traktionsleistungsumrichtermodul 32 mechanische Leistung, die auf den Elektromotor 30 übertragen worden ist, in elektrische Gleichstromenergie um, um elektrische Energie zu erzeugen, die unter anderem als Teil einer regenerativen Steuerstrategie in einer Hochvoltbatterie 42 speicherbar ist. Das Traktionsleistungsumrichtermodul 32 ist konfiguriert, um Motorsteuerungsbefehle zu erhalten und Umrichterzustände zu steuern, um den Motorantrieb und die regenerative Bremsfunktionalität bereitzustellen. Der Antriebskondensator 34 ist eine bekannte Kapazitätsvorrichtung, die bevorzugt mit niedriger Impedanz und hoher Kapazität konfiguriert ist.
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Das Hilfsenergiemodul 64 und das Wechselstromladegerät 62 werden bevorzugt parallel zwischen HS+ 44 und HS– 46 angeordnet mit einem in Reihe angeordneten Hilfsenergiemodulschütz 60.
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Das Hilfsenergiemodul 64 beinhaltet bevorzugt einen elektrischen DC/DC-Stromrichter, der in einer Ausführungsform elektrisch mit einem Niederspannungsbus und einer Niederspannungsbatterie verbunden ist. Das Hilfsenergiemodul 64 stellt Niederspannungssystemen am Fahrzeug, die z. B. elektrische Fensterheber, HVAC-Lüfter, Sitze und andere Zusatzvorrichtungen beinhalten, elektrische Niederspannungsenergie bereit.
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Das Wechselstromladegerät 62 ist ein fahrzeugseitiges Batterieladegerät, das über ein Ladekabel mit einer entfernten, nicht fahrzeugseitigen elektrischen Wechselstromquelle (entfernte Wechselstromquelle) 70 verbunden werden kann, um die Hochvoltbatterie 42 bei stillstehendem Fahrzeug 10 zu laden. Bevorzugt liefert die entfernte Wechselstromquelle 70 elektrischen Hochspannungswechselstrom, z. B. mit 240 VAC, an das Wechselstromladegerät 62, das den Hochspannungswechselstrom filtert und ansonsten konditioniert, um ihn für das Laden der Hochvoltbatterie 42 aufzubereiten.
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Die Benutzeroberfläche 14 beinhaltet eine Steuerung oder zugehörige Vorrichtung, die signaltechnisch mit einer Vielzahl von Mensch-Maschine-Schnittstelleneinrichtungen verbunden ist, über die der Bediener den Betrieb des Fahrzeugs 10 steuert. Die Benutzerschnittstelle 14 kann Elemente in einem Fahrzeugkombiinstrument oder einer Mittelkonsole beinhalten, die einen Touchscreen, ein physisches Tastenfeld, eine Maus, ein Mikrofon und/oder Lautsprecher beinhalten können, ist darauf allerdings nicht beschränkt. In einer Ausführungsform kann der Touchscreen auf taktile Eingaben durch einem Bediener reagieren, einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf Zeigen, Tippen, Ziehen, mit zwei Fingern Auf- und Zuziehen usw. Die Benutzeroberfläche 14 kann einen Zündschlüssel oder eine Fahrzeugstarttaste zur Einleitung und zur Beendigung des Betriebs von Fahrzeug und Antriebsstrang beinhalten. Andere fahrzeugseitige Benutzeroberflächenvorrichtungen können beispielsweise ein Gaspedal, ein Bremspedal, eine Getriebebereichswahlvorrichtung und einen Zündschalter beinhalten, um einem Bediener zu ermöglichen, den Motor 24 anzulassen oder zu starten.
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Die Steuerung 12 ist signaltechnisch mit der Benutzeroberfläche 14 verbunden. Die Steuerung 12 beinhaltet bevorzugt eine Vielzahl an diskreten Vorrichtungen, die zusammen mit den individuellen Elementen des Antriebsstrangsystems 20 angeordnet sind, um eine Betriebssteuerung der individuellen Elemente des Antriebssystems 20 als Reaktion auf Bedienerbefehle und Antriebssystembefehle zu bewirken. Die Steuerung 12 kann auch eine Steuervorrichtung beinhalten, die eine hierarchische Steuerung anderer Steuervorrichtungen bereitstellt. Die Steuerung 12 ist kommunikationstechnisch mit jedem einzelnen aus der Hochvoltbatterie 42, dem Hilfsenergiemodul 64, dem Wechselstromladegerät 62, dem Traktionsleistungsumrichtermodul 32 entweder direkt oder über einen Kommunikationsbus 16 verbunden, um deren bzw. dessen Betrieb zu überwachen und zu steuern. Die Steuerung 12 ist kommunikationstechnisch mit verbunden.
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Die Steuerung 12 befiehlt den Betrieb des Antriebsstrangsystems 20, einschließlich der Auswahl und den Befehlen zum Betrieb in einer Vielzahl von Betriebsmodi, um Drehmoment zu erzeugen und zwischen den drehmomenterzeugenden Vorrichtungen zu übertragen, z. B. zwischen dem Motor 24 und dem Elektromotor 30 und dem Antriebssystem 26. Die Betriebsmodi beinhalten bevorzugt einen oder mehrere Elektrofahrzeugmodi, worin sich der Motor 24 im AUS-Zustand befindet und der Elektromotor 30 Antriebsdrehmoment erzeugt. Die Betriebsmodi beinhalten ebenfalls bevorzugt einen elektrisch verstellbaren Modus, worin der Motor 24 und die ersten Elektromotoren 30 Antriebsdrehmoment erzeugen. Die Betriebsmodi können auch einen Elektrofahrzeugmodus mit erweiterter Reichweite beinhalten, worin sich der Motor 24 im AN-Zustand befindet und mittels dem Elektromotor 24 elektrische Energie erzeugt und ein zweiter Elektromotor Antriebsdrehmoment erzeugt. Der Elektrofahrzeugmodus mit erweiterter Reichweite, der Elektrofahrzeugmodus und der elektrisch verstellbare Modus haben alle einen ihnen zugeordneten Batterielademodus, der entweder die Ladung aufrechterhält oder entlädt.
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Die Begriffe Steuerung, Steuermodul, Modul, Steuerung, Steuergerät, Prozessor und ähnliche Begriffe beziehen sich auf einen oder mehrere Kombinationen von anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreisen, elektronischen Schaltkreisen, Zentraleinheiten, z. B. Mikroprozessoren und zugehörige nicht flüchtige Speicherkomponenten in Form von Speichervorrichtungen (Nur-Lese-Speicher, programmierbarer Nur-Lese-Speicher, RAM, Festplatte usw.). Die nicht flüchtige Speicherkomponente ist in der Lage maschinenlesbare Anweisungen in der Form von einem oder mehreren Software- oder Firmware-Programmen oder -Routinen, einer oder mehreren kombinatorischen Schaltungen, Eingangs-/Ausgangsschaltungen und -vorrichtungen, Signalaufbereitungs- und Pufferschaltungen und anderen Komponenten zu speichern, auf die über einen oder mehrere Prozessoren zugegriffen werden kann, um eine beschriebene Funktionalität bereitzustellen. Eine bzw. mehrere Eingangs-/Ausgangsschaltungen und Vorrichtungen beinhalten Analog-/Digitalwandler und damit in Zusammenhang stehende Geräte, die Eingaben von Sensoren überwachen, wobei derartige Eingaben bei einer voreingestellten Abtastfrequenz oder als Reaktion auf ein auslösendes Ereignis überwacht werden. Software, Firmware, Programme, Anweisungen, Steuerroutinen, Code, Algorithmen und ähnliche Begriffe beziehen sich auf jedwede von einer Steuerung ausführbare Befehlssätze, wie Kalibrierungen und Nachschlagetabellen. Jede Steuerung führt für die gewünschten Funktionen eine bzw. mehrere Steuerroutinen aus, wie z. B. die Überwachung der Eingaben von Abtastvorrichtungen und anderen vernetzten Steuerungen und die Ausführung von Steuer- und Diagnoseroutinen zum Steuern des Betriebs von Stellgliedern. Routinen können während des laufenden Betriebs periodisch in regelmäßigen Abständen ausgeführt werden. Alternativ können Routinen als Reaktion auf ein auslösendes Ereignis ausgeführt werden. Kommunikationen beinhalten den Austausch von Datensignalen in einer geeigneten Form, einschließlich beispielsweise elektrischer Signale über ein leitendes Medium, elektromagnetischer Signale über Luft, optischer Signale über Lichtwellenleiter und dergleichen. Datensignale können Signale, die Eingaben von Sensoren repräsentieren, Signale, die Befehle von Stellgliedern repräsentieren, und Kommunikationssignale zwischen Steuerungen beinhalten. Der hier verwendete Begriff „dynamisch” beschreibt Schritte oder Verfahren, die in Echtzeit ausgeführt werden und die durch das Überwachen oder andersartige Ermitteln von Parameterzuständen und das regelmäßige oder periodische Aktualisieren von Parameterzuständen beim Ausführen einer Routine oder zwischen Iterationen der Routine gekennzeichnet sind.
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2 stellt schematisch eine zweite Ausführungsform eines Fahrzeugs 110 dar, die das Antriebsstrangsystem 20 und ein elektrisches Hochspannungssystem 140 beinhaltet. Das Fahrzeug 110 ist, analog zum Fahrzeug 10, bezugnehmend auf 1 in mehreren Einzelheiten beschrieben, einschließlich des Antriebsstrangsystems 20, das bevorzugt den Motor 24, Elektromotor 30 und Rädertrieb 28 beinhaltet, der mechanisch mit dem Fahrzeugantriebssystem 26 gekoppelt ist, um ein oder eine Vielzahl von Fahrzeugrädern mit Antriebsleistung zu versorgen. Das elektrische Hochspannungssystem 140 beinhaltet die Hochvoltbatterie 42, die die elektrischen Leistungskomponenten über den Hochspannungsbus mit elektrischer Energie versorgt. Die elektrischen Leistungskomponenten beinhalten bevorzugt das Traktionsleistungsumrichtermodul 32 und das Hilfsenergiemodul 64.
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Positive und negative Enden des Traktionsleistungsumrichtermoduls 32 sind für den Anschluss an eine nicht fahrzeugseitige Quelle elektrischer Energie (entfernte Gleichstromquelle) 170 über Schütze 66 und 68 konfiguriert. Die entfernte Gleichstromquelle 170 versorgt bevorzugt den Hochspannungsbus mit elektrischer Gleichspannungsenergie, um das Traktionsleistungsumrichtermodul 32 mit Strom zu versorgen und die Hochvoltbatterie 42 elektrisch zu laden, wenn das Fahrzeug 110 stillsteht.
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3 zeigt schematisch eine Fremdstartsteuerroutine (Routine) 300 für das Fremdstarten einer Ausführungsform des Antriebsstrangsystems 20 unter Verwendung elektrischer Energie, die von einer entfernten, nicht fahrzeugseitigen elektrischen Wechselstromquelle stammt, z. B. der entfernten Wechselstromquelle 70, die bezugnehmend auf 1 beschrieben ist, oder unter Verwendung elektrischer Energie, die von einer entfernten, nicht fahrzeugseitigen elektrischen Gleichstromquelle, z. B. der entfernten Gleichstromquelle 170, stammt, die bezugnehmend auf 2 beschrieben ist. Die hierin beschriebenen Konzepte können auf Ausführungsformen von Antriebsstrangsystemen angewendet werden, die Verbrennungsmotoren beinhalten, die Anlaufmoment von Elektromotoren erhalten, die mit Hochspannungsstrom von einem elektrischen Hochspannungssystem, das eine Hochvoltbatterie beinhaltet, arbeiten.
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Insgesamt kann die Routine 300 von einem Fahrzeugbediener über Menüauswahl auf der Benutzeroberfläche 14 oder durch eine Abfolge von Bedienerhandlungen mit Nachrichtenrückmeldung eingeleitet werden. Eine solche Handlung kann beispielsweise das Verbinden mit dem nicht fahrzeugseitigen Ladegerät, Drücken und 10-sekündiges Halten einer Fahrzeugstarttaste oder bis eine Meldung den Bediener auffordert, die Fahrzeugstarttaste erneut 5 Sekunden zu halten, beinhalten, um ein Motorstartereignis auszulösen. Motorparameter können geändert werden, um die erforderliche Leistung zu reduzieren, um den Motor 24 zu starten, wie beispielsweise die Auswahl einer reduzierten Motordrehzahl, bei der die Versorgung mit Kraftstoff und Zündfunke eingeleitet werden. Die Spannung des Hilfsenergiemoduls 64 ist bevorzugt minimiert, um dessen elektrische Last zu reduzieren. Nach dem Start des Motors 24 wird das Ladegerät abgeschaltet und dem Bediener wird eine Meldung übermittelt, die darauf hinweist, dass das entfernte, nicht fahrzeugseitige Ladegerät vom Fahrzeug 10, 110 getrennt werden kann. Die externe Stromquelle kann entweder 240 V Wechselstrom oder Hochspannungsgleichstrom bereitstellen, wenn das Fahrzeug 110 eine Gleichsstromladefähigkeit besitzt. Die elektrische Energie kann entweder über eine stationäre Quelle, z. B. eine Ladestation, oder eine mobile Quelle, z. B. von einem Abschleppwagen oder einem anderen Servicefahrzeug, bereitgestellt werden. Sobald der Motor 24 gestartet ist, wenn die Hochvoltbatterie 42 eine Ladung annehmen kann, läuft der Motor 24, um einen konstanten HS-Bus bei gleicher Spannung, wie die Hochvoltbatterie 42, aufrechtzuerhalten, und die Batterie 42 wird mit dem HS-Bus verbunden. Im Übrigen kann das Fahrzeug 10, 110, nachdem es gestartet und das Ladegerät getrennt wurde, in einem Modus mit begrenztem Batteriestrom gefahren werden, wenn die HS-Batterie 42 nicht verfügbar ist oder sich in einem Modus der Ladungsaufrechterhaltung befindet, wenn die Hochvoltbatterie 42 in der Lage ist, angeschlossen und geladen zu werden. Wenn der Ladezustand der Hochvoltbatterie 42 zu niedrig zum Starten des Motors 24 ist, aber dennoch in einem aufladbaren Bereich, kann die Hochvoltbatterie 42 nach einigen Minuten aktiviert werden, um die Batteriespannung auf ein Niveau zu bringen, das einen Motorstart mit der Hochvoltbatterie und einem externen Ladegerät unterstützen würde.
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Dieses Verfahren stabilisiert den Hochspannungsbus und ändert die Motorstarteigenschaften, um zu ermöglichen, dass der Motor 24 unter Verwendung elektrischer Energie aus einer externen Ladequelle (entweder Wechselstrom oder Gleichstrom) gestartet wird, ohne dass die Hochvoltbatterie 42 angeschlossen ist. Wenn die Hochvoltbatterie 42 in der Lage ist, geladen zu werden, wird die Hochvoltbatterie 42, nachdem der Motor 24 gestartet wurde, verbunden, während der Motor 24 läuft, und die Hochvoltbatterie 42 wird geladen. Das Fahrzeug wird in einem Modus begrenzter Leistung laufen, der einen stabilen HS-Bus aufrechterhält, während die Hochvoltbatterie 42 nicht verfügbar bleibt. Diese Lösung nutzt vorhandene Fahrzeughardware. Zu den möglichen Gründen, warum ein Fremdstart erforderlich sein kann, gehören beispielsweise eine Hochvoltbatterie 42, die einen niedrigen Ladezustand aufweist, Zellversagen in der Hochvoltbatterie 42 oder das Vorliegen eines Fehlers in einem der Schütze.
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Tabelle 1 wird bereitgestellt als eine Aufschlüsselung, worin die numerisch gekennzeichneten Blöcke und die entsprechenden Funktionen wie folgt dargelegt und gemäß der Fremdstartsteuerroutine
300 aufgeführt sind. Tabelle 1
| BLOCK | BLOCKINHALTE |
| 302 | Fremdstart erforderlich, um Motor zu starten |
| 304 | Bediener leitet Fremdstart ein |
| 306 | Ist der Antriebsstrang in der Lage, einen Fremdstart durchzuführen? |
| 308 | Fahrermeldung senden Ladegerät verbinden ODER Systemfehler |
| 310 | Fremdstartmeldung wird angezeigt |
| 312 | Ladegerätschütz und Antriebsschütz erregen |
| 314 | HS-Batterie-Ladezustand auslesen |
| 316 | Erlaubt der Ladezustand einen Start unter paralleler Verwendung der Hochvoltbatterie? |
| 318 | Vorladeschütz schließen |
| 320 | Hauptschütz schließen |
| 322 | Ladegerät im Strommodus betreiben, um den Antriebsschütz zu laden; und dann Im Spannungsmodus betreiben |
| 324 | Spannung des Hilfsenergiemoduls reduzieren, um Leistung zu minimieren |
| 326 | Motorstartparameter für einen Motorstart bei geringer Leistung anpassen |
| 328 | Motorstart ausführen |
| 330 | Nachricht zum Trennen des Ladegeräts senden |
| 332 | Ist Ladegerät getrennt? |
| 334 | Ist Hochvoltbatterie verbunden? |
| 336 | Ist Hochvoltbatterie in der Lage, eine Ladung zu halten? |
| 338 | Motor laufen lassen, sodass das Hochspannungsniveau als Batteriehochspannungsniveau interpretiert wird |
| 340 | Vorladeschütz schließen |
| 342 | Hauptschütz schließen |
| 344 | Batterie laden |
| 346 | Motor im Modus mit begrenztem Batteriestrom laufen lassen |
| 348 | Übergang zu normalem Fahrzeugleistungsmodus |
| 350 | Meldung an Fahrer senden; Ausführung beenden |
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Die Fremdstartsteuerroutine (Routine) 300 wird eingeleitet, wenn ein Bediener einen Fahrzeugstartvorgang, z. B. über eine Fahrzeugstarttaste der Benutzeroberfläche 14 einleitet und die Steuerung ermittelt, dass das elektrische Hochspannungssystem 40 nicht in der Lage ist, den Motor 24 (302) zu starten. Eine solche Anzeige kann als Reaktion auf eine Anzeige auftreten, dass sich ein Ladezustand der Hochvoltbatterie 42 unter einer Mindestschwelle befindet oder auf eine Anzeige, dass eine Hochspannungsverriegelungsschaltung geöffnet ist.
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Der Bediener kann ein Fremdstartereignis (304) einleiten, das beinhalten kann, dass der Bediener einen Befehl über die Benutzeroberfläche 14 eingibt, um einen Fremdstart einzuleiten. Alternativ kann der Bediener ein Fremdstartereignis durch Anschließen des Wechselstromladegeräts 62 an die entfernte Wechselstromquelle 70 oder Anschließen an die entfernte Gleichstromquelle 170 einleiten.
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Die Routine 300 zeigt an, ob das elektrische Hochspannungssystem 40 in der Lage ist, einen Fremdstart (306) auszuführen. Wenn nicht (306)(0), sendet die Routine 300 über die Benutzeroberfläche 14 eine Meldung an den Bediener, um das Ladegerät mit dem System zu verbinden, oder zeigt dem Bediener über die Benutzeroberfläche 14 an, dass im elektrischen Hochspannungssystem 40 ein Fehler aufgetreten ist, der die Ausführung eines Fremdstarts verhindert (308).
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Wenn das elektrische Hochspannungssystem 40 einen Fremdstart (306)(1) ausführen kann, übermittelt die Routine 300 über die Benutzeroberfläche 14 eine Meldung an den Bediener, die dies anzeigt (310). Die Routine 300 aktiviert den Schütz des Hilfsenergiemoduls 60 und den positiven Schütz 58, der mit dem Traktionsleistungsumrichtermodul 32 zwischen HS+ 44 und HS– 46 (312) elektrisch in Reihe angeordnet ist. Die Routine 300 ermittelt einen Ladezustand der Hochvoltbatterie 42 basierend auf Signaleingängen vom Spannungssensor 56 und vom Stromsensor 48 und setzt dabei bekannte Verfahren zum Ermitteln des Ladezustands für eine Hochvoltbatterie (314) ein.
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Die Routine 300 beurteilt den Ladezustand für die Hochvoltbatterie 42, um zu ermitteln, ob genügend gespeicherte elektrische Energie vorliegt, um es der Hochvoltbatterie 42 zu ermöglichen, beim Motorstart (316) zu unterstützen.
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Wenn genügend gespeicherte elektrische Energie vorliegt, wodurch die Verwendung der Hochvoltbatterie 42 ausgeschlossen wird, um beim Motorstart zu unterstützen (316)(0), lädt die Routine 300 den Antriebskondensator 34 durch Einsatz des Wechselstromladegeräts 62, das mit der entfernten Wechselstromquelle 70 verbunden ist, oder durch Einsatz der entfernten Gleichstromquelle 170 in einem Niederstrommodus, um die Spannung während einer vorbestimmten Zeitdauer auf einem niedrigen Niveau aufrechtzuerhalten. Das Ladegerät schaltet anschließend in einen Spannungsmodus, um Hochstromfähigkeit (322) bereitzustellen.
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Wenn genügend gespeicherte elektrische Energie vorliegt, um der Hochvoltbatterie 42 zu ermöglichen, beim Motorstart (316)(1) zu unterstützen, aktiviert die Routine 300 den Vorladeschütz 50 (318) und schließt dann den Negativer-Bus-Schütz 52 (320), die beide während oder nach einer vorangegangenen Fahrzeugabschaltung geöffnet wurden. Dies geschieht unter Bedingungen, worin der Ladezustand der Batterie 42 zu gering ist, um den Motor 24 selbst zu starten, aber hoch genug, dass der Motor 24 mit zusätzlicher elektrischer Energie durch das Ladegerät starten wird.
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Nach einem solchen Vorgehen reduziert die Routine 300 das Spannungsniveau des Hilfsenergiemoduls 64, um einen Leistungsverlust durch das Hilfsenergiemodul 64 zu minimieren (324). Das Fahrzeugsystem kann andere Handlungen ausführen, um den Verlust elektrischer Energie niedriger Spannung durch Zubehör während des Fremdstartereignisses zu minimieren. Die Routine 300 ändert Motorstartparameter, um einen Start bei geringer Leistung (326) zu ermöglichen, worin solche Startparameter das Anpassen von Zündzeitpunkt, Kraftstoffeinspritzungsmasse und -zeitpunkt, Minimieren der Motordrehzahlschwellen zur Ausführung von Zündfunken und Kraftstoff und das Anpassen anderer Faktoren beinhalten können.
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Die Routine 300 befiehlt dem Traktionsleistungsumrichtermodul 32 den Elektromotor 30 anzutreiben, um diesen zu drehen, und den Verbrennungsmotor 24 zu starten (328). Beim Start des Verbrennungsmotors 24 übermittelt die Routine 300 eine Meldung über die Benutzeroberfläche 14, die den Bediener auffordert, das Ladegerät zu trennen (330) und überwacht das Ladegerät 62 oder die Schütze 68, 66, um die Trennung zu überprüfen (332). Die Meldung wird so lange ausgegeben, bis die entfernte Wechselstromquelle 70 oder die entfernte Gleichstromquelle 170 getrennt ist (332)(0). Beim Überprüfen der Trennung (332)(1) ermittelt die Routine 300, ob die Hochvoltbatterie 42 angeschlossen ist (334). Ist dies der Fall (334)(1), geht die Routine 300 zu einem normalen Fahrzeugleistungsmodus über, um das Fahrzeug (348) zu betreiben, übermittelt das Ergebnis über die Benutzeroberfläche 14 an den Bediener und beendet die Ausführung (350). Wenn die Hochvoltbatterie 42 getrennt ist (334)(0), ermittelt die Routine 300, ob die Hochvoltbatterie 42 in der Lage ist, elektrische Aufladung anzunehmen (336). Ist dies nicht der Fall, zeigt die Routine 300 der Steuerung 12 an, dass die Hochvoltbatterie 42 nicht in der Lage ist, elektrische Aufladung anzunehmen (336)(0), und die Steuerung 12 steuert den Betrieb des Motors 24 in einem Modus mit begrenztem Batteriestrom (346), übermittelt das Ergebnis über die Benutzeroberfläche 14 an den Bediener und beendet die Ausführung (350). Das Betreiben des Motors 24 im Modus mit begrenztem Batteriestrom kann, als nicht einschränkende Beispiele, das Steuern des Motors 24 beinhalten, um mechanische Leistung zu erzeugen, um den Bedieneranforderungen zur Erzeugung von Drehmoment ohne zusätzliche Drehmomentleistung zu entsprechen, die vom Elektromotor 30 bereitgestellt wird, und dem Bedarf an zusätzlicher elektrischer Energie ohne elektrische Energie, die von der Hochvoltbatterie 42 bereitgestellt wird, zu entsprechen. Wenn die Hochvoltbatterie 42 in der Lage ist, elektrische Aufladung anzunehmen (336)(1), schließt, d. h. aktiviert, die Routine 300 den Vorladeschütz 50 (340) und schließt dann den Negativer-Bus-Schütz 52 (342) und lässt so das Laden der Hochvoltbatterie 42 zu (344). Die Routine 300 geht zum normalen Fahrzeugleistungsmodus zum Betrieb des Fahrzeug (348) über, übermittelt das Ergebnis über die Benutzeroberfläche 14 an den Bediener und beendet die Ausführung (350).
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Ausführungsformen in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung können als Apparatur, Verfahren oder Produkt eines Computerprogramms ausgeführt sein. Entsprechend kann die vorliegende Offenbarung die Form einer vollständigen Hardware-Ausführungsform, einer vollständigen Software-Ausführungsform (einschließlich Firmware, residenter Software, Mikrocode usw.) oder einer Ausführungsform annehmen, die Software- und Hardwareaspekte kombiniert, die hierin alle im Allgemeinen als ein „Modul” oder „System” bezeichnet werden können. Außerdem kann die vorliegende Offenbarung die Form eines Produktes eines Computerprogramms annehmen, welches in einem greifbaren Ausdrucksmedium ausgeführt ist, das über einen im Medium ausgeführten, von einem Computer nutzbaren Programmcode verfügt.
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Das Flussdiagramm und Blockschaltbilder in den Flussdiagrammen veranschaulichen die Architektur, die Funktionalität und den Betrieb möglicher Implementierungen von Systemen, Verfahren und Computerprogrammprodukten gemäß verschiedener Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. In dieser Hinsicht kann jeder Block im Flussdiagramm oder den Blockschaltbildern ein Modul, Segment oder Teil eines Codes darstellen, welches bzw. welcher eine oder mehrere ausführbare Anweisungen zur Implementierung der spezifizierten logischen Funktion(en) umfasst. Es sei hier auch angemerkt, dass jeder Block der Darstellungen der Blockschaltbilder und/oder Flussdiagramme und Kombinationen von Blöcken in den Darstellungen der Blockschaltbilder und/oder im Flussdiagramm durch Hardware-basierte Systeme für bestimmte Zwecke implementiert werden kann, die die spezifizierten Funktionen oder Handlungen oder Kombinationen der Anweisungen von Hardware für bestimmte Zwecke und von Computern ausführen. Diese Computerprogrammanweisungen können auch in einem computerlesbaren Medium gespeichert werden, das einen Computer oder andere programmierbare Datenverarbeitungsvorrichtung anweisen kann, in einer bestimmten Art zu funktionieren, derart dass die im computerlesbaren Medium gespeicherten Anweisungen ein Herstellungserzeugnis einschließlich Anweisungsmittel produzieren, die die im Flussdiagramm und/oder Blockschaltbildblock oder -blöcken spezifizierte Funktion/Handlung implementieren.
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Die ausführliche Beschreibung und die Zeichnungen oder Figuren unterstützen und beschreiben die vorliegenden Lehren, doch wird der Umfang der vorliegenden Lehren einzig und allein durch die Ansprüche definiert. Während ein paar der besten Arten und Weisen und weitere Ausführungsformen der vorliegenden Lehren ausführlich beschrieben wurden, gibt es verschiedene alternative Gestaltungen und Ausführungsformen zur Umsetzung der vorliegenden Lehren in den angehängten Ansprüchen.
