DE102017107742B4 - Verfahren zum steuern der regenerations- und boost-funktionen eines hybridantriebs - Google Patents

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Chandra S. Namuduri
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Abstract

Verfahren zum Steuern eines Antriebsstrangs (12) eines Fahrzeugs (10), wobei der Antriebsstrang (12) einen Verbrennungsmotor (12), eine elektrische Vorrichtung (38), die selektiv mit dem Verbrennungsmotor (12) gekoppelt ist, und mindestens eine Energiespeichervorrichtung (40, 42), die selektiv mit der elektrischen Vorrichtung (38) gekoppelt ist, umfasst, wobei das Verfahren umfasst:ein Auswählen (214) entweder einer Boost-Betriebsart oder einer regenerativen Betriebsart für die elektrische Vorrichtung (38) mit einer Hybridsystemsteuerung (96);ein Berechnen (212) eines Betriebswirkungsgrads der elektrischen Vorrichtung (38) mit der Hybridsystemsteuerung (96);ein Vergleichen (218) des Betriebswirkungsgrads der elektrischen Vorrichtung (38) mit einem oberen MGI-Effizienzschwellenwert mit der Hybridsystemsteuerung (96), um zu ermitteln, ob der Betriebswirkungsgrad der elektrischen Vorrichtung gleich oder größer als der obere MGI-Effizienzschwellenwert ist oder ob der Betriebswirkungsgrad der elektrischen Vorrichtung kleiner als der obere MGI-Effizienzschwellenwert ist, wenn die Boost-Betriebsart gewählt (216) ist;ein Steuern (224) der elektrischen Vorrichtung (38) mit der Hybridsystemsteuerung (96), um die elektrische Vorrichtung (38) in der Boost-Betriebsart zu betreiben, wenn der Betriebswirkungsgrad der elektrischen Vorrichtung (38) gleich oder größer als der obere MGI-Effizienzschwellenwert ist (222), wobei die elektrische Vorrichtung (38) elektrische Energie aus der mindestens einen Energiespeichervorrichtung (40, 42) bezieht, um Drehmoment für den Verbrennungsmotor (12) zu erzeugen;ein Vergleichen (228) des Betriebswirkungsgrads der elektrischen Vorrichtung (38) mit einem unteren MGI-Effizienzschwellenwert mit der Hybridsystemsteuerung (96), um zu ermitteln, ob der Betriebswirkungsgrad der elektrischen Vorrichtung (38) gleich oder größer als der untere MGI-Effizienzschwellenwert ist (232), oder ob der Betriebswirkungsgrad der elektrischen Vorrichtung (38) geringer ist als der untere MGI-Effizienzschwellenwert ist (230), wenn die regenerative Betriebsart ausgewählt ist (226); undein Steuern (234) der elektrischen Vorrichtung (38) mit der Hybridsystemsteuerung (96), um die elektrische Vorrichtung (38) in der regenerativen Betriebsart zu betreiben, wenn der Betriebswirkungsgrad der elektrischen Vorrichtung (38) gleich oder größer als der untere MGI-Effizienzschwellenwert ist, wobei die elektrische Vorrichtung (38) ein Drehmoment vom Verbrennungsmotor (12) erhält, um Elektrizität zum Aufladen der mindestens einen Energiespeichervorrichtung (40, 42) zu erzeugen, wenn sie in der regenerativen Betriebsart betrieben wirddadurch gekennzeichnet, dassdas Berechnen (212) des Betriebswirkungsgrads der elektrischen Vorrichtung (38) eine Bezugnahme auf eine in einem Speicher (100) der Hybridsystemsteuerung (96) gespeicherte Nachschlagetabelle umfasst, die das von der elektrischen Vorrichtung (38) abgegebene Drehmoment mit einer Drehzahl der elektrischen Vorrichtung (38) innerhalb eines bestimmten Spannungsbereichs der Energiespeichervorrichtung (40, 42) in Beziehung setzt, um einen Wert zu definieren.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die Offenbarung bezieht sich allgemein auf ein Verfahren zum Steuern eines Hybridantriebsstrangs und insbesondere auf ein Verfahren zum Betreiben eines Elektromotor-Generator-Wechselrichters entweder in einer Boost-Betriebsart, um eine Zugkraft zu liefern, oder in einer regenerativen Betriebsart zum Wiederaufladen einer Energiespeichervorrichtung.
  • HINTERGRUND
  • Die meisten nicht-Hybrid Fahrzeuge beinhalten einen Verbrennungsmotor, der mit einem Getriebe gekoppelt ist und einen Achsantrieb zum Drehen der Räder aufweist, um das Fahrzeug zu bewegen. Um den Motor eines Nicht-Hybridfahrzeugs zu starten, wird ein Startermotor mit Energie versorgt, was bewirkt, dass eine Kurbelwelle des Motors dreht und den Motor startet.
  • Viele Hybrid-Elektrofahrzeuge verwenden sowohl einen Elektromotor-Generator als auch einen Verbrennungsmotor, um den Kraftstoffverbrauch und die Emissionen zu reduzieren. Solche Hybrid-Fahrzeuge sind beispielsweise aus den Druckschriften DE 10 2010 011 018 A1 , JP 2013 - 115 937 A , JP 2009 - 143 263 A und US 2015 / 0 051 768 A1 bekannt. Eine Art von Hybrid-Elektrofahrzeug verwendet einen Riemen-Lichtmaschinen-Anlasser (BAS). Der BAS verwendet einen Motorgenerator, der mit einer Kurbelwelle des Motors gekoppelt ist, üblicherweise durch ein Riemen- und Rollensystem. Der Motorgenerator kann Strom aus einem Energiespeicher ziehen, um ein Drehmoment zu erzeugen, das zum Drehen des Motors verwendet wird, wenn eine Bremse an einer Bremsleuchte freigegeben wird, um den Motor zu starten, oder um das Motorantriebsdrehmoment zu ergänzen, das verwendet wird, um das Fahrzeug anzutreiben. Wenn das Drehmoment vom Elektromotor-Generator verwendet wird, um das Drehmoment vom Motor für den Fahrzeugantrieb zu ergänzen, wird das Hybridfahrzeug oft bezeichnet als in einer „Boost“ Betriebsart betrieben. Der Elektromotor-Generator kann auch durch den Motor gedreht werden, um Elektrizität zu erzeugen, die zum Wiederaufladen der Energiespeichervorrichtung verwendet wird. Wenn der Elektromotor-Generator vom Motor angetrieben wird, um Elektrizität zum Laden des Energiespeichers zu erzeugen, wird das Hybridfahrzeug oft als in einer „regenerativen“ Betriebsart betrieben bezeichnet. Eine HybridSystemsteuerung steuert den Betrieb des Elektromotor-Generators, um den Elektromotor-Generator entweder im Boost-Betriebsmodus oder im regenerativen Betriebsmodus zu betreiben.
  • Die Druckschrift DE 10 2015 107 508 A1 offenbart ein Verfahren zum Steuern eines Antriebsstrangs eines Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Es ist eine Aufgabe der Erfindung, den Wirkungsgrad von Hybrid-Antriebssträngen zu verbessern.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
  • Insbesondere ermöglicht die Hybridsystemsteuerung, dass der Motor-Generator-Wechselrichter im Boost-Betriebsmodus oder im regenerativen Betriebsmodus arbeitet, wenn der Betriebswirkungsgrad des Motor-Generator-Wechselrichters größer als ein Schwellenwert ist. Der Schwellenwert für den Betrieb des Motor-Generator-Wechselrichters im Boost-Betriebsmodus ist der obere MGI-Wirkungsgrad. Der Schwellenwert für den Betrieb des Motor-Generator-Wechselrichters im regenerativen Betriebsmodus ist der untere MGI-Wirkungsgrad. Der Wirkungsgrad des Hybrid-Antriebsstrangs wird dadurch verbessert, dass der Motor-Generator-Wechselrichter nur im Boost-Betriebsmodus oder im regenerativen Betriebsmodus betrieben werden kann, wenn der Betriebswirkungsgrad des Motor-Generator-Wechselrichters gleich oder größer als der obere MGI-Wirkungsgrad oder der untere MGI-Effizienzschwellenwert ist.
  • Die vorstehenden Merkmale und Vorteile sowie weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Lehren, lassen sich leicht aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der besten Durchführungsarten der Lehren ableiten, wenn diese in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen betrachtet werden.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
    • 1 ist eine schematische Draufsicht auf einen Antriebsstrang für ein Fahrzeug.
    • 2 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Steuern des Antriebsstrangs des Fahrzeugs darstellt.
    • 3 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Steuern eines Motorgenerators in entweder einem Boost-Betriebsmodus oder einem regenerativen Betriebsmodus darstellt.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Fachleute auf dem Gebiet werden erkennen, dass Begriffe, wie „über“, „unter“, „nach oben“, „nach unten“, „oben“, „unten“ usw. beschreibend für die Figuren verwendet werden und keine Einschränkungen des Umfangs der durch die beigefügten Patentansprüche definierten Offenbarung darstellen. Weiterhin können die Lehren hierin in Bezug auf die funktionalen bzw. logischen Blockkomponenten bzw. verschiedene Verarbeitungsschritte beschrieben sein. Es ist zu beachten, dass derartige Blockkomponenten aus einer beliebigen Anzahl von Hardware, Software- und/oder Firmware-Komponenten aufgebaut sein können, die konfiguriert sind, um die spezifizierten Funktionen auszuführen.
  • Bezüglich der Figuren, in denen gleiche Zahlen über verschiedene Ansichten hinweg immer gleiche oder entsprechende Teile bezeichnen, wird allgemein in den Figuren ein Fahrzeug bei 10 dargestellt. Ein exemplarischer Antriebsstrang 12 für das Fahrzeug 10 ist allgemein in den Figuren gezeigt. Es sollte erkannt werden, dass der in 1 gezeigte Antriebsstrang 12 lediglich exemplarisch ist und dass die Konfiguration und/oder Komponenten des Antriebsstrangs 12 von denen der hierin beschriebenen exemplarischen Ausführungsform abweichen können. Das Fahrzeug 10, das den Antriebsstrang 12 verwenden kann, kann ein Kraftfahrzeug, wie z. B. ein Auto, einen Lastwagen usw. beinhalten. Es ist jedoch zu erkennen, dass das Fahrzeug 10 alternativ ein Nicht-Kraftfahrzeug sein kann, wie beispielsweise ein Nutzfahrzeug, ein Seefahrzeug, ein Flugzeug usw.
  • Im Allgemeinen beinhaltet der Antriebsstrang 12, wie in 1 gezeigt, einen Motor 14, ein Getriebe 16 und einen Achsantrieb 18, die zum Drehen der Räder 20 des Fahrzeugs 10 miteinander koppelbar sind, um das Fahrzeug 10 anzutreiben. Der Motor 14 kann ein Ausgangselement oder eine Kurbelwelle 22 beinhalten, die mit einem Eingangselement 24 des Getriebes 16 verbindbar sind. Das Getriebe 16 kann eine Getriebeanordnung und eine oder mehrere Kupplungen beinhalten, durch die ein Drehmoment vom Ausgangselement 22 des Motors 14 auf das Eingangselement 24 des Getriebes 16, dann auf den Achsantrieb 18 und auf die Räder 20 übertragen, um das Fahrzeug 10 zu bewegen. Die Räder 20 können Vorderräder oder Hinterräder des Fahrzeugs 10 sein. Die vorderen und/oder hinteren Räder 20 können durch den Antriebsstrang 12 angetrieben werden.
  • Der Antriebsstrang 12 beinhaltet den Motor 14, wie vorstehend erörtert. Der Motor 14 kann zum Beispiel einen Verbrennungsmotor beinhalten. Der Motor 14 kann ein Gehäuse 26 und die Kurbelwelle 22 beinhalten, die zumindest teilweise innerhalb des Gehäuses 26 angeordnet sind. Die Kurbelwelle 22 ist um eine Längsachse 28 drehbar. In 1 ist die Kurbelwelle 22 schematisch ohne irgendwelche spezifischen Merkmale zu rein veranschaulichenden Zwecken gezeigt, und es ist zu erkennen, dass die Kurbelwelle 22 verschiedene Konfigurationen aufweisen kann, um mit anderen Komponenten des Motors 14 zusammenzuwirken. Der Motor 14 kann auch einen Zylinderblock, einen oder mehrere Pleuelstangen, Kolben, Ventile usw. beinhalten, die nicht näher erläutert werden. Es ist zu erkennen, dass der dass der Motor 14 für den Betrieb mit Benzin, Dieselkraftstoff usw. ausgelegt sein kann.
  • Der Antriebsstrang 12 kann ein Hohlrad 30 beinhalten. In bestimmten Ausführungsformen ist das Hohlrad 30 außerhalb des Gehäuses 26 angeordnet. Das Hohlrad 30 ist an einem ersten distalen Ende 32 der Kurbelwelle 22 befestigt, sodass das Hohlrad 30 und die Kurbelwelle 22 gemeinsam um die Längsachse 28 drehbar sind. Einfach gesagt können sich das Hohlrad 30 und die Kurbelwelle 22 als Einheit um die Längsachse 28 drehen.
  • Zusätzlich kann der Antriebsstrang 12 ein drehbares Element 34 beinhalten, wie beispielsweise eine Kurbelwellen-Riemenscheibe 34, die um die Längsachse 28 drehbar ist. In bestimmten Ausführungsformen ist die Kurbelwellen-Riemenscheibe 34 außerhalb des Gehäuses 26 des Motors 14 angeordnet. Die Kurbelwellen-Riemenscheibe 34 ist mit einem zweiten distalen Ende 36 der Kurbelwelle 22 verbindbar, sodass die Kurbelwellen-Riemenscheibe 34 und die Kurbelwelle 22 gemeinsam um die Längsachse 28 drehbar sind. Insbesondere kann die Kurbelwellen-Riemenscheibe 34 direkt mit der Kurbelwelle 22 oder indirekt mit der Kurbelwelle 22 durch den Betrieb eines anderen Mechanismus koppelbar sein, wie zum Beispiel Kuppeln, verbunden ist, wie weiter unten erläutert wird. Im Allgemeinen sind die ersten und zweiten distalen Enden 32, 36 der Kurbelwelle 22 entlang der Längsachse 28 voneinander beabstandet. Es ist zu erkennen, dass ein oder mehrere Lager die Kurbelwelle 22 drehbar unterstützen können. Es ist auch zu erkennen, dass das drehbare Element 34 ein Kettenrad usw. sein kann, anstelle einer Riemenscheibe.
  • Weiterhin beinhaltet der Antriebsstrang 12 einen Motorgenerator 38, der mit dem Motor 14 verbindbar ist. So kann beispielsweise der Motorgenerator 38 mit der Außenseite des Gehäuses 26 des Motors 14 gekoppelt sein und/oder von einem beliebigen geeigneten Bauteil benachbart zum Motor 14 getragen werden. Der Motorgenerator 38 kann durch beliebige geeignete Verfahren wie Befestigungselemente, Klammern, Spangen usw. getragen werden. Der Motorgenerator 38 kann als Motor oder als Generator betrieben werden. Der Antriebsstrang 12 kann als Hybridantriebsstrang bezeichnet werden, da der Antriebsstrang 12 den Motorgenerator 38 verwendet, um den Kraftstoffverbrauch und die Emissionen des Fahrzeugs 10 zu reduzieren. So kann beispielsweise der Motorgenerator 38 in bestimmten Ausführungsformen und/oder Betriebsmodi als Motor zum Starten des Motors 14 oder als Drehmomentunterstützung verwendet werden, der ein Drehmoment an die Kurbelwelle 22 liefert, um das Fahrzeug 10 anzutreiben, wenn sich das Fahrzeug 10 bewegt (unter Verwendung einer endlosen drehbaren Vorrichtung 58, die unten erläutert wird). Wenn das Drehmoment vom Elektromotor-Generator 38 verwendet wird, um das Drehmoment vom Motor 14 für den Fahrzeugantrieb zu ergänzen, wird das Hybridfahrzeug 10 oft bezeichnet als in einer „Boost“ Betriebsart betrieben zu werden. Als weiteres Beispiel kann der Motorgenerator 38 als Generator verwendet werden, um Strom zu erzeugen, d. h. Elektrizität zu erzeugen oder eine erste Energiespeichervorrichtung 40 und/oder eine zweite Energiespeichervorrichtung 42 aufzuladen, wie weiter unten erörtert wird. Wenn der Motorgenerator 38 Strom/Elektrizität erzeugt, kann der Strom verschiedene Hilfseinrichtungen des Fahrzeugs 10 antreiben, was auch weiter unten erörtert wird. Wenn der Motorgenerator 38 vom Motor 14 angetrieben wird, um Elektrizität zum Laden der ersten Energiespeichervorrichtung 40 und/oder der zweiten Energiespeichervorrichtung 42 zu erzeugen, wird das Hybridfahrzeug oft als in einer „regenerativen“ Betriebsart betrieben bezeichnet. Während die exemplarische Ausführungsform des Fahrzeugs 10 gezeigt ist, die sowohl die erste Energiespeichervorrichtung 40 als auch die zweite Energiespeichervorrichtung 42 beinhaltet, sollte verstanden werden, dass andere Ausführungsformen nur die erste Energiespeichervorrichtung 40 beinhalten können.
  • Ein geeigneter Motorgenerator 38 ist ein bürstenloser Elektromotor-Generator. Zusätzlich kann der Motorgenerator 38 ein Wechselstrom (AC) Motorgenerator oder ein beliebiger anderer geeigneter Motor-Generator sein. So kann beispielsweise das Drehmoment, das vom Motorgenerator 38 ausgegeben wird, von etwa 15,0 Newtonmeter (Nm) bis etwa 50,0 Nm sein. Der Motorgenerator 38 kann so konfiguriert sein, um eine reduzierte maximale Drehmomentanforderung zu erzielen (im Vergleich zu einer BAS, wie im Hintergrundabschnitt erläutert), wodurch die Massegröße des Motorgenerators 38 verringert werden kann und auch einen verringerten Leistungsbedarf des Motorgenerators 38 ermöglicht. Es versteht sich, dass das Drehmoment, das vom Motorgenerator 38 ausgegeben wird, andere Werte als vorstehend identifiziert werden kann.
  • Der Motorgenerator 38 kann eine Motor-/Generatorwelle 44 beinhalten, die um eine erste Achse 46 drehbar ist. Bei bestimmten Operationen kann, wenn sich die Motor-/Generatorwelle 44 dreht, ein Drehmoment auf die Kurbelwelle 22 übertragen werden, wie weiter unten erörtert wird. Weiterhin bewegt sich die Motor-/Generatorwelle 44 nicht entlang der ersten Achse 46. Zusätzlich ist die erste Achse 46 von der Längsachse 28 beabstandet. In bestimmten Ausführungsformen sind die erste Achse 46 und die Längsachse 28 voneinander beabstandet und im Wesentlichen parallel zueinander. Daher sind die Motor-/Generatorwelle 44 und die Kurbelwelle 22 gegeneinander versetzt. Es versteht sich von selbst, dass die Motor-/Generatorwelle 44 in mehr als ein Teil gesplittet werden kann, z. B. mehr als ein Teil, um den Betrieb einer oder mehrerer Kupplungen usw. aufzunehmen.
  • Der Motorgenerator 38 kann ein drehbares Element 48, wie beispielsweise eine Motor-/Generator-Riemenscheibe 48, beinhalten, die mit der Motor-/Generatorwelle 44 benachbart zu einem ersten Ende 50 des Motorgenerators 38 verbindbar ist. Insbesondere kann die Motor-/Generator-Riemenscheibe 48 außerhalb des ersten Endes 50 des Motorgenerators 38 angeordnet sein. Die Motor-/Generator-Riemenscheibe 48 kann auch um die erste Achse 46 drehbar sein. Bei bestimmten Operationen können sich die Motor-/Generatorwelle 44 und die Motor-/Generator-Riemenscheibe 48 gemeinsam um die erste Achse 46 drehen. Bei anderen Vorgängen sind die Motor-/Generatorwelle 44 und die Motor-/Generator-Riemenscheibe 48 nicht einzeln drehbar, d. h. getrennt drehbar oder einmal drehbar, während die andere stationär bleibt (dreht sich nicht). Koppelbar kann beinhalten, wenn die Motor-/Generator-Riemenscheibe 48 direkt mit der Motor-/Generatorwelle 44 gekoppelt ist oder indirekt mit der Motor-/Generatorwelle 44 durch den Betrieb eines anderen Mechanismus, wie beispielsweise einer Kupplung, verbunden ist, wie weiter unten diskutiert wird.
  • In bestimmten Ausführungsformen kann sich die Motor-/Generatorwelle 44 aus einem zweiten Ende 52 des Motorgenerators 38 heraus erstrecken. Im Allgemeinen sind die ersten und zweiten Enden 50, 52 des Motorgenerators 38 entlang der ersten Achse 46 voneinander beabstandet. Insbesondere kann der Motorgenerator 38 ein Gehäuse mit dem ersten und dem zweiten Ende 50, 52 beinhalten. Daher ist die Motor-/Generatorwelle 44 zumindest teilweise innerhalb des Gehäuses des Motorgenerators 38 angeordnet. Es versteht sich, dass ein oder mehrere Lager die Motor-/Generatorwelle 44 drehbar lagern können. Es ist auch zu erkennen, dass das drehbare Element 48 ein Kettenrad usw. sein kann, anstelle einer Riemenscheibe.
  • Der Motorgenerator 38 des Antriebsstrangs 12 kann einen Stator und einen Rotor beinhalten, der vom Stator beabstandet ist. Der Rotor ist an der Motor-/Generatorwelle 44 so angebracht, dass der Rotor und die Motor-/Generatorwelle 44 einstimmig um die erste Achse 46 relativ zum Stator drehbar sind. Einfach gesagt sind der Rotor und die Motor-/Generatorwelle 44 als eine Einheit um die erste Achse 46 drehbar, während der Stator stationär bleibt. Der Stator steht in elektrischer Verbindung mit dem ersten und/oder dem zweiten Energiespeichervorrichtung 40, 42. Wenn beispielsweise der Motorgenerator 38 als Motor fungiert, kann der Strom, der in den ersten und/oder zweiten Energiespeichervorrichtung 40, 42 gespeichert ist, dem Stator/Rotor zugeführt werden, um eine Drehung des Rotors zu bewirken und schließlich den Motor 14 zu starten und/oder ein zusätzliches Drehmoment an den Motor 14 zu liefern. Als weiteres Beispiel wird, wenn der Motorgenerator 38 als Generator arbeitet, ein Drehmoment von dem um die erste Achse 46 rotierenden Rotor in einen elektrischen Strom umgewandelt, der in den ersten und/oder den zweiten Energiespeichervorrichtungen 40, 42 für eine spätere Verwendung gespeichert werden kann.
  • Der Motorgenerator 38 kann in verschiedenen Betriebsarten betrieben werden, um verschiedene Funktionen auszuführen. So kann beispielsweise der Motorgenerator 38 in der regenerativen Betriebsart arbeiten, um Strom zu erzeugen, indem der Rotor des Motorgenerators 38 relativ zum Stator des Motorgenerators 38 gedreht wird. Einfach gesagt, kann der Motorgenerator 38 als Generator in der regenerativen Betriebsart arbeiten. Die regenerative Betriebsart kann auftreten, wenn das Fahrzeug 10 mit einer bestimmten Geschwindigkeit fährt und das Fahrzeug 10 nicht bremst/verlangsamt. Als weiteres Beispiel kann der Motorgenerator 38 in einem Boost-Betriebsmodus arbeiten, d. h. eine Drehmomentunterstützungsbetriebsart, um ein Drehmoment an die Räder 20 des Fahrzeugs 10 (unter Verwendung der endlosen drehbaren Vorrichtung 58, die nachfolgend erläutert wird) bereitzustellen. Einfach gesagt, kann der Motorgenerator 38 als Motor in der Boost-Betriebsart arbeiten. Als weiteres Beispiel kann der Motorgenerator 38 in einem regenerativen Bremsmodus arbeiten, um während des Bremsens, d. h. verlangsamen des Fahrzeugs 10, einen Strom zu erzeugen, indem der Rotor des Motorgenerators 38 relativ zum Stator des Motorgenerators 38 gedreht wird. Einfach gesagt, kann der Motorgenerator 38 als Generator betrieben werden, wenn er sich im regenerativen Bremsmodus befindet.
  • Der Motorgenerator 38 kann auch eine elektrische Vorrichtung beinhalten, die einen integrierten Wechselrichter 54 beinhalten kann. Dementsprechend kann der Motorgenerator 38 als Motorgenerator 38 bezeichnet werden. Der Stator kann in elektrischer Verbindung mit dem integrierten Wechselrichter 54 sein und der integrierte Wechselrichter 54 kann selektiv in elektrischer Verbindung mit den ersten und/oder zweiten Energiespeichervorrichtung 40, 42. Der integrierte Wechselrichter 54 kann den von den ersten und / oder zweiten Energiespeichervorrichtungen 40, 42 gelieferten Gleichstrom (DC) auf Wechselstrom (AC) umwandeln, um den Motorgenerator 38 mit Strom zu versorgen und als Motor zu betreiben. Weiterhin kann der integrierte Wechselrichter 54 AC in DC umwandeln, um in den ersten und/oder zweiten Energiespeichervorrichtungen 40, 42 gespeichert zu werden, wenn der Motorgenerator 38 als Generator fungiert. Zusätzlich kann der integrierte Wechselrichter 54 Wechselstrom zu Gleichstrom umwandeln, um Strom an ein elektrisches Hilfssystem 56 zu liefern. Außerdem kann der integrierte Wechselrichter 54 Wechselstrom zu Gleichstrom umwandeln, um den ersten und/oder zweiten Energiespeichervorrichtungen 40, 42 selektiv Strom zuzuführen. Im Allgemeinen kann der integrierte Wechselrichter 54 n elektrischer Verbindung mit dem Stator sein, um den Motorgenerator 38 als den Motor oder als den Generator zu betreiben. Der Motorgenerator 38 kann auch andere elektrische Vorrichtungen beinhalten, wie beispielsweise einen oder mehrere Sensoren (zum Beispiel einen Motorpositionssensor, der die Position der Motor-/Generatorwelle 44 erfasst), Steuerungen, Ventilatoren zum Kühlen elektrischer Komponenten usw. Weiterhin kann der integrierte Wechselrichter eine oder mehrere Bürsten, einen oder mehrere Bürstenhalter, eine Feldsteuerungs-Elektronikvorrichtung bei Verwendung einer Wickelfeldmaschine usw. beinhalten.
  • Der Antriebsstrang 12 kann ferner die endlose drehbare Vorrichtung 58 beinhalten, d. h. eine Vorrichtung ohne Enden, die um die Kurbelwellen-Riemenscheibe 34 und die Motor-Generator-Riemenscheibe 48 angeordnet ist. Insbesondere ist die endlose drehbare Vorrichtung 58 um die Kurbelwellen-Riemenscheibe 34 und die Motor-/Generator-Riemenscheibe 48 angeordnet, um eine Drehbewegung zwischen der Kurbelwellen-Riemenscheibe 34 und der Motor-/Generator-Riemenscheibe 48 zu übertragen. Mit anderen Worten ist die endlose drehbare Vorrichtung 58 um die Kurbelwellen-Riemenscheibe 34 und die Motor-/Generator-Riemenscheibe 48 angeordnet, um selektiv ein Drehmoment zwischen der Kurbelwelle 22 und der Motor-/Generatorwelle 44 zu übertragen. So kann beispielsweise bei bestimmten Operationen die Drehung der Motor-/Generator-Riemenscheibe 48 durch die endlose drehbare Vorrichtung 58 entsprechend die Motor-/Generatorwelle 44 usw. drehen.
  • In bestimmten Ausführungsformen ist die endlose drehbare Vorrichtung 58 ein Riemen. Der Riemen kann ein gerippter Riemen, ein flacher Riemen oder jede andere geeignete Konfiguration sein. Der Motorgenerator 38 kann mit dem Motor 14 durch die endlose drehbare Vorrichtung 58 gekoppelt sein. Insbesondere kann der Motorgenerator 38 mit der Kurbelwelle 22 des Motors 14 durch die endlose drehbare Vorrichtung 58 und die Riemenscheiben 34, 48 gekoppelt sein. In bestimmten Ausführungsformen kann die endlose drehbare Vorrichtung 58 eine Kette anstelle des Riemens sein, und Kettenräder können mit der Kette anstelle der Riemenscheiben 34, 48 verwendet werden.
  • Antriebsstrang 12 beinhaltet auch einen Startermechanismus 60, der mit dem Motor 14 verbindbar ist. Der Startermechanismus 60 kann verschiedene Konfigurationen aufweisen. Der Startermechanismus 60 ist durch den Eingriff mit dem Hohlrad 30 mit dem Motor 14 verbindbar. Weiterhin kann der Motorgenerator 38 auch über den Startermechanismus 60 mit dem Motor 14 verbindbar sein. Dementsprechend kann der Motorgenerator 38 verwendet werden, um den Startermechanismus 60 zum Starten des Motors 14 zu betätigen. Alternativ kann der Startermechanismus 60 unabhängig vom Motorgenerator 38 getrennt davon betrieben werden. Die spezifische Konfiguration und/oder der Betrieb des Startermechanismus sind nicht Teil der ausführlichen Beschreibung und werden daher hierin nicht im Detail beschrieben. Es sollte jedoch beachtet werden, dass der Startermechanismus auf verschiedene Weise konfiguriert werden kann.
  • Weiterhin kann der Antriebsstrang 12 das elektrische Hilfssystem 56 beinhalten, das in elektrischer Verbindung mit dem Motorgenerator 38 gezeigt ist. Das elektrische Hilfssystem 56 kann eine oder mehrere Zusatzvorrichtungen des Fahrzeugs 10 beinhalten. So kann beispielsweise das elektrische Hilfssystem 56 Scheinwerfer, HVAC-Vorrichtungen, Hilfsmotoren, Unterhaltungssystemkomponenten usw. beinhalten. In bestimmten Ausführungsformen steht der integrierte Wechselrichter 54 in elektrischer Verbindung mit dem Hilfssystem 56, um Wechselstrom, der durch den Motorgenerator 38 erzeugt wird, in Gleichstrom umzuwandeln. Daher kann der Gleichstrom durch das elektrische Hilfssystem 56 verwendet werden, um verschiedene Zubehörteile anzutreiben.
  • Der Antriebsstrang 12 beinhaltet die erste Energiespeichervorrichtung 40, die in einer parallelen elektrischen Verbindung mit dem Motorgenerator 38 und dem Hilfssystem 56 angeordnet ist. Mit anderen Worten ist die erste Energiespeichervorrichtung 40 in einer Parallelschaltungsanordnung mit dem Motorgenerator 38 und dem Hilfssystem 56 angeordnet. Die erste Energiespeichervorrichtung 40 kann jede geeignete Batterie oder eine andere Vorrichtung sein, die Strom für eine spätere Verwendung speichern kann.
  • Der Antriebsstrang 12 kann auch eine erste Schaltvorrichtung 62 beinhalten, die selektiv zwischen einem ersten offenen Zustand überführbar ist, um die erste Energiespeichervorrichtung 40 elektrisch vom Motorgenerator 38 und dem Hilfssystem 56 zu trennen, und einen ersten geschlossenen Zustand, um die erste Energiespeichervorrichtung 40 elektrisch mit dem Motorgenerator 38 und dem Hilfssystem 56 zu verbinden. Daher ist die elektrische Kommunikation zwischen dem Motorgenerator 38 und dem Hilfssystem 56 unabhängig von der ersten Schaltvorrichtung 62, die sich in den ersten offenen und geschlossenen Zuständen befindet. Daher stört die Lage der ersten Schaltvorrichtung 62 nicht die elektrische Verbindung zwischen dem Motorgenerator 38 und dem Hilfssystem 56. Mit anderen Worten, der Motorgenerator 38 und das Hilfssystem 56 können in elektrischer Verbindung miteinander stehen, unabhängig davon, in welchem Zustand sich die erste Schaltvorrichtung 62 befindet. Die erste Energiespeichervorrichtung 40 ist zwischen einem elektrischen Bus 63 und einer elektrischen Masse 65 angeordnet und die erste Schaltvorrichtung 62 ist zwischen der ersten Energiespeichervorrichtung 40 und dem elektrischen Bus 63 so angeordnet, dass die erste Energiespeichervorrichtung 40 in direkter elektrischer Verbindung mit dem elektrischen Bus 63 steht, wenn sich die erste Schaltvorrichtung 62 im ersten geschlossenen Zustand befindet. Der elektrische Bus 63 kann ein Hochspannungs-DC-Bus und/oder ein Niederspannungs-DC-Bus sein.
  • Der Begriff „mindestens einer von“, wie er hierin verwendet wird, sollte so ausgelegt werden, dass er die nicht-exklusive logische „oder“ mit einschließt, d. h. mindestens einen der Motorgenerator 38 oder das Hilfssystem 56 beinhaltet. Daher ist in bestimmten Ausführungsformen die erste Energiespeichervorrichtung 40 in elektrischer Verbindung mit dem Motorgenerator 38 oder dem Hilfssystem 56. In anderen Ausführungsformen steht die erste Energiespeichervorrichtung 40 in elektrischer Verbindung mit sowohl dem Motorgenerator 38 als auch dem Hilfssystem 56.
  • Im Allgemeinen wird die erste Schaltvorrichtung 62 verwendet, um selektiv den Stromfluss zu der ersten Energiespeichervorrichtung 40 zu blockieren. Wenn sich die erste Schaltvorrichtung 62 im ersten geschlossenen Zustand befindet, ist die elektrische Schaltung zu der ersten Energiespeichervorrichtung 40 abgeschlossen oder geschlossen und Strom kann zu oder von der ersten Energiespeichervorrichtung 40 fließen. Wenn sich die erste Schaltvorrichtung 62 im ersten offenen Zustand befindet, ist die elektrische Schaltung getrennt oder offen und Strom kann nicht zu oder von der ersten Energiespeichervorrichtung 40 fließen. Der erste offene Zustand ist in 1 in durchgezogenen Linien dargestellt.
  • Die erste Schaltvorrichtung 62 kann einen unidirektionalen Sperrschalter oder einen bidirektionalen Sperrschalter beinhalten. In einer Konfiguration ist die erste Schaltvorrichtung 62 ein Festkörperschalter. Die erste Schaltvorrichtung 62 kann ein Binärschalter, ein Kontaktschalter, ein Relaisschalter usw. sein. Die erste Schaltvorrichtung 62 ist in 1 nur schematisch zu Veranschaulichungszwecken dargestellt und sollte nicht als eine beliebige bestimmte Art von Schalter ausgelegt werden.
  • Die exemplarische Ausführungsform des Antriebsstrangs 12 beinhaltet die zweite Energiespeichervorrichtung 42, die in einer parallelen elektrischen Verbindung zur ersten Energiespeichervorrichtung 40, dem Motorgenerator 38 und dem Hilfssystem 56 angeordnet ist. Es sollte jedoch erkannt werden, dass bei anderen Ausführungsformen der Antriebsstrang 12 nicht die zweite Energiespeichervorrichtung 42 und andere Komponenten beinhalten kann, die spezifisch mit der zweiten Energiespeichervorrichtung 42 zusammenhängen.
  • Im Allgemeinen ist die erste Energiespeichervorrichtung 40 eine Hochspannungs-Energiespeichervorrichtung und die zweite Energiespeichervorrichtung 42 ist eine Niederspannungs-Energiespeichervorrichtung, die in elektrischer Verbindung mit dem Hilfssystem 56 steht. Die erste Energiespeichervorrichtung 40 wird verwendet, um selektiv Strom/Spannung an den Motorgenerator 38 zu liefern, und die zweite Energiespeichervorrichtung 42 wird verwendet, um selektiv Strom/Spannung an das elektrische Hilfssystem 56 zu liefern. Die erste Energiespeichervorrichtung 40 und die zweite Energiespeichervorrichtung 42 können jede geeignete Batterie oder ein andere Vorrichtung sein, die Strom oder Energie für eine spätere Verwendung speichern kann. Ein nicht einschränkendes Beispiel ist, dass die Hochspannungs-Energiespeichervorrichtung eine 48 Volt Gleichspannungs-Batterie sein kann und die Niederspannungs-Energiespeichervorrichtung eine 12 Volt Gleichspannungs- Batterie sein kann. Ein weiteres nicht einschränkendes Beispiel ist, dass Hochspannungs-Energiespeichervorrichtung eine 24 - 48 Volt DC-Mehrzellen-Lithium-Ionen-Batterie oder ein Ultra-Kondensator sein kann, während die Niederspannungs-Energiespeichervorrichtung eine 12 Volt DC führende Bleisäure oder Lithium-Ionen-Batterie sein kann. Als weiteres Beispiel können die ersten und zweiten Energiespeichervorrichtungen 40, 42 im Wesentlichen die gleichen Spannungspegel aufweisen.
  • Weiterhin kann der Antriebsstrang 12 eine zweite Schaltvorrichtung 68 beinhalten, die selektiv zwischen einem zweiten offenen Zustand übertragbar ist, um die zweite Energiespeichervorrichtung 42 elektrisch vom Motorgenerator 38 und dem Hilfssystem 56 und einem zweiten geschlossenen Zustand zu trennen, und einen zweiten geschlossenen Zustand, um die zweite Energiespeichervorrichtung 42 elektrisch mit dem Motorgenerator 38 und dem Hilfssystem 56 zu verbinden. Die elektrische Kommunikation zwischen dem Motorgenerator 38 und dem Hilfssystem 56 ist unabhängig von der zweiten Schaltvorrichtung 68, die sich im zweiten offenen und geschlossenen Zustand befindet. Daher stört die Lage der zweiten Schaltvorrichtung 68 nicht die elektrische Verbindung zwischen dem Motorgenerator 38 und dem Hilfssystem 56. Mit anderen Worten, der Motorgenerator 38 und das Hilfssystem 56 können in elektrischer Verbindung miteinander stehen, unabhängig davon, in welchem Zustand sich die zweite Schaltvorrichtung 68 befindet. Die zweite Energiespeichervorrichtung 42 ist zwischen dem elektrischen Bus 63 und der elektrischen Masse 65 angeordnet und die zweite Schaltvorrichtung 68 ist zwischen der zweiten Energiespeichervorrichtung 42 und dem elektrischen Bus 63 angeordnet, sodass die zweite Energiespeichervorrichtung 42 in direkter elektrischer Verbindung mit dem elektrischen Bus 63 steht, wenn sich die zweite Schaltvorrichtung 68 im zweiten geschlossenen Zustand befindet. Daher kann aufgrund der Lage der ersten und zweiten Schaltvorrichtungen 62, 68 der Strom selektiv zu den ersten und zweiten Energiespeichervorrichtungen 40, 42 unabhängig voneinander fließen.
  • Wie vorstehend erläutert, sollte der Begriff „mindestens einer von“ so ausgelegt werden, dass er die nicht-exklusive logische „oder“ mit einschließt, d. h. mindestens einen der Motorgenerator 38 oder das Hilfssystem 56 beinhaltet. Daher ist in bestimmten Ausführungsformen die zweite Energiespeichervorrichtung 42 in elektrischer Verbindung mit dem Motorgenerator 38 oder dem Hilfssystem 56. In anderen Ausführungsformen steht die zweite Energiespeichervorrichtung 42 in elektrischer Verbindung mit sowohl dem Motorgenerator 38 als auch dem Hilfssystem 56.
  • Im Allgemeinen wird die zweite Schaltvorrichtung 68 verwendet, um selektiv den Stromfluss zu der zweiten Energiespeichervorrichtung 42 zu blockieren. Wenn sich die zweite Schaltvorrichtung 68 im zweiten geschlossenen Zustand befindet, ist die elektrische Schaltung zu der zweiten Energiespeichervorrichtung 42 abgeschlossen oder geschlossen und Strom kann zu oder von der zweiten Energiespeichervorrichtung 42 fließen. Wenn sich die zweite Schaltvorrichtung 68 im zweiten offenen Zustand befindet, ist die elektrische Schaltung getrennt oder offen und Strom kann nicht zu oder von der zweiten Energiespeichervorrichtung 42 fließen. Der zweite offene Zustand ist in 1 in durchgezogenen Linien dargestellt.
  • Die zweite Schaltvorrichtung 68 kann ein unidirektionaler Sperrschalter oder ein bidirektionaler Sperrschalter sein. In einer Konfiguration ist die zweite Schaltvorrichtung 68 ein Halbleiterschalter. Die zweite Schaltvorrichtung 68 kann ein Binärschalter, ein Kontaktschalter, ein Relaisschalter usw. sein. Die zweite Schaltvorrichtung 68 ist in diesen Figuren nur zu Veranschaulichungszwecken dargestellt und sollte nicht als eine beliebige bestimmte Art von Schalter ausgelegt werden.
  • Optional kann der Antriebsstrang 12 eine elektrische Komponente 64 beinhalten, die stromabwärts des Motorgenerators 38 und der ersten Energiespeichervorrichtung 40 entlang des elektrischen Busses 63 angeordnet ist. Weiterhin ist die elektrische Komponente 64 stromaufwärts des Hilfssystems 56 entlang des elektrischen Busses 63 angeordnet. Stromabwärts, wie hierin verwendet, ist die Richtung, die vom Motorgenerator 38 zum Hilfssystem 56 entlang des elektrischen Busses 63 fließt, und der Pfeil 66 in jeder der Figuren zeigt in die stromabwärtige Richtung. Im Allgemeinen wird bei Verwendung der elektrischen Komponente 64 die elektrische Komponente 64 in einer seriellen elektrischen Verbindung angeordnet, d. h. eine Reihenschaltungsanordnung mit dem Motorgenerator 38 und dem Hilfssystem 56. In bestimmten Ausführungsformen kann die elektrische Komponente 64 einen DC-DC-Wandler beinhalten. In anderen Ausführungsformen kann die elektrische Komponente eine Schaltvorrichtung beinhalten.
  • Der Motorgenerator 38 kann ferner eine Motor-/Generator-Kupplung 70 zum selektiven Verbinden und Trennen der Drehung zwischen der Motor-/Generator-Riemenscheibe 48 und der Motor-/Generatorwelle 44 beinhalten. Die Motor-/Generator-Riemenscheibe 48 ist durch den selektiven Betrieb der Motor-/Generator-Kupplung 70 mit der Motor-/Generatorwelle 44 verbindbar. Daher wird die Motor-/Generator-Riemenscheibe 48 selektiv mit der Motor-/Generatorwelle 44 durch den Betrieb der Motor-/Generator-Kupplung 70 gekoppelt. Die Motor-/Generator-Kupplung 70 kann neben der Motor-/Generator-Riemenscheibe 48 oder benachbart zum ersten Ende 50 des Motorgenerators 38 angeordnet sein. Die Betätigung der Motor-/Generator-Kupplung 70 ermöglicht verschiedene Operationen des Motorgenerators 38, ohne die Drehung zwischen der Kurbelwellen-Riemenscheibe 34 und der Motor-/Generator-Riemenscheibe 48 durch die endlose drehbare Vorrichtung 58 zu übertragen. Die Motor-/Generator-Kupplung 70 kann ein Elektromagnet 72 beinhalten, um die Motor-/Generator-Kupplung 70 selektiv zu betätigen. Es versteht sich, dass die Motor-/Generator-Kupplung 70 jede geeignete Kupplungsart sein kann.
  • Die Antriebsstrang 12 beinhaltet kann ferner eine Hybridsystemsteuerung 96, die Teil eines elektronischen Steuermoduls sein kann, das mit verschiedenen Komponenten des Fahrzeugs 10 in Verbindung steht. Im Allgemeinen signalisiert die Hybridsystemsteuerung 96 verschiedene Komponenten des Fahrzeugs 10, um selektiv zu arbeiten, von denen einige nachfolgend erörtert werden. Es versteht sich, dass die Hybridsystemsteuerung 96 mehr als eine Steuerung beinhalten kann.
  • Die Hybridsystemsteuerung 96 beinhaltet einen Prozessor 98 und einen Speicher 100, auf dem Anweisungen zur Verbindung mit dem Motorgenerator 38, dem Startermechanismus 60, den ersten und/oder zweiten Energiespeichervorrichtungen 40, 42, den ersten und zweiten Schaltvorrichtungen 62, 68 und der elektrischen Komponente 64 aufgezeichnet sind. Die Hybridsystemsteuerung 96 ist so konfiguriert, dass sie Anweisungen aus dem Speicher 100 über den Prozessor 98 ausführt. Die Hybridsystemsteuerung 96 kann beispielsweise ein Hostgerät oder ein verteiltes System ausgeführt sein, z. B. ein Computer, wie ein Digitalrechner oder Mikrocomputer, der als Fahrzeugsteuermodul fungiert, und/oder als proportional-integralderivative (PID) Steuervorrichtung mit einem Prozessor, und als Speicher 100 einen greifbaren, nichtflüchtigen computerlesbaren Speicher, wie beispielsweise einen Nur-Lese-Speicher (ROM) oder Flash-Speicher. Die Hybridsystemsteuerung 96 kann auch einen Direktzugriffsspeicher (RAM), einen elektronisch löschbaren programmierbaren schreibgeschützten Speicher (EEPROM), eine Hochgeschwindigkeitsuhr, Analog-zu-digital- (A/D) und/oder Digital-zuanalog-Schaltkreise (D/A), und jegliche benötigten Ein-/Ausgabe-Schaltkreise und zugehörigen Vorrichtungen sowie jegliche benötigte Signalaufbereitungs- und/oder -pufferungsschaltkreise aufweisen. Daher kann die Hybridsystemsteuerung 96 alle Software, Hardware, Speicher 100, Algorithmen, Verbindungen, Sensoren usw. beinhalten, die erforderlich sind, um den Motorgenerator 38, den Startermechanismus 60, die erste und die zweite Schaltvorrichtung 62, 68 und die elektrische Komponente 64 zu überwachen und zu steuern. Weiterhin kann die Hybridsystemsteuerung 96 alle zur Überwachung und Steuerung der ersten und/oder zweiten Energiespeichervorrichtungen 40, 42 benötigte Software, Hardware, Speicher 100, Algorithmen, Verbindungen, Sensoren, usw. beinhalten. Als solches kann ein Steuerungsverfahren als Software oder Firmware ausgeführt werden, die mit der Hybridsystemsteuerung 96 verbunden ist. Es versteht sich, dass die Hybridsystemsteuerung 96 auch jede Vorrichtung beliebige Vorrichtung beinhalten kann, die in der Lage ist, Daten von verschiedenen Sensoren zu analysieren und Daten zu vergleichen, wobei die notwendigen Entscheidungen erforderlich sind, um den Motorgenerator 38, den Startermechanismus 60, die erste und die zweite Schaltvorrichtung 62, 68 und die elektrische Komponente 64 sowie die ersten und/oder zweiten Energiespeichervorrichtung 40, 42 zu steuern und zu überwachen.
  • Die Hybridsystemsteuerung 96 steht mit dem Motorgenerator 38, dem Startermechanismus 60, der ersten Schaltvorrichtung 62, der zweiten Schaltvorrichtung 68, der elektrischen Komponente 64, der ersten Energiespeichervorrichtung 40 und/oder der zweiten Energiespeichervorrichtung 42 in Verbindung, um den Motorgenerator 38, den Startermechanismus 60, die erste Schaltvorrichtung 62, die zweite Schaltvorrichtung 68, die elektrische Komponente 64 und die erste und die zweite Energiespeichervorrichtung 40, 42 selektiv zu betreiben. Die Hybridsystemsteuerung 96 signalisiert selektiv die verschiedenen Schaltvorrichtungen 62, 68, um entweder einen offenen Zustand oder einen geschlossenen Zustand zu bilden. Zusätzlich kann die Hybridsystemsteuerung 96 Stellglieder des Startermechanismus 60 oder der Motor-/Generator-Kupplung 70 signalisieren, um entweder eine betätigte Position oder eine nicht betätigte Position herzustellen, um den gewünschten Betrieb zu erreichen, wie die regenerative Betriebsart, die Boost-Betriebsart, die regenerative Bremsbetriebsart, ein Kaltstart-Startmodus, ein Autostart-Startmodus, usw.
  • Weiterhin kann die Hybridsystemsteuerung 96 mit der ersten Energiespeichervorrichtung 40 in Verbindung stehen. Wenn sich die erste Schaltvorrichtung 62 im ersten geschlossenen Zustand befindet, kann Strom in die erste Energiespeichervorrichtung 40 fließen oder aus der ersten Energiespeichervorrichtung 40 heraus fließen und die Hybridsystemsteuerung 96 kann die Strommenge in der ersten Energiespeichervorrichtung 40 überwachen. Zusätzlich kann die Hybridsystemsteuerung 96 mit dem Betrieb des integrierten Wechselrichters 54 in Verbindung stehen und diesen steuern.
  • Die Hybridsystemsteuerung 96 steht auch mit der zweiten Energiespeichervorrichtung 42 und mit der zweiten Schaltvorrichtung 68 in Verbindung, um selektiv die zweite Schaltvorrichtung 68 zu signalisieren, um einen der zweiten offenen Zustände und den zweiten geschlossenen Zustand zu bilden. Daher signalisiert die Hybridsystemsteuerung 96 abhängig von der gewünschten Operation, dass die zweite Schaltvorrichtung 68 in einem der zweiten offenen Zustände und der zweite geschlossene Zustand ist. Wenn sich die zweite Schaltvorrichtung 68 im zweite geschlossenen Zustand befindet, kann Strom in die zweite Energiespeichervorrichtung 42 fließen oder aus der zweite Energiespeichervorrichtung 42 heraus fließen und die Hybridsystemsteuerung 96 kann die Strommenge in der zweite Energiespeichervorrichtung 42 überwachen.
  • Die Hybridsystemsteuerung 96 empfängt Strom von der ersten Energiespeichervorrichtung 40. Insbesondere verbleibt die Hybridsystemsteuerung 96 in elektrischer Verbindung mit der ersten Energiespeichervorrichtung 40, unabhängig davon, in welchem Zustand sich die erste Schaltvorrichtung 62 befindet. Mit anderen Worten ist die elektrische Verbindung mit der Hybridsystemsteuerung 96 zwischen der ersten Energiespeichervorrichtung 40 und der ersten Schaltvorrichtung 62 angeordnet, sodass Strom kontinuierlich zu der Hybridsystemsteuerung 96 fließen kann, ohne von dem Zustand beeinflusst zu werden, in dem sich die erste Schaltvorrichtung 62 befindet.
  • Ein Verfahren zum Steuern des Antriebsstrangs 12 des vorstehend beschriebenen Fahrzeugs 10 ist nachfolgend dargestellt. Das Verfahren wird verwendet, um den Betrieb des Motorgenerators 38 entweder im regenerativen Betriebsmodus oder im Boost-Betriebsmodus zu steuern. Unter Bezugnahme auf 2 beinhaltet das Verfahren die Hybridsystemsteuerung 96, die entweder den Boost-Betriebsmodus oder den regenerativen Betriebsmodus für den Motorgenerator 38 auswählt. Die Auswahl der Betriebsart für den Motorgenerator 38 ist allgemein durch den Kasten 200 in 2 dargestellt. Die Hybridsystemsteuerung 96 kann die gewünschte Betriebsart auf der Grundlage der aktuellen Betriebsbedingungen des Fahrzeugs 10, wie beispielsweise der Geschwindigkeit, des Ladungspegels der ersten Energiespeichervorrichtung 40, der Motordrehmomentanforderung usw., auswählen. Die spezifische Art und Weise und die Bedingungen, in denen die Hybridsystemsteuerung 96 entweder den Boost-Betriebsmodus oder den regenerativen Betriebsmodus auswählt, sind für die Lehren dieser Offenbarung nicht relevant und werden daher hierin nicht näher erläutert.
  • Sobald die Hybridsystemsteuerung 96 entweder die Boost-Betriebsart oder die regenerative Betriebsart ausgewählt hat, wird eine Temperatur des Motorgenerators 38 abgetastet. Das Abtasten der Temperatur des Motorgenerators 38 ist allgemein durch den Kasten 202 in 2 dargestellt. Die Temperatur des Motorgenerators 38 kann in jeder geeigneten Weise abgetastet werden, einschließlich, aber nicht beschränkt auf das Abtasten der Temperatur des Motorgenerators 38 mit einem inneren Temperatursensor, der in den Motorgenerator 38 eingebaut ist. Zusätzlich wird in Betracht gezogen, dass die Temperatur des Motorgenerators 38 an mehreren verschiedenen Stellen, beispielsweise an den Endwindungen des Motorgenerators 38, dem Gehäuse des Motorgenerators 38 oder an Leistungsschaltern des Wechselrichters, abgetastet werden kann. Wenn mehrere Temperaturen des Motorgenerators 38 abgetastet werden, wird die niedrigste Temperatur unter diesen Messungen als die gemessene des Motorgenerators 38 verwendet. Die Temperatur des Motorgenerators 38 wird an die Hybridsystemsteuerung 96 übermittelt und im Speicher 100 der Hybridsystemsteuerung 96 gespeichert.
  • Die Hybridsystemsteuerung 96 vergleicht dann die erfasste Temperatur des Motorgenerators 38 mit einem Schwellenwert des Motorgenerator-Wechselrichters (MGI), um zu ermitteln, ob die erfasste Temperatur des Motorgenerators 38 gleich oder größer als die MGI-Temperaturschwelle ist oder wenn die erfasste Temperatur des Motorgenerators 38 kleiner als der MGI-Temperaturschwellenwert ist. Ein Vergleich der erfassten Temperatur des Motorgenerators 38 mit dem MGI-Temperaturschwellenwert ist im Allgemeinen durch den Kasten 204 in 2 dargestellt. Der MGI-Temperaturschwellenwert kann so definiert werden, dass sie er gewünschten Temperatur entspricht. So kann beispielsweise der MGI-Temperaturschwellenwert auf eine Temperatur von etwa 165 °C festgelegt werden. Es sollte beachtet werden, dass der MGI-Temperaturschwellenwert so definiert werden kann, dass er einer Temperatur außerhalb des vorstehend erwähnten exemplarischen Bereichs entspricht und von den spezifischen Betriebsparametern des Motorgenerators 38 und der spezifischen Anwendung abhängig sein kann.
  • Wenn die Hybridsystemsteuerung 96 ermittelt, dass die erfasste Temperatur des Motorgenerators 38 gleich oder größer als der MGI-Temperaturschwellenwert, was im Allgemeinen bei 206 angegeben ist, kann die Hybridsystemsteuerung 96 den Betrieb des Motorgenerators 38 entweder in der Boost-Betriebsart oder in der regenerativen Betriebsart verbieten und den Motorgenerator 38 in einen Standby-Modus stellen. Das Platzieren des Motorgenerators 38 in den Standby-Modus ist allgemein durch den Kasten 208 in 2 dargestellt. Wenn die Hybridsystemsteuerung 96 ermittelt, dass die erfasste Temperatur des Motorgenerators 38 kleiner als der MGI-Temperaturschwellenwert ist, die im Allgemeinen mit 210 bezeichnet ist, kann die Hybridsystemsteuerung 96 den Betrieb des Motorgenerators 38 entweder in der Boost-Betriebsart oder in der regenerativen Betriebsart ermöglichen und der Prozess setzt sich wie nachfolgend beschrieben fort.
  • Wenn die Hybridsystemsteuerung 96 ermittelt, dass die erfasste Temperatur des Motorgenerators 38 kleiner als der MGI-Temperaturschwellenwert ist, die im Allgemeinen mit 210 bezeichnet ist, berechnet die Hybridsystemsteuerung 96 eine Betriebswirksamkeit des Motorgenerators 38. Die Berechnung des Betriebswirkungsgrads des Motorgenerators 38 ist allgemein durch den Kasten 212 in 2 dargestellt. Wenn der Motorgenerator 38 als Motor betrieben wird, ist der Betriebswirkungsgrad des Motorgenerators 38 hierin als die Wellenleistung geteilt durch die Eingangsleistung, gemessen an der Wechselrichter-DC-Seite des Motorgenerators 38, definiert. Wenn der Motorgenerator 38 als Generator betrieben wird, ist der Betriebswirkungsgrad des Motorgenerators 38 hierin als Ausgangsleistung des Motorgenerators 38 definiert, gemessen an der Wechselrichter-DC-Seite des Motorgenerators 38, dividiert durch die Wellenleistung des Motorgenerators 38. Die Betriebswirksamkeit des Motorgenerators 38 kann als Prozentsatz eines insgesamt möglichen Leistungswerts berechnet werden. So kann beispielsweise eine Betriebseffizienz auf 60% eines möglichen Betriebsleistungsniveaus berechnet werden.
  • Die Hybridsystemsteuerung 96 kann die Betriebswirksamkeit des Motorgenerators 38 auf jede geeignete Weise berechnen oder anderweitig definieren oder ermitteln. So kann beispielsweise die Hybridsystemsteuerung 96 die Betriebswirksamkeit des Motorgenerators 38 durch Bezugnahme auf eine im Speicher 100 der Hybridsystemsteuerung 96 gespeicherte Nachschlagetabelle berechnen, welche die Drehmomentabgabe vom Motorgenerator 38 auf eine Drehzahl des Motorgenerators 38 innerhalb eines bestimmten Spannungsbereichs der ersten Energiespeichervorrichtung 40 bezieht, um einen Wert zu definieren. Dementsprechend kann die Hybridsystemsteuerung 96 mehrere verschiedene Graphen, Diagramme, Tabellen usw. beinhaltet, die im Speicher 100 der Hybridsystemsteuerung 96 gespeichert sind. Jede Tabelle bezieht sich auf die Drehmomentabgabe des Motorgenerators 38 auf eine Drehzahl des Motorgenerators 38 für eine bestimmte Spannung oder einen Spannungsbereich der ersten Energiespeichervorrichtung 40. So kann beispielsweise die Hybridsystemsteuerung 96 eine erste Tabelle für Spannungen von etwa 12 V, beispielsweise zwischen 10 V und 12 V und eine zweite Tabelle für Spannungen von etwa 16 V, beispielsweise zwischen 14 V und 17 V, beinhalten. Die Hybridsystemsteuerung 96 kann eine beliebige Anzahl von Tabellen für die verschiedenen Spannungswerte und/oder Bereiche der ersten Energiespeichervorrichtung 40 beinhalten. Dementsprechend erfasst die Hybridsystemsteuerung 96 das Drehmoment, das vom Motorgenerator 38 ausgegeben wird, die Drehzahl des Motorgenerators 38 und die Stromspannung der ersten Energiespeichervorrichtung 40 oder ermittelt diese anderweitig. Die Hybridsystemsteuerung 96 bezieht sich dann auf die entsprechende Tabelle für die Stromspannung der ersten Energiespeichervorrichtung 40 und verwendet die Drehmomentausgabe und die Drehzahl des Motorgenerators 38, um den Wert der Betriebswirkung des Motorgenerators 38 zu definieren.
  • Sobald die Hybridsystemsteuerung 96 den Wert der Betriebswirksamkeit des Motorgenerators 38 ermittelt hat, kann die Hybridsystemsteuerung 96 den Wert durch einen Temperatureinstellfaktor einstellen, um den Betriebswirkungsgrad des Motorgenerators 38 zu definieren. Der Temperatureinstellfaktor ist abhängig von der Temperatur des Motorgenerators 38 und wird mit dem Wert multipliziert, um den Betriebswirkungsgrad des Motorgenerators 38 zu definieren. Dementsprechend kann der Wert, den die Hybridsystemsteuerung 96 aus den vorstehend beschriebenen Tabellen ermittelt, angepasst werden, um die durch hohe Temperaturen verursachte Ineffizienz zu berücksichtigen. Der genaue Wert des Temperatureinstellwertes kann variieren und ist abhängig von der aktuellen Temperatur des Motorgenerators 38. So kann beispielsweise der Temperatureinstellwert einen Dezimalmultiplikator beinhalten, der mit dem Wert multipliziert wird, um den Betriebswirkungsgrad des Motorgenerators 38 zu definieren. Dementsprechend kann der Temperatureinstellwert so definiert werden, dass er einen Wert von 1,00 beinhaltet, um den Wert nicht einzustellen. Jedoch kann der Temperatureinstellwert so definiert werden, um einen Wert kleiner als 1,00 auf den definierten Wert des Betriebswirkungsgrades des Motorgenerators 38 einzuschließen. So kann beispielsweise der Temperatureinstellwert mit einer Erhöhung der Temperatur des Motorgenerators 38 abnehmen, da der Motorgenerator 38 bei höheren Temperaturen weniger effizient ist.
  • Sobald die Hybridsystemsteuerung 96 den Wert eingestellt hat, um den Betriebseffekt des Motorgenerators 38 zu definieren, ermittelt die Hybridsystemsteuerung 96, ob der Boost-Betriebsmodus ausgewählt wurde oder ob der regenerative Betriebsmodus ausgewählt wurde. Die Ermittlung der ausgewählten Betriebsart ist allgemein durch den Kasten 214 in 2 dargestellt. Wenn die Boost-Betriebsart ausgewählt ist, was im Allgemeinen bei 216 angegeben ist, vergleicht die Hybridsystemsteuerung 96 den Betriebswirkungsgrad des Motorgenerators 38 mit einem oberen MGI-Effizienzschwellenwert, um zu ermitteln, ob der Betriebswirkungsgrad des Motorgenerators 38 gleich oder größer als der obere MGI-Effizienzschwellenwert ist, oder ob der Betriebswirkungsgrad des Motorgenerators 38 kleiner als der obere MGI-Effizienzschwellenwert ist. Ein Vergleich der Betriebswirksamkeit des Motorgenerators 38 mit dem oberen MGI-Effizienzschwellenwert ist im Allgemeinen durch den Kasten 218 in 2 dargestellt. Der obere MGI-Effizienzschwellenwert ist vorzugsweise so definiert, dass er einen Wert zwischen 60% und 90% beinhaltet. So kann beispielsweise der obere MGI-Effizienzschwellenwert auf einen Wert von 70% festgelegt werden.
  • Wenn die Hybridsystemsteuerung 96 ermittelt, dass die Betriebswirksamkeit des Motorgenerators 38 kleiner als der obere MGI-Effizienzschwellenwert ist, was im Allgemeinen bei 220 angegeben ist, und die Boost-Betriebsart ausgewählt wurde, was im Allgemeinen bei 216 angegeben ist, kann die Hybridsystemsteuerung 96 einen niedrigen Betriebswirkungsgrad des Motorgenerators 38 signalisieren, den Betrieb des Motorgenerators 38 im Boost-Betriebsmodus nicht zulassen und den Motorgenerator 38 in den Standby-Modus stellen, was im Allgemeinen durch den Kasten 208 in 2 dargestellt ist. Wenn jedoch die Hybridsystemsteuerung 96 ermittelt, dass der Betriebswirkungsgrad des Motorgenerators 38 gleich oder größer als der obere MGI-Effizienzschwellenwert ist, was im Allgemeinen bei 222 angegeben ist, und der Boost-Betriebsart ausgewählt wurde, was im Allgemeinen bei 216 angegeben ist, dann steuert die Hybridsystemsteuerung 96 den Motorgenerator 38, um den Motorgenerator 38 in der Boost-Betriebsart zu betreiben. Das Steuern des Betriebs des Motorgenerators 38, um in der Boost-Betriebsart zu arbeiten, ist im Allgemeinen durch den Kasten 224 in 2 dargestellt. Wie vorstehend beschrieben, zieht der Motorgenerator 38 elektrische Energie von der ersten Energiespeichervorrichtung 40 zum Erzeugen eines Drehmoments, das an den Verbrennungsmotor angelegt wird, um den Vortrieb des Fahrzeugs 10 zu unterstützen.
  • Sobald die Hybridsystemsteuerung 96 den Wert eingestellt hat, um den Betriebswirkungsgrad des Motorgenerators 38 zu definieren, und wenn der regenerative Betriebsmodus ausgewählt ist, was im Allgemeinen bei 226 angegeben ist, vergleicht die Hybridsystemsteuerung 96 die Betriebswirksamkeit des Motorgenerators 38 zu einem niedrigeren MGI-Effizienzschwellenwert, um zu ermitteln, ob der Betriebswirkungsgrad des Motorgenerators 38 gleich oder größer als der untere MGI-Effizienzschwellenwerts ist oder ob der Betriebswirkungsgrad des Motorgenerators 38 kleiner als der untere MGI-Effizienzschwellenwert ist. Ein Vergleich der Betriebswirksamkeit des Motorgenerators 38 mit dem unteren MGI-Effizienzschwellenwert ist im Allgemeinen durch den Kasten 228 in 2 dargestellt. Der untere MGI-Effizienzschwellenwert ist vorzugsweise so definiert, dass er einen Wert zwischen 20% und 50% beinhaltet. So kann beispielsweise der untere MGI-Effizienzschwellenwert auf einen Wert von 30% festgelegt werden.
  • Wenn die Hybridsystemsteuerung 96 ermittelt, dass die Betriebswirksamkeit des Motorgenerators 38 kleiner als der untere MGI-Effizienzschwellenwert ist, was im Allgemeinen bei 230 angegeben ist, und die regenerative Betriebsart ausgewählt wurde, was im Allgemeinen bei 226 angegeben ist, kann die Hybridsystemsteuerung 96 einen niedrigen Betriebswirkungsgrad des Motorgenerators 38 signalisieren, den Betrieb des Motorgenerators 38 im regenerativen Betriebsmodus nicht zulassen und den Motorgenerator 38 in den Standby-Modus stellen, was im Allgemeinen durch den Kasten 208 in 2 dargestellt ist. Wenn jedoch die Hybridsystemsteuerung 96 ermittelt, dass der Betriebswirkungsgrad des Motorgenerators 38 gleich oder größer als der untere MGI-Effizienzschwellenwert ist, was im Allgemeinen bei 232 angegeben ist, und die regenerative Betriebsart ausgewählt wurde, allgemein bei 226 angegeben, dann steuert die Hybridsystemsteuerung 96 den Motorgenerator 38, um den Motorgenerator 38 in der regenerativen Betriebsart zu betreiben. Das Steuern des Betriebs des Motorgenerators 38, um in der regenerativen Betriebsart zu arbeiten, ist im Allgemeinen durch den Kasten 234 in 2 dargestellt. Wie vorstehend beschrieben, empfängt der Motorgenerator 3 8 Drehmoment vom Verbrennungsmotor zur Erzeugung von Elektrizität zum Aufladen der ersten und/oder zweiten Energiespeichervorrichtung 40, 42, wenn er in der regenerativen Betriebsart betrieben wird.
  • Das Steuern des Motorgenerators 38, um entweder im Boost-Betriebsmodus zu arbeiten, der im Allgemeinen durch den Kasten 224 in 2 dargestellt ist, oder die regenerative Betriebsart, die im Allgemeinen durch den Kasten 234 in 2 dargestellt ist, wird nachfolgend unter Bezugnahme auf 3 beschrieben. Der Betrieb des Motorgenerators 38 entweder in der Boost-Betriebsart oder in der regenerativen Betriebsart beinhaltet das Berechnen einer Maschinenanschlussspannung mit der Hybridsystemsteuerung 96. Die Effizienzverbesserung des Motorgenerators 38 hängt auch mit dem (PWM) Steuerungsschema zusammen. Die Auswahl des PWM-Steuerungsschemas hängt von der Art oder Konfiguration des Motorgenerators 38 und auch von der Klemmenspannung der Maschine ab. Die Berechnung der Maschinenanschlussspannung ist in der Regel durch den Kasten 250 in 3 dargestellt. Die Hybridsystemsteuerung 96 kann die Maschinenanschlussspannung in einer beliebigen geeigneten Art und Weise berechnen. die Hybridsystemsteuerung 96 die Maschinenanschlussspannung unter Verwendung des Ausgangssignals eines Stromreglers oder einer gemessenen Klemmenspannung von den Leistungsschaltvorrichtungen berechnen. Der berechnete Wert wird dann normalisiert, um die Schwankung der Batteriespannung zu beseitigen. Der Basiswert für Spannung ist normalerweise die Hälfte der Batteriespannung. Zum Beispiel ist bei einer 12V-Batteriespannung der Basiswert etwa gleich 6V. Die normierte Klemmenspannung kann in Form eines Dezimalanteils einer insgesamt möglichen Spannung ausgedrückt werden.
  • Der Vorgang des Steuerns des Motorgenerators 38, um entweder in der Boost-Betriebsart oder in der regenerativen Betriebsart zu arbeiten, hängt davon ab, ob der Motorgenerator 38 eine geschaltete Reluktanzmaschine ist oder ob er keine geschaltete Reluktanzmaschine ist. Die Auswahl eines PWM-Steuerungsschemas für eine geschaltete Reluktanzmaschine ist besonders. Dementsprechend bestimmt die Hybridsystemsteuerung 96, ob der Motorgenerator 38 eine geschaltete Reluktanzmaschine ist oder keine geschaltete Reluktanzmaschine ist. Die Ermittlung, ob der Motorgenerator 38 eine geschaltete Reluktanzmaschine ist oder nicht, ist allgemein durch den Kasten 252 in 3 dargestellt. Wie hierin verwendet, ist eine geschaltete Reluktanzmaschine als eine einfache und kostengünstige elektrische Maschine definiert, wobei deren Stator und Rotor aus Stapeln von ferromagnetischen Blechen mit vorspringenden Polen hergestellt sind. Jeder Statorpol weist eine konzentrische Wicklung auf Geeignete Spulen sind miteinander verbunden, um die Maschinenphasen zu bilden. Eine geschaltete Reluktanzmaschine weist keine verteilten Wicklungen, keine Bürsten, keine Permanentmagnete, keine Wicklungen am Rotor und keinen Käfig auf.
  • Wenn die Hybridsystemsteuerung 96 ermittelt, dass der Motorgenerator 38 keine geschaltete Reluktanzmaschine ist, was im Allgemeinen bei 254 angegeben ist, vergleicht die Hybridsystemsteuerung 96 dann die Maschinenanschlussspannung mit einer Spannungsschwelle, um zu ermitteln, ob die maschinennormierte Klemmenspannung gleich oder größer als die Spannungsschwelle ist oder ob die maschinennormierte Klemmenspannung kleiner als die Spannungsschwelle ist. Ein Vergleich der maschinennormierten Klemmenspannung mit der Spannungsschwelle wird im Allgemeinen durch den Kasten 256 in 3 dargestellt. Die Spannungsschwelle kann so definiert werden, dass sie einem Dezimalwert entspricht. So kann beispielsweise die Spannungsschwelle so definiert werden, dass sie einen Wert zwischen 0,70 und 0,90 beinhaltet. Genauer gesagt kann die Spannungsschwelle so definiert werden, dass sie einen Wert von gleich 0,80 definiert. Es sollte jedoch beachtet werden, dass die Spannungsschwelle so definiert werden kann, dass sie einen Wert außerhalb des vorstehend erwähnten exemplarischen Bereichs entspricht.
  • Wenn die Hybridsystemsteuerung 96 ermittelt, dass die maschinennormierten Klemmenspannung gleich oder größer als die Spannungsschwelle ist, was im Allgemeinen bei 258 angegeben ist, verwendet die Hybridsystemsteuerung 96 eine Raumvektorsteuerimpulsbreitenmodulation, um den Betrieb des Motorgenerators 38 entweder in der Boost-Betriebsart oder der regenerativen Betriebsart zu steuern. Die Steuerung des Motorgenerators 38 mit der Raumvektorsteuerimpulsbreitenmodulation ist allgemein durch den Kasten 260 in 3 dargestellt. Die Raumvektorsteuerungspulsbreitenmodulation ist ein Algorithmus für die Steuerung der Pulsbreitenmodulation (PWM). Die Raumvektormodulation wird zum Erzeugen von Wechselstromwellenformen verwendet; am häufigsten, um 3-phasige Wechselstrommotoren mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten von der Gleichstromquelle zu betreiben. Das Referenzsignal wird normalerweise unter Verwendung einer Kombination der beiden benachbarten aktiven Schaltvektoren und eines oder beider Nullvektoren erzeugt. Die Raumvektorsteuerungspulsbreitenmodulation ist ein allgemeiner Algorithmus des PWM, der von einem Fachmann auf dem Gebiet verstanden wird, und daher hierin nicht ausführlich beschrieben ist.
  • Wenn die Hybridsystemsteuerung 96 ermittelt, dass die Maschinenanschlussspannung kleiner als die Spannungsschwelle ist, was im Allgemeinen bei 262 angegeben ist, verwendet die Hybridsystemsteuerung 96 eine diskontinuierliche Pulsbreitenmodulation, um den Betrieb des Motorgenerators 38 entweder in der Boost-Betriebsart oder der regenerativen Betriebsart zu steuern. Die Steuerung des Motorgenerators 38 mit diskontinuierlicher Pulsbreitenmodulation ist im Allgemeinen durch den Kasten 264 in 3 dargestellt. Die diskontinuierliche Pulsbreitenmodulation ist ein Modulationsverfahren zur Bildung von sinusförmigen Strömen durch Umschalten nur zweier Gleichrichterphasenschenkel, während der dritte Phasenschenkel (wobei sich die ausgewählte Phase zyklisch über eine Hauptperiode ändert) an einen Ausgangsspannungsbus geklemmt wird. Dies kann durch Verwendung eines diskontinuierlichen Null-Sequenzsignals erhalten werden, um die sinusförmige Referenz zu verstärken. Die diskontinuierliche Pulsbreitenmodulation ist ein allgemeiner Algorithmus des PWM, der von einem Fachmann auf dem Gebiet verstanden wird, und daher hierin nicht ausführlich beschrieben ist.
  • Wenn die Hybridsystemsteuerung 96 feststellt, dass der Motorgenerator 38 eine geschaltete Reluktanzmaschine ist, was im Allgemeinen bei 266 angegeben ist, vergleicht die Hybridsystemsteuerung 96 die Drehzahl des Rotors des Motorgenerators 38 mit einem Rotor-Schwellenwert, um zu ermitteln, ob die Drehzahl des Rotors gleich oder kleiner als der Rotor-Schwellenwert ist oder ob die Drehzahl des Rotors größer als der Rotor-Schwellenwert ist. Ein Vergleich der Rotationsgeschwindigkeit des Rotors mit der Rotorschwelle ist im Allgemeinen durch den Kasten 268 in 3 dargestellt. Die Rotorschwelle kann so definiert werden, dass sie einer beliebigen Drehzahl entspricht, die für die spezifische Ausgestaltung und Konfiguration des Motorgenerators 38 geeignet ist. Vorzugsweise liegt der Rotor-Schwellenwert zwischen 80% und 120% einer Basisdrehzahl. Die Basisdrehzahl ist die Drehzahl, mit der die elektromotorische Gegenkraft gleich der Versorgungsspannung ist. Bevorzugter ist der Rotor-Schwellenwert etwa gleich 100% der Basisdrehzahl. Es sollte jedoch beachtet werden, dass der Rotor-Schwellenwert so definiert werden kann, dass sie einen Wert außerhalb des vorstehend erwähnten exemplarischen Bereichs entspricht.
  • Wenn der Motorgenerator 38 eine geschaltete Reluktanzmaschine ist, was im Allgemeinen bei 266 angegeben ist, und die Hybridsystemsteuerung 96 ermittelt, dass die Drehzahl des Rotors gleich oder kleiner als der Rotor-Schwellenwert ist, was im Allgemeinen bei 270 angegeben ist, verwendet die Hybridsystemsteuerung 96 eine Stromsteuerung mit einer Pulsbreitenmodulation, um den Betrieb des Motorgenerators 38 entweder in der Boost-Betriebsart oder der regenerativen Betriebsart zu steuern. Die Steuerung des Motorgenerators 38 unter Verwendung der Stromsteuerung mit der Pulsbreitenmodulation ist im Allgemeinen durch den Kasten 272 in 3 dargestellt. Wie hierin verwendet, ist die Stromsteuerung mit der Pulsbreitenmodulation eine Technik, die verwendet wird, um den maximalen Phasenstrom einer geschalteten Reluktanzmaschine zu begrenzen, indem die durchschnittliche Spannung einer Phase gesteuert wird. Die Stromsteuerung mit Pulsbreitenmodulation wird von Fachleuten auf dem Gebiet verstanden und wird daher hierin nicht näher beschrieben.
  • Wenn der Motorgenerator 38 eine geschaltete Reluktanzmaschine ist, was im Allgemeinen bei 266 angegeben ist, und die Hybridsystemsteuerung 96 ermittelt, dass die Drehzahl des Rotors größer als der Rotor-Schwellenwert ist, was im Allgemeinen bei 274 angegeben ist, verwendet die Hybridsystemsteuerung 96 Einzelimpulsmodus, um den Betrieb des Motorgenerators 38 entweder in der Boost-Betriebsart oder der regenerativen Betriebsart zu steuern. Die Steuerung des Motorgenerators 38 unter Verwendung eines Einzelimpulsmodus ist im Allgemeinen durch den Kasten 276 in 3 dargestellt. ist der Einzelimpulsmodus eine Steuerungstechnik, während der ein Phasenstrom einer geschalteten Reluktanzmaschine kleiner als der definierte Maximalwert des Phasenstroms ist. Der Einzelpulsmodus wird von Fachleuten verstanden und wird daher hierin nicht näher beschrieben.

Claims (9)

  1. Verfahren zum Steuern eines Antriebsstrangs (12) eines Fahrzeugs (10), wobei der Antriebsstrang (12) einen Verbrennungsmotor (12), eine elektrische Vorrichtung (38), die selektiv mit dem Verbrennungsmotor (12) gekoppelt ist, und mindestens eine Energiespeichervorrichtung (40, 42), die selektiv mit der elektrischen Vorrichtung (38) gekoppelt ist, umfasst, wobei das Verfahren umfasst: ein Auswählen (214) entweder einer Boost-Betriebsart oder einer regenerativen Betriebsart für die elektrische Vorrichtung (38) mit einer Hybridsystemsteuerung (96); ein Berechnen (212) eines Betriebswirkungsgrads der elektrischen Vorrichtung (38) mit der Hybridsystemsteuerung (96); ein Vergleichen (218) des Betriebswirkungsgrads der elektrischen Vorrichtung (38) mit einem oberen MGI-Effizienzschwellenwert mit der Hybridsystemsteuerung (96), um zu ermitteln, ob der Betriebswirkungsgrad der elektrischen Vorrichtung gleich oder größer als der obere MGI-Effizienzschwellenwert ist oder ob der Betriebswirkungsgrad der elektrischen Vorrichtung kleiner als der obere MGI-Effizienzschwellenwert ist, wenn die Boost-Betriebsart gewählt (216) ist; ein Steuern (224) der elektrischen Vorrichtung (38) mit der Hybridsystemsteuerung (96), um die elektrische Vorrichtung (38) in der Boost-Betriebsart zu betreiben, wenn der Betriebswirkungsgrad der elektrischen Vorrichtung (38) gleich oder größer als der obere MGI-Effizienzschwellenwert ist (222), wobei die elektrische Vorrichtung (38) elektrische Energie aus der mindestens einen Energiespeichervorrichtung (40, 42) bezieht, um Drehmoment für den Verbrennungsmotor (12) zu erzeugen; ein Vergleichen (228) des Betriebswirkungsgrads der elektrischen Vorrichtung (38) mit einem unteren MGI-Effizienzschwellenwert mit der Hybridsystemsteuerung (96), um zu ermitteln, ob der Betriebswirkungsgrad der elektrischen Vorrichtung (38) gleich oder größer als der untere MGI-Effizienzschwellenwert ist (232), oder ob der Betriebswirkungsgrad der elektrischen Vorrichtung (38) geringer ist als der untere MGI-Effizienzschwellenwert ist (230), wenn die regenerative Betriebsart ausgewählt ist (226); und ein Steuern (234) der elektrischen Vorrichtung (38) mit der Hybridsystemsteuerung (96), um die elektrische Vorrichtung (38) in der regenerativen Betriebsart zu betreiben, wenn der Betriebswirkungsgrad der elektrischen Vorrichtung (38) gleich oder größer als der untere MGI-Effizienzschwellenwert ist, wobei die elektrische Vorrichtung (38) ein Drehmoment vom Verbrennungsmotor (12) erhält, um Elektrizität zum Aufladen der mindestens einen Energiespeichervorrichtung (40, 42) zu erzeugen, wenn sie in der regenerativen Betriebsart betrieben wird dadurch gekennzeichnet, dass das Berechnen (212) des Betriebswirkungsgrads der elektrischen Vorrichtung (38) eine Bezugnahme auf eine in einem Speicher (100) der Hybridsystemsteuerung (96) gespeicherte Nachschlagetabelle umfasst, die das von der elektrischen Vorrichtung (38) abgegebene Drehmoment mit einer Drehzahl der elektrischen Vorrichtung (38) innerhalb eines bestimmten Spannungsbereichs der Energiespeichervorrichtung (40, 42) in Beziehung setzt, um einen Wert zu definieren.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend ein Abtasten einer Temperatur der elektrischen Vorrichtung (38).
  3. Verfahren nach Anspruch 2, ferner umfassend ein Vergleichen der abgetasteten Temperatur der elektrischen Vorrichtung (38) mit einem MGI-Temperaturschwellenwert, um zu ermitteln, ob die erfasste Temperatur der elektrischen Vorrichtung (38) gleich oder größer als der MGI-Temperaturschwellenwert ist (206) oder ob die erfasste Temperatur der elektrischen Vorrichtung (38) kleiner als der MGI-Temperaturschwellenwert ist (210).
  4. Verfahren nach Anspruch 3, ferner umfassend ein Verbieten (208) des Betriebs der elektrischen Vorrichtung (38) entweder in der Boost-Betriebsart oder in der regenerativen Betriebsart, wenn die erfasste Temperatur der elektrischen Vorrichtung (38) gleich oder größer als der MGI-Temperaturschwellenwert ist (206).
  5. Verfahren nach Anspruch 3, ferner umfassend ein Betreiben (208) der elektrischen Vorrichtung (38) entweder in der Boost-Betriebsart oder in der regenerativen Betriebsart, wenn die erfasste Temperatur der elektrischen Vorrichtung (38) kleiner als der MGI-Temperaturschwellenwert ist (210).
  6. Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend ein Signalisieren (208) eines niedrigen Betriebswirkungsgrads der elektrischen Vorrichtung (38), wenn die Boost-Betriebsart ausgewählt ist (216) und der Betriebswirkungsgrad der elektrischen Vorrichtung (38) kleiner als der obere MGI-Effizienzschwellenwert ist (220).
  7. Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend ein Signalisieren (208) eines niedrigen Betriebswirkungsgrads der elektrischen Vorrichtung (38), wenn die regenerative Betriebsart ausgewählt ist (226) und der Betriebswirkungsgrad der elektrischen Vorrichtung (38) kleiner als der untere MGI-Effizienzschwellenwert ist (230).
  8. Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend ein Einstellen des Wertes durch einen Temperatureinstellfaktor, um den Betriebswirkungsgrad der elektrischen Vorrichtung (38) zu definieren, wobei der Temperatureinstellfaktor von einer Temperatur der elektrischen Vorrichtung (38) abhängig ist und mit dem Wert multipliziert wird, um den Betriebswirkungsgrad der elektrischen Vorrichtung (38) zu definieren.
  9. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Steuern (224, 234) der elektrischen Vorrichtung (38), sodass sie entweder in der Boost-Betriebsart oder in der regenerativen Betriebsart arbeitet, umfasst: ein Berechnen (250) einer Maschinenklemmenspannung mit der Hybridsystemsteuerung (96); ein Vergleichen (256) der Maschinenanschlussspannung mit einer Spannungsschwelle, um zu ermitteln, ob die Maschinenanschlussspannung gleich oder größer als die Spannungsschwelle ist (258) oder ob die Maschinenanschlussspannung kleiner als die Spannungsschwelle ist (262); ein Verwenden (264) einer diskontinuierlichen Pulsbreitenmodulation, um den Betrieb der elektrischen Vorrichtung (38) entweder in der Boost-Betriebsart oder in der regenerativen Betriebsart zu steuern, wenn die Maschinenanschlussspannung gleich oder größer als die Spannungsschwelle ist (262); und ein Verwenden (260) der Raumvektorsteuerimpulsbreitenmodulation, um den Betrieb der elektrischen Vorrichtung (38) entweder in der Boost-Betriebsart oder in der regenerativen Betriebsart zu steuern, wenn die Maschinenanschlussspannung kleiner als die Spannungsschwelle ist (258).
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