DE102018101586A1

DE102018101586A1 - Systeme und verfahren zum verwalten des ladezustands der batterie

Info

Publication number: DE102018101586A1
Application number: DE102018101586.0A
Authority: DE
Inventors: Konking Wang; Aniket P. Kothari; Brendan M. Conlon; Daniel R. Brouns; Cotrina C. Connolly
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2017-01-27
Filing date: 2018-01-24
Publication date: 2018-08-02
Anticipated expiration: 2038-01-25
Also published as: CN108357374A; CN108357374B; US9919702B1; DE102018101586B4

Abstract

Ein Wechselrichterleistungsmodul: legt selektiv Strom von einer Batterie an einen Permanentmagnet-Elektromotor (PM-Elektromotor) an; und liefert selektiv eine Leistungsausgabe durch den PM-Elektromotor für die Batterie. Ein Schalter verhindert im geöffneten Zustand den Leistungsfluss des Wechselrichterleistungsmoduls aus der Batterie, und ermöglicht im geschlossenen Zustand einen Leistungsfluss zwischen dem Wechselrichterleistungsmodul und der Batterie. Ein Anpassungsmodul bestimmt eine SOC-Anpassung basierend auf mindestens einer von einer Fahrzeuggeschwindigkeit und einer Batterietemperatur. Ein Maximalmodul empfängt einen ersten maximalen SOC der Batterie und dies bestimmt einen zweiten maximalen SOC der Batterie basierend auf dem ersten maximalen SOC und der SOC-Anpassung. Ein Kupplungssteuermodul rückt eine Kupplung aus, entkoppelt den PM-Elektromotor von einem Getriebe, wenn der Schalter blockiert-geschlossen ist und ein SOC der Batterie größer als der zweite maximale SOC ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft Fahrzeugsysteme und insbesondere Systeme und Verfahren zum Verwalten eines Ladezustands (State of Charge, SOC) einer Batterie, wenn ein Schalter in einer geschlossenen Stellung blockiert oder verschweißt ist.
HINTERGRUND
Die hier bereitgestellte Hintergrundbeschreibung dient dem Zweck der allgemeinen Darstellung des Zusammenhangs der Offenbarung. Die Arbeit der gegenwärtig genannten Erfinder in dem in diesem Hintergrundabschnitt beschriebenen Umfang, sowie Aspekte der Beschreibung, die zum Zeitpunkt der Anmeldung ansonsten nicht als Stand der Technik gelten, gelten gegenüber der vorliegenden Offenbarung weder ausdrücklich noch implizit als Stand der Technik.
Einige Fahrzeugtypen beinhalten nur einen Verbrennungsmotor, der Antriebsdrehmoment erzeugt. Hybridfahrzeuge beinhalten sowohl einen Elektromotor als auch einen Verbrennungsmotor. Einige Arten von Hybridfahrzeugen verwenden den Elektromotor und den Verbrennungsmotor, um eine größere Kraftstoffeffizienz zu erreichen, als wenn nur der Verbrennungsmotor verwendet würde. Einige Arten von Hybridfahrzeugen verwenden den Elektromotor und den Verbrennungsmotor, um eine größere Drehmomentausgabe zu erreichen, als der Verbrennungsmotor selbst erreichen könnte.
Einige exemplarische Arten von Hybridfahrzeugen beinhalten Parallelhybridfahrzeuge, Serienhybridfahrzeuge und andere Arten von Hybridfahrzeugen. In einem Parallelhybridfahrzeug arbeitet der Elektromotor parallel mit dem Motor, um Leistungs- und Reichweitenvorteile des Motors mit Effizienz- und regenerativen Bremsvorteilen von Elektromotoren zu kombinieren. In einem Serienhybridfahrzeug treibt der Motor einen Generator an, um Elektrizität für den Elektromotor zu erzeugen, der ein Getriebe antreibt. Dies ermöglicht, dass der Elektromotor einen Teil der Leistungsverantwortlichkeiten des Motors übernimmt, was die Verwendung eines kleineren und möglicherweise effizienteren Motors ermöglichen kann.
KURZDARSTELLUNG
In einem Merkmal wird ein Ladezustands-Steuersystem (SOC-Steuersystem) eines Fahrzeugs beschrieben. Ein Wechselrichterleistungsmodul: legt beim Umschalten selektiv Energie von einer Batterie an einen Permanentmagnet-Elektromotor (PM-Elektromotor) an; und wenn es nicht umgeschaltet wird, liefert es für die Batterie selektiv eine Leistungsausgabe durch den PM-Elektromotor. Ein Schalter (i) ist zwischen dem Wechselrichterleistungsmodul und der Batterie angeschlossen, (ii) verhindert im geöffneten Zustand den Leistungsfluss des Wechselrichterleistungsmoduls aus der Batterie, und (iii) ermöglicht im geschlossenen Zustand einen Leistungsfluss zwischen dem Wechselrichterleistungsmodul und der Batterie. Ein Anpassungsmodul bestimmt eine SOC-Anpassung basierend auf mindestens einer von (i) einer Fahrzeuggeschwindigkeit und (ii) einer Batterietemperatur. Ein Maximalmodul empfängt einen ersten maximalen SOC der Batterie, der weniger als 100 Prozent beträgt, und bestimmt einen zweiten maximalen SOC der Batterie basierend auf dem ersten maximalen SOC und der SOC-Anpassung. Ein Kupplungssteuermodul rückt eine Kupplung aus, wodurch der PM-Elektromotor von einem Getriebe entkoppelt wird, wenn der Schalter blockiert-geschlossen ist und ein SOC der Batterie größer als der zweite maximale SOC ist.
In weiteren Merkmalen bestimmt ein SOC-Modul den Ladezustand der Batterie basierend auf mindestens einer von einer Spannung der Batterie und einem Strom durch den Schalter.
In weiteren Merkmalen: Stellt das Anpassungsmodul die SOC-Anpassung auf einen vorbestimmten Wert, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit niedriger als eine vorbestimmte Geschwindigkeit ist; und das Maximalmodul stellt den zweiten maximalen SOC gleich dem ersten maximalen SOC ein, wenn die SOC-Anpassung auf den vorgegebenen Wert eingestellt ist.
Wenn in weiteren Merkmalen die Fahrzeuggeschwindigkeit größer als die vorbestimmte Geschwindigkeit ist, stellt das Maximalmodul den zweiten maximalen SOC basierend auf der SOC-Anpassung auf weniger als den ersten maximalen SOC ein.
In weiteren Merkmalen bestimmt das Anpassungsmodul die SOC-Anpassung basierend auf sowohl (i) der Fahrzeuggeschwindigkeit als auch (ii) der Temperatur der Batterie.
In weiteren Merkmalen bestimmt das Anpassungsmodul die SOC-Anpassung unter Verwendung einer Nachschlagetabelle, die Fahrzeuggeschwindigkeiten und Batterietemperaturen mit SOC-Anpassungen in Beziehung setzt.
In weiteren Merkmalen: stellt das Anpassungsmodul die SOC-Anpassung auf einen ersten Wert ein, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit eine erste Geschwindigkeit ist und die Batterietemperatur eine erste Temperatur ist; das Anpassungsmodul stellt die SOC-Anpassung auf einen zweiten Wert ein, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit die erste Geschwindigkeit ist und die Batterietemperatur eine zweite Temperatur ist; die zweite Temperatur ist niedriger als die erste Temperatur; das Maximalmodul stellt den zweiten maximalen SOC basierend auf dem ersten maximalen SOC auf einen dritten Wert ein, wenn die SOC-Anpassung auf den ersten Wert eingestellt ist; das Maximalmodul stellt den zweiten maximalen SOC basierend auf dem ersten maximalen SOC auf einen vierten Wert ein, wenn die SOC-Anpassung auf den zweiten Wert eingestellt ist; und der vierte Wert ist kleiner als der dritte Wert.
In weiteren Merkmalen rückt das Kupplungssteuermodul auch die Kupplung aus, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit höher als eine vorgegebene Geschwindigkeit ist.
In weiteren Merkmalen ist die vorgegebene Geschwindigkeit höher als 80 Meilen pro Stunde.
In weiteren Merkmalen sind weitere Nullpunktschalter zwischen Inverter-Leistungsmodul und Batterie geschaltet, um unabhängig davon, ob der Schalter offen oder geschlossen ist, einen Leistungsfluss zwischen dem Wechselrichterleistungsmodul und der Batterie zu ermöglichen.
In einem Merkmal umfasst ein Ladezustands-Steuerverfahren (SOC-Steuerverfahren) für ein Fahrzeug Folgendes: selektives Zuführen von Energie von einer Batterie zu einem Permanentmagnet-Elektromotor (PM-Elektromotor) durch ein Wechselrichterleistungsmodul, wenn es geschaltet wird; wahlweises Bereitstellen einer Leistungsausgabe durch den PM-Elektromotor für die Batterie durch das Wechselrichterleistungsmodul, wenn es nicht geschaltet wird; selektives Öffnen und Schließen eines zwischen dem Wechselrichterleistungsmodul und der Batterie verbundenen Schalters, worin der Schalter, wenn er offen ist, einen Leistungsfluss des Wechselrichterleistungsmoduls von der Batterie verhindert, und worin der Schalter in geschlossenem Zustand einen Leistungsfluss zwischen dem Wechselrichterleistungsmodul Modul und der Batterie ermöglicht; Bestimmen einer SOC-Anpassung basierend auf mindestens einer von (i) einer Fahrzeuggeschwindigkeit und (ii) einer Batterietemperatur; Empfangen eines ersten maximalen SOC der Batterie, der weniger als 100 Prozent beträgt; Bestimmen eines zweiten maximalen SOC der Batterie basierend auf dem ersten maximalen SOC und der SOC-Anpassung; und Ausrücken einer Kupplung, wodurch der PM-Elektromotor von einem Getriebe entkoppelt wird, wenn der Schalter blockiert-geschlossen und ein SOC der Batterie größer als der zweite maximale SOC ist.
In weiteren Merkmalen beinhaltet das SOC-Steuerverfahren ferner das Bestimmen des SOC der Batterie basierend auf einer Batteriespannung und/oder einem Strom durch den Schalter.
In weiteren Merkmalen beinhaltet das SOC-Steuerverfahren ferner: Einstellen der SOC-Anpassung auf einen vorbestimmten Wert, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit niedriger als eine vorgegebene Geschwindigkeit ist; und Einstellen des zweiten maximalen SOC gleich dem ersten maximalen SOC, wenn die SOC-Anpassung auf den vorgegebenen Wert eingestellt ist.
In weiteren Merkmalen beinhaltet das SOC-Steuerverfahren ferner das Einstellen des zweiten maximalen SOC auf weniger als den ersten maximalen SOC basierend auf der SOC-Anpassung, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit höher als die vorbestimmte Geschwindigkeit ist.
In weiteren Merkmalen beinhaltet das SOC-Steuerverfahren ferner das Bestimmen der SOC-Anpassung basierend auf sowohl (i) der Fahrzeuggeschwindigkeit als auch (ii) der Batterietemperatur.
In weiteren Merkmalen beinhaltet das SOC-Steuerverfahren ferner das Bestimmen der SOC-Anpassung unter Verwendung einer Nachschlagetabelle, die Fahrzeuggeschwindigkeiten und Batterietemperaturen mit SOC-Anpassungen in Beziehung setzt.
In weiteren Merkmalen beinhaltet das SOC-Steuerverfahren ferner: das Einstellen der SOC-Anpassung auf einen ersten Wert, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit eine erste Geschwindigkeit ist und die Batterietemperatur eine erste Temperatur ist; das Einstellen der SOC-Anpassung auf einen zweiten Wert, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit die erste Geschwindigkeit ist und die Batterietemperatur eine zweite Temperatur ist, worin die zweite Temperatur niedriger als die erste Temperatur ist; das Einstellen des zweiten maximalen SOC basierend auf dem ersten maximalen SOC auf einen dritten Wert, wenn die SOC-Anpassung auf den ersten Wert eingestellt ist; und das Einstellen des zweiten maximalen SOC basierend auf dem ersten maximalen SOC auf einen vierten Wert, wenn die SOC-Anpassung auf den zweiten Wert eingestellt ist, worin der vierte Wert kleiner ist als der dritte Wert.
In weiteren Merkmalen rückt das Kupplungssteuermodul auch die Kupplung aus, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit höher als eine vorgegebene Geschwindigkeit ist.
In weiteren Merkmalen ist die vorgegebene Geschwindigkeit höher als 80 Meilen pro Stunde.
In weiteren Merkmalen sind weitere Nullpunktschalter zwischen Inverter-Leistungsmodul und Batterie geschaltet, um unabhängig davon, ob der Schalter offen oder geschlossen ist, einen Leistungsfluss zwischen dem Wechselrichterleistungsmodul und der Batterie zu ermöglichen.
Weitere Anwendungsbereiche der vorliegenden Offenbarung ergeben sich aus der ausführlichen Beschreibung, den Ansprüchen und den Zeichnungen. Die ausführliche Beschreibung und die spezifischen Beispiele dienen lediglich der Veranschaulichung und schränken den Umfang der Offenbarung nicht ein.
Figurenliste
Die vorliegende Offenbarung wird verständlicher unter Zuhilfenahme der ausführlichen Beschreibung und der zugehörigen Zeichnungen, worin:

1 ein Funktionsblockdiagramm eines exemplarischen Motorsteuersystems ist;
2 ein Funktionsblockdiagramm einschließlich einer exemplarischen Implementierung eines Hybridsteuermoduls ist;
3 ein Schema ist, das exemplarische Implementierungen eines Filters, eines Wechselrichterleistungsmoduls und eines Schalters, der zwischen einer Batterie und einem Elektromotor verbunden ist, beinhaltet;
4 und 5 beinhalten exemplarische Diagramme des Ladezustands gegenüber der Fahrzeuggeschwindigkeit;
6 ist ein Ablaufdiagramm, das ein exemplarisches Verfahren zum Steuern des Einrückens/Ausrückens einer Kupplung zeigt, die einen Elektromotor mit einem Getriebe in Eingriff/außer Eingriff bringt; und
7 ist ein Ablaufdiagramm, das ein exemplarisches Verfahren zum Steuern des Einrückens/Ausrückens der Kupplung und des Öffnens eines Schalters zeigt, der zwischen einer Batterie und einem Elektromotor verbunden ist.

In den Zeichnungen werden dieselben Bezugszeichen für ähnliche und/oder identische Elemente verwendet.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Ein Verbrennungsmotor eines Fahrzeugs verbrennt Luft und Kraftstoff innerhalb von Zylindern, um ein Antriebsdrehmoment zu erzeugen. Der Motor überträgt ein Drehmoment über ein Getriebe auf die Räder des Fahrzeugs. Ein Elektromotor ist mechanisch über eine Kupplung mit einer Welle des Getriebes gekoppelt. Wenn die Kupplung eingerückt ist, dreht sich der Elektromotor mit der Getriebewelle.
Unter bestimmten Umständen kann ein Hybridsteuermodul des Fahrzeugs Strom von einer Batterie an den Elektromotor anlegen, um den Elektromotor zu veranlassen, ein Drehmoment an das Getriebe auszugeben. Unter anderen Umständen kann das Hybridsteuermodul den Leistungsfluss zu dem Elektromotor sperren und ermöglichen, dass das Getriebe die Drehung des Elektromotors antreibt.
Der Elektromotor erzeugt Strom, wenn er durch das Getriebe angetrieben wird. Durch den Elektromotor erzeugte Energie kann zum Wiederaufladen der Batterie verwendet werden, wenn eine über den Elektromotor erzeugte Spannung größer ist als eine Spannung der Batterie.
Ein Schalter ist zwischen dem Elektromotor und der Batterie angeschlossen. Der Schalter kann geöffnet werden, um einen Stromfluss zwischen dem Elektromotor und der Batterie zu verhindern, und kann geschlossen werden, um einen Stromfluss zwischen dem Elektromotor und der Batterie zu ermöglichen. Wenn der Schalter jedoch verschweißt geschlossen ist, könnte der Elektromotor die Batterie unter Umständen überladen.
Gemäß der vorliegenden Offenbarung löst das Hybridsteuermodul die Kupplung, wenn der Schalter blockiert-geschlossen ist, wenn ein Ladezustand (SOC) der Batterie höher als ein maximaler SOC der Batterie ist. Das Hybridsteuermodul bestimmt den maximalen SOC der Batterie basierend auf einer Fahrzeuggeschwindigkeit und einer Batterietemperatur derart, dass der maximale SOC niedriger als ein vorgegebener maximaler SOC der Batterie sein kann.
Da sich der Elektromotor nach dem Ausrücken der Kupplung dreht und das Ausrücken der Kupplung einen Zeitraum benötigt, kann das Ausrücken der Kupplung, wenn der SOC höher als der maximale SOC ist, ein Überladen der Batterie verhindern und verhindern, dass der SOC den vorgegebenen maximalen SOC überschreitet. Das Ausrücken der Kupplung beseitigt auch die Notwendigkeit der Implementierung eines zweiten Schalters, der redundant für den Schalter ist, der geöffnet werden könnte, wenn der Schalter blockiert-geschlossen ist. Das Ausschließen des zweiten Schalters senkt die Fahrzeugkosten, die Entwicklungskosten und eliminiert auch jegliche Diagnoseanforderungen, die mit der Implementierung des zweiten Schalters verbunden sind.
Nun mit Verweis auf 1 wird ein Funktionsblockdiagramm eines Beispiels für einen Antrieb 100 präsentiert. Der Antrieb 100 enthält einen Motor 102, der zur Erzeugung von Drehmoment ein Luft-Kraftstoff-Gemisch verbrennt. Das Fahrzeug kann ein nichtautonomes oder ein autonomes Modell sein.
Luft wird durch ein Einlasssystem 108 in den Motor 102 gezogen. Das Ansaugsystem 108 kann einen Ansaugkrümmer 110 und eine Drosselklappe 112 beinhalten. Ausschließlich als Beispiel kann das Drosselventil 112 eine Drosselklappe mit einem drehbaren Flügel beinhalten. Ein Motorsteuergerät (ECM) 114 steuert ein Drosselklappenstellgliedmodul 116 und das Drosselklappenstellgliedmodul 116 reguliert das Öffnen der Drosselklappe 112, um den Luftstrom in den Ansaugkrümmer 110 zu steuern.
Die Luft vom Ansaugkrümmer 110 wird in die Zylinder des Motors 102 gesaugt. Obwohl der Motor 102 mehrere Zylinder beinhaltet, ist zu Veranschaulichungszwecken ein einzelner repräsentativer Zylinder 118 dargestellt. Nur als Beispiel kann der Zylinder 102 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10 und/oder 12 Zylinder beinhalten. Das ECM 114 kann ein Zylinderstellgliedmodul 120 anweisen, einige der Zylinder unter manchen Umständen selektiv zu deaktivieren, wie nachfolgend abgehandelt, was die Kraftstoffeffizienz verbessern kann.
Der Motor 102 kann unter Verwendung eines Viertaktzyklus oder eines anderen geeigneten Motorzyklus arbeiten. Die vier Takte eines Viertaktzyklus, der nachfolgend beschrieben wird, werden als der Einlasstakt, der Verdichtungstakt, der Verbrennungstakt und der Auslasstakt bezeichnet. Während jeder Umdrehung einer Kurbelwelle (nicht dargestellt) erfolgen zwei der vier Takte innerhalb des Zylinders 118. Demzufolge sind zwei Umdrehungen der Kurbelwelle erforderlich, damit der Zylinder 118 alle vier Takte ausführen kann. Bei Viertaktmotoren kann ein Motorzyklus zwei Kurbelwellenumdrehungen entsprechen.
Wenn der Zylinder 118 aktiviert ist, dann wird Luft von dem Ansaugkrümmer 110 während des Einlasstakts durch ein Einlassventil 122 in den Zylinder 118 gezogen. Das ECM 114 steuert ein Kraftstoffstellgliedmodul 124, das die Kraftstoffeinspritzung reguliert, um ein erwünschtes Kraftstoff-/Luft-Gemisch zu erzielen. Kraftstoff kann in den Ansaugkrümmer 110 an einer zentralen Stelle oder mehreren Stellen, wie beispielsweise nahe am Einlassventil 122 jedes Zylinders, eingespritzt werden. Bei unterschiedlichen Implementierungen (nicht dargestellt) kann Kraftstoff direkt in die Zylinder oder in mit den Zylindern verbundenen Mischkammem/-anschlüssen eingespritzt werden. Das Kraftstoffstellgliedmodul 124 kann das Einspritzen von Kraftstoff in die deaktivierten Zylinder stoppen.
Der eingespritzte Kraftstoff vermischt sich mit Luft und bildet innerhalb des Zylinders 118 ein Kraftstoff-/Luftgemisch. Während des Verdichtungstaktes komprimiert ein Kolben (nicht dargestellt) im Zylinder 118 das Kraftstoff-/Luftgemisch. Der Motor 102 kann ein Kompressionszündungsmotor sein, wobei in diesem Fall die Kompression die Zündung des Luft-/Kraftstoffgemischs verursacht. Alternativ kann der Motor 102 ein Fremdzündungsmotor sein, wobei in diesem Fall das Zündfunkenstellgliedmodul 126 eine Zündkerze 128 im Zylinder 118 basierend auf einem Signal von dem ECM 114 mit Strom beaufschlagt, wodurch das Luft-Kraftstoff-Gemisch gezündet wird. Einige Arten von Motoren wie z. B. homogene Dieselverbrennungsmotoren (HCCI) können sowohl Kompressions- als auch Fremdzündung ausführen. Der Zeitpunkt des Zündfunkens kann im Verhältnis zu der Zeit spezifiziert werden, wenn sich der Kolben in seiner obersten Position befindet, was als oberer Totpunkt (TDC) bezeichnet wird.
Das Zündfunkenstellgliedmodul 126 kann durch ein Zeitsignal gesteuert werden, das festlegt, wie lange vor oder nach dem OT der Funke ausgelöst werden soll. Da die Kolbenposition direkt mit der Kurbelwellenumdrehung in Zusammenhang steht, kann der Betrieb des Zündstellgliedmoduls 126 mit der Position der Kurbelwelle synchronisiert werden. Das Zündfunkenstellgliedmodul 126 kann die Bereitstellung von Zündfunken für deaktivierte Zylinder deaktivieren oder Zündfunken für deaktivierte Zylinder bereitstellen.
Während des Verbrennungstakts treibt die Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemischs den Kolben nach unten und treibt dadurch die Kurbelwelle an. Der Verbrennungstakt kann als die Zeit definiert werden, die zwischen dem Erreichen des TDC des Kolbens und der Rückkehr des Kolbens zu einer untersten Position, die als unterer Totpunkt (BDC) bezeichnet wird.
Während des Auslasstakts beginnt der Kolben, sich von dem BDC aus aufwärts zu bewegen und stößt die Nebenprodukte der Verbrennung durch ein Auslassventil 130 aus. Die Verbrennungsabfallprodukte werden über ein Abgassystem 134 aus dem Fahrzeug ausgestoßen.
Das Einlassventil 122 kann durch eine Einlassnockenwelle 140 gesteuert werden, während das Auslassventil 130 durch eine Auslassnockenwelle 142 gesteuert werden kann. In unterschiedlichen Anwendungen können mehrere Einlassnockenwellen (einschließlich der Einlassnockenwelle 140) mehrere Einlassventile (einschließlich des Einlassventils 122) für den Zylinder 118 steuern und/oder können die Einlassventile (einschließlich des Einlassventils 122) mehrerer Zylinderbänke (einschließlich des Zylinders 118) steuern. Auf ähnliche Weise können mehrere Auslassnockenwellen (einschließlich der Auslassnockenwelle 142) mehrere Auslassventile für den Zylinder 118 steuern und/oder können Auslassventile (einschließlich des Auslassventils 130) mehrerer Zylinderbänke (einschließlich des Zylinders 118) steuern. Obwohl die nockenwellenbasierte Ventilbetätigung dargestellt und abgehandelt wurde, können nockenlose Ventilstellglieder implementiert werden. Obwohl separate Einlass- und Auslassnockenwellen dargestellt sind, kann eine Nockenwelle verwendet werden, die Nocken für die Einlass- und Auslassventile aufweist.
Das Zylinderstellgliedmodul 120 kann den Zylinder 118 durch Deaktivieren des Öffnens des Einlassventils 122 und/oder des Auslassventils 130 deaktivieren. Die Zeit, wenn das Einlassventil 122 geöffnet wird, kann im Verhältnis zum TDC des Kolbens durch einen Einlassnockenverstell 148 variiert werden. Die Zeit, wenn das Auslassventil 130 geöffnet wird, kann im Verhältnis zum TDC des Kolbens durch einen Auslassnockenversteller 150 variiert werden. Ein Verstellstellgliedmodul 158 kann den Einlassnockenverstell 148 und den Auslassnockenverstell 150 basierend auf Signalen vom ECM 114 steuern. In verschiedenen Anwendungen kann Nockenwellenverstellung entfallen. Variabler Ventilhub (nicht dargestellt) kann ebenfalls durch das Verstellstellgliedmodul 158 gesteuert werden. Bei unterschiedlichen anderen Implementierungen können das Einlassventil 122 und/oder das Auslassventil 130 durch Stellglieder außer einer Nockenwelle, wie z. B. durch elektromechanische Stellglieder, elektrohydraulische Stellglieder, elektromagnetische Stellglieder usw. gesteuert werden.
Der Motor 102 kann keine, eine oder mehrere Ladevorrichtung(en) enthalten, die dem Ansaugkrümmer 110 unter Druck stehende Luft zuführt. 1 stellt beispielsweise einen Turbolader mit einer Turbine 160-1 dar, die durch Abgase angetrieben wird, die durch das Abgassystem 134 strömen. Ein Kompressor ist eine andere Art einer Ladevorrichtung.
Der Turbolader enthält auch einen Turbolader-Verdichter 160-2, der durch die Turbolader-Turbine 160-1 angetrieben wird und die Luft komprimiert, die in die Drosselklappe 112 geleitet wird. Ein Ladedruckregelventil 162 steuert Abgasströmung durch die Turbolader-Turbine 160-1 und deren Bypass. Ladedruckregelventile können auch als (Turbolader-)Turbinen-Bypassventile bezeichnet werden. Das Ladedruckregelventil 162 kann die Abgase an der Turbine 160-1 vorbei leiten und dadurch den vom Turbolader erzeugten Ladedruck (die Stärke der Einlassluftkompression) reduzieren. Das ECM 114 kann den Turbolader über ein Wastegatestellgliedmodul 164 steuern. Das Stellgliedmodul 164 des Ladedruckregelventils kann die Verstärkung des Turboladers durch Steuern der Öffnung des Ladedruckregelventils 162 verändern.
Ein Kühler (z. B. ein Ladeluftkühler oder Intercooler) kann einen Teil der in der Druckluftladung enthaltenen Hitze ableiten, die erzeugt werden kann, wenn die Luft komprimiert wird. Obwohl zum Zwecke der Veranschaulichung getrennt dargestellt, können die Turbine 160-1 und der Kompressor 160-2 mechanisch miteinander verbunden sein, wobei Ansaugluft sehr nahe bei heißen Abgasen positioniert wird. Die Druckluftladung kann Wärme von Komponenten des Abgassystems 134 absorbieren.
Der Motor 102 kann ein Abgasrückführventil (AGR) 170 enthalten, das die Abgase selektiv zum Ansaugkrümmer 110 zurückführt. Das AGR-Ventil 170 kann Abgas stromaufwärts von der Turbine des Turboladers 160-1 im Abgassystem 134 erhalten. Das AGR-Ventil 170 kann durch ein AGR-Stellgliedmodul 172 gesteuert werden.
Die Kurbelwellenstellung kann unter Verwendung eines Kurbelwellenstellungssensors 180 gemessen werden. Eine Motordrehzahl kann basierend auf der Kurbelwellenstellung ermittelt werden, die unter Verwendung des Kurbelwellenstellungssensors 180 gemessen wird. Eine Temperatur des Motorkühlmittels kann unter Verwendung eines Motorkühlmittel-Temperatursensors (ECT) 182 gemessen werden. Der ECT-Sensor 182 kann innerhalb des Motors 102 oder an anderen Stellen angeordnet sein, an denen das Kühlmittel umgewälzt wird wie beispielsweise ein Radiator (nicht dargestellt).
Der Druck im Ansaugkrümmer 110 kann unter Verwendung eines Krümmerabsolutdruck (MAP)-Sensors 184 gemessen werden. In verschiedenen Ausführungen kann der aus der Differenz zwischen dem Umgebungsluftdruck und dem Druck im Ansaugkrümmer 110 bestehende Motorunterdruck gemessen werden. Der Massenstromdurchsatz der Luft, die durch den Ansaugkrümmer 110 strömt, kann unter Verwendung eines Luftstrommassen (MAF)-Sensors 186 gemessen werden. In unterschiedlichen Implementierungen kann der MAF-Sensor 186 in einem Gehäuse positioniert sein, das auch die Drosselklappe 112 beinhaltet.
Die Position der Drosselklappe 112 kann unter Verwendung eines oder mehrerer Drosselklappenpositionssensoren (TPS) 190 gemessen werden. Eine Temperatur von Luft, die in den Motor 102 gezogen wird, kann unter Verwendung eines Ansauglufttemperatursensors (IAT) 192 gemessen werden. Ein oder mehrere Sensor(en) 193 können ebenfalls implementiert werden. Zu den anderen Sensoren 193 gehören ein Gaspedalpositions-Sensor (APP), ein Bremspedalpositions-Sensor (BPP) sowie möglicherweise ein Kupplungspedalpositions-Sensor (CPP) (z. B. bei einem Schaltgetriebe) und ein oder mehrere andere Arten von Sensoren. Ein APP-Sensor misst eine Position eines Fahrpedals innerhalb einer Fahrgastzelle des Fahrzeugs. Ein BPP-Sensor misst eine Position eines Bremspedals innerhalb einer Fahrgastzelle des Fahrzeugs. Ein CPP-Sensor misst eine Position eines Kupplungspedals innerhalb der Fahrgastzelle des Fahrzeugs. Zu den anderen Sensoren 193 können auch ein oder mehrere Beschleunigungssensor(en) gehören, mit dem/denen die Längsbeschleunigung (d. h. entlang der Linie vom Heck zur Front) des Fahrzeugs gemessen werden kann. Ein Beschleunigungsmesser ist ein Beispiel für eine Art von Beschleunigungssensor, obwohl auch andere Arten von Beschleunigungssensoren verwendet werden können. Das ECM 114 kann Signale der Sensoren verwenden, um Entscheidungen für die Steuerung des Motors 102 zu treffen.
Das ECM 114 kann z. B. mit einem Getriebesteuermodul 194 kommunizieren, um den Betrieb des Motors mit dem Schalten von Gängen in einem Getriebe 195 zu koordinieren. Das ECM 114 kann z. B. mit einem Hybridsteuermodul 196 kommunizieren, um den Betrieb des Motors 102 und eines Elektromotors 198 zu koordinieren. Während das Beispiel einen Elektromotor verwendet, können auch mehrere Elektromotoren implementiert werden. Der Elektromotor 198 kann ein Permanentmagnet-Elektromotor oder ein anderer geeigneter Typ eines Elektromotors sein, der eine Spannung basierend auf der elektromagnetischen Gegenkraft (Gegen-EMK) beim freien Drehen ausgibt, wie beispielsweise ein Gleichstrom-Elektromotor (DC-Elektromotor) oder ein Synchronelektromotor. In verschiedenen Ausführungen können verschiedene Funktionen des ECM 114, des Getriebesteuermoduls 194 und des Hybridsteuermoduls 196 in ein oder mehrere Module integriert werden.
Jedes System, das einen Motorparameter beeinflusst, kann als Motorstellglied bezeichnet werden. Jedes Motorstellglied weist einen zugehörigen Stellgliedwert auf. Das Drosselklappenstellgliedmodul 116 kann beispielsweise als ein Motorstellglied bezeichnet werden und der Drosselklappenöffnungsbereich kann als der Stellgliedwert bezeichnet werden. Im Beispiel der 1 erreicht das Drosselklappenstellgliedmodul 116 den Drosselklappenöffnungsbereich durch Einstellen eines Winkels des Flügels des Drosselventils 112.
Das Zündstellgliedmodul 126 kann auch als ein Motorstellglied bezeichnet werden, obwohl der entsprechende Stellgliedwert der Frühzündungsgrad in Bezug auf den TDC des Zylinders sein kann. Andere Motorstellglieder können das Zylinderstellgliedmodul 120, das Kraftstoffstellgliedmodul 124, das Verstellstellgliedmodul 158, das Verstärkerstellgliedmodul 164 und das AGR-Stellgliedmodul 172 beinhalten. Für diese Stellglieder können die Stellgliedwerte jeweils einer Zylinderaktivierungs-/- deaktivierungsfolge, Kraftstoffversorgungsrate, Einlass- und Auslassnockenverstellwinkeln, Wastegate-Sollöffnungen und AGR-Ventilöffnungsbereich jeweils entsprechen.
Das ECM 114 kann die Stellgliedwerte steuern, um den Motor 102 zu veranlassen, das angeforderte Ausgangsdrehmoment zu produzieren. Das ECM 114 kann die Drehmomentanforderung beispielsweise aufgrund von einer oder mehreren Fahrereingaben festlegen, wie eine APP, eine BPP, eine CPP, und/oder einer oder mehreren anderen passenden Fahrereingaben. Das ECM 114 kann die Drehmomentanforderung zum Beispiel anhand einer oder mehrerer Funktionen oder Nachschlagetabellen festlegen, welche die Fahrereingabe(n) zu den Drehmomentanforderungen in Beziehung setzen.
Unter bestimmten Umständen steuert das Hybridsteuermodul 196 die MGU 198 an, um Ausgangsdrehmoment zu liefern, beispielsweise zur Ergänzung des Ausgangsdrehmoments des Motors. Das Hybridsteuermodul 196 kann den Elektromotor 198 auch ansteuern, um ein Ausgangsdrehmoment für den Fahrzeugantrieb zu Zeiten auszugeben, zu denen der Motor 102 abgeschaltet ist.
Das Hybridsteuermodul 196 legt elektrische Energie von einer Batterie 199 an den Elektromotor 198 an, damit der Elektromotor 198 positives Drehmoment abgibt. Während das Beispiel die Batterie 199 verwendet, kann mehr als eine Batterie für die Stromversorgung des Elektromotors 198 verwendet werden. Die Batterie 199 kann für einen Stromfluss zu und von dem Elektromotor 198 vorgesehen sein, und eine oder mehrere andere Batterie(n) können Energie für weiterer Fahrzeugfunktionen bereitstellen.
Der Elektromotor 198 kann ein Drehmoment beispielsweise an eine Eingangswelle des Getriebes 195 oder an eine Abtriebswelle des Getriebes 195 ausgeben. Eine Kupplung 200 ist eingerückt, um den Elektromotor 198 mit dem Getriebe 195 zu koppeln, und ausgerückt, um den Elektromotor 198 von dem Getriebe 195 zu entkoppeln. Eine oder mehrere Getriebevorrichtungen können zwischen einem Ausgang der Kupplung 200 und einem Eingang des Getriebes 195 implementiert sein, um ein vorgegebenes Verhältnis zwischen der Drehung des Elektromotors 198 und der Drehung des Eingangs des Getriebes 195 bereitzustellen.
Das Hybridsteuermodul 196 kann mechanische Energie des Fahrzeugs ebenfalls selektiv in elektrische Energie umwandeln. Genauer gesagt erzeugt und gibt der Elektromotor 198 über die Gegen-EMK Leistung aus, wenn der Elektromotor 198 durch das Getriebe 195 angetrieben wird und das Hybridsteuermodul 196 keine Leistung von der Batterie 199 an den Elektromotor 198 anlegt. Das Hybridsteuermodul 196 kann die Batterie 199 über die von dem Elektromotor 198 ausgegebene Leistung laden. Dies kann als Regeneration bezeichnet werden.
2 ist ein Funktionsblockdiagramm einschließlich einer exemplarischen Implementierung des Hybridsteuermoduls 196. Ein oder mehrere Filter, wie der Filter 204, sind elektrisch zwischen einem Wechselrichterleistungsmodul 208 und der Batterie 199 verbunden. Der Filter 204 kann eine oder mehrere Filterkomponenten beinhalten, wie einen oder mehrere Kondensatoren und/oder Widerstände.
Ein oder mehrere Schalter, wie der Schalter 212, sind ebenfalls elektrisch zwischen dem Wechselrichterleistungsmodul 208 und der Batterie 199 angeschlossen. So kann beispielsweise der Schalter 212 zwischen dem Filter 204 und der Batterie 199 angeschlossen sein. Wenn er offen ist, verhindert der Schalter 212 einen Leistungsfluss von dem Wechselrichterleistungsmodul 208 zu der Batterie 199 und umgekehrt. Wenn er geschlossen ist, ermöglicht der Schalter 212 einen Leistungsfluss von dem Wechselrichterleistungsmodul 208 zu der Batterie 199 und umgekehrt.
Das Wechselrichterleistungsmodul 208 beinhaltet eine Vielzahl von Schaltern. Das Wechselrichterleistungsmodul 208 schaltet, um Gleichstrom (DC) von der Batterie 199 in Wechselstrom (AC) umzuwandeln und für den Antrieb des Elektromotors 198 den Wechselstrom an den Elektromotor 198 anzulegen. So kann beispielsweise das Wechselrichterleistungsmodul 208 die Gleichstromleistung von der Batterie 199 in eine 3-Phasen-Wechselstromleistung umwandeln und die 3-Phasen-Wechselstromleistung an die Wicklungen des Elektromotors 198 anlegen. Ein Schaltsteuermodul 216 steuert das Schalten der Schaltvorrichtungen des Wechselrichterleistungsmoduls 208, wie weiter unten erörtert wird.
Das Wechselrichterleistungsmodul 208 wandelt auch die von dem Elektromotor 198 ausgegebene Wechselstromleistung (z. B. durch das Getriebe 195, das den Elektromotor 198 antreibt, während die Kupplung 200 in Eingriff ist) in Gleichstrom um und gibt die Gleichstromleistung aus, um beispielsweise die Batterie 199 zu laden. Das Wechselrichterleistungsmodul 208 kann beispielsweise Energie von dem Elektromotor 198 ausgeben, wenn eine Spannungsausgabe des Elektromotors 198 größer als eine Spannung der Batterie 199 (und des Filters 204) ist.
3 enthält eine schematische Darstellung, die exemplarische Implementierungen des Filters 204, des Wechselrichterleistungsmoduls 208 und des Schalters 212 beinhaltet. Der Filter 204 kann, wie in 3 gezeigt, einen oder mehrere Kondensatoren enthalten, die zwischen der High-Side (positiven) und der Low-Side (negativen) 304 und 308 angeschlossen sind. In dem Beispiel von 3 enthält der Filter 204 auch eine Vielzahl von Widerständen. Positive und negative Anschlüsse der Batterie 199 sind ebenfalls an der High-Side und Low-Side 304 bzw. 308 angeschlossen.
Das Wechselrichterleistungsmodul 208 ist ebenfalls zwischen der High- und Low-Side 304 und 308 angeschlossen. In dem Beispiel, in dem der Elektromotor 198 ein 3-Phasen-Permanentmagnet-Elektromotor (PM-Elektromotor) ist, kann das Wechselrichterleistungsmodul 208 drei Schenkel umfassen, wobei ein Schenkel mit jeder Phase des Elektromotors 198 verbunden ist.
Ein erster Schenkel 312 beinhaltet erste und zweite Schalter 316 und 320. Die Schalter 316 und 320 umfassen jeweils einen ersten Anschluss, einen zweiten Anschluss und einen Steueranschluss. Jeder der Schalter 316 und 320 kann ein Bipolartransistor mit isoliertem Gate (IGBT), ein Feldeffekttransistor (FET) wie etwa ein Metalloxidhalbleiter-FET (MOSFET) oder ein anderer geeigneter Schaltertyp sein. In dem Beispiel von IGBTs und FETs wird der Steueranschluss als ein Gate bezeichnet.
Der erste Anschluss des ersten Schalters 316 ist mit der High-Side 304 verbunden. Der zweite Anschluss des ersten Schalters 316 ist mit dem ersten Anschluss des zweiten Schalters 320 verbunden. Der zweite Anschluss des zweiten Schalters 320 kann mit der Low-Side 308 verbunden sein. Ein Knoten, der mit dem zweiten Anschluss des ersten Schalters 316 und dem ersten Anschluss des zweiten Schalters 320 verbunden ist, kann mit einer ersten Phase des Elektromotors 198 verbunden sein.
Das Schaltsteuermodul 216 (2) kann das Schalten der Schalter 316 und 320 unter Verwendung von Pulsweitenmodulationssignalen (PWM-Signalen) steuern. So kann beispielsweise das Schaltsteuermodul 216 PWM-Signale an die Steueranschlüsse der Schalter 316 und 320 anlegen. Wenn diese eingeschaltet sind, fließt Leistung von der Batterie 199 zu dem Elektromotor 198, um den Elektromotor 198 anzutreiben.
Das Schaltsteuermodul 216 kann komplementäre PWM-Signale an die Steueranschlüsse der Schalter 316 und 320 anlegen. Mit anderen Worten, das PWM-Signal, das an den Steueranschluss des ersten Schalters 316 angelegt wird, ist in der Polarität entgegengesetzt zu dem PWM-Signal, das an den Steueranschluss des zweiten Schalters 320 angelegt wird. Ein Kurzschlussstrom kann fließen, wenn das Einschalten eines der Schalter 316 und 320 mit dem Ausschalten des anderen der Schalter 316 und 320 überlappt. Somit kann das Schaltsteuermodul 216 die PWM-Signale erzeugen, um beide Schalter 316 und 320 während einer Totzeit auszuschalten, bevor einer der Schalter 316 und 320 eingeschaltet wird. In Anbetracht dessen kann allgemein komplementär bedeuten, dass zwei Signale für die meisten ihrer Zeiten entgegengesetzte Polaritäten aufweisen, wenn Leistung an den Elektromotor 198 ausgegeben wird. Bei Übergängen können jedoch beide PWM-Signale für eine gewisse Überlappungszeit die gleiche Polarität aufweisen.
Der erste Schenkel 312 enthält auch eine erste und eine zweite Diode 324 und 328, die antiparallel zu den Schaltern 316 bzw. 320 angeschlossen sind. Mit anderen Worten ist eine Anode der ersten Diode 324 mit dem zweiten Anschluss des ersten Schalters 316 verbunden, und eine Kathode der ersten Diode 324 ist mit dem ersten Anschluss des ersten Schalters 316 verbunden. Eine Anode der zweiten Diode 328 ist mit dem zweiten Anschluss des zweiten Schalters 320 verbunden, und eine Kathode der zweiten Diode 328 ist mit dem ersten Anschluss des zweiten Schalters 320 verbunden. Wenn die Schalter 316 und 320 ausgeschaltet (und offen) sind, wird durch den Elektromotor 198 erzeugte Leistung durch die Dioden 324 und 328 übertragen, wenn die Ausgabespannung des Elektromotors 198 größer als die Spannung der Batterie 199 ist. Dies lädt die Batterie 199 auf.
Das Wechselrichterleistungsmodul 208 beinhaltet auch zweite und dritte Schenkel 332 und 336. Der zweite und dritte Schenkel 332 und 336 können (schaltungstechnisch) dem ersten Schenkel 312 ähnlich oder mit diesem identisch sein. Mit anderen Worten, der zweite und der dritte Schenkel 332 und 336 können jeweils entsprechende Komponenten für die Schalter 316 und 320 und die Dioden 324 und 328 beinhalten, die in der gleichen Weise wie der erste Schenkel 312 angeschlossen sind. So enthält beispielsweise der zweite Schenkel 332 Schalter 340 und 344 und antiparallele Dioden 348 und 352. Ein Knoten, der mit dem zweiten Anschluss des Schalters 340 und dem ersten Anschluss des zweiten Schalters 344 verbunden ist, kann mit einer zweiten Phase des Elektromotors 198 verbunden sein. Der dritte Schenkel 336 beinhaltet Schalter 356 und 360 und antiparallele Dioden 364 und 368. Ein Knoten, der mit dem zweiten Anschluss des Schalters 356 und dem ersten Anschluss des zweiten Schalters 360 verbunden ist, kann mit einer dritten Phase des Elektromotors 198 verbunden sein.
Die den Schaltern der zweiten und dritten Schenkel 332 und 336 bereitgestellten PWM-Signale können ebenfalls allgemein komplementär sein. Die PWM-Signale, die an die zweiten und dritten Schenkel 332 und 336 geliefert werden, können zueinander und von den PWM-Signalen, die an die Schalter 316 und 320 des ersten Schenkels 312 geliefert werden, phasenverschoben sein. So können beispielsweise die PWM-Signale für jeden Schenkel um 120° zueinander phasenverschoben sein.
Der Schalter 212 kann ein High-Side-Schalter sein, der zum Öffnen und Schließen der High-Side 304 angeschlossen ist. Mit anderen Worten kann der Schalter 212 geöffnet werden, um eine offene Schaltung in der High-Side 304 zu erzeugen und die Batterie 199 von dem Filter 204, dem Wechselrichterleistungsmodul 208 und dem Elektromotor 198 zu trennen. Der Schalter 212 kann geschlossen werden, um die Batterie 199 mit dem Filter 204, dem Wechselrichterleistungsmodul 208 und dem Elektromotor 198 zu verbinden. Der Schalter 212 kann beispielsweise ein IGBT oder eine andere geeignete Art von Schalter sein.
Das Schaltsteuermodul 216 kann ebenfalls das Schalten des Schalters 212 steuern. Das Schaltsteuermodul 216 kann beispielsweise ein Signal an einen Steueranschluss des Schalters 212 anlegen, um den Schalter 212 zur Verhinderung eines Leistungsflusses zu oder von der Batterie 199 zu öffnen, beispielsweise wenn der Elektromotor 198 kein positives Drehmoment erzeugen soll und unter anderen Umständen. Das Schaltsteuermodul 216 kann ein Signal an den Steueranschluss des Schalters 212 anlegen, um den Schalter 212 zum Ermöglichen eines Leistungsflusses zu und von der Batterie 199 zu schließen, um beispielswese Leistung an den Elektromotor 198 anzulegen und/oder die Batterie 199 wieder aufzuladen.
Unter gewissen Umständen kann jedoch der Schalter 212 geschlossen bleiben, obwohl das Schaltsteuermodul 216 das Signal an den Steueranschluss des Schalters 212 anlegt, um den Schalter 212 zu öffnen. Der Schalter 212 kann beispielsweise unter bestimmten Umständen verschweißt sein oder anderweitig blockiert-geschlossen sein.
Unter erneuter Bezugnahme auf 2 diagnostiziert ein Fehlerdiagnosemodul 220, ob der Schalter 212 blockiert-geschlossen ist. So kann beispielsweise das Fehlerdiagnosemodul 220 diagnostizieren, dass der Schalter 212 blockiert-geschlossen ist, wenn der Strom 224 zu oder von der Batterie 199 größer ist als ein vorbestimmter Strom (z. B. null oder größer als null), wenn das Schaltsteuermodul 216 das Signal an den Steueranschluss des Schalters 212 anlegt, um den Schalter 212 zu öffnen. Das Schaltsteuermodul 216 kann für diese Diagnose auch einen oder mehrere der Schalter eines oder mehrerer der Schenkel des Wechselrichterleistungsmoduls 208 schließen. Wenn der Schalter 212 offen ist, sollte der Strom 224 null sein, sodass der Strom 224, der größer als der vorbestimmte Strom ist, anzeigen kann, dass der Schalter 212 blockiert-geschlossen ist. Das Fehlerdiagnosemodul 220 kann diagnostizieren, dass der Schalter 212 nicht blockiert-geschlossen ist, wenn der Strom 224 kleiner oder gleich dem vorgegebenen Strom ist. Wiederum kann das Schaltsteuermodul 216 für diese Diagnose auch einen oder mehrere der Schalter der einen oder mehreren Schenkel des Wechselrichterleistungsmoduls 208 schließen.
Ein Stromsensor 228 misst den Strom 224 zu und von der Batterie 199. Eine exemplarische Stelle des Stromsensors 228 ist in dem Beispiel von 3 gezeigt, jedoch kann der Stromsensor 228 an einer anderen Stelle angeordnet sein. Ein Spannungssensor 230 misst eine Spannung 231 der Batterie 199, beispielsweise eine Spannung an dem positiven und negativen Anschluss der Batterie 199.
Basierend auf der Diagnose speichert das Fehlerdiagnosemodul 220 einen Fehlerindikator 232 in Speicher 236. Der Fehlerindikator 232 zeigt an, ob der Schalter 212 blockiert-geschlossen ist oder nicht. Zum Beispiel kann das Fehlerdiagnosemodul 220 den Fehlerindikator 232 in einen ersten Zustand versetzen, wenn der Schalter 212 blockiert-geschlossen ist, und den Fehlerindikator in einen zweiten Zustand versetzen, wenn der Schalter 212 nicht blockiert-geschlossen ist.
Ein Überwachungsmodul 240 kann den Speicher 236 überwachen und eine Störungsanzeigeleuchte (MIL) 244 beleuchten, wenn sich der Fehlerindikator 232 in dem ersten Zustand befindet. Mit anderen Worten, das Überwachungsmodul 240 kann die MIL 244 beleuchten, wenn der Schalter 212 blockiert-geschlossen ist. Es können auch eine oder mehrere andere Abhilfemaßnahmen ergriffen werden, wenn der Schalter 212 blockiert-geschlossen ist.
Ein Kupplungssteuermodul 248 steuert die Betätigung der Kupplung 200. Insbesondere betätigt das Kupplungssteuermodul 248 selektiv die Kupplung 200, um die Kupplung 200 einzurücken, und betätigt selektiv die Kupplung 200, um die Kupplung 200 auszurücken. Im Allgemeinen hält das Kupplungssteuermodul 248 die Kupplung 200, in Eingriff, bis eine Fahrzeuggeschwindigkeit 252 höher als eine erste vorbestimmte Geschwindigkeit ist. Mit anderen Worten, das Kupplungssteuermodul 248 hält die Kupplung 200 eingerückt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit 252 geringer als die erste vorgegebene Geschwindigkeit ist. Das Kupplungssteuermodul 248 rückt die Kupplung 200 aus, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit 252 höher als die erste vorgegebene Geschwindigkeit ist.
Die erste vorgegebene Geschwindigkeit ist höher als null, kann höher als 80 Meilen pro Stunde sein, kann höher als 100 Meilen pro Stunde sein oder kann basierend auf dem Fahrzeug höher als 120 Meilen pro Stunde sein. Die erste vorbestimmte Geschwindigkeit kann kalibrierbar sein und kann basierend auf einer Geschwindigkeit des Elektromotors 198 eingestellt werden, wobei, wenn die Kupplung 200 eingerückt ist, der Elektromotor 198 eine Spannung erzeugen und ausgeben wird, die größer als eine vorgegebene maximale Spannung der Batterie 199 ist. Die Batterie 199 kann bei Spannungen beschädigt werden, die höher als die vorbestimmte maximale Spannung sind. Lediglich exemplarisch kann die erste vorgegebene Geschwindigkeit in verschiedenen Implementierungen ungefähr 150 Meilen pro Stunde betragen.
So kann beispielsweise die Fahrzeuggeschwindigkeit 252 basierend auf einer oder mehreren Raddrehzahlen bestimmt werden. So kann beispielsweise die Fahrzeuggeschwindigkeit 252 basierend auf einem Durchschnitt von zwei oder mehr Radgeschwindigkeiten (z. B. nicht angetriebenen Radgeschwindigkeiten) eingestellt werden, die unter Verwendung von Raddrehzahlsensoren gemessen werden.
Wenn der Schalter 212 blockiert-geschlossen und die Kupplung 200 eingerückt ist, kann die von dem Elektromotor 198 abgegebene Leistung die Batterie 199 selbst bei Fahrzeuggeschwindigkeiten, die niedriger als die erste vorbestimmte Geschwindigkeit sind, überladen. Das Kupplungssteuermodul 248 rückt daher auch selektiv die Kupplung 200 basierend auf einem Ladezustand (SOC) 256 der Batterie 199 aus, wenn das Schaltsteuermodul 216 die Schalter nicht schaltet, um Energie an den Elektromotor 198 anzulegen, der Schalter 212 blockiert-geschlossen, und der Elektromotor 198 dreht sich aufgrund des Eingriffs der Kupplung 200.
Ein SOC-Modul 260 bestimmt den SOC 256 der Batterie 199. Das SOC-Modul 260 kann den SOC 256 der Batterie 199 basierend auf der Spannung 231 der Batterie 199 bestimmen. So kann beispielsweise das SOC-Modul 260 den SOC 256 unter Verwendung einer Nachschlagetabelle und einer Gleichung bestimmen, die Spannungen der Batterie 199 mit SOCs der Batterie 199 in Beziehung setzt.
Das SOC-Modul 260 kann den SOC 256 zusätzlich oder alternativ basierend auf dem Strom 224 zu und von der Batterie 199 bestimmen. Zum Beispiel kann das SOC-Modul 260 ein mathematisches Integral des Stroms 224 über jede vorgegebene Zeit bestimmen und die Integrationsergebnisse zur Bestimmung von SOC 256 hinzufügen. Als ein weiteres Beispiel kann das SOC-Modul 260 die Spannung 231 basierend auf dem Strom 224 skalieren oder versetzen, wobei der Skalar des Versatzes basierend auf dem Strom 224 bestimmt wird, und den SOC 256 unter Verwendung einer Nachschlagetabelle und einer Gleichung bestimmen, die diese geborgenen oder versetzten Spannungen zu SOCs der Batterie 199 in Beziehung setzt. Das SOC-Modul 260 kann den SOC 256 ferner basierend auf einer Temperatur 264 der Batterie 199 bestimmen. Die Temperatur 264 kann z. B. unter Verwendung eines Temperatursensors 268 gemessen werden. SOCs werden im Allgemeinen als ein Prozentsatz zwischen 0 %, der einer 0-Ladung (d. h. vollständig entladen) und 100 %, was anzeigt, dass die Batterie 199 vollständig geladen ist, bereitgestellt.
Das Kupplungssteuermodul 248 könnte die Kupplung 200 ausrücken, wenn der SOC 256 größer als ein erster maximaler SOC 272 ist. Ein erstes Maximalmodul 276 kann den ersten maximalen SOC 272 auf einen vorgegebenen festen SOC einstellen, der kleiner als 100 % ist. Der erste maximale SOC 272 kann beispielsweise auf weniger als 100 % (und mehr als 0 %) eingestellt werden, um einen Puffer (oder eine „Sicherheitszone“) bereitzustellen, um ein Überladen der Batterie 199 zu verhindern. Nur als Beispiel kann der erste maximale SOC 272 80 % oder ein anderer geeigneter SOC sein.
Die Kupplung 200 benötigt jedoch Zeit, um von eingerückt zu ausgerückt überzugehen. Wenn daher das Kupplungssteuermodul 248 ein Ausrücken der Kupplung 200 einleitet, wenn der SOC 256 größer als der erste maximale SOC 272 ist, kann der SOC 256 tatsächlich den ersten maximalen SOC 272 überschreiten und in den Puffer-SOC-Bereich eintreten, bevor die Kupplung 200 tatsächlich ausgekuppelt ist.
Ein zweites Maximalmodul 280 stellt daher einen zweiten maximalen SOC 284 basierend auf dem ersten maximalen SOC 272 und einer SOC-Einstellung 288 ein, und das Kupplungssteuermodul 248 rückt die Kupplung 200 aus, wenn der SOC 256 größer als der zweite maximale SOC 284 ist. Das Kupplungssteuermodul 248 hält die Kupplung 200 in Eingriff, bis die Fahrzeuggeschwindigkeit 252 höher als die erste vorgegebene Geschwindigkeit ist und/oder der SOC 256 größer als der zweite maximale SOC 284 ist. Mit anderen Worten, das Kupplungssteuermodul 248 hält die Kupplung 200 eingerückt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit 252 niedriger als die erste vorbestimmte Geschwindigkeit ist und der SOC 256 kleiner als der zweite maximale SOC 284 ist. Durch Ausrücken der Kupplung 200, wenn der SOC 256 größer als der zweite maximale SOC 284 ist, kann daher ein Failsafe-Schalter (zu dem Schalter 212) auf der Low-Side 308 weggelassen werden. Das Weglassen des Failsafe-Schalters kann die Fahrzeugkosten über die Kosten des Failsafe-Schalters, die Konstruktions- und Designkosten und/oder Kosten, die mit der Diagnose des Failsafe-Schalters verbunden sind, reduzieren.
Ein Anpassungsmodul 292 bestimmt die SOC-Anpassung 288 basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit 252 und der Temperatur 264 der Batterie 199. Das Anpassungsmodul 292 kann die SOC-Anpassung 288 beispielsweise unter Verwendung einer Nachschlagetabelle oder einer Gleichung bestimmen, die Fahrzeuggeschwindigkeiten und Batterietemperaturen mit SOC-Anpassungswerten in Beziehung setzt. In den Beispielen von Nachschlagetabellen hierin kann eine Interpolation (z. B. linear) für Werte zwischen Nachschlagetabelleneinträgen verwendet werden. In einem Beispiel kann eine dreidimensionale Nachschlagetabelle von Anpassungswerten verwendet werden, die durch die Fahrzeuggeschwindigkeit und die Batterietemperatur indiziert sind. In einem anderen Beispiel kann das Anpassungsmodul 292 für erste Batterietemperaturen (z. B. Temperaturen größer als eine vorgegebene Temperatur, wie 0 Grad Celsius) und zweite Batterietemperaturen (z. B. Temperaturen niedriger als die vorgegebene Temperatur) die SOC-Anpassung 288 unter Verwendung von ersten und zweiten Nachschlagetabellen bestimmen, wobei jede der ersten und zweiten Nachschlagetabellen SOC-Anpassungen enthält, die durch Fahrzeuggeschwindigkeiten indiziert sind.
Als ein Beispiel kann das zweite Maximalmodul 280 den zweiten maximalen SOC 284 basierend auf oder gleich dem ersten maximalen SOC 272 plus der SOC-Anpassung 288 einstellen. Als ein anderes Beispiel kann das zweite Maximalmodul 280 den zweiten maximalen SOC 284 basierend auf oder gleich dem ersten maximalen SOC 272 multipliziert mit der SOC-Anpassung 288 einstellen. Das zweite Maximalmodul 280 kann den zweiten maximalen SOC 284 gleich dem ersten maximalen SOC 272 einstellen, wenn die SOC-Anpassung 288 gleich einem vorgegebene nicht anpassenden Wert ist. So kann beispielsweise in dem Beispiel der Multiplikation des ersten maximalen SOC 272 mit der SOC-Anpassung 288, der vorgegebene nicht anpassende Wert der SOC-Einstellung 288 1,0 sein. In dem Beispiel der Subtraktion der SOC-Anpassung 288 von dem ersten Maximum-SOC 272 kann der vorbestimmte nicht anpassende Wert der SOC-Anpassung 288 0,0 sein.
In dem Beispiel der Multiplikation kann das Anpassungsmodul 292 die SOC-Anpassung 288 basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit 252 und der Temperatur 264 auf zwischen 0,0 und 1,0 einstellen. In dem Beispiel der Addition kann das Anpassungsmodul 292 die SOC-Anpassung 288 auf 0,0 % oder weniger (z. B. bis zu negativ 100%) einstellen. Die Addition der SOC-Anpassung 288 (die zwischen 0,0 % und positiv 100% liegt) mit dem ersten maximalen SOC 272 ist ein anderes Beispiel.
Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit 252 niedriger als eine zweite vorgegebene Geschwindigkeit ist, kann das Anpassungsmodul 292 die SOC-Anpassung 288 auf den vorbestimmten nicht anpassenden Werten einstellen. Die zweite vorgegebene Geschwindigkeit kann auf der Temperatur 264 basieren. Zum Beispiel beinhalten 4 und 5 exemplarische Diagramme des SOC 404 gegenüber der Fahrzeuggeschwindigkeit 408 für eine erste Temperatur, die höher als die vorgegebene Temperatur ist, bzw. eine zweite Temperatur, die niedriger als die vorgegebene Temperatur ist. Beispiele für die zweite vorgegebene Geschwindigkeit sind mit 412 bezeichnet. Die zweite vorgegebene Geschwindigkeit in 5 ist, basierend auf der ersten Temperatur von 4, die höher ist als die zweite Temperatur von 5, niedriger als die zweite vorgegebene Geschwindigkeit in dem Beispiel von 4.
Die Spur 416 verfolgt den zweiten maximalen SOC 284. Basierend auf der SOC-Anpassung 288, die auf den vorgegebenen nicht anpassenden Wert eingestellt ist, kann der zweite maximale SOC 284 gleich dem ersten maximalen SOC 272 eingestellt werden, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit 252 niedriger als die zweite vorgegebene Geschwindigkeit 412 ist (links von 412).
Das Anpassungsmodul 292 verringert die SOC-Anpassung 288, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit über die zweite vorgegebene Geschwindigkeit 412 ansteigt (rechts von 412). In dem Beispiel von 4 kann das Kupplungssteuermodul 248 die Kupplung 200 ausrücken, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit 252 höher als die erste vorgegebene Geschwindigkeit 424 ist. Das Anpassungsmodul 292 kann daher aufhören, die SOC-Anpassung 288 zu verringern, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit 252 höher als die erste vorgegebene Geschwindigkeit 424 ist.
Das Anpassungsmodul 292 kann die SOC-Anpassung 288 basierend auf der Temperatur 264 unterschiedlich verringern. So kann beispielsweise das Anpassungsmodul 292 die SOC-Anpassung 288 bei höheren Temperaturen (z. B. wie in dem Beispiel von 4) langsamer verringern als bei niedrigeren Temperaturen (z. B. wie in dem Beispiel von 5). In den Beispielen von 4 und 5 ist ein exemplarischer SOC-Anstieg während des Ausrückens der Kupplung 200 ebenfalls durch 420 dargestellt. Durch Verringern des maximalen SOC, der zum Initiieren des Ausrückens der Kupplung 200 verwendet wird, sollte der SOC 256 den ersten maximalen SOC 272 während des Ausrückens der Kupplung 200 nicht überschreiten. Wie durch Vergleich von 4 und 5 gezeigt, kann der maximale SOC schneller abnehmen, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit zunimmt, und kann die Verringerung bei niedrigeren Fahrzeuggeschwindigkeiten bei niedrigen Temperaturen beginnen als bei höheren Temperaturen.
6 ist ein Ablaufdiagramm, das ein exemplarisches Verfahren zum Steuern des Einrückens/Ausrückens der Kupplung 200 darstellt. Die Steuerung kann beginnen, wenn die Kupplung 200 eingerückt ist. Bei 504 kann das SOC-Modul 260 den SOC 256 der Batterie 199 bestimmen. Bei 508 bestimmt das Kupplungssteuermodul 248, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit 508 geringer als die erste vorgegebene Geschwindigkeit ist. Wenn 508 falsch ist, kuppelt das Kupplungssteuermodul 248 bei 512 die Kupplung 200 aus, und die Steuerung kann enden. Wenn 508 richtig ist, fährt die Steuerung mit 516 fort.
Bei 516 kann das Kupplungssteuermodul 248 bestimmen, ob der Elektromotor 198 freilaufend ist. So kann beispielsweise das Kupplungssteuermodul 248 bestimmen, ob die Kupplung 200 eingerückt ist und das Schaltsteuermodul 216 die Schalter des Wechselrichterleistungsmoduls 208 nicht schaltet, um Leistung an den Elektromotor 198 anzulegen. Der Elektromotor 198 erzeugt und gibt Leistung aus, wenn die Kupplung 200 eingerückt ist (und das Getriebe 195 eine Drehung des Elektromotors 198 antreibt), und das Wechselrichterleistungsmodul 208 schaltet nicht, um Leistung an den Elektromotor 198 anzulegen. Wenn 516 wahr ist, fährt die Steuerung mit 520 fort. Wenn 516 falsch ist, kann die Steuerung beendet werden.
Bei 520 bestimmt das Kupplungssteuermodul 248, ob der Schalter 212 blockiert- oder geschweißt-geschlossen ist. So kann beispielsweise das Kupplungssteuermodul 248 bestimmen, ob sich der Fehlerindikator 232 in dem Speicher 236 in dem ersten Zustand befindet. Wenn 520 wahr ist, wird die Steuerung mit 524 fortgesetzt. Wenn 520 falsch ist, kann das Kupplungssteuermodul 248 die Kupplung 200 eingerückt halten und die Steuerung kann enden.
Das Anpassungsmodul 292 bestimmt bei 524 die SOC-Anpassung 288. Das Anpassungsmodul 292 bestimmt die SOC-Anpassung 288 basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit 252 und der Temperatur 264, zum Beispiel unter Verwendung einer oder mehrerer Funktionen oder Nachschlagetabellen, die Fahrzeuggeschwindigkeiten und Batterietemperaturen mit SOC-Anpassungen in Beziehung setzen.
Bei 528 bestimmt das zweite Maximalmodul 280 den zweiten maximalen SOC 284 der Batterie 199 basierend auf dem ersten maximalen SOC 272 und der SOC-Anpassung 288. Das zweite Maximalmodul 280 kann den zweiten maximalen SOC 284 gleich dem ersten maximalen SOC 272 setzen, wenn die SOC-Anpassung 288 gleich dem vorgegebenen nicht anpassenden Wert ist. Wenn die SOC-Anpassung 288 nicht gleich dem vorgegebenen nicht anpassenden Wert ist, verringert das zweite Maximalmodul 280 den ersten maximalen SOC 272 basierend auf der SOC-Anpassung 288, um den zweiten maximalen SOC 284 zu bestimmen.
Bei 532 kann das Kupplungssteuermodul 248 bestimmen, ob der SOC 256 der Batterie 199 kleiner als der zweite maximale SOC 284 ist. Wenn 532 wahr ist, kann das Kupplungssteuermodul 248 die Kupplung 200 eingerückt halten, und die Steuerung kann enden. Wenn 532 falsch ist, leitet das Kupplungssteuermodul 248 bei 536 das Ausrücken der Kupplung 200 ein, und die Steuerung endet. Während das Beispiel der Beendigung der Steuerung vorgesehen ist, ist das Beispiel von 5 veranschaulichend für einen Regelkreis und die Steuerung kann zu 504 zurückkehren.
7 ist ein Ablaufdiagramm, das ein exemplarisches Verfahren zum Steuern des Einrückens/Ausrückens der Kupplung 200 und des Öffnens des Schalters 212 zeigt. Die Steuerung kann beginnen, wenn die Kupplung 200 eingerückt und der Schalter 212 geschlossen ist. Bei 504 kann das SOC-Modul 260 den SOC 256 der Batterie 199 bestimmen. Bei 508 bestimmt das Kupplungssteuermodul 248, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit 508 niedriger als die erste vorgegebene Geschwindigkeit ist. Wenn 508 falsch ist, kuppelt das Kupplungssteuermodul 248 bei 512 die Kupplung 200 aus, und die Steuerung kann enden. Wenn 508 richtig ist, fährt die Steuerung mit 704 fort.
Bei 704 kann das Kupplungssteuermodul 248 bestimmen, ob der Elektromotor 198 freilaufend ist. So kann beispielsweise das Kupplungssteuermodul 248 bestimmen, ob die Kupplung 200 eingerückt ist und das Schaltsteuermodul 216 die Schalter des Wechselrichterleistungsmoduls 208 nicht schaltet, um Leistung an den Elektromotor 198 anzulegen. Der Elektromotor 198 erzeugt und gibt Leistung aus, wenn die Kupplung 200 eingerückt ist (und das Getriebe 195 eine Drehung des Elektromotors 198 antreibt), und das Wechselrichterleistungsmodul 208 schaltet nicht, um Leistung an den Elektromotor 198 anzulegen. Wenn 704 wahr ist, fährt die Steuerung mit 708 fort. Wenn 704 falsch ist, kann die Regelung enden.
Bei 708 bestimmt das Schaltsteuermodul 216, ob der Schalter 212 geöffnet werden soll. So kann beispielsweise das Umschaltsteuermodul 216 das Öffnen des Schalters bestimmen, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit 508 niedriger als eine dritte vorgegebene Geschwindigkeit ist, die niedriger als die erste vorgegebene Geschwindigkeit und größer als null ist. Die Spannung der Batterie 199 kann größer als die von dem Elektromotor 198 ausgegebene Spannung sein, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit 508 niedriger als die dritte vorgegebene Geschwindigkeit ist. Daher ist der Stromfluss zu der Batterie 199 null, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit 508 niedriger als die dritte vorgegebene Geschwindigkeit ist. Wenn 708 wahr ist (z. B. ist die Fahrzeuggeschwindigkeit 508 niedriger als die dritte vorgegebene Geschwindigkeit und/oder der Strom zu der Batterie 199 ist null), fährt die Steuerung mit 712 fort. Wenn 708 falsch ist, kann das Kupplungssteuermodul 248 die Kupplung 200 eingerückt halten und das Schaltsteuermodul 216 kann den Schalter 212 geschlossen halten, und die Steuerung kann enden. In verschiedenen Implementierungen kann das Schaltsteuermodul 216 die dritte vorgegebene Geschwindigkeit basierend auf der Spannung der Batterie 199 bestimmen.
Bei 712 öffnet das Umschaltsteuermodul 216 den Schalter 212. Die Kupplung 200 kann ausgerückt werden, sobald der Schalter 212 geöffnet ist. So kann beispielsweise das Kupplungssteuermodul 248 bei 716 bestimmen, ob der Schalter 212 offen ist. Das Kupplungssteuermodul 248 kann bestimmen, dass der Schalter 212 offen ist, beispielsweise in Reaktion darauf, wenn das Schaltsteuermodul 216 ein Signal zum Öffnen des Schalters 212 erzeugt oder wenn der Stromfluss zu und von der Batterie 199 null ist. Wenn 712 wahr ist, kann das Kupplungssteuermodul 248 die Kupplung 200 bei 720 ausrücken und die Steuerung kann enden. Wenn 712 falsch ist, kann das Kupplungssteuermodul 248 die Kupplung 200 eingerückt halten und die Steuerung kann enden. Während das Beispiel der Beendigung der Steuerung vorgesehen ist, ist das Beispiel von 5 veranschaulichend für einen Regelkreis und die Steuerung kann zu 504 zurückkehren.
Die vorhergehende Beschreibung ist rein illustrativ und soll die vorliegende Offenbarung sowie ihre Ausführungen oder Verwendungen keineswegs einschränken. Die umfassenden Lehren der Offenbarung können in zahlreichen Formen umgesetzt werden. Obwohl die vorliegende Offenbarung also bestimmte Beispiele beinhaltet, ist der eigentliche Umfang der Offenbarung hierdurch in keiner Weise eingeschränkt und weitere Modifikationen gehen aus dem Studium der Zeichnungen, der Beschreibung und den folgenden Patentansprüchen hervor. Es sei darauf hingewiesen, dass einer oder mehrere Schritte innerhalb eines Verfahrens in anderer Reihenfolge (oder gleichzeitig) ausgeführt werden können, ohne die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung zu verändern. Ferner, obwohl jede der Ausführungsformen oben dahingehend beschrieben ist, dass sie bestimmte Merkmale aufweist, kann/können eines oder mehrere dieser Funktionen, die in Bezug auf jede Ausführungsform der Offenbarung beschrieben sind, in jeder der anderen Ausführungsformen implementiert und/oder kombiniert werden, selbst wenn diese Kombination nicht explizit beschrieben wird. Mit anderen Worten ausgedrückt, schließen sich die beschriebenen Ausführungsformen nicht gegenseitig aus, und Permutationen von einer oder mehreren Ausführungsformen gegeneinander bleiben innerhalb des Schutzumfangs dieser Offenbarung.
Räumliche und funktionale Beziehungen zwischen Elementen (z. B. zwischen Modulen, Schaltkreiselementen, Halbleiterschichten usw.) werden unter Verwendung von verschiedenen Begriffen beschrieben, einschließlich „verbunden“, „eingerastet“, „gekoppelt“, „benachbart“, „neben“, „oben auf“, „über“, „unter“ und „angeordnet“. Sofern nicht ausdrücklich als „direkt“ beschrieben, kann eine Beziehung eine direkte Beziehung sein, wenn eine Beziehung zwischen einem ersten und zweiten Element in der oben genannten Offenbarung beschrieben wird, wenn keine anderen intervenierenden Elemente zwischen dem ersten und zweiten Element vorhanden sind, kann jedoch auch eine indirekte Beziehung sein, wenn ein oder mehrere intervenierende(s) Element(e) (entweder räumlich oder funktional) zwischen dem ersten und zweiten Element vorhanden ist/sind. Wie hierin verwendet, sollte der Satz „zumindest eines von A, B und C“ so zu verstehen sein, dass damit eine Logik gemeint ist (A ODER B ODER C), unter Verwendung eines nicht ausschließlichen logischen ODER, und sollte nicht dahingehend zu verstehen sein, dass gemeint ist „zumindest eines von A, zumindest eines von B und zumindest eines von C.“
In den Figuren bezeichnen die Pfeilrichtungen, wie angezeigt, durch die Pfeilspitze im Allgemeinen den Fluss von Informationen (wie Daten oder Befehlen), die im Kontext der Darstellung relevant sind. Wenn beispielsweise Element A und Element B eine Vielzahl von Informationen austauschen, aber die Informationen, die von Element A nach Element B übertragen werden, für die Darstellung relevant sind, kann der Pfeil von Element A nach Element B zeigen. Diese unidirektionalen Pfeile implizieren nicht, dass keine anderen Informationen von Element B nach Element A übertragen werden. Zudem kann Element B im Zusammenhang mit Informationen, die von Element A nach Element B gesendet werden, Anforderungen oder Bestätigungen dieser Informationen zu Element A senden.
In dieser Anwendung kann einschließlich der folgenden Definitionen der Begriff „Modul“ oder der Begriff „Steuerung“ ggf. durch den Begriff „Schaltung“ ersetzt werden. Der Begriff „Modul“ kann auf Folgendes verweisen bzw. Teil von Folgendem sein oder Folgendes beinhalten: einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC); eine digitale, analoge oder gemischt analog/digitale diskrete Schaltung; eine digitale, analoge oder gemischt analog/digitale integrierte Schaltung; eine kombinatorische Logikschaltung; ein feldprogrammierbares Gate-Array (FPGA); eine Prozessorschaltung (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppe), die Code ausführt; eine Memory-Schaltung (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppe), die einen von der Prozessorschaltung ausgeführten Code speichert; andere geeignete Hardware-Komponenten, die die beschriebene Funktionalität bereitstellen; oder eine Kombination von einigen oder allen der oben genannten, wie zum Beispiel in einem System-on-Chip.
Das Modul kann eine oder mehrere Schnittstellenschaltungen beinhalten. In einigen Beispielen können die Schnittstellenschaltungen kabelgebundene oder -lose Schnittstellen beinhalten, die mit einem lokalen Netzwerk (LAN), dem Internet, einem Weitverkehrsnetz (WAN) oder Kombinationen hier aus verbunden sind. Die Funktionalität der in vorliegender Offenbarung genannten Module kann auf mehrere Module verteilt werden, die über Schnittstellenschaltungen verbunden sind. So können zum Beispiel mehrere Module einen Lastenausgleich zulassen. In einem anderen Beispiel können von einem Servermodul (z. B. Remote-Server oder Cloud) ermittelte Funktionen eines Client-Moduls übernommen werden.
Der Begriff Code, wie oben verwendet, kann Software, Firmware und/oder Mikrocode beinhalten und auf Programme, Routinen, Funktionen, Klassen, Datenstrukturen und/oder Objekte verweisen. Der Begriff „gemeinsame Prozessorschaltung“ bezieht sich auf eine einzelne Prozessorschaltung, die ermittelten oder vollständigen Code von mehreren Modulen ausführt. Der Begriff „gruppierte Prozessorschaltung“ bezieht sich auf eine Prozessorschaltung, die in Kombination mit zusätzlichen Prozessorschaltungen ermittelten oder vollständigen Code von ggf. mehreren Modulen ausführt. Verweise auf mehrere Prozessorschaltungen umfassen mehrere Prozessorschaltungen auf diskreten Matrizen, mehrere Prozessorschaltungen auf einer einzelnen Scheibe, mehrere Kerne auf einer einzelnen Prozessorschaltung, mehrere Threads einer einzelnen Prozessorschaltung oder eine Kombination der oben genannten. Der Begriff „gemeinsame Memory-Schaltung“ bezieht sich auf eine einzelne Memory-Schaltung, die ermittelten oder vollständigen Code von mehreren Modulen speichert. Der Ausdruck „gruppierte Memory-Schaltung“ bezieht sich auf eine Memory-Schaltung, die in Kombination mit zusätzlichem Speicher ermittelte oder vollständige Codes von ggf. mehreren Modulen speichert.
Der Begriff Memory-Schaltung ist dem Begriff computerlesbares Medium untergeordnet. Der Begriff „computerlesbares Medium“, wie er hier verwendet wird, bezieht sich nicht auf flüchtige elektrische oder elektromagnetische Signale, die sich in einem Medium ausbreiten (z. B. im Falle einer Trägerwelle); der Ausdruck „computerlesbares Medium“ ist daher als konkret und nichtflüchtig zu verstehen. Nicht einschränkende Beispiele eines nichtflüchtigen konkreten computerlesbaren Mediums sind nichtflüchtige Memory-Schaltungen (z. B. Flash-Memory-Schaltungen, löschbare programmierbare ROM-Schaltungen oder Masken-ROM-Schaltungen), flüchtige Memory-Schaltungen (z. B. statische oder dynamische RAM-Schaltungen), magnetische Speichermedien (z. B. analoge oder digitale Magnetbänder oder ein Festplattenlaufwerk) und optische Speichermedien (z. B. CD, DVD oder Blu-ray).
Die im Rahmen dieser Anmeldung beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren können teilweise oder vollständig mit einem speziellen Computer, der für die Ausführung ermittelter Computerprogrammfunktionen konfiguriert ist, implementiert werden. Die Funktionsblöcke, Flussdiagramm-Komponenten und weiter oben beschriebenen Elemente dienen als Softwarespezifikationen, die von entsprechend geschulten Technikern oder Programmierern in Computerprogramme umgesetzt werden können.
Die Computerprogramme beinhalten prozessorausführbare Anweisungen, die auf zumindest einem nicht-flüchtigen, konkreten, computerlesbaren Medium gespeichert sind. Die Computerprogramme können ebenfalls gespeicherte Daten enthalten oder auf gespeicherten Daten basieren. Die Computerprogramme können ein Basic-Input-Output-System (BIOS) umfassen, das mit der Hardware des speziellen Computers zusammenwirkt, Vorrichtungstreiber, die mit ermittelten Vorrichtungen des speziellen Computers, einem oder mehreren Betriebssystemen, Benutzeranwendungen, Hintergrunddiensten, im Hintergrund laufenden Anwendungen usw. zusammenwirken.
Die Computerprogramme können Folgendes beinhalten: (i) Beschreibungstext, der geparst wird, wie etwa HTML (hypertext markup language), XML (extensible markup language) oder JSON (JavaScript Object Notation) (ii) Assemblercode, (iii) Objektcode, der aus Quellcode von einem Compiler erstellt wurde, (iv) Quellcode zur Ausführung durch einen Interpreter, (v) Quellcode zur Kompilierung und Ausführung durch einen Just-in-time-Compiler usw. Ausschließlich als Beispiel kann Quellcode mit einer Syntax von Sprachen, wie etwa C, C++, C#, Objective-C, Swift, Haskell, Go, SQL, R, Lisp, Java®, Fortran, Perl, Pascal, Curl, OCaml, Javascript®, HTML5 (Hypertext Markup Language 5. Revision), Ada, ASP (Active Server Pages), PHP (PHP: Hypertext-Präprozessor), Scala, Eiffel, Smalltalk, Erlang, Ruby, Flash®, Visual Basic®, Lua, MATLAB, SIMULINK und Python®, geschrieben werden.
Keines der in den Ansprüchen genannten Elemente ist als Mittel für eine Funktion (sog. „means plus function“) nach 35 U.S.C. §112(f) zu verstehen, es sei denn, ein Element wird ausdrücklich unter Verwendung des Begriffes „means for“ (Mittel für) beschrieben oder falls in einem Verfahrensanspruch die Begriffe „Vorgang für“ oder „Schritt für“ verwendet werden.

Claims

Ladezustands-Steuersystem (SOC-Steuersystem) eines Fahrzeugs, umfassend: ein Wechselrichterleistungsmodul, das: wenn es geschaltet wird, selektiv Leistung von einer Batterie an einen Permanentmagnet-Elektromotor (PM-Elektromotor) anlegt; und wenn sie nicht geschaltet wird, selektiv eine Leistungsausgabe durch den PM-Elektromotor für die Batterie bereitstellt; einen Schalter (i) der zwischen dem Wechselrichterleistungsmodul und der Batterie angeschlossen ist, (ii) der im geöffneten Zustand den Leistungsfluss des Wechselrichterleistungsmoduls aus der Batterie verhindert, und (iii) der im geschlossenen Zustand einen Leistungsfluss zwischen dem Wechselrichterleistungsmodul und der Batterie ermöglicht; ein Anpassungsmodul, das eine SOC-Anpassung basierend auf mindestens einer von (i) einer Fahrzeuggeschwindigkeit und (ii) einer Batterietemperatur bestimmt; ein Maximalmodul, das einen ersten maximalen SOC der Batterie empfängt, der weniger als 100 Prozent beträgt, und einen zweiten maximalen SOC der Batterie basierend auf dem ersten maximalen SOC und der SOC-Anpassung bestimmt; und ein Kupplungssteuermodul, das eine Kupplung ausrückt, wodurch der PM-Elektromotor von einem Getriebe entkoppelt wird, wenn der Schalter blockiert-geschlossen ist und ein SOC der Batterie größer als der zweite maximale SOC ist.
SOC-Steuersystem nach Anspruch 1, ferner umfassend ein SOC-Modul, das den SOC der Batterie basierend auf einer Spannung der Batterie und/oder einem Strom durch den Schalter bestimmt.
SOC-Steuersystem nach Anspruch 1, worin: das Anpassungsmodul die SOC-Anpassung auf einen vorbestimmten Wert einstellt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit niedriger als eine vorgegebene Geschwindigkeit ist; und das Maximalmodul den zweiten maximalen SOC gleich dem ersten maximalen SOC setzt, wenn die SOC-Anpassung auf den vorgegebenen Wert eingestellt ist.
SOC-Steuersystem nach Anspruch 3, worin, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit größer als die vorbestimmte Geschwindigkeit ist, das Maximalmodul den zweiten maximalen SOC basierend auf der SOC-Anpassung auf weniger als den ersten maximalen SOC einstellt.
SOC-Steuersystem nach Anspruch 1, worin das Anpassungsmodul die SOC-Anpassung basierend auf sowohl (i) der Fahrzeuggeschwindigkeit als auch (ii) der Temperatur der Batterie bestimmt.
SOC-Steuersystem nach Anspruch 5, worin das Anpassungsmodul die SOC-Anpassung unter Verwendung einer Nachschlagetabelle, die Fahrzeuggeschwindigkeiten und Batterietemperaturen mit SOC-Anpassungen in Beziehung setzt, bestimmt.
SOC-Steuersystem nach Anspruch 5, worin: das Anpassungsmodul die SOC-Anpassung auf einen ersten Wert einstellt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit eine erste Geschwindigkeit ist und die Batterietemperatur eine erste Temperatur ist; das Anpassungsmodul die SOC-Anpassung auf einen zweiten Wert einstellt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit die erste Geschwindigkeit ist und die Batterietemperatur eine zweite Temperatur ist; die zweite Temperatur niedriger ist als die erste Temperatur; das Maximalmodul den zweiten maximalen SOC auf einen dritten Wert basierend auf dem ersten maximalen SOC einstellt, wenn die SOC-Anpassung auf den ersten Wert eingestellt ist; das Maximalmodul den zweiten maximalen SOC auf einen vierten Wert basierend auf dem ersten maximalen SOC einstellt, wenn die SOC-Anpassung auf den zweiten Wert eingestellt ist; und der vierte Wert kleiner ist als der dritte Wert.
SOC-Steuersystem nach Anspruch 1, worin das Kupplungssteuermodul die Kupplung ausrückt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit höher als die erste vorbestimmte Geschwindigkeit ist.
SOC-Steuersystem nach Anspruch 8, worin die vorgegebene Geschwindigkeit höher als 80 Meilen pro Stunde ist.
SOC-Steuersystem nach Anspruch 1, worin weitere Nullpunktschalter zwischen Wechselrichterleistungsmodul und Batterie geschaltet sind, um unabhängig davon, ob der Schalter offen oder geschlossen ist, einen Leistungsfluss zwischen dem Wechselrichterleistungsmodul und der Batterie zu ermöglichen.