DE102019100516A1

DE102019100516A1 - Elektrifiziertes Fahrzeug mit teilbarer Batterie und zugehöriges Verfahren

Info

Publication number: DE102019100516A1
Application number: DE102019100516.7A
Authority: DE
Inventors: Thomas Zenner; Daniel Benjamin Kok
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2018-01-12
Filing date: 2019-01-10
Publication date: 2019-07-18
Also published as: US11001163B2; CN110027444A; US20190217719A1

Abstract

Die Offenbarung stellt ein _„ELEKTRIFIZIERTES FAHRZEUG MIT TEILBARER BATTERIE UND ZUGEHÖRIGES VERFAHREN“ bereit. Ein elektrifiziertes Fahrzeug gemäß einem beispielhaften Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet unter anderem eine Batterie, die einen ersten Zellenstrang und einen zweiten Zellenstrang beinhaltet, eine elektrische Maschine, die selektiv durch die Batterie mit Strom versorgt wird, und mindestens eine Hilfskomponente, die selektiv durch die Batterie mit Strom versorgt wird. Die Batterie ist konfigurierbar, sodass die mindestens eine Hilfskomponente vom ersten Zellenstrang aber nicht vom zweiten Zellenstrang Strom beziehen kann. Ein Verfahren ist ebenfalls offenbart.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Offenbarung betrifft ein elektrifiziertes Fahrzeug, das eine teilbare Batterie aufweist. Die Offenbarung betrifft ebenfalls ein zugehöriges Verfahren.
STAND DER TECHNIK
Der Bedarf an einer Reduktion des Kraftstoffverbrauchs und von Emissionen von Kraftfahrzeugen ist hinlänglich bekannt. Aus diesem Grund werden Fahrzeuge entwickelt, welche die Abhängigkeit von Verbrennungsmotoren verringern. Elektrifizierte Fahrzeuge sind eine Fahrzeugart, die gegenwärtig zu diesem Zweck entwickelt wird. Im Allgemeinen unterscheiden sich elektrifizierte Fahrzeuge dadurch von herkömmlichen Kraftfahrzeugen, dass sie zumindest teilweise durch eine oder mehrere batteriebetriebene elektrische Maschinen selektiv angetrieben werden. Konventionelle Kraftfahrzeuge sind im Gegensatz dazu vollständig auf den Verbrennungsmotor angewiesen, um das Fahrzeug anzutreiben. Einige elektrifizierte Fahrzeuge beinhalten ebenfalls eine oder mehrere Hilfskomponenten, wie beispielsweise eine elektrische Bremse, eine Lenkkomponente usw., die Strom von derselben Batterie beziehen, die die elektrische Maschine mit Strom versorgt.
KURZDARSTELLUNG
Ein elektrifiziertes Fahrzeug gemäß einem beispielhaften Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet unter anderem eine Batterie, die einen ersten Zellenstrang und einen zweiten Zellenstrang beinhaltet, eine elektrische Maschine, die selektiv durch die Batterie mit Strom versorgt wird, und mindestens eine Hilfskomponente, die selektiv durch die Batterie mit Strom versorgt wird. Die Batterie ist konfigurierbar, sodass die mindestens eine Hilfskomponente vom ersten Zellenstrang aber nicht vom zweiten Zellenstrang Strom beziehen kann.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform des vorhergehenden elektrifizierten Fahrzeugs ist die Batterie konfigurierbar, sodass die elektrische Maschine vom zweiten Zellenstrang aber nicht vom ersten Zellenstrang Strom beziehen kann.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorhergehenden elektrifizierten Fahrzeuge beinhaltet die Batterie einen dritten Zellenstrang und wobei die Batterie konfigurierbar ist, sodass die elektrische Maschine von dem zweiten und dritten Zellenstrang aber nicht vom ersten Zellenstrang Strom beziehen kann.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorhergehenden elektrifizierten Fahrzeuge beinhaltet das elektrifizierte Fahrzeug ferner eine Steuerung und einen Schalter zwischen dem ersten und zweiten Zellenstrang, wobei der Schalter konfiguriert ist, als Reaktion auf Anweisungen von der Steuerung zu öffnen und zu schließen. Wenn der Schalter geöffnet ist, kann ferner die mindestens eine Hilfskomponente vom ersten Zellenstrang aber nicht vom zweiten Zellenstrang Strom beziehen und die elektrische Maschine kann vom zweiten Zellenstrang aber nicht vom ersten Zellenstrang Strom beziehen.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorhergehenden elektrifizierten Fahrzeuge sind, wenn der Schalter geschlossen ist, der erste und zweite Zellenstrang parallel elektrisch miteinander gekoppelt.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorhergehenden elektrifizierten Fahrzeuge ist die Batterie, wenn der Schalter geschlossen ist, konfiguriert, um einen Ladezustand des ersten Zellenstrangs und einen Ladezustand des zweiten Zellenstrangs auszugleichen.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorhergehenden elektrifizierten Fahrzeuge können, wenn der Schalter geschlossen ist, sowohl die mindestens eine Hilfskomponente als auch die elektrische Maschine Strom vom ersten und zweiten Zellenstrang beziehen.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorhergehenden elektrifizierten Fahrzeuge beinhaltet das elektrifizierte Fahrzeug ferner einen Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler zwischen dem ersten und zweiten Zellenstrang.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorhergehenden elektrifizierten Fahrzeuge beinhaltet das elektrifizierte Fahrzeug eine erste und eine zweite elektrische Maschine. Ferner ist die Batterie konfigurierbar, sodass die erste und die zweite elektrische Maschine vom zweiten Zellenstrang aber nicht vom ersten Zellenstrang Strom beziehen können.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorhergehenden elektrifizierten Fahrzeuge beinhaltet die elektrische Maschine einen riemengetriebenen integrierten Startergenerator.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorhergehenden elektrifizierten Fahrzeuge beinhaltet die mindestens eine Hilfskomponente mindestens eine einer elektrischen Bremskomponente, eines Dämpfers, einer Chassiskomponente und einer Lenkkomponente.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorhergehenden elektrifizierten Fahrzeuge beinhalten der erste und zweite Zellenstrang jeweils eine Vielzahl von in Reihe geschalteten Zellen und wobei der erste und der zweite Zellenstrang im Wesentlichen jeweils dieselbe Nennspannung bereitstellen.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorhergehenden elektrifizierten Fahrzeuge ist das elektrifizierte Fahrzeug ein Mildhybridfahrzeug.
Ein Verfahren gemäß einem beispielhaften Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet unter anderem die Stromversorgung von mindestens einer Hilfskomponente eines elektrifizierten Fahrzeugs mit einem ersten Zellenstrang einer Batterie aber nicht mit einem zweiten Zellenstrang der Batterie.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform des vorhergehenden Verfahrens beinhaltet das Verfahren die Stromversorgung einer elektrischen Maschine des elektrifizierten Fahrzeugs mit dem zweiten Zellenstrang aber nicht mit dem ersten Zellenstrang.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorhergehenden Verfahren beinhaltet das Verfahren das Öffnen eines Schalters zwischen dem ersten und zweiten Zellenstrang.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorhergehenden Verfahren wird der Schalter während eines Anlassbetriebs und eines traktionsunterstützenden Betriebs geöffnet.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorhergehenden Verfahren beinhaltet das Verfahren das Schließen des Schalters, die Stromversorgung der mindestens einen Hilfskomponente mit dem ersten und zweiten Zellenstrang und die Stromversorgung der elektrischen Maschine mit dem ersten und zweiten Zellenstrang.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorhergehenden Verfahren beinhaltet das Verfahren das Ausgleichen eines Ladezustands des ersten Zellenstrangs und eines Ladezustands des zweiten Zellenstrangs.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorhergehenden Verfahren beinhaltet das Verfahren das Umwandeln von Strom, der zwischen dem ersten Zellenstrang und dem zweiten Zellenstrang fließt, von einem Spannungspegel zu einem anderen.
Figurenliste

1 veranschaulicht schematisch einen Antriebsstrang eines elektrifizierten Fahrzeugs.
2 ist eine Tabelle, die für eine beispielhafte Antriebsfolge repräsentativ ist.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Diese Offenbarung betrifft ein elektrifiziertes Fahrzeug, das eine teilbare Batterie aufweist. Die Offenbarung betrifft ebenfalls ein zugehöriges Verfahren. Insbesondere beinhaltet ein elektrifiziertes Fahrzeug dieser Offenbarung eine Batterie mit einem ersten Zellenstrang und einem zweiten Zellenstrang, eine elektrische Maschine, die selektiv durch die Batterie mit Strom versorgt wird, und mindestens eine Hilfskomponente, die selektiv durch die Batterie mit Strom versorgt wird. Die Batterie ist konfigurierbar, sodass die mindestens eine Hilfskomponente vom ersten Zellenstrang aber nicht vom zweiten Zellenstrang Strom beziehen kann. Auf diese Weise kann die Hilfskomponente Strom von einem Abschnitt der Batterie beziehen, und die elektrische Maschine kann Strom von einem weiteren Abschnitt der Batterie beziehen. Somit wird der Betrieb der Hilfskomponente nicht durch Spannungsschwankungen gestört, die beispielsweise durch den relativ großen Strombezug der elektrischen Maschine verursacht werden.
1 veranschaulicht schematisch einen beispielhaften Antriebsstrang 10 eines elektrifizierten Fahrzeugs 12. In einem Beispiel beinhaltet der Antriebsstrang 10 einen Motor 14 und eine erste elektrische Maschine 16. In diesem Beispiel ist die erste elektrische Maschine 16 ein riemengetriebener integrierter Startergenerator (RSG). Die erste elektrische Maschine 16 ist elektrisch an ein Batteriepack 18 (oder einfach „Batterie“) gekoppelt. Der Motor 14 ist in diesem Beispiel selektiv mittels einer Kupplung 22 an ein Getriebe 20 gekoppelt. Das Getriebe 20 kann wahlweise an eine zweite elektrische Maschine 24 gekoppelt sein. Falls vorhanden, ist die zweite elektrische Maschine 24 ebenfalls elektrisch an den Batteriepack 18 gekoppelt. Das Getriebe 20 ist mit einer Welle 26 verbunden, die über eine Leistungsübertragungseinheit 30 mit den Fahrzeugantriebsrädern 28 gekoppelt ist. Die Leistungsübertragungseinheit 30 kann ein Antriebsgetriebesystem sein.
Während erste und zweite elektrische Maschinen 16, 24 dargestellt sind, erstreckt sich diese Offenbarung auf Fahrzeuge mit einer oder mehreren der ersten und zweiten elektrischen Maschinen 16, 24. Eine Kombination der ersten und zweiten elektrischen Maschine 16, 24 aufweisend, kann als eine Kombination von P0- und P3-Hybridarchitekturen bezeichnet werden. Diese Offenbarung erstreckt sich ebenfalls auf Fahrzeuge, die weitere elektrische Maschinen als die beiden in 1 dargestellten Arten von elektrischen Maschinen aufweisen, und erstreckt sich insbesondere auf P0-, P1-, P2-, P3- und P4-Hybridarchitekturen und Kombinationen davon.
In einer Ausführungsform ist der Motor 14 ein Verbrennungsmotor. Die erste elektrische Maschine 16 ist konfiguriert, den Motor zu starten. Die erste elektrische Maschine 16 ist in diesem Beispiel nicht konfiguriert, das Fahrzeug 12 eigenständig anzutreiben. Die Funktionen der ersten elektrischen Maschine 16 beinhalten zum Beispiel eher das Starten des Motors 14, das Unterstützen des Motors 14 durch die Produktion von mechanischem Drehmoment durch den Bezug von Strom vom Batteriepack 18 und Einfangen von Energie vom Fahrzeug 12 und Leiten dieser Energie zum Batteriepack 18, wo sie gespeichert wird.
Die erste elektrische Maschine 16 kann in zwei Modi betrieben werden. In einem ersten Betriebsmodus erzeugt die erste elektrische Maschine 16 ein Drehmoment, um entweder ein Drehmoment, das vom Motor 14 erzeugt wird, zu ergänzen, oder zur Verwendung beim Starten des Motors 14. In einem zweiten Betriebsmodus wird die erste elektrische Maschine 16 vom Motor 14 angetrieben, um elektrischen Strom zur Speicherung im Batteriepack 18 zu erzeugen. Das Fahrzeug 12 kann eine Start-Stopp-Funktionalität aufweisen, wobei der Motor 14 mit der Unterstützung der ersten elektrischen Maschine 16 abschaltet und neu startet, um die Zeitdauer, die der Motor 14 im Leerlauf verbringt, zu reduzieren, wodurch der Kraftstoffverbrauch und Schadstoffausstoß verringert werden.
Die zweite elektrische Maschine 24 kann, falls vorhanden, ebenfalls in zwei Modi betrieben werden. In einem ersten Betriebsmodus erzeugt die zweite elektrische Maschine 24 ein Drehmoment und wendet das Drehmoment auf das Getriebe 20 an. In einem zweiten Betriebsmodus wird die zweite elektrische Maschine 24 vom Getriebe 20 angetrieben und sie erzeugt elektrischen Strom zur Speicherung im Batteriepack 18.
In diesem Beispiel beinhaltet das Fahrzeug 12 mindestens eine Hilfskomponente 32, die durch das Batteriepack 18 mit Strom versorgt wird. Die Hilfskomponente(n) 32 kann/können eine einzige Hilfskomponente oder eine Vielzahl von Hilfskomponenten beinhalten. Beispielhafte Hilfskomponenten beinhalten unter anderem eine elektrische Bremskomponente, einen Dämpfer, eine Chassiskomponente und eine Lenkkomponente. Diese Komponenten sind elektronische Komponenten relativ hoher Spannung, und in einem Beispiel ist jede der Hilfskomponente(n) 32 konfiguriert, um mit 48 Volt betrieben zu werden.
Der veranschaulichte Batteriepack 18 ist eine beispielhafte Art einer Batterieanordnung eines elektrifizierten Fahrzeugs und kann die Form einer Hochspannungsbatterie annehmen, die in der Lage ist, elektrischen Strom auszugeben, um die erste und zweite elektrische Maschine 16, 24 und die Hilfskomponente(n) 32 zu betreiben. Der Batteriepack 18 stellt in einem Beispiel eine 48-Volt-Batterie bereit.
Der Batteriepack 18 beinhaltet eine Vielzahl von Batteriezellensträngen. In dieser Offenbarung beinhaltet der Batteriepack 18 einen ersten Strang 34, einen zweiten Strang 36 und einen dritten Strang 38. In diesem Beispiel sind der erste, zweite und dritte Strang 34, 36, 38 parallel zueinander angeordnet und jeder stellt im Wesentlichen dieselbe Nennspannung, nämlich 48 Volt, bereit.
Jeder des ersten, zweiten und dritten Zellenstrangs 34, 36, 38 beinhaltet eine Vielzahl von Zellen 40, die entweder in Reihe oder parallel zueinander geschaltet ist. Die Zellen 40 innerhalb jedes des ersten, zweiten und dritten Strangs 34, 36, 38 weisen im Wesentlichen dieselbe Zellenchemie auf. In einem Beispiel stellt jeder des ersten, zweiten und dritten Strangs 34, 36, 38 eine Nennspannung von 48 Volt bereit. In diesem Beispiel beinhaltet jeder des ersten, zweiten und dritten Strangs 34, 36, 38 12 Lithium-Ionen-Zellen, die in Reihe geschaltet sind, um jedem Strang eine Nennspannung von 48 Volt bereitzustellen. Während in 1 drei Zellenstränge dargestellt sind, versteht es sich, dass sich diese Offenbarung auf Batteriepacks erstreckt, die zwei oder mehr Zellenstränge aufweisen.
Der erste, zweite und dritte Strang 34, 36, 38 sind in der Lage, sowohl unabhängig voneinander als auch als eine Gruppe, die erste elektrische Maschine 16, die zweite elektrische Maschine 24 (falls vorhanden) und die Hilfskomponente(n) 32 mit Strom zu versorgen. Unter einigen Betriebsbedingungen des Fahrzeugs 12 kann jedoch die Spannung des Batteriepacks 18 aufgrund des Strombedarfs einer oder mehrerer Komponenten schwanken. In einem bestimmten Beispiel weist die erste elektrische Maschine 16 während eines Motorstartbetriebs einen relativ hohen Strombedarf auf. Entsprechend ist der Batteriepack 18 konfigurierbar, um die Hilfskomponente(n) 32 von Spannungsschwankungen zu isolieren, die durch den relativ hohen Strombedarf verursacht werden. Anders ausgedrückt ist der Batteriepack 18 im Wesentlichen teilbar. Wenn geteilt, kann beispielsweise die erste elektrische Maschine 16 Strom vom Batteriepack 18 beziehen, ohne den Betrieb der Hilfskomponente(n) 32 zu stören.
Wenn geteilt, ist der Batteriepack 18 konfigurierbar, sodass die Hilfskomponente(n) 32 vom ersten Zellenstrang 34 aber nicht vom zweiten Zellenstrang 36 Strom beziehen können. Gleichermaßen ist der Batteriepack 18, wenn geteilt, konfigurierbar, sodass die erste elektrische Maschine 16 und/oder die zweite elektrische Maschine 24 (falls vorhanden) Strom vom ersten Zellenstrang 36 aber nicht vom zweiten Zellenstrang 34 beziehen können. In dem veranschaulichten Beispiel, in dem der Batteriepack 18 einen ersten, zweiten und dritten Strang 34, 36, 38 beinhaltet, ist der Batteriepack 18 konfigurierbar, sodass die erste elektrische Maschine 16 und/oder die zweite elektrische Maschine 24 Strom vom zweiten und dritten Strang 36, 38 beziehen können, aber nicht vom ersten Strang 34. Gleichermaßen ist der Batteriepack 18 konfigurierbar, sodass die Hilfskomponente(n) 32 vom ersten Strang 34 aber nicht vom zweiten oder dritten Strang 36, 38 Strom beziehen können. Auf diese Weise kann der Batteriepack 18 der ersten und/oder zweiten elektrischen Maschine 16, 24 mit dem zweiten und dritten Strang 36, 38 Strom bereitstellen, ohne den Betrieb der Hilfskomponente(n) 32 zu stören.
In einem Beispiel dieser Offenbarung, beinhaltet der Batteriepack 18 zwischen dem ersten Strang 34 und dem zweiten Strang 36 einen Schalter 42, um die vorgenannte Teilung des Batteriepacks 18 zu erzielen. Der Schalter 42 ist konfiguriert, als Reaktion auf Anweisungen von einer Steuerung 44 zu öffnen und zu schließen. Der Schalter 42 kann eine beliebige bekannte Schalterart sein. Wenn der Schalter 42 geöffnet ist, ist/sind die Hilfskomponente(n) 32 nur elektrisch an den ersten Strang 34 gekoppelt und ist/sind aber nicht an den zweiten oder dritten Strang 36, 38 gekoppelt. Ferner sind die erste und zweite elektrische Maschine 16, 24 elektrisch an den zweiten oder dritten Strang 36, 38 gekoppelt und sind aber nicht an den ersten Strang 34 gekoppelt.
Der Schalter 42 kann unter Betriebsbedingungen des Fahrzeugs 12, unter denen die erste oder zweite elektrische Maschine 16, 24 keinen relativ hohen Strombedarf aufweisen, geschlossen sein. Wenn der Schalter 42 geschlossen ist, sind die Hilfskomponente(n) 32 und die erste und zweite elektrische Maschine 16, 24 elektrisch an jeden des ersten, zweiten und dritten Strangs 34, 36, 38 gekoppelt. Ferner ist, wenn der Schalter 42 geschlossen ist, ein Ladezustand (state of charge, SOC) des ersten Strangs 34 konfiguriert, um sich mit dem SOC des zweiten und dritten Strangs 36, 38, wie nachfolgend erörtert, auszugleichen.
Während eines Zeitraums, in dem der Batteriepack 18 geteilt ist (d. h., wenn der Schalter 42 geöffnet ist), kann ein SOC des zweiten und dritten Strangs 36, 38 niedriger, gleich oder höher als der des ersten Strangs 34 sein. Wenn der SOC nicht gleich ist, wenn der Schalter 42 geschlossen wird, dann wird ein Strom konfiguriert, um zwischen dem ersten Strang 34 und dem zweiten und dritten Strang 36, 38 zu fließen. Es kann vorteilhaft sein, den Strom, der zwischen dem ersten Strang 34 und dem zweiten und dritten Strang 36, 38 fließt, zu steuern. Der Batteriepack 18 kann somit einen Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 46 zwischen dem ersten Strang 34 und dem zweiten und dritten Strang 36, 38 beinhalten. Der Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 46 kann betrieben werden, um den Strom von einem Spannungspegel in einen anderen umzuwandeln. Ein Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 46 ist nicht in allen Beispielen erforderlich. Beispielsweise kann die Steuerung 44 den SOC der Stränge 34, 36, 38 überwachen und den Schalter 42 schließen, wenn der Unterschied zwischen dem SOC der Stränge 34, 36, 38 einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet. Falls vorhanden, kann der Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 46 jedoch bidirektional sein, da der SOC-Unterschied zwischen Strängen 34, 36, 38 entweder positiv oder negativ sein kann, und entsprechend kann ein Strom in beiden Richtungen zwischen Strängen fließen.
Sowohl der Schalter 42 als auch, falls vorhanden, der Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 46 reagieren auf Anweisungen von der Steuerung 44. Es versteht sich, dass die Steuerung 44 Teil eines Gesamtfahrzeugsteuerungsmoduls sein kann, wie beispielsweise eine Fahrzeugsystemsteuerung (vehicle system controller, VSC) oder alternativ eine eigenständige Steuerung getrennt von der VSC sein kann. Ferner kann die Steuerung 44 zum Verbinden mit und zum Betreiben der verschiedenartigen Komponenten des Fahrzeugs 12 mit ausführbaren Anweisungen programmiert sein. Die Steuerung 44 beinhaltet zusätzlich eine Verarbeitungseinheit und einen nicht-transitorischen Speicher zum Ausführen der verschiedenen Steuerstrategien und -modi des Fahrzeugsystems.
2 veranschaulicht eine Tabelle 100, die repräsentativ für eine beispielhafte Antriebsfolge ist. In diesem Sinne ist die Tabelle 100 ebenfalls repräsentativ für ein beispielhaftes Verwendungsverfahren. Die Tabelle 100 beinhaltet drei Spalten 102, 104, 106, die mit drei Zeiten T₁ , T₂ und T₃ assoziiert sind. Die Zellen der Tabelle 100 zeigen das Verhalten der verschiedenartigen Komponenten des Fahrzeugs 12 zu den Zeiten T₁ , T₂ und T₃ . Die relevanten Komponenten des Fahrzeugs 12 sind in der linken Spalte der Tabelle 100 aufgelistet.
Die Zeit T₁ ist in diesem Beispiel repräsentativ für eine Zeit, zu der das Fahrzeug 12 unter normalen Betriebsbedingungen fährt. Beispielsweise kann der Motor 14 zur Zeit T₁ die Fahrzeugantriebsräder 28 antreiben, und mindestens eine der ersten und zweiten elektrischen Maschine 16, 24 ist aktiv. Insbesondere kann mindestens eine der ersten und zweiten elektrischen Maschine 16, 24 durch den Motor 14 angetrieben werden, um elektrischen Strom zu erzeugen. Alternativ stellen die erste und zweite elektrische Maschine 16, 24 zusätzliches Drehmoment bereit, welches zum Antreiben des Fahrzeugs 12 verwendet wird.
Zur Zeit T₁ ist/sind die Hilfskomponente(n) 32 nicht aktiv. Demnach ist der Schalter 42 geschlossen, was bedeutet, dass die erste und zweite elektrische Maschine 16, 24 elektrisch an jeden des ersten, zweiten und dritten Strangs 34, 36, 38 gekoppelt sind. Zur Zeit T₁ weisen der erste, zweite und dritte Strang 34, 36, 38 denselben SOC auf. In diesem bestimmten Beispiel beträgt der SOC des ersten, zweiten und dritten Strangs 34, 36, 38 55 %. Ferner kann der Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 46 aktiv sein.
Die Zeit T₂ ist repräsentativ für eine Zeit, zu der der Motor 14 gestartet wird (d. h. ein Motorstartbetrieb). Beim Starten ist mindestens die erste elektrische Maschine 16 aktiv. Die erste elektrische Maschine 16 kann wiederum ein RSG sein. Ferner ist/sind die Hilfskomponente(n) 32 zur Zeit T₂ aktiv. Ferner ist der Schalter 42 geöffnet, und die Hilfskomponente(n) 32 beziehen somit vom ersten Strang 34 aber nicht vom zweiten oder dritten Strang 36, 38 Strom. Ferner beziehen die erste und/oder zweite elektrische Maschine 16, 24 vom zweiten und dritten Strang 36, 38 Strom aber nicht vom ersten Strang 34. Wie bereits erwähnt kann der Strombezug der ersten elektrischen Maschine 16, beispielsweise während des Motorstarts, relativ hoch sein. Der erhöhte Strombezug verursacht Spannungsschwankungen. Wäre der Schalter 42 nicht geöffnet, könnten diese Schwankungen Störungen beim Betrieb der Hilfskomponente(n) 32 verursachen. Das Öffnen des Schalters 42 ermöglicht demnach den Hilfskomponente(n) 32 Strom von einem Teil der Batterie bei relativ konstanter Spannung zu beziehen, ohne durch den relativ hohen Strombezug von den anderen Teilen der Batterie gestört zu werden.
Ferner ist der SOC des zweiten und dritten Strangs 36, 38 zur Zeit T₂ von 55 % bei T₁ auf 30 % gefallen, während der SOC des ersten Strangs 34 um einen geringeren Betrag von 55 % bei T₁ auf 50 % gefallen ist. Letztendlich ist der Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 46 inaktiv, da der Schalter 42 zur Zeit T₂ geöffnet ist. Obwohl eine Motorstartbedingung bezüglich der Zeit T₂ erörtert wird, könnte der Schalter 42 ebenfalls während anderer Motorbetriebsbedingung geöffnet sein, wie beispielsweise während einem traktionsunterstützenden Betrieb.
Ein Teilen des Batteriepacks 18 durch Öffnen des Schalters 42 kann zur Folge haben, dass der zweite und dritte Strang 36, 38 mehr entladen werden, als wenn der Batteriepack 18 nicht geteilt wäre. Demnach ist der SOC des ersten Strangs 34, wenn der Schalter 42 wieder geschlossen wird, konfiguriert, um sich mit dem SOC des zweiten und dritten Strangs 36, 38 auszugleichen. In einem Beispiel sind die erste und zweite elektrische Maschine 16, 24 zur Zeit T₃ inaktiv, aber die Hilfskomponente(n) 32 ist/sind aktiv. Der Schalter 42 ist geschlossen, was somit der/den Hilfskomponente(n) 32 ermöglicht, vom ersten, zweiten und dritten Strang 34, 36, 38 Strom zu beziehen. Ferner fließt Strom vom ersten Strang 34 zum zweiten und dritten Strang 36, 38, da der erste Strang 34 einen höheren SOC aufweist als der zweite und dritte Strang 36, 38. Auf diese Weise lädt der erste Strang 34 den zweiten und dritten Strang 36, 38. Demnach wird der SOC des ersten Strangs 34 reduziert, und der SOC des zweiten und dritten Strangs 36, 38 erhöht sich. Dies dauert an, bis der SOC des ersten, zweiten und dritten Strangs 34, 36, 38 ausgeglichen ist. In diesem Beispiel ist der SOC ausgeglichen, wenn jeder des ersten, zweiten und dritten Strangs 34, 36, 38 einen SOC von 36 % aufweist.
Ferner ist der Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 46 während der Zeit T₃ aktiv. Aktivieren des Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlers 46 verringert den Stress auf den Batteriepack 18, der sich auf die Haltbarkeit des Batteriepacks 18 auswirken kann. Der Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 46 verringert ebenfalls die Wahrscheinlichkeit, dass das Schließen des Schalters 42 einen Lichtbogen verursacht, was unerwünscht wäre.
Es versteht sich, dass Begriffe wie „etwa“, „im Wesentlichen“ und „im Allgemeinen“ nicht dazu gedacht sind, unbegrenzte Begriffe zu sein, und so ausgelegt werden sollten, wie der Fachmann auf diesem Gebiet diese Begriffe auslegen würde.
Wenngleich die verschiedenen Beispiele die konkreten in den Veranschaulichungen gezeigten Komponenten aufweisen, sind Ausführungsformen dieser Offenbarung nicht auf diese konkreten Kombinationen beschränkt. Es ist möglich, einige der Komponenten oder Merkmale eines der Beispiele in Kombination mit Merkmalen oder Komponenten eines weiteren der Beispiele zu verwenden. Darüber hinaus sind die verschiedenen Figuren, die diese Offenbarung begleiten, nicht zwangsläufig maßstabsgetreu, und einige Merkmale können übertrieben oder verkleinert dargestellt sein, um bestimmte Einzelheiten einer bestimmten Komponente oder Dem Durchschnittsfachmann ist ersichtlich, dass die oben beschriebenen Ausführungsformen beispielhaft und nicht einschränkend sind. Das heißt, dass Modifikationen dieser Offenbarung unter den Schutzumfang der Patentansprüche fallen. Dementsprechend sollten die folgenden Patentansprüche geprüft werden, um ihren eigentlichen Schutzumfang und Inhalt zu bestimmen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein elektrifiziertes Fahrzeug bereitgestellt, das eine Batterie, die einen ersten Zellenstrang und einen zweiten Zellenstrang beinhaltet, eine elektrische Maschine, die durch die Batterie selektiv mit Strom versorgt wird, und mindestens eine Hilfskomponente, die durch die Batterie selektiv mit Strom versorgt wird, aufweist, wobei die Batterie konfigurierbar ist, sodass die mindestens eine Hilfskomponente Strom vom ersten Zellenstrang aber nicht vom zweiten Zellenstrang beziehen kann.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Batterie konfigurierbar, sodass die elektrische Maschine vom zweiten Zellenstrang aber nicht vom ersten Zellenstrang Strom beziehen kann.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet die Batterie einen dritten Zellenstrang und wobei die Batterie konfigurierbar ist, sodass die elektrische Maschine vom zweiten und dritten Zellenstrang aber nicht vom ersten Zellenstrang Strom beziehen kann.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch eine Steuerung, einen Schalter zwischen dem ersten und zweiten Zellenstrang, wobei der Schalter konfiguriert ist, als Reaktion auf Anweisungen von der Steuerung zu öffnen und zu schließen, wobei, wenn der Schalter geöffnet ist, die mindestens eine Hilfskomponente vom ersten Zellenstrang aber nicht vom zweiten Zellenstrang Strom beziehen kann und die elektrische Maschine vom zweiten Zellenstrang aber nicht vom ersten Zellenstrang Strom beziehen kann.
Gemäß einer Ausführungsform sind, wenn der Schalter geschlossen ist, der erste und zweite Zellenstrang parallel elektrisch miteinander gekoppelt.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Batterie, wenn der Schalter geschlossen ist, konfiguriert, um einen Ladezustand des ersten Zellenstrangs und einen Ladezustand des zweiten Zellenstrangs auszugleichen.
Gemäß einer Ausführungsform können, wenn der Schalter geschlossen ist, sowohl die mindestens eine Hilfskomponente als auch die elektrische Maschine vom ersten und zweiten Zellenstrang Strom beziehen.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner durch einen Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler zwischen dem ersten und zweiten Zellenstrang gekennzeichnet.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das elektrifizierte Fahrzeug eine erste und zweite elektrische Maschine und wobei die Batterie konfigurierbar ist, sodass die erste und die zweite elektrische Maschine vom zweiten Zellenstrang aber nicht vom ersten Zellenstrang Strom beziehen können.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet die elektrische Maschine einen riemengetriebenen integrierten Startergenerator.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet mindestens eine Hilfskomponente mindestens eine einer elektrischen Bremskomponente, eines Dämpfers, einer Chassiskomponente und einer Lenkkomponente.
Gemäß einer Ausführungsform beinhalten der erste und zweite Zellenstrang jeweils eine Vielzahl von in Reihe geschalteten Zellen und wobei der erste und zweite Zellenstrang im Wesentlichen jeweils dieselbe Nennspannung bereitstellen.
Gemäß einer Ausführungsform ist das elektrifizierte Fahrzeug ein Mildhybridfahrzeug.
Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren Stromversorgung von mindestens einer Hilfskomponente eines elektrifizierten Fahrzeugs mit einem ersten Zellenstrang einer Batterie aber nicht mit einem zweiten Zellenstrang der Batterie.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner durch Stromversorgung einer elektrischen Maschine des elektrifizierten Fahrzeugs mit dem zweiten Zellenstrang aber nicht mit dem ersten Zellenstrang gekennzeichnet.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner durch Öffnen eines Schalters zwischen dem ersten und zweiten Zellenstrang gekennzeichnet.
Gemäß einer Ausführungsform wird der Schalter während eines Motorstartbetriebs und eines traktionsunterstützenden Betriebs geöffnet.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner durch Schließen des Schalters, Stromversorgung der mindestens einen Hilfskomponente mit dem ersten und zweiten Zellenstrang und Stromversorgung der elektrischen Maschine mit dem ersten und zweiten Zellenstrang gekennzeichnet.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner durch Ausgleichen eines Ladezustands des ersten Zellenstrangs und eines Ladezustands des zweiten Zellenstrangs gekennzeichnet.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner durch Umwandeln von Strom, der zwischen dem ersten Zellenstrang und dem zweiten Zellenstrang fließt, von einem Spannungspegel zu einem anderen gekennzeichnet.

Claims

Elektrifiziertes Fahrzeug, umfassend: eine Batterie, die einen ersten Zellenstrang und einen zweiten Zellenstrang beinhaltet; eine elektrische Maschine, die selektiv durch die Batterie mit Strom versorgt wird; und mindestens eine Hilfskomponente, die selektiv durch die Batterie mit Strom versorgt wird, wobei die Batterie konfigurierbar ist, sodass die mindestens eine Hilfskomponente vom ersten Zellenstrang aber nicht vom zweiten Zellenstrang Strom beziehen kann.
Elektrifiziertes Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Batterie konfigurierbar ist, sodass die elektrische Maschine vom zweiten Zellenstrang aber nicht vom ersten Zellenstrang Strom beziehen kann.
Elektrifiziertes Fahrzeug nach Anspruch 2, wobei die Batterie einen dritten Zellenstrang beinhaltet und wobei die Batterie konfigurierbar ist, sodass die elektrische Maschine vom zweiten und dritten Zellenstrang aber nicht vom ersten Zellenstrang Strom beziehen kann.
Elektrifiziertes Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend: eine Steuerung; einen Schalter zwischen dem ersten und zweiten Zellenstrang, wobei der Schalter konfiguriert ist, als Reaktion auf Anweisungen von der Steuerung zu öffnen und zu schließen. wobei, wenn der Schalter geöffnet ist, die mindestens eine Hilfskomponente vom ersten Zellenstrang aber nicht vom zweiten Zellenstrang Strom beziehen kann und die elektrische Maschine vom zweiten Zellenstrang aber nicht vom ersten Zellenstrang Strom beziehen kann.
Elektrifiziertes Fahrzeug nach Anspruch 4, wobei, wenn der Schalter geschlossen ist, der erste und zweite Zellenstrang parallel elektrisch miteinander gekoppelt sind.
Elektrifiziertes Fahrzeug nach Anspruch 4 oder 5, wobei, wenn der Schalter geschlossen ist, die Batterie konfiguriert ist, einen Ladezustand des ersten Zellenstrangs und einen Ladezustand des zweiten Zellenstrangs auszugleichen.
Elektrifiziertes Fahrzeug nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei, wenn der Schalter geschlossen ist, sowohl die mindestens eine Hilfskomponente als auch die elektrische Maschine vom ersten und zweiten Zellenstrang Strom beziehen können.
Verfahren, umfassend: die Stromversorgung von mindestens einer Hilfskomponente eines elektrifizierten Fahrzeugs mit einem ersten Zellenstrang einer Batterie aber nicht mit einem zweiten Zellenstrang der Batterie.
Verfahren nach Anspruch 8, ferner umfassend: die Stromversorgung einer elektrischen Maschine des elektrifizierten Fahrzeugs mit dem zweiten Zellenstrang aber nicht mit dem ersten Zellenstrang.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, ferner umfassend: das Öffnen eines Schalters zwischen dem ersten und zweiten Zellenstrang.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Schalter während eines Motorstartbetriebs und eines traktionsunterstützenden Betriebs geöffnet wird.
Verfahren nach Anspruch 10, ferner umfassend: das Schließen des Schalters; die Stromversorgung der mindestens einen Hilfskomponente mit dem ersten und zweiten Zellenstrang; und die Stromversorgung der elektrischen Maschine mit dem ersten und zweiten Zellenstrang.
Verfahren nach Anspruch 12, ferner umfassend: das Ausgleichen eines Ladezustands des ersten Zellenstrangs und eines Ladezustands des zweiten Zellenstrangs.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, ferner umfassend: das Umwandeln von Strom, der zwischen dem ersten Zellenstrang und dem zweiten Zellenstrang fließt, von einem Spannungspegel zu einem anderen.