DE102020130388A1

DE102020130388A1 - System und verfahren zur batteriekapazitätsschätzung für ein hybridelektrofahrzeug

Info

Publication number: DE102020130388A1
Application number: DE102020130388.2A
Authority: DE
Inventors: Heinrich Enslin; Jeffery R. Grimes
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2019-11-19
Filing date: 2020-11-17
Publication date: 2021-05-20
Also published as: CN112896143A; US20210146796A1; US11135939B2

Abstract

Die Offenbarung stellt ein System und Verfahren zur Batteriekapazitätsschätzung für ein Hybridelektrofahrzeug bereit. Ein elektrifiziertes Fahrzeug beinhaltet einen Antriebsstrang, der einen Verbrennungsmotor und eine elektrische Maschine beinhaltet. Das Fahrzeug beinhaltet eine Traktionsbatterie, die durch einen Betrieb des Verbrennungsmotors und der elektrischen Maschine geladen und entladen wird. Das Fahrzeug beinhaltet eine Steuerung, die programmiert ist, um den Verbrennungsmotor und die elektrische Maschine zu betreiben, um einen Fahrerleistungsbedarf zu decken. Die Steuerung ist außerdem programmiert, um eine Schätzung einer Kapazität der Traktionsbatterie bei vorbestimmten Bedingungen einzuleiten. Die Steuerung betreibt den Verbrennungsmotor und die elektrische Maschine, um den Fahrerleistungsbedarf zu decken und die Traktionsbatterie auf vorbestimmte Weise zu laden und zu entladen, um Bedingungen zu schaffen, die zum Schätzen der Kapazität günstig sind.

Description

GEBIET DER TECHNIK
Diese Anmeldung betrifft im Allgemeinen ein System und Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugantriebsstrangs zum Schätzen einer Kapazität einer Traktionsbatterie.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Hybridelektrofahrzeuge nutzen elektrische Energie zum Antrieb und für verschiedene andere Funktionen. Elektrische Energie wird an Bord gespeichert und bei Bedarf verwendet. Das Hybridelektrofahrzeug muss jederzeit den Energieverbrauch verwalten und die verfügbare Menge an Energie überwachen. Die Kapazität der Energiespeichervorrichtung stellt die Energiemenge dar, die durch die Batterie gespeichert werden kann. Verschiedene Algorithmen werden verwendet, um die Batteriekapazität zu schätzen.
KURZDARSTELLUNG
Ein Fahrzeug beinhaltet eine Traktionsbatterie, einen Verbrennungsmotor und eine elektrische Maschine. Das Fahrzeug beinhaltet ferner eine Steuerung, die zu Folgendem programmiert ist: (i) Betreiben des Verbrennungsmotors und der elektrischen Maschine, um einen Fahrerleistungsbedarf während eines Fahrzyklus zu decken, (ii) als Reaktion darauf, dass ein Wert, der einen akkumulierten Strom darstellt, der die Traktionsbatterie verlässt, einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet, Betreiben des Verbrennungsmotors und der elektrischen Maschine, um die Traktionsbatterie durchgehend zu entladen und den Fahrerleistungsbedarf zu decken, (iii) als Reaktion darauf, dass ein Ladezustand der Traktionsbatterie unter einen ersten Schwellenwert fällt, Betreiben des Verbrennungsmotors und der elektrischen Maschine, um die Traktionsbatterie durchgehend mit einem vorbestimmten Strom zu laden und den Fahrerleistungsbedarf zu decken, und (iv) als Reaktion darauf, dass der Ladezustand einen zweiten Schwellenwert überschreitet, Betreiben des Verbrennungsmotors und der elektrischen Maschine, um den Fahrerleistungsbedarf derart zu decken, dass die Traktionsbatterie geladen und entladen wird.
Die Steuerung kann ferner programmiert sein, um als Reaktion darauf, dass der Ladezustand unter den ersten Schwellenwert fällt, den Verbrennungsmotor und die elektrische Maschine derart zu betreiben, dass für ein vorbestimmtes Zeitintervall kein Strom in die oder von der Traktionsbatterie fließt, und den Fahrerleistungsbedarf zu decken. Die Steuerung kann ferner programmiert sein, um als Reaktion darauf, dass der Ladezustand den zweiten Schwellenwert überschreitet, den Verbrennungsmotor und die elektrische Maschine derart zu betreiben, dass für ein vorbestimmtes Zeitintervall kein Strom in die oder von der Traktionsbatterie fließt, und den Fahrerleistungsbedarf zu decken. Die Steuerung kann ferner programmiert sein, um als Reaktion darauf, dass der Ladezustand den zweiten Schwellenwert überschreitet, den Verbrennungsmotor und die elektrische Maschine zu betreiben, um einen Strom, welcher der Traktionsbatterie zugeführt wird, auf null herunterzusetzen und den Fahrerleistungsbedarf zu decken. Der vorbestimmte Strom kann ein konstanter Strom sein. Der erste Schwellenwert kann niedriger als der zweite Schwellenwert sein. Die Steuerung kann ferner programmiert sein, um als Reaktion darauf, dass der Ladezustand den zweiten Schwellenwert überschreitet, eine Batteriekapazitätsschätzung auf Grundlage eines ersten Ladezustands, der direkt vor einem durchgehenden Laden der Traktionsbatterie geschätzt wurde, eines zweiten Ladezustands, der nach dem durchgehenden Laden der Traktionsbatterie geschätzt wurde, und einer Integration eines Batterieladestroms über eine Dauer, die dem durchgehenden Laden zugeordnet ist, auszugeben.
Ein Batterieverwaltungssystem für ein Fahrzeug beinhaltet eine Traktionsbatterie. Das Batterieverwaltungssystem beinhaltet ferner eine Steuerung, die zu Folgendem programmiert ist: (i) als Reaktion darauf, dass ein Wert, der einen akkumulierten Strom darstellt, der die Traktionsbatterie verlässt, einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet, Anfordern von einer Antriebsstrangsteuerung, einen Verbrennungsmotor und eine elektrische Maschine zu betreiben, um die Traktionsbatterie durchgehend zu entladen, (ii) als Reaktion darauf, dass ein Ladezustand der Traktionsbatterie unter einen ersten Schwellenwert fällt, Anfordern von der Antriebsstrangsteuerung, den Verbrennungsmotor und die elektrische Maschine zu betreiben, um die Traktionsbatterie durchgehend mit einem vorbestimmten Strom zu laden, und (iii) als Reaktion darauf, dass der Ladezustand einen zweiten Schwellenwert überschreitet, Ändern und Ausgeben einer Schätzung einer Kapazität der Traktionsbatterie.
Die Steuerung kann ferner programmiert sein, um die Schätzung der Kapazität auf Grundlage eines ersten Ladezustands, der direkt vor einem durchgehenden Laden der Traktionsbatterie geschätzt wurde, eines zweiten Ladezustands, der nach dem durchgehenden Laden der Traktionsbatterie geschätzt wurde, und einer Integration eines Batterieladestroms über eine Dauer, die dem durchgehenden Laden zugeordnet ist, zu ändern. Die Steuerung kann ferner programmiert sein, um als Reaktion darauf, dass ein Ladezustand der Traktionsbatterie unter den ersten Schwellenwert fällt, die Antriebsstrangsteuerung aufzufordern, den Verbrennungsmotor und die elektrische Maschine derart zu betreiben, dass für ein vorbestimmtes Zeitintervall kein Strom in die oder von der Traktionsbatterie fließt. Die Steuerung kann ferner programmiert sein, um als Reaktion auf Verstreichen des vorbestimmten Zeitintervalls einen Anfangsladezustand auf Grundlage einer Messung einer Klemmspannung der Traktionsbatterie zu schätzen. Die Steuerung kann ferner programmiert sein, um einen Wert zu generieren, bei dem es sich um eine Integration eines Stroms handelt, der über ein Zeitintervall, in dem die Traktionsbatterie durchgehend geladen wird, in die Traktionsbatterie fließt. Die Steuerung kann ferner programmiert sein, um als Reaktion darauf, dass ein Ladezustand der Traktionsbatterie den zweiten Schwellenwert überschreitet, die Antriebsstrangsteuerung aufzufordern, den Verbrennungsmotor und die elektrische Maschine derart zu betreiben, dass für ein vorbestimmtes Zeitintervall kein Strom in die oder von der Traktionsbatterie fließt. Die Steuerung kann ferner programmiert sein, um als Reaktion auf Verstreichen des vorbestimmten Zeitintervalls einen End-Ladezustand auf Grundlage einer Messung einer Klemmspannung der Traktionsbatterie zu schätzen. Die Steuerung kann ferner programmiert sein, um als Reaktion auf Ändern der Kapazitätsschätzung die Traktionsbatterie entsprechend der Schätzung zu laden und zu entladen.
Ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs beinhaltet Betreiben eines Verbrennungsmotors und einer elektrischen Maschine, um als Reaktion darauf, dass ein Wert, der einen akkumulierten Strom darstellt, der die Traktionsbatterie verlässt, einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet, einen Fahrerleistungsbedarf zu decken und eine Traktionsbatterie durchgehend zu entladen. Das Verfahren beinhaltet ferner Betreiben des Verbrennungsmotors und der elektrischen Maschine, um als Reaktion darauf, dass die Traktionsbatterie auf einen ersten Ladezustand unter einem unteren Schwellenwert entladen wurde, den Fahrerleistungsbedarf zu decken und die Traktionsbatterie durchgehend mit einem vorbestimmten Strom zu laden. Das Verfahren beinhaltet ferner Betreiben des Verbrennungsmotors und der elektrischen Maschine, um als Reaktion darauf, dass die Traktionsbatterie auf einen zweiten Ladezustand geladen wurde, der einen oberen Schwellenwert überschreitet, den Fahrerleistungsbedarf zu decken. Das Verfahren beinhaltet ferner Ändern einer Schätzung einer Kapazität der Traktionsbatterie als Reaktion darauf, dass die Traktionsbatterie auf den zweiten Ladezustand geladen wurde.
Das Verfahren kann ferner Betreiben des Verbrennungsmotors und der elektrischen Maschine beinhalten, um den Fahrerleistungsbedarf derart zu decken, dass als Reaktion darauf, dass die Traktionsbatterie auf den ersten Ladezustand entladen wurde, für ein vorbestimmtes Zeitintervall kein Strom in die oder von der Traktionsbatterie fließt. Das Verfahren kann ferner Betreiben des Verbrennungsmotors und der elektrischen Maschine beinhaltet, um den Fahrerleistungsbedarf derart zu decken, dass als Reaktion darauf, dass die Traktionsbatterie auf den zweiten Ladezustand geladen wurde, für ein vorbestimmtes Zeitintervall kein Strom in die oder von der Traktionsbatterie fließt. Das Verfahren kann ferner Betreiben des Verbrennungsmotors und der elektrischen Maschine beinhalten, um den Fahrerleistungsbedarf als Reaktion darauf, dass die Schätzung der Kapazität geändert wurde, entsprechend einer Leistungsaufteilung, die einen Kraftstoffverbrauch minimiert, zu decken. Das Verfahren kann ferner Laden und Entladen der Traktionsbatterie entsprechend der Kapazitätsschätzung beinhalten.
Figurenliste

1 ist eine mögliche Konfiguration für ein elektrifiziertes Fahrzeug, die Antriebsstrang- und Energiespeicherkomponenten veranschaulicht.
2 ist eine mögliche Konfiguration für eine Traktionsbatterie.
3 ist ein Ablaufdiagramm für eine mögliche Abfolge von Vorgängen zum Betreiben eines Fahrzeugantriebsstrangs zum Schätzen einer Kapazität der Traktionsbatterie.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden in dieser Schrift beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und andere Ausführungsformen verschiedene und alternative Formen annehmen können. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgetreu; einige Merkmale können vergrößert oder verkleinert dargestellt sein, um Einzelheiten bestimmter Komponenten zu zeigen. Daher sind die in der vorliegenden Schrift offenbarten konkreten strukturellen und funktionellen Details nicht als einschränkend auszulegen, sondern lediglich als repräsentative Grundlage, um den Fachmann die vielfältige Verwendung der vorliegenden Erfindung zu lehren. Für den Durchschnittsfachmann versteht es sich, dass verschiedene Merkmale, die in Bezug auf eine beliebige der Figuren veranschaulicht und beschrieben sind, mit Merkmalen kombiniert werden können, die in einer oder mehreren anderen Figuren veranschaulicht sind, um Ausführungsformen zu erzeugen, die nicht ausdrücklich veranschaulicht oder beschrieben sind. Die veranschaulichten Kombinationen von Merkmalen stellen repräsentative Ausführungsformen für typische Anwendungen bereit. Verschiedene Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, die mit den Lehren dieser Offenbarung vereinbar sind, könnten jedoch für bestimmte Anwendungen oder Umsetzungen wünschenswert sein.
1 stellt ein Hybridelektrofahrzeug 112 dar, das als vollständiges Hybridelektrofahrzeug (full hybrid-electric vehicle - FHEV) bezeichnet werden kann. Das Hybridelektrofahrzeug 112 kann einen Hybridelektroantriebsstrang zum Bereitstellen eines Fahrzeugantriebs beinhalten. Das Hybridelektrofahrzeug 112 kann eine oder mehrere elektrische Maschinen 114 umfassen, die mechanisch an ein Getriebe oder ein Hybridgetriebe 116 gekoppelt sind. Die elektrischen Maschinen 114 können dazu in der Lage sein, als Elektromotor und als Generator betrieben zu werden. Des Weiteren ist das Hybridgetriebe 116 mechanisch an einen Verbrennungsmotor 118 gekoppelt. Das Hybridgetriebe 116 ist außerdem mechanisch an eine Antriebswelle 120 gekoppelt, die mechanisch an die Räder 122 gekoppelt ist. Die elektrischen Maschinen 114 können Antriebs- und Nutzbremsfähigkeit bereitstellen, wenn der Verbrennungsmotor 118 ein- oder ausgeschaltet ist. Die elektrischen Maschinen 114 können außerdem als Generatoren fungieren und können Kraftstoffeffizienzvorteile bereitstellen, indem sie Energie zurückgewinnen, die normalerweise in einem Reibungsbremssystem als Wärme verloren gehen würde. Die elektrischen Maschinen 114 können außerdem Fahrzeugemissionen verringern, indem sie es ermöglichen, dass der Verbrennungsmotor 118 bei effizienteren Drehzahlen betrieben wird, und sie es ermöglichen, dass das Hybridelektrofahrzeug 112 im Elektromodus betrieben wird, wobei der Verbrennungsmotor 118 bei bestimmten Bedingungen ausgeschaltet ist.
Ein Batteriepack oder eine Traktionsbatterie 124 speichert Energie, die von den elektrischen Maschinen 114 verwendet werden kann. Die Traktionsbatterie 124 kann eine Hochspannungsgleichstromausgabe (direct current output - DC-Ausgabe) bereitstellen. Ein Schützmodul 142 kann ein oder mehrere Schütze beinhalten, die konfiguriert sind, um die Traktionsbatterie 124 von einem Hochspannungsbus 152 zu isolieren, wenn dieser geöffnet ist, und die Traktionsbatterie 124 mit dem Hochspannungsbus 152 zu verbinden, wenn dieser geschlossen ist. Der Hochspannungsbus 152 kann Leistungs- und Rückleiter zum Transport von Strom über den Hochspannungsbus 152 beinhalten. Das Schützmodul 142 kann sich in der Traktionsbatterie 124 befinden. Ein oder mehrere Leistungselektronikmodule 126 (auch als Wechselrichter bekannt) können elektrisch an den Hochspannungsbus 152 gekoppelt sein. Die Leistungselektronikmodule 126 sind außerdem elektrisch an die elektrischen Maschinen 114 gekoppelt und stellen die Fähigkeit bereit, Energie bidirektional zwischen der Traktionsbatterie 124 und den elektrischen Maschinen 114 zu übertragen. Eine Traktionsbatterie 124 kann zum Beispiel eine DC-Spannung bereitstellen, während die elektrischen Maschinen 114 mit einem Dreiphasen-Wechselstrom (alternating current - AC) arbeiten können, um zu funktionieren. Das Leistungselektronikmodul 126 kann die DC-Spannung in einen Dreiphasen-AC-Strom zum Betreiben der elektrischen Maschinen 114 umwandeln. In einem Regenerationsmodus kann das Leistungselektronikmodul 126 den Dreiphasen-AC-Strom von den elektrischen Maschinen 114, die als Generatoren fungieren, in die DC-Spannung umwandeln, die mit der Traktionsbatterie 124 kompatibel ist.
Zusätzlich zu dem Bereitstellen von Antriebsenergie kann die Traktionsbatterie 124 Energie für andere elektrische Fahrzeugsysteme bereitstellen. Das Fahrzeug 112 kann ein DC/DC-Wandlermodul 128 beinhalten, das die Hochspannungs-DC-Ausgabe von dem Hochspannungsbus 152 in einen Niederspannungs-DC-Pegel eines Niederspannungsbusses 154 umwandelt, der mit Niederspannungsverbrauchern 156 kompatibel ist. Ein Ausgang des DC/DC-Wandlermoduls 128 kann elektrisch an eine Hilfsbatterie 130 (z. B. eine 12-V-Batterie) gekoppelt sein, um die Hilfsbatterie 130 zu laden. Die Niederspannungsverbraucher 156 können über den Niederspannungsbus 154 elektrisch an die Hilfsbatterie 130 gekoppelt sein. Ein oder mehrere elektrische Hochspannungsverbraucher 146 können an den Hochspannungsbus 152 gekoppelt sein. Die elektrischen Hochspannungsverbraucher 146 können eine zugeordnete Steuerung aufweisen, welche die elektrischen Hochspannungsverbraucher 146 gegebenenfalls betreibt und steuert. Beispiele für elektrische Hochspannungsverbraucher 146 können ein Gebläse, ein elektrisches Heizelement und/oder ein Klimakompressor sein.
Es können Radbremsen 144 bereitgestellt sein, um das Fahrzeug 112 anzuhalten und eine Bewegung des Fahrzeugs 112 zu verhindern. Die Radbremsen 144 können hydraulisch betätigt, elektrisch betätigt oder eine Kombination davon sein. Die Radbremsen 144 können Teil eines Bremssystems 150 sein. Das Bremssystem 150 kann weitere Komponenten zum Betreiben der Radbremsen 144 beinhalten. Der Einfachheit halber stellt die Figur eine einzige Verbindung zwischen dem Bremssystem 150 und einer der Radbremsen 144 dar. Eine Verbindung zwischen dem Bremssystem 150 und den anderen Radbremsen 144 ist impliziert. Das Bremssystem 150 kann eine Steuerung beinhalten, um das Bremssystem 150 zu überwachen und zu koordinieren. Das Bremssystem 150 kann die Bremskomponenten überwachen und die Radbremsen 144 steuern. Das Bremssystem 150 kann auf Fahrerbefehle reagieren und kann außerdem autonom betrieben werden, um Merkmale, wie etwa eine Stabilitätskontrolle, umzusetzen. Die Steuerung des Bremssystems 150 kann ein Verfahren zum Ausüben einer angeforderten Bremskraft umsetzen, wenn dies von einer anderen Steuerung oder Unterfunktion angefordert wird.
Elektronische Module in dem Fahrzeug 112 können über ein oder mehrere Fahrzeugnetzwerke kommunizieren. Das Fahrzeugnetzwerk kann eine Vielzahl von Kommunikationskanälen beinhalten. Bei einem Kanal des Fahrzeugnetzwerks kann es sich um einen seriellen Bus handeln, wie etwa ein Controller Area Network (CAN). Einer der Kanäle des Fahrzeugnetzwerks kann ein Ethernet-Netzwerk laut der Definition durch die Normengruppe 802 des Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) beinhalten. Zusätzliche Kanäle des Fahrzeugnetzwerks können diskrete Verbindungen zwischen Modulen beinhalten und können Leistungssignale von der Hilfsbatterie 130 beinhalten. Unterschiedliche Signale können über unterschiedliche Kanäle des Fahrzeugnetzwerks übertragen werden. Beispielsweise können Videosignale über einen Hochgeschwindigkeitskanal (z. B. Ethernet) übertragen werden, wohingegen Steuersignale über ein CAN oder diskrete Signale übertragen werden können. Das Fahrzeugnetzwerk kann beliebige Hardware- und Softwarekomponenten beinhalten, die eine Übertragung von Signalen und Daten zwischen Modulen unterstützen. Das Fahrzeugnetzwerk ist in 1 nicht gezeigt; es kann jedoch impliziert sein, dass sich das Fahrzeugnetzwerk mit beliebigen elektronischen Modulen verbunden werden kann, die in dem Fahrzeug 112 vorhanden sind. Es kann eine Fahrzeugsystemsteuerung (vehicle system controller - VSC) 148 vorhanden sein, um den Betrieb der verschiedenen Komponenten zu koordinieren.
Der Hybridelektroantriebsstrang kann diejenigen Systeme beinhalten, die zu dem Antrieb des Fahrzeugs 112 beitragen. Beispielsweise kann der Hybridelektroantriebsstrang den Verbrennungsmotor 118, die elektrischen Maschinen 114, das Hybridgetriebe 116, die Traktionsbatterie 126 und die Leistungselektronikmodule 126 beinhalten. Des Weiteren können eine oder mehrere Steuerungen (z. B. VSC 148) vorhanden sein, um den Betrieb des Hybridelektroantriebsstrangs zu steuern und zu verwalten. Der Hybridelektroantriebsstrang kann betrieben werden, um einen Fahrerleistungsbedarf zu erzielen, während eine Kraftstoffeffizienz und/oder ein Energieverbrauch optimiert werden. Der Fahrerleistungsbedarf kann einen Fahrerantriebsbedarf beinhalten, der als ein Signal von einem Gaspedal und/oder Bremspedal empfangen werden kann. Der Fahrerantriebsbedarf kann auch als ein Signal von einem Geschwindigkeitssteuersystem (z. B. einer Geschwindigkeitsregelung) empfangen werden. Der Fahrerleistungsbedarf kann ferner Leistung zum Betreiben von Zubehör und elektrischen Systemen in dem Fahrzeug (z. B. von Heiz-/Kühlsystemen) beinhalten. Der Hybridelektroantriebsstrang kann den Verbrennungsmotor 118 und die elektrischen Maschinen 114 betreiben, um den Fahrerleistungsbedarf zu erzielen. In einem normalen Betriebsmodus kann ein Betriebspunkt für den Verbrennungsmotor 118 und die elektrischen Maschinen 114 bestimmt werden, um den Fahrerleistungsbedarf zu decken. Die Betriebspunkte können ferner einen Leistungsbetrag beinhalten, welcher der Traktionsbatterie 124 zugeführt oder an dieser bereitgestellt werden soll. Beispielsweise können die Betriebspunkte eine Leistungsaufteilung zwischen dem Verbrennungsmotor 118 und den elektrischen Maschinen 114 beinhalten. In einem normalen Betriebsmodus kann die Traktionsbatterie 124 während des Fahrzyklus auf eine Weise geladen und entladen werden, auf welche die Kraftstoffeffizienz optimiert und der Betrieb der Traktionsbatterie 124 innerhalb vorbestimmter Betriebsgrenzen gehalten wird. Beispielsweise kann der Verbrennungsmotor 118 auf einem kraftstoffeffizientesten Betriebspunkt betrieben werden und kann die Leistungsabgabe der elektrischen Maschinen 114 variiert werden, um den Fahrerleistungsbedarf zu decken.
Die Traktionsbatterie 124 kann aus einer Vielfalt von chemischen Formulierungen konstruiert sein. Typische Batteriepackchemikalien können Bleisäure, Nickel-Metallhybrid (NIMH) oder Lithium-Ionen sein. 2 zeigt einen typischen Traktionsbatteriepack 124 in einer einfachen Reihenkonfiguration aus N Batteriezellen 202. Andere Batteriepacks 124 können jedoch aus einer beliebigen Anzahl an einzelnen Batteriezellen bestehen, die in Reihe oder parallel oder in einer Kombination davon geschaltet sind. Ein Batterieverwaltungssystem kann eine oder mehrere Steuerungen, wie etwa ein Batterieenergiesteuermodul (Energy Control Module - BECM) 206, aufweisen, welche die Leistung der Traktionsbatterie 124 überwachen und steuern. Der Batteriepack 124 kann Sensoren beinhalten, um verschiedene Packpegeleigenschaften zu messen. Der Batteriepack 124 kann einen oder mehrere Messsensoren 208 für den Packstrom, Messsensoren 210 für die Packspannung und Messsensoren 212 für die Packtemperatur beinhalten. Das BECM 206 kann eine Schaltung beinhalten, um eine Schnittstelle mit den Packstromsensoren 208, den Packspannungssensoren 210 und den Packtemperatursensoren 212 zu bilden. Das BECM 206 kann einen nicht flüchtigen Speicher aufweisen, sodass Daten beibehalten werden können, wenn sich das BECM 206 in einem ausgeschalteten Zustand befindet. Beibehaltene Daten können beim nächsten Schlüsselzyklus verfügbar sein.
Zusätzlich zu den Packpegeleigenschaften können Pegeleigenschaften 202 der Batteriezelle vorhanden sein, die gemessen und überwacht werden. Beispielsweise können die Spannung, der Strom und die Temperatur der Klemme jeder Zelle 202 gemessen werden. Ein System kann ein oder mehrere Sensormodule 204 verwenden, um die Eigenschaften der Batteriezelle 202 zu messen. Je nach Fähigkeiten können die Sensormodule 204 die Eigenschaften einer oder mehrerer der Batteriezellen 202 messen. Der Batteriepack 124 kann bis zu N_c Sensormodule 204 nutzen, um die Eigenschaften aller Batteriezellen 202 zu messen. Jedes der Sensormodule 204 kann die Messwerte zur weiteren Verarbeitung und Koordinierung an das BECM 206 übertragen. Die Sensormodule 204 können Signale in analoger oder digitaler Form an das BECM 206 übertragen. In einigen Konfigurationen kann die Funktionalität der Sensormodule 204 intern in das BECM 206 integriert sein. Dies bedeutet, dass die Hardware der Sensormodule 204 als Teil der Schaltung in das BECM 206 integriert sein kann und das BECM 206 die Verarbeitung von Rohsignalen übernehmen kann. Das BECM 206 kann außerdem eine Schaltung beinhalten, um zum Öffnen und Schließen der zugeordneten Schütze eine Schnittstelle mit dem Schützmodul 142 zu bilden.
Es kann hilfreich sein, verschiedene Eigenschaften des Batteriepacks zu berechnen. Größen, wie etwa eine Leistungsfähigkeit der Batterie, eine Kapazität der Batterie und ein Ladezustand der Batterie können für das Steuern des Betriebs der Traktionsbatterie 124 sowie beliebiger elektrischer Verbraucher, die Leistung von der Traktionsbatterie 124 erhalten, hilfreich sein. Die Batterieleistungsfähigkeit ist ein Maßstab für den maximalen Betrag an Leistung, den die Traktionsbatterie 124 bereitstellen kann, oder den maximalen Betrag an Leistung, den die Traktionsbatterie 124 aufnehmen kann. Die Kenntnis der Batterieleistungsfähigkeit ermöglicht, dass die elektrischen Verbraucher derart verwaltet werden können, dass die angeforderte Leistung innerhalb der Grenzen liegt, welche die Traktionsbatterie 124 verkraftet. Die vorangehend erwähnten Eigenschaften können auch für einzelne oder Untergruppen der Batteriezellen 202 berechnet werden. Die nachfolgenden Systeme und Verfahren können auf der Ebene der Traktionsbatterie 124 oder der Batteriezelle 202 angewendet werden.
Die Batteriekapazität ist ein Maßstab für einen Gesamtbetrag an Energie, der in der Traktionsbatterie 124 gespeichert werden kann. Die Batteriekapazität kann in Amperestundeneinheiten ausgedrückt werden. Die mit der Batteriekapazität verbundenen Werte können als Amperestundenwerte bezeichnet werden. Die Batteriekapazität der Traktionsbatterie 124 kann während der Lebensdauer der Traktionsbatterie 124 abnehmen.
Der Ladezustand (state of charge - SOC) gibt an, wie viel Ladung in der Traktionsbatterie 124 verbleibt. Der SOC kann als ein Prozentsatz der Gesamtladung bezogen auf die Kapazität der Batterie, die in der Traktionsbatterie 124 verbleibt, ausgedrückt werden. Der SOC-Wert kann an einer Anzeige, die einer Kraftstoffanzeige ähnlich ist, ausgegeben werden, um den Fahrer darüber zu informieren, wie viel Ladung in der Traktionsbatterie 124 verbleibt. Der SOC kann außerdem durch andere Steuerungen (z. B. VSC 148) verwendet werden, um den Betrieb des Hybridelektrofahrzeugs zu steuern. Die Berechnung des SOC kann durch eine Vielfalt von Verfahren erzielt werden. Ein mögliches Verfahren zum Berechnen des SOC besteht darin, eine Integration des Traktionsbatteriestroms im Zeitverlauf durchzuführen. Dies ist im Fach als Amperestundenintegration hinreichend bekannt. Des Weiteren kann eine Beziehung zwischen einer Leerlaufspannung der Batterie, die nach einer Ruheperiode gemessen wird, und dem Ladezustand durch Analyse und/oder Tests abgeleitet werden. Der SOC kann durch das BECM 206 genutzt werden, um zu bestimmen, wann die Traktionsbatterie 124 eine vollständige Ladung erreicht hat. Eine vollständige Ladung kann erfasst werden, wenn der SOC größer als ein vorbestimmter Schwellenwert (z. B. 95 %) ist. Bei dem vorbestimmten Schwellenwert kann es sich um einen SOC-Wert handeln, über dem ein Hersteller von dem Betrieb der Traktionsbatterie 124 abrät. Der vorbestimmte Schwellenwert kann von der Batteriechemie und der Betriebsstrategie der Traktionsbatterie 124 abhängig sein. Eine vollständige Ladung kann auch erfasst werden, wenn eine Leerlaufspannung der Traktionsbatterie 124 eine vorbestimmte Spannungsschwelle überschreitet.
Die Traktionsbatterie 124 und/oder Batteriezelle 202 können/kann durch eine Leerlaufspannung gekennzeichnet sein. Bei der Leerlaufspannung handelt es sich um die Spannung, die an den Batterieklemmen gemessen wird, wenn die Batterie weder geladen noch entladen wird. Während des Betriebs der Traktionsbatterie (z. B. beim Laden und Entladen) gibt die an den Batterieklemmen gemessene Spannung (Klemmspannung) aufgrund der Impedanz der Batterie unter Umständen nicht die Leerlaufspannung wider. Die Klemmspannung kann die Leerlaufspannung nach der Relaxation der Batterie genau wiedergeben. Die Relaxation erfolgt während der Zeit, nach der das Laden und Entladen endet. Während der Relaxationsperiode kann die Klemmspannung auf die Leerlaufspannung ansteigen oder abfallen.
Eine Strategie zum Berechnen des Ladezustands der Traktionsbatterie 124 besteht darin, die Leerlaufspannung (open circuit voltage - OCV) zu messen und den SOC auf Grundlage einer bekannten SOC-OCV-Beziehung zu bestimmen. Beispielsweise kann während des Testens und der Entwicklung eine Beziehung zwischen der OCV und dem SOC für die Traktionsbatterie 124 bestimmt werden. Die OCV-SOC-Beziehung kann als eine Lookup-Tabelle auf dem Speicher gespeichert werden. Die OCV kann gemessen werden, wenn die Traktionsbatterie 124 in Ruhe ist oder wenn kein Strom fließt. In einigen Fällen kann die OCV nach einer langen Ruheperiode gemessen werden. Beispielsweise kann die OCV unmittelbar vor dem nächsten Zünd- oder Ladezyklus gemessen werden. Dies trägt dazu bei, eine lange Ruheperiode zu gewährleisten. Es können Probleme auftreten, wenn die OCV unmittelbar nach dem Laden oder Entladen der Traktionsbatterie 124 gemessen wird. Aufgrund chemischer Prozesse in der Batterie kann es sein, dass sich die OCV für eine bestimmte Zeitperiode nach dem Laden und dem Entladen nicht auf einen stabilen Wert einstellt.
Es können andere Strategien umgesetzt werden. In einigen Fällen kann die OCV für eine vorbestimmte Zeit gemessen werden, nachdem der Ladestrom auf null heruntergesetzt wurde. Die vorbestimmte Zeit kann eine kalibrierbare Zeitperiode sein. Nach der vorbestimmten Zeit kann die OCV als die Batterieklemmspannung gemessen werden.
Änderungen der Batteriekapazität über die Batterielebensdauer können die Genauigkeit der SOC-Schätzung beeinflussen. Somit kann die Batteriekapazität geschätzt werden, um sicherzustellen, dass die Änderungen berücksichtigt werden. Die Batteriekapazität kann durch Integrieren des Gesamtstroms, der im Laufe der Zeit in die Batterie eintritt und aus dieser austritt, und einer geschätzten oder gemessenen Änderung des SOC (Delta-SOC) geschätzt werden. Während des Entladens der Batterie kann der Strom schwanken. Des Weiteren kann die Änderung des SOC gering sein. Somit kann das Schätzen der Batteriekapazität auf Grundlage des Entladestroms weniger genau sein. Bei Plugin-Hybridelektrofahrzeugen kann die Batteriekapazität während eines Ladezyklus gemessen werden. Ein Plugin-Hybridelektrofahrzeug kann über einen langen Zeitraum mit einem konstanten Strom geladen werden. Das Laden der Batterie für ein FHEV ist jedoch nicht vorhersagbar. Beispielsweise kann der Fahrerleistungsbedarf variieren und den Betrieb der Traktionsbatterie 124 während des Fahrzyklus verändern. Somit ist das Laden während des Fahrzeugbetriebs nicht vorhersagbar.
Um eine genaue Schätzung der Batteriekapazität bereitzustellen, kann die Betriebsstrategie des Hybridelektroantriebsstrangs für vorbestimmte Zeiträume modifiziert werden, um Bedingungen zu schaffen, die zum genauen Schätzen der Batteriekapazität geeignet sind. Ein Batteriekapazitätsschätzzyklus kann definiert werden, der vorhersagbare Bedingungen zum Schätzen der Batteriekapazität während des Fahrzeugbetriebs erzeugt.
3 stellt ein Ablaufdiagramm 300 für eine mögliche Abfolge von Vorgängen dar, um Bedingungen zum genauen Schätzen der Batteriekapazität hervorzurufen. Bei Vorgang 302 kann eine Überprüfung durchgeführt werden, um zu bewerten, ob die Auslösebedingungen für die Batteriekapazitätsschätzung erfüllt sind. Die Steuerung kann programmiert sein, um Strom zu überwachen, der die Traktionsbatterie 124 verlässt, und einen Wert zu akkumulieren, der den akkumulierten Strom im Zeitverlauf darstellt (z. B. Akkumulation in Amperestunden). Der akkumulierte Strom kann dann mit einem Schwellenwert verglichen werden. Bei dem akkumulierten Strom kann es sich um einen Strom handeln, der durch die Traktionsbatterie 124 bereitgestellt wird, und dieser kann über ein vorbestimmtes Zeitintervall akkumuliert werden. Wenn der akkumulierte Strom über einem Schwellenwert liegt, können Bedingungen zum Auslösen der Batteriekapazitätsschätzung vorliegen. In einigen Konfigurationen kann die Kapazitätsschätzung nach Verstreichen eines vorbestimmten Zeitintervalls ausgelöst werden. Wenn die Bedingungen zum Auslösen der Batteriekapazitätsschätzung vorliegen, kann Vorgang 304 durchgeführt werden. Wenn die Bedingungen zum Auslösen der Batteriekapazitätsschätzung nicht vorliegen, kann Vorgang 302 wiederholt werden.
Bei Vorgang 304 kann der Hybridelektroantriebsstrang derart betrieben werden, dass die Traktionsbatterie 124 durchgehend entladen wird, während weiterhin der Fahrerleistungsbedarf gedeckt wird. Die Steuerung kann programmiert sein, um das Laden der Traktionsbatterie 124 zu verhindern und den Hybridelektroantriebsstrang in einem Nur-Batterieentladungsmodus zu betreiben. Die Steuerung kann programmiert sein, um den Verbrennungsmotor 118 und die elektrischen Maschinen 114 zu betreiben, um die Traktionsbatterie 124 durchgehend zu entladen und den Fahrerleistungsbedarf zu decken. Beispielsweise kann die elektrische Maschine 114 betrieben werden, um Leistung von der Traktionsbatterie 124 zu beziehen. Die Steuerung kann den SOC der Traktionsbatterie 124 während dieser Zeit überwachen (z. B. Amperestundenintegration). Die Steuerung kann die Änderung des SOC ab dem Beginn des Batteriekapazitätsschätzzyklus überwachen. Es ist zu beachten, dass die Steuerung ein koordiniertes Zusammenwirken der Antriebsstrangsteuerung (z. B. VSC 148) und des BECM 206 beinhalten kann. Beispielsweise kann das BECM 206 programmiert sein, um die Antriebsstrangsteuerung 148 aufzufordern, den Verbrennungsmotor 118 und die elektrischen Maschinen 114 auf die vorgeschriebene Weise zu betreiben.
Der Betrieb im Nur-Batterieentladungsmodus kann Ändern des Betriebspunkts des Verbrennungsmotors 118 und der elektrischen Maschinen 114 beinhalten. Beispielsweise können die elektrischen Maschinen 114 betrieben werden, um Antriebsleistung bereitzustellen, um Energie von der Traktionsbatterie 124 zu verbrauchen. In diesem Modus kann der Verbrennungsmotor 118 betrieben werden, um weniger Antriebsleistung bereitzustellen als in einem normalen Betriebsmodus. Der Betrieb des Verbrennungsmotors 118 und der elektrischen Maschine 114 kann in diesem Modus geändert werden, um den Leistungsbedarf bereitzustellen. Die Leistungsaufteilung zwischen dem Verbrennungsmotor 118 und der elektrischen Maschine 114 kann sich in diesem Betriebsmodus ändern. Der Betrieb im Nur-Batterieentladungsmodus kann weniger kraftstoffeffizient sein als im normalen Betriebsmodus.
Bei Vorgang 306 kann der SOC der Traktionsbatterie 124 mit einem ersten Schwellenwert (Kl) verglichen werden. Wenn der SOC größer oder gleich dem ersten Schwellenwert ist, kann Vorgang 304 wiederholt werden. Wenn der SOC kleiner dem ersten Schwellenwert ist, kann Vorgang 308 durchgeführt werden. Bei dem ersten Schwellenwert kann es sich um einen vorbestimmten SOC-Wert handeln, der einen niedrigeren SOC-Wert darstellt, ab dem die Traktionsbatterie 124 aufgeladen wird.
Bei Vorgang 308 kann die Steuerung eine erste OCV-Messung einleiten oder anfordern. Die erste OCV-Messung kann durchgeführt werden, wenn der Nur-Entlademodus abgeschlossen ist. Zu diesem Zeitpunkt kann die Steuerung den Verbrennungsmotor 118 und die elektrischen Maschinen 114 derart betreiben, dass Nullstrom in die oder von der Traktionsbatterie 124 fließt. Der Verbrennungsmotor 118 und die elektrische Maschine 114 können derart betrieben werden, dass für eine vorbestimmte Zeitdauer kein Strom in die oder von der Traktionsbatterie 124 fließt, während weiterhin der Fahrerleistungsbedarf gedeckt wird. Am Ende der vorbestimmten Zeitdauer kann die Steuerung die Klemmspannung der Traktionsbatterie 124 messen. Aus dieser ersten OCV-Messung (OCV1) kann ein Start-SOC unter Verwendung der gespeicherten Beziehung zwischen OCV und SOC berechnet werden.
Sobald der SOC-Startwert bekannt ist, kann Vorgang 310 durchgeführt werden. Die Steuerung kann den Hybridelektroantriebsstrang in einem Nur-Batterielademodus betreiben oder den Betrieb davon anfordern. In dem Nur-Batterielademodus kann die Steuerung den Verbrennungsmotor 118 und die elektrischen Maschinen 114 betreiben, um die Traktionsbatterie 124 durchgehend mit einem vorbestimmten Strom zu laden, während der Fahrerleistungsbedarf weiterhin gedeckt wird. Die Steuerung kann den Betrieb des Verbrennungsmotors 118 und der elektrischen Maschinen 114 steuern, um einen vorbestimmten konstanten Ladestrom an der Traktionsbatterie 124 zu generieren.
Bei Vorgang 312 kann die Steuerung den Strom überwachen und den Strom über das Intervall, in dem die Traktionsbatterie 124 geladen wird, akkumulieren oder integrieren. Während dieser Zeit werden der Verbrennungsmotor 118 und die elektrischen Maschinen 114 betrieben, um die konstante Stromladung aufrechtzuerhalten und den Fahrerleistungsbedarf zu erzielen. In diesem Modus kann der Verbrennungsmotor 118 verwendet werden, um Leistung für beliebige Änderungen des Fahrerleistungsbedarfs bereitzustellen. Während dieses Betriebs kann die Steuerung den SOC weiter bewerten und überwachen (z. B. Amperestundenintegration).
Bei Vorgang 314 kann die Steuerung den SOC mit einem zweiten Schwellenwert (K2) vergleichen. Wenn der SOC den zweiten Schwellenwert überschreitet, kann Vorgang 316 durchgeführt werden, um den Nur-Batterielademodus zu verlassen. Der zweite Schwellenwert kann eine obere SOC-Grenze darstellen. Wenn der SOC den zweiten Schwellenwert nicht überschreitet, können Vorgang 310 und Vorgang 312 wiederholt werden.
Bei Vorgang 316 kann die Steuerung eine zweite OCV-Messung anfordern. Vor dem Messen des OCV kann die Steuerung den Verbrennungsmotor 118 und die elektrischen Maschinen 114 betreiben, um den Strom auf null herunterzusetzen. Der Verbrennungsmotor 118 und die elektrische Maschine 114 können derart betrieben werden, dass für eine vorbestimmte Zeitdauer kein Strom in die oder von der Traktionsbatterie 124 fließt, während weiterhin der Fahrerleistungsbedarf gedeckt wird. Am Ende der vorbestimmten Zeitdauer kann die Steuerung die Klemmspannung der Traktionsbatterie 124 messen. Aus dieser zweiten OCV-Messung kann ein End-SOC unter Verwendung der bekannten Beziehung zwischen OCV und SOC berechnet werden.
Bei Vorgang 318 kann die Steuerung die Kapazität der Traktionsbatterie 124 schätzen. Zu diesem Zeitpunkt kennt die Steuerung den Start-SOC, den End-SOC und den akkumulierten Strom über das Intervall. Die Batteriekapazität kann wie folgt berechnet werden: $K a p a z i t t = \frac{\int I d t}{S O C -_{E n d e} - S O C -_{S t a r t}}$
Bei der Batteriekapazität kann es sich um das Verhältnis des akkumulierten Stroms über das Zeitintervall zu der Änderung des SOC über das Zeitintervall handeln.
Bei Vorgang 320 kann der Hybridelektroantriebsstrang im normalen Betriebsmodus betrieben werden. Beispielsweise können der Verbrennungsmotor 118 und die elektrischen Maschinen 114 betrieben werden, um den Fahrerleistungsbedarf mit der kraftstoffeffizientesten Leistungsaufteilung zu decken. Die Traktionsbatterie 124 kann entsprechend der normalen Betriebsstrategie geladen oder entladen werden.
Der Batteriekapazitätsschätzzyklus bewirkt einen Zeitraum einer konstanten Batterieladung mit Strom, der normalerweise während eines Fahrzyklus nicht auftreten würde. Dem Zeitraum des konstanten Ladens kann ein Zeitraum des reinen Entladens vorausgehen.
Die offenbarte Strategie ermöglicht, dass die Batteriekapazität während eines Fahrzyklus genau gemessen wird, ohne die Fahrzeugleistung zu beeinflussen. Durch die genaue Schätzung der Batteriekapazität wird ein verbesserter Betrieb der Traktionsbatterie 124 über die Lebensdauer der Batterie 124 ermöglicht. Des Weiteren können Leistungsschwellen eingestellt werden, um den Betrieb der Traktionsbatterie 124 innerhalb empfohlener Betriebsgrenzen sicherzustellen. Ferner führt die genaue Kapazitätsschätzung zu einer genaueren Meldung von Batterieparametern an den Bediener und die Servicetechniker.
Die in dieser Schrift offenbarten Prozesse, Verfahren oder Algorithmen können einer Verarbeitungsvorrichtung, einer Steuerung oder einem Computer zuführbar sein/davon umgesetzt werden, die/der eine beliebige bestehende programmierbare elektronische Steuereinheit oder eine dedizierte elektronische Steuereinheit beinhalten kann. Gleichermaßen können die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen als Daten und Anweisungen, die durch eine Steuerung oder einen Computer ausgeführt werden können, in vielen Formen, einschließlich unter anderem Informationen, die dauerhaft auf nicht beschreibbaren Speichermedien gespeichert sind, wie etwa ROM-Vorrichtungen, und Informationen, die veränderbar auf beschreibbaren Speichermedien gespeichert sind, wie etwa Disketten, Magnetbändern, CDs, RAM-Vorrichtungen und anderen magnetischen und optischen Medien, gespeichert sein. Die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen können zudem in einem mit Software ausführbaren Objekt umgesetzt sein. Alternativ können die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen ganz oder teilweise unter Verwendung geeigneter Hardwarekomponenten ausgebildet sein, wie etwa anwendungsspezifischer integrierter Schaltungen (Application Specific Integrated Circuits - ASICs), feldprogrammierbarer Gate-Arrays (Field-Programmable Gate Arrays - FPGAs), Zustandsmaschinen, Steuerungen oder anderer Hardwarekomponenten oder Vorrichtungen oder einer Kombination aus Hardware-, Software- und Firmwarekomponenten.
Wenngleich vorangehend beispielhafte Ausführungsformen beschrieben sind, sollen diese Ausführungsformen nicht alle möglichen Formen beschreiben, die durch die Patentansprüche eingeschlossen werden. Die in der Beschreibung verwendeten Ausdrücke sind vielmehr beschreibende Ausdrücke als einschränkende Ausdrücke und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der Offenbarung abzuweichen. Wie vorangehend beschrieben, können die Merkmale verschiedener Ausführungsformen miteinander kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden, die unter Umständen nicht ausdrücklich beschrieben oder dargestellt sind. Wenngleich verschiedene Ausführungsformen gegenüber anderen Ausführungsformen oder Umsetzungen nach dem Stand der Technik hinsichtlich einer oder mehrerer gewünschter Eigenschaften als vorteilhaft oder bevorzugt beschrieben worden sein könnten, erkennt der Durchschnittsfachmann, dass bei einem/einer oder mehreren Merkmalen oder Eigenschaften Kompromisse eingegangen werden können, um die gewünschten Gesamtattribute des Systems zu erzielen, die von der konkreten Anwendung und Umsetzung abhängig sind. Diese Attribute können unter anderem Kosten, Festigkeit, Lebensdauer, Lebenszykluskosten, Marktfähigkeit, Erscheinungsbild, Verpackung, Größe, Betriebsfähigkeit, Gewicht, Herstellbarkeit, einfache Montage usw. einschließen. Somit liegen Ausführungsformen, die in Bezug auf eine oder mehrere Eigenschaften als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder Umsetzungen auf dem Stand der Technik beschrieben sind, nicht außerhalb des Umfangs der Offenbarung und können für bestimmte Anwendungen wünschenswert sein.
In einem Aspekt der Erfindung ist die Steuerung ferner programmiert, um als Reaktion darauf, dass der Ladezustand den zweiten Schwellenwert überschreitet, den Verbrennungsmotor und die elektrische Maschine zu betreiben, um einen Strom, welcher der Traktionsbatterie zugeführt wird, auf null herunterzusetzen und den Fahrerleistungsbedarf zu decken.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung ferner programmiert, um einen Wert zu generieren, bei dem es sich um eine Integration eines Stroms handelt, der über ein Zeitintervall, in dem die Traktionsbatterie durchgehend geladen wird, in die Traktionsbatterie fließt.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung ferner programmiert, um als Reaktion auf Verstreichen des vorbestimmten Zeitintervalls einen End-Ladezustand auf Grundlage einer Messung einer Klemmspannung der Traktionsbatterie zu schätzen.
Gemäß einer Ausfühumgsform ist die Erfindung ferner durch Betreiben des Verbrennungsmotors und der elektrischen Maschine gekennzeichnet, um den Fahrerleistungsbedarf derart zu decken, dass als Reaktion darauf, dass die Traktionsbatterie auf den ersten Ladezustand entladen wurde, für ein vorbestimmtes Zeitintervall kein Strom in die oder von der Traktionsbatterie fließt.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner durch Betreiben des Verbrennungsmotors und der elektrischen Maschine gekennzeichnet, um den Fahrerleistungsbedarf derart zu decken, dass als Reaktion darauf, dass die Traktionsbatterie auf den zweiten Ladezustand geladen wurde, für ein vorbestimmtes Zeitintervall kein Strom in die oder von der Traktionsbatterie fließt.

Claims

Fahrzeug, umfassend: eine Traktionsbatterie; einen Verbrennungsmotor und eine elektrische Maschine; und eine Steuerung, die zu Folgendem programmiert ist: (i) Betreiben des Verbrennungsmotors und der elektrischen Maschine, um einen Fahrerleistungsbedarf während eines Fahrzyklus zu decken, (ii) als Reaktion darauf, dass ein Wert, der einen akkumulierten Strom darstellt, der die Traktionsbatterie verlässt, einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet, Betreiben des Verbrennungsmotors und der elektrischen Maschine, um die Traktionsbatterie durchgehend zu entladen und den Fahrerleistungsbedarf zu decken, (iii) als Reaktion darauf, dass ein Ladezustand der Traktionsbatterie unter einen ersten Schwellenwert fällt, Betreiben des Verbrennungsmotors und der elektrischen Maschine, um die Traktionsbatterie durchgehend mit einem vorbestimmten Strom zu laden und den Fahrerleistungsbedarf zu decken, und (iv) als Reaktion darauf, dass der Ladezustand einen zweiten Schwellenwert überschreitet, Betreiben des Verbrennungsmotors und der elektrischen Maschine, um den Fahrerleistungsbedarf derart zu decken, dass die Traktionsbatterie geladen und entladen wird.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Steuerung ferner programmiert ist, um als Reaktion darauf, dass der Ladezustand unter den ersten Schwellenwert fällt, den Verbrennungsmotor und die elektrische Maschine derart zu betreiben, dass für ein vorbestimmtes Zeitintervall kein Strom in die oder aus der Traktionsbatterie fließt, und den Fahrerleistungsbedarf zu decken.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Steuerung ferner programmiert ist, um als Reaktion darauf, dass der Ladezustand den zweiten Schwellenwert überschreitet, den Verbrennungsmotor und die elektrische Maschine derart zu betreiben, dass für ein vorbestimmtes Zeitintervall kein Strom in die oder aus der Traktionsbatterie fließt, und den Fahrerleistungsbedarf zu decken.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei der vorbestimmte Strom ein konstanter Strom ist.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei der erste Schwellenwert niedriger als der zweite Schwellenwert ist.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Steuerung ferner programmiert ist, um als Reaktion darauf, dass der Ladezustand den zweiten Schwellenwert überschreitet, eine Batteriekapazitätsschätzung auf Grundlage eines ersten Ladezustands, der direkt vor einem durchgehenden Laden der Traktionsbatterie geschätzt wurde, eines zweiten Ladezustands, der nach dem durchgehenden Laden der Traktionsbatterie geschätzt wurde, und einer Integration eines Batterieladestroms über eine Dauer, die dem durchgehenden Laden zugeordnet ist, auszugeben.
Batterieverwaltungssystem für ein Fahrzeug, umfassend: eine Traktionsbatterie; und eine Steuerung, die zu Folgendem programmiert ist: (i) als Reaktion darauf, dass ein Wert, der einen akkumulierten Strom darstellt, der die Traktionsbatterie verlässt, einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet, Anfordern von einer Antriebsstrangsteuerung, einen Verbrennungsmotor und eine elektrische Maschine zu betreiben, um die Traktionsbatterie durchgehend zu entladen, (ii) als Reaktion darauf, dass ein Ladezustand der Traktionsbatterie unter einen ersten Schwellenwert fällt, Anfordern von der Antriebsstrangsteuerung, den Verbrennungsmotor und die elektrische Maschine zu betreiben, um die Traktionsbatterie durchgehend mit einem vorbestimmten Strom zu laden, und (iii) als Reaktion darauf, dass der Ladezustand einen zweiten Schwellenwert überschreitet, Ändern und Ausgeben einer Schätzung einer Kapazität der Traktionsbatterie.
Batterieverwaltungssystem nach Anspruch 7, wobei die Steuerung ferner programmiert ist, um die Schätzung der Kapazität auf Grundlage eines ersten Ladezustands, der direkt vor einem durchgehenden Laden der Traktionsbatterie geschätzt wurde, eines zweiten Ladezustands, der nach dem durchgehenden Laden der Traktionsbatterie geschätzt wurde, und einer Integration eines Batterieladestroms über eine Dauer, die dem durchgehenden Laden zugeordnet ist, zu ändern.
Batterieverwaltungssystem nach Anspruch 7, wobei die Steuerung ferner programmiert ist, um als Reaktion darauf, dass ein Ladezustand der Traktionsbatterie unter den ersten Schwellenwert fällt, die Antriebsstrangsteuerung aufzufordern, den Verbrennungsmotor und die elektrische Maschine derart zu betreiben, dass für ein vorbestimmtes Zeitintervall kein Strom in die oder aus der Traktionsbatterie fließt.
Batterieverwaltungssystem nach Anspruch 9, wobei die Steuerung ferner programmiert ist, um als Reaktion auf Ablauf des vorbestimmten Zeitintervalls einen Anfangsladezustand auf Grundlage einer Messung einer Klemmenspannung der Traktionsbatterie zu schätzen.
Batterieverwaltungssystem nach Anspruch 7, wobei die Steuerung ferner programmiert ist, um als Reaktion darauf, dass ein Ladezustand der Traktionsbatterie den zweiten Schwellenwert überschreitet, die Antriebsstrangsteuerung aufzufordern, den Verbrennungsmotor und die elektrische Maschine derart zu betreiben, dass für ein vorbestimmtes Zeitintervall kein Strom in die oder aus der Traktionsbatterie fließt.
Batterieverwaltungssystem nach Anspruch 7, wobei die Steuerung ferner programmiert ist, um als Reaktion auf Ändern der Kapazitätsschätzung die Traktionsbatterie entsprechend der Schätzung zu laden und zu entladen.
Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs, umfassend: Betreiben eines Verbrennungsmotors und einer elektrischen Maschine, um als Reaktion darauf, dass ein Wert, der einen akkumulierten Strom darstellt, der die Traktionsbatterie verlässt, einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet, einen Fahrerleistungsbedarf zu decken und eine Traktionsbatterie durchgehend zu entladen; Betreiben des Verbrennungsmotors und der elektrischen Maschine, um als Reaktion darauf, dass die Traktionsbatterie auf einen ersten Ladezustand unter einem unteren Schwellenwert entladen wurde, den Fahrerleistungsbedarf zu decken und die Traktionsbatterie durchgehend mit einem vorbestimmten Strom zu laden; Betreiben des Verbrennungsmotors und der elektrischen Maschine, um als Reaktion darauf, dass die Traktionsbatterie auf einen zweiten Ladezustand geladen wurde, der einen oberen Schwellenwert überschreitet, den Fahrerleistungsbedarf zu decken; und Ändern einer Schätzung einer Kapazität der Traktionsbatterie als Reaktion darauf, dass die Traktionsbatterie auf den zweiten Ladezustand geladen wurde.
Verfahren nach Anspruch 13, ferner umfassend Betreiben des Verbrennungsmotors und der elektrischen Maschine, um den Fahrerleistungsbedarf als Reaktion darauf, dass die Schätzung der Kapazität geändert wurde, entsprechend einer Leistungsaufteilung, die einen Kraftstoffverbrauch minimiert, zu decken.
Verfahren nach Anspruch 13, ferner umfassend Laden und Entladen der Traktionsbatterie entsprechend der Kapazitätsschätzung.