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TECHNISCHES GEBIET
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Beispielhafte Ausführungsformen betreffen im Allgemeinen Leistungssysteme elektrifizierter Fahrzeuge und insbesondere Systeme und Verfahren zum Priorisieren der Leistungsverteilung in einem elektrifizierten Fahrzeug.
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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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Viele Systeme in einem elektrifizierten Fahrzeug sind von einer Leistung abhängig, die durch eine Hochspannungsleistungsquelle, wie etwa eine Batterie, zugeführt wird. Somit können diese Fahrzeugsysteme unter gewissen Bedingungen um Leistung konkurrieren.
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Im Allgemeinen kann eine Fahrzeugbatterie ein angemessenes Niveau an transientem Leistungsbedarf unterstützen, sollte jedoch in der Lage sein, bei Bedarf kontinuierliche elektrische Leistung für den Elektromotor aufrechtzuerhalten. Dieses Problem kann bei sogenannten Mild-HEV, die eine kleinere 48-V-Batterie als Vollhybridbatterien aufweisen, ausgeprägter sein, und daher kann die Batterie allein in einem Mild-Hybrid unter gewissen Bedingungen nicht in der Lage sein, eine konstante Leistungsausgabe zu liefern. Somit können Strategien zum Priorisieren der Leistungsverteilung nötig sein.
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KURZE ZUSAMMENFASSUNG EINIGER BEISPIELE
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform wird ein Leistungsverwaltungssystem für ein Fahrzeug bereitgestellt. Das Leistungsverwaltungssystem kann eine Hochspannungsleistungsquelle, die dazu konfiguriert ist, Fahrzeugteilsystemen Leistung bereitzustellen, und mindestens ein Steuermodul beinhalten, das betriebsfähig an die Hochspannungsleistungsquelle gekoppelt und dazu konfiguriert ist, Leistungsbedarfsanforderungen von den Fahrzeugteilsystemen zu empfangen und die Leistungsversorgung von der Hochspannungsleistungsquelle auf Grundlage einer zugewiesenen Priorität, die jeder der empfangenen Leistungsbedarfsanforderungen zugeordnet ist, zu priorisieren. Die zugewiesene Priorität kann auf Grundlage des Fahrzeugstatus variieren.
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In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform wird ein Steuermodul für ein Leistungsverwaltungssystem für ein Fahrzeug bereitgestellt. Das Leistungsverwaltungssystem kann eine Hochspannungsleistungsquelle beinhalten, die dazu konfiguriert ist, Fahrzeugteilsystemen Leistung bereitzustellen. Das Steuermodul kann Verarbeitungsschalttechnik beinhalten, die dazu konfiguriert ist, Leistungsbedarfsanforderungen von jeweiligen der Fahrzeugteilsysteme zu empfangen und die Leistungsversorgung von der Hochspannungsleistungsquelle auf Grundlage einer zugewiesenen Priorität, die jeder der empfangenen Leistungsbedarfsanforderungen zugeordnet ist, zu priorisieren. Die zugewiesene Priorität beinhaltet eine Prioritätseinstufung, die mindestens einem Teilsystem mit geschlossenem Regelkreis, mindestens einem Teilsystem mit offenem Regelkreis, mindestens einem Hochspannungsteilsystem und mindestens einem Niederspannungsteilsystem zugeordnet ist.
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Figurenliste
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Nachdem die Erfindung somit allgemein beschrieben wurde, wird nun auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die nicht notwendigerweise maßstabsgetreu sind, und wobei:
- 1 ein Blockdiagramm eines Leistungsverwaltungssystems eines Hybridfahrzeugs gemäß einer beispielhaften Ausführungsform veranschaulicht;
- 2 eine Grafik veranschaulicht, die Leistungsbedarfe für verschiedene Anwendungsfälle gemäß einer beispielhaften Ausführungsform zeigt; und
- 3 ein Blockdiagramm ist, das ein Betriebsverfahren eines Steuermoduls zur priorisierten Leistungsverwaltung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform zeigt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Einige beispielhafte Ausführungsformen werden nun nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, in denen einige, aber nicht alle beispielhaften Ausführungsformen gezeigt sind, näher beschrieben. Tatsächlich sollten die hierin beschriebenen und abgebildeten Beispiele nicht als einschränkend hinsichtlich des Umfangs, der Anwendbarkeit oder der Konfiguration der vorliegenden Offenbarung ausgelegt werden. Vielmehr werden diese beispielhaften Ausführungsformen bereitgestellt, sodass diese Offenbarung maßgebliche gesetzliche Anforderungen erfüllt. Gleiche Bezugszeichen beziehen sich durchgehend auf gleiche Elemente. Darüber hinaus ist der Begriff „oder“ im hierin verwendeten Sinne als ein logischer Operator zu interpretieren, der zu wahr führt, wenn einer oder mehrere seiner Operanden wahr sind. Im hierin verwendeten Sinne versteht man unter einem betriebsfähigen Koppeln eine direkte oder indirekte Verbindung, die in jedem Fall eine funktionelle Verbindung von Komponenten ermöglicht, die betriebsfähig aneinander gekoppelt sind.
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Einige hierin beschriebene beispielhafte Ausführungsformen stellen ein verbessertes System zum Verwalten des Verbraucherbedarfs in einem Hybridfahrzeug bereit. In dieser Hinsicht können beispielhafte Ausführungsformen dem Fahrzeug ermöglichen, auf Grundlage von vordefinierten Prioritäten intelligent auszuwählen, wie Anforderungen nach Leistung (d. h. Bedarf) zu verwalten sind. Die Priorisierung kann dazu konfiguriert sein, sicherzustellen, dass jederzeit Unterstützung für wesentliche Fahrzeugfunktionen vorhanden ist. Somit können, auch wenn einige Funktionen für Zeiträume, in denen der Bedarf die maximalen Fähigkeiten übersteigt, verhindert werden können, diese Zeiträume des verhinderten Betriebs im Allgemeinen minimiert werden und in jedem Fall wären derartige verhinderte Funktionen nur unwesentliche Funktionen. Einige Beispiele von Komponenten und Strukturen, die eingesetzt werden können, um beispielhafte Ausführungsformen umzusetzen, werden nachstehend erörtert.
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1 veranschaulicht ein Blockdiagramm eines Fahrzeugs 100 (z. B. eines Hybridelektrofahrzeugs) einer beispielhaften Ausführungsform. Wie in 1 gezeigt, kann das Fahrzeug 100 ein Leistungsverwaltungssystem 105 beinhalten, das eine Hochspannungsleistungsquelle 110, die eine Batterieeinheit und einen Generator beinhalten kann, und verschiedene Verbraucher beinhalten kann, die jeweiligen Teilsystemen und/oder damit verbundenen Komponenten zugeordnet sind. Die Batterieeinheit der Hochspannungsleistungsquelle 110 kann zum Beispiel eine Nennspannung im Bereich von etwa 100 V bis 200 V aufweisen. Es sind jedoch auch andere Nennwerte und Kapazitäten möglich. Darüber hinaus kann die Batterieeinheit in dem folgenden Beispiel eine 48-V-Batterie sein. Somit sollte im Kontext dieser Offenbarung der Begriff „Hochspannung“ so verstanden werden, dass er Spannungen über 12 V (z. B. 24 V, 48 V und über 100 V) beinhaltet. In einer typischen Situation können die Verbraucher/Teilsysteme über entsprechende Leistungsverbindungen und/oder über einen Leistungsbus betriebsfähig an die Hochspannungsleistungsquelle 110 gekoppelt sein. Zu Kommunikationszwecken können die Verbraucher/Teilsysteme jedoch auch über einen Kommunikationsbus, wie etwa einen Controller-Area-Network-Bus (CAN-Bus) 120, betriebsfähig an die Hochspannungsleistungsquelle 110 gekoppelt sein. Der CAN-Bus 120 ist dazu konfiguriert, gemäß einem Standard oder Protokoll zu arbeiten, der bzw. das es Mikrocontrollern oder Prozessoren verschiedener Systeme, Komponenten oder Teilsysteme ermöglicht, innerhalb des Fahrzeugs 100 ohne einen zentralen Prozessor (oder Host) miteinander zu kommunizieren. Somit ist ein Steuermodul 130 in 1 gezeigt und kann betriebsfähig an den CAN-Bus 120 gekoppelt sein, um Anforderungen nach Leistung zu verarbeiten, die in Verbindung mit Verbrauchern, die dem Steuermodul 130 entsprechen, kommuniziert werden. Daher versteht es sich, dass das Steuermodul 130 ein Beispiel für eine Verarbeitungsvorrichtung darstellt, die für entsprechende unterschiedliche Verbraucher oder Teilsysteme, einschließlich der nachstehend beschriebenen, mehrmals dupliziert sein kann. In einer beispielhaften Ausführungsform kann das Steuermodul 130 Intelligenz in Bezug auf den Einsatz von Strategien zum Priorisieren der Erfüllung der empfangenen Anforderungen einsetzen, wobei die Strategie dadurch verkörpert wird, wie Anforderungen nach Leistung priorisiert und verarbeitet werden.
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Eine derartige Priorisierung kann angesichts der aktuellen Trends hin zum Einbeziehen gewisser Hochleistungsverbraucher in Hybridfahrzeugen oder Funktionen zum Unterstützen von externen Hochleistungsverbrauchern an Hybridfahrzeugen besonders nützlich sein. In dieser Hinsicht sind Hochspannungsteilsysteme, bei denen der Endabnehmer bei 48 V liegt, eine relativ neue Ergänzung zu den bekannteren Niederspannungsteilsystemen mit 12 V. Die Fähigkeit, diese unterschiedlichen Teilsysteme zu priorisieren, insbesondere wenn einige Teilsysteme mit offenem Regelkreis und andere mit geschlossenem Regelkreis sind, kann es Ingenieuren ermöglichen, unnötige Kosten zu vermeiden, die mit dem Überdimensionieren der Systemkomponenten des Elektrofahrzeugs verbunden sind.
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1 veranschaulicht zudem Beispiele von Verbrauchern/Teilsystemen, die eine oder mehrere jeweilige Instanzen des ihnen zugeordneten Steuermoduls 130 aufweisen können und zu und von denen Leistungsanforderungen, die über eine entsprechende Instanz des Steuermoduls 130 geleitet werden. In dieser Hinsicht könnten zum Beispiel wesentliche 12-V-Verbraucher 140, ein erster Hochspannungsverbraucher (z. B. ein elektronischer Katalysator (eCAT) 150), unwesentliche 12-V-Verbraucher 160, ein zweiter Hochspannungsverbraucher (z. B. Leistung-zu-Stromkasten (power-to-the-box - PttB) 170), Hybridfunktionen 180, ein dritter Hochspannungsverbraucher 190 und verschiedene andere Verbraucher über den CAN-Bus 120 betriebsfähig an die Hochspannungsleistungsquelle 110 gekoppelt sein. Obwohl auch andere Verbraucher/Teilsysteme bereitgestellt sein können, können die meisten der Verbraucher/Teilsysteme auf dem CAN-Bus 120 entweder als Hochspannungsteilsysteme (z. B. 48-V-Verbraucher) oder Niederspannungsteilsysteme (z. B. 12-V-Verbraucher) klassifiziert werden. Darüber hinaus könnten Verbraucher/Teilsysteme ferner als offener Regelkreis, wenn keine Benutzereingabe für den Betrieb erforderlich ist (oder verwendet wird), oder als geschlossener Regelkreis, wenn eine Benutzereingabe erforderlich ist, klassifiziert werden.
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Der eCAT 150 kann zum Beispiel ein Hochspannungsteilsystem (z. B. ein 48-V-Verbraucher) sein und kann einen elektronisch beheizten Katalysator beinhalten, der betrieben wird, um Fahrzeugemissionen zu reduzieren, wenn der Motor läuft (z. B. wenn der Motor/das Nachbehandlungssystem kalt ist oder wenn der Batterieeinheit der Hochspannungsleistungsquelle 110 nicht ausreichend Ladung zur Verfügung steht, um den Motor des Fahrzeugs 100 mit Leistung zu versorgen). Der eCAT 150 ist eine wichtige Komponente, um zu ermöglichen, dass Emissionsanforderungen durch das Fahrzeug 100 erfüllt werden. Obwohl ein System zum Einsatz von Nacheinspritzungsbetriebsmodi möglich sein kann, um Emissionen zu reduzieren, ist allgemein bekannt, dass Nacheinspritzungsmodi Öl schneller abbauen. Somit kann der eCAT 150 nicht nur wichtig sein, sondern die bevorzugte Art und Weise, um Emissionsstandards für einige Fahrzeuge zu erfüllen. Somit könnte der eCAT 150 unter bestimmten Umständen als unabdingbar angesehen werden. Der eCAT 150 ist zudem ein Beispiel eines Teilsystems oder Verbrauchers mit geschlossenem Regelkreis. Der eCAT 150 arbeitet im Allgemeinen, wenn der Motor läuft, kann jedoch manchmal vorgewärmt werden, um die Effektivität früh in einem Laufzyklus zu erhöhen.
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Die PttB 170 kann ein weiteres Hochspannungsteilsystem (z. B. ein 48-V-Verbraucher) sein, kann jedoch Modi mit niedriger Leistung und hoher Leistung aufweisen, die durch den Benutzer ausgewählt werden können. Darüber hinaus kann das Aktivieren von PttB 170 in einigen Fällen eine Benutzereingabe erfordern. Somit kann die PttB 170 als ein Teilsystem oder Verbraucher mit offenem Regelkreis betrachtet werden. In einer beispielhaften Ausführungsform können externe Verbraucher, wie etwa Laptops, Telefonladegeräte, Elektrowerkzeuge, Campingausrüstung, Drohnenladegeräte oder dergleichen, über PttB 170 mit Leistung versorgt werden. Die PttB 170 kann verschiedenen Vorrichtungen unter Verwendung verschiedener Arten von Steckdosen (z. B. USB, 110 V - 60 Hz usw.) Leistung zuführen. Somit kann die PttB 170 DC/DC-Wandler, DC/AC-Wandler, AC/DC-Wandler und/oder dergleichen beinhalten, um eine derartige Funktionalität für jede jeweilige Art von Steckdose, die mit Leistung versorgt werden soll, zu unterstützen. In einigen Fällen könnten ein mobiles Büro oder relativ große Verbraucher über die PttB 170 mit Leistung versorgt werden.
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Die wesentlichen 12-V-Verbraucher 140 können Servolenkung, fahrzeugbetriebsbezogene Funktionen und/oder dergleichen beinhalten. Unwesentliche 12-V-Verbraucher 160 können Navigationssysteme, Sitzheizung, elektrisch verstellbare Sitze, Radio, Medienabspielgeräte und andere Verbraucher oder Teilsysteme vom Zubehörtyp beinhalten. Die PttB 170 ist eine externe Leistungsversorgung, die interne (z. B. fahrzeuginterne) Leistungssteckdosen oder externe Leistungssteckdosen beinhalten kann, die externe Verbraucher verschiedener Größen mit Leistung versorgen. Die Hybridfunktionen 180 können spezifische Funktionen beinhalten, die Hybridfahrzeugen zugeordnet sind. Zum Beispiel können die Hybridfunktionen 180 Drehmomentsubstitution, Nutzbremsung usw. beinhalten.
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Wie vorstehend angemerkt, können beliebige oder alle der wesentlichen 12-V-Verbraucher 140, der eCAT 150, der unwesentlichen 12-V-Verbraucher 160, die PttB 170, der Hybridfunktionen 180 und verschiedene andere Verbraucher Leistungsanforderungen zu einem gegebenen Zeitpunkt stellen. Jede dieser Anforderungen wird im Allgemeinen über den CAN-Bus 120 an das Steuermodul 130 und andere Steuermodule gesendet, die jeweiligen Teilsystemen oder Komponenten auf dem CAN-Bus 120 zugeordnet sind. Auf Grundlage der von jedem Abnehmer oder Verbraucher empfangenen Leistungsanforderungen kann das Steuermodul 130 einen Priorisierungsplan oder eine Rangfolge auf die Anforderungen anwenden, um jeder Anforderung eine Priorität zuzuweisen. Die Anforderungen können dann in Prioritätsreihenfolge erfüllt werden, bis die Kapazität einer Kapazität zur Anforderungserfüllung erreicht ist. Die Kapazität zur Anforderungserfüllung und/oder die Prioritäten (und die Methodik zum Zuweisen derartiger Prioritäten) können sich in Abhängigkeit von der aktuellen Betriebssituation oder den aktuellen Betriebsbedingungen des Fahrzeugs 100 ändern.
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Der vorstehend beschriebene Priorisierungsplan oder das vorstehend beschriebene Rangfolgesystem kann auf Grundlage der Rangfolge der Teilsysteme nach Priorität ausgeführt werden. In einer beispielhaften Ausführungsform kann eine zugewiesene Priorität für jede unterschiedliche Klasse von Verbrauchern oder Teilsystemen definiert sein. Die zugewiesene Priorität kann eine Prioritätseinstufung beinhalten, die innerhalb des auf dem CAN-Bus 120 eingesetzten Protokolls erkannt wird, sodass Anforderungen von jeweiligen Teilsystemen die Prioritätseinstufung beinhalten, die ihrer Klasse zugeordnet ist und durch das Steuermodul 130 erkannt werden kann. Innerhalb dieses Paradigmas werden für Prioritätseinstufungen, die eine höhere Priorität aufweisen, Anforderungen vor denen mit niedrigerer Prioritätseinstufung erfüllt. Somit kann die Erfüllung der Leistungsbedarfsanforderung dann auf Grundlage einer Rangordnung der Anforderungen nach Priorität erreicht werden.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform kann eine primäre Priorisierungsreihenfolge vom höchsten zum niedrigsten Rang definieren, dass die wesentlichen 12-V-Verbraucher 140 die höchste Prioritätseinstufung aufweisen. Der eCAT 150 kann die nächsthöchste Prioritätseinstufung aufweisen, gefolgt von den unwesentlichen 12-V-Verbrauchern 160. Die PttB 170 kann die nächsthöchste Prioritätseinstufung aufweisen, gefolgt von den Hybridfunktionen 180, die die niedrigste Prioritätseinstufung aufweisen können. Diese primäre Priorisierung könnte als die standardmäßige oder normale Reihenfolge der zugewiesenen Priorität genutzt werden.
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Als ein Beispiel möchte der Benutzer möglicherweise während eines Kaltstarts nach der Haltezeit die PttB 170 sofort verwenden. Jedoch ist es wahrscheinlich, dass der Bedarf der wesentlichen 12-V-Verbraucher 140 während des Kaltstarts hoch ist, und es ist wahrscheinlich, dass der eCAT 150 erforderlich ist, um die Bemühungen zur Emissionsreduzierung zu unterstützen. Dementsprechend kann die durch die vorstehend aufgelistete primäre Priorisierung eingesetzte Strategie darin bestehen, die wesentlichen 12-V-Verbraucher 140 und den eCAT 150 gegenüber PttB 170 zu priorisieren. Demnach kann die PttB 170 verhindert werden, bis entweder eine Bedarfsreduzierung von den wesentlichen 12-V-Verbrauchern 140 vorliegt oder der eCAT 150 nicht mehr aktiv ist.
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Wenn jedoch das Fahrzeug 100 geparkt bleiben würde, sodass PttB 170 verwendet werden könnte, um ein mobiles Büro mit Leistung zu versorgen, dann sind die ansonsten wesentlichen Funktionen, die mit dem Inbetriebhalten des Fahrzeugs in Zusammenhang stehen, die in den wesentlichen 12-V-Verbrauchern 140 beinhaltet sind, möglicherweise nicht erforderlich. Somit kann der Betriebsstatus des Fahrzeugs 100 in einigen Fällen verwendet werden, um die Priorisierung zu ändern oder zu informieren. Wie vorstehend angemerkt, kann die PttB 170 mehrere Modi aufweisen. In einem Energiesparmodus kann die PttB 170 eine maximale Kapazität zum Versorgen von externen Verbrauchern aufweisen, die als ein Bruchteil (z. B. 1/2, 1/3, 2/3) der Kapazität zum Versorgen von externen Verbrauchern, die für einen Hochleistungsmodus bereitgestellt wird, festgelegt ist. Dementsprechend kann in einigen Fällen die Umsetzung des Hochleistungsmodus auf Grundlage von Betriebsbedingungen oder Fahrzeugstatus (z. B. einem Fahrstatus oder Parkstatus) beschränkt sein. Somit kann zum Beispiel der Energiesparmodus (z. B. zum Versorgen kleinerer Vorrichtungen wie Laptops, Ladegeräte für Mobiltelefone usw.) der Standardmodus sein, wenn der Betrieb der PttB 170 ausgewählt ist, und kann jederzeit verfügbar sein, jedoch mit einer niedrigeren Priorität. Unterdessen kann der Hochleistungsmodus darauf beschränkt sein, nur nach einem vordefinierten Zeitraum nach dem Starten des Fahrzeugs 100 verfügbar zu sein (z. B. um einen Konflikt mit anderen großen Verbrauchern (z. B. eCAT 150) zu vermeiden, die mit einer hohen Last nahe dem Fahrzeugstart betrieben werden).
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Alternativ oder zusätzlich kann der Hochleistungsmodus nur dann auf Vorgänge beschränkt sein, wenn der Fahrzeugstatus geparkt ist. In dieser Hinsicht kann es nicht erwartet oder erforderlich sein, dass der Hochleistungsmodus, der ein mobiles Büro oder mehrere große Verbraucher mit Leistung versorgen kann, betriebsfähig ist, wenn das Fahrzeug 100 gefahren wird. Wenn jedoch der Hochleistungsmodus nur auswählbar ist, wenn das Fahrzeug 100 geparkt ist, kann davon ausgegangen werden, dass die Bereitstellung von Leistung an externe Verbraucher über die PttB 170 für den Benutzer wichtig ist. Somit könnte, obwohl das System standardmäßig im Energiesparmodus sein kann, der eine niedrige Priorität unter der standardmäßigen oder primären Priorisierungsreihenfolge aufweist, PttB 170 in der Priorität aufsteigen, wenn das Fahrzeug 100 geparkt ist. Dies kann ein Beispiel für eine Situation sein, in der die betreffende spezifische Anwendung eine geänderte Priorität auf Grundlage von Betriebsbedingungen, der Anwendung oder dem Fahrzeugstatus aufweisen kann. In dieser Hinsicht kann anstelle der Nutzung der vorstehend definierten primären Priorisierungsreihenfolge eine sekundäre Priorisierungsreihenfolge definiert sein, in der die PttB 170 innerhalb der Rangfolgestruktur aufsteigt (insbesondere auf Grundlage von Benutzereingaben und Fahrzeugstatus), um höher als eines oder mehrere der Teilsysteme eingeordnet zu werden, die ansonsten in der primären Priorisierungsreihenfolge vor der PttB 170 eingeordnet sind.
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Darüber hinaus könnten die Priorisierungen kalibriert werden, sodass Strategien im Laufe der Zeit entwickelt und angepasst werden können, um für gegebene Fahrzeuganwendungen oder - bedingungen optimiert zu werden. Zum Beispiel kann der eCAT 150 im Laufe der Zeit verschmutzen oder eine Verschlechterung erfahren, was dazu führen kann, dass der eCAT 150 mit fortschreitender Zeit eine höhere Last aufnimmt. Die Priorisierungen könnten modifiziert oder angepasst werden, um die im Laufe der Zeit aufgenommene höhere Last zu berücksichtigen. Wie vorstehend erörtert, kann eine beispielhafte Auflistung von Prioritäten wie folgt lauten:
- 1. Wesentliche 12-V- und 48-V-Batterieladung, wenn der Ladezustand niedrig ist;
- 2. Emissionen (z. B. eCAT);
- 3. Externe Stromversorgung (z. B. PttB);
- 4. 12-V-Verbraucher für Komfort; und
- 5. Hybridfunktionalität (Drehmomentsubstitution und/oder transiente Drehmomentergänzung).
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2 ist ein Diagramm 200, das den Leistungsbedarf in verschiedenen Anwendungsfällen zeigt. In dieser Hinsicht ist eine Leistungsspezifikationslinie 210 in dem Diagramm 200 zusammen mit der maximalen Leistungsaufnahme von verschiedenen Teilsystemen unter gewissen Bedingungen gezeigt. Wie in 2 zu sehen, verbraucht während einer Kaltstart- und Leerlaufbedingung (die erwartungsgemäß etwa 300 Sekunden andauern kann) 220 der maximale Bedarf von eCAT und 12-V-Verbrauchern die gesamte Leistungsfähigkeit des Systems für sich. Somit besteht in diesem Anwendungsfall keine Möglichkeit, PttB zu unterstützen. Währenddessen kann während stabilen Fahrbedingungen 230 PttB ebenfalls unterstützt werden. Wenn jedoch die Temperatursteuerung für die Nachbehandlung (aftertreatment - AT) durch den eCAT im Anwendungsfall 250 eingesetzt wird, überschreiten die Leistungsaufnahmen im ungünstigsten Fall die Spezifikation aufgrund eines relativ hohen Bedarfs des Hochspannungsteilsystems (48 V). Durch Einsetzen einer Priorisierungsstrategie, wie hierin beschrieben, kann der Unterschied von 700 W zwischen der Worst-Case-Situation des Anwendungsfalls 250 bewältigt werden.
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3 ist ein Blockdiagramm, das ein Betriebsverfahren eines Steuermoduls zur priorisierten Leistungsverwaltung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform zeigt. In dieser Hinsicht kann das Steuermodul Verarbeitungsschalttechnik beinhalten, die dazu konfiguriert ist, mindestens die nachstehenden Vorgänge 300 und 310 durchzuführen. Der Vorgang 300 kann Empfangen von Leistungsbedarfsanforderungen von jeweiligen der Fahrzeugteilsysteme beinhalten. Der Vorgang 310 kann Priorisieren der Leistungsversorgung von der Hochspannungsleistungsquelle auf Grundlage einer zugewiesenen Priorität, die jeder der empfangenen Leistungsbedarfsanforderungen zugeordnet ist, beinhalten. Die zugewiesene Priorität beinhaltet eine Prioritätseinstufung, die mindestens einem Teilsystem mit geschlossenem Regelkreis, mindestens einem Teilsystem mit offenem Regelkreis, mindestens einem Hochspannungsteilsystem und mindestens einem Niederspannungsteilsystem zugeordnet ist. Die zugewiesene Priorität kann auf Grundlage des Fahrzeugstatus verändert werden.
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Dementsprechend können einige beispielhafte Ausführungsformen ein Leistungsverwaltungssystem für ein Hybridfahrzeug bereitstellen. Das Leistungsverwaltungssystem kann eine Hochspannungsleistungsquelle, die dazu konfiguriert ist, Fahrzeugteilsystemen Leistung bereitzustellen, und mindestens ein Steuermodul beinhalten, das betriebsfähig an die Hochspannungsleistungsquelle gekoppelt und dazu konfiguriert ist, Leistungsbedarfsanforderungen von den Fahrzeugteilsystemen zu empfangen und die Leistungsversorgung von der Hochspannungsleistungsquelle auf Grundlage einer zugewiesenen Priorität, die jeder der empfangenen Leistungsbedarfsanforderungen zugeordnet ist, zu priorisieren. Die zugewiesene Priorität kann auf Grundlage des Fahrzeugstatus verändert werden und beinhaltet eine Prioritätseinstufung, die mindestens einem von einem Teilsystem mit geschlossenem Regelkreis, einem Teilsystem mit offenem Regelkreis, einem Hochspannungsteilsystem und einem Niederspannungsteilsystem zugeordnet ist.
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Das Leistungsverwaltungssystem (oder die Verarbeitungsschalttechnik, die in dem Steuermodul beinhaltet ist oder dieses auf andere Weise definiert) einiger Ausführungsformen kann zusätzliche Merkmale, Modifikationen, Erweiterungen und/oder dergleichen beinhalten, um weitere Ziele zu erreichen oder den Betrieb zu verbessern. Die zusätzlichen Merkmale, Modifikationen, Erweiterungen und/oder dergleichen können in einer beliebigen Kombination miteinander hinzugefügt werden. Das nachstehende ist eine Liste der verschiedenen zusätzlichen Merkmale, Modifikationen und Erweiterungen, die jeweils einzeln oder in beliebiger Kombination miteinander hinzugefügt werden können. Zum Beispiel kann das System ferner eine Vielzahl von Verbrauchern, die jeweiligen der Fahrzeugteilsysteme zugeordnet ist, und einen Kommunikationsbus beinhalten, an den die Hochspannungsleistungsquelle betriebsfähig gekoppelt ist und über den Anforderungen nach Leistung von der Hochspannungsleistungsquelle verwaltet werden. In einigen Fällen kann die zugewiesene Priorität eine primäre Priorisierungsreihenfolge vom höchsten zum niedrigsten Rang beinhalten, umfassend wesentliche Verbraucher des Niederspannungsteilsystems, einen Emissionssteuerungsverbraucher des Hochspannungsteilsystems, unwesentliche Verbraucher des Niederspannungsteilsystems, eine externe Leistungsquelle des Hochspannungsteilsystems und Hybridfunktionen des Niederspannungsteilsystems. In einer beispielhaften Ausführungsform kann die primäre Priorisierungsreihenfolge zugewiesen sein, wenn der Fahrzeugstatus ein Fahrstatus ist. In einigen Fällen kann die zugewiesene Priorität eine sekundäre Priorisierungsreihenfolge beinhalten, in der die externe Leistungsquelle des Hochspannungsteilsystems einen höheren Rang aufweist als einer oder mehrere von den wesentlichen Verbrauchern des Niederspannungsteilsystems, einem Emissionssteuerungsverbraucher des Hochspannungsteilsystems, den unwesentlichen Verbrauchern des Niederspannungsteilsystems. In einer beispielhaften Ausführungsform kann die sekundäre Priorisierungsreihenfolge als Reaktion auf eine Benutzerauswahl eines Hochleistungsmodus, der der externen Leistungsquelle des Hochspannungsteilsystems zugeordnet ist, eingesetzt werden. In einigen Fällen kann die Benutzerauswahl des Hochleistungsmodus nur aktiviert sein, wenn der Fahrzeugstatus ein Parkstatus ist. In einer beispielhaften Ausführungsform ist die Benutzerauswahl des Hochleistungsmodus während des Aufwärmens des Fahrzeugs oder innerhalb einer vorbestimmten Zeit nach dem Starten des Fahrzeugs möglicherweise nicht verfügbar. In einigen Fällen kann die externe Leistungsquelle des Hochspannungsteilsystems einen Energiesparmodus und einen Hochleistungsmodus aufweisen. Leistungsbedarfsanforderungen, die in dem Hochleistungsmodus gestellt werden, können eine andere Priorität als Leistungsbedarfsanforderungen, die in dem Energiesparmodus gestellt werden, aufweisen. In einer beispielhaften Ausführungsform kann das mindestens eine Teilsystem mit geschlossenem Regelkreis einen elektronisch beheizten Katalysator (eCAT) beinhalten, der eine Instanz des Hochspannungsteilsystems ist, und kann das Teilsystem mit offenem Regelkreis ein Merkmal Leistung-an-Stromkasten beinhalten, das eine weitere Instanz des Hochspannungsteilsystems ist. In einigen Fällen kann das Niederspannungsteilsystem wesentliche 12-V-Verbraucher, unwesentliche 12-V-Verbraucher und/oder Hybridfunktionen zugeordnete Verbraucher beinhalten oder als diese ausgeführt sein. In einer beispielhaften Ausführungsform kann das Hochspannungsteilsystem ein 48-V-Endabnehmer sein und kann das Niederspannungsteilsystem ein 12-V-Endabnehmer sein.
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Viele Modifikationen und andere Ausführungsformen der hierin dargelegten Erfindungen werden für den Fachmann ersichtlich, welche diese Erfindungen mit einbeziehen und die Vorteile der in den vorhergehenden Beschreibungen und den beigefügten Zeichnungen vorgestellten Lehren aufweisen. Daher versteht es sich, dass die Erfindungen nicht auf die konkreten offenbarten Ausführungsformen beschränkt sind und dass Modifikationen und andere Ausführungsformen in den Umfang der beigefügten Patentansprüche eingeschlossen sein sollen. Darüber hinaus versteht es sich, auch wenn die vorstehenden Beschreibungen und die zugehörigen Zeichnungen beispielhafte Ausführungsformen im Kontext gewisser beispielhafter Kombinationen von Elementen und/oder Funktionen beschreiben, dass andere Kombinationen von Elementen und/oder Funktionen durch alternative Ausführungsformen bereitgestellt werden können, ohne vom Umfang der beigefügten Patentansprüche abzuweichen. In dieser Hinsicht werden zum Beispiel auch andere Kombinationen von Elementen und/oder Funktionen als die vorstehend explizit beschriebenen in Betracht gezogen, wie sie in einigen der beigefügten Ansprüche dargelegt sein können. In Fällen, in denen hierin Vorteile, Nutzen oder Lösungen für Probleme beschrieben werden, versteht es sich, dass derartige Vorteile, Nutzen und/oder Lösungen auf einige beispielhafte Ausführungsformen anwendbar sein können, aber nicht notwendigerweise auf alle beispielhaften Ausführungsformen. Somit sollten die hierin beschriebenen Vorteile, Nutzen oder Lösungen nicht als wesentlich, erforderlich oder unabdingbar für alle Ausführungsformen oder für das hierin beanspruchte verstanden werden. Auch wenn hierin spezifische Begriffe eingesetzt werden, werden diese lediglich in ihrem allgemeinen und beschreibenden Sinne und nicht zum Zwecke der Einschränkung verwendet.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Leistungsverwaltungssystem für ein Fahrzeug bereitgestellt, das Folgendes aufweist: eine Hochspannungsleistungsquelle, die dazu konfiguriert ist, Fahrzeugteilsystemen Leistung bereitzustellen; und mindestens ein Steuermodul, das betriebsfähig an die Hochspannungsleistungsquelle gekoppelt und dazu konfiguriert ist, Leistungsbedarfsanforderungen von den Fahrzeugteilsystemen zu empfangen und die Leistungsversorgung von der Hochspannungsleistungsquelle auf Grundlage einer zugewiesenen Priorität, die jeder der empfangenen Leistungsbedarfsanforderungen zugeordnet ist, zu priorisieren, wobei die zugewiesene Priorität auf Grundlage des Fahrzeugstatus variiert.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch eine Vielzahl von Verbrauchern, die jeweiligen der Fahrzeugteilsysteme zugeordnet ist, und einen Kommunikationsbus, an den die Hochspannungsleistungsquelle betriebsfähig gekoppelt ist und über den Anforderungen nach Leistung von der Hochspannungsleistungsquelle verwaltet werden, wobei die zugewiesene Priorität eine Prioritätseinstufung beinhaltet, die mindestens einem von einem Teilsystem mit geschlossenem Regelkreis, einem Teilsystem mit offenem Regelkreis, einem Hochspannungsteilsystem und einem Niederspannungsteilsystem zugeordnet ist, und wobei die zugewiesene Priorität eine primäre Priorisierungsreihenfolge vom höchsten zum niedrigsten Rang beinhaltet, umfassend wesentliche Verbraucher des Niederspannungsteilsystems, einen Emissionssteuerungsverbraucher des Hochspannungsteilsystems, unwesentliche Verbraucher des Niederspannungsteilsystems, eine externe Leistungsquelle des Hochspannungsteilsystems und Hybridfunktionen des Niederspannungsteilsystems.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die primäre Priorisierungsreihenfolge zugewiesen, wenn der Fahrzeugstatus ein Fahrstatus ist.
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Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet die zugewiesene Priorität eine sekundäre Priorisierungsreihenfolge, in der die externe Leistungsquelle des Hochspannungsteilsystems einen höheren Rang aufweist als einer oder mehrere von den wesentlichen Verbrauchern des Niederspannungsteilsystems, einem Emissionssteuerungsverbraucher des Hochspannungsteilsystems, den unwesentlichen Verbrauchern des Niederspannungsteilsystems.
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Gemäß einer Ausführungsform wird die sekundäre Priorisierungsreihenfolge als Reaktion auf eine Benutzerauswahl eines Hochleistungsmodus, der der externen Leistungsquelle des Hochspannungsteilsystems zugeordnet ist, eingesetzt.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Benutzerauswahl des Hochleistungsmodus nur aktiviert, wenn der Fahrzeugstatus ein Parkstatus ist.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Benutzerauswahl des Hochleistungsmodus während des Aufwärmens des Fahrzeugs oder innerhalb einer vorbestimmten Zeit nach dem Starten des Fahrzeugs nicht verfügbar.
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Gemäß einer Ausführungsform weist die externe Leistungsquelle des Hochspannungsteilsystems einen Energiesparmodus und einen Hochleistungsmodus auf, wobei im Hochleistungsmodus gestellte Leistungsbedarfsanforderungen eine andere Priorität aufweisen als im Energiesparmodus gestellte Leistungsbedarfsanforderungen.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Teilsystem mit geschlossenem Regelkreis einen elektronischen Katalysator, der ebenfalls eine Instanz des Hochspannungsteilsystems ist, und wobei das Teilsystem mit offenem Regelkreis ein Merkmal Leistung-an-Stromkasten umfasst, das eine weitere Instanz des Hochspannungsteilsystems ist.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Niederspannungsteilsystem Folgendes: wesentliche 12-V-Verbraucher; unwesentliche 12-V-Verbraucher; und Hybridfunktionen.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Hochspannungsteilsystem einen 48-V-Endabnehmer, und wobei das Niederspannungsteilsystem einen 12-V-Endabnehmer umfasst.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Steuermodul für ein Leistungsverwaltungssystem für ein Hybridfahrzeug bereitgestellt, das eine Hochspannungsleistungsquelle aufweist, die dazu konfiguriert ist, Fahrzeugteilsystemen Leistung bereitzustellen, wobei das Steuermodul Verarbeitungsschalttechnik umfasst, die dazu konfiguriert ist, Leistungsbedarfsanforderungen von jeweiligen der Fahrzeugteilsysteme zu empfangen und die Leistungsversorgung von der Hochspannungsleistungsquelle auf Grundlage einer zugewiesenen Priorität, die jeder der empfangenen Leistungsbedarfsanforderungen zugeordnet ist, zu priorisieren, wobei die zugewiesene Priorität eine Prioritätseinstufung beinhaltet, die mindestens einem von einem Teilsystem mit geschlossenem Regelkreis, einem Teilsystem mit offenem Regelkreis, einem Hochspannungsteilsystem und einem Niederspannungsteilsystem zugeordnet ist.
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Gemäß einer Ausführungsform kann die zugewiesene Priorität verändert werden und beinhaltet eine primäre Priorisierungsreihenfolge vom höchsten zum niedrigsten Rang, umfassend wesentliche Verbraucher des Niederspannungsteilsystems, einen Emissionssteuerungsverbraucher des Hochspannungsteilsystems, unwesentliche Verbraucher des Niederspannungsteilsystems, eine externe Leistungsquelle des Hochspannungsteilsystems und Hybridfunktionen des Niederspannungsteilsystems.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die primäre Priorisierungsreihenfolge zugewiesen, wenn der Fahrzeugstatus ein Fahrstatus ist.
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Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet die zugewiesene Priorität eine sekundäre Priorisierungsreihenfolge, in der die externe Leistungsquelle des Hochspannungsteilsystems einen höheren Rang aufweist als einer oder mehrere von den wesentlichen Verbrauchern des Niederspannungsteilsystems, einem Emissionssteuerungsverbraucher des Hochspannungsteilsystems, den unwesentlichen Verbrauchern des Niederspannungsteilsystems.
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Gemäß einer Ausführungsform wird die sekundäre Priorisierungsreihenfolge als Reaktion auf eine Benutzerauswahl eines Hochleistungsmodus, der der externen Leistungsquelle des Hochspannungsteilsystems zugeordnet ist, eingesetzt.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Benutzerauswahl des Hochleistungsmodus nur aktiviert, wenn der Fahrzeugstatus ein Parkstatus ist.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Benutzerauswahl des Hochleistungsmodus während des Aufwärmens des Fahrzeugs oder innerhalb einer vorbestimmten Zeit nach dem Starten des Fahrzeugs nicht verfügbar.
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Gemäß einer Ausführungsform weist die externe Leistungsquelle des Hochspannungsteilsystems einen Energiesparmodus und einen Hochleistungsmodus auf, wobei im Hochleistungsmodus gestellte Leistungsbedarfsanforderungen eine andere Priorität aufweisen als im Energiesparmodus gestellte Leistungsbedarfsanforderungen.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Teilsystem mit geschlossenem Regelkreis einen elektronisch beheizten Katalysator (eCAT), der ebenfalls eine Instanz des Hochspannungsteilsystems ist, wobei das Teilsystem mit offenem Regelkreis ein Merkmal Leistung-an-Stromkasten umfasst, das eine weitere Instanz des Hochspannungsteilsystems ist, und wobei das Niederspannungsteilsystem Folgendes umfasst: wesentliche 12-V-Verbraucher; unwesentliche 12-V-Verbraucher; und Hybridfunktionen.
