DE102020215648A1

DE102020215648A1 - Verfahren zum Steuern eines Stromversorgungssystems für ein Mild-Hybrid-Elektrofahrzeug

Info

Publication number: DE102020215648A1
Application number: DE102020215648.4A
Authority: DE
Inventors: Byung Chun Jeon
Original assignee: Hyundai Kefico Corp
Current assignee: Hyundai Kefico Corp
Priority date: 2019-12-13
Filing date: 2020-12-10
Publication date: 2021-06-17
Also published as: US12024031B2; KR102214573B1; US20210178903A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines Stromversorgungssystems für ein Mild-Hybrid-Elektrofahrzeug, wobei das Verfahren folgende Verfahrensschritte umfasst: das Durchführen einer EIN-Sequenz des Systems, dadurch, dass, wenn ein Anlaßschlüssel eingeschaltet wird, dann die elektrische Spannung einer Niederspannungsbatterie erhöht und somit auch die elektrische Spannung eines Hochspannungsleistungsnetzes vergrößert wird, wobei ein Hochspannungsrelais dann geschlossen wird, wenn die elektrische Spannung des Hochspannungsleistungsnetzes eine vorgegebene elektrische Sollspannung überschreitet; das Fahren eines Fahrzeugs im Normalmodus nach der Vervollständigung der EIN-Sequenz des Systems, wobei das Fahrzeug im Wesentlichen abhängig von der Bedienung durch einen Fahrer gefahren wird; das Vornehmen einer Reservierung, derart, dass, wenn ein elektrischer Spannungsabfall bei dem Niederspannungsleistungsnetz entsteht, dann ein Eintritt in einen Ausfallmodus eingeschränkt und danach festgestellt wird, ob das Hochspannungsrelais geschlossen oder nicht ist; und das Ausführen einer Freigabe, derart, dass, wenn sich das Hochspannungsrelais im geöffneten Zustand befindet, dann die EIN-Sequenz des Systems wiederum durchgeführt wird, während, wenn das Hochspannungsrelais einen geschlossenen Zustand aufrechterhält, dann die Einschränkung des Eintrittes in den Ausfallmodus freigegeben und somit das Fahren im Normalmodus wieder angefangen wird.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines Stromversorgungssystems für ein Mild-Hybrid-Elektrofahrzeug, insbesondere wobei verhindert werden kann, dass ein vorübergehender elektrischer Spannungsabfall eines Niederspannungsleistungsnetzes mit einem Eintritt in einen Ausfallmodus verbunden wird.
Stand der Technik
Ein solches Mild-Hybrid-Elektrofahrzeug stellt ein derartiges Hybridfahrzeug dar, dass ein Elektromotor bei Bedarf angetrieben wird und somit die Leistung eines Verbrennungsmotors unterstützt. Beim Mild-Hybrid-Elektrofahrzeug ist zwar kein Fahrmodus vorhanden, bei dem das Fahrzeug nur durch ein Drehmoments des Elektromotors angetrieben wird. Jedoch kann ein Verbrennungsmotordrehmoment mittels des Elektromotors je nach einem Fahrzustand unterstützt werden, wobei eine Batterie (z.B. 48V Batterie) durch das rekuperative Bremsen aufgeladen werden kann. D.h. es geht durch das Addieren des Elektromotordrehmoments zum Verbrennungsmotordrehmoment gegen ein Fahrerwunschmoment vor, so dass neben dem richtigen Ansprechverhalten auch eine durch das reukuperative Bremsen erhaltene elektrische Energie benutzt wird, was daher zur Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs führen kann.
Beim Stromversorgungssystem für das Mild-Hybrid-Elektrofahrzeug sind demgegenüber zwei verschiedene Stromversorgungselemente, d.h. ein Niederspannungs- und ein Hochspannungsleistungsnetz vorhanden. Dabei treibt das Hochspannungsleistungsnetz den Elektromotor an oder liefert eine für den Antrieb aller Arten von Systemen erforderliche elektrische Energie, während das Niederspannungsleistungsnetz die Versorgung eines Anlassmotors mit einer elektrischen Energie übernimmt. Falls ein so hohe elektrische Energie sofort notwendig ist, wie beim Antreiben des Anlassmotors, kann sich das Niederspannungsleistungsnetz in einem vorügergehenden niedrigen elektrischen Spannungszustand befinden. Ein solcher niedriger elektrischer Spannungszustand stellt nur als vorübergehendes Phänomen keinen Zustand dar, bei dem eine Abnormität bei dem Stromversorgungssystem entsteht. Trotzdem erkannten herkömmliche Stromversorgungssysteme einen solchen Zustand als Ausfallsituation. Damit treten die Fahrzeuge unnötigerweise in einen Ausfallmodus ein und so wird deren Fahrverhalten eingeschränkt, wodurch dies als ein Faktor auswirkt, der zur Reduzierung des Handelswertes der Fahrzeuge führt.
Offenlegung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Steuern eines Stromversorgungssystems für ein Mild-Hybrid-Elektrofahrzeug bereitzustellen, welches verhindert, dass, wenn ein elektrisches Spannungsabfall-Phänomen bei dem Stromversorgungssystem entsteht, ein mit einem solchen System versehenes Fahrzeug in einen Ausfallmodus eintritt, und mittels welches das Stromversorgungssystem wiederum normal betrieben werden kann.
Dabei soll die zu lösende Aufgabe der vorliegenden Erfindung lediglich nicht auf die obenerwähnte beschränkt werden, wobei die Aufgabe vielmehr innerhalb eines Bereichs, der den Gedanken und Rahmen der vorliegenden Erfindung nicht verlässt, vielfältig erweitert werden kann.
Lösung der Aufgabe der Erfindung
Zur Lösung der obenerwähnten Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Steuern eines Stromversorgungssystems für ein Mild-Hybrid-Elektrofahrzeug gemäß exemplarischen Ausführungsbeispielen vorgeschlagen, welches folgende Verfahrensschritte umfasst: das Durchführen einer EIN-Sequenz des Systems, dadurch, dass, wenn ein Anlaßschlüssel eingeschaltet wird, dann die elektrische Spannung einer Niederspannungsbatterie erhöht und somit auch die elektrische Spannung eines Hochspannungsleistungsnetzes vergrößert wird, wobei ein Hochspannungsrelais dann geschlossen wird, wenn die elektrische Spannung des Hochspannungsleistungsnetzes eine vorgegebene elektrische Sollspannung überschreitet; das Fahren eines Fahrzeugs im Normalmodus nach der Vervollständigung der EIN-Sequenz des Systems, wobei das Fahrzeug im Wesentlichen abhängig von der Bedienung durch einen Fahrer gefahren wird; das Vornehmen einer Reservierung, derart, dass, wenn ein elektrischer Spannungsabfall bei dem NiederspannungsLeistungsnetz entsteht, dann ein Eintritt in einen Ausfallmodus eingeschränkt wird und danach festgestellt wird, ob das Hochspannungsrelais geschlossen oder nicht ist; und das Ausführen einer Freigabe, derart, dass, wenn sich das Hochspannungsrelais im geöffneten Zustand befindet, dann die EIN-Sequenz des Systems wiederum durchgeführt wird, während, wenn das Hochspannungsrelais einen geschlossenen Zustand aufrechterhält, dann die Einschränkung des Eintrittes in den Ausfallmodus freigegeben und somit das Fahren im Normalmodus wieder angefangen wird.
Gemäß den exemplarischen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung kann es vorgesehen sein, dass der Verfahrensschritt zum Durchführen einer EIN-Sequenz des Systems einen Überprüfungsschritt, bei dem ein Betriebszustand eines Niederspannungs-Gleichspannungswandlers dann überprüft wird, wenn der Anlaßschlüssel eingeschaltet wird; einen Spannungserhöhungs-Modusschritt, bei dem der Niederspannungs-Gleichspannungswandler dann die elektrische Spannung der Niederspannungsbatterie erhöht, wenn sich der Niederspannungs-Gleichspannungswandler im normalen Zustand befindet, und somit die erhöhte elektrische Spannung dem Hochspannungsleistungsnetz zugeführt wird, so dass auch die elektrische Spannung des Hochspannungsleistungsnetzes vergrößert wird; einen Schließschritt, bei dem das Hochspannungsrelais dann geschlossen wird, wenn die elektrische Spannung des Hochspannungsleistungsnetzes die elektrische Sollspannung überschreitet; und einen Spannungssenkungs-Modusschritt, bei dem die Erhöhung der elektrischen Spannung durch den Niederspannungs-Gleichspannungswandler unterbrochen wird sowie die elektrische Spannung der Hochspannungsbatterie gesunken und somit die gesunkene elektrische Spannung dem Niederspannungsleistungsnetz zugeführt wird; aufweist.
Gemäß den exemplarischen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung kann es vorgesehen sein, dass der Verfahrensschritt zum Durchführen einer EIN-Sequenz des Systems ferner auch einen Betriebsschritt aufweist, bei dem ein Mild-Hybrid-Startergenerator (MHSG) dann mittels der Hochspannungsbatterie betrieben wird, wenn das Hochspannungsrelais geschlossen wird.
Gemäß den exemplarischen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung kann es vorgesehen sein, dass der Verfahrensschritt zum Durchführen einer EIN-Sequenz des Systems weiterhin auch einen Ausgabeschritt aufweist, bei dem ein Ausfallsignal des Systems dann ausgegeben wird, wenn die elektrische Spannung des Hochspannungsleistungsnetzes trotz des Ablaufs einer vorgegebenen Einstellzeit nach dem Spannungserhöhungs-Modusschritt kleiner als die elektrische Sollspannung ist.
Gemäß den exemplarischen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung kann es vorgesehen sein, dass die Niederspannungsbatterie eine 12V Spannung liefert, während die Hochspannungsbatterie eine 48V spannung liefert.
Gemäß den exemplarischen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung kann es vorgesehen sein, dass der Verfahrensschritt zum Vornehmen der Reservierung derart erfolgt, dass, wenn die elektrische Spannung des Niederspannungsleistungsnetzes unter eine vorgegebene elektrische Bezugsspannung gesunken wird, dann es so entschieden wird, dass der elektrische Spannungsabfall entstand.
Effekt der Erfindung
Mit dem Verfahren zum Steuern eines Stromversorgungssystems für ein Mild-Hybrid-Elektrofahrzeug gemäß den exemplarischen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung wird verhindert, dass ein beim Stromversorgungssystem entstehendes, vorübergehendes elektrisches Spannungsabfall-Phänomen mit einem Eintritt in einen Ausfallmodus verbunden wird, und so kann das Stromversorgungssystem derart angesteuert werden, dass es wiederum normal betrieben wird. Somit kann der unnötige Eintritt in den Ausfallmodus verhindert und die Zuverlässigkeit der Fahrzeugsteuerung verbessert werden.
Figurenliste
Es zeigen:

1 eine Darstellung eines Stromversorgungssystems für ein Mild-Hybrid-Elektrofahrzeug;
2 ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung der Verfahrensschritte eines Verfahrens zum Steuern einer EIN-Sequenz eines Systems mittels des Stromversorgungssystems aus 1;
3 verschiedene Diagramme zur Veranschaulichung der Betriebszustände des Systems nach den Verfahrensschritten aus 2;
4 ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung eines Steuerungsverfahrens beim Entstehen einer Niederspannung in einem herkömmlichen Mild-Hybrid-Elektrofahrzeug; und
5 ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung der Verfahrensschritte eines Verfahrens zum Steuern des Stromversorgungssystems für ein Mild-Hybrid-Elektrofahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung
Hinsichtlich der in dieser Beschreibung offenbarten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden die bestimmten strukturellen oder funktionellen Erläuterungen nur zwecks der Erklärungen der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung als Bespiel angeführt, wobei die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung in vielfältigen Formen ausgeführt werden können sowie nicht so verstanden werden sollten, dass sie auf die in dieser Beschreibung erläuterten Ausführungsbeispiele beschränkt werden.
Weiterhin kann die vorliegende Erfindung vielfältig verändert werden und vielerlei verschiedene Formen aufweisen, wobei bestimmte Ausführungsbeispiele in den Zeichnungen angedeutet und in dieser Beschreibung ausführlich erläutert werden sollen. Aber die vorliegende Erfindung sollte nicht auf eine bestimmte offenbarte Form beschränkt werden, wobei vielmehr alle Veränderungen, Äquivalente bzw. Alternativen, die zum Gedanken und technischen Bereich der vorliegenden Erfinung gehören, als in dem Rahmen dieser Erfindung eingeschlossen verstanden werden sollten.
Außerdem können die Begriffe „erst-“, „zweit-“, und dergleichen zwar dazu verwendet werden, um verschiedene Bestandteile zu beschreiben, aber die Bestandteile sollten nicht durch die obgien Begriffe begrenzt werden. D.h. die solchen Begriffe können nur zu dem Zweck verwendet werden, einen Bestandteil von einem anderen Bestandteil zu unterscheiden. Zum Beispiel kann ein erster Bestandteil als ein zweiter Bestandteil bezeichnet werden, und ähnlich kann der zweite Bestandteil ebenfalls als der erste Bestandteil bezeichnet werden, ohne vom Umfang des Rechtes der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Sollte es zudem so erwähnt werden, dass ein Bestandteil „mit“ bzw. „an“ einem anderen Bestandteil „verbunden“ bzw. „angeschlossen“ ist, dann kann er ferner unmittelbar mit bzw. an dem anderen Bestandteil verbunden bzw. angeschlossen sein, wobei es aber auch so verstanden werden sollte, dass ein wetierer Bestandteil zwischen solchen beiden Bestandteilen vorhanden sein kann. Sollte es hingegen so erwähnt werden, dass ein Bestandteil „unmittelbar mit“ bzw. „unmittelbar an“ einem anderen Bestandteil „verbunden“ bzw. „angeschlossen“ ist, dann muss es so verstanden werden, dass kein weiterer Bestandteil zwischen solchen beiden Bestandteilen vorliegt. Ferner sollten andere Ausdrücke, die die Beziehungen zwischen den Bestandteilen beschreiben, wie z.B. „zwischen den Bestandteilen“ und „gerade zwischen den Bestandteilen“ bzw. „benachbart zum Bestandteil“ und „unmittelbar benachbart zum Bestandteil“ und dergleichen, ebenfalls auf eine oben beschriebene Weise verstanden werden.
Weiterhin werden die in dieser Anmeldung verwendeten Begriffe nur zur Erklärung eines bestimmten Ausführungsbeispiels verwendet, aber zielen nicht darauf ab, die vorliegende Erfindung zu begrenzen. Dabei umfassen die singularischen Begriffe auch die pluralischen Bedeutungen, sofern es vom Kontext her nicht anders erfordert wird. In dieser Anmeldung weisen die Begriffe, wie z.B. „aufweisen“, „umfassen“, „haben“ oder dergleichen, ferner nur darauf zu, dass ausgeführte Merkmale, Ziffern, Schritte, Bewegungen, Bestandteile, Zubehöre oder Kombinationen von diesen in dieser Erfindung vorhanden sind. Daher sollte das Vorhandensein oder die Ergänzungsmöglichkeit von einem/-er oder mehreren anderen Merkmalen, Ziffern, Schritten, Bewegungen, Bestandteilen, Bauteilen oder Kombinationen von diesen nicht so ausgelegt werden, dass es oder sie vorher ausgeschlossen wird.
Alle hierin verwendeten Begriffe einschließlich technischer oder wissenschaftlicher Begriffe haben die gleichen Bedeutungen wie die Bedeutungen, die im Allgemeinen durch einen Fachmann aus dem Gebiet der vorliegenden Erfindung verstanden werden, sofern sie nicht abweichend definiert werden. Die im allgemein verwendeten Wörterbüchern definierten Begriffe sollen so ausgelegt werden, dass sie die Bedeutungen haben, die denjenigen innerhalb des Kontexts der betreffenden Technologie entsprechen, und sollen nicht in idealen oder übermäßig formalen Bedeutungen ausgelegt werden, sofern sie in dieser Anmeldung nicht eindeutig definiert werden.
Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Für die gleichen Bestandteile in den Zeichnungen werden gleiche Bezugszeichen verwendet, wobei auf die wiederholten Erklärungen der gleichen Bestandteile verzichtet wird.
1 zeigt eine Darstellung eines Stromversorgungssystems für ein Mild-Hybrid-Elektrofahrzeug. In 1 stellt eine durchgezoegene Linie einen Fluss eines Steuersignals dar, während eine punktierte Linie einen Energiefluss darstellt.
Unter Bezugnahme auf 1 kann das Mild-Hybrid-Elektrofahrzeug mittels der Triebkräfte, die durch einen Verbrennungsmotor 10 und einen Mild-Hybrid-Startergenerator 20 (MHSG) erzeugt werden, angetrieben werden.
Dabei wird der Verbrennungsmotor 10 mittels eines Anlassmotors 11 angelassen und nach dem Anlassen nun durch das Verbrennen eines Kraftstoffs angetrieben. Zudem kann der Anlassmotor 11 mittels einer Niederspannungsbatterie 30 angetrieben werden, wobei es sich bei dieser Niederspannungsbatterie 30 z.B. um eine 12V Batterie handeln kann.
Außerdem wird der MHSG (Mild-Hybrid-Startergenerator) 20 mittels einer Hochspannungsbatterie 40 angetrieben und dabei unterstützt den Verbrennungsmotor 10, so dass er eine Triebkraft erzeugen kann. Hierbei kann der Betrieb der Hochspannungsbatterie 40 mittels einer Batteriemanagementeinheit 41 gesteuert werden, wobei eine elektrische Energie der Hochspannungsbatterie 40 über einen Umrichter 21 dem MHSG 20 zugeführt werden kann. Beim rekuperativen Bremsen kann eine durch den MHSG 20 erzeugte elektrische Energie auch über den Umrichter 21 dagegen der Hochspannungsbatterie 40 zuegführt werden.
Dementsprechend können die Betriebszustände des MHSGs 20 als AUS-Modus, Neutralmodus, Betriebsmodus oder dergleichen ausgedrückt werden. Unter dem AUS-Modus kann dabei ein Zustand verstanden werden, bei dem die Versorgung des MHSGs 20 mit der elektrischen Energie unterbrochen ist. Unter dem Betriebsmodus kann ein Zustand verstanden werden, bei dem das Fahrzeug gefahren wird, d.h. einen Betriebszustand, bei dem der MHSG 20 die Triebrkaft erzeugt oder eine Stromerzeugung durch das rekuperative Bremsen erfolgt. Unter dem Neutralmodus kann daneben ein Zwischenschritt verstanden werden, bei dem der AUS-Modus in den Betriebsmodus übergeht oder umgekehrt.
Da die Kraftachsen des Verbrennungsmotors 10 und MHSGs 20 über einen Riemen, etc. miteinander verbunden sind, kann der MHSG 20 demgegenüber mittels eines Ausgangsdrehmoments des Verbrennungsmotors 10 angetrieben werden. Dabei kann der MHSG 20 als ein Generator fungieren, der die Hochspannungsbatterie 35 auflädt. Auf diese Weise kann die Aufladung der Hochspannungsbatterie 35 mittels des Ausgangsdrehmoments des Verbrennungsmotors 10 als das rekuperative Bremsen bezeichnet werden. In diesem Fall kann die Hochspannungsbatterie 40 aufgeladen werden. Ferner können die Betriebe des MHSGs 20 und des Umrichters 21 durch eine Motorsteuereinheit 80 (MSE) gesteuert werden.
Dabei kann die Batteriemanagementeinheit 41 einen Ladezustand (SOC, State of Charge) der Hochspannungsbatterie 40 verwalten. D.h. Batteriemanagementeinheit 41 kann den Ladezustand der Hochspannungsbatterie 40 erfassen, sowie derart selektiv die Auf- und die Entladung verwalten, dass die Hochspannungsbatterie 40 nicht übermäßig aufgeladen bzw. entladen wird. Hierbei kann die Batteriemanagementeinheit 41 z.B. ein Batteriemanagementsystem (BMS) darstellen.
Dadurch, dass die Hochspannungsbatterie 40 über einen Niederspannungs-Gleichspannungswandler 50 (LDC, Low-voltage DC-DC Converter) die elektrische Energie auf die Niederspannungsbatterie 30 überträgt, so dass diese Niederspannungsbatterie 30 aufgeladen werden kann. Dabei kann die Hochspannungsbatterie 40 z.B. eine 48V Batterie darstellen.
Dementsprechend kann das Stromversorgungssystem für ein MIld-Hybrid-Elektrofahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung ein Niederspannungsleistungsnetz, in dem die Niederspaunngsbatterie 30 als Zentrum fungiert; ein Hochspannungsleistungsnetz, in dem die Hochspannungsbatterie 40 als Zentrum fungiert; einen Niederspannungs-Gleichspannungswandler 50, der zwischen dem Niederspannungs- und dem Hochspannungsleistungsnetz die elektrische Energie aufeinander überträgt; und ein Fahrzeugsteuergerät 70, das die Betriebe der genannten Bestandteile steuert; aufweisen.
Unter dem Niederspannungsleistungsnetz kann dabei ein System verstanden werden, das z.B. die Niederspannungsbatterie 30, einen elektrischen Widerstnad 31 und dergleichen aufweist und durch die Niederspannung (z.B. 12V) angetrieben wird. Unter dem Hochspannungsleistungsnetz kann hingegen ein System verstanden werden, das z.B. die Hochspannungsbatterie 40, den MHSG 20, den Umrichter 21, ein Hochspannungsrelais 43, die Batteriemanagementeinheit 41 und dergleichen aufweist und durch die Hochspannung (z.B. 48V) angetrieben wird. Dabei kann die durch die Hochspannungsbatterie 40 durchgeführte Versorgung des Hochspannungsleistungsnetzes mit der elektrischen Energie durch das Hochspannungsrelais 43 unterbrochen werden. D.h. wenn das Hochspannungsrelais 43 geschlossen wird, dann kann die elektrische Energie der Hochspannungsbatterie 40 dem Hochspannungsleistungsnetz zugeführt werden, während, wenn das Hochspannungsrelais 43 geöffent wird, dann die dem Hochspannungsleistungsnetz zugeführte elektrische Energie der Hochspannungsbatterie 40 unterbrochen werden kann.
Dabei kann der Niederspannungs-Gleichspannungswandler 50 die Übertragung der elektrischen Energie zwischen dem Hochspannungs- und dem Niederspannungsleistungsnetz vermitteln. Zum Beispiel kann der Niederspannungs-Gleichspannungswandler 50 einen Spannungserhöhungsmodus und einen Spannungssenkungsmodus haben. In dem Spannungserhöhungsmodus kann der Niederspannungs-Gleichspannungswandler 50 die elektrische Niederspannung des Niederspannungsleistungsnetzes erhöhen und dann die erhöhte elektrische Spannung auf das Hochspannungsleistungsnetz übertragen. In dem Spannungsenkungsmodus kann der Niederspannungs-Gleichspannungswandler 50 hingegen die elektrische Hochspannung des Hochspannungsleistungsnetzes herabsenken und dann die herabgesunkene elektrische Spannung auf das Niederspannungsleistungsnetz übertragen.
Dementsprechend können die Betriebszustände des Niederspannungs-Gleichspannungswandlers 50 einen AUS-, einen Test-, einen Spannungserhöhungs-, einen Spannungssenkungs-, Abschlussmodus und dergleichen umfassen. Unter dem AUS-Modus kann dabei ein Betriebszustand verstanden werden, bei dem der Niederspannungs-Gleichspannungswandler 50 nicht mit der elektrischen Energie versorgt wird. Der Testmodus kann vor der Versorgung des Niederspannungs-Gleichspannungswandlers 50 mit der elektrischen Energie durchgeführt werden und einen Schritt darstellen, welcher überprüft, ob der Zustand des Niederspannungs-Gleichspannungswandlers 50 normal oder nicht ist. Weiterhin kann unter dem Spannungserhöhungsmodus ein Betriebszustand verstanden werden, bei dem die elektrische Niederspannung des Niederspannungsleistungsnetzes erhöht und dann die erhöhte elektrische Spannung auf das Hochspannungsleistungsnetz übertragen wird. Hingegen kann unter dem Spannungssenkungsmodus ein Betriebszustand verstanden werden, bei dem die elektrische Hochspannung des Hochspannungsleistungsnetzes herabgesunken und dann die herabgesunkene elektrische Spannung auf das Niederspannungsleistungsnetz übertragen wird. Schließlich stellt der Abschlussmodus einen Zwischenschritt dar, bei dem der Spannungssenkungsmodus in den AUS-Modus übergeht, wobei in diesem Fall auch die Betriebe, wie z.B. Eigendiagnose, Fehlerspeicherung usw. ausgeführt werden können. In diesem Abschlussmodus kann zudem die Übertragung der elektrischen Energie zwischen dem Niederspannungs- und dem Hochspannungsleistungsnetz unterbrochen werden.
Daher können die durch den Verbrennungsmotor 10 und den MHSG 20 erzeugten Antriebskräfte über ein Getriebe 60 auf die Räder 90 übertragen werden. Zwischen dem Verbrennungsmotor 10 und dem Getriebe 60 ist dabei eine Getriebekupplung 61 vorgesehen, wobei diese Getriebekupplung 61 die Übertragung der Triebkraft vom Verbrennungsmotor 10 auf das Getriebe 60 unterbrechen kann. D.h. wenn die Getriebekupplung 61 eingerückt wird, dann kann die Triebkraft des Verbrennungsmotors 10 über das Getriebe 60 auf die Räder 90 übertragen werden, während, wenn die Getriebekupplung 61 ausgerückt wird, dann die Übertragung der Triebkraft auf die Räder 90 gesperrt werden kann.
Daneben stellt das Fahrzeugsteuergerät 70 ein übergeordnetestes Steuergerät dar, welches den Betrieb des Fahrzeugs steuert, und kann die Ausgangsdrehmomente des Verbrennungsmotors 10 und des MHSGs 20 steuern. Z.B. kann das Fahrzeugsteuergerät 70 eine elektronische Steuereinheit (ECU, Electronic Control Unit) darstellen.
Dabei kann das Fahrzeugsteuergerät 70 abhängig vom Fahrerwunschmoment und Fahrzeugzustand wahlweise den Verbrennungsmotor 10 und den MHSG 20 antreiben. Genau gesagt kann das Fahrzeugsteuergerät 70 aufgrund der vorgegebenen Kennfelddaten je nach dem Fahrbereich, Fahrerwunschmoment, Ladezustand, usw. ein Drehmoment-Aufteilungsvehältnis zwischen dem Verbrennungsmotor 10 und dem MHSG 20 bestimmen. Z.B. wenn das Fahrerwunschmoment niedrig ist, wird die Leistung nur mittels des Verbrennungsmotors 10 erzeugt, während mit der Zunahme des Fahrerwunschmoments der Verbrennungsmotor zusammen mit dem MHSG 20 angetrieben wird und somit die Leistung erzeugt werden kann.
Wie oben genannt, kann das Stromversorgungssystem für das Mild-Hybrid-Elektrofahrzeug eine Gruppe von Bestandteilen, für die die Niederspannung erforderlich ist, sowie eine andere Gruppe von Bestandteilen, für die die Hochspannung erforderlich ist, mit der nötigen elektrischen Energie versorgen. Weiterhin kann die Versorgung des Hochspannungsleistungsnetzes mit der elektrischen Energie durch das Hochspannungsrelais 43 unterbrochen werden. D.h. während das Fahrzeug gefahren wird, wird das Hochspannungsrelais 43 geschlossen und somit die elektrische Energie der Hochspannungsbatterie 40 dem Hochspannungsleistungsnetz zugeführt, während nach dem Ausschalten des Verbrennungsmotors das Hochspannungsrelais 43 geöffnet wird, so dass die Versorgung des Hochspannungsleistungsnetzes mit der elektrischen Energie gesperrt werden kann. Wenn ein Anlaßschlüssel eingeschaltet wird, dann ist somit eine Abfolge zum stabilen Schließen des Hochspannungsrelais 43 erforderlich, während nach dem Ausschalten des Anlaßschlüssels ebenfalls eine andere Abfolge zum stabilen Öffnen des Hochspannungsrelais 43 erforderlich ist.
2 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung der Verfahrensschritte eines Verfahrens zum Steuern einer EIN-Sequenz eines Systems, und 3 verschiedene Diagramme zur Veranschaulichung der Betriebszustände des Systems nach den Verfahrensschritten aus 2.
Wird ein Anlaßschlüssel zu einem ersten Zeitpunkt t₁ eingeschaltet (S100), dann wird es festgestellt, ob sich ein Hochspannungsrelais 43 im geöffneten Zustand befindet (S110). Denn eine Reihe von den Vorgängen zum Schließen des Hochspannungsrelais 43 ist dann nicht nötig, wenn das Hochspannungsrelais 43 schon geschlossen ist.
Wenn sich das Hochspannungsrelais 43 im geöffnenten Zustand befindet, dann wird zunächst die Zustandsprüfung eines Niederspannungs-Gleichspannungswandlers 50 durchgeführt (S120). Da nur eine sehr kurze Zeitdauer vom Einschaltung des Anlaßschlüssels bis zum Beginn der Zustandsprüfung des Niederspannungs-Gleichspannungswandlers 50 genug ist, kann dies so verstanden werden, dass die Zustandsprüfung des Niederspannungs-Gleichspannungswandlers 50 gleichzeitig zusammen mit der Einschaltung des Anlaßschlüssels angefangen wird.
Konkret ist es vorgesehen, dass ein Testsignal vom Fahrzeugsteuergerät 70 an den Niederspannungs-Gleichspannungswandler 50 gesendet wird, wobei, wenn dieser Wandler 50 als Antwort auf das Testsignal in einen spezifischen Modus, z.B. Testmodus eintritt, dann es so entschieden werden kann, dass sich der Niederspannungs-Gleichspannungswandler 50 im normalen Zustand befindet (S130). Dies erfolgt zwischen dem ersten t₁ und einem zweiten Zeitpunkt t₂ in 3. Wenn der Niederspannungs-Gleichspannungswandler 50 nicht in den Testmodus eintritt, obwohl das Fahrzeugsteuergerät 70 das Testsignal gesendet hat, kann es hingegen so entschieden werden, dass sich der Niederspannungs-Gleichspannungswandler 50 im Ausfall befindet. In diesem Fall wird das System als fehlerhaft diagnosiert (S190) und das Fahrzeug kann dann in einen Ausfallmodus eintreten (S191). Dieser Ausfallmodus kann denjenigen darstellen, welcher dazu vorgesehen ist, um in einer Notsituation, wie z.B. Ausfall, das Fahrzeug restriktiv zu betreiben.
Wenn sich der Niederspannungs-Gleichspannungswandler 50 im normalen Zustand befindet, dann wird es bewirkt, dass der MHSG 20 in einen Neutralmodus eintritt (S140). Dies ist zu einem dritten Zeitpunkt t₃ in 3 gezeigt. D.h. der Schritt S140 kann denjenigen darstellen, welcher vor dem richtigen Betätigen des MHSGs 20 verläuft und dabei den Betriebszustand des MHSGs 20 überprüft.
Danach wird es bewirkt, dass der Niederspannungs-Gleichspannungswandler 50 in einen Spannungserhöhungsmodus eintritt, so dass die elektrische Spannung des Hochspannungsleistungsnetzes erhöht wird (S150). Dies ist zwischen einem vierten t₄ und einem fünften Zeitpunkt 1₅ in 3 gezeigt.
Im AUS-Zustand des Systems ist das Hochspannungsrelais 43 geöffnet. Somit kann die elektrische Energie einer Hochspannungsbatterie 40 nicht auf das Hochspannungsleistungsnetz übertragen werden, wobei keine Spannung bei dem Hochspannungsleistungsnetz gebildet wird. Somit wird die elektrische Spannung einer Niederspannungsleistungsbatterie 30 mittels des Niederspannungs-Gleichspannungswandlers 50 erhöht und dann die erhöhte elektrische Spannung auf das Hochspannungsleistungsnetz übertragen, so dass auch die elektrische Spannung des Hochspannungsleistungsnetzes erhöht werden kann.
Wenn die elektrische Spannung des Hochspannungsleistungsnetzes eine vorgegebene Sollspannung überschreitet (S160), dann kann es so entschieden werden, dass sich das Stromversorgungssystem im normalen Zustand befindet (S170).
Z.B. wie in 3 (d) und 3 (e) dargestellt, führt der Niederspannungs-Gleichspannungswandler 50 den Spannungserhöhungsmodus durch, so dass, wenn die elektrische Spannung des Hochspannungsleistungsnetzes zum fünften Zeitpunkt t₅ bis zur elektrischen Sollspannung V_H erhöht wird, dann es so diagnosiert werden kann, dass sich das Stromversorgungssystem im normalen Zustand befindet. Dabei kann die elektrische Sollspannung z.B. 48V sein.
Ist das Stromversorgungssystem normal, dann wird das Hochspannungsrelais 43 geschlossen (S171), wobei es bewirkt werden kann, dass der MHSG 20 in den Betriebsmouds eintritt (S172) und dass der Niederspannungs-Gleichspannungswandler 50 in den Spannungssenkungsmodus eintritt (S173). Auf diese Weise wird die elektrische Spannung des Hochspannungsleistungsnetzes genug bis zur Sollspannung V_H erhöht und danach das Hochspannungsrelais 43 geschlossen, weshalb der Schock aufgrund des Anlegens der Hochspannung verhindert werden kann.
Wenn die elektrische Spannung des Hochspannungsleistungsnetzes nicht über die Sollspannung erhöht wird, obwohl der Niederspannungs-Gleichspannungswandler 50 im Spannungserhöhungsmodus für mehr als erste vorgegebene Sollzeit genug angetrieben wurde (S180), dann kann es demgegenüber so diagnosiert werden, dass sich das System im Ausfallzustand befindet (S190). In diesem Fall wird ein Ausfallsignal ausgegeben und das Fahrzeug tritt in den Ausfallmodus ein (S191), so dass verhindert wird, dass eine zusätzliche Beschädigung beim Stromversorgungssystem entstehen würde.
Wenn eine solche EIN-Sequenz des Systems vervollständigt wird, dann kann das Fahrzeug einen normalen Betrieb ausführen. Z.B. kann es vorgesehen sein, dass der Verbrennungsmotor 10 und der MHSG 20 angetrieben werden, so dass das Fahrzeug gefahren wird, oder dass die Hochspannungsbatterie 40 durch das rekuperative Bremsen aufgeladen wird. Dabei wird dieser Zustand als die Bedeutung, die zu dem Ausfallmodus in Gegensatz steht, verwendet, wobei ein solcher Zustand in dieser Beschreibung auch als „Normalmodus“ bezeichnet wird. Im solchen Normalmodus kann die Leistung je nach dem Fahrerwunschmoment bestimmt werden, wobei der Fahrer alle im Fahrzeug vorgesehene Funktionen benutzen kann. Im Gegensatz dazu kann es im Ausfallmodus so vorgesehen sein, dass nur außer der für Notmaßnahme erforderlichen Funktionen die meisten Funktionen zu dem Zustand gebracht werden, in dem sie nicht mehr benutzt werden können, wobei die Leistung des Fahrzeugs auf einen minimalen Bereich begrenzt werden kann.
Allerdings könnte das Niederspannungsleistungsnetz in einen vorübergehenden elektrischen Niederspannungszustand geraten, nachdem das Fahrzeug in den Normalmodus eintrat. Z.B. falls der Anlassmotor 11 zum Neustart des Verbrennungsmotors 10 angetrieben wird, kann eine momentan hohe elektrische Energie erforderlich sein, wobei dabei die elektrisch Spannung des Niederspannungsleistungsnetzes vorübergehend niedriger werden kann. In diesem Fall gab es beim herkömmlichen Verfahren zum Steuern eines Stromversorgungssystems ein Problem, dass ein solcher Fall als Ausfallzustand erkannt wird. Dies ist in 4 dargestellt.
Unter Bezugnahme auf 4 wird das Fahrzeug nach dem Durchführen der EIN-Sequenz des Systems (S10) im Normalmodus gefahren (S20). Wenn ein elektrischer Spannungsabfall aus irgendeinem Grund beim Niederspannungsleistungsnetz entsteht (S30), dann wird das Hochspannungsrelais 43 dabei geöffnet (S40). Danach tritt das Fahrzeug in den Ausfallmodus ein (S50) und das Ausfallsignal wird ausgegeben (S60). In diesem Fall werden die Funktionen des Fahrzeugs begrenzt, wobei dabei der Fahrer notwendigerweise eine Werkstatt besuchen muss. Jedoch kann während des Vorgangs zum Antreiben der Hochleistungsbauteile, wie z.B. Anlassmotor 11, etc. der elektrische Spannungsabfall beim Niederspannungsleistungsnetz vorübergehend entstehen, was aber nicht als Ausfallsituation erkannt werden kann. Damit könnte das Eintreten des Fahrzeugs in den Ausfallmodus (S50) unnötigerweise durchgeführt werden, was folglich als ein Faktor auswirken kann, der zur Reduzierung des Handelswertes des Fahrzeugs führt. Daher soll das Eintreten in den Ausfallmodus in der vorübergehenden Niederspannungssituation erfindungsgemäß verhindert werden, so dass auch die Reduzierung des Handelswertes des Fahrzeugs vermieden werden soll.
5 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung der Verfahrensschritte eines Verfahrens zum Steuern des Stromversorgungssystems für ein Mild-Hybrid-Elektrofahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung.
Unter Bezugnahme auf 5 wird das Fahrzeug dann im Normalmodus gefahren (S110), wenn die in 2 gezeigte EIN-Sequenz des Systems vervollständigt wird (S100).
Danach wird der elektrische Spannungszustand des Niederspannungsleistungsnetzes überwacht. Wenn der Spannungsabfall beim Niederspannungsleistungsnetz während des Fahrens des Fahrzeugs entsteht (S120), dann wird eine Vorentscheidung über die Zurücksetzung durchgeführt (S130) und der Eintritt in den Ausfallmodus verboten (S140).
Konkret ist es beim in 4 gezeigten, herkömmlichen Steuerverfahren so vorgesehen, dass das Hochspannungsrelais 43 geöffnet wird und das Fahrzeug in den Ausfallmodus eintritt, sobald der elektrische Spannungsabfall beim Niederspannungsleistungsnetz entsteht, während sich die vorliegende Erfindung vom herkömmlichen Steuerverfahren darin unterscheidet, dass der Eintritt in den Ausfallmodus verhindert und die Vorentscheidung über die Zurücksetzung durchgeführt wird. Dabei bedeutet eine solche Zurücksetzung, dass die in 2 beschriebene EIN-Sequenz des Systems erneut durchgeführt wird. D.h. statt des Eintrittes in den Ausfallmodus wird es erfindungsgemäß beabsichtigt, dass das Stromversorgungssystem bei Bedarf durch das Neubooten normal betrieben werden kann.
Wenn die elektrische Spannung des Niederspannungsleistungsnetzes unter eine vorgegebene Bezugsspannung herabgesunken wird, kann es außerdem so entschieden werden, dass der elektrische Spannungsabfall beim Niederspannungsleistungsnetz entstand. Dabei kann die Bezugsspannung nach den technischen Daten des Stromversorgungssystems oder bei Bedarf ordnungsgemäß ausgewälht werden. Z.B. wenn die elektrische Spannung des Niederspannungsleistungsnetzes unter 5V herabgesunken wird, kann es so entschieden werden, dass der Spannungsabfall entstand.
Abhängig davon, ob der geschlossene Zustand des Hochspannungsrelais 43 aufrechterhalten wird, wird danach auch ermittelt, ob die Zurücksetzung durchgeführt werden muss oder nicht (S150).
Konkret ist es vorgesehen, dass, wenn das Hochspannungsrelais 43 aufgrund des elektrischen Spannungsabfalls (S120) schon geöffnet ist, dann über die Zurücksetzung entschieden (S160) und dann die EIN-Sequenz des Systems in 2 erneut durchgeführt wird. Wenn der elektrische Spannungsabfall (S120) kein vorübergehendes Phänomen darstellt, dann kann das Fahrzeug während des Vorgangs zum Durchführen der EIN-Sequenz des Systems in den Ausfallmodus eintreten, während, wenn ein solcher Spannungsabfall nur ein einfach vorübergehendes Phänomen ist, dann das Fahrzeug stabil auf den Normalmodus zurückkehren kann (S180).
Falls das Hochspannungsrelais 43 den geschlossenen Zustand aufrechterhält, muss die EIN-Sequenz des Systems hingegen nicht hartnäckig erneut durchgeführt werden. In diesem Fall wird die Vorentscheidung über die Zurücksetzung somit aufgehoben (S170) und eine Verbotsmaßnahme des Eintrittes in den Ausfallmodus freigegeben (S175).
Wie oben beschrieben kann das Verfahren zum Steuern eines Stromversorgungssystems für ein Mild-Hybrid-Elektrofahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung verhindern, dass ein vorübergehender elektrischer Spannungsabfall eines Niederspannungsleistungsnetz mit einem Eintritt in einen Ausfallmodus verbunden wird, und bewirken, dass das Stromversorgungssystem derart gesteuert wird, dass es erneut normal betrieben werden kann. Somit kann der unnötige Eintritt in den Ausfallmodus verhindert werden und die Zuverlässigkeit der Fahrzeugsteuerung verbessert werden.
Oben wurde die vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Ausführungsbeispiele erläutert, wobei es sich jedoch von selbst versteht, dass ein Fachmann im entsprechenden Technikbereich dieser Erfindung innerhalb eines Bereichs, der den Gedanken und Rahmen der in folgenden Ansprüchen beschriebenen vorliegenden Erfindung nicht verlässt, diese Erfindung vielfältig modifizieren bzw. verändern kann.
Bezugszeichenliste

10: Verbrennungsmotor
20: Mild-Hybrid-Startergenerator (MHSG)
30: Niederspannungsbatterie
40: Hochspannungsbatterie
43: Hochspannungsrelais
50: Niederspannungs-Gleichspannungswandler
60: Getriebe
70: Fahrzeugsteuergerät
80: Motorsteuereinheit (MSE)
90: Räder

Claims

Verfahren zum Steuern eines Stromversorgungssystems für ein Mild-Hybrid-Elektrofahrzeug, wobei das Stromversorgungssystem ein Niederspannungsleistungsnetz, das durch eine Niederspannungsbatterie angetrieben wird, und ein Hochspannungsleistungsnetz, das durch eine Hochspannungsbatterie angetrieben wird, aufweist, wobei die Übertragung einer elektrischen Energie zwischen dem Niederspannungs- und dem Hochspannungsleistungsnetz durch einen Niederspannungs-Gleichspannungswandler ermöglicht wird, und wobei ein Hochspannungsrelais eine Versorgung mit der elektrischen Energie von der Hochspannungsbatterie zu dem Hochspannungsleistungsnetz unterbrecht, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren folgende Verfahrensschritte umfasst: das Durchführen einer EIN-Sequenz des Systems, dadurch, dass, wenn ein Anlaßschlüssel eingeschaltet wird, dann die elektrische Spannung der Niederspannungsbatterie erhöht und somit auch die elektrische Spannung des Hochspannungsleistungsnetzes vergrößert wird, wobei das Hochspannungsrelais dann geschlossen wird, wenn die elektrische Spannung des Hochspannungsleistungsnetzes eine vorgegebene elektrische Sollspannung überschreitet; das Fahren eines Fahrzeugs im Normalmodus nach der Vervollständigung der EIN-Sequenz des Systems, wobei das Fahrzeug im Wesentlichen abhängig von der Bedienung durch einen Fahrer gefahren wird; das Vornehmen einer Reservierung, derart, dass, wenn ein elektrischer Spannungsabfall bei dem Niederspannungsleistungsnetz entsteht, dann ein Eintritt in einen Ausfallmodus eingeschränkt wird und danach festgestellt wird, ob das Hochspannungsrelais geschlossen oder nicht ist; und das Ausführen einer Freigabe, derart, dass, wenn sich das Hochspannungsrelais im geöffneten Zustand befindet, dann die EIN-Sequenz des Systems wiederum durchgeführt wird, während, wenn das Hochspannungsrelais einen geschlossenen Zustand aufrechterhält, dann die Einschränkung des Eintrittes in den Ausfallmodus freigegeben und somit das Fahren im Normalmodus wieder angefangen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verfahrensschritt zum Durchführen einer EIN-Sequenz des Systems einen Überprüfungsschritt, bei dem ein Betriebszustand des Niederspannungs-Gleichspannungswandlers dann überprüft wird, wenn der Anlaßschlüssel eingeschaltet wird; einen Spannungserhöhungs-Modusschritt, bei dem der Niederspannungs-Gleichspannungswandler dann die elektrische Spannung der Niederspannungsbatterie erhöht, wenn sich der Niederspannungs-Gleichspannungswandler im normalen Zustand befindet, und somit die erhöhte elektrische Spannung dem Hochspannungsleistungsnetz zugeführt wird, so dass auch die elektrische Spannung des Hochspannungsleistungsnetzes vergrößert wird; einen Schließschritt, bei dem das Hochspannungsrelais dann geschlossen wird, wenn die elektrische Spannung des Hochspannungsleistungsnetzes die elektrische Sollspannung überschreitet; und einen Spannungssenkungs-Modusschritt, bei dem die Erhöhung der elektrischen Spannung durch den Niederspannungs-Gleichspannungswandler unterbrochen wird sowie die elektrische Spannung der Hochspannungsbatterie gesunken und somit die gesunkene elektrische Spannung dem Niederspannungsleistungsnetz zugeführt wird; aufweist.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verfahrensschritt zum Durchführen einer EIN-Sequenz des Systems ferner auch einen Betriebsschritt aufweist, bei dem ein Mild-Hybrid-Startergenerator (MHSG) dann mittels der Hochspannungsbatterie betrieben wird, wenn das Hochspannungsrelais geschlossen wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verfahrensschritt zum Durchführen einer EIN-Sequenz des Systems weiterhin auch einen Ausgabeschritt aufweist, bei dem ein Ausfallsignal des Systems dann ausgegeben wird, wenn die elektrische Spannung des Hochspannungsleistungsnetzes trotz des Ablaufs einer vorgegebenen Einstellzeit nach dem Spannungserhöhungs-Modusschritt kleiner als die elektrische Sollspannung ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verfahrensschritt zum Vornehmen der Reservierung derart erfolgt, dass, wenn die elektrische Spannung des Niederspannungsleistungsnetzes unter eine vorgegebene elektrische Bezugsspannung gesunken wird, dann es so entschieden wird, dass der elektrische Spannungsabfall entstand.