DE102021102646A1

DE102021102646A1 - Zum reagieren durch selektives erhöhen von luftwiderstand auf eine anforderung zum übermässigen bremsen konfiguriertes elektrisches fahrzeug

Info

Publication number: DE102021102646A1
Application number: DE102021102646.6A
Authority: DE
Inventors: Christopher Michael Kava; Shevon Vannitamby; Joshua Boerger
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2020-02-11
Filing date: 2021-02-04
Publication date: 2021-08-12
Also published as: US20210245720A1; CN113246737A; US11548485B2

Abstract

Diese Offenbarung stellt ein zum Reagieren durch selektives Erhöhen von Widerstand auf eine Anforderung zum übermäßigen Bremsen konfiguriertes elektrisches Fahrzeug bereit. Diese Offenbarung betrifft ein elektrifiziertes Fahrzeug, das dazu konfiguriert ist, durch selektives Erhöhen des Luftwiderstands des elektrifizierten Fahrzeugs auf eine Anforderung zum übermäßigen Bremsen zu reagieren, wie etwa einer Bremsanforderung, die überschreitet, was durch einen Energierückgewinnungsmechanismus erfüllt werden kann. Zudem wird ein entsprechendes Verfahren offenbart. Ein beispielhaftes elektrifiziertes Fahrzeug beinhaltet einen Energierückgewinnungsmechanismus, einen Aktor, der dazu konfiguriert ist, eine Position einer beweglichen Komponente einzustellen, die einen Luftwiderstand des elektrifizierten Fahrzeugs beeinflusst, und eine Steuerung. Die Steuerung ist dazu konfiguriert, den Energierückgewinnungsmechanismus anzuweisen, eine Bremsanforderung zu erfüllen, wobei, wenn die Bremsanforderung nicht durch den Energierückgewinnungsmechanismus erfüllt werden kann, die Steuerung dazu konfiguriert ist, den Aktor anzuweisen, die Position der beweglichen Komponente einzustellen, um den Luftwiderstand des elektrifizierten Fahrzeugs zu erhöhen.

Description

GEBIET DER TECHNIK
Diese Offenbarung betrifft ein elektrifiziertes Fahrzeug, das dazu konfiguriert ist, durch selektives Erhöhen des Luftwiderstands des elektrifizierten Fahrzeugs auf eine Anforderung zum übermäßigen Bremsen zu reagieren, wie etwa einer Bremsanforderung, die überschreitet, was durch einen Energierückgewinnungsmechanismus erfüllt werden kann. Zudem wird ein entsprechendes Verfahren offenbart.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Allgemein werden Elektrofahrzeuge unter Verwendung einer oder mehrerer elektrischer Maschinen, die von einer Batterie mit Leistung versorgt werden, selektiv angetrieben. Elektrische Maschinen können die elektrifizierten Fahrzeuge anstelle oder zusätzlich zu einer Brennkraftmaschine antreiben. Zu beispielhaften elektrifizierten Fahrzeugen gehören vollelektrische Fahrzeuge, Hybridelektrofahrzeuge (hybrid electric vehicle - HEV), Plug-in-Hybridelektrofahrzeuge (plug-in hybrid electric vehicle - PHEV) und batteriebetriebene Elektrofahrzeuge (battery electric vehicles - BEV). Einige elektrifizierte Fahrzeuge verwenden Energierückgewinnungsmechanismen, wie etwa regenerative Bremssysteme, um Energie zurückzugewinnen. Die zurückgewonnene Energie wird typischerweise in einer Batterie gespeichert, bis die Energie verwendet wird, um die elektrischen Maschinen mit Leistung zu versorgen.
KURZDARSTELLUNG
Ein elektrifiziertes Fahrzeug gemäß einem beispielhaften Aspekt der vorliegenden Erfindung beinhaltet unter anderem einen Energierückgewinnungsmechanismus, einen Aktor, der dazu konfiguriert ist, eine Position einer beweglichen Komponente einzustellen, die einen Luftwiderstand des elektrifizierten Fahrzeugs beeinflusst, und eine Steuerung. Die Steuerung ist dazu konfiguriert, den Energierückgewinnungsmechanismus anzuweisen, eine Bremsanforderung zu erfüllen, wobei, wenn die Bremsanforderung nicht durch den Energierückgewinnungsmechanismus erfüllt werden kann, die Steuerung dazu konfiguriert ist, den Aktor anzuweisen, die Position der beweglichen Komponente einzustellen, um den Luftwiderstand des elektrifizierten Fahrzeugs zu erhöhen.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform des vorhergehenden elektrifizierten Fahrzeugs beinhaltet das Fahrzeug Reibungsbremsen, und ist die Steuerung, nachdem die Position der beweglichen Komponente eingestellt wurde, dazu konfiguriert, die Reibungsbremsen zu aktivieren, um einen Rest der Bremsanforderung zu erfüllen, der nicht durch den Energierückgewinnungsmechanismus und den erhöhten Luftwiderstand des elektrifizierten Fahrzeugs, der auf eine Bewegung der beweglichen Komponente zurückgeführt werden kann, erfüllt wird.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorhergehenden elektrifizierten Fahrzeuge beinhalten die Reibungsbremsen Scheibenbremsen.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorhergehenden elektrifizierten Fahrzeuge beinhaltet das Fahrzeug einen Motor und ist die Steuerung dazu konfiguriert, selektiv eines oder beides von Motorbremsen und den Reibungsbremsen zu aktivieren, um den Rest der Bremsanforderung zu erfüllen.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorhergehenden elektrifizierten Fahrzeuge beinhaltet die bewegliche Komponente eine aktive Kühlergrillblendenbaugruppe, die eine Vielzahl von Lamellen aufweist, die durch den Aktor bewegt werden können.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorhergehenden elektrifizierten Fahrzeuge ist die bewegliche Komponente eine Klappe des elektrifizierten Fahrzeugs.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorhergehenden elektrifizierten Fahrzeuge ist die bewegliche Komponente eine Motorhaubenlüftung des elektrifizierten Fahrzeugs.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorhergehenden elektrifizierten Fahrzeuge ist die bewegliche Komponente ein Fenster des elektrifizierten Fahrzeugs.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorhergehenden elektrifizierten Fahrzeuge beinhaltet die bewegliche Komponente ein Aufhängungssystem, das dazu konfiguriert ist, eine Fahrhöhe des elektrifizierten Fahrzeugs einzustellen.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorhergehenden elektrifizierten Fahrzeuge beinhaltet die bewegliche Komponente eine Leitung.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorhergehenden elektrifizierten Fahrzeuge ist die bewegliche Komponente eine von einer Vielzahl von beweglichen Komponenten, die den Luftwiderstand des Fahrzeugs beeinflusst, wobei eine Position jeder der beweglichen Komponenten durch einen jeweiligen Aktor eingestellt werden kann, und wobei, wenn die Bremsanforderung nicht durch den Energierückgewinnungsmechanismus erfüllt werden kann, die Steuerung dazu konfiguriert ist, jeden der Aktoren anzuweisen, die Position jeder der beweglichen Komponenten einzustellen, um den Luftwiderstand des elektrifizierten Fahrzeugs zu erhöhen.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorhergehenden elektrifizierten Fahrzeuge ist die Steuerung, wenn die Bremsanforderung nicht durch den Energierückgewinnungsmechanismus erfüllt werden kann und wenn eine Aufhebebedingung vorliegt, derart konfiguriert, dass die Steuerung den Aktor nicht anweist, die Position der beweglichen Komponente einzustellen.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorhergehenden elektrifizierten Fahrzeuge ist die Steuerung dazu konfiguriert, zu bestimmen, dass eine Aufhebebedingung vorliegt, indem eines von einer Geschwindigkeit des elektrifizierten Fahrzeugs, eines Status der beweglichen Komponente, einer Temperatur eines Elektromotors des elektrifizierten Fahrzeugs, einer Temperatur eines Motors des elektrifizierten Fahrzeugs und einer Temperatur eines Kühlmittels des elektrifizierten Fahrzeugs überwacht wird.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorhergehenden elektrifizierten Fahrzeuge ist der Energierückgewinnungsmechanismus dazu konfiguriert, ein negatives Drehmoment auf mindestens ein Rad des elektrifizierten Fahrzeugs anzuwenden.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorhergehenden elektrifizierten Fahrzeuge ist der Energierückgewinnungsmechanismus ein regeneratives Bremssystem, das dazu konfiguriert ist, einer Drehung von mindestens einem Rad des elektrifizierten Fahrzeugs selektiv zu widerstehen.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorhergehenden elektrifizierten Fahrzeuge beinhaltet das Fahrzeug ein Batteriepack und ist die Steuerung dazu konfiguriert, selektiv Leistung von dem Energierückgewinnungsmechanismus zu dem Batteriepack zu leiten.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorhergehenden elektrifizierten Fahrzeuge ist das elektrifizierte Fahrzeug eines von einem Hybridelektrofahrzeug, einem Plug-in-Hybridelektrofahrzeug und einem B atteri eel ektrofahrzeug.
Ein Verfahren gemäß einem beispielhaften Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet unter anderem das Anwenden eines negativen Raddrehmoments von einem Energierückgewinnungsmechanismus als Reaktion auf eine Bremsanforderung und das Einstellen einer Position einer beweglichen Komponente, um einen Luftwiderstand eines elektrifizierten Fahrzeugs zu erhöhen, wenn der Energierückgewinnungsmechanismus die Bremsanforderung nicht erfüllen kann.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform des vorhergehenden Verfahrens beinhaltet das Verfahren das Aktivieren von einem oder beidem von Reibungsbremsen und Motorbremsen, wenn die Bremsanforderung nicht durch die Schritte des Anwendens und Einstellens erfüllt werden.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorhergehenden Verfahren ist die bewegliche Komponente eine von einer Vielzahl von beweglichen Komponenten und beinhaltet der Schritt des Einstellens das Einstellen der Position jeder der beweglichen Komponenten.
Figurenliste

1 veranschaulicht einen beispielhaften Antriebsstrang eines elektrifizierten Fahrzeugs schematisch.
2 veranschaulicht ein elektrifiziertes Fahrzeug, das auf einer Fahrbahnoberfläche fährt und insbesondere eine Steigung hinunterfährt. Das elektrifizierte Fahrzeug beinhaltet eine Vielzahl von beweglichen Komponenten, die dazu konfiguriert ist, den Luftwiderstand des elektrifizierten Fahrzeugs selektiv zu erhöhen.
3 ist ein Ablaufdiagramm, das ein beispielhaftes Verfahren gemäß dieser Offenbarung wiedergibt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Diese Offenbarung betrifft ein elektrifiziertes Fahrzeug, das dazu konfiguriert ist, durch selektives Erhöhen des Luftwiderstands des Fahrzeugs auf eine Anforderung zum übermäßigen Bremsen zu reagieren, wie etwa einer Bremsanforderung, die überschreitet, was durch einen Energierückgewinnungsmechanismus erfüllt werden kann. Zudem wird ein entsprechendes Verfahren offenbart. Ein beispielhaftes elektrifiziertes Fahrzeug beinhaltet einen Energierückgewinnungsmechanismus, einen Aktor, der dazu konfiguriert ist, eine Position einer beweglichen Komponente einzustellen, die einen Luftwiderstand des elektrifizierten Fahrzeugs beeinflusst, und eine Steuerung. Die Steuerung ist dazu konfiguriert, den Energierückgewinnungsmechanismus anzuweisen, eine Bremsanforderung zu erfüllen, wobei, wenn die Bremsanforderung nicht durch den Energierückgewinnungsmechanismus erfüllt werden kann, die Steuerung dazu konfiguriert ist, den Aktor anzuweisen, die Position der beweglichen Komponente einzustellen, um den Luftwiderstand des elektrifizierten Fahrzeugs zu erhöhen.
Diese Offenbarung weist eine Anzahl weiterer Vorteile auf, die aus der folgenden Beschreibung ersichtlich werden. Als Teil davon verringert diese Offenbarung die Beeinträchtigung der Reibungsbremsen und des Motors des Fahrzeugs, während die vorhandene Fahrzeughardware genutzt wird, und ohne eine übermäßige Zunahme von Geräuschen und/oder Vibrationen zu verursachen. Diese Offenbarung kann auch die Kraftstoffeffizienz verbessern.
1 stellt schematisch einen Antriebsstrang 10 für ein elektrifiziertes Fahrzeug 12 („Fahrzeug 12“) dar, bei dem es sich in diesem Beispiel um ein Hybridelektrofahrzeug (HEV) handelt. Der Antriebsstrang 10 kann als ein Hybridgetriebe bezeichnet werden. Wenngleich es als HEV dargestellt ist, versteht es sich, dass die in dieser Schrift beschriebenen Konzepte nicht auf HEV beschränkt sind und sich auf andere elektrifizierte Fahrzeuge erstrecken könnten, einschließlich unter anderem Plug-in-Hybridelektrofahrzeuge (PHEV) und Batterieelektrofahrzeuge (BEV). Weiterhin erstreckt sich die vorliegende Offenbarung auf verschiedene Arten von Hybridfahrzeugen einschließlich Vollhybrid-, Parallelhybrid-, Serienhybrid-, Mildhybrid- und Mikrohybrid- und Plug-in-Hybridfahrzeugen. Zudem ist das Fahrzeug 12 in 1 schematisch dargestellt, es versteht sich jedoch, dass diese Offenbarung nicht auf eine bestimmte Art von Fahrzeug beschränkt ist und sich zum Beispiel auf PKWs, Trucks, Geländelimousinen (SUVs), Vans usw. erstreckt.
Unter weiterer Bezugnahme auf 1 werden ein Batteriepack 14, das manchmal als Fahrzeugbatterie oder einfach als Batterie bezeichnet wird, und ein Brennkraftmaschine 18 („Motor 18“) selektiv mit dem Antriebsstrang 10 betrieben. Das Batteriepack 14 beinhaltet Anordnungen 20 von wiederaufladbaren Batteriezellen. In dieser Offenbarung beinhaltet jede Bezugnahme auf das Batteriepack 14 gegebenenfalls auch die Anordnungen 20 von Batteriezellen, sofern angemessen. Der Antriebsstrang 10 beinhaltet einen Elektromotor 22 und einen Generator 24, die beide Arten von elektrischen Maschinen sind. Der Elektromotor 22 und der Generator 24 können getrennt sein oder die Form eines kombinierten Elektromotor-Generators aufweisen.
In der Ausführungsform aus 1 handelt es sich bei dem Antriebsstrang 10 um ein Getriebe mit Leistungsverzweigung, das ein erstes Antriebssystem und ein zweites Antriebssystem einsetzt. Das erste und zweite Antriebssystem erzeugen ein Drehmoment, um einen Satz oder mehrere Sätze von Fahrzeugantriebsrädern 28 anzutreiben, welche die Reifen T beinhalten, die dazu konfiguriert sind, die Fahrbahnoberfläche R (2) direkt zu berühren. Wenngleich in 1 zwei Fahrzeugantriebsräder 28 gezeigt sind, ist diese Offenbarung nicht auf Fahrzeuge mit zwei Rädern beschränkt und erstreckt sich auf Fahrzeuge mit zwei oder mehr Rädern, von denen einige oder alle Antriebsräder sein können. Das erste Antriebssystem beinhaltet eine Kombination des Motors 18 und des Generators 24. Das zweite Antriebssystem beinhaltet mindestens den Elektromotor 22, den Generator 24 und das Batteriepack 14. Der Elektromotor 22 und der Generator 24 sind Teile eines elektrischen Antriebssystems des Antriebsstrangs 10.
Der Motor 18 und der Generator 24 können durch eine Kraftübertragungseinheit 30, wie etwa einen Planetenradsatz, verbunden sein. Es können andere Arten von Kraftübertragungseinheiten, darunter andere Zahnradsätze und Getriebe, verwendet werden, um den Motor 18 mit dem Generator 24 zu verbinden. In einer nicht einschränkenden Ausführungsform handelt es sich bei der Kraftübertragungseinheit 30 um einen Planetenradsatz, der ein Hohlrad 32, ein Sonnenrad 34 und eine Trägerbaugruppe 36 beinhaltet.
Der Generator 24 kann durch den Motor 18 mittels der Kraftübertragungseinheit 30 angetrieben werden, um kinetische Energie in elektrische Energie umzuwandeln. Alternativ kann der Generator 24 als ein Elektromotor zum Umwandeln von elektrischer Energie in kinetische Energie dienen, wodurch ein Drehmoment an eine Welle 38 ausgegeben wird, die mit der Kraftübertragungseinheit 30 verbunden ist.
Das Hohlrad 32 der Kraftübertragungseinheit 30 ist mit einer Welle 40 verbunden, die durch eine zweite Kraftübertragungseinheit 44 mit den Fahrzeugantriebsrädern 28 verbunden ist. Die zweite Kraftübertragungseinheit 44 kann einen Zahnradsatz beinhalten, der eine Vielzahl von Zahnrädern 46 aufweist. In anderen Beispielen könnten andere Kraftübertragungseinheiten verwendet werden.
Die Zahnräder 46 übertragen zum Beispiel Drehmoment von dem Motor 18 auf ein Differential 48, um den Fahrzeugantriebsrädern 28 letztlich Traktion bereitzustellen. Das Differential 48 kann eine Vielzahl von Zahnrädern beinhalten, welche die Übertragung von Drehmoment auf die Fahrzeugantriebsräder 28 ermöglicht. In diesem Beispiel ist die zweite Kraftübertragungseinheit 44 über das Differential 48 mechanisch an eine Achse 50 gekoppelt, um Drehmoment auf die Fahrzeugantriebsräder 28 zu verteilen. Der Elektromotor 22 kann selektiv eingesetzt werden, um die Fahrzeugantriebsräder 28 durch Ausgeben von Drehmoment an eine Welle 54 anzutreiben, welche ebenfalls mit der zweiten Kraftübertragungseinheit 44 verbunden ist.
In dieser Ausführungsform wirken der Elektromotor 22 und der Generator 24 zudem als Teil eines Energierückgewinnungsmechanismus 49 zusammen, bei dem es sich in diesem Beispiel um ein regeneratives Bremssystem handelt, in dem sowohl der Elektromotor 22 als auch der Generator 24 als Elektromotoren zum Ausgeben von Drehmoment eingesetzt werden können. Beispielsweise können der Elektromotor 22 und der Generator 24 jeweils elektrische Leistung ausgeben, um Zellen des Batteriepacks 14 aufzuladen.
Das Fahrzeug 12 beinhaltet zusätzlich eine Steuerung 56, die dazu konfiguriert ist, verschiedene Aspekte des Antriebsstrangs 10 und des zugehörigen Fahrzeugs 12 zu überwachen und/oder zu steuern. Die Steuerung 56 kann zum Beispiel mit dem elektrischen Antriebssystem, den Kraftübertragungseinheiten 30, 44 und/oder anderen Sensoren und Komponenten kommunizieren, um verschiedene Bedingungen des Fahrzeugs 12 zu überwachen, das Fahrzeug 12 zu steuern oder beides. Die Steuerung 56 schließt Elektronik, Software oder beides ein, um die erforderlichen Steuerfunktionen zum Betreiben des Fahrzeugs 12 auszuführen. In einer nicht einschränkenden Ausführungsform ist die Steuerung 56 eine Kombination aus Fahrzeugsystemsteuerung und Antriebsstrangsteuermodul (vehicle system controller/powertrain control module - VSC/PCM). Auch wenn sie als eine einzelne Vorrichtung gezeigt ist, kann die Steuerung 56 mehrere Steuerungen in der Form mehrerer Hardwarevorrichtungen oder mehrere Softwaresteuerungen innerhalb einer oder mehreren Hardwarevorrichtungen beinhalten. Ein schematisch veranschaulichtes Controller Area Network (CAN) 58 ermöglicht der Steuerung 56, mit den verschiedenen Komponenten des Fahrzeugs 12 zu kommunizieren.
Die Steuerung 56 kann ein neuronales Netz beinhalten oder mit einem cloudbasierten neuronalen Netz in elektronischer Kommunikation stehen. Diese Offenbarung ist nicht auf neuronale Netze beschränkt und beinhaltet andere Lernwerkzeuge, wie etwa probabilistische Modelle, die dazu verwendet werden, um Schlussfolgerungen oder Vorhersagen zu treffen. In einer anderen Ausführungsform beinhaltet die Steuerung 56 eine oder mehrere Lookup-Tabellen oder Algorithmen anstelle oder zusätzlich zu einem neuronalen Netz.
Das beispielhafte Fahrzeug 12 ist ein Hybridelektrofahrzeug mit einem Antriebsstrang, wie etwa dem Antriebsstrang 10. In einem anderen konkreten Beispiel ist das Fahrzeug 12 ein reines Elektrofahrzeug, das ein regeneratives Bremssystem beinhaltet. In noch anderen Beispielen könnte das Fahrzeug ein Fahrzeug sein, das einen anderen Energierückgewinnungsmechanismus als ein regeneratives Bremssystem beinhaltet.
Wie vorstehend erwähnt, wirken der Elektromotor 22 und der Generator 24 als Teil eines regenerativen Bremssystems zusammen. Das regenerative Bremssystem ist wiederum eine Art von Energierückgewinnungsmechanismus 49. Das regenerative Bremssystem kann dazu verwendet werden, die Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu reduzieren oder beizubehalten, während Energie zurückgewonnen und Leistung zur Verwendung durch das Fahrzeug 12 erzeugt wird.
Typischerweise wird die durch das regenerative Bremssystem zurückgewonnene Energie in dem Batteriepack 14 gespeichert. Das regenerative Bremssystem wird verwendet, um ein negatives Drehmoment auf die Räder 28 anzuwenden, um zum Beispiel eine Geschwindigkeit beizubehalten oder die Beschleunigung des Fahrzeugs 12 bei Herunterfahren einer Neigung zu verlangsamen oder zu begrenzen. In Abhängigkeit von verschiedenen Bedingungen, wie etwa der gewünschten Fahrzeuggeschwindigkeit, der Steigung der Neigung usw., kann das Fahrzeug 12 ein Niveau von negativem Drehmoment variieren, das durch den Energierückgewinnungsmechanismus 49 auf die Räder angewandt wird.
In einem Beispiel dieser Offenbarung ist das Niveau des negativen Drehmoments, das durch den Energierückgewinnungsmechanismus 49 auf die Räder 28 angewandt wird, auf einen Energierückgewinnungsschwellenwert begrenzt, um unerwünschtes Verhalten des Fahrzeugs 12, wie etwa Vibrationen, Geräusche usw., zu verhindern. Der negative Raddrehmomentschwellenwert ist ein Niveau von negativem Raddrehmoment, unter dem der Energierückgewinnungsmechanismus 49 nicht bewirkt, dass das Fahrzeug 12 unerwünschtes Verhalten, wie etwa übermäßige Vibrationen und/oder Geräusche, zeigt. In diesem Sinne kann der negative Raddrehmomentschwellenwert als Kapazitäts- oder Obergrenze betrachtet werden. Der negative Raddrehmomentschwellenwert entspricht direkt oder proportional einem maximalen Schwellenwert für regeneratives Bremsen. In einem konkreten Beispiel kann der negative Raddrehmomentschwellenwert ursprünglich ein vordefinierter Wert sein, der in der Steuerung 56 gespeichert ist und durch den Hersteller des Fahrzeugs 12 auf Grundlage einer konzipierten Masse des Fahrzeugs 12 und anderer Faktoren, einschließlich eines vorhergesagten Reibungskoeffizienten zwischen den Reifen T und der Fahrbahnoberfläche R während Verwendung des Fahrzeugs 12, festgelegt wird. Wie bekannt, ist ein Reibungskoeffizient eine Zahl ohne Einheit, die das Ausmaß an Reibung zwischen in Kontakt stehenden Materialien bestimmt, in diesem Fall den Reifen T und der Fahrbahnoberfläche R.
In dieser Offenbarung beinhaltet das Fahrzeug 12 eine oder mehrere bewegliche Komponenten, die dazu konfiguriert sind, den Luftwiderstand des Fahrzeugs 12 zu beeinflussen (d. h. je nach Position zu erhöhen oder zu verringern). In diesem Zusammenhang bezieht sich Luftwiderstand auf eine Kraft, die der Bewegung des Fahrzeugs 12 in Bezug auf ein umgebendes Fluid, nämlich Luft, entgegenwirkt. Beispielhafte bewegliche Komponenten werden nachstehend und unter Bezugnahme auf 2 ausführlich beschrieben. Die beweglichen Komponenten sind in 1 mit dem Bezugszeichen 60 schematisch dargestellt. Im Allgemeinen ist eine Position jeder der beweglichen Komponenten 60 durch einen jeweiligen Aktor oder eine entsprechende Aktorbaugruppe (nicht gezeigt) einstellbar, und ist die Steuerung 56 dazu konfiguriert, Anweisungen an die verschiedenen Aktoren auszugeben, um die beweglichen Komponenten 60 zu positionieren, um den Luftwiderstand des Fahrzeugs 12 selektiv zu ändern (d. h., erhöhen oder verringern). Die Aktoren und/oder Aktorbaugruppen können bekannte Arten von Aktoren sein, einschließlich zum Beispiel elektrischer Aktoren, und können entsprechende mechanische Verbindungen beinhalten. Das Erhöhen des Luftwiderstand des Fahrzeugs 12 kann zumindest einen Anteil der Bremsanforderung erfüllen.
Beispielhafte bewegliche Komponenten 60 sind in 2 unter Bezugnahme auf das Fahrzeug 12 gezeigt. In dem Beispiel aus 2 beinhaltet das Fahrzeug 12 eine aktive Kühlergrillblendenbaugruppe 62, die eine Vielzahl von Lamellen 64 beinhaltet, die durch einen Aktor oder eine Aktorbaugruppe (nicht gezeigt) als Reaktion auf Anweisungen von der Steuerung 56 beweglich ist. Wenn sie geöffnet sind, ermöglichen die Lamellen 64, dass Luft in den Kühlergrill des Fahrzeugs 12 strömt, wodurch bestimmte Komponenten des Antriebsstrangs 10 gekühlt werden, als Bespiele insbesondere der Motor 18 und der Elektromotor 22. Wenn die Lamellen 64 offen sind, wird der Luftwiderstand des Fahrzeugs 12 erhöht. Wenn sie geschlossen sind, verhindern die Lamellen 64, dass Luft in den Kühlergrill strömt, wodurch der Luftwiderstand des Fahrzeugs 12 reduziert wird.
In 2 beinhaltet das Fahrzeug 12 zudem zusätzliche bewegliche Komponenten, insbesondere eine Klappe 66, die in diesem Beispiel ein Heckspoiler ist. Die Steuerung 56 ist dazu konfiguriert, einen Aktor anzuweisen, eine Position der Klappe 66 einzustellen, um den Luftwiderstand des Fahrzeugs 12 zu ändern. Das Fahrzeug 12 beinhaltet zudem eine Motorhaubenlüftung 68, die dazu konfiguriert ist, sich als Reaktion auf Anweisungen von der Steuerung 56 selektiv zu öffnen und zu schließen. Wenn die Motorhaubenlüftung 68 geöffnet ist, kann Luft über eine Motorhaube des Fahrzeugs 12 eintreten, wodurch der Luftwiderstand des Fahrzeugs 12 erhöht wird. Das Fahrzeug 12 beinhaltet ferner eine Vielzahl von Seitenfenstern 70 und ein Schiebedach 72, die dazu konfiguriert sind, sich als Reaktion auf Anweisungen von der Steuerung 56 selektiv zu öffnen und zu schließen, um den Luftwiderstand des Fahrzeugs 12 zu ändern.
Wenngleich hierin verschiedene beispielhafte bewegliche Komponenten erwähnt wurden, erstreckt sich diese Offenbarung auf andere bewegliche Komponenten. Als Beispiele beinhalten andere beispielhafte bewegliche Komponenten ein höhenverstellbares Aufhängungssystem, das dazu konfiguriert ist, eine Fahrhöhe des Fahrzeugs 12 einzustellen, oder Leitungen, wie etwa Bremskühlleitungen, die dazu konfiguriert sind, sich selektiv zu öffnen und zu schließen, um einen Luftstrom in Bezug auf das Fahrzeug 12 zu verwalten. Wenngleich das Fahrzeug 12 aus 2 mehrere bewegliche Komponenten aufweist, erstreckt sich diese Offenbarung auf Fahrzeuge mit einer oder mehreren beweglichen Komponenten.
Unter erneuter Bezugnahme auf 1 beinhaltet das Fahrzeug 12 zudem Reibungsbremsen 74, die selektiv aktiviert werden können, um das Fahrzeug 12 zu verlangsamen. In diesem Beispiel sind die Reibungsbremsen 74 Scheibenbremsen, die Bremssättel beinhalten, die dazu konfiguriert sind, ein Paar von Belägen gegen einen Rotor zu drücken, um Reibung zu erzeugen. Die Reibungsbremsen 74 sind in 1 schematisch veranschaulicht. Es versteht sich, dass jedes Rad 28 des Fahrzeugs 12 eine jeweilige Reibungsbremse beinhalten kann. Die Steuerung 56 ist dazu konfiguriert, selektiv Anweisungen zum Betätigen oder Lösen der Reibungsbremsen 74 auszugeben. Die Steuerung 56 ist auch dazu konfiguriert, das Fahrzeug 12 unter Verwendung von Motorbremsung, was manchmal als Kompressionsbremsen bezeichnet wird, zu verlangsamen. Bei Verwendung von Motorbremsung gibt die Steuerung 56 Anweisungen aus, die zum Beispiel bewirken, dass der Motor 18 das Fahrzeug 12 verlangsamt.
In einem Aspekt dieser Offenbarung versucht die Steuerung 56 das Fahrzeug 12 nur unter Verwendung des Energierückgewinnungsmechanismus 49 zu verlangsamen. Mit anderen Worten versucht die Steuerung 56 alle Bremsanforderungen mit dem Energierückgewinnungsmechanismus 49 zu erfüllen. Unter Bedingungen, bei denen der Energierückgewinnungsmechanismus 49 eine Bremsanforderung nicht vollständig erfüllen kann, ist die Steuerung 56 jedoch dazu konfiguriert, Anweisungen an den/die Aktor(en) auszugeben, der/die der/den beweglichen Komponente(n) 60 zugeordnet ist/sind, um die Position der beweglichen Komponente(n) einzustellen, um den Luftwiderstand des Fahrzeugs 12 zu erhöhen. Wenn der erhöhte Luftwiderstand das Fahrzeug 12 nicht verlangsamt, wird der Rest der Bremsanforderung durch die Reibungsbremsen 74 und/oder die Motorbremsung erfüllt. Weitere Einzelheiten einer beispielhaften Steuerstrategie werden nun in Bezug auf 3 beschrieben.
3 ist ein Ablaufdiagramm, das ein beispielhaftes Verfahren 100 dieser Offenbarung wiedergibt. Verschiedene Aspekte des Fahrzeugs 12, einschließlich einer beispielhaften Steuerlogik der Steuerung 56, werden nun unter Bezugnahme auf 3 und unter weiterer Bezugnahme auf die 1 und 2 beschrieben.
Das Verfahren 100 beginnt bei 102 damit, dass die Steuerung 56 bestimmt, ob Bedingungen vorliegen, die angeben, dass die Steuerstrategie dieser Offenbarung nicht befolgt werden sollte. Derartige Bedingungen werden hierin als Aufhebebedingungen bezeichnet.
Eine beispielhafte Aufhebebedingung beinhaltet, dass eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs 12 unter einer Schwellengeschwindigkeit liegt. Die aerodynamische Wirkung der beweglichen Komponenten 60 kann bei relativ niedrigen Geschwindigkeiten, wie etwa 20 Meilen pro Stunde, vernachlässigt werden. Eine andere beispielhafte Aufhebebedingung beinhaltet einen Status der beweglichen Komponenten 60. Wenn zum Beispiel die aktive Kühlergrillblendenbaugruppe 62 nicht funktionsfähig ist, kann die Steuerung 56 wählen, der Steuerstrategie dieser Offenbarung nicht zu folgen. Die Steuerung 56 kann auch verschiedene Temperaturen und Betriebsbedingungen berücksichtigen, insbesondere eine Temperatur des Elektromotors 22, eine Temperatur des Motors 18 und eine Temperatur eines beliebigen Kältemittels oder Kühlmittels des Fahrzeugs 12. Abhängig von einer Bedingung des Fahrzeugs 12 in Bezug auf diese Temperaturen kann die Steuerstrategie dieser Offenbarung außer Kraft gesetzt werden. Wenn das Fahrzeug 12 zum Beispiel versucht, den Elektromotor 22 zu erwärmen, weist die Steuerung 56 die aktive Kühlergrillblendenbaugruppe 62 nicht an, ihre Lamellen 64 zu öffnen, da dies dazu neigt, den Elektromotor 22 zu kühlen.
Wenngleich vorstehend einige beispielhafte Aufhebebedingungen beschrieben wurden, erstreckt sich diese Offenbarung auf andere beispielhafte Aufhebebedingungen. Wenn eine Aufhebebedingung vorliegt, ist die Steuerung 56 derart konfiguriert, dass sie keinen der Aktoren, die den betreffenden beweglichen Komponenten 60 zugeordnet sind, anweist, ihre Positionen in einem Versuch einzustellen, den Luftwiderstand des Fahrzeugs 12 zu erhöhen. Wenn zum Beispiel die aktive Kühlergrillblendenbaugruppe 62 nicht ordnungsgemäß funktioniert oder wenn versucht wird, den Elektromotor 22 zu erwärmen, fährt die Steuerung 56 mit dem Verfahren 100 fort, ohne die aktive Kühlergrillblendenbaugruppe 62 zu verwenden. Abhängig von der Art der Aufhebebedingung(en) kann die Steuerung 56 jedoch Bremsanforderungen unter Verwendung einer anderen Steuerstrategie vollständig erfüllen.
Wenn keine Aufhebebedingungen vorliegen oder die Steuerung 56 anderweitig bestimmt, dass sie fortfahren kann (d. h., die Antwort auf Block 102 lautet „Nein“), dann bestimmt die Steuerung 56 bei 104 auf Grundlage einer auf ein Bremspedal ausgeübten Kraft und/oder eines Ausmaßes der Bewegung des Bremspedals eine Bremsanforderung. Die Steuerung 56 kann die Bremsanforderung im Gegensatz zu dem Bremspedal auch von einem Geschwindigkeitsregelungssystem des Fahrzeugs 12 oder von einem Selbstfahrsystem des Fahrzeugs 12 empfangen. Die Steuerung 56 kann zudem in der Lage sein, auf Grundlage von aktuellen Fahrzeugbedingungen, Umgebungsbedingungen und Fahrbahnbedingungen das Ausmaß an Bremsen vorherzusagen, das erforderlich ist, um die Bremsanforderung zu erfüllen.
Bei 106 bestimmt die Steuerung 56, ob der Energierückgewinnungsmechanismus 49 die gesamte Bremsanforderung erfüllen kann. Falls ja, wird bei 108 der Energierückgewinnungsmechanismus verwendet, um die gesamte Bremsanforderung zu erfüllen. Dieser Aspekt der Offenbarung priorisiert das Bremsen mit dem Energierückgewinnungsmechanismus, der wiederum das Wiederaufladen des Batteriepacks 14 und das Reduzieren von Verschleiß an den Reibungsbremsen 74 und dem Motor 18 priorisiert.
Unter einigen Bedingungen kann der Energierückgewinnungsmechanismus 49 jedoch nicht die gesamte Bremsanforderung erfüllen. Zum Beispiel fährt das Fahrzeug 12 in dem Beispiel aus 2 eine steile Neigung hinunter und der Energierückgewinnungsmechanismus 49 kann nicht die gesamte Bremsanforderung erfüllen, da das Fahrzeug 12 selbst bei dem negativen Raddrehmomentschwellenwert nicht ausreichend verlangsamt würde. Mit anderen Worten kann der Energierückgewinnungsmechanismus 49 in dem Beispiel aus 2 das Fahrzeug 12 nicht allein auf dessen gewünschte Geschwindigkeit verlangsamen oder das Fahrzeug 12 bei einer gewünschten Geschwindigkeit halten. Somit versucht die Steuerung 56, die Anforderung zum übermäßigen Bremsen zu erfüllen, und zwar diejenige, die nicht durch den Energierückgewinnungsmechanismus 49 erfüllt werden kann, indem der Luftwiderstand des Fahrzeugs 12 erhöht wird.
Demnach weist die Steuerung 56 bei 110 einen oder mehrere Aktoren an, eine Position einer jeweiligen beweglichen Komponente 60 einzustellen, um den Luftwiderstand des Fahrzeugs 12 zu erhöhen. In 2 kann die Steuerung 56 in einer Ausführungsform Anweisungen ausgeben, die bewirken, dass sich die Lamellen 64 der aktiven Kühlergrillblendenbaugruppe 62 öffnen, sich die Klappe 66 anhebt und sich die Motorhaubenlüftung 68 öffnet. In anderen Beispielen und abhängig von der Bremsanforderung kann die Steuerung 56 weniger oder zusätzliche Anweisungen ausgeben. Zum Beispiel könnte die Steuerung 56 auch Anweisungen zum Öffnen eines oder beider der Fenster 70 und des Schiebedachs 72 ausgeben. Wenn es regnet, kann in einem Beispiel die Bewegung der Fenster 70 oder des Schiebedachs 72 außer Kraft gesetzt werden.
Bei 110 kann die Steuerung 56 dazu in der Lage sein, die Zunahme des Luftwiderstands, die auf die Bewegung der beweglichen Komponente(n) 60 bei aktuellen oder zukünftigen Bedingungen zurückzuführen ist, vorherzusagen. Die Steuerung 56 kann zum Beispiel das Wetter, die Höhenlage, die Fahrbahnneigung und andere Bedingungen berücksichtigen, um eine Zunahme des Luftwiderstands vorherzusagen, der auf die bewegliche(n) Komponente(n) 60 zurückzuführen ist. Die Steuerung 56 kann diese Vorhersage verwenden, um zu bestimmen, welche der beweglichen Komponenten 60 als Reaktion auf eine konkrete Bremsanforderung bewegt werden sollte. Die Steuerung 56 kann auch bestimmen, welche der beweglichen Komponenten 60 am besten geeignet ist, um eine konkrete Bremsanforderung zu erfüllen, sowie den Grad bestimmen, zu dem die bewegliche(n) Komponente(n) bewegt werden sollte(n).
Wenn der durch die Bewegung der beweglichen Komponente(n) 60 bewirkte erhöhte Luftwiderstand des Fahrzeugs 12 einen überschüssigen Anteil der Bremsanforderung nicht erfüllt (d. h. denjenigen, der nicht durch den Energierückgewinnungsmechanismus 49 erfüllt werden konnte), dann wird der verbleibende Anteil der Bremsanforderung bei 112 unter Verwendung der Reibungsbremsen 74 und/oder durch Motorbremsung erfüllt. Selbst wenn die Reibungsbremsen 74 und Motorbremsung verwendet werden, reduziert der erhöhte Luftwiderstand des Fahrzeugs 12 die Abhängigkeit von den Reibungsbremsen 74 und dem Motorbremsen.
Es versteht sich, dass Ausdrücke wie „im Allgemeinen“, „im Wesentlichen“ und „etwa“ nicht als unbegrenzte Ausdrücke gedacht sind und im Einklang damit interpretiert werden sollten, wie der Fachmann diese Ausdrücke interpretieren würde.
Obwohl die unterschiedlichen Beispiele die in den Veranschaulichungen gezeigten spezifischen Komponenten aufweisen, sind Ausführungsformen dieser Offenbarung nicht auf diese bestimmten Kombinationen beschränkt. Es ist möglich, einige der Komponenten oder Merkmale von einem der Beispiele in Kombination mit Merkmalen oder Komponenten von einem anderen der Beispiele zu verwenden. Darüber hinaus sind die verschiedenen Figuren, die dieser Offenbarung beigefügt sind, nicht zwingend maßstabsgetreu und einige Merkmale können vergrößert oder verkleinert dargestellt sein, um bestimmte Details einer bestimmten Komponente oder Anordnung zu zeigen.
Der Durchschnittsfachmann wird verstehen, dass die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beispielhaft und nicht einschränkend sind. Das heißt, Modifikationen dieser Offenbarung würden in den Schutzumfang der Patentansprüche fallen. Dementsprechend sollten die folgenden Patentansprüche genau gelesen werden, um ihren eigentlichen Umfang und Inhalt zu bestimmen.

Claims

Elektrifiziertes Fahrzeug, das Folgendes umfasst: einen Energierückgewinnungsmechanismus; einen Aktor, der dazu konfiguriert ist, eine Position einer beweglichen Komponente einzustellen, die einen Luftwiderstand des elektrifizierten Fahrzeugs beeinflusst; und eine Steuerung, die dazu konfiguriert ist, den Energierückgewinnungsmechanismus anzuweisen, eine Bremsanforderung zu erfüllen, wobei, wenn die Bremsanforderung nicht durch den Energierückgewinnungsmechanismus erfüllt werden kann, die Steuerung dazu konfiguriert ist, den Aktor anzuweisen, die Position der beweglichen Komponente einzustellen, um den Luftwiderstand des elektrifizierten Fahrzeugs zu erhöhen.
Elektrifiziertes Fahrzeug nach Anspruch 1, das ferner Folgendes umfasst: Reibungsbremsen; und wobei die Steuerung, nachdem die Position der beweglichen Komponente eingestellt wurde, dazu konfiguriert ist, die Reibungsbremsen zu aktivieren, um einen Rest der Bremsanforderung zu erfüllen, der nicht durch den Energierückgewinnungsmechanismus und den erhöhten Luftwiderstand des elektrifizierten Fahrzeugs, der auf eine Bewegung der beweglichen Komponente zurückgeführt werden kann, erfüllt wird.
Elektrifiziertes Fahrzeug nach Anspruch 2, wobei die Reibungsbremsen Scheibenbremsen beinhalten.
Elektrifiziertes Fahrzeug nach Anspruch 2, das ferner Folgendes umfasst: einen Motor; und wobei die Steuerung dazu konfiguriert ist, selektiv eines oder beides von Motorbremsung und den Reibungsbremsen zu aktivieren, um den Rest der Bremsanforderung zu erfüllen.
Elektrifiziertes Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die bewegliche Komponente eine aktive Kühlergrillblendenbaugruppe beinhaltet, die eine Vielzahl von Lamellen aufweist, die durch den Aktor bewegt werden kann.
Elektrifiziertes Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die bewegliche Komponente eine Klappe des elektrifizierten Fahrzeugs ist.
Elektrifiziertes Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die bewegliche Komponente eine Motorhaubenlüftung des elektrifizierten Fahrzeugs ist.
Elektrifiziertes Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die bewegliche Komponente ein Fenster des elektrifizierten Fahrzeugs ist.
Elektrifiziertes Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die bewegliche Komponente ein Aufhängungssystem beinhaltet, das dazu konfiguriert ist, eine Fahrhöhe des elektrifizierten Fahrzeugs einzustellen.
Elektrifiziertes Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die bewegliche Komponente eine Leitung beinhaltet.
Elektrifiziertes Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei: die bewegliche Komponente eine von einer Vielzahl von beweglichen Komponenten ist, die den Luftwiderstand des Fahrzeugs beeinflusst, eine Position jeder der beweglichen Komponenten durch einen jeweiligen Aktor einstellbar ist, und wenn die Bremsanforderung nicht durch den Energierückgewinnungsmechanismus erfüllt werden kann, die Steuerung dazu konfiguriert ist, jeden der Aktoren anzuweisen, die Position jeder der beweglichen Komponenten einzustellen, um den Luftwiderstand des elektrifizierten Fahrzeugs zu erhöhen.
Elektrifiziertes Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Steuerung, wenn die Bremsanforderung nicht durch den Energierückgewinnungsmechanismus erfüllt werden kann und wenn eine Aufhebebedingung vorliegt, derart konfiguriert ist, dass die Steuerung den Aktor nicht anweist, die Position der beweglichen Komponente einzustellen.
Elektrifiziertes Fahrzeug nach Anspruch 12, wobei die Steuerung dazu konfiguriert ist, zu bestimmen, dass eine Aufhebebedingung vorliegt, indem eines von einer Geschwindigkeit des elektrifizierten Fahrzeugs, eines Status der beweglichen Komponente, einer Temperatur eines Elektromotors des elektrifizierten Fahrzeugs, einer Temperatur eines Motors des elektrifizierten Fahrzeugs und einer Temperatur eines Kühlmittels des elektrifizierten Fahrzeugs überwacht wird.
Elektrifiziertes Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei der Energierückgewinnungsmechanismus dazu konfiguriert ist, ein negatives Drehmoment auf mindestens ein Rad des elektrifizierten Fahrzeugs anzuwenden, und wobei der Energierückgewinnungsmechanismus ein regeneratives Bremssystem ist, das dazu konfiguriert ist, einer Drehung von mindestens einem Rad des elektrifizierten Fahrzeugs selektiv zu widerstehen.
Elektrifiziertes Fahrzeug nach Anspruch 1, das ferner ein Batteriepack umfasst, wobei die Steuerung dazu konfiguriert ist, selektiv Leistung von dem Energierückgewinnungsmechanismus zu dem Batteriepack zu leiten, und wobei das elektrifizierte Fahrzeug eines von einem Hybridelektrofahrzeug, einem Plug-in-Hybridelektrofahrzeug und einem Batterieelektrofahrzeug ist.